5-3--功能高分子材料

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类文明的重要里程碑。当今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础。从合成有机高分子材料出现的那一天起，人们始终在不断地研究、开发着性能更优异、应用更广泛的新型材料，来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工业和机械工业等尖端技术发展的需要。除了传统的三大合成材料外，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。问题1：地球表面有大约四分之三被水覆盖着，然而我们仍然强调水资源贫乏，要节约用水，这是什么原因呢？［提问］如果我们能把海水变为淡水，那就解决了水资源贫乏的问题，如何实现这一设想呢?如果我们通过一种特殊材料滤去海水中过多的电解质离子、微生物杂质等，海水就淡化了，这种特殊材料就是我们今天要学习的“新型有机高分子材料”。高分子分离膜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。一．功能高分子材料1．定义：既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。在高分子链上接上带有具有某种功能的官能团使其在物理、化学、生物、医学等方面具有特殊功能的高分子材料功能高分子材料功能高分子材料物理功能高分子材料化学功能高分子材料如导电高分子、高分子半导体。光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等如反应性高分子、离子交换树脂、高分子分离膜。鳌合高分子、高分子催化剂、高分子试剂及人工脏器等。生物功能高分子材料如生物高分子模拟酶高分子药物、人工骨材料医用高分子材料探寻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。例如：高吸水性树脂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）用有高吸水性的高分子材料制作的，可吸收自重几百倍的水，但仍保持干爽。成分：聚乙烯醇、聚丙烯酸盐交联可得。［启示］食品保鲜、人造皮肤、防止土壤沙漠化。问题2：科技的发展推动医疗手段有了很大的提高，现代医学主要采取哪些措施治疗人体的器官病变和坏死？人造器官对材料的要求1.相容性、亲和性2.排异性3.机械性［提问］作人工器官要考虑哪些问题？医用高分子材料人造心脏人工膝关节人工肾脏人工心脏瓣膜人造关节人造牙齿功能高分子材料包括1．高分子分离膜2．传感膜3．热电膜4．人工器官5．高吸水性高分子6．隐形眼镜7．智能材料8．生物材料问题3：前几年，在军事上使用雷达监控飞机的飞行。可后来雷达好像老了，有的飞机飞行，雷达竟然看不到了。那么，真是雷达老了吗？还是飞机会隐形？事实上，飞机是使用隐形材料而不易被雷达发现。这种材料是由多种材料复合制成的，我们称两种或两种以上的材料复合而成的材料为复合材料。B—2飞机的整个机身，除主梁和发动机机舱使用的是钛复合材料外，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，机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，B—2A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。1888年，奥地利科学家F·Reinitzer发现了液晶。20世纪70年代初，Helfrich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。二．复合材料1．定义：两种或两种以上的材料组合成的一种新型的材料。其中一种材料作为基体，另外一种材料作为增强剂。复合材料－玻璃钢2．特性：质轻、高强度、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、抗冲击、绝缘、吸波性等。3．用途：飞机、导弹、火箭、卫星、宇宙飞船、轮船、建筑、体育用品等。有机高分子材料的发展趋势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：导电塑料2、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。如：仿生高分子材料、智能高分子材料、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。小结两大类新型高分子材料未来社会离不开新型材料，新型材料离不开化学，化学是人类进步的关键。功能高分子材料高分子膜：缓解能源和资源不足，解决环境污染问题医用高分子材料：制造各种人工器官复合材料：主要应用于宇航工业．隐形眼镜玻璃钢、不锈钢、铝合金。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例2、随着有机高分子材料的研究不断的加强和深入，使一些重要的通用高分子材料的应用范围不断扩大，下列应用范围是通用高分子材料的最新研究成果的是（A）新型导电材料（B）仿生高分子材料（C）高分子智能材料（D）电磁屏蔽材料选题目的：考察高分子材料的相关概念。思路分析：随着社会的进步，科学技术的发展，高分子材料的作用越来越重用。特别是在尖端技术领域，对合成材料提出了更高的要求，尤其是在具有特殊性质的功能性材料和多种功能集一身的复合材料。解答：A、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：CBC4下列不属于新型有机高分子材料的是：（）A．高分子分离膜材料B．液晶高分子C．生物高分子材料D．有机玻璃D5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。D6随着有机高分子材料的研究不断的加强和深入，使一些重要的通用高分子材料的应用范围不断扩大，下列应用范围是通用高分子材料的最新研究成果的是（）A．新型导电材料B．仿生高分子材料C．高分子智能材料D．电磁屏蔽材料提示高分子材料的研究方面是一方面对重要的通用有机高分子材料继续改进和推广。另一方面研究与人类自身密切相关，具有特殊功能材料。AD