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1、第三节功能高分子材料第三节功能高分子材料三三大大支支柱柱产产业业能源能源材料材料信息信息是能源和信息发展的基础是能源和信息发展的基础有机合成材料是材料有机合成材料是材料工业的一个重要方面工业的一个重要方面时代时代 的划分常以材料的划分常以材料为标志为标志1、功能高分子材料的涵义、功能高分子材料的涵义具有新型骨架结构的高分子材料具有新型骨架结构的高分子材料 和和在天然或合成高分子的主链或支链上引入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、某种功能的官能团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能的高分子。
2、特殊功能的高分子。邓小平邓小平美国美国时代周刊时代周刊这份杂志在全美乃至全球都很有影响力。这份杂志在全美乃至全球都很有影响力。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 为什么为什么“尿不湿尿不湿” 能评为能评为20世纪最伟大的世纪最伟大的100项项发明呢！最初是为谁专门设计的呢？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，华人航员的排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源唐鑫源成为成为“尿不湿尿不湿”的发明人，后来他被誉为美国的发明人，后来他被誉为美国“太空服之父太空服之父
3、”。美国从美国从1959起甄选的起甄选的7位宇航员合影位宇航员合影“神舟5号”、 “神舟6号”上天的三位航天员先后也都使用了“尿不湿” 航天员专用航天员专用“尿不湿尿不湿”1克能吸收约克能吸收约1000克水克水 ，吸水性远强于一般婴儿使用的吸水性远强于一般婴儿使用的“尿不湿尿不湿” “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：资料显示：1987年，英国年，英国一次性尿布销一次性尿布销售利润达售利润达2亿英亿英镑。设想一下镑。设想一下我们中国这样我们中国这样一个人口大国，一个人口大国
4、，利润有多么惊利润有多么惊人！人！ 你了解“尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？ “尿不湿尿不湿”起作用的物质是一种起作用的物质是一种功能高分子功能高分子材料，材料，具有具有很强的吸水能力很强的吸水能力。它所用的材料是高吸水性树。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脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠 ）聚丙烯酸钠如何合成？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？CH2=CHCOOH CH2=CHCOONa 加交联剂得网状结构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线型结构为体型高吸水性树
5、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。结构，使其既有吸水性而又不溶于水，耐挤压。纤维素的结构简式纤维素的结构简式 传统吸水性的材料棉花为何有一定的吸水性？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发现其每个链节上都有OH，它是一种亲水基，它是一种亲水基 如旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。如旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。强吸水能力的功能高分子材料除强吸水能力的功能高分子材料除了用于了用于 “尿不尿不湿湿”，还有哪些用途？，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
6、复吸水、释水无害，反复吸水、释水 “微型水库微型水库”。同时，它。同时，它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药效。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。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑等。 （一）（一） 吸水性高分子吸水性高分子 制法：制法： （1）对天然吸水性高分子材料（淀粉、纤维素）进行改性，）对天然吸水性高分子材料（淀粉、纤维素）进行改性，形成接枝共聚物形成接枝共聚物(如与丙烯酸钠共聚如与丙烯酸钠共聚) （2）以带有强亲水基的化合物为单体，均聚或共聚得到亲）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水
7、性高聚物如聚丙烯酸钠（同时加入交联剂）如聚丙烯酸钠（同时加入交联剂） 。 学与问学与问在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺丁橡胶的线型结构连接成网状结构。在制备高吸丁橡胶的线型结构连接成网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入交连剂，以得到具有网状结水性树脂时也要加入交连剂，以得到具有网状结构的树脂。构的树脂。请你想一想，为什么都要做成网状结请你想一想，为什么都要做成网状结构呢？目的是否相同？构呢？目的是否相同？橡胶工业将线型结构连接成网状结构橡胶工业将线型结构连接成网状结构是为增加是为增加 橡胶的强度；橡胶的强度；高吸水性树脂将线型结构连接成网状
8、结构高吸水性树脂将线型结构连接成网状结构是使是使 它既吸水又不溶于水。它既吸水又不溶于水。 上世纪上世纪70年代发展起来的亲水隐形眼镜具有特点：年代发展起来的亲水隐形眼镜具有特点：吸收相当于自重吸收相当于自重80%水，才变得柔软、透气、舒适、水，才变得柔软、透气、舒适、戴时长戴时长 制备隐形眼镜所用的原料主要制备隐形眼镜所用的原料主要是是丙烯酸羟乙酯丙烯酸羟乙酯（CH2=CHCOOCH2CH2OH） “2004海水淡化及利用技术国际研讨会海水淡化及利用技术国际研讨会”在天津召在天津召开开.（2）高分子分离）高分子分离膜膜 高分子分子膜的特点：高分子分子膜的特点： 能够能够有选择地有选择地让某些
9、物质通过，而把另外一些让某些物质通过，而把另外一些物质分离掉。物质分离掉。 分子膜的应用：分子膜的应用：生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦咸水的淡化；咸水的淡化； 浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源的浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源的转换转换 高分子分离膜的组成：高分子分离膜的组成： 是用具有是用具有特殊分离功能特殊分离功能的高分子材料制成的高分子材料制成（3）医用高分子材料：）医用高分子材料： 一些有关人工器官的图片一些有关人工器官的图片人造人造关节关节 人工人工心脏瓣膜心脏瓣膜 人造人造皮肤、血管皮肤、血管人造人造心脏心脏 人造人造肾
10、脏、膀胱肾脏、膀胱 人造人造膝关节膝关节生物相容性生物相容性排斥排斥具有优异的具有优异的_，较少受到，较少受到_，可，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。以满足人工器官对材料的苛刻要求。如：人造心脏、人造关节、人造鼻等。如：人造心脏、人造关节、人造鼻等。人造关节人造关节人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜一张柔软的纸，白中透出微黄，这张一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的不起眼的“白纸白纸”就是填补国内空就是填补国内空白的高科技白的高科技“人造皮肤人造皮肤”。这种。这种“人造皮肤人造皮肤”能帮助伤口尽快恢复。能帮助伤口尽快恢复。比如烧烫伤，把水泡的水放出，用比如烧烫伤，把水泡的水放出，用药清洗后，将药清
11、洗后，将“人造皮肤人造皮肤”敷贴在敷贴在伤口上，很快伤口上，很快“人造皮肤人造皮肤”就和人就和人的身体长在一起，成了真的皮肤。的身体长在一起，成了真的皮肤。 人造皮肤人造皮肤人造血管人造血管人造心脏人造心脏人造肾脏人造肾脏人工膀胱人工膀胱人造膝关节人造膝关节二、复合材料二、复合材料1复合材料涵义复合材料涵义：指两种或两种以上材料组合成的一种新型指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种做为材料。其中一种做为_，另外材料做为，另外材料做为_。具有具有_等等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。优异性能，在综合性能上超过了单一材料。2复合材料的性能：复合材料的性能：基体基体增强剂增强剂强度
12、高、质量轻、耐高温、耐腐蚀强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀复合材料玻璃钢复合材料玻璃钢玻玻 璃璃 钢钢 游游 艇艇玻璃钢冷却塔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业包括神州五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用鲨鱼皮泳衣鲨鱼皮泳衣 轻便赛车轻便赛车 碳纤维复合材料，它具有强度高、耐疲劳、重量轻碳纤维复合材料，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。青或煤沥青为原料。复合材料复合材料碳纤维碳纤维复合材料复合材料隐形飞机上的特殊材料隐形飞机上的特殊材料三、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1旧材料改进推广旧材料改进推广(新型导电塑料、电磁屏新型导电塑料、电磁屏蔽材料蔽材料)2研制新材料研制新材料(高分子智能材料、超导材料、高分子智能材料、超导材料、光电转换材料、生物材料、光解水催化剂、光电转换材料、生物材料、光解水催化剂、热电膜、传感膜等热电膜、传感膜等)。
高中化学：功能高分子化合物课件人教版选修5
