《功能高分子材料》.ppt

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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(xiàng)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(xiàng)發(fā)明呢！最初 是為誰專門設(shè)計(jì)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(yù)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,①.組成,②.特點(diǎn),③.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(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)燃。這個實(shí)驗(yàn)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(diǎn)：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(shí)驗(yàn)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(diǎn)，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,