1、第三节功能高分子材料第三节功能高分子材料当今社会的三大支柱产业：材料、能源、信息当今社会的三大支柱产业：材料、能源、信息 探寻功能高分子材料时应考虑的问题：探寻功能高分子材料时应考虑的问题：1）具有什么样的主链？）具有什么样的主链？单体单体 2）具有什么样的功能基？）具有什么样的功能基？官能团官能团 3）不断修正。）不断修正。材料材料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和具有新型骨架结构的高分子材料和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、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能的高分子。邓小平邓小平美国美国时代周刊时
2、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2020世纪最伟大的世纪最伟大的100100项发明呢！最初是为谁专门设计的呢？项发明呢！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”。美国从美国从19591959起甄选的起
3、甄选的7 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 1克能吸收约克能吸收约10001000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：19871987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 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，利润有多么惊
4、利润有多么惊人！人！你了解你了解“尿不湿尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？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材料，具有料，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。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性树脂（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CHCH2 2=CHCOOH=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？制得网状聚丙烯酸钠？CHCH2 2=CHCOOH CH=CHCOOH CH2 2=CHC
5、OONa =CHCOONa 加交联剂得网状结构加交联剂得网状结构加交联剂的目的是什么？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。传统吸水性材料传统吸水性材料吸水性高分子材吸水性高分子材料料种类种类纸、棉布（纤维素）、纸、棉布（纤维素）、动物胶、海绵、泡沫动物胶、海绵、泡沫塑料塑料聚丙烯酸钠等聚丙烯酸钠等吸水性吸水性吸收与自身等量或最吸收与自身等量或最多几十倍的水多几十倍的水吸收相当于自身吸收相当于自身几百倍到几千倍几百倍到几千倍的水的水保水性保
6、水性遭受外力易挤出水遭受外力易挤出水遭受外力不挤出遭受外力不挤出水水结论结论良好吸水性良好吸水性优异吸水性、保优异吸水性、保水性水性用途用途十分有限十分有限惊人效益惊人效益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OHOH，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保水剂是
7、一种吸水能力特强的功能高分子材料。无毒无害，反复吸水、释水料。无毒无害，反复吸水、释水 “微型微型水库水库”。同时，它还能吸收肥料、农药、并。同时，它还能吸收肥料、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。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 1）对天然吸水性高分子材料（淀粉、纤）对天然吸水性高分子材料（淀粉、纤维素）进行改性，在它们的高分子链上再接维素）进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，形成接枝共聚上含强亲水性原子团的支链，形成接枝共聚物物(
8、如与丙烯酸钠共聚如与丙烯酸钠共聚)（2 2）以带有强亲水基的化合物为单体，均）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聚或共聚得到亲水性高聚物如聚丙烯酸如聚丙烯酸钠（同时加入交联剂）钠（同时加入交联剂）。两种制法的共同特点：两种制法的共同特点：都要在反应中加入少量或含两个双都要在反应中加入少量或含两个双键的二烯化合物作为交联剂，让高键的二烯化合物作为交联剂，让高聚物分子链间发生交联，得到具有聚物分子链间发生交联，得到具有网状结构的树脂。网状结构的树脂。（2 2）高分子分离膜）高分子分离膜 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物质通过，而把另外一
9、些物让某些物质通过，而把另外一些物质分离掉。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、苦咸水生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦咸水的淡化；的淡化；浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源的转换浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源的转换 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 3）医用高分子材料：）医用高分子材料：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_，可以，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。满足人工器官对材料的苛刻要求。如：人造心脏、人造如：人
10、造心脏、人造关节关节、人造鼻等。、人造鼻等。人造关节人造关节人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜人造皮肤人造皮肤人造血管人造血管一张柔软的纸，白中透出一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的微黄，这张不起眼的“白白纸纸”就是填补国内空白的就是填补国内空白的高科技高科技“人造皮肤人造皮肤”。这。这种种“人造皮肤人造皮肤”能帮助伤能帮助伤口尽快恢复。比如烧烫伤，口尽快恢复。比如烧烫伤，把水泡的水放出，用药清把水泡的水放出，用药清洗后，将洗后，将“人造皮肤人造皮肤”敷敷贴在伤口上，很快贴在伤口上，很快“人造人造皮肤皮肤”就和人的身体长在就和人的身体长在一起，成了真的皮肤。一起，成了真的皮肤。人造心脏人造心脏人造
11、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 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 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、石油轻等优点，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。沥青或煤沥青为原料。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
