功能高分子-第一章 详解.ppt

功能高分子材料Functional polymers 化学与材料科学学院 刘 宁 宁 课程要求及考核方式 48学时、3学分、专业必修课，考查课，其中44学时理论课，2学时复习并答疑，2学时随堂开卷考试。 平时成绩占30%，期末卷面成绩占70%，即30+70=100 平时成绩包括： (1)出勤：请假需要出示假条，迟到或早退一次扣2分，无故旷课一次扣4分，超过三次旷课取消考试资格 (2)作业/小测验 (3)课堂表现 上课不能无故旷课、迟到、早退、睡觉、说话、玩手机、玩电子产品、接打电话、随意出入 手机静音、振动或关机 考试题和答案以课件为准 第一章 绪 论 通用高分子材料： 应用面广量大，技术成熟、大规模生产，价格较低的合成材料。 塑料 PE PP PS ABS 橡胶 PI PB 纤维 PAN PA PP 涂料 粘合剂 工程高分子材料： 用与制造机械零件或外壳的工业用塑料。 热性质：高Tg、高熔点、热变形温度高、长期使用温度高、使用稳定范围大、热膨胀系数小。 机械性质：高强度、高模量、耐磨损、耐疲劳。 稳定性：耐化学药品、抗电性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性。 材料的功能：是指向材料输入某种能量和信息，经过材料的储存、传输或转换等过程，再向外输出的一种特性。 根据功能的定义将材料的功能分为： 1.2 功能高分子材料的分类和特点 一、分类 （1）按照组成及结构 二、官能团与高分子材料功能性的关系 1、官能团的性质对高分子的功能起主要作 用； 2、聚合物与官能团协同作用； 3、聚合物骨架起作用； 4、官能团起辅助作用。 合成方法： 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。 吡咯基、噻吩基 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。 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。 聚苯乙烯分子中的苯环比较活泼，可以进行一系列的芳香取代反应，如磺化、氯甲基化、卤化、硝化、锂化、烷基化、羧基化、氨基化等等，因此是功能高分子制备中最常用的骨架母体。  可用于在聚乙烯醇结构中引入活性基团的反应 例子： 小分子过氧酸是常用的强氧化剂，在有机合成中是重要的试剂。但是，这种小分子过氧酸的主要缺点在于稳定性不好，容易发生爆炸和失效，不便于储存。反应后产生的羧酸也不容易除掉，经常影响产品的纯度。将其引入高分子骨架后形成的高分子过氧酸，挥发性和溶解性下降，稳定性提高。 例子： 青霉素是一种抗多种病菌的广谱抗菌素，应用十分普遍。它具有易吸收，见效快的特点，但也有排泄快的缺点。利用青霉素结构中的羧基、氨基与高分子反应，可得到疗效长的高分子青霉素。例如将青霉素与乙烯醇－乙烯胺共聚物以酰胺键相结合，得到水溶性的药物高分子，这种高分子青霉素在人体内的停留时间为低分子青霉素的30～40倍。 例如，将高透明性的丙烯酸酯聚合物，经熔融拉丝使其分子链高度取向，可得到塑料光导纤维。 许多通用塑料（如聚乙烯、聚丙烯等）和工程塑料（如聚碳酸酯、聚砜等）通过适当的制膜工艺，可以精确地控制其薄膜的孔径，制成具有分离功能的多孔膜和致密膜。 1、在聚合反应前，向单体溶液中加入功能性化合物，在聚合过程中完成与功能性小分子的复合； 2、采用聚合物溶液或使聚合物处于熔融状态时与其他的功能性化合物复合。 均属于物理作用，无化学键连接。 1.5 功能高分子材料的发展与展望 一、功能高分子发展的背景 1.经济发展的需要 自从1920年施道丁格（H.Staudinger）建立分 子概念以来，高分子材料以惊人的速度得到发展。 至20世纪60年代，高分子材料工业化已基本完善， 解决了人们的衣着、日用品和工业材料等需求。通 用高分子和工程用高分子的世界总产量已超过几千 万吨/年，特种高分子则为几十万吨/年。