资源简介

(共29张PPT)
第2课时　功能高分子
材料
第二节　高分子材料
化学
1.通过分析高吸水性树脂的分子结构，解释其高吸水性与保水性的原理发展学生证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析的核心素养。
学习目标
2.结合高分子分离膜的应用案例，能够说明其工作原理，并讨论其在环保、医疗领域的应用体现学科价值。
重点：
高吸水性树脂的结构特点与合成原理；高分子分离膜的选择性透过机制。
难点：
交联剂对高吸水性树脂性能的影响。
学习重难点
高吸水性树脂
导入新课
可吸入自身质量数百倍的水
为什么这种材料能吸收数百倍于自身质量的水？它的成分和结构有什么特殊之处？
课堂探究
一、高吸水性树脂
思考：为什么这些由纤维素分子组成的物质具有吸水性呢？
发展历史
人们从棉花、纸张等含纤维素物质的吸水性得到启发
课堂探究
一、高吸水性树脂
结构分析
纤维素的结构简式
O H
O H
O H
O H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
亲水基
氢键
纤维素链
但是它们的吸水量只有自身质量的20~40倍，挤压后保有的水量也比较少
课堂探究
一、高吸水性树脂
思考：棉花、纸张等含纤维素物质的吸水性和保水性不够好的原因是什么
纤维素
的分子
结构
吸水
性不
够好
官能团
亲水基团吸水性强弱顺序：—COO-> —COOH> —OH
纤维素
显微结
构示意图
碳骨架
亲水基团
线型结构
保水
性不
够好
课堂探究
一、高吸水性树脂
我们如何改进这种不足呢？
改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团
思路一
羧酸根、羧基、羟基等
示例分析
淀粉
(纤维素)
线型
丙烯酸钠
交联剂
网状淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂
接枝共聚物
课堂探究
一、高吸水性树脂
合成新的带有强亲水基团的高分子
思路二
CH2
CH
COOH
NaOH
交联剂
引发剂
CH2
CH
COONa
n
CH2
CH
COONa
聚丙烯酸钠
(网状结构)
可吸收几百至几千倍于自身质量的水，同时保水能力强，还能耐一定的挤压作用。
课堂探究
一、高吸水性树脂
高吸水性树脂加交联剂的目的是变线型结构为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于水，耐挤压
吸水前
吸水后
大鹿化学
课堂探究
一、高吸水性树脂
思考：高吸水性树脂和橡胶硫化工艺中都加入了交联剂制得了网状结构，目的是否相同
大鹿化学
不同，高吸水性树脂——使其既吸水而又保水，橡胶——使其既有弹性又有强度
课堂探究
一、高吸水性树脂
应用1
可用于婴幼儿使用的纸尿裤
这项发明在1961年被美国《时代》周刊杂志评为“20世纪最伟大的100项发明之一”
课堂探究
一、高吸水性树脂
应用2
可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤
大鹿
化学
放在苗木根部的一些吸足了水的高吸水性树脂
课堂探究
一、高吸水性树脂
结构特点
①含有_________原子团的支链
②具有_________结构
强亲水性
能够与水分子相互作用并吸水的基团
由于氧原子有较高的电负性，它与氢原子形成的键具有较强的极性，使得羟基具有良好的水溶性
羟基(-OH)
由于氮原子上的孤对电子，氨基也有一定的氢键形成能力，有助于与水分子相互作用
氨基(-NH2)
羧基具有很高的电负性，有强烈的极性。羧基还可以通过羟基与水分子形成氢键，增加与水的相互作用，提高溶解性
羧基(-COOH)
小结任务：高吸水性树脂的结构特点？
课堂探究
一、高吸水性树脂
结构特点
①含有_________原子团的支链
②具有_________结构
强亲水性
网状
能够与水分子相互作用并吸水的基团
胺基类似于氨基，具有良好的水溶性，其亲水性稍逊于氨基
胺基(RNH2—伯胺、R2NH—仲胺、R3N—叔胺)
此外，还有一些其他的亲水基团，如醇基(-R-OH)、醚基(R-O-R1)等。这些基团可以与水分子形成氢键或范德华力等相互作用，从而增加与水的亲和力
归纳总结
课堂探究
一、高吸水性树脂
像高吸水性树脂这种为了适应高科技产业对材料的要求，化学工作者合成了具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料，我们称为功能高分子材料。
高吸水性树脂
隐形眼镜
尿不湿
离子交换树脂
课堂探究
二、高分子分离膜
RO反渗透膜一般用高分子材料制成，如：醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜
生活中，我们常常忽视了自己家中饮用水的卫生情况。而净水器作为一种高效环保的家居必备家电，可为我们提供了清洁可口的饮用水。
课堂探究
二、高分子分离膜
分离原理
只允许水及一些小分子物质通过，其余物质被截留在膜的另一侧，称为浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的
阅读教材，总结高分子分离膜的分离原理、分类标准及应用：
课堂探究
二、高分子分离膜
分类标准
大
小
课堂探究
二、高分子分离膜
应用1
海水淡化和饮用水的制取
课堂探究
二、高分子分离膜
应用2
血液透析
课堂探究
二、高分子分离膜
应用3
人造器官
人造
血管
人造
皮肤
人造
心脏
人造
骨骼
1．分子的组成和结构决定了分子的性质，是确定其应用领域的基础。下列说法错误的是( )
A．聚乙烯塑料制品可反复加热熔融加工
B．酚醛树脂可用作宇宙飞船外壳的烧蚀材料
C．再生纤维与合成纤维均可由石油产品经聚合反应获得
D．天然橡胶硫化后具有网状结构，增强了其强度与弹性
课堂练习
C
课堂练习
【详解】聚乙烯塑料制品可以反复加热熔融加工，属于热塑性塑料，故A正确；
网状结构的酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃隔音材料和复合材料，可用于生产烹饪器具的手柄、一些电器与汽车的零部件，火箭发动机、返回式卫星和宇宙飞船外壳等的烧蚀材料，故B正确；
再生纤维指用化学方法将农林产品中的纤维素、蛋白质等天然高分子加工为粘胶纤维、大豆蛋白纤维等，故C错误；
天然橡胶为线型高分子，经硫化后转变成网状结构，性能提高，增加了它的弹性和强度，故D正确。
课堂练习
B
2．医用胶能够在常温、常压下发生加聚反应，快速黏合伤口，且黏合部位牢固，它的结构中含有a-氰基丙烯酸酯(结构如图所示)。下列关于医用胶的说法正确的是 ( )
A．碳碳双键发生加聚反应使医用胶形成网状结构
B．氰基和酯基使碳碳双键活化，更易发生加聚反应
C．医用胶中含有极性基团，故水溶性很好
D．医用胶与皮肤黏合牢固只靠氰基与蛋白质分子间形成的氢键
课堂练习
【详解】A．碳碳双键发生加聚反应形成线状结构，故A错误；
B．氰基和酯基使碳碳双键的极性增大，更容易断键发生加聚反应，故B正确；
C．该医用胶中的氰基和酯基具有强极性，但其形成的聚合物更易溶于有机溶剂，故C错误；
D．α-氰基丙烯酸酯，可通过吸收空气中或被粘物表面上的湿气，发生阴离子聚合实现固化，故D错误。
课堂小结
小结任务1：为什么高吸水性树脂与一般吸水材料的吸水性能差别这么大？
小结任务2：为什么高吸水性树脂能吸水而又不溶于水？
绝大多数高吸水性树脂的主链或侧链上含有羧基、羟基等强亲水性基团。
高吸水性树脂分子中含有强吸水性基团和一定的网状结构(具有一定的交联度)。利用分子中大量的亲水基团与水分子之间产生氢键等作用吸收水分子，并且通过网状结构将水分子束缚在高分子网格中，形成溶胀的凝胶体。这种凝胶体的保水能力很强，在一定压力下也不易失水。
布置作业
1.完成学案中的“素养专练”。
2.完成课本高吸水性树脂的吸水性能实验，并填写实验记录。
谢谢大家

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