第三单元 高分子材料和复合材料板书设计

第三节

新型有机高分子材料

●教学目标

1.使学生认识新型有机高分子材料在日常生活、工农业生产、科学研究等方面的重要作用；

2.通过对新型有机高分子材料结构和功能的介绍，激发学生学习化学的兴趣，提高学生学习化学的积极性；

3.通过介绍社会及科学技术的发展对新材料的要求，培养学生的社会责任感；

4.通过介绍我国高科技成就，激发学生热爱祖国的情感。

●教学重点

介绍功能高分子材料、复合材料的特点和用途。

●教学难点

激发学生学习化学的兴趣。

●课时安排

一课时

●教学方法

1.通过现存的几个典型的社会问题，让学生阅读、讨论，提出各种解决方案，引入课题。

2.实物展示尿不湿、隐形眼镜、人造牙、液晶材料等，让学生感受到高科技就在身边，就在化学课里，培养学生学习化学的兴趣。

3.运用投影练习等手段。

●教学用具

投影片、聚四氟乙烯管、高分子膜、尿不湿、人造牙、隐形眼镜、人造关节、心脏补片、液晶材料。

●教学过程

［引言］科技在发展，社会在进步。科技总是在解决社会的实际问题中才得以发展，而社会也因科技发展而进步。所以现实生活中总存在许许多多亟待解决的社会问题，现举出其中的三个例子，然后大家讨论并回答。

［问题1］地球表面有大约四分之三被水覆盖着，然而我们仍然强调水资源贫乏，要节约用水，这是什么原因呢？

［生］思考、讨论并回答。

甲：海水中各种离子的存在，使海水是咸的，不能饮用。

乙：很多河流、湖泊及地下水被污染而不能饮用。

［问］如果我们能把海水淡化，生活污水、工业废水处理了，那就可以解决水资源贫乏的问题，如何使这一设想变为现实呢？

［生］讨论，提出各种方案，基本是以下两种：

甲：根据我们以前学过的除杂知识，我们可先检验海水、污水、废水中主要存在哪些不能饮用的成分（离子），然后加入相应的化学试剂使它们或沉淀，或变成气体，再过滤。

乙：甲的方案不可取，一是不可能沉淀或汽化所有存在的有害物质，滤液不会是可饮用的水。但过滤不失为一种方法。能不能找到这样一种过滤用的纸或膜，这些过滤纸或膜能够有选择的让某些微粒穿过去，而其他的被滤出来。这样就可以使海水淡化，生活污水、工业废水净化。

［师］甲同学想到运用离子共存来解决这个问题，很不错。但对成分复杂的污水、废水及海水净化成可饮用水来说，还是解决不了实际问题。乙同学的想法很好，如果我们通过一种特殊材料过滤海水、污水、废水中过多的电解质离子、微生物杂质等，海水、污水、废水即得以净化。这种材料就是我们今天要学习的“新型有机高分子材料”中的一种。

［多媒体演示］模拟海水的淡化处理

［板书］第三节

新型有机高分子材料

［师］新型有机高分子材料是相对传统的有机高分子材料而言的。与传统的高分子材料相比，其性能更优越，使用更广泛。

［投影］教材图7—7 ［师］这是一种与普通高分子材料不同的特殊材料制成的半透膜，它具有一种特殊的性能，对被分离的物质可有选择的透过。我们叫这一类材料为功能高分子材料。

［板书］一、功能高分子材料

［投影］由功能高分子材料制成的高分子分离膜在工业上广泛应用。

［投影］膜分离的工业应用

工业领域

金属工艺

纺织及制革工业

造纸工业

化学工业

食品及生化工业

医药及保健

水处理

国防工业

应用举例

金属回收，污染控制，富氧燃烧

余热回收，药剂回收，污染控制

代替蒸馏，污染控制，纤维及药剂回收

有机物除去或回收，污染控制，气体分离，药剂回收和再利用

净化，浓缩，消毒，代替蒸馏，副产品回收

人造器官，控制释放，血液分离，消毒，水净化

海水，苦咸水淡化，超纯水制备，电厂锅炉用水净化，废水处理

舰艇淡水供应，战地医院污水净化，战地受污染水源净化

［问题2］科技的发展推动医疗手段有了很大的提高，现代医学主要采取哪些措施治疗人体的器官病变和坏死？

［生］讨论。

有的同学说将其他人的器官移植过来，有的说把病变的那一部分切下来，还有的说换上人造器官等。

［师］最好的办法就是换上人造器官。但人造器官对材料的要求非常苛刻，所以制造人工器官有许多问题得考虑。请大家阅读教材后讨论并总结需要考虑哪些问题。

［生］阅读、讨论并总结

1.相容性、亲和性

2.排异性

3.机械性

［展示］人造关节、人造牙齿、人造心脏补片等。

［师］许多人造器官的主要材料是聚乙烯。

［练习］写出聚乙烯的结构式。

［生］一人到黑板上板演，其他人在下面写在作业纸上。

［师］新型高分子材料的发展将为人类的健康作出贡献。

［展示］尿不湿、液晶分子材料

［师］这是用有强吸水性的高分子材料制作的，可吸收重于自己几百倍的水，仍保持干爽，其主要成分是由聚乙烯醇、聚丙烯酸盐交联得到的。

［投影］医用高分子材料

人造心脏

人造血管

人造气管

人造肾

人造骨、关节

硅橡胶、聚氨酯橡胶

聚对苯二甲酸乙二酯

聚乙烯、有机硅橡胶

醋酸纤维素、聚酯纤维

聚甲基丙烯酸甲酯

人造肌肉

人造鼻

人造皮肤

硅橡胶和涤纶织物

聚乙烯、有机硅橡胶

硅橡胶、聚多肽

人造角膜、肝脏、人工红血球、人工血浆、食道、尿道、腹膜

［师］除以上我们学习的高分子分离膜、高分子医学材料之外，功能高分子材料中还有传感膜（将化学能转变为电能）和热电膜（能够把热能转换成电能）等。

［投影练习］

1.高分子分离膜可以让某些物质有选择透过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜应用范围的是（

）

A.分离工业废水，回收废液中的有用成分

B.食品工业中，浓缩天然果汁，乳制品加工和酿酒

C.将化学能转换成电能，将热能转换为电能

D.海水的淡化

答案：C 2.合成人工心脏的高分子材料主要成分是（

）

A.烯烃共聚物

B.酚醛缩聚物

C.硅聚合物

D.聚氨酯类聚合物

答案：CD ［问题3］前几年，在军事上使用雷达监控飞机的飞行。可后来雷达好像老了，有的飞机飞行，雷达竟然看不到了。那么，真是雷达老了吗？还是飞机会隐形？

［师］是飞机能隐形。隐形材料制造的飞机就可以隐形。隐形材料是由多种材料复合而成。我们把由两种或两种以上材料复合而成的材料叫复合材料。

［板书］二、复合材料

［展示］铝合金、不锈钢、玻璃钢等

［师］这些复合材料与单一材料比较，具有哪些特性，又有何用途呢？请大家阅读教材P219，并总结其特性、用途。

［生］阅读教材、总结。

特性：质轻、高强度、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、抗冲击、绝缘、吸波性等。

用途：飞机、导弹、火箭、卫星、宇宙飞船、轮船、建筑、体育用品等。

［师］大家总结的很全面。新型有机高分子材料解决了很多疑难问题，但现实生活总会有新的问题待解决，为了解决新问题，新型有机高分子材料又将如何发展呢？

［板书］三、新型有机高分子材料的发展趋势

［投影展示］新型导电和电磁屏蔽材料；仿生高分子材料、高分子智能材料等。

［师］请大家阅读教材P219～P220,讨论并总结。

［生］阅读，讨论并总结。

（1）对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大。

（2）与人类密切相关，具有特殊功能的材料的研究也在不断加强，并且取得了一定的进展。

［强调］未来的社会离不开新型材料，新型材料的发展离不开化学，化学是人类进步的关键。

［布置作业］试举出日常生活中接触到的新型有机高分子材料制品。

●板书设计

第三节

新型有机高分子材料

一、功能高分子材料

二、复合材料

三、有机高分子材料的发展趋势

●教学说明

本节课是介绍新型有机高分子材料的，现代科技的发展很迅速，对学生来说这方面知识了解不多。因此，要使学生感受到高科技产品就在身边，并真正体会到科学技术的力量，需教师多介绍有关知识，让学生感觉到知识就是力量，从而激发他们崇尚科学、热爱科学的情感，并愿投身到科学技术的伟大事业中去。

［参考练习］

1.纳米科技是跨世纪新科技，将激光束的宽度聚集到纳米级范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基团修复，把尚令人类无法治愈的癌症、遗传疾病彻底根除。

（1）这是利用了激光的（

）

A.单色性

B.方向性

C.高能量

D.粒子性

答案：C （2）对DNA进行修复，属于（

）

A.基因突变

B.基因重组

C.基因互换

D.染色体变异

答案：B （3）蜜蜂能识别回家的路径，是因为其体内存在磁性纳米粒子，这是蜜蜂对环境的（

）

A.适应性

B.应激性

C.遗传性

D.变异性

答案：A （4）纳米科技是近十年兴起的高科技，是人类认识自然的一个新层次，1 nm 等于（

）

－－－－A.106 m

B.109 m

C.1010 m

D.1012 m 答案：B 2.除了传统的三大合成材料以外，又出现了高分子膜，具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料，医用高分子材料，隐形材料和液晶高分子材料等许多新型有机高分子材料。试根据下列用途判断新型有机高分子材料的种类。

（1）用于海水和苦咸水的淡化方面

。

（2）用于制造人工器官（如人工心脏）的材料

。

答案：（1）高分子（分离）膜

（2）医用高分子材料（或硅聚合物和聚氨酯等高分子材料）

●备课资料

1.离子交换树脂

离子交换树脂是在溶液中能将本身的离子与溶液中的相同电荷离子起互换作用的合成树脂。离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂是含有磺酸基（—SO3H）、

羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团的树脂，它们以氢离子换取溶液中的金属离子或其他阳离子。如（R为树脂母体）：

R—SO3H+NaCl

R—SO3Na+HCl 阴离子交换树脂含有胺基（—NH2）、季胺基［—N（CH3）3OH］或亚胺基（—NRH）－等碱性基团的树脂，它们能以OH交换水中的各种阴离子，如：

R—CH2N(CH3)3OH+HCl

R—CH2N(CH3)3+H2O 离子交换树脂使用到一定程度后，便不能再使用了。但可以用稀盐酸、稀硫酸（用于阳离子交换树脂）、氢氧化钠（用于阴离子交换树脂处理树脂，进行再生）。

2R—SO3Na+H2SO4（稀）

2R—SO3H+Na2SO4

R—CH2N(CH3)3Cl+NaOH

R—CH2N(CH3)3+NaCl 离子交换树脂不仅可以用来处理水，还可以用来从工业废水中提取分离稀有金属和贵重金属。

2.导电聚合物

2000年诺贝尔化学奖授予美国化学家黑格、马克迪尔米德及日本化学家白川英树，他们的研究成果是在有机聚合物中掺入碘等杂质，使聚合物具有导电性能。由于聚合物材料具有良好柔韧性，易加工成型，将来人类可制造单分子组成的晶体管和其他电子元件，从而极大提高计算机的运算速度，届时计算机可缩小到能装在一只“手表”里。

3.智能高分子材料

在材料科学领域，我们会经常听到一个新鲜的名词：智能高分子。什么是智能高分子？我们不妨来看以下几个例子：

传统的固定创伤部位的器材是石膏绷带，现在我们采用一种形状记忆树脂来代替石膏，做法是：先将形状记忆树脂加工成创伤部位形状，用热水或热风加热使其软化，施加外力使它变形为易于装配的形状，冷却固化后装配到创伤部位，再加热便可恢复原始状态，起固定作用。同样，加热后变软，取下也十分方便。再如，利用像聚乙炔、聚吡咯（PPY）、聚苯胺（PAn）等导电聚合物制成的官能窗，能在夏季调节为深色，吸收部分日光，以保持室内凉爽；冬季白天调成透明，让可见光和红外线进入室内而取暖；冬季夜间调成深色，不让室内热量通过红外线辐射而逸散于室外，起到保暖作用。又如在空战中一旦局部负伤也能自动修复的飞机蒙皮；医学和仿生学上制成眼球中人造的玻璃体、角膜以及视网膜，等等。显然，上面所说的这些能够感知环境变化，通过自我判断和结论，实现自我指令和自我执行的高分子材料便被称之为智能高分子材料。

九十年代以来，发达国家大力加强了智能高分子材料的开发和研究，具有各种智能的高分子材料在信息、电子、海洋科学、宇宙、生命科学等领域得到了广泛应用。科学家预言，智能高分子材料的开发和应用孕育着新一代技术革命。