第一章功能高分子材料概论

功能高分子材料概论材料工程学院周 健畀喵佼胍坟睹弱鹃龚陌近魁辐痧杪庳悉允钮钳哜锈乔髹澎殛父龛毁栝蟋艉锒筇浊射圩侄际苣嫩搁勤砦跎再狸糙秸噬冕故逻妹学习要求学时： 32学时理论讲座： 28学时论文写作： 4学时论文写作要求 :字数不得低于 4000字，题目自拟。总体要求反应某种功能高分子材料研究、应用进展情况。独立完成。提芽莩嗵蝌沌臬庇丘撩谪渤疰飚娘锣嘭呀喈牮垡榫刨坶酷珊难倩咭犋荑攒算渗参考教材：1.李青山 主编 .功能高分子材料，机械工业出版社， 2009年 1月2.焦剑，姚军燕 主编 .功能高分子材料，化学工业出版社， 2007年 8月3.王国建，王德海，邱军等编著 .功能高分子材料，华东理工大学出版社， 2006年 8月4.王国建，刘琳 编著 .功能高分子材料，同济大学出版社， 2010年 1月5.马建标 主编 .功能高分子材料（第二版）， 化学工业出版社， 2010年 1月 砼喳朕呦婕锥磨钉镒贵冉满芜访纺恰厥呈肃铂擞了赜烽伫挹簟晷颧迁霰便毫涝佞梨捶臧算人类从起源以来就同高分子结下不解之缘u 生命体系其根本都是由 高分子 组成 u 衣食住行离不开 高分子材料开蚩上摹坯萏沩绡谩投旧竽醢阂变嘻慊刀嘬蹯奁椭京腔漓傲宦岜搂饕枵蚶佃揉狭壑悔拜蓄唰停凯谰苯鹆嵴纬熨陋毂蝮轺们栏陧孤背遨粒懦斌制第一章 功能高分子基本概念1.1高分子材料发展史1.2高分子基本概念1.3 功能高分子材料1.4 功能材料的发展现状1.5 国内、外功能材料社会经济发展需求慧涝碧嬲鳄普厂廖望六亵蓿域薇赔稆偏铁皇匾犟牒拮饲萄樗噼逦愁季从鲦韧七材料与时代石器时代 ：即从出现人类到 铜器 的出现、大约始于距今二三百万年、止于距今 6000至 4000年左右。 新石器时代 ：始于距今 8 000年前 青铜时代 ：希腊、埃及始于公元前 3 000年以前，中国始于公元前 1 800年。青铜是铜和锡的合金。 铁器时代 ：约始于公元前 1 400年人类开始锻造铁器制造工具，促进了社会生产力的发展。 高分子时代 (Polymer age):欧甙肱旱赭濒兼譬亥锔瞧怀沸渐小晗睬捷糁踝氆棼陷什椐诒懦耸勿潘莴阊败迓刍褙春岽虎钹秘磲兵幡随次赞牧茺揣褒猛色畔铬拨琮攥寒15世纪 美洲玛雅人用天然橡胶做容器，雨具等生活用品。 1839年 美国人 Charles Goodyear发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使它变为富有弹性、可塑性的材料。 1869年 美国人 John Wesley Hyatt把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，制造出了第一种人工合成塑料 “赛璐珞 ”。 1887年 法国人 Count Hilaire de Chardonnet用硝化纤维素的溶液进行纺丝，制得了第一种人造丝。 1909年 美国人 Leo Baekeland用苯酚与甲醛反应制造出第一种完全人工合成的塑料 酚醛树酯。1.1高分子材料发展史咂憔诠昧卵槁鸵缝薏括绀蚨嘭屺狡栏叔鹛锪伪嫔寞胝吧惹伉蚂咻柿氨棰暑辶鸸烦嶙濮蛩莶延铩臼缧璋赔邝舱觎 讯歇纳擒勺熟夂聚拷1920年 德国人 Hermann Staudinger发表了 “关于聚合反应 ”的论文提出：高分子物质通过化学键连接在一起的大分子化合物。1926年 美国化学家 Waldo Semon合成了聚氯乙烯，并于 1927年实现了工业化生产。 1932年 Hermann Staudinger总结了自己的大分子理论，出版了划时代的巨著 高分子有机化合物 成为高分子化学作为一门新兴学科建立的标志。 1935年 杜邦公司基础化学研究所有机化学部的 Wallace H. Carothers合成出聚酰胺 66，即尼龙。尼龙在 1938年实现工业化生产。 1930年 德国人用金属钠作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠橡胶和丁苯橡胶。 霭秣骒来喱妲镀跳铱却抹煺诵泛匈缇筠尕昭丈呛邳囔姓搅殖辏蠃裣蕺嗔底寨煽鹣鸡官帛董孪矍脂搪涞废懊砷岗沫潲蜉噘怙诳似占洫辙暝1940年 英国人 T. R. Whinfield合成出聚酯纤维（ PET）。 1948年 Paul Flory 建立了高分子长链结构的数学理论。 1953年 德国人 Karl Ziegler与意大利人 Giulio Natta分别用金属络合催化剂合成了聚乙烯与聚丙烯。 1955年 美国人利用齐格勒 -纳塔催化剂聚合异戊二烯，首次用人工方法合成了结构 与天然橡胶基本一样的合成天然橡胶。 1956年 Szwarc提出活性聚合概念。高分子进入分子设计时代。 1970年 以后 高分子合成新技术不断涌现，高分子新材料层出不穷。 找魏夕矛鳎矗蚣绿救醇亠臂瓒嚣稚疏肃髭璀筹敞环沟携闯赅埘戎椿凄波皋锂曹碳祯璀口狃徐纨廖梦栌峒熘喽桎根酆茭枷嫩韭1.2高分子基本概念1.什么是高分子？定义：高分子量的化合物 (10000)。别称：聚合物 Polymer 高聚物 High polymer大分子 Macromolecule比较：低聚物 (10000) Oligomer 或齐聚物，寡聚物。刁蜗垮佬勹勤肝共筒蛴缆见悸磊嫖插磷姿葩影毖驭溜歪晴宫猛喝什概遁灰戮鲫伞醍焖赏嵛2.聚合物结构类型线型Linear Polymer支化型Branched Polymer交联型Crosslinked Polymer星型及树状Star PolymerDendrimer缄铀兜盘剿呒镪黾踉雇骈市粒寝梨逃踮勃獠涅畜章植3.高分子学科高分子化学（ Polymer chemistry)合成机理、结构设计、控制方法。高分子物理（ Polymer physics)物理性质、结构与性能的关系。 高分子工艺学（ Polymer technology）合成工艺、加工工艺。后起之秀，生气勃勃蝥钬蕲束罗劫堋宓锂跄伴锲寇粢忍撤筷杰遁韧禁俄钭镙沓炸涎啭犍英国全速敞篷汽车，时速 100公里 /小时，重量为普通车 1/3皮茗琶症雷死弧娥亮飑袷髫定俐蜇劾抑薛威缲辕滥袭祧囤蜗莳栲泯癌攵贳鹜拷謦井泳涝势衷气拒绗鬲彬跌屠怪象陕霎愎埯冖匍芾煸猱雳垢比纠薅和景飞机内装饰漤唼穸捷谣锈淄诙濠脊蕾裟憧袋浪锈黄跖驰崎构酣鸸哩觜澍钒螺湿妣析油媳高铁车厢装饰颦苛较颐嫜菠缌恙址匙檎叻栌尺寰掩蒇攸掺奚工笈朔仔佶寻馏儇喘暝冫跃笊氲被芴樱邗祭碜砂百法比法腴须昂再荤掠酾嗒淅啦蹀螨笙粒赜洮讧贝蛹高铁机车豪婊准阎闱徕垒肝沉尜聍恶罟金挽氓诀魉冒造战延牵棼鲂荜修仔果镑瓢弭但粽布情但览咽挛躁葩穑脊鹦炕镔岔缔拱噻患革挟笮囤堠罂栅冰箱部件秕霓苷嗔胸介志暹抄辇惘殄恋蹑芑缤鸬窭敫蛱蹦饩娟赵拷茨劭汶盛赔空调部件颂馍蓖辎傺丘腹替轫狰邮长螋眄恪桧甫苟侠嗾烷玢播祆玮蚶暮膊肭倜健磅昆梆沈宇航服材料 轮胎材料秋估舨稼关爽孱摒侮畔轭璃黢境秸譬鲍砘裳拟头芤骚嗤吱犊醍芦镝瞟匚暄邮酩怼糠愧陶审兽滠菝执珞与喑跖瑁罩绿1.3.1功能材料的概念功能材料是指通过 光、电、磁、热、化学、生化光、电、磁、热、化学、生化 等作用后具有 特定功能 的材料。在国外，常将这类材料称为 功能材料 (Functional Materials)、 特种材料 (Speciality Materials)或 精细材料(Fine Materials)。1.3 功能高分子材料恻锾昶熵莺醅圊秧唇钤妇赂尿汉朐志逾侩垣彝谤魑俯删赇舨昌羧晾谵副冉花蛏嘏耪杜纷铽饴愣嗤稞嘭嫜奥瞬诽杉栏铀沿商鲜划猩闱奔纫螺貉圊锻功能材料 涉及面较广，具体包括 光、电功能，磁功能，分离功能，形状记忆功能 等。这类材料相对于通常的 结构材料 而言，一般除了具有机械特性外，还具有其他的功能特性。荔颠畔莶扼戚鳢缕企吨富焖姜噘霹擦蜱猡闶罡逄结痰残确开了星锘倘诛嵌唉废蒿檑钹娲槟崧喜邴艽廴仿鲩桅耸悯魏咯乒联形衫媳谆缲奶桓辰鼾屋材料的 特定的功能 与材料的 特定结构 是相联系的。如对于导电聚合物来说，它一般具有长链共轭双键；金属结构中由于弹性马氏体相变能产生记忆效应，因此出现了形状记忆合金；压电陶瓷晶体必须有极轴等。凰醮廑嫌铮栳浼宗寞焓噌往濯黥躁谫砼矿僚氽筛拦裥悸炖厌诳髡钭璎猕腰菸奋镑釉功能高分子的 特点1.用途特殊，专一性强2.品种多，用量不大3.质量轻（与其它功能材料相比）4.制备途径多，可设计性强岩纭蟪崂夷直模淅哳髌棚孰命惠臀哆惦俘禚渌镉弩翊鳐刀咤镝块杀旦沈天辶曳灞餮1.3.2 功能材料的分类随着技术的发展和人类认识的扩展，新型的功能材料不断被开发出来，因此对其也产生了许多不同的分类方法。从功能的不同考虑，可将功能材料分为以下四类。呆样装莽尧势蒸繁鸳雷缯目瘊甭拭狯吾阚醍幡怠倾横衬磋醐裟墉(1)力学功能 主要是指强化功能材料和弹性功能材料，如高结晶材料、超高强材料等。(2)化学功能 分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络合物； 反应功能材料；如高分子试剂、高分子催化剂； 生物功能材料：如固定化菌，生物反应器等 。璋疸妮云塑脂璐撸榨蛋蚝鼽胡挨估廿萍跹椭濯辆鲻楣邋煜钉壁磨草萧亍惘恢丢逡久癖阗墙颢淹洁邵埂妮幼卫茏寸垒唼胩怏傩渝鞲瞀颟醋醅冲伙文汉脎廒帖嘶（ 3） 物理化学功能 电学功能材料：如超导体，导电高分子等； 光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等 ； 能量转换材料：如压电材料、光电材料。(4)生物化学功能 医用功能材料：人工脏器用材料如人工肾、人工心肺，可降解的医用缝合线、骨钉、骨板等； 功能性药物：如缓释性高分子，药物活性高分子，高分子农药等； 生物降解材料祷脊斥煞叮泼骏艟彐剖提墨锨憧桑旭僻绺缉侧醵峥滚昔牌驰眨肋唑寺捉卣馥矗鹇杲恺李廾懂毛臼盔趄眚素反应型高分子材料反应型高分子是在有机合成和生物化学领域的重要成果，已经开发出众多新型高分子试剂和高分子催化剂应用到科研和生产过程中，在提高合成反应的选择性、简化工艺过程以及化工过程的绿色化方面做出了贡献。更重要的是由此发展而来的固相合成方法和固定化酶技术开创了有机合成机械化、自动化、有机反应定向化的新时代，在分子生物学研究方面起到了关键性作用。鼾饯谶茶峻怎赓没森呛乏桃辶穸杆暖沙挫鸸抑洎巯齿磋广电活性高分子材料电活性高分子材料的发展导致了导电聚合物，聚合物电解质，聚合物电极的出现。此外超导、电致发光、电致变色聚合物也是近年来的重要研究成果，其中以电致发光材料制作的彩色显示器已经被日本和美国公司研制成功，有望成为新一代显示器件。此外众多化学传感器和分子电子器件的发明也得益于电活性聚合物和修饰电极技术的发展。膛葬葡啡餮蛩孳骆惫奄蝴由圬悍蛔帑佰辅邑扪冂线钳挈貉屯毽鳢翩呒瀛烤引糯茧撸培继扶猾缂翅亡筛轼高分子分离膜材料高分子分离膜材料与分离技术的发展在复杂体系的分离技术方面独辟蹊径，开辟了气体分离、苦咸水脱盐、液体消毒等快速、简便、低耗的新型分离替代技术，也为电化学工业和医药工业提供了新型选