第六章功能高分子材料

1、三三大大支支柱柱产产业业能源能源材料材料信息信息是能源和信息是能源和信息发展的基础发展的基础材料材料有机合成材料有机合成材料是是材料材料工工业的一个重要方面业的一个重要方面时代时代 的划分常以的划分常以材料材料为为标志标志石器时代、青铜器时代、铁器时代、石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代钢铁时代 、高分子时代高分子时代1、功能高分子材料的涵义、功能高分子材料的涵义具有具有新型骨架结构新型骨架结构的高分子材料的高分子材料 和和在在天然天然或或合成合成高分子的主链或支链上引入某种功能的官能团，高分子的主链或支链上引入某种功能的官能团，使其显示出在使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、光

2、、电、磁、声、热、化学、生物、医学医学等方面的特殊功能的高分子。等方面的特殊功能的高分子。功能高分子功能高分子光敏高分子光敏高分子导电高分子导电高分子高分子催化剂与试剂高分子催化剂与试剂微生物降解高分子微生物降解高分子生物医药高分子生物医药高分子高分子吸附剂高分子吸附剂高分子膜高分子膜高吸水性树脂高吸水性树脂交换型高分子交换型高分子感光树脂感光树脂光致变色高分子光致变色高分子光导电高分子光导电高分子高分子半导体高分子半导体高分子导体高分子导体超超导导高高分分子子离子交换树脂离子交换树脂电子交换树脂电子交换树脂高分子药物高分子药物医用高分子医用高分子仿生高分子仿生高分子6.1.2、功能高分子材料

3、的品种和分类、功能高分子材料的品种和分类阳离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图 从图中可见，树脂由三部分组成：从图中可见，树脂由三部分组成：三维空间三维空间结构的网络骨架；结构的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能骨架上连接的可离子化的功能基团；基团；功能基团上吸附的可交换的离子。功能基团上吸附的可交换的离子。 强酸型阳离子交换树脂的功能基团是强酸型阳离子交换树脂的功能基团是-SO3-H+，它可解离出它可解离出H+，而，而H+可与周围的外来离子互相交换。可与周围的外来离子互相交换。功能基团是固定在网络骨架上的，不

4、能自由移动。功能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移动。由它解离出的离子却能自由移动，并与周围的其他由它解离出的离子却能自由移动，并与周围的其他离子互相交换。这种能自由移动的离子称为离子互相交换。这种能自由移动的离子称为可交换可交换离子离子。不同物理结构离子交换树脂的模型不同物理结构离子交换树脂的模型RSO3H + NaClRSO3Na + HClNHOH + NaClRNHClR+ NaOHRSO3H + NaOHRSO3Na + H2ORCOOH + NaOHRCOONa + H2ORN(CH3)3OH + HCl+ H2ORN(CH3)3ClNHOH + HClRNHClR+ H2O中和

5、反应中和反应RSO3Na + KClRSO3K + NaCl2RCOONa + CaCl2(RCOO)2CaNa + 2NaClRNCl + NaBrRNBr + NaCl2RNH3Cl + Na2SO4(RNH3)2SO4+ 2NaCl复分解反应复分解反应chchM+chchchchMMchchchchM+chchchchMM侧链型主链型chch 式中，式中，ch为功能基团，对某些金属离子有特定的为功能基团，对某些金属离子有特定的络合能力，因此能将这些金属离子与其他金属离子分络合能力，因此能将这些金属离子与其他金属离子分离开来。离开来。CHCH2CH2NCH2COOHCH2COOHCHCH2

6、CH2NCH2COOHCH2COOHOHNCH2HOOCCH2HOOCCH2CH2CHCH2ClHN(CH2CN)2NCH2CHCH2NCH2CNCH2CNHN(CH2COOC2H5)2CH2CHCH2NCH2COOC2H5CH2COOC2H5NaOHH2OCH2CHCH2NCH2COOHCH2COOHH2OHN(CH2COONa)+H2OEDTA类螯合树脂的制备路线类螯合树脂的制备路线CH2CH2COC4HONOHClCH2CCNOOHH2NOH HClCH2CCNOHNOHCH2CHCNOHCNOHCH32+NiCH2CHCNCNCH3HOOONNNiCHCCCH3CH2HOCH2CHC6

7、H5CH2OCH2CHC6H5CH2ONNnnCH2CHNnOHC H2C HC H2C HC O O HC H2C HC H2C HC H2C H2O HC H2PO(O C H2)2 NNNN 尿不湿尿不湿这是用有高吸水性的高分子材料制作的，这是用有高吸水性的高分子材料制作的，可吸收自重几百倍的水，但仍保持干爽。可吸收自重几百倍的水，但仍保持干爽。1936年年12月月22日生于美国衣阿华州日生于美国衣阿华州 1957年毕业于内布拉斯加大学物理系，获物理学土学位年毕业于内布拉斯加大学物理系，获物理学土学位1961年获加州大学伯克利分校物理博士学位。年获加州大学伯克利分校物理博士学位。 196

8、2年至年至1982年任教于宾夕法尼亚大学物理系，年任教于宾夕法尼亚大学物理系，1967年任该校物理系教授。后转任加利福尼亚大学圣芭芭拉年任该校物理系教授。后转任加利福尼亚大学圣芭芭拉分校物理系教授并任高分子及有机固体研究所所长分校物理系教授并任高分子及有机固体研究所所长 20世纪世纪70年代末，在塑料导电研究领域取得了突破性的年代末，在塑料导电研究领域取得了突破性的发现，开创导电聚合物这一崭新研究领域发现，开创导电聚合物这一崭新研究领域1990年创立年创立UNIAX公司并自任董事长及总裁公司并自任董事长及总裁 2000年，因在导电聚合物方面的贡献荣获诺贝尔化学奖年，因在导电聚合物方面的贡献荣获

9、诺贝尔化学奖 共获美国专利共获美国专利40余项发表论文余项发表论文635篇（统计至篇（统计至1999年年6月）。据月）。据SCI所作的所作的10年统计（年统计（19801989），在全世界各研究领域所有发表论文被），在全世界各研究领域所有发表论文被引用次数的排名中（包括所有学科）他名列第引用次数的排名中（包括所有学科）他名列第64名，是该名，是该l0年统计中唯一进入前年统计中唯一进入前100名的物理名的物理学家。学家。在聚合物导电材料方面开创性的贡献有：在聚合物导电材料方面开创性的贡献有：1973年发表对年发表对TTFTCNQ类具有金属电导的有机类具有金属电导的有机电荷转移复合物的研究，开创了

10、有机金属导体及有电荷转移复合物的研究，开创了有机金属导体及有机超导体研究的先河机超导体研究的先河1976年发表对聚乙炔的掺杂研究，开创了导电聚合年发表对聚乙炔的掺杂研究，开创了导电聚合物的研究领域物的研究领域1991年提出用可溶性共轭聚合物实现高效聚合物发年提出用可溶性共轭聚合物实现高效聚合物发光器件，为聚合物发光器件的实用开辟了新途径光器件，为聚合物发光器件的实用开辟了新途径 1992年提出年提出 “对离子诱导加工性对离子诱导加工性” 的新概念，从的新概念，从而实现了人们多年来发展兼具高电导及加工性的导而实现了人们多年来发展兼具高电导及加工性的导电聚合物的梦想，为导电聚合物实用化提出了新方电

11、聚合物的梦想，为导电聚合物实用化提出了新方向向1996年首次发表共轭聚合物固态下的光泵浦激光。年首次发表共轭聚合物固态下的光泵浦激光。座右铭：去冒险吧！座右铭：去冒险吧！发表过六百多篇学术论文发表过六百多篇学术论文拥有二十项专利技术拥有二十项专利技术1927年生于新西兰。年生于新西兰。曾就读于新西兰大学、美国曾就读于新西兰大学、美国威斯康星大学以及英国剑桥威斯康星大学以及英国剑桥大学。大学。1955年开始在宾夕法尼亚大年开始在宾夕法尼亚大学任教。学任教。1973年开始研究导电高分子年开始研究导电高分子2000年获诺贝尔化学奖年获诺贝尔化学奖 1983年他的研究论文年他的研究论文关于聚乙炔的研究

12、关于聚乙炔的研究获得日本高分子学会奖，获得日本高分子学会奖，还著有还著有功能性材料入门功能性材料入门、物质工学的前沿领域物质工学的前沿领域等书。等书。1961年毕业于东京工业大学理工学年毕业于东京工业大学理工学部化学专业，毕业后留校于该校资部化学专业，毕业后留校于该校资源化学研究所任助教源化学研究所任助教1976年到美国宾夕法尼亚大学留学年到美国宾夕法尼亚大学留学1979年回国后到筑波大学任副教授年回国后到筑波大学任副教授1982年升为教授。年升为教授。2000年获诺贝尔化学奖年获诺贝尔化学奖HNC12H9NCHCHCH2nCHCH2OCOCHnhvCHCHCH2OCOCHnCHCHOCOCHCHOCOCHCH2n+CHN3N3CHO+CHCHCH2CH2CHCHCH2CH2hv-2N2CHNCHOCHCHCH2CH2NCHCHCH2CH2性能：性能：