1、第五章 进入合成有机高分子 化合物的时代 第三节 功能高分子材料 一、功能高分子材料一、功能高分子材料 1功能高分子材料：指既有传统高分子材料功能高分子材料：指既有传统高分子材料 的机械性能，以有某些特殊功能的高分子材的机械性能，以有某些特殊功能的高分子材 料。料。 2几种功能高分子材料的种类几种功能高分子材料的种类 （2）高分子分离膜：）高分子分离膜： 组成组成 特点特点 应用应用 （1）高吸水性材料）高吸水性材料 亲水性高聚物亲水性高聚物 （分子链带有许多亲水原子团）（分子链带有许多亲水原子团） 具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜 能让某些物质有选
2、择地通过，而把另外一些物质能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质 分离掉分离掉 物质分离物质分离 淀粉高吸水性树脂制备机理 高吸水性树脂高吸水性树脂 高分子分离膜 能从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达到大规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、无菌水逆渗透膜就可以获得工业锅炉水、饮料水
3、、无菌水 、去离子水、洗涤半导体的超纯水等。在非洲一些、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。一种缺水地区建立起不少海水淡化装置。一种PECPEC10001000 的海水淡化装置对海水如加压的海水淡化装置对海水如加压 40407070公斤公斤/ /平方厘平方厘 米，就可以得到米，就可以得到16162020的淡水。建于沙特阿拉的淡水。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，伯的基塔自来水厂，是世界上最大的海水淡化厂， 日供应淡水日供应淡水1200012000吨，主要使用醋酸纤维素分离膜装吨，主要使用醋酸纤维素分离膜装 置。置。 分离膜具有神
4、奇的魔术师般的本领，从下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。将一瓶含酒精面的实验中不难领会。将一瓶含酒精4.5的的 普通啤酒用水稀释成两瓶，然后倒入玻璃容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。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，促使乙醇溶解、扩散、和水分离，所耗
5、电 能仅为蒸馏法的十分之一。在过去要从液体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。中分离另一种液体，只能使用蒸馏法。 （3）医用高分子材料）医用高分子材料 性能性能 应用应用 制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、 心、肺、肝、肾等各种人工器官。心、肺、肝、肾等各种人工器官。 如：人工心脏、人工关节、人造鼻如：人工心脏、人工关节、人造鼻 等。等。 优异的生物相容性、很高的机械性能优异的生物相容性、很高的机械性能 医用高分子医用高分子 材料材料 人造血管的发现人造血管的发现 两年前，美国生物医药专家两年前，美国生物医药专家 从家猪体内从家猪
6、体内 提取的细胞制成了一条完整的血管，之后提取的细胞制成了一条完整的血管，之后 ，将每条新制的血管放在称作生物反应器的，将每条新制的血管放在称作生物反应器的 培养皿中，在反应器上安装一个微型泵并把培养皿中，在反应器上安装一个微型泵并把 它与新制成的人造血管相连。微型泵可以像它与新制成的人造血管相连。微型泵可以像 人的心脏一样有规律地跳动。在这种环境中人的心脏一样有规律地跳动。在这种环境中 培养几个星期后，得到一条血管，人工合成培养几个星期后，得到一条血管，人工合成 的血管可以像真的血管一样工作。研究人员的血管可以像真的血管一样工作。研究人员 将这种人造血管移植到家猪大腿主动脉上，将这种人造血管
7、移植到家猪大腿主动脉上， 在几周内该血管一直保持开放并且未发生血在几周内该血管一直保持开放并且未发生血 液凝结。液凝结。 人造心脏 人工肾脏人工肾脏 人工膝关节人工膝关节 人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜 人造关节人造关节 拓宽拓宽 人体器官商店人体器官商店 十年后的某一天，一位老人被告之他的十年后的某一天，一位老人被告之他的 心脏正在急速衰竭，需要更换左心室。主治心脏正在急速衰竭，需要更换左心室。主治 医师将他健康的心脏细胞组织切片送到一家医师将他健康的心脏细胞组织切片送到一家 组织实验室，即人造器官工厂。研究人员利组织实验室，即人造器官工厂。研究人员利 用组织切片和特殊聚合物制造出代用的左心用组织
8、切片和特殊聚合物制造出代用的左心 室。三个月后，代用左心室被冷冻、包装并室。三个月后，代用左心室被冷冻、包装并 送往医院。医生将代用品换到老人的心脏内送往医院。医生将代用品换到老人的心脏内 。由于代用品相当于老人自己的器官，手术。由于代用品相当于老人自己的器官，手术 之后自然不会发生任何排斥反应，老人的生之后自然不会发生任何排斥反应，老人的生 命因此而得到延续。命因此而得到延续。 （请你想一想）角膜接触镜，俗称隐形（请你想一想）角膜接触镜，俗称隐形 眼镜。目前大量使用的软质隐形眼镜，眼镜。目前大量使用的软质隐形眼镜， 它常用以下哪种材料制成的（它常用以下哪种材料制成的（ ） （A）有机玻璃）有
9、机玻璃 （B）硅氧烷和丙烯酸酯的共聚物）硅氧烷和丙烯酸酯的共聚物 （C）聚氯乙烯）聚氯乙烯 （D）聚甲基丙烯酸羟乙酯）聚甲基丙烯酸羟乙酯 D 1888年，奥地利科学家年，奥地利科学家F Reinitzer发现了液晶。发现了液晶。20世纪世纪70年代初，年代初，Helfrich和和Schadt利用利用 液晶的电光效应和集成电路相结合，将其制成显示器件，实现了液晶材料的产业化。这液晶的电光效应和集成电路相结合，将其制成显示器件，实现了液晶材料的产业化。这 种液晶材料称为扭曲向列相液晶显示（种液晶材料称为扭曲向列相液晶显示（NT-LCD）材料，其产品主要应用在电子表和计算）材料，其产品主要应用在电子
10、表和计算 器上。器上。80年代中期，开发成功超扭曲向列相液晶显示（年代中期，开发成功超扭曲向列相液晶显示（STN-LCD）材料，其产品主要应）材料，其产品主要应 用在用在BP机、移动电话和笔记本电脑上。酯类和联苯类液晶化合物是机、移动电话和笔记本电脑上。酯类和联苯类液晶化合物是STN-LCD用混晶材料用混晶材料 的主要成分，国内各科研机构已开发了近千种，其中已有的主要成分，国内各科研机构已开发了近千种，其中已有100种以上应用于混晶配方。种以上应用于混晶配方。 偏光显微镜下的高分子液晶 电致发光高分子 B B2 2飞机的整个机身，除主梁和发动机飞机的整个机身，除主梁和发动机 机舱使用的是钦复合
11、材料外，其它部分均由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，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矾翼的前缘还全部包覆上了一层特制的吸波 材料材料(RAM)(RAM)。位于机翼前部、内装雷达扫瞄天。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，的吸波材料。此外，B B2A2A的整个机体都喷涂的整个机体都喷涂 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。了敌方探测雷达的回波。
