前途光明的功能高分子

1、鯊魚(yú)皮泳衣鯊魚(yú)皮泳衣 輕便賽車(chē)輕便賽車(chē)波音波音757AV8B鷂式飛機(jī)鷂式飛機(jī) 內(nèi)容概要功能高分子材料簡(jiǎn)介功能高分子材料簡(jiǎn)介幾種類(lèi)型的高分子材料幾種類(lèi)型的高分子材料導(dǎo)電高分子導(dǎo)電高分子可降解高分子可降解高分子高分子吸附劑高分子吸附劑高分子功能膜高分子功能膜生物醫(yī)用高分子生物醫(yī)用高分子什么是功能高分子什么是功能高分子? 一般說(shuō)來(lái)，利用其力學(xué)性能的高分一般說(shuō)來(lái)，利用其力學(xué)性能的高分子，稱(chēng)為一般高分子，如聚乙烯、聚子，稱(chēng)為一般高分子，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等；而苯乙烯、聚氯乙烯等；而利用力學(xué)性利用力學(xué)性能以外性能的高分子，叫做功能高分能以外性能的高分子，叫做功能高分子子。功能高分子（。功能高分子

2、（FP,Functional Polymer）一般帶有官能團(tuán)，化學(xué)結(jié)構(gòu)）一般帶有官能團(tuán)，化學(xué)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此，難以按化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)分較復(fù)雜，因此，難以按化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)分類(lèi)，一般按照其功能來(lái)分類(lèi)。類(lèi)，一般按照其功能來(lái)分類(lèi)。按照功能來(lái)分類(lèi)按照功能來(lái)分類(lèi):1.化學(xué)功能化學(xué)功能離子交換樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂、感光性樹(shù)脂、氧離子交換樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂、感光性樹(shù)脂、氧化還原樹(shù)脂、高分子試劑、高分子催化劑、化還原樹(shù)脂、高分子試劑、高分子催化劑、高分子增感劑、分解性高分子等高分子增感劑、分解性高分子等 2.物理功能物理功能導(dǎo)電性高分子（包括電子型導(dǎo)電高分子、高分子導(dǎo)電性高分子（包括電子型導(dǎo)電高分子、高分子固態(tài)離子導(dǎo)體、高分子半導(dǎo)

3、體）、高介電性高分固態(tài)離子導(dǎo)體、高分子半導(dǎo)體）、高介電性高分子（包括高分子駐極體、高分子壓電體）、高分子（包括高分子駐極體、高分子壓電體）、高分子光電導(dǎo)體、高分子光生伏打材料、高分子顯示子光電導(dǎo)體、高分子光生伏打材料、高分子顯示材料、高分子光致變色材料等；材料、高分子光致變色材料等； 3.復(fù)合功能復(fù)合功能高分子、高分子吸附劑、高分子絮凝劑、高分子高分子、高分子吸附劑、高分子絮凝劑、高分子表面活性劑、高分子染料、高分子穩(wěn)定劑、高分表面活性劑、高分子染料、高分子穩(wěn)定劑、高分子相溶劑、高分子功能膜和高分子功能電極等子相溶劑、高分子功能膜和高分子功能電極等 4.生物、醫(yī)用功能生物、醫(yī)用功能抗血栓、控制

4、藥物釋放和生物活性等抗血栓、控制藥物釋放和生物活性等 按照功能特性通?？煞殖梢韵聨最?lèi)：按照功能特性通?？煞殖梢韵聨最?lèi)：（1 1）分離材料和化學(xué)功能材料）分離材料和化學(xué)功能材料（2 2）電磁功能高分子材料）電磁功能高分子材料（3 3）光功能高分子材料）光功能高分子材料（4 4）生物醫(yī)用高分子材料）生物醫(yī)用高分子材料 從制造和結(jié)構(gòu)的角度考慮：從制造和結(jié)構(gòu)的角度考慮： 結(jié)構(gòu)型功能高分子結(jié)構(gòu)型功能高分子 復(fù)合型功能高分子復(fù)合型功能高分子 種種 類(lèi)類(lèi) 功功 能能 特特 性性 應(yīng)應(yīng) 用用 示示 例例1.1.分離材料和化學(xué)功能高分子材料分離材料和化學(xué)功能高分子材料高分子分離膜和氣液交換膜 傳質(zhì)作用 化工、制

5、藥、海水淡化、冶金離子交換樹(shù)脂和交換膜 離子交換作用 化工、制藥、水凈化高分子催化劑和高分子固定酶 催化作用 化工、食品加工、生物工程高分子試劑 反應(yīng)性 農(nóng)藥、醫(yī)用、環(huán)保貯氫材料 吸著作用 化工、能源高吸水性材料 吸著作用 農(nóng)業(yè)、紙制品2.2.電磁功能高分子材料電磁功能高分子材料導(dǎo)電高分子材料 導(dǎo)電性 防靜電材料、屏蔽材料、固體電 解質(zhì)材料、面狀發(fā)熱體高分子半導(dǎo)體 導(dǎo)電性 電子技術(shù)和電子器件光導(dǎo)電材料 光電效應(yīng) 電子照相、光電池、傳感器壓電高分子 力電效應(yīng) 開(kāi)關(guān)材料、儀器儀表測(cè)量材料 機(jī)器人觸感材料高分子磁性體 導(dǎo)磁作用 塑料磁石、磁性橡膠、中子吸收 微型電機(jī)磁性記錄材料 磁性轉(zhuǎn)換 磁帶、磁盤(pán)

6、電致變色材料 光電效應(yīng) 顯示、記錄 種種 類(lèi)類(lèi) 功功 能能 特特 性性 應(yīng)應(yīng) 用用 示示 例例3.3.光功能高分子材料光功能高分子材料光致變色、顯示和發(fā)光材料光致變色、顯示和發(fā)光材料 光色、光電效應(yīng)光色、光電效應(yīng) 自動(dòng)調(diào)節(jié)光線(xiàn)明暗自動(dòng)調(diào)節(jié)光線(xiàn)明暗 的太陽(yáng)鏡和窗玻璃的太陽(yáng)鏡和窗玻璃 等、顯示、記錄等、顯示、記錄液晶高分子液晶高分子 偏光效應(yīng)偏光效應(yīng) 顯示、連接器顯示、連接器熒光高分子材料熒光高分子材料 光化學(xué)作用光化學(xué)作用 情報(bào)處理、熒光染料情報(bào)處理、熒光染料光降解高分子材料光降解高分子材料 光化學(xué)光化學(xué) 環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù)光盤(pán)基板材料光盤(pán)基板材料 光學(xué)原理光學(xué)原理 高密度記錄和貯存信息高密度記錄

7、和貯存信息4.4.生物醫(yī)用高分子材料生物醫(yī)用高分子材料人工器官材料人工器官材料 仿人體功能與替代仿人體功能與替代 人體臟器人體臟器 修補(bǔ)作用修補(bǔ)作用藥物高分子藥物高分子 藥理作用藥理作用 治療動(dòng)脈硬化、抗血栓治療動(dòng)脈硬化、抗血栓降解性縫合材料降解性縫合材料 化學(xué)降解化學(xué)降解 非永久性外科材料非永久性外科材料導(dǎo)電高分子材料導(dǎo)電高分子材料 2000年年10月月10日，瑞典皇家科學(xué)院宣布日，瑞典皇家科學(xué)院宣布了了2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者，美國(guó)加利福年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的物理學(xué)家艾倫尼亞大學(xué)的物理學(xué)家艾倫.J.黑格教授、美國(guó)黑格教授、美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的化學(xué)家艾倫賓夕法尼亞大學(xué)

8、的化學(xué)家艾倫.G.馬克迪亞馬克迪亞米德教授和日本筑波大學(xué)的化學(xué)家白川英樹(shù)米德教授和日本筑波大學(xué)的化學(xué)家白川英樹(shù)教授，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)了導(dǎo)電塑料。教授，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)了導(dǎo)電塑料。摻雜聚乙炔摻雜聚乙炔幾種導(dǎo)電高分子的摻雜情況幾種導(dǎo)電高分子的摻雜情況 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料是以有機(jī)高分子材料為基體復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料是以有機(jī)高分子材料為基體,加加入一定數(shù)量的導(dǎo)電物質(zhì)入一定數(shù)量的導(dǎo)電物質(zhì)(如炭黑、石墨、碳纖維、金屬粉、如炭黑、石墨、碳纖維、金屬粉、金屬纖維、金屬氧化物等金屬纖維、金屬氧化物等)組合而成。該類(lèi)材料兼有高分組合而成。該類(lèi)材料兼有高分子材料的易加工特性和金屬的導(dǎo)電性。與金屬相比較子材料的易加工特性和

9、金屬的導(dǎo)電性。與金屬相比較,導(dǎo)電導(dǎo)電性復(fù)合材料具有性復(fù)合材料具有加工性好、工藝簡(jiǎn)單、耐腐蝕、電阻率可加工性好、工藝簡(jiǎn)單、耐腐蝕、電阻率可調(diào)范圍大、價(jià)格低等調(diào)范圍大、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。 復(fù)合型導(dǎo)電高分子所采用的復(fù)合方法主要有兩種復(fù)合型導(dǎo)電高分子所采用的復(fù)合方法主要有兩種:一種是將親水性聚合物或結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子與基體高分子一種是將親水性聚合物或結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子與基體高分子進(jìn)行共混；進(jìn)行共混；另一種則是將各種導(dǎo)電填料填充到基體高分子中。另一種則是將各種導(dǎo)電填料填充到基體高分子中。 炭黑是天然的導(dǎo)電材料炭黑是天然的導(dǎo)電材料,其體積電阻率約為其體積電阻率約為0.1100cm-1。它不僅原料易得。它不僅

10、原料易得,導(dǎo)電性持久穩(wěn)定導(dǎo)電性持久穩(wěn)定,而且可以而且可以大幅度調(diào)整復(fù)合材料的電阻率大幅度調(diào)整復(fù)合材料的電阻率(1108cm-1)。由炭黑填。由炭黑填充制成的復(fù)合型導(dǎo)電高分子是目前用途最廣、用量最大充制成的復(fù)合型導(dǎo)電高分子是目前用途最廣、用量最大的一種導(dǎo)電高分子材料。的一種導(dǎo)電高分子材料。 金屬纖維的填充量對(duì)導(dǎo)電性能的影響規(guī)律與炭黑填金屬纖維的填充量對(duì)導(dǎo)電性能的影響規(guī)律與炭黑填充的情形相類(lèi)似。但由于纖維狀填料的接觸幾率更大充的情形相類(lèi)似。但由于纖維狀填料的接觸幾率更大,因因此在填充量很少的情況下便可獲得較高的導(dǎo)電率。此在填充量很少的情況下便可獲得較高的導(dǎo)電率。結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子是指高分子材料本身或

11、經(jīng)少量摻結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子是指高分子材料本身或經(jīng)少量摻雜后具有導(dǎo)電性的高分子物質(zhì)雜后具有導(dǎo)電性的高分子物質(zhì),一般由電子高度離域的共一般由電子高度離域的共軛聚合物經(jīng)過(guò)適當(dāng)電子給體或受體摻雜后制得。軛聚合物經(jīng)過(guò)適當(dāng)電子給體或受體摻雜后制得。離子型離子型導(dǎo)電高分子通常又叫高分子固體電解質(zhì)，其導(dǎo)電導(dǎo)電高分子通常又叫高分子固體電解質(zhì)，其導(dǎo)電時(shí)的載流子主要是離子。時(shí)的載流子主要是離子。電子型電子型導(dǎo)電高分子指的是以共軛高分子為主體的導(dǎo)電高導(dǎo)電高分子指的是以共軛高分子為主體的導(dǎo)電高分子材料分子材料,導(dǎo)電時(shí)的載流子是電子導(dǎo)電時(shí)的載流子是電子(或空穴或空穴)，這類(lèi)材料是，這類(lèi)材料是目前世界上導(dǎo)電高分子材料研究開(kāi)發(fā)

12、的重點(diǎn)。目前世界上導(dǎo)電高分子材料研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。導(dǎo)電高分子是由含導(dǎo)電高分子是由含 電子的共軛高聚物通過(guò)化學(xué)或電電子的共軛高聚物通過(guò)化學(xué)或電化學(xué)摻雜使其由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體?；瘜W(xué)摻雜使其由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體。 （1）通過(guò)控制摻雜度，導(dǎo)電高分子的室溫電導(dǎo)率可在絕緣體-半導(dǎo)體-金屬態(tài)范圍內(nèi)變化。目前最高的室溫電導(dǎo)率可達(dá)105S/cm，它可與銅的電導(dǎo)率相比，而重量?jī)H為銅的1/12；（2）導(dǎo)電高分子可拉伸取向。沿拉伸方向電導(dǎo)率隨拉伸度而增加，而垂直拉伸方向的電導(dǎo)率基本不變，呈現(xiàn)強(qiáng)的電導(dǎo)各向異性；（3）盡管導(dǎo)電高分子的室溫電導(dǎo)率可達(dá)金屬態(tài)，但它的電導(dǎo)率-溫度依賴(lài)性不呈現(xiàn)金屬特性，而服從半導(dǎo)體特性；（4）導(dǎo)電高

13、分子的載流子既不同于金屬的自由電子，也不同于半導(dǎo)體的電子或空穴，而是用孤子、極化子和雙極化子概念描述。 與金屬和半導(dǎo)體相比較，導(dǎo)電高分子的電學(xué)性能具有如下特點(diǎn)：與金屬和半導(dǎo)體相比較，導(dǎo)電高分子的電學(xué)性能具有如下特點(diǎn)： 對(duì)于導(dǎo)電高分子來(lái)說(shuō)，摻雜的概念不同于常見(jiàn)的無(wú)機(jī)對(duì)于導(dǎo)電高分子來(lái)說(shuō)，摻雜的概念不同于常見(jiàn)的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體。以單晶硅為例，每個(gè)硅原子有四個(gè)價(jià)電子，若晶半導(dǎo)體。以單晶硅為例，每個(gè)硅原子有四個(gè)價(jià)電子，若晶格中有一個(gè)硅原子被一個(gè)僅具有三個(gè)價(jià)電子的硼原子取代格中有一個(gè)硅原子被一個(gè)僅具有三個(gè)價(jià)電子的硼原子取代后，由于硼原子是缺電子的，無(wú)論硅與硼之間是否發(fā)生電后，由于硼原子是缺電子的，無(wú)論硅與硼之間

14、是否發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，在晶格中都有一個(gè)正的子轉(zhuǎn)移，在晶格中都有一個(gè)正的“空穴空穴”，這即所謂，這即所謂p p摻摻雜；反之，若晶格中有一個(gè)硅原子被一個(gè)具有五個(gè)價(jià)電子雜；反之，若晶格中有一個(gè)硅原子被一個(gè)具有五個(gè)價(jià)電子的磷原子取代后，該格點(diǎn)上就比別的格點(diǎn)多出一個(gè)電子，的磷原子取代后，該格點(diǎn)上就比別的格點(diǎn)多出一個(gè)電子，這即所謂這即所謂n n摻雜。摻雜。 導(dǎo)電高分子的摻雜則是通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。摻導(dǎo)電高分子的摻雜則是通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。摻雜的方式主要有兩種：雜的方式主要有兩種：化學(xué)摻雜法化學(xué)摻雜法，即通過(guò)加入第二種不同氧化態(tài)的物質(zhì)，使，即通過(guò)加入第二種不同氧化態(tài)的物質(zhì)，使之與聚合物接觸并反應(yīng)；之與聚

15、合物接觸并反應(yīng)；電化學(xué)摻雜法電化學(xué)摻雜法，即聚合物作為電極，摻雜劑作為電解質(zhì)，即聚合物作為電極，摻雜劑作為電解質(zhì)，在通電條件下使聚合物鏈發(fā)生氧化還原反應(yīng)而直接改變，在通電條件下使聚合物鏈發(fā)生氧化還原反應(yīng)而直接改變其荷電狀態(tài)。其荷電狀態(tài)。 前者簡(jiǎn)單易行，有利于了解摻雜前后聚合物結(jié)構(gòu)與性前者簡(jiǎn)單易行，有利于了解摻雜前后聚合物結(jié)構(gòu)與性能的變化；后者時(shí)間短，效率高，易于得到導(dǎo)電聚合物薄能的變化；后者時(shí)間短，效率高，易于得到導(dǎo)電聚合物薄膜。除此之外，還有諸如膜。除此之外，還有諸如酸堿化學(xué)摻雜、光摻雜、電荷注酸堿化學(xué)摻雜、光摻雜、電荷注入摻雜等入摻雜等方法。方法。摻雜對(duì)于電子導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電能力的改變具有非

16、常重要摻雜對(duì)于電子導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電能力的改變具有非常重要的意義，其導(dǎo)電性能往往會(huì)增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)。摻雜過(guò)程中，的意義，其導(dǎo)電性能往往會(huì)增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)。摻雜過(guò)程中，摻雜劑分子插入聚合物分子鏈中，通過(guò)兩者之間摻雜劑分子插入聚合物分子鏈中，通過(guò)兩者之間氧化還原反氧化還原反應(yīng)應(yīng)完成電子轉(zhuǎn)移過(guò)程完成電子轉(zhuǎn)移過(guò)程p型摻雜劑型摻雜劑在摻雜反應(yīng)中作為電子的接受體。鹵素：Cl2,Br2,I2,IBr等；路易斯酸：PF5,AsF5,BF3,SbF5等；質(zhì)子酸：HF,HCl,HNO3,ClSO3H等；過(guò)渡金屬鹵化物：NbF5,TaF5,MoF5,ZrCl4，TeI4等；過(guò)渡金屬化合物：四氰基乙烯（TCNE）, 四氰基對(duì)

17、苯醌二甲烷（TCNQ），四氯對(duì)苯醌、二氯二氰代苯醌（DDQ）等。 n型摻雜劑型摻雜劑在摻雜反應(yīng)中作為電子的給予體。常見(jiàn)的有堿金屬：Li,Na,K等；在電化學(xué)摻雜中常用R4N+，R4P+(R=CH3，C6H5等)p型摻雜是由于導(dǎo)電高分子的部分氧化，即：型摻雜是由于導(dǎo)電高分子的部分氧化，即：x 聚合物聚合物 (聚合物聚合物+y)x + (xy)e-n型摻雜則是由于導(dǎo)電高分子的部分還原，即：型摻雜則是由于導(dǎo)電高分子的部分還原，即：x聚合物聚合物+ (xy)e- (聚合物聚合物-y)x 上述過(guò)程可通過(guò)電化學(xué)或化學(xué)方法完成。為了維持上述過(guò)程可通過(guò)電化學(xué)或化學(xué)方法完成。為了維持電中性，電中性，p型摻雜和型

18、摻雜和n型摻雜都必須提供一個(gè)型摻雜都必須提供一個(gè)對(duì)離子對(duì)離子，如，如(聚合物聚合物+y)x + （xy）A- (聚合物聚合物+y)A-y x(聚合物聚合物-y)x + （xy）M+ M+y(聚合物聚合物-y) x導(dǎo)電高分子具有下列特點(diǎn)導(dǎo)電高分子具有下列特點(diǎn):(1)與金屬相比與金屬相比,重量輕重量輕;(2)成型性好成型性好,用澆鑄、模壓等比較簡(jiǎn)易的方法就能使其纖用澆鑄、模壓等比較簡(jiǎn)易的方法就能使其纖維化、薄膜化，制成涂料維化、薄膜化，制成涂料,以及得到人們所需要的其他形以及得到人們所需要的其他形狀，而且易于加工成輕質(zhì)的大面積的可撓性薄膜狀，而且易于加工成輕質(zhì)的大面積的可撓性薄膜,以其大以其大的面

19、積的面積/厚度比來(lái)補(bǔ)償它的電導(dǎo)率較低的不足；厚度比來(lái)補(bǔ)償它的電導(dǎo)率較低的不足；(3)易于合成和進(jìn)行分子設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)易于合成和進(jìn)行分子設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì),從而能較好地滿(mǎn)從而能較好地滿(mǎn)足科學(xué)技術(shù)對(duì)這類(lèi)功能材料提出的各種要求；足科學(xué)技術(shù)對(duì)這類(lèi)功能材料提出的各種要求；(4)原料來(lái)源廣原料來(lái)源廣v電磁波屏蔽電磁波屏蔽 隨著各種商用和家用電子產(chǎn)品數(shù)量的迅速增加隨著各種商用和家用電子產(chǎn)品數(shù)量的迅速增加, ,電電磁波干擾已成為一種新的社會(huì)公害，對(duì)電子儀器、設(shè)備磁波干擾已成為一種新的社會(huì)公害，對(duì)電子儀器、設(shè)備進(jìn)行電磁波屏蔽是極為重要的。直接使用混有導(dǎo)電高分進(jìn)行電磁波屏蔽是極為重要的。直接使用混有導(dǎo)電高分子材料的塑

20、料做外殼子材料的塑料做外殼, ,因其成形與屏蔽一體，較其他方因其成形與屏蔽一體，較其他方法法, ,如使用太重又不方便的金屬板作外殼、在塑料外殼如使用太重又不方便的金屬板作外殼、在塑料外殼上涂一層金屬或含有碳粉、碳纖維的導(dǎo)電涂料、通過(guò)電上涂一層金屬或含有碳粉、碳纖維的導(dǎo)電涂料、通過(guò)電鍍金屬將外殼覆蓋等等更為方便。鍍金屬將外殼覆蓋等等更為方便。v電子元件電子元件( (二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等) ) 導(dǎo)電高分子材料在摻雜狀態(tài)具有半導(dǎo)體或金屬的電導(dǎo)電高分子材料在摻雜狀態(tài)具有半導(dǎo)體或金屬的電導(dǎo)性導(dǎo)性, ,去摻雜時(shí)表現(xiàn)為絕緣體或半導(dǎo)體去摻雜時(shí)表現(xiàn)為絕緣體或半導(dǎo)體, ,而

21、原來(lái)禁帶寬度而原來(lái)禁帶寬度較大的仍為絕緣體較大的仍為絕緣體, ,所以可以利用這些性質(zhì)來(lái)制作各種類(lèi)所以可以利用這些性質(zhì)來(lái)制作各種類(lèi)型的元件成為二極管、晶體管及場(chǎng)效應(yīng)晶體管等具有非型的元件成為二極管、晶體管及場(chǎng)效應(yīng)晶體管等具有非線(xiàn)性電流線(xiàn)性電流- -電壓特性的電子元件。電壓特性的電子元件。v微波吸收材料微波吸收材料 由于可以對(duì)導(dǎo)電高分子的厚度、密度和導(dǎo)電性進(jìn)行由于可以對(duì)導(dǎo)電高分子的厚度、密度和導(dǎo)電性進(jìn)行調(diào)整調(diào)整, ,從而可以調(diào)整微波反射系數(shù)、吸收系數(shù)從而可以調(diào)整微波反射系數(shù)、吸收系數(shù), ,其吸收系其吸收系數(shù)可達(dá)數(shù)可達(dá)105cm-1。導(dǎo)電高分子作為微波吸收材料。導(dǎo)電高分子作為微波吸收材料, ,其薄膜

22、其薄膜重量輕、柔性好重量輕、柔性好, ,可作任何設(shè)備可作任何設(shè)備( (包括飛機(jī)包括飛機(jī)) )的蒙皮。的蒙皮。v隱身材料隱身材料 所謂隱身材料是指能夠減少軍事目標(biāo)的雷達(dá)特征、所謂隱身材料是指能夠減少軍事目標(biāo)的雷達(dá)特征、紅外特征、光電特征及目視特征的材料的總稱(chēng)。由于雷紅外特征、光電特征及目視特征的材料的總稱(chēng)。由于雷達(dá)是軍事目標(biāo)偵查的主要手段達(dá)是軍事目標(biāo)偵查的主要手段, ,所以雷達(dá)波吸收材料的研所以雷達(dá)波吸收材料的研制是關(guān)鍵。自從導(dǎo)電聚合物的出現(xiàn)制是關(guān)鍵。自從導(dǎo)電聚合物的出現(xiàn), ,其作為新型的雷達(dá)波其作為新型的雷達(dá)波吸收材料成為研究的熱點(diǎn)。美國(guó)、日本、法國(guó)、印度及吸收材料成為研究的熱點(diǎn)。美國(guó)、日本、

23、法國(guó)、印度及中國(guó)相繼開(kāi)展了導(dǎo)電聚合物雷達(dá)波吸收材料的研制中國(guó)相繼開(kāi)展了導(dǎo)電聚合物雷達(dá)波吸收材料的研制, ,尤其尤其是美國(guó)空軍投資開(kāi)發(fā)的高聚物雷達(dá)波吸收材料，為隱身是美國(guó)空軍投資開(kāi)發(fā)的高聚物雷達(dá)波吸收材料，為隱身戰(zhàn)斗機(jī)和偵察機(jī)制造戰(zhàn)斗機(jī)和偵察機(jī)制造“靈巧蒙皮靈巧蒙皮”的設(shè)想和計(jì)劃奠定了的設(shè)想和計(jì)劃奠定了基礎(chǔ)，進(jìn)一步刺激了導(dǎo)電聚合物雷達(dá)隱身技術(shù)的發(fā)展。基礎(chǔ)，進(jìn)一步刺激了導(dǎo)電聚合物雷達(dá)隱身技術(shù)的發(fā)展?？山到飧叻肿硬牧峡山到飧叻肿硬牧峡山到飧叻肿涌山到飧叻肿硬牧鲜侵冈谑褂煤蟮奶囟ōh(huán)材料是指在使用后的特定環(huán)境條件下境條件下, ,在一些環(huán)境因素如光、氧、風(fēng)、在一些環(huán)境因素如光、氧、風(fēng)、水、微生物、昆蟲(chóng)以及

24、機(jī)械力等的作用下水、微生物、昆蟲(chóng)以及機(jī)械力等的作用下, ,使其化學(xué)結(jié)構(gòu)在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生明顯變化使其化學(xué)結(jié)構(gòu)在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生明顯變化, ,從而引起物性下降從而引起物性下降, ,最終成為可被環(huán)境所消最終成為可被環(huán)境所消納的高分子材料。納的高分子材料。 降解高分子降解高分子生物降解生物降解淀粉添加劑淀粉添加劑天然大分子天然大分子合成聚合物合成聚合物光降解光降解添加光敏劑型添加光敏劑型化學(xué)合成化學(xué)合成氧化降解氧化降解復(fù)合降解復(fù)合降解光生物雙降解光生物雙降解(1)(1)生物降解高分子生物降解高分子 生物降解高分子材料是指在自然界微生物或人體及生物降解高分子材料是指在自然界微生物或人體及動(dòng)物體內(nèi)的組織細(xì)胞

25、、酶和體液的作用下動(dòng)物體內(nèi)的組織細(xì)胞、酶和體液的作用下, ,可使其化學(xué)結(jié)可使其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化構(gòu)發(fā)生變化, ,致使分子量下降及性能發(fā)生變化的高分子材致使分子量下降及性能發(fā)生變化的高分子材料。料。 添加型淀粉添加型淀粉塑料和橡膠，其生產(chǎn)方法是將淀粉以非偶塑料和橡膠，其生產(chǎn)方法是將淀粉以非偶聯(lián)方式與現(xiàn)行塑料聯(lián)方式與現(xiàn)行塑料(PE、PP、PS和和PVC等等)共混，淀粉含量共混，淀粉含量一般為一般為7%-15%。美國(guó)的。美國(guó)的Goodyear公司宣布試銷(xiāo)含有部分公司宣布試銷(xiāo)含有部分淀粉填料的輪胎淀粉填料的輪胎,該填料可以降低輪胎的滾動(dòng)阻力和重量該填料可以降低輪胎的滾動(dòng)阻力和重量,還還有利于環(huán)境保護(hù)。有

26、利于環(huán)境保護(hù)。 但是添加型淀粉塑料和橡膠的主要成分仍是石油基類(lèi)聚但是添加型淀粉塑料和橡膠的主要成分仍是石油基類(lèi)聚合物合物(PE、PP、PS、PVC等等),很快降解的部分主要是淀粉很快降解的部分主要是淀粉,剩余的樹(shù)脂降解仍需幾百年。嚴(yán)格地講剩余的樹(shù)脂降解仍需幾百年。嚴(yán)格地講,添加淀粉的可降解添加淀粉的可降解塑料不具備降解機(jī)理和功能，所以該類(lèi)產(chǎn)品已不再受歡迎。塑料不具備降解機(jī)理和功能，所以該類(lèi)產(chǎn)品已不再受歡迎。熱塑性淀粉熱塑性淀粉材料是完全生物可降解材料，意大利研制材料是完全生物可降解材料，意大利研制出一種淀粉含量為出一種淀粉含量為70%的可降解材料，所使用的樹(shù)脂是無(wú)的可降解材料，所使用的樹(shù)脂是無(wú)

27、毒的毒的,分子量在分子量在500050000，它與淀粉直接交聯(lián)或產(chǎn)生間，它與淀粉直接交聯(lián)或產(chǎn)生間接物理作用，從而形成一連續(xù)相。此種合金有良好的成型接物理作用，從而形成一連續(xù)相。此種合金有良好的成型性、二次加工性、力學(xué)性能和優(yōu)良的生物降解性能，缺點(diǎn)性、二次加工性、力學(xué)性能和優(yōu)良的生物降解性能，缺點(diǎn)是有親水性，不宜用于食品包裝而且價(jià)格較高。是有親水性，不宜用于食品包裝而且價(jià)格較高。德國(guó)的德國(guó)的Battele研究所開(kāi)發(fā)出了淀粉含量為研究所開(kāi)發(fā)出了淀粉含量為90%的降解的降解塑料塑料,可作為包裝材料使用可作為包裝材料使用,以聚氯乙烯為取代目標(biāo)。美國(guó)以聚氯乙烯為取代目標(biāo)。美國(guó)開(kāi)發(fā)了一種熱塑性淀粉材料，是

28、以變性淀粉為主，且配有開(kāi)發(fā)了一種熱塑性淀粉材料，是以變性淀粉為主，且配有少量其它生物降解性添加劑的天然聚合物材料少量其它生物降解性添加劑的天然聚合物材料,淀粉含量高淀粉含量高達(dá)達(dá)90%100%，材料的性能類(lèi)似于聚苯乙烯，可完全生物，材料的性能類(lèi)似于聚苯乙烯，可完全生物降解，且降解可控，產(chǎn)品廣泛用于醫(yī)用器材、包裝材料。降解，且降解可控，產(chǎn)品廣泛用于醫(yī)用器材、包裝材料。 化學(xué)合成型化學(xué)合成型生物降解高分子：該類(lèi)生物降解高分子生物降解高分子：該類(lèi)生物降解高分子材料多是在分子結(jié)構(gòu)中引入酯基結(jié)構(gòu)的聚酯。工業(yè)化的材料多是在分子結(jié)構(gòu)中引入酯基結(jié)構(gòu)的聚酯。工業(yè)化的有聚乳酸有聚乳酸(PLA)和聚己內(nèi)酯和聚己內(nèi)酯

29、(PCL)。PLA在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)被在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)被認(rèn)為是最重要的可完全生物降解的高分子。由于制備工認(rèn)為是最重要的可完全生物降解的高分子。由于制備工藝、成本的限制藝、成本的限制,該類(lèi)材料的研究起步較晚該類(lèi)材料的研究起步較晚,但越來(lái)越受到但越來(lái)越受到重視。由于可完全降解重視。由于可完全降解,所以應(yīng)用前景較好所以應(yīng)用前景較好,但是降解機(jī)理但是降解機(jī)理仍不完全清楚。仍不完全清楚。微生物合成高分子微生物合成高分子材料是由生物通過(guò)各種碳源發(fā)酵制材料是由生物通過(guò)各種碳源發(fā)酵制得的一類(lèi)高分子材料，主要包括微生物聚酯、聚乳酸及微得的一類(lèi)高分子材料，主要包括微生物聚酯、聚乳酸及微生物多糖，此種產(chǎn)品的特點(diǎn)是能完全生物降

30、解。生物多糖，此種產(chǎn)品的特點(diǎn)是能完全生物降解。研究發(fā)現(xiàn)，有許多可用于合成微生物聚酯的細(xì)菌，一研究發(fā)現(xiàn)，有許多可用于合成微生物聚酯的細(xì)菌，一般發(fā)酵底物是般發(fā)酵底物是C1-C5的化合物。聚的化合物。聚-羥基丁酸酯羥基丁酸酯(PHB)是是細(xì)菌與藻類(lèi)的貯存產(chǎn)物，細(xì)菌與藻類(lèi)的貯存產(chǎn)物，70年代由英國(guó)年代由英國(guó)ICI公司開(kāi)發(fā)成功公司開(kāi)發(fā)成功并進(jìn)行生產(chǎn)，可以完全生物降解并進(jìn)行生產(chǎn)，可以完全生物降解,但力學(xué)和熱學(xué)性能不佳。但力學(xué)和熱學(xué)性能不佳。為了改善這一點(diǎn)，另一家公司開(kāi)發(fā)了為了改善這一點(diǎn)，另一家公司開(kāi)發(fā)了-羥基丁酸與羥基丁酸與-羥基羥基戊酸戊酸(HV)的共聚物，得到了性能良好，可完全生物降解的共聚物，得到了

31、性能良好，可完全生物降解的高分子材料。的高分子材料。0.025mm厚的厚的PHB或或PHB-HV膜在海水膜在海水中中6周已穿孔周已穿孔,堆肥堆肥7周可降解周可降解70%80%。PHB-HV可以可以制成瓶、膜和纖維制成瓶、膜和纖維,應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。(2)光降解高分子光降解高分子 在制備塑料時(shí)在制備塑料時(shí), ,通過(guò)向塑料基體中加入光敏劑通過(guò)向塑料基體中加入光敏劑, ,使其使其在光照條件下可誘發(fā)光降解反應(yīng)，此類(lèi)塑料稱(chēng)為光降解在光照條件下可誘發(fā)光降解反應(yīng)，此類(lèi)塑料稱(chēng)為光降解塑料。塑料。 光降解引發(fā)劑有很多種光降解引發(fā)劑有很多種, ,包括過(guò)渡金屬的各種化合包括過(guò)渡金屬的各種化合物物, ,如如: :鹵

32、化物、乙?；猁}、二硫代氨基甲酸鹽、鹵化物、乙?；猁}、二硫代氨基甲酸鹽、脂肪酸鹽、羥基化合物、多核芳香族化合物、酯以及其脂肪酸鹽、羥基化合物、多核芳香族化合物、酯以及其它一些聚合物。它一些聚合物。 不同壽命的降解高分子材料還可以通過(guò)改變不同壽命的降解高分子材料還可以通過(guò)改變Ni,CoNi,Co等等穩(wěn)定二硫代氨基甲酸鹽和穩(wěn)定二硫代氨基甲酸鹽和Fe,CuFe,Cu等二硫代氨基甲酸鹽的比等二硫代氨基甲酸鹽的比例得到。此外聯(lián)二茂鐵也可以引發(fā)光降解反應(yīng)例得到。此外聯(lián)二茂鐵也可以引發(fā)光降解反應(yīng), ,其降解速其降解速度與光敏劑含量有關(guān)。在自然條件下測(cè)試出光敏劑含量度與光敏劑含量有關(guān)。在自然條件下測(cè)

33、試出光敏劑含量與降解速度的曲線(xiàn)，就可以根據(jù)該材料的使用期限選擇與降解速度的曲線(xiàn)，就可以根據(jù)該材料的使用期限選擇適當(dāng)?shù)挠昧俊＿m當(dāng)?shù)挠昧俊?除了以上光降解高分子外除了以上光降解高分子外,還有一類(lèi)重要的合成光降解還有一類(lèi)重要的合成光降解高分子，即通過(guò)共聚反應(yīng)將羰基型感光基團(tuán)引入高分子鏈高分子，即通過(guò)共聚反應(yīng)將羰基型感光基團(tuán)引入高分子鏈而賦予其光降解特性。光降解活性的控制則是通過(guò)改變羰而賦予其光降解特性。光降解活性的控制則是通過(guò)改變羰基基團(tuán)含量來(lái)實(shí)現(xiàn)。已經(jīng)工業(yè)化的此類(lèi)合成光降解高分子基基團(tuán)含量來(lái)實(shí)現(xiàn)。已經(jīng)工業(yè)化的此類(lèi)合成光降解高分子有乙烯有乙烯-乙烯酮共聚物和乙烯乙烯酮共聚物和乙烯-CO共聚物。共聚物

34、。(3)光和生物雙降解高分子光和生物雙降解高分子 光光- -生物雙降解高分子材料，具有光、生物雙降解功能生物雙降解高分子材料，具有光、生物雙降解功能, ,它將光敏劑體系的光降解機(jī)理與淀粉的生物降解機(jī)理結(jié)合它將光敏劑體系的光降解機(jī)理與淀粉的生物降解機(jī)理結(jié)合起來(lái)起來(lái), ,一方面可以加速降解一方面可以加速降解, ,另一方面可以利用光敏劑體系另一方面可以利用光敏劑體系可調(diào)的特性達(dá)到人為控制降解的目的?？烧{(diào)的特性達(dá)到人為控制降解的目的。光降解和生物降解的結(jié)合不僅提高了材料降解的可控性，光降解和生物降解的結(jié)合不僅提高了材料降解的可控性，而且還克服了單純光降解材料在陽(yáng)光不足或非光照條件下難而且還克服了單純光

35、降解材料在陽(yáng)光不足或非光照條件下難降解以及單純淀粉塑料在非微生物環(huán)境條件下難降解的問(wèn)題。降解以及單純淀粉塑料在非微生物環(huán)境條件下難降解的問(wèn)題。 生物降解高分子材料的一大應(yīng)用領(lǐng)域是在農(nóng)業(yè)上。在生物降解高分子材料的一大應(yīng)用領(lǐng)域是在農(nóng)業(yè)上。在適當(dāng)?shù)臈l件下，可生物降解高分子材料經(jīng)有機(jī)降解成為混適當(dāng)?shù)臈l件下，可生物降解高分子材料經(jīng)有機(jī)降解成為混合肥料合肥料,或與有機(jī)廢物混合堆肥。特別是用甲殼素或與有機(jī)廢物混合堆肥。特別是用甲殼素/殼聚糖制殼聚糖制備的生物降解高分子材料或含有甲殼素備的生物降解高分子材料或含有甲殼素/殼聚糖的生物降解殼聚糖的生物降解高分子材料高分子材料,其降解產(chǎn)物不但有利于植物生長(zhǎng)其降解產(chǎn)

36、物不但有利于植物生長(zhǎng),還可改良土壤還可改良土壤環(huán)境。環(huán)境。 降解高分子當(dāng)前存在的問(wèn)題主要是價(jià)格昂貴降解高分子當(dāng)前存在的問(wèn)題主要是價(jià)格昂貴,難以推廣難以推廣利用。淀粉填充型塑料降而不解利用。淀粉填充型塑料降而不解,生物降解塑料的用后處理生物降解塑料的用后處理需要全面的堆肥建設(shè)。另外需要全面的堆肥建設(shè)。另外,降解塑料自身技術(shù)如更合理的降解塑料自身技術(shù)如更合理的工藝配方、準(zhǔn)確的降解時(shí)控性、用后快速降解性、徹底降工藝配方、準(zhǔn)確的降解時(shí)控性、用后快速降解性、徹底降解性以及邊角料的回收利用技術(shù)等還有待進(jìn)一步提高和完解性以及邊角料的回收利用技術(shù)等還有待進(jìn)一步提高和完善。善。高分子吸附劑高分子吸附劑吸附劑的分

37、類(lèi)：吸附劑的分類(lèi)：(1)非離子型高分子吸附劑非離子型高分子吸附劑 非離子型吸附樹(shù)脂主要是指在分子結(jié)構(gòu)中不包非離子型吸附樹(shù)脂主要是指在分子結(jié)構(gòu)中不包含離子性基團(tuán)，主要依靠分子間范德華力進(jìn)行吸附的含離子性基團(tuán)，主要依靠分子間范德華力進(jìn)行吸附的高分子樹(shù)脂。它主要用在色譜分離中作為載體和固定高分子樹(shù)脂。它主要用在色譜分離中作為載體和固定相、環(huán)境保護(hù)中作為污染物富集材料、動(dòng)植物中有效相、環(huán)境保護(hù)中作為污染物富集材料、動(dòng)植物中有效成分的分離提取與純化過(guò)程中。非離子型高分子吸附成分的分離提取與純化過(guò)程中。非離子型高分子吸附劑品種較多，根據(jù)極性大小，可以分成非極性、弱極劑品種較多，根據(jù)極性大小，可以分成非極性

38、、弱極性、中等極性和強(qiáng)極性四種。按照聚合物骨架類(lèi)型，性、中等極性和強(qiáng)極性四種。按照聚合物骨架類(lèi)型，可分成聚苯乙烯型、聚丙烯酸型等?？煞殖删郾揭蚁┬汀⒕郾┧嵝偷?。(2)金屬陽(yáng)離子配位型吸附劑金屬陽(yáng)離子配位型吸附劑 金屬陽(yáng)離子配位型吸附劑又稱(chēng)為高分子螯合劑，是一金屬陽(yáng)離子配位型吸附劑又稱(chēng)為高分子螯合劑，是一類(lèi)重要的功能高分子。其特征是高分子骨架上連接有能夠類(lèi)重要的功能高分子。其特征是高分子骨架上連接有能夠?qū)饘匐x子進(jìn)行配位的螯合功能基，對(duì)多種金屬離子具有對(duì)金屬離子進(jìn)行配位的螯合功能基，對(duì)多種金屬離子具有選擇性螯合作用，因此這類(lèi)吸附樹(shù)脂能夠濃縮和富集各種選擇性螯合作用，因此這類(lèi)吸附樹(shù)脂能夠濃縮和富

39、集各種金屬離子。金屬離子。 作為吸附劑使用的高分子螯合劑主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是作為吸附劑使用的高分子螯合劑主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是合成型高分子螯合樹(shù)脂；另一類(lèi)是天然高分子螯合劑。合成型高分子螯合樹(shù)脂；另一類(lèi)是天然高分子螯合劑。 具有螯合功能的高分子需要滿(mǎn)足兩方面的要求：具有螯合功能的高分子需要滿(mǎn)足兩方面的要求： 首先是要含有配位基團(tuán)，其次是配位基團(tuán)在高分子骨首先是要含有配位基團(tuán)，其次是配位基團(tuán)在高分子骨架上排布合理，以保證螯合過(guò)程對(duì)空間構(gòu)型的要求。架上排布合理，以保證螯合過(guò)程對(duì)空間構(gòu)型的要求。 螯合基團(tuán)是一類(lèi)含有多個(gè)配位原子的功能基團(tuán)，目前螯合基團(tuán)是一類(lèi)含有多個(gè)配位原子的功能基團(tuán)，目前最常見(jiàn)的配位原子是

40、具有給電子性質(zhì)的第五族到第七族元最常見(jiàn)的配位原子是具有給電子性質(zhì)的第五族到第七族元素，主要是素，主要是O、N、S、P、As、Se等。等。(3)(3)離子型吸附樹(shù)脂離子型吸附樹(shù)脂 這種高分子材料的骨架中含有某些酸性或堿性基團(tuán)，這種高分子材料的骨架中含有某些酸性或堿性基團(tuán)，在溶液中解離后分別能夠與陽(yáng)離子或陰離子通過(guò)靜電引力在溶液中解離后分別能夠與陽(yáng)離子或陰離子通過(guò)靜電引力結(jié)合生成鹽，其中最常見(jiàn)的是離子交換樹(shù)脂。離子型吸附結(jié)合生成鹽，其中最常見(jiàn)的是離子交換樹(shù)脂。離子型吸附樹(shù)脂主要有兩部分結(jié)構(gòu)：一部分是高分子骨架，其作用是樹(shù)脂主要有兩部分結(jié)構(gòu)：一部分是高分子骨架，其作用是擔(dān)載離子交換基團(tuán)以及為離子交換

41、過(guò)程提供必要的空間和擔(dān)載離子交換基團(tuán)以及為離子交換過(guò)程提供必要的空間和動(dòng)力學(xué)條件；另一部分是離子交換基團(tuán)，它是離子交換能動(dòng)力學(xué)條件；另一部分是離子交換基團(tuán)，它是離子交換能力和吸附選擇性的決定因素。根據(jù)聚合物骨架上所帶離子力和吸附選擇性的決定因素。根據(jù)聚合物骨架上所帶離子交換基團(tuán)的性質(zhì)不同，可以分成強(qiáng)酸型、弱酸型、強(qiáng)堿型交換基團(tuán)的性質(zhì)不同，可以分成強(qiáng)酸型、弱酸型、強(qiáng)堿型、弱堿型、酸堿兩性和氧化還原幾種。另外一種使用更為、弱堿型、酸堿兩性和氧化還原幾種。另外一種使用更為廣泛的分法是根據(jù)樹(shù)脂所交換離子的荷電特征分成陽(yáng)離子廣泛的分法是根據(jù)樹(shù)脂所交換離子的荷電特征分成陽(yáng)離子型和陰離子型。型和陰離子型。

42、離子型吸附樹(shù)脂的主要功能之一是對(duì)相應(yīng)的離子進(jìn)行離子型吸附樹(shù)脂的主要功能之一是對(duì)相應(yīng)的離子進(jìn)行離子交換，交換次序取決于離子交換基團(tuán)與被交換離子的離子交換，交換次序取決于離子交換基團(tuán)與被交換離子的親和能力的差異，而這些差異又取決于多種因素，例如離親和能力的差異，而這些差異又取決于多種因素，例如離子半徑、價(jià)態(tài)、軟硬度、化學(xué)組成和立體結(jié)構(gòu)等等。子半徑、價(jià)態(tài)、軟硬度、化學(xué)組成和立體結(jié)構(gòu)等等。 一般來(lái)說(shuō)，由于使用目的和條件的不同，對(duì)離子型吸一般來(lái)說(shuō)，由于使用目的和條件的不同，對(duì)離子型吸附樹(shù)脂有不同的具體要求：附樹(shù)脂有不同的具體要求：a.良好的穩(wěn)定性；良好的穩(wěn)定性；b.良好的耐良好的耐溶劑性質(zhì)；溶劑性質(zhì)；c

43、.良好的機(jī)械性能；良好的機(jī)械性能；d.具有一定的離子交換容具有一定的離子交換容量；量；e.對(duì)特定離子應(yīng)具有選擇性吸附能力；對(duì)特定離子應(yīng)具有選擇性吸附能力；f.具有較大的比具有較大的比表面積、適宜的孔徑和孔隙率。表面積、適宜的孔徑和孔隙率。吸水性高分子吸附劑：吸水性高分子吸附劑：高吸水性樹(shù)脂的研究始于高吸水性樹(shù)脂的研究始于60年代，世界上最早開(kāi)年代，世界上最早開(kāi)發(fā)的一種高吸水性樹(shù)脂是淀粉發(fā)的一種高吸水性樹(shù)脂是淀粉-丙烯氰接枝共聚水解產(chǎn)丙烯氰接枝共聚水解產(chǎn)物，即在淀粉上接枝丙烯氰然后水解而成。物，即在淀粉上接枝丙烯氰然后水解而成。按原料組成分：按原料組成分：改性的天然高分子改性的天然高分子（包括淀

44、粉類(lèi)和纖維素類(lèi)）（包括淀粉類(lèi)和纖維素類(lèi)）全人工合成的高分子全人工合成的高分子（包括聚丙烯酸系樹(shù)脂、聚丙（包括聚丙烯酸系樹(shù)脂、聚丙烯氰系樹(shù)脂、聚乙烯醇系樹(shù)脂、聚環(huán)氧乙烷系樹(shù)脂烯氰系樹(shù)脂、聚乙烯醇系樹(shù)脂、聚環(huán)氧乙烷系樹(shù)脂等）等）通常情況下，纖維素類(lèi)高吸水性樹(shù)脂的吸水能力比通常情況下，纖維素類(lèi)高吸水性樹(shù)脂的吸水能力比淀粉類(lèi)樹(shù)脂低，但是吸水速度快是其特點(diǎn)之一，在淀粉類(lèi)樹(shù)脂低，但是吸水速度快是其特點(diǎn)之一，在一些特殊情況下卻是淀粉類(lèi)樹(shù)脂所不能取代的。一些特殊情況下卻是淀粉類(lèi)樹(shù)脂所不能取代的。高吸水性樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)特征：高吸水性樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)特征：a.分子中具有強(qiáng)親水性基團(tuán)，如羥基、羧基，分子中具有強(qiáng)親水性基團(tuán)，如

45、羥基、羧基，能夠與水分子形成氫鍵；能夠與水分子形成氫鍵；b.樹(shù)脂具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)；樹(shù)脂具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)；c.聚合物內(nèi)部具有較高的離子濃度；聚合物內(nèi)部具有較高的離子濃度；d.聚合物具有較高的分子量聚合物具有較高的分子量吸油性高分子：吸油性高分子：高吸油性樹(shù)脂是一種新型的功能高分子材料高吸油性樹(shù)脂是一種新型的功能高分子材料,對(duì)于對(duì)于不同種類(lèi)的油，少則可吸自重的幾倍不同種類(lèi)的油，少則可吸自重的幾倍,多則近百倍多則近百倍,吸油吸油量大、吸油速度快且保油能力強(qiáng)，在工業(yè)的廢液處理量大、吸油速度快且保油能力強(qiáng)，在工業(yè)的廢液處理以及環(huán)境保護(hù)方面具有廣泛的用途。另外可作橡膠改以及環(huán)境保護(hù)方面具有廣泛的用途。另外可作橡膠

46、改性劑、油霧過(guò)濾材料、芳香劑和殺蟲(chóng)劑的基材、紙張性劑、油霧過(guò)濾材料、芳香劑和殺蟲(chóng)劑的基材、紙張?zhí)砑觿┑取Ｌ砑觿┑?。高吸油性?shù)脂的結(jié)構(gòu)特征：高吸油性樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)特征：高分子之間形成一種三維的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，高分子之間形成一種三維的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，材料內(nèi)部具有一定微孔結(jié)構(gòu)。由于分子內(nèi)親油基材料內(nèi)部具有一定微孔結(jié)構(gòu)。由于分子內(nèi)親油基的鏈段和油分子的溶劑化作用，高吸油性樹(shù)脂發(fā)的鏈段和油分子的溶劑化作用，高吸油性樹(shù)脂發(fā)生膨潤(rùn)?；诮宦?lián)的存在，該樹(shù)脂不溶于油中。生膨潤(rùn)。基于交聯(lián)的存在，該樹(shù)脂不溶于油中。由此可見(jiàn)由此可見(jiàn),交聯(lián)度和親油性基團(tuán)與高吸油性樹(shù)脂的交聯(lián)度和親油性基團(tuán)與高吸油性樹(shù)脂的性能有密切關(guān)系。性能有密

47、切關(guān)系。 當(dāng)將高吸油性樹(shù)脂投入油中時(shí)當(dāng)將高吸油性樹(shù)脂投入油中時(shí), ,剛開(kāi)始是分子剛開(kāi)始是分子擴(kuò)散控制擴(kuò)散控制, ,當(dāng)一定量的油分子進(jìn)入后，油分子和高當(dāng)一定量的油分子進(jìn)入后，油分子和高分子鏈段發(fā)生溶劑化作用，此時(shí)由于油分子進(jìn)入得分子鏈段發(fā)生溶劑化作用，此時(shí)由于油分子進(jìn)入得還比較少，尚不足以使高分子鏈段伸展開(kāi)，實(shí)際上還比較少，尚不足以使高分子鏈段伸展開(kāi)，實(shí)際上仍然卷曲纏結(jié)著，因此仍然是分子擴(kuò)散控制；當(dāng)油仍然卷曲纏結(jié)著，因此仍然是分子擴(kuò)散控制；當(dāng)油分子進(jìn)入足夠多，溶劑化作用也足夠強(qiáng)了，鏈段伸分子進(jìn)入足夠多，溶劑化作用也足夠強(qiáng)了，鏈段伸展開(kāi)來(lái)，網(wǎng)絡(luò)中只有共價(jià)鍵交聯(lián)的交聯(lián)點(diǎn)存在，這展開(kāi)來(lái)，網(wǎng)絡(luò)中只有共價(jià)

48、鍵交聯(lián)的交聯(lián)點(diǎn)存在，這時(shí)才開(kāi)始是由熱力學(xué)推動(dòng)力推動(dòng)時(shí)才開(kāi)始是由熱力學(xué)推動(dòng)力推動(dòng)( (即由熱力學(xué)不平即由熱力學(xué)不平衡態(tài)向平衡態(tài)方向進(jìn)行衡態(tài)向平衡態(tài)方向進(jìn)行) )。當(dāng)高分子充分溶脹，從。當(dāng)高分子充分溶脹，從高分子彈性力學(xué)模型可知，高分子鏈伸展到一定程高分子彈性力學(xué)模型可知，高分子鏈伸展到一定程度會(huì)慢慢回縮度會(huì)慢慢回縮, ,即存在彈性回縮力，最終達(dá)到熱力即存在彈性回縮力，最終達(dá)到熱力學(xué)平衡態(tài)。學(xué)平衡態(tài)。吸附性高分子材料主要是指那些對(duì)某些特定離子吸附性高分子材料主要是指那些對(duì)某些特定離子或分子有選擇性親和作用的高分子材料，從外觀形態(tài)或分子有選擇性親和作用的高分子材料，從外觀形態(tài)上看，主要有上看，主要有

49、微孔型、大孔型、米花型和大網(wǎng)狀樹(shù)脂微孔型、大孔型、米花型和大網(wǎng)狀樹(shù)脂幾種。幾種。吸附樹(shù)脂的吸附性不僅受到結(jié)構(gòu)和形態(tài)等內(nèi)在吸附樹(shù)脂的吸附性不僅受到結(jié)構(gòu)和形態(tài)等內(nèi)在因素的影響，還與使用環(huán)境關(guān)系密切：因素的影響，還與使用環(huán)境關(guān)系密切：(1)溫度因素溫度因素(2)樹(shù)脂周?chē)慕橘|(zhì)樹(shù)脂周?chē)慕橘|(zhì)流動(dòng)相的流速、溶液黏度和被吸附物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)等流動(dòng)相的流速、溶液黏度和被吸附物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)等水處理水處理水的軟化，脫堿；水的脫鹽；高純水制備糖及多元醇的處理糖及多元醇的處理 葡萄糖脫色精制，蔗糖、甜菜糖漿的軟化、脫色精制；甘油純化工業(yè)廢水處理工業(yè)廢水處理含鉻、汞、銅廢水處理；含金、銀廢水處理及回收原子能工業(yè)原子能工

50、業(yè)鈾、釷的提煉；反應(yīng)堆用水的凈化；放射性廢水的處理催化劑催化劑蔗糖的轉(zhuǎn)化；酯化反應(yīng)；水解反應(yīng)；烷基化反應(yīng)；縮合反應(yīng)制藥工業(yè)制藥工業(yè)抗菌素的分離提煉精制；生化藥物的分離精制；氨基酸、蛋白質(zhì)的分離；生物堿的分離；藥物添加劑在農(nóng)業(yè)方面農(nóng)業(yè)方面，由于具有驚人的吸水能力，常常作為農(nóng)用保水劑，施用于土壤中時(shí)吸收的水分可以被植物吸收利用，并能在作物根系周?chē)纬梢粋€(gè)局部濕潤(rùn)的環(huán)境，對(duì)作物來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)微型水源。在沙漠和荒漠中進(jìn)行綠化，高吸水性樹(shù)脂能夠發(fā)揮非常重要的作用。 水果、蔬菜在一般條件下難以保鮮，用高吸水性樹(shù)脂開(kāi)發(fā)出一種可調(diào)節(jié)水分的包裝薄膜，用于包裝果蔬，可在一定程度上調(diào)節(jié)局部體系的氣氛、濕度，從而控制

51、水果、蔬菜的呼吸代謝。 建筑方面建筑方面，將高吸水性樹(shù)脂與其他高分子材料混合后，可以加工成止水帶，在土建工程中是理想的止水材料。利用吸水膨脹性能，添加到其他建筑材料中，可以作為水密封材料，用于堵漏。 衛(wèi)生用品制造衛(wèi)生用品制造方面是應(yīng)用最早，也是現(xiàn)在使用量最多的領(lǐng)域之一。采用高吸水性樹(shù)脂可以將婦女衛(wèi)生經(jīng)做的更薄，保水效果更好，提高運(yùn)動(dòng)自由度和著裝感；做成紙尿褲，由于鎖住水分，感覺(jué)更舒適。 在醫(yī)療方面在醫(yī)療方面，吸水樹(shù)脂凝膠可抑制血漿蛋白質(zhì)和血小板的粘著，因而可作抗血栓材料。另外用高吸水性樹(shù)脂制成的人工腎過(guò)濾材料，可以調(diào)節(jié)血液中的水分含量。三廢處理三廢處理由于高吸油性樹(shù)脂的密度低由于高吸油性樹(shù)脂的

52、密度低, ,可以浮在水面上可以浮在水面上, ,因而因而處理水面浮油效果非常好處理水面浮油效果非常好, ,特別是對(duì)海洋石油以及運(yùn)輸特別是對(duì)海洋石油以及運(yùn)輸泄漏非常有效。當(dāng)和其它材料組合形成的復(fù)合材料泄漏非常有效。當(dāng)和其它材料組合形成的復(fù)合材料, ,如如用無(wú)紡布包覆粒狀固體用無(wú)紡布包覆粒狀固體( (形狀可調(diào)節(jié)形狀可調(diào)節(jié)),),可以替代傳統(tǒng)的可以替代傳統(tǒng)的吸油墊吸油墊, ,如聚丙烯墊、聚苯乙烯墊等。也有直接應(yīng)用樹(shù)如聚丙烯墊、聚苯乙烯墊等。也有直接應(yīng)用樹(shù)脂粒子的懸浮液脂粒子的懸浮液, ,粒狀固體水漿粒狀固體水漿( (濃度濃度50%60%),從油從油水混合體系中分離除去油水混合體系中分離除去油, ,將工

53、業(yè)污水經(jīng)過(guò)處理后再排將工業(yè)污水經(jīng)過(guò)處理后再排放到江湖中。放到江湖中。芳香劑、殺蟲(chóng)劑、誘魚(yú)劑基材芳香劑、殺蟲(chóng)劑、誘魚(yú)劑基材 將吸收了如芳香劑的高吸油性樹(shù)脂放在空氣中將吸收了如芳香劑的高吸油性樹(shù)脂放在空氣中, ,樹(shù)脂樹(shù)脂中的有機(jī)液由于在樹(shù)脂與周?chē)h(huán)境之間存在著濃度梯度中的有機(jī)液由于在樹(shù)脂與周?chē)h(huán)境之間存在著濃度梯度, ,會(huì)緩慢地釋放出來(lái)。如會(huì)緩慢地釋放出來(lái)。如, ,日本觸媒制造的外觀透明的片狀日本觸媒制造的外觀透明的片狀固體材料的高吸油性樹(shù)脂固體材料的高吸油性樹(shù)脂, ,可用作芳香劑或殺蟲(chóng)劑的載體可用作芳香劑或殺蟲(chóng)劑的載體基材?；?。作為合成樹(shù)脂的改性添加劑作為合成樹(shù)脂的改性添加劑 作為儲(chǔ)油設(shè)備密封

54、材料的添加改性劑作為儲(chǔ)油設(shè)備密封材料的添加改性劑, ,將高吸油性樹(shù)將高吸油性樹(shù)脂和纖維基材以及合成橡膠粘合劑等混合制成各種形狀脂和纖維基材以及合成橡膠粘合劑等混合制成各種形狀的密封材料的密封材料, ,具有極好的油封性能具有極好的油封性能, ,且當(dāng)油溶脹后且當(dāng)油溶脹后, ,強(qiáng)度損強(qiáng)度損失很小，其中高吸油性樹(shù)脂占失很小，其中高吸油性樹(shù)脂占5%30%(質(zhì)量質(zhì)量)。高分子功能膜高分子功能膜高分子功能膜的分類(lèi)高分子功能膜的分類(lèi)按構(gòu)成膜的材料分按構(gòu)成膜的材料分天然高分子膜、有機(jī)合成高天然高分子膜、有機(jī)合成高分子膜分子膜按膜的結(jié)構(gòu)分按膜的結(jié)構(gòu)分(a)對(duì)稱(chēng)膜對(duì)稱(chēng)膜疏松的多孔膜和致密的無(wú)孔膜疏松的多孔膜和致密的

55、無(wú)孔膜(b)非對(duì)稱(chēng)膜非對(duì)稱(chēng)膜多孔膜、疊合膜和復(fù)合膜多孔膜、疊合膜和復(fù)合膜(c)離子交換膜離子交換膜按分離過(guò)程推動(dòng)力分按分離過(guò)程推動(dòng)力分壓力差膜、濃度差膜、壓力差膜、濃度差膜、溫度差膜和電位差膜溫度差膜和電位差膜(4)按膜材料的宏觀外形結(jié)構(gòu)分按膜材料的宏觀外形結(jié)構(gòu)分(a)管狀膜：容易清洗，適用于分離濃度很高或者污物管狀膜：容易清洗，適用于分離濃度很高或者污物較多的場(chǎng)合，但是使用密度較小，在一定使用體積下，較多的場(chǎng)合，但是使用密度較小，在一定使用體積下，有效分離面積最小。有效分離面積最小。(b)中空纖維膜：主要應(yīng)用于血液透析設(shè)備和人工腎臟中空纖維膜：主要應(yīng)用于血液透析設(shè)備和人工腎臟的制備，缺點(diǎn)就是

56、容易在使用中受到污染，一旦污染較的制備，缺點(diǎn)就是容易在使用中受到污染，一旦污染較難清洗。難清洗。(c)平面型分離膜：容易制作，使用方便，成本低廉；包平面型分離膜：容易制作，使用方便，成本低廉；包括無(wú)支撐型、支撐型和增強(qiáng)型三類(lèi)。括無(wú)支撐型、支撐型和增強(qiáng)型三類(lèi)。被分離材料能夠從膜的一側(cè)克服膜材料的阻礙穿過(guò)分被分離材料能夠從膜的一側(cè)克服膜材料的阻礙穿過(guò)分離膜，需要有特定的內(nèi)在因素與合適的外在條件。從目前離膜，需要有特定的內(nèi)在因素與合適的外在條件。從目前掌握的材料看，膜分離作用有兩種形式：即掌握的材料看，膜分離作用有兩種形式：即過(guò)篩作用和溶過(guò)篩作用和溶解擴(kuò)散作用解擴(kuò)散作用。過(guò)篩作用類(lèi)似于物理過(guò)篩過(guò)程，

57、與常見(jiàn)的篩網(wǎng)材料過(guò)篩作用類(lèi)似于物理過(guò)篩過(guò)程，與常見(jiàn)的篩網(wǎng)材料相比，膜的孔徑要小的多。被分離物能否通過(guò)篩網(wǎng)取決相比，膜的孔徑要小的多。被分離物能否通過(guò)篩網(wǎng)取決于物質(zhì)粒徑尺寸和網(wǎng)孔的大小。于物質(zhì)粒徑尺寸和網(wǎng)孔的大小。 溶解擴(kuò)散作用是指當(dāng)膜材料對(duì)某些物質(zhì)具有一定溶溶解擴(kuò)散作用是指當(dāng)膜材料對(duì)某些物質(zhì)具有一定溶解能力時(shí)，在外力作用下被溶解物質(zhì)能夠在膜中擴(kuò)散運(yùn)解能力時(shí)，在外力作用下被溶解物質(zhì)能夠在膜中擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，從膜的一側(cè)擴(kuò)散到另一側(cè)，再離開(kāi)膜。這種作用形動(dòng)，從膜的一側(cè)擴(kuò)散到另一側(cè)，再離開(kāi)膜。這種作用形式在用密度膜對(duì)氣體進(jìn)行分離和用反滲透膜對(duì)溶質(zhì)與溶式在用密度膜對(duì)氣體進(jìn)行分離和用反滲透膜對(duì)溶質(zhì)與溶液進(jìn)行分離

58、的過(guò)程中起主要作用。液進(jìn)行分離的過(guò)程中起主要作用。膜制備材料：膜制備材料： 天然高分子材料類(lèi)天然高分子材料類(lèi)主要包括改性纖維素及其衍生物類(lèi)，主要包括改性纖維素及其衍生物類(lèi)，原料易得，成膜性能好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，多用于透析、微原料易得，成膜性能好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，多用于透析、微濾、超濾、反滲透、膜蒸發(fā)和膜電泳等場(chǎng)合。近年來(lái)，甲濾、超濾、反滲透、膜蒸發(fā)和膜電泳等場(chǎng)合。近年來(lái)，甲殼素類(lèi)海藻酸鈉類(lèi)成為了新的分離膜制備材料。殼素類(lèi)海藻酸鈉類(lèi)成為了新的分離膜制備材料。聚烯烴類(lèi)聚烯烴類(lèi)包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺等。主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺等。主要用于制備微濾、超濾、密度膜等。用于制備微濾、超濾、密

59、度膜等。聚酰胺類(lèi)聚酰胺類(lèi)尼龍尼龍66，機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，高溫，機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，高溫性能優(yōu)良。性能優(yōu)良。聚砜類(lèi)聚砜類(lèi)含氟高分子材料含氟高分子材料有機(jī)硅聚合物類(lèi)有機(jī)硅聚合物類(lèi)高分子電解質(zhì)類(lèi)高分子電解質(zhì)類(lèi)(1)反滲透膜反滲透膜反滲透膜主要是不對(duì)稱(chēng)膜、復(fù)合膜和中空纖反滲透膜主要是不對(duì)稱(chēng)膜、復(fù)合膜和中空纖維膜。不對(duì)稱(chēng)膜的表面活性層上的微孔很?。s維膜。不對(duì)稱(chēng)膜的表面活性層上的微孔很?。s2nm），大孔支撐層為海綿狀結(jié)構(gòu)；復(fù)合膜由超），大孔支撐層為海綿狀結(jié)構(gòu)；復(fù)合膜由超薄膜和多孔支撐層等組成。超薄膜很薄，只有薄膜和多孔支撐層等組成。超薄膜很薄，只有0.4 m，有利于降低流動(dòng)阻力，提高透水

60、速率；，有利于降低流動(dòng)阻力，提高透水速率；中空纖維反滲透膜的直徑極小，壁厚與直徑之比中空纖維反滲透膜的直徑極小，壁厚與直徑之比比較大，因而不需支持就能承受較高的外壓。比較大，因而不需支持就能承受較高的外壓。反滲透膜的材料主要有醋酸纖維素、聚酰反滲透膜的材料主要有醋酸纖維素、聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚等。醋酸纖維素胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚等。醋酸纖維素膜透水量大，脫鹽率高，價(jià)格便宜，應(yīng)用普遍。膜透水量大，脫鹽率高，價(jià)格便宜，應(yīng)用普遍。芳香聚酰胺膜具有優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度，化學(xué)性能芳香聚酰胺膜具有優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐壓實(shí)，能在穩(wěn)定，耐壓實(shí)，能在pH值值4-10的范圍內(nèi)使用。的范圍內(nèi)使用