功能高分子材料

1、某高等院校功能高分子材料課程論文功能性高分子材料概要專業(yè)：化學(xué)工程學(xué)和技術(shù)學(xué)生姓名：類別：學(xué)號(hào)：完成時(shí)間：摘要功能性高分子材料是高分子學(xué)科的重要分支，它是研究各種功能性高分子材料的分子設(shè)置與合成、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系以及作為新材料的應(yīng)用技術(shù)，其重要性在于所包含的各種高分子具有特殊的功能。 本文主要論述了一些在工程中應(yīng)用廣泛且具有重要應(yīng)用價(jià)值的功能高分子材料，如吸附分離功能高分子、反應(yīng)類型功能高分子、光功能高分子、電功能高分子、醫(yī)療功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。關(guān)牛鼻子詞資料高分子； 高分子材料； 功能材料目錄1功能性高分子材料綜述51.1功能性高分子材料的概要51.2功能性高分子材料的

2、類型51.3功能高分子的發(fā)展過程和展望62導(dǎo)電性高分子材料62.1導(dǎo)電性高分子材料的發(fā)展概況62.2導(dǎo)電性聚合物的分類72.2.1結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電性高分子72.2.2復(fù)合型導(dǎo)電性高分子72.3高分子導(dǎo)電機(jī)構(gòu)72.4展望83醫(yī)用高分子材料83.1概要83.2醫(yī)療用高分子材料的要求83.3醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用93.4展望94高分子納米復(fù)合材料94.1概要94.2高分子納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能104.3高分子納米復(fù)合材料的分類104.4高分子納米復(fù)合材料的應(yīng)用前景和展望105高分子液晶材料115.1概要115.2功能性高分子液晶材料的分類115.3展望116高分子染料126.1概要126.2高分子染料的分

3、類126.3高分子染料的應(yīng)用126.4展望127高分子表面活性劑137.1概要137.2高分子表面活性劑的類型137.3展望138吸附性高分子材料138.1概要138.2種和特點(diǎn)138.3展望149結(jié)束語14參考文獻(xiàn)15謝謝161功能性高分子材料綜述1.1功能性高分子材料的概要功能聚合物材料的定義與普通聚合物相比具有明顯不同的物理化學(xué)性質(zhì)，具有特殊功能的聚合物聚合物(主要指全人工和半人工合成的聚合物)都應(yīng)屬于功能聚合物材料的范疇。 以這些個(gè)材料為研究對(duì)象，研究其結(jié)構(gòu)組成、結(jié)構(gòu)效應(yīng)關(guān)系、制備方法以及發(fā)展應(yīng)用的科學(xué)，應(yīng)稱為功能高分子材料科學(xué)。功能高分子是指具有某種特定功能的高分子材料。 這些個(gè)之所

4、以有特定的功能，是因?yàn)槠浯蠓肿渔溕辖Y(jié)合了特定的功能化學(xué)基，或者大分子與有特定功能的其他材料復(fù)合，或者兩者都有。 例如，吸水性樹脂是由水溶性高分子適度架橋而成，遇到水的話，將水封閉在高分子的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，吸水后呈現(xiàn)透明的凝膠，產(chǎn)生吸水和保水的功能。除合成或天然高分子本來的力學(xué)性能外，賦予傳統(tǒng)使用性能以外的各種特定功能(如化學(xué)活性、光易感性、導(dǎo)電性、催化活性、生物相容性、藥效、選擇分類性能等)而得到的一種高分子。 一般在功能性高分子的主鏈或側(cè)鏈上有顯示某種功能的化學(xué)基，其功能性的顯示非常復(fù)雜，不僅取決于高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)單元的序列分布、分子量及其分布、分支、立體結(jié)構(gòu)等初生結(jié)構(gòu)，還取決于高分子鏈的構(gòu)

5、象、高分子鏈聚集時(shí)的高級(jí)結(jié)構(gòu)等，后者對(duì)于生物活性功能的顯示十分重要。1.2功能性高分子材料的類型在功能性高分子材料的二次區(qū)分中，一般采用按其性質(zhì)、功能或?qū)嶋H用途區(qū)分的方法。 根據(jù)專業(yè)技術(shù)膩?zhàn)臃酆凸δ芸煞譃橐韵?種類型(1)含有高分子試劑、高分子催化劑和高分子染料，特別是高分子固相合成試劑和固定化酶試劑等反應(yīng)性高分子材料。(2)包含各種光穩(wěn)定劑、負(fù)性光刻膠、感光材料、非線性光學(xué)材料、導(dǎo)光材料、光致變色材料等的感光性高分子。(3)含導(dǎo)電性聚合物、能量轉(zhuǎn)化型聚合物、電發(fā)光學(xué)和電致變色材料、其他電易感性材料等的電活性高分子材料。(4)包含各種分離膜、緩釋膜及其他半透過性膜材料等的膜型高分子材料。(5)

6、含有高分子吸附性樹脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子、絡(luò)離子交換樹脂、高分子鰲合劑、高分子絮凝劑等高分子吸附材料。(6)高分子液晶材料、功能性纖維材料等高性能工程材料。(7)高分子記憶材料、信息記憶材料和包含光、磁、pH、壓力感應(yīng)材料等的高分子智能材料。1.3功能高分子的發(fā)展過程與展望功能性高分子經(jīng)歷了日新月異的發(fā)展，其中自20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的感光性高分子化學(xué)在光聚合、光交聯(lián)、光分解、熒光及光傳導(dǎo)反應(yīng)歷程的研究上取得了很大的突破，特別是在過去的20年里發(fā)展迅速，在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。 例如，感光性涂料、負(fù)性光刻膠、光穩(wěn)定劑、光可降解材料、負(fù)性光刻膠、感光性樹脂、光致發(fā)光、fluomic

7、高分子材料等工業(yè)化。反應(yīng)類型高分子是有機(jī)合成和生化領(lǐng)域的重要成果，已經(jīng)研制出許多新型高分子試劑和高分子催化劑應(yīng)用于科研和生產(chǎn)過程，提高合成反應(yīng)的選擇性，簡化工藝，為化工過程的綠色化作出了貢獻(xiàn)。電活性高分子材料的發(fā)展導(dǎo)致了導(dǎo)電性聚合物、聚合物電解質(zhì)、聚合物電極的出現(xiàn)。 超導(dǎo)、電發(fā)光學(xué)、電致變色聚合物也是近年來的重要研究成果，其中電發(fā)光學(xué)材料制成的彩色顯視器已由日本和美國公司研發(fā)，可望成為新一代的顯示老虎鉗高分子分離膜材料和分離技術(shù)的發(fā)展在復(fù)雜的系統(tǒng)分離技術(shù)方面開辟了唯一的道路，開辟了瓦斯氣體分離、苦咸水脫鹽、液體消毒等迅速、簡便、低消耗的新的分離替代技術(shù)，目前高分子分離膜在海水淡化方面已具有生產(chǎn)

8、18萬噸/日純水設(shè)備的能力。壓電石英藥用功能性高分子是目前發(fā)展非常迅速的領(lǐng)域，高分子藥物、高分子人工組織器官、高分子醫(yī)療材料為定向給藥、臟器替代、整形外科和治療范圍的擴(kuò)大作出了巨大貢獻(xiàn)。特殊和功能性高分子材料是涉及面很廣，涉及很多學(xué)科的新興邊緣學(xué)科，內(nèi)容包括有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、生化、電子，甚至醫(yī)學(xué)等許多學(xué)科，是目前國內(nèi)外非?；钴S的研究領(lǐng)域。在今后漫長的歷史中，特殊和功能高分子材料的研究將代表高分子材料發(fā)展的主要方向。2導(dǎo)電性高分子材料2.1導(dǎo)電性高分子材料的發(fā)展概況近年來，導(dǎo)電高分子的研究得到了顯著的發(fā)展，形成了一個(gè)非?；钴S的邊緣學(xué)科領(lǐng)域，它對(duì)電子工業(yè)、信息工業(yè)以及新技術(shù)

9、的發(fā)展具有重要意義。 目前的研究結(jié)果表明，導(dǎo)電聚合物的發(fā)展不僅可以滿足人們對(duì)導(dǎo)電材料的需求，而且兼具有有機(jī)聚合物材料的性能、半導(dǎo)體和金屬的電性能，重量輕，容易加工成各種復(fù)雜的形狀，化學(xué)穩(wěn)定性好，電阻率可以在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。 另外，在電子工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，促進(jìn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 因此，引起學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注是理所當(dāng)然的。2.2導(dǎo)電性聚合物的分類導(dǎo)電性高分子材料可以分為結(jié)構(gòu)型和復(fù)合型兩種。 結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電性高分子材料是高分子自身的結(jié)構(gòu)具有一定的導(dǎo)電性能，或者經(jīng)過一定的摻雜大頭針處理而具有導(dǎo)電功能的材料，例如聚乙炔、聚苯胺等。 復(fù)合型導(dǎo)電性高分子材料是由高分子沉積基質(zhì)和具有導(dǎo)電性的材料

10、通過各種復(fù)合方法形成的導(dǎo)電材料，復(fù)合材料中的聚合物自身沒有導(dǎo)電性，發(fā)揮導(dǎo)電作用的是添加到聚合物中的導(dǎo)電物質(zhì)，例如熱解炭黑、金屬粉等。2.2.1結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電性高分子結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電性高分子也稱為本征型導(dǎo)電性高分子，本征型導(dǎo)電性高分子是指聚合物自身具有導(dǎo)電性，例如是聚乙炔、聚吡咯等。 但是，這些個(gè)本征型的導(dǎo)電性聚合物由于其結(jié)構(gòu)的限制，導(dǎo)電能力極其有限，一般為100S#cm- 1以下，因此大多在聚合物中摻雜一定的物質(zhì)來提高聚合物的導(dǎo)電性能。2.2.2復(fù)合型導(dǎo)電性高分子復(fù)合型導(dǎo)電性高分子材料中高分子沉積基質(zhì)可以選擇聚甲基乙烯、聚乙烯管、聚丙乙烯、聚氯乙烯等一般的塑料，也可以選擇ABS等工程塑料，在硅橡膠等復(fù)合

11、型導(dǎo)電性高分子的沉積基質(zhì)的導(dǎo)電性填料中，添加有熱解炭黑、碳纖維布、金屬粉、金屬梅2.3高分子導(dǎo)電機(jī)構(gòu)導(dǎo)電過程是載流子在電場(chǎng)下取向運(yùn)動(dòng)的過程。 為了使高分子聚合物導(dǎo)電，可以產(chǎn)生一盞茶量的載流子電子、空溝道孔或者絡(luò)離子的大分子鏈內(nèi)和鏈間可以導(dǎo)電至絡(luò)離子型導(dǎo)電性高分子材料，聚醚、聚醋等大分子鏈形成螺旋體空間構(gòu)造， 在其中配位的堿金屬陽絡(luò)離子在大分子鏈的運(yùn)動(dòng)促進(jìn)下可以通過空位移動(dòng)的自由體積模型的電子型導(dǎo)電性高分子材料中，作為主體的高分子聚合物通常為共軛類至少不飽和鍵系，長鏈中的一鍵電子比較活躍，特別是與摻雜搖鏡頭形成電荷傳遞配合物后由大分子鏈內(nèi)和鏈間的二一電子軌道重疊的交叉復(fù)蓋形成的導(dǎo)電性能帶為載流子

12、的移動(dòng)和遷移提供通道。 受到施加能量和大分子鏈振動(dòng)的擠壓，可以在電流河中傳導(dǎo)。2.4展望盡管導(dǎo)電聚合物材料的發(fā)展歷史只有30年，但是現(xiàn)在的導(dǎo)電聚合物在國民經(jīng)濟(jì)中的地位，在很多方面都不亞于20世紀(jì)50年代初的傳統(tǒng)塑料的地位。 在合成、加工和應(yīng)用方面取得了劃時(shí)代的進(jìn)展，面向?qū)嵱没?，在云同步中有許多潛在的應(yīng)用正在研究中。 目前，其研究方向在以下幾個(gè)主要方面可概括為高導(dǎo)電性，通過復(fù)合、改變分子結(jié)構(gòu)等手段挖掘?qū)щ娦愿叻肿硬牧系臐撛谛阅堋?最近，成功開發(fā)出了導(dǎo)電率為3000S/cm的聚乙炔。 包括光，電，磁間的轉(zhuǎn)換多功能化，改善穩(wěn)定性，加工性。 提高導(dǎo)電材料的實(shí)用性，按實(shí)用要求確定難關(guān)方向。 多行業(yè)多學(xué)科

13、交叉結(jié)合，開發(fā)導(dǎo)電高分子材料的應(yīng)用新領(lǐng)域，加快其商品化進(jìn)程。3醫(yī)用高分子材料3.1概要在功能聚合物材料領(lǐng)域，生物醫(yī)用聚合物材料可以說是異軍突起，但已成為目前發(fā)展最快的重要分支。 醫(yī)用高分子材料是一種能夠修復(fù)、替代和再生生物組織、具有特殊功能作用的合成高分子材料，可以聚合的方法制備，是生物醫(yī)療材料的重要組成之一。 醫(yī)用高分子材料根據(jù)組成和結(jié)構(gòu)的控制使材料具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，能滿足不同的需求，耐生物老化，作為長期植入材料具有良好的生物穩(wěn)定性和物理、機(jī)械性能，加工成型容易，原料容易得到，消毒滅菌容易，因此受到人們的關(guān)注，是生物材料中用途最廣泛的3.2醫(yī)療用高分子材料的要求醫(yī)用高分子材料必須長期

14、與人體體表、血液、體液接觸，甚至要求永久移植到體內(nèi)。 因此，這種材料必須具有優(yōu)良的生物替代性和生物相容性。 一般來說，必須滿足以下基本條件(1)化學(xué)惰性，不隨體液或血液接觸而變化(2)周圍組織不發(fā)生炎癥反應(yīng)；(3)不發(fā)生基因毒性和致癌性(4)不發(fā)生免疫毒性(5)長期植入體內(nèi)也必須維持必要的極限拉伸強(qiáng)度和彈性等物理機(jī)械性能(6)具有良好的血液相容性(7)不變形可承受必要的滅菌過程(8)易加工成必要、復(fù)雜的形態(tài)。3.3醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用目前高分子材料制成的人工臟器中，較成功的有人造血管、人工食道、人工尿道、人工心瓣膜、人工關(guān)節(jié)、人工骨、整形材料等。 取得了重大的研究成果，但仍需完善的有人工腎、人

15、工心臟、人工肺、人工胰臟、人工眼烏珠、人工血液等。 此外，還有人工肝、人工胃、人工子宮等具有更復(fù)雜功能的器官。 我在致力于研究開發(fā)。 從應(yīng)用情況來看，人工臟器的功能開始從部分置換向完全置換發(fā)展，從短時(shí)間應(yīng)用向長期應(yīng)用發(fā)展，從大型向小型化發(fā)展，從體外應(yīng)用向體內(nèi)植入發(fā)展，人工臟器種類從與生命密切相關(guān)的部位發(fā)展為人工感覺器官、人工肢體。3.4展望在醫(yī)用高分子材料的開發(fā)過程中面臨的一大課題是材料的抗血栓問題。 在人工臟器移植中使用材料時(shí)，必然要與血液接觸。 人體自然保護(hù)反應(yīng)引起移植排斥反應(yīng)，其中之一是材料與肌體接觸表面發(fā)生凝固，即血栓，從而導(dǎo)致手術(shù)失敗，嚴(yán)重者可引起生命危險(xiǎn)。 對(duì)高分子材料的抗血栓性研

16、究開發(fā)是醫(yī)用高分子研究中的重要問題，迄今為止還沒有完全突破。 成為今后醫(yī)用高分子材料研究中的第一個(gè)問題。4高分子納米復(fù)合材料4.1概要納米復(fù)合材料以樹脂、橡膠、陶瓷和金屬等沉積基質(zhì)為連續(xù)相，以納米尺寸的金屬、半導(dǎo)體、剛性粒子和其他無機(jī)粒子、纖維、碳納米管等的改性為分散相，用適當(dāng)?shù)闹圃旆椒▽⒏男詣┚鶆蚍稚⒃诔练e基質(zhì)中，形成含有納米尺寸材料的復(fù)合體系。 復(fù)合材料因其優(yōu)良的綜合性能，特別是其性能的設(shè)計(jì)性廣泛應(yīng)用于航空航天、國防、交通、體育等領(lǐng)域，納米復(fù)合材料是其中最具吸引力的部分，近年來發(fā)展迅速，世界發(fā)達(dá)國家發(fā)展新材料的戰(zhàn)略將納米復(fù)合材料的發(fā)展置于重要位置。 該研究方向主要包括納米聚合物復(fù)合材料、碳納米管功能復(fù)合材料、納米鎢銅復(fù)合材料。4.2高分子納