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功能高分子材料 指既有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)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(fù)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(yīng)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(tuán) 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(tuán) 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(jì)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(jì)最偉大的100項發(fā)明呢 最初是為誰專門設(shè)計的呢 美國在上世紀(jì)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(yuǎn)強(qiáng)于一般嬰兒使用的 尿不濕 尿不濕 是航天產(chǎn)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(dá) 以保護(hù)公共衛(wèi)生 尿不濕 起作用的物質(zhì)是一種功能高分子材料 具有很強(qiáng)的吸水能力 它所用的材料是高吸水性樹脂 常用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉 聚丙烯酸鈉如何合成 思考 如何以帶有強(qiáng)親水性原子團(tuán)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(jié)構(gòu)為體型結(jié)構(gòu) 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(qiáng)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(qiáng)的功能高分子材料 無毒無害 反復(fù)吸水 釋水 微型水庫 同時 它還能吸收肥料 農(nóng)藥 并緩慢釋放 增加肥效 藥效 高吸水性樹脂廣泛用于農(nóng)業(yè) 林業(yè) 園藝 建筑等 吸水性高分子制法 2 以帶有強(qiáng)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(jìn)行改性 在它們的高分子鏈上再接上含強(qiáng)親水性原子團(tuán)的支鏈 形成接枝共聚物 如與丙烯酸鈉共聚 纖維素的結(jié)構(gòu)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(dāng)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(zhì)有選擇地通過 而把另外一些物質(zhì)分離掉 二 高分子分離膜 組成 特點 應(yīng)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(zhuǎn)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(zhì)有選擇地通過 而把另外一些物質(zhì)分離掉 能從海水中分離出淡水的逆滲透膜已達(dá)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(zhì)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(jié)構(gòu)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(dǎo)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(yīng)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(shù)師般的本領(lǐng) 從下面的實驗中不難領(lǐng)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(nèi) 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(nèi)提取出酒精濃度達(dá)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(kuò)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(guān)節(jié) 人造鼻等 生物相容性 排斥 相容性 親和性 排異性 機(jī)械性 上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的親水隱形眼鏡具有特點 吸收相當(dāng)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(guān)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(bǔ)國內(nèi)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(fù) 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(guān)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(xì)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(nèi) 由于代用品相當(dāng)于老人自己的器官 手術(shù)之后自然不會發(fā)生任何排斥反應(yīng) 老人的生命因此而得到延續(xù) 人體器官商店 返回 四 復(fù)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(qiáng)劑 強(qiáng)度高 質(zhì)量輕 耐高溫 耐腐蝕 復(fù)合材料 玻璃鋼 玻璃鋼游艇 玻璃鋼冷卻塔 玻璃鋼產(chǎn)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(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用 碳纖維復(fù)合材料 它具有強(qiáng)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(fù)合材料 碳纖維 碳纖維是一種纖維狀碳材料 它是一種強(qiáng)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(dǎo)電 具有許多寶貴的電學(xué) 熱學(xué)和力學(xué)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(jī)纖維 如尼龍絲 腈綸絲 人造絲等 做原料 將有機(jī)纖維跟塑料樹脂結(jié)合在一起 放在稀有氣體的氣氛中 在一定壓強(qiáng)下強(qiáng)熱炭化而成 而碳纖維零件都是把碳纖維經(jīng)過高溫高壓制做而成的 碳纖維 復(fù)合材料 隱形飛機(jī)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(dǎo)材料光電轉(zhuǎn)換材料生物材料光解水催化劑熱電膜傳感膜 新型導(dǎo)電塑料 電磁屏蔽材料等 有機(jī)高分子材料的發(fā)展趨勢 舊材料性能改進(jìn)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