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第五章 第二节
高分子材料
一、通用高分子材料
二、功能高分子材料
第五章 第二节
第二课时 功能高分子材料
一、高吸水性树脂
二、微生物降解材料
三、高分子分离膜
生活答疑
疫情期间曾“一罩难求”，有不法分子用纸张(天然纤维素)代替口罩材料，你知道如何用简单的方法鉴别真假吗？
纤维素(多糖)
聚丙烯
加水鉴别吸水性：纸张有亲水基，能吸水；聚丙烯无亲水基，不吸水；
燃烧法鉴别：纸张燃烧后灰烬易碾碎；合成纤维燃烧时刺鼻呛味，燃烧后结块且不易捏碎；
生活答疑
功能高分子：在天然或合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其具有特殊的功能，满足化学、物理或医学等方面的功能要求。
化学功能高分子
功能高分子
物理功能高分子
生物(医用)功能高分子
功能转换型高分子
如高分子试剂、高分子催化剂、
离子交换树脂
如发光高分子、导电高分子
如高分子药物、软硬组织替代高分子
如电致发光高分子、形状记忆高分子
高吸水性树脂
问题一：尿不湿属于高吸水性树脂，既能吸水又能保水，它可能属于下列哪种结构？
[ CH2 CH ]
COONa
n
[ CH2 CH ]
F
n
[ CH2 CH ]
O C CH3
n
O
[ CCl2 CCl2 ]
n
结构特点一：
含有强亲水基团，如羧基、羟基、酰胺基等；
高吸水性树脂
问题二：已知聚丙烯酸钠本身就是水溶性的，能直接用作吸水材料吗？
线型聚丙烯酸钠能溶于水，不具备吸水性，交联后网状结构中的 COO 与水形成氢键，可将水分子束缚在高分子网格中，形成溶胀的凝胶，且保水能力增强！
结构特点二：
具有网状结构，以增强保水能力；
高吸水性树脂
问题三：以乙炔为原料，设计聚丙烯酸钠的合成路线。
[ CH2 CH ]
COONa
n
合成技巧一：
带有特征基团的小分子
可以直接进行聚合反应！
高吸水性树脂
思考与讨论一：如果直接用纤维素作高吸水材料，有哪些优点和不足？
优点：纤维素可再生，可降解，环境友好；
不足：纤维素的吸水性还不够(只有自身质量的20-40倍)，且保水能力较差；
如何改进呢？
既要提高亲水性，同时避免溶于水(要形成网状结构)！
高吸水性树脂
(C6H10O5)n
(C6H7O2(OH)3)n
改性(提高吸收能力)
淀粉主链
接入带有强亲水基团的支链
交联剂
合成技巧二：
对高分子聚合物引入特征基团进行改性处理！
高吸水性树脂
高吸水性材料的用途
在苗木根部放上一些吸足了水的高吸水性树脂，可以使苗木在生长发育过程中有充足的水！
七彩植物养护水晶泥是利用聚乙烯醇、聚丙烯酸盐制作的！
高吸水性树脂
思考与讨论二：在橡胶工业中，天然橡胶与合成橡胶一般都要经过硫化工艺，将橡胶的线型结构转变为网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入少量交联剂，以得到具有网状结构的树脂。思考为什么要将橡胶和高吸水性树脂转变为网状结构
硫化橡胶：增加橡胶的强度和弹性；
高吸水树脂：使其吸水、保水但又不溶于水；
微生物降解材料
根据复工人数预估，全国每日需消耗两亿口罩，而塑料制品降解需要100-200年。请根据各类物质的结构特征，分析哪些高分子相对容易降解，哪些难降解？
三层口罩：聚丙烯；
口罩塑料袋：聚乙烯；
耳绳：聚对苯二甲酸乙二酯；
拭子头：锦纶；
手套：丁腈橡胶；
易
易
易
难
难
微生物降解材料
聚丙烯纤维很难降解，根据其结构特点，你建议寻找哪类高分子材料替代聚丙烯？
聚丙烯纤维特点：无毒、疏水性的线型高分子材料；
可以用聚酯类线型性高分子材料代替，实现可降解；且聚乳酸比普通聚酯类相比，既能降解，又可再生！
微生物降解材料
聚乳酸是一种可生物降解的高分子材料，其结构简式如图，主要用于制造可降解纤维、可降解塑料和医用材料。以淀粉为原料，先水解为葡萄糖，再在乳酸菌的作用下将葡萄糖转变为乳酸，乳酸在催化剂作用下可聚合成聚乳酸。聚乳酸材料废弃后，先水解成乳酸，乳酸在微生物和氧气的作用下可生成CO2和H2O。请用化学方程式表示上述过程。
聚乳酸
聚乳酸
微生物降解材料
聚乳酸
微生物降解材料
聚乳酸
乳酸本身也是人体代谢产物，聚乳酸除了可以用作微生物降解材料，还有哪些用途？(阅读教材139页“科学-技术-社会”)
聚乳酸具有优异的生物相容性和生物可吸收性，可用于医用高分子材料，如手术缝合线，骨科固定材料，药物缓释材料等因不用再次取出，减少病人麻烦和痛苦
高分子分离膜
结构特点：分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，形成浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的；
分离膜根据膜孔大小可分为：
高分子分离膜
高分子分离膜已广泛用于海水淡化、饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等邻域。
随堂练习
1. 下列描述中，正确的是( )
丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分
高吸水性树脂成品是线型结构
二氧化碳和环氧丙烷在催化剂作用下可生成一种可降解的塑料
高分子制成的“人造金属”能够导电导热，所以有金属光泽
C
随堂练习
2. 下列关于功能高分子材料，说法不正确的是( )
生物高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料等属于功能高分子材料
高分子分离膜可用于海水淡化、分离工业废水、浓缩天然果汁等
高分子药物和有机玻璃都属于功能高分子材料
纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键
C
随堂练习
3. 下列高聚物经简单处理可以从线性结构变成网状结构的是( )
A. ①② B. ③④ C. ①④ D. ②③
D
[ CH2 CH CH2 CH2 ]
CH3
n
①
②
③
④
[ CH2 CH=CH2 ]
Cl
n
[ CH2 CH ]
Cl
n

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