选修5功能高分子材料

1/39三大支柱产业能源材料信息是能源和信息发展基础有机合成材料是材料工业一个主要方面时代划分常以材料为标志社会经济发展和进步2/391．新型有机高分子材料含有传统有机高分子材料所没有特征有机高分子材料。如含有光、电、磁等特殊功效高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料。(1)概念：①对主要通用有机高分子材料继续进行改进和推广，使它们性能不停提升，应用范围不停扩大。如新型导电塑料和电磁屏蔽材料。②与人类本身亲密相关、含有特殊功效材料研究也在不停加强，而且取得了一定进展，如仿生高分子材料、高分子智能材料等。(2)发展趋势：3/392．功效高分子材料

含有新型骨架结构高分子材料和在天然或合成高分子主链或支链上接上带有显示某种功效原子团，使高分子含有特殊功效，满足光、电、磁、化学、生物、医学等方面功效要求，这类高分子通称为功效高分子。聚丙烯酸钠聚乙炔制品功效高分子材料涵义P1134/393．品种和分类5/39功效高分子材料高分子分离膜液晶高分子导电高分子医用高分子高吸水性树脂6/39能快速吸收大量水分并膨润成凝胶状树脂。含有高吸水性和保水性，吸水能力可达自重数百倍，甚至千倍。通常由水溶性高分子适度交联制成。①定义4．几个常见功效高分子材料(1)高吸水性树脂七彩植物养护水晶泥聚丙烯酸钠颗粒吸水前吸水后吸水前吸水后尿不湿7/39a.对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们高分子链上再接上含强亲水性原子团支链．以提升它们吸水能力。比如，将淀粉与丙烯酸钠在引发剂作用下共聚，生成以淀粉为主链接枝共聚物，同时与交联剂反应，生成含有网状结构淀粉——聚丙烯酸钠接枝共聚物高吸水性树脂。b.以带有强亲水性原子团化合物，如丙烯酸CH2＝CH－COOH等为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。比如，丙烯酸单体用NaOH中和得到丙烯酸钠，加入少许交联剂，再在引发剂作用下发生聚合，得到含有网状结构聚丙烯酸钠高吸水性树脂。②制备方法8/39《时代周刊》评出20世纪最伟大100项创造，其中“尿不湿”榜上有名

为何“尿不湿”能评为20世纪最伟大100项创造呢?最初是为谁专门设计呢？9/39美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，怎样处理宇航员排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源成为“尿不湿”创造人，以后他被誉为美国“太空服之父”。美国从1959起甄选7位宇航员合影10/39“神舟5号”、“神舟6号”上天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，吸水性远强于普通婴儿使用“尿不湿”11/39“尿不湿”是航天产品“下凡”成功典范！现在不但是婴幼儿使用，还有供特殊成人使用，更有趣是有些宠物也系上了“尿不湿”出门溜达，以保护公共卫生。资料显示：1987年，英国一次性尿布销售利润达2亿英镑。构想一下我们中国这么一个人口大国，利润有多么惊人！12/39你了解“尿不湿”材料吗？它应该有什么性能？“尿不湿”起作用物质是一个功效高分子材料，含有很强吸水能力。它所用材料是高吸水性树脂（惯用网状结构聚丙烯酸钠

）P114聚丙烯酸钠怎样合成？思索：怎样以带有强亲水性原子团化合物CH2=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？CH2=CHCOOHCH2=CHCOONa加交联剂得网状结构13/39加交联剂目标是什么？高吸水性树脂加交联剂目标是变线型结构为体型结构，使其现有吸水性而又不溶于水，耐挤压。14/39纤维素结构简式传统吸水性材料棉花为何有一定吸水性？发觉其每个链节上都有—OH，它是一个亲水基15/39如旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。思索：强吸水能力功效高分子材料除了用于“尿不湿”，还有哪些用途？P114保水剂是一个吸水能力特强功效高分子材料。无毒无害，重复吸水、释水——“微型水库”。同时，它还能吸收肥料、农药、并迟缓释放，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。16/39

上世纪70年代发展起来亲水隐形眼镜含有特点：吸收相当于自重80%水，才变得柔软、透气、舒适、戴时长

制备隐形眼镜所用原料主要是丙烯酸羟乙酯（CH2=CHCOOCH2CH2OH）17/391．在橡胶工业中，制造橡胶要经过梳化工艺，将顺丁橡胶线型结构连接为网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入交联剂，以得到含有网状结构树脂。 请你想一想，为何都要做成网状结构？目标是否相同？解析：橡胶工业中将线型结构连接为体型结构是为增加橡胶强度；高吸水性树脂将线型结构连接为体型结构是使它既吸水又不溶于水。18/39“海水淡化及利用技术国际研讨会”在天津召开.19/39(2)高分子分离膜20/39

②高分子分子膜特点：能够有选择地让一些物质经过，而把另外一些物质分离掉。

③分子膜应用：生活用水、工业废水等废液处理；海水、苦咸水淡化；浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源转换①高分子分离膜组成：是用含有特殊分离功效高分子材料制成21/39水体净化高分子分离膜22/39

优异生物相容性；很高机械性能。(3)医用高分子材料①性能

制作人体皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。②应用医用高分子器械人造皮肤人造心脏23/39人造关节24/39人工心脏瓣膜25/39一张柔软纸，白中透出微黄，这张不起眼“白纸”就是填补国内空白高科技“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”就和人身体长在一起，成了真皮肤。

人造皮肤人造血管26/39人造心脏27/39人造肾脏人工膀胱28/39人造膝关节29/39

一类含有导电功效（包含半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率高聚合物材料。(4)导电高分子材料①定义密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可调。②特征高分子电容可降解高分子材料高分子热敏电阻30/391．定义：

由两种或两种以上材料组合在一起制成一个新型材料。其中一个材料为基体，另一个材料为增强材料，如钢筋混凝土、轮胎(玻璃纤维织物为增强材料，橡胶为基体)就是复合材料。

增强材料主要是增强纤维(硼纤维、碳纤维和石墨纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、芳纶纤维)； 基体材料主要是热固性树脂

(酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂)、热塑性树脂

(聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、热塑性聚酯树脂)、泡沫塑料、橡胶等。2．性能：

强度高、质量小、耐高温、耐腐蚀等，综合性能超出单一材料，能充分发挥每一个材料优点，防止其弱点。31/393．常见复合材料以玻璃纤维、碳纤维等无机材料作为增强材料，酚醛树脂、环氧树脂为基体而制成一个复合材料。含有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等特点，能够应用来做建筑材料和汽车、轮船、人造卫星、宇宙飞船外壳和构件。(1)增强塑料：用复合材料制成船体碳纤维增强塑料包玻璃纤维增强塑料32/39(2)玻璃钢：

以玻璃纤维为增强材料，以热固性树脂

(酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂)为基体材料而制成一个复合材料。 密度比钢材、合金钢、铝合金小，只有1.5～2.0g/cm3，强度却超出了它们。含有变形小、耐腐蚀、不燃烧、电绝缘性能好等优点。可用做船体、汽车车身、航空器外壳、体育用具、日常生活用具等。玻璃钢餐桌玻璃钢型材玻璃钢雕塑33/39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、航空航天工业包含神州五号载人飞船等高端技术领域发挥主要作用34/39鲨鱼皮泳衣

轻便赛车35/39

碳纤维复合材料，它含有强度高、耐疲劳、重量轻等优点，主要以聚丙