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功能高分子材料,——指既有傳統(tǒng)高分子材料的機械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。,功能高分子材料,2．幾種功能高分子材料的種類,功能高分子材料,,一.高吸水性材料,二.高分子分離膜,四.復合材料,三.醫(yī)用高分子材料,五.高分子材料的發(fā)展趨勢,探尋功能高分子材料時應考慮的問題：,(1).具有什么樣的主鏈？,(2).具有什么樣的功能基？,(3).不斷修正。,——單體,——官能團,一.高吸水性材料,———親水性高聚物,（分子鏈帶有許多親水原子團）,,,鄧小平,美國《時代周刊》這份雜志在全美乃至全球都很有影響力。,《時代周刊》評出20世紀最偉大的 100項發(fā)明，其中“尿不濕” 榜上有名,為什么“尿不濕” 能評為20世紀最偉大 的100項發(fā)明呢！最初 是為誰專門設計的呢？,美國在上世紀六十年代初，航天事業(yè)崛起，如何解決宇航員的排尿問題迫在眉睫，華人唐鑫源成為“尿不濕”的發(fā)明人，后來他被譽為美國“太空服之父”。,美國從1959起甄選的7位宇航員合影,“神舟5號”、 “神舟6號”等上天的三位航天員 先后也都使用了“尿不濕”,航天員專用“尿不濕”1克能吸收約1000克水 ，吸水性遠強于一般嬰兒使用的“尿不濕”,“尿不濕”是航天產品“下凡”的成功典范！現(xiàn)在不僅是嬰幼兒使用，還有供特殊成人使用的，更有趣的是有些寵物也系上了“尿不濕”出門溜達，以保護公共衛(wèi)生。,“尿不濕”起作用的物質是一種功能高分子材料，具有很強的吸水能力。它所用的材料是高吸水性樹脂（常用網(wǎng)狀結構的聚丙烯酸鈉 ）,聚丙烯酸鈉如何合成？,思考：如何以帶有強親水性原子團的化合物CH2=CHCOOH制得網(wǎng)狀聚丙烯酸鈉？,加交聯(lián)劑的目的是什么？,高吸水性樹脂加交聯(lián)劑的目的是變支鏈型結構為體型結構，使其既有吸水性而又不溶于水， 耐擠壓。,如旱地種植、改良土壤、改造沙漠等。,思考：強吸水能力的功能高分子材料除了用于 “尿不濕”，還有哪些用途？,保水劑是一種吸水能力特強的功能高分子材料。無毒無害，反復吸水、釋水—— “微型水庫”。同時，它還能吸收肥料、農藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑等。,,,吸水性高分子制法,(2).以帶有強親水基的化合物為單體，均聚 或共聚得到親水性高聚物——如聚丙烯酸鈉（同時加入交聯(lián)劑） 。,(1).對天然吸水性高分子材料（淀粉、纖維素）進行改性，在它們的高分子鏈上再接上含強親水性原子團的支鏈，形成接枝共聚物(如與丙烯酸鈉共聚),纖維素的結構簡式,傳統(tǒng)吸水性的材料棉花為何有一定的吸水性？,發(fā)現(xiàn)其每個鏈節(jié)上都有—OH，它是一種親水基,紙、棉布（纖維素） 動物膠、海綿、泡沫塑料,聚丙烯酸鈉等,吸收與自身等量 或最多幾十倍的水,吸收相當于自身幾 百倍到幾千倍的水,遭受外力易擠出水,遭受外力不擠出水,良好吸水性,優(yōu)異吸水性 保水性,十分有限,驚人效益,返回,——具有特殊分離功能的高分子材料制成的薄膜,——能讓某些物質有選擇地通過，而把另外一些物質分離掉,二.高分子分離膜,①.組成,②.特點,③.應用,——生活用水、工業(yè)廢水等廢液的處理；海水、苦咸水的淡化； 濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒、各種能源的轉換(傳感膜、熱電膜),具有特殊分離功能的高分子材料制成的薄膜，它的特點是能讓某些物質有選擇地通過，而把另外一些物質分離掉。,能從海水中分離出淡水的逆滲透膜已達到大規(guī)模使用的階段，它也是一種半透膜，只讓水分子通過，而使含鹽的低分子溶質幾乎不能通過，施加一定的壓力后，就能使水加速擠出。采用不同結構的逆滲透膜就可以獲得工業(yè)鍋爐水、飲料水、無菌水、去離子水、洗滌半導體的超純水等。在非洲一些缺水地區(qū)建立起不少海水淡化裝置。一種PEC—1000的海水淡化裝置對海水如加壓 40～70公斤/平方厘米，就可以得到16％～20％的淡水。建于沙特阿拉伯的基塔自來水廠，是世界上最大的海水淡化廠，日供應淡水12000噸，主要使用醋酸纖維素分離膜裝置。,小資料：,分離膜具有神奇的魔術師般的本領，從下面的實驗中不難領會。將一瓶含酒精4.5％的普通啤酒用水稀釋成兩瓶，然后倒入玻璃容器內，只要將這種溶液通過薄薄的一層分離膜，就能夠在幾分鐘內提取出酒精濃度達 93％的乙醇。這種乙醇用一根火柴就能點燃。這個實驗中在分離膜的表面施加了高頻電場，促使乙醇溶解、擴散、和水分離，所耗電能僅為蒸餾法的十分之一。在過去要從液體中分離另一種液體，只能使用蒸餾法。,你知道嗎？,返回,三.醫(yī)用高分子材料,具有優(yōu)異的_____________，較少受到_____，可以滿足人工器官對材料的苛刻要求。 如：人造心臟、人造關節(jié)、人造鼻等。,生物相容性,排斥,相容性、親和性、排異性、機械性,上世紀70年代發(fā)展起來的親水隱形眼鏡具有特點：吸收相當于自重80%水，才變得柔軟、透氣、舒適、戴時長,制備隱形眼鏡所用的原料主要是丙烯酸羥乙酯（CH2=CHCOOCH2CH2OH）,人造關節(jié),人 造 皮 膚,人造血管,一張柔軟的紙，白中透出微黃，這張不起眼的“白紙”就是填補國內空白的高科技“人造皮膚”。這種“人造皮膚”能幫助傷口盡快恢復。比如燒燙傷，把水泡的水放出，用藥清洗后，將“人造皮膚”敷貼在傷口上，很快“人造皮膚”就和人的身體長在一起，成了真的皮膚。,人造心臟,硅聚合物和聚氨酯,人造腎臟,,人工膀胱,人造膝關節(jié),十年后的某一天，一位老人被告之他的心臟正在急速衰竭，需要更換左心室。主治醫(yī)師將他健康的心臟細胞組織切片送到一家組織實驗室，即人造器官工廠。研究人員利用組織切片和特殊聚合物制造出代用的左心室。三個月后，代用左心室被冷凍、包裝并送往醫(yī)院。醫(yī)生將代用品換到老人的心臟內。由于代用品相當于老人自己的器官，手術之后自然不會發(fā)生任何排斥反應，老人的生命因此而得到延續(xù)。,人體器官商店,返回,四.復合材料,1．涵義：,指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料。其中一種做為_____，另外材料做為________。,具有_____________________________ __等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過了單一材料。,2．性能：,基體,增強劑,強度高、質量輕、耐高溫、耐腐蝕,復合材料－玻璃鋼,玻 璃 鋼 游 艇,玻璃鋼冷卻塔,玻璃鋼產品在化工、石油、建筑、體育、國防、航空航天工業(yè)包括神州五號載人飛船等高端技術領域發(fā)揮重要作用,碳纖維復合材料，它具有強度高、耐疲勞、重量輕等優(yōu)點，主要以聚丙烯腈為原料，也可用人造絲、石油瀝青或煤瀝青為原料。,復合材料—碳纖維,——碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導電，具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能的新型材料。 目前，人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維，只能采用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機纖維跟塑料樹脂結合在一起，放在稀有氣體的氣氛中，在一定壓強下強熱炭化而成，而碳纖維零件都是把碳纖維經過高溫高壓制做而成的。,碳纖維,復合材料—隱形飛機上的特殊材料,鯊魚皮泳衣,輕便賽車,返回,高分子智能材料 超導材料 光電轉換材料 生物材料 光解水催化劑 熱電膜 傳感膜…,新型導電塑料、電磁屏蔽材料等,有機高分子材料的發(fā)展趨勢,舊材料性能改進推廣,研制新型功能材料,塑料LCD屏幕,電致發(fā)光高分子,返回,