功能高分子材料讲课教案

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。

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