功能高分子重点总结(精)

第一章功能高分子材料总论
1.常规高分子材料：合成纤维、合成橡胶、塑料、涂料、高分子胶黏剂。

2.特性：分子量巨大，分子内缺少活性官能团，因此通常表现为难以形成完整晶体，难溶于常规溶剂，没有明显熔点，不导电，呈化学惰性。

3.功能高分子是带有特殊物理化学性质和功能的高分子。

4.功能高分子材料：指那些既具有普通高分子特性，同时又表现出特殊物理化学性质的高分子材料。

5.功能高分子材料科学：以功能高分子材料为研究对象，研究其结构组成、构效关系、制备方法以及开发应用的科学。

6.高分子有七种类型（按性质和功能分）：反应型高分子材料、光敏型高分子材料、电活性高分子材料、膜型高分子材料、吸附型高分子材料、高性能工程材料、高分子智能材料。

至少列举五个
7.功能高分子材料的结构层次：
1）构成材料分子的元素组成
2）材料分子中的官能团结构
3）聚合物的链段结构
4）高分子的微观构象结构
5）材料的超分子结构和聚集态
6）材料的宏观结构。

作用？
8.官能团的性质与聚合物功能之间的关系：
1）功能高分子材料的性质主要取决于所含的官能团
2）功能高分子材料的性质取决于聚合物骨架与官能团协同作用
3）官能团与聚合物骨架不能区分
4）官能团在功能高分子材料中仅起辅助作用
9.功能高分子材料的构效关系：
1）官能团的性质与聚合物功能之间的关系
2）功能高分子材料中聚合物骨架的作用
3）聚合物骨架的种类和形态的影响
10.功能型小分子材料的高分子化策略：
1）通过功能型可聚合单体的聚合法（化学方法）。

首先通过引入可聚合基团合成功能型小分子单体，然后进行均聚或共聚反应生成功能聚合物。

2）聚合包埋法（物理方法）。

利用生成高分子的束缚作用将功能型小分子包埋固定来制备功能高分子。

11.高分子化：利用某些特定物理或化学方法赋予功能型小分子化合物某些高分子特性的过程，使制备得到的功能材料同时具有聚合物和小分子的共同性质。

12.普通高分子材料的功能化策略：
1）高分子材料的化学改性功能化方法
2）聚合物功能化的物理方法。

聚合物物理功能化方法主要是通过小分子功能化化合物与聚合物的共混和复合来实现。

13.高分子效应：由于高分子化产生的特殊效应。

其产生与高分子骨架结构、分子量的大小、分子间相互作用力和功能团的分布等因素紧密相关。

第二章反应型高分子材料
1.反应型功能高分子材料：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两大类。

2.高分子化学反应试剂：小分子试剂经过高分子化，在聚合物骨架上引入反应活性基团，得到的具有化学试剂功能的高分子化合物。

3.高分子化学反应催化剂：通过聚合、接枝等方法将小分子催化剂高分子化，使其具有催化活性的化学结构与高分子骨架相结合，得到的具有催化活性的高分子材料。

4.均相化学反应：在化学反应中如果原料、试剂、催化剂相互间互溶，在反应体系中处在同一相态中（相互混溶或溶解）的一类反应。

5.多相化学反应：在化学反应中，如果原料、试剂和催化剂中至少有一种在反应体系中不溶解或不混溶，因而反应体系不能处在同一相态中，这种类型的反应称为多相化学反应，其中催化剂独立成相的称为多相催化反应。

6.反应型高分子材料的应用特点（（填空题）在化学反应中高分子骨架和邻近基团的参与，使有些高分子反应试剂和催化剂表现出许多在高分子化之前没有的反应性能或催化活性；表现出所谓的无限稀释效应、立体选择效应、邻位协同效应等由于高分子骨架的参与而产生的特殊性能。

7.反应性高分子材料分类：高分子化学试剂和高分子催化剂。

8.高分子氧化还原试剂（填空题）：醌型高分子试剂、硫醇型高分子试剂、吡啶型高分子试剂、二茂铁型高分子试剂、多核芳香杂环型高分子试剂。

9.高分子氧化试剂：高分子过氧酸最常见的是以聚苯乙烯为骨架的聚苯乙烯过氧酸。

（简答题）P30制备过程，写出反应流程。

10.高分子还原试剂：有机锡、肼类基团、金属锂化合物。

11.高分子酰基化反应：主要指对有机化合物中氨基、羧基和羟基的酰化反应，分别生成酰胺、酸酐和酯类化合物。

12.高分子酰基化试剂：高分子活性酯和高分子酸酐。

13.高分子酸碱催化剂：（强酸和强碱型离子交换树脂）聚苯乙烯型酸、碱离子交换树脂。

第三章导电高分子材料（题量多）
1.载流子：当材料两端施加电场后，在电场作用下，材料内部产生程度不等的定向迁移电流，产生导电现象。

其中承载定向迁移电流的物质我们称为载流子。

载流子可以是电子、空穴、阴离子或者阳离子中的任何一种。

当载流子主要为电子或者空穴时，称为电子导电体；金属材料是典型的电子导电材料。

当载流子主要为阴离子或者阳离子时，称为离子导电体。

2.导电高分子材料：一种具有高分子结构特征的分子型导电材料。

根据材料的组成的分类：复合型导电高分子材料和本征型导电高分子材料。

复合型导电高分子材料：指以结构型高分子材料与各种导电性物质（如碳系材料、金属、金属氧化物、结构型导电高分子等），通过分散复合、层积复合、表面复合或梯度复合等方法构成的具有导电能力的材料。

由高分子连续相和导电分散相构成。

导电分散相：导电粉体或导电纤维。

3.复合型导电高分子材料导电机理：渗流理论（导电通道机理）、隧道导电机理。

其导电机理是分散相在基体材料中构成导电通路实现的，导电能力主要与导电材料的性质、粒度、
化学稳定性、宏观形状等有关
4.复合导电聚合物包括导电塑料、导电橡胶、导电涂料和导电粘合剂。

聚合物通过与其他导电材料，如导电粉体或导电纤维，复合制备的复合型聚合物材料具有很好的导电能力。

5.本征导电高分子材料：其内部不含其他导电性物质，完全由导电性高分子本身构成。

高分子材料本身具有导电能力的被称为本征型导电高分子材料，根据载流子的属性和导电形式划分，包括电子导电高分子材料、离子导电高分子材料和氧化还原导电高分子材料。

6.PTC效应：即正温度系数效应是指材料的电阻率随着温度的升高而升高的现象。

当温度升高一度，电阻值增加的幅度称为PTC强度，用以衡量材料的温度敏感效应。

PTC效应的理论解释：热膨胀说、晶区破坏说。

7.压敏效应：指材料受到外力作用时，材料的电学性能发生明显变化的现象。

8.导电机理和结构特征：共轭体系越大，离域性也越大。

当共轭结构达到足够大时，化合物即可提供自由电子。

因此说有机高分子成为导体的必要条件是应有能使其内部某些电子或空穴具有跨键离域移动能力的大共轭结构。

9.、在有机化合物中电子以四种方式存在：内层电子、价电子、n电子、价电子
10.与金属导电体不同，有机材料（包括聚合物）是以分子形态存在的。

多数聚合物分子主要由以定域电子或者有限离域电子（价电子）构成的共价键连接各种原子而构成。

11.制备导电高分子材料时根据掺杂方法不同，分成P—型掺杂和n—型掺杂两种。

区别: P—型掺杂是在高分子材料的价带中除掉一个电子，形成半充满能带（产生空穴），由于与氧化反应过程类似，也称为氧化型掺杂。

n—型掺杂是在高分子材料的导带中加入一个电子，形成半充满能带（产生自由电子），与还原反应过程类似，也称为还原型掺杂。

P—型掺杂均为氧化剂，有碘、溴、三氯化铁和五氟化砷,作为电子接受体。

n—型掺杂都是还原剂，通常为碱金属，是电子给予体。

12.金属材料和复合型导电聚合物的温度系数是正值，即温度越高，电导率越低，电阻率增大，属于正温度系数效应。

电子导电高分子材料的温度系数是负的，即随着温度的升高，电阻率减小，电导率增加，属于负温度效应范畴。

13.分析题：在通常情况下为什么电子导电高分子材料的电阻与温度的关系是负数关系？当对材料进行掺杂处理后，其温度系数将发生何种变化？？74页？？
14.提高共轭链的长度是提高导电高分子材料导电性能的重要手段之一。

15.电子导电聚合物的制备方法有：直接法、间接法、电化学聚合法。

16.离子导电高分子材料：以正、负离子为载流子的导电聚合物。

17.固体离子导电机理包括：缺陷导电、无扰亚晶格离子迁移导电和非晶区传导导电。

18.自由体积理论：在一定温度下聚合物分子要发生一定幅度的振动，其振动能量足以抗衡来自周围的静压力，在分子周围建立起一个小的空间来满足分子振动的需要。

19.自由体积越大，越有利于离子的扩散运动，从而增加离子电导能力。

由于聚合物的自由体积与温度成正比，自由体积理论成功地解释了聚合物中离子导电的机理以及导电能力与温度的关系。

20.小结
第四章电活性高分子材料
1.电活性高分子材料是指那些在电参数作用下，由于材料本身组成、构型、构象或超分子结构发生变化，因而表现出特殊物理和化学性质的高分子材料。

2.高分子驻极体材料：是指在电场作用下材料荷电状态或分子取向发生变化，引起材料永久或半永久性极化，因而表现出某些压电或热电性质的高分子材料。

3.驻极体是指那些在无外加电场条件下，也能够长期储存空间电荷或极化电荷，具有宏观电矩的电介质材料。

4.高分子驻极体：在撤销外加电场的情况下，如果高分子材料的极化状态能够较长时间保持，具有这种性质的材料称为高分子驻极体。

（记住）
5.热电性质是指材料由于自身温度的变化能够引起其极化状态的变化，从而导致在材料表面的电荷发生变化，最终表现为材料两端电压发生改变。

6.随着温度改变时材料极化状态发生改变，导致材料两端电压发生变化称为正热电效应；而当对材料施加电压，材料温度发生变化时，称其为逆热电效应。

7.气体电致发光：稀薄气体分子的自由行程比较长，因此在电场作用下解离的气体离子在电场作用下可以积聚较高能量相互之间发生碰撞后能量转移，产生大量气体等离子体。

这些等离子体通过辐射方式耗散激发能出现发光现象。

8.固体材料电致发光：通过电极向材料注入空穴和电子，两者通过在材料内部的相对迁移在材料内部发生复合形成激子（激发态分子），然后激子导带中的电子跃迁到价带的空穴中，多余能量以光的形式放出，产生发光现象。

9.有机材料的电致发光过程：电荷注入过程、电荷传输过程、空穴与电子的复合—激子的形成过程、激子的辐射发光过程。

10.小结
第五章高分子液晶材料
1.根据刚性结构在分子中的相对位置和连接次序，可以将其分成主链型高分子液晶和侧链型高分子液晶。

2.按液晶形态分类：向列型液晶、近晶型液晶、胆甾醇型液晶。

3.根据高分子液晶的形成过程分类分为热融型液晶（热致液晶）、溶致液晶。

4.液晶分子、液晶态和液晶态固体是三个不同的概念，区分：液晶分子（包括高分子液晶）是指具备形成液晶态的分子，并不一定处在液晶态。

液晶态指的是分子处在固相和液相中间的一种过渡相态，指的是一种状态，分子同时保持液体的流动性和晶体的有序性。

液晶态固体是保留了液晶态是分子堆砌结构的固体，而非液晶态，指的是固体的晶体状态。

5.溶致型液晶：当溶解在溶液中的液晶分子的浓度达到一定值时，分子在溶液中能够按一定规律有序排列，形成具有晶体性质的聚集体。

6.为了有利于液晶相在溶液中形成，在溶致型液晶分子中一般都含有类似表面活性分子的双亲结构，即结构的一端呈现亲水性，另一端呈现亲油性。

7.衡量聚合物柔性的指标之一是玻璃化转变温度Tg。

一般Tg越低，则聚合物的柔性越好。

8.小结
第六章高分子功能膜材料
1.功能膜的分类：根据被分离物质的粒度大小分成反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜。

2.膜分离机制：过筛分离机制、溶解扩散机制、选择性吸附机制。

3.膜分离过程的驱动力：浓度差驱动力、压力差驱动力、电场驱动力。

4.高分子分离膜制备材料：（列举几个）天然高分子材料类、聚烯烃类材料、聚酰胺类材料、聚砜类材料、含氟高分子材料、有机硅聚合物类、高分子电解质类。

5.密度膜是指膜本身没有明显孔隙，某些气体和液体的透过是通过分子在膜中的溶解和扩散运动实现的一种分离膜。

6.密度膜的制备方法主要有三条路线：聚合物溶液注膜、聚合物直接熔融拉伸成膜和直接聚合成膜。

7.（相转变机理）从分子分散的单一相溶液向大分子溶胶转变的方法：干法、湿法、热法、聚合物辅助法。

8.小结
第七章光敏高分子材料
1.光敏高分子材料也称为光功能高分子材料，是指在光参量的作用下能够表现出某些特殊物理或化学性能的高分子材料。

2.光敏高分子材料的分类：高分子光敏涂料、高分子光刻胶、高分子光稳定剂、高分子荧光材料、高分子光催化剂、高分子光导材料、光致变色高分子材料、高分子非线性光学材料。

第八章吸附性高分子材料
1.根据吸附性高分子材料的性质和用途，可分为：非离子型吸附树脂、吸水性高分子吸附剂、金属阳离子配位型吸附树脂、离子型吸附树脂。

2.影响吸附树脂性能的外部因素：
⑴温度因素：对大多数物质而言，在高温下分子的活动能力增强，因此吸附剂的吸附量和吸附力与温度成反比。

⑵数值周围介质的影响
⑶其他影响因素
3. 非离子型吸附树脂主要是指在分子结构中不包含离子型基团，主要依靠分子间范德华力进行吸附的高分子树脂。

按照聚合物骨架的类型来划分，主要包括聚苯乙烯型、聚丙烯酸型以及其他类树脂。

4、高吸水性树脂结构特点（简答）
⑴树脂分子中具有强吸水性基团，如羟基、羧基等。

⑵树脂具有交联型结构，这样才在与水相互作用时不被溶解成溶液。

⑶聚合物内部应具有浓度较高的离子性基团，大量离子性基团的存在可以保证体系内部具有较高的离子浓度，从而在体系内外形成较高的指向体系内部的渗透压，在此渗透压作用下，环境中的水具有向体系内部扩散的趋势，因此，较高的离子性基团浓度将保证吸水能力的提高。

⑷聚合物应该具有较高的分子量，分子量增加，吸水后的机械强度增加，同时吸水能力也可以提高。