新型有机高分子材料 主讲人：王瀛 一.[基础知识] 1.功能高分子材料是既具有传统高分子材料的机械性能又具有某些特殊功能的高分子材料。例如高分子分离膜，已经用在了生活污水，工业废水和废液的处理，海水和苦咸水的淡化方面。医用高分子材料具有某些特殊的功能，人类已经制成从皮肤到骨骼，从眼到喉，从心脏到肝肾等各种人工器官。所有这些再加上新型高分子药物的发展都将为人类的健康长寿作出不可估量的贡献。 2.复合材料指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。世界各国都把复合材料作为大有发展前途新型材料来研究，复合材料具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优良性能，在综合性能上超过了单一材料，因此，宇宙航空工业就成了复合材料的重要应用领域。 二.[学习指导] 1.新科技革命的三大支柱是什么？ 2.除去塑料、合成纤维、合成橡胶之外，又出现了哪些新型的有机高分子材料？ 3.功能高分子材料教材上介绍了哪几类？它们分别有哪些特性？应用在哪些工业上？ 4.什么是复合材料？它们有哪些优良性质？都应用在哪些工业上？ 5.根据科技发展，展望有机高分子材料的发展趋势和前景。 三.[例题精析] 1.合成新型弹性材料“丁苯吡橡胶”结构简式如下： [ CH2CH=CH-(CH2)2-CH-CH2-CH ]n 它是由三种单体 ______ ______ ______ 经过______反应而制得的。 解答：由高聚物结构判断其单体，应该链端的游离键要合并成双键，邻位碳碳单键要断开，双键要断一条键。所以三种单体是： CH2=CH-CH=CH2， -CH=CH2， -CH=CH2加聚 CH3 CN 2.已知： C=O+HCN→CH3-C-OH CH3 CH3 CN O （1）试以乙醇和1—丁烯为主要原料合成CH3-CH=C - C-OC2H5写出各步的化学反应方程式。 CN O （2）由（1）合成的化合物CH3-CH=C - C-OC2H5被涂在手术后伤口表面，在数秒内发生固化（加聚）并起粘结作用以代替通常的缝合，是一种性能优良的功能高分子材料，写出该化合物固化时的化学反应方程式。 CN O 分析：根据化合物CH3-CH=C—C-OC2H5结构，关键是由CH3-CH2-CH=CH2转化 CN O 成CH3-CH=C—C-OH用我们已学过的烯，卤代烃，醇，醛和题给信息，完成由 CN O 1—丁烯到CH3-CH=C—C-OH的转化。 CH3-CH2-CH=CH2
CH3-CH2-CH-CH2
CH3-CH2-CH-CH2 Br Br OH OH O O O
CH3-CH2-C-CHO
CH3-CH2-C-C-OH O O CN O 由CH3-CH2-C-C-OH有以下三个途径与乙醇合成CH3-CH=C—C-OC2H5 O O CN O 途径1.CH3-CH2-C-C-OH
CH3-CH2-C—C-OH
OH CN O CN O CH3-CH2-C—C-OCH2CH3
CH3-CH=C—C-OCH2CH3 OH O O CN O 途径2.CH3-CH2-C-C-OH
CH3-CH2-C—C-OH
OH CN O CN O CH3-CH=C—C-OH
CH3-CH=C—C-OCH2CH3 O O O O 途径3.CH3-CH2-C-C-OH
CH3-CH2-C—C-OCH3CH3 CN O CN O
CH3-CH2-C—C-OCH3CH3
CH3-CH=C—C-OCH2CH3 OH O 从反应条件上看，-OH和-C-OH的酯化反应和-OH的消去反应均是以浓H2SO4 CN O O 作催化剂，并加热，而反应物CH3-CH2-C—C-OH自身既有-OH基又有-C-OH基， OH 因此途径1和2会有副反应发生影响产物的纯度，故代途径3为最佳合成方案。 解答： （1） CH3-CH2-CH=CH2+Br2—→CH3-CH2-CH-CH2 Br Br ②CH3-CH2-CH-CH2+2NaOH
CH3-CH2-CH-CH2+2NaBr Br Br OH OH 0 ③CH3-CH2-CH-CH2+O2
CH3-CH2-C-CHO+2H2O OH OH O O O ④2CH3-CH2-C-CHO+O2
2CH3-CH2-C-C-OH O O O O ⑤CH3-CH2-C-C-OH+HOCH2CH3
CH3-CH2-C-C-OCH2CH3+H2O O O CN O ⑥CH3-CH2-C-C-OCH2CH3+HCN—→CH3-CH2-C—C-OCH2CH3 OH CN O CN O ⑦CH3-CH2-C—C-OCH2CH3
CH3-CH=C—C-OCH2CH3+H2O OH CN O CH3 CN （2）nCH3-CH=C—C-OCH2CH3
[ CH—C ]n CH3CH2O-C=O O OH 3. 已知①R1-C≡CH+R2-C-H→R1-C≡C-C-R2， H ②R-C≡C-(CH2)n-CH=CH2+H2
R-CH=CH-(CH2)n-CH=CH2 ③CH2=CH-CH=CH2+Br2—→CH2-CH=CH-CH2 Br Br 1,4—丁二醇是生产工程塑料PBT（聚对苯二甲酸丁二酯）的重要原料，它可以通过下图的两种不同的合成路线制备。 （1）试写出下列物质的结构简式. ①______ ②______ ③______ ④______ ⑤______ ⑥______ ⑦______ ⑧______ （2）判断下列转化的反应类型. ②→③______，⑤→1，4—丁二醇______ ⑥→⑦______，1，4—丁二醇—→PBT 分析：根据电石（CaC2）与水反应，知道①是乙炔（CH≡CH）。乙炔进行两分子聚合（CH≡CH+CH≡CH→CH2=CH-C≡CH）生成乙烯基乙炔，所以知道②是CH2=CH-C≡CH。根据信息②，知CH2=CH-C≡CH与H2在pd、BaSO4催化下生成③，③是1，3—丁二烯（CH2=CH-CH=CH2）根据信息③知④是1，4—二溴—2—丁烯（CH2-CH=CH-CH2），④→⑤是加H2反应， Br Br ⑤是1，4—二溴丁烷（CH2-CH2-CH2-CH2） Br Br O OH 根据信息①知道⑥是（CH≡CH+HCH→CH≡C-CH2）CH≡C-CH2OH，CH≡C-CH2OH O 与HCH加成，生成⑦，⑦是HOCH2-C≡C-CH2OH。⑧是对苯二甲酸与1，4—丁二醇发生缩聚反应后，生成的高聚物，叫聚对苯二甲酸丁二酯。 解答：（1）①CH≡CH， ②CH2=CH-C≡CH， ③CH2=CH-CH=CH2， ④CH2-CH=CH-CH2 Br Br ⑤CH2-CH2-CH2-CH2 ⑥CH≡C-CH2OH Br Br O O ⑦HOCH2-C≡C-CH2OH ⑧[ C- -C-OCH2-(CH2)2CH2O ]n （2）反应类型分别是：加成，取代（水解）,加成，缩聚。 四.[巩固提高] 一.选择题. 1.随着社会的发展，复合材料是一类新型的有前途的发展材料。目前，复合材料最主要的应用领域是（ ） A．高分子分离膜 B．人类的人工器官 C．宇宙航空工业 D．新型药物 2.高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是（ ） 分离工业废水，回收废液中的有用成分 B．食品行业中，浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒 C．将化学能转变成电能，将热能转换成电能 D．海水的淡化 3.合成人工心脏的高分子材料主要成分是（ ） A．烯烃苯聚物 B．酚醛缩聚物 C．硅聚合物 D．聚氨酯类聚合物 4.随着有机高分子材料的研究不断的加强和深入，使一些重要的通用高分子材料的应用范围不断扩大。下列应用范围是通用高分子材料的最新研究成果的是（ ） A．新型导电材料 B．仿生高分子材料 C．高分子智能材料 D．电磁屏蔽材料 5.复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高，其主要原因在于（ ） A．复合材料的使用可以使导弹能经受超高温的变化 B．复合材料的使用可以使导弹的质量减轻 C．复合材料的使用可以使导弹承受超高强度的改变 D．复合材料的使用可以使导弹承受温度的剧烈变化 6.下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是（ ） A．有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的 B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，因而其结构复杂 C．对于一块高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的 D．高分子材料可以分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类 7.HEMA是制备软质隐形眼镜的材料，其名称是聚甲基丙烯酸羟乙酯，则合成它的单体应为（ ） A．CH3-CH=CH-COOH、CH2-CH2 OH OH CH3 B．CH2=C-COOH、CH3CH2OH CH3 C．CH2=C-COOH、HOCH2CH2OH D．CH3-CH=CH-COOH、CH3CH2OH 8.下列高聚物必须由两种单体加聚而成的是（ ） A．[ CH2-CH ]n B．[ CH2-C=CH-CH2 ]n CH3 CH3 OH C．[ CH2-CH-CH2-CH=CH-CH2 ]n D．[ -CH2 ]n CH3 9.下列合成高分子化合物的反应及反应类型皆正确的是（ ） CH3 CH3 A．合成有机玻璃nCH2=C-COOCH3—→ [ CH2-C ]n加聚反应 COOCH3 B．合成橡胶：nCH2=C-CH=CH2—→ [ CH2-CH2-CH2-CH2-CH2 ]n加聚反应 CH3 OH OH C．合成酚醛树脂：n +nHCHO—→ [ -CH2 ]n+nH2O缩聚反应 O C-Cl NH2 O O H H O —→ [ C- -C-N- -N ]n+ nHCl D．合成HT纤维：n -C-Cl +n -NH2 缩聚反应 O O 10.链状高分子化合物 [ O-C-C-OCH2-CH2-O ]n可由有机化工原料R和其它有机试剂，通过卤化、水解、氧化、缩聚反应而制得，则R是（ ） A．1—丁烯 B．乙炔 C．1，3—丁二烯 D．乙烯 11.合成聚丙烯腈纤维的单体是丙烯腈，它可由以下两种方法制备 方法一：CaCO3—→CaO
CaC2
CH≡CH
CH2=CH-CN 方法二：CH2=CH-CH3+NH3+
O2
CH2=CH-CN+3H2O 对以上两种途径的分析中，正确的是： ①方法2比方法1反应步骤少，能源消耗低，成本低。 ②方法2比方法1原料丰富，工艺简单。 ③方法2比方法1降低了有毒气体的使用，减少了污染。 ④方法2需要反应温度高，耗能大 A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．①②③④ 二.填空题. 12.医学化学杂志报导，用聚乙交酯纤维材料C制作的缝合线比天然高分子材料的肠线好，它的合成过程如下： O-CH2 A—→ B：O=C C=O CH2-O O A—→ C：[ O-CH2-C ]n （1）写出A的结构简式：____________ （2）写出A制取B的化学方程式：____________ （3）由A直接制取C的化学方程式______其反应类型为______反应. 13.1992年世界新技术发明中的七项发明奖之一是关于结束PET塑料的烦恼，软塑料瓶是用聚对苯二甲酸乙二酯制成的，它的废弃物成为污染环境的垃圾。其处理方法是将聚酯磨成粉末，然后加入甲醇进行醇解（即酯交换），使PET成为小分子，其原理可用化学方程式表示： O O [ C- -C-OCH2CH2O ]n+2nCH3OH
nHOCH2CH2OH+nCH3OOC- -COOCH3，将分解后的产物提纯后，再重新合成PET需经两步反应，该两步反应的化学方程式为： 第一步________________________ 第二步________________________ O O OH O 14.已知下列反应可以发生：R-C-H+R’-C-OH→R-CH-O-C-R’， 又知：醇、氨都具有似水性，酯可以水解又可以氨解和醇解，维纶可以由石油产品乙烯为起始原料进行合成，主要步骤如下： 回答下列问题： （1）写出A、C的结构简式：A ______ C ______ （2）E的名称为______，维纶G的结构简式为______ （3）写出C转变为E的两种途径的化学方程式 C+CH3OH—→D+E：____________ C+NH3—→E+F：____________ 五.[自我反馈] 一． 1．C 2．C 3．CD 4．AD 5．B 6．BC 7．C 8．C 9．AC 10．D 11．A 二． 12．（1）HOCH2-COOH O-CH2 （2）2HOCH2-COOH
O=C C=O+2H2O CH2-O 0 （3）nHOCH2COOH —→ [ OCH2C ]n + nH2O 属于缩聚反应。 13.分析：从PET的结构简式可知合成其高分子化合物的单体为HOCH2CH2OH 和HOOC- -COOH，而PET分解的产物中有HOCH2CH2OH，只需将CH3OOC- -COOCH3 转化为HOOC- -COOH即可合成PET。 答案：CH3OOC- -COOCH3+2H2O
HOOC- -COOH+2CH3OH. nHOOC- -COOH+nHOCH2CH2OH
[ C- -C-OCH2CH2O ]n +2nH2O 14．分析：CH2=CH2氧化得A，A是CH3CHO。从题上给的信息知 O O OH O OH O O CH3C-H+CH3COH—→CH3-CH-O-C-CH3，CH3-CH-O-C-CH3
CH2=CH-O-C-CH3 是B，B加聚产物C是 [ CH2-CH ]n。C与CH3OH进行酯交换（醇解），生成D是 O CH3C=0 乙酸甲酯CH3COOCH3，而E是聚乙烯醇[ CH2-CH ]n，聚乙烯醇与甲醛缩聚可写成 OH 2 [ CH2-CH ]n +nHCHO—→ [ CH2-CH-CH2-CH ]n+nH2O分子式是(C5H8O2)n即是G， OH O- CH2 -O 维纶。 O C进行氨解，即[ CH2-CH ]n+nNH3→ [ CH2-CH ]n+nCH3-C-NH2，F是乙酰胺, O OH CH2C=0 O (CH3-C-NH2)。 答案：（1）A：CH3CHO，C：[ CH2-CH ]n O CH3C=0 （2）聚乙烯醇 [ CH2-CH-CH2-CH ]n O- CH2-O O （3）[ CH2-CH ]n+nCH3OH—→[ CH2-CH ]n+nCH3C-OCH3 O OH CH3C=O O [ CH2-CH ]n+nNH3—→[ CH2-CH ]n+nCH3-C-NH2 O OH CH3C=O 五.[走向高考] 1.（88年全国）已知苯的同系物可被高锰酸钾氧化3，如 -CH3
-COOH，又知涤纶树脂的结构式为 [ OC- -COOCH2CH2O ]n （1）写出合成涤纶树脂所需要的两种单体的结构简式：______和______ （2）写出以对二甲苯、乙烯、食盐、氧化剂和水为原料，制备这两种单体的各步反应的化学方程式（有机物的氧化反应不用配平） ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ 2.（93年全国）液晶是一种新型材料。MBBA是一种研究得较多的液晶化合物。它可以看作是由醛A和胺B去水缩合的产物, CH3O- -CH=N- -CH2CH2CH2CH3 MBBA CH3O- -CHO CH3CH2CH2CH2- -NH2， 醛A 胺B （1）对位上有-C4H9的苯胺可能有4个异构体，它们是CH3CH2CH2CH2- -NH2 (CH3)2CHCH2- -NH2、____________ ____________ （2）醛A的异构体甚多，其中属于酯类化合物，而且结构式中有苯环结构的异构体就有6个,它们是： CH3 -COOCH3、 -O-CCH3、HCOO- -CH3、HCOO- O ____________ ____________ 3.（96年全国）Nomex纤维是一种新型的阻燃纤维，它可由间苯二胺和间苯二甲酸在一定条件下以等物质的量缩聚合成。请把Nomex纤维结构简式写在下面的方框中。 COOH NH2 -COOH -NH2 间苯二甲酸 间苯二胺 缩聚物 解答：1．（1）HOOC- -COOH和HOCH2CH2OH （2）制HOOC- -COOH：H3C- -CH3
HOOC- -COOH 制HOCH2CH2OH：①2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑ ②CH2=CH2+Cl2→CH2-CH2 Cl Cl ③CH2-CH2+2NaOH
CH2-CH2+2NaCl Cl Cl OH OH CH3 CH3 2．（1）CH3CH2CH- -NH2 CH3-C- -NH2 CH3 CH3 （2） -OOCH HCOOCH2- O O 3．[ C- -C-NH- -NH ]n 缩聚物 高考资源网 w。w-w*k&s%5￥u 高考资源网 w。w-w*k&s%5￥u

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