1、第三节功能高分子材料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:1.1.功能高分子材料概念：功能高分子材料概念：指既有传统高分子材料的机械性能指既有传统高分子材料的机械性能,又有某些又有某些特殊功能的高分子材料。特殊功能的高分子材料。第三节功能高分子材料第三节功能高分子材料目标目标：1.能举例说明生活中接触的新异有机高分子材料能举例说明生活中接触的新异有机高分子材料,认识到功认识到功 能材料对人类社会生活生产的重要性。能材料对人类社会生活生产的重要性。2.激发对高分子材料学习的兴趣和投身科学事业的决心。激发对高分子材料学习的兴趣和投身科学事业的决心。重点重点:举出日常生活中接触到
2、的新型有机高分子材料，举出日常生活中接触到的新型有机高分子材料，认识到功能材料人类社会生活生产的重要性。认识到功能材料人类社会生活生产的重要性。难点难点:扩大学生的知识面扩大学生的知识面,激发对高分子材料学习的兴趣激发对高分子材料学习的兴趣 和投身科学事业的决心。和投身科学事业的决心。能从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达大规模使用阶能从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达大规模使用阶段段,它是一种半透膜它是一种半透膜,只让水分子通过只让水分子通过,而含盐的低分子溶而含盐的低分子溶质几乎不能通过质几乎不能通过,施加一定的压力后施加一定的压力后,就能使水加速挤出就能使水加速挤出.采用不同结构的逆渗透膜就可
3、获得工业锅炉水、饮料水、采用不同结构的逆渗透膜就可获得工业锅炉水、饮料水、无菌水、去离子水、洗涤半导体的超纯水等无菌水、去离子水、洗涤半导体的超纯水等.在非洲一些在非洲一些缺水地区已建不少海水淡化装置缺水地区已建不少海水淡化装置.一种一种PECPEC1000的海水淡化的海水淡化装置对海水如加压装置对海水如加压40407070kg/cmkg/cm2 2,就可以得到就可以得到16162020的的淡水淡水.沙特阿拉伯的基塔自来水厂沙特阿拉伯的基塔自来水厂,是世界上最大海水淡化是世界上最大海水淡化厂厂,日供淡水日供淡水1.21.2万万吨吨,主要使用醋酸纤维素分离膜装置。主要使用醋酸纤维素分离膜装置。2
4、.2.功能高分子材料的种类功能高分子材料的种类:(1)(1)高分子分离膜高分子分离膜:这是具有特殊分离功能的高分子这是具有特殊分离功能的高分子 材料制成的薄膜材料制成的薄膜,它的特点是能让某些物质有选它的特点是能让某些物质有选 择地通过择地通过,而把另外一些物质分离掉。而把另外一些物质分离掉。分离膜具有神奇的魔术师般的本领分离膜具有神奇的魔术师般的本领,从下面的实验中从下面的实验中不难领会不难领会.将一瓶含酒精将一瓶含酒精4.54.5的普通啤酒用水稀释成两瓶的普通啤酒用水稀释成两瓶,然后倒入玻璃容器内然后倒入玻璃容器内,只要将这种溶液通过薄薄的一层分只要将这种溶液通过薄薄的一层分离膜离膜,就能
5、够在几分钟内提取出酒精浓度达就能够在几分钟内提取出酒精浓度达 9393的乙醇的乙醇.这种乙醇用一根火柴就能点燃这种乙醇用一根火柴就能点燃.这个实验中在分离膜的表这个实验中在分离膜的表面施加了高频电场面施加了高频电场,促使乙醇溶解、扩散、和水分离促使乙醇溶解、扩散、和水分离,所耗所耗电能仅为蒸馏法的十分之一电能仅为蒸馏法的十分之一.在过去要从液体中分离另一在过去要从液体中分离另一种液体种液体,只能使用蒸馏法。只能使用蒸馏法。高 分 子 分 离 膜(2)医用医用高分子材料高分子材料:具有优异的生物相容性具有优异的生物相容性,较少受较少受到排斥到排斥,可以满足人工器官对材料的苛刻要求可以满足人工器官
6、对材料的苛刻要求,如如:人工心人工心脏、人工关节、人造鼻等脏、人工关节、人造鼻等,下面的图中给出了一些有关人下面的图中给出了一些有关人工器官的图片工器官的图片医用高分子材料医用高分子材料人人造造心心脏脏人人工工膝膝关关节节人人工工心心脏脏瓣瓣膜膜人造血管的发现人造血管的发现:两年前两年前,美国生物医药专家从家猪美国生物医药专家从家猪体内提取的细胞制成了一条完整的血管体内提取的细胞制成了一条完整的血管,之后之后,将每条新制将每条新制的血管放在称作生物反应器的培养皿中的血管放在称作生物反应器的培养皿中,在反应器上安装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一个微型泵并把它与新制成的人造
7、血管相连.微型泵可以微型泵可以像人的心脏一样有规律地跳动像人的心脏一样有规律地跳动.在这种环境中培养几个星在这种环境中培养几个星期后期后,得到一条血管得到一条血管,人工合成的血管可以像真的血管一样人工合成的血管可以像真的血管一样工作工作.研究人员将这种人造血管移植到家猪大腿主动脉上研究人员将这种人造血管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液凝结。在几周内该血管一直保持开放并且未发生血液凝结。人人工工肾肾脏脏 十年后的某一天十年后的某一天,一位老人被告之他的心脏正在急速一位老人被告之他的心脏正在急速衰竭衰竭,需要更换左心室需要更换左心室.主治医师将他健康的心脏细胞组织主
8、治医师将他健康的心脏细胞组织切片送到一家组织实验室切片送到一家组织实验室,即人造器官工厂即人造器官工厂.研究人员利用研究人员利用组织切片和特殊聚合物制造出代用的左心室组织切片和特殊聚合物制造出代用的左心室.三个月后三个月后,代代用左心室被冷冻、包装并送往医院用左心室被冷冻、包装并送往医院.医生将代用品换到老医生将代用品换到老人的心脏内人的心脏内.由于代用品相当于老人自己的器官由于代用品相当于老人自己的器官,手术之后手术之后自然不会发生任何排斥反应自然不会发生任何排斥反应,老人的生命因此而得到延续。老人的生命因此而得到延续。拓宽拓宽-人体器官商店人体器官商店想一想想一想 角膜接触镜角膜接触镜,俗
9、称隐形眼镜俗称隐形眼镜.目前大量使用的软质隐形目前大量使用的软质隐形眼镜眼镜,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二、复合材料二、复合材料:B2飞机飞机：整个机身除主梁和发动机机舱使用的是钦整个机身除主梁和发动机机舱使用的是钦复合材料外复合材料外,其它部分均由碳纤维和石墨等复合材料构成其它部分均由碳纤维和石墨等复合材料构成,不易反射雷达波不易反射雷达波.并且并且,这些不同的复合材料部件不是靠铆这些不同的复合材料部件不是靠铆钉拼合钉
10、拼合,而是经高压压铸而成而是经高压压铸而成.另外另外,矾翼的前缘还全部包矾翼的前缘还全部包覆上了一层特制的吸波材料覆上了一层特制的吸波材料(RAM).(RAM).位于机翼前部、内装雷位于机翼前部、内装雷达扫瞄天线阵列的两个方形突出部件达扫瞄天线阵列的两个方形突出部件,也采用了特殊的吸也采用了特殊的吸波材料。此外波材料。此外,B,B2A2A的整个机体都喷涂上了特制的吸波油的整个机体都喷涂上了特制的吸波油漆漆,这在很大程度上降低了敌方探测雷达的回波。这在很大程度上降低了敌方探测雷达的回波。1.1.概念：概念：指两种或两种以上材料组合成的一种新指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料型材料.其中一种
11、做为基体其中一种做为基体,另外材料做为增强剂。另外材料做为增强剂。复合材料复合材料玻璃钢玻璃钢2 2复合材料的性能：复合材料的性能：具有具有强度高、质量轻、耐高温、强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。合性能上超过了单一材料。典型例题典型例题例例1:下列下列不属于不属于新型有机高分子材料的是新型有机高分子材料的是()()A.A.高分子分离膜高分子分离膜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.有机玻璃有机玻璃选题目的选题目的:复习新型有机高分子材料的知识。复习新型有机高分子材料的知识。思路分析思路分析
12、:有机玻璃是传统三大合成材料中的塑有机玻璃是传统三大合成材料中的塑 料料,它不属于新型有机高分子材料。它不属于新型有机高分子材料。D三、有机高分子材料的发展趋势三、有机高分子材料的发展趋势:1.对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广,使他使他们的性能不断提高们的性能不断提高,应用范围不断扩大应用范围不断扩大.如新型导电和电磁如新型导电和电磁屏蔽材料。屏蔽材料。2.与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强不断加强,并且取得了一定的进展并且取得了一定的进展,如仿生高分子材料、高如仿生高
13、分子材料、高分子智能材料等。分子智能材料等。例例2.随着有机高分子材料的研究不断的加强和深随着有机高分子材料的研究不断的加强和深入入,使一些重要的通用高分子材料的应用范围不断使一些重要的通用高分子材料的应用范围不断扩大扩大,下列应用范围是通用高分子材料的最新研究下列应用范围是通用高分子材料的最新研究成果的是成果的是()()(A)(A)新型导电材料新型导电材料(B)(B)仿生高分子材料仿生高分子材料 (C)(C)高分子智能材料高分子智能材料(D)(D)电磁屏蔽材料电磁屏蔽材料 选题目的选题目的：考察高分子材料的相关概念。考察高分子材料的相关概念。思路分析思路分析:随着社会的进步随着社会的进步,科
14、学技术的发展科学技术的发展,高分子材高分子材料的作用越来越重用料的作用越来越重用.特别是在尖端技术领域特别是在尖端技术领域,对合成材料对合成材料提出了更高的要求提出了更高的要求,尤其是在具有特殊性质的功能性材料尤其是在具有特殊性质的功能性材料和多种功能集一身的复合材料。和多种功能集一身的复合材料。启示启示高分子材料的研究方面是一方面对重要的通高分子材料的研究方面是一方面对重要的通用有机高分子材料继续改进和推广。另一方面研用有机高分子材料继续改进和推广。另一方面研究与人类自身密切相关，具有特殊功能材究与人类自身密切相关，具有特殊功能材.AD1.下列物质不属于有机高分子化合物的是下列物质不属于有机
15、高分子化合物的是 ()A A、淀粉、淀粉 B B、蛋白质、蛋白质 C C、酒精、酒精 D D、电木、电木2.下列不属于合成纤维的是下列不属于合成纤维的是 ()A A、的确良、的确良 B B、棉、棉 C C、人造棉、人造棉 D D、尼龙、尼龙3.有一张照片有一张照片,一只可爱的小猫站在一块高分子合一只可爱的小猫站在一块高分子合成材料上成材料上,下面是烈火灼烧下面是烈火灼烧,而小猫却若无其事而小猫却若无其事.这说这说明此高分子材料一定具有的性质是明此高分子材料一定具有的性质是.()A A、良好的导热性、良好的导热性 B B、良好的绝缘性、良好的绝缘性 C C、良好绝热性、良好绝热性 D D、熔点低
16、、熔点低练习练习：C BC4 4 下列下列不属于不属于新型有机高分子材料的是：新型有机高分子材料的是：（）A A高分子分离膜材料高分子分离膜材料 B B液晶高分子液晶高分子C C生物高分子材料生物高分子材料 D D有机玻璃有机玻璃 D5.5.下列对新型高分子材料说法中下列对新型高分子材料说法中,不对的是不对的是.().()A.高分子分离膜应用于食品工业中高分子分离膜应用于食品工业中,可用于浓缩天然果汁可用于浓缩天然果汁 乳制品加工、酿造业等。乳制品加工、酿造业等。B.复合材料一般是以一种材料作为基体复合材料一般是以一种材料作为基体,另一种材料作为另一种材料作为 增强剂。增强剂。C.导电塑料是用
17、于电子工业的一种新型有机高分子材料导电塑料是用于电子工业的一种新型有机高分子材料D.合成高分子材料制成的人工器官都受人体的排斥作用合成高分子材料制成的人工器官都受人体的排斥作用,难以达到生物相容的程度难以达到生物相容的程度。D6.6.随着有机高分子材料的研究不断的加强和深入随着有机高分子材料的研究不断的加强和深入,使一些使一些重要的通用高分子材料的应用范围不断扩大重要的通用高分子材料的应用范围不断扩大,下列应用范下列应用范围是通用高分子材料的最新研究成果的是围是通用高分子材料的最新研究成果的是()()A新型导电材料新型导电材料 B仿生高分子材料仿生高分子材料 C高分子智能材料高分子智能材料 D
18、电磁屏蔽材料电磁屏蔽材料AD 提示提示:高分子材料的研究方面是一方面对重要的通用有机高分子材料的研究方面是一方面对重要的通用有机高分子材料继续改进和推广。另一方面研究与人类自身密高分子材料继续改进和推广。另一方面研究与人类自身密切相关，具有特殊功能材料。切相关，具有特殊功能材料。作业作业：1.复习、看书复习、看书,细读细读成才之路成才之路相关内容并完成作业题相关内容并完成作业题 “实战演习实战演习”2.课本课本p116/1、2、3功能高分子材料功能高分子材料认识：新型功能高分子材料在日常生活、工认识：新型功能高分子材料在日常生活、工农业生产、科学研究等方面的重要作用农业生产、科学研究等方面的重
19、要作用知道：新型高分子材料的结构和主要功能知道：新型高分子材料的结构和主要功能读教材读教材填要点填要点一、功能高分子材料一、功能高分子材料1分类分类(1)新型新型 的高分子材料的高分子材料(2)特殊功能高分子材料，即在合成高分子的主链或支链特殊功能高分子材料，即在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示出某些方面的特殊上引入某种功能原子团，使其显示出某些方面的特殊功能功能骨架结构骨架结构2研制类型研制类型(1)由带由带 的单体合成高分子的单体合成高分子(2)先合成先合成 ，再在主链上引入功能基，再在主链上引入功能基3高吸水性树脂高吸水性树脂(1)合成方法合成方法对对 、等天然吸水材
20、料进行改性，在它等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子材料上再接上含强亲水性原子团的支链，们的高分子材料上再接上含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力以提高它们的吸水能力以带有以带有 原子团的化合物为单体，均聚或原子团的化合物为单体，均聚或共聚得到亲水性高聚物共聚得到亲水性高聚物功能基功能基高分子主链高分子主链淀粉淀粉纤维素纤维素强亲水性强亲水性(2)性能性能可以吸收几百至几千倍于自重的水，同时保水能力强，可以吸收几百至几千倍于自重的水，同时保水能力强，还能耐一定的挤压作用还能耐一定的挤压作用(3)应用应用干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水，改良干旱地区用于农业、林业、植树造林时
21、抗旱保水，改良土壤，改造沙漠土壤，改造沙漠二、复合材料二、复合材料1将几种不同的材料组合在一起制成将几种不同的材料组合在一起制成 ，其中一，其中一 种材料是基体，另一种材料是增强剂种材料是基体，另一种材料是增强剂2性能：复合材料往往可以集中几种材料的优异性能性能：复合材料往往可以集中几种材料的优异性能复合材料复合材料先思考先思考再交流再交流1在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺丁橡在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺丁橡胶的线型结构连接为体型结构在制备高吸水性树脂胶的线型结构连接为体型结构在制备高吸水性树脂时也要加入交联剂，以得到具有网状结构的树脂为时也要加入交联剂，以得到具有网状
22、结构的树脂为什么要做成体型结构？目的是否相同？什么要做成体型结构？目的是否相同？分析：分析：橡胶工业中将线型结构连接为体型结构是为增加橡橡胶工业中将线型结构连接为体型结构是为增加橡胶的功能，防止老化；高吸水性树脂将线型结构连接为体胶的功能，防止老化；高吸水性树脂将线型结构连接为体型结构可使它既吸水又不溶于水型结构可使它既吸水又不溶于水答案：答案：增加橡胶的功能，防止橡胶老化；增强吸水性增加橡胶的功能，防止橡胶老化；增强吸水性2太空旅游是很多人的梦想，而日新月异的科技则让我太空旅游是很多人的梦想，而日新月异的科技则让我们离梦想越来越近作为主要交通工具的宇宙飞船，们离梦想越来越近作为主要交通工具的
23、宇宙飞船，其外壳和构件使用了大量的复合材料，你知道什么是其外壳和构件使用了大量的复合材料，你知道什么是复合材料吗？复合材料的主要应用领域有哪些？复合材料吗？复合材料的主要应用领域有哪些？答案：答案：复合材料是由几种不同材料组合在一起制成的一种新复合材料是由几种不同材料组合在一起制成的一种新型材料，其中一种材料作基体，另一种材料作增强体型材料，其中一种材料作基体，另一种材料作增强体复合材料主要用来做建筑材料、汽车、轮船、人造卫星、宇复合材料主要用来做建筑材料、汽车、轮船、人造卫星、宇宙飞船的外壳和构件宙飞船的外壳和构件要点要点 功能高分子材料与复合材料的比较功能高分子材料与复合材料的比较材料材料
24、名称名称功能高分子材料功能高分子材料复合材料复合材料概念概念既具有传统高分子材既具有传统高分子材料的机械性能，又具料的机械性能，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两种或两种以上材料组成两种或两种以上材料组成的新型材料，其中一种材的新型材料，其中一种材料作为基体，另一种材料料作为基体，另一种材料作为增强体作为增强体材料材料名称名称功能高分子材料功能高分子材料复合材料复合材料性能性能不同的高分子材料具不同的高分子材料具有不同的特征性质有不同的特征性质一般具有强度高、质量一般具有强度高、质量轻、耐高温耐腐蚀等优轻、耐高温耐腐蚀等优异的性能异的性能应用应用用于制作高分子分离用于制
25、作高分子分离膜、人体器官等膜、人体器官等用于汽车工业、机械工用于汽车工业、机械工业、体育用品航天航空、业、体育用品航天航空、人类健康等人类健康等 医用高分子材料应该满足：医用高分子材料应该满足：(1)无毒，且是化学惰无毒，且是化学惰性的；性的；(2)与人体组织和血液相容性好；与人体组织和血液相容性好；(3)具有较高的机具有较高的机械性能；械性能；(4)容易制备、纯化、加工和消毒容易制备、纯化、加工和消毒例例下列物质是可以作为人工心脏、人工血管等人体下列物质是可以作为人工心脏、人工血管等人体植入物的高分子生物材料植入物的高分子生物材料下列关于上述高分子生物材料的说法中正确的是下列关于上述高分子生
26、物材料的说法中正确的是 ()A用于合成维通橡胶的单体是用于合成维通橡胶的单体是CH2=CFCF2CF2CF3B用于合成有机硅橡胶的单体是用于合成有机硅橡胶的单体是 C聚四氟乙烯、有机硅橡胶均可看作加聚反应的产物聚四氟乙烯、有机硅橡胶均可看作加聚反应的产物D有机硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯均可通过缩聚反应制得有机硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯均可通过缩聚反应制得解析解析合成维通橡胶的单体是合成维通橡胶的单体是CH2=CF2和和CF2=CFCF3；有机硅橡胶是缩聚产物；而聚甲基丙烯酸甲酯是；有机硅橡胶是缩聚产物；而聚甲基丙烯酸甲酯是通过加聚反应而得到的产物通过加聚反应而得到的产物答案答案B 高分子分离膜可以
27、有选择地让某些物质通过而将高分子分离膜可以有选择地让某些物质通过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是是 ()A分离工业废水，回收废液中的有用成分分离工业废水，回收废液中的有用成分B在食品工业中，浓缩天然果汁、乳制品加工和酿在食品工业中，浓缩天然果汁、乳制品加工和酿 造业造业C将化学能转换成电能，将热能转换成电能将化学能转换成电能，将热能转换成电能D海水的淡化海水的淡化.解析：解析：高分子分离膜的特点是能够让某些物质有选择地高分子分离膜的特点是能够让某些物质有选择地通过，而把另外的物质分离掉应用范围：通过，而把另外的物质分离掉应用
28、范围：生活污水、生活污水、工业废水等废水处理及回收废液中的有用成分；工业废水等废水处理及回收废液中的有用成分；海水海水和苦咸水的淡化；和苦咸水的淡化；浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒等等答案：答案：C 不同的功能高分子材料有不同的结构及特殊功能，不同的功能高分子材料有不同的结构及特殊功能，功能高分子材料包括高分子分离膜、液晶高分子、导电功能高分子材料包括高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等功能高分子材高分子、医用高分子、高吸水性树脂等功能高分子材料既具有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功料既具有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊
29、功能能例例(2011扬州中学高二月考扬州中学高二月考)现有一种为婴儿特制的现有一种为婴儿特制的新型尿布新型尿布“尿不湿尿不湿”这种尿布表面涂有一种既能吸这种尿布表面涂有一种既能吸水又能保留水的物质，根据你的推测，这种特殊物质的水又能保留水的物质，根据你的推测，这种特殊物质的结构可能是结构可能是 ()解析解析本题错选的原因在于对亲水基团和憎水基团认本题错选的原因在于对亲水基团和憎水基团认识不清常见的亲水基团有识不清常见的亲水基团有OH、COOH等，憎水基等，憎水基团有团有R，X等一次性尿片的材料应是亲水但不溶于等一次性尿片的材料应是亲水但不溶于水的物质，选项中只有水的物质，选项中只有 中的中的OH属于属于亲水基团，而其自身属于高分子化合物不溶于水亲水基团，而其自身属于高分子化合物不溶于水答案答案C
