单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第三节,功能高分子材料,第五章 进入合成高分子化合物的时代,1,第三节功能高分子材料第五章 进入合成高分子化合物的时代1,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？,2,时代周刊评出20世纪最伟大的100项发明，其中“尿不湿,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,太空服之父,唐鑫源,3,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,“,神舟”系列上天的航天员都使用了“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”,4,“神舟”系列上天的航天员都使用了“尿不湿”航天员专用“尿不,“,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。,资料显示：,1987,年,，英国一次性尿布销售利润达,2,亿英镑。设想一下我们中国这样一个人口大国，利润有多么惊人！,5,“尿不湿”是航天产品“下凡”的成功典范！现在不仅是婴幼,吸水,前,吸水,后,尿不湿吸水前后的变化,6,吸水前吸水后尿不湿吸水前后的变化6,你了解“尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？,“,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）（课本,P114,）,7,你了解“尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？“尿不湿”起,1.,定义：具有新型骨架结构的高分子材料和,在天然或合成高分子的主链或支链上引入某种功能的官能团，使其显示出,在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能,的高分子。,一、功能高分子材料,8,1.定义：具有新型骨架结构的高分子材料和在天然或合成高分子,(1).,化学功能,离子交换树脂,、,高分子试剂,、,高分子催化剂,、分解性高分子等。,(2).,物理功能,导电性高分子,、高分子光电导体、高分子显示材料、高分子光致变色材料等。,(3).,复合功能,高分子功能膜、,高分子吸附剂、高分子表面活性剂、高分子染料、高分子稳定剂等。,(4).,生物、医用功能,抗血栓、控制药物释放和,生物活性,等。,（按照功能来分类）,2.,分类,9,(1).化学功能（按照功能来分类）2.分类9,高吸水性树脂的结构特征：,a.,分子中具有强亲水性基团，如羟基、羧基，能够与水分子形成氢键；,b.,树脂具有,交联结构,；,c.,聚合物内部具有较高的离子浓度；,d.,聚合物具有较高的分子量。,二、常见功能高分子材料,1,、,高吸水性树脂,思考：如何,以带有强亲水性原子团的化合物,CH,2,=CHCOOH,制得网状聚丙烯酸钠？,10,高吸水性树脂的结构特征：二、常见功能高分子材料1、高吸水性,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。,吸水,前,吸水,后,11,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,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,12,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？,13,13,如无土栽培、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？,P114,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。,14,如无土栽培、改良土壤、改造沙漠等。思考：强吸水能力的功能高分,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,（,CH,2,=CHCOOCH,2,CH,2,OH,）,15,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,邮票背胶,吸湿性强,粘贴力强,对人体无害,16,邮票背胶吸湿性强16,离子交换树脂是,带有官能团,(,有交换离子的活性基团,),、具有网状结构、不溶性的高分子化合物,。是最早工业化的功能高分子材料，通常是球形颗粒物。,经过各种官能化的树脂（聚苯乙烯），含有,H,+,离子结构，能交换各种阳离子的称为,阳离子交换树脂,，含有,OH,离子结构能交换各种阴离子的称为,阴离子交换树脂,。,它们主要用于,水的处理,。离子交换膜还可以用于饮用水处理、,海水淡化,、废水处理、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和,电池隔膜,。,2,、离子交换树脂,17,离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网,离子交换树脂,18,离子交换树脂18,酶属于高分子催化剂。,3,、高分子催化剂,人工合成的方法模拟酶，将,金属化合物结合在高分子配体上，开发高活性、高选择性的高效催化剂,，这种,高分子催化剂称为高分子金属催化剂,。,已有的研究工作表明，高分子金属催化剂对,加氢反应、氧化反应、硅氢加成反应、羰基化反应、异构化反应、聚合反应,等具有很高的催化活性和选择性，而且易与反应物分离，可回收重复使用。,19,酶属于高分子催化剂。3、高分子催化剂 人工合成的方,高分子分离膜的材料主要有,醋酸纤维素、聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚,等。醋酸纤维素膜透水量大，脱盐率高，价格便宜，应用普遍。,海水淡化,的原理是利用只允许溶剂透过，不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。,4,、高分子分离膜,20,高分子分离膜的材料主要有醋酸纤维素、聚酰胺、聚苯并咪唑,高分子分离膜的特点：,能够,有选择地,让某些物质通过，而把另外一些物质分离掉。,高分子分离膜的应用：,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,21,高分子分离膜的特点：高分子分离膜的应用：21,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,40,70,公斤,/,平方厘米，就可以得到,16,20,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：,22,能从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达到大规模,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？,23,分离膜具有神奇的魔术师般的本领，从下面的实验中,吸附性高分子材料主要是指那些,对某些特定离子或分子,有选择性亲和作用,的高分子材料,。,吸附树脂的吸附性不仅受到结构和形态等内在因素的影响，还与使用环境关系密切：温度因素，树脂周围的介质。,一般可分为,吸水性高分子,和,吸油性高分子,。,5,、高分子吸附剂,24,吸附性高分子材料主要是指那些对某些特定离子或分子有选择性,6,、导电高分子材料,具有半导体性质的聚乙炔膜,科学视野,25,6、导电高分子材料具有半导体性质的聚乙炔膜科学视野25,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：,制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。如：人工心脏、人工关节、人造鼻等。,等。,生物相容性,排斥,26,医用高分子材料 具有优异的 ，较,人造关节,27,人造关节27,人工肾脏,28,人工肾脏28,人工膝关节,29,人工膝关节29,一张柔软的纸，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。,人造皮肤,人造血管,30,一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是,人造心脏,31,人造心脏31,人造膝关节,32,人造膝关节32,迈克尔,-,杰克逊,-,世界著名流行歌手,33,迈克尔-杰克逊-世界著名流行歌手33,医用高分子及用途,人造心脏,硅橡胶、聚氨酯橡胶,人造血管,聚对苯二甲酸乙二酯,隐开眼镜,聚甲基丙烯酸羟乙酯、有机硅橡胶,人造肾,醋酸纤维、聚酯纤维,人造鼻,聚乙烯,有机硅橡胶,人造骨、关节,聚甲基丙烯酸甲酯,人造肌肉,硅橡胶和绦纶织物,人造皮肤,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、腹膜,34,医用高分子及用途 人造心脏硅橡胶、聚氨酯橡胶人造血管聚对苯二,7,、高分子传感膜：,功能：把化学能转换为电能,主要应用：发电、开发新型电池,8,、高分子热电膜：,功能：把热能转换为电能,主要应用：发电、开发新能源,35,7、高分子传感膜：35,隐形材料,36,隐形材料36,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。,37,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,1,、定义：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,基体,，另外材料做为,增强剂,。,2,、性能：具有,等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。,强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀,3,、应用,宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品等,三、复合材料,38,1、定义：指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中,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,39,玻璃钢玻 璃 钢 游 艇玻璃钢冷却塔玻璃钢产品在化工、石油、,复合材料玻璃钢,40,复合材料玻璃钢40,41,41,42,42,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制做而成的。,碳纤维,43,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,44,44,