功能高分子材料材料与化工学院1绪论1.1功能高分子的基本概念本章内容（*）1.2功能高分子的分类（*）1.3功能高分子材料的制备1.4功能高分子材料的发展1.1功能高分子的基本概念什么是功能高分子？在天然或合成高分子的主链或支链上引入某种功能的官能团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能的高分子。高分子的发展方向：通用高分子的高性能化和高分子的多功能化功能高分子材料学：以功能高分子材料为研究对象，探讨其结构组成、制备方法、功能特性的科学。研究功能高分子材料的功能基团、分子组成和材料结构与性能之间的联系。1.2功能高分子的分类日本著名功能高分子专家中村茂夫教授认为，功能高分子可从以下几个方面分类。1.力学功能材料1)强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；2)弹性功能材料，如热塑性弹性体等。2.化学功能材料1)分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；2)反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂；3)生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。1.2功能高分子的分类3.物理化学功能材料1)耐高温高分子，高分子液晶等；2)电学功能材料，如导电性高分子、超导高分子，感电子性高分子等；3)光学功能材料，如感光高分子、导光性高分子等；4)能量转换功能材料，如压电性高分子、热电性高分子等。4.生物化学功能材料1)人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；2)高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；3)生物分解材料，如可降解性高分子材料等。1.2功能高分子的分类国内一般采用按其性质、功能或实际用途，具体可划分为8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.电性能高分子材料，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及其他电敏性材料等。1.2功能高分子的分类4.高分子分离材料，包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性膜材料、离子交换树脂、高分子絮凝剂等。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、高吸油性高分子等。6.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。7.医药用高分子材料，包括医用高分子材料、药用高分子材料和医药用辅助材料等。8.高性能工程材料，如高分子液晶材料，耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。1.3功能高分子材料的制备方法功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高分子材料的制备主要有以下三种基本类型：①是功能性小分子固定在骨架材料上；②是大分子材料的功能化；③是已有的功能高分子材料的功能扩展。1.4功能高分子材料的制备方法1.功能性小分子的高分子化(1)功能性小分子单体直接发生聚合反应(2)功能性小分子通过聚合包埋与高分子材料结合优点?生成的功能高分子功能基分布均匀?聚合物结构可以通过聚合机理预先设计?产物的稳定性较好缺点?在功能性小分子中需要引入可聚合基团，而这种引入常常需要复杂的合成反应?要求在反应中不破坏原有结构和功能?当需要引入的功能基稳定性不好时需要加以保护?有时引入功能基后对单体聚合的活性会有影响(1)功能性小分子单体直接发生聚合反应通过在功能性小分子中引入可聚合基团得到单体，然后进行均聚或共聚反应生成功能聚合物这些可聚合功能性单体中的可聚合基团一般为双键、羟基、羧基、氨基、环氧基、酰氯基、吡咯基、噻吩基等基团。发生加成聚合反应，开环聚合反应，缩聚反应以及氧化偶合反应。丙烯酸分子中带有双键，同时又带有活性羧基。经过自由基均聚或共聚，即可形成聚丙烯酸及其共聚物，可以作为弱酸性离子交换树脂、高吸水性树脂等应用。这是带有功能性基团的单体聚合制备功能高分子的简单例子。将含有环氧基团的低分子量双酚A型环氧树脂与丙烯酸反应，得到含双键的环氧丙烯酸酯，这种单体在制备光敏高分子材料方面有广泛的应用。OCH2CHCH2OCH3CCH3OCH2OCHCH2+CH2CHCOOHOCH2CHCOCH2OHCHCH2OCH3CCH3OCH2OCHCH2除了单纯的连锁聚合和逐步聚合之外，采用多种单体进行共聚反应制备功能高分子也是一种常见的方法。特别是当需要控制聚合物中功能基团的分布和密度时，或者需要调节聚合物的物理化学性质时，共聚可能是最行之有效的解决办法。(2)功能性小分子通过聚合包埋与