《功能高分子材料》.ppt

功能高分子材料,指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。,功能高分子材料,2几种功能高分子材料的种类,功能高分子材料,一.高吸水性材料,二.高分子分离膜,四.复合材料,三.医用高分子材料,五.高分子材料的发展趋势,探寻功能高分子材料时应考虑的问题：,(1).具有什么样的主链？,(2).具有什么样的功能基？,(3).不断修正。,单体,官能团,一.高吸水性材料,亲水性高聚物,（分子链带有许多亲水原子团）,邓小平,美国时代周刊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“尿不湿” 能评为20世纪最伟大 的100项发明呢！最初 是为谁专门设计的呢？,美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，如何解决宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源成为“尿不湿”的发明人，后来他被誉为美国“太空服之父”。,美国从1959起甄选的7位宇航员合影,“神舟5号”、 “神舟6号”等上天的三位航天员 先后也都使用了“尿不湿”,航天员专用“尿不湿”1克能吸收约1000克水 ，吸水性远强于一般婴儿使用的“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。,“尿不湿”起作用的物质是一种功能高分子材料，具有很强的吸水能力。它所用的材料是高吸水性树脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠 ）,聚丙烯酸钠如何合成？,思考：如何以带有强亲水性原子团的化合物CH2=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？,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支链型结构为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于水， 耐挤压。,如旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。,思考：强吸水能力的功能高分子材料除了用于 “尿不湿”，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料。无毒无害，反复吸水、释水 “微型水库”。同时，它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，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。,吸水性高分子制法,(2).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如聚丙烯酸钠（同时加入交联剂） 。,(1).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上含强亲水性原子团的支链，形成接枝共聚物(如与丙烯酸钠共聚),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？,发现其每个链节上都有OH，它是一种亲水基,纸、棉布（纤维素） 动物胶、海绵、泡沫塑料,聚丙烯酸钠等,吸收与自身等量 或最多几十倍的水,吸收相当于自身几 百倍到几千倍的水,遭受外力易挤出水,遭受外力不挤出水,良好吸水性,优异吸水性 保水性,十分有限,惊人效益,返回,具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜,能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉,二.高分子分离膜,.组成,.特点,.应用,生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦咸水的淡化； 浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒、各种能源的转换(传感膜、热电膜),具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜，它的特点是能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。,能从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达到大规模使用的阶段，它也是一种半透膜，只让水分子通过，而使含盐的低分子溶质几乎不能通过，施加一定的压力后，就能使水加速挤出。采用不同结构的逆渗透膜就可以获得工业锅炉水、饮料水、无菌水、去离子水、洗涤半导体的超纯水等。在非洲一些缺水地区建立起不少海水淡化装置。一种PEC1000的海水淡化装置对海水如加压 4070公斤/平方厘米，就可以得到1620的淡水。建于沙特阿拉伯的基塔自来水厂，是世界上最大的海水淡化厂，日供应淡水12000吨，主要使用醋酸纤维素分离膜装置。,小资料：,分离膜具有神奇的魔术师般的本领，从下面的实验中不难领会。将一瓶含酒精4.5的普通啤酒用水稀释成两瓶，然后倒入玻璃容器内，只要将这种溶液通过薄薄的一层分离膜，就能够在几分钟内提取出酒精浓度达 93的乙醇。这种乙醇用一根火柴就能点燃。这个实验中在分离膜的表面施加了高频电场，促使乙醇溶解、扩散、和水分离，所耗电能仅为蒸馏法的十分之一。在过去要从液体中分离另一种液体，只能使用蒸馏法。,你知道吗？,返回,三.医用高分子材料,具有优异的_，较少受到_，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。 如：人造心脏、人造关节、人造鼻等。,生物相容性,排斥,相容性、亲和性、排异性、机械性,上世纪70年代发展起来的亲水隐形眼镜具有特点：吸收相当于自重80%水，才变得柔软、透气、舒适、戴时长,制备隐形眼镜所用的原料主要是丙烯酸羟乙酯（CH2=CHCOOCH2CH2OH）,人造关节,人 造 皮 肤,人造血管,一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。这种“人造皮肤”能帮助伤口尽快恢复。比如烧烫伤，把水泡的水放出，用药清洗后，将“人造皮肤”敷贴在伤口上，很快“人造皮肤”就和人的身体长在一起，成了真的皮肤。,人造心脏,硅聚合物和聚氨酯,人造肾脏,人工膀胱,人造膝关节,十年后的某一天，一位老人被告之他的心脏正在急速衰竭，需要更换左心室。主治医师将他健康的心脏细胞组织切片送到一家组织实验室，即人造器官工厂。研究人员利用组织切片和特殊聚合物制造出代用的左心室。三个月后，代用左心室被冷冻、包装并送往医院。医生将代用品换到老人的心脏内。由于代用品相当于老人自己的器官，手术之后自然不会发生任何排斥反应，老人的生命因此而得到延续。,人体器官商店,返回,四.复合材料,1涵义：,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_，另外材料做为_。,具有_ _等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。,2性能：,基体,增强剂,强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀,复合材料玻璃钢,玻 璃 钢 游 艇,玻璃钢冷却塔,玻璃钢产品在化工、石油、建筑、体育、国防、航空航天工业包括神州五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用,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、石油沥青或煤沥青为原料。,复合材料碳纤维,碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。 目前，人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维，只能采用一些含碳的有机纤维（如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等）做原料，将有机纤维跟塑料树脂结合在一起，放在稀有气体的气氛中，在一定压强下强热炭化而成，而碳纤维零件都是把碳纤维经过高温高压