第五章 第三節(jié) 功能高分子材料

第三節(jié)

功能高分子材料

有機(jī)化不僅是一門科學(xué)，也是一門藝術(shù)Organicchemistry:Notonlyascience,butalsoanArt三大支柱產(chǎn)業(yè)能源材料信息是能源和信息發(fā)展的基礎(chǔ)有機(jī)合成材料是材料工業(yè)的一個(gè)重要方面時(shí)代的劃分常以材料為標(biāo)志一．功能高分子材料1、功能高分子材料的涵義具有新型骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料和在天然或合成高分子的主鏈或支鏈上引入某種功能的官能團(tuán)，使其顯示出在光、電、磁、聲、熱、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等方面的特殊功能的高分子。美國《時(shí)代周刊》這份雜志在全美乃至全球都很有影響力?！稌r(shí)代周刊》評(píng)出20世紀(jì)最偉大的

100項(xiàng)發(fā)明，其中“尿不濕”榜上有名為什么“尿不濕”能評(píng)為20世紀(jì)最偉大的100項(xiàng)發(fā)明呢！最初是為誰專門設(shè)計(jì)的呢？美國在上世紀(jì)六十年代初，航天事業(yè)崛起，如何解決宇航員的排尿問題迫在眉睫，華人唐鑫源成為“尿不濕”的發(fā)明人，后來他被譽(yù)為美國“太空服之父”。美國從1959起甄選的7位宇航員合影“神舟5號(hào)”、“神舟6號(hào)”上天的三位航天員先后也都使用了“尿不濕”航天員專用“尿不濕”1克能吸收約1000克水，吸水性遠(yuǎn)強(qiáng)于一般嬰兒使用的“尿不濕”“尿不濕”是航天產(chǎn)品“下凡”的成功典范！現(xiàn)在不僅是嬰幼兒使用，還有供特殊成人使用的，更有趣的是有些寵物也系上了“尿不濕”出門溜達(dá)，以保護(hù)公共衛(wèi)生。資料顯示：1987年，英國一次性尿布銷售利潤達(dá)2億英鎊。設(shè)想一下我們中國這樣一個(gè)人口大國，利潤有多么驚人！你了解“尿不濕”的材料嗎？它應(yīng)該有什么性能？“尿不濕”起作用的物質(zhì)是一種功能高分子材料，具有很強(qiáng)的吸水能力。它所用的材料是高吸水性樹脂（常用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉

）聚丙烯酸鈉如何合成？思考：如何以帶有強(qiáng)親水性原子團(tuán)的化合物CH2=CHCOOH制得網(wǎng)狀聚丙烯酸鈉？CH2=CHCOOHCH2=CHCOONa加交聯(lián)劑得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)加交聯(lián)劑的目的是什么？高吸水性樹脂加交聯(lián)劑的目的是變線型結(jié)構(gòu)為體型結(jié)構(gòu)，使其既有吸水性而又不溶于水，耐擠壓。纖維素的結(jié)構(gòu)簡式傳統(tǒng)吸水性的材料棉花為何有一定的吸水性？發(fā)現(xiàn)其每個(gè)鏈節(jié)上都有—OH，它是一種親水基如旱地種植、改良土壤、改造沙漠等。思考：強(qiáng)吸水能力的功能高分子材料除了用于“尿不濕”，還有哪些用途？保水劑是一種吸水能力特強(qiáng)的功能高分子材料。無毒無害，反復(fù)吸水、釋水——“微型水庫”。同時(shí)，它還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑等。（一）

吸水性高分子制法：（1）對(duì)天然吸水性高分子材料（淀粉、纖維素）進(jìn)行改性，形成接枝共聚物(如與丙烯酸鈉共聚)（2）以帶有強(qiáng)親水基的化合物為單體，均聚或共聚得到親水性高聚物——如聚丙烯酸鈉（同時(shí)加入交聯(lián)劑）。學(xué)與問在橡膠工業(yè)中，制造橡膠要經(jīng)過硫化工藝，將順丁橡膠的線型結(jié)構(gòu)連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在制備高吸水性樹脂時(shí)也要加入交連劑，以得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂。請(qǐng)你想一想，為什么都要做成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)呢？目的是否相同？橡膠工業(yè)將線型結(jié)構(gòu)連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是為增加橡膠的強(qiáng)度；高吸水性樹脂將線型結(jié)構(gòu)連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是使它既吸水又不溶于水。上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的親水隱形眼鏡具有特點(diǎn)：吸收相當(dāng)于自重80%水，才變得柔軟、透氣、舒適、戴時(shí)長

制備隱形眼鏡所用的原料主要是丙烯酸羥乙酯（CH2=CHCOOCH2CH2OH）問題1：地球表面有大約四分之三被水覆蓋著，然而我們?nèi)匀粡?qiáng)調(diào)水資源貧乏，要節(jié)約用水，這是什么原因呢？［提問］

如果我們能把海水變?yōu)榈?，那就解決了水資源貧乏的問題，如何實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想呢?如果我們通過一種特殊材料濾去海水中過多的電解質(zhì)離子、微生物雜質(zhì)等，海水就淡化了?！?004海水淡化及利用技術(shù)國際研討會(huì)”在天津召開.高分子分離膜

②高分子分子膜的特點(diǎn)：能夠有選擇地讓某些物質(zhì)通過，而把另外一些物質(zhì)分離掉。

③分子膜的應(yīng)用：生活用水、工業(yè)廢水等廢液的處理；海水、苦咸水的淡化；濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒各種能源的轉(zhuǎn)換①高分子分離膜的組成：是用具有特殊分離功能的高分子材料制成問題2：

科技的發(fā)展推動(dòng)醫(yī)療手段有了很大的提高，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)主要采取哪些措施治療人體的器官病變和壞死？人造器官對(duì)材料的要求1.相容性、親和性2.排異性3.機(jī)械性［提問］作人工器官要考慮哪些問題？（3）醫(yī)用高分子材料：一些有關(guān)人工器官的圖片人造關(guān)節(jié)人工心臟瓣膜人造皮膚、血管人造心臟人造腎臟、膀胱人造膝關(guān)節(jié)生物相容性排斥具有優(yōu)異的_________，較少受到____，可以滿足人工器官對(duì)材料的苛刻要求。如：人造心臟、人造關(guān)節(jié)、人造鼻等。人造關(guān)節(jié)人工心臟瓣膜一張柔軟的紙，白中透出微黃，這張不起眼的“白紙”就是填補(bǔ)國內(nèi)空白的高科技“人造皮膚”。這種“人造皮膚”能幫助傷口盡快恢復(fù)。比如燒燙傷，把水泡的水放出，用藥清洗后，將“人造皮膚”敷貼在傷口上，很快“人造皮膚”就和人的身體長在一起，成了真的皮膚。

人造皮膚人造血管人造心臟人造腎臟人工膀胱人造膝關(guān)節(jié)問題3：前幾年，在軍事上使用雷達(dá)監(jiān)控飛機(jī)的飛行?？珊髞砝走_(dá)好像老了，有的飛機(jī)飛行，雷達(dá)竟然看不到了。那么，真是雷達(dá)老了嗎？還是飛機(jī)會(huì)隱形？事實(shí)上，飛機(jī)是使用隱形材料而不易被雷達(dá)發(fā)現(xiàn)。這種材料是由多種材料復(fù)合制成的，我們稱兩種或兩種以上的材料復(fù)合而成的材料為復(fù)合材料。復(fù)合材料—隱形飛機(jī)上的特殊材料B—2飛機(jī)的整個(gè)機(jī)身，除主梁和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙使用的是欽復(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。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(RAM)。位于機(jī)翼前部、內(nèi)裝雷達(dá)掃瞄天線陣列的兩個(gè)方形突出部件，也采用了特殊的吸波材料。此外，B—2A的整個(gè)機(jī)體都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。二、復(fù)合材料1．復(fù)合材料涵義：指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料。其中一種做為_____，另外材料做為________。具有_______________________________等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過了單一材料。2．復(fù)合材料的性能：基體增強(qiáng)劑強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕復(fù)合材料－玻璃鋼玻璃鋼游艇玻璃鋼冷卻塔玻璃鋼產(chǎn)品在化工、石油、建筑、體育、國防、航空航天工業(yè)包括神州五號(hào)載人飛船等高端技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用鯊魚皮泳衣

輕便賽車碳纖維復(fù)合材料，它具有強(qiáng)度高、耐疲勞、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，主要以聚丙烯腈為原料，也可用人造絲、石油瀝青或煤瀝青為原料。復(fù)合材料—碳纖維三、有機(jī)高分子材料的發(fā)展趨勢1．舊材料改進(jìn)推廣(新型導(dǎo)電塑料、電磁屏蔽材料)2．研制新材料(高分子智能材料、超導(dǎo)材料、光電轉(zhuǎn)換材料、生物材料、光解水催化劑、熱電膜、傳感膜等)。功能高分子材料功能高分子材料物理功能高分子材料化