功能高分子材料合成与制备
三大有机合成高分子材料
三大有机合成高分子材料：合成、应用及未
来展望
有机高分子材料是一类重要的高分子材料，广泛用于医疗、电子、汽车、环保等领域。
其中，通过有机合成方法制备的高分子材料具有
良好的性能和结构可控性，因此被广泛应用。
本文将介绍三种有机合
成高分子材料：聚醚酮、聚酰亚胺、聚碳酸酯。
聚醚酮是一种具有良好热稳定性、耐化学腐蚀性和高强度的高分
子材料，常用于制备汽车零部件、航空航天材料、医疗设备和电子元
器件等。
其合成方法一般为聚合法和交替共轭聚合法。
聚合法中，利
用二酮类和二醇类反应合成聚醚酮；交替共轭聚合法是指将副交替共
轭单体和有机高分子材料进行反应得到聚醚酮。
聚酰亚胺是又称聚酰胺酸，具有极高的热稳定性、耐化学腐蚀性
和抗辐射能力。
因此，聚酰亚胺广泛应用于航空航天、电子、医疗和
环保等领域。
其合成方法一般为亲核芳香取代反应、缩合聚合法和热
回流法。
聚碳酸酯是一类重要的生物降解高分子材料，具有良好的塑料化、热稳定性、透明度和耐久性。
目前，聚碳酸酯已被广泛用于食品包装、医疗器械、群众娱乐用品等领域。
其合成方法主要为缩合聚合法和无
催化剂的环氧开环聚合法。
总之，有机合成高分子材料具有广泛的应用前景，值得我们继续深入研究其合成方法和性能优化。
未来，随着新型材料合成方法的不断出现，有机高分子材料在各个领域的应用将变得更加广泛。
高分子材料制备方法
高分子材料制备方法
高分子材料制备方法有很多种，以下是常见的几种方法：
1. 添加聚合法：通过将单体加入反应体系中，在适当的温度和反应条件下进行聚合反应，来制备高分子材料。
常见的添加聚合法有自由基聚合法、阴离子聚合法、阳离子聚合法、共聚法等。
2. 缩聚法：通过合成可溶性低聚物和聚合物，然后通过化学反应或物理处理将其聚合成高分子材料。
常见的缩聚法有聚酯缩聚法、聚酰胺缩聚法、聚酰胺缩聚法等。
3. 乳液聚合法：将单体与表面活性剂、乳化剂等混合形成乳液，并通过反应引发剂或共聚催化剂进行聚合反应，得到乳液聚合物。
乳液聚合法具有操作简便、能够得到高纯度、高分子量聚合物等优点。
4. 溶液聚合法：将单体溶解在溶剂中，添加引发剂或催化剂，然后通过聚合反应得到高分子溶液。
常见的溶液聚合法有溶液聚合法、聚合溶胶-凝胶法等。
5. 辐射聚合法：通过辐射源（如光、电子束、离子束等）照射单体或预聚合体，使其发生聚合反应。
辐射聚合法具有反应速度快、操作简单等优点。
6. 其他方法：还有一些其他制备方法，如发泡法、交联法、剪切聚合法、纺丝
法等。
需要根据具体的高分子材料的性质和用途来选择适合的制备方法。
第七章功能高分子的制备方法
第七章 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
第七章 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。
第七章 功能高分子的制备方法
功能高分子材料的制备是通过化学或者物理的 方法按照材料的设计要求将功能基与高分子骨架相 结合，从而实现预定功能的。
从上一世纪50年代起，活性聚合等一大批高分 子合成新方法的出现，为高分子的分子结构设计提 供了强有力的手段，功能高分子的制备越来越 “随 心所欲”。
1
第七章 功能高分子的制备方法
7.2 高分子合成新技术
7.2.1 活性与可控聚合的概念 活性聚合是1956年美国科学家Szwarc等人在研
究萘钠在四氢呋喃中引发苯乙烯聚合时发现的一种 具有划时代意义的聚合反应。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和工业界关注的热点话题。
8
第七章 功能高分子的制备方法
7.2.3 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。
利用化学合成方法制备功能性高分子材料
利用化学合成方法制备功能性高分子材料高分子材料在现代工业和科学研究中扮演着重要角色。
通过合成方法可以获得各种功能性高分子材料，以满足不同领域的需求。
本文将介绍几种常见的化学合成方法，并探讨它们在制备功能性高分子材料中的应用。
一、聚合反应法聚合反应法是制备高分子材料最常见的方法之一。
其中，自由基聚合反应是应用最广泛的一种。
通过合适的引发剂引发，将单体转化为高分子链，从而制备具有特定结构和性能的高分子材料。
这种方法广泛用于制备塑料、橡胶、涂料等材料。
以聚丙烯制备为例，聚合反应的步骤如下：1. 准备单体：将丙烯单体准备好，确保其纯度和质量。
2. 引发聚合：在适当的温度和压力下，添加引发剂开始聚合反应。
引发剂会生成自由基，引发单体的聚合。
3. 控制聚合过程：通过调控温度、压力和反应时间，控制聚合过程的进程和分子量。
4. 纯化和加工：将得到的高分子材料经过纯化和加工处理，获得所需的功能性高分子材料。
二、交联反应法交联反应法是制备功能性高分子材料中的另一种重要方法。
通过在高分子链上引入交联结构，使材料具有优异的力学性能和热稳定性。
交联反应方法有很多种，包括热交联、辐射交联和化学交联等。
以热交联为例，步骤如下：1. 准备聚合物：首先制备出具有交联基团的聚合物，例如含有双键或反应活性基团的聚合物。
2. 交联反应：将聚合物置于适当的温度下，使之发生交联反应。
通过热能的作用，交联结构得以形成。
3. 控制交联度：通过调控温度和时间，控制交联反应的程度和交联密度，从而控制高分子材料的性能。
三、引发共聚反应法引发共聚反应法可以制备具有复杂结构和多种功能的高分子材料。
这种方法通过在单一反应体系中引入多种单体，实现多种单体的共聚反应。
常见的引发共聚反应有自由基引发的聚合、阴离子引发的聚合和阳离子引发的聚合等。
以自由基引发的聚合为例，步骤如下：1. 选择单体：根据所需的功能和结构，选择合适的单体组合。
2. 引发聚合：在适当的条件下，添加引发剂开始聚合反应。
《功能高分子材料》课件
未来功能高分子材料的发展将更加注重环境友
展，涉及新材料合成、性能优化、应用创新等
好性、可持续性和多功能性，以满足不断增长
方面。
的应用需求。
五、总结
•
功能高分子材料的优势：多样性、可调节性和高性能特性。
•
功能高分子材料的发展前景：在多个领域展示出广阔的发展前景和应
用潜力。
应用于医疗领域，如
保领域具有重要应
源存储和转换方面扮
如有机发光二极管
药物控释、组织工程
用，例如水处理、污
演着重要角色，例如
（OLEDs）、柔性电
等，为治疗和诊断提
染物检测和清洁技术
太阳能电
等。
池等。
四、功能高分子材料发展现状和未来发展
方向
发展现状
未来发展方向
功能高分子材料的研究和应用取得了巨大的进
特的特性。
二、功能高分子材料的制备与性能
1
合成方法
通过不同的合成方法，如聚合反应、共
物理性质 ⚖️
2
聚反应等，可以制备出具有特定功能的
高分子材料。
功能高分子材料具有多种物理性质，如
机械强度、热稳定性、电导率等，可以
广泛应用于不同领域。
3
化学性质 ⚗️
功能高分子材料可以通过不同的化学反
功能性能
功能高分子材料可以表现出一系列独特
的功能性能，如荧光性、导电性、自修
复性等。
4
应与其他物质发生作用，实现特定的化
学性质和反应。
三、功能高分子材料应用领域
电子领域应用
⚡️
医疗领域应用
环保领域应用
♻️
能源领域应用
⚡️
高分子材料制备技术作业指导书
高分子材料制备技术作业指导书第1章引言 (4)1.1 高分子材料概述 (4)1.2 制备技术简介 (4)第2章高分子合成基本原理 (5)2.1 高分子合成方法 (5)2.1.1 加聚反应 (5)2.1.2 缩聚反应 (5)2.1.3 模板聚合 (5)2.1.4 原子转移自由基聚合 (5)2.2 高分子聚合反应 (5)2.2.1 自由基聚合 (5)2.2.2 离子聚合 (6)2.2.3 配位聚合 (6)2.2.4 缩聚反应 (6)2.3 高分子结构及其功能 (6)2.3.1 高分子链结构 (6)2.3.2 高分子结晶性 (6)2.3.3 高分子取向 (6)2.3.4 高分子复合材料 (6)2.3.5 高分子功能材料 (6)第3章均相聚合反应 (7)3.1 溶液聚合 (7)3.1.1 原理 (7)3.1.2 操作步骤 (7)3.1.3 注意事项 (7)3.2 乳液聚合 (7)3.2.1 原理 (7)3.2.2 操作步骤 (7)3.2.3 注意事项 (7)3.3 悬浮聚合 (7)3.3.1 原理 (8)3.3.2 操作步骤 (8)3.3.3 注意事项 (8)第4章非均相聚合反应 (8)4.1 本体聚合 (8)4.1.1 概述 (8)4.1.2 基本原理 (8)4.1.3 实验操作 (8)4.2 熔融聚合 (8)4.2.1 概述 (8)4.2.2 基本原理 (9)4.3 水相聚合 (9)4.3.1 概述 (9)4.3.2 基本原理 (9)4.3.3 实验操作 (9)第5章高分子材料添加剂 (9)5.1 稳定剂 (9)5.1.1 光稳定剂 (9)5.1.2 热稳定剂 (10)5.1.3 抗氧化剂 (10)5.2 填充剂 (10)5.2.1 无机填充剂 (10)5.2.2 有机填充剂 (10)5.3 润滑剂 (10)5.3.1 外润滑剂 (10)5.3.2 内润滑剂 (10)5.4 阻燃剂 (10)5.4.1 无机阻燃剂 (10)5.4.2 有机阻燃剂 (11)第6章热塑性高分子材料制备 (11)6.1 热塑性塑料概述 (11)6.2 聚乙烯制备 (11)6.2.1 制备方法 (11)6.2.2 工艺流程 (11)6.2.3 影响因素 (11)6.3 聚丙烯制备 (11)6.3.1 制备方法 (12)6.3.2 工艺流程 (12)6.3.3 影响因素 (12)6.4 聚氯乙烯制备 (12)6.4.1 制备方法 (12)6.4.2 工艺流程 (12)6.4.3 影响因素 (12)第7章热固性高分子材料制备 (13)7.1 热固性塑料概述 (13)7.2 酚醛树脂制备 (13)7.2.1 原料选择与配比 (13)7.2.2 缩合反应 (13)7.2.3 凝胶化与固化 (13)7.2.4 后处理 (13)7.3 环氧树脂制备 (13)7.3.1 原料选择与配比 (13)7.3.2 开环聚合 (13)7.3.3 固化 (14)7.4 不饱和聚酯树脂制备 (14)7.4.1 原料选择与配比 (14)7.4.2 酯化反应 (14)7.4.3 固化 (14)7.4.4 后处理 (14)第8章橡胶材料制备 (14)8.1 天然橡胶 (14)8.1.1 橡胶树种植与采集 (14)8.1.2 天然橡胶的制备 (14)8.1.3 天然橡胶的性质与应用 (14)8.2 合成橡胶 (14)8.2.1 丁苯橡胶 (14)8.2.2 顺丁橡胶 (15)8.2.3 丁腈橡胶 (15)8.2.4 氯丁橡胶 (15)8.3 硫化橡胶 (15)8.3.1 硫化橡胶的制备原理 (15)8.3.2 硫化橡胶的配方设计 (15)8.3.3 硫化橡胶的功能评价 (15)8.3.4 硫化橡胶的应用 (15)8.4 特种橡胶 (15)8.4.1 硅橡胶 (15)8.4.2 氟橡胶 (15)8.4.3 聚氨酯橡胶 (15)8.4.4 氯磺化聚乙烯橡胶 (15)8.4.5 热塑性弹性体橡胶 (15)第9章复合材料制备 (15)9.1 复合材料概述 (16)9.2 纤维增强复合材料 (16)9.2.1 纤维的选择 (16)9.2.2 基体材料 (16)9.2.3 制备工艺 (16)9.3 层状复合材料 (16)9.3.1 层状复合材料的结构 (16)9.3.2 制备工艺 (16)9.4 颗粒增强复合材料 (17)9.4.1 颗粒的选择 (17)9.4.2 制备工艺 (17)第10章功能性高分子材料制备 (17)10.1 功能性高分子概述 (17)10.1.1 功能性高分子的定义与分类 (17)10.1.2 功能性高分子的基本性质与特点 (17)10.1.3 功能性高分子的应用领域 (17)10.2.1 导电高分子材料的类型与结构 (17)10.2.2 导电高分子材料的制备方法 (17)10.2.3 导电高分子材料的应用实例 (17)10.3 磁性高分子材料 (17)10.3.1 磁性高分子材料的结构与分类 (18)10.3.2 磁性高分子材料的制备技术 (18)10.3.3 磁性高分子材料的应用研究 (18)10.4 光学活性高分子材料 (18)10.4.1 光学活性高分子材料的特性与分类 (18)10.4.2 光学活性高分子材料的制备方法 (18)10.4.3 光学活性高分子材料的应用领域 (18)10.5 生物医用高分子材料 (18)10.5.1 生物医用高分子材料的特性与要求 (18)10.5.2 生物医用高分子材料的分类与选用 (18)10.5.3 生物医用高分子材料的制备与加工技术 (18)10.5.4 生物医用高分子材料的应用实例 (18)第1章引言1.1 高分子材料概述高分子材料是一类由相对分子质量较高的化合物构成的材料，具有独特的物理、化学及生物学功能。
高分子材料的制备及其应用
高分子材料的制备及其应用高分子材料是一种由大量分子组成的材料，具有多种性能优异、加工性好、耐腐蚀、轻质等优点，被广泛应用于化工、医药、电子、汽车等各个领域。
高分子材料的制备技术不断发展、创新，使得高分子材料的品质不断提高，应用范围不断扩大。
一、高分子材料的制备技术1、聚合法聚合法是制备高分子材料的最常用的方法之一，它是利用单体分子中的共价键发生聚合反应而将单体转变为高分子的过程。
聚合反应中，单体反应物与聚合引发剂在加热、搅拌等作用下，形成聚合物。
2、交联法交联法是通过引入化合物，如交联剂等，使高分子材料中的结构发生交联，并形成高强度的网络结构。
交联法主要以叉烷、化学交联等方式实现交联。
3、聚合物改性法聚合物改性法是利用外界工艺干预的方式，通过加入其他物质改变聚合物的化学结构和物理性质，以改变和优化高分子材料的性质。
二、高分子材料的应用领域1、建筑领域高分子材料在建筑领域中的应用越来越广泛。
例如，防水屋面、防水涂料、粘合剂、土壤改良剂、保温材料等都可以利用高分子合成材料得到实现。
他们在建筑材料中具有优异的防水性、耐热性、强度高、粘合性好、不膨胀等特点。
2、电子领域高分子材料在电子领域中的应用是提高电子设备应用性能、功能的一个有效方式。
高分子材料可以为各种微型器件提供基础，如液晶显示器、电池电极、电容器、开关、透明导电系统等。
3、医疗领域高分子材料在医疗领域中的应用也较为广泛，如人工器官、生物传感器、医用材料、药物缓释系统、组织修复等。
高分子材料的生物可兼容性使得其在医疗领域中的应用得到了较为完整的认可与推广。
4、汽车领域高分子材料在汽车领域中的应用是使汽车整体降低重量，提高噪音隔绝性能等。
例如，高分子热塑料可以代替传统的铝合金制品；高分子复合材料可以成为汽车制造业中轻量化的一个新方向。
总的来看，高分子材料的制备技术和应用领域不断扩大和创新，推动了高分子材料行业的发展。
未来随着该行业不断成熟，更多创新技术和产品的涌现，高分子材料行业无疑将拥有更广阔的发展前景。
有机化学中的功能分子与功能材料
有机化学中的功能分子与功能材料功能分子和功能材料在有机化学领域中起着重要作用。
它们具备特殊的结构和性质，可以用于制备各种有机材料，广泛应用于生命科学、材料科学和能源领域。
本文将介绍有机化学中常见的功能分子和功能材料，并探讨它们的合成方法和应用前景。
一、有机化学中的功能分子功能分子是指能够在化学反应中发挥特定功能的有机分子。
它们通常具有特殊的结构，能够通过特定的作用与它人分子或物体发生相互作用。
功能分子的合成方法多种多样，通常是通过有机合成化学反应得到。
下面将介绍几种常见的功能分子。
1. 生物活性分子生物活性分子是指具有一定生物活性，对生命体产生特定效应的有机化合物。
例如，药物分子可通过与特定受体结合来具有治疗疾病的效果。
在有机合成中，药物分子的设计和合成是一个重要的课题，需要考虑分子的立体结构、药代动力学和药物效力等因素。
2. 光敏分子光敏分子是指能够吸收特定波长的光并发生化学反应的有机分子。
它们通常具有特殊的共轭结构，可以通过吸收光能进行能量转移或电子转移反应。
光敏分子在光动力疗法、光催化和光电子器件等方面有广泛的应用。
3. 发光分子发光分子是指能够发出可见光的有机分子。
它们通常含有芳香环和共轭结构，在受到激发后发生荧光或磷光发射。
发光分子在荧光探针、有机发光二极管和荧光标记等领域有重要应用。
二、有机化学中的功能材料功能材料是指由功能分子组成的材料，具备特殊的性能和应用潜力。
有机化学中的功能材料种类繁多，下面将介绍几种常见的功能材料。
1. 共轭聚合物共轭聚合物是一类由具有共轭结构的有机分子组成的高分子材料。
它们具有良好的电子传输性能和光学性质，广泛应用于有机太阳能电池、有机场效应晶体管和光电子器件等领域。
2. 功能性薄膜功能性薄膜是一种具有特殊功能的薄膜材料，包括气体分离膜、阳离子交换膜和光学薄膜等。
它们在环境保护、能源转换和光电子器件等方面具有重要应用。
3. 分子筛分子筛是由无机骨架和有机功能分子组成的多孔材料，可用于分离、吸附和催化等方面。
高分子材料的合成与加工成型技术
高分子材料的合成与加工成型技术高分子材料是一类由高分子化合物构成的大分子材料，其长链结构使其具有一系列优异的物理化学性质，包括可塑性、韧性、耐腐蚀性和绝缘性等。
高分子材料的合成和加工成型技术是制备高分子材料产品的关键技术，其发展对于高分子材料产业的发展具有至关重要的意义。
下面就对高分子材料的合成与加工成型技术进行探讨。
高分子材料的合成是将单体化合物通过化学反应合成成长链高分子化合物的过程。
主要的合成方法包括聚合反应、缩聚反应和交联反应等。
聚合反应是指利用自由基、阴离子或阳离子等聚合引发剂催化单体分子之间的化学反应，形成长链高分子的过程。
缩聚反应则是将两个分子通过缩合反应形成一个分子的过程。
交联反应是指将高分子分子链和交联剂分子间的化学键形成的过程。
高分子材料的加工成型技术主要包括注塑成型、挤出成型、吹膜成型和热成型等。
注塑成型是将高分子材料塑料化后喷射注入模具中，并在模具中冷却、定型，制成塑料制品的方法。
挤出成型是将高分子材料加热软化后挤压成型，常见的挤出产品有管材、板材、膜材等。
吹膜成型是将高分子材料塑化后通过吹气成型机器吹出薄膜，常见的吹膜产品有手套、保鲜膜等。
热成型则是将高分子材料塑化后压制成形，用于制作餐具、文具等。
在高分子材料合成和加工成型的过程中，还需考虑到环境保护和能源消耗等因素。
因此，绿色制造和可持续发展成为了现代高分子材料产业的发展方向。
绿色制造是指在生产过程中采用环保技术，减少污染物的排放，实现高分子材料产业的可持续发展。
而可持续发展则是指不断满足人类生产生活需求的同时，不破坏自然环境和资源，实现人类与自然的和谐共生。
综上所述，高分子材料的合成和加工成型技术是高分子材料产业发展的关键技术，具有重要意义。
随着科学技术的不断发展和进步，高分子材料的合成和加工成型技术也不断地完善和发展，向着绿色制造和可持续发展的方向发展，为人类生产生活带来更加环保、高效和优质的高分子材料产品。
各类功能高分子合成以及应用介绍
10.1.1 功能高分子分类
（1） 具有分离功能的高分子 （2） 高分子试剂 （3） 高分子催化剂
（4） 医用高分子和高分子药物
（5） 其他
10.1.2 功能高分子的合成方法
（1） 功能单体聚合或缩聚反应
离子交换膜的应用
电渗析
离子选择电极
人工肾
10.6.2高分子反渗透膜、超滤膜
目前反渗透膜、超滤膜在许多领域都得到了应用。
海水淡化
血液透析
超滤设备
电镀废液处理设备
10.7 生物医用功能高分子
10.7.1 生物医用功能高分子
1.高分子医用材料的要求和种类 作为医用材料特别是在体内使用的材料应具备许多特 性，由这两方面来考虑： （1）材料对人体的影响 材料应该是无毒，不致癌，不引起 过敏反应，不破坏邻近组织，抗凝 血，不引进血栓，不引起蛋白质和 酶分解等。 （2）人体对材料的影响 耐磨耗，不产生力学性老化，表面状态和形态 要稳定，无化学变质或分解，不吸附或沉淀物 出现等。
醇（PVA）。
分子式
聚乙烯醇
（2）配位原子为氮的高分子螯合剂
配位原子为氮的螯合剂主要有胺、肟、席夫碱、羟肟酸等。 含有席夫碱结构的高分子螯合物：具有良好的热稳定性、 耐温材料。 （3）配位原子为磷、硫、砷、硒的高分子螯合剂
这类螯合剂对不同的金属有不同的螯合能力，可以合成各
种功能的新型功能树脂。 （4）具有冠醚结构的大分子配位树脂 冠醚能够与钠、钾等碱金属配合，引入聚合物的主链或侧 链中，具有分离碱金属离子的特性。
医用材料要解决血液相容问题的途径： 1.解决材料表面的光滑性 2.材料表面带负电荷 3.调节材料表面的亲水性的疏水性的比例 4.接枝肝素 5.选择具有抗凝血作用的微相分离材料 6.伪内膜化
高分子材料合成方法
高分子材料合成方法高分子材料合成方法是一种制备高分子材料的方法，通过控制分子结构和化学反应参数，合成出具有特定功能和性能的高分子材料。
高分子材料是一类由大量重复单元组成的巨大分子，具有较高的分子量和多种物理、化学性质。
高分子材料广泛应用于材料科学、化学工程、生物医学和能源等领域。
高分子材料的合成方法可以分为物理方法和化学方法两大类。
物理方法主要包括聚合法、熔融法、溶剂法和固相法等。
聚合法是最常用的高分子材料合成方法之一，它通过在反应中引入单体分子与链端活性中心反应，将单个分子逐渐连接成为高分子链。
常用的聚合方法包括自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合和锁链聚合等。
自由基聚合是最常见的聚合方法之一，它通过引入引发剂，使单体分子中的双键发生开裂，生成自由基反应活性中心，从而引发聚合反应。
阴离子聚合和阳离子聚合是通过引入铵盐或离子交换体等引发剂，在适当的条件下引发聚合反应。
锁链聚合是通过引入不对称的双功能或多功能单体，并通过合适的引发反应来制备线性链或交联聚合物。
熔融法是将高分子材料的原料加热至熔融状态，通过受热、冷却等工艺来合成高分子材料。
这种方法适用于热稳定性较好的高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯等。
熔融法合成具有高分子量和较好相容性的聚合物，可以通过热塑性加工制备各种材料。
溶剂法是将高分子材料的原料溶解在适当的溶剂中，通过调整反应条件来合成高分子材料。
常见的溶剂法包括沉淀聚合法、液液界面聚合法和乳液聚合法等。
沉淀聚合法是将高分子材料的溶质从溶液中析出，并在一定条件下生成聚合物。
液液界面聚合法是在两相非亲和的溶剂界面上引发聚合反应，生成高分子材料。
乳液聚合法是在水相中形成乳液，通过引发剂的作用，在油相中生成聚合物颗粒。
固相法是将高分子材料的原料固态混合，在高温条件下相互反应，生成高分子材料。
常见的固相法包括缩聚法、交联法和光聚合法等。
缩聚法是通过相应的单体之间的缩合反应将单体聚合成高分子材料，生成分子链延长的高分子材料。
《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 。
高分子材料的合成
高分子材料的合成在现代材料科学领域中，高分子材料凭借其独特的性能和广泛的应用领域而备受关注。
高分子材料的合成是一项重要的研究课题，本文将深入探讨高分子材料的合成方法，包括常用的聚合反应、共聚反应和后掺等技术。
一、聚合反应聚合反应是制备高分子材料的常见方法之一。
聚合反应通过将单体分子在一定条件下连接成长链高分子分子，使其具备特定的结构和性质。
聚合反应的条件包括适宜的温度、催化剂和反应时间等。
1. 自由基聚合反应自由基聚合反应是一种常用的聚合方法，通过引入自由基引发剂，使单体分子中的双键发生开裂并与其他自由基连接形成长链高分子。
自由基聚合反应适用于合成聚乙烯、聚丙烯等高分子材料。
2. 阳离子聚合反应阳离子聚合反应是基于阳离子引发剂的一种聚合方法，适用于含有极性官能团的单体。
阳离子聚合反应可用于合成聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等高分子材料。
3. 阴离子聚合反应阴离子聚合反应是基于阴离子引发剂的一种聚合方法，适用于含有负电荷的单体。
阴离子聚合反应常用于合成聚氯乙烯、聚苯乙烯等高分子材料。
二、共聚反应共聚反应是将两种或多种不同的单体分子通过聚合反应连接成高分子结构的方法。
共聚反应可以在一定程度上调节高分子材料的性能，扩展其应用范围。
1. 无定型共聚反应无定型共聚反应是一种常见的共聚反应方法，通过在反应体系中同时引入不同单体分子，使其共同参与聚合反应形成无定型高分子结构。
无定型共聚反应适用于制备聚酯醚、聚酰胺等高分子材料。
2. 嵌段共聚反应嵌段共聚反应是一种将两种或多种单体分子以片段的形式依次连接成高分子结构的方法。
嵌段共聚反应可以控制高分子材料的结晶行为和热性能，并能制备具有特定功能的材料。
三、后掺后掺是一种将低分子化合物（后掺剂）加入到高分子材料中，通过化学反应使其与高分子链发生结合的方法。
后掺可以在材料表面改善性能、调节形态和增加功能等。
1. 共价后掺共价后掺是一种通过共价键连接后掺剂和高分子链的方法。
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-）。
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
电活性高分子材料
电活性高分子材料的发展导致了导电聚合物，
聚合物电解质，聚合物电极的出现。此外超导、电
致发光、电致变色聚合物也是近年来的重要研究成
果，其中以电致发光材料制作的彩色显示器已经被
日本和美国公司研制成功，有望成为新一代显示器
件。此外众多化学传感器和分子电子器件的发明也
得益于电活性聚合物和修饰电极技术的发展。
人工骨材料、高分子药用材料
医用高分子的分类
医用高分子是一门分子的定义至今尚不十分明确。另 外，由于医用高分子是由多学科参与的交叉学科， 根据不同学科领域的习惯出现了不同的分类方式。 目前医用高分子材料随来源、应用目的等可以 分为多种类型。各种医用高分子材料的名称也很不 统一。
2. 非纤维素酯类膜材料 （1）非纤维素酯类膜材料的基本特性 ① 分子链中含有亲水性的极性基团； ② 主链上应有苯环、杂环等刚性基团，使之有 高的抗压密性和耐热性； ③ 化学稳定性好； ④ 具有可溶性； 常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚砜、 聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物等。
（2）主要的非纤维素酯类膜材料 （i）聚砜类 O S 聚砜结构中的特征基团为 O ，为了引入亲水基 团，常将粉状聚砜悬浮于有机溶剂中，用氯磺酸进行 磺化。 聚砜类树脂常用的制膜溶剂有：二甲基甲酰胺、 二甲基乙酰胺、N—甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜等。
（5）药用高分子 这类高分子包括大分子化药物和药物高分子。 前者是指将传统的小分子药物大分子化，如聚 青霉素；后者则指本身就有药理功能的高分 子，如阴离子聚合物型的干扰素诱发剂。
除此之外，还有以下一些常用的分类方法。 （1）按材料的来源分类 1）天然医用高分子材料 如胶原、明胶、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、 多糖、甲壳素及其衍生物等。 2）人工合成医用高分子材料 如聚氨酯、硅橡胶、聚酯等。
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单体加成而聚合起来的反应称作加聚反应。 产物称作加聚物，加聚物的元素的组成与单 体相同，仅仅时电子结构有所改变，加聚物 的分子量是单体分子量的整数倍。
n CH2 CH
Cl
CH2CH
Cl
n
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缩聚反应往往是官能团间的反应，除形成 缩聚物外，根据官能团种类的不同，还有 水、醇、氨或氯化氢等低分子附产物产生。
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命名
常规用法和俗名
一种单体经加聚制成的聚合物，常以单体名前 冠以“聚”字，如聚乙烯、聚苯乙烯等 ； 由两种不同的单体聚合成的产物，常取两种单 体的简名，后缀“树脂”来命名。如苯酚和甲 醛，尿素和甲醛，甘油和邻苯二甲酸酐的缩聚 产物分别称作酚醛树脂、脲醛树脂和醇酸树脂。 “树脂”是一个术语，指未加有助剂的聚合物 粉料、粒料等。
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重复单元
2. 聚合物的分类和命名
分类
从制成的材料的性能和用途常将聚合物分 为供塑料用、橡胶用、纤维用的三大类。 由聚合物制成的塑料、橡胶、纤维称为三 大合成材料。 目前功能高分子已成为新的一类。
3/4/2019应以有机化合物分 类为基础 。 碳链聚合物：大分子主链完全由碳原子组成。如 聚乙烯、聚氯乙烯等。 杂链聚合物：大分子主链中除碳原子外，还有氧、 氮、硫等杂原子。如聚醚、聚酯、聚酰胺、聚脲、 等。这类大分子都有特征基团。 元素有机聚合物：大分子主链中没有碳原子，主 要由硅、硼、铝等原子组成，但侧链却由有机基 团组成，如甲基、乙基、乙烯基、芳基等。 如果主链和侧基均无碳原子则称为无机高分子。
n NH2(CH2 )6NH2 + n HOOC (CH2)4COOH
H
NH(CH2)6NH CO(CH2 )4CO
n
OH
+
(2n-1)H2 O
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连锁聚合( Chain growth polymerization) 的特征： 整个聚合过程由链引发、链增长、链终止等几步 基元反应组成。 各步的反应速率和活化能差别很大。 链引发时活性中心的形成，活性中心可以时自由 基、阳离子、阴离子。因此而有自由基聚合、阳 离子聚合和阴离子聚合。 单体只能和活性中心反应而使链增长，但单体彼 此之间不能反应。 活性中心的破坏就是链终止。烯烃类单体的加聚 反应大部分属于连锁聚合。
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商业上的常用名
尼龙
代表聚酰胺一大类。尼龙后的第一各数字表 示二元胺的碳原子数，第二个或以后的数 字则代表二元酸的碳原子数。 尼龙－610 就是己二胺和葵二酸的反应产物。 尼龙名字后面只附一个数字的则代表氨基 酸或内酰胺的聚合物，数字也代表碳原子 数，如尼龙6是已内胺的聚合物。
= ?
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Macromolecule
CH2CHCH2CHCH2CH
Cl Cl Cl
CH2CH
结构单元 重复单元
n
重复单元数 聚合度
Cl
链节
由能够形成结构单元的小分子所组成的化合物，称为单体 。 上述的单体是氯乙烯，也称为单体单元对聚氯乙烯这一类聚合 物来说，结构单元、重复单元、单体单元是相同的。
高分子材料合成与制备
段辉 材料化学系
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1. 高分子的基本概念
高分子是通常是指分子量高达104～106，且由许 多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连 接而成，又称为聚合物。 高分子定义： 高分子指分子主链上的原子都直接以价键连接， 且链上的成键原子都共享成键电子的化合物。 Polymer
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3. 聚合反应
由低分子单体合成聚合物的反应称作聚合反应。
（ 1 ）按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化可
将聚合反应分为加聚反应和缩聚反应两大类； （2）根据聚合反应机理和动力学，开始将聚合反应 分为连锁聚合和逐步聚合两大类。
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“纶”字作为合成纤维的商品名的后缀字 涤纶代表聚对苯二甲酸乙二酯； 面纶代表尼龙6； 维尼纶代表聚乙烯醇缩醛； 腈纶代表聚丙烯腈； 氯纶代表聚氯乙烯； 丙纶代表聚丙烯。
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橡胶
许多合成的生橡胶是共聚物，往往从共聚单 体中各取一个字，后缀“橡胶”二字来命 名，如丁（二烯）苯（乙烯）橡胶，丁 （二烯）（丙烯）腈橡胶，乙（烯）丙 （烯）橡胶等。
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由一种单体聚合而成得聚合物称为均聚物， 如聚氯乙烯、聚乙烯。
由两种以上单体共聚而成的聚合物称为共 聚物，如氯乙烯－醋酸乙烯共聚物。
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NH(CH2)6NH CO(CH2)4 CO 结构单元 结构单元
n
注意： 有的聚合物的结构单元和单体单元是不一样的， 聚酰胺一类聚合物，如尼龙66的重复单元由NH(CH2)6NH- 和-CO(CH2)4CO- 两种结构单元组 成，这两种结构单元比其单体己二胺 NH2(CH2)6NH2 和己二酸HOOC (CH2)4COOH要 少一些原子，是聚合过程中失去水的结果，这种 结构单元不宜再称为单体单元。
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逐步聚合(Step growth polymerization) 的特征： 在低分子转变成高分子的过程，反应是逐步进行 的，即每一步的反应速率和活化能大致相同。反 应早期，大部分单体很快聚合成二聚体、三聚体 等低聚物，短期内转化率很高。 随后，低聚物间继续反应，分子量缓慢增加，直 至转化率很高时，分子量才达到较高的数值。 在逐步聚合全过程中，体系由单体和分子量递增 的一系列中间产物所组成，中间产物的任何两分 子间都能反应。 绝大多数缩聚反应和合成聚氨酯的反应都属于逐 步聚合反应。
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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-）。