功能高分子材料緒論

功能高分子材料

FunctionalPolymerMaterials《精細(xì)化學(xué)品化學(xué)》參考書目《功能高分子材料》王國建、王德海等編著華東理工大學(xué)出版社《功能高分子材料》焦劍、姚軍燕主編化學(xué)工業(yè)出版社《功能高分子材料》周學(xué)良主編化學(xué)工業(yè)出版社《精細(xì)化學(xué)品化學(xué)》吳海霞主編

化學(xué)工業(yè)出版社FunctionalPolymerMaterials

材料技術(shù)承載著當(dāng)今科技的發(fā)展，反映著人類文明的進(jìn)程。作為材料科學(xué)的一個分支，功能高分子材料日益受到世人的矚目，成為材料學(xué)發(fā)展中最為迅速和最有潛力的新興研究領(lǐng)域。

在中國，高分子材料從20世紀(jì)40年代開始發(fā)展以來，至今已在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的各個領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為不可缺少的材料。功能高分子材料FunctionalPolymerMaterials第一節(jié)概述（Summary）功能高分子材料的概念功能高分子材料的研究內(nèi)容功能高分子材料簡介功能高分子材料發(fā)展的背景功能高分子材料的發(fā)展歷程與展望FunctionalPolymerMaterials功能高分子材料概念

從工程應(yīng)用觀點出發(fā)，可將高分子材料分為結(jié)構(gòu)高分子材料和功能高分子材料。FunctionalPolymerMaterials功能高分子材料概念

結(jié)構(gòu)高分子材料包含了通用高分子材料以及工程高分子材料，它們通常具有較好的力學(xué)性能。

功能高分子材料一般指除了具有一定的力學(xué)性能之外，還具有某些特定功能（如化學(xué)性、導(dǎo)電性、磁性、光敏性、生物活性、能量轉(zhuǎn)換性等）的高分子材料。FunctionalPolymerMaterials性能和功能

一般來說，性能是指材料對外部作用的抵抗特性。

功能是指從外部向材料輸入信號時，材料內(nèi)部發(fā)生質(zhì)和量的變化而產(chǎn)生輸出的特性。FunctionalPolymerMaterials一次功能聲學(xué)功能熱學(xué)功能電磁學(xué)功能光學(xué)功能化學(xué)功能其他功能二次功能機(jī)械能與其他形式能量的交換電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換磁能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換熱能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換光能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換FunctionalPolymerMaterials第一節(jié)概述（Summary）功能高分子材料的概念功能高分子材料的研究內(nèi)容功能高分子材料簡介功能高分子材料發(fā)展的背景功能高分子材料的發(fā)展歷程與展望FunctionalPolymerMaterials功能高分子材料研究內(nèi)容功能高分子材料分類和特點功能高分子材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系功能高分子材料的研究方法FunctionalPolymerMaterials分類

按照組成及結(jié)構(gòu)分為結(jié)構(gòu)型功能高分子材料和復(fù)合型功能高分子材料。

按照來源分為天然功能高分子材料、半合成功能高分子材料以及合成功能高分子材料。FunctionalPolymerMaterials分類

日本著名功能高分子專家中村茂夫教授認(rèn)為，功能高分子可以從以下幾個方面分類：力學(xué)功能材料化學(xué)功能材料物理化學(xué)功能材料生物化學(xué)功能材料FunctionalPolymerMaterials分類

國內(nèi)通常按其性質(zhì)、功能或?qū)嶋H用途劃分為8種類型：反應(yīng)性高分子材料光敏性高分子材料電性能高分子材料高分子分離材料高分子吸附材料高分子智能材料醫(yī)藥用高分子材料高性能工程材料FunctionalPolymerMaterials特點

功能材料通常都具有技術(shù)密集，品種多，產(chǎn)品少，專用性強(qiáng)和附加值高的特點，此外，功能高分子材料還具有以下特點：質(zhì)量輕，通過不同的加工方法可以成型各種形狀和宏觀形狀的制品可以很方便的與其他的高分子材料以化學(xué)或物理的方式復(fù)合有些功能高分子材料具有很高的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性，可廣泛用于制作結(jié)構(gòu)件，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)/功能一體化FunctionalPolymerMaterials功能高分子材料研究內(nèi)容功能高分子材料分類和特點功能高分子材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系功能高分子材料的研究方法FunctionalPolymerMaterials結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系

材料的性能和功能是通過其不同層次的結(jié)構(gòu)反映出來的。不同的功能高分子材料因其展現(xiàn)的功能不同，依據(jù)的結(jié)構(gòu)層次也有所不同。

化學(xué)組成

官能團(tuán)的種類

高分子骨架

聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

超分子組裝結(jié)構(gòu)

有重要影響的結(jié)構(gòu)層次：FunctionalPolymerMaterials化學(xué)組成的影響

化學(xué)組成是區(qū)別不同高分子材料的最基本要素。不同化學(xué)組成的高分子材料有不同的性能和功能。e.g：

聚乙烯和聚乙炔FunctionalPolymerMaterials化學(xué)組成的影響FunctionalPolymerMaterials官能團(tuán)種類的影響

功能高分子表現(xiàn)出來的特殊性質(zhì)往往主要取決于分子中的官能團(tuán)的種類和性質(zhì)。

可見其性質(zhì)主要依賴于結(jié)構(gòu)中的官能團(tuán)的性質(zhì)，高分子骨架僅僅起支撐、分隔、固定和降低溶解度等輔助作用?；撬峄鶑?qiáng)堿型離子交換樹脂強(qiáng)酸型離子交換樹脂交聯(lián)的聚苯乙烯e.g:FunctionalPolymerMaterials官能團(tuán)種類的影響在某些情況下，功能高分子的功能必須由官能團(tuán)和高分子骨架協(xié)同作用而完成。

e.g:固相合成用高分子試劑

沒有聚合物骨架的參與，就沒有固相合成，有的只是小分子酯化反應(yīng)；而沒有官能團(tuán)，聚合物中就沒有反應(yīng)活性點，固相反應(yīng)也無從發(fā)生。FunctionalPolymerMaterials官能團(tuán)種類的影響在一些情況下，官能團(tuán)在功能高分子中只起輔助作用。

利用官能團(tuán)的引入改善高分子的溶解性能、降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、改變表面潤濕性和提高機(jī)械強(qiáng)度等。e.g:在高分子分離膜中引入極性基團(tuán)，可提高膜材料的潤濕性，但膜材料的分離功能并不是極性基團(tuán)提供的。FunctionalPolymerMaterials官能團(tuán)種類的影響在功能高分子中，一種特殊情況是官能團(tuán)與聚合物骨架不能區(qū)分，官能團(tuán)是聚合物骨架的一部分，或者說聚合物骨架本身就起著官能團(tuán)的作用。e.g:

在主鏈型高分子液晶中，在形成液晶時起主要作用的剛性結(jié)構(gòu)處在聚合物主鏈上，聚合物骨架本身起著官能團(tuán)的作用。

FunctionalPolymerMaterials高分子骨架的影響

在很多情況下，小分子物質(zhì)本身并沒有特殊的功能性，但轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻肿雍螅瑓s表現(xiàn)出良好的功能性，顯然，高分子骨架對材料功能性起了關(guān)鍵性作用。

功能高分子材料中的骨架結(jié)構(gòu)主要有兩類，一類是線性結(jié)構(gòu)，另外一類是交聯(lián)結(jié)構(gòu)。這兩種聚合物骨架具有明顯不同的性質(zhì)，使用范圍也不同。FunctionalPolymerMaterials線性聚合物交聯(lián)型聚合物溶解性能好，能夠在適宜的溶劑中形成分散態(tài)溶