5.3新型有机高分子材料课件

有机化学不仅是一门科学，也是一门艺术Organicchemistry:Notonlyascience,butalsoanArt,第三节：新型有机高分子材料,迈克尔-杰克逊-世界著名流行歌手,一、功能高分子材料1功能高分子材料：指既有传统高分子材料的机械性能，以有某些特殊功能的高分子材料。,2功能高分子材料的种类（1）高分子分离膜：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。,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？,当今社会的三大支柱产业：材料、能源、信息,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？单体2）具有什么样的功能基？官能团3）不断修正。,例如：高吸水性树脂,1）对天然吸水性高分子材料进行改性，形成接枝共聚物与丙烯酸钠共聚,材料,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）,超强吸水高分子材料,也称为高吸水性树脂、超强吸水剂、高吸水性聚合物，是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。,（2）超强吸水功能高分子材料,吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。,吸水前,吸水后,超强吸水高分子材料综述,保水能力高:即使受压也不易失水,用途,植物养护泥,各式吸潮剂,超强吸水高分子材料综述,吸水树脂的离子型网络,网络内外产生渗透压,水份进一步渗入.,水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,亲水基团离解,离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。,交联点,（内）,（外）,学与问,释疑,（请你想一想）角膜接触镜，俗称隐形眼镜。目前大量使用的软质隐形眼镜，它常用以下哪种材料制成的（）（A）有机玻璃（B）硅氧烷和丙烯酸酯的共聚物（C）聚氯乙烯（D）聚甲基丙烯酸羟乙酯,D,（3）医用高分子材料，具有优异的生物相容性，较少受到排斥，可以满足人工器官对材料的苛刻要求，如：人工心脏、人工关节、人造鼻等，下面的图中给出了一些有关人工器官的图片。,医用高分子材料,人造血管的发现两年前，美国生物医药专家从家猪体内提取的细胞制成了一条完整的血管，之后，将每条新制的血管放在称作生物反应器的培养皿中，在反应器上安装一个微型泵并把它与新制成的人造血管相连。微型泵可以像人的心脏一样有规律地跳动。在这种环境中培养几个星期后，得到一条血管，人工合成的血管可以像真的血管一样工作。研究人员将这种人造血管移植到家猪大腿主动脉上，在几周内该血管一直保持开放并且未发生血液凝结。,人造心脏,拓宽人体器官商店十年后的某一天，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。,1888年，奥地利科学家FReinitzer发现了液晶。20世纪70年代初，Helfrich和Schadt利用液晶的电光效应和集成电路相结合，将其制成显示器件，实现了液晶材料的产业化。这种液晶材料称为扭曲向列相液晶显示（NT-LCD）材料，其产品主要应用在电子表和计算器上。80年代中期，开发成功超扭曲向列相液晶显示（STN-LCD）材料，其产品主要应用在BP机、移动电话和笔记本电脑上。酯类和联苯类液晶化合物是STN-LCD用混晶材料的主要成分，国内各科研机构已开发了近千种，其中已有100种以上应用于混晶配方。,B2飞机的整个机身，除主梁和发动机机舱使用的是钦复合材料外，其它部分均由碳纤维和石墨等复合材料构成，不易反射雷达波。并且，这些不同的复合材料部件不是靠铆钉拼合，而是经高压压铸而成。另外，矾翼的前缘还全部包覆上了一层特制的吸波材料(RAM)。位于机翼前部、内装雷达扫瞄天线阵列的两个方形突出部件，也采用了特殊的吸波材料。此外，B2A的整个机体都喷涂上了特制的吸波油漆，这在很大程度上降低了敌方探测雷达的回波。,练习一,写出下列聚合反应方程式：1）丙烯酸与氢氧化钠制备聚丙烯酸钠2）1，3-丁二烯加聚,催化剂,nCH2=CH-CH=CH2,催化剂,+NaOH,+H2O,n,之后要加入少量交联剂硫化剂,学与问（P.114),为什么要做成网状结构？目的是否相同？,nCH2=CH-CH=CH2,催化剂,C=C,CH2,CH2,H,Hn,1234,14,23,硫化剂的作用是打开顺式聚1，3-丁二烯的双键，以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。,高吸水性树脂加交联剂的目的是变线型结构为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于水，耐挤压。,二、复合材料,1复合材料：指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种做为基体，另外材料做为增强剂。2复合材料的性能：具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。,复合材料玻璃钢,三、有机高分子材料的发展趋势1对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广，使他们的性能不断提高，应用范围不断扩大。如新型导电和电磁屏蔽材料。2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。,典型例题,例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,选题目的：复习新型有机高分子材料的知识。思路分析:有机玻璃是传统三大合成材料中的塑料，它不属于新型有机高分子材料。,D,例2、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）电磁屏蔽材料选题目的：考察高分子材料的相关概念。思路分析：随着社会的进步，科学技术的发展，高分子材料的作用越来越重用。特别是在尖端技术领域，对合成材料提出了更高的要求，尤其是在具有特殊性质的功能性材料和多种功能集一身的复合材料。解答：A、D。启示：高分子材料