功能高分子材料 ppt课件

它们主要用于水的处理。离子交换膜还可以用于饮 用水处理、海水淡化、废水处理、牛奶和酱油的脱盐 、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。
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离子交换树脂
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3、高分子催化剂
酶属于高分子催化剂。 人工合成的方法模拟酶，将金属化合物结合在高 分子配体上，开发高活性、高选择性的高效催化剂 ，这种高分子催化剂称为高分子金属催化剂。
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传统吸水性的材料棉花为何有一定的吸水性？
纤维素的结构简式
纤维素链
OH
O
H
OH
亲水基
OH
OH
O
O
O
H
HH
H H
H
O
O
H
HH
H
发现其每个链节上都有—OH，它是一种亲水基
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小结：
传统吸水性材料
吸水性高分子材料
种类
纸、棉布(纤维素)、动 物胶、海绵、泡沫塑料
聚丙烯酸钠等
吸收与自重等量或 吸收相当于自重几
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一、功能高分子材料
1.定义：具有新型骨架结构的高分子材料 和在天然或合成高分子的主链或支链上引入 某种功能的官能团，使其显示出在光、电、 磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特 殊功能的高分子。
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2.分类 （按照功能来分类
） (1).化学功能
离子交换树脂、高分子试剂、高分子催化剂、 分解性高分子等。
反复吸水、释水—— “微型水库”。同时，它还能吸收肥料
、农药、并缓慢释放，增加肥效、药效。高吸水性树脂广泛用
于农业、林业、园艺、建筑等。
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上世纪70年代发展起来的亲水隐形眼镜具有 特点：吸收相当于自重80%水，才变得柔软、 透气、舒适、戴时长
制备隐形眼镜所用的原料主要是 丙烯酸羟乙酯 （ CH2=CHCOOCH2C H2OH）
资料显示： 1987年，英国 一次性尿布销 售利润达2亿英 镑。设想一下 我们中国这样 一个人口大国 ，利润有多么 惊人！
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尿不湿吸水前后的变化
吸水前
吸水后
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你了解“尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？
“尿不湿”起作用的物质是一种功能高分子材料， 具有很强的吸水能力。它所用的材料是高吸水性树脂 （常用网状结构的聚丙烯酸钠 ）（课本P114）
已有的研究工作表明，高分子金属催化剂对加氢 反应、氧化反应、硅氢加成反应、羰基化反应、异 构化反应、聚合反应等具有很高的催化活性和选择 性，而且易与反应物分离，可回收重复使用。
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4、高分子分离膜
高分子分离膜的材料主要有醋酸纤维素、聚酰胺 、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚等。醋酸纤维素膜透水 量大，脱盐率高，价格便宜，应用普遍。海水淡化 的原理是利用只允许溶剂透过，不允许溶质透过的 半透膜，将海水与淡水分隔开的。
美国从1959起甄选的7位宇航员合影
太空服之父——唐鑫源
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“神舟”系列上天的航天员都使用了“尿不湿”
航天员专用“尿不湿”1克能吸收约1000克水 ， 吸水性远强于一般婴儿使用的“尿不湿”
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“尿不湿”是航天产品“下凡”的成功典范！现 在不仅是婴幼儿使用，还有供特殊成人使用的， 更有趣的是有些宠物也系上了“尿不湿”出门溜 达，以保护公共卫生。
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你知道吗？
分离膜具有神奇的魔术师般的本领，从下 面的实验中不难领会。将一瓶含酒精4.5％的 普通啤酒用水稀释成两瓶，然后倒入玻璃容 器内，只要将这种溶液通过薄薄的一层分离 膜，就能够在几分钟内提取出酒精浓度达 93 ％的乙醇。这种乙醇用一根火柴就能点燃。 这个实验中在分离膜的表面施加了高频电场 ，促使乙醇溶解、扩散、和水分离，所耗电 能仅为蒸馏法的十分之一。在过去要从液体 中分离另一种液体，只能使用蒸馏法。
(2).物理功能 导电性高分子、高分子光电导体、高分子显示
材料、高分子光致变色材料等。
(3).复合功能 高分子功能膜、高分子吸附剂、高分子表面活
性剂、高分子染料、高分子稳定剂等。
(4).生物、医用功能 抗血栓、控制药物释放和生物活性等 。
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二、常见功能高分子材料
1、高吸水性树脂
高吸水性树脂的结构特征： a.分子中具有强亲水性基团，如羟基、羧基，
吸水性 最多几十倍水
百倍到几千倍水
保水性 遭受外力易挤出水 结论 良好吸水性 用 途 十分有限
遭受外力不挤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水
优异吸水性、 保水性
惊人效益
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思考：强吸水能力的功能高分子材料除了用于 “尿不 湿”，还有哪些用途？ P114
如无土栽培、改良土壤、改造沙漠等。
保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。无毒无害，
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邮票背胶 吸湿性强 粘贴力强 对人体无害
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2、离子交换树脂
离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性 基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。是 最早工业化的功能高分子材料，通常是球形颗粒物。
经过各种官能化的树脂（聚苯乙烯），含有H+离 子结构，能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂， 含有OH—离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子 交换树脂。
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高分子分离膜的特点： 能够有选择地让某些物质通过，而把另外一
些物质分离掉。
高分子分离膜的应用： 生活用水、工业废水等废液的处理；海水、
苦咸水的淡化； 浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源
的转换
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小资料：
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PEC— 1000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。
第五章 进入合成高分子化合物的时代 第三节功能高分子材料
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《时代周刊》评出20世纪最伟大的 100项发明，其中“尿不湿” 榜上有名
为什么“尿不湿” 能评为20世纪最伟大的100 项发明呢?最初是为谁专门设计的呢？
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美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，如何解决 宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源成为“尿不湿 ”的发明人，后来他被誉为美国“太空服之父”。
能够与水分子形成氢键； b.树脂具有交联结构； c.聚合物内部具有较高的离子浓度； d.聚合物具有较高的分子量。
思考：如何以带有强亲水性原子团的化合 物CH2=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？
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吸水前
吸水后
高吸水性树脂加交联剂的目的是变线型结构 为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于水， 耐挤压。