选修5功能高分子材料

三大支柱产业能源材料信息是能源和信息发展的基础有机合成材料是材料工业的一个重要方面时代的划分常以材料为标志社会经济发展和进步1．新型有机高分子材料具有传统有机高分子材料所没有的特性的有机高分子材料。如具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料。(1)概念：①对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大。如新型导电塑料和电磁屏蔽材料。②与人类自身密切相关、具有特殊功能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。(2)发展趋势：2．功能高分子材料具有新型骨架结构的高分子材料和在天然或合成高分子的主链或支链上接上带有显示某种功能的原子团，使高分子具有特殊的功能，满足光、电、磁、化学、生物、医学等方面的功能要求，这类高分子通称为功能高分子。聚丙烯酸钠聚乙炔制品功能高分子材料的涵义P1133．品种和分类功能高分子材料高分子分离膜液晶高分子导电高分子医用高分子高吸水性树脂能快速吸收大量水分并膨润成凝胶状的树脂。具有高吸水性和保水性，吸水能力可达自重的数百倍，甚至千倍。通常由水溶性高分子适度交联制成。①定义4．几种常见的功能高分子材料(1)高吸水性树脂七彩植物养护水晶泥聚丙烯酸钠颗粒吸水前吸水后吸水前吸水后尿不湿a.对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链．以提高它们的吸水能力。例如，将淀粉与丙烯酸钠在引发剂的作用下共聚，生成以淀粉为主链的接枝共聚物，同时与交联剂反应，生成具有网状结构的淀粉——聚丙烯酸钠接枝共聚物高吸水性树脂。b.以带有强亲水性原子团的化合物，如丙烯酸CH2＝CH－COOH等为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。例如，丙烯酸单体用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。②制备方法《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“尿不湿”能评为20世纪最伟大的100项发明呢?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，如何解决宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源成为“尿不湿”的发明人，后来他被誉为美国“太空服之父”。美国从1959起甄选的7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“尿不湿”1克能吸收约1000克水，吸水性远强于一般婴儿使用的“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：1987年，英国一次性尿布销售利润达2亿英镑。设想一下我们中国这样一个人口大国，利润有多么惊人！你了解“尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？“尿不湿”起作用的物质是一种功能高分子材料，具有很强的吸水能力。它所用的材料是高吸水性树脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠）P114聚丙烯酸钠如何合成？思考：如何以带有强亲水性原子团的化合物CH2=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？CH2=CHCOOHCH2=CHCOONa加交联剂得网状结构加交联剂的目的是什么？•高吸水性树脂加交联剂的目的是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。亲水基OHOHOHOHOHOHHOHHOHHOHHOHH纤维素链亲水基OHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHH纤维素链纤维素链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？发现其每个链节上都有—OH，它是一种亲水基如旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。思考：强吸水能力的功能高分子材料除了用于“尿不湿”，还有哪些用途？P114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——“微型水库”。同时，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、建筑等。上世纪70年代发展起来的亲水隐形眼镜具有特点：吸收相当于自重80%水，才变得柔软、透气、舒适、戴时长制备隐形眼镜所用的原料主要是丙烯酸羟乙酯（CH2=CHCOOCH2CH2OH）1．在橡胶工业中，制造橡胶要经过梳化工艺，将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入交联剂，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？目的是否相同？解析：橡胶工业中将线型结构连接为体型结构是为增加橡胶的强度；高吸水性树脂将线型结构连接为体型结构是使它既吸水又不溶于水。“2004海水淡化及利用技术国际研讨会”在天津召开.(2)高分子分离膜②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。③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①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水体净化高分子分离膜优异的生物相容性；很高的机械性能。(3)医用高分子材料①性能制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。②应用医用高分子器械人造皮肤人造心脏人造关节人工心脏瓣膜一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。这种“人造皮肤”能帮助伤口尽快恢复。比如烧烫伤，把水泡的水放出，用药清洗后，将“人造皮肤”敷贴在伤口上，很快“人造皮肤”就和人的身体长在一起，成了真的皮肤。人造皮肤人造血管人造心脏人造肾脏人工膀胱人造膝关节一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率高的聚合物材料。(4)导电高分子材料①定义密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可调。②特性高分子电容可降解的高分子材料高分子热敏电阻1．定义：由两种或两种以上材料组合在一起制成的一种新型材料。其中一种材料为基体，另一种材料为增强材料，如钢筋混凝土、轮胎(玻璃纤维织物为增强材料，橡胶为基体)就是复合材料。增强材料主要是增强纤维(硼纤维、碳纤维和石墨纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、芳纶纤维)；基体材料主要是热固性树脂(酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂)、热塑性树脂(聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、热塑性聚酯树脂)、泡沫塑料、橡胶等。2．性能：强度高、质量小、耐高温、耐腐蚀等，综合性能超过单一材料，能充分发挥每一种材料的长处，避免其弱点。3．常见的复合材料以玻璃纤维、碳纤维等无机材料作为增强材料，酚醛树脂、环氧树脂为基体而制成的一种复合材料。具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等特点，可以应用来做建筑材料和汽车、轮船、人造卫星、宇宙飞船的外壳和构件。(1)增强塑料：用复合材料制成的船体碳纤维增强塑料包玻璃纤维增强塑料(2)玻璃钢：以玻璃纤维为增强材料，以热固性树脂(酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂)为基体材料而制成的一种复合材料。密度比钢材、合金钢、铝合金小，只有1.5～2.0g/cm3，强度却超过了它们。具有变形小、耐腐蚀、不燃烧、电绝缘性能好等优点。可用做船体、汽车车身、航空器外壳、体育用品、日常生活用具等。玻璃钢餐桌玻璃钢型材玻璃钢雕塑复合材料－玻璃钢玻璃钢游艇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轻便赛车碳纤维复合材料，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、石油沥青或煤沥青为原料。复合材料—碳纤维复合材料—隐形飞机上的特殊材料三、有机高分子材料的发展趋势1．旧材料改进推广(新型导电塑料、电磁屏蔽材料)2．研制新材料(高分子智能材料、超导材料、光电转换材料、生物材料、光解水催化剂、热电膜、传感膜等)。科学视野P115•具有半导体性质的聚乙炔膜nCH≡CH→[CH=CH]n催化剂