人教版高中化学选修5 第五章 5.3功能高分子 上课课件（共41张ppt）

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一、功能高分子材料简介
二、介绍几种类型的高分子材料
导电高分子
可降解高分子
高分子吸附剂
高分子功能膜
生物医用高分子
第三节
功能高分子材料
知识与能力
1、了解化学材料的发展过程
2、认识功能高分子材料在科学、技术、社会中的作用。
3、培养学生用科学的方法发现问题，认识问题的意识。

教学目标
过程与方法
利用多种电脑图片、联系多领域实例学习功能高分子材料。
情感态度与价值观
充分发挥学生学习的主动性。
培养学生勤于观察、勤于总结思考的科学态度。
培养学生用科学的方法发现问题，认识问题的意识。
重点
举出日常生活中接触到的新型有机高分子材料，认识到功能高分子材料对人类社会生活生产的重要性。
难点
扩大学生的知识面，激发学生对高分子材料学习的兴趣和投身科学事业的决心。

教学重难点
一、什么是功能高分子？
利用其力学性能的高分子，称为一般高分子。
一般高分子
功能高分子

如：聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。
利用力学性能以外性能的高分子，叫做功能高分子。
一般带有官能团
高分子化合物
二、按功能分类:
1、化学功能
如：离子交换树脂、螯合树脂、感光性树脂、氧化还原树脂、高分子试剂、高分子催化剂、高分子增感剂、分解性高分子等。
2、生物、医用功能
抗血栓、控制药物释放和生物活性等。
4、复合功能
高分子、高分子吸附剂、高分子絮凝剂、高分子表面活性剂、高分子染料、高分子稳定剂、高分子相溶剂、高分子功能膜和高分子功能电极等。
3、物理功能
导电性高分子（包括电子型导电高分子、高分子固态离子导体、高分子半导体）、高介电性高分子（包括高分子驻极体、高分子压电体）、高分子光电导体、高分子光生伏打材料、高分子显示材料、高分子光致变色材料等。
四、按照功能特性分类：
三、从制造和结构的角度分类：
结构型功能高分子
复合型功能高分子

分离材料和化学功能材料
电磁功能高分子材料
光功能高分子材料
生物医用高分子材料

2000年10月10日，瑞典皇家科学院宣布了2000年诺贝尔化学奖获得者，美国加利福尼亚大学的物理学家艾伦.J.黑格教授、美国宾夕法尼亚大学的化学家艾伦.G.马克迪亚米德教授和日本筑波大学的化学家白川英树教授，因为他们发现了导电塑料。


掺杂聚乙炔
五、几种功能高分子材料：
1、导电高分子材料
知识链接
（1）几种导电高分子的掺杂情况
加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点。
将亲水性聚合物或结构型导电高分子与基体高分子进行共混；
将各种导电填料填充到基体高分子中。
（2）复合型导电高分子材料的优点
（3）常用复合方法:

炭黑是天然的导电材料,其体积电阻率约为0.1～100Ω·cm-1。它不仅原料易得,导电性持久稳定,而且可以大幅度调整复合材料的电阻率(1～108Ω·cm-1)。由炭黑填充制成的复合型导电高分子是目前用途最广、用量最大的一种导电高分子材料。
举例：
电磁波屏蔽
随着各种商用和家用电子产品数量的迅速增加,电磁波干扰已成为一种新的社会公害，对电子仪器、设备进行电磁波屏蔽是极为重要的。直接使用混有导电高分子材料的塑料做外壳,因其成形与屏蔽一体，较其他方法,如使用太重又不方便的金属板作外壳、在塑料外壳上涂一层金属或含有碳粉、碳纤维的导电涂料、通过电镀金属将外壳覆盖等等更为方便。
（4）应用方向:
电子元件(二极管、晶体管、场效应晶体管等)
导电高分子材料在掺杂状态具有半导体或金属的电导性,去掺杂时表现为绝缘体或半导体,而原来禁带宽度较大的仍为绝缘体,所以可以利用这些性质来制作各种类型的元件成为二极管、晶体管及场效应晶体管等具有非线性电流-电压特性的电子元件。

隐身材料
所谓隐身材料是指能够减少军事目标的雷达特征、红外特征、光电特征及目视特征的材料的总称。由于雷达是军事目标侦查的主要手段,所以雷达波吸收材料的研制是关键。自从导电聚合物的出现,其作为新型的雷达波吸收材料成为研究的热点。美国、日本、法国、印度及中国相继开展了导电聚合物雷达波吸收材料的研制,尤其是美国空军投资开发的高聚物雷达波吸收材料，为隐身战斗机和侦察机制造“灵巧蒙皮”的设想和计划奠定了基础，进一步刺激了导电聚合物雷达隐身技术的发展。
(1)非离子型高分子吸附剂
非离子型吸附树脂主要是指在分子结构中不包含离子性基团，主要依靠分子间范德华力进行吸附的高分子树脂。在环境保护中作为污染物富集材料、应用于动植物中有效成分的分离提取与纯化过程中。按照聚合物骨架类型，可分成聚苯乙烯型、聚丙烯酸型等。
2、高分子吸附剂
(2)金属阳离子配位型吸附剂
金属阳离子配位型吸附剂又称为高分子螯合剂，这类吸附树脂能够浓缩和富集各种金属离子。
主要有两类：
一类是合成型高分子螯合树脂；
一类是天然高分子螯合剂。
(3)离子型吸附树脂
这种高分子材料的骨架中含有某些酸性或碱性基团，最常见的是离子交换树脂。
根据树脂所交换离子的荷电特征分成阳离子型和阴离子型。
3、吸水性高分子吸附剂：

高吸水性树脂的研究始于60年代，世界上最早开发的一种高吸水性树脂是淀粉-丙烯氰接枝共聚水解产物，即在淀粉上接枝丙烯氰然后水解而成。
知识链接
按原料组成分类：
如：包括淀粉类和纤维素类
如：聚丙烯酸系树脂、聚丙烯氰系树脂、聚乙烯醇系树脂、聚环氧乙烷系树脂等。
全人工合成的高分子
改性的天然高分子

4、吸油性高分子：

高吸油性树脂少则可吸自重的几倍,多则近百倍,吸油量大、吸油速度快且保油能力强。
应用于工业的废液处理以及环境保护方面。另外可作橡胶改性剂、油雾过滤材料、芳香剂和杀虫剂的基材、纸张添加剂等。
知识链接
水处理 水的软化，脱碱；水的脱盐；高纯水制备
糖及多元醇的处理 葡萄糖脱色精制，蔗糖、甜菜糖浆的软化、脱色精制；甘油纯化
工业废水处理 含铬、汞、铜废水处理；含金、银废水处理及回收
原子能工业 铀、钍的提炼；反应堆用水的净化；放射性废水的处理
催化剂 蔗糖的转化；酯化反应；水解反应；烷基化反应；缩合反应
制药工业 抗菌素的分离提炼精制；生化药物的分离精制；氨基酸、蛋白质的分离；生物碱的分离；药物添加剂
应用举例
探究
如何让吸水性高分子改变你的生活？
作农田保水剂，在作物根系周围形成微型水库
高吸水性树脂包装膜，保鲜水果。
高吸水性树脂制成吸水带，作为水密封材料。
高吸水性树脂用作卫生巾材料，增加舒适性。
吸水树脂凝胶可用作抗血栓材料。
高吸水性树脂制成的人工肾过滤材料
如何让吸油性高分子改变你的生活？
高吸油性树脂用作芳香剂或杀虫剂的载体基材。

储油设备密封材料的添加改性剂
高吸油性树脂可以浮在水面用于处理水面浮油
5、高分子功能膜
（1）按构成膜的材料分类
天然高分子膜、有机合成高分子膜
（2）膜制备材料：
天然高分子材料类
主要包括改性纤维素及其衍生物类
聚烯烃类
包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺等
聚酰胺类
如：尼龙66
（3）几种常见的高分子功能膜：
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。芳香聚酰胺膜具有优越的机械强度，化学性能稳定，耐压实，能在pH值4-10的范围内使用。 聚苯并咪唑反渗透膜则能耐高温，吸水性好，适用于在较高温度下的作业。
反渗透装置已成功地应用于海水脱盐，并达到饮用级的质量。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。用RO(Reverse Osmosis )进行海水淡化时，因其含盐量较高，除特殊高脱盐率膜以外，一般均须采用二级RO淡化。但是海水脱盐成本较高，目前主要用于特别缺水的中东产油国。
超滤膜分离技术主要用于分离溶液中的大分子、胶体微粒。通过膜的筛分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶质截留，是溶质分子与小分子溶剂分离的膜过程 。
超滤膜
微滤膜是指孔径范围为0.01-10?m的多孔质分离膜，它可以把细菌、胶体以及气溶胶等微小粒子从流体中比较彻底地分离除去。
微滤膜
气体分离中常用的高分子膜，是非对称的或复合膜，其膜表层为致密高分子层，即非多孔高分子膜。这种膜材料需要具有优良的渗透性。
气体分离膜
环境保护废水处理——各种工业废水用膜法处理时，可收到回收有用物质和使排放污水达标的双重作用。
（4）应用举例：
生啤酒(扎啤)和低度酒(如干葡萄酒等)经微滤除菌可延长其保质期。
用金属膜直接超滤苹果浆，既节省了榨汁工序，又能得到85%的清汁和86%的芳香物。
海水淡化
医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生的具有特殊功能的合成高分子材料,可以通过聚合等方法进行制备,是生物医用材料的重要组成之一。
6、生物、医用高分子
知识链接
应用领域 应用目的 实 例
长期和短期治疗 1.受损组织的修复和替代
2.辅助或暂时替代受损器官的生理功能
3.一次性医疗用品 人工血管、人工皮肤、人工软骨、美容填充
人工心肺系统、人工心脏、人造血、人工肾、人工胰腺
注射器、输液管、导管、缝合线、医用粘合剂等
药物制剂 药物控制释放 部位控制；定位释放；时间控制；恒速释放（缓释药物）；反馈控制；脉冲释放
诊断控制 临床检测新技术 快速响应、高灵敏度、高精确度的检测试剂与工具，包括试剂盒、生物传感器等
生物工程 1.体外组织培养
2.血液成分分离 细胞培养基、细胞融合添加剂、生物杂化人工器官、血浆分离、病毒和细菌的清除
理想的人工关节材料有聚乙烯,因其耐磨性优于不锈钢,用骨水泥作成骨用黏合剂,很受医学的重视。骨水泥是用甲基丙烯酸甲酯为单体, 甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物为聚合物加入有机过氧化物引发剂,少量对二苯酚,聚合反应后制成。
举例
在高分子载体上固定酶、抗体或抗原等生物活性物质可用于查明某些病因。
在聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇等合成纤维上引进5-硝基呋喃基丙烯醇等各种抗菌剂或高分子与多种金属的络合物又可形成一类新的抗菌高分子材料，被用作缝线长期植入体内的导管以及作烧伤敷料以保护和促进伤口的愈合。

课堂小结
1、功能高分子的概念
2、功能高分子的性质特点
3、几种常见的功能高分子

课堂练习
以氯乙烯单体为原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根据其用途不同可在5万至15万之间，其结构单元的分子量为62.5，计算其聚合度。
解：
== == 50000-150000/62.5=800-2400
通过计算可知，聚氯乙烯的平均聚合度应在800-2400,聚氯乙烯 分子约由800-2400个氯乙烯单元组成。