第五章高分子液晶材料
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专题一为课堂教学注入新的生命力---淡如何面对和认识新课程南京金陵中学李惠娟们常常会看到这样两种截然不同的景象,如右图所示。
其实,作为老师谁不希望自己的课堂精彩受欢迎?然而现实中不少老师发出这样的感慨和困惑:比起以往,现在的学生(尤其城市)对学习的热情越来越缺乏,对人间的真情越来越淡漠,……传统的教育似乎越来越乏力,老师的工作越来越辛苦,身心越来越疲惫,成就感却越来越缥缈……究竟我们的教育出了什么问题?让辛苦的老师得不到鼓励;让认真的学生无法获得肯定;让学以致用的梦想无法落实!如果老师课堂上只是把一个个有理智、有情感的鲜活学生看成是一只只吞咽僵化知识的“饲料鸡”,学习的内容和过程抽离实际的生活情境,他们自然会对学习觉得无聊,对未来感到茫然,这样的教育终究是失败和悲哀的。
也许我们每个老师的脑际时隐时现地会思考这样一些问题:问题1:“学习是什么?学习如何发生?以及如何使用知识?”问题2:作为老师的我,今天的教育或教学,想给学生最关键、最宝贵的是什么?问题3:怎样才能把老师的辛勤付出、美好期待与学生的现在渴求、未来发展紧密相连?……其实细细品味,这不是与新课程倡导的三维目标不谋而合吗?所以,我相信绝大多数老师的内心深处对新课程的是持赞同和欢迎态度的。
也许新课程的美好理念与面临的残酷现实似乎存在难以调和的矛盾,“高考考什么,老师教什么,学生学什么!”在现实中这样的教育现象并不少见,也许这是许多老师面对现实无奈的选择。
不少老师进行新课改时顾虑重重,其中一点就是认为注重过程、方法的培养势必会影响学生知识技能的操练,因为高中三年的时间是个定量,只要会做题、考高分,现在社会就是这样评价你!我一直倍感中学老师重任在肩,不仅要为他们眼前高考的现实渴求着想,更要为他们的未来发展负责!也许小学还稚嫩,大学已成型,中学时代学生正处于身体发育、性格形成、思维养成最关键的阶段。
中学对一个人的一生影响是非同寻常的!中学老师的人品修养、气质内涵、学识爱好、生活态度等都给学生潜移默化的影响,尤其是求知的欲望、方法、过程和对事物、问题的态度、观念和思维方式等给学生的后续学习及工作影响更是巨大的!例如新教材创设了多种栏目,引入了不少大学内容或学科前沿知识,怎么教?高考考不考?这些问题常让许多老师感到困惑和茫然。
液晶态:晶态和液态之间的中间相态(部分或全部地丧失平移有序,保留取向有序)液晶:具有液晶态的物质(可以流动,拥有结晶的光学性质, 双折射效应、旋光效应)高分子液晶:具有液晶态的高分子材料,又叫聚合物液晶1888年,奥地利植物学家Reinitzer观察到胆甾醇苯甲酸酯出现了“双熔点”现象。
德国物理学家Otto Lehmann用偏光显微镜观察到了双折射现象。
1889年,将其命名为”liquid crystals(液晶,LCs)”1923年,德国化学家D. Vörlander提出了液晶高分子的科学设想,1 9 3 7 年Bawden等在烟草花叶病毒的悬浮液中观察到液晶态,1972年第一个由液晶高分子纺成的纤维商品化液晶是相态的一种,因为其特殊的物理、化学、光学特性,20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。
人们熟悉的物质状态(又称相)为气、液、固,较为生疏的是电浆和液晶。
液晶相要具有特殊形状分子组合才会产生,它们可以流动,又拥有结晶的光学性质。
液晶的定义,现在已放宽而囊括了在某一温度范围可以实现液晶相,在较低温度为正常结晶之物质。
而液晶的组成物质是一种有机化合物,也就是以碳为中心所构成的化合物。
同时具有两种物质的液晶,是以分子间力量组合的,它们的特殊光学性质,又对电磁场敏感,极有实用价值。
分子排列易受外场影响(电场、磁场、温度、光和声)应用1.液晶显示:•小分子液晶•高分子铁电液晶2.先进材料:(a) 结构材料:Kevlar、Xydar (b) 非线性光学材料:光信息技术(光通信、光信息处理、光信息存储、全息技术、光计算机等)高分子液晶分子排列有序,没有对称中心,具有宏观偶极矩(c) 光电子器件(分子导线、OLED、OTFT、有机太阳能电池等)具液晶性的导电高分子分子排列有序,导电性更好3. 精密温度指示材料(通过光的颜色变化)微温传感器检测正常皮肤与肿瘤皮肤温度差(1.6~2.0 C),诊断早期肿瘤无损检测机器零件裂缝4、分子生物化学方面生物体组织由溶致性大分子液晶构成,从液晶态转变为液态导致病变。
液晶高分子材料液晶高分子材料是一种具有特殊结构和性能的材料,它在液晶状态下具有液体的流动性,同时又具有固体的有序性。
液晶高分子材料通常由高分子主链和液晶基团组成,通过特殊的加工工艺可以制备成具有特定性能的材料,广泛应用于显示器件、光学材料、传感器等领域。
本文将从液晶高分子材料的结构特点、制备工艺和应用领域等方面进行介绍。
首先,液晶高分子材料的结构特点。
液晶高分子材料的主链通常是由碳、氢等元素组成的高分子链,而液晶基团则是具有液晶性质的分子单元。
这些液晶基团在高分子主链上的排列方式和空间取向对材料的性能具有重要影响。
通常液晶高分子材料可以分为低分子液晶高分子和高分子液晶高分子两类,它们的结构特点和性能表现有所不同。
其次,液晶高分子材料的制备工艺。
液晶高分子材料的制备通常包括原料选择、聚合反应、加工成型等步骤。
在原料选择方面,需要选择具有液晶性能的液晶基团和适合的高分子主链,通过化学合成或物理混合的方式将它们组装成液晶高分子材料。
在聚合反应中,需要控制反应条件和聚合度,以获得理想的分子结构和分子量。
在加工成型中,需要利用特殊的加工设备和工艺,将液晶高分子材料制备成薄膜、纤维、片材等形式,以满足不同领域的需求。
最后,液晶高分子材料的应用领域。
液晶高分子材料具有优异的光学性能、电学性能和机械性能,因此在显示器件、光学材料、传感器等领域有着广泛的应用。
在液晶显示器件中,液晶高分子材料作为液晶材料可以实现信息的显示和传输,广泛应用于电视、电脑显示屏等设备中。
在光学材料领域,液晶高分子材料可以制备成具有特殊光学性能的材料,用于制备偏光片、光学波片等光学元件。
在传感器领域,液晶高分子材料可以利用其对外界环境的敏感性,制备成温度传感器、压力传感器等传感器元件。
总之,液晶高分子材料具有特殊的结构和性能,通过合理的制备工艺可以制备成具有特定性能的材料,广泛应用于显示器件、光学材料、传感器等领域。
随着科学技术的不断发展,相信液晶高分子材料在未来会有更广阔的应用前景。
功能高分子——高分子液晶材料高分子液晶材料是一种由高分子化合物组成的材料,具有液晶相特性的特殊分子结构和性质。
由于高分子液晶材料具有优异的物理、化学和光学性能,广泛应用于光电显示、光学器件、生物医学、纳米技术等领域。
本文将重点介绍高分子液晶材料的特性、合成方法以及应用前景。
高分子液晶材料的特性主要包括以下几个方面。
首先,高分子液晶材料具有高的机械强度和化学稳定性,可以在广泛的环境下使用。
其次,高分子液晶材料具有自组装性能,可以形成有序排列的分子结构,展示出特殊的液晶相。
此外,高分子液晶材料还具有优异的导电、发光、感光等性能,可广泛应用于光电显示和光学器件领域。
高分子液晶材料的合成方法主要有两种。
一种是通过聚合反应合成高分子液晶材料,包括自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等反应方式。
另一种方法是通过高分子功能化合成高分子液晶材料,即在已有的高分子链上引入液晶基团或共聚物中含有液晶单体。
合成高分子液晶材料需要考虑合成的效率、纯度和控制精度等方面的问题。
高分子液晶材料的应用前景十分广阔。
首先,在光电显示领域,高分子液晶材料可以应用于液晶显示器、有机发光二极管(OLED)等设备的制备。
其次,在光学器件领域,高分子液晶材料可以应用于光电调制器、偏振器、光纤等设备的制造。
此外,高分子液晶材料还可以应用于生物医学领域,如用于组织工程材料、药物传递系统等方面的研究。
总之,高分子液晶材料以其独特的性能和结构在科学研究和工业应用中发挥着重要作用。
随着科技的进步和社会的发展,高分子液晶材料在光电显示、光学器件、生物医学等领域的应用前景将进一步拓展,有望在未来的科学研究和工业生产中得到更广泛的应用。
第三节功能高分子材料[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析:从新型高分子材料所含官能团的角度,辨析不同类型新型高分子材料及其化学性质的差异,进而体现在用途的不同。
2.科学态度与社会责任:了解新型高分子材料优异的性能,了解新型高分子材料对环境的污染以及研制环保型的新型高分子材料是保护环境的关键。
一、功能高分子材料1.功能高分子材料功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能,也有某些特殊功能的高分子材料。
2.新型功能高分子材料3.高吸水性树脂的结构特点及合成方法(1)结构特点①含有强亲水性原子团(—OH)的支链;②具有网状结构。
(2)合成方法①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链,以提高它们的吸水能力。
例如,将淀粉与丙烯酸钠在引发剂作用下共聚,生成以淀粉为主链的接枝共聚物,同时与交联剂反应,生成具有网状结构的淀粉——聚丙烯酸钠接枝共聚物高吸水性树脂。
②以带有强亲水性原子团的化合物,如丙烯酸CH2==CH—COOH 等为单体,均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。
例如,丙烯酸单体用NaOH中和得到丙烯酸钠,加入少量交联剂,再在引发剂作用下发生聚合,得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
这两种方法有一个共同特点,都要在反应中加入少量含两个双键的二烯化合物作为交联剂,让线型结构变为网状结构。
(1)丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分()(2)由淀粉等物质制取网状结构的淀粉是为了增强其稳定性()(3)功能高分子材料具有传统高分子材料的机械性能和某些特殊功能()(4)高分子分离膜用于污水、工业废水处理和海水淡化等()答案(1)×(2)×(3)√(4)√1.下列有关功能高分子材料用途的叙述中不正确的是()A.高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠B.离子交换树脂主要用于分离和提纯物质C.医用高分子可用于制造医用器械和人造器官D.聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化答案 D解析聚乙炔膜属于导电高分子材料,主要用于制造电子器件。
CH2CH CH CH2nCH2CH2CH2CHCH3第五章合成高分子一、加成聚合反应(一)高分子的相关概念1、高分子的分类(1)天然高分子一淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等(2)合成高分子一塑料、合成纤维、合成橡胶等2、高分子与低分子的区别与联系高分子低分子相对分子质量通常在104以上一般在1000以下相对分子质量数值平均值具有明确的数值分子的基本结构由若干个重复结构单元组成单一分子结构性质在物理、化学性质上有较大的差别联系有机高分子是由低分子有机物经聚合反应得到的3、合成高分子的基本方法(1)加成聚合反应——一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应(2)缩合聚合反应——一般是含有两个(或两个以上)官能团的单体之间发生的聚合反应(二)加聚反应1、特点(1)单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物(如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等)(2)加聚反应发生在不饱和键上(3)无副产物产生,聚合物链节的化学组成与单体的化学组成相同(4)加聚反应生成的聚合物的平均相对分子质量为单体的相对分子质量的整数倍。
2、种类(1)烯烃的均聚反应:乙烯的加聚反应:(2)二烯烃的均聚反应:1,3丁二烯的加聚反应:nCH2=CH-CH=CH2−−−→催化剂“破两头移中间”(3)共聚反应:由两种或两种以上单体发生的加聚反应①烯烃的共聚反应:乙烯和丙烯的共聚反应:nCH2=CH2+nCH2=CH-CH3−−−→催化剂(或②烯烃与二烯烃的共聚反应:乙烯和1,3丁二烯的共聚反应:CH 2-CH 2-CH 2-CH=CH-CH2n催化剂催化剂催化剂 △nCH 2=CH 2+ nCH 2=CH-CH=CH 2−−−→催化剂(4)碳碳三键的加聚反应:乙炔的加聚反应:(三)由聚合物推单体:“无双键, 两 碳拆;有双键, 四 碳拆,单双键 互换 ” 1、若链节的主链上只有C-C ,则 2 个C 一起拆,单键变 双 键。
2、若链节的主链上有C=C ,则 4 个C 一起拆,单双键 互换 。