功能高分子材料
简述功能高分子材料的特点
简述功能高分子材料的特点
摘要：
一、功能高分子材料的定义与分类
二、功能高分子材料的特点
1.分子结构的多样性
2.功能的多样性
3.材料的可持续性
4.应用的广泛性
三、功能高分子材料的应用领域
四、我国在功能高分子材料研究与发展现状及前景
正文：
功能高分子材料是一类具有特殊功能和性质的高分子化合物。
它们在材料科学、化学、生物学等领域具有广泛的应用。
功能高分子材料的特点如下：
一、分子结构的多样性
功能高分子材料的分子结构丰富多样，可以分为线性、支链、交联等结构。
这种多样性使得功能高分子材料在物理、化学和生物性能方面表现出独特的特点。
二、功能的多样性
功能高分子材料具有多种功能，如导电、磁性、光学、生物活性等。
这使得功能高分子材料在电子、能源、医疗等领域具有广泛的应用前景。
三、材料的可持续性
功能高分子材料通常具有可降解、可再生和可回收的特点，这使得它们在环保和可持续发展方面具有重要价值。
例如，生物降解塑料可以减少环境污染，太阳能电池材料可以促进清洁能源的发展。
四、应用的广泛性
功能高分子材料在各个领域均有广泛应用，如电子信息、新能源、生物医药、环境保护等。
它们在电子产品、医疗器械、生物降解塑料、光学薄膜等方面发挥着重要作用。
功能高分子材料在我国的研究与发展已取得了显著成果。
在政策支持下，我国功能高分子材料产业呈现出快速发展的态势。
未来，我国将继续加大研发力度，推动功能高分子材料在更多领域中的应用，以满足国家经济和社会发展的需求。
总之，功能高分子材料具有独特的特点和广泛的应用前景。
功能性高分子
永久磁性材料采用 Al-Ni-Co / 铁氧化磁体合
金，易脆、不宜切割成型。有机磁性材料分为结
构型和复合型两种，前者是共合成为一体，后者
是在有机聚合物中添加磁粉。如磁性标志物、冰 箱门封等。
2、光功能性高分子材料
8、氨基树脂及塑料
属于氨基、酰胺基单体与醛类热
固性树脂，包括脲醛、三聚腈胺甲醛、
脲三聚腈胺甲醛、苯胺甲醛等。无臭、
耐水、耐热、耐霉菌及自熄性强，可
作白色开关、冰箱外壳及制作麻将等。
9、环氧树脂
其主链结构上含有醚键和仲醇基， 主要用于生产涂料、电绝缘材料、增 强材料以及粘接剂。
10、不饱和聚酯
二元醇与二元酸或二元不饱和酸
2、聚氯乙烯
具有优良的综合性能及便宜的价格，
其特点为难燃、抗化学腐蚀、耐磨及优 良的电绝缘性能、较高的机械性能，为 第二大塑料常用作管材、电缆、日用门 窗等多种工程塑料。其缺点为热稳定差、 受热易降解、制作软制品须添加增塑剂。
3、聚苯乙烯树脂
属于热塑性树脂，具良好的刚性、透 明、耐水性及化学稳定性，具有优异的电 性和耐辐射性能及低的吸湿性、良好的加 工性以及便宜价格，使其具有广泛应用。 缺点：机械加工强度不高、耐冲击性 差、不耐热、易燃、易裂。
• 离子交换膜是指在电位差作用下，电解质中的不 同离子实现膜分离的过程。其材质是以高分子制 成膜状后，再引入离子交换基团。其材质为聚全 氟磺酸等。
• 气化分离膜是用于常规气体或有机物气体提纯、 富集或回收用。其材质是聚砜、聚烯烃、聚碳 酸酯、硅橡胶。
• 透过汽化膜是利用在减压时有机物选择性溶解、 扩散或蒸发性能的差别达到分离目的。其材质 为聚四氟乙烯等。
功能高分子材料
通过高分子化方法制备功能高分子材料的缺点
1.功能小分子需要引入可聚合单体，过程需要复杂的合成反应； 2.要求反应中不能破坏原有分子结构和功能； 3.功能基稳定性不好时需要加以保护； 4.还需考虑功能基的引入对单体聚合活性的影响。
通过高分子化方法注意事项
1.引入高分子骨架后应有利于小分子原有功能的发挥，两者不 能相互影响，并能弥补其不足。
特殊活性的金属和无机非金属材料结合构成材料。如导热材料、导电材料。
3. 功能高分子材料的其他制备策略
（1）功能高分子的多功能复合
两种或以上的功能高分子材料以某种方式结合，产生新 的性质。
（2）在同一分子中引入多种功能基
在同一种功能材料中，甚至同一个分子中引入两种以上 的功能基团制备新型功能聚合物。
（2）功能高分子材料中聚合物骨架的作用 高分子效应 溶解度下降效应 高分子骨架的机械支撑作用 高分子骨架的模板效应 高分子骨架的稳定作用 高分子骨架在功能高分子材料中的其他作用
（3）聚合物骨架的种类和形态的影响
高分子骨架类型
饱和碳链型聚合物 (PP、PS、POM) 聚酯、聚酰胺骨架的聚合物 天然高分子 （多糖和肽链） 线性共轭结构的聚合物（聚吡咯、聚乙炔、聚苯） 梯形聚合物（聚芳香内酰胺）
2. 功能高分子材料的发展历程
特种与功能高分子材料是一门涉及范围广泛，与众 多学科相关的新兴边缘学科，涉及到有机化学、无机 化学、光学、电学、结构化学、生物化学、电子学、 甚至医学等众多学科，是目前国内外异常活跃的一个 研究领域。
虽然特种与功能高分子材料的发展可以追述到很久 以前，如光敏高分子材料和离子交换树脂都有很长的 历史。但是作为一门独立的完整的学科，功能高分子 是从20世纪80年代中后期开始发展的。
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料有哪些高分子材料是一类由高分子化合物所制备的材料, 具有多种功能和应用。
以下是一些常见的功能高分子材料：1. 强度高的高分子材料：例如聚合物增强纤维（如碳纤维和玻璃纤维增强聚合物），具有出色的机械强度和耐磨损性，可用于制造高强度和轻质的结构材料，如飞机胶皮、船舶构件和汽车零件。
2. 高透明度的高分子材料：聚合物材料中有些具有出色的透明性，可用于制造透明的包装材料、光学元件、显示器和透明塑料器具等。
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是一种常见的高透明度高分子材料。
3. 高温耐受的高分子材料：一些高分子材料能够耐受高温环境，如聚四氟乙烯（PTFE）和聚醚醚酮（PEEK），可用于制造高温耐受的零件和设备，如机械密封件、炉具部件和航空发动机组件。
4. 阻燃的高分子材料：有些高分子材料添加了阻燃剂，使其能够抵御火焰和燃烧。
这些材料广泛应用于建筑、交通和电子领域，如阻燃聚酰亚胺和阻燃聚苯乙烯。
5. 生物降解的高分子材料：这类材料可以在特定的环境条件下被微生物分解，对环境友好。
生物降解塑料在可持续发展和环保领域有着广泛的应用，如聚乳酸（PLA）和聚羟基脂肪酸酯（PHA）。
6. 吸湿性高分子材料：有些高分子材料具有良好的吸湿性能，如聚乙二醇（PEG）和聚丙烯酰胺（PVA），可用于湿润纸巾、卫生产品和水凝胶等制造。
7. 电学性能优良的高分子材料：聚合物中的某些材料具有良好的电学性能，如聚乳酸酯（PLA）和聚苯硫醚（PES），可用于制造超级电容器、电池隔膜以及电子设备和电气绝缘材料等。
总的来说，高分子材料广泛应用于众多领域，其功能多样，适应性强。
随着科学技术的不断发展，新的功能高分子材料将不断涌现，为各行各业的发展带来更多的机遇和挑战。
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。
功能高分子材料
第一章绪论性能：材料对外部作用的抵抗特性。
高性能高分子材料：对外部作用有特别强的抵抗能力的高分子材料。
功能高分子材料：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出响应的高分子材料。
(具有特殊物理化学性质的的材料)通用（常规）高分子材料：应用面广、量大，价格较低。
eg：纤维、塑料、橡胶、涂料、粘合剂。
特种高分子材料：功能高分子材料属于特种高分子材料最早的功能高分子是合成的酚醛型离子交换树脂。
一般采用按其性质、功能或实际用途对功能高分子材料进行分类：1. 反应型高分子材料（包括高分子试剂、高分子催化剂等；）2. 光敏型高分子（包括光稳定剂、光刻胶、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以及其他电敏感性材料等。
）4. 高分子分离材料（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。
）5. 高分子吸附材料（高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。
）6. 高分子智能材料(高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。
)7. 医药用高分子材料(医用高分子材料、药用高分子材料和医药用辅助材料等。
)8. 高性能工程材料(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。
)！！！功能高分子材料的制备策略功能型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。
功能型小分子材料的高分子化的实现途径：①化学键连接的化学方法，如共聚、均聚等（举例1：丙烯酸，可用于制备离子交换树脂、高吸水性树脂等。
举例2：含双键的环氧丙烯酸酯，广泛用于制备功能性粘合剂。
）②物理方法，如共混、吸附、包埋等。
（维生素C微胶囊）（1）带有功能型基团可聚合单体的聚合法——包括两步骤。
（a）在功能性小分子中引入可聚合基团，或在含有可聚合基团单体中引入功能性基团；(b）进行均聚或共聚反应生成功能聚合物。
功能高分子材料
小结：新型有机高分子材料
材料名称 功能高分子材料
复合材料
概念
既具有传统高分子 两种或两种以上材料组成 材料的机械性能， 的新型高分子材料。其中 又具有某些特殊功 一种材料作为基体，另一 能的高分子材料 种材料作为增强剂。
功能
不同功能的高分子 一般具有强度高、质量轻、
材料，具有不同的 耐高温、耐腐蚀等优异性
特征、性质
能
应用
高分子分离膜、医 汽车工业、机械工业、体 疗器械、医药等 育用品、航空航天工业
性能。 ③ 用途：可制成人工器官。
随着社会的发展，单一材料已不能满足 某些尖端技术领域发展的需要，为此，人 们研制出了各种新型的复合材料。
医用高分子材料
人造心脏
硅橡胶、聚氨酯橡胶
人造血管
聚对苯二甲酸乙二酯
人造气管
聚乙烯、有机硅橡胶
人造肾
醋酸纤维素、聚酯纤维
人造鼻
聚乙烯、有机硅橡胶
人造骨、关节 聚甲基丙烯酸甲酯
第三节 功能高分子材料
思考与讨论：
1.当代社会新技术革命的三大支柱是什么？
材料、能源、信息。
一、功能高分子材料
1.概念：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. 高吸水性能的树脂
聚丙烯酸钠
－[ CH2－C｜H－]n COONa
“尿不湿”
3. 医用高分子材料 ① 选材：目前大多使用硅聚合物和聚氨酯 等高分子材料。 ② 功能：优异的生物相容性、很皮肤
硅橡胶、聚多肽
4. 导电高分子 －[ CH=CH－]n 聚乙炔
材料家族中有合成高分子材料、金属材料 和无机非金属材料等。它们都在社会中占有 一定的分量，可它们又各有缺点。如金属材 料易腐蚀，合成高分子材料易老化、不耐高 温，陶瓷材料易破裂等。能不能找到一种兼 具它们优点的材料呢？复合材料的出现很好 地回答了这个问题。
功能高分子材料
×)
提示：热固性塑料不可加热熔融。
(3)高分子链越长,软化温度越高、密度越大。(
√
)
提示：高分子链越长,相对分子质量越大,高分子间的作用力越大,软化温度
越高、密度越大。
2．下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成网状结构的是(
②
①
④ CH2—CHCl
③
A.①②
酯中无碳碳双键,含有酯基,故其能发生水解反应,不能发生加成反
应;其分子中不含亲水基团,故无吸水性。
7．角膜接触镜俗称隐形眼镜，其性能主要有良好的透气性和亲水性。
下列可以作为隐形眼镜材料的是(
A．聚乙烯
C
)
B．聚氯乙烯
解析：隐形眼镜的材料具有
透气性和亲水性，该物质中应
有亲水基团，符合要求的只有C
项。
B.用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅
C.能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂
D.能导电的掺杂聚乙炔
解析B项中半导体材料单晶硅,属于传统的无机非金属材料。A项中光敏高
分子材料、C项中高吸水性树脂、D项中导电高分子材料均属于功能高分
子材料。
4.新型有机高分子材料在日常生活、工农业生产和尖端科技领域中发挥着
乙烯等
（4）用途：
广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药
物提纯、血液透析等领域
四、常见高分子材料的化学性质
(1)所含官能团及性质
官能团
性质
碳碳双键
氧化反应、
加成反应
酯基
水解反应
羧基
酯化反应、
取代反应
肽键
水解反应
(2)常见反应
①降解:在一定条件下高分子降解为小分子,如聚苯乙烯降解为苯乙烯。常
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种类繁多的功能高分子材料
功能高分子材料目前尚无严格的定义。
一般认为，是指除了具有一定的力学性能之外，还具有某些特定功能（如化学性、导电性、磁性、光敏性、生物活性等）的高分子材料。
或者理解为是一种当受到外部刺激时，能通过化学或物理方法做出响应的材料。
材料的性能是指材料对外部作用的抵抗特性。
而功能是指向材料输入某种能量和信息，经过材料的储存、传输或转换等过程，再向外输出的一种特性。
按照功能高分子材料的组成和结构，可将其分为结构型功能高分子材料和复合型功能高分子材料。
按照来源又可分为天然功能高分子材料、半合成功能高分子材料和合成功能高分子材料。
通常对于功能高分子材料是按照功能和应用特点进行分类。
据此大致可将功能高分子材料分为化学、光、电、磁、热、声、机械、生物等八大类。
（1）聚苯乙烯型吸附树脂80%以上的吸附树脂是聚苯乙烯型的吸附树脂，它们主要是以苯乙烯为主要的合成单体，以二乙烯苯作为交联单体制备的。
聚苯乙烯是最早工业化的塑料品种之一，其苯环上的邻、对位具有一定的活性，便于和其他的化合物反应，引入其他的化学基团，实现对聚苯乙烯的改性，同时将之作为吸附树脂使用时，为了提高其稳定性，还需对其进行一定的交联。
聚苯乙烯的主要缺点在于，机械强度不够高，抗冲击性和耐热性较差。
在水溶液中悬浮聚合得到的聚苯乙烯型吸附树脂其外观是白色或浅黄色，直径不同的多孔球粒。
通过选择不同的引发剂，苯乙烯可以实现光引发、热引发聚合，利用所加入的交联剂如二乙烯苯的用量来调节其交联度。
同时聚苯乙烯上的活性点为其改性提供了条件，可以引入其他极性基团，甚至可以引入配位结构形成螯合树脂或引入离子型基团得到离子交换树脂。
（2）离子交换树脂是结构上带有可离子化基团的一类高分子，它由高分子骨架、与高分子骨架以化学键相连的固定离子以及可在一定条件下离解出来并与周围的外来离子相互交换的反离子组成。
其功能基团为固定离子与反离子组成的离子化基团。
功能基团中的可交换离子与外来离子完成交换过程后，通过改变条件又可再生为原有的反离子。
根据离子交换树脂的合成方式，可将其分为缩聚型和加聚型。
根据树脂的物理结构，可分为凝胶型、大孔型和载体型离子交换树脂。
离子交换树脂在重金属的提取、水处理、化学反应的催化方面均有重要的应用。
(3) 复合型导电高分子材料是采用各种复合技术将导电性物质与树脂复合而成的。
按照复合技术分类有导电表面膜形成法，导电填料分散复合法、导电填料层压复合法三种。
常用的导电填料有金粉、银粉、铜粉、镍粉、钯粉、钼粉、铝粉、钴粉镀银二氧化硅粉、镀银玻璃微珠、炭黑、碳化钨、碳化镍等。
复合型导电高分材料可用作防静电材料、导电涂料、电路板的制作、压
敏原件、感温原件、电磁波屏蔽材料、半导体树脂薄膜等。
（4）光功能高分子材料又称为光敏高分子,光功能高分子,感光树脂(photosensitive resin)。
是指分子中的官能团能吸收光能,并在光的作用下能够发生某些化学或物理变化,从而导致材料的种种物性变化的高分子材料。
根据高分子材料发生变化的性质划分包括吸收光能后发生光聚合、光交联或光分解等化学变化的光致抗蚀剂、光敏胶和光敏涂料等；吸收光能后发生发射荧光、光致变色、电导率提高和光电能转换等物理变化的高分子荧光材料,光变色材料、高分子光导材料等。
从广义讲,以高分子材料为基体材料,与其他感光物质,如银化合物等复合构成的感光材料也属于高分子感光材料。
只是高分子材料本身在这种复合材料中只起担载和保护作用。
作为新型光加工材料,感光高分子在印刷制版、电子工业和金属材料的精密加工等领域得到广泛应用。
高分子材料越来越成为材料领域的主导者，在人类科技的发展中起到了越来越重要的作用。
而功能高分子材料作为高分子材料与工程专业的一门重要学科，是高分子材料领域的前沿学科，有着重要的研究意义。