第五章第三节功能高分子化材料

1、第三节第三节 功能高分子材料功能高分子材料学习目标学习目标【知识与技能知识与技能】 1、举出日常生活中接触到的新型高分子材料。、举出日常生活中接触到的新型高分子材料。 2、认识到功能材料对人类社会生产的重要性。、认识到功能材料对人类社会生产的重要性。【过程与方法过程与方法】 利用上网查询，从历史的角度体会化学材料的发展是利用上网查询，从历史的角度体会化学材料的发展是化学科学发展的一个缩影，对化学科学发展的进程有所化学科学发展的一个缩影，对化学科学发展的进程有所认识，培养用科学的方法发现问题，认识问题的意识。认识，培养用科学的方法发现问题，认识问题的意识。【情感、态度与价值观情感、态度与价值观】

2、 扩大知识面，激发对高分子材料学习的兴趣和投身科扩大知识面，激发对高分子材料学习的兴趣和投身科学事业的决心。学事业的决心。教学重点教学重点 功能高分子结构与性能之间的关系功能高分子结构与性能之间的关系 教学难点教学难点 功能高分子材料和复合材料的结构对性能的影响功能高分子材料和复合材料的结构对性能的影响当今社会的三大支柱产业：当今社会的三大支柱产业：材料、能源、信息材料、能源、信息 除了传统的三大合成材料以外除了传统的三大合成材料以外 (塑料、合成纤塑料、合成纤维和合成橡胶维和合成橡胶 ),又出现了又出现了高分子膜高分子膜，具有，具有光、光、电、磁等特殊功能的高分子材料电、磁等特殊功能的高分子

3、材料，生物高分子生物高分子材料材料，医用高分子材料医用高分子材料，隐身材料隐身材料和和液晶高分液晶高分子子材料等许多新型有机高分子材料。这些新型材料等许多新型有机高分子材料。这些新型有机高分子材料在我们的日常生活、工农业生有机高分子材料在我们的日常生活、工农业生产和尖端科学技术领域中起着越来越重要的作产和尖端科学技术领域中起着越来越重要的作用。用。 一、功能高分子材料一、功能高分子材料1功能高分子材料：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。些特殊功能的高分子材料。探寻合成功能高分子材料时应考虑的问题：探寻合成功能高

4、分子材料时应考虑的问题： 1）具有什么样的主链？）具有什么样的主链？单体单体 2）具有什么样的功能基？）具有什么样的功能基？官能团官能团 3）不断修正。）不断修正。 1）对天然吸水性高分子材料进行改性，）对天然吸水性高分子材料进行改性，形成形成接枝共聚物接枝共聚物与丙烯酸钠共聚与丙烯酸钠共聚 2）以带有强亲水基的化合物为单体，）以带有强亲水基的化合物为单体，均均聚或共聚聚或共聚得到亲水性高聚物得到亲水性高聚物如聚丙烯如聚丙烯酸钠；（同时加入交联剂）酸钠；（同时加入交联剂）写出下列聚合反应方程式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）丙烯酸与氢氧化钠制备聚丙烯酸钠CH2=CH

5、 - COHO催化剂催化剂nCH2=CH-CH=CH2催化剂催化剂CH2-CH=CH-CH2 nCH2=CH - CONaO+NaOHCH2=CH - CONaO+H2O CH2-CH -nCOONan同时要同时要加入少加入少量二烯量二烯作交联作交联剂剂之后要加入少量交联剂之后要加入少量交联剂硫化剂硫化剂2）1，3-丁二烯加聚丁二烯加聚2功能高分子材料的种类功能高分子材料的种类（2）高分子分离膜：这是具有特殊分离功能的高）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。有选择地通过，

6、而把另外一些物质分离掉。高分子分离膜 能从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达到大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。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的超纯水等。在非洲一些缺水地区建立起不少海水淡

7、化装置。一种海水淡化装置。一种PEC1000的海水淡化装的海水淡化装置对海水如加压置对海水如加压 4070公斤公斤/平方厘米，就可平方厘米，就可以得到以得到1620的淡水。建于沙特阿拉伯的的淡水。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，基塔自来水厂，是世界上最大的海水淡化厂，日供应淡水日供应淡水12000吨，主要使用醋酸纤维素分吨，主要使用醋酸纤维素分离膜装置。离膜装置。（3）医用高分子材料，具有优异的生医用高分子材料，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：人工心工器官对材料的苛刻要求，如：人工心脏、人工关节

8、、人造鼻等，下面的图中脏、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。给出了一些有关人工器官的图片。医用高分子材料人造心脏人造心脏人工肾脏人工肾脏人工膝关节人工膝关节人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜人造关节人造关节1888年，奥地利科学家年，奥地利科学家FReinitzer发现了液晶。发现了液晶。20世纪世纪70年代初，年代初，Helfrich和和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（材料的产业化。这种液晶材料称为扭曲向列相液晶显示（N

9、T-LCD）材料，其产）材料，其产品主要应用在电子表和计算器上。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）材料，其产品主要应用在BP机、移动电话和笔记本电脑上。机、移动电话和笔记本电脑上。酯类酯类和联苯类液晶化合物是和联苯类液晶化合物是STN-LCD用混晶材料的主要成分用混晶材料的主要成分，国内各科研机构已开，国内各科研机构已开发了近千种，其中已有发了近千种，其中已有100种以上应用于混晶配方。种以上应用于混晶配方。B2飞机的整个机身，飞机的整个机身，除主梁和发动机机舱使用除主梁和发动

10、机机舱使用的是复合材料外，其它部分均由碳纤维和石墨等的是复合材料外，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。复合材料构成，不易反射雷达波。并且，这些不并且，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层特制的吸波材料(RAM)。位于机翼前部、内装。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，了特殊的吸波材料。此外，B2A的整个机体都的整个机体都喷涂上了特

11、制的吸波油漆，这在很大程度上降低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。了敌方探测雷达的回波。二、复合材料：二、复合材料：1复合材料的涵义：复合材料的涵义：复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，其他的种新型材料。其中一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。材料作为增强剂。2优异的性能优异的性能强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀，在综合性强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀，在综合性能上超过了单一材料。能上超过了单一材料。3应用应用宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体

12、育用品、人类健康等方面。品、人类健康等方面。复合材料玻璃钢复合材料玻璃钢三、有机高分子材料的发展趋势三、有机高分子材料的发展趋势对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推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，应用范围不断扩大广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大.与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研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。究也在不断加强，并且取得了一定的进展。1功能高分子材料与复合材料的概念、性能及应用功能高分子材料与复合材料的概念、性能及应用材料名称材料名称功能高分子材料功能高分子材料复复 合合

13、材材 料料概概 念念既具有传统高分子材既具有传统高分子材料的机械性能，又具料的机械性能，又具有某些特殊功能的高有某些特殊功能的高分子材料分子材料两种或两种以上材料两种或两种以上材料组成的新型材料，分组成的新型材料，分基体和增强剂基体和增强剂性性 能能不同的功能高分子材不同的功能高分子材料，具有不同的特征料，具有不同的特征性质性质一般具有强度高、质一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能蚀等优异性能应应 用用用于制作高分子分离用于制作高分子分离膜、人体器官等膜、人体器官等用于汽车工业、机械用于汽车工业、机械工业、体育用品、航工业、体育用品、航空航天、人类健康等空航天、人

14、类健康等2膜分离的工业应用膜分离的工业应用金属工艺金属工艺金属回收，污染控制金属回收，污染控制纺织、制革纺织、制革余热回收，药剂回收，污染控制余热回收，药剂回收，污染控制造造 纸纸代替蒸馏，纤维回收，污染控制代替蒸馏，纤维回收，污染控制食品、生化食品、生化净化，浓缩，消毒，副产品回收净化，浓缩，消毒，副产品回收化学工业化学工业有机物除去或回收，药剂回收再利有机物除去或回收，药剂回收再利用用医药保健医药保健人造器官，血液分离，消毒，水净人造器官，血液分离，消毒，水净化化水处理水处理海水、苦咸水的淡化，废水处理海水、苦咸水的淡化，废水处理国国 防防淡水供应，医院污水净化淡水供应，医院污水净化3 医

15、用高分子及用途医用高分子及用途 人造心脏人造心脏硅橡胶、聚氨酯橡胶硅橡胶、聚氨酯橡胶人造血管人造血管聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯人造气管人造气管聚乙烯、有机硅橡胶聚乙烯、有机硅橡胶人造肾人造肾醋酸纤维、聚酯纤维醋酸纤维、聚酯纤维人造鼻人造鼻聚乙烯聚乙烯 有机硅橡胶有机硅橡胶人造骨、关节人造骨、关节聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯人造肌肉人造肌肉硅橡胶和绦纶织物硅橡胶和绦纶织物人造皮肤人造皮肤硅橡胶、聚多肽硅橡胶、聚多肽人造角膜、肝脏，人工红血球、人工血浆、食道、尿道、人造角膜、肝脏，人工红血球、人工血浆、食道、尿道、腹膜腹膜典型例题典型例题例例1 1：下列：下列不属于不属于新型有机高分

16、子材料的是：新型有机高分子材料的是：（ ）A A高分子分离膜高分子分离膜B B液晶高分子材料液晶高分子材料C C生物高分子材料生物高分子材料D D有机玻璃有机玻璃选题目的：选题目的：复习新型有机高分子材料的知识。复习新型有机高分子材料的知识。思路分析思路分析: :有机玻璃是传统三大合成材料中的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。塑料，它不属于新型有机高分子材料。D1、下列物质不属于有机高分子化合物的是、下列物质不属于有机高分子化合物的是( ) A、淀粉、淀粉 B、蛋白质、蛋白质 C、酒精、酒精 D、电木、电木2、下列不属于合成纤维的是、下列不属于合成纤维的是 ( ) A、的确良、的确良 B、棉、棉 C、人造棉、人造棉 D、尼龙、尼龙3、有一张照片，一只可爱的小猫站在一块高分子、有一张照片，一只可爱的小猫站在一块高分子合成材料上，下面是烈火灼烧，而小猫却若无其合成材料上，下面是烈火灼烧，而小猫却若无其事。这说明此高分子材料一定具有的性质是事。这说明此高分子材料一定具有的性质是 （ ） A、良好的导热性、良好的导热性 B、良好的绝缘性、良好的绝缘性 C、良好绝热性、良好绝热性 D、熔点低、熔点低练习： C BCC5 5 下列有关新型高分子材料的说法中，不正确下列有关新型高分子材料的说法中，不正确