功能高分子05第10章其它功能高分子材料

1、10.1 高分子染料10.2 高分子试剂作业 高分子染料高分子染料 是通过一定的化学反应将染料分子引入高是通过一定的化学反应将染料分子引入高分子的主链或侧链上而形成的高分子材料。分子的主链或侧链上而形成的高分子材料。 特点：特点：具有高强度、易成膜性、耐溶剂性和可具有高强度、易成膜性、耐溶剂性和可加工性以及对光强吸收性、强电荷迁移能力。加工性以及对光强吸收性、强电荷迁移能力。 传统的染料大部分都是小分子染料，然而小分传统的染料大部分都是小分子染料，然而小分子染料在染色时都是将颗粒状颜料分散于被染色的子染料在染色时都是将颗粒状颜料分散于被染色的材料中，是一种物理过程，在染色的均一性、牢固材料中，

2、是一种物理过程，在染色的均一性、牢固程度和颜料利用率等方面都存在问题。同时，小分程度和颜料利用率等方面都存在问题。同时，小分子染料不稳定，在高温下易分解，易挥发，耐溶解子染料不稳定，在高温下易分解，易挥发，耐溶解性差，不能满足材料器件化要求。性差，不能满足材料器件化要求。 功能高分子染料的分类：功能高分子染料的分类：1 1、按连接的高分子单体的性质可分为：按连接的高分子单体的性质可分为： 苯乙烯类、聚丙烯酸酯类、有机硅类等。苯乙烯类、聚丙烯酸酯类、有机硅类等。 2 2、按功能高分子染料连接的染料分子结构分为：按功能高分子染料连接的染料分子结构分为： 杂环、酚菁、螺吡喃、偶氮型高分子染料、甲烷杂

3、环、酚菁、螺吡喃、偶氮型高分子染料、甲烷型高分子染料以及噻嗪类、萘四甲酐类、卟啉类等。型高分子染料以及噻嗪类、萘四甲酐类、卟啉类等。 3 3、按高分子染料的发色体和高分子链的相对位置分按高分子染料的发色体和高分子链的相对位置分为：为： 骨架式高分子染料骨架式高分子染料骨架式高分子染料是通过骨架式高分子染料是通过聚合方法合成；聚合方法合成； 垂挂式高分子染料垂挂式高分子染料由聚合物化学改性合成。由聚合物化学改性合成。 高分子染料的应用高分子染料的应用 由于高分子染料耐迁移性能优异，安全性高，可由于高分子染料耐迁移性能优异，安全性高，可用于食品包装材料、玩具、医疗用品等的染色。用于食品包装材料、玩

4、具、医疗用品等的染色。 * *利用功能高分子染料难以透过细胞膜的特点，可利用功能高分子染料难以透过细胞膜的特点，可用于粉、霜、发蜡、指甲油等化妆品的染色，提高用于粉、霜、发蜡、指甲油等化妆品的染色，提高化妆品的安全性。化妆品的安全性。 * *由于功能高分子染料耐高温性，耐溶剂性和耐迁由于功能高分子染料耐高温性，耐溶剂性和耐迁移性，特别适用于纤维及其织物的染料，使被染物移性，特别适用于纤维及其织物的染料，使被染物耐摩擦性和耐洗涤性提高。耐摩擦性和耐洗涤性提高。 由于高分子染料对细胞膜由于高分子染料对细胞膜几乎没有渗透性，也不易被几乎没有渗透性，也不易被细菌和酶分解，因此误食后细菌和酶分解，因此误

5、食后不会被体内吸收，仍原封不不会被体内吸收，仍原封不动排出体外，不对肌体产生动排出体外，不对肌体产生毒害作用，因此这类染料特毒害作用，因此这类染料特别适合制造幼儿玩具。别适合制造幼儿玩具。 高分子染料在食用色素方面的应用高分子染料在食用色素方面的应用 高分子染料具有非吸收性，体内实验表明，高分高分子染料具有非吸收性，体内实验表明，高分子染料在体内不吸收，不累积，因此非常适合作食子染料在体内不吸收，不累积，因此非常适合作食用色素。用色素。 偶氮苯是一类具有鲜明颜色的化合物，但是小分偶氮苯是一类具有鲜明颜色的化合物，但是小分子偶氮苯是潜在的致癌物质，经高分子化后可以阻子偶氮苯是潜在的致癌物质，经高

6、分子化后可以阻止被人体吸收。止被人体吸收。 如一种偶氮型色素在引入甲基丙烯酰基作为聚合如一种偶氮型色素在引入甲基丙烯酰基作为聚合基团后，经聚合可得到橘红色的食用高分子色素。基团后，经聚合可得到橘红色的食用高分子色素。 许多类似的在小分子状态下有毒不能作为食用色许多类似的在小分子状态下有毒不能作为食用色素的偶氮类化合物，通过高分子化后毒性消失，广素的偶氮类化合物，通过高分子化后毒性消失，广泛用作食用色素。泛用作食用色素。 这类染料包括蒽醌、蒽吡啶酮、苯并蒽酮、硝基这类染料包括蒽醌、蒽吡啶酮、苯并蒽酮、硝基苯胺和三苯甲基衍生物类染料。苯胺和三苯甲基衍生物类染料。 高分子试剂高分子试剂在高分子骨架上

7、引入反应活性基团，得到的在高分子骨架上引入反应活性基团，得到的具有化学试剂功能的高分子材料。具有化学试剂功能的高分子材料。高分子试剂的优缺点高分子试剂的优缺点（P152） 1963年，美国生物化学家年，美国生物化学家 R.B.Merrifield 发展了发展了一种新的合成方法一种新的合成方法多肽固相合成法多肽固相合成法。 这是多肽合成化学的一个重大突破。这是多肽合成化学的一个重大突破。 它的最大特点是不必纯化中间产物，合成过程它的最大特点是不必纯化中间产物，合成过程可以连续进行，从而为多肽合成自动化奠定了基础。可以连续进行，从而为多肽合成自动化奠定了基础。 现在广泛应用的现在广泛应用的“蛋白质

8、自动合成仪蛋白质自动合成仪”就是在就是在这个基础上发展起来的。这个基础上发展起来的。 固相合成技术固相合成技术(Solid phase synthesis) 基本原理：基本原理：每一步反应的产物都以固相形式存每一步反应的产物都以固相形式存在。在整个过程中，反应物与产物始终在不同的相在。在整个过程中，反应物与产物始终在不同的相中。中。组合化学法组合化学法（Combinatorial synthesis）基本原理：基本原理：将排列组合原理与固相合成技术相结将排列组合原理与固相合成技术相结合发展起来的新的合成慨念和技术。合发展起来的新的合成慨念和技术。适用范围：适用范围：肽库、寡聚核苷酸库以及非肽库

9、的合肽库、寡聚核苷酸库以及非肽库的合成。成。特点：特点：可以同时制备大量的不同结构的异构体可以同时制备大量的不同结构的异构体（可以同步合成一百万个以上的多肽异构体分（可以同步合成一百万个以上的多肽异构体分子），操作简单，合成操作与生物活性筛选可以子），操作简单，合成操作与生物活性筛选可以同时进行。同时进行。是目前新药筛选的一种重要方法。是目前新药筛选的一种重要方法。高分子催化剂高分子催化剂将具有催化活性的基团连接在聚合物上，得到的具将具有催化活性的基团连接在聚合物上，得到的具有催化活性的高分子材料。又称高分子负载催化剂。有催化活性的高分子材料。又称高分子负载催化剂。常见的催化活性的基团是常见的

10、催化活性的基团是金属离子、络合物金属离子、络合物。常见的聚合物基体是常见的聚合物基体是离子交换树脂颗粒或粉末、块状体、离子交换树脂颗粒或粉末、块状体、纤维、薄膜等纤维、薄膜等。高分子催化剂的优点：高分子催化剂的优点：（1）反应体系是非均相的，催化剂的分离回收容易。）反应体系是非均相的，催化剂的分离回收容易。（2）高分子催化剂对水和空气的稳定性增加。）高分子催化剂对水和空气的稳定性增加。（3）提高了反应选择性。）提高了反应选择性。（4）催化活性大，反应速度快，产率高。）催化活性大，反应速度快，产率高。表面活性剂表面活性剂分子结构中既有亲水部分，又有亲油部分的分子结构中既有亲水部分，又有亲油部分的

11、物质。物质。表面活性剂的物化性质：表面活性剂的物化性质：降低表面张力、润湿、降低表面张力、润湿、乳化、消泡、分散、增溶、去污等。乳化、消泡、分散、增溶、去污等。高分子表面活性剂高分子表面活性剂分子量大于分子量大于3000的表面活性剂。的表面活性剂。高分子表面活性剂的突出性质：高分子表面活性剂的突出性质：乳化、絮凝。乳化、絮凝。高分子絮凝性剂高分子絮凝性剂絮凝剂絮凝剂能使分散在水中的微粒聚集成絮状物能使分散在水中的微粒聚集成絮状物促进其沉降或过滤的添加剂。促进其沉降或过滤的添加剂。过去过去：明矾、氯化铝：明矾、氯化铝无机小分子无机小分子现在现在：高分子絮凝剂：高分子絮凝剂天然高分子：淀粉、海藻酸

12、钠天然高分子：淀粉、海藻酸钠1940 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺微胶囊微胶囊 微胶囊是直径微胶囊是直径1500m的微小的微小“容器容器”，其，其器壁是由天然或合成的高分子薄膜构成的，膜厚器壁是由天然或合成的高分子薄膜构成的，膜厚为为0.011m。 微胶囊的内容物可以是固体、液体或气体，微胶囊的内容物可以是固体、液体或气体，膜对内容物起保护、隔离或缓慢释放作用。遇热膜对内容物起保护、隔离或缓慢释放作用。遇热或受压时，膜即破裂而放出内容物。或受压时，膜即破裂而放出内容物。 这种微胶囊可用于胶粘剂、香料、医药、农这种微胶囊可用于胶粘剂、香料、医药、农药、染料、燃料等许多方面。药、染料、燃料等许多方面。 胶

13、粘剂的微胶囊化有多种方式。胶粘剂的微胶囊化有多种方式。 溶剂型的胶粘剂溶剂型的胶粘剂是将甲苯包在微胶囊中，与丁腈是将甲苯包在微胶囊中，与丁腈橡胶一起涂在基膜上，用时施加橡胶一起涂在基膜上，用时施加1.18MPa的压力，的压力，1秒钟即可粘接；秒钟即可粘接； 粘液型的胶粘剂粘液型的胶粘剂是将聚异丁烯、聚丁烯增塑剂混是将聚异丁烯、聚丁烯增塑剂混配后包在微胶囊中，然后涂在基膜上，用时加压或加配后包在微胶囊中，然后涂在基膜上，用时加压或加热之即可粘接；热之即可粘接； 厌氧型的或快速固化型的胶粘剂厌氧型的或快速固化型的胶粘剂，包上微胶，包上微胶囊后可在开放的环境中保存。囊后可在开放的环境中保存。 总之，

14、微胶囊化可以使双容器的胶粘剂变为总之，微胶囊化可以使双容器的胶粘剂变为单容器的，或使粘稠液体变为薄膜或粉末，便于单容器的，或使粘稠液体变为薄膜或粉末，便于使用和保存。使用和保存。阻隔塑料阻隔塑料 阻隔塑料是指能够有效阻止阻隔塑料是指能够有效阻止O2、CO2等物质渗透等物质渗透的材料的材料，主要应用于塑料包装、用于贮运化学试剂，主要应用于塑料包装、用于贮运化学试剂及剧毒农药等的大型中空包装桶等。采用阻隔型包及剧毒农药等的大型中空包装桶等。采用阻隔型包装膜可以延长食品保质期和货架寿命。装膜可以延长食品保质期和货架寿命。 阻隔塑料可通过两种或两种以上树脂共混得到，阻隔塑料可通过两种或两种以上树脂共混

15、得到，也可以在制品成型时（如多层复合成型）实现，材也可以在制品成型时（如多层复合成型）实现，材料中含有尼龙、乙烯料中含有尼龙、乙烯-乙烯醇共聚树脂、纳米层状硅乙烯醇共聚树脂、纳米层状硅酸盐等高阻隔性材料。酸盐等高阻隔性材料。 目前，我国各种食品包装膜的消费量约目前，我国各种食品包装膜的消费量约80万万t，为阻隔塑料的发展提供了很大的市场空间。为阻隔塑料的发展提供了很大的市场空间。 近年来，近年来，饮料用瓶饮料用瓶主要朝着主要朝着3层或层或5层等多层结层等多层结构的复合构的复合PET瓶方向发展，阻隔性能越来越高。瓶方向发展，阻隔性能越来越高。 由于我国啤酒的产量位居世界第一，由于我国啤酒的产量位

16、居世界第一，高阻隔高阻隔PET啤酒瓶啤酒瓶的市场前景广阔。的市场前景广阔。PET多层复合瓶由多层复合瓶由于阻隔性能优异，也已经开始包装化妆品等芳香于阻隔性能优异，也已经开始包装化妆品等芳香产品。产品。 磁性塑料磁性塑料 磁性塑料按组成可分为磁性塑料按组成可分为结构型结构型和和复合型复合型两种。两种。 结构型磁性塑料结构型磁性塑料是指聚合物本身具有强磁与是指聚合物本身具有强磁与的磁体，这类磁性塑料向处于探索阶段，离实用的磁体，这类磁性塑料向处于探索阶段，离实用化还有一定的距离。化还有一定的距离。 复合型磁性塑料复合型磁性塑料是指以塑料或橡胶为粘合剂是指以塑料或橡胶为粘合剂接加工而制成的磁体，这类

17、磁性塑料现已实现商接加工而制成的磁体，这类磁性塑料现已实现商品化。品化。 目前用于填充的磁粉主要是铁氧体磁粉和稀目前用于填充的磁粉主要是铁氧体磁粉和稀土磁粉。土磁粉。 磁性塑料具有密度小、耐冲击强度大的特点，磁性塑料具有密度小、耐冲击强度大的特点，其制品可进行切割、切削、钻孔、焊接、层压其制品可进行切割、切削、钻孔、焊接、层压和压花等加工，使用中不碎裂。和压花等加工，使用中不碎裂。 它可采用一般塑料通用的加工方法它可采用一般塑料通用的加工方法(如注射、如注射、模压、挤出等模压、挤出等)进行加工，对电磁设备的小型化、进行加工，对电磁设备的小型化、轻量化、精密化和高性能化起着关键作用。轻量化、精密

18、化和高性能化起着关键作用。 我国的磁性塑料发展较晚，我国的磁性塑料发展较晚，20世纪世纪80年代初从年代初从国外引进电冰箱门封条生产线后，国内开始研制。国外引进电冰箱门封条生产线后，国内开始研制。 应用较多的是铁氧体磁性塑料和稀土类磁性塑应用较多的是铁氧体磁性塑料和稀土类磁性塑料，使用的树脂主要有尼龙料，使用的树脂主要有尼龙6、尼龙、尼龙66、CPE、PE、PP、EVA、热固性树脂等。、热固性树脂等。 随着生产技术的日趋完善，磁性塑料正以其特随着生产技术的日趋完善，磁性塑料正以其特有的优势广泛应用于电子、电气、仪器、仪表、有的优势广泛应用于电子、电气、仪器、仪表、通讯、文教、医疗卫生及日常生活

19、中的诸多领域，通讯、文教、医疗卫生及日常生活中的诸多领域，产量和需求量不断增加，具有很大的发展潜力。产量和需求量不断增加，具有很大的发展潜力。 阻燃高分子材料阻燃高分子材料 将复合阻燃剂与塑料进行共混改性可以获得将复合阻燃剂与塑料进行共混改性可以获得阻燃塑料。阻燃塑料。 阻燃塑料主要用于家电、电子、通讯等领域，阻燃塑料主要用于家电、电子、通讯等领域，其中电子电气行业有其中电子电气行业有15%以上的塑料件要求使用以上的塑料件要求使用阻燃塑料。阻燃塑料。 目前世界阻燃技术主要是以添加溴类阻燃剂目前世界阻燃技术主要是以添加溴类阻燃剂为主，十溴二苯醚是最主要的品种。为主，十溴二苯醚是最主要的品种。 这种阻燃剂含溴量高，分解温度高于这种阻燃剂含溴量高，分解温度高于350，与各种高聚物的分解温度相匹配，添加量小，阻与各