《功能高分子材料和智能高分子材料.ppt

功能高分子材料和智能高分子材料  光敏高分子 药物缓释高分子 第一部分：功能高分子材料 1.1 功能高分子材料的概念 是指除了具有一定力学性能外，还具有物质分离、光、电、磁、能量储存和转化、生物医用等特殊性能的高分子材料，这种特殊功能是由它们的链结构、链上所带的功能基的种类、数量、分布以及高分子的聚集态和形态所确定的。 功能高分子的产生 随着人们在生产和生活方面对新型聚合材料的需求,以及高分子化学研究的深入和发展,众多的有着不同于以上特征,带有特殊物理化学性质和功能的高分子材料大量涌现,其性能和特征都超出了原有常规高分子材料的范畴,使人们有必要对这些新型聚合物材料进行重新认识。 功能高分子化学就是在这种背景下发展起来的一门科学。那些性质和功能很特殊的新型聚合物材料即属于功能高分子材料。 功能高分子化学的发展 功能高分子化学的发展可以追述到很久以前，如光敏高分子材料和离子交换树脂都有很长的发展历史。但是作为一门独立学科，则是一门全新的科学。 功能高分子化学还是一门新兴边缘交叉学科，是目前国内外异常活跃的一个研究领域。 功能高分子化学在高分子化学中地位、相当于精细化工在化工领域地位，因此有人称功能高分子为精细高分子，指其产品的产量小、产值高、制造工艺复杂、性能独特。 独特的“功能” 功能高分子化学之所以能成为国内外材料科学的重要研究热点之一，最主要的原因在于他们具有独特的“功能”，可以用于替代其他功能材料，并提高或改进其性能使其成为具有全新性质的功能材料。 功能高分子化学研究，代表了高分子化学的发展方向，人们甚至期望功能高分子材料能象合成纤维带来纺织革命一样，在其它生产和科学领域带来一场革命。 1.2 功能高分子与高性能高分子材料的区别 1.3 功能高分子发展的背景 1935年发明了离子交换树脂； 1957年发现了聚乙烯基咔唑的光电导性，打破了多年来认为高分子材料只能是绝缘体的观念； 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...... 1966年little提出超导高分子模型，随后在1975年发现了聚氮化硫的超导性，1993年俄罗斯科学家报道了在经过长期氧化的聚丙烯体系中发现了室温超导体； 20世纪80年代，高分子传感器、人工脏器、高分子分离膜等技术得到快速发展； 1994年塑料柔性太阳能电池在美国阿尔贡实验室研制成功； 1997年发现聚乙炔经过掺杂具有金属导电性，导致了聚苯胺、聚吡咯等一系列导电高分子的问世； 1.3.1 经济发展需要的促进 （价格比以通用高分子为1计) 1.3.2 科学技术发展的需求 1）新能源的要求 太阳能和氢将成为今后的主要能源。光电转换材料就成为太阳能利用的关键，硅材料已进入了实用阶段。因为其最高能量转换效率达40.8%，然而单晶硅价格太高，为此，人们正把注意力转向可高效转换太阳能的功能高分子太阳能电池(11%)。 2）交通和宇航技术的要求 3）微电子技术的要求 　高度集成化是微电子工业发展的趋势，高功能光致抗蚀材料（感光高分子）已成为微电子工业的关键材料之一 。 4）生命科学和环境保护的要求 生物分离介质的研制成功 使生命组成的各种组分能得 以精细地分级，对生命科学 的贡献将是十分重大的。药物缓释高分子材料，可降解性高分子材料的问世， 将大大减缓白色公害对人类 的危害。 1.4 功能高分子材料的分类 1.4.1 从组成和结构上分类： 1.4.2 从功能上分类： 1）力学功能材料 强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等； 弹性功能材料，如热塑性弹性体等。 2）化学反应功能材料 分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等； 反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂、螯合高分子、感光性高分子； 生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。 3）物理化学功能材料 热功能高分子，如耐高温高分子，高分子液晶等； 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； 光学功能材料，如导光性高分子，光敏性高分子、荧光和发光高分子等； 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 人工脏器用高分子材料，如人工肾、人工心肺等； 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； 生物分解材料，如可降解性高分子材料等。 1.4.3 按用途分类 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和涂料、粘合剂，带各种功能团的中间体，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。 光敏型高分子，包括各