《化學(xué)：《高分子化合物與材料》課件5（94張PPT）（新人教版選修2）》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《化學(xué)：《高分子化合物與材料》課件5（94張PPT）（新人教版選修2）（97頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

,歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂,第7章,高分子化合物與材料,,4.了解幾種重要高分子材料和復(fù)合材料的性能及其應(yīng)用。,1.了解高分子化合物的基本概念、命名和分類(lèi)。,2.了解高分子化合物的基本結(jié)構(gòu)與重要特性。,3.了解高分子化合物的合成反應(yīng)及改性、回收再利用的方法。,本章學(xué)習(xí)要求,7.2高分子化合物的基本結(jié)構(gòu)和重要特性,7.3高分子化合物的合成、改性與再利用,7.1高分子化合物概述,7.4日常生活中的高分子材料,7.5材料的未來(lái)與分子設(shè)計(jì),,目錄,高分子化合物（高分子、高聚物或聚合物）的分子比低分子化合物的分子要大很多。通常低分子有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量在1000以下，而高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量在1萬(wàn)以上，有的可達(dá)上千萬(wàn)。,1．基本概念,高分子化合物的基本特征(同低分子化合物的根本區(qū)別)：相對(duì)分子質(zhì)量大。,7.1.1高分子化合物的基本概念和特點(diǎn),7.1高分子化合物概述,高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量雖然很大，但其化學(xué)組成一般卻比較簡(jiǎn)單。,例聚氯乙烯的分子是由許多氯乙烯結(jié)合而成：,*平均聚合度n鏈節(jié)的式量=高聚物的平均相對(duì)分子質(zhì)量,簡(jiǎn)寫(xiě)：,單體——聚合成高分子化合物的低分子化合物,鏈節(jié)——組成高分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元,聚合度——高分子鏈所含鏈節(jié)的數(shù)目,（1）高分子化合物組成簡(jiǎn)單，相對(duì)分子質(zhì)量大，具有“多分散性”。是多分子的混合物。,,（2）高分子化合物可歸納為線(xiàn)型和體型兩種結(jié)構(gòu)。線(xiàn)型結(jié)構(gòu)中包括鏈型和支鏈型。,（3）高分子化合物由于其相對(duì)分子質(zhì)量很大，有較好的機(jī)械強(qiáng)度，又由于其分子是由共價(jià)鍵結(jié)合而成，故有較好的絕緣性和耐腐蝕性，由于其分子鏈很長(zhǎng)，呈卷曲狀，故有較好的可塑性和高彈性。,（4）高分子化合物在常溫常壓下主要以固態(tài)或液態(tài)存在，幾乎無(wú)揮發(fā)性，溶解性也很差，有時(shí)只發(fā)生溶脹。,2．高分子化合物的特點(diǎn),1．高分子化合物的命名,（1）按原料單體或聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名,①在單體名稱(chēng)前面冠以“聚”字：聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙二酰己二胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等。,②在單體名稱(chēng)后面加“樹(shù)脂”：酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。,7.1.2高分子化合物的命名和分類(lèi),（2）按商品名命名,*我國(guó)習(xí)慣以“綸”作為合成纖維商品名的后綴，如滌綸、氯綸、腈綸、錦綸、丙綸等。,有機(jī)玻璃——聚甲基丙烯酸甲酯。,尼龍或錦綸——聚酰胺，如尼龍—610。,表7.1一些聚合物的名稱(chēng)、商品名稱(chēng)、符號(hào)及單體,,（2）按主鏈結(jié)構(gòu)分類(lèi),（1）按來(lái)源分類(lèi)天然高分子和合成高分子。,①碳鏈聚合物主鏈完全由碳原子組成。如聚乙烯：,②雜鏈聚合物主鏈除碳原子外，還含有氧、氮、硫等雜原子。如聚己二酰己二胺（尼龍-66）：,2．高分子化合物的分類(lèi),③元素有機(jī)聚合物主鏈由硅、硼、鋁與氧、氮、硫、磷等組成，側(cè)鏈?zhǔn)怯袡C(jī)基團(tuán)。如聚二甲基硅氧烷：,（3）按性能和用途分類(lèi)塑料、纖維、橡膠、涂料、粘合劑和功能高分子六大類(lèi)。,（4）按功能分類(lèi)通用高分子、工程材料高分子、功能高分子、仿生高分子等。,④元素?zé)o機(jī)聚合物主鏈和側(cè)鏈均由無(wú)機(jī)元素或基團(tuán)組成。如聚二氯磷腈：,（2）體形結(jié)構(gòu)的高聚物分子中無(wú)獨(dú)立的大分子存在，因此只有交聚度的概念。,（1）線(xiàn)型結(jié)構(gòu)高分子物質(zhì)分子中有獨(dú)立的大分子存在，分子鏈中以單鍵相連的相鄰兩鏈節(jié)之間還可以保持一定的鍵角而旋轉(zhuǎn)，因此，一個(gè)分子鏈在無(wú)外力作用時(shí)會(huì)有眾多的分子空間形態(tài)，絕大部分為卷曲狀。高分子鏈這種強(qiáng)烈卷曲的傾向稱(chēng)為（分子）鏈的柔順性，它對(duì)高聚物的彈性和塑性等有重要影響。,鍵角固定的高分子鏈節(jié)的旋轉(zhuǎn)示意圖,1．高聚物分子的幾何形狀,7.2.1高分子化合物的基本結(jié)構(gòu),7.2高分子化合物的基本結(jié)構(gòu)和要重特性,體型結(jié)構(gòu)的高聚物，由于分子鏈間有大量的交聯(lián)，分子鏈不可能產(chǎn)生有序排列，因而都是非晶態(tài)的。,從結(jié)晶狀態(tài)來(lái)看，線(xiàn)型結(jié)構(gòu)的高聚物分為晶態(tài)高聚物和非晶態(tài)高聚物，或者兩者共存。,高聚物中結(jié)晶性區(qū)域稱(chēng)為結(jié)晶區(qū)，非結(jié)晶區(qū)域稱(chēng)非結(jié)晶區(qū)，結(jié)晶的多少稱(chēng)結(jié)晶度（高聚物含晶體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。,2．高聚物的聚集態(tài),,玻璃態(tài)分子鏈節(jié)或整個(gè)分子鏈無(wú)法產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，高聚物呈現(xiàn)如玻璃體狀的固態(tài)。例如常溫下的塑料。,高彈態(tài)鏈節(jié)可以較自由地旋轉(zhuǎn)，但整個(gè)分子鏈不能移動(dòng)。例如常溫下的橡膠。高彈態(tài)是高聚物所獨(dú)有的罕見(jiàn)的一種物理形態(tài)，能產(chǎn)生很大形變，除去外力后能可逆恢復(fù)原狀。,粘流態(tài)高聚物分子鏈節(jié)可以自由地旋轉(zhuǎn)，整個(gè)分子鏈也能自由移動(dòng)，從而成為能流動(dòng)的粘液，比液態(tài)低分子化合物的粘度要大得多，又稱(chēng)為塑性態(tài)。例如膠粘劑或涂料。,3．線(xiàn)型非晶態(tài)高聚物的物理形態(tài),玻璃化溫度由高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，用Tg表示。,粘流化溫度由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，用Tf表示。,塑料與纖維:要求Tg高，Tf低（較耐熱，加工成型溫度不高）,橡膠：要求Tg低，Tf高（耐寒又耐熱）,一些非晶態(tài)高聚物的Tg和Tf值：聚氯乙烯Tg=81℃Tf=175℃聚苯乙烯Tg=100℃Tf=135℃聚丁二烯(順丁橡膠)Tg=-108℃Tf天然橡膠Tg=-73℃Tf=122℃,1．彈性和塑性,（1）彈性當(dāng)高聚物Tg,>,(3)適度交聯(lián)有利于增加分子鏈之間的作用力。,(4)在結(jié)晶區(qū)內(nèi)分子鏈排列緊密有序，可使分子鏈之間的作用力增大，機(jī)械強(qiáng)度也隨之增高。,(5)主鏈含苯環(huán)或側(cè)鏈引入芳環(huán)、雜環(huán)取代基等的高聚物，其強(qiáng)度和剛性比含脂肪族主鏈的高聚物的要高。,如聚乙烯交聯(lián)后，沖擊強(qiáng)度可提高3~4倍。,機(jī)械強(qiáng)度:高結(jié)晶聚乙烯低結(jié)晶聚乙烯,強(qiáng)度：芳香尼龍(如芳綸-1313)普通尼龍,>,>,高分子化合物通常以共價(jià)鍵結(jié)合，一般不存在自由電子和離子，因此高聚物通常是很好的絕緣體，可作為絕緣材料。,,高聚物的極性越小，其絕緣性越好。,非極性高聚物分子鏈節(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯等。,極性高聚物分子鏈節(jié)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)的高聚物，如聚氯乙烯，聚酰胺等。,例：試比較下列高聚物的電絕緣性：,聚四氟乙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯,3．電絕緣性和抗靜電性,電絕緣材料的高聚物可分為：,（1）鏈節(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)且無(wú)極性基團(tuán)的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯，對(duì)直流電和交流電都絕緣，可用作高頻電絕緣材料。,（2）無(wú)極性基團(tuán)，但鏈節(jié)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)的高聚物，如聚苯乙烯，天然橡膠等，可用做中頻電絕緣材料。,（3）鏈節(jié)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)且有極性基團(tuán)的高聚物，如聚氯乙烯，聚酰胺，酚醛樹(shù)指等，可用做低頻或中頻電絕緣材料。,分子的極性可用相對(duì)介電常數(shù)ε衡量，通常非極性高聚物的ε≈2，弱極性或中等極性高聚物的ε＝2~4，強(qiáng)極性高聚物的ε>4。,表7.2常見(jiàn)高聚物的相對(duì)介電常數(shù),靜電現(xiàn)象兩種電性不同的物體相互接觸或磨擦?xí)r，會(huì)有電子的轉(zhuǎn)移而使一物種體帶正電荷，另一種物體帶負(fù)電荷的現(xiàn)象。,靜電現(xiàn)象具有兩面性，它應(yīng)用于靜電印刷、油漆噴涂和靜電分離等。但靜電往往是有害的，例如腈綸纖維起毛球、吸灰塵；粉料在干燥運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)結(jié)塊等。,常用的抗靜電劑是一些表面活性劑，其主要作用是提高高聚物表面的電導(dǎo)性，使之迅速放電，防止電荷積累。,另外，在高聚物中填充導(dǎo)電填料如炭黑、金屬粉、導(dǎo)電纖維等也同樣起到抗靜電的作用。,,高聚物溶解的兩個(gè)階段：,溶脹溶劑分子滲入高聚物內(nèi)部，使高分子鏈間產(chǎn)生松動(dòng)，并通過(guò)溶劑化使高聚物膨脹成凝膠狀。,溶解高分子鏈從凝膠表面分散進(jìn)入溶劑中，溶解形成均一的溶液。,（1）溶解性,一般線(xiàn)型（包括帶支鏈）的高聚物，在適當(dāng)?shù)娜軇┲谐？梢匀芙狻Ｈ缇郾揭蚁ú噬婢撸┛扇苡诒交蚣妆?，有機(jī)玻璃（繪圖直尺）可溶于氯仿或丙酮。,但體型高聚時(shí)，通常只發(fā)生溶脹而不能溶解。,4．溶解性和保水性,溶劑選擇的原則是“相似相溶”，極性大的高聚物選用極性大的溶劑；極性小的高聚物先用極性小的溶劑。例如，未硫化的天然橡膠是弱極性的，可溶于汽油、苯、甲苯等非極性或弱極性溶劑中。,高吸水性樹(shù)脂含有羥基等強(qiáng)親水基團(tuán)，不溶于水，在水中只能溶脹，有驚人的吸水能力。吸水后成凝膠狀，在加壓下，水分也不易擠出來(lái)。例如，由淀粉和聚氧乙烯制成的保水材料，吸水重量可達(dá)自重的4603倍；這些高吸水性的樹(shù)脂已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)保濕大棚，制作嬰兒尿不濕、防止土地荒漠化等。,（2）保水性,晶態(tài)高聚物一般需將其加熱至熔點(diǎn)附近，待晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)后，溶劑分子才能滲入，使高聚物逐漸溶解。,相對(duì)分子質(zhì)量大的高聚物，鏈間作用力大，不利于其溶解。,,高聚物主要由C-C、C-H、C-O等牢固的共價(jià)鍵連接而成，含活潑的基團(tuán)較少，且分子鏈相互纏繞，使分子鏈上不少基團(tuán)難以參與反應(yīng)，因而一般化學(xué)穩(wěn)定性較高。,（1）穩(wěn)定性,一些含高聚物不耐水，在酸或堿的催化下會(huì)與水反應(yīng)。例如，聚酰胺與水的反應(yīng)：,高聚物一般化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿腐蝕，但不耐高溫，易老化。,5．化學(xué)穩(wěn)定性和老化,老化是指高聚物及其材料在加工、貯存和使用過(guò)程中，長(zhǎng)期受化學(xué)、物理（熱、光、電、機(jī)械等）以及生物（霉菌）因素的綜合影響，發(fā)生裂解或交聯(lián)，導(dǎo)致性能變壞的現(xiàn)象。例如，塑料制品變脆、橡膠龜裂、纖維泛黃、油漆發(fā)粘等。,,老化是物理性質(zhì)變壞的不可逆過(guò)程。主要有兩種過(guò)程：,降解鏈斷裂，Mr變小→發(fā)粘、變軟、喪失機(jī)械強(qiáng)度,交聯(lián)線(xiàn)型變體型→變硬、變脆、喪失彈性，如天然膠、聚氯乙烯的老化,,若在高聚物分子鏈中引入較多的芳環(huán)、雜環(huán)結(jié)構(gòu)，或在主鏈或支鏈中引入無(wú)機(jī)元素（如硅、磷、鋁等），均可提高其熱穩(wěn)定性。,為了延緩光、氧、熱對(duì)高聚物的老化作用，通?？稍诟呔畚镏屑尤敫黝?lèi)光穩(wěn)定劑、抗氧劑（芳香族胺類(lèi)如二苯胺和酚類(lèi)等），或熱穩(wěn)定劑（如硬脂酸鹽等）。,（2）老化,聚合反應(yīng),7.3.1高分子化合物的合成反應(yīng),加成聚合反應(yīng)（加聚反應(yīng)）,聚合反應(yīng)——由小分子單體合成聚合物的化學(xué)反應(yīng),,縮合聚合反應(yīng)（縮聚反應(yīng)）,7.3高分子化合物的合成、改性與再利用,,加聚反應(yīng),僅由一種單體聚合而成的，分子鏈中只包含一種單體構(gòu)成的鏈節(jié)的聚合反應(yīng),由兩種或兩種以上單體同時(shí)進(jìn)行聚合，生成的聚合物含有多種單體構(gòu)成的鏈節(jié)的聚合反應(yīng),共聚物往往可兼具兩種或兩種以上均聚物的一些優(yōu)異性能，因此通過(guò)共聚方法可以改善產(chǎn)品的性能。,加聚反應(yīng)——由一種或多種單體相互加成，或由環(huán)狀化合物開(kāi)環(huán)相互結(jié)合成聚合物的反應(yīng)。,,均聚反應(yīng),共聚反應(yīng),1．加聚反應(yīng),,縮聚反應(yīng)——由一種或多種單體相互縮合生成高聚物，同時(shí)有低分子物質(zhì)（如水、鹵化氫、氮、醇等）析出的反應(yīng)。,例如癸二酸和己二胺合成為尼龍-610的反應(yīng)：,,,,,,,,,,2．縮聚反應(yīng),高分子材料的改性通過(guò)各種方法改變已有材料的組成、結(jié)構(gòu)，以達(dá)到改善性能、擴(kuò)大品種和應(yīng)用范圍的目的。,通常采用的改性方法大體上可分為化學(xué)法與物理化學(xué)法兩大類(lèi)：,7.3.2高分子化合物的改性,1．高聚物的化學(xué)改性,借化學(xué)反應(yīng)改變高聚物本身的組成、結(jié)構(gòu)，以達(dá)到材料改性的目的。,常用的反應(yīng),交聯(lián)反應(yīng)共聚反應(yīng)官能團(tuán)反應(yīng),,,經(jīng)部分交聯(lián)后的橡膠，既提高了強(qiáng)度和韌性，又同時(shí)保留了較好的彈性。硫化后的橡膠只發(fā)生溶脹，具有耐溶劑性。,例橡膠的硫化：,借化學(xué)鍵的形成，使線(xiàn)型高聚物連接成為體型高聚物的反應(yīng)。,（1）交聯(lián)反應(yīng),,ABS工程塑料具有聚苯乙烯優(yōu)良的電性能和易加工成型性，丁二烯提高彈性和沖擊強(qiáng)度，丙烯腈可增加耐熱、耐油、耐腐蝕性和表面硬度，使之成為綜合性能優(yōu)良的工程材料。,由兩種或兩種以上不同單體通過(guò)共聚所生成的共聚物，往往在性能上有取長(zhǎng)補(bǔ)短的效果。,（2）共聚反應(yīng),,如離子交換樹(shù)脂就是利用官能團(tuán)反應(yīng)，在高聚物結(jié)構(gòu)中引入可供離子交換的基團(tuán)，使之具有離子交換功能，且應(yīng)具備不溶性和一定的機(jī)械強(qiáng)度。,先要制備高聚物母體（即骨架）如苯乙烯-二乙烯苯共聚物（體型高聚物），然后再通過(guò)官能團(tuán)反應(yīng)，在高聚物骨架上引入活性基團(tuán)。例如，制取磺酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，可利用上述共聚物與H2SO4的磺化反應(yīng)，引入磺酸基—SO3H。由此所得離子交換樹(shù)脂（簡(jiǎn)稱(chēng)為聚苯乙烯磺酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂）的結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)）式可表示如下：,利用官能團(tuán)反應(yīng)，在高分子結(jié)構(gòu)中引入適當(dāng)?shù)墓δ芑?，使高分子具有特定的功能?（3）官能團(tuán)反應(yīng),通常可簡(jiǎn)寫(xiě)為R-SO3H（R代表樹(shù)脂母體），磺酸基-SO3H中的氫離子能與溶液中的陽(yáng)離子進(jìn)行離子交換。,同理，若利用官能團(tuán)反應(yīng)在高聚物母體中引入可與溶液中陰離子進(jìn)行離子交換的基團(tuán)，即可得陰離子交換樹(shù)脂。例如，季銨型陰離子交換樹(shù)脂R-N（CH3）3Cl。,,在高聚物中摻和各種助劑（又稱(chēng)添加劑）、將不同高聚物共混、或用其他材料與高分子材料復(fù)合而完成的改性。,（1）摻和改性,聚合物中通常要加入填料、增塑劑、防老劑（抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、紫外光穩(wěn)定劑）、著色劑、發(fā)泡劑、固化劑、潤(rùn)滑劑、阻燃劑等添加劑，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用效果。,其中填料和增塑劑是添加劑中用量最大的。,①填料,降低成本,,,類(lèi)型,有機(jī)填料木粉、纖維、棉布等,作用,改善性能:機(jī)械性能、耐熱性、電性能、加工性能,無(wú)機(jī)填料碳酸鈣、硅藻土、炭黑、滑石粉、金屬粉、金屬氧化物、白炭黑（SiO2）等,2．高聚物的物理化學(xué)改性,通常都選用一些高沸點(diǎn)（一般大于300℃）的液體或低熔點(diǎn)的固體有機(jī)化合物（如鄰苯二甲酸酯類(lèi)、磷酸酯類(lèi)、脂肪族二元酸酯類(lèi)、環(huán)氧化合物等）作為增塑劑。,如聚氯乙烯中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%~70%的增塑劑就成為軟質(zhì)聚氯乙烯塑料。,,增塑劑的加入能增大高聚物分子鏈間的距離，減弱分子鏈之間的作用力，從而使其Tg和Tf值降低，材料的脆性和加工性能得以改善。,一些能增進(jìn)高聚物柔韌性和熔融流動(dòng)性的物質(zhì)。,②增塑劑,,將兩種或兩種以上不同的高聚物混合形成具有純組分所沒(méi)有的綜合性能的高聚物的方法。形成的高聚物稱(chēng)為共混高聚物(又稱(chēng)為高分子合金)。,聚合物共混物,塑料－塑料共混。如ABS-PVC共混，可改善耐燃性,橡膠－橡膠共混。丁腈橡膠與天然橡膠共混，可提高天然橡膠的耐油性和耐熱性,橡膠－塑料共混。PVC-天然氯丁膠共混，可改善抗沖擊性能,,共混的作用：①改變單一聚合物的弱點(diǎn)，性能互補(bǔ)，獲得優(yōu)良綜合性能；②賦予特別性能或功能，如賦予粘結(jié)性能、減震、導(dǎo)電、阻燃、耐水等；③改善加工功能。,（2）共混改性,,由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料組合制得一種多相材料的過(guò)程。,與共混相比，復(fù)合包含的范圍更廣；共混改性的組分材料僅限于高聚物，而復(fù)合改性的對(duì)象除高聚物外，還可包括金屬材料與無(wú)機(jī)非金屬材料。,（3）復(fù)合改性,高分子化合物的回收及再利用的基本意義：,解決了環(huán)境污染問(wèn)題,由于高分子化合物的化學(xué)穩(wěn)定性好，難以分解，日積月累，會(huì)污染環(huán)境、危害生態(tài)。,充分利用自然資源,7.3.3高分子化合物的回收及再利用,高分子化合物的回收、利用包括：,再生利用和改性利用,熱分解回收化工原料,焚燒回收熱能,掩埋處理,光降解和微生物降解,從上世紀(jì)六十年代開(kāi)始，塑料(主要指聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯)進(jìn)入廣泛實(shí)用階段。由于塑料具有很多優(yōu)點(diǎn)：它取材容易，價(jià)格低廉，加工方便，質(zhì)地輕巧，因此塑料一問(wèn)世，便深受歡迎，它迅速滲入到社會(huì)生活的方方面面，塑料被制成碗、杯、袋、盆、桶、管等。創(chuàng)造了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。塑料被列為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，塑料的普及被譽(yù)為白色革命。,隨著塑料產(chǎn)量不斷增大，成本越來(lái)越低，我們用過(guò)的大量農(nóng)用薄膜、包裝用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用后被拋棄在環(huán)境中，給景觀和環(huán)境帶來(lái)很大破壞。由于塑料包裝物大多呈白色，它們?cè)斐傻沫h(huán)境污染被稱(chēng)為白色污染。,,*塑料的貢獻(xiàn)與白色污染,視覺(jué)污染指的是塑料袋、盒、杯、碗等散落在環(huán)境中，給人們的視覺(jué)帶來(lái)不良刺激，影響環(huán)境的美感。,白色污染的潛在危害則是多方面的。（1）一次性發(fā)泡塑料飯盒和塑料袋盛裝食物嚴(yán)重影響我們的身體健康。（2）使土壤環(huán)境惡化，嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)。（3）填埋作業(yè)仍是我國(guó)處理城市垃圾的一個(gè)主要方法。由于塑料膜密度小、體積大，它能很快填滿(mǎn)場(chǎng)地，降低填埋場(chǎng)地處理垃圾的能力；而且，填埋后的場(chǎng)地由于地基松軟，垃圾中的細(xì)菌、病毒等有害物質(zhì)很容易滲入地下，污染地下水，危及周?chē)h(huán)境。（4）把廢塑料直接進(jìn)行焚燒處理，將給環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。,,白色污染存在的兩種危害：視覺(jué)污染和潛在危害,1.白色污染的危害,（1）停止使用一次性餐具及超薄塑料袋。,（2）回收廢塑料并使之資源化是解決白色污染的根本途徑。近年來(lái)，一些國(guó)家大力開(kāi)展3R運(yùn)動(dòng)：即要求做到廢塑料的減量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循環(huán)（Recycle）。,,（3）研究開(kāi)發(fā)降解塑料。降解塑料有三類(lèi)：光降解塑料、生物降解塑料及雙降解塑料。,（4）加強(qiáng)環(huán)保宣傳，提高公民的環(huán)保意識(shí)，在社會(huì)上形成良好的環(huán)保氛圍，是解決白色污染及其它各種形式污染的前提。,2.白色污染的防治?一靠法律二靠科學(xué),7.4日常生活中的高分子材料,高分子材料、無(wú)機(jī)材料和金屬材料并列為三大材料。,高分子材料與其他材料相比，具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、絕緣性好、易于加工成型等特點(diǎn)。但也普遍存在四個(gè)弱點(diǎn)，即強(qiáng)度不夠高，不耐高溫、易燃燒和易老化。,高分子材料由于其品種多，功能齊全、能適應(yīng)多種需要，加工容易，適宜于自動(dòng)化生產(chǎn)，原料來(lái)源豐富易得、價(jià)格便宜等原因，已成為我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚闹匾牧稀９δ芨叻肿硬牧涎芯康难杆侔l(fā)展，更加擴(kuò)展了高分子材料的應(yīng)用范圍。,產(chǎn)量大，價(jià)格低，日常生活中應(yīng)用范圍廣的塑料。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。,7.4.1塑料,1.根據(jù)塑料制品的用途可分為:,機(jī)械性能好，能用于制造各種機(jī)械零件的塑料。主要有聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、酚醛樹(shù)脂、ABS塑料等。,具有特殊功能和特殊用途的塑料。主要有氟塑料、硅塑料、環(huán)氧樹(shù)指等。,通用塑料,工程塑料,特殊塑料,,,在加工過(guò)程中，一般只發(fā)生物理變化，受熱變?yōu)樗苄泽w，成型后冷卻又變硬定型，若再受熱還可改變形狀重新成型的塑料。,在成型過(guò)程中發(fā)生化學(xué)變化，利用塑料在受熱時(shí)可流動(dòng)的特征而成型，并延長(zhǎng)時(shí)間，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而成為不熔不溶的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，并固化定型而形成的塑料。,熱塑性塑料（線(xiàn)型）,熱固性塑料（體型）,,2.根據(jù)塑料受熱特性可分類(lèi),,結(jié)構(gòu)式:,性能：強(qiáng)極性，絕緣性好，耐酸堿，難燃，具有自熄性。缺點(diǎn)是介電性能差，在100~120℃即可分解出氯化氫，熱穩(wěn)定性差,用途：制造水槽，下水管；制造箱、包、沙發(fā)、桌布、窗簾、雨傘、包裝袋；還可做涼鞋、拖鞋及布鞋的塑料底等,氯化聚氯乙烯CPVC（過(guò)氯乙烯）可作熱水硬管，使用溫度65℃~105℃。,（1）聚氯乙烯（PVC),,結(jié)構(gòu)式:,性能：化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，耐酸、堿，耐溶劑性能好，吸水性低，無(wú)毒，受熱易老化,用途：制造食品包裝袋、各種飲水瓶、容器、玩具等；還可制各種管材、電線(xiàn)絕緣層等,第四代聚乙烯（超高分子量聚乙烯）—高韌性、高耐磨。密度越低，制造成本越低。,（2）聚乙烯(PE),,性能：具有韌性、耐磨、耐熱，具有吸濕性、無(wú)毒、接伸強(qiáng)度大,用途：可做尼龍布、尼龍襪子、尼龍繩及醫(yī)用消毒容器等；做機(jī)械零件、儀表、儀器零件,結(jié)構(gòu)式:,（3）聚酰胺（尼龍）,,性能：耐酸堿，耐腐蝕，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐寒，絕緣性好，耐磨。缺點(diǎn)是剛性差,結(jié)構(gòu)式:,用途：可用作高溫環(huán)境中化工設(shè)備的密封零件，無(wú)油潤(rùn)滑條件下作軸承、活塞等，還可做電容器、電纜絕緣材料,（4）聚四氟乙烯（塑料王）,性能：難溶、難熔、耐熱，機(jī)械強(qiáng)度高，剛性好，抗沖擊性好,,結(jié)構(gòu)式:,用途：制造線(xiàn)路板、插座、插頭、電話(huà)機(jī)、行李車(chē)輪、工具手柄、貼面板、三合板、刨花板等,（5）酚醛樹(shù)脂（電木）,性能：堅(jiān)硬、耐高溫、良好的機(jī)械性能、電絕緣性好、韌性好、抗沖擊性好、透明度高,,用途：制造繼電器盒蓋，計(jì)算機(jī)和磁盤(pán)的殼體、熒光燈罩、汽車(chē)及透明窗的玻璃等,結(jié)構(gòu)式:,（6）聚碳酸酯（透明金屬）,性能：變硬度、高抗沖強(qiáng)度、抗蠕變性好，耐熱、耐寒、耐磨、抗氧化性好，尺寸穩(wěn)定性好,,用途：制造機(jī)械、電子、電氣制造航空、航天等部門(mén)的零部件,結(jié)構(gòu)式:,（7）聚砜,性能：無(wú)毒、無(wú)味，易溶于酮、醛、酯等有機(jī)溶劑。耐磨性、抗沖擊性能好,,用途：用于家用電器、箱包、裝飾板材、汽車(chē)收音機(jī)等零部件,結(jié)構(gòu)式:,（8）ABS塑料,性能：其透明性在現(xiàn)有高聚物中是最好的，缺點(diǎn)是耐磨能差，硬度較低，易溶于有機(jī)溶劑等,,結(jié)構(gòu)式:,用途：廣泛用于航空、醫(yī)療、儀器等領(lǐng)域,（9）聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）,橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠。,天然橡膠其化學(xué)組成是聚異戊二烯有順式與反式兩種構(gòu)型，它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為：,順式,反式,7.4.2橡膠,1.天然橡膠,（1）分子鏈的柔順性較好,（2）分子鏈間僅有較弱的作用力,（3）分子鏈中一般含有容易進(jìn)行交聯(lián)的基團(tuán)（如含不飽和雙鍵）,人們仿造天然橡膠的結(jié)構(gòu)，合成了各種各樣的合成橡膠。合成橡膠在某些性能上往往優(yōu)于天然橡膠，例如耐磨、耐油、耐寒等方面。,2.合成橡膠,下面列舉幾種常見(jiàn)的合成橡膠的性能及用途。,順式-1,4-聚異戊二烯適合做橡膠，其分子結(jié)構(gòu)具有三個(gè)特點(diǎn)：,,性能：耐水，耐老化性能，特別是耐磨性和氣密性好。缺點(diǎn)是不耐油和有機(jī)溶劑，抗撕強(qiáng)度小,結(jié)構(gòu)式:,用途：為合成橡膠中最大的品種（約占50%），廣泛用于制造汽車(chē)輪胎，皮帶等；與天然橡膠共混可作密封材料和電絕緣材料,（1）丁苯橡膠,性能：耐油，耐氧化，耐燃，耐酸堿，耐老化，耐曲撓性及氣密性都很好；缺點(diǎn)是密度較大，耐寒和彈性較差,,結(jié)構(gòu)式:,用途：制造運(yùn)輸帶、防毒面具，電纜外皮、輪胎、膠粘劑等,（2）氯丁橡膠（萬(wàn)能橡膠）,性能：彈性、耐老化性和耐低溫性、耐磨性，都超過(guò)天然橡膠；缺點(diǎn)是抗撕裂能力差，易出現(xiàn)裂紋,,結(jié)構(gòu)式:,用途：為合成橡膠的第二大品種（約占15%），大約60%以上用于制造輪胎,（3）順丁橡膠,性能：耐油性好，拉伸強(qiáng)度大，耐熱性好；缺點(diǎn)是電絕緣性、耐寒性差，塑性低、難加工,,用途：用作機(jī)械上的墊圈以及制備收音機(jī)和汽車(chē)等需要耐油的零件,結(jié)構(gòu)式:,（4）丁腈橡膠,性能：分子無(wú)雙鍵存在，故耐熱、耐氧化、耐老化性好，使用溫度高,,結(jié)構(gòu)式:,用途：制造耐熱膠管、墊片、三角膠帶、輸送帶、人力車(chē)胎等,（5）乙丙橡膠,性能：是一種耐熱性和耐老化性很好的橡膠，它的特點(diǎn)是既耐高溫，又耐低溫，彈性好，耐油，防水，其制品柔軟光滑，物理性能穩(wěn)定、無(wú)毒、生物惰性、加工性能好，缺點(diǎn)是機(jī)械性能差，較脆，易撕裂,,結(jié)構(gòu)式:,用途：可用于醫(yī)用材料，如導(dǎo)管，引流管，靜脈插管，人造器管等，還可用于飛機(jī)、導(dǎo)彈上的一些零部件及電絕緣材料,（6）硅橡膠,纖維,,天然纖維,化學(xué)纖維,,合成纖維,7.4.3纖維,棉花、羊毛、蠶絲、麻等,再生人造纖維,再生纖維素纖維和纖維素酯纖維等,錦綸、滌綸、腈綸、維綸、丙綸和氯綸等,用低分子化合物為原料，通過(guò)化學(xué)合成和機(jī)械加工而制得的均勻線(xiàn)條或絲狀高聚物。,以天然高分子化合物為原料，經(jīng)化學(xué)處理和機(jī)械加工制得的纖維。,合成纖維具有優(yōu)良的性能，例如強(qiáng)度大、彈性好、耐磨、耐腐蝕、不怕蟲(chóng)蛀等。因而廣泛地用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪小?合成纖維的條件：,1.高聚物必須是線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，且相對(duì)分子質(zhì)量大小要適當(dāng)。,2.必須能夠拉伸，這就要求高分子鏈應(yīng)具有極性或鏈間能有氫鍵結(jié)合，或有極性基團(tuán)間的相互作用,隨著高科技的發(fā)展，現(xiàn)在已制造出很多高功能性（如抗靜電、吸水性、阻燃性、滲透性、抗水性、抗菌防臭性、高感光性）纖維及高性能纖維（如全芳香族聚酯纖維、全芳香族聚酰胺纖維、高強(qiáng)聚乙烯醇纖維、高強(qiáng)聚乙烯纖維等）。,性能：顯著優(yōu)點(diǎn)是：抗皺、保型、挺括、美觀。對(duì)熱、光穩(wěn)定性好。潤(rùn)濕時(shí)強(qiáng)度不降低，經(jīng)洗耐穿，可與其他纖維混紡。年久不會(huì)變黃。缺點(diǎn)是不吸汗，而且需要高溫染色,,結(jié)構(gòu)式:,用途：是產(chǎn)量最大的合成纖維，大約90%作為衣料用（紡織品為75%，紡織物為15%）。用于工業(yè)生產(chǎn)的只占總量的6%左右,(1)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(滌綸、的確涼),性能：強(qiáng)韌耐磨、彈性高、質(zhì)量輕，染色性好，較不易起皺，抗疲勞性好。吸濕率為3.5%~5.0%，在合成纖維中是較大的，吸汗性適當(dāng)，但容易走樣,,用途：約一半作衣料用，一半用于工業(yè)生產(chǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，約1/3是做輪胎簾子線(xiàn)。尼龍－66的耐熱性比尼龍－6高，做輪胎簾子線(xiàn)很受歡迎,結(jié)構(gòu)式:,(2)聚己二酰己二胺纖維（錦綸－66，尼龍－66）,性能：具有與羊毛相似的特性，質(zhì)輕，保溫性和體積膨大性?xún)?yōu)良。強(qiáng)韌（與棉花相同）而富有彈性，軟化溫度高。吸水率低，不適宜作貼身內(nèi)衣。缺點(diǎn)是強(qiáng)度不如尼龍和滌綸,,結(jié)構(gòu)式:,用途：大約70%作衣料用（紡織物占60%左右），用于工業(yè)生產(chǎn)的只占5%左右,(3)聚丙烯腈纖維(腈綸、人造羊毛),性能：親水性好，吸濕率可達(dá)5%，和尼龍相等，與棉花（7%）相近。強(qiáng)度與聚酯或尼龍相近，拉伸彈性比羊毛差，比棉花好,,結(jié)構(gòu)式:,用途：70%用于工業(yè)生產(chǎn)，其中以布和繩索居多。可代替棉花作衣料用,(4)聚乙烯醇纖維（維綸、維尼綸）,性能：它的抗張強(qiáng)度與蠶絲、棉花相當(dāng)，潤(rùn)濕時(shí)也完全不變。最大的優(yōu)點(diǎn)是難燃性和自熄性。缺點(diǎn)是耐熱性低染色不好,,用途：幾乎都不作衣料用，作過(guò)濾網(wǎng)等工業(yè)產(chǎn)品約占50%，室內(nèi)裝飾用占40%,結(jié)構(gòu)式:,(5)聚氯乙烯（氯綸）,功能高分子材料具有某種特殊功能的高分子材料。例如離子交換、滲透、導(dǎo)電、發(fā)光、對(duì)環(huán)境因素（光、電、磁、熱、pH）的敏感性、催化活性等。,7.4.4感光高分子材料,感光高分子材料在光照射下能迅速發(fā)生物理或化學(xué)變化，經(jīng)過(guò)一定的處理過(guò)程，可以得到記錄影像的高分子材料。,光交聯(lián)型高分子,光分解型高分子,光致變色高分子,感光高分子材料,,在光照下，分子鏈間能發(fā)生交聯(lián)偶合反應(yīng)的感光性高分子。,,聚乙烯醇肉桂酸酯,生成的交聯(lián)產(chǎn)物不溶于有機(jī)溶劑。當(dāng)用適當(dāng)溶劑（顯影液）沖洗時(shí)，未感光部分被沖洗下來(lái)，而感光部分因不溶解而保留下來(lái)，結(jié)果得到與底片相反的圖像（負(fù)圖像,即負(fù)性光刻膠）。,1．光交聯(lián)型高分子,在光照下，高分子側(cè)鏈上的基團(tuán)發(fā)生分解的感光性高分子。,,受光照的部分溶于顯影液（稀堿液），而未受光照部分則保持不變，顯出圖像，稱(chēng)為正圖像。,鄰重氮醌,不溶于稀堿液,烯酮,茚甲酸,可溶于稀堿中,正、負(fù)性光刻膠可以用于制造集成電路、照相底片、印刷、激光光盤(pán)等很多方面。,2．光分解型高分子,在光照后化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化前后對(duì)可見(jiàn)光的吸收波長(zhǎng)不同，顯示出顏色變化，停止光照后又恢復(fù)原來(lái)的顏色的高分子。,,無(wú)色,藍(lán)色,可制備各種光色太陽(yáng)鏡、電焊鏡、護(hù)目鏡，各種玻璃窗，軍事用偽裝材料，密寫(xiě)信息材料等。,3．光致變色高分子,基體材料粘合增加材料，傳導(dǎo)和分散外力。,為了增強(qiáng)兩者的結(jié)合力，有時(shí)加“偶聯(lián)劑”。如硅烷偶聯(lián)劑是一類(lèi)具有有機(jī)官能團(tuán)的硅烷，在其分子中同時(shí)具有能和無(wú)機(jī)質(zhì)材料化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)及與有機(jī)質(zhì)材料化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)。通過(guò)使用硅烷偶聯(lián)劑，可在無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的界面之間架起"分子橋"，把兩種性質(zhì)懸殊的材料連接在一起，起提高復(fù)合材料的性能和增加粘接強(qiáng)度的作用。,7.4.5復(fù)合材料,復(fù)合材料=基體材料+增強(qiáng)材料,連續(xù)相存在,分散相存在,增強(qiáng)材料承載負(fù)荷，增加強(qiáng)度。,,1．聚合物基復(fù)合材料,主要是指纖維增強(qiáng)聚合物材料。如將碳纖維包埋在環(huán)氧樹(shù)脂中使復(fù)合材料強(qiáng)度增加；玻璃纖維復(fù)合材料為玻璃纖維與聚酯的復(fù)合體；玻璃纖維聚酰胺復(fù)合材料。,鋁基復(fù)合材料、鎳基復(fù)合材料、鈦基復(fù)合材料等。,碳纖維、碳化硅纖維和碳化硅晶須等。,2．金屬基復(fù)合材料,3．陶瓷基復(fù)合材料,復(fù)合材料按基體材料可分為：聚合物基復(fù)合材料，金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。,,*7.5材料的未來(lái)與分子設(shè)計(jì),材料、能源和信息構(gòu)成現(xiàn)代文明的三大支柱。新世紀(jì)對(duì)材料不僅功能上提出更高的要求，而且必須考慮資源、能源、環(huán)境和安全等與可持續(xù)發(fā)展有關(guān)的問(wèn)題。,對(duì)未來(lái)材料的發(fā)展趨勢(shì)大致可以概括為“六化”：即智能化、仿生化，復(fù)合化、納米化、輕量化和高功能化。,未來(lái)的材料,,智能化是指其功能可隨外界環(huán)境變化因素產(chǎn)生感知，而自動(dòng)作出適時(shí)、靈敏和適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，并能自動(dòng)地調(diào)節(jié)、修飾和修復(fù)。例如，形狀記憶合金便是一種智能材料。,高分子屬于軟物質(zhì)，其特點(diǎn)是對(duì)弱的外界影響作出相對(duì)顯著的響應(yīng)和變化。因此研究高分子的軟物質(zhì)特征，利用外場(chǎng)的變化來(lái)調(diào)節(jié)高分子功能的變化，發(fā)掘高分子的自適應(yīng)性，尋找實(shí)現(xiàn)高分子功能材料智能化的途徑，將是人們今后的努力目標(biāo)。,1．智能化,,,通過(guò)研究自然界中生物體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其特有的功能，學(xué)習(xí)制造新材料的思路和方法，并在材料的設(shè)計(jì)和制造中加以模仿，稱(chēng)為仿生材料學(xué)。,科學(xué)家找到了貝殼硬而摔不破的原因，于是模仿貝殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出一種摔不破的陶瓷。將涂有石墨層的SiC陶瓷片用熱壓法層層疊起來(lái)，抗沖擊能力可提高100倍。英國(guó)科學(xué)家用其制造汽車(chē)陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)，它耐高溫，不需要水冷系統(tǒng)。,2．仿生化,既堅(jiān)硬又柔韌的仿生陶瓷是航天航空理想的發(fā)動(dòng)機(jī)材料，也是制造裝甲車(chē)、坦克和防彈車(chē)的理想材料。,蜘蛛絲是世界上最堅(jiān)韌的纖維之一，美國(guó)投入很大力量研究天然蜘蛛絲的結(jié)構(gòu)、性能及生長(zhǎng)機(jī)理，已研制出仿生蛛絲。,如何獲取價(jià)廉的原料，也是科學(xué)家肩負(fù)的巨大責(zé)任。,植物的光合作用制造了大量有機(jī)物質(zhì)，有機(jī)物質(zhì)有的已被人類(lèi)作為天然高分子材料使用著，如順式聚異戊二烯、反式聚異戊二烯、纖維素、木材等；有的可能是潛在的合成高分子的單體資源，如木質(zhì)素、纖維素和淀粉等。,地球上以沙漠形式存在著大量SiO2，如能找到更方便、更廉價(jià)的將SiO2轉(zhuǎn)化成高分子單體的方法，這無(wú)疑將給合成高分子開(kāi)辟另一重要的單體來(lái)源。,若能模擬自然界的生物轉(zhuǎn)化和光合作用的催化功能，研究開(kāi)發(fā)光合作用合成碳?xì)浠衔锏男麓呋瘎?，將?huì)徹底解決合成高分子的原料問(wèn)題。,,材料的分子設(shè)計(jì)是指應(yīng)用已有的系統(tǒng)化的分子結(jié)構(gòu)和性能等知識(shí)和信息，指導(dǎo)合成具有預(yù)期性能的材料。,通常采用“逆向而行”的思維方法，即根據(jù)所需性能來(lái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)并進(jìn)行制備。,科學(xué)家成功地設(shè)計(jì)了半導(dǎo)體超晶格材料，通過(guò)人工設(shè)計(jì)和調(diào)控材料中的電子結(jié)構(gòu)，由組分不同的半導(dǎo)體超薄層交替生長(zhǎng)而成多層異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料，從而極大地推動(dòng)了半導(dǎo)體激光器的研制。,材料的分子設(shè)計(jì),目前作為針對(duì)性的或局部性的高分子設(shè)計(jì)已取得很大進(jìn)展。,纖維分子設(shè)計(jì)中的仿絲綢纖維設(shè)計(jì)，難燃性、耐熱纖維的設(shè)計(jì)等；,塑料的分子設(shè)計(jì)中的ABS系樹(shù)脂的分子設(shè)計(jì)，透明聚氯乙烯用的助劑的分子設(shè)計(jì)等；,為了保護(hù)環(huán)境、消除“白色污染”的自然降解高分子的分子設(shè)計(jì)，具有某種生物效能的高分子的分子設(shè)計(jì)等。,研制自然降解型高分子的基本方法就是在原料聚合物中引進(jìn)或造成感光性或感氧性結(jié)構(gòu)或可發(fā)生微生物降解結(jié)構(gòu)。,(1)用共聚法在高分子鏈上引入極少量羰基,乙烯與一氧化碳、苯乙烯與丙烯醛共聚可得：,聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈及它們的共聚物等也可以用通過(guò)共聚引入羰基的方法達(dá)到類(lèi)似的效果，獲得具有預(yù)期壽命的聚合物。,由于羰基的存在，制品易被陽(yáng)光降解。,現(xiàn)以光降解和微生物降解的分子設(shè)計(jì)為例，舉例簡(jiǎn)介于下：,可降解高聚物的分子設(shè)計(jì),,天然高分子如淀粉、纖維素等可被微生物分解。但合成高分子由于硬度、疏水性等原因，酶不能滲入其內(nèi)部，無(wú)法被分解。,方法一：采用改性天然高分子如改性淀粉與合成高分子共混，使其制品在自然條件下因天然高分子組分被生物分解而粉碎。但是殘留的碎片是合成高分子。,方法二：采用聚合物改性方法，把少量親水性基團(tuán)引入聚烯烴分子中，使微生物能夠滲入到材料內(nèi)部從而發(fā)生微生物降解。,(2)合成可為微生物分解的聚合物,選讀材料醫(yī)用功能高分子,功能高分子材料指除傳統(tǒng)使用性能外，還具有某種特定功能的高分子材料。,功能高分子材料,,電磁功能高分子材料如導(dǎo)電高分子材料、高分子磁性體、磁記錄材料等。,光功能高分子材料如光導(dǎo)材料、光記錄、光敏劑、感光材料等。,分子材料和化學(xué)功能材料如分離膜、離子交換樹(shù)脂、高分子催化劑等。,生物醫(yī)用高分子材料如人造器官、醫(yī)用高分子器械、醫(yī)用高分子藥物、仿生高分子等。,作為醫(yī)用高分子材料，應(yīng)符合以下要求：,④不因高壓煮沸、干燥滅菌、藥液等發(fā)生變質(zhì)。,①化學(xué)性能穩(wěn)定，對(duì)生理組織的適應(yīng)性良好，無(wú)毒；,②無(wú)致癌性和生理排異性，不導(dǎo)致血液凝固與溶血，不產(chǎn)生新陳代謝的異?，F(xiàn)象，不引起生理機(jī)能的惡化與降低；,③耐生物老化；,表7-3醫(yī)用高分子材料和用途,(續(xù)上表),高分子材料應(yīng)用于醫(yī)療上的很多方面：塑料注射器、血液袋、避孕器具、牙科材料、人造器官、人造關(guān)節(jié)、人造骨骼等。,作為人工器官材料，必須具備生物功能性質(zhì)，具備生物相容性，由于各種器官在生物體中所處的位置和功能不同，對(duì)材料的要求也不能一概而論。,如人工心臟和人工血管，具有高度機(jī)械性能和耐疲勞性能；人工腎，具有高度選擇透過(guò)功能等。,近年來(lái)開(kāi)展生物雜化人工器官已受到廣泛關(guān)注。,制備生物雜化人工器官的技術(shù)目前稱(chēng)為組織工程。,生物雜化人工器官是指由活體細(xì)胞或組織與醫(yī)用高分子材料構(gòu)成的器官。,由于活體細(xì)胞的介入，使得高分子材料與生物體間的排異性大大降低。,本章小結(jié),(1)相對(duì)分子質(zhì)量大，一般在1萬(wàn)以上。,1.高分子化合物的特性,(2)鏈的長(zhǎng)短參差不齊，是多分子的混合物——多分散性。,(3)幾乎無(wú)揮發(fā)性，僅以固態(tài)或液態(tài)存在，無(wú)氣態(tài)。固態(tài)可以兼具晶態(tài)和非晶態(tài)。,(4)有線(xiàn)型和體型兩種分子結(jié)構(gòu)。線(xiàn)型高聚物可溶于溶劑、受熱會(huì)熔化，具有熱塑性、柔順性和彈性。體型高聚物具有熱固性。,(5)高分子化合物中添加助劑制成的高分子材料，不同于無(wú)機(jī)及金屬材料，具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、電絕緣性好、易加工成型等優(yōu)點(diǎn)。不耐高溫、易老化是其主要缺點(diǎn)。,①高聚物的彈性和塑性與分子鏈的柔順性和分子鏈間的作用力有關(guān)。分子鏈的柔順性越大．分子鏈間的作用力越小，Tg越低，彈性越好。分子鏈的側(cè)基空間位阻大或側(cè)鏈含有極性基團(tuán)，分子的柔順性降低，Tg值升高彈性降低，呈現(xiàn)玻璃態(tài)的傾向增大。,2.高分子化合物的性能與其結(jié)構(gòu)緊密相關(guān),線(xiàn)型非晶態(tài)高聚物由于分子鏈很長(zhǎng)且單鍵可以?xún)?nèi)旋轉(zhuǎn)，賦予高聚物鏈柔順性，在一定溫度范圍內(nèi)呈高彈態(tài)，溫升變?yōu)檎沉鲬B(tài)，溫降變?yōu)椴ＡB(tài)。Tg、Tf的高低直接影響高聚物的性能和應(yīng)用。,高分子化合物的結(jié)構(gòu)與其性能有直接關(guān)系。,③電絕緣性能與分子的對(duì)稱(chēng)性及所含基團(tuán)的極性大小等因素有關(guān)。分子對(duì)稱(chēng)性好，極性小，高聚物的電絕緣性好。分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)且含有極性基團(tuán)，即分子的極性大，高聚物的電絕緣性差。高聚物的靜電作用可以加入抗靜電劑來(lái)消除。例如電絕緣性：,②機(jī)械性能電與分子間作用力等有關(guān)，分子間作用力大，分子中極性基團(tuán)多，結(jié)晶度高，交聯(lián)程度大，高聚物的機(jī)械性能好。例如強(qiáng)度：,天然橡膠（Mr=20萬(wàn)）>丁苯橡膠（Mr=4~5萬(wàn)）,高結(jié)晶度聚乙烯>低結(jié)晶度聚乙烯,聚四氟乙烯>聚氯乙烯>聚甲基丙烯酸甲酯,⑤高聚物一般具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。但受光、熱、氧等因素影響，會(huì)發(fā)生交聯(lián)或降解，使高聚物老化，老化是物理性能變壞的不可逆過(guò)程。,④高聚物的溶解性與高聚物的組成、結(jié)構(gòu)、分子間作用力有關(guān)。分子間交聯(lián)大、結(jié)晶度高，溶解性能差。溶劑的選擇大致服從“相似相溶”原則。有些高吸水性樹(shù)脂可用做保水材料。,3.若干典型高分子化合物的合成反應(yīng)、結(jié)構(gòu)和特性,可以聚氯乙烯、ABS工程塑料、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龍610、硅橡膠等為例，熟悉其單體、合成反應(yīng)、高聚物名稱(chēng)與結(jié)構(gòu)及性能。,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,