功能高分子材料

1某某大学功能高分子材料课程论文功能高分子材料综述专业：化学工程与工艺学生姓名：班级：学号：完成时间：2摘要功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。关键词材料；高分子；高分子材料；功能材料3目录1功能高分子材料总论············································51.1功能高分子材料概述········································51.2功能高分子材料的类型······································51.3功能高分子的发展历程与展望································62导电高分子材料················································62.1导电高分子材料的发展概况··································62.2导电聚合物的分类···········································72.2.1结构型导电高分子·····································72.2.2复合型导电高分子····································72.3高分子导电机理············································72.4展望······················································83医用高分子材料················································83.1概述·····················································83.2医用高分子材料的要求······································83.3医用高分子材料的应用······································93.4展望······················································94高分子纳米复合材料············································94.1概述······················································94.2高分子纳米复合材料的结构与性能····························104.3高分子纳米复合材料的分类··································104.4高分子纳米复合材料的应用前景及展望························105高分子液晶材料················································115.1概述······················································115.2功能高分子液晶材料的分类··································115.3展望······················································116高分子染料····················································126.1概述······················································126.2高分子染料的分类··········································126.3高分子染料的应用··········································1246.4展望······················································127高分子表面活性剂··············································137.1概述······················································137.2高分子表面活性剂的类型····································137.3展望······················································138吸附性高分子材料··············································138.1概述·····················································138.2种类和特点················································138.3展望······················································149结语··························································14参考文献·························································15致谢·····························································1651功能高分子材料总论1.1功能高分子材料概述功能高分子材料的定义为：与常规聚合物相比具有明显不同的物理化学性质，并具有某些特殊功能的聚合物大分子(主要指全人工和半人工合成的聚合物)都应归属于功能高分子材料范畴。而以这些材料为研究对象，研究它们的结构组成、构效关系、制备方法，以及开发应用的科学，应称为功能高分子材料科学。功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它们之所以具有特定的功能，是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团，或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合，或者二者兼而有之。例如吸水树脂，它是由水溶性高分子通过适度交联而制得，遇水时将水封闭在高分子的网络内，吸水后呈透明凝胶，因而产生吸水和保水的功能。在合成或天然高分子原有力学性能的基础上，再赋予传统使用性能以外的各种特定功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）而制得的一类高分子。一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团，其功能性的显示往往十分复杂，不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构，还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等，后者对生物活性功能的显示更为重要。1.2功能高分子材料的类型人们对功能高分子材料的次级划分普遍采用按其性质、功能或实际用途划分的办法。按其性质和功能划分，可以将其划分为7种类型：（1）反应性高分子材料，包括高分子试剂、高分子催化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。（2）光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶，感光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材料等。（3）电活性高分子材料，包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏感性材料等。（4）膜型高分子材料，包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性膜材料等。（5）高分子吸附材料，包括高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。（6）高性能工程材料，如高分子液晶材料、功能纤维材料等。6（7）高分子智能材料，包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。1.3功能高分子的发展历程与展望功能高分子正经历日新月异的发展，其中从20世纪50年代发展起来的光敏高分子化学，在光聚合、光交联、光降解、荧光以及光导机理的研究方面都取得了重大突破，特别在过去20多年中有了飞快发展，并在工业上得到广泛应用。比如光敏涂料、光致抗蚀剂、光稳定剂、光可降解材料、光刻胶、感光性树脂、以及光致发光和光致变色高分子材料都已经工业化。反应型高分子是在有机合成和生物化学领域的重要成果，已经开发出众多新型高分子试剂和高分子催化剂应用到科研和生产过程中，在提高合成反应的选择性、简化工艺过程以及化工过程的绿色化方面做出了贡献。电活性高分子材料的发展导致了导电聚合物，聚合物电解质，聚合物电极的出现。此外超导、电致发光、电致变色聚合物也是近年来的重要研究成果，其中以电致发光料制作的彩色显示器已经被日本和美国公司研制成功，有望成为新一代显示器件。高分子分离膜材料与分离技术的发展在复杂体系的分离技术方面独辟蹊径，开辟了气体分离、苦咸水脱盐、液体消毒等快速、简便、低耗的新型分离替代技术，目前高分子分离膜在海水淡化方面已经成为主角，已经拥有制备18万吨/日纯水设备的能力。医药用功能高分子是目前发展非常迅速的一个领域，高分子药物、高分子人工组织器官、高分子医用材料在定向给药、器官替代、整形外科和拓展治疗范围方面做出了相当大的贡献。特种与功能高分子材料是一门涉及范围广泛，与众多学科相关的新兴边缘学科，涉及内容包括有机化学、无机化学、光学、电学、结构化学、生物化学、电子学、甚至医学等众多学科，是目前国内外异常活跃的一个研究领域。可以预计，在今后很长的历史时期中，特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。2导电高分子材料2.1导电高分子材料的发展概况7近几年来，导电性高分子的研究取得了长足的发展，形成了一个十分活跃的边缘学科领域，它对电子工业、信息工业及新技术的发展具有重大的意义。现有的研究成果表明，发展导电高分子不仅可以满足人们对导电材料的需要，而且由于它兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能，具有重量轻，易加工成各种复杂的形状，化学稳定性好及电阻率可在较大范围内调节等特点。此外在电子工业中的应用日趋广泛，促进了现代科学技术的发展。因此，自然引起了学术界和工业界的广泛兴趣。2.2导电聚合物的分类导电高分子材料可以分为结构型和复合型两大类。结构型导电高分子材料是高分子本身的结构具有一定的导电性能，或者经过一定的掺杂处理后具有导电功能的材料，例如聚乙炔、聚苯胺等。复合型导电高分子材料是由高分子基质与具有导电性能的材料通过各种复合方法形成的导电材料，复合材料中聚合物本身没有导电性能，起导电作用的是聚合物中添加的导电物质，例如炭黑、金属粉等。2.2.1结构型导电高分子结构型导电高分子又可以称为本征型导电高分子，本征型导电高分子是指聚合物本身具导电性能，例如聚乙炔、聚吡咯等。但这些本征型的导电聚合物由于其结构的限制，导电能力是极其有限的，一般在100S#cm-1以下，所以经常在聚合物中掺杂一定的物质以提高聚合物的导电性能。2.2.2复合型导电高分子复合型导电高分子材料中高分子基质可以选择普通塑料，例如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等，也可以选择工程塑料例如ABS，橡胶也能作为复合型导电高分子的基质，例如硅橡胶。而导电填料有炭黑、碳纤维、金属粉、金属镀层的玻璃片和纤维以及金属氟化物等。2.3高分子导电机理导电过程是载流子在电场下作定向运动的过程。高分子聚合物要能导电，必须具备两个条要能产生足够数量的载流子电子、空道件穴或离子等大分子链内和链间要能形成导