第五章第三節(jié)功能高分子化材料

1、第三節(jié)第三節(jié) 功能高分子材料功能高分子材料學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)【知識與技能知識與技能】 1、舉出日常生活中接觸到的新型高分子材料。、舉出日常生活中接觸到的新型高分子材料。 2、認(rèn)識到功能材料對人類社會生產(chǎn)的重要性。、認(rèn)識到功能材料對人類社會生產(chǎn)的重要性?！具^程與方法過程與方法】 利用上網(wǎng)查詢，從歷史的角度體會化學(xué)材料的發(fā)展是利用上網(wǎng)查詢，從歷史的角度體會化學(xué)材料的發(fā)展是化學(xué)科學(xué)發(fā)展的一個縮影，對化學(xué)科學(xué)發(fā)展的進(jìn)程有所化學(xué)科學(xué)發(fā)展的一個縮影，對化學(xué)科學(xué)發(fā)展的進(jìn)程有所認(rèn)識，培養(yǎng)用科學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)問題，認(rèn)識問題的意識。認(rèn)識，培養(yǎng)用科學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)問題，認(rèn)識問題的意識。【情感、態(tài)度與價值觀情感、態(tài)度與價值觀】

2、 擴(kuò)大知識面，激發(fā)對高分子材料學(xué)習(xí)的興趣和投身科擴(kuò)大知識面，激發(fā)對高分子材料學(xué)習(xí)的興趣和投身科學(xué)事業(yè)的決心。學(xué)事業(yè)的決心。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 功能高分子結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系功能高分子結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系 教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn) 功能高分子材料和復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)對性能的影響功能高分子材料和復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)對性能的影響當(dāng)今社會的三大支柱產(chǎn)業(yè)：當(dāng)今社會的三大支柱產(chǎn)業(yè)：材料、能源、信息材料、能源、信息 除了傳統(tǒng)的三大合成材料以外除了傳統(tǒng)的三大合成材料以外 (塑料、合成纖塑料、合成纖維和合成橡膠維和合成橡膠 ),又出現(xiàn)了又出現(xiàn)了高分子膜高分子膜，具有，具有光、光、電、磁等特殊功能的高分子材料電、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，醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料，隱身材料隱身材料和和液晶高分液晶高分子子材料等許多新型有機(jī)高分子材料。這些新型材料等許多新型有機(jī)高分子材料。這些新型有機(jī)高分子材料在我們的日常生活、工農(nóng)業(yè)生有機(jī)高分子材料在我們的日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中起著越來越重要的作產(chǎn)和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中起著越來越重要的作用。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： 指既有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)械性能，以有某指既有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)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。探尋合成功能高分子材料時應(yīng)考慮的問題：探尋合成功能高

4、分子材料時應(yīng)考慮的問題： 1）具有什么樣的主鏈？）具有什么樣的主鏈？單體單體 2）具有什么樣的功能基？）具有什么樣的功能基？官能團(tuán)官能團(tuán) 3）不斷修正。）不斷修正。 1）對天然吸水性高分子材料進(jìn)行改性，）對天然吸水性高分子材料進(jìn)行改性，形成形成接枝共聚物接枝共聚物與丙烯酸鈉共聚與丙烯酸鈉共聚 2）以帶有強(qiáng)親水基的化合物為單體，）以帶有強(qiáng)親水基的化合物為單體，均均聚或共聚聚或共聚得到親水性高聚物得到親水性高聚物如聚丙烯如聚丙烯酸鈉；（同時加入交聯(lián)劑）酸鈉；（同時加入交聯(lián)劑）寫出下列聚合反應(yīng)方程式寫出下列聚合反應(yīng)方程式：1）丙烯酸與氫氧化鈉制備聚丙烯酸鈉）丙烯酸與氫氧化鈉制備聚丙烯酸鈉CH2=CH

5、 - COHO催化劑催化劑nCH2=CH-CH=CH2催化劑催化劑CH2-CH=CH-CH2 nCH2=CH - CONaO+NaOHCH2=CH - CONaO+H2O CH2-CH -nCOONan同時要同時要加入少加入少量二烯量二烯作交聯(lián)作交聯(lián)劑劑之后要加入少量交聯(lián)劑之后要加入少量交聯(lián)劑硫化劑硫化劑2）1，3-丁二烯加聚丁二烯加聚2功能高分子材料的種類功能高分子材料的種類（2）高分子分離膜：這是具有特殊分離功能的高）高分子分離膜：這是具有特殊分離功能的高分子材料制成的薄膜，它的特點(diǎn)是能讓某些物質(zhì)分子材料制成的薄膜，它的特點(diǎn)是能讓某些物質(zhì)有選擇地通過，而把另外一些物質(zhì)分離掉。有選擇地通過，

6、而把另外一些物質(zhì)分離掉。高分子分離膜 能從海水中分離出淡水的逆滲透膜已達(dá)到大能從海水中分離出淡水的逆滲透膜已達(dá)到大規(guī)模使用的階段，它也是一種半透膜，只讓水規(guī)模使用的階段，它也是一種半透膜，只讓水分子通過，而使含鹽的低分子溶質(zhì)幾乎不能通分子通過，而使含鹽的低分子溶質(zhì)幾乎不能通過，施加一定的壓力后，就能使水加速擠出。過，施加一定的壓力后，就能使水加速擠出。采用不同結(jié)構(gòu)的逆滲透膜就可以獲得工業(yè)鍋爐采用不同結(jié)構(gòu)的逆滲透膜就可以獲得工業(yè)鍋爐水、飲料水、無菌水、去離子水、洗滌半導(dǎo)體水、飲料水、無菌水、去離子水、洗滌半導(dǎo)體的超純水等。在非洲一些缺水地區(qū)建立起不少的超純水等。在非洲一些缺水地區(qū)建立起不少海水淡

7、化裝置。一種海水淡化裝置。一種PEC1000的海水淡化裝的海水淡化裝置對海水如加壓置對海水如加壓 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來水廠，是世界上最大的海水淡化廠，基塔自來水廠，是世界上最大的海水淡化廠，日供應(yīng)淡水日供應(yīng)淡水12000噸，主要使用醋酸纖維素分噸，主要使用醋酸纖維素分離膜裝置。離膜裝置。（3）醫(yī)用高分子材料，具有優(yōu)異的生醫(yī)用高分子材料，具有優(yōu)異的生物相容性，較少受到排斥，可以滿足人物相容性，較少受到排斥，可以滿足人工器官對材料的苛刻要求，如：人工心工器官對材料的苛刻要求，如：人工心臟、人工關(guān)節(jié)

8、、人造鼻等，下面的圖中臟、人工關(guān)節(jié)、人造鼻等，下面的圖中給出了一些有關(guān)人工器官的圖片。給出了一些有關(guān)人工器官的圖片。醫(yī)用高分子材料人造心臟人造心臟人工腎臟人工腎臟人工膝關(guān)節(jié)人工膝關(guān)節(jié)人工心臟瓣膜人工心臟瓣膜人造關(guān)節(jié)人造關(guān)節(jié)1888年，奧地利科學(xué)家年，奧地利科學(xué)家FReinitzer發(fā)現(xiàn)了液晶。發(fā)現(xiàn)了液晶。20世紀(jì)世紀(jì)70年代初，年代初，Helfrich和和Schadt利用液晶的電光效應(yīng)和集成電路相結(jié)合，將其制成顯示器件，實(shí)現(xiàn)了液晶利用液晶的電光效應(yīng)和集成電路相結(jié)合，將其制成顯示器件，實(shí)現(xiàn)了液晶材料的產(chǎn)業(yè)化。這種液晶材料稱為扭曲向列相液晶顯示（材料的產(chǎn)業(yè)化。這種液晶材料稱為扭曲向列相液晶顯示（N

9、T-LCD）材料，其產(chǎn)）材料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在電子表和計算器上。品主要應(yīng)用在電子表和計算器上。80年代中期，開發(fā)成功超扭曲向列相液晶顯示年代中期，開發(fā)成功超扭曲向列相液晶顯示（STN-LCD）材料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在）材料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在BP機(jī)、移動電話和筆記本電腦上。機(jī)、移動電話和筆記本電腦上。酯類酯類和聯(lián)苯類液晶化合物是和聯(lián)苯類液晶化合物是STN-LCD用混晶材料的主要成分用混晶材料的主要成分，國內(nèi)各科研機(jī)構(gòu)已開，國內(nèi)各科研機(jī)構(gòu)已開發(fā)了近千種，其中已有發(fā)了近千種，其中已有100種以上應(yīng)用于混晶配方。種以上應(yīng)用于混晶配方。B2飛機(jī)的整個機(jī)身，飛機(jī)的整個機(jī)身，除主梁和發(fā)動機(jī)機(jī)艙使用除主梁和發(fā)動

10、機(jī)機(jī)艙使用的是復(fù)合材料外，其它部分均由碳纖維和石墨等的是復(fù)合材料外，其它部分均由碳纖維和石墨等復(fù)合材料構(gòu)成，不易反射雷達(dá)波。復(fù)合材料構(gòu)成，不易反射雷達(dá)波。并且，這些不并且，這些不同的復(fù)合材料部件不是靠鉚釘拼合，而是經(jīng)高壓同的復(fù)合材料部件不是靠鉚釘拼合，而是經(jīng)高壓壓鑄而成。另外，礬翼的前緣還全部包覆上了一壓鑄而成。另外，礬翼的前緣還全部包覆上了一層特制的吸波材料層特制的吸波材料(RAM)。位于機(jī)翼前部、內(nèi)裝。位于機(jī)翼前部、內(nèi)裝雷達(dá)掃瞄天線陣列的兩個方形突出部件，也采用雷達(dá)掃瞄天線陣列的兩個方形突出部件，也采用了特殊的吸波材料。此外，了特殊的吸波材料。此外，B2A的整個機(jī)體都的整個機(jī)體都噴涂上了特

11、制的吸波油漆，這在很大程度上降低噴涂上了特制的吸波油漆，這在很大程度上降低了敵方探測雷達(dá)的回波。了敵方探測雷達(dá)的回波。二、復(fù)合材料：二、復(fù)合材料：1復(fù)合材料的涵義：復(fù)合材料的涵義：復(fù)合材料是指兩種或兩種以上材料組合成的一復(fù)合材料是指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料。其中一種材料作為基體，其他的種新型材料。其中一種材料作為基體，其他的材料作為增強(qiáng)劑。材料作為增強(qiáng)劑。2優(yōu)異的性能優(yōu)異的性能強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕，在綜合性強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕，在綜合性能上超過了單一材料。能上超過了單一材料。3應(yīng)用應(yīng)用宇宙航空工業(yè)、汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體育用宇宙航空工業(yè)、汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體

12、育用品、人類健康等方面。品、人類健康等方面。復(fù)合材料玻璃鋼復(fù)合材料玻璃鋼三、有機(jī)高分子材料的發(fā)展趨勢三、有機(jī)高分子材料的發(fā)展趨勢對重要的通用有機(jī)高分子材料繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)和推對重要的通用有機(jī)高分子材料繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)和推廣，使它們的性能不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大廣，使它們的性能不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大.與人類自身密切相關(guān)、具有特殊功能的材料的研與人類自身密切相關(guān)、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強(qiáng)，并且取得了一定的進(jìn)展。究也在不斷加強(qiáng)，并且取得了一定的進(jìn)展。1功能高分子材料與復(fù)合材料的概念、性能及應(yīng)用功能高分子材料與復(fù)合材料的概念、性能及應(yīng)用材料名稱材料名稱功能高分子材料功能高分子材料復(fù)復(fù) 合合

13、材材 料料概概 念念既具有傳統(tǒng)高分子材既具有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)械性能，又具料的機(jī)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兩種或兩種以上材料兩種或兩種以上材料組成的新型材料，分組成的新型材料，分基體和增強(qiáng)劑基體和增強(qiáng)劑性性 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，具有不同的特征性質(zhì)性質(zhì)一般具有強(qiáng)度高、質(zhì)一般具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能蝕等優(yōu)異性能應(yīng)應(yīng) 用用用于制作高分子分離用于制作高分子分離膜、人體器官等膜、人體器官等用于汽車工業(yè)、機(jī)械用于汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體育用品、航工業(yè)、體育用品、航空航天、人類健康等空航天、人

14、類健康等2膜分離的工業(yè)應(yīng)用膜分離的工業(yè)應(yīng)用金屬工藝金屬工藝金屬回收，污染控制金屬回收，污染控制紡織、制革紡織、制革余熱回收，藥劑回收，污染控制余熱回收，藥劑回收，污染控制造造 紙紙代替蒸餾，纖維回收，污染控制代替蒸餾，纖維回收，污染控制食品、生化食品、生化凈化，濃縮，消毒，副產(chǎn)品回收凈化，濃縮，消毒，副產(chǎn)品回收化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)有機(jī)物除去或回收，藥劑回收再利有機(jī)物除去或回收，藥劑回收再利用用醫(yī)藥保健醫(yī)藥保健人造器官，血液分離，消毒，水凈人造器官，血液分離，消毒，水凈化化水處理水處理海水、苦咸水的淡化，廢水處理海水、苦咸水的淡化，廢水處理國國 防防淡水供應(yīng)，醫(yī)院污水凈化淡水供應(yīng)，醫(yī)院污水凈化3 醫(yī)

15、用高分子及用途醫(yī)用高分子及用途 人造心臟人造心臟硅橡膠、聚氨酯橡膠硅橡膠、聚氨酯橡膠人造血管人造血管聚對苯二甲酸乙二酯聚對苯二甲酸乙二酯人造氣管人造氣管聚乙烯、有機(jī)硅橡膠聚乙烯、有機(jī)硅橡膠人造腎人造腎醋酸纖維、聚酯纖維醋酸纖維、聚酯纖維人造鼻人造鼻聚乙烯聚乙烯 有機(jī)硅橡膠有機(jī)硅橡膠人造骨、關(guān)節(jié)人造骨、關(guān)節(jié)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膠和絳綸織物硅橡膠和絳綸織物人造皮膚人造皮膚硅橡膠、聚多肽硅橡膠、聚多肽人造角膜、肝臟，人工紅血球、人工血漿、食道、尿道、人造角膜、肝臟，人工紅血球、人工血漿、食道、尿道、腹膜腹膜典型例題典型例題例例1 1：下列：下列不屬于不屬于新型有機(jī)高分

16、子材料的是：新型有機(jī)高分子材料的是：（ ）A A高分子分離膜高分子分離膜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有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃選題目的：選題目的：復(fù)習(xí)新型有機(jī)高分子材料的知識。復(fù)習(xí)新型有機(jī)高分子材料的知識。思路分析思路分析: :有機(jī)玻璃是傳統(tǒng)三大合成材料中的有機(jī)玻璃是傳統(tǒng)三大合成材料中的塑料，它不屬于新型有機(jī)高分子材料。塑料，它不屬于新型有機(jī)高分子材料。D1、下列物質(zhì)不屬于有機(jī)高分子化合物的是、下列物質(zhì)不屬于有機(jī)高分子化合物的是( ) A、淀粉、淀粉 B、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì) C、酒精、酒精 D、電木、電木2、下列不屬于合成纖維的是、下列不屬于合成纖維的是 ( ) A、的確良、的確良 B、棉、棉 C、人造棉、人造棉 D、尼龍、尼龍3、有一張照片，一只可愛的小貓站在一塊高分子、有一張照片，一只可愛的小貓站在一塊高分子合成材料上，下面是烈火灼燒，而小貓卻若無其合成材料上，下面是烈火灼燒，而小貓卻若無其事。這說明此高分子材料一定具有的性質(zhì)是事。這說明此高分子材料一定具有的性質(zhì)是 （ ） A、良好的導(dǎo)熱性、良好的導(dǎo)熱性 B、良好的絕緣性、良好的絕緣性 C、良好絕熱性、良好絕熱性 D、熔點(diǎn)低、熔點(diǎn)低練習(xí)： C BCC5 5 下列有關(guān)新型高分子材料的說法中，不正確下列有關(guān)新型高分子材料的說法中，不正確