第九章 几种重要的高分子材料_...
第九章生物医用高分子材料
• （3） 医用生物陶瓷。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、 可吸收磷酸三钙陶瓷等）
• （4） 医用生物复合材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性 玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。
• 2000万心血管病患者 --------每年需要24万套人工心瓣膜
• 肾衰患者 --------每年需要12万个肾透析器
• ……
2020/6/17
材料
3. History of polymeric biomaterials
1943年 1949年
赛璐珞薄膜开始用于血液透析 美国首先发表了医用高分子的展望性论文。在文章 中，第一次介绍了利用PMMA作为人的头盖骨、关 节和股骨，利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床 应用情况。50年代，有机硅聚合物被用于医学领 域，使人工器官的应用范围大大扩大，包括器官替 代和整容等许多方面。
• 人造器官或组织
• 人造皮肤，血管，骨，关节，肠道，心脏，肾等
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材料
2020/6/17
材料
制备生物医用高分子材料？
化学家来做第一步
• 化学家合成原始材料并检测各项理化指标
• 生物学家检测材料生物毒性及生物相容性
• 医学家做临床动物试验-人体试验
• 化学工程师制造生物医用高分子材料
9.1 概述
一、生物医用材料的定义 （Biomedical materials）
对生物体进行诊断、治疗和置 换损坏组织、器官或增进其功 能的材料。
第九、十章 高分子材料
高分子材料
2、按用途(yòngtú)分类
表9-4高分子材料(cáiliào)按用途分类
塑料 橡胶 纤维 涂料 胶粘剂
功能高 分子
产量最大，与国民经济、人民生活关系密切，故称为“三大 合成材料”。
涂料是涂布于物体表面能结成坚韧保护膜的涂装材料 胶粘剂是指具有良好的粘合性能，可将两种相同或不相同的 物体粘接在一起的连接材料。 功能高分子是指在高分子主链和侧枝上带有反应性功能基团， 并具有可逆或不可逆的物理功能或化学活性的一类高分子。
具有取代基的乙烯基单体可能存在头－尾或头－头或尾－尾连接。有取代基的碳原子 (yuánzǐ)为头，无取代基的碳原子(yuánzǐ)为尾。多数高分子材料是首尾构型为主，通常在 头头构型的R基团间会出现极性相斥。
首尾构型
HHHH .C C C C
HRHR
HHHH .C C C C
HRRH
头头构型
精品资料
便于洗涤； • 由聚乙烯醇缩甲醛制得的维尼纶，维尼纶织物透气干爽，穿着舒适。
精品资料
高分子材料 生活(shēnghuó)中的高分子——食
精品资料
高分子材料
生活(shēnghuó)中的高分子-住
客厅
电视、电脑(diànnǎo)、电话外 壳； 涂料、壁纸、复合地板、 天花板等； 墙壁、地面、窗户等装饰材料； 墙内还有看不到的保温隔热泡 沫塑料 电源开关
精品资料
高分子材料
浴室
牙刷(yáshuā)、牙杯 人造大理石梳妆台(由不饱和聚酯 加石灰石和颜料制成) 玻璃钢浴缸 塑料凳、塑料盆
精品资料
高分子材料
• 活动房：由酚醛或脲醛树脂压制成板材制成，便于拆装运输。 • 整体模塑住房：由玻璃增强纤维与树脂制成。 • 这些轻巧实用，便于快速拆装的房屋，为搭制临时展览场馆、
教学功能高分子材料PPT课件
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22.07.2020
9.2、具有化学反应和分离功能的高分子材料 • 9.2.1、离子交换树脂
• 一类能够与溶液中的阴离子或阳离子发生交换 的功能高分子材料
• 包括基体、官能团、助剂
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22.07.2020
• 我国“离子交换树脂之父”何炳林
离子交换树脂的分类
（1）根据合成方法分类 缩聚型离子交换树脂（例如甲醛与苯酚缩聚物） 加聚型离子交换树脂（例如苯乙烯和二乙烯基苯共聚 物）。
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（2）根据树脂的孔结构分类 凝胶型离子交换树脂 大孔型离子交换树脂 载体型离子交换树脂
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• 向某一种材料给予的作用或输入的能量与通过材料输出 而给予外部作用能量属于同一类
• （2）二次功能材料
• 向某一种材料给予的作用或者输入的能量，当其通过功 能材料之后，所给予的作用或者输入的能量发生了转换
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• 9.1.2、功能高分子材料设计及制备
• (2)化学功能
• ①分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络 合物；
• ②反应功能材料；如高分子试剂、高分子催化剂；
• ③生物功能材料：如固定化菌，生物反应器等。
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• （3）物理化学功能
• ①电学功能材料：如超导体，导电高分子等；
• ②光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等；
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22.07.2020
离子交换树脂的主要应用
第九章第一节高分子材料基础知识_工程材料
第9章非金属材料工程塑料非金属材料人造橡胶复合材料比重小（轻化结构）优越性工艺性好（有利于加工成型）耐腐蚀绝缘目前使用的非金属材料主要为人工合成的高分子材料§9-1 高分子材料的基础知识一、高分子化合物的组成与结构1、什么是高分子材料？M<500 低分子 M>5000 高分子M=500～5000 视具体情况划分例：多糖 M=1000 低分子石蜡 M=1000 高分子高分子材料除分子量大外，还应具有一定的强度、硬度、刚度、弹性、塑性等。
2、高分子化合物的组成高分子化合物是有一种或几种低分子化合物经重复连接而成的。
例：聚乙烯2 CH 简化式：2式中：2缩聚反应条件：单体上带有能参与化学反应的官能团4、大分子链的结构形态与作用力1）大分子链的形态①线型分子链各链节以共价链连接成线型长链分子▼形态：像一根长线，呈卷曲状或线团状。
在拉力作用下，呈卷曲状或线团状的线型大分子链可以伸展拉直，外力去除后，又缩回到原来的卷曲状和线团状。
▼性能：具有良好弹性和塑性；能在溶剂中溶解或溶胀；加热时可软化或熔化。
因此，易于成型，可重复使用。
如聚乙烯等热塑性塑料。
②体型(网型或交联型)分子链在线型或支化型分子链之间, 沿横向通过链节以共价链连接起来, 形成的三维(空间)网状大分子。
▼形态：网状▼性能：结构稳定性高；不溶于任何溶剂；加热不熔融；具有良好的耐热性和强度；脆性大；弹性、塑性低；只能在形成网结构前一次成型；不能重复使用。
如酚醛树脂等热固性塑料。
②高弹态：Tg～Tf（粘流温度）温度之间高聚物柔软而富弹性特点：变形量很大，而弹性模量显著降低，外力去除后变形可以回复，弹性是可逆的，具有橡胶的特性。
◆高弹态的高聚物是橡胶的使用状态。
③粘流态：Tf温度以上，高聚物为流动的粘液特点：变形迅速发展，弹性模量很快下降，高聚物开始产生粘性流动，此时变形已变为不可逆。
◆粘流态的高聚物为注射成型加工的工艺状态，也是粘结剂和涂料的使用状态2、线型晶态高聚物①完全晶态的线型高聚物，和低分子晶体材料一样，没有高弹态。
高中化学常见有机高分子材料
高中化学常见有机高分子材料
高中化学课程中，有机高分子材料是一个重要的内容。
有机高分子材料是指由大量重复单元（聚合物）构成的材料，其特点是化学稳定性高、机械性能好、加工性能好、成本低等。
本文将介绍几种常见的有机高分子材料。
1. 聚乙烯（PE）：聚乙烯是一种广泛使用的塑料，其分子结构由乙烯分子通过聚合反应而成。
聚乙烯分为低密度聚乙烯（LDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）两种。
LDPE具有韧性好、透明度高等特点，常用于制作薄膜、袋子等；HDPE具有强度高、硬度高等特点，常用于制作水管、垃圾桶等。
2. 聚丙烯（PP）：聚丙烯也是一种常见的塑料，其分子结构由丙烯分子通过聚合反应而成。
聚丙烯具有热稳定性好、耐腐蚀性好等特点，常用于制作塑料容器、食品包装等。
3. 聚氯乙烯（PVC）：聚氯乙烯是一种常见的塑料，其分子结构由氯乙烯分子通过聚合反应而成。
聚氯乙烯具有可塑性强、耐候性好等特点，常用于制作电线电缆、建筑材料等。
4. 聚苯乙烯（PS）：聚苯乙烯是一种常见的塑料，其分子结构由苯乙烯分子通过聚合反应而成。
聚苯乙烯具有透明度高、硬度高等特点，常用于制作餐具、玩具等。
5. 聚酰亚胺（PI）：聚酰亚胺是一种高性能工程塑料，其分子结构由苯并咪唑二酮和芳香族二胺分子通过聚合反应而成。
聚酰亚胺具有高温性能好、耐化学性好等特点，常用于制作航空航天器材等高科
技领域。
以上是几种常见的有机高分子材料，它们在不同领域发挥着重要的作用。
在化学学习中，了解这些材料的性质和用途，有助于掌握有机高分子化学的基础知识。
工程材料_9 高分子材料、陶瓷材料与复合材料
选用奶瓶，尽量不要选用塑料奶瓶，若坚持 选购，最好是5号PP奶瓶。
3
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），1937，有机玻璃
u 透明，强度高，耐磨性低，容易老化。 u 常用作要求透明的零件，如飞机挡风罩、显示屏、手表镜 面、装饰品等。
31
4
聚四氟乙烯，PTFE
u 耐低温、耐腐蚀、耐高温、电绝缘性，化学稳定性超过玻璃、 陶瓷、不锈钢和金。有“塑料王”之称。 u 但力学性能和加工性能较差。 u 主要用作特殊性能要求的零件和设备，如化工机械中的各种 耐腐蚀部件，冷冻工业中储藏液态气体的低温设备，耐磨零件、 密封环等。
2.1 碳纤维增强塑料
碳纤维硬壳式结构76自行车
2.2 碳纤维增强陶瓷
制造人造卫星、导弹和 火箭的外壳（耐蚀层）。
77
保鲜膜不 进微波炉
23
塑料瓶底的秘密
5：PP 聚丙烯
24
塑料瓶底的秘密
熔点高达167℃，是唯一可以放进微波炉的塑 料盒，可在小心清洁后重复使用。
塑料瓶底的秘密
6：PS 聚苯乙烯
塑料瓶底的秘密
不能放进微波炉，以免因温度过高释放有害 物质，装酸（柳橙汁）、碱性物质后，会释 放出致癌物质。
u 避免用快餐盒打包滚烫食物。 u 不要用微波炉煮方便面。
纤维素
DNA
蛋白质
被高分子包围的生活
8
9
9.1.1 分类：
按材料来源
天然高分子 合成高分子
羊毛、蚕丝、淀粉、天然橡胶等 塑料、合成橡胶、合成纤维等
加聚物 按聚合类型
缩聚物
10
9.1.1 分类：
按聚合热行为
热塑性 热固性
11
第九章 非金属材料
第 九 章 非金属材料
二、陶瓷的性能特点
原子结合：主要是离子键和共价键； 性能特点：强度高、硬度大、熔点高、化学稳定性好、线 膨胀系数小，且多为绝缘体；塑性、韧性和可加工性较差。
1、机械性能
(1)强度：抗压强度比抗拉强度高得多，比值为10：1左右， 高温强度比金属高得多；高温度时，强度有一定程度的下降， 但其塑性韧性却大大提高，加之陶瓷材料优异抗氧化性，其可 能成为未来高速高温燃气发动机的主要结构材料。 (2)硬度：高硬度、高耐磨性。
第 九 章 非金属材料
(2) 聚氯乙烯（PVC）： 是最早使用的塑料产品之一，应用十分广泛。 PVC使用温度一般在(15~55) ℃。可将其制成硬质 品（板、管）和软质品（薄膜、日用品）其突出 的优点是耐化学腐蚀，不燃烧且成本低，易于加 工；但其耐热性差，抗冲击强度低，还有一定的 毒性。当然若用共聚和混合法改进，也可制成用 于食 章 非金属材料
（5）聚四氟乙烯（PTFE)
聚四氟乙烯是含氟塑料的一种，具有极好的耐高低温 性和耐磨蚀等性能。PTFE几乎不受任何化学药品的腐蚀， 即使在高温下在强酸强碱及强氧化环境中也都稳定，故有 “塑料王”之称；其熔点为327 ℃ ，能在(-195~+250) ℃范围内保持性能的长期稳定性；其摩擦系数小，只有 0.04，具有极好的自润滑；且具有憎水憎油和不粘性；在 极潮湿的环境中也保持良好的电绝缘性。但其强度硬度较 低，冷流性大，加工成型性较差，只能用冷压烧结方法成 型。在高于390 ℃时分解出剧毒气体，应予注意。PTFE的 优良性能使其在电子，国防，涂料等领域的应用日益广泛。
第 九 章 非金属材料
(3) 聚苯乙烯（PS）： 该类塑料的产量仅次于PE和PVC。PS具有良好的加 工性能；其薄膜有优良的电绝缘性，常用于电器零件； 其发泡材料相对密度低达0.33，是良好的隔音、隔热 和防震材料，广泛用于仪器包装和隔热。其中还可加 入各种颜色的填料制成色彩鲜艳的制品，用于制造玩 具及日常用品。聚苯乙烯的最大缺点是脆性大、耐热 性差。
第九章 功能高分子
如聚丙烯酰胺侧链上的硫代缩胺基脲汞在光作用下 形成汞的有色络合物。
R N N
CH2 CH CONH Hg
S
C
N
NH R
R CH2 CH CONH Hg S C N N N H N R
八、电子聚合物
1、聚苯胺
在酸性条件和过氧化物存在下苯胺聚合成
O NH2 H+
n
PAn
聚苯胺具有较高的导电性
NH2
2、药物载体
药物载体含四类基团：药（D）、悬臂（S）、输 送基团（T）、使高分子溶解的基团（E）。
高分子链
S E E D D
T T
如聚乙烯醇和阿司匹林结合：
CH2 CH O O C O C O CH3 CH2 CH OH
n
m
七、光致变色高分子
对光进行传输、吸收、储存、转换的一类高分子材 料。 在高分子链上存在光色基团、当吸收一定波长的 光后发生颜色变化。
H3C OH
CH3
硫醇类
2 R SH R S S R + 2H+ + 2e-
CH2
CH
CH2CH NHCO( C H2)4CHCH 2CH2 SH SH
CH2SH
应用实例
头发中含有胱氨酸，与半胱氨酸存在以下相互转变：
HOOC CH NH2 CH2 S S CH2 CH NH2 COOH
胱氨酸
2HOOC CH NH2 CH2SH
CH2 CH CH2 CH N(CH2CH2OH)3
CH2Cl CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH2N+(CH2CH2OH)3Cl-
CH2
CH
两性离子
CH2 CH CH2 CH CH2 CH N(CH3)3 Cl
第九章有机高分子材料主要授课内容建筑塑料建筑涂料建
后再加热时不会化，称为热固性树脂。
西安
2006年2月
第九章 有机高分子材料
第一节 高分子化合物的基本知识
2
高聚物的聚集态结构与物理状态
聚集态结构是指高聚物内部大分子 之间的几何排列与堆砌方式。 晶态 不透明或半透明 非晶态 透明 由于长链高分子难免弯曲，故在晶 态高聚物中也总有非晶区存在，且大分 子链可以同时跨越几个晶区和非晶区。 晶区所占的百分比称为结晶度。
西安 2006年2月
第九章 有机高分子材料
第一节 高分子化合物的基本知识
（1）线型：大小分链节排列成线状主链（如图9-1a）。大多数呈卷 曲状，线状大分子间以分子间力结合在一起。线型高聚物具有良好
的弹性、塑性、柔顺性，但强度较低、硬度小、耐热性、耐腐蚀性
较差，且可融可熔。线型结构的合成树脂可反复加热软化、冷却硬 化，称为热塑性树脂。
西安
2006年2月
第九章 有机高分子材料
第二节 建筑塑料
第二节
建筑塑料
塑料是以天然或合成高分子化合物为基体材料， 加入适量的填料和添加剂，在高温、高压下塑化成型， 且在常温、常压下保持制品形状不变的材料。 常用的合成高分子化合物是各种合成树脂。 塑料作为土木工程材料有着广阔的前途。如建筑 工程常用塑料制品有塑料壁纸、饰面板、塑料地板、 塑料门窗、管线护套等；防水和密封材料有塑料薄膜、 密封膏、管道、卫生设施等。
西安
2006年2月
第九章 有机高分子材料
第一节 高分子化合物的基本知识
第一节
高分子化合物的基本知识
一、高分子化合物的定义
高分子化合物又称高分子聚合物（简称高 聚物），是组成单元相互多次重复连接而构成 的物质。 高分子化合物分子量虽然很大，但化学组成 比较简单，由许多低分子化合物聚合而成。 例如，聚乙烯分子结构为： …CH2—CH2…CH2—CH2…—[—CH2—CH2— ]n—
第九讲高分子材料
23
乙烯(H2C=CH2)--分子量28 四氟乙烯（(F2C=CF2)）
聚乙烯---分子量从2,000（72个乙烯分子）到 40,000（1429个乙烯分子）
24
聚乙烯大棚
25
氯乙烯(H2C=CHCl）
PVC室内装饰
26
料 管
线
27
丙烯(H2C=CH-CH3）
聚丙稀生产厂
聚丙稀地毯
15
二糖 常见的二糖有蔗糖、乳糖、麦芽糖和纤维二糖 麦芽糖（饴糖的主要组分）用无机酸水解时生成两 分子葡萄糖。两糖靠键连接。 乳糖水解时生成一分子葡萄糖和一分子半乳糖，牛 奶变酸是由于其中的所含的乳糖变成了乳酸。 纤维二糖用无机酸水解时生成两分子葡萄糖两糖靠 键连接。
16
多糖
纤维结构片段
17
聚苯胺
聚苯
37
聚苯乙烯
38
聚吡咯
聚噻吩
39
形状记忆高分子材料（智能材料）
40
高分子材料成型
41
42
1 纤维素 2 塑料 3 橡胶 4 功能高分子材料 5 胶黏剂
43
环氧树脂
有机胺固化剂
环氧树脂胶粘 剂的交联固化
44
45
46
47
谢谢！！
48
合成 纤维素与浓硝酸或浓硫酸反应生 纤维 成硝酸或硫酸纤维酯
9
几种代表性的纤维素的来源与组成
10
天然纤维素的构成(C6H10O5)n
天然纤维素能溶于Schwitzer试剂或浓硫酸，不易溶 于酸，但是稀酸或纤维素酶可使纤维素生成D-葡萄 糖、纤维二糖和寡糖。不溶于水、酒精，但能溶于 铜氨溶液等。（酸、碱、盐水溶液渗入纤维结晶区1）1