功能高分子
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功能高分子名词解释功能高分子是指具有特定功能的高分子化合物。
高分子化合物是由重复单元组成的长链状分子,具有较高的分子量和相对较大的分子尺寸。
功能高分子通过在高分子结构中引入特定的官能团或化学基团,赋予了高分子材料特定的性能和功能。
功能高分子可以根据其特定的功能进行分类和解释。
以下是几种常见的功能高分子及其解释:1. 吸附剂,功能高分子可以具有吸附其他物质的能力,如吸附有害气体、重金属离子或有机污染物等。
这些高分子通常具有大的表面积和良好的吸附性能,可用于环境净化、废水处理等领域。
2. 催化剂,功能高分子可以具有催化反应的能力,促进化学反应的进行。
这些高分子通常具有特定的催化活性中心或催化剂团,可用于催化合成、催化加氢等化学过程。
3. 传感器,功能高分子可以具有感知和响应外部刺激的能力,如温度、湿度、光线等。
这些高分子通常通过结构上的改变或物理性质的变化来实现信号的转换和传递,可用于传感器、智能材料等领域。
4. 控释剂,功能高分子可以具有控制释放物质的能力,如药物、香料、肥料等。
这些高分子通常通过控制物质的扩散、溶解或降解速率来实现控制释放,可用于医药、食品、农业等领域。
5. 增韧剂,功能高分子可以具有增强材料韧性和耐冲击性的能力。
这些高分子通常通过在高分子基体中引入弹性体颗粒或交联结构来增加材料的韧性和延展性,可用于塑料、橡胶等领域。
6. 电子材料,功能高分子可以具有导电、光电或磁性等特殊电子性质。
这些高分子通常通过在高分子结构中引入共轭结构或特定的电子基团来实现,可用于电子器件、光电器件等领域。
以上只是功能高分子的一些常见例子,实际上功能高分子的种类和应用非常广泛。
它们在材料科学、化学工程、生物医学等领域都具有重要的应用价值,为我们的生活和科技进步做出了贡献。
简述功能高分子材料的特点
摘要:
一、功能高分子材料的定义与分类
二、功能高分子材料的特点
1.分子结构的多样性
2.功能的多样性
3.材料的可持续性
4.应用的广泛性
三、功能高分子材料的应用领域
四、我国在功能高分子材料研究与发展现状及前景
正文:
功能高分子材料是一类具有特殊功能和性质的高分子化合物。
它们在材料科学、化学、生物学等领域具有广泛的应用。
功能高分子材料的特点如下:
一、分子结构的多样性
功能高分子材料的分子结构丰富多样,可以分为线性、支链、交联等结构。
这种多样性使得功能高分子材料在物理、化学和生物性能方面表现出独特的特点。
二、功能的多样性
功能高分子材料具有多种功能,如导电、磁性、光学、生物活性等。
这使得功能高分子材料在电子、能源、医疗等领域具有广泛的应用前景。
三、材料的可持续性
功能高分子材料通常具有可降解、可再生和可回收的特点,这使得它们在环保和可持续发展方面具有重要价值。
例如,生物降解塑料可以减少环境污染,太阳能电池材料可以促进清洁能源的发展。
四、应用的广泛性
功能高分子材料在各个领域均有广泛应用,如电子信息、新能源、生物医药、环境保护等。
它们在电子产品、医疗器械、生物降解塑料、光学薄膜等方面发挥着重要作用。
功能高分子材料在我国的研究与发展已取得了显著成果。
在政策支持下,我国功能高分子材料产业呈现出快速发展的态势。
未来,我国将继续加大研发力度,推动功能高分子材料在更多领域中的应用,以满足国家经济和社会发展的需求。
总之,功能高分子材料具有独特的特点和广泛的应用前景。
功能高分子材料有哪些高分子材料是一类由高分子化合物所制备的材料, 具有多种功能和应用。
以下是一些常见的功能高分子材料:1. 强度高的高分子材料:例如聚合物增强纤维(如碳纤维和玻璃纤维增强聚合物),具有出色的机械强度和耐磨损性,可用于制造高强度和轻质的结构材料,如飞机胶皮、船舶构件和汽车零件。
2. 高透明度的高分子材料:聚合物材料中有些具有出色的透明性,可用于制造透明的包装材料、光学元件、显示器和透明塑料器具等。
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种常见的高透明度高分子材料。
3. 高温耐受的高分子材料:一些高分子材料能够耐受高温环境,如聚四氟乙烯(PTFE)和聚醚醚酮(PEEK),可用于制造高温耐受的零件和设备,如机械密封件、炉具部件和航空发动机组件。
4. 阻燃的高分子材料:有些高分子材料添加了阻燃剂,使其能够抵御火焰和燃烧。
这些材料广泛应用于建筑、交通和电子领域,如阻燃聚酰亚胺和阻燃聚苯乙烯。
5. 生物降解的高分子材料:这类材料可以在特定的环境条件下被微生物分解,对环境友好。
生物降解塑料在可持续发展和环保领域有着广泛的应用,如聚乳酸(PLA)和聚羟基脂肪酸酯(PHA)。
6. 吸湿性高分子材料:有些高分子材料具有良好的吸湿性能,如聚乙二醇(PEG)和聚丙烯酰胺(PVA),可用于湿润纸巾、卫生产品和水凝胶等制造。
7. 电学性能优良的高分子材料:聚合物中的某些材料具有良好的电学性能,如聚乳酸酯(PLA)和聚苯硫醚(PES),可用于制造超级电容器、电池隔膜以及电子设备和电气绝缘材料等。
总的来说,高分子材料广泛应用于众多领域,其功能多样,适应性强。
随着科学技术的不断发展,新的功能高分子材料将不断涌现,为各行各业的发展带来更多的机遇和挑战。
功能高分子名词解释名词解释高性能高分子:对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。
功能高分子:就是指当有外部提振时,能够通过化学或物理的方法作出适当的高分子材料。
特种高分子材料: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。
通用型高分子材料:应用领域范围广量小,价格较低。
根据其性质和用途可以分成五个小类:化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂。
阳离子交换树脂:能解离出阳离子、并能与外来阳离子进行交换的树脂。
阴离子互换树脂:能够离解出来阴离子、时能与外来阴离子展开互换的树脂。
分离膜: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。
膜在生产和研究中的采用技术被称作膜技术。
如果在高浓度水溶液一侧加压,使高浓度水溶液侧与低浓度水溶液侧的压差大于渗透压,则高浓度水溶液中的水将通过半透膜流向低浓度水溶液侧,这一过程就称为反渗透。
用作实行反渗透操作方式的膜为反渗透膜。
反渗透膜大部分为不能等距膜,孔径大于0.5nm,可以侵吞溶质分子。
超滤技术的核心部件是超滤膜,分离截留的原理为筛分,小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔,而大于孔径的微粒则被截留。
导电高分子就是由具备共轭π键的高分子经化学或电化学“参杂”并使其由绝缘体转型为导体的一类高分子材料。
这些带电粒子可以是正、负离子,也可以是电子或空穴,统称为载流子。
这种因嵌入了电子受体或电子给体而提升电导率的方法称作参杂。
参杂的方法可以分成化学法和物理法两大类,前者存有气相参杂、液相参杂、电化学参杂、光引起参杂等,后者存有离子注入法等。
电导率发生突变的导电填料浓度称为“渗滤阈值”光致抗蚀,就是指高分子材料经过光照后,分子结构从线型可溶性转型为网状不可溶性,从而产生了对溶剂的抗蚀能力。
光致诱蚀,当高分子材料受光照辐射后,感光部分发生光分解反应,从而变为可溶性。
医用高分子材料则就是生物医用材料中的关键组成部分,主要用作人工器官、外科复原、理疗康复、确诊检查、患疾化疗等医疗领域。
功能高分子功能高分子,英文名functional polymers。
在合成或天然高分子原有力学性能的基础上,再赋予传统使用性能以外的各种特定功能(如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等)而制得的一类高分子。
一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团,其功能性的显示往往十分复杂,不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构,还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等,后者对生物活性功能的显示更为重要。
背景功能高分子材料从20世纪50年代才初露端倪,到70年代方成为高分子学科的一个分支,目前正处于成长时期。
功能高分子材料从功能上大致可分为四类:第一类是化学功能,包括离子交换、催化、光聚合、光分解、光降解等;第二类是物理功能,包括导电、热电、压电、超导、磁化、光弹性等;第三类是介于化学、物理之间的功能,包括吸附、膜分离、高吸水、表面活性等;第四类是生理功能,包括生理组织适应性,血液适应性等。
下面列举几种日常生活中可能遇到的功能高分子材料制品。
光敏高分子经光照吸收光能后在结构上发生化学变化或物理变化的高分子。
又称光敏树脂。
它广泛用于印刷版、光刻胶,光敏油墨、光敏油漆等方面。
有的高分子吸收不同波长的光后能使结构发生可逆的变化而引起吸收光谱的变化,这类高分子称光致变色高分子。
电学功能高分子有些共轭双键体系的高分子如聚乙炔等,具有半导体性质,称为高分子半导体,如在电子非定域化的分子间分子轨道相互作用很强,则由于载流子的生成和转移容易进行,会表现出很强的电学性能,这称为导电高分子;光照后能产生光生伏打效应的,称为光导高分子(聚乙烯咔唑/三硝基芴酮);聚偏氟乙烯及其共聚物在热及压力作用下能产生热电及压电效应的,称为热电及压电高分子。
催化功能高分子酶是天然高分子催化剂,模仿天然酶、参照酶的活性中心,并与高分子效应结合而合成的高活性、高选择性催化剂叫模拟酶,如高分子催化剂及高分子金属催化剂;为克服酶的水溶性缺点,将酶用高分子限定在一定空间内,称固定化酶。
功能高分子材料介绍功能高分子材料是一类具有特殊性能和功能的材料,它们在各个领域中发挥着重要作用。
本文将从几个方面介绍功能高分子材料的特点和应用。
一、超强韧性功能高分子材料具有超强的韧性,能够承受较大的外力而不易断裂。
这种特性使其在建筑、航空航天等领域中得到广泛应用。
例如,在建筑领域中,高分子材料可以用于制造高强度的悬挂索,能够承受大风和地震等自然灾害的冲击。
二、耐磨性功能高分子材料具有出色的耐磨性,能够在摩擦和磨损环境下保持长期的使用寿命。
这种特性使其在汽车制造、运动器材等领域中得到广泛应用。
例如,在汽车制造领域中,高分子材料可以用于制造车身外壳,能够有效减少车身表面的划痕和磨损。
三、导电性功能高分子材料具有良好的导电性,能够传导电流和热量。
这种特性使其在电子、光电子等领域中得到广泛应用。
例如,在电子领域中,高分子材料可以用于制造柔性显示屏,能够实现屏幕的弯曲和折叠。
四、阻燃性功能高分子材料具有良好的阻燃性,能够在火灾发生时有效阻止燃烧蔓延。
这种特性使其在建筑、交通等领域中得到广泛应用。
例如,在建筑领域中,高分子材料可以用于制造防火墙,能够有效隔离火势的蔓延。
五、环保性功能高分子材料具有良好的环保性,能够降低对环境的污染。
这种特性使其在环保领域中得到广泛应用。
例如,在环保领域中,高分子材料可以用于制造可降解塑料袋,能够减少对自然环境的破坏。
功能高分子材料具有超强韧性、耐磨性、导电性、阻燃性和环保性等特点,并在建筑、汽车制造、电子、环保等领域中发挥着重要作用。
随着科技的不断进步和创新,功能高分子材料的应用领域将会更加广泛,为人类的生活和产业发展带来更多的便利和创新。
功能高分子的定义性能:材料对外部作用的抵抗特性。
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。
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响应的高分子材料。
4.4.1 功能高分子概述功能高分子的分类反应型高分子材料 导电高分子材料高分子功能膜材料 医用高分子材料……4.4.1 功能高分子概述功能高分子的特点用量小、品种多专一性强可设计性强4.4.1 功能高分子概述功能高分子的合成策略功能性小分子单体聚合高分子材料的功能化改性多功能材料的复合4.4.1 功能高分子概述功能性小分子单体的高分子化CH 2CHOCH 2OCCH 3CH 3OCH 2CH CH 2O+ CH 2CH COOHCH 2CHOHCH 2OCCH 3CH 3O CH 2CH CH 2OCH 2CH COO例:将含有环氧基团的低分子量双酚A 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。
4.4.1 功能高分子概述C H C H []RC H C H []C H C H []C H C H []C H C H []C H C H []C H C H[]O HC H C H O O C H CO O HO C O R O C O R O P O H O H OC H C H OOC HR已有高分子材料的功能化4.4.1 功能高分子概述PS功能高分子的合成新方法离子型活性聚合阴离子活性聚合阳离子活性聚合活性离子型开环聚合基团转移聚合(GTP)活性自由基聚合引发-转移-终止法(iniferter法)TEMPO引发体系可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)原子转移自由基聚合(ATRP)4.4.1 功能高分子概述N O高分子试剂CH CHCH OCH ClCH CHClKHCO CH CHCHOH O , HCH CHCOOHO小分子过氧酸是常用的强氧化剂,在有机合成中是重要的试剂。
《功能高分子材料》讲义一、引言高分子材料在我们的日常生活和现代科技中扮演着至关重要的角色。
从塑料制品到合成纤维,从橡胶轮胎到涂料胶粘剂,高分子材料无处不在。
而功能高分子材料则是高分子材料领域中的一颗璀璨明珠,它们具有独特的物理、化学和生物学性能,能够满足各种特定的应用需求。
二、功能高分子材料的定义与分类(一)定义功能高分子材料是指那些具有特定功能,如光学、电学、磁学、催化、生物活性等,且这些功能超出了传统高分子材料的机械性能和加工性能范畴的高分子材料。
(二)分类1、按照功能分类导电高分子材料:如聚苯胺、聚乙炔等,具有良好的导电性。
高分子分离膜:用于分离、提纯和浓缩物质,如反渗透膜、超滤膜等。
高分子催化剂:能加速化学反应的进行,具有高选择性和高效性。
感光高分子材料:在光的作用下发生化学或物理变化,用于印刷制版、光刻胶等领域。
生物医用高分子材料:用于医疗器械、药物载体、组织工程等方面。
2、按照来源分类天然功能高分子材料:如纤维素、蛋白质等经过改性后具有特定功能。
合成功能高分子材料:通过化学合成方法制备的具有特定功能的高分子。
三、功能高分子材料的制备方法(一)分子设计在合成功能高分子材料之前,需要进行分子设计,确定高分子的结构和组成,以实现所需的功能。
(二)聚合方法1、自由基聚合广泛应用于合成各种功能高分子,通过控制反应条件和单体比例,可以调节高分子的性能。
2、离子聚合具有较高的反应活性和选择性,适用于制备结构规整的功能高分子。
3、配位聚合能够制备具有特定立构规整性的高分子。
(三)功能化改性对已有的高分子进行化学或物理改性,引入功能性基团或结构,使其具有特定功能。
四、导电高分子材料(一)导电机制包括电子导电和离子导电两种方式。
电子导电是通过高分子链中的共轭结构实现电子的迁移;离子导电则是通过高分子中的离子迁移来实现。
(二)应用1、电子器件如有机发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)等。
2、抗静电材料用于减少静电的产生和积累。
1. 功能高分子: 功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。
2. 高分子效应:功能高分子在参与化学反应时所表现出来的与小分子性能差别的特殊效应。
3. 高分子试剂:由起骨架作用的聚合物与起化学反应作用的化合物或活性基团相结合,吸取双方优点而发展起来的一类化学试剂。
4. 固相合成:使用不溶性高聚物为载体,通过其活性基团将反应物之一固定在高分子载体上,使有机合成在固相上进行的方法。
5. 相转移催化剂:用于反应物从一相向另外一相的转移,使实体与底物发生化学反应的试剂。
6. 光导高分子:指那些在受光照射前本身电导率不高,但是在光子激发下可以产生某种载流子,并且在外电场作用下可以传输载流子,从而可以大大提高其电导率的材料。
7.派尔斯相变:派尔斯相变是一种由晶格畸变引起的导体一一半导体(或绝缘体)转变.8. 热致型液晶:指由单一化合物或由少数化合物的均匀混合物形成的液晶。
通常在一定温度范围内才显现液晶相的物质。
9. 正性光刻胶:曝光部分发生光化学反应溶于显影液,而未曝光部分不溶于显影液,仍留在衬底上,将与掩膜上相同的图形复制到衬底上。
10. 超晶格:固溶体发生有序化转变后不同种原子在晶格中呈有秩序排列的晶体结构。
物两大类。
15. 组织工程:是指利用生物活性物质,通过体外培养或构建的方法,再造或者修复器官及组织的技术16. 高分子胶束:利用两亲性高分子材料的亲、疏水链段的相互作用形成的核-壳结构。
二、简答题1. 功能高分子有哪些结构层次?1)功能高分子的元素组成。
2)功能高分子材料的官能团组成。
3)功能高分子链结构的分子结构。
4)功能高分子的微观构象和聚集状态。
5)功能高分子的宏观构象。
2. 与小分子反应试剂相比,高分子试剂有那些优点?1)是产物分离纯化过程简化。
2)提高反应的专一性。
3)提高反应选择性。
4)利于合成反应的自动化。
3. 高分子固相合成中对载体有和要求?1)在体系中不溶解。
2)高比表面积或一定溶胀性。
什么是功能高分子材料功能高分子材料是一类具有特殊功能和性能的高分子材料,它们在各个领域都有着广泛的应用。
功能高分子材料通常具有特定的结构和性能,可以通过调整其分子结构和组成来实现特定的功能。
在材料科学领域,功能高分子材料已经成为一个研究热点,其在能源、医药、电子、环保等领域的应用也越来越广泛。
首先,功能高分子材料在能源领域具有重要的应用价值。
例如,聚合物电解质是一种重要的功能高分子材料,它被广泛应用于锂离子电池和燃料电池中,可以提高电池的性能和安全性。
另外,光敏高分子材料在太阳能电池中也有着重要的应用,可以将太阳能高效地转化为电能。
其次,功能高分子材料在医药领域也具有重要的应用前景。
例如,生物可降解高分子材料可以用于制备缝合线和修复材料,可以在人体内逐渐降解,避免二次手术。
另外,聚合物药物传递系统也是功能高分子材料的重要应用之一,可以实现药物的缓释和靶向输送,提高药物的疗效并减少副作用。
此外,功能高分子材料在电子领域也有着重要的应用。
例如,导电高分子材料可以用于制备柔性电子产品,如柔性显示屏、柔性电路板等,可以实现电子产品的轻薄化和柔性化。
另外,光电功能高分子材料也可以用于制备光电器件,如光电传感器、光电开关等,可以实现光信号的转换和控制。
最后,功能高分子材料在环保领域也有着重要的应用。
例如,吸附高分子材料可以用于水处理和废气治理,可以有效去除水中的有机污染物和废气中的有害气体。
另外,生物降解高分子材料也可以用于替代传统塑料制品,减少对环境的污染。
总的来说,功能高分子材料具有多样的结构和性能,可以通过合理设计和调控来实现特定的功能。
它们在能源、医药、电子、环保等领域都有着重要的应用价值,对于推动科技进步和改善人类生活质量起着重要作用。
随着材料科学的不断发展,相信功能高分子材料的应用前景会更加广阔。
第一章1.什么是功能高分子或功能高分子材料?功能高分子的特点有哪些?与常规的聚合物的相比具有明显不同的物理化学性质,并且有某些特殊功能的聚合物大分子都应该属于功能高分子材料。
2.试述功能高分子、特种高分子、精细高分子之间的区别和联系。
特种高分子:具有高强度、耐冲击、耐高温、特优电绝缘性能或兼而有之的一类高分子。
精细高分子:包括高分子化的精细化学品,和有特殊性能的功能高分子材料。
3.功能高分子材料应具有哪些功能?4.按照功能划分功能高分子材料可以分哪些类别?医药用高分子,分离用高分子,高分子化学反应试剂,高分子染料等5.按照性质和功能划分,功能高分子材料可以分为哪些类型?反应性高分子、光敏高分子、电活性高分子、膜型高分子材料、吸附性高分子、高性能功能材料、高分子智能材料6.功能高分子材料的主要结构层次有哪些?构成材料分子的元素、材料分子中的官能团、聚合物的连段结构、高分子的微观构象结构、材料的超分子结构和聚集态、材料的宏观结构7.在功能高分子中官能团所起的作用有哪些?(1)性质主要依赖于结构中的官能团、(2)性质取决于聚合物的骨架与官能团协同作用、(3)官能团与聚合物骨架不区分、(4)官能团在聚合物中仅起辅助作用8.在功能高分子中常见高分子效应有哪几种?溶解度下降效应;高分子骨架的机械支持作用;高分子骨架的模板效应;高分子骨架的稳定作用;其他效应:不可吸附性;液晶中分子链直接参与液晶态的形成,稳定和支撑;高分子燃料中可利用其固定作用降低其有害性,还能减少染料的迁移性,提高着色牢度9.举一例说明从已知结构和功能的化合物设计功能的高分子。
10.化学方法制备功能高分子时制备功能可聚合单体应该注意什么?可聚合基团的选择要根据在高分子化过程中使用的聚会方法,功能性小分子的结构特点、生成功能聚合物的使用条件和所需要的性能要求等多种因素综合考虑。
需考虑可聚合基团与功能化基团之间不要相互干扰,必要时对敏感基团加以保护。
功能高分子定义功能高分子是一种特殊的高分子材料,具有多种优异的性能和功能,广泛应用于各个领域。
本文将从定义、分类、特点、应用等方面进行介绍。
一、定义功能高分子是指经过改性或设计,具有特定性质和功能的高分子材料。
它可以通过合成、改性或掺杂等方法来赋予高分子材料新的性能和功能,如电、磁、光、热、机械、化学等多种性质和功能。
二、分类根据功能高分子的性能和功能,可以将其分为多种类型,如下:1.电性功能高分子:具有导电、绝缘、储能、放电等性能,如聚苯胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸等。
2.磁性功能高分子:具有磁性、磁导率、磁阻等性能,如聚合物磁性材料、磁性纳米粒子等。
3.光学功能高分子:具有透明、发光、荧光、折射、散射等性能,如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺等。
4.热性功能高分子:具有热稳定性、耐热、阻燃、导热、保温等性能,如聚酰亚胺、聚丙烯、聚氨酯等。
5.机械性功能高分子:具有强度、韧性、硬度、弹性等性能,如聚酰胺、聚丙烯、聚氨酯等。
6.生物医用功能高分子:具有生物相容性、生物降解性、药物控制释放等性能,如聚乳酸、聚酯、聚酰胺等。
三、特点功能高分子具有以下特点:1.多重性能:功能高分子具有多种性能和功能,可以根据需要进行设计和调整,满足不同领域的需求。
2.可控性:功能高分子的性能和功能可以通过不同方法进行控制和调整,如合成方法、改性方法、掺杂方法等。
3.可再生性:功能高分子具有可再生性和可回收性,可以减少资源浪费和环境污染。
4.应用广泛:功能高分子可以应用于各个领域,如电子、医疗、能源、环保、汽车、建筑等。
四、应用功能高分子的应用非常广泛,主要包括以下领域:1.电子领域:功能高分子可以用于制备电池、超级电容器、导电材料、光电材料等。
2.医疗领域:功能高分子可以用于制备人工器官、医用材料、生物传感器等。
3.能源领域:功能高分子可以用于制备太阳能电池、燃料电池、储能材料等。
4.环保领域:功能高分子可以用于制备催化剂、吸附材料、膜材料等。
功能高分子材料分类1.功能高分子材料的分类1.1.结构功能高分子材料结构功能高分子材料是指在高分子链结构中引入功能基团或功能单体,以增强材料的特定性能和应用功能。
这种高分子材料通常具有特殊的结构和功能,例如聚砜、聚酰胺等。
1.2.功能导向高分子材料功能导向高分子材料是根据材料在特定应用中的功能需求来设计合成的高分子材料。
例如,医用高分子材料、防护高分子材料等。
1.3.智能高分子材料智能高分子材料是一类能够响应外部刺激而改变其结构和性能的高分子材料。
这种材料可以实现自动感应、自动调节和自动控制等功能,广泛应用于智能材料、传感器和智能器件等领域。
1.4.生物功能高分子材料生物功能高分子材料是具有生物相容性、生物降解性和生物活性的高分子材料,可以被生物体吸收、代谢或降解。
这种材料广泛应用于医学器械、药物传递系统、组织工程和生物传感器等领域。
1.5.光学功能高分子材料光学功能高分子材料是一类具有光学性能和应用功能的高分子材料,如光学活性、光学非线性和光学透明等。
这种材料可用于光学器件、光学涂层和光学通讯等领域。
1.6.电学功能高分子材料电学功能高分子材料是一类具有电学性能和应用功能的高分子材料,如导电性、介电性和磁性等。
这种材料可用于电子器件、电池材料和传感器等领域。
1.7.热学功能高分子材料热学功能高分子材料是一类具有热学性能和应用功能的高分子材料,如导热性、绝缘性和热稳定性等。
这种材料可用于绝缘材料、隔热材料和传热材料等领域。
2.功能高分子材料的应用领域2.1.医疗保健领域生物功能高分子材料在医疗保健领域有着广泛的应用,如人工器官、医用植入材料和药物传递系统等。
这些材料具有优良的生物相容性和生物活性,能够有效地满足医疗保健领域的需求。
2.2.电子器件领域电学功能高分子材料在电子器件领域有着重要的应用,如导电高分子、介电高分子和磁性高分子等。
这些材料可以用于制造电路板、电容器、传感器和磁记录材料等电子器件。
功能高分子
定义及简介
功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料,或具体地指在原有力学性能的基础上,还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
功能高分子材料是上世纪60年代发展起来的新兴领域,是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。
近年来,功能高分子材料的年增长率一般都在10%以上,其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50%。
功能高分子材料分类
按照功能来分类
1化学功能
离子交换树脂、螯合树脂、感光性树脂、氧化还原树脂、高分子试剂、高分子催化剂、高分子增感剂、分解性高分子等.
2.物理功能
导电性高分子(包括电子型导电高分子、高分子固态离子导体、高分子半导体)、高介电性高分子(包括高分子驻极体、高分子压电体)、高分子光电导体、高分子光生伏打材料、高分子显示材料、高分子光致变色材料等.
3.复合功能
高分子吸附剂、高分子絮凝剂、高分子表面活性剂、高分子染料、高分子稳定剂、高分子相溶剂、高分子功能膜和高分子功能电极等.
4.生物、医用功能
抗血栓、控制药物释放和生物活性等.
按照功能特性通常可分成以下几类
(1)分离材料和化学功能材料
(2)电磁功能高分子材料
(3)光功能高分子材料
(4)生物医用高分子材料
离子交换树脂
它是最早工业化的功能高分子材料。
经过各种官能化的聚苯乙烯树脂,含有H 离子结构,能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂,含有OH一离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子交换树脂。
它们主要用于水的处理。
离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水炎化、废水处理、甘露醇、柠檬酸糖液的钝化、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。
高分子催化剂和高分子试剂
催化生物体内多种化学反应的生物酶属于高分子催化剂。
它具有魔法般的催化性能,反应在常温、常压下进行,催化活性极高,几乎不产生副产物。
目前,人们试图用人工合成的方法模拟酶,将金属化合物结合在高分子配体上,开发高活性、高选择性的高效催化剂,这种高分子催化剂称为高分子金属催化剂。
已有的研究工作表明,高分子金属催化剂对加氢反应、氧化反应、硅氢加成反应、羰基化反应、异构化反应、聚合反应等具有很高的催化活性和选择性,而且易与反应物分离,可回收重复使用。
导电高分子材料
复合型导电高分子材料是以有机高分子材料为基体,加入一定数量的导电物质(如炭黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物等)组合而成。
该类材料兼有高分子材料的易加工特性和金属的导电性。
与金属相比较,导电性复合材料具有加工性好、工艺简单、耐
腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点。
与金属和半导体相比较,导电高分子的电学性能具有如下特点:
(1)通过控制掺杂度,导电高分子的室温电导率可在绝缘体-半导体-金属态范围内变化。
目前最高的室温电导率可达105S/cm,它可与铜的电导率相比,而重量仅为铜的1/12;(2)导电高分子可拉伸取向。
沿拉伸方向电导率随拉伸度而增加,而垂直拉伸方向的电导率基本不变,呈现强的电导各向异性;(3)尽管导电高分子的室温电导率可达金属态,但它的电导率-温度依赖性不呈现金属特性,而服从半导体特性;(4)导电高分子的载流子既不同于金属的自由电子,也不同于半导体的电子或空穴,而是用孤子、极化子和双极化子概念描述。
应用主要有电磁波屏蔽、电子元件(二极管、晶体管、场效应晶体管等)、微波吸收材料、隐身材料等。
高分子功能膜
高分子功能膜的分类
(1)反渗透膜
反渗透膜主要是不对称膜、复合膜和中空纤维膜。
不对称膜的表面活性层上的微孔很小(约2nm),大孔支撑层为海绵状结构;复合膜由超薄膜和多孔支撑层等组成。
超薄膜很薄,只有0.4mm,有利于降低流动阻力,提高透水速率;中空纤维反渗透膜的直径极小,壁厚与直径之比比较大,因而不需支持就能承受较高的外压。
反渗透膜的材料主要有醋酸纤维素、聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚等。
醋酸纤维素膜透水量大,脱盐率高,价格便宜,应用普遍。
芳香聚酰胺膜具有优越的机械强度,化学性能稳定,耐压实,能在pH值4-10的范围内使用。
聚苯并咪唑反渗透膜则能耐高温,吸水性好,适用于在较高温度下的作业。
反渗透装置已成功地应用于海水脱盐,并达到饮用级的质量。
海水淡化的原理是利用只允许溶剂透过,不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分隔开的。
用RO(Reverse Osmosis )进行海水淡化时,因其含盐量较高,除特殊高脱盐率膜以外,一般均须采用二级RO淡化。
但是海水脱盐成本较高,目前主要用于特别缺水的中东产油国。
(2)超滤膜
超滤膜是指具有从1-20nm细孔的多孔质膜,它几乎可以完全将含于溶液中的病毒、高分子胶体等微粒子截留分离。
超滤膜的分离性能就是用它所截留物质的分子量大小来定义的。
超滤膜分离技术主要用于分离溶液中的大分子、胶体微粒。
通过膜的筛分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶质截留,是溶质分子与小分子溶剂分离的膜过程。
(3)微滤膜
微滤膜是指孔径范围为0.01-10µm的多孔质分离膜,它可以把细菌、胶体以及气溶胶等微小粒子从流体中比较彻底地分离除去。
流体中含有粒子的浓度不同,微滤膜的使用方式也不同。
当浓度较低时,常常使用一次性滤膜;当浓度较高时,需要选择可以反复使用的膜。
(4)气体分离膜
气体分离中常用的高分子膜,是非对称的或复合膜,其膜表层为致密高分子层,即非多孔高分子膜。
这种膜材料需要具有优良的渗透性。
(5)催化膜
在膜反应器中,利用膜的载体功能将催化剂固定在膜的表面或膜内来制备催化膜。
有些膜材料本身就具有催化活性。
在反应涉及加氢、脱氢、氧化以及与氧的生成有关的体系时,则常采用金属膜、固体电解质膜,这些膜具有选择性透过氢和氧的能力。
隔膜催化技术有效性的主要特征是生产率和选择率。
生产率是由通过隔膜以及隔膜表面上反应物和生成物的
分离率来决定的。
高分子吸附剂
吸附性高分子材料主要是指那些对某些特定离子或分子有选择性亲和作用的高分子材料,从外观形态上看,主要有微孔型、大孔型、米花型和大网状树脂几种。
吸附树脂的吸附性不仅受到结构和形态等内在因素的影响,还与使用环境关系密切:温度因素,树脂周围的介质.
吸水性高分子
高吸水性树脂的研究始于60年代,世界上最早开发的一种高吸水性树脂是淀粉-丙烯氰接枝共聚水解产物,即在淀粉上接枝丙烯腈然后水解而成。
通常情况下,纤维素类高吸水性树脂的吸水能力比淀粉类树脂低,但是吸水速度快是其特点之一,在一些特殊情况下却是淀粉类树脂所不能取代的。
高吸水性树脂的结构特征:
a.分子中具有强亲水性基团,如羟基、羧基,能够与水分子形成氢键;
b.树脂具有交联结构;
c.聚合物内部具有较高的离子浓度;
d.聚合物具有较高的分子量
吸油性高分子
高吸油性树脂是一种新型的功能高分子材料,对于不同种类的油,少则可吸自重的几倍,多则近百倍,吸油量大、吸油速度快且保油能力强,在工业的废液处理以及环境保护方面具有广泛的用途。
另外可作橡胶改性剂、油雾过滤材料、芳香剂和杀虫剂的基材、纸张添加剂等。
高吸油性树脂的结构特征:高分子之间形成一种三维的交联网状结构,材料内部具有一定微孔结构。
由于分子内亲油基的链段和油分子的溶剂化作用,高吸油性树脂发生膨润。
基于交联的存在,该树脂不溶于油中。
由此可见,交联度和亲油性基团与高吸油性树脂的性能有密切关系。