第二章 功能高分子 制备方法4
功能高分子材料合成与制备
功能高分子材料合成与制备功能高分子材料是一类具有特殊性能和功能的高分子材料，广泛应用于各个领域，如电子、光电子、医学、环保等。
功能高分子材料的合成与制备是实现其特殊性能和功能的关键步骤。
本文将介绍功能高分子材料的合成与制备过程，并讨论其中的一些方法和策略。
首先，单体选择是功能高分子材料合成与制备过程的第一步。
单体是合成高分子材料的基本组成单位，其选择将直接影响最终产物的性能。
选择合适的单体可以通过改变单体的结构和官能团来调控最终产物的性能。
例如，可以选择具有不饱和键的单体来进行聚合反应，以实现材料的交联性能。
其次，聚合反应是功能高分子材料合成与制备过程的核心步骤。
聚合反应通过将单体分子连接成高分子链来实现材料的合成。
常见的聚合方式包括自由基聚合、环氧树脂聚合、酸碱聚合等。
在聚合反应过程中，需要控制聚合反应的温度、催化剂的选择和添加量、反应时间等参数，以获得所需的高分子材料。
最后，后处理是功能高分子材料合成与制备过程的最后一步。
后处理包括对合成材料进行精细化处理和改性，以达到特定的功能和性能。
后处理的方法包括物理处理、化学处理和表面修饰等。
例如，可以通过物理处理方法如拉伸、热处理等来改变材料的物理性能；通过化学处理方法如交联、功能化等来改变材料的化学性能；通过表面修饰方法如涂覆、改性等来改变材料的表面性质。
除了以上介绍的基本步骤，功能高分子材料的合成与制备还需要根据具体应用需求，采用一些特殊的合成方法和策略。
例如，可以利用自组装、模板法、多元反应等方法来实现特定结构或功能的高分子材料的合成与制备。
此外，还可以采用纳米技术、生物技术等高科技手段来实现高分子材料的合成与制备。
综上所述，功能高分子材料的合成与制备是一项复杂而关键的工作。
通过选择合适的单体、合成高分子链、对产物进行后处理和改性，功能高分子材料可以具有特殊的性能和功能。
在实际应用中，还需要根据具体需求采用特殊的合成方法和策略来实现高分子材料的合成与制备。
功能高分子材料的制备与应用
功能高分子材料的制备与应用近年来，随着科技的快速发展，我们正处于一个新的时代——功能高分子材料时代。
功能高分子材料，简称功能材料，是一类具有特殊功能的高分子材料，具有广泛的应用前景。
本文将探讨功能高分子材料的制备方法以及其在不同领域中的应用。
一、功能高分子材料的制备方法功能高分子材料的制备方法多种多样，下面将介绍其中几种常见的方法。
1. 化学合成法化学合成法是目前最常用的功能高分子材料制备方法之一。
通过选择合适的单体、催化剂和反应条件，进行聚合反应，可以得到所需的高分子材料。
这种方法可以控制材料的分子结构和性能，从而实现特定功能的调控，例如聚合物的改性和功能化。
2. 共聚合法共聚合法是一种将两个或多个单体在一定条件下共同聚合得到的方法。
通过调整单体的比例和聚合反应的条件，可以合成具有特殊结构和功能的高分子材料。
相比于单一单体聚合，共聚合法可以获得更多样化、更复杂的材料结构，从而实现更多样的功能。
3. 物理交联法物理交联法是一种通过物理相互作用力使高分子链之间结合的方法。
这种方法通常涉及一些非共价键的形成，如氢键、范德华力等。
物理交联的特点在于其可逆性，可以通过外界刺激，如温度、光照等，使交联解除，实现材料在不同环境下的控制性能变化。
二、功能高分子材料的应用领域功能高分子材料在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍几个典型的领域。
1. 生物医学领域功能高分子材料在生物医学领域中有着巨大的应用潜力。
例如，可以制备生物可降解聚合物材料用于药物缓释系统，实现药物长效释放；可以制备生物相容性的材料用于组织工程和人工器官的修复；还可以制备具有生物活性的高分子材料用于生物传感器等。
2. 环境领域功能高分子材料在环境领域中具有广泛的应用前景。
例如，可以制备具有高吸附性能的高分子材料用于水处理和废气处理，实现环境污染物的净化；可以制备具有光催化功能的高分子材料用于处理光催化降解有机污染物等。
3. 新能源领域功能高分子材料在新能源领域中也有着重要的应用价值。
功能高分子材料的合成及应用
功能高分子材料的合成及应用在现代化社会中，材料科学作为工程领域的一个重要方面，已经逐渐成为人们关注的热点。
功能高分子材料的合成与应用一直是材料科学研究的方向之一，其在生产、医疗、汽车、航空、航天等多个领域都有广泛的应用。
在这篇文章中，我们将探讨这些材料的合成及真正的应用。
一、功能高分子材料的概述功能高分子材料是一种新型材料，其能够在不同的条件下改变自身的结构和性质。
通常，这种高分子材料会发生形态变化、吸附分子、电离、发光、化学反应等一系列现象。
这些特性可以通过精确的化学合成方法和物理控制方法实现。
目前，这些材料已经应用于生命科学、医学、纳米技术、信息技术、光电子学以及环境保护等领域。
二、功能高分子材料的合成功能高分子材料的合成是一个艰巨的过程，需要精巧的设计和合成技术。
下面是常见的合成方法：1.聚合方法在这种方法中，它是通过合成可以发生自组装行为的初始单体，如异丙基丙烯酸甲酯（iPrMA）和异丁烯酰亚胺（IBA）等单体来制备聚合物。
这种方法可以得到分子间相互作用强烈的大分子，用于制备高效的功能高分子材料。
2.交叉聚合法交叉聚合是一种用于制备功能高分子材料的聚合方式。
其利用两种单体预先交错状分散在微区，然后经过反应产生的材料。
在这个过程中，功能高分子的基本结构决定了材料功能的性质。
3.自组装法自组装法是制备一些功能高分子材料的另一种方法。
它是一种将分子有序排列以形成自组装结构的方法。
这个结构在后续化学反应中可以被保留；通过这种方法，可以制备一些新型的有特殊功能性的高分子材料。
三、功能高分子材料的应用功能高分子材料已经在许多领域得到了应用，下面分别介绍它们在不同领域的应用：1.生物医学在医学中，已经发现了一些高分子材料，如聚乳酸、聚己内酯、羟基乙酸等，可以用于制备骨骼、脑部和肝脏的支架等。
这些支架可以支持生物组织的生长和生物反应，并能够产生排级和细胞间交流的支持能力。
2.纳米技术由于功能高分子材料具有一定的稳定性和强特异性，因此可以合成高精度的纳米材料。
功能高分子的制备及其应用
功能高分子的制备及其应用高分子材料具有多种性质，例如耐热、耐腐蚀、耐磨损和电气绝缘性能等，因此在日常生活和工业生产中得到了广泛的应用。
为了满足特殊应用的需求，人们研发了各种功能高分子材料。
一、功能高分子的定义及优点功能高分子材料是指在传统高分子材料基础上，通过改变分子结构和化学组成等手段，赋予了材料新的功能。
可以用其改善材料的性能和适应需求，包括形态、力学性质、光学、电磁学、生物学和多功能性能等。
因此，功能高分子材料具有以下优点：1. 与其他材料相比较，有更多的改进和提高的空间，如改善机械性能、电性能、降解性和化学稳定性等。
2. 可以在材料中添加其他功能性材料，实现多种性能的组合。
3. 形态多样，可以制备成薄膜、光纤、化妆品、塑料等不同形态的材料，适用于不同领域。
二、功能高分子的制备方法功能高分子的主要制备方法有合成法、改性法和复合法等。
1. 合成法合成法是指通过化学反应合成高分子材料的方法，主要包括自由基聚合、离子聚合和环氧化合物聚合等。
例如，自由基聚合制备PS、PVC和PC等高分子材料；离子聚合制备PAN、PVDF和PVA等高分子材料；环氧化合物聚合制备Epoxy、PES和Acetal Resin等高分子材料。
2. 改性法改性法是对已有的高分子材料进行改性处理，一般包括物理和化学两种方式。
物理改性主要是通过改变温度、拉伸、压缩或加强等手段来改变材料结构和性能；化学改性一般通过添加化学试剂和二次反应来改变材料的化学结构和性能。
3. 复合法复合法是将两种或两种以上的不同材料混合在一起，通过界面反应、共混结晶等作用在分子层面上相互作用，从而达到材料性能的协同作用。
复合法的产物具有多种性能，如强度高、组织细致、热稳定性好和电绝缘性好等。
三、功能高分子的应用领域1. 电子技术方面：功能高分子材料在电子技术方面应用广泛，如PTFE用于电缆绝缘材料、电子设备的外壳、极性电介质和扇形复合材料等。
2. 计算机科学方面：功能高分子材料在计算机科学方面用于制作电脑、打印头、磁性材料、印刷电路板、键盘制品和热敏纸等。
《功能高分子材料》课程教学大纲精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版《功能高分子材料》课程教学大纲课程代码：050342004课程英文名称：Functional Polymer Materials课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0适用专业：高分子材料与工程大纲编写（修订）时间：2017. 06一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标功能高分子材料是高分子材料与工程专业选修的一门获得功能性高分子材料的应用及特性知识的专业课。
它主要介绍不同种功能高分子材料的基本知识、分子结构特点及其应用，以使学生提高高分子材料应用水平和解决实际问题的能力。
通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1.熟悉功能高分子的结构特点、作用机理；2.熟悉功能高分子材料的分子结构设计方法；3.熟悉功能高分子材料的发展状况为从事功能高分子的研究和应用打下基本的知识基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：熟悉功能高分子的结构特点、作用机理和应用。
2.基本能力：具有根据需要选择功能高分子的基本能力和设计功能高分子结构的初步能力。
3.基本技能：功能高分子性能及功能的评价。
（三）实施说明1.教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本知识的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力。
讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。
2.教学手段：本课程在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
3.可以结合当前研究热点及自己的研究安排授课的具体内容，但授课内容必须是功能高分子材料知识。
（四）对先修课的要求本课程应在《高分子物理学》、《高分子化学》和《高分子合成工艺学》结束后开设。
（五）对习题课、实验环节的要求1.本课程对习题课和实践环节无要求。
2.作业题内容以基本知识和生产工艺为主，作业要能起到巩固知识，提高分析问题、解决问题能力。
功能高分子微球制备技术研究进展
功能高分子微球制备技术研究进展一、本文概述随着科技的进步和工业的发展，功能高分子微球作为一种具有特殊功能的新型材料，在众多领域如生物医学、药物传递、催化剂载体、色谱分离等方面都展现出了广阔的应用前景。
功能高分子微球制备技术作为其核心，对于提升微球性能、拓展应用领域具有至关重要的作用。
因此，对功能高分子微球制备技术的研究进展进行全面的梳理和总结，不仅有助于推动相关领域的科技进步，也能为实际生产提供理论支持和指导。
本文旨在综述近年来功能高分子微球制备技术的研究进展，包括各种制备方法的原理、特点、优缺点以及最新的研究成果。
我们将重点关注微球制备过程中的关键技术，如粒径控制、表面修饰、功能化改性等，并探讨这些技术在提高微球性能、拓展应用领域方面的作用。
我们还将对功能高分子微球的应用前景进行展望，以期为未来相关研究提供有益的参考。
通过本文的综述，我们期望能够为读者提供一个全面、深入的了解功能高分子微球制备技术的平台，同时也希望能够激发更多的科研工作者投身于这一领域的研究，共同推动功能高分子微球制备技术的发展和创新。
二、功能高分子微球的制备方法功能高分子微球的制备方法多种多样，主要包括乳液聚合法、悬浮聚合法、分散聚合法、微乳液聚合法以及模板法等。
这些方法各有特点，适用于制备不同类型和功能的高分子微球。
乳液聚合法是最常用的制备功能高分子微球的方法之一。
该方法通过将单体、引发剂、乳化剂等原料混合，在适当的温度和搅拌条件下进行乳液聚合，形成高分子微球。
乳液聚合法制备的微球粒径分布较窄，但微球表面易残留乳化剂，需要进行后续处理。
悬浮聚合法是将单体、引发剂、分散剂等原料在搅拌条件下悬浮于水中进行聚合，形成高分子微球。
该方法制备的微球粒径较大，且粒径分布较宽。
悬浮聚合法适用于制备大粒径的功能高分子微球。
分散聚合法是通过将单体、引发剂、稳定剂等原料在有机溶剂中进行聚合，形成高分子微球。
该方法制备的微球粒径分布较窄，且微球表面较干净。
功能高分子材料复习资料
功能高分子材料复习资料 第一章.功能高分子材料总论功能高分子的分类方法：P3高分子材料的结构层次：P4功能高分子的制备方法：P11聚苯乙烯的功能化反应：P14聚氯乙烯的功能化反应：P16聚乙烯醇的功能化反应：P16聚环氧氯丙烷的功能化反应：P17缩合型聚合物的功能化反应：P17设计聚合反应需注意：P21第二章.反应型功能高分子高分子试剂与高分子催化剂的优缺点：P29高分子氧化还原试剂高分子氧化还原试剂特点：P30高分子氧化还原试剂制备方法：P31高分子还原试剂：P33高分子酰基化试剂高分子酰基化试剂：P37高分子载体上的固相合成含义：采用不溶于反应体系的低交联度高分子材料作为载体，将反应试剂通过与高分子上活性基的反应固定于其上。
反应过程中中间产物始终与载体相连，从而使有机合成在固相上进行。
反应完成后再将产物从载体上脱下。
高分子载体上的固相合成优势：分离纯化步骤简化；反应总产率高；合成方法可程序化、自动化进行。
固相合成载体选择的要求：P40固相合成连接结构的要求：P41高分子催化剂高分子酸碱催化剂结构：属于离子交换树脂，是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物。
网状结构的骨架部分一段很稳定，不溶于酸、碱和一般溶剂。
在网状结构的骨架上有许多可被交换的活性基团。
根据活性基团的不同、离子交换树脂可分为阳离子交换树脂（高分子酸催化剂）和阴离子交换树脂（高分子碱催化剂）两大类。
高分子酸碱催化剂的特点网状结构难溶（水、酸、碱、有机溶剂）稳定（热、机械、化学）含活性基团（-SO3H、-COOH、-NOH）提供-H或者-OH基团催化反应。
高分子催化剂的使用方法：传统混合搅拌反应床填有催化剂的反应柱阳离子交换树脂（高分子酸催化剂）分类具有酸性基团，化学性质很稳定，具有耐强酸、强碱、氧化剂和还原剂的性质，因此应用非常广泛。
根据活性基团离解出H+能力的大小不同，分为强酸性和弱酸性两种。
强酸性阳离子交换树脂，常用R-SO3H表示(R表示树脂的骨架) 弱酸性阳离子交换树脂，分别用R-COOH和R-OH表示。
高分子功能材料的制备与应用
高分子功能材料的制备与应用随着科学技术和工业的不断发展，高分子功能材料的应用越来越广泛，包括电子、医疗、能源、环保等多个领域。
本文将从材料制备与应用两个方面介绍高分子功能材料的相关知识。
材料制备高分子功能材料的制备涉及到多个方面，包括合成反应、自组装、纳米加工等。
下面将分别介绍几种常见的制备方法。
1、聚合反应聚合反应是制备高分子材料的主要方法之一。
通过聚合反应，可以将单体分子反应在一起形成大分子链，使材料具有更好的性能和特性。
常见的聚合反应有自由基聚合、离子聚合、开环聚合等多种方式，不同的反应适用于不同的材料系统。
2、自组装法自组装法是利用化学反应或物理力学方法，在一定条件下，使物质自行组装而成具有有序结构的材料。
自组装法可以制备出具有不同形态和形状的高分子材料，其应用广泛，例如，制备纳米颗粒、三维微结构、包裹生物材料等。
3、纳米加工纳米加工是将物质加工成纳米级别的工艺，可以制备具有高精度、高性能的高分子材料。
常见的纳米加工方法有胶体加工、热塑性挤出和热塑性注塑等。
比较先进的纳米加工方法还包括等离子体刻蚀和光刻等技术。
应用领域高分子功能材料的应用十分广泛，而其中最有代表性的领域应为电子材料、医疗材料、能源材料和环保材料。
1、电子材料高分子材料在电子行业上的应用主要体现在电子器件、光电子、电子线路等领域，其中比较知名的产品有OLED、柔性显示屏、光学增透膜、光伏设备等。
随着可穿戴电子等新兴市场的发展，高分子材料在电子领域的应用前景更加广阔。
2、医疗材料高分子材料在医疗领域中的应用主要包括仿生材料、生物医用材料和医用纤维素等。
例如，目前常用的心脏支架、人工关节等都是采用高分子材料制成的。
此外，高分子材料还可以用于制备人造血管、假体、血液透析材料等多种医用材料。
3、能源材料高分子材料在能源领域中的应用主要体现在燃料电池、太阳能电池等领域。
例如，聚合物电解质膜是燃料电池的核心部件之一，可以有效提高燃料电池的性能和使用寿命。
《功能高分子 》课件
VS
详细描述
功能高分子材料具有良好的光电性能和化 学稳定性，可用于制造太阳能电池和燃料 电池。同时，一些功能高分子材料还可作 为锂电池的电极材料，提高电池的能量密 度和安全性。
04 功能高分子材料的未来发 展
新材料开发
高性能化
通过改进合成方法、引入新型功 能基团等方式，提高功能高分子 的性能，如强度、耐热性、耐腐 蚀性等。
功能高分子材料
指在分子水平上设计并合成的高分子 材料，具有特定功能和性能，以满足 各种应用需求。
分类
01
02
03
按功能分类
导电高分子、光敏高分子 、磁性高分子、吸附分离 高分子等。
按合成方法分类
加聚型、缩聚型、共聚型 等。
按应用领域分类
电子、能源、环保、生物 医药等。
常见功能高分子材料
导电高分子材料
环保领域
总结词
功能高分子材料在环保领域的应用包括水处理、空气净化、 土壤修复等。
详细描述
功能高分子材料具有吸附、分离、富集等功能，可用于水处 理和空气净化。同时，一些功能高分子材料还可用于土壤修 复，帮助去除重金属和有害物质。
新能源领域
总结词
功能高分子材料在新能源领域的应用包 括太阳能电池、燃料电池、锂电池等。
能源环保
利用功能高分子材料的特殊性质，开发高效能电 池、太阳能电池、环境治理材料等，推动清洁能 源和环保产业的发展。
智能制造
利用功能高分子材料的传感和响应特性，开发智 能传感器、驱动器等关键部件，推动智能制造和 工业自动化的发展。
绿色可持续发展
可降解性
开发可生物降解的功能高分子材料，降低对环境的污染和资源消 耗。
智能化
利用传感器、响应性高分子等技 术，开发具有自适应、自修复、 自感知等功能的智能高分子材料 。
新型功能高分子材料的制备与应用
新型功能高分子材料的制备与应用高分子材料，是一类长链状分子或网络状结构的复合材料，具有良好的化学稳定性、物理性质、生物相容性等特点，因此在工业、医药、电子等领域中得到广泛应用。
近年来，高分子材料的应用领域不断扩大，并且在材料制备方面也不断创新，产生了许多新型功能高分子材料。
一、新型功能高分子材料的制备1、自组装法制备复合材料自组装法是一种利用分子之间的自组装能力制备复合材料的方法。
自组装法制备出的材料具有较高的比表面积和孔径分布范围，因此具有很好的催化、吸附和分离性能。
自组装法可以制备多种复合材料，例如：介孔材料、金属有机骨架材料等。
2、激光制备高分子材料激光制备是一种以激光为热源制备高分子材料的新技术。
这种方法可以制备出高分子微球、纳米颗粒等，具有高纯度、均一性和可控性优点。
同时，激光制备还可以使高分子材料在局部区域形成不同的物理、化学性质，实现多种不同功能的复合材料的制备。
3、电解还原法制备多孔高分子材料电解还原法是一种利用电化学法制备多孔高分子材料的技术。
通过调节电流密度和电解液 pH 值等条件，可以制备出孔径不同、孔隙率不同的多孔高分子材料。
这种方法可以制备出孔径为纳米级的多孔高分子材料，具有高比表面积、高可逆气体吸附性能等特点。
二、新型功能高分子材料的应用1、医用高分子材料在医药领域，高分子材料的应用十分广泛。
例如，生物降解材料被广泛应用于医用缝线、注射自降解填充剂、组织工程等领域；细胞培养与工程领域，高分子材料被广泛应用于组织工程、细胞培养基质、药物输送等应用中。
2、能源高分子材料在能源领域，高分子材料的应用也不断扩大。
例如，利用高分子材料设计新型离子液体和凝胶电解质，开发出新型电池和超级电容器等高效电化学器件；制备出柔性太阳能电池、柔性热电材料等。
3、环保高分子材料在环保领域，高分子材料的应用也屡见不鲜。
例如，利用高分子材料制备出有机催化剂，实现环境清洁剂的高效催化降解；利用高分子材料制备出具有高比表面积和可定向饱和吸附特性的吸附剂，实现废水和废气的高效吸附和处理等。
功能性高分子的有机合成与应用
功能性高分子的有机合成与应用功能性高分子是一类具有特定功能的大分子化合物，广泛应用于各个领域，包括材料科学、医学、环境科学等。
在过去的几十年里，人们通过有机合成方法不断探索、设计和合成各种功能性高分子，为社会的发展做出了重要贡献。
在有机合成中，一个常用的方法是通过聚合反应合成高分子。
聚合反应是将单体分子通过化学反应形成高分子链的过程。
以聚合四氟乙烯为例，首先将四氟乙烯单体分子加入反应容器中，然后在适当的温度和压力下加入催化剂，通过引发聚合反应，使单体分子逐渐连接成长链高分子。
通过控制反应条件，可以合成出不同分子量和分子结构的聚合物，从而得到具有不同性质和功能的高分子材料。
除了聚合反应，还有其他有机合成方法可以用于功能性高分子的合成。
例如，通过功能化反应可以将具有特定功能基团的小分子与高分子进行化学反应，从而引入特定的功能基团进入高分子链中。
这种方法可以用于合成各种高分子功能材料，如具有荧光性质的高分子、生物活性高分子等。
此外，还可以通过自组装方法合成功能性高分子纳米材料，通过调节不同的反应条件，控制高分子链的排列方式，从而得到不同形状和性能的纳米材料。
功能性高分子的应用十分广泛。
在材料科学领域，功能性高分子被广泛应用于各种材料的合成和改性。
例如，将具有传导性能的高分子导电聚合物应用于可穿戴电子设备中，可以提高设备的导电性能和稳定性。
将具有光学性能的高分子应用于光学器件中，可以制备出高效率的光学器件。
此外，还可以通过调节高分子链的结构和功能，实现材料的多样化、功能化和集成化。
在医学领域，功能性高分子也发挥着重要作用。
例如，具有生物相容性和生物降解性的高分子可以用于制备生物医用材料，如人工组织、载药微球等。
这些材料可以在体内发挥特定的功能，如修复组织、缓释药物等。
此外，功能性高分子还可以用于制备药物载体，将药物包裹在高分子链中，实现药物的控制释放，提高药物的疗效和稳定性。
在环境科学领域，功能性高分子也被广泛应用于环境污染的治理和资源的回收利用。
功能高分子材料
.功能高分子材料子？两者的区别和关系如何？（1）功能高分子：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应输出的高分子材料。
功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。
（2）特种高分子材料：是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料的范畴。
（3）功能高分子属于特种高分子材料的范畴。
特种高分子材料可细分为功能高分子和高性能高分子两类。
▲2、功能和性能有什么区别？功能高分子和高性能高分子有什么不同？（1）性能：材料对外部作用的抵抗特性。
（2）功能：指从外部向材料输入信号时，材料内部发生质和量的变化而产生输出的特性。
（3）功能高分子：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应输出的高分子材料。
（4）高性能高分子：是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。
（从实用的角度看，对功能材料来说，人们着眼于它们所具有的独特的功能；而对高性能材料，人们关心的是它与通用材料在性能上的差异。
）3B、功能高分子材料的类型（1）力学功能材料：①强化功能材料，②弹性功能材料。
（2）化学功能材料：①分离功能材料，②反应功能材料，③生物功能材料。
（3）物理化学功能材料：①耐高温高分子，②电学功能材料，③光学功能材料，④能量转换功能材料。
（4）生物化学功能材料：①人工脏器用材料，②高分子药物，③生物分解材料。
这一分类，实际上包括了所有特种高分子材料。
国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分为8种类型。
（1）反应性高分子材料，（2）光敏型高分子，（3）电性能高分子材料，（4）高分子分离材料，（5）高分子吸附材料，（6）高分子智能材料，（7）医药用高分子材料，（8）高性能工程材料。
特征是什么？（1）活性聚合：是指引发速度远远大于增长速度，并且在特定条件下不存在链终止反应和链转移反应，亦即活性中心不会自己消失的反应。
二氯乙基氯/乙酸乙酯引发（2）阴离子活性聚合的基本特点：①聚合反应速度极快；②单体对引发剂有强烈的选择性；③无链终止反应；④多种活性种共存；⑤相对分子质量分布很窄。
功能性高分子材料的设计与制备
功能性高分子材料的设计与制备高分子材料是目前最活跃的材料研究领域之一，它涉及到广泛的应用领域，如电子、医疗、环保、航空航天、汽车、建筑、运动器材等领域。
在众多的高分子材料中，功能性高分子材料由于具有特殊的性能和功能，被广泛研究和应用。
在本文中，将着重介绍功能性高分子材料的设计与制备。
一、功能性高分子材料的特点功能性高分子材料具有特殊的性能和功能。
它们能够响应外部刺激，如温度、光、电场、磁场、pH值、化学物质等，产生相应的变化。
例如，温度敏感性高分子可以响应温度变化而发生相应的体积变化，从而实现智能材料的控制。
光敏性高分子可以响应光的照射而发生变化，从而实现光导控制。
另外，功能性高分子材料还具有较好的生物相容性和可降解性，可以广泛应用于医疗领域。
二、功能性高分子材料的设计功能性高分子材料的设计是一个关键的环节。
设计者需根据所需的功能和性能，确定合适的原材料和结构，以及检测方法等。
1.原材料选择常见的高分子材料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，但这些材料并不具有特殊的性能和功能。
因此，设计者需要选择适合的原材料，以制备出具有特殊性能和功能的功能性高分子材料。
例如，选择具有良好温度敏感性能的N-异丙基丙烯酰胺（NIPAm）作为合适的原材料，可以制备出具有温度响应功能的温敏性高分子。
2.分子设计分子设计是指设计高聚物分子的组成、结构、交联度、分子量、分子量分布等因素，以调控其性能和功能。
例如，设计合适的交联度和极性基团数目，可以实现高分子材料的响应性能和亲水性。
此外，还可通过编程和组装设计高分子材料的结构，以实现其特定的功能。
三、功能性高分子材料的制备功能性高分子材料的制备是至关重要的，它直接决定了其性能和功能。
在制备过程中，需选择合适的方法和条件。
1.聚合制备法聚合制备法是制备功能性高分子材料的常用方法之一，包括自由基聚合法、阴离子聚合法、阳离子聚合法、自由基引发离子聚合法等。
通过控制聚合反应时间、温度、聚合物质量流率等条件，可以制备出具有不同性能和功能的高分子材料。
功能高分子材料课件第二章-高分子螯合剂及离子交换膜
本章将介绍高分子螯合剂和离子交换膜的相关知识。高分子螯合剂的种类和 应用领域，以及其合成方法。离子交换膜的定义、结构和在能源领域的应用。 让我们深入了解这些高分子材料的特点和制备方法。
高分子螯合剂介绍
螯合剂的定义和特点
螯合剂是一种能与金属离子或其他化学物质形成稳 定络合物的化合物。其特点包括高选择性和可控性。
高分子螯合剂的种类和应用领域
高分子螯合剂可以根据它们的结构和功能进行分类， 常见的类别包括聚合物螯合剂和功能化高分子螯合 剂。它们在环境保护、医学、催化剂等领域有广泛 的应用。
高分子螯合剂的合成方法
传统方法
传统方法包括络合反应、溶液聚合和固相聚合等。这些方法可以通过控制反应条 件和原料比例来合成不同性能的高分子螯合剂。
功能化高分子螯合剂可以具有特定的功能，如吸附、分离和催化等。应用示例包括水处理、 废弃物处理和有机合成等领域。
离子交换膜的概述
1 离子交换膜的定义和结构
离子交换膜是一种具有特殊结构的膜材料，能够通过电荷交换实现离子的选择性传输。 它们包含离子交换基团，如阴离子交换基团和阳离子交换基团。
2 离子交换膜在能源领域的应用
离子交换膜在能源领域具有重要的应用，如燃料电池、电解水制氢和储能等。它们能够 实现离子的传输和分离，提高能源转化效率。
离子交换膜的制备方法
1
膜材料的选择
制备离子交换膜时需要选择合适的膜材料，包括聚合物和无机材料。不同的材料 具有不同的温度稳定性和化学稳定性。
2
制备方法
离子交换膜的制备方法包括溶液浸渍、膜相转移、膜交联和模板法等。这些方法 可以实现离子交换膜的控制制备和特定结构的设计。
功能高分子的制备方法
ZnBr2
H
H
C CH2 C O
OSiMe2Bu
n CH2 CHOSiMe2Bu ZnBr2
H
H
[ C CH2 ]n+1 C O
OSiMe2Bu
CH3OH
H
H
[ C CH2 ]n+1 C
OH
O+
(n+1)BuMe2SiOCH3
图2—2 Aldol—基团转移聚合过程示意图
25
第二章 功能高分子的制备方法
目前采用的制备方法来看，功能高分子材料的 制备可归纳为以下三种类型： 功能性小分子材料的高分子化； 已有高分子材料的功能化； 多功能材料的复合以及已有功能高分子材料的功
能扩展。 本章由近年来高分子合成的新方法开始，介绍
具有代表性的功能高分子设计的基本思路和方法。
2
第二章 功能高分子的制备方法
16
第二章 功能高分子的制备方法
2. 环醚的开环聚合 环醚主要是指环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃
等。它们的聚合物都是制备聚氨酯的重要原料。 环氧乙烷和环氧丙烷都是三元环，可进行阴离
子聚合和阳离子聚合。四苯基卟啉/烷基氯化铝可引 发他们进行阴离子活性开环聚合。
17
第二章 功能高分子的制备方法
四氢呋喃为四元环，较稳定，阴离子聚合不能 进行，而只能进行阳离子聚合。碳阳离子与较大的 反离子组成的引发剂可引发四氢呋喃的阳离子活性 聚合。例如 Ph3C+SbF6－ 可在－58℃下引发四氢呋 喃聚合，产物的相对分子质量分散指数为1.04。
2.2.6 活性自由基聚合 1. 引发－转移－终止法（iniferter法）
1982年，日本学者Otsu等人提出了iniferter的概 念，并将其成功地运用到自由基聚合，使自由基活 性/可控聚合进入一个全新的历史发展时期。
功能化高分子材料的制备及应用
功能化高分子材料的制备及应用随着科技的不断发展，高分子材料作为一种复合材料，被广泛应用于各个领域，例如医学、电子、汽车、建筑等。
为了更好地满足市场需求和应用需求，功能化高分子材料的研究和开发成为了当下的热点。
一、功能化高分子材料的制备方法常见的功能化高分子材料的制备方法主要包括进口改性方法、化学改性方法和生物发酵法等。
1. 进口改性方法进口改性方法主要是通过对高分子材料的物理织构进行改变，来实现不同的功能化特性。
例如，通过改变高分子材料的表面形态和内部空气结构，可以增强其吸附性能、抗菌性能以及防水、防火、耐腐蚀等性能。
2. 化学改性法化学改性法主要是通过对高分子材料的化学性质进行改变，来实现不同的功能化特性。
例如，在高分子材料的聚合过程中加入不同的化学结构单元，可以增强材料的力学性能、耐腐蚀性能、耐热性能等。
3. 生物发酵法生物发酵法主要是通过利用各种微生物对高分子材料进行生物代谢，从而实现不同的功能化特性。
例如，利用细菌进行生物降解，将高分子材料转化为具有可持续性的生物材料；利用酵母菌对高分子材料进行发酵，可以制备出可降解、抗菌、防霉等性能的材料。
二、功能化高分子材料的应用功能化高分子材料的应用范围非常广泛，下面介绍几个常见的应用领域。
1. 医学领域在医学领域中，功能化高分子材料可以用于制作各种医疗器械、药物控释系统、组织工程等。
例如，利用生物降解的高分子材料制备可吸收缝合线和生物可降解的骨修复材料等。
2. 电子领域在电子领域中，功能化高分子材料可以用于制作电容器、电阻器、半导体、光纤、液晶及光学制品等。
例如，利用高分子材料的导电性能，可以制备出聚合物电解质及聚合物光伏电池等。
3. 汽车领域在汽车领域中，功能化高分子材料可以用于制作车内饰件、轮胎、减震器、车身材料等。
例如，利用高分子材料的耐热性能和抗震性能，可以制备出高性能轮胎和汽车零部件等。
4. 建筑领域在建筑领域中，功能化高分子材料可以用于制作建筑隔离材料、墙面涂料、屋顶防水材料等。
功能高分子材料合成与制备
主要是头－ 尾形式连接， 原因是电子 效应和位阻 效应。
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(3) 终止反应 偶合终止和歧化终止。
偶合终止或复合终止(Coupling termination 或Combination termination)：两链自由基 的独电子相互结合成共价键的终止反应。偶合终 止结果，大分子的聚合度为链自由基重复单元数 的两倍。
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共价键的特点是键能大（130～ 630kJ/mol），原子间距离短（1.1×1010～1.6×10-10）两键间夹角基本一定。
例如：碳－碳键角约109°28’。
聚合物的热稳定性与键能大小有关。
高分子链的化学结构是由高分子合成反应来 决定的。高分子化学所要追求的目标之一就 是合成预定结构的聚合物，进而获得预定性 能的高分子材料。
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聚合原理
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化合物的价键有均裂和异裂两种形式
均裂时，共价键上一对电子 属于两个基团，这种带独电 子的基团呈中性，称为自由 基或游离基。
RR
异裂结果，共价键上一对电 子全部归属于某一基团，形 成阴离子或负离子，另一是 却电子基团，称作阳离子或 正离子。
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IUPAC的系统命名法
学术论文中一定要用
原则： 1. 确定重复单元结构； 2. 排好重复单元中次级 单元的次序；
先写有取代基的部分，如聚氯乙烯应写 成聚（1－氯代乙烯）。 先写所连接的侧基元素最少的，如聚丁 二烯的应写成 聚 （1－次丁烯基） poly
(1-butenylene). 3. 给重复单元命名； 4. 在重复单元前加一“聚”字（poly-）。
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2.2.3 阳离子活性聚合 阳离子聚合出现于20世纪40年代，典 型工业产品有聚异丁烯和丁基橡胶。 阳离子活性中心的稳定性极差，聚合 过程不易控制。多年来阳离子活性聚 合的探索研究一直在艰难地进行。
1984年，Higashimura首先报道了烷基乙烯基 醚的阳离子活性聚合，随后又由Kennedy发展了异 丁烯的阳离子活性聚合。 此后，阳离子活性聚合在聚合机理、引发体系、 单体和合成应用等方面都取得了重要进展。 目前，烷基乙烯基醚、异丁烯、苯乙烯及其衍 生物、1, 3 —戊二烯、茚和α-蒎烯等都已经实现了 阳离子活性聚合。
在聚合过程中，TEMPO是稳定自由基， 只与增长自由基发生偶合反应形成共价键， 而这种共价健在高温下又可分解产生自由 基。因而TEMPO捕捉增长自由基后，不是 活性链的真正死亡，而只是暂时失活，成 为休眠种（见图2—5）。
N
O
R
nM
R [ M ]n -1 M
N
O
N
nM R O N R [ M ]n O N
C2H5 NCS C2H5 S CH2 CH2 SCN S
C 2 H5
C2H5
多官能度
C 2H 5 图2—4NCS CH2 常用光引发转移终止剂结构式 CH SCN C 2 H5
2
C 2 H5
S
C2H 5
2. TEMPO引发体系
TEMPO（2,2,6,6－四甲基氮氧化物） ----------------常用的自由基捕捉剂。 上世纪70年代末，澳大利亚的Rizzardo等人首次将 TEMPO用来捕捉增长链自由基以制备丙烯酸酯齐聚物。 1993年，加拿大Xerox公司发现采用TEMPO/BPO 作为引发体系在120℃条件下引发苯乙烯的本体聚合 为活性聚合。
2.1 概述
制备特种与功能高分子材料的关键 —— 分子设计
设计方法
制备良好性质与功能的 高分子材料成功与否
制备路线
目前采用三种类型：
功能性小分子材料的高分子化 已有高分子材料的功能化
多功能材料的复合以及已有功能高分子材料的功能扩展
本章由近年来高分子合成的新方法开始，介绍 具有代表性的功能高分子设计的基本思路和方法。
2.2.6 活性自由基聚合
1. 引发－转移－终止法（iniferter法）
1982年，日本学者Otsu等人提出了 iniferter的概念，并将其成功地运用到自由基聚 合，使自由基活性/可控聚合进入一个全新的历史 发展时期。
实现自由基活性/可控聚合的关键:
如何防止聚合过程中因链终止反应 和链转移反应而产生无活性聚合物链。
H C O + CH2 CHOSiMe2Bu ZnBr2
H C CH2
H C O
OSiMe2Bu n CH2 H [C H CH2 ]n+1 C O CH3OH
CHOSiMe2Bu ZnBr2 H CH2 ]n+1 C O +
OSiMe2Bu
H [C OH
(n+1)BuMe2SiOCH3
图2—2 Aldol—基团转移聚合过程示意图
2.2 高分子合成新技术
2.2.1 活性与可控聚合的概念
1956年Szwarc等人发现， 并第一次提出这个概念
答：引发速度远远大于增长速度， 并且在特定条件下不存在链终止 反应和链转移反应，亦即活性中 心不会自己消失。
活பைடு நூலகம்聚合典型特征
？
相对分子质量可控、 相对分子质量分布很窄 可利用活性端基制备含有特殊 官能团的高分子材料。
图2—5 TEMPO引发体系的引发机理
TEMPO控制的自由基活性聚合具有可 控聚合的典型特征 反应条件简单
TEMPO引发体系只适合于苯乙烯及其衍生 物的活性聚合，因此工业价值不大。
3. 可逆加成－断裂链转移自由基聚合 （RAFT） TEMPO引发体系导致自由基活性聚合的原 理是增长链自由基的可逆链终止 可逆加成－断裂链转移自由基聚合过程则 实现了增长链自由基的可逆链转移。
R2
光引发转移终止剂主要是指含有二乙基二 硫代氨基甲酰氧基（DC）基团的化合物。 例如N,N－二乙基二硫代氨基甲酸苄酯（BDC）、 双（N,N－二乙基二硫代氨基甲酸）对苯二甲酯 （XDC）、N－乙基二硫代氨基甲酸苄酯（BEDC） 和双（N－乙基 二硫代氨基甲酸）对苯二甲酯（XEDC）等。 图2—4为常用光引发转移终止剂的结构式。
n
CH2
CH OR H [ CH2 CH ]n CH2 OR CH OR I I2
因此
阳离子活性聚合并非真正意义上的活性聚合。
表观活性聚合和准活性聚合： 聚合过程中 的链转移反应和链终止反应并没有完全消除， 只是在某种程度上被掩盖了，因此表现为活 性聚合的特征。 两者的区别：前者是指体系中存在一定程度 的向单体链转移，后者则是指体系中存在可 逆链转移反应和链终止反应的聚合体系。
其中阴离子活性聚合是最早被人们发现， 而且是目前唯一一个得到工业应用的活性聚合方法。 目前这一领域已经成为高分子科学中最受科学界 2013-12-13 6 和工业界关注的热点话题。
什么是可控聚合？
虽存在链转移反应和 链终止反应但宏观上 类似于活性聚合的 聚合反应为
阳离子聚合、自由基聚合等的链转移反应和链终止 反应一般不可能完全避免，但在某些特定条件下，链转 移反应和链终止反应可以被控制在最低限度而忽略不计。
2.2.4 活性离子型开环聚合 活性开环聚合是正在发展的一个研究领域， 和烯类活性聚合一样具有重要的意义。 1. 环硅氧烷的开环聚合 例如六甲基环三硅氧烷（D3）可以被BuLi引发 进行阴离子活性开环聚合，也可利用三氟甲基磺酸 （CF3SO3H）作引发剂进行阳离子活性开环聚合。
2. 环醚的开环聚合
2013-12-13 7
阳离子可控聚合 基团转移聚合
目前有 可控聚合
原子转移自由基聚合 活性开环聚合
活性开环歧化聚合
2.2.2 阴离子活性聚合
基本特点： 1）聚合反应速度极快，通常在几分钟内即告 完成； 2）单体对引发剂有强烈的选择性； 3）无链终止反应； 4）多种活性种共存； 5）相对分子质量分布很窄，目前已知通过阴 离子活性聚合得到的最窄相对分子质量分 布指数为1.04。
Higashimura等人在用HI/I2引发烷基乙烯基醚的 阳离子聚合中，发现聚合过程具有以下活性聚合的 典型特征： ① 数均相对分子质量与单体转化率呈线性关系； ② 聚合完成后追加单体，数均分子量继续增长； ③ 聚合速率与HI的初始浓度[HI]0成正比； ④ 引发剂中I2浓度增加只影响聚合速率，对相对分 子质量无影响； ⑤ 在任意转化率下，产物的分子量分布均很窄，＜ 1.1。
单官能度
CH2 SCN S
C2H5 C2H5
CH3CH2OCCH2SCN O C 2H 5 C 2H 5 S
C2H5 C2H5
CH3CH2CH2CH2OCCH2SCN O S
CH3
NHCCH2SCN O S
C2H5 C2H5
双官能度
C 2 H5 NCS C 2 H5 S
SCN S
C 2H 5 C 2H5
R + A
X
nM
R [ M ]n -1 M + A
X
R
X +A
R [ M ]n X + A
其中A—X为链转移剂 图2—6 可逆加成—断裂链转移自由基 聚合原理示意图
1998年，Rizzardo在第37届国际高分 子学术讨论会上提出了可逆加成－断 裂链转移自由基聚合的概念。 并提出 了具有高链转移常数和特定结构的链 转移剂双硫酯（ZCS2R）。其化学结构 如下式所示。
CH3O C O
CH3 C [ CH2 CH3
CH3 C ]n CH2 COOCH3
CH3 C H + SiMe3OCH3
COOCH3
产物的相对分子质量分布很窄，一般D＝ 1.03～1.2。 产物的聚合度可以用单体和引发剂两者的 摩尔浓度比来控制(DP = [M]/[I]）。
此外还有以苯甲醛为引发剂，以 Bu2AlCl 或ZnBr2为催化剂，硅烷基乙烯醚为单体的Aldol （丁间醇醛）—基团转移聚合。
环醚主要是指环氧乙烷、环氧丙烷、四氢 呋喃等。它们的聚合物都是制备聚氨酯的重要原 料。 环氧乙烷和环氧丙烷都是三元环，可进行阴 离子聚合和阳离子聚合。四苯基卟啉/烷基氯化 铝可引发他们进行阴离子活性开环聚合。
四氢呋喃为四元环，较稳定，阴离子聚合不能 进行，而只能进行阳离子聚合。碳阳离子与较大的 反离子组成的引发剂可引发四氢呋喃的阳离子活性 聚合。例如 Ph3C+SbF6－ 可在－58℃下引发四氢呋 喃聚合，产物的相对分子质量分散指数为1.04。
3.0
追加单 体
2.0
2.5
-3
Mn× 10
2.0
1.5
1.0
1.0
0.5
0.0 0 50 100 150 200
转化率 %
图2—1 用HI/I2引发2－乙酰氧乙基乙烯基醚聚合时 单体转化率与数均分子量和分子量分布的关系
采用HI/I2引发体系引发烷基乙烯基醚进行阳离 子活性聚合的机理为：
CH2 CH OR HI CH3 CH OR I I2 CH3 CH OR I I2
乙烯基单体的自由基聚合过程则可由下 式来表示:
R R' + n M
将自由基聚合简单 地视为单体分子向 引发剂分子中R－R’ 键的连续插入反应
R [ M ]n R'
得到聚合产物的结 构特征是两端带有 引发剂碎片
Otsu等由此得到启示:
找到符合条件的 引发剂
单官能 双官能聚合物
自由基聚合
由于该引发剂集引发、转移和终止等功能于一 体，故称之为引发转移终止剂（iniferter）。