功能高分子材料
功能高分子材料The document was prepared on January 2, 2021
第三节功能高分子材料
一、新型有机高分子材料与传统的三大合成材料有本质上的差别吗功能高分子材料的品种与分类有哪些
1．新型有机高分子材料与传统的三大合成材料的区别与联系
新型有机高分子材料与传统的三大合成材料在本质上并没有区别,它们只是相对而言.从组成元素看,都是由C、H、O、N、S等元素构成；从合成反应看,都是由单体经加聚或缩聚反应形成；从结构看,也就是分两种结构：线型结构、体型结构.它们的重要区别在于功能与性能上,与传统材料相比,新型有机高分子材料的性能更优异,往往具备传统材料所没有的特殊性能,可用于许多特殊领域.
2．功能高分子材料的品种与分类
特别提醒医用高分子材料应该满足：①无毒,且是化学惰性的；②与人体组织和血液相容性好；③具有较高的机械性能；④容易制备、纯化、加工和消毒.
高分
子化合物结构
链节分子链中重复出现的结构单元
聚合度分子链中的链节数,用n表示
单体生成高分子化合物的小分子物质
线型结构又称支链型、直链型,连成长链,有热塑性体型结构分子链间以共价键“交联”,连成网状结构,成型后
不可塑
性质
1.线型高分子能溶解在适当的溶剂中,体型高分子只能溶胀
2.线型高分子有热塑性,体型高分子有热固性
3.高分子材料的强度较大
4.高分子材料一般不易导电,弹性好,耐磨,不耐热
5.部分高分子材料还具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、难降解的性质
高分子材料三大合成
材料
塑料如：聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料、聚四氟乙烯
合成橡胶如：丁苯橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶
合成纤维如：涤纶、腈纶、锦纶、丙纶、维纶、氯纶按来源分天然高分子材料如：淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶
合成高分子材料如：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料
按性能分功能高分子材料如：高分子分离膜、医用高分子、吸水高分
子
复合材料如：玻璃纤维、碳纤维
类型1 高分子材料的分类
例1下列材料中,属于功能高分子材料的是
①高分子膜②生物高分子材料③光敏高分子材料④导电高分子材料⑤离子交
换树脂⑥液晶高分子材料
A．①②③ B．③④⑤ C．②④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥
答案D
解析根据功能高分子的分类即可顺利解答.
类型2 功能高分子材料的结构与性能
例2随着医用高分子材料的发展,人们已可用人工器官代替不能治愈的病变器官.目前已经制成的人工器官有
①皮肤②肝③肺④肾⑤骨骼⑥眼
A．①②③ B．②③④ C．①⑤ D．全部
答案D
解析医用高分子材料的应用十分广泛,利用其特殊结构和特殊性质,可以制备与人体器官功能相同的人工器官.
医用高分子材料必须满足的条件：①无毒,且是化学惰性的；②与人体组织和血液相容性好；③具有较高的机械性能；④容易制备、纯化、加工和消毒.
类型3 复合材料的结构与性能
例3碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料,其强度比钢铁材料大而密度比铝小.据报道,每架波音767飞机使用了1吨碳纤维材料,而一种新型的波音757飞机使用了9吨以上的碳纤维.制取碳纤维的一种方法是将聚丙烯腈纤维在稀有气体中进行高温处理而获得,这种碳纤维的结构可表示如下：
1构成这种碳纤维的元素是____________,其原子个数比为__________.
2用乙炔和HCN 为原料合成这种碳纤维的流程可表示如下：
CH≡CH――→HCN A ――→高聚物B ――→高温处理C ――→脱氢
碳纤维
用化学方程式表示以下过程：
① CH≡CH 与HCN 反应_________________________________________________；
②A―→B________________________________________________________________.
答案 1C 、H 、N 3∶1∶1
2①CH≡CH＋HCN ――→催化剂CH 2===CH —CN ②nCH 2===CH —CN ――→催化剂
解析 碳纤维材料是一种重要的新型复合材料,题目已知给出制取这种碳纤维是将聚丙
烯腈经高温处理而得,聚丙烯腈的结构为,注意到题给碳纤维的结构,可以将聚丙烯腈结构写为：其中—CN 的结构为—C≡N .
这种变换写法是解答本题的关键一步,根据生产流程所示,聚丙烯腈经两步反应获得碳纤
维,第一步高温处理,应是在上述结构的基础上将氰基—C≡N 中的三键打开重新结合构成环
状结构,即生成C,C 在催化剂作用下脱氢,在C 中环状结构的—CH 2—与
上各脱去一个氢原子而形成双键结构,形成碳纤维.显然,在—CH 2—原子团上脱去一个H 原子后,还
有一个氢原子,所以可知这种碳纤维由C 、H 、N 三种元素构成,考查其中的 一个基本结构单元
,可看出C 、H 、N 三种原子的个数比应为3∶1∶1.
在橡胶工业中,制造橡胶要经过硫化工艺,将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构.在
制备高吸水性树脂时也要加入交联剂,以得到具有网状结构的树脂.请你想一想,为什么都要
做成网状结构目的是否相同
点拨橡胶工业中将线型结构的橡胶连接为网状结构是为增加橡胶的强度；高吸水性树脂将线型结构连接为网状结构是使它既吸水又不溶于水.
1．
点拨高聚物在其所含有的官能团发生酯化、水解等反应时,碳链并没有参加反应.
2．B
3．
点拨乳酸是一种羟基羧酸,由于其结构的特殊性,已成为高考化学命题的热点.它不但能形成链酯和聚酯,而且还可以形成环酯.
1．下列物质中不属于新型有机高分子材料的是
A．高分子分离膜 B．液态高分子材料
C．生物高分子材料 D．有机玻璃
答案D
2．复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料.其中一种材料作为基体,另外一种材料作为增强剂,这样可发挥每一种材料的长处,并避免其弱点.下列物质中不属于复合材料的是
A．聚苯乙烯树脂 B．铝塑管
C．涤棉织品 D．纯棉内衣
答案AD
3．下列材料中,属于功能高分子材料的是
①高分子膜②生物高分子材料③导电高分子材料④离子交换树脂⑤医用高分子
材料⑥高吸水性树脂
A．①③⑤⑥ B．②④⑤⑥
C．②③④⑤ D．①②③④⑤⑥
答案 D
解析 常用功能高分子材料包括高分子膜、医用高分子材料、高吸水性树脂、离子交换
树脂、光敏高分子材料、导电高分子材料、生物高分子材料、高分子催化剂和试剂等.
4．高分子分离膜可以有选择地让某些物质通过而将物质分离,下列应用不属于高分子分
离膜的应用范围的是
A ．分离工业废水,回收废液中的有用成分
B ．将化学能转换成电能,将热能转换成电能
C ．食品工业中,浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒
D ．海水淡化
答案 B
解析 高分子分离膜的特点是能够有选择地让某些物质通过,而把另一些物质分离掉.主
要应用于生活污水、工业废水等废液处理和海水淡化工程等；而将化学能转换成电能是传感
膜的应用,把热能转化成电能是热电膜的应用.
5．下列说法不正确的是
A ．探求某种新型高分子材料时,需要研究分子结构与功能之间的关系
B ．三大支柱产业为能源、材料和信息工程
C ．带有强亲水性原子团的化合物共聚可以得到强亲水性高聚物
D ．具有网状结构的物质即具有强吸水性
答案 D
6．聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一,它具有弹性好、不易老化、耐
擦洗、色泽亮丽等特点.下边是聚丙烯酸酯的结构简式,它属于
①无机化合物 ②有机化合物 ③高分子化合物 ④离子化合物 ⑤共价化合物
A ．①③④
B ．①③⑤
C ．②③⑤
D ．②③④
答案 C
解析 聚丙烯酸酯类是由丙烯酸酯经加聚反应得到的：
可见,聚丙烯酸酯类属于有机化合物、高分子化合物、共价化合物.
7．我国科学家前不久成功地合成了3 nm 长的管状碳纳米管,此管居世界之首.这种碳纤维具有强度高、刚度抵抗变形的能力高、密度小只有钢的14
、熔点高、化学稳定性好的特点,因此被称为“超级纤维”.下列对碳纤维的说法不正确的是
A ．它是制造飞机的某些部件的理想材料
B ．它的主要组成元素是碳
C ．它的结构与石墨相似
D ．碳纤维复合材料不易导电
答案 C
8．聚甲基丙烯酸羟乙酯的结构简式为,它是制作软质隐形眼
镜的材料.请写出下列有关反应的化学方程式：
1由甲基丙烯酸羟乙酯制备聚甲基丙烯酸羟乙酯
________________________________________________________________________.
2由甲基丙烯酸制备甲基丙烯酸羟乙酯
________________________________________________________________________.
3由乙烯制备乙二醇
________________________________________________________________________.
解析甲基丙烯酸羟乙酯的结构简式为：
,它是聚甲基丙烯酸羟乙酯的单体,由它制备聚甲基丙烯酸羟乙酯的反应属于加聚反应：
由甲基丙烯酸制备甲基丙烯酸羟乙酯应进行酯化反应,对照反应物、产物的结构可确定要使用乙二醇：
9．感光性高分子是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料.其结构简式为：
试回答下列问题：
1在一定条件下,该高聚物可发生的反应有________填写编号.
①加成反应②氧化反应③消去反应④酯化反应⑤取代反应
2该高聚物和NaOH溶液发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________.
3该高聚物在催化剂和酸性环境下水解后得到相对分子质量较小的产物是A,则：
①A在一定条件下与甲醇发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________.
②A的同分异构体有多种,其中属于不同类别且含有苯环、,苯环上有两个取代基的结构简式是任写两种______________________________________________ ________________________________________________________________________.
答案1①②⑤
解析1该高聚物中含有酯基、和苯环,能够发生水解取代、加成、氧化反应.
(1)高聚物水解后得到和.
第三节功能高分子材料
1．下列属于功能高分子材料的是
①高分子分离膜②人工器官③理想的宇航材料④天然橡胶
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
答案A
2．关于功能高分子材料的下列说法中,不正确的是
A．离子交换树脂主要用于分离和提纯,如硬水的软化、回收工业废水中的金属等
B．婴儿用的“尿不湿”的主要成分是具有强吸水性的树脂
C．导电塑料应用于电子工业,可用来制造电子器件
D．医用高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用,难以达到与生物相容的程度答案D
3．复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高,其主要原因在于
A．复合材料的使用可以使导弹承受超高温的变化
B．复合材料的作用可以使导弹的质量减轻
C．复合材料的使用可以使导弹能承受超高强度的变化
D．复合材料的使用可以使导弹能承受温度的剧烈变化
答案B
解析导弹的壳体大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料,之所以提高射程是利用了其密度小、质量轻的特点.
4．在下列关于新型有机高分子材料的说法中,不正确的是
A．高分子分离膜应用于食品工业中,可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等,但无法进行海水淡化
B．复合材料一般是以一种材料作为基体,另一种材料作为增强剂
C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料
D．合成高分子材料一般具有优异的生物兼容性,较少受到排斥
答案A
1．随着有机高分子材料研究的不断加强和深入,使一些重要的功能高分子材料的应用范围不断扩大.下列应用范围是功能高分子材料的最新研究成果的是
A．新型导电材料 B．仿生高分子材料
C．高分子智能材料 D．电磁屏蔽材料
答案AD
解析随着社会的进步,科学技术的发展,高分子材料的作用越来越重要.特别是在尖端技术领域,对合成材料提出了更高的要求,尤其是具有特殊性质的功能性材料和多种功能集一身的复合材料.
2．“喷水溶液法”是日本科学家最近研制出的一种使沙漠变绿洲的技术,它是先在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯水溶液,水溶液中的高分子与沙土粒相结合,在地表下30 cm～50 cm处形成一个厚0.5 cm的隔水层,既能阻止地下的盐分上升,又有拦截、蓄积雨水的作用.下列对聚丙烯酸酯的说法不正确的是
A．它的单体的结构简式为
B．它在一定条件下能发生加成反应
C．它在一定条件下能发生水解反应
D．它没有固定的熔、沸点
答案B
解析聚丙烯酸酯的结构简式为：,其单体为CH2===CHCOOR,它的分子
中含有酯基官能团,故能发生水解反应；聚丙烯酸酯是高聚物,属混合物,没有固定的熔、沸点；因其分子中没有碳碳双键,故不能发生加成反应.
3. 复合材料的优点是
①强度高②质量轻③耐高温④耐腐蚀
A．①④ B．③除外 C．②③ D．①②③④
答案D
4．能够把化学能转化成电能的高分子材料是
A．传感膜 B．分离膜 C．分导纤维 D．玻璃钢
答案A
5．目前商场出售的一种婴儿使用的“尿不湿”产品的组成是,其主要性质是
A．显酸性 B．有吸水性 C．可发生加成反应 D．不能燃烧
答案B
6．具有单双键交替长链如：
…—CHCHCHCHCHCH—…的高分子有可能成为导电塑料.2000年诺贝尔Nobel化学奖即授予开辟此领域的3位科学家.下列高分子中可能成为导电塑料的是
A．聚乙烯 B．聚丁二烯 C．聚苯乙烯 D．聚乙炔
答案D
7．食品保鲜膜按材质可分为聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚偏氯乙烯PVDC等种类.PVC 被广泛地用于食品、蔬菜外包装,它对人体有潜在危害.下列有关叙述不正确的是A．PVC保鲜膜属于链状聚合物,在高温时易熔化,能溶于酒精
B．PVC单体可由PE的单体与氯化氢加成制得
C．鉴别PE和PVC,可把其放入试管中加热,在试管口放置一湿润的蓝色石蕊试纸,如果试纸变红,则是PVC；不变红,则为PE
D．等质量的聚乙烯和乙烯完全燃烧消耗的氧气不一定相等
答案BD
8．军事上的“地表伪装”是军事上保持的外观色彩、红外反射与周围环境互相吻合以达到以假乱真的目的.20世纪70年代研制出的BASF是一种红外伪装还原染料.其结构简式如下：
该染料为橄榄色或黑色.
请回答下列问题：
1染料BASF的分子式为____________.
21 mol BASF在适宜条件下,与足量的金属钠反应可生成________mol H2；1 mol BASF 在适宜条件下和H2发生加成反应所需H2最多为________mol.
答案1C2n＋24H4n＋10N2O621 14
解析 1 mol BASF中含有2 mol羟基与足量钠反应能生成1 mol H2；苯环中的双键及
“”均能与H2发生加成反应.
9．有机黏合剂是生产和生活中一类重要的材料.黏合过程一般是液态的小分子黏合剂经化学反应转化为大分子或高分子而固化.
1厌氧胶是一种黏合剂,其结构简式为：.它在空
气中稳定,但在隔绝空气缺氧时,分子中双键断开发生聚合而固化.工业上用丙烯酸和某种物质在一定条件下反应可制得这种黏合剂,这一制取过程的化学方程式为：
________________________________________________________________________.
2白乳胶是常用的黏合剂,其主要成分为醋酸乙烯酯CH3COOCH===CH2,它有多种同分异构体,其中同时含有“—CHO”和“CH===CH”结构的同分异构体共有五种,如“CH3—CH===CH—O—CHO”和“CH2===CH—CH2—O—CHO”,请写出另外三种同分异构体的结构简式已知含有
结构的物质不能稳定存在：_____________、
________________、____________________.
2HOCH2—CH===CH—CHO
CH2===CH—O—CH2—CHO
CH3—O—CH===CH—CHO
10．医用化学杂志曾报道,有一种功能高分子材料为聚乙交酯纤维材料C,用这种功能高分子材料制成的手术缝合线比天然高分子材料的肠线好.它的合成过程如图：
B：是A合成C的中间体,它是由两分子A脱去两分子水形成的.
1写出A、C的结构简式：A____________,
C________________________________________________________________________.
2写出由A制取B的化学方程式
________________________________________________________________________.
3医用高分子材料应具备哪些特性：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
3优异的生物相容性、较少受到排斥、无毒性、具有很高的机械性能以及其他一些特殊性能
解析从题给条件可知,B分子为环酯且具有对称结构.采用平均拆分法,可得A的结构
简式为.
A生成C的反应为酯化原理的缩聚反应,
11．某些高分子催化剂可用于有机合成.下面是一种高分子催化剂Ⅶ合成路线的一部分Ⅲ和Ⅵ都是Ⅶ的单体；反应均在一定条件下进行；化合物Ⅰ～Ⅲ和Ⅶ中含N杂环的性质类似于苯环：
回答下列问题：
(1) 写出由化合物Ⅰ合成化合物Ⅱ的反应方程式
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 不要求标出反应条件.
2下列关于化合物Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的说法中,正确的是
___________________________________________________________填字母. A ．化合物Ⅰ可以发生氧化反应
B ．化合物Ⅰ与金属钠反应不生成氢气
C ．化合物Ⅱ可以发生水解反应
D ．化合物Ⅲ不可以使溴的四氯化碳溶液褪色
E ．化合物Ⅲ属于烯烃类化合物
3化合物Ⅵ是__________填字母类化合物. A ．醇 B ．烷烃 C ．烯烃 D ．酸 E ．酯 4写出2种可鉴别Ⅴ和Ⅳ的化学试剂
________________________________________________________________________. 5在上述合成路线中,化合物Ⅳ和Ⅴ在催化剂的作用下与氧气反应生成Ⅵ和水,写出反应方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________ 不要求标出反应条件.
答案 1＋CH 3COOH
＋H 2O
2AC 3E
4饱和Na 2CO 3溶液、酸性KMnO 4溶液
52CH 2===CH 2＋2CH 3COOH ＋O 2――→催化剂
2CH 3COOCH===CH 2＋2H 2O
解析 1Ⅰ和CH 3COOH 发生酯化反应.
2Ⅰ中含醇羟基,故可以被氧化,A 正确；Ⅰ可以与Na 反应产生氢气,B 错误；Ⅱ中含有酯
基,故可以水解,C 正确；Ⅲ中含可以使溴水褪色,D 错误；Ⅲ中含N 原子故不是
浓硫酸 △
烃,E错误；选A、C.
3由Ⅶ分析Ⅵ为,只有E酯符合题意.
4由题目信息知Ⅳ是CH2===CH2,Ⅴ是CH3COOH,可以利用二者性质不同：酸性、还原性来鉴别,如溴水、Na2CO3溶液、酸性KMnO4溶液等.
5见答案.
探究创新
12．近年来,乳酸成为人们的研究热点之一.乳酸可以用化学方法合成,也可以由淀粉通过生物发酵法制备.利用乳酸聚合而成的高分子材料具有生物相容性,而且在哺乳动物体内或自然环境中,都可以最终降解成为二氧化碳和水.乳酸还有其他用途.
1乳酸可以与精制铁粉制备一种药物,反应式为：
在该反应中,氧化剂是__________,还原剂是__________,产物乳酸亚铁可以治疗的疾病是________.
2用乳酸聚合的纤维材料非常适合于做手术缝合线,尤其是在做人体内部器官的手术时使用.试分析其中的原因
________________________________________________________________________.
3利用乳酸合成高分子材料,对于环境有什么重要的意义试从生物学物质循环的角度解释：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.
答案1乳酸或CH3CHOHCOOH 铁或Fe 缺铁性贫血
2聚乳酸本身对人体无毒,在体内可以水解成乳酸,最后降解成二氧化碳和水,通过人体的呼吸和排泄系统而被自动排出体外,故不需要二次开刀拆线,使其作为人体内部器官的手术缝合线具有独一无二的优越性
3淀粉通过植物的光合作用由二氧化碳和水合成,再经微生物发酵生成乳酸.因乳酸的生成来自天然,用乳酸合成的高分子材料又可以最终降解成为二氧化碳和水,回归自然,故利用乳酸合成高分子材料,利于环保
解析本题是化学与生物的综合,要充分利用题给信息,结合学过的知识进行思考,问题会迎刃而解.
章末总结
1．1b
2a
3c f
2．1CH2===CH2
点拨通过该题我们应该认识到了解日常生活中常见有机物的成分是非常有必要的.当然了解各种高分子材料的性能后,我们也可以推测其用途.
3．1甲基丙烯酸乙二酯或甲基丙烯酸－β－羟基乙酯
2
4．将聚苯乙烯泡沫塑料粉碎,放入反应釜中,用氮气等气体将装置内的空气排尽,高温加热,收集并冷凝所得蒸气,即可得到苯乙烯.
点拨该实验方案的设计要注意两点：①因为高温加热,所以要选择合适的热解装置；
②热解装置中不能有氧气.
5．
点拨丁二烯及其衍生物在发生加聚反应时,两个双键都断开,在两个双键中间再形成一个双键,另两个不饱和键与其他的不饱和键相连,形成高分子化合物.
完整word版,功能高分子材料综述
功能高分子材料综述 【文摘】功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 【关键词】材料；高分子；高分子材料；功能材料； 功能高分子材料的定义为：与常规聚合物相比具有明显不同的物理化学性质，并具有某些特殊功能的聚合物大分子(主要指全人工和半人工合成的聚合物)都应归属于功能高分子材料范畴。而以这些材料为研究对象，研究它们的结构组成、构效关系、制备方法，以及开发应用的科学，应称为功能高分子材料科学。 功能高分子材料科学是研究功能高分子材料规律的科学，是高分子材料科学领域发展最为迅速，与其他科学领域交叉度最高的一个研究领域。它是建立在高分子化学、高分子物理等相关学科的基础之上，并与物理学、医学甚至生物学密切联系的一门学科。功能高分子材料是对物质、能量、信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料的一类高分子材料，有时也被称为精细高分子或者特种高分子(包括高性能高分子) 。其于20 世纪60年代末迅速发展起来的新型高分子材料，内容丰富、品种繁多、发展迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料。 功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它们之所以具有特定的功能，是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团，或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合，或者二者兼而有之。例如吸水树脂，它是由水溶性高分子通过适度交联而制得，遇水时将水封闭在高分子的网络内，吸水后呈透明凝胶，因而产生吸水和保水的功能。 在合成或天然高分子原有力学性能的基础上，再赋予传统使用性能以外的各种特定功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）而制得的一类高分子。一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团，其功能性的显示往往十分复杂，不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构，还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等，后者对生物活性功能的显示更为重要。 1 功能高分子材料研究 1.1 导电高分子材料 近几年来，导电性高分子的研究取得了长足的发展，形成了一个十分活跃的边缘学科领域，它对电子工业、信息工业及新技术的发展具有重大的意义。现有的研究成果表明，发展导电高分子不仅可以满足人们对导电材料的需要，而且由于它兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能，具有重量轻，易加工成各种复杂的形状，化学稳定性好及电阻率可在较大范围内调节等特点。此外在电子工业中的应用日趋广泛，促进了现代科学技术的发展。因此，自然引起了学术界和工业界的广泛兴趣。 导电高分子材料根据材料的组成可以分成复合型导电高分子材料(composite conductive polymers)和本征型导电高分子材料(intrinsic conductive polymers)两大类。复合型导电高分子材料是由普通高分子结构材料与金属或碳等导电材料，通过分散、层合、梯
功能高分子材料发展现状及展望
功能高分子材料发展现状及展望 一、引言 功能高分子材料是指具有特殊性能的高分子材料，如导电、阻燃、自修复等。随着科技的不断进步和人们对环境保护和生活质量的要求越来越高，功能高分子材料在各个领域得到了广泛应用。本文将从功能高分子材料的定义、发展历程、应用领域以及未来展望等方面进行探讨。 二、功能高分子材料的定义 功能高分子材料是指在普通高分子材料中加入一些特殊成分或经过改性后，使其具有某种特殊性能的新型高分子材料。这些特殊性能可以是导电、阻燃、自修复、形状记忆等。这些新型高分子材料不仅具有传统高分子材料的优点，如重量轻、耐腐蚀等，还具有更多的优势。 三、功能高分子材料的发展历程 1. 20世纪50年代至60年代初期：以聚氯乙烯为主要原料生产出各种塑胶制品。 2. 60年代中期至70年代初期：出现了聚碳酸酯、聚酰亚胺等新型高分子材料。 3. 70年代中期至80年代初期：出现了聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物等新型高分子材料。
4. 80年代中期至90年代初期：出现了聚丙烯、聚乙烯等新型高分子 材料。 5. 21世纪以来：功能高分子材料得到了广泛应用，如导电高分子材料、阻燃高分子材料、自修复高分子材料等。 四、功能高分子材料的应用领域 1. 导电高分子材料：主要应用于电池、太阳能电池板等领域。 2. 阻燃高分子材料：主要应用于建筑材料、电器设备等领域。 3. 自修复高分子材料：主要应用于汽车制造、飞机制造等领域。 4. 形状记忆高分子材料：主要应用于医学器械、智能纺织品等领域。 五、功能高分子材料的未来展望 1. 研发更多的功能性高分子材料，满足不同领域的需求。 2. 提高功能高分子材料的性能，使其更加适合实际应用。 3. 推广功能高分子材料的应用，促进产业升级和经济发展。 4. 加强对功能高分子材料的研究和开发，为未来的科技进步提供支持。 六、结论 随着科技的不断进步和人们对环境保护和生活质量的要求越来越高， 功能高分子材料在各个领域得到了广泛应用。未来，随着技术的不断 提升和需求的不断增加，功能高分子材料将会有更广阔的发展前景。
功能高分子材料
功能高分子材料The document was prepared on January 2, 2021
第三节功能高分子材料 一、新型有机高分子材料与传统的三大合成材料有本质上的差别吗功能高分子材料的品种与分类有哪些 1．新型有机高分子材料与传统的三大合成材料的区别与联系 新型有机高分子材料与传统的三大合成材料在本质上并没有区别,它们只是相对而言.从组成元素看,都是由C、H、O、N、S等元素构成；从合成反应看,都是由单体经加聚或缩聚反应形成；从结构看,也就是分两种结构：线型结构、体型结构.它们的重要区别在于功能与性能上,与传统材料相比,新型有机高分子材料的性能更优异,往往具备传统材料所没有的特殊性能,可用于许多特殊领域. 2．功能高分子材料的品种与分类 特别提醒医用高分子材料应该满足：①无毒,且是化学惰性的；②与人体组织和血液相容性好；③具有较高的机械性能；④容易制备、纯化、加工和消毒. 高分 子化合物结构 链节分子链中重复出现的结构单元 聚合度分子链中的链节数,用n表示 单体生成高分子化合物的小分子物质 线型结构又称支链型、直链型,连成长链,有热塑性体型结构分子链间以共价键“交联”,连成网状结构,成型后 不可塑 性质 1.线型高分子能溶解在适当的溶剂中,体型高分子只能溶胀 2.线型高分子有热塑性,体型高分子有热固性 3.高分子材料的强度较大 4.高分子材料一般不易导电,弹性好,耐磨,不耐热 5.部分高分子材料还具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、难降解的性质 高分子材料三大合成 材料 塑料如：聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料、聚四氟乙烯 合成橡胶如：丁苯橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶 合成纤维如：涤纶、腈纶、锦纶、丙纶、维纶、氯纶按来源分天然高分子材料如：淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶
功能高分子材料的应用与发展
功能高分子材料的应用与发展 对于原材料而言，其实大家日常生活非常普遍的人或事，原材料水准发展趋 势高低能够直接影响大家的生活品质。现如今，因为社会发展增长速度的持续加 速及其时代的发展持续变化，促使纤维材料也广泛应用于大众的日常生活，其不 但非常符合现阶段智能化制造的规定，并且也在很大程度上提高了整个社会经济 收益，对社会总体发展趋势具有一定的推动作用。 1、功能高分子材料介绍 一般的，功能高分子原材料关键是指并且具有两种特性复合纤维材料。有别 于一般啊不可以的分子材料是指，纤维材料的优点特点和许多。它不仅能所有高 效的凸显出传统式噶高分子材料具有的特性，并且，一些特色功能的官能团所展 现出来的特性，功能高分子原材料还可以科学合理地显现出来。总体来说，所谓 纤维材料，其主要包含：可以具备信息传递转换动能，同时对化学物质开展储存 功效的分子材料都会成为纤维材料[1]。与此同时，还可以将纤维材料解读为： 可以具有一定的催化反应特点及其热传递特点等的功能纤维材料。值得一提的是，功能高分子原材料还有较强的基本原理物理性能。因而，在其智能化产业发展层面，也获得了很大程度上推广与应用。 2、功能高分子材料在工程中的应用 2.1 液晶高分子材料 液晶高分子它通常是分子水平的一种外部经济复合型，主要是由两种化学物 质组成，一种是化学纤维，一种是环氧树脂，通俗点说，也可将其理解为一种在 软性高分子材料基材中的一种复合材质。其具有高韧性、材质好、数量多的优点，在日常生活中得到广泛应用。 2.2 电功能高分子材料
在一定的环境中，电功能高分子原材料能够表现出了多种多样款式的特性， 例如：压电式、热电厂、铁电等。依照多功能性能将划分成高分子材料介电材料、绝缘性纤维材料等。此外，严格按照构成问题进行区划，能够分两种：一种是结 构性电新型功能材料，一种是复合型电新型功能材料。电功能高分子原材料不但 在电子元器件中得到广泛应用，并且在比较敏感元器件中也获得了极其重要的功效。 2.3高分子功能膜材料 高分子材料功能膜是属于膜型原材料，其具有选择地通过水平，此外， 它也是一种纤维材料，具有一定的独特性作用，通常情况下，会把它称作膜分离 或者功能膜。选用功能膜对化学物质开展分离出来，特性如下所示：可选择性和 透过性与其他对比都很明显，因为在膜两边时代的产物为通过物质和原产物两种，这样一来有益于将选择时代的产物开展搜集。此外，在分离出来的过程当中，不 但不会发现异常，并且改变可能不会出现消耗的状况。立在作用的视角开展考虑到，高分子材料膜分离之所以广泛应用其原因是他具备两个作用，第一种作用是 对的物质鉴别，第二种是对化学物质开展分离出来，研究学者在分析时发现，除 了上述两种作用，它还具备对物质和能量开展转换的作用。在具体运用的过程当中，不一样条件下，所显现出的特点不一样，到现在为止早已在各个领域里得到 广泛应用。 3、功能高分子材料在荒漠化治理中的应用 在我国南北地区的气候条件差别极大，水资源分布不平衡，西北地域普遍存 在土壤层含水溶性差、植物群落存活率低难题，很多城市已展现出荒漠化特点， 不仅造成土地资源生产经济效益减少，另外还面临沙尘伤害。应对这一情况，在 防沙治沙、修复植物群落中灵活运用功能高分子原材料，有利于土地沙漠化问题 得到改进。不但可以将高吸水能力高聚物与营养元素、化学农药等一起拌土，改 进土壤污染治理，使其合适植物群落生长；还可以将一定浓度土壤层固土剂喷漆 种植了园林绿化植物群落土壤表面，最终形成一层塑料薄膜，合理阻碍土中水分 流失的前提下，不受影响土中气体互换。除此之外，对于一些旱灾、半干旱地区，还能够选用固体水的形式，为绿色植物给予高效水资源。所说固体水，就是通过
最新功能高分子材料综述
功能高分子材料综述
功能高分子材料综述 【文摘】功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 【关键词】材料；高分子；高分子材料；功能材料； 功能高分子材料的定义为：与常规聚合物相比具有明显不同的物理化学性质，并具有某些特殊功能的聚合物大分子(主要指全人工和半人工合成的聚合物)都应归属于功能高分子材料范畴。而以这些材料为研究对象，研究它们的结构组成、构效关系、制备方法，以及开发应用的科学，应称为功能高分子材料科学。 功能高分子材料科学是研究功能高分子材料规律的科学，是高分子材料科学领域发展最为迅速，与其他科学领域交叉度最高的一个研究领域。它是建立在高分子化学、高分子物理等相关学科的基础之上，并与物理学、医学甚至生物学密切联系的一门学科。功能高分子材料是对物质、能量、信息具有传输、
转换或贮存作用的高分子及其复合材料的一类高分子材料，有时也被称为精细高分子或者特种高分子(包括高性能高分子) 。其于20 世纪60年代末迅速发展起来的新型高分子材料，内容丰富、品种繁多、发展迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料。 功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它们之所以具有特定的功能，是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团，或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合，或者二者兼而有之。例如吸水树脂，它是由水溶性高分子通过适度交联而制得，遇水时将水封闭在高分子的网络内，吸水后呈透明凝胶，因而产生吸水和保水的功能。 在合成或天然高分子原有力学性能的基础上，再赋予传统使用性能以外的各种特定功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）而制得的一类高分子。一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团，其功能性的显示往往十分复杂，不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构，还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等，后者对生物活性功能的显示更为重要。 1 功能高分子材料研究 1.1 导电高分子材料 近几年来，导电性高分子的研究取得了长足的发展，形成了一个十分活跃的边缘学科领域，它对电子工业、信息工业及新技术的发展具有重大的意义。现有的研究成果表明，发展导电高分子不仅可以满足人们对导电材料的需要，而且由于它兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能，具有重量
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用
浅谈：功能高分子材料分类与性能应 用 功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。 通常，人们对特种和功能高分子的划分普遍采用按其性质、功能或实际用途划分的方法，可以将其分为八种类型。 1、反应性高分子材料包括高分子试剂、高分子催化剂、高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。 2、光敏性高分子材料包括各种光稳定剂、光刻胶、感光材料、非线性光学材料、光电材料及光致变色材料等。 3、电性能高分子材料包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料及其他电敏感性材料。
4、高分子分离材料包括各种分离膜、缓释膜和其他半透明膜材料、离子交换树脂、高分子絮凝剂、高分子螯合剂等。 5、高分子吸附材料包括高分子吸附树脂、吸水性高分子等。 6、高分子智能材料包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH值、压力感应材料等。 7、医用高分子材料包括医用高分子材料、药用高分子材料和医用辅助材料等。 8、高性能工程材料如高分子液晶材料、耐高温高分子材料、高强度高模量高分子材料、阻燃性高分子材料、生物可降解高分子和功能纤维材料等。 常见的几种功能高分子材料 离子交换树脂 它是最早工业化的功能高分子材料。经过各种官能化的聚苯乙烯树脂，含有H 离子结构，能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂，含有OH-离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子交换树脂。它们主要用于水的处理。离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水炎化、废水处理、甘露醇、柠檬酸糖液的钝化、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。
功能高分子材料
功能高分子材料 —阳离子聚丙烯酰胺 一概述： 功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。功能高分子材料是上世纪60年代发展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。近年来，功能高分子材料的年增长率一般都在10%以上，其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50%。 下面以阳离子聚丙烯酰胺来说明一：阳离子聚丙烯酰胺的功能： 1、澄清净化作用； 2、沉降促进作用； 3、过滤促进作用； 4、增稠作用与其他作用； 二：阳离子聚丙烯酰胺主要用途： 1)聚丙烯酰胺用于污泥脱水根据污泥性质可选用本产品的相应牌号，可有效在污泥进入压滤之前进行污泥脱水，聚丙烯酰胺脱
水时，产生絮团大，不粘滤布，压滤时不散，流泥饼较厚，脱水效率高，泥饼含水率在80%以下。 2)聚丙烯酰胺用于生活污水和有机废水的处理，本产品在配性或碱性介质中均呈现阳电性，这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀，澄清很有效。聚丙烯酰胺如生产粮食酒精废水，造纸废水，城市污水处理厂的废水，啤酒废水，味精厂废水，制糖废水，有机含量高废水，饲料废水，纺织印染废水等，用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子，非离子聚丙烯酰胺或无机盐类效果要高数倍或数十倍，因为这类废水普遍带阴电荷。 3)聚丙烯酰胺用于以江河水作水源的自来水的处理絮凝剂，用量少，效果好，成本低，特别是和无机絮凝剂复合使用效果更好，它将成为治长江、黄河及其它流域的自来水厂的高效絮凝剂。 4)聚丙烯酰胺造纸用增强剂及其它助剂。 5)聚丙烯酰胺用于油田经学助剂，如粘土防膨剂，油田酸化用稠化剂。 三：形态 阳离子聚丙烯酰胺按照形态的不同可以分为固体颗料及乳液两种形态，目前市场上应用最广泛的是固体颗料状，而阳离子聚丙烯酰胺乳液作为一种新形态产品市场应用较少。 主要介绍其在污水处理方面的应用； 1．有机废水中常使用粉状阳离子聚丙烯酰胺：通常是让污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀。根据对絮凝装置中阳
功能高分子材料
功能高分子材料 近30年来，高分子化学与高分子材料工业发展迅猛，功能高分子材料也得到了蓬勃发展。所谓功能小是指这类高分子除了机械特性外，另有其他功能。例如：光、电、磁性能，对特定金属离子的选择螯合性，以及生物活性等，这些都与高分子材料中具有特殊结构的官能团密切相关。功能高分子的独特性使其在诸多领域得到了广泛应用，并具有巨大的发展潜力，引起了人们广泛注意。 一、功能高分子材料简介 功能高分子是60年代末迅速发展起来的新型高分子材料。功能高分子的内容丰富、品种繁多、发展迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料，必将对21世纪人类社会生活产生巨大影响。 1、功能高分子材料的定义 对物质、能量和信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料称为功能高分子材料，通常也可简称为功能高分子，有时也称为精细高分子或特种高分子(包括高性能高分子) 【1】。 2、功能高分子材料的分类 功能高分子材料分为两类：一类是在原来高分子材料的基础上，使其成为具有更高性能和功能的高分子材料，另一类是具有新型功能的高分子。
二、功能高分子材料发展现状 1、具有光、电、磁功能的高分子材料 （1）光功能高分子材料所谓光功能材料就是指在外场如力、声、热、电、磁、光等场的作用下, 其光学性质会发生改变的材料。主要包括磁光、声光、电光、压光及激光材料。有人说21世纪将是人类的信息社会。实际上传递、记录、储存信息的媒介和实体大多是光功能材料。因此, 可以说光功能材料是21世纪的材料, 它将改变整个信息社会。【2】第一，光导纤维目前以20 的年增长率迅速发展，今后的发展重点是开发低光损耗、长距离光传输的光纤制品； 第二，光导高分子在光照时能引起电阻率的明显下降，已取代硒鼓，成为复印机、激光打印中的关键材料； 第三，功能高分子在太阳能转换中的应用是当前国际上的研究热点，研究方向包括光热转换、光化学转换和光电转换三个方面。 （2）电功能高分子材料 电功能高分子材料包括：导电、压电、超导材料，可用于输电、电池、IC电路、精密机器、武器制造等尖端技术领域“。导电功能高分子材料可分为两大类：一类是复合型导电材料，另一类是分子结构本身具有导电的功能高分子。某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用变形时,内部会产生极化现象,同时在某些表面上产生电荷,当外力去掉后,电介质表面又重新回到不带电的状态, 这种现象称为正压电效应。反之,在电介质极化方向上施加电场,它会产生机械形变,当去掉外加电场后,电介质变形随之消失,这种现象称为逆压电效应。【3】导电功能高分子材料在半导体材料、防静电材料、导电性材料、超导功能材料等许多领域中应用。目前研究较多的导电高分子有聚乙炔(PAC)、聚苯胺(PAN)、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚对苯撑(PPP)、聚苯基乙炔(PPV)等。
功能高分子
一绪论 1 功能高分子的基本概念 （1）功能高分子：在天然或合成高分子的主链或支链上引入某种功能的官能团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能的高分子。 （2）功能高分子材料学：以功能高分子材料为研究对象，探讨其结构组成、制备方法、功能特性的科学。研究功能高分子材料的功能基团、分子组成和材料结构与性能之间的联系（3）高分子的发展方向：通用高分子的高性能化和高分子的多功能化 2功能高分子的分类 按其性质、功能或实际用途 反应性高分子材料；光敏型高分子；电性能高分子材料；高分子分离材料；高分子吸附材料；高分子智能材料；医药用高分子材料；高性能工程材料。 二化学功能高分子材料 1 高分子试剂和固相合成 （1）高分子试剂 ①高分子试剂研究的主要内容：通过功能基化的方法把有机合成反应中的试剂、反应底物键合到聚合物上，然后用这种聚合物承载的试剂或反应底物进行合成反应。 ②高分子试剂制备方法：通过小分子化学试剂的功能化方法制备，经过高分子化的化学反应试剂，保持原有试剂性能外，还具有一些其他功能。 ③与相应小分子试剂相比，高分子试剂的特点：易于分离回收，操作过程简便；稳定性和安全性好，毒臭燃爆性降低；可利用高分子效应，提高反应选择性；可利用高分子效应，控制反应微环境；由于骨架的空阻，反应活性往往降低；由于制备复杂，试剂成本往往增加；耐热性差，不利于高温反应。 ④主要包括：氧化-还原树脂；高分子氧化剂；高分子还原剂；高分子传递性试剂；其它：高分子缩合剂、高分子农药/药物等。 (2)高分子载体上的固相合成 概念：高分子载体上的固相合成：采用不溶于反应体系的低交联度高分子材料作为载体，将反应试剂通过与高分子上活性基的反应固定于其上。反应过程中中间产物始终与载体相连，从而使有机合成在固相上进行。反应完成后再将产物从载体上脱下。 特点：分离纯化步骤简化；反应总产率高；合成方法可程序化、自动化进行；可进行分子设计，合成有特定序列的高分子。 应用领域：有机合成；生物活性大分子蛋白质、低聚核苷酸（多肽）、酶、寡糖等的定向合成；手性不对称合成及消旋体的析离 2 高分子催化剂和固定化酶 (1)高分子催化剂 ①特点：易于分离回收，不污染产物；稳定性增加（对水、空气），易于操作；反应选择性提高；反应速率快、产率高、反应条件温和；腐蚀性低；反应活性往往比相应低分子催化剂降低。 ②种类：天然高分子催化剂—酶；半天然高分子催化剂—固定化酶（含金属的酶不含金属的酶）；合成高分子催化剂《高分子酸碱催化剂（离子交换树脂）；高分子配位化合物（金属络合物）催化剂；高分子相转移催化剂（高分子冠醚）；高分子胶体保护的金属簇催化剂》（2）固定化酶 固定化酶的含义：将生物活性酶用人工方法固定于载体上，使之不溶于水，同时仍具有催化功能。 固定化酶的特点：易分离回收，可反复使用；不污染产物；可采用柱层法，或制成膜、
功能高分子材料介绍
功能高分子材料介绍 功能高分子材料是一类具有特殊性能和功能的材料，它们在各个领域中发挥着重要作用。本文将从几个方面介绍功能高分子材料的特点和应用。 一、超强韧性 功能高分子材料具有超强的韧性，能够承受较大的外力而不易断裂。这种特性使其在建筑、航空航天等领域中得到广泛应用。例如，在建筑领域中，高分子材料可以用于制造高强度的悬挂索，能够承受大风和地震等自然灾害的冲击。 二、耐磨性 功能高分子材料具有出色的耐磨性，能够在摩擦和磨损环境下保持长期的使用寿命。这种特性使其在汽车制造、运动器材等领域中得到广泛应用。例如，在汽车制造领域中，高分子材料可以用于制造车身外壳，能够有效减少车身表面的划痕和磨损。 三、导电性 功能高分子材料具有良好的导电性，能够传导电流和热量。这种特性使其在电子、光电子等领域中得到广泛应用。例如，在电子领域中，高分子材料可以用于制造柔性显示屏，能够实现屏幕的弯曲和折叠。 四、阻燃性
功能高分子材料具有良好的阻燃性，能够在火灾发生时有效阻止燃烧蔓延。这种特性使其在建筑、交通等领域中得到广泛应用。例如，在建筑领域中，高分子材料可以用于制造防火墙，能够有效隔离火势的蔓延。 五、环保性 功能高分子材料具有良好的环保性，能够降低对环境的污染。这种特性使其在环保领域中得到广泛应用。例如，在环保领域中，高分子材料可以用于制造可降解塑料袋，能够减少对自然环境的破坏。 功能高分子材料具有超强韧性、耐磨性、导电性、阻燃性和环保性等特点，并在建筑、汽车制造、电子、环保等领域中发挥着重要作用。随着科技的不断进步和创新，功能高分子材料的应用领域将会更加广泛，为人类的生活和产业发展带来更多的便利和创新。
(精选)功能高分子材料
功能高分子材料 ▲1、什么是功能高分子？什么是特种高分子？两者的区别和关系如何？ （1）功能高分子：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应输出的高分子材料。 功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。 （2）特种高分子材料：是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料的范畴。 （3）功能高分子属于特种高分子材料的范畴。特种高分子材料可细分为功能高分子和高性能高分子两类。 ▲2、功能和性能有什么区别？功能高分子和高性能高分子有什么不同？ （1）性能：材料对外部作用的抵抗特性。（2）功能：指从外部向材料输入信号时，材料内部发生质和量的变化而产生输出的特性。 （3）功能高分子：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应输出的高分子材料。 （4）高性能高分子：是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。 （从实用的角度看，对功能材料来说，人们着眼于它们所具有的独特的功能； 而对高性能材料，人们关心的是它与通用材料在性能上的差异。） 3B、功能高分子材料的类型 （1）力学功能材料：①强化功能材料，②弹性功能材料。 （2）化学功能材料：①分离功能材料，②反应功能材料，③生物功能材料。 （3）物理化学功能材料：①耐高温高分子，②电学功能材料，③光学功能材料，④能量转换功能材料。 （4）生物化学功能材料：①人工脏器用材料，②高分子药物，③生物分解材料。 这一分类，实际上包括了所有特种高分子材料。国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分为8种类型。 （1）反应性高分子材料，（2）光敏型高分子，（3）电性能高分子材料，（4）高分子分 离材料，（5）高分子吸附材料，（6）高分子 智能材料，（7）医药用高分子材料，（8）高 性能工程材料。 ▲1、什么是活性聚合？阴离子活性聚合的 特征是什么？ （1）活性聚合：是指引发速度远远大于增 长速度，并且在特定条件下不存在链终止反 应和链转移反应，亦即活性中心不会自己消 失的反应。二氯乙基氯/乙酸乙酯引发 （2）阴离子活性聚合的基本特点：①聚合 反应速度极快；②单体对引发剂有强烈的选 择性；③无链终止反应；④多种活性种共存； ⑤相对分子质量分布很窄。 ▲2、通过哪些途径可实现阳离子活性聚 合？哪些单体适合进行阳离子活性聚合？ （1）途径①设计匹配性亲核反离子，如 采用HI/I2引发体系引发烷基乙烯基醚进 行阴离子活性聚合②适当的lewis酸碱配 对引发，如采用二氯乙基铝/乙酸乙酯引发 （2）目前，烷基乙烯基醚、异丁烯、苯乙 烯及其衍生物、1, 3 —戊二烯、茚和α- 蒎烯等都已经实现了阳离子活性聚合。 ▲3、为什么基团转移聚合也属于活性聚合 范畴？ 基团转移聚合与阴离子型聚合一样，属“活 性聚合”范畴。基团转移聚合是以不饱和酯、 酮、酰胺和腈类等化合物为单体，以带有硅、 锗、锡烷基等基团的化合物为引发剂，用阴 离子型或路易士酸型化合物作催化剂，选用 适当的有机物为溶剂，通过催化剂与引发剂 之间的配位，激发硅、锗、锡等原子与单体 羰基上的氧原子结合成共价键，单体中的双 键与引发剂中的双键完成加成反应，硅、锗、 锡烷基团移至末端形成“活性”化合物的 过程。 包括①链引发反应，②链增长反应，③链终 止反应。 ▲4、自由基活性可控聚合有哪几类？ 阴离子活性聚合、阳离子可控聚合、基团转 移聚合、原子转移自由基聚合、活性开环聚 合、活性开环歧化聚合等 ▲5、什么是高分子的化学反应？他们与小 分子的化学反应有什么异同点？影响高分 子化学反应的因素有哪些？ （1）高分子的化学反应：可以将天然和合 成的通用高分子转变为具有新型结构与功 能的聚合物的化学反应。 （2）与小分子的化学反应的相同点： 高分子可以进行与低分子同系物相同的化 学反应。例如含羟基高分子的乙酰化反应和 乙醇的乙酰化反应相同；聚乙烯的氯化反应 和己烷的氯化反应类似。 （3）与小分子的化学反应的不同点： ①在低分子化学中，副反应仅使主产物产率 降低。而在高分子反应中，副反应却在同一 分子上发生，主产物和副产物无法分离，因 此形成的产物实际上具有类似于共聚物的 结构。 （4）高分子的反应活性的影响因素： ①聚集态结构因素：结晶和无定形聚集态结 构、交联结构与线性结构、均相溶液与非均 向溶液等结构因素均会对高分子的化学反 应造成影响。 ②化学结构因素：a）几率效应：当高分子 的化学反应涉及分子中相邻基团作无规成 对反映时，某些基团由于反应几率的关系而 不能参与反应，结果在高分子的分子链上留 下孤立的单个基团，使转化程度受到限制。 b）邻近结构效应：分子链上邻近结构的某 些作用，如静电作用和位阻效应，均可使基 团的反应能力降低或增加。 6、有哪些制备特种与功能高分子的制备方 法？各有什么优缺点？ （1）功能高分子的制备方法主要有以下四 种类型： ①功能性小分子的高分子化；②已有高分子 材料的功能化；③多功能材料的复合；④已 有功能高分子的功能扩展。 （2）制备方法各自的优缺点： ①功能性小分子的高分子化：对功能性小分 子进行高分子化反应，赋予其高分子的功能 特点。 包括：a）带有功能性基团的单体的聚合，b） 带有功能性基团的小分子与高分子骨架的 结合，c）功能性小分子通过聚合包埋与高 分子材料结合。 主要优点是可以使生成的功能高分子功能 基分布均匀，聚合物结构可以通过聚合机理 预先设计，产物的稳定性较好。
功能高分子材料发展现状及展望
功能高分子材料发展现状及展望 引言 高分子材料是一类具有特殊功能的重要材料，广泛应用于工业、医药、能源等领域。随着科学技术的发展和人们对材料性能要求的提高，功能高分子材料的研究和应用变得越来越重要。本文将对功能高分子材料的发展现状进行全面分析，并展望其未来的发展方向。 1. 功能高分子材料的定义和分类 功能高分子材料是指在传统高分子材料的基础上，经过改性或设计而具备了特殊功能的材料。根据其功能和应用领域的不同，功能高分子材料可以被划分为不同的分类，如下所示： •光学功能高分子材料：如光学波导、光学器件等； •电子功能高分子材料：如有机发光二极管（OLED）、聚合物太阳能电池等；•生物医学功能高分子材料：如生物可降解材料、药物缓释材料等； •环境功能高分子材料：如吸附材料、膜分离材料等。 不同的功能高分子材料具有不同的结构和特点，对应着不同的应用需求和市场前景。 2. 当前功能高分子材料的研究热点和应用领域 （此处应尽量避免敏感词汇） 目前，功能高分子材料领域的研究主要集中在以下几个热点方向： 2.1 具有特殊光学性能的功能高分子材料 光学波导、光学显示器件等是具有广阔市场前景的光学功能高分子材料。近年来，研究人员通过改变高分子材料的结构和组成，提高了其在光学方面的性能，使其在光通信、显示技术等领域得到了广泛应用。
2.2 具有优异电子性能的功能高分子材料 有机发光二极管（OLED）作为一种新型的显示技术，已经在手机、电视等领域得到了广泛应用。OLED材料的研究成果取得了重要突破，使其亮度、寿命等性能得到 了极大的提高。此外，聚合物太阳能电池也作为一种新型的绿色能源技术备受关注。 2.3 具有生物医学应用的功能高分子材料 生物可降解材料、药物缓释材料等具有生物医学应用潜力。随着人们对健康和医疗的关注度增加，对这类材料的需求也越来越大。研究人员通过改变高分子材料的降解速率、药物释放速率等性能，实现了更好的生物相容性和控制释药效果。 2.4 具有环境友好性能的功能高分子材料 环境功能高分子材料主要应用于环境污染治理、水处理等方面。如吸附材料可以用于有毒有害物质的吸附和回收；膜分离材料可以实现水处理和废水回收等功能。 3. 展望 功能高分子材料的发展前景十分广阔。随着新材料、新工艺、新设备的不断涌现，功能高分子材料在各领域将会有更广泛的应用。 未来，功能高分子材料的发展将呈现以下几个方向： 3.1 制备工艺的改进和材料性能的优化 当前功能高分子材料的制备工艺仍有待进一步改进。研究人员需要通过改进工艺，提高材料的制备效率和性能一致性。同时，对材料的性能进行优化和调控也是未来的方向之一。 3.2 多功能化和集成化 功能高分子材料的多功能化和集成化是未来研究的重点。通过将不同功能材料集成在一起，可以实现更复杂的功能需求，并提高材料的综合性能。 3.3 可持续发展和环境友好性 未来的功能高分子材料应该注重可持续发展和环境友好性。研究人员需要寻找可再生材料、环保工艺等方面的突破，以减少对环境的负面影响。
功能高分子材料
功能高分子材料的分类 按照性质和功能分为7种： 反应型高分子材料：包括高分子试剂、高分子催化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。 光敏型高分子：包括各种光稳定剂、光刻胶，感光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材料等。 电活性高分子材料：包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏感性材料等。 膜型高分子材料：包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。 吸附型高分子材料：包括高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。 高分子智能材料：包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。 高性能工程材料：如高分子液晶材料，耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等 按用途分类：医药用高分子材料、分离用过高分子材料、高分子化学反应试剂、高分子染料。 反应型高分子材料 高分子试剂：氧化还原型试剂，卤代试剂，酰化试剂，烷基化试剂，亲核试剂，亲电试剂，固相合成试剂。 高分子反应试剂——小分子试剂经高分子化，在某些聚合物骨架上引入反应活性基团，得到具有化学试剂功能的高分子化合物。 特点：在反应体系中不溶解，易除去；立体选择性好；稳定性好；特殊应用，固相反应载体。 高分子催化剂——将小分子催化剂通过一定的方法与高分子骨架结合，得到的具有催化活性的高分子物质。 反应型高分子试剂优点：不溶性；多孔性；高选择性；化学稳定性；可回收再利用。
催化反应按反应体系的外观特征分为两类：①均相催化反应：催化剂完全溶解在反应介质中，反应体系成为均匀的单相。②多相催化反应：与均相催化反应相反，在多相催化中催化剂自成一相，反应过后通过简单过滤即可将催化剂分离回收。 高分子催化剂种类：高分子酸碱催化剂；高分子金属络合物；高分子相转移催化剂；固定化酶。 固相反应 生物活性大分子一般合成很慢，Merrifield利用固相合成大大缩短合成时间。应用于化学、药学、免疫学、生物学和生理学。 固相合成——指那些在固体表面发生的合成反应。这些固体可能是所有反应物，也可能是反应物之一。通常固相合成包括无机和有机固相合成两部分。 无机固相合成反应——利用固相间反应制取固态化合物或固熔体粉料。利用无机固相合成法可以合成具有特定晶型的磷酸铝、铜钴氧化物等无机晶体，以及利用固相模板合成法制备锂离子电池电极材料等。 有机固相合成——指在合成过程中采用在反应体系中不溶的有机高分子材料作为载体进行的合成反应。 共轭聚合物的分子链长与其导电性 共轭聚合物的分子链越长，π电子数越多，则电子活化能越低，亦即电子越易离域，则其导电性越好 光刻胶 在半导体器件和集成电路制造中，要在硅片等材料上获得一定几何图形的抗蚀保护涂层，运用感光性树脂材料在控制光照(主要是UV光）下，短时间内发生化学反应，使得这类材料的溶解性、熔融性和附着力在曝光后发生明显的变化，这种作为抗蚀涂层用的感光性树脂组成物称为“光致抗蚀剂”光刻胶 感光涂料：涂料内含有光敏物质或结构，快速形成不溶性高分子涂料膜，从而 达到光固化的目的。 感光油墨：感光油墨是指对紫外线敏感，并且能通过紫外线固化的一种油墨 光致抗蚀：是指高分子材料经过光照后，分子结构从线型可溶性转变为网状不可溶性，从而产生了对溶剂的抗蚀能力。目前广泛使用的预涂感光版，就是将感光材料树脂预
功能高分子
第一章 1．什么是功能高分子或功能高分子材料？功能高分子的特点有哪些？ 与常规的聚合物的相比具有明显不同的物理化学性质，并且有某些特殊功能的聚合物大分子都应该属于功能高分子材料。 2．试述功能高分子、特种高分子、精细高分子之间的区别和联系。 特种高分子：具有高强度、耐冲击、耐高温、特优电绝缘性能或兼而有之的一类高分子。 精细高分子：包括高分子化的精细化学品，和有特殊性能的功能高分子材料。 3．功能高分子材料应具有哪些功能？ 4．按照功能划分功能高分子材料可以分哪些类别？ 医药用高分子，分离用高分子，高分子化学反应试剂，高分子染料等 5．按照性质和功能划分，功能高分子材料可以分为哪些类型？ 反应性高分子、光敏高分子、电活性高分子、膜型高分子材料、吸附性高分子、高性能功能材料、高分子智能材料 6．功能高分子材料的主要结构层次有哪些？ 构成材料分子的元素、材料分子中的官能团、聚合物的连段结构、高分子的微观构象结构、材料的超分子结构和聚集态、材料的宏观结构 7．在功能高分子中官能团所起的作用有哪些？ （1）性质主要依赖于结构中的官能团、（2）性质取决于聚合物的骨架与官能团协同作用、（3）官能团与聚合物骨架不区分、（4）官能团在聚合物中仅起辅助作用 8．在功能高分子中常见高分子效应有哪几种？ 溶解度下降效应；高分子骨架的机械支持作用；高分子骨架的模板效应；高分子骨架的稳定作用； 其他效应：不可吸附性；液晶中分子链直接参与液晶态的形成，稳定和支撑；高分子燃料中可利用其固定作用降低其有害性，还能减少染料的迁移性，提高着色牢度 9．举一例说明从已知结构和功能的化合物设计功能的高分子。 10．化学方法制备功能高分子时制备功能可聚合单体应该注意什么？ 可聚合基团的选择要根据在高分子化过程中使用的聚会方法，功能性小分子的结构特点、生成功能聚合物的使用条件和所需要的性能要求等多种因素综合考虑。需考虑可聚合基团与功能化基团之间不要相互干扰，必要时对敏感基团加以保护。 11．对通用高分子材料的功能化可以采用哪些途径来实现？ a化学功能化：利用接枝反应在主链上引入活性功能基，从而改变聚合物的物理化学性质，赋予其新的功能。 b物理方法：通过小分子功能化合物与聚合物的共混和复合来实现 c功能高分子材料的多功能复合 d在同一种分子中引入多种功能基 第九章 医用高分子材料的分类方法有哪些？ a按照材料的性质：生物惰性高分子材料和可生物降解高分子材料 b按用途分：治疗用高分子材料，药用高分子材料，人造器官用高分子材料等 c来源：天然高分子医用材料，合成高分子医用材料，含高分子的复合医用材料 d按材料自身的功能和特点：生物相容性高分子材料，生物降解性，生物功能性
功能高分子材料
有金粉、银粉、铜粉、铝粉、镍粉、钴粉、钯粉、钼粉、镀银二氧化硅粉、镀银玻璃微珠、炭黑、石墨、碳化钨、碳化镍等。 ▲5、什么是超导态？超导态有何特征？〔1〕当温度降低时，汞的电阻先是平稳地减小，而在4.2K附近，电阻突然降为零。这种零电阻现象意味着此时电子可毫无阻碍地自由流过导体，而不发生任何能量的消耗。金属汞的这种低温导电状态，称为超导态。 〔2〕超导态有以下四个特征：①电阻值为零，②③超导现象只有在临界温度以下才会出现，④超导现象存在临界磁场，磁场强度超越临界值，那么超导现象消失。 ▲1、广义的感光高分子包括哪些范围？狭义的感光高分子包括哪些范围？ 〔1〕从广义上讲，按其输出功能，感光性高分子包括光导电材料、光电转换材料、光能储存材料、光记录材料、光致变色材料和光致抗蚀材料等。 〔2〕狭义的感光高分子指具有感光基团的高分子，和光聚合型感光高分子。〔其中开发比较成熟并有实用价值的感光性高分子材料主要是指光致抗蚀材料和光致诱蚀材料。〔感光性高分子是指在吸收了光能后，能在分子内或分子间产生化学、物理变化的一类功能高分子材料。而且这种变化发生后，材料将输出其特有的功能。〕 ▲2、何谓光致抗蚀材料和光致诱蚀材料？〔1〕光致抗蚀材料：是指经过光照后，分子结构从线型可溶性转变为网状不可溶性，从而产生了对溶剂的抗蚀能力的高分子材料。 2〕光致诱蚀材料：是指受光照辐射后，感光局部发生光分解反响，从而变为可溶性的高分子材料。 3、感光高分子具备哪些性能？ 感光性高分子材料根本的性能：对光的敏感性、成像性、显影性、膜的物理化学性能等。对不同的用途，要求并不相同。 4、什么是增感剂？作为增感剂必须具备哪些根本条件？ 〔1〕某一激发态分子D*将激发态能量转移给另一基态分子A，使之成为激发态A*，而自己那么回到基态。A*进一步发生反响成为新的化合物。这时，A被D增感了或光敏了，故D称为增感剂或光敏剂。 〔2〕作为增感剂，必须具备以下的根本条件：①增感剂三线态的能量必须比被增感物质 的三线态能量大，以保证能量转移的顺利进 行。 ②增感剂三线态必须有足够长的寿命，以完 成能量的传递；③增感剂的量子收率应较 大。 ④增感剂吸收的光谱应与被感物质的吸收 光谱一致，且范围更宽 ▲ 〔1〕根据光反响的类型分类：光交联型， 光聚合型，光氧化复原型，光二聚型，光分 解型。 〔2〕根据感光基团的种类分类：重氮型， 叠氮型，肉桂酰型，丙烯酸酯型等。 〔3〕根据物理变化分类：光致不溶型，光 致溶化型，光降解型，光导电型，光致变色 型等。 〔4〕根据骨架聚合物种类分类：PV A系， 聚酯系，尼龙系，丙烯酸酯系，环氧系，氨 基甲酸酯〔聚氨酯〕系等。 〔5〕根据聚合物的形态和组成分类：感光 性化合物〔增感剂〕+ 高分子型，带感光基 团的聚合物型，光聚合型等。 ▲1、什么是高吸水性树脂？ 超强吸水高分子材料也称为高吸水性树脂、 超强吸水剂、高吸水性聚合物，是一种具有 优异吸水能力和保水能力的新型功能高分 子材料。 ▲2、从化学组成和分子结构来分析高吸水 性树脂的吸水性能？ 从化学组成和分子结构看，高吸水性树脂是 分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交 联型高分子。水分子与亲水性基团中的金属 离子形成配位水合，与电负性很强的氧原子 形成氢键等。高分子网状结构中的疏水基团 因疏水作用而易于斥向网格内侧，形成局部 不溶性的微粒状结构，使进入网格的水分子 由于极性作用而局部冻结，失去活动性，形 成“伪冰〞结构。亲水性基团和疏水性基团 的这些作用，显然都为高吸水性树脂的吸水 性能作了奉献。 ▲3、高吸水性树脂的根本性能有哪些？ 高吸水性、加压保水性、吸氨性、增稠性。 〔1〕考察和表征高吸水性树脂吸水性的指 标通常有两个，—是吸水率，二是吸水速度。 〔2〕分子中大量的羧基、羟基和酰氧基团 与水分子之间的强烈范得华力吸收水分子， 并由网状结构的橡胶弹性作用将水分子牢 固地束缚在网格中。一旦吸足水后，即形成 溶胀的凝胶体。这种凝胶体的保水能力很 强，即使在加压下也不易挤出来。 〔3〕吸氨性：〔详见第5题〕 〔4〕增稠性：高吸水性树脂吸水后体积可 迅速膨胀至原来的几百倍到几千倍，因此增 稠效果远远高于水性体系的增稠剂，如聚氧 乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠等。 ▲4、影响高吸水性树脂吸水性能的因素有 哪些？ 吸水率是表征树脂吸水性的最常用指标。 物理意义为每克树脂吸收的水的重量。 影响树脂吸水率有很多因素，除了产品本身 的化学组成之外，还与产品的交联度、水解 度和被吸液体的性质等有关。 〔1〕交联度：高吸水性树脂在未经交联前， 一般是水溶性的，不具备吸水性或吸水性很 低，因此通常需要进行交联。因为一方面， 网格太小而影响水分子的渗透，另一方面， 橡胶弹性的作用增大，也不利于水分子向网 格内的渗透。 〔2〕水解度：高吸水性树脂的吸水率一般 随水解度的增加而增加。当水解度高于一定 数值后，吸水率反而下降。 〔3〕被吸液的pH值与盐类物质：高吸水 性树脂是高分子电解质，水中盐类物质的存 在和pH值的变化都会显著影响树脂的吸水 能力。 ▲5、试解释高吸水性树脂为什么具有吸氨 性？ 高吸水性树脂一般为含羧酸基的阴离子高 分子，为提高吸水能力，必须进行皂化，使 大局部羧酸基团转变为羧酸盐基团。但通常 树脂的水解度仅70％左右，另有30％左右 的羧酸基团保存下来，使树脂呈现一定的弱 酸性。这种弱酸性使得它们对氨那样的碱性 物质有强烈的吸收作用。 ▲1、什么在各种材料中，高分子材料最有 可能用作医用材料？ 生物体是有机高分子存在的最根本形式，有 机高分子是生命的根底。动物体与植物体组 成中最重要的物质——蛋白质、肌肉、纤维 素、淀粉、生物酶和果胶等都是高分子化合 物。在各种材料中，高分子材料的分子结构、 化学组成和理化性质与生物体组织最为接 近，因此最有可能用作医用材料。 ▲ 〔1〕①与生物体组织不直接接触的材料② 与皮肤、粘膜接触的材料③与人体组织短期 接触的材料④长期植入体内的材料⑤药用 高分子