《功能高分子绪论》课件

功能高分子绪论课程目标掌握功能高分子材料的基本知识培养分析和解决高分子材料相关问题的能力了解功能高分子材料的最新研究进展何为高分子高分子链由许多重复的结构单元连接而成，形成长链结构。聚合物材料常见的高分子材料包括塑料、橡胶和纤维。天然高分子存在于自然界，如蛋白质、核酸和淀粉。高分子的分类按结构分类线性高分子、支化高分子、体型高分子、网状高分子按来源分类天然高分子和合成高分子按组成分类均聚物、共聚物、加成聚合物、缩聚物、无机高分子按性能分类热塑性高分子、热固性高分子、弹性体、纤维、膜材料主要合成方法1加聚反应通过单体之间的加成反应生成高分子。2缩聚反应单体通过脱去小分子（如水、醇等）而生成高分子。3开环聚合环状单体通过开环反应生成高分子链。4配位聚合在过渡金属催化剂的作用下，单体配位在金属中心，然后通过插入反应生成高分子链。聚合反应动力学1反应速率聚合速率受单体浓度、引发剂浓度、温度和压力等因素影响.2反应机理主要包括自由基聚合、离子聚合、配位聚合等类型.3动力学模型建立数学模型来描述聚合过程的速率、产物分布等.分子量与分布分子量是高分子材料的重要性能参数，它影响着材料的物理、化学性质。结构与性能关系链结构线性、支化、交联等链结构影响高分子材料的力学性能、热性能、溶解性等。例如，线性聚合物一般具有较高的拉伸强度和较好的柔韧性，而支化聚合物则可能具有较低的拉伸强度但较高的抗冲击性。化学结构高分子链的化学组成和官能团影响其化学性质、热稳定性、生物相容性等。例如，含有极性基团的聚合物一般具有较高的极性，更容易溶解在极性溶剂中，而含有非极性基团的聚合物则更容易溶解在非极性溶剂中。超分子结构高分子链之间的相互作用，如氢键、范德华力等，影响高分子材料的力学性能、热性能、光学性能等。例如，氢键可以提高高分子材料的熔点、玻璃化转变温度和拉伸强度。高分子溶液性质溶解度高分子溶解度取决于高分子链的结构和溶剂的性质。例如，极性高分子易溶于极性溶剂，非极性高分子易溶于非极性溶剂。粘度高分子溶液的粘度远高于相同浓度的低分子溶液。这是因为高分子链在溶液中缠绕在一起，增加了溶液的阻力。渗透压渗透压是高分子溶液中溶剂从低浓度溶液向高浓度溶液移动的趋势。渗透压的大小与高分子溶液的浓度和分子量有关。高分子固体结构高分子固体结构是决定其性能的重要因素之一。高分子固体结构主要包括结晶性结构和无定形结构。结晶性高分子材料具有规则的结构，而无定形高分子材料结构不规则。结晶性结构提高了高分子材料的强度、硬度和熔点，而无定形结构提高了高分子材料的韧性和延展性。高分子固体结构的研究对于开发新型高分子材料具有重要意义，例如通过调节高分子链的排列方式，可以控制材料的性能，如强度、韧性和耐热性等。高分子相变与转变1玻璃化转变2熔融转变3结晶转变高分子机械性能强度抗拉强度、抗弯强度、抗压强度等韧性材料断裂前吸收能量的能力弹性材料在外力作用下发生形变后，去除外力能恢复原状的能力高分子热性能玻璃化转变温度非晶态高分子从玻璃态向橡胶态转变的温度，标志着材料由硬脆变为柔软的转变点。熔融温度结晶态高分子从固态向液态转变的温度，标志着材料由固体变为液体的转变点。热稳定性高分子材料在高温下保持性能不变的能力，反映了材料在高温下的化学稳定性和机械稳定性。高分子电学性能导电性高分子材料的导电性主要取决于其化学结构、分子链的排列方式以及杂质的存在。介电性能高分子材料的介电性能是指在电场作用下储存电荷的能力，表现为介电常数和介电损耗。电导率高分子材料的电导率是指在电场作用下电流通过材料的能力，它取决于材料的结构和组成。静电性能高分子材料的静电性能是指材料在摩擦或接触后积累静电荷的能力，它与材料的表面性质和电阻率有关。高分子光学性能折射率高分子材料的折射率决定了光线在材料中的传播速度，影响着光线的弯曲程度。透光率透光率是指光线透过材料的比例，它决定了材料的透明度和不透明度。光散射光散射是指光线在材料中发生散射的现象，影响着材料的光学透明度和浑浊度。光吸收光吸收是指材料吸收光线的程度，决定着材料的颜色和光学特性。高分子材料表征核磁共振谱用于分析高分子结构，如链长、链型、官能团等。红外光谱用于识别高分子中的官能团和结构。差示扫描量热仪用于测量高分子材料的热性能，如玻璃化转变温度、熔点等。功能高分子概述功能高分子是指具有特殊功能的聚合物材料。它们通过其结构和组成赋予了特殊的物理、化学或生物学特性。这些特性可以包括光学、电学、磁性、热学、生物活性、自修复等，使其在各种领域拥有广泛的应用。光功能高分子光致变色光照射后发生颜色改变，可用于光致变色材料、光学存储等领域。光导能导光，可用于光纤、光波导等领域。光降解光照射后降解，可用于生物降解材料、光刻等领域。电功能高分子导电性电功能高分子具有独特的导电性，使其在电子器件领域具有巨大潜力。电致变色通过改变施加的电压，电功能高分子可以改变其颜色或透明度。电活性电功能高分子可以响应电场变化，改变其形状、尺寸或其他性质。磁功能高分子磁性在磁场中表现出磁性的高分子材料。分子结构通过引入磁性基团或磁性纳米材料，赋予高分子磁性。应用磁性分离、生物医药、数据存储等领域。生物功能高分子应用领域生物功能高分子在医药、食品、农业等领域具有广泛应用。药物载体生物传感器生物降解材料特点生物功能高分子具有生物相容性、生物降解性和生物活性等特点。生物相容性生物降解性生物活性智能功能高分子响应性对环境刺激（如温度、pH、光、电场等）敏感，可实现可控的形状、尺寸或性质变化。自修复材料受损后可自行修复，延长使用寿命。记忆形状可记忆其原始形状，在特定条件下恢复原始形状。高分子复合材料增强材料增强材料通常是高强度、高模量、低密度材料，例如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。基体材料基体材料通常是高分子材料，例如环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂等。复合材料的优势高强度、高模量、低密度、耐腐蚀性、耐高温性、可设计性等。高分子膜及其应用分离技术高分子膜可用于气体分离、液体分离、生物分离等领域。传感器高分子膜可用作传感器材料，检测气体、液体或生物分子。生物医学高分子膜在药物控制释放、组织工程、生物传感器等方面应用广泛。高分子纤维及其应用尼龙纤维耐磨性高，广泛应用于服装、地毯、绳索等。涤纶纤维强度高、耐化学腐蚀，常用于服装、工业用布、绳索等。腈纶纤维柔软舒适、保暖性好，多用于服装、毛线等。高分子涂料及其应用保护高分子涂料可以有效保护物体表面免受腐蚀、磨损和紫外线照射的损伤。装饰高分子涂料可以为物体表面提供多种颜色和纹理，满足不同的审美需求。功能高分子涂料可以赋予物体表面特殊的功能，如防污、防水、防火等。高分子成型加工1挤出将熔融的塑料通过模具挤出，形成各种形状的制品。2注塑将熔融的塑料注入模具，冷却固化后得到制品。3吹塑将熔融的塑料吹入模具，形成中空的制品。高分子成型加工是将高分子材料制成各种形状和尺寸的制品的过程。常用方法包括挤出、注塑、吹塑等。高分子回收与再利用机械回收将废弃塑料进行粉碎、清洗、熔融等机械处理，使其恢复为可再利用的原料。化学回收利用化学方法将废弃塑料分解为单体或低分子化合物，再重新合成新的塑料。生物降解利用微生物将废弃塑料降解为无害物质，最终实现资源化利用。高分子材料的环境友好性可回收利用性生物降解性可再生资源高分子材料的未来发展1可持续性生物降解性、可回收性、再生利用2智能化响应环境变化，实现自修复、自感知功能3多功能化融合多种