第五章第三节功能高分子化材料

第 三 节 功 能 高 分 子 材 料 学 习 目 标 【 知 识 与 技 能 】 1、 举 出 日 常 生 活 中 接 触 到 的 新 型 高 分 子 材 料 。 2、 认 识 到 功 能 材 料 对 人 类 社 会 生 产 的 重 要 性 。【 过 程 与 方 法 】 利 用 上 网 查 询 ， 从 历 史 的 角 度 体 会 化 学 材 料 的 发 展 是化 学 科 学 发 展 的 一 个 缩 影 ， 对 化 学 科 学 发 展 的 进 程 有 所认 识 ， 培 养 用 科 学 的 方 法 发 现 问 题 ， 认 识 问 题 的 意 识 。【 情 感 、 态 度 与 价 值 观 】 扩 大 知 识 面 ， 激 发 对 高 分 子 材 料 学 习 的 兴 趣 和 投 身 科学 事 业 的 决 心 。 教 学 重 点 功 能 高 分 子 结 构 与 性 能 之 间 的 关 系 教 学 难 点 功 能 高 分 子 材 料 和 复 合 材 料 的 结 构 对 性 能 的 影 响 当 今 社 会 的 三 大 支 柱 产 业 ： 材 料 、 能 源 、 信 息 除 了 传 统 的 三 大 合 成 材 料 以 外 (塑 料 、 合 成 纤维 和 合 成 橡 胶 ),又 出 现 了 高 分 子 膜 ， 具 有 光 、电 、 磁 等 特 殊 功 能 的 高 分 子 材 料 ， 生 物 高 分 子材 料 ， 医 用 高 分 子 材 料 ， 隐 身 材 料 和 液 晶 高 分子 材 料 等 许 多 新 型 有 机 高 分 子 材 料 。 这 些 新 型有 机 高 分 子 材 料 在 我 们 的 日 常 生 活 、 工 农 业 生产 和 尖 端 科 学 技 术 领 域 中 起 着 越 来 越 重 要 的 作用 。 一 、 功 能 高 分 子 材 料1 功 能 高 分 子 材 料 ： 指 既 有 传 统 高 分 子 材 料 的 机 械 性 能 ， 以 有 某些 特 殊 功 能 的 高 分 子 材 料 。探 寻 合 成 功 能 高 分 子 材 料 时 应 考 虑 的 问 题 ： 1） 具 有 什 么 样 的 主 链 ？ 单 体 2） 具 有 什 么 样 的 功 能 基 ？ 官 能 团 3） 不 断 修 正 。 1） 对 天 然 吸 水 性 高 分 子 材 料 进 行 改 性 ，形 成 接 枝 共 聚 物 与 丙 烯 酸 钠 共 聚 2） 以 带 有 强 亲 水 基 的 化 合 物 为 单 体 ， 均聚 或 共 聚 得 到 亲 水 性 高 聚 物 如 聚 丙 烯酸 钠 ； （ 同 时 加 入 交 联 剂 ） 写 出 下 列 聚 合 反 应 方 程 式 ：1 ） 丙 烯 酸 与 氢 氧 化 钠 制 备 聚 丙 烯 酸 钠CH 2=CH - COHO 催 化 剂nCH 2=CH -CH =CH 2催 化 剂 CH 2-CH =CH -CH 2 nCH 2=CH - CONaO +NaOH CH 2=CH - CONaO+H 2O CH 2-CH -nCOONan 同 时 要加 入 少量 二 烯作 交 联剂之 后 要 加 入 少 量 交 联 剂 硫 化 剂2） 1， 3-丁 二 烯 加 聚 2 功 能 高 分 子 材 料 的 种 类（ 2） 高 分 子 分 离 膜 ： 这 是 具 有 特 殊 分 离 功 能 的 高分 子 材 料 制 成 的 薄 膜 ， 它 的 特 点 是 能 让 某 些 物 质有 选 择 地 通 过 ， 而 把 另 外 一 些 物 质 分 离 掉 。高 分 子 分 离 膜 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 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 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 水 地 区 建 立 起 不 少海 水 淡 化 装 置 。 一 种 PEC1000的 海 水 淡 化 装置 对 海 水 如 加 压 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 来 水 厂 ， 是 世 界 上 最 大 的 海 水 淡 化 厂 ，日 供 应 淡 水 12000吨 ， 主 要 使 用 醋 酸 纤 维 素 分离 膜 装 置 。 （ 3） 医 用 高 分 子 材 料 ， 具 有 优 异 的 生物 相 容 性 ， 较 少 受 到 排 斥 ， 可 以 满 足 人工 器 官 对 材 料 的 苛 刻 要 求 ， 如 ： 人 工 心脏 、 人 工 关 节 、 人 造 鼻 等 ， 下 面 的 图 中给 出 了 一 些 有 关 人 工 器 官 的 图 片 。 医用高分子材料 人 造 心 脏 人 工 肾 脏 人 工 膝 关 节 人 工 心 脏 瓣 膜 人 造 关 节 1888年 ， 奥 地 利 科 学 家 FReinitzer发 现 了 液 晶 。 20世 纪 70年 代 初 ， H elfrich和Schadt利 用 液 晶 的 电 光 效 应 和 集 成 电 路 相 结 合 ， 将 其 制 成 显 示 器 件 ， 实 现 了 液 晶材 料 的 产 业 化 。 这 种 液 晶 材 料 称 为 扭 曲 向 列 相 液 晶 显 示 （ NT-LCD） 材 料 ， 其 产品 主 要 应 用 在 电 子 表 和 计 算 器 上 。 80年 代 中 期 ， 开 发 成 功 超 扭 曲 向 列 相 液 晶 显 示（ STN-LCD） 材 料 ， 其 产 品 主 要 应 用 在 BP机 、 移 动 电 话 和 笔 记 本 电 脑 上 。 酯 类和 联 苯 类 液 晶 化 合 物 是 STN-LCD用 混 晶 材 料 的 主 要 成 分 ， 国 内 各 科 研 机 构 已 开发 了 近 千 种 ， 其 中 已 有 100种 以 上 应 用 于 混 晶 配 方 。 B2飞 机 的 整 个 机 身 ， 除 主 梁 和 发 动 机 机 舱 使 用的 是 复 合 材 料 外 ， 其 它 部 分 均 由 碳 纤 维 和 石 墨 等复 合 材 料 构 成 ， 不 易 反 射 雷 达 波 。 并 且 ， 这 些 不同 的 复 合 材 料 部 件 不 是 靠 铆 钉 拼 合 ， 而 是 经 高 压压 铸 而 成 。 另 外 ， 矾 翼 的 前 缘 还 全 部 包 覆 上 了 一层 特 制 的 吸 波 材 料 (RAM)。 位 于 机 翼 前 部 、 内 装雷 达 扫 瞄 天 线 阵 列 的 两 个 方 形 突 出 部 件 ， 也 采 用了 特 殊 的 吸 波 材 料 。 此 外 ， B2A的 整 个 机 体 都喷 涂 上 了 特 制 的 吸 波 油 漆 ， 这 在 很 大 程 度 上 降 低了 敌 方 探 测 雷 达 的 回 波 。 二 、 复 合 材 料 ：1 复 合 材 料 的 涵 义 ：复 合 材 料 是 指 两 种 或 两 种 以 上 材 料 组 合 成 的 一种 新 型 材 料 。 其 中 一 种 材 料 作 为 基 体 ， 其 他 的材 料 作 为 增 强 剂 。2 优 异 的 性 能强 度 高 、 质 量 轻 、 耐 高 温 、 耐 腐 蚀 ， 在 综 合 性能 上 超 过 了 单 一 材 料 。3 应 用宇 宙 航 空 工 业 、 汽 车 工 业 、 机 械 工 业 、 体 育 用品 、 人 类 健 康 等 方 面 。 复合材料玻璃钢 三 、 有 机 高 分 子 材 料 的 发 展 趋 势对 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 .与 人 类 自 身 密 切 相 关 、 具 有 特 殊 功 能 的 材 料 的 研究 也 在 不 断 加 强 ， 并 且 取 得 了 一 定 的 进 展 。 1 功 能 高 分 子 材 料 与 复 合 材 料 的 概 念 、 性 能 及 应 用材 料 名 称 功 能 高 分 子 材 料 复 合 材 料概 念 既 具 有 传 统 高 分 子 材料 的 机 械 性 能 ， 又 具有 某 些 特 殊 功 能 的 高分 子 材 料 两 种 或 两 种 以 上 材 料组 成 的 新 型 材 料 ， 分基 体 和 增 强 剂性 能 不 同 的 功 能 高 分 子 材料 ， 具 有 不 同 的 特 征性 质 一 般 具 有 强 度 高 、 质量 轻 、 耐 高 温 、 耐 腐蚀 等 优 异 性 能应 用 用 于 制 作 高 分 子 分 离膜 、 人 体 器 官 等 用 于 汽 车 工 业 、 机 械工 业 、 体 育 用 品 、 航空 航 天 、 人 类 健 康 等 2 膜 分 离 的 工 业 应 用金 属 工 艺 金 属 回 收 ， 污 染 控 制纺 织 、 制 革 余 热 回 收 ， 药 剂 回 收 ， 污 染 控 制造 纸 代 替 蒸 馏 ， 纤 维 回 收 ， 污 染 控 制食 品 、 生 化 净 化 ， 浓 缩 ， 消 毒 ， 副 产 品 回 收化 学 工 业 有 机 物 除 去 或 回 收 ， 药 剂 回 收 再 利用医 药 保 健 人 造 器 官 ， 血 液 分 离 ， 消 毒 ， 水 净化水 处 理 海 水 、 苦 咸 水 的 淡 化 ， 废 水 处 理国 防 淡 水 供 应 ， 医 院 污 水 净 化 3 医 用 高 分 子 及 用 途 人 造 心 脏 硅 橡 胶 、 聚 氨 酯 橡 胶人 造 血 管 聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 酯人 造 气 管 聚 乙 烯 、 有 机 硅 橡 胶人 造 肾 醋 酸 纤 维 、 聚 酯 纤 维人 造 鼻 聚 乙 烯 有 机 硅 橡 胶人 造 骨 、 关 节 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯人 造 肌 肉 硅 橡 胶 和 绦 纶 织 物人 造 皮 肤 硅 橡 胶 、 聚 多 肽人 造 角 膜 、 肝 脏 ， 人 工 红 血 球 、 人 工 血 浆 、 食 道 、 尿 道 、腹 膜 典 型 例 题例 1： 下 列 不 属 于 新 型 有 机 高 分 子 材 料 的 是 ： （ ） A 高 分 子 分 离 膜 B 液 晶 高 分 子 材 料 C 生 物 高 分 子 材 料 D 有 机 玻 璃 选 题 目 的 ： 复 习 新 型 有 机 高 分 子 材 料 的 知 识 。 思 路 分 析 :有 机 玻 璃 是 传 统 三 大 合 成 材 料 中 的塑 料 ， 它 不 属 于 新 型 有 机 高 分 子 材 料 。D 1、 下 列 物 质 不 属 于 有 机 高 分 子 化 合 物 的 是 ( ) A、 淀 粉 B、 蛋 白 质 C、 酒 精 D、 电 木2、 下 列 不 属 于 合 成 纤 维 的 是 ( ) A、 的 确 良 B、 棉 C、 人 造 棉 D、 尼 龙3、 有 一 张 照 片 ， 一 只 可 爱 的 小 猫 站 在 一 块 高 分 子合 成 材 料 上 ， 下 面 是 烈 火 灼 烧 ， 而 小 猫 却 若 无 其事 。 这 说 明 此 高 分 子 材 料 一 定 具 有 的 性 质 是 （ ） A、 良 好 的 导 热 性 B、 良 好 的 绝 缘 性 C、 良 好 绝 热 性 D、 熔 点 低练 习 ： C BCC 5 下 列 有 关 新 型 高 分 子 材 料 的 说 法 中 ， 不 正 确的 是 ： （ ）A 高 分 子 分 离 膜 应 用 于 食 品 工 业 中 ， 可 用 于浓 缩 天 然 果 汁 、 乳 制 品 加 工 、 酿 造 业 等 。B 复 合 材 料 一 般 是 以 一 种 材 料 作 为 基 体 ， 另一 种 材 料 作 为 增 强 剂 。C 导 电 塑 料 是 应 用 于 电 子 工 业 的 一 种 新 型 有机 高 分 子 材 料 。D 合 成 高 分 子 材 料 制 成 的 人 工 器 官 都 受 到 人体 的 排 斥 作 用 ， 难 以 达 到 生 物 相 容 的 程 度D