第六章 功能高分子材料
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功能高分子-gn06
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第六章 感光性高分子
现代光化学研究发现，在一般情况下，光化学 反应是符合这两个定律的。但亦发现有不少实际例 子与上述定律并不相符。如用激光进行强烈的连续 照射所引起的双光量子反应中，一个分子可连续吸 收两个光量子。而有的分子所形成的激发态则可能 将能量进一步传递给其他分子，形成多于一个活化 分子，引起连锁反应，如苯乙烯的光聚合反应。因 此，爱因斯坦又提出了量子收率的概念，作为对光 化学第二定律的补充。
23
第六章 感光性高分子
例如，两个相等的原子轨道ΦA和ΦB的相互作 用后可形成两个分子轨道：
Φ1＝ΦA＋ΦB Φ2＝ΦA－ΦB
其中，一个分子轨道是成键的，能量比原来的 原子轨道更低，因此更稳定；而另一个分子轨道是 反键的，能量比原来的原子轨道高。这种情况可描 绘如图6—2所示。
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第六章 感光性高分子
6
第六章 感光性高分子
感光性高分子作为功能高分子材料的一个重要 分支，自从1954年由美国柯达公司的Minsk等人开 发的聚乙烯醇肉桂酸酯成功应用于印刷制版以后， 在理论研究和推广应用方面都取得了很大的进展， 应用领域已从电子、印刷、精细化工等领域扩大到 塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面，发展之势 方兴未艾。本章将较为详细地介绍光化学反应的基 础知识与感光性高分子的研究成果。
20
第六章 感光性高分子
2.4 分子的光活化过程 从光化学定律可知，光化学反应的本质是分子
吸收光能后的活化。当分子吸收光能后，只要有足 够的能量，分子就能被活化。
分子的活化有两种途径，一是分子中的电子受 光照后能级发生变化而活化，二是分子被另一光活 化的分子传递来的能量而活化，即分子间的能量传 递。下面我们讨论这两种光活化过程。
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第六章 感光性高分子
现代光化学研究发现，在一般情况下，光化学 反应是符合这两个定律的。但亦发现有不少实际例 子与上述定律并不相符。如用激光进行强烈的连续 照射所引起的双光量子反应中，一个分子可连续吸 收两个光量子。而有的分子所形成的激发态则可能 将能量进一步传递给其他分子，形成多于一个活化 分子，引起连锁反应，如苯乙烯的光聚合反应。因 此，爱因斯坦又提出了量子收率的概念，作为对光 化学第二定律的补充。
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第六章 感光性高分子
例如，两个相等的原子轨道ΦA和ΦB的相互作 用后可形成两个分子轨道：
Φ1＝ΦA＋ΦB Φ2＝ΦA－ΦB
其中，一个分子轨道是成键的，能量比原来的 原子轨道更低，因此更稳定；而另一个分子轨道是 反键的，能量比原来的原子轨道高。这种情况可描 绘如图6—2所示。
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第六章 感光性高分子
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第六章 感光性高分子
感光性高分子作为功能高分子材料的一个重要 分支，自从1954年由美国柯达公司的Minsk等人开 发的聚乙烯醇肉桂酸酯成功应用于印刷制版以后， 在理论研究和推广应用方面都取得了很大的进展， 应用领域已从电子、印刷、精细化工等领域扩大到 塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面，发展之势 方兴未艾。本章将较为详细地介绍光化学反应的基 础知识与感光性高分子的研究成果。
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第六章 感光性高分子
2.4 分子的光活化过程 从光化学定律可知，光化学反应的本质是分子
吸收光能后的活化。当分子吸收光能后，只要有足 够的能量，分子就能被活化。
分子的活化有两种途径，一是分子中的电子受 光照后能级发生变化而活化，二是分子被另一光活 化的分子传递来的能量而活化，即分子间的能量传 递。下面我们讨论这两种光活化过程。
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第六章 高分子材料的磨损性能
高分子材料性能学
磨粒磨损示意 (金属与橡胶间）
13
p (3 sc )r 2 Hr 2
W r 2L tan
W PL tan PL tan
3 sc
H
高分子材料性能学
14
(3)疲劳磨损
在交变应力作用下，橡胶与 金属表面微凸接触点处受到周期 性变化的应力作用，在相对运动 中，刚性微凸使橡胶材料表面发 生多次压缩、拉伸、剪切变形， 当应力循环次数达到一定时产生 疲劳裂纹，进而 扩展形成磨屑。
滚动摩擦示意
滚 动 摩 擦 系 数 μ
滚动速度v(m/s)
低v，与载荷（W）无关；中等v，μ正比于W1/3; 高v， μ正比于W1/2
8
6.2 磨损
高分子材料性能学
①反复进行局部变形和断裂 ②材料表层经过每次循环后总要变到新的状态 磨损三个阶段：
① 跑合（磨合）阶段 ② 稳定磨损阶段 ③ 剧烈磨损阶段
高分子材料性能学
第六章 高分子材料的磨损性能
1
主要内容:
磨损的基本概念及类型； 磨 损 过 程； 耐磨性及其测量方法； 影响磨损的因素 摩擦磨损中的表面力化学反应
高分子材料性能学
2
高分子材料性能学
6.1 磨损的基本概念及类型
一、摩擦与磨损的概念 1．摩 擦 接触物体间阻碍运动的现象，阻力称为摩擦力 2．磨损 在摩擦作用下物体相对运动时，表面逐渐分离出 磨屑从而不断损伤的现象。静强度理论基本适合于磨 损过程分析
3
1.优点:
高分子材料的磨损
1)抗划伤能力(柔性大,硬度小)
高分子材料性能学
2)聚合物对磨粒具有良好的适应性、就范性和埋嵌性。
3)高弹性又可在接触表面产生变形而不发生切削犁沟式损伤 4)就耐磨性而言，聚合物与金属配对的摩擦副优于金属与金 属配对的摩擦副
功能高分子材料第六章环境降解高分子材料
功能高分子材料第六章环境降解高分子材料高分子材料在环境中长时间暴露后会发生降解，这种环境降解是指高分子材料在自然环境下与阳光、氧气、水、微生物等因素相互作用，引起材料的性能变化和组成的改变的过程。
环境降解是高分子材料应用过程中必须考虑的一个重要问题，因为它会影响高分子材料的使用寿命和性能，从而限制其应用范围。
高分子材料环境降解的机理复杂多样，主要包括氧化降解、光催化降解、热降解、水解降解、微生物降解等几个方面。
氧化降解是指高分子材料中的化学键由于氧气的作用而发生氧化反应，从而导致材料性能的变化和损坏。
氧化降解是高分子材料在自然环境中发生的主要降解方式，主要是由于高分子材料中的亚甲基、芳香基、酮基、醇基等官能团的氧化反应，导致材料的断裂、硬化、脆化等。
光催化降解是指高分子材料中有机颜料、填料、稳定剂等添加剂在阳光照射下发生光催化反应，引起高分子材料的降解。
光催化降解是高分子材料在户外环境中暴露后发生的一种重要降解方式，主要是由于阳光中的紫外线和可见光辐射引起。
热降解是指高分子材料在高温环境下发生的一种降解方式，主要是由于高温引起高分子材料分子链的断裂、固化、交联等反应，从而导致材料性能的变化和破坏。
水解降解是指高分子材料中的酯键、醚键、醚键、酰胺键等化学键在水的作用下发生水解反应，从而导致材料性能的变化和分解。
微生物降解是指高分子材料在微生物的作用下发生降解的过程，主要是由于微生物通过分泌酶、代谢物等方式引起高分子材料的降解。
为了延长高分子材料的使用寿命和降低环境降解带来的影响，可以采取一些措施。
例如，在高分子材料中添加稳定剂、抗氧化剂、抗紫外线剂等，可以提高材料的耐氧化、耐光老化性能。
此外，设计合理的高分子结构、选择合适的添加剂、调整材料处理工艺等也可以减缓高分子材料的环境降解速度。
总之，高分子材料的环境降解是一个复杂的过程，涉及多种因素的相互作用。
了解高分子材料的环境降解机理，采取相应的措施来减缓降解速度是提高高分子材料使用寿命和性能的关键。
离子交换树脂 ppt课件
43
将经干燥的树脂置于2 L浓度为 l mol/L 的氢氧化钠乙醇溶液中，加热回流约10 h， 然后冷却过滤，用水和稀盐酸洗涤，再用水 洗涤数次，最后在100℃下干燥，即得成品。
44
（3）强碱型阴离子交换树脂的制备
强碱型阴离子交换树脂主要以季胺基作为离子 交换基团，以聚苯乙烯作骨架。
制备方法是：将聚苯乙烯系白球进行氯甲基化， 然后利用苯环对位上的氯甲基的活泼氯，定量地与 各种胺进行胺基化反应。
37
强酸型阳离子交换树脂的制备实例： 将1 g BPO（过氧化二苯甲酰）溶于80 g苯乙
烯与20 g二乙烯基苯（纯度50％）的混合单体中。 搅拌下加入含有5 g明胶的500 mL去离子水中， 分散至所预计的粒度。从70℃逐步升温至95℃， 反应8～10 h，得球状共聚物。过滤、水洗后于 100～120℃下烘干。即成“白球”。
CH2 CH
NH2(C2H4NH)nH 二乙苯
CH2 CH CH2 CH CONH(C2H4NH)nH
CH2 CH
CH2O
CH2
CH CH2
CH CONH(C2H4N)n
CH3
CH2 CH
CH3
50
2、大孔型离子交换树脂
大孔型树脂的制备方法与凝胶型离子交换树脂基本相同。 重要的大孔型树脂仍以苯乙烯类为主。与离子交换树脂相比， 制备中有两个最大的不同之处：一是二乙烯基苯含量大大增 加，一般达85％以上；二是在制备中加入致孔剂。
1
一、发展概述
1935年英国的Adams和Holmes发表了关于酚 醛树脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告， 开创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分 子领域。
离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料。
将经干燥的树脂置于2 L浓度为 l mol/L 的氢氧化钠乙醇溶液中，加热回流约10 h， 然后冷却过滤，用水和稀盐酸洗涤，再用水 洗涤数次，最后在100℃下干燥，即得成品。
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（3）强碱型阴离子交换树脂的制备
强碱型阴离子交换树脂主要以季胺基作为离子 交换基团，以聚苯乙烯作骨架。
制备方法是：将聚苯乙烯系白球进行氯甲基化， 然后利用苯环对位上的氯甲基的活泼氯，定量地与 各种胺进行胺基化反应。
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强酸型阳离子交换树脂的制备实例： 将1 g BPO（过氧化二苯甲酰）溶于80 g苯乙
烯与20 g二乙烯基苯（纯度50％）的混合单体中。 搅拌下加入含有5 g明胶的500 mL去离子水中， 分散至所预计的粒度。从70℃逐步升温至95℃， 反应8～10 h，得球状共聚物。过滤、水洗后于 100～120℃下烘干。即成“白球”。
CH2 CH
NH2(C2H4NH)nH 二乙苯
CH2 CH CH2 CH CONH(C2H4NH)nH
CH2 CH
CH2O
CH2
CH CH2
CH CONH(C2H4N)n
CH3
CH2 CH
CH3
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2、大孔型离子交换树脂
大孔型树脂的制备方法与凝胶型离子交换树脂基本相同。 重要的大孔型树脂仍以苯乙烯类为主。与离子交换树脂相比， 制备中有两个最大的不同之处：一是二乙烯基苯含量大大增 加，一般达85％以上；二是在制备中加入致孔剂。
1
一、发展概述
1935年英国的Adams和Holmes发表了关于酚 醛树脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告， 开创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分 子领域。
离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料。
第六章-现代高分子材料
• 实验2： 橡胶的溶解
• 实验目的：探究体形结构的有机高分子在有 机溶剂中的溶解性。
• 实验用品：废轮胎粉末、汽油，试管。 • 实验步骤：取废轮胎粉末0.5g放入试管中，
加入10mL汽油，振荡试管。观察轮胎粉末是 否溶解及其他现象。
• 实验现象：几分钟后废轮胎粉末只是有一定 程度的胀大，但未溶解。
• 实验结论：橡胶不溶于有机溶剂汽油。
【有机高分子化合物溶解性的小结】 有机高分子化合物都不溶于水； 线型结构的有机高分子能溶解在适当的有机溶剂 中，但溶解过程比小分子缓慢； 而体型结构的高分子在有机溶剂中也不易溶解， 有的只是有一定程度的胀大。
• 注意：不能放进微波炉 中，以免因温度过高而 释出有害物质。
OTHER（其他）
• 常见PC（聚碳酸酯），如水壶 、太空杯、数码产品等
注意：PC在高温情况下易释放出 有毒的物质双酚A，对人体有害 。使用时不要加热，不要在阳 光下直晒
• PA（聚酰胺），即尼龙，多用 于纤维纺织和一些家电等产品 内部的制件。
线型结构
网状结构(体型)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成 的，所以也常被称为聚合物。当小分子连接构 成高分子时，有的形成很长的链状，有的由链 状结成网状。
三、高分子化合物性质探究
• 实验1：有机玻璃的溶解 • 实验目的：探究线型结构的有机高分子在有机溶剂中
的溶解性。 • 实验用品：有机玻璃，三氯甲烷，试管。 • 实验步骤：取有机玻璃粉末0.5g放入试管中，加入
高分子材料是衣、食、住、行和工农业 生产各方面都离不开的材料，其中棉、毛、丝、塑 料、橡胶等都是最常用的。
2、高分子材料的分类
高分子材料 按来源分类
材料科学与工程导论 第6章 高分子材料
聚酰胺（PA） 聚碳酸酯（PC） 聚甲醛（POM） 聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBT） 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 （ABS） PC
挡 风 板
6.1.3 高分子材料简介
ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是 Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母缩写）是一 种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。
有机玻璃顶棚
29
6.1.3 高分子材料简介
▲工程塑料
热稳定性高是其最突出 的特点。使用温度 150~174℃。 用于机械设备等工业。
聚砜（PSU） 聚醚砜（PES） 聚醚醚酮（PEEK） 聚苯硫醚（PPS） 聚四氟乙烯 （PTFE）
30
又称尼龙。强 度较高，耐磨、 自润滑性好， 广泛用作机械、 化工及电气零 件。 优良的机械性能， 透明无毒，应用 广泛。
初～40年代末）。
●现代高分子科学阶段（20世纪50年代初～20世纪末）。 ●21世纪的高分子科学—分子设计。
——高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早。1920年， 德国人Staudinger (施陶丁格)发表了“论聚合”的论文，提 出了高分子的概念。
9
6.1.1 高分子材料科学发展简史
高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，它
▲单体 用来制备高分子的小分子物质称单体。 高分子的单体： 通过聚合反应能制备高分
子化合物的物质称做单体。
例如乙烯是单体，能聚合 生成聚乙烯。
[ CH2–CH2 ]n
13
6.1.2 高分子材料基本概念
▲结构单元 构成大分子的最小重复结构单元，简称结构 单元，或称链节。
[ CH2–CH2 ]n
▲聚合度
第六章 高分子材料表面能谱分析法
表面分析能谱是采用 光束、电子束、离子束
等对固体表面进行激发，使之相应地释放出 光、电子、中子等 光、电子、中子等带有原物质所赋予的特征， 呈现出与原物质相对应的能量分布 对其能量进行检测与分析，及可以确定原物 质的结构、组成
4
X射线能谱分析(XPS)仪
5
固体样品X射线的能量
内层电子跃迁到费米能级消耗的能量Eb
由费米能级进入真空成为自由电子所需的能
量功函数Φ 自由电子的动能Ek hv=Ek+Eb+Ф
6
固体样品X射线的能量
仪器材料的功函数Φ是一个定值，约为4eV，入 射X光子能量已知，测出电子的动能Ek，便可得到 固体样品电子的结合能
各种原子，分子的轨道电子结合能是一定的，通 过对样品产生的光子能量的测定，可以了解样品中 元素的组成
物体无论是受到外界影响还是对外界发生作用都是通过表面来进行的物体的表面和它的本体在结构及化学组成上都有显著差别是对物体几十纳米以内的表面层结构及组成的检测与分析高分子材料的粘接染色印刷老化研究表面分析能谱是采用光束电子束离子束等对固体表面进行激发使之相应地释放出光电子中子等光电子中子等带有原物质所赋予的特征呈现出与原物质相对应的能量分布对其能量进行检测与分析及可以确定原物质的结构组成由费米能级进入真空成为自由电子所需的能量功函数自由电子的动能e仪器材料的功函数是一个定值约为4ev入射x光子能量已知测出电子的动能e便可得到固体样品电子的结合能各种原子分子的轨道电子结合能是一定的通过对样品产生的光子能量的测定可以了解样品中元素的组成元素所处的化学环境不同引起的结合能的微小差别叫化学位移由化学位移的大小可以可以分析元素的化合价和存在形式
化学位移示例
11
等对固体表面进行激发，使之相应地释放出 光、电子、中子等 光、电子、中子等带有原物质所赋予的特征， 呈现出与原物质相对应的能量分布 对其能量进行检测与分析，及可以确定原物 质的结构、组成
4
X射线能谱分析(XPS)仪
5
固体样品X射线的能量
内层电子跃迁到费米能级消耗的能量Eb
由费米能级进入真空成为自由电子所需的能
量功函数Φ 自由电子的动能Ek hv=Ek+Eb+Ф
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固体样品X射线的能量
仪器材料的功函数Φ是一个定值，约为4eV，入 射X光子能量已知，测出电子的动能Ek，便可得到 固体样品电子的结合能
各种原子，分子的轨道电子结合能是一定的，通 过对样品产生的光子能量的测定，可以了解样品中 元素的组成
物体无论是受到外界影响还是对外界发生作用都是通过表面来进行的物体的表面和它的本体在结构及化学组成上都有显著差别是对物体几十纳米以内的表面层结构及组成的检测与分析高分子材料的粘接染色印刷老化研究表面分析能谱是采用光束电子束离子束等对固体表面进行激发使之相应地释放出光电子中子等光电子中子等带有原物质所赋予的特征呈现出与原物质相对应的能量分布对其能量进行检测与分析及可以确定原物质的结构组成由费米能级进入真空成为自由电子所需的能量功函数自由电子的动能e仪器材料的功函数是一个定值约为4ev入射x光子能量已知测出电子的动能e便可得到固体样品电子的结合能各种原子分子的轨道电子结合能是一定的通过对样品产生的光子能量的测定可以了解样品中元素的组成元素所处的化学环境不同引起的结合能的微小差别叫化学位移由化学位移的大小可以可以分析元素的化合价和存在形式
化学位移示例
11
《功能高分子材料》PPT课件
特种高分子材料
有机氟材料，耐热性高分子，各 种功能高分子
＞1000 100～1000
20～80
1 1～2 2～4
1～20
10～100
* 价格比以通用高分子为1计。 精选课件ppt
21
2. 科学技术发展的需求
80～90年代，科学技术有了迅速发展。能 源、信息、电子和生命科学等领域的发展，对 高分子材料提出了新的要求。即要求高分子材 料具有迄今还不曾有过的高性能和高功能，甚 至要求既具有高功能亦具有高性能的高分子材 料。
特种高分子材料：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。
精选课件ppt
10
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。
特种高分子和功能高分子是目前高 分子学科中发展最快、研究最活跃的 新领域。
29
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，这是迄今为止唯
一报道的超导性有机高分子。
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。
1991年发现了尼龙11的铁电性，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
新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚合、 活性自由基聚合、等离子聚合等等；
新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共
聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合
物、含C60聚合物等等。
精选课件ppt
6
基本概念
材料表界面第六章 高分子材料的表面
结合（6-38）和（6-39），可得
或
SVLV(14cos2)2
(6-40)
cos=2SLV V1/21
(6-41)
6.7.3 几何平均法
● Fowkes对Good-Girifalco理论进一步了深入研究，发现大 多数场合下，式（6-32）中φ≈1，于是简写为
1 2 1 2 - 2 (12 ) 1 / 2 ( 6 - 4 2 )
不太适用，聚合物的界面张力：
1 221 (6 -2 8 )
6.7.2 Good-Girifalco理论
●两相之间的界面张力与粘附功Wa有关,
1 21 2 -W a (6 -2 9 )
● Good和Girifalco认为，粘附功和内聚能之间存在
如下的关系:
W a=(W c1 W c2)1 /2 (6 -3 0 )
ns为高聚物重复单元的原子数，Vm,s为重复单元摩尔体积， (∑F)s为重复单元Small色散力的加和。
例：计算聚四氟乙烯（PTFE)和(PP)聚丙烯的表面张力,已知：
VPTFE=45.5cm3/mol;Vpp=46.2cm3/mol 解：
聚四氟乙烯 ∑Fs=2×150=300 Ns=6 σ PTFE=0.327[300/6]1.85
6.7 界面张力
6.7.1 Antoff规则
Antoff最早提出界面张力与两相表面张力的关系式为：
1 221
(6 -2 7 )
σ 12：相1和相2间的界面张力； σ 1和σ 2为相的表面张力。 ●此式仅适用于相1在相2上的润湿角θ=0，即铺展的情况，且两相 之间处于蒸汽吸附平衡的饱和状态。显然，对聚合物而言，此式
Ks为常数。 以σ -M-2/3或σ 1/4对Mn-1作图，并外推到高分子量区域， 即可间接得到固态高聚物的表面张力。
功能高分子材料 课件
1．新型高分子材料和传统的三大合成材料有何区别和联 系？
提示：二者在本质上并没区别。从组成元素上看，都是由 C、H、O、N、S等元素组成的；从合成反应上看，都是由单 体经加聚或缩聚反应形成的；从结构上看，都有线型、体型结 构。它们的重要区别在功能和性能上，与传统材料相比，新型 有机高分子材料的性能更优异，往往具备传统材料所没有的特 殊性能，可用于许多特殊领域。
复合材料 两种或两种以上材料组合 成的一种新型的材料。含 有基体和增强剂两种材料
强度高、质量轻、耐高 温、耐腐蚀
功能高分子材料
复合材料
用途
高分子分离膜用于生 活污水、工业废液的 处理、海水淡化、食 品工业。医用高分子 材料可制成人造器官
用作宇航材料，用于 汽车工业、机械工 业、体育用品、人类 健康
【答案】 D
复合材料和功能高分子材料的比较高分子化合物与高分子 材料的比较
1．功能高分子材料和复合材料的比较
定义 性能
功能高分子材料
既有传统高分子的机械性 能，又有一些特殊性能的高 分子材料
高分子分离膜能让某些物质 有选择地通过，而把另外一 些物质分离掉。医用高分子 材料具有优异的生物相容 性、很高的机械性能
功能高分子材料
1．功能高分子材料概述 (1)含义：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。它是一类性能 特殊、使用量小、附加值高的高分子材料。是高分子材料渗透 到电子、生物、能源等领域后开始涌现出的一种新型材料。 (2)分类 ①新型_骨__架__结__构____的高分子材料。 ②特殊功能材料，即在合成高分子的_主__链__或__支__链___上引入 某 种 _功__能__原__子__团___ ， 使 其 显 示 出 在 光 、 电 、 磁 、 声 、 热 、 化 学、生物、医学等方面的特殊功能。
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▪
电子受体掺杂剂如I2、AsF5等，电子给体掺杂剂如
Na、K等。
▪
覆盖在电极表面上的聚合物与电极间发生电荷转移的氧化还
原反应称为电化学掺杂。
▪
向共轭聚合物链上引入质子，聚合物链上电荷分布状态发生
改变，质子所带正电荷转移和分散到聚合物链上，相当于聚合物
链失去电子而发生氧化掺杂，称为质子酸掺杂。
▪
其它的物理掺杂如向聚合物中注入离子或进行光激发都可
▪ 1）血液净化
▪ 2）（小分子物质吸附
▪ 3）药物吸附剂用于解毒
▪ 4）中分子吸附剂
▪ 5）大分子吸附剂
▪ 2、环保中的应用
▪ 1）分离气体
▪ 2）废水处理、废渣处理
导电高分子材料
▪ 一、共轭结构与导电聚合物
▪
1977年发现聚乙炔与I2、AsF5等反应之后变成导体，
电导率达100-1000S/cm，这个发现导致新的功能材料的
▪
利用掺杂电子聚合物的导电性和半导电体性，可反射或吸
收电磁波；在电子仪器壳内壁和孔壁上形成导电高分子层，以实
现电子屏蔽；利用在掺杂前后导电性能的巨大变化，实现富豪层
从反射电磁波到透过电磁波的切换，达到隐身目的。
贯孔吸附树脂。
▪ 二、吸附高分子材料的活性吸附点的设计与合成
▪ 1、免疫吸附剂的设计与合成
▪ 2、含肽、多糖侧链的仿生吸附剂的设计与合成
▪
酶、抗体及某些抗原为蛋白质，这些生物大分子在固定化
过程中或固定化后易失活，使成本因素或应用受到限制。将其活
性部位的肽段通过固相肽合成技术连接到高分子载体上，对目标
诞生-导电聚合物。
▪ 1、掺杂与导电
▪
研究发现纯净的（或无缺陷）的共轭结构高分子是
不导电的，只有当其共轭结构产生某种缺陷时，才表现
出导电性，掺杂是产生缺陷和激发的最常用化学方法。
▪ 掺杂是在共轭高分子上发生的电荷转移或氧化还原反 应。高分子链失去电子称为氧化掺杂或P-型掺杂，得到 电子称为还原或n-型掺杂。
酸）等，在PH值=1-2时所得PAn导电性能最好。氧化剂常用过
硫酸铵。
▪
PAn用质子酸掺杂后获得导电率达100s/m。但PAn难熔、
难溶，不易加工，目前问题是解决其加工性能。
▪ 3、聚吡咯（PPY）
▪ 由吡咯很容易在酸性水溶液中电化学聚合得到。易聚合成 致密膜，导电性好（100s/cm），稳定性较PA好。
和稀土催化法。
▪
目前报导掺杂PA电导率可达200000s/cm，与金属铜接近。
其主要问题是加工性能不好和稳定性较差限制了它的应用。
▪ 2、聚苯胺（PAn）
▪
聚苯胺的合成方法有化学法和电化学法。苯胺在酸性溶液中
同氧化剂反应或在电极上发生氧化都可获得聚苯胺。这里的酸可
以是无机酸（如HCl、H2SO4、HClO4）或有机酸（如羧酸、磺
使共轭聚合物导电。
▪ 2、光致荧光与电致发光
▪
有机化合物与共轭聚合物都能在UMO轨道能量相差较大，对应的
吸收光谱在紫外区域，而共轭聚合物的HOMO轨道与LUMO轨道
能量差小，吸收光谱能覆盖紫外到红外区域。
▪
在电极间施加一定电压后，电极间的聚合物薄膜发出一定
颜色的光，称为电致发光。80年代以8-羟基喹啉铝为发光物质的
有机发光二极管（OLED）取得重大突破。90年代发现PPV的电
致发光特性后，出现了研究聚合物发光二极管（PLED）的热潮。
▪ 二、典型电子聚合物
▪ 1、聚乙炔（PA）
▪
是研究最早、最系统、也是迄今为止实测电导率最高的电子
聚合物。
▪
它的聚合方法有白川英树法、Naarman方法、Durham方法、
▪ PPY可用质子酸掺杂或氧化还原掺杂。所得聚合物有各种 实用功能。
▪ PPY难溶难熔，很难与其它聚合物共混，但用吸附聚合方法 可制成聚吡咯与其它高分子的复合物，如在绝缘薄膜上或纤维 表面上渗透吡咯单体后进行化学聚合，则形成与薄膜或纤维结 合牢固的PPY表层，具有好的导电性。或用十二烷基磺酸铁作 氧化剂聚合PPY，可溶于普通溶剂如氯仿中。
▪ 4、聚噻吩（PTh）
▪ 其聚合与掺杂与聚吡咯相似。与PPY一样不溶不熔，但某些 烷基取代物可溶特别是3-位取代或3，4-位双取代。6碳以上取 代可在极性溶剂中溶解甚至是熔化。但导电性显著降低。
▪ 5、聚对苯（PPP）
▪ 经AsF5掺杂后导电率达500s/cm。为解决其加工性问题，常 采用可溶性前体方法来解决。
第六章 功能高分子材料
▪ 2、吸附材料的成孔技术
▪ 1）惰性溶剂致孔
▪
在悬浮聚合体系的单体相中，加入不参与聚合反应、能与
单体相溶、沸点高于聚合温度的惰性溶剂，在聚合完成后，溶剂
保留在聚合物珠体内，通过蒸馏、溶剂提取、冷冻干燥等处理，
除去聚合物珠体内的惰性溶剂，得大孔聚合物珠体。
▪
良溶剂适于制备比表面积大、孔径相对较小的树脂。通过
▪
▪ 6、聚苯亚乙烯（PPV）
▪ 该物质具有许多优势，如易掺杂、易加工、导电性好、颜色 浅、有电致发光特性。
▪ 三、电子聚合物的应用
▪ 1、聚合物二次电池
▪ 2、金属防腐蚀与防污
▪
PPY与PAn在各种金属上有防腐功能，由于PAn与金属间
的电化学反应，在金属表面形成致密透明氧化膜。
▪ 3、电磁屏蔽和隐身
物质的吸附呈现高的选择性。
▪ 3、分子印模聚合物类仿生吸附剂的设计合成
▪ 4、含穴状功能基团的高分子吸附剂设计合成
▪
将具有穴状结构的主体分子固载于高分子载体上，利用
主体分子对客体分子的分子识别功能，实现对客体分子的选
择性吸附。从而达到异构体分离与对映体分离。
▪
▪ 二、应用
▪ 1、在天然产物分离纯化中的应用
Craft-Fridel反应进行后交联，可得大网均孔树脂。
▪ 4）乳液致孔
▪
以可聚合的单体为油相制备油包水乳液，在聚合时分散在油
相的水珠发挥致孔作用，近年还有采用水/油/水复乳技术。
▪ 5）无机微粒致孔技术
▪
将均一粒度的无机粒子分散在单体相中，聚合后再将无机粒
子溶解出，可得孔径规律的吸附树脂。如果粒子用量较多，可得
调节溶剂比例，可以控制孔径结构的变化。
▪ 2）线性高分子致孔
▪
在悬浮聚合体系的单体相中，加入线性高分子，随着聚合
的进行，作为线性高分子溶剂的单体逐渐减少和消失，使线性高
分子卷曲成团，在聚合完成后，采用溶剂提取出线性高分子，得
孔径较大的聚合物珠体。
▪ 3）后交联成孔
▪
以线性聚苯乙烯或低交联聚苯乙烯珠体为原料，采用