第五章：进入合成有机高分子化合物的时代-人教版高中化学选修5有机化学基础全套课件.ppt

1、第五章第五章 进入合成有机高分子化合物的时代进入合成有机高分子化合物的时代我们在日常生活中遇到过的有机高分我们在日常生活中遇到过的有机高分子化合物有哪些？子化合物有哪些？ 有机高分子有机高分子 天然高分子：天然高分子：淀粉、纤维素和蛋白质、天然橡胶等。淀粉、纤维素和蛋白质、天然橡胶等。 合成高分子：合成高分子： 塑料、塑料、合成纤维、合成橡胶等合成纤维、合成橡胶等它们与普通小分它们与普通小分子有何不同？子有何不同？有机高分子化合物和低分子有机物的区别有机高分子化合物和低分子有机物的区别高分子有机物低分子有机物纯净物or混合物相对分子质量大小M有无明确的数值分子的基本结构性质混合物混合物纯净物纯

2、净物一万以上一万以上一千以下一千以下平均值平均值明确值明确值若干重复结若干重复结构单元组成构单元组成单一分子单一分子结构结构物理、化学性质上有很大差别物理、化学性质上有很大差别你能说出一些乙烯与聚乙烯的性质不同点吗？你能说出一些乙烯与聚乙烯的性质不同点吗？第一节第一节 合成高分子化合物的基本方法合成高分子化合物的基本方法【思考】【思考】 用以合成高分子化合物的反应有哪些？用以合成高分子化合物的反应有哪些？ 聚合反应聚合反应加成聚合反应加成聚合反应缩合聚合反应缩合聚合反应（加聚反应）（加聚反应）（缩聚反应）（缩聚反应）聚合物聚合物一、加聚反应一、加聚反应nCH2 CH2催化剂催化剂 CH2 CH

3、2 n 聚乙烯聚乙烯1.1.概念：概念： 小分子小分子 间通过间通过加成反应加成反应的形式形成高分子的形式形成高分子化合物的反应叫加成聚合反应；简称化合物的反应叫加成聚合反应；简称加聚反应加聚反应。如如：nCH2=CH2 CH2CH2n催催 化化 剂剂单体单体链节链节聚合度聚合度CH2CH2有机小分子有机小分子组成有机物的组成有机物的结构单元结构单元链节的重复次数链节的重复次数2.2.相对分子质量相对分子质量一般高分子材料是由若干一般高分子材料是由若干n值不同的高分子材值不同的高分子材料组成的混合物。若题目给出料组成的混合物。若题目给出 n值一定时，一值一定时，一般这个般这个n表示的是高分子的

4、平均聚合度表示的是高分子的平均聚合度，这时，这时高分子就有确定的分子组成和平均相对分子质高分子就有确定的分子组成和平均相对分子质量量聚合物的平均相对分子质量聚合物的平均相对分子质量=链节的相对分链节的相对分子质量子质量n 1、 有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）的结构有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）的结构简式可用简式可用 表示。表示。 设聚合度设聚合度n为为3000。回答下列问题：。回答下列问题： （1）指出有机玻璃的单体和链节；）指出有机玻璃的单体和链节； （2）求有机玻璃的相对分子质量；）求有机玻璃的相对分子质量；（2）300000CH3课堂练习课堂练习3.3.类型类型自聚型自聚型（单体）（单体）一

5、定条件一定条件一定条件一定条件一定条件一定条件-CH2-CH-n OCOCH3-CH2CH=CHCH2-n-CH=CH-n 共聚型共聚型（多单体）（多单体）一定条件一定条件一定条件一定条件-CH2-CH-n OCOCH3CH2CH2CH2CHnCH3R 思考与交流思考与交流 单体名称单体的结构简式聚合物聚合物乙烯乙烯CH2=CH2丙烯丙烯CH2=CHCH3氯乙烯氯乙烯CH2=CHCl丙烯腈丙烯腈CH2=CHCN丙烯酸丙烯酸CH2=CHCOOH醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯CH3COOCH=CH2丁二烯丁二烯CH2=CHCH=CH2乙炔乙炔CHCH-CH2-CH2-n-CH2-CH-n CH3-CH2-C

6、H-n Cl-CH2-CH-n CN-CH2-CH-n COOH-CH2-CH-n OCOCH3-CH=CH-n -CH2CH=CHCH2-n4.4.加聚反应的特点加聚反应的特点单体单体必须是含有必须是含有双键、参键等双键、参键等不饱和键不饱和键的的化合物。例如：烯、二烯、炔、醛等化合物。例如：烯、二烯、炔、醛等发生加聚反应的过程中，发生加聚反应的过程中，没有副产物产生没有副产物产生，只，只得到高分子化合物得到高分子化合物一定条件一定条件-CH2-CH-n OCOCH35.5.加聚反应单体的判断加聚反应单体的判断凡链节的凡链节的主碳链主碳链为为两两个碳原子，其单体必个碳原子，其单体必为一种。将

7、链节的两个半键闭合即为单体。为一种。将链节的两个半键闭合即为单体。凡链节中主碳链为凡链节中主碳链为4 4个碳原子，无个碳原子，无碳碳碳碳双键双键结构，其单体必为两种，从主链中间结构，其单体必为两种，从主链中间断开后，再分别将两个半键闭合即得单体。断开后，再分别将两个半键闭合即得单体。 凡链节主链只有凡链节主链只有C C原子并存在有原子并存在有C=CC=C双键结双键结构的高聚物，其规律是构的高聚物，其规律是“见双键、四个见双键、四个C C；无双；无双键、两个键、两个C C”划线断开，然后将半键闭合，即双划线断开，然后将半键闭合，即双键互换。键互换。单体：单体：思考思考2 2：工程塑料：工程塑料A

8、BSABS树脂（结构式如下）合成时树脂（结构式如下）合成时用了三种单体，请写出这三种单体的结构式。用了三种单体，请写出这三种单体的结构式。CH2CHCNCH2CH CH2CH=CHCH2nCH2= CH CH = CH2CH2 = CHCNCH2 = CH课堂练习课堂练习复习复习 请同学们写出下列反应的化学方程式，请同学们写出下列反应的化学方程式，并说明断键成键的特点并说明断键成键的特点 1、乙酸与乙醇酯化反应、乙酸与乙醇酯化反应 2、两个甘氨酸分子形成二肽、两个甘氨酸分子形成二肽 该反应与加聚反应不同，在生成聚合物的该反应与加聚反应不同，在生成聚合物的同时，还伴有小分子副产物（如：同时，还伴

9、有小分子副产物（如：H2O等）的等）的生成。像这样的反应称为生成。像这样的反应称为缩聚反应缩聚反应。3 、已二酸与乙二醇反应、已二酸与乙二醇反应聚酯聚酯二、缩聚反应二、缩聚反应1.1.定义：定义：由单体通过分子间相互缩合而生成高分子化合由单体通过分子间相互缩合而生成高分子化合物和小分子（物和小分子（H2O）的反应）的反应（酯化、成肽（酯化、成肽）nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2OH 催化剂催化剂单单 体体链节链节聚合度聚合度M聚合物聚合物= 单体的相对质量单体的相对质量n - (2n-1) 18HO OC(CH2)4COOCH2CH2O nH +(2n-1)H2O端基原子端基

10、原子端基原子团端基原子团2.2.类型：类型：一种单体一种单体（如：羟基酸或氨基酸）（如：羟基酸或氨基酸） H OCHC nOHCH3O+(n-1)H2O催化剂催化剂nCH3CH-C-OH OHOnH2NCH2COOH H HNCH2CO n OH +(n-1)H2O两种单体两种单体（如：二元羧酸和二元醇或不同种氨基酸）（如：二元羧酸和二元醇或不同种氨基酸）nH2NCH2COOH + nH2NCH(CH3)COOH H HNCH2CONHCH(CH3)CO n OH+(2n-1)H2O3.3.特点：特点：缩聚反应的单体至少含有两个官能团（缩聚反应的单体至少含有两个官能团（-NH2、-OH、-CO

11、OH）缩聚反应除了生成高分子外还生成小分子缩聚反应除了生成高分子外还生成小分子 书写缩聚物结构式时，要在方括号外侧写书写缩聚物结构式时，要在方括号外侧写出链节两端的原子或原子团出链节两端的原子或原子团 由一种单体进行缩聚所得的由一种单体进行缩聚所得的小分子为（小分子为（n-1）mol.由两种单体缩聚生成的由两种单体缩聚生成的小分子为（小分子为（2n-1）mol 你能看出下列你能看出下列聚合物是由什聚合物是由什么单体缩聚而么单体缩聚而成呢？成呢？ R缩聚物单体的推断方法常用缩聚物单体的推断方法常用“切割法切割法”，如下图示：，如下图示： HOCHCOHCH3OOCHCCH3OnOH的单体是的单体

12、是H凡链节为凡链节为 结构的结构的,其单体其单体为一种，在链节的为一种，在链节的-O上加氢原子、羰基上加上加氢原子、羰基上加羟基，羟基， 所得羟基酸为单体所得羟基酸为单体4.4.缩聚反应单体判断：缩聚反应单体判断：凡链节为凡链节为H OH结构的，其单结构的，其单体必为一种，在链节的体必为一种，在链节的-NH上加氢原子、上加氢原子、羰基上加羟基，羰基上加羟基， 所得氨基酸为单体。所得氨基酸为单体。如如H OH的单体是的单体是从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。上加氢原子得到羧酸和醇。如已知涤纶树脂的结构简式如已知涤纶树脂的结构简

13、式为为:和和HOOC(CH2)mCOOH。如如H OH的单体是的单体是 凡链节为凡链节为H OH结构结构的单体的单体必是两种必是两种 ，可从，可从 上断开，在上断开，在-NH上上加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二酸即为单体。酸即为单体。 练习练习1、下列化合物中、下列化合物中a.b.c.d.e.f.(1)可发生加聚反应的一个化合物是可发生加聚反应的一个化合物是 ， 加聚物的结构式为加聚物的结构式为 。(2)可发生缩聚反应的一个化合物是可发生缩聚反应的一个化合物是_， 缩聚物的结构式为缩聚物的结构式为 。(3)可发生缩聚反应的两个化合物是可发生缩聚反应的

14、两个化合物是 ， 缩聚物的结构式为缩聚物的结构式为 。b dac f高分子化合物的结构及性质高分子化合物的结构及性质1.1.高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结结构单元重复连接构单元重复连接而成；通常有如下两种情况：而成；通常有如下两种情况：线性结构线性结构 CH2-CH2-CH2-CH2 CH2-CH-CH2-CH CH3CH3体性结构体性结构链节中含有可以进一链节中含有可以进一步步加聚或缩聚的官能加聚或缩聚的官能团团-C=C-、-NH2、-OH、-COOH等等综合练习综合练习H2CH3CH=CH2F聚合Br2ANaOH/H2OBO2/AgC

15、氧化DEF缩聚反应方程式？反应方程式？三三大大支支柱柱产产业业能源能源材料材料信息信息是能源和信息是能源和信息发展的基础发展的基础材料材料有机合成材料是材料工有机合成材料是材料工业的一个重要方面业的一个重要方面 时代时代 的划分常以材料为标志的划分常以材料为标志石器时代、青铜器时代、铁器时代、石器时代、青铜器时代、铁器时代、 钢铁时代钢铁时代 、高分子时代、高分子时代合合成成材材料料合成高分合成高分子材料子材料功能高分功能高分子材料子材料复合材料复合材料塑料、合成纤维、合成橡胶、塑料、合成纤维、合成橡胶、粘合剂、涂料粘合剂、涂料高分子分离膜、液晶高分高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高

16、子、导电高分子、医用高分子、高吸水树脂分子、高吸水树脂三大合成材料三大合成材料 高考要求：高考要求： 1.了解塑料、合成纤维、合成橡胶的结构、了解塑料、合成纤维、合成橡胶的结构、性能和用途性能和用途 2、了解高分子结构对性能的影响了解高分子结构对性能的影响 3、了解合成有机高分子在发展经济、提高了解合成有机高分子在发展经济、提高生活质量方面的贡献生活质量方面的贡献1、塑料、塑料？树脂树脂？2、热塑性塑料、热塑性塑料？热固性塑料热固性塑料？3、高压聚乙烯、高压聚乙烯？低压聚乙烯低压聚乙烯？区别区别？4、线型结构、线型结构？体型结构体型结构？5、酚醛树脂、酚醛树脂？反应原理反应原理？6、酚醛树脂的

17、线型结构、酚醛树脂的线型结构or体型结构体型结构？（H+orOH-？）一、塑料一、塑料阅读课本阅读课本P104108，思考相关问题，思考相关问题热塑性塑料热塑性塑料热固性塑料热固性塑料可以反复加可以反复加多次使用多次使用一旦加工成型就一旦加工成型就不会受热熔化不会受热熔化聚乙烯聚乙烯酚醛树脂酚醛树脂一、塑料一、塑料塑料树脂加工助剂塑料树脂加工助剂热固性塑料热固性塑料再次受热时，再次受热时，链与链间会形成共价键，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成产生一些交联，形成体型体型网状结构网状结构，硬化定型，硬化定型为什么两种塑料的特性不同呢?热塑性塑料热塑性塑料具有长链状的具有长链状的线型结构线型

18、结构。受热时，分子受热时，分子间作用力减弱，易滑动；间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，冷却时，相互引力增强，会重新硬化会重新硬化耳机线为什么总缠在一起？耳机线为什么总缠在一起？形状形状结构结构聚乙烯分子链上的聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳碳原子完全由碳碳单键相连，单键可单键相连，单键可旋转，使它不可能旋转，使它不可能成一条直线，只能成一条直线，只能成不规则的卷曲状成不规则的卷曲状态。态。1.聚乙烯聚乙烯高压聚乙烯高压聚乙烯 低压聚乙烯低压聚乙烯合成条件合成条件分子结构类型分子结构类型有无支链有无支链链长短链长短相对分子质量相对分子质量高压高温引发剂高压高温引发剂较低压力催化剂较低压

19、力催化剂线型线型支链型支链型少有或没有少有或没有相对较长相对较长相对较短相对较短相对较小相对较小相对较大相对较大高压聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯低压聚乙烯熔融温度熔融温度密度密度硬度硬度分子间作分子间作用力用力相对较低相对较低相对较高相对较高低密度低密度高密度高密度相对较小相对较小相对较大相对较大相对较小相对较小相对较大相对较大1、结构决定性质。、结构决定性质。2、由于碳碳单键可以旋转故高分子链不可能是一条、由于碳碳单键可以旋转故高分子链不可能是一条直线，只能呈不规则的卷曲状态，因此高分子化合直线，只能呈不规则的卷曲状态，因此高分子化合物具有一定的弹性。物具有一定的弹性。线型结构线型结构 支链型

20、结构支链型结构3、影响高分子化合物熔点、密度的因素：、影响高分子化合物熔点、密度的因素：(1)高分子高分子链越长链越长相对分子质量越大相对分子质量越大分分子间的作用力越大子间的作用力越大熔点、密度越高熔点、密度越高(2)链与链与链链之间之间越密越密链之间的作用力越大链之间的作用力越大熔点、密度越高熔点、密度越高4、无论是直链还是支链结构具有热塑性、无论是直链还是支链结构具有热塑性低压聚乙烯比高压聚乙烯链更长，而低压聚乙烯比高压聚乙烯链更长，而且支链少得多且支链少得多2.酚醛树脂酚醛树脂反应物：酚类醛类反应物：酚类醛类苯酚甲醛苯酚甲醛酚醛树脂酚醛树脂（电木）（电木）酸催化苯酚过量线型酸催化苯酚过

21、量线型碱催化甲醛过量网状碱催化甲醛过量网状结构（体型）结构（体型）具热塑性，能溶于一些丙酮、具热塑性，能溶于一些丙酮、乙醇有机溶剂中乙醇有机溶剂中具热固性，不溶于任何溶剂具热固性，不溶于任何溶剂OH+ HCHOOHCH2OHOHCH2OHCH2OHHOCH2H+OH-【思考与交流】【思考与交流】酚醛树脂的网状结构？酚醛树脂的网状结构？酚醛树脂局部结构酚醛树脂局部结构分组编号分组编号实验步骤实验步骤苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓盐酸浓盐酸 苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓氨水浓氨水产品外观产品外观加热试验加热试验酒精溶解酒精溶解结构特点结构特点水浴加热水浴加热15min洗净、洗净、 烘干烘干粉红色固体粉红色固体

22、软化（热塑性）软化（热塑性） 不软化（热固不软化（热固 性）性）溶解溶解不溶解不溶解线性线性结构结构 网状网状结构结构 脲醛树脂？脲醛树脂？合成高分子合成高分子按结构分类按结构分类线型线型支链型支链型热固型热固型热塑型热塑型加工成型后受加工成型后受热不再熔化热不再熔化可反复加工，多可反复加工，多次使用次使用能溶解在适当的能溶解在适当的有机溶剂里有机溶剂里不易溶解，只有一不易溶解，只有一定程度的胀大定程度的胀大网状结构网状结构体型体型1、纤维的分类、纤维的分类？2、“六大纶六大纶”？3、聚酯纤维、聚酯纤维涤纶涤纶？二二. .合成纤维合成纤维阅读课本阅读课本P109，思考相关问题，思考相关问题二二

23、. .合成纤维合成纤维纤维纤维天然纤维天然纤维化学纤维化学纤维棉花棉花 麻麻 蚕丝蚕丝 羊毛羊毛合成纤维合成纤维人造纤维人造纤维涤纶涤纶锦纶锦纶腈纶腈纶丙纶丙纶维纶维纶氯纶氯纶六大纶六大纶世界上出现的世界上出现的第一第一种种合成纤维是合成纤维是 20 世世纪纪 30 年代美国杜邦年代美国杜邦公司科研小组研制公司科研小组研制出的尼龙出的尼龙 66（NylonNylon，聚酰胺，聚酰胺66），它是由己二），它是由己二酸和己二胺缩聚而酸和己二胺缩聚而成的。成的。涤纶涤纶尼龙尼龙纺纶纤维织成纺纶纤维织成的防弹衣腈纶的防弹衣腈纶腈纶腈纶维纶维纶聚乙烯醇聚乙烯醇吸湿性好，因其分子链上有羟基吸湿性好，因其分

24、子链上有羟基涤纶涤纶聚聚对苯二甲酸乙二醇酯对苯二甲酸乙二醇酯结构简式？结构简式？原理，即反应方程式？原理，即反应方程式？晶区与非晶区晶区与非晶区？1、橡胶的种类、橡胶的种类？2、顺丁橡胶、顺丁橡胶？3、天然橡胶、天然橡胶？三三. .橡橡 胶胶阅读课本阅读课本P110111，思考相关问题，思考相关问题橡橡胶胶产产品品橡胶橡胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶三叶树胶（顺）三叶树胶（顺）杜仲树胶（反杜仲树胶（反）丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶合成天然橡胶合成天然橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶乙丙橡胶乙丙橡胶硅橡胶硅橡胶共同点：共同点：各各种高聚物分种高聚物分子中均存在子中均存在不饱和键不饱和键性质：性质：耐

25、磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老化等各有其优势。老化等各有其优势。三三. .橡橡 胶胶天然橡胶为何容易老化？实验室盛哪些药天然橡胶为何容易老化？实验室盛哪些药品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞？品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞？天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化，所以易老化。天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化，所以易老化。KMnO4 溶液、浓溶液、浓HNO3、液溴、汽油、苯、四氯化碳等。液溴、汽油、苯、四氯化碳等。nCH2=CH-CH=CH2催化剂催化剂C=CCH2CH2HH n1 2 3 41 42 3 硫化剂的作用是打开硫化剂的作用是打开顺

26、式聚顺式聚1，3-丁二烯丁二烯的的双键，以双键，以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结构连接为键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。顺丁橡胶顺丁橡胶硫化橡胶硫化橡胶优点优点: 具有较高的强度、韧具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳性、良好的弹性和化学稳定性等定性等丁二烯丁二烯和和苯乙烯苯乙烯共聚共聚而成的弹性体，而成的弹性体，合成丁苯橡胶合成丁苯橡胶CH2=CH-CH=CH2 CH2= CH 1,3-丁二烯丁二烯苯乙烯苯乙烯天然橡胶天然橡胶线型线型硫磺硫硫磺硫化剂化剂网状体型网状体型橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大橡胶硫化后，其

27、柔韧性和弹性都会增大三叶橡胶三叶橡胶（顺式）（顺式）、杜仲胶、杜仲胶（反式）（反式）【思考】【思考】具备什么样结构的具备什么样结构的线性线性高聚物才高聚物才能转化成具有能转化成具有体型（网状）结构体型（网状）结构的高聚物？的高聚物？线型结构里必须还存在能发生加聚或缩聚反线型结构里必须还存在能发生加聚或缩聚反应的官能团，应的官能团，如如双键、羟基、氨基双键、羟基、氨基等，才有等，才有可能转变为网状结构。可能转变为网状结构。 聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)产品产品 保鲜膜保鲜膜吹塑成型的聚乙烯薄膜吹塑成型的聚乙烯薄膜无毒无毒，化学，化学稳定性好稳定性好，适合做食品和药物的，适合做食品和药物的包装材料

28、包装材料单体单体: CH2=CH2聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）化学化学稳定性稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用好，耐酸碱腐蚀，使用温度温度不不宜宜超超过过6060，在在低温低温下会下会变硬变硬分为：分为：软软质塑料和质塑料和硬硬质塑料质塑料单体单体: CH2=CHCl聚聚四四氟氟乙乙烯烯塑塑料料单体：单体：CF2CF2聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2=CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃）单体：单体：CH2=CCH3COOCH3第三节第三节 功能高分子材料功能高分子材料人造心脏人造心脏人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜当今社会的三大支柱产业：材料、能源、信息当今社会的三大

29、支柱产业：材料、能源、信息 探寻探寻功能高分子材料功能高分子材料时应考虑的问题：时应考虑的问题： 1）具有什么样的主链？）具有什么样的主链？单体单体 2）具有什么样的功能基？）具有什么样的功能基？官能团官能团 3）不断修正。）不断修正。1、功能高分子材料的涵义、功能高分子材料的涵义具有具有新型骨架结构新型骨架结构的高分子材料的高分子材料和和在天然在天然或合成高分子的主链或支链上或合成高分子的主链或支链上引入某种功引入某种功能的官能团能的官能团，使其显示出在光、电、磁、，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能的高分子。功能的高分子。z

30、xxk例：例：高吸水性材料、高分子分离膜高吸水性材料、高分子分离膜液晶高分子、医用高分子、高分子涂料等液晶高分子、医用高分子、高分子涂料等邓小平邓小平美国美国时代周刊时代周刊这份杂志在全美乃至全球都很有影响力。这份杂志在全美乃至全球都很有影响力。时代周刊评出20世纪最伟大的100项发明，其中“尿不湿” 榜上有名 为什么为什么“尿不湿尿不湿” 能评为能评为2020世纪最伟大的世纪最伟大的100100项发明呢？最初是为谁专门设计的呢？项发明呢？最初是为谁专门设计的呢？美国在上世纪六十美国在上世纪六十年代初，航天事业年代初，航天事业崛起，如何解决宇崛起，如何解决宇航员的排尿问题迫航员的排尿问题迫在眉

31、睫，华人在眉睫，华人唐鑫唐鑫源源成为成为“尿不湿尿不湿”的发明人，后来他的发明人，后来他被誉为美国被誉为美国“太空太空服之父服之父”。“神舟5号”、 “神舟6号”上天的三位航天员先后也都使用了“尿不湿” 航天员专用航天员专用“尿不湿尿不湿”1 1克能吸收约克能吸收约10001000克水克水 ，吸水性远强于一般婴儿使用的吸水性远强于一般婴儿使用的“尿不湿尿不湿” “尿不湿”是航天产品“下凡”的成功典范！现在不仅是婴幼儿使用，还有供特殊成人使用的，更有趣的是有些宠物也系上了“尿不湿”出门溜达，以保护公共卫生。 资料显示：资料显示：19871987年，英国年，英国一次性尿布销一次性尿布销售利润达售利

32、润达2 2亿英亿英镑。设想一下镑。设想一下我们中国这样我们中国这样一个人口大国，一个人口大国，利润有多么惊利润有多么惊人！人！ 你了解你了解“尿不湿尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？的材料吗？它应该有什么性能？ “尿不湿尿不湿”起作用的物质是一种起作用的物质是一种功能高分子功能高分子材材料，具有料，具有很强的吸水能力很强的吸水能力。它所用的材料是高吸水。它所用的材料是高吸水性树脂（常用性树脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠网状结构的聚丙烯酸钠 ）聚丙烯酸钠如何合成？聚丙烯酸钠如何合成？思考：如何思考：如何以带有强亲水性原子团的化合物以带有强亲水性原子团的化合物CHCH2 2=CHCOOH=CHCO

33、OH制得网状聚丙烯酸钠？制得网状聚丙烯酸钠？CHCH2 2=CHCOOH CH=CHCOOH CH2 2=CHCOONa =CHCOONa 加交联剂得网状结构加交联剂得网状结构加交联剂的目的是什么？加交联剂的目的是什么？高吸水性树脂加交联剂的目的是变线型结构为体型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。结构，使其既有吸水性而又不溶于水，耐挤压。传统吸水性材料传统吸水性材料吸水性高分子材吸水性高分子材料料种类种类纸、棉布（纤维素）、纸、棉布（纤维素）、动物胶、海绵、泡沫动物胶、海绵、泡沫塑料塑料聚丙烯酸钠等聚丙烯酸钠等吸水性吸水性吸收与自身等量或最吸

34、收与自身等量或最多几十倍的水多几十倍的水吸收相当于自身吸收相当于自身几百倍到几千倍几百倍到几千倍的水的水保水性保水性遭受外力易挤出水遭受外力易挤出水遭受外力不挤出遭受外力不挤出水水结论结论良好吸水性良好吸水性优异吸水性、保优异吸水性、保水性水性用途用途十分有限十分有限惊人效益惊人效益纤维素的结构简式纤维素的结构简式 传统吸水性的材料棉花为何有一定的吸水性？传统吸水性的材料棉花为何有一定的吸水性？ 发现其每个链节上都有发现其每个链节上都有OHOH，它是一种亲水基，它是一种亲水基 一、一、 高吸水性高分子化合物（树脂）高吸水性高分子化合物（树脂）制法：制法： （1 1）对天然吸水性高分子材料（淀粉

35、、纤）对天然吸水性高分子材料（淀粉、纤维素）进行改性，在它们的高分子链上再接维素）进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，形成接枝共聚上含强亲水性原子团的支链，形成接枝共聚物物( (如与丙烯酸钠共聚如与丙烯酸钠共聚) )同时与同时与交联剂交联剂反应形反应形成成聚丙烯酸钠接枝共聚物高吸水性树脂聚丙烯酸钠接枝共聚物高吸水性树脂 （2 2）以带有强亲水基的化合物为单体，均）以带有强亲水基的化合物为单体，均聚或共聚得到亲水性高聚物聚或共聚得到亲水性高聚物如聚丙烯酸如聚丙烯酸钠（同时加入钠（同时加入交联剂交联剂） 两种制法的共同特点：两种制法的共同特点：都要在反应中都要在反应中加入少量

36、或含两个双加入少量或含两个双键的二烯化合物作为交联剂键的二烯化合物作为交联剂，让高，让高聚物分子链间发生交联，得到具有聚物分子链间发生交联，得到具有网状结构的树脂。网状结构的树脂。如旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。如旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。强吸水能力的功能高分子材料除强吸水能力的功能高分子材料除了用于了用于 “尿不尿不湿湿”，还有哪些用途？，还有哪些用途？ 保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。无毒无害，反复吸水、释水料。无毒无害，反复吸水、释水 “微型微型水库水库”。同时，它还能吸收肥料、农药、并。同时，它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加

37、肥效、药效。高吸水性树脂缓慢释放，增加肥效、药效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑等。广泛用于农业、林业、园艺、建筑等。学科网 上世纪上世纪7070年代发展起来的亲水隐形眼镜具有年代发展起来的亲水隐形眼镜具有特点：特点：吸收相当于自重吸收相当于自重80%80%水，才变得柔软、透水，才变得柔软、透气、舒适、戴时长气、舒适、戴时长 制备隐形眼镜所用的原料主要制备隐形眼镜所用的原料主要是是丙烯酸羟乙酯丙烯酸羟乙酯（CHCH2 2=CHCOOCH=CHCOOCH2 2CHCH2 2OHOH） （2 2）高分子分离膜）高分子分离膜 高分子分子膜的特点：高分子分子膜的特点： 能够能够有选择地有选

38、择地让某些物质通过，而把另外一些物让某些物质通过，而把另外一些物质分离掉。质分离掉。 分子膜的应用：分子膜的应用：生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦咸水生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦咸水的淡化；的淡化； 浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源的转换浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源的转换 高分子分离膜的组成：高分子分离膜的组成： 是用具有是用具有特殊分离功能特殊分离功能的高分子材料制成的高分子材料制成（3 3）医用高分子材料：）医用高分子材料： 生物相容性生物相容性排斥排斥具有优异的具有优异的_，较少受到，较少受到_，可以，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。满足人工器官对材

39、料的苛刻要求。如：人造心脏、人造关节、人造鼻等。如：人造心脏、人造关节、人造鼻等。人造关节人造关节人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜人造皮肤人造皮肤人造血管人造血管一张柔软的纸，白中透出一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的微黄，这张不起眼的“白白纸纸”就是填补国内空白的就是填补国内空白的高科技高科技“人造皮肤人造皮肤”。这。这种种“人造皮肤人造皮肤”能帮助伤能帮助伤口尽快恢复。比如烧烫伤，口尽快恢复。比如烧烫伤，把水泡的水放出，用药清把水泡的水放出，用药清洗后，将洗后，将“人造皮肤人造皮肤”敷敷贴在伤口上，很快贴在伤口上，很快“人造人造皮肤皮肤”就和人的身体长在就和人的身体长在一起，成了真的皮肤。一

40、起，成了真的皮肤。人造心脏人造心脏人造肾脏人造肾脏人工膀胱人工膀胱人造膝关节人造膝关节二、复合材料二、复合材料1 1复合材料涵义：复合材料涵义：指两种或两种以上材料组合成的一种新型指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种做为材料。其中一种做为_，另外材料做为，另外材料做为_。具有具有_等等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。优异性能，在综合性能上超过了单一材料。2 2复合材料的性能：复合材料的性能：基体基体增强剂增强剂强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀复合材料玻璃钢复合材料玻璃钢玻玻 璃璃 钢钢 游游 艇艇玻璃钢冷却塔玻璃钢冷却塔玻璃钢产品在化工、石油、建筑、体育、国防、航空航天工玻璃钢产品在化工、石油、建筑、体育、国防、航空航天工业包括神州五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用业包括神州五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用鲨鱼皮泳衣鲨鱼皮泳衣 轻便赛车轻便赛车 碳纤维复合材料，它具有强度高、耐疲劳、重量碳纤维复合材料，它具有强度高、耐疲劳、重量轻等优点，主要以聚丙烯腈为原料，也可用人造丝、石油轻等优点，主要以聚丙烯腈为原料，也可用人造丝、石油沥青或煤沥青为原料。沥青或煤沥青为原料。组卷网复合材料复合材料碳纤维碳纤维复合材料复合材料隐形飞机上的特殊材料隐形飞机上的特殊材料