功能高分子材料(新)

1、第三節(jié)功能高分子材料第三節(jié)功能高分子材料三三大大支支柱柱產(chǎn)產(chǎn)業(yè)業(yè)能源能源材料材料信息信息是能源和信息發(fā)展的基礎(chǔ)是能源和信息發(fā)展的基礎(chǔ)有機(jī)合成材料是材料有機(jī)合成材料是材料工業(yè)的一個(gè)重要方面工業(yè)的一個(gè)重要方面時(shí)代時(shí)代 的劃分常以材料的劃分常以材料為標(biāo)志為標(biāo)志1、功能高分子材料的涵義、功能高分子材料的涵義具有新型骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料具有新型骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料 和和在天然或合成高分子的主鏈或支鏈上引入在天然或合成高分子的主鏈或支鏈上引入某種功能的官能團(tuán)某種功能的官能團(tuán)，使其顯示出在光、電、，使其顯示出在光、電、磁、聲、熱、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等方面的磁、聲、熱、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等方面的特殊功能的高分子。

2、特殊功能的高分子。時(shí)代周刊評(píng)出20世紀(jì)最偉大的100項(xiàng)發(fā)明，其中“尿不濕” 榜上有名 為什么為什么“尿不濕尿不濕” 能評(píng)為能評(píng)為20世紀(jì)最偉大的世紀(jì)最偉大的100項(xiàng)項(xiàng)發(fā)明呢發(fā)明呢?最初是為誰(shuí)專門(mén)設(shè)計(jì)的呢？最初是為誰(shuí)專門(mén)設(shè)計(jì)的呢？美國(guó)在上世紀(jì)六十年代初，航天事業(yè)崛起，如何解決宇美國(guó)在上世紀(jì)六十年代初，航天事業(yè)崛起，如何解決宇航員的排尿問(wèn)題迫在眉睫，華人航員的排尿問(wèn)題迫在眉睫，華人唐鑫源唐鑫源成為成為“尿不濕尿不濕”的發(fā)明人，后來(lái)他被譽(yù)為美國(guó)的發(fā)明人，后來(lái)他被譽(yù)為美國(guó)“太空服之父太空服之父”。美國(guó)從美國(guó)從1959起甄選的起甄選的7位宇航員合影位宇航員合影“神舟5號(hào)”、 “神舟6號(hào)”上天的三位航天員

3、先后也都使用了“尿不濕” 航天員專用航天員專用“尿不濕尿不濕”1克能吸收約克能吸收約1000克水克水 ，吸水性遠(yuǎn)強(qiáng)于一般嬰兒使用的吸水性遠(yuǎn)強(qiáng)于一般嬰兒使用的“尿不濕尿不濕” “尿不濕”是航天產(chǎn)品“下凡”的成功典范！現(xiàn)在不僅是嬰幼兒使用，還有供特殊成人使用的，更有趣的是有些寵物也系上了“尿不濕”出門(mén)溜達(dá)，以保護(hù)公共衛(wèi)生。 資料顯示：資料顯示：1987年，英國(guó)年，英國(guó)一次性尿布銷一次性尿布銷售利潤(rùn)達(dá)售利潤(rùn)達(dá)2億英億英鎊。設(shè)想一下鎊。設(shè)想一下我們中國(guó)這樣我們中國(guó)這樣一個(gè)人口大國(guó)，一個(gè)人口大國(guó)，利潤(rùn)有多么驚利潤(rùn)有多么驚人！人！ 你了解你了解“尿不濕尿不濕”的材料嗎？它應(yīng)該有什么性能？的材料嗎？它應(yīng)該有

4、什么性能？ “尿不濕尿不濕”起作用的物質(zhì)是一種起作用的物質(zhì)是一種功能高分子功能高分子材料，材料，具有具有很強(qiáng)的吸水能力很強(qiáng)的吸水能力。它所用的材料是高吸水性樹(shù)。它所用的材料是高吸水性樹(shù)脂（常用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉脂（常用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉 ）P114聚丙烯酸鈉如何合成？聚丙烯酸鈉如何合成？思考：如何以帶有強(qiáng)親水性原子團(tuán)的以帶有強(qiáng)親水性原子團(tuán)的化合物化合物CH2=CHCOOH制得網(wǎng)狀聚丙烯酸鈉？CH2=CHCOOH CH2=CHCOONa 加加交聯(lián)劑交聯(lián)劑得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)加交聯(lián)劑的目的是什么？高吸水性樹(shù)脂加交聯(lián)劑的目的是變線型結(jié)構(gòu)為體型高吸水性樹(shù)脂加交聯(lián)劑的目的是變線型結(jié)構(gòu)為體型結(jié)構(gòu)，使其

5、既有吸水性而又不溶于水，耐擠壓。結(jié)構(gòu)，使其既有吸水性而又不溶于水，耐擠壓。纖維素的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式纖維素的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 傳統(tǒng)吸水性的材料棉花為何有一定的吸水性？傳統(tǒng)吸水性的材料棉花為何有一定的吸水性？ 發(fā)現(xiàn)其每個(gè)鏈節(jié)上都有發(fā)現(xiàn)其每個(gè)鏈節(jié)上都有OH，它是一種親水基，它是一種親水基 如旱地種植、改良土壤、改造沙漠等。如旱地種植、改良土壤、改造沙漠等。強(qiáng)吸水能力的功能高分子材料除了用于強(qiáng)吸水能力的功能高分子材料除了用于 “尿不濕尿不濕”，還有哪些用途？，還有哪些用途？ P114保水劑是一種吸水能力特強(qiáng)的功能高分子材料。無(wú)毒保水劑是一種吸水能力特強(qiáng)的功能高分子材料。無(wú)毒無(wú)害，反復(fù)吸水、釋水無(wú)害，反復(fù)吸水、釋水 “

6、微型水庫(kù)微型水庫(kù)”。同時(shí)，它。同時(shí)，它還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。高吸水性樹(shù)脂廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑等。高吸水性樹(shù)脂廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑等。 上世紀(jì)上世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的親水隱形眼鏡具年代發(fā)展起來(lái)的親水隱形眼鏡具有特點(diǎn)：有特點(diǎn)：吸收相當(dāng)于自重吸收相當(dāng)于自重80%水，才變得柔軟、水，才變得柔軟、透氣、舒適、戴時(shí)長(zhǎng)透氣、舒適、戴時(shí)長(zhǎng) 制備隱形眼鏡所用的原料主要是制備隱形眼鏡所用的原料主要是丙烯酸羥乙酯丙烯酸羥乙酯（CH2=CHCOOCH2CH2OH） （一）（一） 吸水性高分子吸水性高分子 制法：制法：（1）對(duì)

7、天然吸水性高分子材料（淀粉、纖維）對(duì)天然吸水性高分子材料（淀粉、纖維素）進(jìn)行改性，形成接枝共聚物素）進(jìn)行改性，形成接枝共聚物(如與丙烯酸如與丙烯酸鈉共聚鈉共聚)（2）以帶有強(qiáng)親水基的化合物為單體，均聚）以帶有強(qiáng)親水基的化合物為單體，均聚或共聚得到親水性高聚物或共聚得到親水性高聚物如聚丙烯酸鈉如聚丙烯酸鈉（同時(shí)加入交聯(lián)劑）（同時(shí)加入交聯(lián)劑） 。 學(xué)與問(wèn)學(xué)與問(wèn)P114在橡膠工業(yè)中，制造橡膠要經(jīng)過(guò)硫化工藝，將順在橡膠工業(yè)中，制造橡膠要經(jīng)過(guò)硫化工藝，將順丁橡膠的線型結(jié)構(gòu)連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在制備高吸丁橡膠的線型結(jié)構(gòu)連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在制備高吸水性樹(shù)脂時(shí)也要加入交連劑，以得到具有網(wǎng)狀結(jié)水性樹(shù)脂時(shí)也要加入交連劑

8、，以得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂。構(gòu)的樹(shù)脂。請(qǐng)你想一想，為什么都要做成網(wǎng)狀結(jié)請(qǐng)你想一想，為什么都要做成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)呢？目的是否相同？構(gòu)呢？目的是否相同？橡膠工業(yè)將線型結(jié)構(gòu)連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)橡膠工業(yè)將線型結(jié)構(gòu)連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是為增加是為增加 橡膠的強(qiáng)度；橡膠的強(qiáng)度；高吸水性樹(shù)脂將線型結(jié)構(gòu)連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高吸水性樹(shù)脂將線型結(jié)構(gòu)連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是使是使 它既吸水又不溶于水。它既吸水又不溶于水?！?004海水淡化及利用技術(shù)國(guó)際研討會(huì)海水淡化及利用技術(shù)國(guó)際研討會(huì)”在天津召在天津召開(kāi)開(kāi).（2）高分子分離）高分子分離膜膜 高分子分子膜的特點(diǎn)：高分子分子膜的特點(diǎn)： 能夠能夠有選擇地有選擇地讓某些物質(zhì)通過(guò)，而把另外一些讓某些物質(zhì)通

9、過(guò)，而把另外一些物質(zhì)分離掉。物質(zhì)分離掉。 分子膜的應(yīng)用：分子膜的應(yīng)用：生活用水、工業(yè)廢水等廢液的處理；海水、苦生活用水、工業(yè)廢水等廢液的處理；海水、苦咸水的淡化；咸水的淡化； 濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒各種能源的濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒各種能源的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 高分子分離膜的組成：高分子分離膜的組成： 是用具有是用具有特殊分離功能特殊分離功能的高分子材料制成的高分子材料制成（3）醫(yī)用高分子材料：）醫(yī)用高分子材料： 一些有關(guān)人工器官的圖片一些有關(guān)人工器官的圖片人造人造關(guān)節(jié)關(guān)節(jié) 人工人工心臟瓣膜心臟瓣膜 人造人造皮膚、血管皮膚、血管人造人造心臟心臟 人造人造腎臟、膀胱腎臟、膀胱 人造人造膝關(guān)節(jié)

10、膝關(guān)節(jié)生物相容性生物相容性排斥排斥具有優(yōu)異的具有優(yōu)異的_，較少受到，較少受到_，可，可以滿足人工器官對(duì)材料的苛刻要求。以滿足人工器官對(duì)材料的苛刻要求。如：人造心臟、人造關(guān)節(jié)、人造鼻等。如：人造心臟、人造關(guān)節(jié)、人造鼻等。人造關(guān)節(jié)人造關(guān)節(jié)人工心臟瓣膜人工心臟瓣膜一張柔軟的紙，白中透出微黃，這一張柔軟的紙，白中透出微黃，這張不起眼的張不起眼的“白紙白紙”就是填補(bǔ)國(guó)就是填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的高科技內(nèi)空白的高科技“人造皮膚人造皮膚”。這種這種“人造皮膚人造皮膚”能幫助傷口盡能幫助傷口盡快恢復(fù)。比如燒燙傷，把水泡的快恢復(fù)。比如燒燙傷，把水泡的水放出，用藥清洗后，將水放出，用藥清洗后，將“人造人造皮膚皮膚”敷貼在傷

11、口上，很快敷貼在傷口上，很快“人人造皮膚造皮膚”就和人的身體長(zhǎng)在一起，就和人的身體長(zhǎng)在一起，成了真的皮膚。成了真的皮膚。 人造皮膚人造皮膚人造血管人造血管人造心臟人造心臟人造腎臟人造腎臟人工膀胱人工膀胱人造膝關(guān)節(jié)人造膝關(guān)節(jié)二、復(fù)合材料二、復(fù)合材料1復(fù)合材料涵義復(fù)合材料涵義：指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料。其中一種做為材料。其中一種做為_(kāi)，另外材料做為，另外材料做為_(kāi)。具有具有_等等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過(guò)了單一材料。優(yōu)異性能，在綜合性能上超過(guò)了單一材料。2復(fù)合材料的性能：復(fù)合材料的性能：P115基體基體增強(qiáng)劑增強(qiáng)劑強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕強(qiáng)

12、度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕復(fù)合材料玻璃復(fù)合材料玻璃鋼鋼玻玻 璃璃 鋼鋼 游游 艇艇玻璃鋼冷卻塔玻璃鋼冷卻塔玻璃鋼產(chǎn)品在化工、石油、建筑、體育、國(guó)防、航空航天工玻璃鋼產(chǎn)品在化工、石油、建筑、體育、國(guó)防、航空航天工業(yè)包括神州五號(hào)載人飛船等高端技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用業(yè)包括神州五號(hào)載人飛船等高端技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用鯊魚(yú)皮泳衣鯊魚(yú)皮泳衣 輕便賽車輕便賽車 碳纖維復(fù)合材料，它具有強(qiáng)度高、耐疲勞、重量輕碳纖維復(fù)合材料，它具有強(qiáng)度高、耐疲勞、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，主要以聚丙烯腈為原料，也可用人造絲、石油瀝等優(yōu)點(diǎn)，主要以聚丙烯腈為原料，也可用人造絲、石油瀝青或煤瀝青為原料。青或煤瀝青為原料。復(fù)合材料復(fù)合材料碳纖維碳纖維復(fù)合材料復(fù)合材料隱形飛機(jī)上的特殊材料隱形飛機(jī)上的特殊材料三、有機(jī)高分子材料的發(fā)展趨勢(shì)三、有