功能高分子材料.ppt

1、1、功能高分子材料，2、高分子材料科学的历史审查聚合物的概念始于20世纪20年代，但应用得更早。1839年，美国人Goodyear发明了硫化橡胶。1855年，英国人Parks将硝酸纤维素和樟脑混合制成了赛璐珞。1889年，法国人德夏敦埃发明了人造丝。1907年酚醛树脂诞生了。3，1920年德国人Staudinger发表了“聚合论”论文，提出了聚合物的概念，预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。1935年，卡罗特斯发明了尼龙66，1938年实现了产业化。20世纪30年代合成了一系列烯烃加成聚合物，并将其产业化。开发PVC(19271937)、PVAc(1936)、PMMA(192719

2、31)、PS(19341937)和LDPE(自由基聚合)。4、聚合物溶液理论成立于20世纪30年代，成功测量了聚合物的分子量，弗洛里为此获得了诺贝尔奖。20世纪40年代，第二次大战促进了高分子材料的发展，合成了大量重要的橡胶和塑料。丁苯橡胶(1937)、丁腈橡胶(1937)、丁基橡胶(1940)、有机氟材料(1943)、ABS(1947)和聚酯裴秀智(19401950)。20世纪50年代，Ziegler和Natta发明了配位聚合催化剂，用于制造高密度PE和有规则PP，利用低阶烯烃。5，1956年美国Szwarc发明了活性负离子聚合，开创了聚合物结构设计的先例。50年后到60年代出现了大量高分子

3、工程学科材料。聚甲醛(1956)、聚碳酸酯(1957)、聚砜(1965)、聚苯醚(1964)、聚酰亚胺(1962)。60年代以来，特殊聚合物和功能高分子得到了发展。特殊聚合物：高强度、高温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。6，功能高分子：分离材料(离子交换裴秀智、分离膜等)、导电聚合物、感光聚合物、聚合物催化剂、高吸水性裴秀智、医用高分子、药用聚合物、高分子液晶等。80年代以来，新的聚合方法和新结构的聚合物不断出现和发展。新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚合、活性自由基聚合、等离子聚合等新结构的聚合物：新的嵌段共聚物、新的接地共聚物、星形聚合物、茄子状聚合物、超支化聚合物、C60聚合物等。7

4、，聚合物的发展方向：通用聚合物的高性能化和聚合物的多功能化，8，偏光显微镜下的聚合物液晶，功能性聚合物，9，鲨鱼真皮泳衣，轻型赛车，10，波音757，AV8B海里飞机，11，全广告分子，11(威廉莎士比亚，温斯顿，能源，环境，环境，环境，环境，环境，环境，环境，环境，环境，环境，环境)近年来，新型功能材料不断出现，取得了突破性的进展。功能材料概论，14，日本和欧洲各国非常关注对新功能材料的研究。这是因为功能材料是能源、电脑、通信、电子、激光等现代科学的基础。因为功能材料在未来社会发展中具有重大的战略意义。15，近10年来，功能材料成为材料科学和工程学科领域最活跃的部分。以每年5以上的速度增长，

5、相当于每年出现1万2500种新材料。未来世界需要更多性能卓越的功能材料，功能材料渗透到现代生活的各个领域。16，1，功能材料的概念功能材料是指通过光、传记、磁、热、化学、生化等进行特定功能的材料。在国外，这种材料经常被称为功能材料、特殊材料或精细材料。的材料(Fine Materials)。功能材料的概念和分类，17，功能材料包括光、传记功能、磁功能、分离功能、形状记忆功能等广泛方面。与一般结构材料相比，这些材料除了机械性质之外，通常还具有其他功能性质。，18，材质的特定功能与材质的特定结构相关。对于导电聚合物，长链轭通常有双按钮。在金属结构中，出现了形状记忆合金，因为弹性马氏体网站相变会产生

6、记忆效果。压电陶瓷晶体必须有极轴等。19，功能高分子的特征1。用途特别，特异性强。2.品种多，使用量不大。3.质量轻(与其他功能材料相比)4。制备途径多，设计性强，20，2，功能材料的分类是随着技术的发展和人类认识的扩展而产生的新功能材料，根据功能，功能材料可以分为以下四类茄子：21，(1)动力学功能主要指增强功能材料和弹性功能材料，例如高结晶材料、超高强度材料等。22，(2)化学功能分离功能材料：分离膜、离子交换裴秀智、聚合物复合材料；反应功能材料聚合物试剂、聚合物催化剂、生物功能材料：固定化细菌、生物反应器等。23，(3)理化功能电功能材料：超导材料、导电聚合物等光学功能材料：光纤、感光聚

7、合物等能量转换材料：压电材料、光电材料等。24，(4)生物化学功能医学功能材料：人工器官用材料(如人工肾脏、人工心肺、可分解医用缝线、骨钉、骨板等)功能性药物：缓释性聚合物、药物活性聚合物、高分子农药等生物降解材料、25，反应为提高合成反应的选择性、简化工艺、化工过程的绿色化做出了贡献。更重要的是，由此发展的固相合成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，在分子生物学研究中发挥了重要作用。反应高分子材料、26、传记活性高分子材料、传记活性高分子材料的发展，出现了导电聚合物、聚合物电解质、高分子电极。牙齿以外的超导、电致发光、传记变色聚合物也是近年来的重要研究结果。

8、其中，用传记发光材料制作的彩色显示器预计将由日本和美国公司成功开发，成为新一代显示器部件。此外，许多化学传感器和分子电子装置的发明也有助于传记活性聚合物和修饰电极技术的发展。27、高分子分离膜材料、高分子分离膜材料及分离技术的发展，在复杂系统的分离技术方面开辟了独立的道路，开创了气体分离、咸水脱盐、液体消毒等快速、简便、低消耗的新型分离替代技术。同时也为电化学工业和医药工业提供了新的选择性通过和缓解材料。现在聚合物分离膜在海水淡化方面已经成为主角，已经具有准备18万吨/日纯设备的能力。28、医药用功能高分子材料、医药用功能高分子是目前发展速度很快的领域，高分子药物、高分子人工组织机构对定向给药

9、、器官替代、整形外科、扩大治疗范围做出了重大贡献。29，光敏高分子化学在光聚合、光交联、光解、荧光、光电系统的研究中取得了重大突破，特别是在过去的20多年里迅速发展，在工业中得到了广泛应用。例如，光敏漆、光光抗蚀剂、光稳定剂、光降解材料、光刻剂、光敏裴秀智、光光发光和光致变色高分子材料已经产业化。近年来聚合物非线性光学材料也取得了突破性进展。感光聚合物材料，30，下图是材料显示功能的示意图。功能设计的原理和方法，材料的功能显示过程是指材料的能量输入，通过材料的传输或转换等过程向外部提供的作用。，31，功能材料可根据该功能的显示器过程分为主要功能材料和次要功能材料。32，当在材料中输入的能量和从

10、材料中输出的能量属于同一格式时，材料充当能量传输部件。材料的这种功能称为一次性功能。以一个功能为目的的材料也称为载体材料。一次性功能、33、一次性功能主要有惯性、粘性、流动性、润滑性、成形性、超塑性、恒弹性、高弹性、振动性、抗震性等8茄子动力学功能。音响功能：隔音、吸声等。热功能：导热、绝热、吸热、再生等。传记功能：导电、超导、绝缘、电阻等。34，磁功能：铁磁、软磁、反铁磁等。光功能：遮光、透射、折射、反射、吸光、偏振、光谱、聚光等。化学功能：吸附作用、气体吸收性、催化作用、生物化学反应、酶促反应等。其他功能：发射特性、电磁波特性等，35，在材料输入的能量和从材料输出的能量属于其他形式时，材料

11、充当能量的转换部分。材料的这种功能称为二次功能或高阶功能。有人认为牙齿材料是真正的功能材料。根据二次函数、36、二次函数能量转换系统，可分为以下四类茄子：光能和其他形式的能量转换；传记能源等形式的能源转换；磁能等形式的能量转换；机械能和其他形式能量的切换。37，例如光合作用反应、光分解反应、光化反应、光抗蚀、化学发光、感光反应、光轴性、光生伏效应、光电导效应等。光能及其他形式的能量转换，38，例如电磁效应、电阻热效应、热电效应、光电效应、电致发光效应、传记化学效应、传记光学效应等。传记能量和其他形式的能量转换，39、磁能和磁光效应、热磁效应、磁制冷效应和磁转换效应等其他形式的能量转换。40，机

12、械能及其他形式的能量转换：形状记忆效应、热弹性效应、机械化学效应、压电效应、传记收缩、光压力效应、音响效应、光弹性效应、磁变形效应等。41，功能高分子材料的制造一般是指通过物理或化学方法将功能组与聚合物骨架相结合的过程。功能性高分子材料的制造主要有三种茄子基本类型：功能性小分子固定在骨架材料上。高分子材料的功能化。是现有功能高分子材料的功能扩展。2功能性高分子材料的制备方法，42，功能性小分子的高分子化(1)功能性小分子单体引起直接聚合反应，这种引入往往需要复杂的合成反应。在反应中，在不损害现有结构和功能的情况下，需要引入的基于功能的稳定性不好的情况下，有时需要保护。有时引入功能基础后，会影响

13、团体聚合的活性。44，(1)功能小分子单体直接发生聚合反应，在功能小分子中引入可聚合群，得到单体。然后进行均匀聚合或共聚反应，以生成功能聚合物。牙齿可聚合功能单体的聚合器通常是双键，羟基。发生加成聚合反应、开环聚合反应、缩聚反应、氧化偶联反应。45，丙烯分子有双键，还有活性羧基。所有自由基聚合或聚合，可以形成聚丙烯酸及其聚合物，可应用于弱酸性离子交换裴秀智、高吸水性裴秀智等，这是具有功能基团的单体聚合剂功能性聚合物的简单例子。，46，除了简单的连锁聚合和阶段性聚合外，利用多种单体的共聚反应准备功能高分子也是很常见的方法。尤其是需要在聚合物中控制功能团的分支和密度，或需要控制聚合物的理化性质时，

14、共聚可能是最有效的解决方案。47，牙齿方法是利用产生聚合物的束缚作用，将功能性小分子以任何形式埋在高分子材料中，准备功能性高分子材料。聚合反应前在单体溶液中添加小分子功能化合物，嵌入聚合过程中产生中小分子的聚合物中。在高分子药物、固定化酶的制备方面具有独特的优势。(2)功能性小分子通过聚合与聚合物材料结合，48，通过这种方法获得的功能性高分子材料，聚合物骨架与小分子功能化合物之间没有化学键连接，固化作用通过聚合物的包络作用完成。用牙齿方法制造的功能聚合物类似于用共混方法制造的高分子材料，但均匀性更好。牙齿方法的优点是方法简单，功能小分子的性质不受聚合物性质的影响，因此特别适合酶等环境敏感物质的

15、固化。缺点是在使用过程中包络的小分子功能化合物很容易逐渐消失。尤其是在隆升条件下使用的话，固化酶的停用过程会加快。49，例如维生素C在空气中容易氧化，变黄。利用溶剂蒸发法，研制了以乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素苯甲酸等聚合物为外壳材料的维生素C微胶囊，取得了延缓氧化变黄的效果。将维生素C微胶囊暴露在空气中一个月，外观保持干燥，颜色有点黄。牙齿维生素C微胶囊在进入人体后2小时内完全溶解释放。50，2。已采用高分子材料的功能化，(1)利用化学反应，将活性官能基引入聚合物骨架，(2)将功能性小分子和聚合物混合，51，易于连接低成本的普通材料。功能基团的来源是机械、热、化学稳定性、可选材料的特征，52，

16、但这种小分子过氧化酸的主要缺点是稳定性不好，容易发生爆炸和失效，不便于储存。反应后产生的羧基酸也不容易去除，影响产品纯度的情况很多。引入聚合物骨架后形成的高得子过氧化酸，挥发性和溶解性下降，稳定性提高。53，如青霉素作为抵抗多种病菌的广泛频谱抗菌剂广泛应用。具有吸收容易，效果快的特点，但也有排泄快的缺点。利用青霉素结构的羧基、氨基、高分子反应，可以获得功效长的高分子青霉素。例如，青霉素和乙烯乙胺共聚物结合酰胺，得到水溶性药物聚合物，牙齿高分子青霉素是人体中低分子青霉素的3040倍。54，结合具有功能基团的小分子和聚合物骨架，牙齿制造方法的优点是可以利用廉价的商品化聚合物，通过高分子材料的选择，可以保证功能性高分子材料的机械性能。主要通过小分子功能化合物和聚合物的混合复合实现。例如，特定酶的固化，特定金属和金属氧化物的固化等。与化学法相比，与聚合物混合制备功能聚合物的主要缺点是共混物不稳定。在使用条件(如膨胀、成膜等)下，功能性聚合物由于功能性小分子的丢失，容易逐渐失去活动。，56，功能材料的发展现状，1 .新功能材料的海外发展现状目前国际功能材料及其应用技术面临着超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料