功能高分子材料【知识梳理+考点探究】 高二化学 精讲课件（人教版选修5）

当今社会的三大支柱产业：当今社会的三大支柱产业：材料、能源、信息工程材料、能源、信息工程 探寻功能高分子材料时应考虑的问题：探寻功能高分子材料时应考虑的问题：（1 1）具有什么样的主链？）具有什么样的主链？单体单体 （2 2）具有什么样的功能基？）具有什么样的功能基？官能团官能团 （3 3）高分子材料不断修正。）高分子材料不断修正。第三节功能高分子材料第五章 进入有机高分子化合物的时代2 2、功能高分子材料的简单分类：、功能高分子材料的简单分类：、功能高分子材料的简单分类：、功能高分子材料的简单分类：（1 1）物理功能高分子材料）物理功能高分子材料）物理功能高分子材料）物理功能高分子材料（2 2）化学功能高分子材料）化学功能高分子材料）化学功能高分子材料）化学功能高分子材料（3 3）生物功能和医用高分子材料）生物功能和医用高分子材料）生物功能和医用高分子材料）生物功能和医用高分子材料液晶高分子、高分子半导体等液晶高分子、高分子半导体等液晶高分子、高分子半导体等液晶高分子、高分子半导体等高吸水性材料、高分子分离膜等高吸水性材料、高分子分离膜等高吸水性材料、高分子分离膜等高吸水性材料、高分子分离膜等高分子药物、人造器官等高分子药物、人造器官等高分子药物、人造器官等高分子药物、人造器官等一、功能高分子材料简介 1 1、定义：既有传统高分子材料的机械性能，又有某些、定义：既有传统高分子材料的机械性能，又有某些、定义：既有传统高分子材料的机械性能，又有某些、定义：既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特特特特殊功能殊功能殊功能殊功能的高分子。的高分子。的高分子。的高分子。离子交换树脂是离子交换树脂是带有官能团、具有网状结构、不溶性带有官能团、具有网状结构、不溶性的高分子化合物的高分子化合物。是最早工业化的功能高分子材料，通常。是最早工业化的功能高分子材料，通常是球形颗粒物。是球形颗粒物。经过各种官能化的树脂，含有经过各种官能化的树脂，含有H+离子结构，能交换各离子结构，能交换各种阳离子的称为种阳离子的称为阳离子交换树脂阳离子交换树脂，含有，含有OH离子结构能交离子结构能交换各种阴离子的称为换各种阴离子的称为阴离子交换树脂阴离子交换树脂。它们主要用于它们主要用于水的处理水的处理。离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂酶属于高分子催化剂。酶属于高分子催化剂。高分子催化剂高分子催化剂高分子催化剂高分子催化剂 人工合成的方法模拟酶，将人工合成的方法模拟酶，将金属化合物结合在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高分子配体上，开发高活性、高选择性的高效催化剂剂，这种，这种高分子催化剂称为高分子金属催化剂高分子催化剂称为高分子金属催化剂。这是具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜，它这是具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜，它这是具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜，它这是具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜，它的的的的特点是能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质特点是能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质特点是能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质特点是能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。分离掉。分离掉。分离掉。高分子分离膜高分子分离膜高分子分离膜高分子分离膜 分离膜具有神奇的魔术师般的本领，从下面的实验中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。将一瓶含酒精不难领会。将一瓶含酒精4.54.5的普通啤酒用水稀释成两瓶，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，离膜，就能够在几分钟内提取出酒精浓度达就能够在几分钟内提取出酒精浓度达 9393的乙醇。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。一种液体，只能使用蒸馏法。高分子分离膜的应用：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、生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦咸水的淡化；苦咸水的淡化；浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源的转换源的转换 吸附性高分子材料主要是指那些吸附性高分子材料主要是指那些对某些特定离对某些特定离子或分子子或分子有选择性亲和作用有选择性亲和作用的高分子材料的高分子材料。吸附树脂的吸附性不仅受到结构和形态等内在吸附树脂的吸附性不仅受到结构和形态等内在因素的影响，还与使用环境关系密切：温度因素，因素的影响，还与使用环境关系密切：温度因素，树脂周围的介质。树脂周围的介质。一般可分为一般可分为吸水性高分子吸水性高分子和和吸油性高分子吸油性高分子。高分子吸附剂高分子吸附剂高分子吸附剂高分子吸附剂导电高分子材料导电高分子材料导电高分子材料导电高分子材料具有半导体性质的聚乙炔具有半导体性质的聚乙炔具有半导体性质的聚乙炔具有半导体性质的聚乙炔科学视野科学视野生物相容性生物相容性排斥排斥具有优异的具有优异的_，较少受到，较少受到_，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。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。如：人造心脏、人造关节、人造鼻等。医用高分子材料医用高分子材料医用高分子材料医用高分子材料 人造关节人造关节 这种这种“人造皮肤人造皮肤”能帮助能帮助伤口尽快恢复。比如烧烫伤，伤口尽快恢复。比如烧烫伤，把水泡的水放出，用药清洗后，把水泡的水放出，用药清洗后，将将“人造皮肤人造皮肤”敷贴在伤口上，敷贴在伤口上，很快很快“人造皮肤人造皮肤”就和人的身就和人的身体长在一起，成了真的皮肤。体长在一起，成了真的皮肤。人造皮肤人造皮肤人人造造血血管管人造心脏人造心脏人造心脏人造心脏时代周刊时代周刊评出评出20世纪最伟大的世纪最伟大的100项发明，其中项发明，其中“尿不湿尿不湿”榜上有名榜上有名 为什么为什么“尿不湿尿不湿”能评为能评为20世纪最伟大世纪最伟大的的100项发明呢！最初项发明呢！最初是为谁专门设计的呢？是为谁专门设计的呢？太空服之父太空服之父太空服之父太空服之父唐鑫源唐鑫源唐鑫源唐鑫源 美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，如何解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，华人唐鑫源成为决宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源成为“尿不尿不湿湿”的发明人，后来他被誉为美国的发明人，后来他被誉为美国“太空服之父太空服之父”。“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”航天员专用航天员专用“尿不湿尿不湿”1 1克能吸收约克能吸收约10001000克水，吸克水，吸水性远强于一般婴儿使用的水性远强于一般婴儿使用的“尿不湿尿不湿”“尿不湿尿不湿”起作用的物质是一种起作用的物质是一种功能高分子功能高分子材料，材料，具有具有很强的吸水能力很强的吸水能力。它所用的材料是高吸水性树脂。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）（常用网状结构的聚丙烯酸钠）聚丙烯酸钠如何合成？聚丙烯酸钠如何合成？思考：思考：如何如何以带有强亲水性原子团的化合物以带有强亲水性原子团的化合物CH2CHCOOH制得网制得网状聚丙烯酸钠？状聚丙烯酸钠？加交联剂的目的是什么？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高吸水性树脂加交联剂的目的是变线型结构线型结构 为为体型结构体型结构，使其既有吸水性而又不溶于水，使其既有吸水性而又不溶于水，耐挤压。耐挤压。吸水吸水吸水吸水前前吸水吸水吸水吸水后后纤维素的结构简式纤维素的结构简式 发现其每个链节上都有发现其每个链节上都有OHOH，它是一种亲水基，它是一种亲水基 传统吸水性的材料棉花为何有一定的吸水性？传统吸水性的材料棉花为何有一定的吸水性？如旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。如旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。思考：思考：思考：思考：强吸水能力的功能高分子材料除强吸水能力的功能高分子材料除了用于了用于“尿不尿不湿湿”，还有哪些用途？，还有哪些用途？保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。无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、释水毒无害，反复吸水、释水“微型水库微型水库”。同时，它。同时，它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药效。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。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑等。上世纪上世纪7070年代发展起来的亲水隐形眼镜具有特点：年代发展起来的亲水隐形眼镜具有特点：吸收相当于自重吸收相当于自重80%80%水，才变得柔软、透气、舒适、戴水，才变得柔软、透气、舒适、戴时长时长 制备隐形眼镜所用的原料主要制备隐形眼镜所用的原料主要是是丙烯酸羟乙酯丙烯酸羟乙酯（CH2=CHCOOCH2CH2OH）uu在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示特殊功能。其显示特殊功能。其显示特殊功能。其显示特殊功能。uu直接合成具有新型骨架结构的高分子材料直接合成具有新型骨架结构的高分子材料直接合成具有新型骨架结构的高分子材料直接合成具有新型骨架结构的高分子材料1 1 1 1、基本合成思想：、基本合成思想：、基本合成思想：、基本合成思想：2 2 2 2、需要考虑的问题：、需要考虑的问题：、需要考虑的问题：、需要考虑的问题：l l高分子应具有怎样的主链？高分子应具有怎样的主链？高分子应具有怎样的主链？高分子应具有怎样的主链？l l应带有的功能原子团？应带有的功能原子团？应带有的功能原子团？应带有的功能原子团？l l直接由带功能原子团的单体合成高分子？还是先合成高直接由带功能原子团的单体合成高分子？还是先合成高直接由带功能原子团的单体合成高分子？还是先合成高直接由带功能原子团的单体合成高分子？还是先合成高分子主链，在主链上引入功能原子团？分子主链，在主链上引入功能原子团？分子主链，在主链上引入功能原子团？分子主链，在主链上引入功能原子团？二、合成功能高分子材料的路线方法 （1 1）对天然吸水性高分子材料（淀粉、纤维素）进）对天然吸水性高分子材料（淀粉、纤维素）进行改性，在它们的行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链的支链，形成共聚物。，形成共聚物。（2 2）以带有）以带有强亲水基的化合物为单体强亲水基的化合物为单体，均聚或共聚，均聚或共聚得到亲水性高聚物得到亲水性高聚物如聚丙烯酸钠。如聚丙烯酸钠。高吸水性材料的合成高吸水性材料的合成高吸水性材料的合成高吸水性材料的合成交联剂交联剂交联剂交联剂进行交联以得到进行交联以得到进行交联以得到进行交联以得到网状结构网状结构网状结构网状结构具有具有_ _等等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。优异性能，在综合性能上超过了单一材料。性能：性能：强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀三、复合材料 定义：定义：定义：定义：将将将将两种或两种以上不同性能的材料组合两种或两种以上不同性能的材料组合两种或两种以上不同性能的材料组合两种或两种以上不同性能的材料组合起来，在性起来，在性起来，在性起来，在性能上取长补短，就可以得到比单一材料性能优越的复合材料。能上取长补短，就可以得到比单一材料性能优越的复合材料。能上取长补短，就可以得到比单一材料性能优越的复合材料。能上取长补短，就可以得到比单一材料性能优越的复合材料。特点特点特点特点：在复合材料中，在复合材料中，在复合材料中，在复合材料中，一种材料作为一种材料作为一