第五章 第三节 功能高分子材料解析
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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。
“2004海水淡化及利用技术国际研讨会”在天津召
高分子分离膜
①高分子分离膜的组成：
是用具有特殊分离功能的高分子材料制成 ②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。
③分子膜的应用：
“尿不湿”，还有哪些用途？ 如旱地种植、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，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。
• （一） 吸水性高分子 • 制法： • （1）对天然吸水性高分子材料（淀粉、纤 维素）进行改性，形成接枝共聚物(如与丙烯 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） 。
“神舟5号”、 “神舟6号”上天的三位 航天员先后也都使用了“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”
• “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。
保水性 遭受外力易挤出水 结论 用途 良好吸水性 十分有限
遭受外力不挤出水
优异吸水性、 保水性 惊人效益
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
O H
O
O H O H 亲水基
H O H H O HH
O
H
O
O H
H O HH
发现其每个链节上都有—OH，它是一种亲水基
H
H
思考：强吸水能力的功能高分子材料除了用于
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=CHCOOCH2CH2OH）
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 ?
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？
CH2=CHCOOH CH2=CHCOONa
加交联剂得网状结构
加交联剂的目的是什么？
•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。
小结：
传统吸水性材料 吸水性高分子材料 纸、棉布(纤维素)、动 种类 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 吸水性 最多几十倍水 百倍到几千倍水
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！
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 ）
聚丙烯酸钠如何合成？
第三节 功能高分子材料
能源
三 大 支 柱 产 业
有机合成材料是材料 工业的一个重要方面 是能源和信息发展的基础 时代 的划分常以材料 为标志
材料
信息
一．功能高分子材料
1、功能高分子材料的涵义
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。
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。
复合材料—隐形飞机上的特殊材料பைடு நூலகம்
B—2飞机的整个机身，除主梁和发动机机舱 使用的是钦复合材料外，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，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。
美国《时代周刊》这份杂志在全美乃至全球都很有影响力。
《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？
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”。 美国从1959起甄选的7位宇航员合影
二、复合材料
（3）医用高分子材料：
生物相容性 ，较少受到____ 具有优异的_________ 排斥 ，可 以满足人工器官对材料的苛刻要求。 如：人造心脏、人造关节、人造鼻等。 一些有关人工器官的图片
人造关节 人造心脏
人工心脏瓣膜 人造皮肤、血管 人造肾脏、膀胱 人造膝关节
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？
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
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？
［提问］ 作人工器官要考虑哪些问题？
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
学与问
在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺 丁橡胶的线型结构连接成网状结构。在制备高吸 水性树脂时也要加入交连剂，以得到具有网状结 构的树脂。请你想一想，为什么都要做成网状结 构呢？目的是否相同？ 橡胶工业将线型结构连接成网状结构是为增加
橡胶的强度；
高吸水性树脂将线型结构连接成网状结构是使
它既吸水又不溶于水。
“2004海水淡化及利用技术国际研讨会”在天津召
高分子分离膜
①高分子分离膜的组成：
是用具有特殊分离功能的高分子材料制成 ②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。
③分子膜的应用：
“尿不湿”，还有哪些用途？ 如旱地种植、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，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。
• （一） 吸水性高分子 • 制法： • （1）对天然吸水性高分子材料（淀粉、纤 维素）进行改性，形成接枝共聚物(如与丙烯 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） 。
“神舟5号”、 “神舟6号”上天的三位 航天员先后也都使用了“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”
• “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。
保水性 遭受外力易挤出水 结论 用途 良好吸水性 十分有限
遭受外力不挤出水
优异吸水性、 保水性 惊人效益
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
O H
O
O H O H 亲水基
H O H H O HH
O
H
O
O H
H O HH
发现其每个链节上都有—OH，它是一种亲水基
H
H
思考：强吸水能力的功能高分子材料除了用于
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=CHCOOCH2CH2OH）
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 ?
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？
CH2=CHCOOH CH2=CHCOONa
加交联剂得网状结构
加交联剂的目的是什么？
•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。
小结：
传统吸水性材料 吸水性高分子材料 纸、棉布(纤维素)、动 种类 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 吸水性 最多几十倍水 百倍到几千倍水
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！
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 ）
聚丙烯酸钠如何合成？
第三节 功能高分子材料
能源
三 大 支 柱 产 业
有机合成材料是材料 工业的一个重要方面 是能源和信息发展的基础 时代 的划分常以材料 为标志
材料
信息
一．功能高分子材料
1、功能高分子材料的涵义
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。
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。
复合材料—隐形飞机上的特殊材料பைடு நூலகம்
B—2飞机的整个机身，除主梁和发动机机舱 使用的是钦复合材料外，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，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。
美国《时代周刊》这份杂志在全美乃至全球都很有影响力。
《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？
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”。 美国从1959起甄选的7位宇航员合影
二、复合材料
（3）医用高分子材料：
生物相容性 ，较少受到____ 具有优异的_________ 排斥 ，可 以满足人工器官对材料的苛刻要求。 如：人造心脏、人造关节、人造鼻等。 一些有关人工器官的图片
人造关节 人造心脏
人工心脏瓣膜 人造皮肤、血管 人造肾脏、膀胱 人造膝关节
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？
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
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？
［提问］ 作人工器官要考虑哪些问题？
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
学与问
在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺 丁橡胶的线型结构连接成网状结构。在制备高吸 水性树脂时也要加入交连剂，以得到具有网状结 构的树脂。请你想一想，为什么都要做成网状结 构呢？目的是否相同？ 橡胶工业将线型结构连接成网状结构是为增加
橡胶的强度；
高吸水性树脂将线型结构连接成网状结构是使
它既吸水又不溶于水。