1、第3节 功能高分子材料第五章第五章 进入合成有机高分进入合成有机高分子化合物的时代子化合物的时代 本节课的授课内容是功能高分子材料。首先由课件展现迈克尔-杰克逊的面部皮肤由黑变白，导入功能高分子材料的新课。讲授功能高分子材料的定义、涵义和分类。几种功能的高分子材料：高吸水性树指、高分子他离膜、医用高分子材料。讲授复合材料的定义、性能和应用。课件中插入了形状记忆的高分子材料的视频，视频中演示了作为防伪鉴别的高分子材料魔术般的变化效果，对于提高学生的学习兴趣，拓展学生的科学视野会起到良好的作用。迈克尔迈克尔-杰克逊杰克逊-世界著名流行歌手世界著名流行歌手有机化学不仅是一门科学，也是一门艺术Orga
2、nic chemistry:Not only a science,but also an Art一、功能高分子材料2、功能高分子材料的涵义1、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料。在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、化学、生物、医学等方面的特殊功能。功能高分子光敏高分子导电高分子高分子催化剂与试剂微生物降解高分子生物医药高分子高分子吸附剂高分子膜高吸水性树脂交换型高分子感光树脂光致变色高分子光导电高分子高分子半导体高分子导体超导高分子离子交换树脂电子交换树脂高分子药物医用高分子仿生高分子3、功能高分子材料的品种和分类4
3、、几种功能高分子材料（1）高吸水性树脂a、对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在他们的高分子链上再接上含强吸水性原子团 的支链。合成方法：b、以带有强亲水性原子团的化合物，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。如：丙烯酸CH2CHCOOH为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。丙烯酸单体与NaOH中和得到丙烯酸钠，加入少量交联剂，再在引发剂作用下发生聚合，得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。（1）高吸水性树脂合成方法的特点：在反应中加入少量含两个双键的二烯化合物作为交联剂，让高聚物分子链间发生交联，得到具有网状结构的树脂。（2）应用：可以在干旱地区用于农业、林业、植物造林时抗旱保水、
4、改良土壤、改造沙漠。植物养护泥植物养护泥各式吸潮剂各式吸潮剂医用吸水胶布医用吸水胶布尿不湿尿不湿 用有高吸水性的高分子材料制作的，可吸收自重几百倍的水，但仍保持干爽。成分：聚乙烯醇、聚丙烯酸盐交联可得。启示 食品保鲜、人造皮肤、防止土壤沙漠化。婴儿尿不湿邮票背胶吸湿性强粘贴力强对人体无害在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺丁橡胶的线型结构连接成网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入交连剂，以得到具有网状结构的树脂。请你想一想，为什么都要做成网状结构呢？目的是否相同？（1）橡胶工业将线型结构连接成网状结构是为增加橡胶的强度；（2）高吸水性树脂将线型结构连接成网状结构是使它既吸水又不溶于水。
5、（2）高分子分离膜高分子分子膜的特点：能够有选择地让某些物质通过，而把另外一些物质分离掉。（2）高分子分离膜高分子分离膜的组成：是用具有特殊分离功能的高分子材料制成。分子膜的应用：生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦咸水的淡化；浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒、各种能源的转换。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。采用不同结构的逆渗透膜就可以获得工业锅炉水、饮料水、无菌水、去离子水、洗涤半导体的超纯水等。在非洲一些缺水地区建立起不少海水淡化装置。一种PEC1000的海水淡化
6、装置对海水如加压 4070公斤/平方厘米，就可以得到1620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，日供应淡水12000吨，主要使用醋酸纤维素分离膜装置。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4.5的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。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。（3）医用高分子材料应用：制作人体的皮肤、骨
7、骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。性能：优异的生物相容性；很高的机械性能。医用高分子材料，具有优异的生物相容性，较少受到排斥，可以满足人工器官对材料的苛刻要求，如：人工心脏、人工关节、人造鼻等，下面的图中给出了一些有关人工器官的图片。医用高分子材料人造血管的发现 几年前，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，之后，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。研究人员将这种人造血管移植到家猪大腿
8、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。人造心脏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医用高分子及用途 人造心脏硅橡胶、聚氨酯橡胶人造血管聚对苯二甲酸乙二酯隐开眼镜聚甲基丙烯酸羟乙酯、有机硅橡胶人造肾醋酸纤维、聚酯纤维人造鼻聚乙烯 有机硅橡胶人造骨、关节聚甲基丙烯酸甲酯人造肌肉硅橡胶和绦纶织物人造皮肤硅橡胶、聚多肽人造角膜、肝脏，人工红血球、人工血浆、食道、尿道、腹膜拓宽 人体器官商店十年后的某一天，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。研究人员利用
9、组织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。1888年，奥地利科学家年，奥地利科学家FReinitzer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利用液晶的电光效应和集成电路相结合，将其制成显示器件，实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。这种液晶材料称为扭曲向列相液晶显示（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（NT-LCD）材料
10、，其产品主要应用在电子表和计算器上。）材料，其产品主要应用在电子表和计算器上。80年代中期，开发成年代中期，开发成功超扭曲向列相液晶显示（功超扭曲向列相液晶显示（STN-LCD）材料，其产品主要应用在）材料，其产品主要应用在BP机、移机、移动电话和笔记本电脑上。酯类和联苯类液晶化合物是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种以上应用于种以上应用于混晶配方。混晶配方。液晶材料 B2飞机的整个机身，除主梁和发动机机舱使用的是钦复合材料外，其它部分均由碳
11、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靠铆钉拼合，而是经高压压铸而成。另外，机翼的前缘还全部包覆上了一层特制的吸波材料(RAM)。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，也采用了特殊的吸波材料。此外，B2A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了敌方探测雷达的回波。二、复合材料1复合材料：指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种做为基体，另外材料做为增强剂。2复合材料的性能：具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。3.复合高分子材料应用：宇航材料、汽车工业、机械工业、体育用品方面等。复
12、合材料玻璃钢三、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，使他们的性能不断提高，应用范围不断扩大。如新型导电和电磁屏蔽材料。2、与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强，并且取得了一定的进展，如仿生高分子材料、高分子智能材料等。1、下列不属于新型有机高分子材料的是（）A高分子分离膜B液晶高分子材料C生物高分子材料D有机玻璃分析:有机玻璃是传统三大合成材料中的塑料，它不属于新型有机高分子材料。D2.角膜接触镜，俗称隐形眼镜。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（）A.有机玻璃B.硅氧烷和丙烯酸酯的共聚物C.聚氯乙烯D.聚甲基丙烯酸羟
13、乙酯D3.随着有机高分子材料的研究不断的加强和深入，使一些重要的通用高分子材料的应用范围不断扩大，下列应用范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（B）仿生高分子材料（C）高分子智能材料（D）电磁屏蔽材料分析：随着社会的进步，科学技术的发展，高分子材料的作用越来越重用。特别是在尖端技术领域，对合成材料提出了更高的要求，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。启示：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。AD演讲主题：1.神奇的功能高分子材料；2.神奇的复合材料3.根据所学的知识，充分发挥自己的想象力，以新型高分子材料为载体，日常生活中的各种需求为目标，展开联想，设计各种新型高分子材料的用途（以上任选一个题目）一、功能高分子材料2.功能高分子材料的涵义 在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、化学、生物、医学等方面的特殊功能。1.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料。3、几种功能高分子材料（1）高吸水性树脂（2）高分子分离膜（3）医用高分子材料二、复合材料
