功能高分子材料
功能高分子资料
1.功能高分子概述功能高分子材料是指那些具有独特物理特性（如光，电，磁灯）或化学特性（如反应，催化等）或生物特性（治疗，相容，生物降解等）的新型高分子材料主要研究目标和内容：新的制备方法研究，物理化学性能表征，结构与性能的关系研究，应用开发研究。
2高分子化学试剂与普通试剂相比优缺点优点:（1）简化操作过程。
高分子化的高分子反应试剂和催化剂在反应体系中仅能溶胀，不能溶解，这样有利于使其与小分子的原料和产物分离（2）有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生（3）可以提高试剂的稳定性和安全性（4）所谓的固相合成工艺可以提高化学反应的机械化和自动化度（5）提高化学反应的选择性（6）可以提供在均相反应条件下难以达到的反应环境缺点：1增加试剂生产的成本2降低化学反应速度氧化还原型高分子试剂：含醌式结构的高分子试剂，含硫醇结构的高分子试剂，含吡啶结构的高分子试剂，含二茂铁结构高分子试剂，含多核杂环芳烃结构高分子试剂高分子氧化试剂：高分子过氧酸，高分子硒试剂高分子还原试剂：高分子锡还原剂，高分子磺酰肼反应试剂高分子卤化试剂：二卤化磷型，Ｎ－卤化酰亚胺型，三价碘型高分子酸碱催化剂的特点：1、网状结构2、难溶（水、酸、碱、有机溶剂）3、稳（热、机械、化学）4、含活性基团（-SO3 H、-COOH）提供-H或者-OH基团催化反应。
3反应型高分子应用特点反应型功能高分子材料是指具有化学活性，并且应用在化学反应过程中的功能高分子材料，包括高分子试剂和高分子催化剂。
应用特点：具有不溶性，多孔性，高选择性和化学稳定性，大大改进了化学反应的工艺过程，且可回收再用。
4复合型导电高分子材料定义：复合型导电高分子是在本身不具备导电性的高分子材料中掺混入大量导电物质，如炭黑、金属粉等，通过分散复合等方法构成的复合材料。
结构：分散复合结构，层状复合结构，表面复合结构，梯度复合结构构成：高分子基体材料（连续相和粘结体作用），导电填充材料，助剂导电原理：渗流理论，隧道导电理论，PTC效应（热膨胀说，晶区破坏说）应用：复合型导电塑料，复合型导电橡胶，复合型导电涂料，导电粘合剂。
简述功能高分子材料的特点
简述功能高分子材料的特点
摘要：
一、功能高分子材料的定义与分类
二、功能高分子材料的特点
1.分子结构的多样性
2.功能的多样性
3.材料的可持续性
4.应用的广泛性
三、功能高分子材料的应用领域
四、我国在功能高分子材料研究与发展现状及前景
正文：
功能高分子材料是一类具有特殊功能和性质的高分子化合物。
它们在材料科学、化学、生物学等领域具有广泛的应用。
功能高分子材料的特点如下：
一、分子结构的多样性
功能高分子材料的分子结构丰富多样，可以分为线性、支链、交联等结构。
这种多样性使得功能高分子材料在物理、化学和生物性能方面表现出独特的特点。
二、功能的多样性
功能高分子材料具有多种功能，如导电、磁性、光学、生物活性等。
这使得功能高分子材料在电子、能源、医疗等领域具有广泛的应用前景。
三、材料的可持续性
功能高分子材料通常具有可降解、可再生和可回收的特点，这使得它们在环保和可持续发展方面具有重要价值。
例如，生物降解塑料可以减少环境污染，太阳能电池材料可以促进清洁能源的发展。
四、应用的广泛性
功能高分子材料在各个领域均有广泛应用，如电子信息、新能源、生物医药、环境保护等。
它们在电子产品、医疗器械、生物降解塑料、光学薄膜等方面发挥着重要作用。
功能高分子材料在我国的研究与发展已取得了显著成果。
在政策支持下，我国功能高分子材料产业呈现出快速发展的态势。
未来，我国将继续加大研发力度，推动功能高分子材料在更多领域中的应用，以满足国家经济和社会发展的需求。
总之，功能高分子材料具有独特的特点和广泛的应用前景。
功能性高分子
永久磁性材料采用 Al-Ni-Co / 铁氧化磁体合
金，易脆、不宜切割成型。有机磁性材料分为结
构型和复合型两种，前者是共合成为一体，后者
是在有机聚合物中添加磁粉。如磁性标志物、冰 箱门封等。
2、光功能性高分子材料
8、氨基树脂及塑料
属于氨基、酰胺基单体与醛类热
固性树脂，包括脲醛、三聚腈胺甲醛、
脲三聚腈胺甲醛、苯胺甲醛等。无臭、
耐水、耐热、耐霉菌及自熄性强，可
作白色开关、冰箱外壳及制作麻将等。
9、环氧树脂
其主链结构上含有醚键和仲醇基， 主要用于生产涂料、电绝缘材料、增 强材料以及粘接剂。
10、不饱和聚酯
二元醇与二元酸或二元不饱和酸
2、聚氯乙烯
具有优良的综合性能及便宜的价格，
其特点为难燃、抗化学腐蚀、耐磨及优 良的电绝缘性能、较高的机械性能，为 第二大塑料常用作管材、电缆、日用门 窗等多种工程塑料。其缺点为热稳定差、 受热易降解、制作软制品须添加增塑剂。
3、聚苯乙烯树脂
属于热塑性树脂，具良好的刚性、透 明、耐水性及化学稳定性，具有优异的电 性和耐辐射性能及低的吸湿性、良好的加 工性以及便宜价格，使其具有广泛应用。 缺点：机械加工强度不高、耐冲击性 差、不耐热、易燃、易裂。
• 离子交换膜是指在电位差作用下，电解质中的不 同离子实现膜分离的过程。其材质是以高分子制 成膜状后，再引入离子交换基团。其材质为聚全 氟磺酸等。
• 气化分离膜是用于常规气体或有机物气体提纯、 富集或回收用。其材质是聚砜、聚烯烃、聚碳 酸酯、硅橡胶。
• 透过汽化膜是利用在减压时有机物选择性溶解、 扩散或蒸发性能的差别达到分离目的。其材质 为聚四氟乙烯等。
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料有哪些高分子材料是一类由高分子化合物所制备的材料, 具有多种功能和应用。
以下是一些常见的功能高分子材料：1. 强度高的高分子材料：例如聚合物增强纤维（如碳纤维和玻璃纤维增强聚合物），具有出色的机械强度和耐磨损性，可用于制造高强度和轻质的结构材料，如飞机胶皮、船舶构件和汽车零件。
2. 高透明度的高分子材料：聚合物材料中有些具有出色的透明性，可用于制造透明的包装材料、光学元件、显示器和透明塑料器具等。
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是一种常见的高透明度高分子材料。
3. 高温耐受的高分子材料：一些高分子材料能够耐受高温环境，如聚四氟乙烯（PTFE）和聚醚醚酮（PEEK），可用于制造高温耐受的零件和设备，如机械密封件、炉具部件和航空发动机组件。
4. 阻燃的高分子材料：有些高分子材料添加了阻燃剂，使其能够抵御火焰和燃烧。
这些材料广泛应用于建筑、交通和电子领域，如阻燃聚酰亚胺和阻燃聚苯乙烯。
5. 生物降解的高分子材料：这类材料可以在特定的环境条件下被微生物分解，对环境友好。
生物降解塑料在可持续发展和环保领域有着广泛的应用，如聚乳酸（PLA）和聚羟基脂肪酸酯（PHA）。
6. 吸湿性高分子材料：有些高分子材料具有良好的吸湿性能，如聚乙二醇（PEG）和聚丙烯酰胺（PVA），可用于湿润纸巾、卫生产品和水凝胶等制造。
7. 电学性能优良的高分子材料：聚合物中的某些材料具有良好的电学性能，如聚乳酸酯（PLA）和聚苯硫醚（PES），可用于制造超级电容器、电池隔膜以及电子设备和电气绝缘材料等。
总的来说，高分子材料广泛应用于众多领域，其功能多样，适应性强。
随着科学技术的不断发展，新的功能高分子材料将不断涌现，为各行各业的发展带来更多的机遇和挑战。
功能高分子材料
第一章绪论性能：材料对外部作用的抵抗特性。
高性能高分子材料：对外部作用有特别强的抵抗能力的高分子材料。
功能高分子材料：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出响应的高分子材料。
(具有特殊物理化学性质的的材料)通用（常规）高分子材料：应用面广、量大，价格较低。
eg：纤维、塑料、橡胶、涂料、粘合剂。
特种高分子材料：功能高分子材料属于特种高分子材料最早的功能高分子是合成的酚醛型离子交换树脂。
一般采用按其性质、功能或实际用途对功能高分子材料进行分类：1. 反应型高分子材料（包括高分子试剂、高分子催化剂等；）2. 光敏型高分子（包括光稳定剂、光刻胶、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以及其他电敏感性材料等。
）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、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。
）5. 高分子吸附材料（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(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(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(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。
)！！！功能高分子材料的制备策略功能型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。
功能型小分子材料的高分子化的实现途径：①化学键连接的化学方法，如共聚、均聚等（举例1：丙烯酸，可用于制备离子交换树脂、高吸水性树脂等。
举例2：含双键的环氧丙烯酸酯，广泛用于制备功能性粘合剂。
）②物理方法，如共混、吸附、包埋等。
（维生素C微胶囊）（1）带有功能型基团可聚合单体的聚合法——包括两步骤。
（a）在功能性小分子中引入可聚合基团，或在含有可聚合基团单体中引入功能性基团；(b）进行均聚或共聚反应生成功能聚合物。
功能高分子材料
小结：新型有机高分子材料
材料名称 功能高分子材料
复合材料
概念
既具有传统高分子 两种或两种以上材料组成 材料的机械性能， 的新型高分子材料。其中 又具有某些特殊功 一种材料作为基体，另一 能的高分子材料 种材料作为增强剂。
功能
不同功能的高分子 一般具有强度高、质量轻、
材料，具有不同的 耐高温、耐腐蚀等优异性
特征、性质
能
应用
高分子分离膜、医 汽车工业、机械工业、体 疗器械、医药等 育用品、航空航天工业
性能。 ③ 用途：可制成人工器官。
随着社会的发展，单一材料已不能满足 某些尖端技术领域发展的需要，为此，人 们研制出了各种新型的复合材料。
医用高分子材料
人造心脏
硅橡胶、聚氨酯橡胶
人造血管
聚对苯二甲酸乙二酯
人造气管
聚乙烯、有机硅橡胶
人造肾
醋酸纤维素、聚酯纤维
人造鼻
聚乙烯、有机硅橡胶
人造骨、关节 聚甲基丙烯酸甲酯
第三节 功能高分子材料
思考与讨论：
1.当代社会新技术革命的三大支柱是什么？
材料、能源、信息。
一、功能高分子材料
1.概念：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. 高吸水性能的树脂
聚丙烯酸钠
－[ CH2－C｜H－]n COONa
“尿不湿”
3. 医用高分子材料 ① 选材：目前大多使用硅聚合物和聚氨酯 等高分子材料。 ② 功能：优异的生物相容性、很皮肤
硅橡胶、聚多肽
4. 导电高分子 －[ CH=CH－]n 聚乙炔
材料家族中有合成高分子材料、金属材料 和无机非金属材料等。它们都在社会中占有 一定的分量，可它们又各有缺点。如金属材 料易腐蚀，合成高分子材料易老化、不耐高 温，陶瓷材料易破裂等。能不能找到一种兼 具它们优点的材料呢？复合材料的出现很好 地回答了这个问题。
功能高分子材料介绍
功能高分子材料介绍功能高分子材料是一类具有特殊性能和功能的材料，它们在各个领域中发挥着重要作用。
本文将从几个方面介绍功能高分子材料的特点和应用。
一、超强韧性功能高分子材料具有超强的韧性，能够承受较大的外力而不易断裂。
这种特性使其在建筑、航空航天等领域中得到广泛应用。
例如，在建筑领域中，高分子材料可以用于制造高强度的悬挂索，能够承受大风和地震等自然灾害的冲击。
二、耐磨性功能高分子材料具有出色的耐磨性，能够在摩擦和磨损环境下保持长期的使用寿命。
这种特性使其在汽车制造、运动器材等领域中得到广泛应用。
例如，在汽车制造领域中，高分子材料可以用于制造车身外壳，能够有效减少车身表面的划痕和磨损。
三、导电性功能高分子材料具有良好的导电性，能够传导电流和热量。
这种特性使其在电子、光电子等领域中得到广泛应用。
例如，在电子领域中，高分子材料可以用于制造柔性显示屏，能够实现屏幕的弯曲和折叠。
四、阻燃性功能高分子材料具有良好的阻燃性，能够在火灾发生时有效阻止燃烧蔓延。
这种特性使其在建筑、交通等领域中得到广泛应用。
例如，在建筑领域中，高分子材料可以用于制造防火墙，能够有效隔离火势的蔓延。
五、环保性功能高分子材料具有良好的环保性，能够降低对环境的污染。
这种特性使其在环保领域中得到广泛应用。
例如，在环保领域中，高分子材料可以用于制造可降解塑料袋，能够减少对自然环境的破坏。
功能高分子材料具有超强韧性、耐磨性、导电性、阻燃性和环保性等特点，并在建筑、汽车制造、电子、环保等领域中发挥着重要作用。
随着科技的不断进步和创新，功能高分子材料的应用领域将会更加广泛，为人类的生活和产业发展带来更多的便利和创新。
功能高分子材料
×)
提示：热固性塑料不可加热熔融。
(3)高分子链越长,软化温度越高、密度越大。(
√
)
提示：高分子链越长,相对分子质量越大,高分子间的作用力越大,软化温度
越高、密度越大。
2．下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成网状结构的是(
②
①
④ CH2—CHCl
③
A.①②
酯中无碳碳双键,含有酯基,故其能发生水解反应,不能发生加成反
应;其分子中不含亲水基团,故无吸水性。
7．角膜接触镜俗称隐形眼镜，其性能主要有良好的透气性和亲水性。
下列可以作为隐形眼镜材料的是(
A．聚乙烯
C
)
B．聚氯乙烯
解析：隐形眼镜的材料具有
透气性和亲水性，该物质中应
有亲水基团，符合要求的只有C
项。
B.用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅
C.能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂
D.能导电的掺杂聚乙炔
解析B项中半导体材料单晶硅,属于传统的无机非金属材料。A项中光敏高
分子材料、C项中高吸水性树脂、D项中导电高分子材料均属于功能高分
子材料。
4.新型有机高分子材料在日常生活、工农业生产和尖端科技领域中发挥着
乙烯等
（4）用途：
广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药
物提纯、血液透析等领域
四、常见高分子材料的化学性质
(1)所含官能团及性质
官能团
性质
碳碳双键
氧化反应、
加成反应
酯基
水解反应
羧基
酯化反应、
取代反应
肽键
水解反应
(2)常见反应
①降解:在一定条件下高分子降解为小分子,如聚苯乙烯降解为苯乙烯。常
功能高分子材料
功能高分子材料
功能高分子材料是指通过改变高分子材料的结构、属性、加工工艺等途径，使其具有特定的功能或特性的高分子材料。
它广泛应用于各个领域，能够满足不同领域对材料性能的要求。
首先，功能高分子材料在电子领域具有重要的应用。
例如，聚合物电解质是现代充电电池中的重要组成部分，它具有高离子导电性和耐高温性能，可以提升电池的使用寿命和能量密度。
另外，聚合物光电材料在太阳能电池、有机发光二极管等领域也有广泛应用。
这些材料具有较高的光电转换效率，可以将光能转化为电能或光能转化为光能。
其次，功能高分子材料在生物医学领域也发挥着重要作用。
例如，生物可降解高分子材料可以用于制备可吸收缝线、软组织修复膜、药物控释系统等。
这些材料具有良好的生物相容性和可控的降解速率，可以减少手术二次损伤，并有助于组织修复和药物治疗的进行。
另外，聚合物生物传感材料可以用于制备生物传感器、医学诊断试纸等。
这些材料可以通过与生物分子的特异性相互作用，实现对生物样品的检测和分析，具有敏感性高、选择性好、快速、便携等特点。
此外，功能高分子材料还在环保领域发挥着重要作用。
例如，聚合物吸附材料可以用于水处理、大气污染物吸附等。
这些材料具有很大的比表面积和较好的吸附性能，可以吸附和去除水中的重金属离子、有机污染物等。
另外，功能高分子材料还可以用于制备环保包装材料、回收利用材料等，有助于减轻环境负荷和资源浪费。
总之，功能高分子材料在电子、生物医学、环保等领域都有广泛应用，其独特的性能和功能使其成为各个领域的重要材料之一。
随着科技的不断进步和需求的不断增加，功能高分子材料的研究和应用前景将越来越广阔。
功能高分子材料ppt课件
随堂练习
2. 下列关于功能高分子材料，说法不正确的是( C )
A. 生物高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料等属于功能高分子材料 B. 高分子分离膜可用于海水淡化、分离工业废水、浓缩天然果汁等 C. 高分子药物和有机玻璃都属于功能高分子材料 D. 纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键
聚丙烯纤维很难降解，根据其结构特点，你建议寻找哪类高分子材料替代 聚丙烯？ 聚丙烯纤维特点：无毒、疏水性的线型高分子材料； 可以用聚酯类线型性高分子材料代替，实现可降解；且聚乳酸比普通聚酯类相 比，既能降解，又可再生！
微生物降解材料 聚乳酸
聚乳酸是一种可生物降解的高分子材料，其结构简式如图，主要用于制造 可降解纤维、可降解塑料和医用材料。以淀粉为原料，先水解为葡萄糖，再在 乳酸菌的作用下将葡萄糖转变为乳酸，乳酸在催化剂作用下可聚合成聚乳酸。 聚乳酸材料废弃后，先水解成乳酸，乳酸在微生物和氧气的作用下可生成CO2 和H2O。请用化学方程式表示上述过程。
第五章 第二节 高分子材料
一、通用高分子材料 二、功能高分子材料
第五章 第二节 第二课时 功能高分子材料
一、高吸水性树脂 二、微生物降解材料
三、高分子分离膜
生活答疑
疫情期间曾“一罩难求”，有不法分子用纸张(天然纤维素)代替口罩材料， 你知道如何用简单的方法鉴别真假吗？
纤维素(多糖)
聚丙烯
➢ 加水鉴别吸水性：纸张有亲水基，能吸水；聚丙烯无亲水基，不吸水； ➢ 燃烧法鉴别：纸张燃烧后灰烬易碾碎；合成纤维燃烧时刺鼻呛味，燃烧后
什么是功能高分子材料
什么是功能高分子材料功能高分子材料是一类具有特殊功能和性能的高分子材料，它们在各个领域都有着广泛的应用。
功能高分子材料通常具有特定的结构和性能，可以通过调整其分子结构和组成来实现特定的功能。
在材料科学领域，功能高分子材料已经成为一个研究热点，其在能源、医药、电子、环保等领域的应用也越来越广泛。
首先，功能高分子材料在能源领域具有重要的应用价值。
例如，聚合物电解质是一种重要的功能高分子材料，它被广泛应用于锂离子电池和燃料电池中，可以提高电池的性能和安全性。
另外，光敏高分子材料在太阳能电池中也有着重要的应用，可以将太阳能高效地转化为电能。
其次，功能高分子材料在医药领域也具有重要的应用前景。
例如，生物可降解高分子材料可以用于制备缝合线和修复材料，可以在人体内逐渐降解，避免二次手术。
另外，聚合物药物传递系统也是功能高分子材料的重要应用之一，可以实现药物的缓释和靶向输送，提高药物的疗效并减少副作用。
此外，功能高分子材料在电子领域也有着重要的应用。
例如，导电高分子材料可以用于制备柔性电子产品，如柔性显示屏、柔性电路板等，可以实现电子产品的轻薄化和柔性化。
另外，光电功能高分子材料也可以用于制备光电器件，如光电传感器、光电开关等，可以实现光信号的转换和控制。
最后，功能高分子材料在环保领域也有着重要的应用。
例如，吸附高分子材料可以用于水处理和废气治理，可以有效去除水中的有机污染物和废气中的有害气体。
另外，生物降解高分子材料也可以用于替代传统塑料制品，减少对环境的污染。
总的来说，功能高分子材料具有多样的结构和性能，可以通过合理设计和调控来实现特定的功能。
它们在能源、医药、电子、环保等领域都有着重要的应用价值，对于推动科技进步和改善人类生活质量起着重要作用。
随着材料科学的不断发展，相信功能高分子材料的应用前景会更加广阔。
功能高分子材料
• 聚合物的物理功能化主要是通过小分子功能化合物与聚合 物的共混和复合来实现的
物理共混的主要运用
• 物理共混的方法可以用于当聚合物或者功能型小分子缺乏 反应活性，不能或者不易采用化学接枝反应进行功能化， 以及被引入的功能型物质对化学反应过于敏感，不能承受 化学反应条件的情况下对其进行功能化；如：有机/无机 絮凝剂的复合，导电橡胶、磁性橡胶的制备
功能单体
高分子化
成型
天然高分子或 聚合物
改性
功能化
成型
途径一
功能性单体的制备
主要问题：功能性基团和可聚合基团的引入
可聚合基团：
• 通过有机化学的方法，在上面的基团的分子结构中引入 一些功能性的基团如：-NH2、-SH、-CONH2等
• 或通过相反的过程， 在一些具有功能性的 分子中引入可聚合基 团；例如：单独的乙 苯不能发生聚合和反 应，但通过双键的引 入能聚合生成聚苯乙 烯
• 特点：可选择的高分子广泛，许多高分子材料在一定的条 件下都可以发生接枝反应，如基苯乙烯、聚乙烯醇、纤维 素、淀粉等；相比于第一种制备方法，所制备的功能高分 子材料机械性能较好，不易出现功能基团的掩埋等现象；
• 缺点：发生接枝反应的条件要求较高，一般需要利用高温、 高压、辐射等手段先将高分子链上的某些位置先活化，才 能发生接枝反应；
• 物理共混主要可以分为熔融共混和溶液共混
• 熔融共混：先将聚合物熔融，在熔融态下加入功能型小分 子，搅拌均匀，根据功能型小分子溶解状态，可分为均相 共混和多相共混
• 溶液共混：将聚合物溶解在一定的溶剂中，然后功能型小 分子溶解或分散在聚合物形成的溶液中，蒸发溶剂后，得 到共混聚合物；
• 共混改性的特点：方法简单，快速，多数情况下不受场地 和设备的限制；也不受聚合物和功能型小分子反应活性的 影响，适用范围宽，得到的聚合物功能性基团分布也比较 均匀
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。
第九章 功能高分子
如聚丙烯酰胺侧链上的硫代缩胺基脲汞在光作用下 形成汞的有色络合物。
R N N
CH2 CH CONH Hg
S
C
N
NH R
R CH2 CH CONH Hg S C N N N H N R
八、电子聚合物
1、聚苯胺
在酸性条件和过氧化物存在下苯胺聚合成
O NH2 H+
n
PAn
聚苯胺具有较高的导电性
NH2
2、药物载体
药物载体含四类基团：药（D）、悬臂（S）、输 送基团（T）、使高分子溶解的基团（E）。
高分子链
S E E D D
T T
如聚乙烯醇和阿司匹林结合：
CH2 CH O O C O C O CH3 CH2 CH OH
n
m
七、光致变色高分子
对光进行传输、吸收、储存、转换的一类高分子材 料。 在高分子链上存在光色基团、当吸收一定波长的 光后发生颜色变化。
H3C OH
CH3
硫醇类
2 R SH R S S R + 2H+ + 2e-
CH2
CH
CH2CH NHCO( C H2)4CHCH 2CH2 SH SH
CH2SH
应用实例
头发中含有胱氨酸，与半胱氨酸存在以下相互转变：
HOOC CH NH2 CH2 S S CH2 CH NH2 COOH
胱氨酸
2HOOC CH NH2 CH2SH
CH2 CH CH2 CH N(CH2CH2OH)3
CH2Cl CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH2N+(CH2CH2OH)3Cl-
CH2
CH
两性离子
CH2 CH CH2 CH CH2 CH N(CH3)3 Cl
功能高分子材料简介
12
(2) 掺杂反应类型：
(a) 氧化－还原掺杂： 高分子链发生氧化－还原反应而出现离子对 化学掺杂、电化学掺杂、离子注入掺杂等
13
电化学掺杂就是氧化还原反应在电极表面上发生。 将聚合物涂覆在电极表面上，或使单体在电极表 面上直接聚合，形成薄膜。改变电极的电位，表 面的聚合物膜与电极发生电荷的转移，聚合物失 去或得到电子，变成氧化或还原状态。
2022/7/29/20:48:19
(b) 质子酸掺杂：与质子酸反应后表现出导电性
质子酸掺杂对聚苯胺的改性有重要意义：
与HCl、H2SO4等反应后，聚苯胺出现电导率剧增 (101010 sm-1) 现象：
解释：质子酸掺杂使分子链带电，通过分子链内的电 荷转移，形成电荷密度的周期性分布。
15
聚苯胺 的质子 酸掺杂
聚噻吩
(
)
Sn
聚吡咯 聚苯胺
(
)
Nn
H
(
NH )n
聚苯
(
)
n
8
1 分类
(1) 结构型导电高分子材料： 本身提供载流子显示导电性的材料
—— 共轭聚合物(聚乙炔)、金属螯合型聚合物 (聚酞菁铜)、高分子电荷转移配合物等 (2) 复合型导电高分子材料：
本身不导电、要通过掺入导电微粒或细丝才 能导电、载流子由掺入材料提供
功能高分子材料简介
Functional Polymers
1
6.1 概述
常规高分子材料
①合成纤维 ②合成橡胶 ③塑料 10.1 概述 ④油漆涂料 ⑤高分子粘合剂
2
功能高分子化学的内容与发展
(1) 研究功能高分子化学的目的和意义
功能高分子定义
功能高分子定义功能高分子是一种特殊的高分子材料，具有多种优异的性能和功能，广泛应用于各个领域。
本文将从定义、分类、特点、应用等方面进行介绍。
一、定义功能高分子是指经过改性或设计，具有特定性质和功能的高分子材料。
它可以通过合成、改性或掺杂等方法来赋予高分子材料新的性能和功能，如电、磁、光、热、机械、化学等多种性质和功能。
二、分类根据功能高分子的性能和功能，可以将其分为多种类型，如下：1.电性功能高分子：具有导电、绝缘、储能、放电等性能，如聚苯胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸等。
2.磁性功能高分子：具有磁性、磁导率、磁阻等性能，如聚合物磁性材料、磁性纳米粒子等。
3.光学功能高分子：具有透明、发光、荧光、折射、散射等性能，如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺等。
4.热性功能高分子：具有热稳定性、耐热、阻燃、导热、保温等性能，如聚酰亚胺、聚丙烯、聚氨酯等。
5.机械性功能高分子：具有强度、韧性、硬度、弹性等性能，如聚酰胺、聚丙烯、聚氨酯等。
6.生物医用功能高分子：具有生物相容性、生物降解性、药物控制释放等性能，如聚乳酸、聚酯、聚酰胺等。
三、特点功能高分子具有以下特点：1.多重性能：功能高分子具有多种性能和功能，可以根据需要进行设计和调整，满足不同领域的需求。
2.可控性：功能高分子的性能和功能可以通过不同方法进行控制和调整，如合成方法、改性方法、掺杂方法等。
3.可再生性：功能高分子具有可再生性和可回收性，可以减少资源浪费和环境污染。
4.应用广泛：功能高分子可以应用于各个领域，如电子、医疗、能源、环保、汽车、建筑等。
四、应用功能高分子的应用非常广泛，主要包括以下领域：1.电子领域：功能高分子可以用于制备电池、超级电容器、导电材料、光电材料等。
2.医疗领域：功能高分子可以用于制备人工器官、医用材料、生物传感器等。
3.能源领域：功能高分子可以用于制备太阳能电池、燃料电池、储能材料等。
4.环保领域：功能高分子可以用于制备催化剂、吸附材料、膜材料等。
功能高分子材料分类
功能高分子材料分类1.功能高分子材料的分类1.1.结构功能高分子材料结构功能高分子材料是指在高分子链结构中引入功能基团或功能单体，以增强材料的特定性能和应用功能。
这种高分子材料通常具有特殊的结构和功能，例如聚砜、聚酰胺等。
1.2.功能导向高分子材料功能导向高分子材料是根据材料在特定应用中的功能需求来设计合成的高分子材料。
例如，医用高分子材料、防护高分子材料等。
1.3.智能高分子材料智能高分子材料是一类能够响应外部刺激而改变其结构和性能的高分子材料。
这种材料可以实现自动感应、自动调节和自动控制等功能，广泛应用于智能材料、传感器和智能器件等领域。
1.4.生物功能高分子材料生物功能高分子材料是具有生物相容性、生物降解性和生物活性的高分子材料，可以被生物体吸收、代谢或降解。
这种材料广泛应用于医学器械、药物传递系统、组织工程和生物传感器等领域。
1.5.光学功能高分子材料光学功能高分子材料是一类具有光学性能和应用功能的高分子材料，如光学活性、光学非线性和光学透明等。
这种材料可用于光学器件、光学涂层和光学通讯等领域。
1.6.电学功能高分子材料电学功能高分子材料是一类具有电学性能和应用功能的高分子材料，如导电性、介电性和磁性等。
这种材料可用于电子器件、电池材料和传感器等领域。
1.7.热学功能高分子材料热学功能高分子材料是一类具有热学性能和应用功能的高分子材料，如导热性、绝缘性和热稳定性等。
这种材料可用于绝缘材料、隔热材料和传热材料等领域。
2.功能高分子材料的应用领域2.1.医疗保健领域生物功能高分子材料在医疗保健领域有着广泛的应用，如人工器官、医用植入材料和药物传递系统等。
这些材料具有优良的生物相容性和生物活性，能够有效地满足医疗保健领域的需求。
2.2.电子器件领域电学功能高分子材料在电子器件领域有着重要的应用，如导电高分子、介电高分子和磁性高分子等。
这些材料可以用于制造电路板、电容器、传感器和磁记录材料等电子器件。
功能高分子材料
功能高分子材料简介
功能高分子材料主要指那些能对物质、能量和信息具有传递转换或贮存作用的高分子材料。
它分为两大类，即结构型功能高分子和复合型功能高分子。
功能高分子按其不同的功能分为：
（1）具有化学活性的功能高分子，如高分子试剂、高分子催化剂、固定酶、离子交换树脂等；
（2）具有光学性能的功能高分子，如感光树脂、光刻胶、液晶高分子等；
（3）具有电学性能的功能高分子，如导电高分子、热电高分子、光电高分子等；
（4）具有导磁性能的高分子，如磁性塑料、磁性橡胶等；
（5）具有声学性能的功能高分子，如声电换能高分子，吸噪声防震高分子等；
（6）具有热响应性能的功能高分子，如形状记忆高分子等；
（7）具有医疗作用的功能高分子，如高分子医药、高分子人工脏器等。
功能高分子材料于20世纪60年代末开始得到发展。
目前已达到实用化的功能高分子有：离子交换树脂、分离功能膜、光刻胶、感光树脂、高分子缓释药物、人工脏器等等。
高分子敏感元件、高导电高分子、高分辨能力分离膜、高感光性高分子、高分子太阳能电池等功能高分子材料，即将达到实用化阶段。
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上海大学2015～2016学年冬季学期研究生课程报告课程名称：功能高分子材料课程编号：11S009005论文题目:TPU防水透湿薄膜的研究进展研究生姓名: 汪胜学号: 15722180论文评语:成绩: 任课教师: 陈捷贾少晋评阅日期:TPU防水透湿薄膜的研究进展汪胜（上海大学环境与化学工程学院，上海200444）摘要：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种应用范围非常广的聚氨酯材料，兼具橡胶和塑料的特性，已经被广泛应用于汽车、鞋材、服饰、医疗、电线电缆、薄膜及薄板、胶黏剂等。
其中，热塑性聚氨酯在服装行业中的应用是它可以制成薄膜贴附在织物上以提供给使用者更好的防护性、舒适感和美感。
文在国内外文献的基础上，总结了近几年TPU防水透湿薄膜的制备与研究进展，以期为今后的TPU防水透湿薄膜的制备和应用发展提供参考。
关键词：热塑性聚氨酯弹性体；聚氨酯材料；TPU防水透湿薄膜；橡胶和塑料The Research ProgressofTPU waterproofmoisturepermeable membrane productsSheng Wang(School of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China)Abstract:Thermoplasticpolyurethaneelastomer (TPU)whichischaracteristicofrubberandplastic's, cl othing, medical, wireare applied widely to the field of automotive, shoes, clothing, medical, wire and cable, thin film and sheet, adhesive composition ect.Among them,the application of thermoplastic polyurethane in the clothing industry is that it can be made into a film attached to the fabric in order to provide users with better protection, comfort and beauty.This paper, on the basis of the literature at home and abroad, summarizes preparation and research of TPU waterproof moisture permeable membrane, and also provides the reference the TPU waterproof moisture permeable membrane preparation and research in the future.Key word:thermoplasticpolyurethane elastomer; polyurethane materials; TPU waterproof moisture permeable membrane; rubber and plastic前言随着社会的发展和技术的进步，新材料的应用越来越广泛。
热塑性聚氨酯是最早被发现的易于热塑加工、价格低廉的高弹体化合物。
热塑性聚氨酯弹性体简称TPU，又称为热塑胶，是一类加热可以塑化、溶剂可以溶解的聚氨酯[1]。
TPU 材料是一种由低聚物二元醇软段与二异氰酸酯-扩链剂硬段构成的线型嵌段共聚物[2]。
聚氨酯弹性体材料种类繁多，应用广泛，是继聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙乙烯、聚苯乙烯之后又一快速发展的聚合材料，在CPU、MPU、TPU这三类聚氨酯弹性体中，TPU是后起之秀，发展的速度最快，应用的领域越来越广泛[3,4]。
人们可以根据不同的使用要求选择不同的共聚单体来合成它，因此也被称为可以“设计”聚合物[5]。
TPU具有高强度、高弹性、高耐磨性和高屈挠性等优良机械性能，又具有耐油、耐溶剂和耐一般化学品的性能[6]。
这些良好的性能使得热塑性聚氨酯具有广泛的应用，可以用于电缆、服装鞋帽、汽车、医药卫生、管材、薄膜和片材等许多方面[7]。
其中，热塑性聚氨酯在服装行业中一种鲜为人知的应用是它可以制成薄膜贴附在织物上以提供给使用者更好的防护性、舒适感[8]。
1TPU薄膜的防水透湿机理1.1 TPU微孔膜透湿机理防水透湿膜是一种新型的高分子防水材料。
按透湿原理分类可分为微孔薄膜和无孔亲水性薄膜[9]。
微孔薄膜：是一层很薄的聚合物膜，表面有大量的直接小于2μm的微孔；水滴直径100μm左右，水气直径为0.0004μm，所以可以有效的防水透气[10]。
聚氨酯微孔膜是一种极性高分子材料，透湿原理除依靠微孔外，具有亲水性的分子链段还可以传递水分子[11]。
目前，聚氨酯微孔膜主要使用湿法成膜的方法，即利用溶剂二甲基甲酰胺(DMF)易溶于水，而聚氨酯不溶于水，凝固时，DMF 被水置换出来，聚氨酯大分子聚集，进而在膜中形成微孔，从而利用微孔达到防水透湿的目的[12]。
TPU微孔膜透湿示意图如图1。
微孔薄膜的防水能力与孔的直径成反比，透湿性与直径和多孔性成正比，与薄膜的厚度成反比。
微孔薄膜的孔道分为直通与曲折两种。
直通的微孔防水和防风效果远不及曲折的微孔，所以微孔一般都是曲折的[13]。
微孔薄膜主要是PTFE薄膜和聚氨酯薄膜(TPU)。
PTFE的耐热性能要远远高于TPU，透湿量略高于TPU，而TPU的弹性要好于PTFE[14]。
1.2 TPU亲水膜透湿机理热塑性聚氨酯弹性体是由单一组分的共聚物构成，由硬链段和软链段沿着大分子链交替排列。
由于聚氨酯链软段中存在亲水性基团等极性基团，聚氨酯亲水膜的透湿性能随膜内外间湿度梯度的增加而增加，透湿性能随湿度而变化，同时聚氨酯链硬段疏水，它能阻止水滴通过，起到防水作用[15]。
水气分子在高聚物中的渗透过程包括“吸附-扩散-解吸”，由于聚氨酯膜中极性分子的存在，水气分子吸附于高湿度侧膜表面，极性基团、水气分子之间的氢键缔合使得水气分子向湿度低的方向发生扩散，从而使水气分子到达低湿度一侧，然后解吸到外在环境，从而完成扩散作用[16]。
由于湿度梯度的增加水气分子在膜中扩散，解吸过程加强，从而增加膜的渗透性。
当温度升高时，分子运动加剧,软链段中结晶的熔融，极性基团参与水分子之间的氢键作用加强，有利于水气分子的渗透[17]。
亲水性薄膜的透湿性能取决于薄膜的厚度及它们的化学组成和结构，对温度和湿度很敏感。
水蒸汽从湿度高的一面向湿度低的一面传递，薄膜越薄，透湿性越好[18]。
亲水性薄膜聚酯(PET)薄膜和TPU薄膜。
PET薄膜的耐热性好于TPU薄膜，TPU薄膜的吸湿能力比PET强[19]。
TPU薄膜透湿示意图如图2所示。
2TPU材料的概述2.1 TPU的制备主要原料热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种(AB)n型多嵌段线型的聚合物。
A链段由柔软的聚合物二元醇构成，为TPU提供延伸性，被称之为软段[20]。
B链段由二异氰酸酯和小分子二元醇构成，其结构刚硬，为材料提供结晶性和强度被称之为硬段[21]。
在TPU弹性体的合成制备中，二异氰酸酯，低聚物二元醇和扩链剂是最主要的三类原材料。
二异氰酸酯的结构和性能直接影响TPU弹性体的各种特性。
而低聚物二元醇和扩链剂的品种繁多，具有不同的结构和分子量[22,23]。
2.1.1异氰酸酯有机异氰酸酯化合物含有高度不饱和键的异氰酸酯基团(NCO，结构式-N=C=O)，因而化学性质非常活泼。
一般认为，异氰酸酯基团的电荷分布如下，它的电子共振结构：共振结构知，异氰酸酯上的碳原子易受到亲核试剂攻击，发生亲核加成反应。
带负电的O，N原子易受到亲电试剂攻击，发生亲电加成反应。
异氰酸酯与活泼氢的反应是通过活泼氢化合物分子中亲核中心进攻异氰酸酯中的碳原子亲电中心引起的[24]。
反应机理如下：表1 常用的二异氰酸酯2.1.2 低聚物二元醇低聚物二元醇的分子链两端由羟基封端（通式为：HO-R’-OH）中的H原子较为活泼，作为亲电中心进攻-NCO中的N原子形成氨基（-NH-），而O原子作为亲核中心进攻-NCO中的C原子形成酯基（-COO-），双-OH官能团不断与二异氰酸酯加成，形成线性的TPU弹性体柔性长链。
在弹性体中，在TPU弹性体中低聚物二元醇一般占其总质量的50%~80%[25]。
低聚物二元醇一般可以分为两类：聚醚二元醇和聚酯二元醇[26]。
表2 常用的二元醇2.1.3 扩链剂扩链剂是弹性体制备中常用的一种功能助剂，一般采用小分子二元醇通式为（HO-R’-OH）其与聚合体系中-NCO的反应形成刚性的硬段，在柔性软段间起连接作用[27]。
表3 常用的扩链剂3TPU薄膜的合成方法目前，世界上有2种透湿的技术。
一种是以Gore-Tex为代表的微孔透湿技术；一种是以热塑性聚氨酯(EstaneTPU)为代表的分子透湿技术[28]。
3.1 聚四氟乙烯微孔膜的制备PTFE拉伸微孔膜最初是由美国公司开发，是以细粉通过挤出压延拉伸等一系列机械拉伸操作使结晶分子从粉状颗粒形成纤维并交织成网状结构[29]。
该膜在每平方厘米有亿个微孔，具有孔径小、孔径分布均匀、相对密度小、薄膜强度高，表面光洁等特点[30]。
微孔膜的制备主要有两条路线：一是在中添加成孔剂如NaCl，然后将PTFE制成薄膜，随后将通过加热水洗除去，留下的空位即形成空隙，这种方法制成的微孔膜孔径最小为0.1μm[31]。
二是通过戈尔方法[32,33]制备，该方法的主要特征是快速拉伸未烧结的挤出带。
热定型处理以提高其强度和固定其孔结构。
该方法制成的微孔膜由于具有特殊的孔结构，是目前制备微孔膜的主要方法，美国、日本关于微孔膜制备的其他专利，基本都是这个方法的改进。
四氟乙烯拉伸微孔膜的制备方法多种多样,但原料选择和工艺的细微差别都会引起材料内部的孔径、孔隙率、微纤长度、结大小以及物理机械性能和使用性能的显著变化。
例如。
Bacino[34]通过纵向和横向拉伸制备了最大孔径不超过0.125μm的微孔膜。
Tanaru[35]通过半烧结的'制备了最大孔径0.3μm的微孔膜。
聚四氟乙烯拉伸微孔膜用于半导体、精密仪器等工业的空气过滤器的缺点是压力损失大，捕集效率低。
田中修[36]等人将聚四氟乙烯粉末挤出压延后，在250~320℃温度下纵向拉伸，然后在100~200℃下横向拉伸。
所制得的微孔膜其平均孔径在0.2~0.4μm。