功能高分子材料导论

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高原 烟台大学 化学生物理工学院
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第一章 功能高分子材料总论
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•1920年，德国人Staudinger发表了“论聚合”的论文，提出了高分子 的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。 高分子溶液理论在30年代建立，并成功测定了聚合物的分子量。Flory 为此获得诺贝尔奖。 •40年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一大批重要的橡胶和塑 料被合成出来。 •50年代，Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂，制得高密度PE和有规 PP，低级烯烃得到利用。 •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。
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1．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子聚合物骨架与官能团协同作用 利用电活性高分子材料对电极表面进行修饰制备化学敏感器， 测定某些活性物质。利用在聚合物中引入第二种基团来控制敏 感器的作用，利用氧化还原基团控制修饰层的离子交换能力。
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第二节 功能高分子材料的结构与性能的关系
—．功能高分子材科的结构层次 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
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功能高分子材料是研究功能高分子材料规律的科学，是高分子材料 科学领域发展最为迅速，与其他科学领域交叉度最高的一个研究领域。 它是建立在高分子化学、高分子物理等相关学科的基础之上，并与物理 学、医学、甚至生物学密切联系的一门学科。由于涉及面广，因此给人 的感觉是资料零散，规律性不强。但是任何一门科学总有其自身的发展 现律，随着功能高分子材料科学研究的深入，有关信息的日趋丰富，为 功能高分子材料学科在摸清自身发展规律以及完善其理论提供了有利条 件。本章试图对来自于科学研究前沿的丰富而较散在的大量相关文献资 料进行归纳、分类、总结，从中找出功能高分子材料学科中的一般发展 规律。此课程主要介绍功能高分子材料性能与结构的一般关系，制备功 能高分子材料的总体策略和功能高分子化学的研究方法等内容，使学生 对功能高分子材料科学有一个概括性的认识。
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第一节 功能高分子材料概述
一、功能高分子材料的研究内容 功能高分子材料的定义为：与常规聚合物相比具有明显不同的物理化学性
质，并具有某些特殊功能的聚合物大分子(主要指全人工和半人工合成 的聚合物)都应归属于功能高分子材料范畴。而以这些材料为研究对象 ，研究它们的结构组成、构效关系、制备方法，以及开发应用的科学， 应称为功能高分子材料科学。 功能高分子研究的主要目标和内容包括新材料的制备方法、物理化学性能 表征、结构与性能之间的关系、应用开发研究等几个方面。其中结构与 性能之间的关系研究建立起聚合物结构与功能之间的关系理论，以此理 论可指导开发功能更强的，或具有全新功能的高分子材料。与其他材料 一样，功能高分子材料的性能与其化学组成、分子结构和宏观形态存在 密切关系，即构效关系。
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•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。 •80年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不断出现和 发展。 •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。
功能高分子材料
主讲：高原
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参考书目
1. 《功能高分子材料》赵文元主编 化学工业出版社2008年 2. 《功能高分子材料 》焦剑 主编 化学工业出版社 2007年 3. 《功能高分子材料》王德海主编 华东理工大学出版社2006年 4. 《功能高分子材料》马建标主编 化学工业出版社 2004年 5. 《功能高分子材料》周学良主编 化学工业出版社 2002年 6. 《特种与功能高分子材料 》王国建主编 中国石化出版社 2004年 7. 《功能高分子材料化学》赵文元主编 化学工业出版社1996年 8. 《功能高分子材料化学》（第二版）赵文元主编 化学工业出版社 2003年
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二、功能高分子材料的发展历程
高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早。
1839年，美国人Goodyear发明硫化橡胶。
1855年，英国人Parks用硝化纤维素与樟脑混合制得赛璐珞
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1889年，法国人De Chardonnet（夏尔多内）发明人造丝
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二、功能高分子材料构效关系分析 功能高分子材料之所以能够在应用中表现出许多独特的 性质，主要与其上述结构有关。不同的功能高分子材料 ，因为所需功能不同，依据的结构层次也有所不同。其 中比较重要的结构层次包括材料的化学组成和官能团的 影响、聚合物链段的影响、材料超分子结构的影响和宏 观结构的影响等几个方面。
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图1-1中Y表示被测定阳离子．R表示离子交换基团邻位的氧化还原基团，负 号表示阴离子型离子交换基团。