7.1-7.3 功能高分子材料的制备
新型功能性高分子材料的制备与应用
新型功能性高分子材料的制备与应用随着现代科技的不断发展，新型功能性高分子材料的研制和应用已经成为一个热门领域。
随着经济的迅速发展，精细化、高效化、智能化的高分子材料不断涌现，成为人类生产、生活中不可或缺的一部分。
本文将重点探讨新型功能性高分子材料的制备与应用。
一、新型功能性高分子材料的制备方法1.聚合反应法聚合反应法是制备高分子材料的最常用方法，通过单体之间的共价键进行成链，形成线性、交联、支化等复杂的结构。
催化聚合和引发聚合是聚合反应法的两类主要方法。
现代高分子材料领域中采用的催化聚合方法主要是有机过氧化物成为的引发剂，如二苯钴、双(三甲基锡)二过氧化物等。
2.物理吸附法物理吸附法是指将功能性基团带有吸附性能的低分子化合物吸附在高分子材料表面形成复合材料，以提高高分子材料的特性。
物理吸附法的制备条件较为温和，不需要使用高温和高压，很好地保留了高分子材料的结构和性能。
3.化学修饰法化学修饰法是指利用化学反应在高分子材料与其他分子之间形成化学键，从而改变材料的物理、化学和生物性质。
化学修饰法不仅可以增强高分子材料的结构稳定性和力学性能，还可以赋予它特定的化学性质，例如亲水性、亲油性等，拓展其应用范围。
二、新型功能性高分子材料的应用1.医学领域高分子材料在医学领域中应用广泛，例如制备生物质谱检测芯片、生物传感器、人工关节、缓释药物等。
2.环保领域高分子材料在环境污染治理和资源回收等方面起着重要作用，例如油污处理、废水处理、有机废弃物处理等。
3.电子信息领域高分子材料在发光二极管、有机场效应晶体管、柔性电子、电热材料等方面应用广泛，为电子信息产业的发展提供了重要支持。
4.新能源领域高分子材料在太阳能电池电极、锂电池隔膜材料、燃料电池阴阳极材料等方面的应用不断扩大，是新能源领域的重要组成部分。
总之，新型功能性高分子材料的制备和应用是一个不断发展的领域。
在实际应用中，高分子材料的制备方法和结构设计必须与其所需的应用性能相匹配。
7有机高分子材料
①硬质聚氯乙烯（UPVC）管
②聚乙烯（PE）管 ③聚丙烯（PP）管和无规共聚聚丙烯（ PPR ）管 ④聚丁烯（PB）管
塑料管与镀锌铁管优缺点比较
请观察使用两年后的塑料管和镀锌铁管的照片，对其优缺 点予以比较。
塑料管
镀锌铁管
3）塑料贴面装饰板 面层为三聚氰胺甲醛树脂渍过的印有各种色彩、
n
表观密度较小，有耐低温(-70℃)和耐化学腐蚀，电绝缘性， 耐磨性、耐水性均较好。 缺点：机械强度不高；易燃，熔融滴落，常加阻燃剂。 聚乙烯塑料主要用于化工耐腐蚀管道，用于配制多种涂料， 也可作防水、防潮材料。
聚丙烯(PP)
刚性大, 密度小0.90g/cm3～0.91g/cm3。
耐热性好, 使用温度为100℃～110℃。优良的电绝缘性能和耐 蚀性能，在常温下能耐酸、碱，导线外皮 制作零部件，如法兰、齿轮、风扇叶轮、把手及壳体等，还 可制作化工管道、容器。
线性非晶态聚合物的物 理形态与温度的关系
粘流态：链节可以自由地旋转，整个分子链也能自由移动，从而 成为能流动的粘液，比液态低分子化合物的粘度要大得多，又称 为塑性态。例如胶粘剂或涂料。
玻璃化温度 由高弹态向玻璃态转变的温度，用Tg 表示。
粘流化温度 由高弹态向粘流态转变的温度，用Tf 表示。
塑料与纤维: 要求Tg 高， Tf 低（较耐热，加工成型温度不高） 橡胶：要求Tg 低， Tf 高（耐寒又耐热） 一些非晶态高聚物的Tg和Tf值： 聚氯乙烯 Tg =81 ℃ 聚苯乙烯 Tg =100 ℃ 聚丁二烯(顺丁橡胶) Tg =-108 ℃ 天然橡胶 Tg =-73 ℃ Tf =175℃ Tf =135℃ Tf =122℃
一些聚合物的名称、商品名称、符号及单体
普通化学课件第7章
CH2
CH2
n
②杂链聚合物 主链除碳原子外，还含有氧、氮、硫等杂原子。 如聚己二酰己二胺（尼龙-66）： O O
C
首页
(CH2)4
上一页
C
NH
下一页
(CH2)6
末页
NH
n
7
③元素有机聚合物 主链由硅、硼、铝与氧、 氮、硫、磷等组成，侧链是有机基团。如聚二 甲基硅氧烷：
CH3 Si CH3 O n
（3）按性能和用途分类 塑料、纤维、橡胶、黏胶剂和涂料等。
（4）按功能分类 光电高分子、生物医用高分子、导电高分 子和离子交换树脂等 。
首页
上一页
下一页
末页
8
7.1.2 高分子的命名
（1）按单体结构特征命名 在单体名称前面冠以“聚”字：聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙二 酰己二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。 （2）按高分子结构特征命名 例如，把主链中含有酰胺基的聚合物统称为聚酰胺，主链中含 有酯基的统称为聚酯。
首页 上一页 下一页 末页 18
7.3 高分子的结构与性能
7.3.1 高分子的结构
高分子的结构主要分为链结构、聚集态结构和织态结构。 链结构是指单个高分子的结构与形态，包括近程结构和远程结 构。近程结构属于化学结构，称为一级结构；远程结构包括高 分子的大小和链构象，称为二级结构。 聚集态结构是指高分子材料本体内部分子链间的堆砌结构，可 分为结晶结构、液晶态结构、无定型态结构和取向态结构。 织态结构是高分子应用过程中的实际结构。高分子的织态结构 由其聚集态结构所决定，而聚集态结构又由其链结构决定。
（3）按商品名称命名 用后缀“纶”来命名纤维，如涤纶、氯纶、腈纶、锦纶、丙纶等。 用后缀“橡胶”来命名合成橡胶，如丁苯橡胶、乙丙橡胶等。
功能高分子材料的制备及性能研究
功能高分子材料的制备及性能研究一、本文概述随着科技的飞速发展，高分子材料作为一类重要的工程材料，在日常生活、工业生产以及科学研究等领域中发挥着日益重要的作用。
其中，功能高分子材料凭借其独特的物理和化学性质，如优异的机械性能、电学性能、光学性能、热学性能以及生物相容性等，在众多领域展现出广阔的应用前景。
因此，对于功能高分子材料的制备及其性能研究，具有重大的理论意义和应用价值。
本文旨在探讨功能高分子材料的制备方法、性能表征以及应用前景。
将详细介绍几种常见的功能高分子材料的制备方法，包括化学合成、物理改性以及生物技术等。
随后，通过对这些功能高分子材料的力学、电学、光学、热学等性能进行系统的表征和测试，深入探究其性能与结构之间的关系。
还将讨论功能高分子材料在航空航天、电子信息、生物医疗、环境保护等领域的潜在应用。
通过本文的研究，期望能够为功能高分子材料的制备和应用提供有益的参考和指导，推动功能高分子材料领域的进一步发展。
二、功能高分子材料的制备方法功能高分子材料的制备方法多种多样，这些方法的选择取决于所需的功能性质以及材料的最终应用。
以下是几种常见的制备方法。
化学合成法：这是制备功能高分子材料最常用的方法之一。
通过精确的化学反应，如聚合、接枝、交联等，可以制备出具有特定功能的高分子材料。
例如，通过聚合反应可以合成具有不同分子量、分子结构和功能基团的高分子。
物理法：物理法主要包括熔融纺丝、溶液纺丝、拉伸、热处理等。
这些方法主要用于改变高分子材料的形态、结构和性能。
例如，熔融纺丝可以制备出高强度、高模量的纤维材料；热处理可以改变高分子材料的结晶度和热稳定性。
生物法：随着生物技术的发展，生物法在功能高分子材料的制备中也得到了越来越多的应用。
例如，利用酶催化反应可以合成具有特定结构的高分子材料；利用微生物发酵可以制备出具有生物活性的高分子材料。
复合法：复合法是将两种或多种不同性质的高分子材料通过物理或化学方法复合在一起，以制备出具有综合性能的新型功能高分子材料。
功能性高分子材料的制备与性能研究
功能性高分子材料的制备与性能研究高分子材料是一种应用广泛的材料，在工业、农业和医学等领域都有大量的应用。
功能性高分子材料是指具有特殊功能的高分子材料，如具有光电、磁电、光学、导电、导热、吸附、膜分离、防腐、防静电等功能。
它们的研究和开发对于推动材料科学的发展和国民经济的进步具有重要的意义。
功能性高分子材料的制备方式主要有两种：化学合成和生物合成。
其中，化学合成是最常用的方法，它能够准确地控制材料的形态、结构和性能。
生物合成则是通过生物体内的生物合成酶或微生物进行合成，这种方法具有高效性和环保性的优点。
在功能性高分子材料的制备中，聚合反应是最常用的方法之一。
聚合反应通常包括自由基聚合、离子聚合、酯交换聚合和环氧化聚合等。
不同的聚合反应适用于不同的高分子材料制备，其中一些可以得到具有特殊性能的高分子材料，如具有导电性、光学性和膜分离性等。
除了聚合反应外，功能性高分子材料的制备还可以利用自组装原理来制备纳米材料。
自组装原理是指一些小分子的自我组装，形成精细有序的结构。
在自组装过程中，小分子之间存在的相互作用力起着至关重要的作用。
自组装原理可以用于制备纳米材料，如纳米线、纳米球和纳米片等。
这些纳米材料具有特殊的光学、电学、磁学和生物学性质。
除了制备方法之外，对功能性高分子材料的性能研究也是非常重要的。
其中，分子量对功能性高分子材料的性能有着重要影响。
一些研究结果表明，分子量越高，材料的力学性能、导电性能、传质性能和防腐性能等有显著的提高。
同时，对功能性高分子材料的结构分析也有助于揭示材料的性能机理。
除此之外，对功能性高分子材料的应用研究也非常重要。
例如，在医学方面，具有抗菌、止血、组织工程、肿瘤诊断和治疗等特殊功能的高分子材料得到了广泛的应用。
在环保方面，通过研究高分子材料的防腐性、吸附性、膜分离性等特性，可以解决环保领域的一系列问题。
总之，功能性高分子材料的制备和应用研究对于推动材料科学的发展，解决一系列实际问题具有重要的意义。
功能高分子材料
通过高分子化方法制备功能高分子材料的缺点
1.功能小分子需要引入可聚合单体，过程需要复杂的合成反应； 2.要求反应中不能破坏原有分子结构和功能； 3.功能基稳定性不好时需要加以保护； 4.还需考虑功能基的引入对单体聚合活性的影响。
通过高分子化方法注意事项
1.引入高分子骨架后应有利于小分子原有功能的发挥，两者不 能相互影响，并能弥补其不足。
特殊活性的金属和无机非金属材料结合构成材料。如导热材料、导电材料。
3. 功能高分子材料的其他制备策略
（1）功能高分子的多功能复合
两种或以上的功能高分子材料以某种方式结合，产生新 的性质。
（2）在同一分子中引入多种功能基
在同一种功能材料中，甚至同一个分子中引入两种以上 的功能基团制备新型功能聚合物。
（2）功能高分子材料中聚合物骨架的作用 高分子效应 溶解度下降效应 高分子骨架的机械支撑作用 高分子骨架的模板效应 高分子骨架的稳定作用 高分子骨架在功能高分子材料中的其他作用
（3）聚合物骨架的种类和形态的影响
高分子骨架类型
饱和碳链型聚合物 (PP、PS、POM) 聚酯、聚酰胺骨架的聚合物 天然高分子 （多糖和肽链） 线性共轭结构的聚合物（聚吡咯、聚乙炔、聚苯） 梯形聚合物（聚芳香内酰胺）
2. 功能高分子材料的发展历程
特种与功能高分子材料是一门涉及范围广泛，与众 多学科相关的新兴边缘学科，涉及到有机化学、无机 化学、光学、电学、结构化学、生物化学、电子学、 甚至医学等众多学科，是目前国内外异常活跃的一个 研究领域。
虽然特种与功能高分子材料的发展可以追述到很久 以前，如光敏高分子材料和离子交换树脂都有很长的 历史。但是作为一门独立的完整的学科，功能高分子 是从20世纪80年代中后期开始发展的。
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。
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。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
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。
新版人教版高中化学选修教材目录整理-新版
新版人教版高中化学选修教材目录整理-新版第一章：化学的科学方法和技术应用1.1 化学的科学方法 - 1.1.1 科学与方法 - 1.1.2 化学的研究方法 - 1.1.3 实验室安全与实验守则1.2 化学的技术应用 - 1.2.1 化学与农业生产 - 1.2.2 化学与环境保护 - 1.2.3 化学与新材料 - 1.2.4 化学与能源利用 - 1.2.5 化学与医疗保健第二章：物质的结构与性质2.1 原子与离子 - 2.1.1 原子的发现与结构 - 2.1.2 元素周期表与元素的周期性 - 2.1.3 离子的结构与性质2.2 化学键和分子结构 - 2.2.1 化学键的理论基础 - 2.2.2 分子结构与它们的性质2.3 元素周期律 - 2.3.1 元素的周期律与周期表 - 2.3.2 元素周期律的新解读第三章：物质的组成与变化3.1 化学方程式与化学计量 - 3.1.1 化学方程式的基本概念 - 3.1.2 化学计量的基本概念 - 3.1.3 化学计量的实际应用3.2 金属元素与金属化合物 - 3.2.1 金属元素的性质与反应 - 3.2.2 金属化合物的性质与重要应用3.3 非金属元素与化合物 - 3.3.1 非金属元素的性质与反应 - 3.3.2 重要非金属化合物及其性质3.4 水和溶液 - 3.4.1 水的特性和应用 - 3.4.2 溶液的组成和性质3.5 酸碱和盐 - 3.5.1 酸碱的性质与反应 - 3.5.2 盐的性质与制备第四章：化学反应和能量转化4.1 化学反应的速度 - 4.1.1 化学反应速率的定义 - 4.1.2 影响化学反应速率的因素 - 4.1.3 化学平衡与平衡常数4.2 化学平衡与化学能 - 4.2.1 化学平衡及其表示 - 4.2.2 化学平衡中的能量转化 - 4.2.3 化学能的应用4.3 化学反应的分类与描述 - 4.3.1 化学反应的分类 - 4.3.2 化学反应方程式的描述第五章：酸碱和电解质溶液5.1 酸碱的定义和性质 - 5.1.1 酸碱概念的发展 - 5.1.2 酸碱的性质和分类5.2 酸碱滴定与中和反应 - 5.2.1 酸碱指示剂的选择与使用 - 5.2.2 酸碱滴定和中和反应的原理和条件5.3 电解质溶液的性质与应用 - 5.3.1 电解质溶液的导电性和电解性 - 5.3.2 电解质溶液的电解现象和实际应用第六章：氧化还原反应6.1 氧化还原反应的概念和原理 - 6.1.1 氧化还原反应的基本概念 - 6.1.2 氧化还原反应的电子转移6.2 金属的氧化还原反应 - 6.2.1 金属与非金属的反应 - 6.2.2 金属的氧化与还原 - 6.2.3 金属的腐蚀及其防护6.3 非金属的氧化还原反应 - 6.3.1 非金属元素与金属的反应- 6.3.2 非金属元素的氧化与还原第七章：化学能与化学反应7.1 化学能的计算 - 7.1.1 化学反应热的计算 - 7.1.2 化学热动力学的应用7.2 化学能与能源转化 - 7.2.1 化学能与能源转化的基本方式- 7.2.2 化学能的利用与高新技术7.3 化学反应速率与反应机理 - 7.3.1 化学反应速率的影响因素 - 7.3.2 化学反应机理的解析与确定第八章：化学与生活、环境和产业8.1 化学与生物化学过程 - 8.1.1 物质的生物转化与能量传递- 8.1.2 化学在生物体内的作用8.2 化学与环境保护 - 8.2.1 环境污染的化学及其防治 - 8.2.2 化学工艺的环境友好性8.3 化学与材料工业 - 8.3.1 常见材料的化工原料与制备 - 8.3.2 高分子材料的应用和发展8.4 化学与能源问题 - 8.4.1 能源的检测、选择与转化技术 - 8.4.2 化学对能源问题的贡献以上是新版人教版高中化学选修教材的目录整理，涵盖了化学的科学方法和技术应用、物质的结构与性质、物质的组成与变化、化学反应和能量转化、酸碱和电解质溶液、氧化还原反应、化学能与化学反应以及化学与生活、环境和产业的内容。
新型功能性高分子材料的合成
新型功能性高分子材料的合成随着科技的不断进步，新型材料的研究和应用已经成为了科学家们日夜探索的领域之一。
在这其中，功能性高分子材料的研究已经成为了最受关注的领域之一。
而新型功能性高分子材料的合成，也成为了现代科技发展的前沿研究之一。
一、功能性高分子材料功能性高分子材料是指在高分子基础上，引入特定的功能基团，从而造成了高分子材料物理、化学性质的变化，增加了材料的特殊性能。
常常用于精细化工、纳米技术、生物技术等领域，例如电介质材料、电磁波屏蔽材料、生物医用材料等。
近年来，随着新材料的不断涌现，功能性高分子材料的研发已经成为了制约发展的瓶颈，因此许多科学家们竭尽全力开发出高性能、多功能的高分子材料。
二、新型功能性高分子材料的合成，主要是通过改变高分子的化学结构和物理性质，从而引入新的功能性基团，例如金属离子、羟基等。
这种方式通常是通过聚合反应来实现的，而且主要有下面几种常用的方式：1、自由基聚合反应自由基聚合反应是基于自由基聚合机制，通过引入自由基础团，从而实现功能基团的引入。
例如，通过将甲基丙烯酸甲酯引入聚苯乙烯中，从而形成了具有亲水性的羟基官能团，进而使高分子材料具有亲水性能。
2、离子聚合反应离子聚合反应属于两种不同离子之间通过电荷吸引作用形成的化学键机制，其官能基主要来自于双官能基单体的引入。
例如，通过在聚乙烯中引入羧基基团和苯乙烯基团，得到了聚乙烯-甲基丙烯酸酯-苯乙烯三元聚合物。
3、环氧树脂改性环氧树脂通常是具有良好物理性质和化学稳定性的高分子材料，可以通过改性引入新的官能基团，从而赋予材料新的功能性。
例如，通过将环氧树脂和聚乙二醇共聚，得到一种具有良好生物相容性的聚合物。
三、应用新型功能性高分子材料的合成在各领域应用广泛。
例如，在生物医用领域中，通过改性得到的聚合物可以用于制备假体、膜材料等，提高了材料的生物相容性；在精细化工领域，通过环氧树脂的改性，可以用于涂料等的制备；在电子材料领域中，通过功能性基团的引入，可以制备电介质材料等。
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。
功能高分子材料
第一章绪论性能：材料对外部作用的抵抗特性。
高性能高分子材料：对外部作用有特别强的抵抗能力的高分子材料。
功能高分子材料：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出响应的高分子材料。
(具有特殊物理化学性质的的材料)通用（常规）高分子材料：应用面广、量大，价格较低。
eg：纤维、塑料、橡胶、涂料、粘合剂。
特种高分子材料：功能高分子材料属于特种高分子材料最早的功能高分子是合成的酚醛型离子交换树脂。
一般采用按其性质、功能或实际用途对功能高分子材料进行分类：1. 反应型高分子材料（包括高分子试剂、高分子催化剂等；）2. 光敏型高分子（包括光稳定剂、光刻胶、光致变色材料等。
）3. 电性能高分子材料（包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏感性材料等。
）4. 高分子分离材料（包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性，膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。
）5. 高分子吸附材料（高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。
）6. 高分子智能材料(高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。
)7. 医药用高分子材料(医用高分子材料、药用高分子材料和医药用辅助材料等。
)8. 高性能工程材料(高分子液晶材料，耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。
)！！！功能高分子材料的制备策略功能型小分子材料的高分子化、已有高分子材料的功能化、多功能材料的复合。
功能型小分子材料的高分子化的实现途径：①化学键连接的化学方法，如共聚、均聚等（举例1：丙烯酸，可用于制备离子交换树脂、高吸水性树脂等。
举例2：含双键的环氧丙烯酸酯，广泛用于制备功能性粘合剂。
）②物理方法，如共混、吸附、包埋等。
（维生素C微胶囊）（1）带有功能型基团可聚合单体的聚合法——包括两步骤。
（a）在功能性小分子中引入可聚合基团，或在含有可聚合基团单体中引入功能性基团；(b）进行均聚或共聚反应生成功能聚合物。
配位聚合
19
7.2 聚合物的立构规整性
立构规整性与性能的关系
有规立构与非立构规整性聚合物间的性质差别很大。 性能的差异主要起源于分子链的立构规整性对聚合物结晶 的影响。 有规聚合物的有序链结构容易结晶，无规聚合物的无 序链结构则不易形成结晶，而结晶导致聚合物具有高的物 理强度和良好的耐热性和抗溶剂性，因此有规立构聚合物 更具有实际应用意义。
高 分 子 化 学
23
7.3 引发剂
Zieglar-Natta引发剂
广义 Ziegler-Natta 引发剂指的是由 IV~VIII 族过渡金 属化合物与I~III族金属元素的金属烷基化合物所组成的一 类引发剂。其通式可写为：
MtIV-VIIIX + MtI-IIIR 主引发剂 助引发剂 常用过渡金属化合物 ：Ti、V、Cr、Co、Ni 的卤化 物（MtXn），氧卤化合物（MtOXn），乙酰丙酮基化合 物[Mt(acac)n]，环戊二烯基卤化物（Cp2MtX2）。
高 分 子 化 学
22
7.3 引发剂
引发剂的类型和作用
类型： Zieglar-Natta 型。用于α-烯烃、二烯烃、环烯 烃的定向聚合； 烷基锂。在均相溶液体系中引发二烯烃和极性 单体，形成立构规整聚合物 π-烯丙基镍（π-C3H5NiX)。专供引发丁二烯的 顺式-1,4和反式-1,4聚合 茂金属引发剂。 作用： 提供活性中心； 引发剂残余部分（金属反离子）紧邻引发剂中 心，使单体分子按照一定的构型进入增长链， 使单体定位，起连续定向的模板作用。
目前，聚乙烯和聚丙烯已经成为生产量最大、用途最广 的合成材料。
高 分 子 化 学
3
7.1 配位聚合概述
配位聚合：烯类单体的碳－碳双键首先在过渡金属
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。
第七章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料
§ 7.1 高分子材料
因此通过改变分子链的组成，可形成多种性能不同的高聚物材料。 因此通过改变分子链的组成，可形成多种性能不同的高聚物材料。 2.大分子链的形状 大分子链的形状 大分子链的几何形状有线型、支化型和网型 体型或交联型 体型或交联型)。 大分子链的几何形状有线型、支化型和网型(体型或交联型 。 线型分子链各链节以共价键连接成线型长链，像一根长线， 线型分子链各链节以共价键连接成线型长链，像一根长线，通常 卷曲成不规则的线圈状态或团状。如图7-1(a)所示。支化型分 所示。 卷曲成不规则的线圈状态或团状。如图 所示 子链在线型大分子主链的两侧有许多长短不一的小支链如图 子链在线型大分子主链的两侧有许多长短不一的小支链如图71(b)所示。网型分子链的大分子链之间通过支链或化学键连接 所示。 所示 成一个三维空间的网状大分子。 所示。 成一个三维空间的网状大分子。如图7-1(c)所示。 所示 具有线型和支化型分子链结构的聚合物称为线型聚合物， 具有线型和支化型分子链结构的聚合物称为线型聚合物，这 类聚合物具有较高的弹性和热塑性，可重复使用。 类聚合物具有较高的弹性和热塑性，可重复使用。
上一页 下一页
§ 7.1 高分子材料
2.缩合聚合 缩合聚合 由含有两种或两种以上官能团(可以发生化学反应的原子团， 由含有两种或两种以上官能团 可以发生化学反应的原子团， 可以发生化学反应的原子团 如羚基-OH,竣基 竣基-COOH,氨基 氨基-NH2等)的单体相互综合聚合而 如羚基 竣基 氨基 等 的单体相互综合聚合而 形成高聚物的反应称为缩聚反应，其产物称为缩聚物。 形成高聚物的反应称为缩聚反应，其产物称为缩聚物。缩聚物的 化学组成与所用单体均不相同。在缩聚反应过程中，有水、氨、 化学组成与所用单体均不相同。在缩聚反应过程中，有水、 醇、氯化氢等小分子物质生成。缩聚反应可停留在中间而得到中 氯化氢等小分子物质生成。 间产品 若缩聚反应的单体为一种，反应称为均缩聚反应， 若缩聚反应的单体为一种，反应称为均缩聚反应，产物称均 缩聚物，如氨基己酸进行缩聚反应生成的聚酞胺 尼龙 尼龙6) 。 缩聚物，如氨基己酸进行缩聚反应生成的聚酞胺6(尼龙
功能化高分子材料的制备及应用
功能化高分子材料的制备及应用随着科技的不断发展，高分子材料作为一种复合材料，被广泛应用于各个领域，例如医学、电子、汽车、建筑等。
为了更好地满足市场需求和应用需求，功能化高分子材料的研究和开发成为了当下的热点。
一、功能化高分子材料的制备方法常见的功能化高分子材料的制备方法主要包括进口改性方法、化学改性方法和生物发酵法等。
1. 进口改性方法进口改性方法主要是通过对高分子材料的物理织构进行改变，来实现不同的功能化特性。
例如，通过改变高分子材料的表面形态和内部空气结构，可以增强其吸附性能、抗菌性能以及防水、防火、耐腐蚀等性能。
2. 化学改性法化学改性法主要是通过对高分子材料的化学性质进行改变，来实现不同的功能化特性。
例如，在高分子材料的聚合过程中加入不同的化学结构单元，可以增强材料的力学性能、耐腐蚀性能、耐热性能等。
3. 生物发酵法生物发酵法主要是通过利用各种微生物对高分子材料进行生物代谢，从而实现不同的功能化特性。
例如，利用细菌进行生物降解，将高分子材料转化为具有可持续性的生物材料；利用酵母菌对高分子材料进行发酵，可以制备出可降解、抗菌、防霉等性能的材料。
二、功能化高分子材料的应用功能化高分子材料的应用范围非常广泛，下面介绍几个常见的应用领域。
1. 医学领域在医学领域中，功能化高分子材料可以用于制作各种医疗器械、药物控释系统、组织工程等。
例如，利用生物降解的高分子材料制备可吸收缝合线和生物可降解的骨修复材料等。
2. 电子领域在电子领域中，功能化高分子材料可以用于制作电容器、电阻器、半导体、光纤、液晶及光学制品等。
例如，利用高分子材料的导电性能，可以制备出聚合物电解质及聚合物光伏电池等。
3. 汽车领域在汽车领域中，功能化高分子材料可以用于制作车内饰件、轮胎、减震器、车身材料等。
例如，利用高分子材料的耐热性能和抗震性能，可以制备出高性能轮胎和汽车零部件等。
4. 建筑领域在建筑领域中，功能化高分子材料可以用于制作建筑隔离材料、墙面涂料、屋顶防水材料等。
功能高分子材料-PPT
除了单纯的连锁聚合和逐步聚合之外，采用多 种单体进行共聚反应制备功能高分子也是一种常见 的方法。特别是当需要控制聚合物中功能基团的分 布和密度时，或者需要调节聚合物的物理化学性质 时，共聚可能是最行之有效的解决办法。
(2)功能性小分子通过聚合包埋与高分子 材料结合
该方法是利用生成高分子的束缚作用将 功能性小分子以某种形式包埋固定在高分子 材料中来制备功能高分子材料。在聚合反应 之前，向单体溶液中加入小分子功能化合物， 在聚合过程中小分子被生成的聚合物所包埋。 在高分子药物、固定化酶的制备方面有独到 的优势。
例如，维生素C在空气中极易被氧化而变黄。 采用溶剂蒸发法研制以乙基纤维素、羟丙基甲基纤 维素苯二甲酸酯等聚合物为外壳材料的维生素C微 胶囊，达到了延缓氧化变黄的效果。将维生素C微 胶囊暴露于空气中一个月，外观可保持干燥状态， 色泽略黄。这种维生素C微胶囊进入人体后，两小 时内可完全溶解释放。
2. 已有高分子材料的功能化
一次功能主要有下面的八种： ①力学功能：如惯性、粘性、流动性、润滑性、成型性、 超塑性、恒弹性、高弹性、振动性和防震性。 ②声功能：如隔音性、吸音性。 ③热功能：如传热性、隔热性、吸热性和蓄热性等。 ④电功能：如导电性、超导性、绝缘性和电阻等。
⑤磁功能：如硬磁性、软磁性、半硬磁性等。 ⑥光功能：如遮光性、透光性、折射光性、反射光性、吸 光性、偏振光性、分光性、聚光性等。 ⑦化学功能：如吸附作用、气体吸收性、催化作用、生物 化学反应、酶反应等。 ⑧其他功能：如放射特性、电磁波特性等。
❖ 60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。
特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝缘、 半导体等。
功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜
等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化剂、 高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分 子液晶等。
建筑高分子材料
土木工程材料 第7章 建筑高分子材料
热固性塑料
酚醛塑料(PF) 环氧塑料(EP)
聚酯塑料 有机硅塑料(SI)
耐磨性好，绝缘性、耐热性、耐蚀性
也强都度很较好高。，用韧于性制较作好电，工尺器寸材稳(定如性插高头、， 开缺耐电强长具性点度关绝期；久有是和等缘使良性优性表)性用好好良，脆面能；的，的装，耐添电耐。耐饰不磨加绝用热高材耐性增缘于、温料碱较塑性制耐(、5。高0剂和备寒隔0；-可憎增，声6可0以水强具隔0在oC大性塑有热1)和幅；料优材00度耐防o良、料C等提腐的泡火下。 沫高蚀其能塑韧力料性很、浇；强注有；塑较粘料好结、的强粘度耐结高水剂。性和。缺涂主点料：要等机用。 缺于械点玻强是璃度稍钢较有和低毒树。性脂可。混制凝成土耐热。缺、耐点：水、耐耐碱
. 2
土木工程材料 第7章 建筑高分子材料
建筑高分子材料
合成高分子材料是以人工合成的高分子化合物(聚合物)为基 础材料，添加各种辅助材料制成的有机高分子材料。常用的高 分子材料：塑料；橡胶；胶粘剂。
应用于结构材料：
❖ 轻结构建筑物，玻璃钢、聚合物混凝土等； ❖ 混凝土的增强筋等。 应用于非结构材料： ❖ 装饰板材；涂料；防水、保温、隔声材料；各种管材和异性材。
. 4
土木工程材料 第7章 建筑高分子材料
指产量大、用途广、成型性好、价格低的塑料，如聚乙烯、 通用塑料
聚丙烯、酚醛等。
按
使
指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低
用 工程塑料 温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如
特
性
聚酰胺等。
分
指具有特种功能，可用于特殊应用领域的塑料。如氟塑料
. 23
土木工程材料 第7章 建筑高分子材料
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2）带有功能性基团的小分子与高分子骨架的结合
这种方法主要是利用化学反应将活性功能基引入
聚合物骨架，从而改变聚合物的物理化学性质，赋 予其新的功能。 通常用于这种功能化反应的高分子材料都是较廉 价的通用材料。在选择聚合物母体的时候应考虑许 多因素，首先应较容易地接上功能性基团，此外还 应考虑价格低廉，来源丰富，具有机械、热、化学
（3）原有功能高分子材料功能的拓展与扩大
采用的方法多种多样。但是总体来说主要包括物
理方法和化学方法两种。
物理方法为对功能高分子材料进行机械处理和加
工，改变其宏观结构形态，使其具有新的功能。
本章仅就当前成为研究热点的几个功能高分子 材料方面的合成做一介绍。
7.2 高分子化学试剂
重点 含硫醇结构高分子试剂的制备路线 聚苯乙烯过氧酸的制备路线
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。
N, N－二甲基联吡啶是一种小分子氧化还原物 质，其在不同氧化还原态时具有不同颜色，经常作 为显色剂在溶液中使用。经过高分子化后，可将其 修饰固化到电极表面，便可以成为固体显色剂和新 型电显材料。
青霉素是一种抗多种病菌的广谱抗菌素，应用十分 普遍。它具有易吸收，见效快的特点，但也有排泄快的 缺点。利用青霉素结构中的羧基、氨基与高分子反应， 可得到疗效长的高分子青霉素。例如将青霉素与乙烯醇
在同一种功能材料中，甚至在同一个分子中
引入两种以上的功能基团也是制备新型功能聚合
物的一种方法。以这种方法制备的聚合物，或者
集多种功能于一身，或者两种功能起协同作用， 产生出新的功能。
例如，在离子交换树脂中的离子取代基邻位引 入氧化还原基团，如二茂铁基团，以该法制成的功 能材料对电极表面进行修饰，修饰后的电极对测定 离子的选择能力受电极电势的控制。当电极电势升 到二茂铁氧化电位以上时，二茂铁被氧化，带有正 电荷，吸引带有负电荷的离子交换基团，构成稳定 的正负离子对，使其失去离子交换能力，被测阳离 子不能进入修饰层，而不能被测定。
高分子化学试剂包括高分子氧化还原试剂、高分子磷 试剂、高分子卤试剂、高分子烷基化试剂、高分子酰 基化试剂等，是功能高分子中非常重要的一类。
7.2.1 高分子氧化还原试剂 1. 氧化还原高分子试剂 这一类试剂既有氧化作用，又有还原功能，自
身具有可逆氧化还原特性的一类高分子化学反应试
剂。特别是反应过后，经过氧化或还原反应，试剂 易于再生使用。
根据这一类高分子反应试剂分子结构中的活性中心的 结构特征，最常见的该类高分子试剂可以分为以下 5 种结构类型：
含醌式结构的高分子氧化还原试剂
含硫醇结构高分子试剂
含吡啶结构高分子试剂
含二茂铁结构高分子试剂
含杂原子的多环芳烃结构高分子试剂
含硫醇结构高分子试剂
方法一：是以聚氯甲基苯乙烯为原料，与硫氢 化钠发生亲核取代反应，直接生成含有硫醇基 团的聚苯乙烯聚合物。
第七章 功能高分子材料的制备
第七章 功能高分子材料的制备
7.1 概述
7.2 高分子化学试剂
7.3 医用生物材料——聚乳酸的合成
7.4 磁性高分子微球的制备
7.5 高分子-无机夹层化合物的合成
7.6 极化聚合物电光材料的合成
7.7 高分子液晶的合成
7.1 概述
重点：简述功能高分子材料的制备方法
高分子材料相对于传统材料如水泥、玻璃、陶瓷 和钢铁而言是后起的材料，但其发展速度及应用的广泛 性却大大超过了传统材料。可以说高分子材料已不再是 传统材料的代用品，已成为工业、农业、国防和科技等 领域的重要材料。高分子材料无所不在，广泛渗透于人 类生活的各个方面，在人们生活中发挥着巨大的作用。
方法对已有聚合物进行功能化，赋予这些通用的 高分子材料以特定功能，成为功能高分子材料。 这种制备方法的好处是可以利用廉价的商品化聚 合物，并且通过对高分子材料的选择，使得到的
功能高分子材料机械性能比较有保障。
聚合物的物理功能化方法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。 聚合物的这种功能化方法可以用于当聚合物或者 功能性小分子缺乏反应活性，不能或者不易采用化学 方法进行功能化，或者被引入的功能性物质对化学反
稳定性等等。
目前常见的品种包括聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚
乙烯醇、聚（甲基）丙烯酸酯及其共聚物、聚丙烯酰
胺、聚环氧氯丙烷及其共聚物、聚乙烯亚胺、纤维素 等，其中使用最多的是聚苯乙烯。 聚苯乙烯分子中的苯环比较活泼，可以进行一 系列的芳香取代反应，如磺化、氯甲基化、卤化、硝
化、锂化、烷基化、羧基化、氨基化等等。
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。
高分子微胶囊在高分子药物、固定化酶的制备
方面有独到的优势。
例如，维生素C在空气中极易被氧化而变黄。 采用溶剂蒸发法研制以乙基纤维素、羟丙基甲基纤 维素、苯二甲酸酯等聚合物为外壳材料的维生素C 微胶囊，达到了延缓氧化变黄的效果。将维生素C
用这种方法得到的功能高分子材料，聚合物骨架 与小分子功能化合物之间没有化学键连接，固化作用 通过聚合物的包络作用来完成。
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。
(5) 吸附性高分子材料，包括高分子吸附性树脂、高分
子絮凝剂和吸水性高分子吸附剂等
(6) 其它功能高分子材料，如磁性高分子材料、生物高
分子材料、液晶高分子材料
3. 功能高分子材料的制备方法: (1) 通过功能型小分子材料的高分子化 (2) 已有高分子材料的功能化和多功能化和多功能材料 的复合 (3) 已有功能高分子材料的功能扩展 (4) 上述几种方法相结合
7.1.2 高分子材料的功能化 (1) 高分子材料的化学功能化方法 这种方法主要是利用接枝反应在聚合物骨架上引 入活性功能基，从而改变聚合物的物理化学性质，赋 予其新的功能。能够用于这种接枝反应的聚合物材料 有很多都是可以买到的商品。
(2) 通过物理方法制备功能高分子
功能高分子材料的第二类制备方法是通过物理
氧化还原电位的两种聚合物复合在一起，放在两 电极之间，可发现导电是单方向性的。这是因为 只有还原电位高的处在氧化态的聚合物能够还原 另一种还原电位低的处在还原态的聚合物，将电
子传递给它。这样，在两个电极上交替施加不同
方向的电压，将都只有一个方向电路导通，呈现 单向导电。
（2）在同一分子中引入多种功能基
（1） 带有功能性基团的单体的聚合
这种制备方法主要包括下述两个步骤：首先是
通过在功能性小分子中引入可聚合基团得到单体，
然后进行均聚或共聚反应生成功能聚合物；也可在含
有可聚合基团的单体中引入功能性基团得到功能性单
体。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。
能的高分子材料。
2. 功能高分子材料的种类: (1) 反应型高分子，包括高分子试剂和高分子催化剂 (2) 光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶、感光 材料和光致变色材料 (3) 电活性高分子材料，包括导电聚合物、能量转换型 聚合物和其它电敏材料 (4) 膜型高分子材料，包括各种分离膜、缓释膜和其它 半透性膜材料
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功能性基团的单体聚合制备功能高分
子的简单例子。
将含有环氧基团的低分子量双酚A型环氧树脂与 丙烯酸反应，得到含双键的环氧丙烯酸酯，这种单体 在制备功能性粘合剂方面有广泛的应用。
－乙烯胺共聚物以酰胺键相结合，得到水溶性的药物高
分子，这种高分子青霉素在人体内的停留时间为低分子
青霉素的30～40倍。
功能性小分子的高分子化可利用聚合反应，如
共聚、均聚等；也可将功能性小分子化合物通过化
学键连接的化学方法与聚合物骨架连接，将高分子
化合物作为载体；甚至可通过物理方法，如共混、
吸附、包埋等作用将功能性小分子高分子化。
O CH2 CH CH2 O
CH3 C CH3 O CH2 CH CO CH2 OH CH CH2 O O CH2
O CH CH2 + CH2 CH COOH
CH3 C CH3 O CH2
O CH CH2
除了单纯的连锁聚合和逐步聚合之外，采用
多种单体进行共聚反应制备功能高分子也是一种
常见的方法。特别是当需要控制聚合物中功能基 团的分布和密度时，或者需要调节聚合物的物理 化学性质时，共聚可能是最行之有效的解决办法。
（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， 将形成新的功能材料，而且具有任何单一功能高分 子均不具备的性能，这一结合过程被称为功能高分 子材料的多功能复合过程。在这方面最典型的例子
是单向导电聚合物的制备。
带有可逆氧化还原基团的导电聚合物，其导
电方式是没有方向性的。但是，如果将带有不同
例如，对苯环依次进行硝化和还原反应，可以
得到氨基取代聚苯乙烯；经溴化后再与丁基锂反应，
可以得到含锂的聚苯乙烯；与氯甲醚反应可以得到