功能高分子材料(1)

1、第三节功能高分子材料第三节功能高分子材料三三大大支支柱柱产产业业能源能源材料材料信息信息是能源和信息发展的基础是能源和信息发展的基础有机合成材料是材料有机合成材料是材料工业的一个重要方面工业的一个重要方面时代的划分常以时代的划分常以材料材料为标志为标志 具有新型骨架结构的高分子材料具有新型骨架结构的高分子材料 和和在高分子链上在高分子链上接上带有具有某接上带有具有某种功能的官能团使其具有种功能的官能团使其具有特殊功能特殊功能的高分子材料的高分子材料时代周刊评出20世纪最伟大的100项发明，其中“尿不湿” 榜上有名 为什么为什么“尿不湿尿不湿” 能评为能评为20世纪最伟大的世纪最伟大的100项项

2、发明呢发明呢?最初是为谁专门设计的呢？最初是为谁专门设计的呢？ 美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，如何解美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，如何解决宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人决宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源唐鑫源成为成为“尿不尿不湿湿”的发明人，后来他被誉为美国的发明人，后来他被誉为美国“太空服之父太空服之父”。美国从美国从1959起甄选的起甄选的7位宇航员合影位宇航员合影“神舟5号”、 “神舟6号”上天的三位航天员先后也都使用了“尿不湿” 航天员专用航天员专用“尿不湿尿不湿”1克能吸收约克能吸收约1000克水克水 ，吸水性远强于一般婴儿使用的吸水性远强于一般婴儿使用的“尿不湿

3、尿不湿” “尿不湿”是航天产品“下凡”的成功典范！现在不仅是婴幼儿使用，还有供特殊成人使用的，更有趣的是有些宠物也系上了“尿不湿”出门溜达，以保护公共卫生。 资料显示：资料显示：1987年，英国年，英国一次性尿布销一次性尿布销售利润达售利润达2亿英亿英镑。设想一下镑。设想一下我们中国这样我们中国这样一个人口大国，一个人口大国，利润有多么惊利润有多么惊人！人！ 你了解你了解“尿不湿尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？的材料吗？它应该有什么性能？ “尿不湿尿不湿”起作用的物质是一种起作用的物质是一种功能高分子功能高分子材料，材料，具有具有很强的吸水能力很强的吸水能力。它所用的材料是高吸水性树。它所

4、用的材料是高吸水性树脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠 ）思考：如何以带有强亲水性原子团的以带有强亲水性原子团的化合物化合物CH2=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？ 探寻功能高分子材料时应考虑的问题：探寻功能高分子材料时应考虑的问题： 1）具有什么样的主链？）具有什么样的主链？单体单体 2）具有什么样的功能基？）具有什么样的功能基？官能团官能团 3）不断修正。）不断修正。同时要加入少量二烯作交联剂得网状结构网状结构CH2=CH - COHO+NaOHCH2=CH - CONaO+H2O催化剂催化剂CH2=CH-COONan CH2-CH nCOONa 交联剂变线型结构为体

5、型结构，使其既交联剂变线型结构为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于水，耐挤压。有吸水性而又不溶于水，耐挤压。纤维素的结构简式纤维素的结构简式 传统吸水性的材料棉花为何有一定的吸水性？传统吸水性的材料棉花为何有一定的吸水性？ 发现其每个链节上都有发现其每个链节上都有OH，它是一种亲水基，它是一种亲水基 旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。强吸水能力的功能高分子材料除强吸水能力的功能高分子材料除了用于了用于 “尿不尿不湿湿”，还有哪些用途？，还有哪些用途？ 保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。无毒无害，反复吸水、释水无毒无

6、害，反复吸水、释水 “微型水库微型水库”。同时，。同时，它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑等。等。 2、高分子分离膜、高分子分离膜有选择地有选择地让某些物质通过让某些物质通过 高分子分子膜的特点：高分子分子膜的特点： 能够能够有选择地有选择地让某些物质通过，而把另外一些让某些物质通过，而把另外一些物质分离掉。物质分离掉。 分子膜的应用：分子膜的应用：生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦咸水的淡化；咸水的

7、淡化； 浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源的浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源的转换转换 高分子分离膜的组成：高分子分离膜的组成： 是用具有是用具有特殊分离功能特殊分离功能的高分子材料制成的高分子材料制成 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。 能从海

8、水中分离出淡水的逆渗透膜已达到大规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、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。一种水地区建立起不少海水淡化装置。一种PECPEC1

9、0001000的海水淡化装置对海水如加压的海水淡化装置对海水如加压 40407070公斤公斤/ /平方厘平方厘米，就可以得到米，就可以得到16162020的淡水。建于沙特阿拉的淡水。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，伯的基塔自来水厂，是世界上最大的海水淡化厂，日供应淡水日供应淡水1200012000吨，主要使用醋酸纤维素分离膜吨，主要使用醋酸纤维素分离膜装置。装置。 3、医用高分子材料、医用高分子材料具有优异的具有优异的生物相容性生物相容性人人造造关关节节一张柔软的纸，白中透出微黄，这一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的张不起眼的“白纸白纸”就是填补国就是填补国内空白

10、的高科技内空白的高科技“人造皮肤人造皮肤”。这种这种“人造皮肤人造皮肤”能帮助伤口尽能帮助伤口尽快恢复。比如烧烫伤，把水泡的快恢复。比如烧烫伤，把水泡的水放出，用药清洗后，将水放出，用药清洗后，将“人造人造皮肤皮肤”敷贴在伤口上，很快敷贴在伤口上，很快“人人造皮肤造皮肤”就和人的身体长在一起，就和人的身体长在一起，成了真的皮肤。成了真的皮肤。 人造皮肤人造皮肤人造血管人造血管人造肾脏人造肾脏人工膀胱人工膀胱人造膝关节人造膝关节人造心脏人造心脏二、复合材料二、复合材料1 1定义：定义：指两种或两种以上材料组合成的一种新型指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种做为材料。其中一种做为_，

11、另外材料做为，另外材料做为_。在综合性能上超过了单一材料在综合性能上超过了单一材料2 2性能：性能：基体基体增强剂增强剂强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀复合材料玻璃钢复合材料玻璃钢玻玻 璃璃 钢钢 游游 艇艇玻璃钢冷却塔玻璃钢冷却塔玻璃钢产品在化工、石油、建筑、体育、国防、航空航天工玻璃钢产品在化工、石油、建筑、体育、国防、航空航天工业包括神州五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用业包括神州五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用鲨鱼皮泳衣鲨鱼皮泳衣 轻便赛车轻便赛车 碳纤维复合材料，它具有强度高、耐疲劳、重量轻碳纤维复合材料，它具有强度高、耐疲劳、重量轻等优点，主要以聚丙烯腈为原料，也可用人造丝、石油沥等优点，主要以聚丙烯腈为原料，也可用人造丝、石油沥青或煤沥青为原料。青或煤沥青为原料。复合材料复合材料碳纤维碳纤维复合材料复合材料隐形飞机上的特殊材料隐形飞机上的特殊材料学与问学与问在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺在橡胶工业中，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，以得到具有网状结水性树脂时也要加入交连剂