功能高分子材料高分子催化剂
功能高分子资料
1.功能高分子概述功能高分子材料是指那些具有独特物理特性（如光，电，磁灯）或化学特性（如反应，催化等）或生物特性（治疗，相容，生物降解等）的新型高分子材料主要研究目标和内容：新的制备方法研究，物理化学性能表征，结构与性能的关系研究，应用开发研究。
2高分子化学试剂与普通试剂相比优缺点优点:（1）简化操作过程。
高分子化的高分子反应试剂和催化剂在反应体系中仅能溶胀，不能溶解，这样有利于使其与小分子的原料和产物分离（2）有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生（3）可以提高试剂的稳定性和安全性（4）所谓的固相合成工艺可以提高化学反应的机械化和自动化度（5）提高化学反应的选择性（6）可以提供在均相反应条件下难以达到的反应环境缺点：1增加试剂生产的成本2降低化学反应速度氧化还原型高分子试剂：含醌式结构的高分子试剂，含硫醇结构的高分子试剂，含吡啶结构的高分子试剂，含二茂铁结构高分子试剂，含多核杂环芳烃结构高分子试剂高分子氧化试剂：高分子过氧酸，高分子硒试剂高分子还原试剂：高分子锡还原剂，高分子磺酰肼反应试剂高分子卤化试剂：二卤化磷型，Ｎ－卤化酰亚胺型，三价碘型高分子酸碱催化剂的特点：1、网状结构2、难溶（水、酸、碱、有机溶剂）3、稳（热、机械、化学）4、含活性基团（-SO3 H、-COOH）提供-H或者-OH基团催化反应。
3反应型高分子应用特点反应型功能高分子材料是指具有化学活性，并且应用在化学反应过程中的功能高分子材料，包括高分子试剂和高分子催化剂。
应用特点：具有不溶性，多孔性，高选择性和化学稳定性，大大改进了化学反应的工艺过程，且可回收再用。
4复合型导电高分子材料定义：复合型导电高分子是在本身不具备导电性的高分子材料中掺混入大量导电物质，如炭黑、金属粉等，通过分散复合等方法构成的复合材料。
结构：分散复合结构，层状复合结构，表面复合结构，梯度复合结构构成：高分子基体材料（连续相和粘结体作用），导电填充材料，助剂导电原理：渗流理论，隧道导电理论，PTC效应（热膨胀说，晶区破坏说）应用：复合型导电塑料，复合型导电橡胶，复合型导电涂料，导电粘合剂。
功能高分子 ppt课件
高分子骨架上邻近功能基团的一些结构和基团对 功能基的性能具有明显的影响力，这种作用称为 高分子的邻位效应。
Chapter8 Polymer
12
高分子骨架的模板效应 高分子骨架的空间结构，包括构型和构象，在其周围建立 起特殊的局部空间环境，在有机合成和其他应用场合提供 一个类似于工业上浇铸过程中使用的模板的作用。这种作
——高分子骨架仅仅起支撑、分隔、固定和降 低溶解度等辅助作用
研究开发中都是围绕着发挥官能团的作用而展开的
Chapter8 Polymer
5
P N
+
Z SO3H
C O OH O
N
N
N
高分子过氧酸
N R
+
N R3 R
+
电活性聚合物
侧链聚合物液晶
离子交换树脂
Chapter8 Polymer
6
②
聚合物骨架与官能团协同作用
Chapter 8 Polymer
高分子材料
Chapter8 Polymer 1
8.3 功能高分子 Functional Polymer
功能高分子概述 导电高分子
生物医用高分子
感光高分子
Chapter8 Polymer
2
8.3.1 功能高分子概述
8.3.1.1 分类（按照性质和功能划分）： ① 反应型高分子，包括高分子试剂和高分子催化剂； ② 光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶，感光材 料和光致变色材料等； ③ 电活性高分子材料，包括导电聚合物、能量转换型聚 合物和其他电敏材料； ④ 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； ⑤ 吸附型高分子材料，包括高分子吸附性树脂、高分子 絮凝剂和吸水性高分子吸附剂等； ⑥ 其他未能包括在上述各类中的功能高分子材料。
功能高分子试卷
一、高分子化学试剂和高分子催化剂有哪些优点？高分子试剂与高分子催化剂的优越性（1）简化操作，后处理较简单：在反应完成后可方便地借助固-液分离方法将高分子试剂或高分子催化剂与反应体系中其他组分相互分离。
（2）易回收、再生和重复使用:可降低成本和减少环境污染。
（3）可以提高试剂的稳定性和安全性:（4）可应用于组合化学合成，实现化学反应的自动化:（5）化学反应的选择性更高:利用高分子载体的空间立体效应，可实现立体选择合成及分离。
(6) 可以提供在均相反应条件下难以达到的反应环境；高分子化学试剂：参与化学反应并消耗掉自身将低分子的底物、试剂负载到不可溶的高分子上进行有机化学反应与常规的有机合成方法相比具有相当的优越性高分子催化剂：活化能低，引发速率快，即活性大，可以在室温或更低的温度下引发聚合；引发效率相对较低。
（反应前后不发生化学变化）高分子负载催化剂由于其特殊的大分子结构，表现出小分子催化剂无法比拟的特点。
以催化功能为主、协同功能作用为辅同时进行的一个催化过程。
二、功能高分子材料的制备策略有哪些？试举例说明。
1、功能小分子材料的高分子化有两种途径：（1）功能型可聚合单体的聚合法：首先合成可聚合的功能型单体, 然后进行均聚或共聚反应生成功能聚合物。
（2）聚合物包埋法2、已有高分子材料的功能化，化学改性主要是利用接枝反应在聚合物骨架上引入活性功能基, 从而改变聚合物的物理化学性质, 赋予其新的功能。
（1）聚合物功能化的化学改性法（2）聚合物功能化的物理共混法3、多功能材料的复合以及已有功能高分子材料的功能扩展。
将两种以上功能高分子材料的复合, 在功能高分子材料中引入第二种功能基和扩展已有功能高分子材料功能的过程, 叫功能高分子材料的多功能复合与功能扩展。
（1）功能高分子材料的多功能复合。
如：单向导电聚合物的制备: 带有可逆氧化还原基团的导电聚合物, 其导电方式没有方向性。
如果将带有不同氧化还原电位的两种聚合物复合在一起, 放在两电极之间, 即呈现出单向导电性。
功能性高分子材料
谢谢
• 化学稳定性好，在人体接触部分不能发生 影响而变化 • 组织相容性好，在人体内不发生炎症和排 异反应 • 不会致癌变 • 耐生物老化，在人体内材料长期性能无变 化 • 耐煮沸，好符 合上述要求的高分子 化合物主要有两大类， 一类是有机硅化合物， 第二类是有机氟化物， 最主要的两种产品是 硅橡胶和聚四氟乙烯， 例如美国GE公司开发 了一批主要是有机硅 方面的用于医学领域 的功能高分子化合物。
2. 高分子材料的分类
• • • • • 具有压电或热电效应的功能性高分子材料 具有导电、导磁效应的功能性高分子材料 具有光电、光热效应的功能高分子材料 具化学反应的功能高分子材料 医用高分子材料
具有压电或热电效应的功能性高分子 材料
凡是用外力或热量作用于一物质而产生电的现象就简称为压 电或热电效应。研究表明，聚氯乙烯、有机玻璃、聚碳酸酯 等高聚物均有压电效应产生，但很微弱，无实际意义。1969 等高聚物均有压电效应产生，但很微弱，无实际意义。1969 年，Kawai发现聚偏氟乙烯有较强的压电效应同时具有较优良 年，Kawai发现聚偏氟乙烯有较强的压电效应同时具有较优良 的热电效应，由此揭开了功能性高分子材料的研究序幕。由 于聚偏氟乙烯（PVDF）的这些性能，由它做出的话筒结构与 于聚偏氟乙烯（PVDF）的这些性能，由它做出的话筒结构与 耳机相同，失真小、音质好、稳定性高。近年又开发了PVDF 耳机相同，失真小、音质好、稳定性高。近年又开发了PVDF 水声换能器。其应用还在不断扩大，利用PVDF的热电效应可 水声换能器。其应用还在不断扩大，利用PVDF的热电效应可 做成各种不同的热电换能器，如：制作红外摄像管的靶材及 红外探测管，传感器等；制作激光辐射探测器，用以测量激 光脉冲及其他光辐射
光电高分子头盔
《功能高分子材料》课程教学大纲精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版《功能高分子材料》课程教学大纲课程代码：050342004课程英文名称：Functional Polymer Materials课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0适用专业：高分子材料与工程大纲编写（修订）时间：2017. 06一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标功能高分子材料是高分子材料与工程专业选修的一门获得功能性高分子材料的应用及特性知识的专业课。
它主要介绍不同种功能高分子材料的基本知识、分子结构特点及其应用，以使学生提高高分子材料应用水平和解决实际问题的能力。
通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1.熟悉功能高分子的结构特点、作用机理；2.熟悉功能高分子材料的分子结构设计方法；3.熟悉功能高分子材料的发展状况为从事功能高分子的研究和应用打下基本的知识基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：熟悉功能高分子的结构特点、作用机理和应用。
2.基本能力：具有根据需要选择功能高分子的基本能力和设计功能高分子结构的初步能力。
3.基本技能：功能高分子性能及功能的评价。
（三）实施说明1.教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本知识的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力。
讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。
2.教学手段：本课程在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
3.可以结合当前研究热点及自己的研究安排授课的具体内容，但授课内容必须是功能高分子材料知识。
（四）对先修课的要求本课程应在《高分子物理学》、《高分子化学》和《高分子合成工艺学》结束后开设。
（五）对习题课、实验环节的要求1.本课程对习题课和实践环节无要求。
2.作业题内容以基本知识和生产工艺为主，作业要能起到巩固知识，提高分析问题、解决问题能力。
功能高分子
功能高分子功能高分子，英文名functional polymers。
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。
背景功能高分子材料从20世纪50年代才初露端倪，到70年代方成为高分子学科的一个分支，目前正处于成长时期。
功能高分子材料从功能上大致可分为四类：第一类是化学功能，包括离子交换、催化、光聚合、光分解、光降解等；第二类是物理功能，包括导电、热电、压电、超导、磁化、光弹性等；第三类是介于化学、物理之间的功能，包括吸附、膜分离、高吸水、表面活性等；第四类是生理功能，包括生理组织适应性，血液适应性等。
下面列举几种日常生活中可能遇到的功能高分子材料制品。
光敏高分子经光照吸收光能后在结构上发生化学变化或物理变化的高分子。
又称光敏树脂。
它广泛用于印刷版、光刻胶，光敏油墨、光敏油漆等方面。
有的高分子吸收不同波长的光后能使结构发生可逆的变化而引起吸收光谱的变化，这类高分子称光致变色高分子。
电学功能高分子有些共轭双键体系的高分子如聚乙炔等，具有半导体性质，称为高分子半导体，如在电子非定域化的分子间分子轨道相互作用很强，则由于载流子的生成和转移容易进行，会表现出很强的电学性能，这称为导电高分子；光照后能产生光生伏打效应的，称为光导高分子（聚乙烯咔唑／三硝基芴酮）；聚偏氟乙烯及其共聚物在热及压力作用下能产生热电及压电效应的，称为热电及压电高分子。
催化功能高分子酶是天然高分子催化剂，模仿天然酶、参照酶的活性中心，并与高分子效应结合而合成的高活性、高选择性催化剂叫模拟酶，如高分子催化剂及高分子金属催化剂；为克服酶的水溶性缺点，将酶用高分子限定在一定空间内，称固定化酶。
功能高分子材料
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。
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．①②③B．③④⑤C．②④⑤⑥D．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．①②③B．②③④C．①⑤D．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__________。
各类功能高分子合成以及应用介绍
10.1.1 功能高分子分类
（1） 具有分离功能的高分子 （2） 高分子试剂 （3） 高分子催化剂
（4） 医用高分子和高分子药物
（5） 其他
10.1.2 功能高分子的合成方法
（1） 功能单体聚合或缩聚反应
离子交换膜的应用
电渗析
离子选择电极
人工肾
10.6.2高分子反渗透膜、超滤膜
目前反渗透膜、超滤膜在许多领域都得到了应用。
海水淡化
血液透析
超滤设备
电镀废液处理设备
10.7 生物医用功能高分子
10.7.1 生物医用功能高分子
1.高分子医用材料的要求和种类 作为医用材料特别是在体内使用的材料应具备许多特 性，由这两方面来考虑： （1）材料对人体的影响 材料应该是无毒，不致癌，不引起 过敏反应，不破坏邻近组织，抗凝 血，不引进血栓，不引起蛋白质和 酶分解等。 （2）人体对材料的影响 耐磨耗，不产生力学性老化，表面状态和形态 要稳定，无化学变质或分解，不吸附或沉淀物 出现等。
醇（PVA）。
分子式
聚乙烯醇
（2）配位原子为氮的高分子螯合剂
配位原子为氮的螯合剂主要有胺、肟、席夫碱、羟肟酸等。 含有席夫碱结构的高分子螯合物：具有良好的热稳定性、 耐温材料。 （3）配位原子为磷、硫、砷、硒的高分子螯合剂
这类螯合剂对不同的金属有不同的螯合能力，可以合成各
种功能的新型功能树脂。 （4）具有冠醚结构的大分子配位树脂 冠醚能够与钠、钾等碱金属配合，引入聚合物的主链或侧 链中，具有分离碱金属离子的特性。
医用材料要解决血液相容问题的途径： 1.解决材料表面的光滑性 2.材料表面带负电荷 3.调节材料表面的亲水性的疏水性的比例 4.接枝肝素 5.选择具有抗凝血作用的微相分离材料 6.伪内膜化
《功能高分子材料》考试复习-问题汇总
24. 如何利用电渗析法从海水制备淡 水和盐？如何有效地利用电能， 防止电解现象？它与电解食盐水 制备盐酸和烧碱有何不同？
图：p83；增加膜 排列总量，降低电 压；减少电极反应
25. 对特定的分离要求，如何设计分 离膜的结构？
26. 膜上气体分离过程的机理有哪两 种？
27. 气体的流动有哪些类型？运用多 孔膜进行分离时，气体流动处于 何种状态下分离效果较好？
23
高吸水性树脂
35.
可以改善土壤的湿度，保持土壤水分的 功能材料是什么？
离子电离 亲水/电离Æ渗透
36. 高吸水性树脂高吸水能力的原因何在？ 压/同性电荷斥力
其吸水的过程是怎样的？
37. 高吸水性树脂的吸水率与树脂的交联程 度、电荷密度有何关系？写出其吸水性 的数学表达式。
p96,(3-41)
38. 为什么一些高吸水性树脂还可以应用于 卫生间除臭？
化学法 物理法
16. 用化学法制备固定化酶时，哪种 方法不利于保持活性？
交联法/偶联法
17. 固定化酶有哪些应用？
催化、吸附、医疗
18. 设计良好的固定化酶结构。
（提示：从酶的选择、聚合物 结构、以及酶与聚合物间的结
合三方面加以考虑。）
11
分离功能问题：
化学：强弱酸碱 物理：凝胶大孔载体
1. 写出离子交换树脂的类型(化学结构、物
差别是什么？
12
耐热、增强、降腐
5. 离子交换树脂通常以盐型保存的原
因是什么？
功能：离子交换/催化/吸附
6.
离子交换树脂具有哪些功能？离子
反应：p61,中和/复分解/盐分 解
交换反应有哪几种？
7. 强酸型和弱酸型阳离子交换树脂吸 强：高价/大离子优先
功能高分子概述
功能高分子的定义性能：材料对外部作用的抵抗特性。
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。
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响应的高分子材料。
4.4.1 功能高分子概述功能高分子的分类反应型高分子材料 导电高分子材料高分子功能膜材料 医用高分子材料……4.4.1 功能高分子概述功能高分子的特点用量小、品种多专一性强可设计性强4.4.1 功能高分子概述功能高分子的合成策略功能性小分子单体聚合高分子材料的功能化改性多功能材料的复合4.4.1 功能高分子概述功能性小分子单体的高分子化CH 2CHOCH 2OCCH 3CH 3OCH 2CH CH 2O+ CH 2CH COOHCH 2CHOHCH 2OCCH 3CH 3O CH 2CH CH 2OCH 2CH COO例：将含有环氧基团的低分子量双酚A 与丙烯酸反应，得到含双键的环氧丙烯酸酯，这种单体在制备功能性粘合剂方面有广泛的应用。
4.4.1 功能高分子概述C H C H []RC H C H []C H C H []C H C H []C H C H []C H C H []C H C H[]O HC H C H O O C H CO O HO C O R O C O R O P O H O H OC H C H OOC HR已有高分子材料的功能化4.4.1 功能高分子概述PS功能高分子的合成新方法离子型活性聚合阴离子活性聚合阳离子活性聚合活性离子型开环聚合基团转移聚合(GTP)活性自由基聚合引发－转移－终止法(iniferter法)TEMPO引发体系可逆加成－断裂链转移自由基聚合（RAFT）原子转移自由基聚合(ATRP)4.4.1 功能高分子概述N O高分子试剂CH CHCH OCH ClCH CHClKHCO CH CHCHOH O , HCH CHCOOHO小分子过氧酸是常用的强氧化剂，在有机合成中是重要的试剂。