功能高分子：第7章 光功能高分子材料
功能高分子材料
功能高分子材料The document was prepared on January 2, 2021第三节功能高分子材料一、新型有机高分子材料与传统的三大合成材料有本质上的差别吗功能高分子材料的品种与分类有哪些1．新型有机高分子材料与传统的三大合成材料的区别与联系新型有机高分子材料与传统的三大合成材料在本质上并没有区别,它们只是相对而言.从组成元素看,都是由C、H、O、N、S等元素构成；从合成反应看,都是由单体经加聚或缩聚反应形成；从结构看,也就是分两种结构：线型结构、体型结构.它们的重要区别在于功能与性能上,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.2．功能高分子材料的品种与分类特别提醒医用高分子材料应该满足：①无毒,且是化学惰性的；②与人体组织和血液相容性好；③具有较高的机械性能；④容易制备、纯化、加工和消毒.高分子化合物结构链节分子链中重复出现的结构单元聚合度分子链中的链节数,用n表示单体生成高分子化合物的小分子物质线型结构又称支链型、直链型,连成长链,有热塑性体型结构分子链间以共价键“交联”,连成网状结构,成型后不可塑性质1.线型高分子能溶解在适当的溶剂中,体型高分子只能溶胀2.线型高分子有热塑性,体型高分子有热固性3.高分子材料的强度较大4.高分子材料一般不易导电,弹性好,耐磨,不耐热5.部分高分子材料还具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、难降解的性质高分子材料三大合成材料塑料如：聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料、聚四氟乙烯合成橡胶如：丁苯橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶合成纤维如：涤纶、腈纶、锦纶、丙纶、维纶、氯纶按来源分天然高分子材料如：淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶合成高分子材料如：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料按性能分功能高分子材料如：高分子分离膜、医用高分子、吸水高分子复合材料如：玻璃纤维、碳纤维类型1 高分子材料的分类例1下列材料中,属于功能高分子材料的是①高分子膜②生物高分子材料③光敏高分子材料④导电高分子材料⑤离子交换树脂⑥液晶高分子材料A．①②③ B．③④⑤ C．②④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥答案D解析根据功能高分子的分类即可顺利解答.类型2 功能高分子材料的结构与性能例2随着医用高分子材料的发展,人们已可用人工器官代替不能治愈的病变器官.目前已经制成的人工器官有①皮肤②肝③肺④肾⑤骨骼⑥眼A．①②③ B．②③④ C．①⑤ D．全部答案D解析医用高分子材料的应用十分广泛,利用其特殊结构和特殊性质,可以制备与人体器官功能相同的人工器官.医用高分子材料必须满足的条件：①无毒,且是化学惰性的；②与人体组织和血液相容性好；③具有较高的机械性能；④容易制备、纯化、加工和消毒.类型3 复合材料的结构与性能例3碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料,其强度比钢铁材料大而密度比铝小.据报道,每架波音767飞机使用了1吨碳纤维材料,而一种新型的波音757飞机使用了9吨以上的碳纤维.制取碳纤维的一种方法是将聚丙烯腈纤维在稀有气体中进行高温处理而获得,这种碳纤维的结构可表示如下：1构成这种碳纤维的元素是____________,其原子个数比为__________.2用乙炔和HCN 为原料合成这种碳纤维的流程可表示如下：CH≡CH――→HCN A ――→高聚物B ――→高温处理C ――→脱氢碳纤维用化学方程式表示以下过程：① CH≡CH 与HCN 反应_________________________________________________；②A―→B________________________________________________________________.答案 1C 、H 、N 3∶1∶12①CH≡CH＋HCN ――→催化剂CH 2===CH —CN ②nCH 2===CH —CN ――→催化剂解析 碳纤维材料是一种重要的新型复合材料,题目已知给出制取这种碳纤维是将聚丙烯腈经高温处理而得,聚丙烯腈的结构为,注意到题给碳纤维的结构,可以将聚丙烯腈结构写为：其中—CN 的结构为—C≡N .这种变换写法是解答本题的关键一步,根据生产流程所示,聚丙烯腈经两步反应获得碳纤维,第一步高温处理,应是在上述结构的基础上将氰基—C≡N 中的三键打开重新结合构成环状结构,即生成C,C 在催化剂作用下脱氢,在C 中环状结构的—CH 2—与上各脱去一个氢原子而形成双键结构,形成碳纤维.显然,在—CH 2—原子团上脱去一个H 原子后,还有一个氢原子,所以可知这种碳纤维由C 、H 、N 三种元素构成,考查其中的 一个基本结构单元,可看出C 、H 、N 三种原子的个数比应为3∶1∶1.在橡胶工业中,制造橡胶要经过硫化工艺,将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构.在制备高吸水性树脂时也要加入交联剂,以得到具有网状结构的树脂.请你想一想,为什么都要做成网状结构目的是否相同点拨橡胶工业中将线型结构的橡胶连接为网状结构是为增加橡胶的强度；高吸水性树脂将线型结构连接为网状结构是使它既吸水又不溶于水.1．点拨高聚物在其所含有的官能团发生酯化、水解等反应时,碳链并没有参加反应.2．B3．点拨乳酸是一种羟基羧酸,由于其结构的特殊性,已成为高考化学命题的热点.它不但能形成链酯和聚酯,而且还可以形成环酯.1．下列物质中不属于新型有机高分子材料的是A．高分子分离膜 B．液态高分子材料C．生物高分子材料 D．有机玻璃答案D2．复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料.其中一种材料作为基体,另外一种材料作为增强剂,这样可发挥每一种材料的长处,并避免其弱点.下列物质中不属于复合材料的是A．聚苯乙烯树脂 B．铝塑管C．涤棉织品 D．纯棉内衣答案AD3．下列材料中,属于功能高分子材料的是①高分子膜②生物高分子材料③导电高分子材料④离子交换树脂⑤医用高分子材料⑥高吸水性树脂A．①③⑤⑥ B．②④⑤⑥C．②③④⑤ D．①②③④⑤⑥答案 D解析 常用功能高分子材料包括高分子膜、医用高分子材料、高吸水性树脂、离子交换树脂、光敏高分子材料、导电高分子材料、生物高分子材料、高分子催化剂和试剂等.4．高分子分离膜可以有选择地让某些物质通过而将物质分离,下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是A ．分离工业废水,回收废液中的有用成分B ．将化学能转换成电能,将热能转换成电能C ．食品工业中,浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒D ．海水淡化答案 B解析 高分子分离膜的特点是能够有选择地让某些物质通过,而把另一些物质分离掉.主要应用于生活污水、工业废水等废液处理和海水淡化工程等；而将化学能转换成电能是传感膜的应用,把热能转化成电能是热电膜的应用.5．下列说法不正确的是A ．探求某种新型高分子材料时,需要研究分子结构与功能之间的关系B ．三大支柱产业为能源、材料和信息工程C ．带有强亲水性原子团的化合物共聚可以得到强亲水性高聚物D ．具有网状结构的物质即具有强吸水性答案 D6．聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一,它具有弹性好、不易老化、耐擦洗、色泽亮丽等特点.下边是聚丙烯酸酯的结构简式,它属于①无机化合物 ②有机化合物 ③高分子化合物 ④离子化合物 ⑤共价化合物A ．①③④B ．①③⑤C ．②③⑤D ．②③④答案 C解析 聚丙烯酸酯类是由丙烯酸酯经加聚反应得到的：可见,聚丙烯酸酯类属于有机化合物、高分子化合物、共价化合物.7．我国科学家前不久成功地合成了3 nm 长的管状碳纳米管,此管居世界之首.这种碳纤维具有强度高、刚度抵抗变形的能力高、密度小只有钢的14、熔点高、化学稳定性好的特点,因此被称为“超级纤维”.下列对碳纤维的说法不正确的是A ．它是制造飞机的某些部件的理想材料B ．它的主要组成元素是碳C ．它的结构与石墨相似D ．碳纤维复合材料不易导电答案 C8．聚甲基丙烯酸羟乙酯的结构简式为,它是制作软质隐形眼镜的材料.请写出下列有关反应的化学方程式：1由甲基丙烯酸羟乙酯制备聚甲基丙烯酸羟乙酯________________________________________________________________________.2由甲基丙烯酸制备甲基丙烯酸羟乙酯________________________________________________________________________.3由乙烯制备乙二醇________________________________________________________________________.解析甲基丙烯酸羟乙酯的结构简式为：,它是聚甲基丙烯酸羟乙酯的单体,由它制备聚甲基丙烯酸羟乙酯的反应属于加聚反应：由甲基丙烯酸制备甲基丙烯酸羟乙酯应进行酯化反应,对照反应物、产物的结构可确定要使用乙二醇：9．感光性高分子是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料.其结构简式为：试回答下列问题：1在一定条件下,该高聚物可发生的反应有________填写编号.①加成反应②氧化反应③消去反应④酯化反应⑤取代反应2该高聚物和NaOH溶液发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________.3该高聚物在催化剂和酸性环境下水解后得到相对分子质量较小的产物是A,则：①A在一定条件下与甲醇发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________.②A的同分异构体有多种,其中属于不同类别且含有苯环、,苯环上有两个取代基的结构简式是任写两种______________________________________________ ________________________________________________________________________.答案1①②⑤解析1该高聚物中含有酯基、和苯环,能够发生水解取代、加成、氧化反应.(1)高聚物水解后得到和.第三节功能高分子材料1．下列属于功能高分子材料的是①高分子分离膜②人工器官③理想的宇航材料④天然橡胶A．①② B．③④ C．①③ D．②④答案A2．关于功能高分子材料的下列说法中,不正确的是A．离子交换树脂主要用于分离和提纯,如硬水的软化、回收工业废水中的金属等B．婴儿用的“尿不湿”的主要成分是具有强吸水性的树脂C．导电塑料应用于电子工业,可用来制造电子器件D．医用高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用,难以达到与生物相容的程度答案D3．复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高,其主要原因在于A．复合材料的使用可以使导弹承受超高温的变化B．复合材料的作用可以使导弹的质量减轻C．复合材料的使用可以使导弹能承受超高强度的变化D．复合材料的使用可以使导弹能承受温度的剧烈变化答案B解析导弹的壳体大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料,之所以提高射程是利用了其密度小、质量轻的特点.4．在下列关于新型有机高分子材料的说法中,不正确的是A．高分子分离膜应用于食品工业中,可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等,但无法进行海水淡化B．复合材料一般是以一种材料作为基体,另一种材料作为增强剂C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料D．合成高分子材料一般具有优异的生物兼容性,较少受到排斥答案A1．随着有机高分子材料研究的不断加强和深入,使一些重要的功能高分子材料的应用范围不断扩大.下列应用范围是功能高分子材料的最新研究成果的是A．新型导电材料 B．仿生高分子材料C．高分子智能材料 D．电磁屏蔽材料答案AD解析随着社会的进步,科学技术的发展,高分子材料的作用越来越重要.特别是在尖端技术领域,对合成材料提出了更高的要求,尤其是具有特殊性质的功能性材料和多种功能集一身的复合材料.2．“喷水溶液法”是日本科学家最近研制出的一种使沙漠变绿洲的技术,它是先在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯水溶液,水溶液中的高分子与沙土粒相结合,在地表下30 cm～50 cm处形成一个厚0.5 cm的隔水层,既能阻止地下的盐分上升,又有拦截、蓄积雨水的作用.下列对聚丙烯酸酯的说法不正确的是A．它的单体的结构简式为B．它在一定条件下能发生加成反应C．它在一定条件下能发生水解反应D．它没有固定的熔、沸点答案B解析聚丙烯酸酯的结构简式为：,其单体为CH2===CHCOOR,它的分子中含有酯基官能团,故能发生水解反应；聚丙烯酸酯是高聚物,属混合物,没有固定的熔、沸点；因其分子中没有碳碳双键,故不能发生加成反应.3. 复合材料的优点是①强度高②质量轻③耐高温④耐腐蚀A．①④ B．③除外 C．②③ D．①②③④答案D4．能够把化学能转化成电能的高分子材料是A．传感膜 B．分离膜 C．分导纤维 D．玻璃钢答案A5．目前商场出售的一种婴儿使用的“尿不湿”产品的组成是,其主要性质是A．显酸性 B．有吸水性 C．可发生加成反应 D．不能燃烧答案B6．具有单双键交替长链如：…—CHCHCHCHCHCH—…的高分子有可能成为导电塑料.2000年诺贝尔Nobel化学奖即授予开辟此领域的3位科学家.下列高分子中可能成为导电塑料的是A．聚乙烯 B．聚丁二烯 C．聚苯乙烯 D．聚乙炔答案D7．食品保鲜膜按材质可分为聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚偏氯乙烯PVDC等种类.PVC 被广泛地用于食品、蔬菜外包装,它对人体有潜在危害.下列有关叙述不正确的是A．PVC保鲜膜属于链状聚合物,在高温时易熔化,能溶于酒精B．PVC单体可由PE的单体与氯化氢加成制得C．鉴别PE和PVC,可把其放入试管中加热,在试管口放置一湿润的蓝色石蕊试纸,如果试纸变红,则是PVC；不变红,则为PED．等质量的聚乙烯和乙烯完全燃烧消耗的氧气不一定相等答案BD8．军事上的“地表伪装”是军事上保持的外观色彩、红外反射与周围环境互相吻合以达到以假乱真的目的.20世纪70年代研制出的BASF是一种红外伪装还原染料.其结构简式如下：该染料为橄榄色或黑色.请回答下列问题：1染料BASF的分子式为____________.21 mol BASF在适宜条件下,与足量的金属钠反应可生成________mol H2；1 mol BASF 在适宜条件下和H2发生加成反应所需H2最多为________mol.答案1C2n＋24H4n＋10N2O621 14解析 1 mol BASF中含有2 mol羟基与足量钠反应能生成1 mol H2；苯环中的双键及“”均能与H2发生加成反应.9．有机黏合剂是生产和生活中一类重要的材料.黏合过程一般是液态的小分子黏合剂经化学反应转化为大分子或高分子而固化.1厌氧胶是一种黏合剂,其结构简式为：.它在空气中稳定,但在隔绝空气缺氧时,分子中双键断开发生聚合而固化.工业上用丙烯酸和某种物质在一定条件下反应可制得这种黏合剂,这一制取过程的化学方程式为：________________________________________________________________________.2白乳胶是常用的黏合剂,其主要成分为醋酸乙烯酯CH3COOCH===CH2,它有多种同分异构体,其中同时含有“—CHO”和“CH===CH”结构的同分异构体共有五种,如“CH3—CH===CH—O—CHO”和“CH2===CH—CH2—O—CHO”,请写出另外三种同分异构体的结构简式已知含有结构的物质不能稳定存在：_____________、________________、____________________.2HOCH2—CH===CH—CHOCH2===CH—O—CH2—CHOCH3—O—CH===CH—CHO10．医用化学杂志曾报道,有一种功能高分子材料为聚乙交酯纤维材料C,用这种功能高分子材料制成的手术缝合线比天然高分子材料的肠线好.它的合成过程如图：B：是A合成C的中间体,它是由两分子A脱去两分子水形成的.1写出A、C的结构简式：A____________,C________________________________________________________________________.2写出由A制取B的化学方程式________________________________________________________________________.3医用高分子材料应具备哪些特性：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.3优异的生物相容性、较少受到排斥、无毒性、具有很高的机械性能以及其他一些特殊性能解析从题给条件可知,B分子为环酯且具有对称结构.采用平均拆分法,可得A的结构简式为.A生成C的反应为酯化原理的缩聚反应,11．某些高分子催化剂可用于有机合成.下面是一种高分子催化剂Ⅶ合成路线的一部分Ⅲ和Ⅵ都是Ⅶ的单体；反应均在一定条件下进行；化合物Ⅰ～Ⅲ和Ⅶ中含N杂环的性质类似于苯环：回答下列问题：(1) 写出由化合物Ⅰ合成化合物Ⅱ的反应方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 不要求标出反应条件.2下列关于化合物Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的说法中,正确的是___________________________________________________________填字母. A ．化合物Ⅰ可以发生氧化反应B ．化合物Ⅰ与金属钠反应不生成氢气C ．化合物Ⅱ可以发生水解反应D ．化合物Ⅲ不可以使溴的四氯化碳溶液褪色E ．化合物Ⅲ属于烯烃类化合物3化合物Ⅵ是__________填字母类化合物. A ．醇 B ．烷烃 C ．烯烃 D ．酸 E ．酯 4写出2种可鉴别Ⅴ和Ⅳ的化学试剂________________________________________________________________________. 5在上述合成路线中,化合物Ⅳ和Ⅴ在催化剂的作用下与氧气反应生成Ⅵ和水,写出反应方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 不要求标出反应条件.答案 1＋CH 3COOH＋H 2O2AC 3E4饱和Na 2CO 3溶液、酸性KMnO 4溶液52CH 2===CH 2＋2CH 3COOH ＋O 2――→催化剂2CH 3COOCH===CH 2＋2H 2O解析 1Ⅰ和CH 3COOH 发生酯化反应.2Ⅰ中含醇羟基,故可以被氧化,A 正确；Ⅰ可以与Na 反应产生氢气,B 错误；Ⅱ中含有酯基,故可以水解,C 正确；Ⅲ中含可以使溴水褪色,D 错误；Ⅲ中含N 原子故不是浓硫酸 △烃,E错误；选A、C.3由Ⅶ分析Ⅵ为,只有E酯符合题意.4由题目信息知Ⅳ是CH2===CH2,Ⅴ是CH3COOH,可以利用二者性质不同：酸性、还原性来鉴别,如溴水、Na2CO3溶液、酸性KMnO4溶液等.5见答案.探究创新12．近年来,乳酸成为人们的研究热点之一.乳酸可以用化学方法合成,也可以由淀粉通过生物发酵法制备.利用乳酸聚合而成的高分子材料具有生物相容性,而且在哺乳动物体内或自然环境中,都可以最终降解成为二氧化碳和水.乳酸还有其他用途.1乳酸可以与精制铁粉制备一种药物,反应式为：在该反应中,氧化剂是__________,还原剂是__________,产物乳酸亚铁可以治疗的疾病是________.2用乳酸聚合的纤维材料非常适合于做手术缝合线,尤其是在做人体内部器官的手术时使用.试分析其中的原因________________________________________________________________________.3利用乳酸合成高分子材料,对于环境有什么重要的意义试从生物学物质循环的角度解释：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.答案1乳酸或CH3CHOHCOOH 铁或Fe 缺铁性贫血2聚乳酸本身对人体无毒,在体内可以水解成乳酸,最后降解成二氧化碳和水,通过人体的呼吸和排泄系统而被自动排出体外,故不需要二次开刀拆线,使其作为人体内部器官的手术缝合线具有独一无二的优越性3淀粉通过植物的光合作用由二氧化碳和水合成,再经微生物发酵生成乳酸.因乳酸的生成来自天然,用乳酸合成的高分子材料又可以最终降解成为二氧化碳和水,回归自然,故利用乳酸合成高分子材料,利于环保解析本题是化学与生物的综合,要充分利用题给信息,结合学过的知识进行思考,问题会迎刃而解.章末总结1．1b2a3c f2．1CH2===CH2点拨通过该题我们应该认识到了解日常生活中常见有机物的成分是非常有必要的.当然了解各种高分子材料的性能后,我们也可以推测其用途.3．1甲基丙烯酸乙二酯或甲基丙烯酸－β－羟基乙酯24．将聚苯乙烯泡沫塑料粉碎,放入反应釜中,用氮气等气体将装置内的空气排尽,高温加热,收集并冷凝所得蒸气,即可得到苯乙烯.点拨该实验方案的设计要注意两点：①因为高温加热,所以要选择合适的热解装置；②热解装置中不能有氧气.5．点拨丁二烯及其衍生物在发生加聚反应时,两个双键都断开,在两个双键中间再形成一个双键,另两个不饱和键与其他的不饱和键相连,形成高分子化合物.。
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。
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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”。
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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。
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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。
功能高分子材料课件第七章光敏高分子材料
力学性能
硬度
光敏高分子材料通常具有一定的硬度 ，能够抵抗外部压力和摩擦力，保持 稳定的性能。
韧性
耐磨性
良好的耐磨性使光敏高分子材料能够 在长期使用中保持表面的光滑度和清 晰度。
光敏高分子材料具有一定的韧性，能 够在承受冲击和弯曲时保持完整性。
电学性能
导电性
部分光敏高分子材料具有导电性，能够传输电荷，在电场作用下 产生电学响应。
目前，研究者们正在研究如何通过合成新型的环境友好型光敏高分子材料，以实现 环保和可持续发展的目标。
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电致变色
一些光敏高分子材料在电场作用下能够发生颜色变化，从而实现 电致变色效应。
光导电性
一些光敏高分子材料在光的照射下能够导电，具有光导电性，可 用于光电转换器件。
04 光敏高分子材料的发展趋 势与挑战
新材料开发
新型光敏高分子材料的研发
随着科技的不断进步，新型光敏高分子材料不断涌现，如聚合物分散液晶、聚合 物稳定液晶等，这些新材料具有更高的光敏性能和稳定性，为光敏高分子材料的 应用拓展提供了更多可能性。
高性能光敏高分子材料
高性能光敏高分子材料是指具有 优异性能的光敏高分子材料，如 高感度、高分辨率、快速响应等
。
这类材料在光电子、生物医学、 信息存储等领域具有广泛的应用
前景。
目前，研究者们正在不断探索新 型的高性能光敏高分子材料，以 提高其性能并拓展其应用领域。
多功能性光敏高分子材料
01
多功能性光敏高分子材料是指具有多种功能的光敏 高分子材料，如光、电、磁等多功能一体化。
生物医学应用
光敏高分子材料在生物医学领域的应用不断拓展。利用光敏高分子材料的感光性质，可以实现光动力治疗、光热 治疗等新型治疗方法，为肿瘤治疗、皮肤病治疗等领域提供新的治疗手段。同时，光敏高分子材料还可以应用于 药物控制释放、生物成像等领域，为生物医学研究提供新的工具和手段。
第7章 光敏高分子材料
一、光化学和光物理原理
• 光（包括可见光、紫外光和红外线）是光敏高分 子材料各种功能发生的基本控制因素，一切功能 的产生都是材料吸收光以后发生相应物理化学变 化的结果。物质吸收光子以后，可以从基态跃迁 到激发态，处在激发态的分子容易发生各种变化， 这种变化可以是化学的，如光聚合光降解；也可 以是物理的，如光致发光、光导电。
• 光导聚合物的应用 • 1、在静电复印和激光打印中的应用 • 2、光导材料在图象传感器方面的应用
利用在光照射下分子互变异构储存太阳能
思考题
1、简述光交联和光聚合。 2、简要介绍Jablonsky光能耗散图。 3、光敏涂料的光源选择有哪些方面可以考虑？ 4、光刻胶的定义。 5、简述深紫外光致刻蚀剂的原理及优点。 6、要提高光导电体的光电流，需要哪些条件。 7、光导电聚合物可能有哪三种结构形式？ 8、举例说明光照射下分子互变异构储存太阳能。
6）高分子光导材料 在光照下，电导率能显著增加的材料称为光导材料。 光检 测元件， 光电子器件。
7）光致变色高分子 材料吸收光以后，分子结构发生改变，引起吸收波长发生 显著变化，从而材料外观颜色发生变化的高分子材料为光致变色材料。
8）高分子光力学材料 在光作用下，材料分子结构的变化，引起外型尺寸变化， 光控机械运动。
电子束和x射线作为激发源。。。。
第三节 高分子光稳定剂
材料的老化；光老化；光化学反应；自由基； 一 、光降解和光氧化
光的吸收 光吸光度 光量子效率 高分 子材料中的吸光性添加剂和杂质对光的吸 收重要，染料和颜料
引发机理 自由基的产生 过氧自由基 光 敏物质
二、光稳定剂的作用机制
聚合物抗老化的两种方式：
光照引起分子结构改变。从而导致聚合物整 体尺寸改变的可逆变化称为光力学现象。
功能高分子材料课件第七章光敏高分子材料
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材料
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能 量
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A
成键轨道
=
2
A
-
B
B
=
1
A
+
B
A A-B
B
（孤立原子）（分子） （孤立原子）
轨道能量和形状示意图
材料
( * ) 2
( ) 1
2 (* ) 1 ( )
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下面仅举甲醛分子的例子来说明各种化学键。 O
HC H
第七章 光敏高分子材料
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材料
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7.1 概述
光敏性高分子（photosensitive polymer,
light-sensitive polymer）又称感光性高分子，
是指在吸收了光能后，能在分子内或分子间产生
化学、物理变化的一类功能高分子材料。而且这
种变化发生后，材料将输出其特有的功能。从广
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材料
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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。
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移动 宽
＞10-6s（长） 10-3s（短）
π →π* 180nm（短）
＞1000 给电子基团使吸收波长向红移
动 窄 10-7～10-9s（短） 10-1~10s（长）
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材料
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根据这些性质上的差别，可帮助我们推测化学 反应的机理。例如，甲醛分子的模式结构图为：
光功能高分子材料ppt课件
5.2 光敏涂料
优点： 固化速度快 不需加热，耗能少 污染少 便于流水线作业 缺点： 不适合形状复杂物体的涂层 价格高
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
光 表面涂料：装饰和保护层 敏 涂 料 光致抗蚀剂：制造印刷电路板 光敏涂料体系的组成：
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
主 要 内 容
概述 光敏涂料 光致抗蚀剂 光致变色高分子材料 光导电高分子材料
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
光化学反应过程： 1. 激发过程：分子吸收光能，电子从基 态向高能级跃迁，成为激发态。 2. 化学反应：激发态分子向其它分子转 移能量或产生各种活性中间体而发生化 学反应。
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光引发剂（PI）
（PI）*（激发态生成）﹠
功能高分子材料
功能高分子材料近30年来，高分子化学与高分子材料工业发展迅猛，功能高分子材料也得到了蓬勃发展。
所谓功能小是指这类高分子除了机械特性外，另有其他功能。
例如：光、电、磁性能，对特定金属离子的选择螯合性，以及生物活性等，这些都与高分子材料中具有特殊结构的官能团密切相关。
功能高分子的独特性使其在诸多领域得到了广泛应用，并具有巨大的发展潜力，引起了人们广泛注意。
一、功能高分子材料简介功能高分子是60年代末迅速发展起来的新型高分子材料。
功能高分子的内容丰富、品种繁多、发展迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料，必将对21世纪人类社会生活产生巨大影响。
1、功能高分子材料的定义对物质、能量和信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料称为功能高分子材料，通常也可简称为功能高分子，有时也称为精细高分子或特种高分子(包括高性能高分子) 【1】。
2、功能高分子材料的分类功能高分子材料分为两类：一类是在原来高分子材料的基础上，使其成为具有更高性能和功能的高分子材料，另一类是具有新型功能的高分子。
二、功能高分子材料发展现状1、具有光、电、磁功能的高分子材料（1）光功能高分子材料所谓光功能材料就是指在外场如力、声、热、电、磁、光等场的作用下, 其光学性质会发生改变的材料。
主要包括磁光、声光、电光、压光及激光材料。
有人说21世纪将是人类的信息社会。
实际上传递、记录、储存信息的媒介和实体大多是光功能材料。
因此, 可以说光功能材料是21世纪的材料, 它将改变整个信息社会。
【2】第一，光导纤维目前以20 的年增长率迅速发展，今后的发展重点是开发低光损耗、长距离光传输的光纤制品；第二，光导高分子在光照时能引起电阻率的明显下降，已取代硒鼓，成为复印机、激光打印中的关键材料；第三，功能高分子在太阳能转换中的应用是当前国际上的研究热点，研究方向包括光热转换、光化学转换和光电转换三个方面。
（2）电功能高分子材料电功能高分子材料包括：导电、压电、超导材料，可用于输电、电池、IC电路、精密机器、武器制造等尖端技术领域“。
光功能高分子材料综述
常州轻工职业技术学院毕业论文课题名称：感光高分子材料系别：轻工工程系专业：__ 高分子材料加工技术__ _班级：10工艺试点学生姓名：刘振杰指导教师：卜建新感光高分子材料【摘要】本文主要介绍了感光高分子的发展简史以及感光高分子的分类和在日常生活中、工业中的应用，主要研究重氮树脂型光敏材料、自组装型超薄胶印版、化学增幅与无显影光刻胶及刻蚀技术，和当今感光高分子的主要研制课题。
【关键词】感光高分子感光聚合物光致变色高分子一、简介随着现代科学技术的发展，感光高分子材料越来越受到重视。
所谓感光高分子材料就是对光具有传输、吸收、存储和转换等功能的高分子材料。
二、研究方向21世纪人类社会将进入高度信息化的社会，光与半导体相融台的高技术将引人注目。
高分子材料的感光特性引起科学界和工业界的兴趣。
高分子材料的功能特性主要有：①化学变换功能(感光树脂、光学粘接剂、光硬化剂等)。
②物理变换功能(塑料光纤、光盘、非球面透镜、非线性光学聚合物、超导聚合物等)。
②医学化学功能(抗血栓性聚合物人工畦器等)。
④分离选择功能(微多 L膜、逆透过膜等) 由此可见，具有感光的高分子材料占居多数，它们的产品在市塌占有的份额很大。
像非线性高分子材料这样的尚未达到实用化的高分子材料更是为数众多该材料的通感光与光的化学、物理变化功能是有很大差别的。
前者的典型代表是光纤和各种透镜。
对这些材料不殴要求透明性强。
如要求、光纤材料从可见光到近红外光范围内的透明性极其严格。
标准的塑料光纤(POF)是由PMMA制成的，具c—H 基，故不能避免红外吸收。
为了提高透明性而研制羝化物光纤。
用于制作透镜的材料必须具南高范围的折射率和分散特性这一点，有机高分子材料与无机玻璃类材料相此，者处于劣势。
塑料材料具有优良的成形性，宜用来生产诸如形状复杂的非球面透镜等高性能透镜。
CD用的透镜，主要是用PMMA材料制作。
制作透镜用的PMMA工业材料市塌规模看好要求它具有优良的耐热性和低的吸水性其中具有脂环式结构的塑料市埸将有扩大趋势。
7 功能高分子材料的制备
这些可聚合功能性单体中的可聚合基团一般为双键、羟
基、羧基、氨基、环氧基、酰氯基、吡咯基、噻吩基等 基团。
丙烯酸分子中带有双键，同时又带有活性羧基。经过
自由基均聚或共聚，即可形成聚丙烯酸及其共聚物，可 以作为弱酸性离子交换树脂、高吸水性树脂等应用。这 是带有功能性基团的单体聚合制备功能高分子的简单例 子。
这种方法制备的功能高分子类似于用共混方法制备 的高分子材料，但是均匀性更好。 此方法的优点是方法简便，功能小分子的性质不受
聚合物性质的影响，因此特别适宜酶等对环境敏感材料
的固化。 缺点是在使用过程中包络的小分子功能化合物容易 逐步失去，特别是在溶胀条件下使用，将加快固化酶的 失活过程。
b）以微胶囊的形式将功能性小分子包埋在高分子 材料中 微胶囊是一种以高分子为外壳，功能性小分子为 核的高分子材料，可通过界面聚合法、原位聚合法、 水（油）中相分离法、溶液中干燥法等多种方法制备。
比如，某些酶的固化，某些金属和金属氧化物
的固化等。与化学法相比，通过与聚合物共混制备 功能高分子的主要缺点是共混物不够稳定，在使用 条件下（如溶胀、成膜等）功能聚合物容易由于功 能性小分子的流失而逐步失去活性。
7.1.3 功能高分子材料的其他制备技术 （1）功能高分子材料的多功能复合 将两种以上的功能高分子材料以某种方式结合，将
7.1.1 功能性小分子的高分子化 许多功能高分子材料是从相应的功能小分子化合物 发展而来的，这些已知功能的小分子化合物一般已经具
备了我们所需要的部分主要功能，但是从实际使用角度
来讲，可能还存在许多不足，无法满足使用要求。对这 些功能性小分子进行高分子化反应，赋予其高分子的功 能特点，即有可能开发出新的功能高分子材料。
通过上述聚合法制备功能高分子材料的主要优点是 可以使生成的功能高分子功能基分布均匀，聚合物结构 可以通过聚合机理预先设计，产物的稳定性较好。 其缺点主要包括：在功能性小分子中需要引入可聚合 基团，而这种引入常常需要复杂的合成反应；要求在反 应中不破坏原有结构和功能；当需要引入的功能基稳定 性不好时需要加以保护；有时引入功能基后对单体聚合 的活性会有影响。
《光功能高分子材料》课件
VS
环境监测
光功能高分子材料还可以用作环境监测的 探针和传感器，通过检测环境中特定物质 的变化来实现环境质量的实时监测和预警 。
05
光功能高分子材料的未来发
展
新材料开发
高性能光敏树脂
研究开发具有高感光度、高分辨 率和高稳定性的光敏树脂，以满 足3D打印、微纳制造等领域的需 求。
新型光聚合引发剂
探索新型光聚合引发剂，提高光 聚合反应的效率和可控性，促进 光功能高分子材料的发展。
将具有光功能的物质掺入到高分子基质中，形成光功能高分 子复合材料。例如，将荧光染料掺入聚合物中，可制备具有 荧光性能的聚合物材料。
复合制备
将两种或多种高分子材料进行复合，形成光功能高分子复合 材料。例如，将聚合物与无机纳米粒子复合，可制备具有光 催化性能的复合材料。
表面改性与涂层制备
表面改性
通过化学或物理方法对高分子材料表面进行改性，赋予其光功能特性。例如，使 用等离子体处理、紫外光照射等方法对高分子表面进行处理，可提高其光敏性。
《光功能高分子材料 》PPT课件
• 光功能高分子材料简介 • 光功能高分子材料的性质 • 光功能高分子材料的制备方法 • 光功能高分子材料的应用 • 光功能高分子材料的未来发展
目录
01
光功能高分子材料简介
定义与分类
总结词
光功能高分子材料是指具有光学功能的高分子材料，可以根据其特性进行分类 。
详细描述
环保等方向发展。
应用领域
总结词
光功能高分子材料在多个领域都有广泛的应用，如显 示、照明、生物成像等。
详细描述
光功能高分子材料因其独特的性能和广泛的应用前景 ，在多个领域都有广泛的应用。在显示领域，光功能 高分子材料可用于制造液晶显示器、有机电致发光显 示器等；在照明领域，光功能高分子材料可用于制造 高效LED灯具、荧光灯管等；在生物成像领域，光功 能高分子材料可用于荧光探针、生物成像标记物等。 此外，光功能高分子材料还可用于太阳能电池、信息 存储等领域。
光学功能高分子材料.
24
① 环氧树脂型
环氧树脂有良好的粘结性和成膜性。在环氧预 聚物中，每个分子中至少有两个环氧基，通过它们与 其他不饱和基化合物反应，则可成为光聚合性预聚物。 例如，用双酚A型环氧树脂与丙烯酸反应，生成环氧 树脂的丙烯酸酯（二丙烯酸双酚A二缩水甘油醚酯）。
CH3 CH2 CH2 O CHCH2 O C CH3 + 2 CH2 CH2 CH COOH O O CH2CH O CH2
酯反应制备，其中分子中的丙烯酸结构作为光聚合的活
性点。
27
④ 聚乙烯醇型
聚乙烯醇因其结构中含有大量功能性羟基，作为光聚 合预聚体而引入不饱和基是很方便的。 例如，将N-羟甲基丙烯酰胺与PVA反应，产物可用于水 显影的印刷版。
CH2CH OH + CH2 CH CONH CH2OH
n
CH2CH
n OCH2NHCOCH
18
光敏涂料不可避免的存在一些缺点，诸如，受到
紫外光穿透能力的限制，不适合于作为形状复杂物体
的表面涂层。若采用电子束固化，虽然穿透能力强， 但其射线源及固化装置昂贵。此外，光敏涂料的价格
往往比一般涂料高，在一定程度上会限制其应用。
光敏涂料在使用上可分为两类。一类是作为塑料、 金属（如包装罐）、木材（如家具）、包装纸（箱）、 玻璃、光导纤维和电子器件的表面涂料，其装饰和保 护层作用。另一类是作抗蚀剂用，如制造印刷电路板 等。
根据聚合物的形态或组成又可分为感光性化合物与聚
合物的混合型及具有感光基团的聚合物型； 按成像作用的不同也可分为负性光致抗蚀剂和正性光 致抗蚀剂两大类。
35
（1）重铬酸盐 ＋ 亲水性高分子
hv
CH OH
CH2
+ Cr [VI]
光电功能高分子材料
光电功能高分子材料
光电功能高分子材料是一类重要的材料，在通讯、能源、医疗、环保等领域有广泛的应用。
以下是一些常见的光电功能高分子材料：
1. 有机光电功能高分子材料：如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，具有良好的透明性和加工性能，被广泛应用于光电显示、太阳能电池等领域。
2. 无机光电功能高分子材料：如硫化镉、氧化锌等，具有优异的光电性能和稳定性，被广泛应用于光电转换、光探测等领域。
3. 液晶高分子材料：如胆固醇液晶、硬脂酸液晶等，在电场、磁场等作用下能够表现出明显的光电效应，被广泛应用于光电显示、光存储等领域。
4. 高分子染料：如罗丹明B、荧光素等，具有良好的荧光性能和稳定性，被广泛应用于荧光探针、生物成像等领域。
总之，光电功能高分子材料是一类具有广泛应用前景的材料，其研究和开发对于推动相关领域的技术进步和产业发展具有重要意义。
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• 5．分子间或分子内的能量转移过程
• 吸收光子后产生的激发态的能量可以在不同分子或者同一 分子的不同发色团之间转移，转移出能量的一方为能量给 体，另一方为能量受体 • 辐射能量转移机理
能量受体接收了能量给予体发射出的光子而成为激发态， 能量给予体则回到基态，一般表现为远程效应
• 无辐射能量转移机理
第七章 光功能高分子材料
1
• 5.1 概述
• 光功能高分子材料
• 对光能具有传输、吸收、存储、转换等功能的一 类高分子，在光的作用下能表现出特殊的性能。
光物理材料——材料对光的物理输出和转化特性
光化学材料——材料在光作用下发生的化学变化
2
• 常用的光功能高分子材料
光敏涂料 光刻胶或光致抗（诱）蚀剂 高分子光稳定剂
• 三线态（T） 当一个分子束通过强磁场时，若分子中有 两个自旋方向相同的电子，在磁场中会分解成三种不同 的态 ，此时分子处于三线态 • 单线态（S） 如果分子中两个电子自旋方向相反，则 磁场不分解分子束，如基态
• 基态时，电子都自旋相反，均处于单线态；只是在被激 发后的激发态才有单线态和三线态之分。
• 光量子：不同频率或波长的光有最小的能量微粒 ,光以 光量子为单位被吸收，一个光量子的能量表示为
•
E h
hc
4
• 透光率——物质对光的吸收程度（Beer-Lambert公式）
•
I lg T lg lc I0
仅对单色光严格有效
• ε：摩尔消光系数，表示该种物质对光的吸收能力，仅与化合物的性质 和光的波长有关。I为透射光强度，I0为入射光强度，c为分子摩尔浓度， l为称光程长度
• 其它 —— 如聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、醇酸聚丙烯酸 31 酯等
• 2）光引发剂和光敏剂 • 安息香及其衍生物——近紫外光有收高且光裂解产率高。
• 安息香有强的分子内氢键 , 若将安息香的羟基醚化，破坏分 子内氢键，可提高光分解速率。例如安息香甲醚会比安息香 提高光固化速率2倍左右 • 安息香甲醚的贮存稳定性差，因此，要获得较好活性及长的 使用寿命，以安息香异丙基醚为宜。 • 安息香最大的缺点是它在光聚合体系中易发生暗聚合，使贮 存稳定性下降，因此，目前更多的是用安息香的衍生物。
由光引发分子复合物，由受激分子复合物解离产生自由基 引发聚合，如丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺等
15
• 2）光引发剂和光敏剂
• 光引发剂的作用机理
h 光引发剂 ( PI ) ( PI ) * (激发态生成 )
( PI ) * 断键 PI * (初级自由基 )
• 光敏剂的作用机理
16
常见的光引发剂的种类和作用波长
17
常见的光敏剂的种类和相对活性
种 类 米蚩酮 萘 相对活性 640 3 种 类 2,6-二溴4-二甲氨基苯 N-乙酰基-4-硝基-1-萘胺 相对活性 797 1100
二苯甲酮
20
对二甲胺基硝基苯
137
18
• 光敏剂的作用机理
能量转移机理 夺氢机理 电荷转移复合物机理 • 能量转移机理 光激发的给体分子光敏剂和基态受体分子 之间发生能量转移而产生能引发聚合反应的初级自由基 • 夺氢机理 由光激发产生的光敏剂分子与含有活泼氢给体 之间发生夺氢作用产生引发聚合反应的初级自由基
• 电荷转移复合物机理 电子给体与电子受体由于电荷转移 作用生成电荷转移复合物，复合物吸收光后跃迁到激发态，
在适当极性介质中解离为离子型自由基
19
• 3）阳离子光聚合与固态光聚合 • 光引发阳离子聚合——不会被氧气阻聚
光引发阳离子双键聚合 光引发阳离子开环聚合 • 光引发阳离子双键聚合 由乙烯基不饱和单体进行的聚合， 如由双环戌二烯基二氯化钛引发乙烯基醚和苯乙烯光聚合。 • 光引发阳离子开环聚合 适用于多种具有环张力的单体， 如缩醛、环醚、环氧化物和β-内酯、硫化物、硅酮等。 • 引发剂 金属卤化物、芳香重氮盐、二芳基碘鎓化合物和 三芳基锍鎓化合物等。
• 不饱和聚酯——不饱和聚酯经紫外光照射后能形成较坚硬的 涂膜，但附着力和柔韧性不好，在金属、塑料及纸张的涂饰 中用的不多
30
• 聚氨酯 —— 粘结力强、耐磨、坚韧而柔软。主要缺点是日 光长时间照射易便其漆膜发黄，这可能是聚氨酯分子中含 氮原子发色团所造成的
• 多硫醇/多烯体系—— 空气对其没有阻聚作用；选用不同结 构的硫醇与多烯基分子（如多硫醇的丙烯酸酯）反应可以 获得某些特殊性能的树脂，例如选用低粘度树脂可提高漆 膜的柔顺性而不必加入低分子量的稀释剂。多硫醇价格较 贵且有气味，使用上受到一定限制
h 光敏剂( PS) ( PS) * (激发态生成 )
( PS) * 单体或引发剂 初级自由基 PS(基态)
• 光引发剂吸收光能后跃迁到激发态，当激发态能量高于分子键断裂能量时， 光引发剂分子发生断键形成自由基，从而进一步引发单体的聚合 • 而光敏剂吸收光能后跃迁到激发态，然后发生分子内或分子间能量转移， 将能量传递给另一个分子，光敏剂回到基态。作用类似于化学反应催化剂
• 激发三线态能量比激发单线态低，因相对稳定，寿命长
6
• 2．激发能的耗散
• 三种转化方式
发生光化学反应
以发射光的形式耗散能量 通过其它方式转化为热能
abs表示光吸收过程， f1为荧光过程，vr为振 动弛豫，ic为热能耗散， isc为级间窜跃，phos 为磷光过程，S表示单线 态，T表示三线态
Jablonsky光能耗散
• 7．光引发剂和光敏剂
• 光引发剂：光引发剂吸收光能后跃迁到激发态，当激发态 能量高于分子键断裂能量时，断键产生自由基，光引发剂 被消耗。 • 光敏剂（增感剂）：吸收光能后跃迁到激发态，然后发生 分子内或分子间能量转移，将能量传递给另一个分子，光 敏剂回到基态。光敏剂引起的化学反应通常在三线态进行。
21
• 2. 光降解反应 在光的作用下聚合物链发生断裂，分子量降低
• 高分子材料老化、机械性能变坏，从而失去使用价值
• 光降解应用于环境降解材料 • 光降解聚合物在电子工业中用于正性光致抗蚀剂
• 光降解过程
无氧光降解过程
光参与的光氧化过程
含光敏剂时的光降解
22
• 无氧光降解
主要发生在聚合物分子中含有发色团（如羰基）时，或含 有光敏性杂质时，但是详细反应机理还不清楚
能量给体和能量受体直接发生作用，给予体失去能量回到 基态或者低能态，受体接受能量而跃迁到高能态，完成能 量转移过程——邻近效应
11
• 6．激基缔合物和激基复合物
• 激基缔合物：处在激发态的分子和同种处于基态的分子相 互作用，生成的分子 • 激基复合物：处在激发态的物质同另一种处在基态的物质 发生相互作用生成的分子
• 固态光聚合（局部聚合）
• 是生成高结晶度聚合物的一种方法，二炔烃经局部光聚合 可以得到具有导电能力的聚乙炔型聚合物。
20
• 4）光交联反应
• 光交联反应是以线性高分子，或者线性高分子与单体的混 合物为原料，在光的作用下发生交联反应生成不溶性的网 状聚合物 • 反应机理 链聚合 非链聚合 • 链聚合：带有不饱和基团的高分子或单体，如丙烯酸酯、 不饱和聚酯、不饱和聚乙烯醇、不饱和聚酰胺等；具有硫 醇和双键的分子间发生加成聚合反应；某些具有在链转移 反应中能失去氢和卤原子而成为活性自由基的饱和大分子。 • 非链光交联反应：反应较慢，需加入交联剂：重铬酸盐、 重氮盐和芳香叠氮化合物。
26
• 7.2.3 感光高分子体系的设计与构成
将感光性化合物添加入高分子中 在高分子主链或侧链引入感光基团 由多种组分构成的光聚合体系
27
7.3 光功能高分子材料的应用
• 7.3.1 光敏涂料及光敏胶
• 优点：固化速度快，可在数十秒时间内固化，适于要求立刻 固化的场合；不需要加热，耗能少，这一特点尤适于不宜高 温烘烤的材料；污染少，因为光敏涂料从液体转变为固体是 分子量增加和分子间交联的结果而不是溶剂挥发所造成；便 于组织自动化光固上漆生产流水作业线，从而提高生产效率 和经济效益 • 缺点：受到紫外光穿透能力的限制，不适合于作为形状复杂 物体的表面涂层。若采用电子束固化，虽然它穿透能力强， 但其射线源及固化装置较为昂贵。此外，光敏涂料的价格往 往比一般涂料高，在一定程度上会限制其应用。
• 光密度D——同样表示对光的吸收
I0 1 D lg lg lc T I
光的吸收需要一定的分子结构条件
5
• 发色团
分子中对光敏感，能吸收紫外和可见光的部分
• 激发态 当光子被分子的发色团吸收后，光子能量转移 到分子内部，引起分子电子结构改变，外层电子可以从 低能态跃迁到高能态，此时分子激发态，激发态分子所 具有的能量称为激发能
28
• 光敏涂料
表面涂料，起装饰和保护层作用 作抗蚀剂用，如制造印刷电路板等 • 1. 光敏涂料体系的构成 光敏预聚物
光引发剂和光敏剂
活性稀释剂（单体） 其他添加剂（如着色剂、流平剂及增塑剂等等）
29
1）光敏预聚物
• 丙烯酸酯化环氧树脂——是我国目前应用较多的一种光敏预 聚物。环氧树脂分子骨架结构赋予光敏涂料韧性、柔顺性、 粘结性及化学稳定性等优良性能
高分子荧光剂和高分子夜光剂
光能转换聚合物 光导电材料 光致变色高分子 光学塑料与光纤
有机非线性光学材料
高分子光力学材料
3
7.2 光功能高分子材料的结构与性能 • 7.2.1 光物理和光化学原理 • 原理：许多物质吸收光子以后，可以从基态跃迁到激
发态，处在激发态的分子容易发生各种变化，这种变 化可以是化学的，如光聚合反应或者光降解反应，也 可以是物理的，如光致发光或者光导电现象 • 1．光吸收和分子的激发态
羰基发生NorrishⅠ反应在酮基处断开高分子链