1、 第三单元 课题三 高分子化合物与材料 思考：思考： 什么叫高分子化合物？请举例说明什么叫高分子化合物？请举例说明 你能说出几种合成高分子材料的方法吗？你能说出几种合成高分子材料的方法吗？ 如：淀粉、纤维、蛋白质。相对分子量 一般在一万以上，有的可达上千万。 加聚反应；缩聚反应 1. 加聚反应加聚反应 加聚反应：在一定条件下，可以发生自身加加聚反应：在一定条件下，可以发生自身加 成反应而形成高分子化合物。这一类反应称成反应而形成高分子化合物。这一类反应称 为加成聚合反应。简称加聚反应。为加成聚合反应。简称加聚反应。 举例写出聚氯乙烯的化学反应方程式举例写出聚氯乙烯的化学反应方程式 指出各反应的
2、单体、链节和聚合度指出各反应的单体、链节和聚合度 练习写出聚乙烯的化学反应方程式。练习写出聚乙烯的化学反应方程式。 指出各反应的单体、链节和聚合度。指出各反应的单体、链节和聚合度。 注意注意高分子化合物为混合物，没有固定的高分子化合物为混合物，没有固定的 溶沸点溶沸点 一、高分子化合物的合成一、高分子化合物的合成 .缩聚反应缩聚反应 缩聚反应：由单体分子之间发生一系列类缩聚反应：由单体分子之间发生一系列类 似于酸与醇合成酯类的反应叫缩合聚合反应。似于酸与醇合成酯类的反应叫缩合聚合反应。 简称缩聚反应。简称缩聚反应。 写出对苯二甲酸与乙二醇反应方程式写出对苯二甲酸与乙二醇反应方程式 发生缩聚反应
3、的必要条件是什么？发生缩聚反应的必要条件是什么？ 两种单体分子都含有两个以上能够相互反应的两种单体分子都含有两个以上能够相互反应的 官能团官能团. 常见产品：涤纶、锦纶、酚醛树脂常见产品：涤纶、锦纶、酚醛树脂 二、塑料制品的加工二、塑料制品的加工 热塑性塑料热塑性塑料 热固性塑料热固性塑料 可以反复可以反复 加工，多加工，多 次使用次使用 一旦加工成一旦加工成 型就不会受型就不会受 热熔化热熔化 添加了特定用途的添加剂的树脂添加了特定用途的添加剂的树脂 聚乙烯聚乙烯 酚醛树脂酚醛树脂 线性结构线性结构 网状（体形）结构网状（体形）结构 .塑料的改性塑料的改性 三、性能优异的合成材料三、性能优异
4、的合成材料 填充改性填充改性 共混改性共混改性 共聚改性共聚改性 因素：因素：单体的组成和结构、高分子的相单体的组成和结构、高分子的相 对分子质量、高分子链的形状以及高分对分子质量、高分子链的形状以及高分 子的聚集状态子的聚集状态 2. 功能高分子材料功能高分子材料 方法：方法： 直接聚合直接聚合-能导电的能导电的 主链或侧链引入特殊功能基团高吸水性的主链或侧链引入特殊功能基团高吸水性的 加工成型实现微胶囊加工成型实现微胶囊 类型：离子交换树脂、离子交换膜、高分子类型：离子交换树脂、离子交换膜、高分子 药物、人造器官、光纤、液晶、光盘、磁盘药物、人造器官、光纤、液晶、光盘、磁盘 等。等。 3.
5、 复合材料复合材料 复合材料一般由起黏结作用的基体和起增强复合材料一般由起黏结作用的基体和起增强 作用的增强体两种材料构成。作用的增强体两种材料构成。 玻璃钢：将玻璃纤维和高分子化合物（如聚玻璃钢：将玻璃纤维和高分子化合物（如聚 酯树脂、环氧树脂等）复合而成的。酯树脂、环氧树脂等）复合而成的。 四、环境中的高分子材料四、环境中的高分子材料 高分子材料的老化：高分子材料在使用过程高分子材料的老化：高分子材料在使用过程 中，由于环境的影响，其强度、弹性、硬度中，由于环境的影响，其强度、弹性、硬度 等性能逐渐变差，这种现象称为高分子材料等性能逐渐变差，这种现象称为高分子材料 老化。老化。 环境降解高
6、分子材料：可降解材料是指一类环境降解高分子材料：可降解材料是指一类 各项性能在保存和使用期内满足要求，使用各项性能在保存和使用期内满足要求，使用 后在自然环境中可降解为无害物质的材料。后在自然环境中可降解为无害物质的材料。 废旧高分子材料的回收：再生。废旧高分子材料的回收：再生。 材料的分子设计是指应用已有的系统化的分子结构和性能等知材料的分子设计是指应用已有的系统化的分子结构和性能等知 识和信息识和信息，指导合成具有预期性能的材料指导合成具有预期性能的材料。 通常采用“通常采用“逆向而行逆向而行”的思维方法，即根据所需性能来设计结”的思维方法，即根据所需性能来设计结 构并进行制备。构并进行制
7、备。 科学家成功地设计了科学家成功地设计了半导体超半导体超 晶格材料晶格材料，通过人工设计和调，通过人工设计和调 控材料中的电子结构，由组分控材料中的电子结构，由组分 不同的半导体超薄层交替生长不同的半导体超薄层交替生长 而成多层异质周期结构材料，而成多层异质周期结构材料， 从而极大地推动了半导体激光从而极大地推动了半导体激光 器的研制。器的研制。 材料的分子设计 目前作为针对性的或局部性的高分子设计已取得很大进展。目前作为针对性的或局部性的高分子设计已取得很大进展。 纤维分子设计中的纤维分子设计中的仿丝绸仿丝绸纤维设计，难燃性、耐热纤维的设纤维设计，难燃性、耐热纤维的设 计等；计等； 塑料的
8、分子设计中的塑料的分子设计中的ABS系树脂的分子设计，透明聚氯乙烯用系树脂的分子设计，透明聚氯乙烯用 的助剂的分子设计等；的助剂的分子设计等； 为了保护环境、消除为了保护环境、消除“白色污染白色污染”的的自然降解高分子自然降解高分子的分子设的分子设 计，具有某种生物效能的高分子的分子设计等。计，具有某种生物效能的高分子的分子设计等。 研制研制自然降解型高分子自然降解型高分子的基本方法就是在原料聚合物中引进或的基本方法就是在原料聚合物中引进或 造成感光性或感氧性结构或可发生微生物降解结构。造成感光性或感氧性结构或可发生微生物降解结构。 (1) 用共聚法在高分子链上引入极少量羰基用共聚法在高分子链
9、上引入极少量羰基 乙烯与一氧化碳、苯乙烯与丙烯醛共聚可得：乙烯与一氧化碳、苯乙烯与丙烯醛共聚可得： CH2 CH2 CH2 CH2 C CH2 CH2 CH CH2 CH CH2 CH CHOO 聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈及它们的共聚物等也可聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈及它们的共聚物等也可 以用通过共聚引入羰基的方法达到类似的效果，获得具有预期以用通过共聚引入羰基的方法达到类似的效果，获得具有预期 寿命的聚合物。寿命的聚合物。 由于由于羰基羰基的存在，制品易被阳光降解。的存在，制品易被阳光降解。 现以光降解和微生物降解的分子设计为例，举例简介于下：现以光降解和微生物降解的分子设计
10、为例，举例简介于下： 可降解高聚物的分子设计 天然高分子如淀粉、纤维素等可被微生物分解。但合成高分天然高分子如淀粉、纤维素等可被微生物分解。但合成高分 子由于硬度、疏水性等原因，酶不能渗入其内部，无法被分子由于硬度、疏水性等原因，酶不能渗入其内部，无法被分 解。解。 方法一方法一：采用：采用改性天然高分子改性天然高分子如改性淀粉与合成高分子共混，如改性淀粉与合成高分子共混， 使其制品在自然条件下因天然高分子组分被生物分解而粉碎。使其制品在自然条件下因天然高分子组分被生物分解而粉碎。 但是残留的碎片是合成高分子。但是残留的碎片是合成高分子。 方法二方法二：采用：采用聚合物改性聚合物改性方法，把少
11、量亲水性基团引入聚烯烃方法，把少量亲水性基团引入聚烯烃 分子中，使微生物能够渗入到材料内部从而发生微生物降解。分子中，使微生物能够渗入到材料内部从而发生微生物降解。 (2)合成可为微生物分解的聚合物 选读材料 医用功能高分子 功能高分子材料指除传统使用性能外，还具有某种特定功能功能高分子材料指除传统使用性能外，还具有某种特定功能 的高分子材料。的高分子材料。 功功 能能 高高 分分 子子 材材 料料 电磁功能高分子材料电磁功能高分子材料 如导电高分子材料、高分子如导电高分子材料、高分子 磁性体、磁记录材料等。磁性体、磁记录材料等。 光功能高分子材料光功能高分子材料 如光导材料、光记录、光敏剂、
12、如光导材料、光记录、光敏剂、 感光材料等。感光材料等。 分子材料和化学功能材料分子材料和化学功能材料 如分离膜、离子交换树如分离膜、离子交换树 脂、高分子催化剂等。脂、高分子催化剂等。 生物医用高分子材料生物医用高分子材料 如人造器官、医用高分子器如人造器官、医用高分子器 械、医用高分子药物、仿生高分子等。械、医用高分子药物、仿生高分子等。 作为作为医用高分子材料医用高分子材料，应符合以下要求：，应符合以下要求： 不因高压煮沸不因高压煮沸、干燥灭菌干燥灭菌、药液等发生变质药液等发生变质。 化学性能稳定，对生理组织的适应性良好，无毒；化学性能稳定，对生理组织的适应性良好，无毒； 无致癌性和生理排
13、异性，不导致血液凝固与溶血，不产生新无致癌性和生理排异性，不导致血液凝固与溶血，不产生新 陈代谢的异常现象，不引起生理机能的恶化与降低；陈代谢的异常现象，不引起生理机能的恶化与降低； 耐生物老化；耐生物老化； 表表7-3 医用高分子材料和用途医用高分子材料和用途 应用范围应用范围 材料名称材料名称 人造血管人造血管 人造丝人造丝、尼龙尼龙、腈纶腈纶，硅橡胶硅橡胶、聚四氟乙烯聚四氟乙烯 人工心脏人工心脏 聚氨酯橡胶聚氨酯橡胶、硅橡胶硅橡胶、天然橡胶天然橡胶、聚甲基丙烯聚甲基丙烯 酸甲酯酸甲酯、尼龙尼龙、聚四氟乙烯聚四氟乙烯、涤纶涤纶 人工心脏人工心脏 瓣膜瓣膜 聚氨酯橡胶聚氨酯橡胶、硅橡胶硅橡胶
14、、聚四氟乙烯聚四氟乙烯、聚甲基丙聚甲基丙 烯酸甲酯烯酸甲酯、聚乙烯聚乙烯 心脏起搏心脏起搏 器器 硅橡胶硅橡胶、聚氨酯橡胶聚氨酯橡胶 (续上表续上表) 人工食道人工食道 聚乙烯醇聚乙烯醇、聚乙烯聚乙烯、聚四氟乙烯聚四氟乙烯、硅橡胶硅橡胶 人工气管人工气管 聚乙烯聚乙烯、聚四氟乙烯聚四氟乙烯、硅橡胶硅橡胶、聚乙烯醇聚乙烯醇 人工输尿管人工输尿管 聚四氟乙烯聚四氟乙烯、硅橡胶硅橡胶、水凝胶水凝胶 人工头盖骨人工头盖骨 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯聚碳酸酯、碳纤维碳纤维 人工喉人工喉 硅橡胶硅橡胶、聚乙烯聚乙烯 人工膀胱人工膀胱 硅橡胶硅橡胶 人工血浆人工血浆 右旋糖肝右旋糖肝、聚乙烯
15、醇聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮聚乙烯吡咯酮 人工眼球人工眼球 泡沫硅橡胶泡沫硅橡胶 高分子材料应用于医疗上的很多方面：高分子材料应用于医疗上的很多方面： 塑料注射器、血液袋、避孕器具、牙科塑料注射器、血液袋、避孕器具、牙科 材料、人造器官、人造关节、人造骨骼材料、人造器官、人造关节、人造骨骼 等。等。 作为人工器官材料，必须具备生物功能作为人工器官材料，必须具备生物功能 性质，具备性质，具备生物相容性生物相容性，由于各种器官，由于各种器官 在生物体中所处的位置和功能不同，对在生物体中所处的位置和功能不同，对 材料的要求也不能一概而论。材料的要求也不能一概而论。 如如人工心脏人工心脏和和人工血管人工血管，具有高度机械，具有高度机械 性能和耐疲劳性能；性能和耐疲劳性能；人工肾人工肾，具有高度，具有高度 选择透过功能等。选择透过功能等。
