功能高分子的制备方法
功能性聚合物的合成与应用
功能性聚合物的合成与应用功能性聚合物是一类具有特殊化学、物理性质以及功能的高分子材料。
通过合成这些具有特殊特性的聚合物，可以广泛应用于医药、能源、环境保护等领域。
下面将介绍功能性聚合物的合成方法以及它们在不同领域中的应用。
一、功能性聚合物的合成方法1. 离子聚合法：该方法通过通过离子键或共价键使单体与功能基团进行结合，形成具有特定功能的聚合物。
例如，通过酯化反应将含有羧基的单体与含有醇基的单体反应，得到聚酯。
这种方法适用于合成药物缓释系统中的聚酯。
2. 共聚合法：共聚是指两种或多种单体在聚合反应中同时参与，合成具有不同性质和功能的聚合物。
例如，通过丙烯腈、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的共聚合，可以得到具有耐高温性和抗溶剂性的聚合物。
3. 接枝聚合法：通过在已有聚合物链上接枝新的单体或功能基团，使聚合物获得新的性质和功能。
例如，将含有活性基团的单体接枝到聚合物链上，可以改变聚合物的表面性质，提高其润湿性和抗污染性。
二、功能性聚合物的应用1. 医药领域：功能性聚合物在医药领域中有着广泛的应用，例如用于药物缓释系统的聚酯、聚醚等材料，可以控制药物的释放速率和时间，提高药效。
另外，具有生物相容性的聚合物也可以用于修复组织和制备人工器官，如聚乳酸是一种常用的生物降解聚合物。
2. 能源领域：功能性聚合物在能源领域中也有着重要应用。
例如，聚合物锂离子电池和聚合物太阳能电池都是利用聚合物作为电极材料来储存和转化能量。
此外，通过合成具有特定结构和功能的聚合物，还可以制备高效的催化剂和膜材料，用于提取和转化能源。
3. 环境保护领域：功能性聚合物在环境保护领域中具有重要应用，例如用于水处理的吸附剂。
通过合成具有特定吸附性能的聚合物，可以高效去除水中的重金属离子和有机污染物。
另外，具有阻燃、耐热性能的聚合物也可以应用于建筑材料和电子产品，提高其耐久性和安全性。
总结：功能性聚合物的合成与应用是一个多样化且具有广阔前景的领域。
通过选择适当的合成方法，可以合成具有特定功能的聚合物，应用于医药、能源、环境保护等领域。
新型功能性高分子材料的制备与应用
新型功能性高分子材料的制备与应用随着现代科技的不断发展，新型功能性高分子材料的研制和应用已经成为一个热门领域。
随着经济的迅速发展，精细化、高效化、智能化的高分子材料不断涌现，成为人类生产、生活中不可或缺的一部分。
本文将重点探讨新型功能性高分子材料的制备与应用。
一、新型功能性高分子材料的制备方法1.聚合反应法聚合反应法是制备高分子材料的最常用方法，通过单体之间的共价键进行成链，形成线性、交联、支化等复杂的结构。
催化聚合和引发聚合是聚合反应法的两类主要方法。
现代高分子材料领域中采用的催化聚合方法主要是有机过氧化物成为的引发剂，如二苯钴、双(三甲基锡)二过氧化物等。
2.物理吸附法物理吸附法是指将功能性基团带有吸附性能的低分子化合物吸附在高分子材料表面形成复合材料，以提高高分子材料的特性。
物理吸附法的制备条件较为温和，不需要使用高温和高压，很好地保留了高分子材料的结构和性能。
3.化学修饰法化学修饰法是指利用化学反应在高分子材料与其他分子之间形成化学键，从而改变材料的物理、化学和生物性质。
化学修饰法不仅可以增强高分子材料的结构稳定性和力学性能，还可以赋予它特定的化学性质，例如亲水性、亲油性等，拓展其应用范围。
二、新型功能性高分子材料的应用1.医学领域高分子材料在医学领域中应用广泛，例如制备生物质谱检测芯片、生物传感器、人工关节、缓释药物等。
2.环保领域高分子材料在环境污染治理和资源回收等方面起着重要作用，例如油污处理、废水处理、有机废弃物处理等。
3.电子信息领域高分子材料在发光二极管、有机场效应晶体管、柔性电子、电热材料等方面应用广泛，为电子信息产业的发展提供了重要支持。
4.新能源领域高分子材料在太阳能电池电极、锂电池隔膜材料、燃料电池阴阳极材料等方面的应用不断扩大，是新能源领域的重要组成部分。
总之，新型功能性高分子材料的制备和应用是一个不断发展的领域。
在实际应用中，高分子材料的制备方法和结构设计必须与其所需的应用性能相匹配。
功能高分子材料合成与制备
功能高分子材料合成与制备功能高分子材料是一类具有特殊性能和功能的高分子材料，广泛应用于各个领域，如电子、光电子、医学、环保等。
功能高分子材料的合成与制备是实现其特殊性能和功能的关键步骤。
本文将介绍功能高分子材料的合成与制备过程，并讨论其中的一些方法和策略。
首先，单体选择是功能高分子材料合成与制备过程的第一步。
单体是合成高分子材料的基本组成单位，其选择将直接影响最终产物的性能。
选择合适的单体可以通过改变单体的结构和官能团来调控最终产物的性能。
例如，可以选择具有不饱和键的单体来进行聚合反应，以实现材料的交联性能。
其次，聚合反应是功能高分子材料合成与制备过程的核心步骤。
聚合反应通过将单体分子连接成高分子链来实现材料的合成。
常见的聚合方式包括自由基聚合、环氧树脂聚合、酸碱聚合等。
在聚合反应过程中，需要控制聚合反应的温度、催化剂的选择和添加量、反应时间等参数，以获得所需的高分子材料。
最后，后处理是功能高分子材料合成与制备过程的最后一步。
后处理包括对合成材料进行精细化处理和改性，以达到特定的功能和性能。
后处理的方法包括物理处理、化学处理和表面修饰等。
例如，可以通过物理处理方法如拉伸、热处理等来改变材料的物理性能；通过化学处理方法如交联、功能化等来改变材料的化学性能；通过表面修饰方法如涂覆、改性等来改变材料的表面性质。
除了以上介绍的基本步骤，功能高分子材料的合成与制备还需要根据具体应用需求，采用一些特殊的合成方法和策略。
例如，可以利用自组装、模板法、多元反应等方法来实现特定结构或功能的高分子材料的合成与制备。
此外，还可以采用纳米技术、生物技术等高科技手段来实现高分子材料的合成与制备。
综上所述，功能高分子材料的合成与制备是一项复杂而关键的工作。
通过选择合适的单体、合成高分子链、对产物进行后处理和改性，功能高分子材料可以具有特殊的性能和功能。
在实际应用中，还需要根据具体需求采用特殊的合成方法和策略来实现高分子材料的合成与制备。
高分子合成技术
高分子合成技术高分子合成技术是一种重要的化学工艺，其应用广泛，可以制备出多种功能性高分子材料，如塑料、橡胶、纤维、涂料等。
本文将介绍高分子合成技术的基本原理、分类、合成方法以及应用领域等方面的知识。
一、高分子合成技术的基本原理高分子合成技术是指将单体（也称为单体物质）通过化学反应转化为高分子的过程。
单体是指可以通过化学反应形成高分子的单元分子，如乙烯、苯乙烯、丙烯酸等。
高分子是由许多单体分子通过共价键连接而成的大分子，其分子量通常在几千到数百万之间。
高分子合成的基本原理是通过化学反应将单体分子连接起来，形成高分子链。
这种连接方式通常是通过共价键连接，而不是通过物理吸附或静电作用连接。
高分子的合成过程通常需要催化剂的参与，以促进反应的进行和提高反应速率。
催化剂可以是酸、碱、金属或有机物等。
二、高分子合成技术的分类高分子合成技术可以根据反应方式、单体种类、反应条件等多个方面进行分类。
以下是常见的分类方式：1. 反应方式：高分子合成反应可以分为自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、离子交换聚合等几种方式。
其中自由基聚合是应用最广泛的一种方式，其反应速率快、反应条件温和、产物纯度高等优点，因此被广泛应用于塑料、橡胶等材料的制备中。
2. 单体种类：根据单体的化学结构和性质，高分子合成可以分为低聚物合成、共聚物合成、交联聚合物合成等几种方式。
低聚物合成是指将单体的聚合反应停留在一定程度，形成分子量较小的聚合物。
共聚物合成是指将两种或两种以上的单体进行聚合反应，形成具有不同性质的高分子。
交联聚合物合成是指通过交联剂将聚合物链连接起来，形成具有强度和韧性的高分子材料。
3. 反应条件：高分子合成反应的条件包括温度、压力、催化剂种类和用量等多个方面。
根据反应条件的不同，高分子合成可以分为常温聚合、高温聚合、压力聚合等几种方式。
三、高分子合成技术的合成方法高分子合成技术的合成方法有很多种，根据反应方式和单体种类的不同，可以选择不同的合成方法。
功能高分子材料的制备及性能研究
功能高分子材料的制备及性能研究一、本文概述随着科技的飞速发展，高分子材料作为一类重要的工程材料，在日常生活、工业生产以及科学研究等领域中发挥着日益重要的作用。
其中，功能高分子材料凭借其独特的物理和化学性质，如优异的机械性能、电学性能、光学性能、热学性能以及生物相容性等，在众多领域展现出广阔的应用前景。
因此，对于功能高分子材料的制备及其性能研究，具有重大的理论意义和应用价值。
本文旨在探讨功能高分子材料的制备方法、性能表征以及应用前景。
将详细介绍几种常见的功能高分子材料的制备方法，包括化学合成、物理改性以及生物技术等。
随后，通过对这些功能高分子材料的力学、电学、光学、热学等性能进行系统的表征和测试，深入探究其性能与结构之间的关系。
还将讨论功能高分子材料在航空航天、电子信息、生物医疗、环境保护等领域的潜在应用。
通过本文的研究，期望能够为功能高分子材料的制备和应用提供有益的参考和指导，推动功能高分子材料领域的进一步发展。
二、功能高分子材料的制备方法功能高分子材料的制备方法多种多样，这些方法的选择取决于所需的功能性质以及材料的最终应用。
以下是几种常见的制备方法。
化学合成法：这是制备功能高分子材料最常用的方法之一。
通过精确的化学反应，如聚合、接枝、交联等，可以制备出具有特定功能的高分子材料。
例如，通过聚合反应可以合成具有不同分子量、分子结构和功能基团的高分子。
物理法：物理法主要包括熔融纺丝、溶液纺丝、拉伸、热处理等。
这些方法主要用于改变高分子材料的形态、结构和性能。
例如，熔融纺丝可以制备出高强度、高模量的纤维材料；热处理可以改变高分子材料的结晶度和热稳定性。
生物法：随着生物技术的发展，生物法在功能高分子材料的制备中也得到了越来越多的应用。
例如，利用酶催化反应可以合成具有特定结构的高分子材料；利用微生物发酵可以制备出具有生物活性的高分子材料。
复合法：复合法是将两种或多种不同性质的高分子材料通过物理或化学方法复合在一起，以制备出具有综合性能的新型功能高分子材料。
功能高分子材料的制备与应用
功能高分子材料的制备与应用近年来，随着科技的快速发展，我们正处于一个新的时代——功能高分子材料时代。
功能高分子材料，简称功能材料，是一类具有特殊功能的高分子材料，具有广泛的应用前景。
本文将探讨功能高分子材料的制备方法以及其在不同领域中的应用。
一、功能高分子材料的制备方法功能高分子材料的制备方法多种多样，下面将介绍其中几种常见的方法。
1. 化学合成法化学合成法是目前最常用的功能高分子材料制备方法之一。
通过选择合适的单体、催化剂和反应条件，进行聚合反应，可以得到所需的高分子材料。
这种方法可以控制材料的分子结构和性能，从而实现特定功能的调控，例如聚合物的改性和功能化。
2. 共聚合法共聚合法是一种将两个或多个单体在一定条件下共同聚合得到的方法。
通过调整单体的比例和聚合反应的条件，可以合成具有特殊结构和功能的高分子材料。
相比于单一单体聚合，共聚合法可以获得更多样化、更复杂的材料结构，从而实现更多样的功能。
3. 物理交联法物理交联法是一种通过物理相互作用力使高分子链之间结合的方法。
这种方法通常涉及一些非共价键的形成，如氢键、范德华力等。
物理交联的特点在于其可逆性，可以通过外界刺激，如温度、光照等，使交联解除，实现材料在不同环境下的控制性能变化。
二、功能高分子材料的应用领域功能高分子材料在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍几个典型的领域。
1. 生物医学领域功能高分子材料在生物医学领域中有着巨大的应用潜力。
例如，可以制备生物可降解聚合物材料用于药物缓释系统，实现药物长效释放；可以制备生物相容性的材料用于组织工程和人工器官的修复；还可以制备具有生物活性的高分子材料用于生物传感器等。
2. 环境领域功能高分子材料在环境领域中具有广泛的应用前景。
例如，可以制备具有高吸附性能的高分子材料用于水处理和废气处理，实现环境污染物的净化；可以制备具有光催化功能的高分子材料用于处理光催化降解有机污染物等。
3. 新能源领域功能高分子材料在新能源领域中也有着重要的应用价值。
功能性高分子材料的制备与性能研究
功能性高分子材料的制备与性能研究高分子材料是一种应用广泛的材料，在工业、农业和医学等领域都有大量的应用。
功能性高分子材料是指具有特殊功能的高分子材料，如具有光电、磁电、光学、导电、导热、吸附、膜分离、防腐、防静电等功能。
它们的研究和开发对于推动材料科学的发展和国民经济的进步具有重要的意义。
功能性高分子材料的制备方式主要有两种：化学合成和生物合成。
其中，化学合成是最常用的方法，它能够准确地控制材料的形态、结构和性能。
生物合成则是通过生物体内的生物合成酶或微生物进行合成，这种方法具有高效性和环保性的优点。
在功能性高分子材料的制备中，聚合反应是最常用的方法之一。
聚合反应通常包括自由基聚合、离子聚合、酯交换聚合和环氧化聚合等。
不同的聚合反应适用于不同的高分子材料制备，其中一些可以得到具有特殊性能的高分子材料，如具有导电性、光学性和膜分离性等。
除了聚合反应外，功能性高分子材料的制备还可以利用自组装原理来制备纳米材料。
自组装原理是指一些小分子的自我组装，形成精细有序的结构。
在自组装过程中，小分子之间存在的相互作用力起着至关重要的作用。
自组装原理可以用于制备纳米材料，如纳米线、纳米球和纳米片等。
这些纳米材料具有特殊的光学、电学、磁学和生物学性质。
除了制备方法之外，对功能性高分子材料的性能研究也是非常重要的。
其中，分子量对功能性高分子材料的性能有着重要影响。
一些研究结果表明，分子量越高，材料的力学性能、导电性能、传质性能和防腐性能等有显著的提高。
同时，对功能性高分子材料的结构分析也有助于揭示材料的性能机理。
除此之外，对功能性高分子材料的应用研究也非常重要。
例如，在医学方面，具有抗菌、止血、组织工程、肿瘤诊断和治疗等特殊功能的高分子材料得到了广泛的应用。
在环保方面，通过研究高分子材料的防腐性、吸附性、膜分离性等特性，可以解决环保领域的一系列问题。
总之，功能性高分子材料的制备和应用研究对于推动材料科学的发展，解决一系列实际问题具有重要的意义。
第七章功能高分子的制备方法
第七章 功能高分子的制备方法
2. 环醚的开环聚合 环醚主要是指环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃
等。它们的聚合物都是制备聚氨酯的重要原料。 环氧乙烷和环氧丙烷都是三元环，可进行阴离
子聚合和阳离子聚合。四苯基卟啉/烷基氯化铝可引 发他们进行阴离子活性开环聚合。
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第七章 功能高分子的制备方法
四氢呋喃为四元环，较稳定，阴离子聚合不能 进行，而只能进行阳离子聚合。碳阳离子与较大的 反离子组成的引发剂可引发四氢呋喃的阳离子活性 聚合。例如 Ph3C+SbF6－ 可在－58℃下引发四氢呋 喃聚合，产物的相对分子质量分散指数为1.04。
第七章 功能高分子的制备方法
功能高分子材料的制备是通过化学或者物理的 方法按照材料的设计要求将功能基与高分子骨架相 结合，从而实现预定功能的。
从上一世纪50年代起，活性聚合等一大批高分 子合成新方法的出现，为高分子的分子结构设计提 供了强有力的手段，功能高分子的制备越来越 “随 心所欲”。
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第七章 功能高分子的制备方法
7.2 高分子合成新技术
7.2.1 活性与可控聚合的概念 活性聚合是1956年美国科学家Szwarc等人在研
究萘钠在四氢呋喃中引发苯乙烯聚合时发现的一种 具有划时代意义的聚合反应。其中阴离子活性聚合 是最早被人们发现，而且是目前唯一一个得到工业 应用的活性聚合方法。目前这一领域已经成为高分 子科学中最受科学界和工业界关注的热点话题。
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第七章 功能高分子的制备方法
7.2.3 阳离子活性聚合 阳离子聚合出现于20世纪40年代，典型工业产
品有聚异丁烯和丁基橡胶。 阳离子活性中心的稳定性极差，聚合过程不易
控制。多年来阳离子活性聚合的探索研究一直在艰 难地进行。
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典型特征：
① 数均相对分子质量与单体转化率呈线性关系；
② 聚合完成后追加单体，数均分子量继续增长；
③ 聚合速率与HI的初始浓度[HI]0成正比； ④ 引发剂中I2浓度增加只影响聚合速率，对相对分 子质量无影响；
⑤ 在任意转化率下，产物的分子量分布均很窄，＜
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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第二章 功能高分子的制备方法
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第二章 功能高分子的制备方法
2.2 高分子合成新技术
2.2.1 活性与可控聚合的概念 活性聚合是1956年美国科学家Szwarc等人在研
究萘钠在四氢呋喃中引发苯乙烯聚合时发现的一种 具有划时代意义的聚合反应。其中阴离子活性聚合 是最早被人们发现，而且是目前唯一一个得到工业 应用的活性聚合方法。目前这一领域已经成为高分 子科学中最受科学界和工业界关注的热点话题。
第二章 功能高分子的制备方法
2.1 概述
特种与功能高分子材料的特点在于他们特殊的
“性能”和“功能”，因此在制备这些高分子材料 的时
候，分子设计成为十分关键的研究内容。
设计一种能满足一定需要的功能高分子材料是
高分子化学研究的一项主要目标。具有良好性质与
功能的高分子材料的制备成功与否，在很大程度上
取决于设计方法和制备路线的制定。
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第二章 功能高分子的制备方法
目前，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 合等一大批“可控聚合”反应被开发出来，为制备
功 能高分子提供了极好的条件。
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第二章 功能高分子的制备方法
2.2.2 阴离子活性聚合 基本特点：
1）聚合反应速度极快，通常在几分钟内即告完成； 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，目前已知通过阴离子活 性聚合得到的最窄相对分子质量分布指数为1.04。
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第二章 功能高分子的制备方法
实际上，阳离子活性聚合并非真正意义上的活 性聚合。聚合过程中的链转移反应和链终止反应并 没有完全消除，只是在某种程度上被掩盖了，因此 表现为活性聚合的特征。因此这些聚合过程可称为 表观活性聚合和准活性聚合。两者的区别在于前者 是指体系中存在一定程度的向单体链转移，后者则 是指体系中存在可逆链转移反应和链终止反应的聚 合体系。
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第二章 功能高分子的制备方法
Szwarc等人发现，在无水、无氧、无杂质、低 温条件下，以四氢呋喃为溶剂，萘钠引发剂引发的 苯乙烯阴离子聚合不存在任何链终止反应和链转移 反应，在低温、高真空条件下存放数月之久其活性 种浓度可保持不变。若再加入单体可得到更高相对 分子质量的聚苯乙烯。
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第二章 功能高分子的制备方法
已经开发成功的活性聚合主要是阴离子活性聚 合。其他各种聚合反应类型（阳离子聚合、自由基 聚合等）的链转移反应和链终止反应一般不可能完 全避免，但在某些特定条件下，链转移反应和链终 止反应可以被控制在最低限度而忽略不计。这样， 聚合反应就具有了活性的特征。通常称这类虽存在 链转移反应和链终止反应但宏观上类似于活性聚合 的聚合反应为“可控聚合”。
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第二章 功能高分子的制备方法
2.2.3 阳离子活性聚合 阳离子聚合出现于20世纪40年代，典型工业产
品有聚异丁烯和丁基橡胶。 阳离子活性中心的稳定性极差，聚合过程不易
控制。多年来阳离子活性聚合的探索研究一直在艰 难地进行。
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第二章 功能高分子的制备方法
1984年，Higashimura首先报道了烷基乙烯基 醚的阳离子活性聚合，随后又由Kennedy发展了异 丁烯的阳离子活性聚合。
3.0
追 加单体
2.5
2.0
2.0
M n× 1 -03
1.5
1.0
1.0
0.5
0.0 0
50
100
150
200
转化率 %
图2—1 用HI/I2引发2－乙酰氧乙基乙烯基醚聚合时 单体转化率与数均分子量和分子量分布的关系
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第二章 功能高分子的制备方法
采用HI/I2引发体系引发烷基乙烯基醚进行阳离 子活性聚合的机理为：
HI CH2 CH
OR
CH3 CH I I2 CH3 CH I I2
OR
OR
n CH2 CH OR
H [ CH2 CH ]nCH2 CH I I2
OR
OR
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第二章 功能高分子的制备方法
由上式可见，反应体系中HI首先加成到单体末 端，而I2可称为活化剂或共引发剂，它通过亲核作 用于I－形成I－…I2络合物，减弱了I－的亲核性，结 果不仅使活性中心的活性增大，而且使本来不稳定 的碳阳离子稳定在活性状态。
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第二章 功能高分子的制备方法
目前采用的制备方法来看，功能高分子材料的 制备可归纳为以下三种类型： 功能性小分子材料的高分子化； 已有高分子材料的功能化； 多功能材料的复合以及已有功能高分子材料的功
能扩展。 本章由近年来高分子合成的新方法开始，介绍
具有代表性的功能高分子设计的基本思路和方法。
此后，阳离子活性聚合在聚合机理、引发体系、 单体和合成应用等方面都取得了重要进展。
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。
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第二章 功能高分子的制备方法
Higashimura等人在用HI/I2引发烷基乙烯基醚的 阳离子聚合中，发现聚合过程具有以下活性聚合的
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第二章 功能高分子的制备方法
功能高分子材料的制备是通过化学或者物理的 方法按照材料的设计要求将功能基与高分子骨架相 结合，从而实现预定功能的。
从上一世纪50年代起，活性聚合等一大批高分 子合成新方法的出现，为高分子的分子结构设计提 供了强有力的手段，功能高分子的制备越来越 “随 心所欲”。
基于此发现，Szwarc等人第一次提出了活性聚 合（living polymerization）的概念。
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第二章 功能高分子的制备方法
活性聚合最典型的特征是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。这些特点 导致了聚合产物的相对分子质量可控、相对分子质 量分布很窄，并且可利用活性端基制备含有特殊官 能团的高分子材料。