功能高分子材料学习总结

功能高分子材料学习总结

2013-2014学年度第二学期，本专业开始学习《功能高分子材料》这一门学科，这一门学科属于高分子材料与工程专业学生的必修课。在这学期的功能高分子材料学习中，我收获了许多，不仅仅是书本上的，还包括课本以外的，尤其是科任老师在课堂上的拓展性介绍，让我的认识面更加宽广、理解更加深刻、全面。在此，我向科任老师（齐民华老师）表示感谢，答谢齐老师的知识传授和教导。同时也感谢那些在我学习过程中提供帮助和指导的同学们。以下是我对这学期功能高分子材料学习总结。

材料技术承载着当今科技的发展，反映着人类文明的进程。当今在科学界认为，电子信息、能源技术和生命科学构成了现在以及在未来很长一段时期内科技发展的领域，而其中材料是其发展的共同基础。作为材料科学的一个分支，功能高分子材料日益受到人们的关注，成为材料科学发展中最为迅速和最有潜力的新兴学科。目前各种功能高分子材料大量涌现，以及生命科学等方面得到了广泛地应用，也极大地丰富了高分子化学、高分子物理机其相关的学科内容。功能高分子的研究涉及了相当广泛的领域，除高分子科学外，还有物理学、力学、光学、医学、电学以及生物学等。

一、功能高分子材料的概念及发展现状

功能高分子材料目前尚无严格的定义。一般认为，是指除了具有一定的力学性能之外，还具有某些特定功能（如化学性、导电性、磁性、光敏性、生物活性等）的高分子材料。或者理解为是一种当受到外部刺激时，能通过化学或物理方法做出响应的材料。

材料的性能是指材料对外部作用的抵抗特性。而功能是指向材料输入某种能量和信息，经过材料的储存、传输或转换等过程，再向外输出的一种特性。按照功能高分子材料的组成和结构，可将其分为结构型功能高分子材料和复合型功能高分子材料。按照来源又可分为天然功能高分子材料、半合成功能高分子材料和合成功能高分子材料。通常对于功能高分子材料是按照功能和应用特点进行分类。据此大致可将功能高分子材料分为化学、光、电、磁、热、声、机械、生物等八大类。

进入20世纪80年代以来，功能功能高分子材料已有了很大的发展，现在已形成了功能较为齐全的、品种繁多和应用广泛地材料体系。而近年来发展的比较迅速的功能高分子材料有：吸附分离高分子材料、高分子分离膜、电功能高分子材料、光功能高分子材料、环境降解高分子材料和生物医用高分子材料等。为了满足21世纪国民经济各个领域的新技术的发展需求，功能高分子正向着高功能化、多功能化（包括功能/结构一体化）、智能化和实用化方向发展。

二、功能高分子材料学习

学习的内容有吸附分离高分子材料、高分子分离膜、导电高分子、超导高分子光功能高分子、液晶高分子、生物医用高分子等。涵盖了功能高分子材料发展较为迅速而热门的领域。具体学习内容介绍如下：

1、吸附分离高分子

吸附分离高分子材料是利用高分子材料与吸附物质之间的物理或化学作用，使两者之间发生暂时或永久性结合，进而发挥各种功效的材料。

通过吸附不仅可以实现物质的分离和纯化、微量物质的检测等，还可以实现分子的组装，使材料具有特殊的光、电、磁功能等。因此它在工业生产和科学研究中具有重要的作用。

吸附树脂是吸附分离高分子材料的一种，是指一类多孔性的、适度交联的高分子共聚物。吸附树脂按其化学结构可分为非极性吸附树脂、中极性吸附树脂、强极性吸附树脂。吸附树脂主要有聚苯乙烯型、聚丙烯酸型。

（1）聚苯乙烯型吸附树脂 80%以上的吸附树脂是聚苯乙烯型的吸附树脂，它们主要是以苯乙烯为主要的合成单体，以二乙烯苯作为交联单体制备的。聚苯乙烯是最早工业化的塑料品种之一，其苯环上的邻、对位具有一定的活性，便于和其他的化合物反应，引入其他的化学基团，实现对聚苯乙烯的改性，同时将之作为吸附树脂使用时，为了提高其稳定性，还需对其进行一定的交联。聚苯乙烯的主要缺点在于，机械强度不够高，抗冲击性和耐热性较差。

在水溶液中悬浮聚合得到的聚苯乙烯型吸附树脂其外观是白色或浅黄色，直径不同的多孔球粒。通过选择不同的引发剂，苯乙烯可以实现光引发、热引发聚合，利用所加入的交联剂如二乙烯苯的用量来调节其交联度。同时聚苯乙烯上的活性点为其改性提供了条件，可以引入其他极性基团，甚至可以引入配位结构形成螯合树脂或引入离子型基团得到离子交换树脂。

（2）聚甲基丙烯酸-双甲基丙烯酸乙二脂吸附树脂除聚苯乙烯外，聚甲基丙烯酸树脂也是吸附树脂的重要品种之一，它通常以双甲基丙烯酸乙二酯作为交联剂，因在其结构中存在着酯基，因此事一种中极性吸附树脂。这种树脂具有较好的耐热性，软化点在150度以上。这一类树脂极性适中，与被吸附物质中的疏水性基团和亲水性基团都可以发生作用，因此能从水溶液中吸附亲脂性物质，也可以在有机溶剂中吸附亲水性物质。在其上也可以通过改性引入强极性基团，如将其中的酯键部分水解，可以制备含羧基的树脂，这是一种弱极性的离子交换树脂。

2、离子交换树脂

离子交换树脂是结构上带有可离子化基团的一类高分子，它由高分子骨架、与高分子骨架以化学键相连的固定离子以及可在一定条件下离解出来并与周围的外来离子相互交换的反离子组成。其功能基团为固定离子与反离子组成的离子化基团。功能基团中的可交换离子与外来离子完成交换过程后，通过改变条件又可再生为原有的反离子。

根据离子交换树脂的合成方式，可将其分为缩聚型和加聚型。根据树脂的物理结构，可分为凝胶型、大孔型和载体型离子交换树脂。离子交换树脂在重金属的提取、水处理、化学反应的催化方面均有重要的应用

3、高分子分离膜

分离膜是能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相或两部分的界面。膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新型分离技术。

各种物质与膜的相互作用不一致，其分离作用主要依靠过筛作用和溶解扩散作用两种，聚合物分离膜的过筛作用类似于物理过筛过程，被分离物质能否通过筛网取决于物质颗粒尺寸和网孔的大小。物质的尺寸既包括长度和体积，也包括形状参数。同时分离膜和被分离物质的亲水性、相容性、电负性等性质也起到了重要的作用。

由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。膜分离过程就是用分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的。单位时间内流体通过膜的量（透过速度）、不同物质透