第三節(jié) 功能高分子材料

1、第三節(jié)功能高分子材料第三節(jié)功能高分子材料 探尋功能高分子材料時應考慮的問題：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？）具有什么樣的主鏈？單體單體 2）具有什么樣的功能基？）具有什么樣的功能基？官能團官能團 3）不斷修正。）不斷修正。1、定義、定義一、功能高分子一、功能高分子既有傳統(tǒng)高分子材料的機械性能，又有某些既有傳統(tǒng)高分子材料的機械性能，又有某些特殊功能的高分子。特殊功能的高分子。鄧小平鄧小平美國美國時代周刊時代周刊這份雜志在全美乃至全球都很有影響力。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 為什么為什么“尿不濕

2、尿不濕” ” 能評為能評為2020世紀最偉大世紀最偉大的的100100項發(fā)明呢！最初項發(fā)明呢！最初是為誰專門設計的呢？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，華人何解決宇航員的排尿問題迫在眉睫，華人唐鑫唐鑫源源成為成為“尿不濕尿不濕”的發(fā)明人，后來他被譽為美的發(fā)明人，后來他被譽為美國國“太空服之父太空服之父”。美國從美國從19591959起甄選的起甄選的7 7位宇航員合影位宇航員合影“神舟5號”、 “神舟6號”上天的三位航天員先后也都使用了“尿不濕” 航天員專用航天員專用“尿不濕尿不濕”1 1克能吸收約

3、克能吸收約10001000克水克水 ，吸水性遠強于一般嬰兒使用的吸水性遠強于一般嬰兒使用的“尿不濕尿不濕” ” “尿不濕尿不濕”是航天產品是航天產品“下凡下凡”的成功典范！的成功典范！現在不僅是嬰幼兒使用，還有供特殊成人使現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用的，更有趣的是有些寵物也系上了“尿不尿不濕濕”出門溜達，以保護公共衛(wèi)生。出門溜達，以保護公共衛(wèi)生。 “ “尿不濕尿不濕”起作用的物質是一種起作用的物質是一種功能功能高分子高分子材料，具有材料，具有很強的吸水能力很強的吸水能力。它所。它所用的材料是高吸水性樹脂（常用網狀結構用的材料是高吸水性樹脂（常用網狀結

4、構的聚丙烯酸鈉的聚丙烯酸鈉 ）聚丙烯酸鈉如何合成？聚丙烯酸鈉如何合成？思考：如何思考：如何以帶有強親水性原子團的化合物以帶有強親水性原子團的化合物CHCH2 2=CHCOOH=CHCOOH制得網狀聚丙烯酸鈉？制得網狀聚丙烯酸鈉？加交聯劑的目的是什么？加交聯劑的目的是什么？高吸水性樹脂加交聯劑的目的是變線型結構高吸水性樹脂加交聯劑的目的是變線型結構 為體型結構，使其既有吸水性而又不溶于水，為體型結構，使其既有吸水性而又不溶于水， 耐擠壓。耐擠壓。如旱地種植、改良土壤、改造沙漠等。如旱地種植、改良土壤、改造沙漠等。強吸水能力的功能高分子材料除強吸水能力的功能高分子材料除了用于了用于 “ “尿不尿不

5、濕濕”，還有哪些用途？，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、釋水料。無毒無害，反復吸水、釋水 “ “微型微型水庫水庫”。同時，它還能吸收肥料、農藥、并。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。廣泛用于農業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑等。 （一）吸水性高分子（一）吸水性高分子 制法：制法： （1 1）對天然吸水性高分子材料（淀粉、纖維）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素）進行改性，在它們的

6、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( (如與丙烯酸鈉共聚如與丙烯酸鈉共聚) ) （2 2）以帶有強親水基的化合物為單體，均聚）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或共聚得到親水性高聚物如聚丙烯酸鈉如聚丙烯酸鈉（同時加入交聯劑）（同時加入交聯劑） 。 上世紀上世紀7070年代發(fā)展起來的親水隱形眼鏡年代發(fā)展起來的親水隱形眼鏡具有特點：具有特點：吸收相當于自重吸收相當于自重80%80%水，才變得水，才變得柔軟、透氣、舒適、戴時長柔軟、透氣、舒適、戴時長 制備隱形眼鏡所用的原制備隱形眼鏡所用的原料主要是料主要是丙烯酸羥乙酯丙

7、烯酸羥乙酯（CHCH2 2=CHCOOCH=CHCOOCH2 2CHCH2 2OHOH） 具有特殊分離功能的高分子材料制成的具有特殊分離功能的高分子材料制成的薄膜，它的薄膜，它的特點是能讓某些物質有選擇地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。通過，而把另外一些物質分離掉。醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料生物相容性生物相容性排斥排斥具有優(yōu)異的具有優(yōu)異的_，較少受到，較少受到_，可以滿足人工器官對材料的苛刻要求。可以滿足人工器官對材料的苛刻要求。如：人造心臟、人造如：人造心臟、人造關節(jié)關節(jié)、人造鼻等。、人造鼻等。人造關節(jié)人造關節(jié)人工心臟瓣膜人工心臟瓣膜人人造造皮皮膚膚人造血管人造血管

8、一張柔軟的紙，白中透出微一張柔軟的紙，白中透出微黃，這張不起眼的黃，這張不起眼的“白紙白紙”就是填補國內空白的高科技就是填補國內空白的高科技“人造皮膚人造皮膚”。這種這種“人造人造皮膚皮膚”能幫助傷口盡快恢復。能幫助傷口盡快恢復。比如燒燙傷，把水泡的水放比如燒燙傷，把水泡的水放出，用藥清洗后，將出，用藥清洗后，將“人造人造皮膚皮膚”敷貼在傷口上，很快敷貼在傷口上，很快“人造皮膚人造皮膚”就和人的身體就和人的身體長在一起，成了真的皮膚。長在一起，成了真的皮膚。人造心臟人造心臟人造腎臟人造腎臟人工膀胱人工膀胱人造膝關節(jié)人造膝關節(jié)二、復合材料二、復合材料1 1涵義涵義：指兩種或兩種以上材料組合成的一

9、種新型指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料。其中一種做為材料。其中一種做為_，另外材料做，另外材料做為為_。具有具有_ _等等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過了單一材料。優(yōu)異性能，在綜合性能上超過了單一材料。2 2性能：性能：基體基體增強劑增強劑強度高、質量輕、耐高溫、耐腐蝕強度高、質量輕、耐高溫、耐腐蝕復合材料玻璃鋼復合材料玻璃鋼玻玻 璃璃 鋼鋼 游游 艇艇玻璃鋼冷卻塔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

10、，它具有強度高、耐疲勞、重量碳纖維復合材料，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。瀝青或煤瀝青為原料。復合材料復合材料碳纖維碳纖維復合材料復合材料隱形飛機上的特殊材料隱形飛機上的特殊材料傳統(tǒng)吸水性材料傳統(tǒng)吸水性材料吸水性高分子材吸水性高分子材料料種類種類紙、棉布（纖維素）、紙、棉布（纖維素）、動物膠、海綿、泡沫動物膠、海綿、泡沫塑料塑料聚丙烯酸鈉等聚丙烯酸鈉等吸水性吸水性吸收與自身等量或最吸收與自身等量或最多幾十倍的水多幾十倍的水吸收相當于自身吸收相當于自身幾百倍到幾千倍幾百倍到幾千倍的

11、水的水保水性保水性遭受外力易擠出水遭受外力易擠出水遭受外力不擠出遭受外力不擠出水水結論結論良好吸水性良好吸水性優(yōu)異吸水性、保優(yōu)異吸水性、保水性水性用途用途十分有限十分有限驚人效益驚人效益纖維素的結構簡式纖維素的結構簡式 傳統(tǒng)吸水性的材料棉花為何有一定的吸水性？傳統(tǒng)吸水性的材料棉花為何有一定的吸水性？ 發(fā)現其每個鏈節(jié)上都有發(fā)現其每個鏈節(jié)上都有OHOH，它是一種親水基，它是一種親水基 兩種制法的共同特點：兩種制法的共同特點：都要在反應中加入少量或含兩個雙都要在反應中加入少量或含兩個雙鍵的二烯化合物作為交聯劑，讓高鍵的二烯化合物作為交聯劑，讓高聚物分子鏈間發(fā)生交聯，得到具有聚物分子鏈間發(fā)生交聯，得到具有網狀結構的樹脂。網狀結構的樹脂。 高分子分子膜的特點：高分子分子膜的特點： 能夠能夠有選擇地有選擇地讓某些物質通過，而把另外一些物讓某些物質通過，而把另外一些物質分離掉。質分離掉。 分子膜的應用：分子