第六章功能高分子材料及新技术研究
功能材料的概念最早由美国贝尔实验室J. A. Morton博士提出，主要指具有声、光、电、磁、热、化学、生物学等功能及转换功能的一类材料。功能高分子是功能材料中的新军，由于高分子材料具有轻、强、耐腐蚀、原料丰富、种类繁多、制备简便、易于分子设计等特点，功能高分子材料的研究和发展十分迅速，成为近年来高分子科学最活跃的研究领域。功能高分子及有关新技术研究的前沿领域包括：电子功能聚合物及信息技术研究（光电磁功能高分子、高分子液晶显示技术、电致发光技术、塑料高密度电池、分子器件、非线性光学材料、高密度记录材料等）、医药功能高分子及卫生保健技术研究（高分子药物、控制药物释放材料、医用材料、医疗诊断材料、人体组织修复材料等）、信息高分子的合成及应用技术等。此外，通用高分子的改性技术、天然高分子的利用及改性、聚合物生物降解材料及聚合物资源的再利用技术等，也归属于这一领域。本章重点选择电子功能高分子及电光技术、医药功能高分子及卫生保健技术、环境友好高分子材料——完全生物降解高分子材料的应用予以介绍。
第一节电子功能高分子及电光技术研究
电子功能材料具体指那些具有电特性的材料，如电阻材料、导电材料、介电材料、超导材料、电光转换材料、电热转换材料等。电子功能材料在微电子技术、激光技术，特别是近年来迅速发展的信息技术方面发挥着越来越重要的作用。
一、结构型导电高分子（π共轭高分子）
（一）典型共轭高分子的合成
有机高分子一直是以电绝缘性著称的，广泛被用作电器开关、闸刀、电线电缆外绝缘层等。直到1977年日本的白川英树发现掺杂聚乙炔具有与传统的金属，如铜、铝接近的电导率时，结构导电高分子才被认识。经过二十几年的发展，导电高分子已成为化学及物理学的重要研究领域，不仅提出了孤子理论（SSH理论）解释聚乙炔的导电行为，还相继合成了聚对苯、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯硫醚等多种结构导电高分子，产生了导电高分子这门新兴的学科。导电高分子的三位发明人黑格教授、麦克迪尔米德教授和白川英树教授也被授予2000年诺贝尔化学奖。
表6-1 几种典型导电高分子的结构和室温电导率
名称结构式电导率/s·cm-1
注：括号内数据为未掺杂时的电导率
1.聚乙炔
仅反式聚乙炔掺杂后才给出高的电导率。聚乙炔是用Ziegler-Natta 催化剂合成的，如Ti(OBu)4/AlR 3、Nd(i-OC 3H 7)3/ AlR 3等，合成方法有搅拌法与在浓的催化剂表面聚合法。在浓的催化剂表面聚合时可以得到高结晶的、具有拉伸性的薄膜状聚合物，掺杂后可得到高的电导率。搅拌聚合法得到的是粉末状的聚乙炔，电导率也低得多。为得到高的电导率，将聚乙炔膜进行拉伸处理是非常重要的。聚乙炔由于在空气中不稳定，限制了其进一步的应用。
2.聚苯胺
聚苯胺的合成可以采用电化学法和化学法。电化学聚合可以得到膜状的聚苯胺，适宜合成小批量样品。化学法包括缩聚和氧化聚合两类，适合制备大批量样品。
图6-1本征态聚苯胺的结构式
苯胺氧化聚合常用氧化剂为(NH 4)2S 2O 8，聚合在质子酸-水溶液中进行。质子酸主要有HCl 、HBr 、H 2SO 4、HClO 4、CH 3COOH 、HBF 4，足够高的酸浓度有利于1,4-偶联方式。目前广泛接受的聚苯胺的结构是1987年由麦克迪尔米德（MacDiarmid ）提出的苯式-醌式结构单元共存模型（图6-1），两种结构单元可以通过氧化-还原反应相互转化。聚苯胺比聚乙炔稳定，尤其是可溶性聚苯胺的获得，使得聚苯胺成为最具应用价值的导电高分子之一
3.聚噻吩
将聚噻吩的结构和聚乙炔的结构联系起来看，可以认为聚噻吩是用硫原子S 取带了顺式聚乙炔1,4位置的氢的结果。
NH NH x N N y n
C H
C H
C H
C H
C H
C H
S
S
S
图6-2 本征态聚噻吩结构
聚噻吩的合成方法有络合催化缩聚、电解氧化和化学氧化。
（催化缩聚）
图6-3聚噻吩的几种合成方法
（二）共轭高分子的导电机理
1.载流子
金属导电的载流子是电子，半导体导电的载流子是电子和空穴。由于 共轭体系的电子具有离域的性质，因此提出了 电子离域理论。这种理论虽然能够说明导电共轭高分子很多导电现象，但在解释掺杂共轭高分子的导电载流子不带自旋的实验结果方面则遇到了很大困难。后来又提出了孤子理论、极化子理论和双极化子理论。
主链共轭的高分子体系通过适当的氧化、还原反应可以形成如下结构（图6-4），即氧化的结果在共轭高分子链中造成电荷分离（极化），产生了阳离子自由基（物理学上则称为极化子）。正电荷（阳离子）可以通过双键的重排沿着高分子链移动，从而使高分子成为
导体。
阳离子自由基
图6-4 聚乙炔氧化掺杂示意
A -
为反阴离子
聚乙炔很容易被氧化，可以用I 2、AsF 5、FeCl 3等作为氧化剂，则对应的反离子A -分别为I -3 AsF -
6、
FeCl -4等。若将聚乙炔还原，则得到下列结构：
阴离子自由基
图6-5 聚乙炔还原掺杂示意
A +
为反阳离子
此时负电荷（阴离子）可以通过双键的重排沿着高分子链移动，而使高分子成为导体。
聚乙炔的氧化能力很低，因此所用还原剂为Li 、Na 等强还原剂。反离子A +则为Li +、Na +
。 掺杂后共轭高分子链中的自由基可以在双键重排过程中消失，仅留下正电荷或负电荷，成为阳离子孤子（Soliton ）或阴离子孤子：
A C +
C 氧化A +C
还原C C +
C +
C C
+C
+
C
C
+C
+
C
C
+
C
+
图6-6 阳离子孤子的形成过程
孤子、极化子(polaron)、双极化子(bipolaron)是共轭高分子中电的传导体。磁化率的测定结构表明聚乙炔主要是孤子导电，而聚噻吩、聚吡咯等高分子的导电载流子则是极化子和双极化子。
二、复合型导电高分子
将导电物质与高分子材料复合可得到导电高分子。这类导电高分子从20世纪60年代迅速发展至今，已有了多种品种。如导电橡胶、导电塑料、导电涂料等。所加入的导电物质可分为金属类、非金属、金属化合物类，所得到的材料可分为半导电性材料、导电性材料、高导电性材料、防静电材料。
复合型导电高分子的导电性能与导电物质的加入量紧密相关，当导电物质的添加量超过某一定值时，复合物的电导率急剧增大，继续增加导电物质的量，电导率几乎不再增加。通常导电物质的体积分数在5%时，复合物的电导率出现迅速增加的情况。常用的导电性物质有，炭黑、石墨、金属硫化物（硫化铜CuS）、铜、银、镍、铝等的粉末、箔片、纤维。
图6-7 导电通道（导电链）的形成
复合材料中的载流子仍然是电子和空穴（取决于所加入的导电性物质），电子和空穴如何在绝缘的高分子介质中传导，一般认为是通过导电通道的形成实现的。在复合型导电高分子材料中导电粒子的体积含量超过一定值后，导电粒子相互接触形成导电通道的几率急剧增大，使电导率迅速增加。除了粒子间直接接触外，电荷可通过隧道效应在粒子之间转移，当导电粒子间的距离达到1nm以下时，这种电荷转移就会急剧增大。
导电物质与高分子之间的界面粘接力影响导电物质在高分子基质中的分散状态，良好的界面粘接将导致导电物质在高分子基质中均匀分布，不利于形成导电通道。适当的界面粘接力才会形成导电通道。硫化铜与几种高分子复合所得到的电导率结果如下：
PVA PMMA PAN
这几种高分子的表面张力顺序则为：PVA PMMA PAN，即表面张力小的高分子基质给出高的电导率。
三、其它导电高分子
除上述导电高分子外，还有电子转移络合物型导电高分子，离子导电型高分子等多种形式的导电高分子。其中离子导电型高分子作为高分子电解质用于固体电池的制备已接近实用阶段。
四、电子功能高分子的应用技术
（一）电致发光器件
无机半导体材料（电导率10-9~100s·cm -1
）一直是电致发光器件的主要材料，如无机半导体二极管、无机半导体薄膜、无机半导体粉末等电致发光器件已经获得了广泛的应用，但无机半导体材料由于制作工艺复杂、难以大面积平板显示、发光效率低等缺点限制了无机电致发光材料的进一步应用。采用有机高分子材料制作电致发光器件将有许多优势：分子结构可以设计（种类繁多）、可以加工成任意形状（可弯曲、大面积）、可以实现红绿蓝多色显示、附加电路简单、不需要背照明（可实现小型便携式显示）等。
1.高分子光二极管
1990年英国剑桥大学的Friend 首次报道了Al/PPV （聚苯乙炔，电导率10-12~105 s·cm -1
）/SiO 2夹心电池在外加电场作用下可以发出绿色荧光以来，聚合物电致发光材料的研究迅速成为电子功能高分子领域的热点之一。 这种电致发光器件是一个二极管，制备方法是首先在导电玻璃表面旋转流延（旋转涂膜）上聚苯乙炔预聚体，然后高温转化形成聚苯乙炔薄膜（发光层），最后真空镀铝薄膜，如图11-4。
图6-8聚合物发光二极管示意图
无机半导体薄膜型电致发光二极管的发光层为掺杂的硫化锌(ZnS)，制膜时先把ZnS 制成小球，再用电子轰击使其沉积在250℃左右的衬底上制成电致发光薄膜，然后在550℃真空下热处理1小时。
图6-8所示的发光二极管荧光效率很低，量子效率≤0.05%。2000年加州大学的研究小组使用可溶性烷氧基聚苯乙炔作发光层，用金属钙（Ca ）作阴极得到量子效率为1%的桔红色发光二极管。其它聚合物发光二极管结构组成见表6-2。
表6-2 几种共轭聚合物发光二极管组成及性能
注：ITO 为导电玻璃
PPV
2.电致发光机理
当给材料施加一定能量时，可以使材料的电子状态发生改变，从基态变到激发态，这种情况称为电子跃迁。当处于激发态的电子重新回到基态时，将放出能量。若以光的形式放出能量，则材料便会发光。
图6-9材料发光机理示意图
若材料吸收的能量为热能，则称作热致发光。若材料吸收的能量为电能，则称作电致发光。
（二）非线型光学材料
1.基本原理
光波作为一种电磁波，当其通过介质时将使介质极化（比如电子激发、晶格畸变、电荷转移等），在介质中感生出电偶极子。单位体积内电偶极子的偶极矩总和称为极化强度（用J表示），它反映了介质对光波电磁场（场强用E表示）的响应程度。同时，介质中大量存在的感生电偶极子将产生极化场P，极化场反过来对光波的电磁场产生作用，结果将使透射光、折射光、反射光的频率等物理性能发生改变。
传统光学中，光的强度较弱，极化场强较小，与光波电磁场相互作用较弱，极化强度（J）与光波电磁场强度（E）的关系可用下式表示：
J= ε（1）E （6-1）
式中：ε真空介电常数，（1）线性光学极化率，E光波电磁场强度。即极化强度（J）与光波电磁场强度（E）呈线性关系，这种性质称为线性光学现象。
图6-10线性光学现象示意
图6-10 表示光波穿过线性光学晶体时透射光频率与入射光频率相同。
1960年激光出现后，其强度比普通光的强度大几个数量级，当用激光作光源时，感生出的大量电偶极子与光波的电磁场产生强的相互作用，极化强度（J）与光波电磁场强度（E）呈如下关系：
J= ε[（1）E1 + （2）E2 + （3）E3 + …] （6-2）这种J与E呈非线性关系式的现象称为非线性光学现象，（2）、（3）分别称为二阶、三阶非线性光学极化率。E1、E2、E3、分别为基频、二倍频和三倍频光波的电磁场强度。若仅考虑二次项，则有，
J= ε[（1）E 1 + （2）E 2
] （6-3） 设入射光波的E = A 0COS ωt 。ω为光波角频率，则：
J=ε[ （1）A 0COS ωt + 0.5 （2）A 20COS2ωt + 0.5 （2）A 2
0 ] （6-4） 即产生了频率为2ω的倍频分量。
图6-11非线性光学中的二倍频现象
图6-11 表示光波穿过非线性光学晶体时透射光频率是入射光频率的二倍。除倍频现象外还有更高层次的非线性光学现象，如和频、差频等。 2 非线性光学材料
具有非线性光学效应的材料称为非线性光学材料。二阶非线性光学材料的一个主要应用领域就是激光的频率转换，如倍频、混频、参量振荡等。三阶非线性光学材料主要应用领域有三倍倍频、光学运算元件、超高速光学开关等。非线性光学材料主要是那些具一定电子功能的材料：
（1）无机压电型晶体、无机铁电型晶体及其它晶体。如磷酸二氢钾（KDP ）、磷酸二氢铵（ADP ）、铌酸锂、三硼酸锂、偏硼酸钡等。 （2）半导体晶体。如硒化镉、硒化镓等。 （3）有机和聚合物非线性光学材料。
有机和高分子非线性光学材料是通过共轭的π电子的极化作用产生非线性光学现象的，而共轭体系的大小、共轭体系中取代基的电子效应等都将对π电子的极化程度、极化效果产生各种各样的影响，因此可以通过改变这些因素设计所需要的非线性光学性能。
研究中的共轭有机高分子有，聚乙炔（PA ）类、聚苯胺（PA ）类、聚噻吩（PTh ）类、聚二乙炔（PDA ）类等。PDA 研究最多，其结构如下：
取代二乙炔 PDA
二乙炔的结构为H-C ≡C-C ≡C-H ，将两端的氢原子用其它基团取代，则得到取代二乙炔。通
过改变R1、R2的结构将改变PDA 共轭体系的大小及PDA 共轭体系的电荷密度。已经设计了多种结构的PDA 。
表6-3 几种取代PDA 中R1、R2的结构
1. R1、R2：
2. R1、R2：
3. R1
、R2
4 .R1： R2：
5. R1、R2：
6. R1、R2： R1C C C C R2n
C C R1R2-CH 2OSO 2--CH 3
-CH=CH--NHCO-(CH 2)n-CH 3
-NO 2
-NHCOR
-CH 2Cl -
-R
F F F F
有机和高分子非线性光学材料是在二十世纪70年代中期迅速发展起来的新型材料。它们有许多独特的优点，如非线性光学系数（二阶、三阶非线性极化率）比无机材料高1到2个数量级；更快的响应时间；高分子非线性光学材料具有分子结构可以设计（如表6-3中所看到的仅改变R1、R2的结构就会得到不同的PDA）、可任意加工成各种形状等特点。虽然研究仍处于初级阶段，有许多问题需要解决，但目前已成为高科技领域的热点之一，材料及器件都在积极的研究中，其中设计开发光计算机将是非线性光学材料研究的最具吸引力的方面。
（三）分子电子器件
高分子材料导电是通过载流子在高分子链上流动、在高分子链间流动实现的，载流子通过链间将遇到较大的阻力。如果导电是在一个高分子链上实现的，且通过改变分子链的局部结构（即进行分子设计），使一个分子上的各个局部区域具有不同的导电性能，则有可能制成分子导线、分子电路和分子器件。有关的研究已经进行，导电材料主要是电荷转移络合物和离子自由基盐。
（四）导电塑料
实用的导电塑料为复合型导电高分子材料，通常是以聚乙烯或其共聚物为基材加入导电填料与抗氧剂及其它助剂，经混炼加工而成。可用于电缆的半导体层、电子元件的包装材料、防静电材料及屏蔽材料等。
第二节医用功能高分子材料及卫生保健技术
医用功能高分子材料涉及的范围非常广泛，泛指具有治疗、修复、替代、恢复功能、增强人体组织或器官等功能的高分子材料。医用功能高分子材料主要包括医用高分子材料（以修复、替代为主）、药用高分子材料（以药理疗效为主）。医用功能高分子材料在许多教科书及功能材料专著中被称作医用生物高分子材料。医用功能高分子材料从二十世纪六十年代兴起，经历了二十年，到八十年代开始迅速发展，现今已取得了许多卓越的成就。
一、用于人工器官和植入体的高分子材料
修复、替代人体组织或器官是医用高分子材料最具实际意义的应用领域。已用于临床或正在研究中的部分人工器官及其所用高分子材料见表6-4。
究竟什么样的高分子材料才能满足医用材料的要求呢？不同的用途对材料的要求也不一样，像血管、气管、心脏、肝脏等需要长期植入体内的人工器官，要求材料为生物惰性高分子材料，在体内不降解、不变性、不引起长期组织反应。而有些材料则要求成为生物吸收高分子材料，比如吸收型手术缝合线，这类材料希望在体内逐渐降解，降解产物能够被肌体吸收代谢。然而，在所有要求当中，材料的生物相容性则是非常重要的方面。
表6-4 部分医用高分子材料的应用领域
二、医用高分子材料的生物相容性
医用高分子材料的生物相容性主要包括硬组织相容性、软组织相容性和血液相容性。用于硬组织替代或修复的材料必须具有良好的硬组织相容性，能与所替代或修复的硬组织，如骨骼、牙齿相互适应，且有与替代组织类似的机械性能。用于软组织替代或修复的材料（如皮肤、肌腱、肌肉、皮下等）必须具有良好的软组织相容性，不对邻近软组织产生不良反应，强度相当。与血液接触的材料必须具有良好的血容相容性，不产生凝血、溶血，不影响血相，与活组织有良好的互相适应性。
生物体与高分子材料之间的相互作用是相容性问题产生的根本原因，其中高分子材料对生物体可能产生的不良影响见图6-12。
图6-12高分子材料对生物体的影响
（一）血液相容性
高分子材料植入人体后必然要长期与体内的血液接触，因此血液相容性是诸多性能中最重要的一种。研究表明下列因素将在血液中形成血栓：①血液的流动状态发生变化；②血管壁性质及状态发生变化；③血液的性质发生变化。高分子材料植入体内时必将使血液的流动状态、血管壁的性质发生变化。若材料中有溶出物进入血液则将使血液的性质，比如酸碱性等发生变化，因此血栓的形成极易发生。血栓的形成机理极为复杂，一般认为当异物与血液接触时，首先将吸附血浆内蛋白质，然后粘附血小板使血小板崩解，放出血小板因子，在异物表面凝血，产生血栓。
大量的研究已表明材料的抗血栓性能直接与材料的表面结构相关，并已发现具有抗血栓性能的材料，其表面结构有以下特征：
①表面带有负电荷例如用涤纶、泡末聚四氟乙烯制作的人造血管于-100℃下涂覆上超低温各向同性碳素，则显示出良好的抗血栓性能。分析表明，人体血管内壁、血液中的红血球、血小板都带有负电荷，因此表面带负电荷的材料可以与其产生静电排斥作用，阻止红血球、血小板等血液成分粘附于材料表面，从而达到抗凝血、抗血栓的目的。值得指出的是并非所有带负电荷的表面都表现出良好的抗血栓性能，有些表面带正电荷的材料同样给出较好的抗凝血性能。究竟材料表面应带何种电荷还有待进一步研究。
②具亲水性或疏水性的表面水能在其上铺展的表面为亲水性表面，水仅能以小水滴的形式存在其上的表面为疏水性表面，材料的亲疏性可以处在上述两种情况之间。血液可以在亲水性表面上铺展。研究发现高分子材料表面的亲、疏水性与材料的抗血栓性有关。常用的医用高分子材料，如聚甲基丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮等亲水性高分子材料具有良好的抗凝血性；而广泛用作心脏、心瓣膜、人工血管等人工器官材料的硅橡胶却具有极
强的疏水性，但仍具有良好的抗血栓性。已知硅橡胶与亲水性高分子具有低的表面能（亲水性的材料或具有一定的疏水性的材料通常具有低的表面能）。因此，可以认为血小板难于粘附于低表面能的材料，低表面能的材料具有较高的抗血栓性。
高分子膜材料的制备 方法 xxx级 xxx专业xxx班 学号：xxxxxxx xxx
高分子膜材料的制备方法 xxx （xxxxxxxxxxx，xx） 摘要：膜技术是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展的新增长点，膜分离技术在工业中已得到广泛的应用。本文主要介绍了高分子分离膜材料较成熟的制膜方法（相转变法、熔融拉伸法、热致相分离法），而且介绍了一些新的制膜方法（如高湿度诱导相分离法、超临界二氧化碳直接成膜法以及自组装制备分离膜法等）。 关键词：膜分离，膜材料，膜制备方法 1.引言 膜分离技术是当代新型高效的分离技术，也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一，目前在海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产、医药、食品、电子领域等得到广泛应用，并将成为解决人类能源、资源和环境危机的重要手段。目前在膜分离过程中，对膜的研究主要集中在膜材料、膜的制备及膜过程的强化等三大领域；随着膜过程的开发应用，人们越来越认识到研究膜材料及其膜技术的重要性，在此对膜材料的制备技术进行综述。 2.膜材料的制备方法
2.1 浸没沉淀相转化法 1963年，Loeb和Sourirajan首次发明相转化制膜法，从而使聚合物分离膜有了工业应用的价值，自此以后，相转化制膜被广泛的研究和采用，并逐渐成为聚合物分离膜的主流制备方法。所谓相转化法制膜，就是配置一定组成的均相聚合物溶液，通过一定的物理方法改变溶液的热力学状态，使其从均相的聚合物溶液发生相分离，最终转变成一个三维大分子网络式的凝胶结构。相转化制膜法根据改变溶液热力学状态的物理方法的不同，可以分为一下几种：溶剂蒸发相转化法、热诱导相转化法、气相沉淀相转变法和浸没沉淀相转化法。 2.1.1 浸没沉淀制膜工艺 目前所使用的膜大部分均是采用浸没沉淀法制备的相转化膜。在浸没沉淀相转化法制膜过程中，聚合物溶液先流延于增强材料上或从喷丝口挤出，而后迅速浸入非溶剂浴中，溶剂扩散进入凝固浴（J2），而非溶剂扩散到刮成的薄膜内（J1），经过一段时间后，溶剂和非溶剂之间的交换达到一定程度，聚合物溶液变成热力学不稳定溶液，发生聚合物溶液的液-液相分离或液-固相分离（结晶作用），成为两相，聚合物富相和聚合物贫相，聚合物富相在分相后不久就固化构成膜的主体，贫相则形成所谓的孔。 浸入沉淀法至少涉及聚合物/溶剂/非溶剂3个组分，为适应不同应用过程的要求，又常常需要添加非溶剂、添加剂来调整铸膜液的配方以及改变制膜的其他工艺条件，从而得到不同的结构形态和性能的膜。所制成的膜可以分为两种构型：平板膜和管式膜。平板膜用于板
第六章功能高分子材料及新技术研究 功能材料的概念最早由美国贝尔实验室J. A. Morton博士提出，主要指具有声、光、电、磁、热、化学、生物学等功能及转换功能的一类材料。功能高分子是功能材料中的新军，由于高分子材料具有轻、强、耐腐蚀、原料丰富、种类繁多、制备简便、易于分子设计等特点，功能高分子材料的研究和发展十分迅速，成为近年来高分子科学最活跃的研究领域。功能高分子及有关新技术研究的前沿领域包括：电子功能聚合物及信息技术研究（光电磁功能高分子、高分子液晶显示技术、电致发光技术、塑料高密度电池、分子器件、非线性光学材料、高密度记录材料等）、医药功能高分子及卫生保健技术研究（高分子药物、控制药物释放材料、医用材料、医疗诊断材料、人体组织修复材料等）、信息高分子的合成及应用技术等。此外，通用高分子的改性技术、天然高分子的利用及改性、聚合物生物降解材料及聚合物资源的再利用技术等，也归属于这一领域。本章重点选择电子功能高分子及电光技术、医药功能高分子及卫生保健技术、环境友好高分子材料——完全生物降解高分子材料的应用予以介绍。 第一节电子功能高分子及电光技术研究 电子功能材料具体指那些具有电特性的材料，如电阻材料、导电材料、介电材料、超导材料、电光转换材料、电热转换材料等。电子功能材料在微电子技术、激光技术，特别是近年来迅速发展的信息技术方面发挥着越来越重要的作用。 一、结构型导电高分子（π共轭高分子） （一）典型共轭高分子的合成 有机高分子一直是以电绝缘性著称的，广泛被用作电器开关、闸刀、电线电缆外绝缘层等。直到1977年日本的白川英树发现掺杂聚乙炔具有与传统的金属，如铜、铝接近的电导率时，结构导电高分子才被认识。经过二十几年的发展，导电高分子已成为化学及物理学的重要研究领域，不仅提出了孤子理论（SSH理论）解释聚乙炔的导电行为，还相继合成了聚对苯、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯硫醚等多种结构导电高分子，产生了导电高分子这门新兴的学科。导电高分子的三位发明人黑格教授、麦克迪尔米德教授和白川英树教授也被授予2000年诺贝尔化学奖。 表6-1 几种典型导电高分子的结构和室温电导率 名称结构式电导率/s·cm-1
《功能高分子材料》复习 1、说明离子交换树脂的类型及作用机理？试述离子交换树脂的主要用途。 类型与作用机理：（1）离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。能解离出阳离子、并能与外来阳离子进行交换的树脂被称作阳离子交换树脂；能解离出阴离子、并能与外来阴离子进行交换的树脂被称作阴离子交换树脂。 （2）按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为凝胶型、大孔型和载体型三类。 （3）氧化还原树脂。指带有能与周围活性物质进行电子交换、发生氧化还原反应的一类树脂。在交换过程中，树脂失去电子，由原来的还原形式转变为氧化形式，而周围的物质被还原。 （4）两性树脂。两性树脂中的两种功能基团是以共价键连接在树脂骨架上的，互相靠得较近，呈中和状态。但遇到溶液中的离子时，却能起交换作用。树脂使用后，只需大量的水淋洗即可再生，恢复到树脂原来的形式。 （5）热再生树脂。在同一树脂骨架中带有弱酸性和弱碱性离子交换基团。（6）螯合树脂。 用途：（1）水处理。水处理包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备等。（2）冶金工业。离子交换是冶金工业的重要单元操作之一，离子交换树脂还可用于选矿。（3）原子能工业。利用离子交换树脂对核燃料进行分离、提纯、精制、回收等。离子交换树脂还是原子能工业废水去除放射性污染处理的主要方法。（4）海洋资源利用。利用离子交换树脂，可从许多海洋生物中提取碘、溴、镁等重要化工原料。（5）化学工业。离子交换树脂普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯，浓缩和回收等。离子交换树脂用作化学反应催化剂，可大大提高催化效率。（6）食品工业。离子交换树脂在制糖、酿酒、烟草、乳品、饮料、调味品等食品加工中都有广泛的应用。（7）医药卫生。离子交换树脂在医药卫生事业中被大量应用。（8）环境保护。离子交换树脂在废水，废气的浓缩、处理、分离、回收及分析检测上都有重要应用。
第三节 功能高分子材料 1.知道功能高分子材料的分类，能举例说明其在生产生活、高新技术领域中的应用。 2.知道复合材料的组成特点，能举例说明常见复合材料的应用。 3.体验化学科学的进步与材料科学发展的联系，能科学评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。 知识点 功能高分子材料 复合材料[学生用书 P89] 阅读教材P 113～P 115，思考并填空。 1．功能高分子材料 (1)含义 功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。 (2)分类 功能高分子材料?????新型骨架结构高分子材料特殊功能高分子材料?????高分子分离膜液晶高分子导电高分子医用高分子高吸水性树脂 (3)特点和应用 特殊功能高分子材料是在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能。 (4)高吸水性树脂 高吸水性树脂???????合成? ????①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力②以带有强亲水性原子团的化合物为单体， 均聚或两种单体共聚得到亲水性聚合物性能：可吸收几百至几千倍于自身重量的水， 同时保水能力强，还能耐一定的挤压应用：干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱 保水，改良土壤，改造沙漠
2．复合材料 (1)概念 复合材料是指几种不同材料组合在一起制成的一种新型材料，其中一种材料作为增强材料，其他材料作为基体。 (2)性能 复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等特点，在综合性能上超过单一材料。 (3)应用 复合材料主要用来作建筑材料和汽车、轮船、人造卫星、宇宙飞船的外壳和构件。 1．判断正误 (1)新型高分子材料和传统高分子材料有本质的区别。() (2)高吸水性树脂中含有亲水性原子团。() (3)玻璃钢是由高分子树脂和玻璃纤维经过复合工艺而制成的，故属于复合材料。() (4)将高吸水性树脂的线型结构连接成体型结构，是为了增加其吸水性。() 答案：(1)×(2)√(3)√(4)× 2．高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化，下列材料不属于功能高分子材料的是() A．用于生产光盘等产品的光敏高分子材料 B．用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅 C．能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂 D．能导电的掺杂聚乙炔的导电高分子材料 解析：选B。B项中半导体材料单晶硅，属于传统的无机非金属材料。A项中光敏高分子材料、C项中高吸水性树脂、D项中导电高分子材料均属于功能高分子材料。 3．下列说法错误的是() A．玻璃钢是以玻璃纤维作为增强材料、合成树脂作基体的复合材料 B．飞机机身的复合材料大多是以金属为增强材料、纤维为基体的复合材料 C．制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强材料 D．航天飞机机身使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的 解析：选B。飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强材料，金属为基体的复合材料，B项中将基体与增强材料颠倒了。
第三节功能高分子材料 目标要求 1.了解新型高分子材料的组成和性能。2.了解复合材料的组成和性能。 一、功能高分子材料 1．分类 (1)新型________的高分子材料。 (2)特殊功能材料，即在合成高分子的__________上引入某种__________，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊性能。 2．高吸水性树脂 (1)合成方法 ①对____________等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子链上再接上含__________的支链，以提高它们的吸水能力。 ②以带有______________的化合物为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。 (2)性能：可吸收几百至几千倍于自重的水，同时__________能力强，还能耐一定的______作用。 (3)应用 干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。 二、复合材料 1．复合材料 是指两种或两种以上材料组合成的一种________。其中一种材料作为____，其他材料作为增强剂。 2．复合材料的性能 具有________、________、________、________等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。 3．应用 宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。 知识点1功能高分子材料 1．新科技革命的三大支柱通常是指() ①能源②交通③通信④材料⑤信息工程
A．①②③B．①③⑤ C．②③⑤D．①④⑤ 2．下列材料中：①高分子膜；②生物高分子材料；③隐身材料；④液晶高分子材料； ⑤光敏高分子材料；⑥智能高分子材料。属于功能高分子材料的是() A．只有①②⑤B．只有②④⑤⑥ C．只有③④⑤D．①②③④⑤⑥ 3．角膜接触镜俗称隐形眼镜，其性能要有良好的透气性和亲水性，目前大量使用的软性隐形眼镜常用材料是() 4．化合物被涂在手术伤口表面，在数秒钟内发生固化(加聚)并起黏结作用以代替通常的缝合，形成一种性能优良的功能高分子材料。写出该化合物固化时的化学反应方程式_________________________________ ________________________________________________________________________。 知识点2复合材料 5．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．仅①④B．仅②③ C．除③外D．①②③④ 6．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能承受超高温的变化 B．复合材料的使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 练基础落实 1．下列材料中属于功能高分子材料的是()
功能高分子材料研究进展 摘要 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 关键词:高分子材料；功能高分子；功能材料； Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords：high polymer materials; functional polymer; functional Materials;
人教版高中化学选修五第五章第三节功能高分子材料 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共12题；共24分) 1. （2分）科学家研究表明：聚乙炔经溴或碘掺杂之后导电性会提高到金属水平，如今聚乙炔已用于制备太阳能电池、半导体材料和电活性聚合物等．下列有关聚乙炔的叙述错误的是（） A . 聚乙炔属于混合物 B . 聚乙炔的分子中不含有碳碳叁键 C . 聚乙炔的相对分子质量为26 D . 聚乙炔中碳的质量分数为92.3% 2. （2分）新科技革命三大支柱通常是指（） ①能源②交通③通讯④材料⑤信息 A . ①②③ B . ①③⑤ C . ②③⑤ D . ①④⑤ 3. （2分）(2018·佛山模拟) 人民币可以在较长的时间内使用而不易损坏，制造人民币的主要原料是（） A . 尼龙 B . 棉花 C . 羊毛 D . 聚乙烯 4. （2分）已知二甲醚和乙醇是同分异构体，下列鉴别方法中不可行的是（）
A . 利用金属钠 B . 利用质谱法 C . 利用红外光谱法 D . 利用核磁共振氢谱 5. （2分） (2019高一下·盐城期末) 下列物质中，一定不是天然高分子的是（） A . 丝绸 B . 橡胶 C . 尼龙 D . 滤纸 6. （2分） (2018高二下·辽宁期末) 我国科学家屠呦呦因发现青蒿素治疗疟疾新疗法而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖，已知青蒿素的结构简式如下。下列说法错误的是（） A . 青蒿素的分子式为C15H20O5 B . 青蒿素难溶于水，能溶于NaOH溶液 C . 青蒿素分子中所有的碳原子不可能都处于同一平面内 D . 青蒿素可能具有强氧化性，具有杀菌消毒作用 7. （2分）下列塑料的合成，所发生的化学反应不同于另外三种的是（） A . 聚乙烯塑料 B . 聚氯乙烯塑料 C . 聚苯乙烯塑料
高分子材料的合成工艺 1.1 基本概念 单体(Monomer)----高分子化合物是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物，也称为高分子、大分子等。一般把相对分子质量高于10000的分子称为高分子。高分子通常由103～105个原子以共价键连接而成。由于高分子多是由小分子通过聚合反应而制得的，因此也常被称为聚合物或高聚物，用于聚合的小分子则被称为“单体”。 链节(Repreat unit)----链节指组成聚合物的每一基本重复结构单元。 聚合度(Dregree of Polymerization)----衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以n表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以x表示。聚合物是由一组不同聚合度和不同结构形态的同系物的混合物所组成，因此聚合度是统一计平均值。 自由基----是指带电子的电中性集团，具有很高的反应活性。 引发剂（Initiator）----又称自由基引发剂，指一类容易受热分解成自由基（即初级自由基）的化合物，可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。 分子量（molecular weight）----化学式中各个原子的相对原子质量的总和，就是相对分子质量（Relative molecular mass），用符号Mr表示。 分子量分布（molecular weight distribution）----由于高聚物一般由不同分子量的同系物组成的混合物，因此它的分子量具有一定的分布，分子量分布一般有分布指数和分子量分布曲线两种表示方法。 均聚物(Homopolymer)----由一种单体聚合而成的聚合物。 共聚物(Copolymer)----由一种以上单体聚合而成的聚合物，生产聚合物的聚合反应成为共聚反应。 无规共聚物(Random Copolymerization)---- 在高分子链中不同单体单元的序列分布无规则。A和B两种单元在链中的排列顺序是不能预示的。在烯类单
第三章功能高分子材料 3．1 概述 功能高分子是高分子化学的一个重要领域，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。 3．1．1 功能高分子材料的概念和分类 高分子材料按其使用性能可以分为结构高分子材料和功能高分子材料，结构高分子材料具有较高的比刚度和比强度，可以代替金属作为结构材料，如我们熟知的工程塑料和聚合物基复合材料。 对功能高分子材料，目前尚未有明确的定义，一般认为是指
除了具有一定的力学功能之外还具有特定功能（如导电性、光敏性、化学性和生物活性等）的高分子材料，所谓材料的功能，从根本上说，是指向材料输入某种能量，经过材料的传输转换等过程，再向外界输出的一种作用。材料的这种作用与材料分子中具有的特殊功能的基团和分子结构分不开的。 请注意，不可将功能高分子和功能高分子材料混为一谈，这两者是有明显区别的。功能高分子材料从组成和结构上可以分为结构型和复合型两大类。结构型功能高分子材料是指在高分子链中具有特定功能基团的高分子材料，这种材料所表现的特定功能是由高分子本身的因素决定的。构成结构型功能高分子材料中的高分子叫功能高分子，而复合型功能高分子材料，是指以普通高分子材料为基体或载体，与具有某些特定功能（如导电、导磁）的其它材料进行复合而制得的功能高分子材料，这种材料的特殊功能不是由高分子本身提供的。 功能高分子材料涉及范围广、品种繁多，还未有统一的分类方法，一般按其使用功能来分类，大致可以分为以下几类：（1）化学功能高分子材料 主要包括离子交换树脂，高分子催化剂、高分子试剂、螯合树脂、高分子絮凝剂和高吸水性树脂等。
材料加工新技术-高分子材料成型加工 课程大作业 学生姓名： 学生学号： 专业方向： 研究生导师： 完成时间：2015年12月2日
高分子材料成型加工的发展趋势 前言 高分子材料只有通过加工成型获得所需的形状、结构与性能，才能成为具有实用价值的材料与产品。高分子材料加工成型是一个外场作用下的形变过程，其技术与装备在很大程度上决定了最终材料与产品的结构与性能。高分子材料加工成型过程节能降耗、废旧制品循环利用、可再生资源替代是发展趋势，研宄与探索高分子材料加工成型新方法、技术及装备对推动高分子材料产业及相关制造业的发展具有重要意义，同时可丰富和发展我国高分子产品先进制造理论及其应用。从以下三个方面说明: 1 材料 随着生产和科技的发展，以及人们对知识的追求，对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。所以现在高分子制品正朝着高性能、高精度、高效率、低成本的方向发展，随之而来的是对注塑成型方法和工艺设备提出“精密、高效、节能”的迫切要求。 1.1精密上：挤出成型和注射成型是两种最主要的塑料加工成型方法。其中挤出成型主要用于连续加工具有相同截面形状和尺寸的塑料制品，生产率高，投资少见效快。但与注射成型相比，其加工制品精度低的缺陷大大限制了挤出成型的应用范围。挤出制品的精密化是挤出成型未来发展的重要方向，精密挤出一方面可以拓宽挤出制品的应用领域，更重要的是精密挤出大大减少了树脂的浪费，降低了生产成本。 [3]但是目前精密加工所能达到的加工精度距加工的极限还有相当的
距离。国外有人声称已开发了以原子级去除单位的加工方法，但目前还未在实际生产中得到应用。为了促进精密加工技术的发展，可以在下面几个方面来研究精密加工： (1)基于新原理的加工方法努力开发加工单位极小的精密加工方法，必须在加工机理的本身就使其误差分散在1nm以下的水平。目前加工单位比较小的加工方法主要有弹性破坏加工、化学加工、离子束加工、电子束加工、等离子体加工等。(2)开发精密的机械机构不论是加工装置还是测量装置，都需要精密的机械机构，包括导轨、进给机构及轴承等，超精密空气静压导轨是目前最好的导轨，其直线度可达(0.1-0.2)um/250mm,通过补偿技术还可以进一步提高直线度，但是它没有液体静压导轨的刚性大。同时，由于空气静压导轨的气膜厚度只有10um左右，所以在使用过程中，要注意防尘。另外，在导轨的设计中，还可以用多根导轨并联来均化气膜的误差.(3)开发高精度的测试系统在目前的超精密加工领域中，对加工精度的测量主要有两种方法；激光检测和光栅检测.(4)开发适用于精密加工并能获得高精度、高表面质量的新型材料例如最近开发超微粉烧结金属、非结晶金属、超微粉陶瓷、非结晶半导体陶瓷、复合高分子材料等。只要在上述的一个方面取得发展或突破，必将导致精密加工技术的高速发展。 1.2高效与节能上：改善加工工艺，缩短成型加工流程。例如塑料激光烧结成型技术【1】：激光烧结成型技术是使用CAD辅助技术对塑料进行加工处理。可以有效的节约生产模具方面的成本结算。比注塑技术更加环保节能, 对于零部件的生产方面有更加出色的表现,
人教版高中化学教案【精品学案】 一、教材分析 当今国际社会普遍认为， 能源、 信息和材料是国民经济发展的三大支柱产业。 材料是指 人类利用化合物的某些功能来制作物件时所用到的化学物质。 材料对人类社会的发展贡献巨 大，它是人类赖以生存和发展的重要物质基础。没有耐高温、 高强度的特殊结构材料， 就不 可能有今天的宇航技术；没有半导体材料，就不可能有目前的计算机技术；没有光导纤维， 就不会出现信息的长距离传输， 实现高速、高容量的光通讯； 没有有机高分子材料，人类的 生活就不会像今天这样丰富多彩。材料的发明和开发使用，极大地促进了人类社会的进步， 是人类社会文明的重要标志之一。 人类社会的发展历史， 也可以说是一部材料科学和技术的 发展史，材料代表着生产力的发展水平，历史上的石器时代、陶器时代、青铜器、铁器时代 等，就是以材料作为标志来命名的。 可以相信，材料科学和材料技术的发展和突破，必将为 人类社会发展做出更大的贡献，把人类文明推向更高的层次。教学策略中可利用上网查询， 从历史的角度使学生体会化学材料的发展是化学科学发展的一个缩影， 通过对不同时期化学 材料发展过程的了解，使学生对化学科学发展的进程有所认识。 二、教学目标 1?知识目标 ⑴举出日常生活中接触到的新型高分子材料 ⑵认识到功能材料对人类社会生产的重要性。 2?能力目标. ⑴培养学生阅读、自学和讨论、归纳总结的能力 ⑵培养学生动手实验的能力 3?情感、态度和价值观目标 培养学生用科学的方法发现问题、认识问题的意识。 三、 教学重点难点 重点：举出日常生活中接触到的新型有机高分子材料， 的重要性。 难点：扩大学生的知识面，激发学生对高分子材料学习的兴趣和投身科学事业的决心。 四、 学情分析 教材介绍的新型功能高分子材料的重点是较常见的高吸水性树脂和一些复合材料， 教学中可 作适当的补充， 教师可以收集多方面的素材， 介绍用于印刷的感光树脂、液晶高分子、 磁性 高分子、高分子导体、高分子药物、高吸水性树脂、高分子智能材料等。如高分子分离膜、 人造器官的图片、 实物和视频提供给学生， 使他们能够对所学内容有一个感性的认识， 以动员学生从身边熟悉的事物入手，将学生分成若干组，引导学生通过观察、调查、参观、 收集、阅读、讨论、角色扮演、实验等活动，突出学生自主实 践活动，自己撰写有关高分子 材料的论文。 除走出去参观， 也可以请进来， 安排一两次专业技术人员作功能高分子材料的 科普讲座等 第五章 进入合成有机高分子化合物时代 第三节 功能高分子材料 认识到功能材料对人类社会生活生产 也可
第一章1、什么是功能高分子材料？与普通高分子材料的区别、什么是功能高分子材料？与普通高分子材料的区别? 功能高分子材料是指那些具有独特物理特性（如光，电，磁灯）或化学特性（如反应，催化等）或生物特性（治疗，相容，生物降解等）的新型高分子材料。区别：区别：常规高分子材料由于其分子量巨大，分子内缺少活性官能团，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，并呈现化学惰性等共同特性。功能高分子材料带有特殊物理化学性质和功能，其性能和特征都大大超出了常规高分子。第二章1、高分子试剂与普通试剂相比的优缺点。、高分子试剂与普通试剂相比的优缺点。优点：a) 简化操作过程。b) 有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生。c) 可提高实际的稳定性和安全性。d) 所谓的固相合成工艺可以提高化学反应的机械化和自动化程度。e) 提高化学反应的选择性。f) 可以提供在均相反应条件下难以达到的反应环境。缺点：a) 增加实试剂生产的成本。b) 降低化学反应速度。2、常用试剂的辨认（种类、判断官能团）、常用试剂的辨认（种类、判断官能团）。高分子氧化剂（高分子过氧酸）：稳定性好，贮存、运输、使用方便高分子还原剂（高分子锡还原试剂）：稳定性好、无气味、低毒性、还原某些羰基化合物、选择性还原二醛中的一个、定量的将卤代烃中的卤素转变为氢优点：选择性高，可再生。3、常用的氧化还原试剂，卤代试剂，酰基化试剂分别有哪些、常用的氧化还原试剂，卤代试剂，酰基化试剂分别有哪些？常用的氧化还原试剂：醌型，硫醇型，吡啶型二茂铁型，多核芳香杂环型。卤代试剂：二卤化磷型，N-卤代酰亚胺型，三价碘型。酰基化试剂（分别使氨基，羧基和羟基生成酰胺，酸酐和酯类化合物）：高分子活性酯和高分子酸酐。4、高分子氧化还原试剂——特点：能够在不同情况下表现出不同的反应活性。——特点、高分子氧化还原试剂——特点：高分子氧化还原试剂具有可逆的氧化还原特性醌型硫醇型吡啶型二茂铁型多核芳香杂环型第三章1、复合型导电高分子材料的定义、构成，与本征型的区别。、复合型导电高分子材料的定义、构成，与本征型的区别。定义：复合型导电高分子是在本身不具备导电性的高分子材料中掺混入大量导电物质，如炭定义：黑、金属粉等，通过分散复合、层积复合、表面复合等方法构成的复合材料，其中以分散复合最为常用。组成：组成：1.导电填充物：提供载流子的作用，它的形态、性质和用量直接决定材料的导电性。2.聚合物基体材料：将导电颗粒牢固地粘结在一起，使导电高分子具有稳定的导电性，同时它还赋于材料加工性。区别：与结构型导电高分子不同，在复合型导电高分子中，高分子材料本身并不具备导电性，区别：只充当了粘合剂的角色。导电性是通过混合在其中的导电性的物质如炭黑、金属粉末等获得的。2、复合型导电高分子的导电机理。、复合型导电高分子的导电机理。导电机理a) 宏观的渗流理论（导电通道学说）主要是解释电阻率-填料浓度的关系，不涉及导电本质，只是从宏观角度解释复合物的导电现象------导电填料相互接触形成网链，从而使其导电。b) 微观量子力学的隧道效应用来解释粒子间隙很大时导电现象。该理论认为间隙很大时仍有导电网链形成，但不是靠导电粒子直接接触导电，是热振动时电子在粒子间迁移形成某种隧道造成的。c) 场致发射效应为相邻的导电粒子存在电位差，在电场作用下发生电子发射，实现电子的定向移动3、影响其电导率的因素（温度）、影响其电导率的因素（温度）。当温度升高时，电导能力下降，即电阻值升高，具备这种性质的材料称为正温度系数导电材料，包括金属和复合型高分子导电材料。4、复合型导电材料的应用、复合型导电塑料：电磁屏蔽材料、抗静电材料。橡胶：外科手术橡胶制品、抗高压电缆电晕放电的电线保持套。涂料：加热漆、抗静电涂料。黏合剂：5、电子导电型聚合物的结构、载流体、影响电导率的因素（温度）、电子导电型聚合物的结构、载流体、影响电导率的因素（温度）。结构特点：结构特点：具有共轭π键，其本身或经过“掺杂”后具有导电性的一类高分子材料。本征导电中的载流子是电子和空穴。本征导电中的载流子是电导率的影响因素：电导率的影响因素：a) 掺杂量：掺杂率小时，电导率
现代高分子材料综述 材料学王晓梅学号：112408 摘要 高分子材料作为新时期的全新全能型材料，是现代人类发展的重要支柱，是发展高新科技的基础与先导，高分子材料的应用将会使人类支配改造自然的能力和社会生产力的发展带到一个新的水平，对人类的发展将会出现前所未有的促进。本文将从高分子材料的定义、主要种类、应用和以塑料为例介绍与人类生活息息相关的高分子材料的相关常识。本文综述了各类高分子材料的研究及发展，主要论述了导电高分子材料、功能高分子材料、工程高分子材料、复合高分子材料以及生物高分子材料等应用领域。 前言 高分子材料是由相对分子质量比一般有机化合物高得多的高分子化合物为主要成分制成的物质。一般有机化合物的相对分子质量只有几十到几百，高分子化合物是通过小分子单体聚合而成的相对分子质量高达上万甚至上百万的聚合物。巨大的分子质量赋予这类有机高分子以崭新的物理、化学性质：可以压延成膜；可以纺制成纤维；可以挤铸或模压成各种形状的构件；可以产生强大的粘结能力；可以产生巨大的弹性形变；并具有质轻、绝缘、高强、耐热、耐腐蚀、自润滑等许多独特的性能。于是人们将它制成塑料、橡胶、纤维、复合材料、胶粘剂、涂料等一系列性能优异、丰富多彩的制品，使其成为当今工农业生产各部门、科学研究各领域、人类衣食住行各个环节不可缺少、无法替代的材料[1]。 由于高分子化学反应和合成方法对高分子化学学科发展的推动，促进了高分子合成材料的广泛应用。同时，随着高分子材料的发展，纳米技术与生物技术之间的界限变得越来越小，并与更多的传统分子科学与技术相结合。因此，我们相信，高分子技术的发展促使使各类高分子材料得到更加迅速的发展，推广和应用。 1
人教版高中化学选修五第五章第三节功能高分子材料A卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共12题；共24分) 1. （2分） (2018高一下·桂林期末) 下列物质中不属于有机合成材料的是（） A . 合成纤维 B . 合成橡胶 C . 玻璃 D . 塑料 2. （2分）研究成果表明，塑料经改造后能像金属一样具有导电性。要使塑料聚合物导电，其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合(再经掺杂处理)。目前导电聚合物已成为物理学家和化学家研究的重要领域。由上述分析，下列聚合物经掺杂处理后可以制成“导电塑料”的是（） A . B . C . D . 3. （2分）(2019·全国Ⅱ卷) “春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句，下列关于该诗句中所涉及物质的说法错误的是（） A . 蚕丝的主要成分是蛋白质 B . 蚕丝属于天然高分子材料 C . “蜡炬成灰”过程中发生了氧化反应
D . 古代的蜡是高级脂肪酸酯，属于高分子聚合物 4. （2分） (2018高二下·鞍山开学考) 有机物的结构用核磁共振仪处理后，得到右图所示的核磁共振氢谱，则该有机物可能是（） A . C2H5OH B . C . D . 5. （2分） (2019高二上·深圳期末) 高分子材料的合成与应用使我们的生活变得更加丰富多彩。下列关于高分子材料的说法正确的是（） A . 聚乙烯结构中存在碳碳双键 B . 聚乙烯可由乙烯通过取代反应制得 C . 聚乙烯与聚氯乙烯都是合成高分子材料 D . 聚氯乙烯可由氯气与乙烯通过加聚反应制得 6. （2分） (2018高一下·大同期末) 下列说法正确的是（） A . 60I和80I属于同素异形体 B . 16O2和18O2互为同位素 C . CH3CH(CH3)CH2CH3和C(CH3)4互为同分异构体 D . 与属于同系物 7. （2分） (2015高三上·清远期末) 下列说法不正确的是（）
功能高分子材料 ▲1、什么是功能高分子？什么是特种高分子？两者的区别和关系如何？ （1）功能高分子：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应输出的高分子材料。 功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。 （2）特种高分子材料：是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料的范畴。 （3）功能高分子属于特种高分子材料的范畴。特种高分子材料可细分为功能高分子和高性能高分子两类。 ▲2、功能和性能有什么区别？功能高分子和高性能高分子有什么不同？ （1）性能：材料对外部作用的抵抗特性。（2）功能：指从外部向材料输入信号时，材料内部发生质和量的变化而产生输出的特性。 （3）功能高分子：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应输出的高分子材料。 （4）高性能高分子：是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。 （从实用的角度看，对功能材料来说，人们着眼于它们所具有的独特的功能； 而对高性能材料，人们关心的是它与通用材料在性能上的差异。） 3B、功能高分子材料的类型 （1）力学功能材料：①强化功能材料，②弹性功能材料。 （2）化学功能材料：①分离功能材料，②反应功能材料，③生物功能材料。 （3）物理化学功能材料：①耐高温高分子，②电学功能材料，③光学功能材料，④能量转换功能材料。 （4）生物化学功能材料：①人工脏器用材料，②高分子药物，③生物分解材料。 这一分类，实际上包括了所有特种高分子材料。国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分为8种类型。 （1）反应性高分子材料，（2）光敏型高分子，（3）电性能高分子材料，（4）高分子分 离材料，（5）高分子吸附材料，（6）高分子 智能材料，（7）医药用高分子材料，（8）高 性能工程材料。 ▲1、什么是活性聚合？阴离子活性聚合的 特征是什么？ （1）活性聚合：是指引发速度远远大于增 长速度，并且在特定条件下不存在链终止反 应和链转移反应，亦即活性中心不会自己消 失的反应。二氯乙基氯/乙酸乙酯引发 （2）阴离子活性聚合的基本特点：①聚合 反应速度极快；②单体对引发剂有强烈的选 择性；③无链终止反应；④多种活性种共存； ⑤相对分子质量分布很窄。 ▲2、通过哪些途径可实现阳离子活性聚 合？哪些单体适合进行阳离子活性聚合？ （1）途径①设计匹配性亲核反离子，如 采用HI/I2引发体系引发烷基乙烯基醚进行 阴离子活性聚合②适当的lewis酸碱配对 引发，如采用二氯乙基铝/乙酸乙酯引发 （2）目前，烷基乙烯基醚、异丁烯、苯乙 烯及其衍生物、1, 3 —戊二烯、茚和α-蒎烯 等都已经实现了阳离子活性聚合。 ▲3、为什么基团转移聚合也属于活性聚合 范畴？ 基团转移聚合与阴离子型聚合一样，属“活 性聚合”范畴。基团转移聚合是以不饱和酯、 酮、酰胺和腈类等化合物为单体，以带有硅、 锗、锡烷基等基团的化合物为引发剂，用阴 离子型或路易士酸型化合物作催化剂，选用 适当的有机物为溶剂，通过催化剂与引发剂 之间的配位，激发硅、锗、锡等原子与单体 羰基上的氧原子结合成共价键，单体中的双 键与引发剂中的双键完成加成反应，硅、锗、 锡烷基团移至末端形成“活性”化合物的过 程。 包括①链引发反应，②链增长反应，③链终 止反应。 ▲4、自由基活性可控聚合有哪几类？ 阴离子活性聚合、阳离子可控聚合、基团转 移聚合、原子转移自由基聚合、活性开环聚 合、活性开环歧化聚合等 ▲5、什么是高分子的化学反应？他们与小 分子的化学反应有什么异同点？影响高分 子化学反应的因素有哪些？ （1）高分子的化学反应：可以将天然和合 成的通用高分子转变为具有新型结构与功 能的聚合物的化学反应。 （2）与小分子的化学反应的相同点： 高分子可以进行与低分子同系物相同的化 学反应。例如含羟基高分子的乙酰化反应和 乙醇的乙酰化反应相同；聚乙烯的氯化反应 和己烷的氯化反应类似。 （3）与小分子的化学反应的不同点： ①在低分子化学中，副反应仅使主产物产率 降低。而在高分子反应中，副反应却在同一 分子上发生，主产物和副产物无法分离，因 此形成的产物实际上具有类似于共聚物的 结构。 （4）高分子的反应活性的影响因素： ①聚集态结构因素：结晶和无定形聚集态结 构、交联结构与线性结构、均相溶液与非均 向溶液等结构因素均会对高分子的化学反 应造成影响。 ②化学结构因素：a）几率效应：当高分子 的化学反应涉及分子中相邻基团作无规成 对反映时，某些基团由于反应几率的关系而 不能参与反应，结果在高分子的分子链上留 下孤立的单个基团，使转化程度受到限制。 b）邻近结构效应：分子链上邻近结构的某 些作用，如静电作用和位阻效应，均可使基 团的反应能力降低或增加。 6、有哪些制备特种与功能高分子的制备方 法？各有什么优缺点？ （1）功能高分子的制备方法主要有以下四 种类型： ①功能性小分子的高分子化；②已有高分子 材料的功能化；③多功能材料的复合；④已 有功能高分子的功能扩展。 （2）制备方法各自的优缺点： ①功能性小分子的高分子化：对功能性小分 子进行高分子化反应，赋予其高分子的功能 特点。 包括：a）带有功能性基团的单体的聚合，b） 带有功能性基团的小分子与高分子骨架的 结合，c）功能性小分子通过聚合包埋与高 分子材料结合。 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。 精品文档
人教版高中化学选修五第五章第三节：功能高分子材料B卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 (共6题；共12分) 1. （2分） (2018高二下·临汾期末) 化学与人类的生产、生活密切相关，下列说法正确的是（） A . 某糕点只含面粉、油脂、蛋白质，不含糖，是糖尿病人的最佳食品 B . 用作荧光灯内壁保护层的氧化铝纳米材料属于胶体 C . 尼龙、羊毛和棉花都是天然纤维 D . 高温结构陶瓷耐高温、耐氧化，是喷气发动机的理想材料 【考点】 2. （2分）一种有机玻璃的结构如图所示。关于它的叙述不正确的是（） A . 该有机玻璃是一种线型结构的高分子材料 B . 该有机玻璃的化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯 C . 可用过滤方法除去CCl4中的少量该有机玻璃 D . 它在一定条件下发生水解反应时，C—O键发生断裂 【考点】 3. （2分） (2020高三上·安徽月考) 化学与生活密切相关。下列说法错误的是（） A . 疫苗必须冷藏存放，其目的是避免疫苗蛋白质变性
B . 医用外科口罩的核心功能层聚丙烯熔喷布属于有机高分子材料 C . 将84消毒液和医用酒精混合使用，会降低杀死新冠病毒效果 D . 华为首款5G手机搭载了麒麟980芯片，此芯片主要成分是二氧化硅 【考点】 4. （2分）下列关于有机物的说法中，正确的一组是（） ①淀粉、油脂、蛋白质在一定条件下都能发生水解反应 ②“乙醇汽油”是在汽油中加入适量乙醇而制成的一种燃料，它是一种新型化合物 ③除去乙酸乙酯中残留的乙酸，加过量饱和碳酸钠溶液振荡后，静置分液 ④石油的分馏和煤的气化都是发生了化学变化 ⑤淀粉遇碘酒变蓝色；在加热条件下葡萄糖能与新制Cu(OH)2悬浊液发生反应 ⑥塑料、橡胶和纤维都是合成高分子材料 A . ③④⑤ B . ①③⑥ C . ①③⑤ D . ②③④ 【考点】 5. （2分）(2020·海淀模拟) 医用外科口罩的结构示意图如下图所示，其中过滤层所用的材料是熔喷聚丙烯，具有阻隔部分病毒和细菌的作用。