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功能高分子材料 欧阳志强 第1章 功能高分子材料化学总论 功能高分子的定义: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。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，称为功能高分子材料化学。 功能高分子化学的研究基本目的就是研究高分子骨架、功能化基团、分子组成和材料宏观结构形态与材料功能的关系问题。为充分利用现有高分子的功能和开发新型功能材料提供理论依据。 二、功能高分子材料化学的发展历程 20世纪末发展起来的光敏高分子—光聚合、光交联、光降解、荧光、光导机理的研究等 反应型高分子—高分子试剂、高分子催化剂、固相合成方法、固化酶技术等 电活性高分子—导电聚合物、聚合物电解质、聚合物电极、电致发光、电致变色聚合物 高分子分离膜---选择透过性、缓释材料 医药用功能高分子---定向给药、器官替代、整形外科、等 三、功能高分子的分类方法 反应型高分子---高分子试剂、高分子催化剂、固相合成、固化酶 光敏高分子---光稳定剂、光刻胶、感光材料、光导材料、光致变色 电活性高分子---导电聚合物、能量转换聚合物、电致发光、电致变色 膜型高分子---分离膜、缓释膜、半透性膜 吸附型高分子---高分子吸附树脂、高分子螯合剂、离子交换树脂、高分子絮凝剂、吸水性高分子 高性能工程材料---高分子液晶、功能纤维材料 高分子智能材料 第2节 功能高分子的结构与性能的关系 一、功能高分子材料的结构层次 1、元素组成：阻燃性 磷、硫、溴等 螯合剂 配位元素 2、官能团结构 氧还性质、酸碱性质、亲电亲核性质、配位性质 3、链段性质 无支链、有支链、交联 4、微观构象结构 取决于分子间力 5、聚集态结构 6、宏观结构 二、功能高分子材料的构效关系分析 1、官能团的性质与聚合物功能的关系 1）功能高分子的性质主要取决于官能团 功能小分子高分子化得到 性质依赖于官能团 高分子骨架起支撑、分隔、固定和降低溶解度等作用 2）聚合物骨架与官能团协同作用 举例：固相合成 3）官能团与骨架不能区分 2、聚合物骨架的作用 高分子效应 1）溶解度下降效应 2）高分子骨架的机械支撑作用---“无限稀释作用”“高度浓缩作用”“邻位效应” 3）高分子骨架的模板效应 4）高分子骨架的稳定作用 5）其他作用 三、与功能高分子性能相关的理论和概念 1、溶胀和溶解 线性聚合物可以溶解 交联性聚合物溶胀 2、聚合物的多孔性 3、聚合物的渗透性 两种物质透过分离膜的过程 4、功能高分子材料的稳定性 第3节 功能高分子材料的制备策略 三种类型：功能性小分子的高分子化、已有高分子材料的功能化、多功能材料的复合和功能扩展 一、功能小分子材料的高分子化 功能小分子与高分子骨架的连接，有通过化学键的化学方法，如共聚、均聚等；也可以通过物理作用力连接，如共混、吸附、包埋等。 1、功能性可聚合单体的聚合法 2、聚合包埋法 二、普通高分子材料的功能化 化学改性和物理共混 1、高分子材料的化学功能化方法 利用接支反应在高分子骨架上引入功能基 举例：。。。。。 2、聚合物功能化的物理方法 共混（熔融态共混和溶液共混）、复合方法 第4节 功能高分子材料的种类与功能简介 一、反应型功能高分子 高分子试剂、高分子催化剂、固相合成试剂、固化酶 二、导电高分子材料 复合型导电高分子 本征导电高分子（电子导电型、离子导电型、氧化还原型） 三、电活性高分子 电致发光 电致变色 四、光活性高分子材料 1、光能转换用材料 光能转换的三种过程 2、光刻胶和光敏涂料 3、光致变色高分子 顺反异构、开环关环反应、不同氧化态吸收波长不同三种 4、光导电高分子 五、高分子功能膜材料 由于膜的物理化学性质和微观结构特性 选择透过性 六、高分子液晶 七、吸附性高分子 范德华力、静电力、配位键等 八、医用和药用高分子 第5节 功能高分子材料化学的研究方法 二、功能高分子材料的结构与组成研究方法 1、化学成分分析 元素组成分析和化学组成分析 化学分析法、元素分析法、质谱法、色谱法。 2、化学结构分析 红外光谱法、紫外光谱法、核磁共振法和质谱法 3、晶态结构分析 X射线衍射法、电子显微镜 4、聚集态结构分析 电子显微镜 扫描电镜 5、热性质分析 6、宏观结构分析 第2章 反应型功能高分子 一、与高分子试剂和高分子催化剂相关的一些概念 1）高分子试剂 小分子试剂经过高分子化，在某些聚合物骨架上引入活性基团，得到的具有化学试剂功能的高分子化合物称为高分子试剂。不溶性；立体选择性；良好的稳定性。 2）高分子催化剂 通