第三节 功能高分子材料

第三节功能高分子材料,引入：时代的划分常以材料为标志：石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、高分子时代。当今能源、材料、信息工程是影响社会经济发展和进步的三大支柱产业。其中材料是能源和信息发展的基础，而有机合成材料是材料工业的一个重要方面。,一、功能高分子材料简介,1.定义：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。2.功能高分子材料的简单分类：（1）物理功能高分子材料液晶高分子、高分子半导体等（2）化学功能高分子材料高吸水性材料、高分子分离膜等（3）生物功能和医用高分子材料高分子药物、人造器官等,这是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。,介绍几种功能的高分子材料产品,分离膜具有魔术师神奇般的本领，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,要从液体中分离出另一种液体，只能使用蒸馏法。,你知道吗？,医用高分子材料：,人造骨骼和关节,人造心脏,人工肾脏,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”能帮助伤口尽快愈合。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。,人造皮肤,人造血管和心脏补片,1.基本合成思想：直接合成具有新型骨架结构的高分子材料,在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示特殊功能。,2.需要考虑的问题：高分子应具有怎样的主链？应带有怎样的功能原子团？直接由带功能原子团的单体合成高分子？还是先合成高分子主链，在主链上引入功能原子团？,二、合成功能高分子材料的路线方法,3.高吸水性材料的合成,目的：吸水性强、保水性强、耐挤压,交联剂进行交联以得到网状结构,对天然吸水材料进行改性,直接由带有强亲水性原子团的化合物聚合得到,亲水性基团的高聚物,3.高吸水性材料,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,“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。,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,基体增强剂复合材料,酚醛树脂玻璃纤维某种玻璃钢,三、复合材料,1.定义：将两种或两种以上不同性能的材料组合起来，在性能上取长补短，就可以得到比单一材料性能优越的复合材料。2.特点：在复合材料中，一种材料作为基体，另外一种材料作为增强剂，就好像人体中的肌肉和骨头一样，各有各的作用，结合在一起就产生某些特殊性能：例如玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)：,3.形形色色的复合材料,复合材料碳纤维,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。,一般强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能,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,不同的功能高分子材料，具有不同的特征性质,用于制作高分子分离膜、人体器官等,两种或两种以上材料组成的新型材料，分为基体和增强体,用于汽车工业、机械工业、体育用品、航空航天、人类健康等,4.功能高分子材料和复合材料的比较,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。如新型导电和电磁屏蔽材料。与人类自身密切相关、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，如仿生高分子材料、高分子智能材料等。,四、有机高分子材料的发展趋势,一、功能高分子材料简介,二、合成功能高分子材料的路线方法,三、复合材料,四、有机高分子材料的发展趋势,1.下列不属于新型有机高分子材料的是（）A.高分子分离膜B.液晶高分子材料C.生物高分子材料D.有机玻璃,D,2.随着对有机高分子材料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,AD,3.下列物质中,不属于功能高分子材料的是()A.高分子分离膜B.高吸水性树脂C.液晶高分子材料D.普通塑料,D,4.科学家研制的一种使沙漠变绿洲的聚丙烯酸酯即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯与水的混合物，使其与沙粒结合，起到既能阻止地下的盐分上升，又能拦截、蓄积雨水的作用。下列对聚丙烯酸酯的叙述中正确的是（）A.聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2CHCOORB.聚丙烯酸酯有固定的熔沸点C.聚丙烯酸酯能发生加成反应D.合成聚丙烯酸酯的反应属于缩