第五章第三節(jié)功能高分子化材料

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1、第 三 節(jié) 功 能 高 分 子 材 料 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 【 知 識(shí) 與 技 能 】 1、 舉 出 日 常 生 活 中 接 觸 到 的 新 型 高 分 子 材 料 。 2、 認(rèn) 識(shí) 到 功 能 材 料 對(duì) 人 類 社 會(huì) 生 產(chǎn) 的 重 要 性 ?！?過 程 與 方 法 】 利 用 上 網(wǎng) 查 詢 ， 從 歷 史 的 角 度 體 會(huì) 化 學(xué) 材 料 的 發(fā) 展 是化 學(xué) 科 學(xué) 發(fā) 展 的 一 個(gè) 縮 影 ， 對(duì) 化 學(xué) 科 學(xué) 發(fā) 展 的 進(jìn) 程 有 所認(rèn) 識(shí) ， 培 養(yǎng) 用 科 學(xué) 的 方 法 發(fā) 現(xiàn) 問 題 ， 認(rèn) 識(shí) 問 題 的 意 識(shí) ?！?情 感 、 態(tài) 度 與 價(jià) 值 觀 】 擴(kuò)

2、大 知 識(shí) 面 ， 激 發(fā) 對(duì) 高 分 子 材 料 學(xué) 習(xí) 的 興 趣 和 投 身 科學(xué) 事 業(yè) 的 決 心 。 教 學(xué) 重 點(diǎn) 功 能 高 分 子 結(jié) 構(gòu) 與 性 能 之 間 的 關(guān) 系 教 學(xué) 難 點(diǎn) 功 能 高 分 子 材 料 和 復(fù) 合 材 料 的 結(jié) 構(gòu) 對(duì) 性 能 的 影 響 當(dāng) 今 社 會(huì) 的 三 大 支 柱 產(chǎn) 業(yè) ： 材 料 、 能 源 、 信 息 除 了 傳 統(tǒng) 的 三 大 合 成 材 料 以 外 (塑 料 、 合 成 纖維 和 合 成 橡 膠 ),又 出 現(xiàn) 了 高 分 子 膜 ， 具 有 光 、電 、 磁 等 特 殊 功 能 的 高 分 子 材 料 ， 生 物 高 分

3、子材 料 ， 醫(yī) 用 高 分 子 材 料 ， 隱 身 材 料 和 液 晶 高 分子 材 料 等 許 多 新 型 有 機(jī) 高 分 子 材 料 。 這 些 新 型有 機(jī) 高 分 子 材 料 在 我 們 的 日 常 生 活 、 工 農(nóng) 業(yè) 生產(chǎn) 和 尖 端 科 學(xué) 技 術(shù) 領(lǐng) 域 中 起 著 越 來 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 傳 統(tǒng) 高 分 子 材 料 的 機(jī) 械 性 能 ， 以 有 某些 特 殊 功 能 的 高 分 子 材 料 。探 尋 合 成 功 能 高 分 子 材 料 時(shí) 應(yīng) 考 慮 的 問 題 ： 1） 具 有

4、 什 么 樣 的 主 鏈 ？ 單 體 2） 具 有 什 么 樣 的 功 能 基 ？ 官 能 團(tuán) 3） 不 斷 修 正 。 1） 對(duì) 天 然 吸 水 性 高 分 子 材 料 進(jìn) 行 改 性 ，形 成 接 枝 共 聚 物 與 丙 烯 酸 鈉 共 聚 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(shí) 加 入 交 聯(lián) 劑 ） 寫 出 下 列 聚 合 反 應(yīng) 方 程 式 ：1 ） 丙 烯 酸 與 氫 氧 化 鈉 制 備 聚 丙 烯 酸 鈉CH 2=CH - COHO 催 化 劑nCH 2=CH -CH

5、 =CH 2催 化 劑 CH 2-CH =CH -CH 2 nCH 2=CH - CONaO +NaOH CH 2=CH - CONaO+H 2O CH 2-CH -nCOONan 同 時(shí) 要加 入 少量 二 烯作 交 聯(lián)劑之 后 要 加 入 少 量 交 聯(lián) 劑 硫 化 劑2） 1， 3-丁 二 烯 加 聚 2 功 能 高 分 子 材 料 的 種 類（ 2） 高 分 子 分 離 膜 ： 這 是 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 。高 分

6、子 分 離 膜 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

7、1000的 海 水 淡 化 裝置 對(duì) 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 。 （ 3） 醫(yī) 用 高 分 子 材 料 ， 具 有 優(yōu) 異 的 生物 相 容 性 ， 較 少 受 到 排 斥 ， 可 以 滿 足 人工 器 官 對(duì) 材 料 的 苛 刻 要 求 ， 如 ： 人 工 心臟 、 人 工 關(guān) 節(jié) 、 人 造 鼻 等 ， 下 面

8、的 圖 中給 出 了 一 些 有 關(guān) 人 工 器 官 的 圖 片 。 醫(yī)用高分子材料 人 造 心 臟 人 工 腎 臟 人 工 膝 關(guān) 節(jié) 人 工 心 臟 瓣 膜 人 造 關(guān) 節(jié) 1888年 ， 奧 地 利 科 學(xué) 家 FReinitzer發(fā) 現(xiàn) 了 液 晶 。 20世 紀(jì) 70年 代 初 ， H elfrich和Schadt利 用 液 晶 的 電 光 效 應(yīng) 和 集 成 電 路 相 結(jié) 合 ， 將 其 制 成 顯 示 器 件 ， 實(shí) 現(xiàn) 了 液 晶材 料 的 產(chǎn) 業(yè) 化 。 這 種 液 晶 材 料 稱 為 扭 曲 向 列 相 液 晶 顯 示 （ NT-LCD） 材 料 ， 其 產(chǎn)品 主 要 應(yīng)

9、 用 在 電 子 表 和 計(jì) 算 器 上 。 80年 代 中 期 ， 開 發(fā) 成 功 超 扭 曲 向 列 相 液 晶 顯 示（ STN-LCD） 材 料 ， 其 產(chǎn) 品 主 要 應(yīng) 用 在 BP機(jī) 、 移 動(dòng) 電 話 和 筆 記 本 電 腦 上 。 酯 類和 聯(lián) 苯 類 液 晶 化 合 物 是 STN-LCD用 混 晶 材 料 的 主 要 成 分 ， 國 內(nèi) 各 科 研 機(jī) 構(gòu) 已 開發(fā) 了 近 千 種 ， 其 中 已 有 100種 以 上 應(yīng) 用 于 混 晶 配 方 。 B2飛 機(jī) 的 整 個(gè) 機(jī) 身 ， 除 主 梁 和 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 機(jī) 艙 使 用的 是 復(fù) 合 材 料 外 ， 其 它 部

10、分 均 由 碳 纖 維 和 石 墨 等復(fù) 合 材 料 構(gòu) 成 ， 不 易 反 射 雷 達(dá) 波 。 并 且 ， 這 些 不同 的 復(fù) 合 材 料 部 件 不 是 靠 鉚 釘 拼 合 ， 而 是 經(jīng) 高 壓壓 鑄 而 成 。 另 外 ， 礬 翼 的 前 緣 還 全 部 包 覆 上 了 一層 特 制 的 吸 波 材 料 (RAM)。 位 于 機(jī) 翼 前 部 、 內(nèi) 裝雷 達(dá) 掃 瞄 天 線 陣 列 的 兩 個(gè) 方 形 突 出 部 件 ， 也 采 用了 特 殊 的 吸 波 材 料 。 此 外 ， B2A的 整 個(gè) 機(jī) 體 都噴 涂 上 了 特 制 的 吸 波 油 漆 ， 這 在 很 大 程 度 上 降

11、 低了 敵 方 探 測(cè) 雷 達(dá) 的 回 波 。 二 、 復(fù) 合 材 料 ：1 復(fù) 合 材 料 的 涵 義 ：復(fù) 合 材 料 是 指 兩 種 或 兩 種 以 上 材 料 組 合 成 的 一種 新 型 材 料 。 其 中 一 種 材 料 作 為 基 體 ， 其 他 的材 料 作 為 增 強(qiáng) 劑 。2 優(yōu) 異 的 性 能強(qiáng) 度 高 、 質(zhì) 量 輕 、 耐 高 溫 、 耐 腐 蝕 ， 在 綜 合 性能 上 超 過 了 單 一 材 料 。3 應(yīng) 用宇 宙 航 空 工 業(yè) 、 汽 車 工 業(yè) 、 機(jī) 械 工 業(yè) 、 體 育 用品 、 人 類 健 康 等 方 面 。 復(fù)合材料玻璃鋼 三 、 有 機(jī) 高 分

12、子 材 料 的 發(fā) 展 趨 勢(shì)對(duì) 重 要 的 通 用 有 機(jī) 高 分 子 材 料 繼 續(xù) 進(jìn) 行 改 進(jìn) 和 推廣 ， 使 它 們 的 性 能 不 斷 提 高 ， 應(yīng) 用 范 圍 不 斷 擴(kuò) 大 .與 人 類 自 身 密 切 相 關(guān) 、 具 有 特 殊 功 能 的 材 料 的 研究 也 在 不 斷 加 強(qiáng) ， 并 且 取 得 了 一 定 的 進(jìn) 展 。 1 功 能 高 分 子 材 料 與 復(fù) 合 材 料 的 概 念 、 性 能 及 應(yīng) 用材 料 名 稱 功 能 高 分 子 材 料 復(fù) 合 材 料概 念 既 具 有 傳 統(tǒng) 高 分 子 材料 的 機(jī) 械 性 能 ， 又 具有 某 些 特 殊 功

13、能 的 高分 子 材 料 兩 種 或 兩 種 以 上 材 料組 成 的 新 型 材 料 ， 分基 體 和 增 強(qiáng) 劑性 能 不 同 的 功 能 高 分 子 材料 ， 具 有 不 同 的 特 征性 質(zhì) 一 般 具 有 強(qiáng) 度 高 、 質(zhì)量 輕 、 耐 高 溫 、 耐 腐蝕 等 優(yōu) 異 性 能應(yīng) 用 用 于 制 作 高 分 子 分 離膜 、 人 體 器 官 等 用 于 汽 車 工 業(yè) 、 機(jī) 械工 業(yè) 、 體 育 用 品 、 航空 航 天 、 人 類 健 康 等 2 膜 分 離 的 工 業(yè) 應(yīng) 用金 屬 工 藝 金 屬 回 收 ， 污 染 控 制紡 織 、 制 革 余 熱 回 收 ， 藥 劑 回

14、收 ， 污 染 控 制造 紙 代 替 蒸 餾 ， 纖 維 回 收 ， 污 染 控 制食 品 、 生 化 凈 化 ， 濃 縮 ， 消 毒 ， 副 產(chǎn) 品 回 收化 學(xué) 工 業(yè) 有 機(jī) 物 除 去 或 回 收 ， 藥 劑 回 收 再 利用醫(yī) 藥 保 健 人 造 器 官 ， 血 液 分 離 ， 消 毒 ， 水 凈化水 處 理 海 水 、 苦 咸 水 的 淡 化 ， 廢 水 處 理國 防 淡 水 供 應(yīng) ， 醫(yī) 院 污 水 凈 化 3 醫(yī) 用 高 分 子 及 用 途 人 造 心 臟 硅 橡 膠 、 聚 氨 酯 橡 膠人 造 血 管 聚 對(duì) 苯 二 甲 酸 乙 二 酯人 造 氣 管 聚 乙 烯 、 有

15、機(jī) 硅 橡 膠人 造 腎 醋 酸 纖 維 、 聚 酯 纖 維人 造 鼻 聚 乙 烯 有 機(jī) 硅 橡 膠人 造 骨 、 關(guān) 節(jié) 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯人 造 肌 肉 硅 橡 膠 和 絳 綸 織 物人 造 皮 膚 硅 橡 膠 、 聚 多 肽人 造 角 膜 、 肝 臟 ， 人 工 紅 血 球 、 人 工 血 漿 、 食 道 、 尿 道 、腹 膜 典 型 例 題例 1： 下 列 不 屬 于 新 型 有 機(jī) 高 分 子 材 料 的 是 ： （ ） A 高 分 子 分 離 膜 B 液 晶 高 分 子 材 料 C 生 物 高 分 子 材 料 D 有 機(jī) 玻 璃 選 題 目 的 ： 復(fù) 習(xí) 新 型 有

16、 機(jī) 高 分 子 材 料 的 知 識(shí) 。 思 路 分 析 :有 機(jī) 玻 璃 是 傳 統(tǒng) 三 大 合 成 材 料 中 的塑 料 ， 它 不 屬 于 新 型 有 機(jī) 高 分 子 材 料 。D 1、 下 列 物 質(zhì) 不 屬 于 有 機(jī) 高 分 子 化 合 物 的 是 ( ) A、 淀 粉 B、 蛋 白 質(zhì) C、 酒 精 D、 電 木2、 下 列 不 屬 于 合 成 纖 維 的 是 ( ) A、 的 確 良 B、 棉 C、 人 造 棉 D、 尼 龍3、 有 一 張 照 片 ， 一 只 可 愛 的 小 貓 站 在 一 塊 高 分 子合 成 材 料 上 ， 下 面 是 烈 火 灼 燒 ， 而 小 貓 卻

17、若 無 其事 。 這 說 明 此 高 分 子 材 料 一 定 具 有 的 性 質(zhì) 是 （ ） A、 良 好 的 導(dǎo) 熱 性 B、 良 好 的 絕 緣 性 C、 良 好 絕 熱 性 D、 熔 點(diǎn) 低練 習(xí) ： C BCC 5 下 列 有 關(guān) 新 型 高 分 子 材 料 的 說 法 中 ， 不 正 確的 是 ： （ ）A 高 分 子 分 離 膜 應(yīng) 用 于 食 品 工 業(yè) 中 ， 可 用 于濃 縮 天 然 果 汁 、 乳 制 品 加 工 、 釀 造 業(yè) 等 。B 復(fù) 合 材 料 一 般 是 以 一 種 材 料 作 為 基 體 ， 另一 種 材 料 作 為 增 強(qiáng) 劑 。C 導(dǎo) 電 塑 料 是 應(yīng) 用 于 電 子 工 業(yè) 的 一 種 新 型 有機(jī) 高 分 子 材 料 。D 合 成 高 分 子 材 料 制 成 的 人 工 器 官 都 受 到 人體 的 排 斥 作 用 ， 難 以 達(dá) 到 生 物 相 容 的 程 度D