第六章高分子材料的发展
大学功能高分子材料经典课件——高聚物膜
高聚物膜
（纳米）
10000
各种膜的分离特性
微滤
悬浮颗粒
超滤 纳滤 反渗透
大分子有机物
糖类等小分子有机物，二价盐 或多价盐 单价盐
水
膜的分类
按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜 按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜 按材料分：合成有机聚合物膜、无机材料膜
膜材料的特性
基本要求： – 耐压：膜孔小，要保持高通量就必须施加较高
（美国，明尼苏达）
纳滤的应用
行业 制药工业
食品工业
处理对象
母液中有效成分的回收 抗菌素的分离纯化 维生素的分离纯化
氨基酸的脱盐与纯化 乳清脱盐与浓缩 苛性碱回收
染料工业 活性染料的脱盐与回收
行业 化工行业
纯水制备 废水处理
处理对象 酸碱纯化、回收 电镀液中铜的回收
超高纯水 水的脱盐 地下水的净化 印染厂废水脱色 造纸厂废水净化
粒子
体粒子
溶质分子按大小 压力差（0.1-1MPa M＝500～
筛分并精制
）
30万
水的分离与溶质 膜对水的选择透过 低分子、无
的浓缩
性及压力差（0.02 机离子
～0.1MPa）
反渗透
0.1 1.0
超滤
10
氢 无机离子 高分子 离 低分子 胶体 子 有机物 病毒
微滤
100
1000
细菌 悬浊物 微细油珠
超滤膜：用于分子量为500至100万之间的分级。
膜材料有醋酸纤维素，聚酰亚胺，聚丙烯腈，聚醋 酸乙烯，丙烯酸盐与氯乙烯 共聚物等。
反渗透膜：醋酸纤维素膜、芳香族聚酰胺、聚苯并味 唑、磺化聚苯撑氧、聚酰胺羧酸、聚乙烯亚胺、聚甲 苯二异氰酸脂、氰乙基化聚乙烯亚胺。
感光性高分子概述
第六章 感光性高分子
2 光化学反应的基础知识
2.1 光的性质和光的能量 物理学的知识告诉我们，光是一种电磁波。在
一定波长和频率范围内，它能引起人们的视觉，这 部分光称为可见光。广义的光还包括不能为人的肉 眼所看见的微波、红外线、紫外线、X 射线和γ射 线等。
12
第六章 感光性高分子
现代光学理论认为，光具有波粒二相性。光的 微粒性是指光有量子化的能量，这种能量是不连续 的。光的最小能量微粒称为光量子，或称光子。光 的波动性是指光线有干涉、绕射、衍射和偏振等现 象，具有波长和频率。光的波长λ和频率ν之间有 如下的关系：
价铬吸收光后还原成三价铬，而供氢体放出氢气生 成酮结构。
CH CH2 OH
hv + Cr [VI]
C CH2 O
+ C［r Ⅲ］+ H2
32
第六章 感光性高分子
当pH＞8时，HCrO4－不存在，则体系不会发 生光化学反应。利用这一特性，在配制感光液时， 加入氨水使之成碱性，可长期保存，不会反应。成 膜时，氨挥发而使体系变为酸性，光化学反应能正 常进行。从表6—4可见，重铬酸铵是最理想的增感 剂，也是因为上述原因。
聚
他 降重
乙
带 解氮
烯
感 性基
醇
光 高和
肉
基 分叠
桂
的 子氮
酸
高
基
酯
分
的
及
子
高
类
分
似
子
聚
合
物
其
重
重
他
氮
铬
的
和
酸
感
叠
盐
光
氮
+
性
第六章 吸附分离功能高分子材料(共113张PPT)
功能基团上吸附的可交换的离子
图6—1 聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图
பைடு நூலகம்
第六章 吸附别离功能高分子材料
强酸型阳离子交换树脂的功能基团是—SO3-H+， 它可解离出H+，而H+可与周围的外来离子互相交换。 功能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移动。由 它解离出的离子却能自由移动，并与周围的其他离子 互相交换。这种能自由移动的离子称为可交换离子。
〔1〕强酸型阳离子交换树脂的制备 强酸型阳离子交换树脂绝大多数为聚苯乙烯系骨 架，通常采用悬浮聚合法合成树脂，然后磺化接上交 换基团。
由上述反响获得的球状共聚物称为“白球〞。将白 球洗净枯燥后，即可进行连接交换基团的磺化反响。
第六章 吸附别离功能高分子材料
将枯燥的白球用二氯乙烷或四氯乙烷、甲苯等有 机溶剂溶胀，然后用浓硫酸或氯磺酸等磺化。通常称
2 大孔型离子交换树脂 流动介质的高压，又具有离子交换功能。
〔1〕按交换基团的性质分类
按交换基团性质的不同，可将离子交换树 脂分为
第六章 吸附别离功能高分子材料
阳离子交换树脂可进一步分为强酸型、中酸型和 弱酸型三种。如R—SO3H为强酸型，R—PO(OH)2为
中酸型，R—COOH为弱酸型。习惯上，一般将中酸 型和弱酸型统称为弱酸型。
通常按其化学结构分为以下几类。 〔1〕非极性吸附树脂
指树脂中电荷分布均匀，在分子水平上不存在正
负电荷相对集中的极性基团的树脂。代表性产品为由
苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。
第六章 吸附别离功能高分子材料
〔2〕中极性吸附树脂
这类树脂的分子结构中存在酯基等极性基团，树
脂具有一定的极性。
高分子物理第六章
一、橡胶
Rubber products
3
What is rubber?
Nature rubber-PI Synthesize rubber
CH2 C CH CH3 n CH3
•Polybutadiene •Polyisobutylene •Polychloroprene
4
The definition of rubber
12
第一节
形变类型及描述力学行为的基本物理量
13
6.1.1 基本概念
应变：当材料受到外力作用而所处的条件却使其不能产生惯性位 移，材料的几何形状和尺寸将发生变化，这种变化就称为~~
附加内力：材料发生宏观变形时，其内部分子以及分子内各原子间 的相对位置和距离发生变化，致使原子间或分子间的原有引力平衡 受到破坏，因而将产生一种恢复平衡的力，这种力简称~~
8
（2）高聚物的黏弹性
指高聚物材料不但具有弹性材料的一 般特性，同时还具有粘性流体的一些 特性。弹性和粘性在高聚物材料身上 同时呈现得特别明显。
9
三、橡胶的交联
PB cross-linked
Crosslinking is when individual polymer chains are linked together by covalent bonds to form one giant molecule. 10
dU =TdS-PdV+fdl
fdl =-TdS
dQ=TdS
fdl =-dQ
拉伸 dl>0, dS<0
dQ<0 拉伸放热
回缩 dl<0, dS>0
dQ>0 回缩吸热
42
功能高分子材料第六章环境降解高分子材料
功能高分子材料第六章环境降解高分子材料高分子材料在环境中长时间暴露后会发生降解，这种环境降解是指高分子材料在自然环境下与阳光、氧气、水、微生物等因素相互作用，引起材料的性能变化和组成的改变的过程。
环境降解是高分子材料应用过程中必须考虑的一个重要问题，因为它会影响高分子材料的使用寿命和性能，从而限制其应用范围。
高分子材料环境降解的机理复杂多样，主要包括氧化降解、光催化降解、热降解、水解降解、微生物降解等几个方面。
氧化降解是指高分子材料中的化学键由于氧气的作用而发生氧化反应，从而导致材料性能的变化和损坏。
氧化降解是高分子材料在自然环境中发生的主要降解方式，主要是由于高分子材料中的亚甲基、芳香基、酮基、醇基等官能团的氧化反应，导致材料的断裂、硬化、脆化等。
光催化降解是指高分子材料中有机颜料、填料、稳定剂等添加剂在阳光照射下发生光催化反应，引起高分子材料的降解。
光催化降解是高分子材料在户外环境中暴露后发生的一种重要降解方式，主要是由于阳光中的紫外线和可见光辐射引起。
热降解是指高分子材料在高温环境下发生的一种降解方式，主要是由于高温引起高分子材料分子链的断裂、固化、交联等反应，从而导致材料性能的变化和破坏。
水解降解是指高分子材料中的酯键、醚键、醚键、酰胺键等化学键在水的作用下发生水解反应，从而导致材料性能的变化和分解。
微生物降解是指高分子材料在微生物的作用下发生降解的过程，主要是由于微生物通过分泌酶、代谢物等方式引起高分子材料的降解。
为了延长高分子材料的使用寿命和降低环境降解带来的影响，可以采取一些措施。
例如，在高分子材料中添加稳定剂、抗氧化剂、抗紫外线剂等，可以提高材料的耐氧化、耐光老化性能。
此外，设计合理的高分子结构、选择合适的添加剂、调整材料处理工艺等也可以减缓高分子材料的环境降解速度。
总之，高分子材料的环境降解是一个复杂的过程，涉及多种因素的相互作用。
了解高分子材料的环境降解机理，采取相应的措施来减缓降解速度是提高高分子材料使用寿命和性能的关键。
第六章-现代高分子材料
• 实验2： 橡胶的溶解
• 实验目的：探究体形结构的有机高分子在有 机溶剂中的溶解性。
• 实验用品：废轮胎粉末、汽油，试管。 • 实验步骤：取废轮胎粉末0.5g放入试管中，
加入10mL汽油，振荡试管。观察轮胎粉末是 否溶解及其他现象。
• 实验现象：几分钟后废轮胎粉末只是有一定 程度的胀大，但未溶解。
• 实验结论：橡胶不溶于有机溶剂汽油。
【有机高分子化合物溶解性的小结】 有机高分子化合物都不溶于水； 线型结构的有机高分子能溶解在适当的有机溶剂 中，但溶解过程比小分子缓慢； 而体型结构的高分子在有机溶剂中也不易溶解， 有的只是有一定程度的胀大。
• 注意：不能放进微波炉 中，以免因温度过高而 释出有害物质。
OTHER（其他）
• 常见PC（聚碳酸酯），如水壶 、太空杯、数码产品等
注意：PC在高温情况下易释放出 有毒的物质双酚A，对人体有害 。使用时不要加热，不要在阳 光下直晒
• PA（聚酰胺），即尼龙，多用 于纤维纺织和一些家电等产品 内部的制件。
线型结构
网状结构(体型)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成 的，所以也常被称为聚合物。当小分子连接构 成高分子时，有的形成很长的链状，有的由链 状结成网状。
三、高分子化合物性质探究
• 实验1：有机玻璃的溶解 • 实验目的：探究线型结构的有机高分子在有机溶剂中
的溶解性。 • 实验用品：有机玻璃，三氯甲烷，试管。 • 实验步骤：取有机玻璃粉末0.5g放入试管中，加入
高分子材料是衣、食、住、行和工农业 生产各方面都离不开的材料，其中棉、毛、丝、塑 料、橡胶等都是最常用的。
2、高分子材料的分类
高分子材料 按来源分类
高分子化学第二版教学大纲
高分子化学第二版教学大纲背景介绍高分子是一类由单体通过共价键相互连接而成的大分子化合物，广泛应用于工业、医疗、化妆品、食品等众多领域。
本课程通过深入探讨高分子的结构、性质和应用，旨在培养学生的高分子化学思维和实践能力，为其未来的学习和工作打下坚实的基础。
教学目标与要求•掌握高分子化学基本概念；•理解高分子化学的基本原理；•熟练掌握高分子材料的制备、表征和应用，包括聚合反应、链转移反应、共聚反应等；•学会分析高分子化学问题并解决实际应用中遇到的问题；•认识高分子在医学、食品、化妆品、工业等领域的应用。
教学内容第一章：高分子化学基础概念1.高分子化学的引入与发展历程；2.高分子化学的基本概念；3.高分子的结构与性质；4.高分子化学的应用。
第二章：高分子聚合反应1.聚合反应的基本原理；2.自由基聚合反应；3.离子聚合反应；4.阳离子聚合反应；5.阴离子聚合反应。
第三章：高分子链转移反应1.链转移反应的基本原理；2.烷基铜链转移反应；3.制备功能高分子的链转移反应；4.实用的链转移剂。
第四章：高分子共聚反应1.共聚反应的基本原理；2.进行共聚反应的条件；3.典型的共聚反应体系。
第五章：高分子表征方法1.高分子结构的表征方法；2.溶液聚合过程的监测方法；3.高分子物性测试方法。
第六章：高分子材料的制备与应用1.高分子材料的制备工艺；2.高分子材料的性质与应用；3.高分子材料在医学、食品、化妆品、工业等领域的应用。
教学方式1.理论授课：通过PPT、板书及案例分析进行；2.实验教学：根据学生专业背景和课程要求，针对实验室教学安排相应实验；3.课堂互动：通过提问、讨论等方式激发学生的兴趣和动力。
课程评价学生的成绩将综合考虑平时表现、实验报告、考试成绩等多项因素，并将评定为A、B、C、D四个等级。
教材与参考书目教材：《高分子化学》（第二版），作者：谢文良等，出版社：化学工业出版社。
参考书目： 1. 《高分子化学导论》（第五版），作者：周光召、徐大为等，出版社：高等教育出版社； 2. 《高分子物理》（第三版），作者：李耀斌、赵静等，出版社：科学出版社； 3. 《高分子反应工程》（第二版），作者：许祖林等，出版社：化学工业出版社。
高分子功能膜材料
2024/10/12
多孔膜
按膜旳材料分类
表6—1 膜材料旳分类
类别
膜材料
纤维素酯类 纤维素衍生物类
聚砜类
聚酰(亚)胺类
非纤维素酯类 聚酯、烯烃类
含氟(硅)类
其他
举例 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等 聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等 聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等 壳聚糖，聚电解质等
H2O，H(He)，H2S，CO2，O2，Ar(CO)，N2(CH4)，C2H6，C3H8
易
难
聚酰亚胺溶解性差，制膜困难，所以开发了可 溶性聚酰亚胺，其构造为：
2024/10/12
O
O
C N
C
CH2 CH2 CH CH
C N
C
O
O
R n
（v）乙烯基聚合物 用作膜材料旳乙烯基聚合物涉及聚乙烯醇、聚 乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氯乙 烯、聚丙烯酰胺等。共聚物涉及：聚丙烯醇/苯 乙烯磺酸、聚乙烯醇/磺化聚苯醚、聚丙烯腈/甲 基丙烯酸酯、聚乙烯/乙烯醇等。聚乙烯醇/丙烯 腈接枝共聚物也可用作膜材料。
2024/10/12
电渗析技术在食品工业、化工及工业废水旳 处理方面也发挥着主要旳作用。尤其是与反渗 透、纳滤等精过滤技术旳结合，在电子、制药 等行业旳高纯水制备中扮演主要角色。
另外，离子互换膜还大量应用于氯碱工业。 全氟磺酸膜（Nafion）以化学稳定性著称， 是目前为止唯一能同步耐40％NaOH和 100℃温度旳离子互换膜，因而被广泛应用作 食盐电解制备氯碱旳电解池隔膜。
三、分离膜制备措施
相转换法
粉末烧结
材料科学与工程导论 第6章 高分子材料
聚酰胺（PA） 聚碳酸酯（PC） 聚甲醛（POM） 聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBT） 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 （ABS） PC
挡 风 板
6.1.3 高分子材料简介
ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是 Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母缩写）是一 种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。
有机玻璃顶棚
29
6.1.3 高分子材料简介
▲工程塑料
热稳定性高是其最突出 的特点。使用温度 150~174℃。 用于机械设备等工业。
聚砜（PSU） 聚醚砜（PES） 聚醚醚酮（PEEK） 聚苯硫醚（PPS） 聚四氟乙烯 （PTFE）
30
又称尼龙。强 度较高，耐磨、 自润滑性好， 广泛用作机械、 化工及电气零 件。 优良的机械性能， 透明无毒，应用 广泛。
初～40年代末）。
●现代高分子科学阶段（20世纪50年代初～20世纪末）。 ●21世纪的高分子科学—分子设计。
——高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早。1920年， 德国人Staudinger (施陶丁格)发表了“论聚合”的论文，提 出了高分子的概念。
9
6.1.1 高分子材料科学发展简史
高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，它
▲单体 用来制备高分子的小分子物质称单体。 高分子的单体： 通过聚合反应能制备高分
子化合物的物质称做单体。
例如乙烯是单体，能聚合 生成聚乙烯。
[ CH2–CH2 ]n
13
6.1.2 高分子材料基本概念
▲结构单元 构成大分子的最小重复结构单元，简称结构 单元，或称链节。
[ CH2–CH2 ]n
▲聚合度
第6章-高分子材料的表面改性方法
4
汽车的前后保险杆
聚乙烯手提袋的印 刷
5
聚合物在表面改性后，其表面化学、物理结构发生了变 化，表面改性的效果往往由材料使用性能评估
15
火焰处理和热处理
• 聚合物中常常加有抗氧剂，抗氧剂对火焰氧化没有影响， 对热氧化却有很大影响。
• 热氧化是按自由基机理进行的，引发阶段是通过热活化慢 速产生高分子自由基：
RH 热活化 R H (或R1 R2)
• 抗氧剂可消除热氧化产生的聚合物自由基而使整个氧化反 应淬灭，因而阻止热氧化的进行
1
复习
• 表面张力与温度的关系 • 表面张力与分子量的关系
• 表面张力与表面形态的关系:晶态的表面张力高于非晶态;高聚
物熔体固化时，通常表面生成非晶态高聚物，本体富集晶态高聚物高聚物;熔 体在具有不同成核活性（或不同表面能）的表面上冷却，可得到结晶度不同的 表面。
• 表面张力与分子结构的关系 • 表面张力与内聚能密度
24
等离子体表面改性
2.极性基团的引入
等离子体处理可在聚合物表面引进各 种极性基团。如NH3等离子体或N2与O2 混合的等离子体处理可在高分子表面 引入胺基、亚胺基或腈基等； 氩等离子由于产生长寿命的自由基， 可与氧反应形成羰基、羧基和羟基等； 空气和氧的等离子体可引起大范围的 表面氧化，引入丰富的极性基团。
14
火焰处理和热处理
• 热处理是把聚合物暴露在热空气中进行氧化反应，使 其表面被引进羰基、羧基以及某些胺基和过氧化物， 从而获得可润湿性和粘结性。热处理的温度只有几百 度（<500℃），远低于火焰处理的温度，因而处理时 间较长。
高分子材料成型加工基础 第六章注塑成型
第六章注塑成型一、简答题1.简单描述一个完整的注塑过程。
塑化物料，注塑，保压冷却，开模，脱模，合模2.注塑制品有何特点。
壁厚均匀；制品上有凸起时，要对称，这样容易加工；为加强凸台的强度．要设筋，并在拐角处加工出圆角；倾斜的凸台或外形会使模具复杂化，而且体积变大，应该设计为和分型面垂直的形状；深的凹进部分．尽可能的集中在制品的同一侧；对于较薄的壁．为避免出现侧凹，可将制品上的凹孔设计成v形槽；所有的拐角处都应有较大的圆角。
3.注塑机有几种类型，包括哪些组成部分。
按传动方式：机械式注塑机，液压式注塑机，机械液压式注塑机按操纵方式：手动注塑机、半自动注塑机、全自动注塑机按塑化方式：柱塞式注塑机、预塑式注塑机、橡胶注塑机包括以下：注射装置、合模装置、液压电气控制系统4.柱塞在柱塞式注塑机中的作用。
柱塞将注塑力传递至聚合物，并将一定的熔料快速注射入模腔。
5.挤出机和注塑机的螺杆有何异同。
注塑机的螺杆存在前进、后退运动，多为尖头，压缩比较小6.为了防止“流涎”现象，喷嘴可采用哪几种形式，描述每种形式的工作原理。
小孔型：孔径小而射程长。
料压闭锁型：利用预塑时熔料的压力，推动喷嘴芯达到防止“流涎”弹簧锁闭式：用弹簧侧向压合顶针。
可控锁闭式：用液（或电、气）动控制顶针开闭7.锁模系统有哪几种型式，描述每种型式的工作原理。
液压式，轴杆式8.注塑机料筒清洗要注意哪些问题。
1.首先使用上要注意操作的问题。
2.如果加工的物料有腐蚀性，且停机后需要一定时间才开机，则要及时对料筒进行清洗。
清洗工作应在料筒加热情况下进行，一般用聚苯乙烯作为清洗料。
在清洗结束后，立即关闭加热开关，并做结束工作。
3.如果是一般物料，清洗时一定要升温到上次实验物料的熔点之上进行清洗，否则螺杆会扭断。
后在降温到所需温度进行实验。
4.清洗时可采用高低不同转速进行清洗，容易洗净。
最后在所需转速清洗，后进行实验。
9.嵌件预热有何意义。
为了装配和使用强度的要求，理解塑件内常常嵌入金属嵌件。
高分子化学第六章
+
B
H2C
C
CH 3
CH 3
δ
离子对的存在形式多种多样
δ+
离子对的存在形式决定聚合速率和聚合物的立体结构 影响离子对存在形式的因素 （溶剂、反离子、温度）
例如：苯、二氧六环(DOX)、四氢呋喃(THF)、DMF
b. 异构化聚合： 定义：原子或原子团重排的聚合过程，称异构化聚合 反应：
C
+
正常加成
（5）小结－－阳离子聚合特征 快引发、快增长、难终止、易转移 活性中心以多种状态共存 低温聚合 （－100°C)
5、典型工业化品种
（1）聚异丁烯 （PIB)
H2C C
C H3
C H3
Al C l 3 H2O
C H3
CH2 C
－100°C
n
C H3
粘合剂 （<5万）：半固体，嵌缝材料，密封材料 橡胶 （5－100万）：蜡或聚合物的添加剂，但不易硫化 （2）丁基橡胶 （IIR)
Na
+
[
e
]
-.
Na +
complex (greenish blue color)
Alkali metal
Aromatic compound
initiator
Initiation:
[
electron transfer
]
-
.
Na +
+
H2C CH
. CH
2
CH - Na +
+
radical couple dimerize
+ CH3CH2CH2CH2 Li
+
高分子材料在生物医学工程中的应用与发展
高分子材料在生物医学工程中的应用与发展第一章引言在现代医学工程领域中，高分子材料扮演着至关重要的角色。
高分子材料以其丰富的独特性能和可调控的特性，为生物医学工程领域带来了许多创新性的解决方案。
本文将着重介绍高分子材料在生物医学工程中的应用和发展，并探讨其在生物医学工程中的前景。
第二章高分子材料在组织工程中的应用组织工程是生物医学工程领域中一个重要的领域，而高分子材料在组织工程中扮演了不可或缺的角色。
生物可吸收高分子材料如PLA和PGA等被广泛应用于组织修复和再生。
这些材料既能够提供结构支撑，又能够被机体逐渐降解，最终完全被新生组织所替代。
另外，通过调整高分子材料的成分和结构，可以实现对组织构建过程的精确控制，如孔隙度和生物活性物质的释放速率。
第三章高分子材料在药物传递系统中的应用药物传递系统是生物医学工程领域中的一个重要研究方向，高分子材料的应用在该领域中具有巨大潜力。
通过改变高分子材料的相容性和渗透性，可以有效地控制药物的释放速度和剂量，从而提高药物治疗的效果和安全性。
例如，利用高分子材料制备的微胶囊可以实现缓释治疗，使药物在体内持续释放，减少剂量频次，提高患者的便利性和生活质量。
第四章高分子材料在医学影像领域中的应用医学影像在疾病的预防、诊断和治疗过程中起着关键作用，而高分子材料的应用为医学影像的发展和进步带来了新的机遇。
高分子材料可以作为对比剂或载体，通过调整其结构和性质，实现对影像的增强效果。
同时，高分子材料也可用于制备导向剂和纳米探针，提高医学影像的分辨率和特异性。
第五章高分子材料在生物传感器中的应用生物传感器是生物医学工程领域中用于检测和监测生物体内生理和病理过程的重要工具，而高分子材料在生物传感器中的应用呈现出巨大的潜力。
高分子材料可以用于制备传感薄膜、传感器膜和生物识别材料，实现对生物分子和生物参数的高灵敏度检测和准确测量。
第六章高分子材料在人工器官和假肢中的应用人工器官和假肢的研发和应用是生物医学工程领域中的一个重要方向，高分子材料为其提供了广泛的选择。
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第六章高分子材料的发展
后来，贝克兰发现，用纯酚醛树脂粉成本太高，影 响到产品的市场竞争力，就设法加以改进。他在酚 醛树脂粉里加进一定量的锯木粉、石棉或陶土等廉 价粉末．混合以后放进模具中用高温高压定型，就 聚合成酚醛塑料。酚醛塑料首先大量应用的地方是 电器行业，用它做成灯头、开关、插座等物品．因 为木粉在高温下炭化了，所以它们都是黑色的。人 们把这些叫做“胶木”或。电木’制品，直到今天 还在不少地方便用着。
尽管合成橡胶的产量不断增加、品种液在不断增多， 但是其质量比起天然橡胶还是有一定的差距。 1953年取得突破，这就是德国人Karl Ziegler与意 大利人Giulio Natta分别用金属络合催化剂合成了 聚乙烯与聚丙烯。 1955年美国人利用齐格勒-纳塔催化剂聚合异戊二 烯，首次用人工方法合成了结构与天然橡胶基本一 样的合成天然橡胶。
第六章高分子材料的发展
齐格勒-纳塔因发明催化剂尔获 1965年诺贝尔化学奖
第六章高分子材料的发展
6.2 塑料的发展历史
6.2.1赛璐珞的诞生 1869年 美国人海厄特（John Wesley Hyatt）把硝 化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，制造 出了第一种人工合成塑料“赛璐珞” （celluloid )。这是人类发明的第一种合成塑料。 三年后，第一个生产赛璐珞的工厂在美国建成投产， 标志着塑料工业的开始。
第六章高分子材料的发展
6.1.3硫化橡胶的诞生
生胶的缺陷：强度低、布耐磨，冬天温度低了就变 得又硬又脆。夏天温度高了就变得软而粘。 所以使用受到极大的限制。 1839年 美国人查尔斯 固特意尔（Charles Goodyear）发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改 变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇 冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可 塑性的材料。
第六章高分子材料的发展
贝克兰的实验
贝克兰首先改进了苯酚和甲醛发生反应的条件。他 设计了一个内部有许多小反应室的酚醛树胎反应机。 为了使各反应室温度一致，他还在反应室内外装— 亡一些蛇形蒸汽管、这样就能一次性制出比较多的 酚醛树脂了。
第六章高分子材料的发展
对于酚醛树脂的成型转变成酚醛塑料，贝克兰也进 行了研究。 他发明了一种先将树脂磨成粉，再把它装进各种形 状的模具内进行加热固化的方法．生产出一批能精 确重现模具 聚氯乙烯的发明
1912年，有一个叫Fritz Klatte的德国化学家，为 了利用乙炔气，将乙炔与盐酸反应得到了氯乙烯。 他把得到的氯乙烯放在实验室的架子上，过了一段 时间，发现氯乙烯聚合了。 聚氯乙烯就这样被发明了。 遗憾的是，当时他并不 知道聚氯乙烯有什么用处，虽然他所在的公司 (Greisheim Electron)将聚氯乙烯这种材料在德国 申请了专利，但直到1925年专利过期，他们也没有 想出聚氯乙烯有什么用途。
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6.2.5塑料标示
1 PET：矿泉水瓶 碳酸饮料瓶等
耐热至70℃易变形， 有对人体有害的 物质融出。1号塑料品用了10个月后， 可能释放出致癌物DEHP。不能放在 汽车内晒太阳；不要装酒、油等物质
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2、HDPE高密度聚乙烯 常见白色药瓶、清洁用品、沐浴产品。 不要再用来做为水杯，或者用来做储物容器装其他 物品。清洁不彻底，不要循环使用。 3、ＰＶＣ 聚氯乙烯 常见雨衣、建材、塑料膜、塑料盒等‘ 可塑性优良，价钱便宜，故使用很普遍，只能耐热 81℃.高温时容易有不好的物质产生,很少被用于食 品包装。难清洗易残留，不要循环使用。若装饮品 不要购买。
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然而到1926年，美国化学家，Waldo Semon，又一 次独立地发明了聚氯乙烯，而且发现这种材料具有 优良隔水性能，非常适合做浴帘。
于是，Semon和他所在的B.F.Goodrich公司将 聚氯乙烯在美国申请了专利。 1927年，PVC开始被大量生产应用。
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直到1770年，英国化学家普利斯特勒发明 了橡皮。 这是第一种广泛使用的橡胶制品。
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6.1.2橡胶真正走出博物馆
1823年，苏格兰化学家查尔斯麦金斯托找到了能溶 解橡胶的溶剂-从煤焦油中提取的挥发油。 他把橡胶溶液涂在两层布中间，把他们联在一起， 等溶剂挥发完以后，布料就不透水了，这就是最早 的雨衣材料。 用涂胶做成的雨衣即轻盈、漂亮，防水效果又好， 一上市就受到顾客热烈的欢迎，市场看好。
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在1886年，Moissan首次用电解氢氟酸生产出氟气 后，由于氟本身的毒性和反应性，很长时间化学家 们不敢对氟化合物进行研究。 而1928年，学机械出身的Midgley开始研究氟利昂 制冷剂，以代替当时广泛应用的有毒的二氧化硫和 氨气制冷剂，幸运获得了成功，从而使氟利昂制冷 剂走上历史舞台。 1932年，氟树脂之父普鲁凯特博士毕业后到杜邦公 司开始从事有机氟研究，1936年，他和助手雷博克 开始研究替代致冷剂。
处理过程
白色的橡胶液在太阳下晒干，再用椰子壳燃烧的烟 熏烤，就会凝成黑色有弹性的固体，这就是最早的 橡胶制品。 南美人用这种橡胶液凃在鞋子上防水； 把这种烟熏的生胶涂在盾牌上，以阻挡长矛和箭矢。
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哥伦布把“魔球”带回欧洲，大家只感觉很新鲜， 但不知道它还会有什么其它用途，只好把它放到博 物馆。 这一放就是200多年。
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他们收集了部分四氟乙烯储存于钢瓶中，准备第二 天进行下一步的实验，可是当第二天打开钢瓶减压 阀后，却并没有气体溢出，他们以为是发生了漏气， 可是当将钢瓶称量时发现钢瓶并没有减重，他们锯 开了钢瓶，发现了大量的白色粉末，经研究发现这 是聚四氟乙烯。
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他们研究发现的聚四氟乙烯可以用于原子弹、炮弹 等的防熔密封垫圈，因此美国军方将该技术在二战 期间一直保密。直到二战结束后， 化学家才解密，并于1946年实现工业化生产。 聚四氟乙烯的发明被人形象地称为“天赐珍宝、偶 然幸运和天才闪光的完美结合”被称为革命性的塑 料。
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一则广告引出的发明
网球、乒乓球 材料：橡胶、象 牙、赛璐珞。 Hyatt发明了赛璐 珞(ccluloid）。
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6.2.2塑料鼻祖的问世
1907年美籍比利时化学家列奥·亨德里克·贝克兰 （Baekeland ，Leo Hendrik ）发明了真正的塑 料-酚醛树脂，俗称胶木或电木。
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查尔斯 固特意尔
第一次申请专利并商业化 用硝酸处理生胶 与人（鲁克斯奥公司）合作 制作邮袋，利润7:3. 但是制作的邮袋强度很低， 无法使用。
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受到合金钢的启示
向生胶种加入各种添加物 硫酸、盐酸、石灰水、氧化镁、各种金属粉末、木 炭粉等等。但是各种添加物的实验都搞失败。
硫磺粉撒进了热胶中
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第二天，固特意尔收拾残局时，却发现炼胶的坩埚壁上
粘着的橡胶与以往不同，它即有弹性，韧性液特别足，拉 野拉不断。 固特意尔意识到机会来了。 有了第一次失败的教训，这次固特意尔没有贸然行事。 他又重新进行了多次试验，掌握了硫磺粉的加入量、加入 时间熔炼温度等全套技术。 但是他现在穷困的已经没有足够的资金去申请专利了。 他只好与人合作以两人得名义申请了专利。 这就是硫化橡胶的诞生。
虫胶一种天然树脂，是从一种叫紫胶虫的小甲壳虫 的分泌物。主要用来制作电器开关、纽扣、唱片等 物品。但价格昂贵。 15万个紫胶虫化6个月时间才能分泌出1磅虫胶。
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贝克兰决定开发虫胶的替代品
通过查阅文献，贝克兰发现德国化学家拜尔，曾经 在l 870年做过一个实验，他把通常作消毒剂用的 石炭酸(即苯酚)和防腐用的福尔马林(甲醛)混合起 来，结果生成了一种树脂状的物质。这种物质在加 热时发出恶臭，拜尔认为，它没有什么用处，就放 弃了对它的进一步研究。 贝克兰认为，这可能是一种很有用的物质。 贝克兰命名为“酚醛树脂”。
第六章高分子材料的发 展
2020/11/28
第六章高分子材料的发展
航海家哥伦布把天然橡胶带到了欧 洲
他在1492年到1502年间四次横 渡大西洋，到达美洲大陆。
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1493年哥伦 布在海地岛 发现当地孩 子在玩一种 “魔球”。
“卡乌巧乌”
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树的眼泪
第六章高分子材料的发展
第六章高分子材料的发展
1932年Staudinger发表了专著《高分 子有机化合物》，标志着高分子科学的正 式诞生。为表彰他对高分子科学作出的巨 大贡献，1953 年获得诺贝尔化学奖正式授 予了他 , 从而使他成为世界上获此殊荣的 第一位高分子学者。
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6.1.5 合成橡胶的突破
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6.1.4 合成橡胶的诞生
由于橡胶使用与日俱增，天然橡胶已满足不了社会 的需求。
1930年 德国化学家施陶丁格 （ Hermann Staudinger ）用金属钠 作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠橡 胶和丁苯橡胶。
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铁链条激起了施陶丁格的联想
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电木中加锯木粉、陶土，其实除了降低成本外．还 有提高制品强度和韧性的作用，这是贝克兰事先没 有·想到的。
贝克兰发明了酚醛树脂．又发明了它的成型方 法，为世界塑料工业的建立和发展奠定了基础，所 以人们尊称他为“塑料之父”，并把这件事列为20 世纪对人类生活影响最大的十大科学发明之—。
6.2.4 塑料王出现
商品名称为“特氟隆”的聚四氟乙烯，素有“塑料王” 的美称。 聚四氟乙烯有一身过硬的本领： 把聚四氟乙烯塑料与黄金同时放进沸腾的“王水” 中．过一段时间后，黄金已被腐蚀得‘尸骨无存”．聚 四氟乙烯却“毫发无损”；它在250℃的高温下不熔化， 在零下260℃的超低温中不发胀，它光滑异常。连冰都 比不过它；它电绝缘性能特别好，报纸那么厚的一 层薄膜，便足以抵挡1500伏的高压电，它不怕水、不怕 油、不怕阳光和紫外线，表面不粘任何其它物质。