第3單元 課題3 高分子化合物與材料

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1、 第三單元 課題三 高 分 子 化 合 物 與 材 料 思考：u什么叫高分子化合物？請舉例說明u你能說出幾種合成高分子材料的方法嗎？如：淀粉、纖維、蛋白質(zhì)。相對分子量一般在一萬以上，有的可達(dá)上千萬。加聚反應(yīng)；縮聚反應(yīng) 1. 加聚反應(yīng) 加聚反應(yīng)：在一定條件下，可以發(fā)生自身加成反應(yīng)而形成高分子化合物。這一類反應(yīng)稱為加成聚合反應(yīng)。簡稱加聚反應(yīng)。舉例寫出聚氯乙烯的化學(xué)反應(yīng)方程式指出各反應(yīng)的單體、鏈節(jié)和聚合度練習(xí)寫出聚乙烯的化學(xué)反應(yīng)方程式。指出各反應(yīng)的單體、鏈節(jié)和聚合度。注意高分子化合物為混合物，沒有固定的溶沸點一、高分子化合物的合成 .縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)：由單體分子之間發(fā)生一系列類似于酸與醇合成酯類的反

2、應(yīng)叫縮合聚合反應(yīng)。簡稱縮聚反應(yīng)。寫出對苯二甲酸與乙二醇反應(yīng)方程式發(fā)生縮聚反應(yīng)的必要條件是什么？兩種單體分子都含有兩個以上能夠相互反應(yīng)的官能團(tuán).常見產(chǎn)品：滌綸、錦綸、酚醛樹脂 二、塑料制品的加工熱塑性塑料熱固性塑料可以反復(fù)加工，多次使用一旦加工成型就不會受熱熔化添加了特定用途的添加劑的樹脂聚乙烯酚醛樹脂線性結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀（體形）結(jié)構(gòu) .塑料的改性三、性能優(yōu)異的合成材料填充改性共混改性共聚改性因素：單體的組成和結(jié)構(gòu)、高分子的相對分子質(zhì)量、高分子鏈的形狀以及高分子的聚集狀態(tài) 2. 功能高分子材料方法：直接聚合-能導(dǎo)電的主鏈或側(cè)鏈引入特殊功能基團(tuán)高吸水性的加工成型實現(xiàn)微膠囊類型：離子交換樹脂、離子交換膜、高

3、分子藥物、人造器官、光纖、液晶、光盤、磁盤等。 3. 復(fù)合材料復(fù)合材料一般由起黏結(jié)作用的基體和起增強作用的增強體兩種材料構(gòu)成。玻璃鋼：將玻璃纖維和高分子化合物（如聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂等）復(fù)合而成的。 四、環(huán)境中的高分子材料高分子材料的老化：高分子材料在使用過程中，由于環(huán)境的影響，其強度、彈性、硬度等性能逐漸變差，這種現(xiàn)象稱為高分子材料老化。環(huán)境降解高分子材料：可降解材料是指一類各項性能在保存和使用期內(nèi)滿足要求，使用后在自然環(huán)境中可降解為無害物質(zhì)的材料。廢舊高分子材料的回收：再生。 材 料 的 分 子 設(shè) 計 是 指 應(yīng) 用 已 有 的 系 統(tǒng) 化 的 分 子 結(jié) 構(gòu) 和 性 能 等 知識 和 信

4、 息 ， 指 導(dǎo) 合 成 具 有 預(yù) 期 性 能 的 材 料 。通 常 采 用 “ 逆 向 而 行 ” 的 思 維 方 法 ， 即 根 據(jù) 所 需 性 能 來 設(shè) 計 結(jié)構(gòu) 并 進(jìn) 行 制 備 。科 學(xué) 家 成 功 地 設(shè) 計 了 半 導(dǎo) 體 超晶 格 材 料 ， 通 過 人 工 設(shè) 計 和 調(diào)控 材 料 中 的 電 子 結(jié) 構(gòu) ， 由 組 分不 同 的 半 導(dǎo) 體 超 薄 層 交 替 生 長而 成 多 層 異 質(zhì) 周 期 結(jié) 構(gòu) 材 料 ，從 而 極 大 地 推 動 了 半 導(dǎo) 體 激 光器 的 研 制 。 材 料 的 分 子 設(shè) 計 目 前 作 為 針 對 性 的 或 局 部 性 的 高

5、分 子 設(shè) 計 已 取 得 很 大 進(jìn) 展 。纖 維 分 子 設(shè) 計 中 的 仿 絲 綢 纖 維 設(shè) 計 ， 難 燃 性 、 耐 熱 纖 維 的 設(shè)計 等 ；塑 料 的 分 子 設(shè) 計 中 的 ABS系 樹 脂 的 分 子 設(shè) 計 ， 透 明 聚 氯 乙 烯 用的 助 劑 的 分 子 設(shè) 計 等 ；為 了 保 護(hù) 環(huán) 境 、 消 除 “ 白 色 污 染 ” 的 自 然 降 解 高 分 子 的 分 子 設(shè)計 ， 具 有 某 種 生 物 效 能 的 高 分 子 的 分 子 設(shè) 計 等 。研 制 自 然 降 解 型 高 分 子 的 基 本 方 法 就 是 在 原 料 聚 合 物 中 引 進(jìn) 或造 成

6、 感 光 性 或 感 氧 性 結(jié) 構(gòu) 或 可 發(fā) 生 微 生 物 降 解 結(jié) 構(gòu) 。 (1) 用 共 聚 法 在 高 分 子 鏈 上 引 入 極 少 量 羰 基乙 烯 與 一 氧 化 碳 、 苯 乙 烯 與 丙 烯 醛 共 聚 可 得 ：CH2 CH2 CH2 CH2 C CH2 CH2 CH CH2 CH CH2 CHCHOO聚 丙 烯 、 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 、 聚 丙 烯 腈 及 它 們 的 共 聚 物 等 也 可以 用 通 過 共 聚 引 入 羰 基 的 方 法 達(dá) 到 類 似 的 效 果 ， 獲 得 具 有 預(yù) 期壽 命 的 聚 合 物 。由 于 羰 基 的 存 在 ，

7、制 品 易 被 陽 光 降 解 ?，F(xiàn) 以 光 降 解 和 微 生 物 降 解 的 分 子 設(shè) 計 為 例 ， 舉 例 簡 介 于 下 ：可 降 解 高 聚 物 的 分 子 設(shè) 計 天 然 高 分 子 如 淀 粉 、 纖 維 素 等 可 被 微 生 物 分 解 。 但 合 成 高 分子 由 于 硬 度 、 疏 水 性 等 原 因 ， 酶 不 能 滲 入 其 內(nèi) 部 ， 無 法 被 分解 。方 法 一 ： 采 用 改 性 天 然 高 分 子 如 改 性 淀 粉 與 合 成 高 分 子 共 混 ，使 其 制 品 在 自 然 條 件 下 因 天 然 高 分 子 組 分 被 生 物 分 解 而 粉 碎

8、。但 是 殘 留 的 碎 片 是 合 成 高 分 子 。方 法 二 ： 采 用 聚 合 物 改 性 方 法 ， 把 少 量 親 水 性 基 團(tuán) 引 入 聚 烯 烴分 子 中 ， 使 微 生 物 能 夠 滲 入 到 材 料 內(nèi) 部 從 而 發(fā) 生 微 生 物 降 解 。(2)合 成 可 為 微 生 物 分 解 的 聚 合 物 選讀材料 醫(yī)用功能高分子功 能 高 分 子 材 料 指 除 傳 統(tǒng) 使 用 性 能 外 ， 還 具 有 某 種 特 定 功 能的 高 分 子 材 料 。功能高分子材料 電 磁 功 能 高 分 子 材 料 如 導(dǎo) 電 高 分 子 材 料 、 高 分 子磁 性 體 、 磁 記

9、錄 材 料 等 。光 功 能 高 分 子 材 料 如 光 導(dǎo) 材 料 、 光 記 錄 、 光 敏 劑 、感 光 材 料 等 。分 子 材 料 和 化 學(xué) 功 能 材 料 如 分 離 膜 、 離 子 交 換 樹脂 、 高 分 子 催 化 劑 等 。生 物 醫(yī) 用 高 分 子 材 料 如 人 造 器 官 、 醫(yī) 用 高 分 子 器械 、 醫(yī) 用 高 分 子 藥 物 、 仿 生 高 分 子 等 。 作 為 醫(yī) 用 高 分 子 材 料 ， 應(yīng) 符 合 以 下 要 求 ： 不 因 高 壓 煮 沸 、 干 燥 滅 菌 、 藥 液 等 發(fā) 生 變 質(zhì) 。 化 學(xué) 性 能 穩(wěn) 定 ， 對 生 理 組 織 的

10、適 應(yīng) 性 良 好 ， 無 毒 ； 無 致 癌 性 和 生 理 排 異 性 ， 不 導(dǎo) 致 血 液 凝 固 與 溶 血 ， 不 產(chǎn) 生 新陳 代 謝 的 異 常 現(xiàn) 象 ， 不 引 起 生 理 機 能 的 惡 化 與 降 低 ； 耐 生 物 老 化 ； 表 7-3 醫(yī) 用 高 分 子 材 料 和 用 途應(yīng) 用 范 圍 材 料 名 稱人 造 血 管 人 造 絲 、 尼 龍 、 腈 綸 ， 硅 橡 膠 、 聚 四 氟 乙 烯人 工 心 臟 聚 氨 酯 橡 膠 、 硅 橡 膠 、 天 然 橡 膠 、 聚 甲 基 丙 烯酸 甲 酯 、 尼 龍 、 聚 四 氟 乙 烯 、 滌 綸人 工 心 臟瓣 膜 聚

11、 氨 酯 橡 膠 、 硅 橡 膠 、 聚 四 氟 乙 烯 、 聚 甲 基 丙烯 酸 甲 酯 、 聚 乙 烯心 臟 起 搏器 硅 橡 膠 、 聚 氨 酯 橡 膠 (續(xù) 上 表 )人 工 食 道 聚 乙 烯 醇 、 聚 乙 烯 、 聚 四 氟 乙 烯 、 硅 橡 膠人 工 氣 管 聚 乙 烯 、 聚 四 氟 乙 烯 、 硅 橡 膠 、 聚 乙 烯 醇人 工 輸 尿 管 聚 四 氟 乙 烯 、 硅 橡 膠 、 水 凝 膠人 工 頭 蓋 骨 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 、 聚 碳 酸 酯 、 碳 纖 維人 工 喉 硅 橡 膠 、 聚 乙 烯人 工 膀 胱 硅 橡 膠人 工 血 漿 右 旋 糖 肝

12、、 聚 乙 烯 醇 、 聚 乙 烯 吡 咯 酮人 工 眼 球 泡 沫 硅 橡 膠 高 分 子 材 料 應(yīng) 用 于 醫(yī) 療 上 的 很 多 方 面 ：塑 料 注 射 器 、 血 液 袋 、 避 孕 器 具 、 牙 科材 料 、 人 造 器 官 、 人 造 關(guān) 節(jié) 、 人 造 骨 骼等 。作 為 人 工 器 官 材 料 ， 必 須 具 備 生 物 功 能性 質(zhì) ， 具 備 生 物 相 容 性 ， 由 于 各 種 器 官在 生 物 體 中 所 處 的 位 置 和 功 能 不 同 ， 對材 料 的 要 求 也 不 能 一 概 而 論 。如 人 工 心 臟 和 人 工 血 管 ， 具 有 高 度 機 械性 能 和 耐 疲 勞 性 能 ； 人 工 腎 ， 具 有 高 度選 擇 透 過 功 能 等 。