特种高分子材料-第一章_PPT幻灯片
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《高分子材料》PPT课堂-课件【人教版】
q塑 处高料 状弹所 态态：形变很容橡 处易胶 状，所 态具有高弹性液 所。态 处树 状脂 态
q
粘流态：形变能任意发生，具有流动性。
温度升高
温度降低
一、塑料
1． 定义：是指具有可塑性能的高分子材料。
2. 分类
热塑性塑料
据受热可分为 热固性塑料
通用塑料 据应用可分为
工程塑料
3. 组成
树 脂 （ 主 要 成 份 ）
缺点：弹性和耐寒性比天然橡胶差。
用途：广泛用作海底电线绝缘材料，化工防腐 材料，耐油制品等。
《高分子材料》PPT课堂-课件【人教 版】优 秀课件 （实用 教材）
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4. 丁腈橡胶
合成：
n C H 2 = C H -C H = C H 2+ n H 2 C C引 H 3 发 5 ℃ 剂
1.顺丁橡胶
合成：
n C H 2 = C H -C H = C H 2
CO 2 N O A i,2 lH (5 )3 C B F 3· (C 2 H 5 )2 O
H 2 C
C2H
CC
H
H
顺 丁 橡 胶 n
优点：弹性好，耐磨性能、耐低温性能 也较好。具有良好的物理机械性能。
缺点：抗斯裂强度、加工性能较差。
5. 硅橡胶 结构：
R
R
O Si O Si
R
Rn
优点：既耐低温，又耐高温。在-65 ~ 250℃保持 弹性。耐油防水，不易老化，绝缘性能也很好。
缺点：机械性能较差，耐酸碱不及其它橡胶。
用途：可作高温高压设备的衬垫，油管衬里，火 箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料。
何曼君第三版高分子第一章PPT
Lord Todd, president of the Royal Society of London, quoted in Chem. Eng. News1980,58(40), 29, in answer to the question, What do you think has been chemistry’s biggest contribution to science, to society?
8
第一章：绪论
9
第一章：绪论
一 .高分子及其应用
高分子（macromolecule、polymer）
由许多结构相同的单元通过共价键重复连接而 成的相对分子量很大的化合物 天然高分子 合成高分子：塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、 涂料、功能高分子等 高分子材料具有基本性质： 比重小，比强度 高，韧性、可塑性，高弹性、耐磨性，绝缘 性，耐腐蚀性，抗射线。
27
第一章：绪论
Wallace Carothers （1896 – 1937） 尼龙、氯丁橡胶的发明者 1924-1926 University of Illinois instructor in organic chemistry
1926-1928 Harvard University instructor in organic chemistry
防腐工程：耐腐蚀性，防腐结构材料。
（水管阀门）PTFE：230～260℃长期工作，适合温度高腐蚀严重的产品。
14
第一章：绪论
高分子材料的消耗率
15
第一章：绪论
功能高分子Functional Polymer
• • • • • • 液晶高分子: 降解高分子聚二氧化碳树脂、Kevlar纤维 导电高分子: 电致发光高分子聚苯胺、塑料电池 医用高分子：人工心脏、脏器、人工肾（PU）、人工肌肉 高吸水性树脂 智能高分子：汽车的抗磨损涂层等 高分子在IT的应用：聚合物发光二极管(OLED)柔性显示器 、塑料芯片等
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第一章：绪论
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第一章：绪论
一 .高分子及其应用
高分子（macromolecule、polymer）
由许多结构相同的单元通过共价键重复连接而 成的相对分子量很大的化合物 天然高分子 合成高分子：塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、 涂料、功能高分子等 高分子材料具有基本性质： 比重小，比强度 高，韧性、可塑性，高弹性、耐磨性，绝缘 性，耐腐蚀性，抗射线。
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第一章：绪论
Wallace Carothers （1896 – 1937） 尼龙、氯丁橡胶的发明者 1924-1926 University of Illinois instructor in organic chemistry
1926-1928 Harvard University instructor in organic chemistry
防腐工程：耐腐蚀性，防腐结构材料。
（水管阀门）PTFE：230～260℃长期工作，适合温度高腐蚀严重的产品。
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第一章：绪论
高分子材料的消耗率
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第一章：绪论
功能高分子Functional Polymer
• • • • • • 液晶高分子: 降解高分子聚二氧化碳树脂、Kevlar纤维 导电高分子: 电致发光高分子聚苯胺、塑料电池 医用高分子：人工心脏、脏器、人工肾（PU）、人工肌肉 高吸水性树脂 智能高分子：汽车的抗磨损涂层等 高分子在IT的应用：聚合物发光二极管(OLED)柔性显示器 、塑料芯片等
特种高分子ppt课件
16
研究生课程
聚砜的性能
聚砜类是略带琥珀色、非晶型、透明或半透明聚合物。 聚砜最大的特点是在高温时仍能保持其室温下所具有的机
械性能。在所有工程塑料中聚砜的耐蠕变性最好，室温时 在21MPa应力作用下经1000h，蠕变量仅为1%，在99℃的 热空气中，上述应力作用下一年，蠕变量仍低于2%。 聚砜热变形温度175 ℃，长期使用温度不很高，仅在150 ℃，但它是在所有耐热塑料中价格最便宜的一种；聚芳砜 可在260oC长期使用。
18
研究生课程
聚砜的改性：聚砜改性产品的开发主要是提高它的冲
击强度和伸长率、耐热水性、耐环境性能、加工性能和 可电镀性能。
① 玻璃纤维增强聚醚砜，改性后，耐磨性和耐热水性有明 显改善，特别是耐热性，长期使用温度由180oC提高到 200oC。
② 聚砜高分子合金，可降低加工成型温度，提高耐溶剂性 和耐冲击性等，如聚砜/ABS合金合金耐冲击、耐热水、 尺寸稳定性等优良性能，还具有可电镀的特性。
11
研究生课程
涂覆成型，采用乳液法得到的聚四氟乙烯乳液，固含量 60%，先喷涂、浸渍等方法涂于物质表面，再经干燥、烧 结定型。
氟塑料的应用：氟塑料独特的性能使其在化工、 石油、纺织、食品、造纸、医学、电子和机械等 工业和海洋作业领域都有着广泛的应用。
防腐材料方面：各种化工容器和零件，如蒸馏塔、反应器、 阀门、阀座、隔膜、反应釜、过滤材料和分离材料；
电子电器及家用电器，利用PPS在200℃的高温下仍具有 良好刚性和尺寸稳定性，高温、高频条件下仍具有优良 电性能的特点，可制作高温、高频条件下的电器元件。
化工领域，PPS涂料、塑料以及纤维均可用于耐热防腐 设备和零部件，如各类耐腐蚀泵、管、阀、容器、反应 釜、过滤器以及耐热、耐压、耐酸的石油钻井部件等。
研究生课程
聚砜的性能
聚砜类是略带琥珀色、非晶型、透明或半透明聚合物。 聚砜最大的特点是在高温时仍能保持其室温下所具有的机
械性能。在所有工程塑料中聚砜的耐蠕变性最好，室温时 在21MPa应力作用下经1000h，蠕变量仅为1%，在99℃的 热空气中，上述应力作用下一年，蠕变量仍低于2%。 聚砜热变形温度175 ℃，长期使用温度不很高，仅在150 ℃，但它是在所有耐热塑料中价格最便宜的一种；聚芳砜 可在260oC长期使用。
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研究生课程
聚砜的改性：聚砜改性产品的开发主要是提高它的冲
击强度和伸长率、耐热水性、耐环境性能、加工性能和 可电镀性能。
① 玻璃纤维增强聚醚砜，改性后，耐磨性和耐热水性有明 显改善，特别是耐热性，长期使用温度由180oC提高到 200oC。
② 聚砜高分子合金，可降低加工成型温度，提高耐溶剂性 和耐冲击性等，如聚砜/ABS合金合金耐冲击、耐热水、 尺寸稳定性等优良性能，还具有可电镀的特性。
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研究生课程
涂覆成型，采用乳液法得到的聚四氟乙烯乳液，固含量 60%，先喷涂、浸渍等方法涂于物质表面，再经干燥、烧 结定型。
氟塑料的应用：氟塑料独特的性能使其在化工、 石油、纺织、食品、造纸、医学、电子和机械等 工业和海洋作业领域都有着广泛的应用。
防腐材料方面：各种化工容器和零件，如蒸馏塔、反应器、 阀门、阀座、隔膜、反应釜、过滤材料和分离材料；
电子电器及家用电器，利用PPS在200℃的高温下仍具有 良好刚性和尺寸稳定性，高温、高频条件下仍具有优良 电性能的特点，可制作高温、高频条件下的电器元件。
化工领域，PPS涂料、塑料以及纤维均可用于耐热防腐 设备和零部件，如各类耐腐蚀泵、管、阀、容器、反应 釜、过滤器以及耐热、耐压、耐酸的石油钻井部件等。
高分子材料教学课件PPT
• 氢键是与电负性较强的原子相结合的氢原子(如X—H)同时与另 一个电负性较强的原子(如Y)之间的相互作用，即(X—H…Y)．这 些电负性铰强的原子一般是氮、氧或卤素原子．一般认为在氢键 中，X—H基本上是共价键，而H…Y则是一种强而有方向性的范 德华力．这里把氢键归入范德华力是因为氢键本质上是带有部分 负电荷的Y与电偶极矩很大的极性键X—H间的静电吸引相互作用.
5
聚合物分子内与分子间相互作用力
• 物质的结构是指物质的组成单元(原于或分子)之间在相互吸引和排斥作用
达到平衡时的空间诽布．因此为了认识高聚物的结构，首先应了解存在于高聚 物分子内和分子间的相互作用．
• 化学键
构成分子的原子间的作用力有吸引力和斥力，吸引力是原子形成分于的结合力， 叫作主价力，或称键合力．斥力是各原子的电子之间的相互排斥力．当吸引力 和斥力达到平衡时，便形成稳定的化学键．
• 金属键 是由金属原子的价电子和金属离子晶格之间的相互 作用而形成的，无方向性和饱和性，赋予高导电性．在所谓的 “金属螯合高聚”(metallocene po1ymer)中可以说存在金属 键．
2024/6/20
7
• 范德华力
作用能: 2~8kJ/mol
是存在于分子间或分子内非键合原于间的相互作用力．两分子间的 范德华力F(r)及相互作用能E(r)是分子之间距离r的函数如图所示.
2024/6/20
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重要高分子材料
合成树脂和塑料: 填充增强增韧,降低成本. 教 材P332表7.4
➢ 通用塑料: 应用广, 产量大, 价格廉的塑料. 如聚烯烃: PE, PP, PS等; PVC; 酚醛, 环氧, 聚酯, 尿醛等.
➢ 工程塑料: 综合性能好, 可代替金属作工程材料, 制 造机器零部件的塑料. 最重要的有:
光敏高分子材料(1)幻灯片PPT
17
4 分子的光活化过程 从光化学定律可知，光化学反应的本质是分子
吸收光能后的活化。当分子吸收光能后，只要有足 够的能量，分子就能被活化。
分子的活化有两种途径，一是分子中的电子受 光照后能级发生变化而活化，二是分子被另一光活 化的分子传递来的能量而活化，即分子间的能量传 递。下面我们讨论这两种光活化过程。
5
光刻胶是微电子技术中细微图形加工的关键材 料之一。特别是近年来大规模和超大规模集成电路 的发展，更是大大促进了光刻胶的研究和应用。
6
感光性粘合剂、油墨、涂料是近年来发展较快 的精细化工产品。与普通粘合剂、油墨和涂料等相 比，前者具有固化速度快、涂膜强度高、不易剥 落、印迹清晰等特点，适合于大规模快速生产。尤 其对用其他方法难以操作的场合，感光性粘合剂、 油墨和涂料更有其独特的优点。例如牙齿修补粘合 剂，用光固化方法操作，既安全又卫生，而且快速 便捷，深受患者与医务工作者欢迎。
31
根据这些性质上的差别，可帮助我们推测化 学 反应的机理。例如，甲醛分子的模式结构图为：
分子中有2个π电子和2个n电子（还有一对孤
电子处于能级较低的氧原子SP轨道上，故不包括n
电子中)。这些电子所在各轨道的能级和电子跃迁 如下图所示。一般地讲，π轨道的能级比n轨道 的低，所以π →π*跃迁比n →π*跃迁需要较高的 能量（较短的波陡）的光。
B
（孤立原子）（分子）（孤立原子）
轨道能量和形状示意图
( * ) 2
( ) 1
2 ( * ) 1 ( )
20
O
下面仅举甲醛分子的例子来说明各种化学键。
HC H
SP*
E Px C
σ* π*
n
n
Px Py Pz
4 分子的光活化过程 从光化学定律可知，光化学反应的本质是分子
吸收光能后的活化。当分子吸收光能后，只要有足 够的能量，分子就能被活化。
分子的活化有两种途径，一是分子中的电子受 光照后能级发生变化而活化，二是分子被另一光活 化的分子传递来的能量而活化，即分子间的能量传 递。下面我们讨论这两种光活化过程。
5
光刻胶是微电子技术中细微图形加工的关键材 料之一。特别是近年来大规模和超大规模集成电路 的发展，更是大大促进了光刻胶的研究和应用。
6
感光性粘合剂、油墨、涂料是近年来发展较快 的精细化工产品。与普通粘合剂、油墨和涂料等相 比，前者具有固化速度快、涂膜强度高、不易剥 落、印迹清晰等特点，适合于大规模快速生产。尤 其对用其他方法难以操作的场合，感光性粘合剂、 油墨和涂料更有其独特的优点。例如牙齿修补粘合 剂，用光固化方法操作，既安全又卫生，而且快速 便捷，深受患者与医务工作者欢迎。
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根据这些性质上的差别，可帮助我们推测化 学 反应的机理。例如，甲醛分子的模式结构图为：
分子中有2个π电子和2个n电子（还有一对孤
电子处于能级较低的氧原子SP轨道上，故不包括n
电子中)。这些电子所在各轨道的能级和电子跃迁 如下图所示。一般地讲，π轨道的能级比n轨道 的低，所以π →π*跃迁比n →π*跃迁需要较高的 能量（较短的波陡）的光。
B
（孤立原子）（分子）（孤立原子）
轨道能量和形状示意图
( * ) 2
( ) 1
2 ( * ) 1 ( )
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O
下面仅举甲醛分子的例子来说明各种化学键。
HC H
SP*
E Px C
σ* π*
n
n
Px Py Pz
第1章-绪论-药用高分子材料ppt课件
聚维酮(聚乙烯吡咯烷酮，PVP)
• 聚维酮是一种水溶性的合成聚合物，主要 成分为N-乙烯吡咯烷酮。是一种具有高效 粘合性的聚合物，主要作为固体制剂湿法 制粒的粘合剂。
聚维酮在医药上有广泛的应用，为
国际倡导的三大药用新辅料之一。可作为 粘合剂，助流剂，润滑剂，助溶剂，分散 剂，酶及热敏药物的稳定剂。聚维酮还可 与碘合成PVP-I消毒杀菌剂。PVP在医药上 还可用作低温保存剂。采用PVP产品作辅料 的药物已有上百种。
胶原蛋白的结构与特性
胶原蛋白是一种生物性高分子 材料、是胶原纤维经过部分降解后 得到的具有较好水溶性的蛋白质。 具有稳定的三股螺旋结构。
此外，淀粉、多糖、蛋白质、胶质和粘液汁等 天然的高分子材料在传统的药剂中是不可缺少的 粘合剂、赋形剂、乳化剂、助悬剂，在我国古代 的医药典籍中己屡见不鲜。
1920年德国人史道丁格(Standinger)发表了划
• 无毒：不引起炎症或溶血作用。 • 生物相容性：材料在生物体内不被感到是异物
的物质。
• 抗原：凡诱发免疫反应的物质都可以称为抗原， 主要指病原微生物及其代谢产物以及抗毒血清 和药物等。
• 抗原性：抗原与其所诱导产生的免疫效应物质 （抗体或致敏淋巴细胞）发生特异性结合的特 性。
*长久以来，人们都把辅料看作是惰性物质，随着人们对药
粘合剂
• 古代：采用淀粉、树胶等天然高分子作为 粘结剂；
2.加强药物制剂稳定性，提高生物利用度或病人的顺应性。
3.有助于从外观鉴别药物制剂。
4.增强药物制剂在贮藏或应用时的安全和有效。
高分子材料作为药物载体的要求
1．适宜的载药能力； 2．载药后有适宜的释药能力；
不溶性骨架 片释药过程
3．无毒，并具有良好的生物相容性。 4．无抗原性。 5.适宜的分子量和物理机械性能，以适应加工成型 要求
高分子课件(第一章)
远程结构
高分子的大小（分子量 极其排布） 高分子的形态（刚柔性 ）
28
2.高分子的聚集态结构
晶态结构 非晶态结构 取向态结构 液晶态结构 织态结构（高次结构）
第三层次结构
29
高分子的链结构：又称一级结构，它表明单个高分子链 中原子或基团的集合排列，即分子内结构。
近程结构：第一层次结构，指单个高分子内一个或几个 结构单元的化学结构和立体化学结构。
高聚物：重复单元数较多，增减几个单元不影响其物理性 质。
低聚物：重复单元数较少增减几个单元对其物理性质有显 著影响，或分子中仅有少数几个重复单元，其性质无显著 的高分子特性，类同于一般低分子化合物。
∴ 高分子化合物是不同大小分子量的同系混合物，以高 聚物为主体，含有少量低聚物，在总体上表现出高分子物 理-力学性能。也称聚合物。
分子量：104～106，原子数103～105个。 高分子与低分子是以相对分子量区别：
大于10000→高分子； 1500～10000中等分子化合物； 小于1000～1500低分子。
3
高分子的巨大分子量和它的特殊结构，所以具 备低分子没有的一系列独特的物理-力学性能：
力学性能
形变性能：弹性、粘性、粘弹性 断裂性能：强度、韧性
远程结构：第二层次结构，指单个高分子的大小和在空 间所存在的各种形态和构象。
高分子的聚集态结构：又称二级结构，是高分子整体的 结构，指单位体积内许多大分子链间的排列堆砌方式， 即分子间结构。
30
※ 高分子的链结构（一级结构）是反映高分子各种特 性的主要结构层次，直接影响聚合物的某些特性，如 熔点、密度、溶解性能、黏附性、黏度等。 ※ 高分子的聚集态结构决定聚合物制品使用性能的主 要因素。
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• 这些物理功能和化学功能包括光敏性、导电性、能量转换 性、磁性、选择分离性、化学反应活性、催化性、生物兼 容性、药理性等。
2
• 功能高分子材料是材料科学与工程专业学生的一 门重要的课程
• 学习本课程主要是为了让大家了解我们正在使用 哪些功能高分子材料，我们需要继续改进哪些功 能高分子材料，我们还需要创造哪些功能高分子 材料。
50年代： 1、Ziegler（齐格勒）和Natta（纳特）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。
8
第一章 绪论
2、1956年，美国人Szwarc（兹瓦克）发明活性阴离 子聚合，开创了高分子结构设计的先河。 50年代后期至60年代： 大量高分子工程材料问世：聚甲醛（1956），聚碳酸酯 （1957Байду номын сангаас，聚砜（1965），聚苯醚（1964），聚酰亚 胺（1962）。 60年代至70年代：
特种高分子得到发展。 高性能高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝 缘、半导体等。
9
第一章 绪论
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。
7
第一章 绪论
3、高分子溶液理论建立，并成功测定了聚合物的分子 量。Flory（弗洛罗）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。丁苯橡胶（1937），丁腈橡 胶（1937），丁基橡胶（1940），有机氟材料（194 3），ABS（1947），涤纶树脂（1940～1950）。
6
第一章 绪论
1920年，德国人Staudinger（斯特丁格）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。
1935年，Carothes（卡罗斯）发明尼龙66(聚己二酰 己二胺)，1938年工业化。
30年代： 1、一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业化，PVC （1927～1937），PVAc（1936），PMMA（1927～193 1），PS（1934～1937），LDPE（1939）。 2、自由基聚合发展
3
第一章 绪论
1.1 高分子材料科学的历史回顾
高分子的概念始于20世纪20年代，应用更早： 1839年，美国人谷特一发明硫化橡胶。 1855年，英国人帕克斯用硝化纤维素与樟脑混合
制得赛璐珞（制造文具、玩具，如钢笔杆、乒乓 球）。 1889年，法国人夏尔多内发明人造丝，是一种人 造纤维（服装、医药用品等）。 1907年，酚醛树脂诞生，耐高温（制造塑料、涂 料等）。
12
第一章 绪论
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。 例如： 材料在受到外部光的输入时，材料可以输出电 性能，称为材料的光电功能； 材料在受到多种介质作用时，能有选择地分离 出其中某些介质，称为材料的选择分离性。 此外，如压电性、药物缓释性等，都属于功 能的范畴。
15
第一章 绪论
功能高分子的特点
1.用途特殊，专一性强 2.品种多，用量小 3.质量轻（与其它功能材料相比） 4.制备途径多，可设计性强
16
第一章 绪论
1.3 功能高分子材料的类型 日本著名功能高分子专家中村茂夫教授认
为，功能高分子可从以下几个方面分类。 1. 力学功能材料 1) 强化功能材料，如超高强材料、高结晶材 2) 料等； 2) 弹性功能材料，如热塑性弹性体等。
1. 功能高分子材料—建立在高分子化学与高分子物理基础 上，与物理学、生物学、医学密切联系的一门学科，20 世纪80年代中后期开始作为一门完整的学科
2. 研究功能高分子材料的合成与制备、组成与结构、构效 关系及开发应用各组元本身及四者之间的相互依赖关系 的规律.
1
• 功能高分子也称为精细高分子或特种高分子，至今还没有 一个准确的定义，一般是指具有传递、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，还具有特殊的物理功能和化学功能 的高分子及其复合材料。
药物、高分子农药等； 3) 生物分解材料，如可降解性高分子材料等。
19
第一章 绪论
国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分特种功 能高分子材料，具体可划分为8种类型：
1. 反应性高分子材料，包括高分子试剂、高分子催 化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和 固定化酶试剂等。
2. 光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶，感 光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材 料等。
10
第一章 绪论 高分子的发展方向：
通用高分子的高性能化和高分子的多功能化
11
第一章 绪论
1.2 基本概念 功能高分子与高性能高分子
性能：材料对外部作用的抵抗特性。例如， 对外力的抵抗表现为材料的强度、模 量等；对热的抵抗表现为耐热性；对 光、电、化学药品的抵抗，则表现为 材料的耐光性、绝缘性、防腐蚀性 等。
20
第一章 绪论
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 其它电敏感性材料等。
13
第一章 绪论
因此： 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。 高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗 能力的高分子材料。
它们都属于特种高分子材料的范畴。
14
第一章 绪论
功能高分子：是指高分子的主链或侧链上具 有反应性官能团，因而具有特定（物理，化学 或生物活性等）功能的大分子。
17
第一章 绪论
2. 化学功能材料 1) 分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、 2) 高分子络合物等； 2)反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂； 3)生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。
18
第一章 绪论
3. 生物化学功能材料 1) 人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等； 2) 高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子
2
• 功能高分子材料是材料科学与工程专业学生的一 门重要的课程
• 学习本课程主要是为了让大家了解我们正在使用 哪些功能高分子材料，我们需要继续改进哪些功 能高分子材料，我们还需要创造哪些功能高分子 材料。
50年代： 1、Ziegler（齐格勒）和Natta（纳特）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。
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第一章 绪论
2、1956年，美国人Szwarc（兹瓦克）发明活性阴离 子聚合，开创了高分子结构设计的先河。 50年代后期至60年代： 大量高分子工程材料问世：聚甲醛（1956），聚碳酸酯 （1957Байду номын сангаас，聚砜（1965），聚苯醚（1964），聚酰亚 胺（1962）。 60年代至70年代：
特种高分子得到发展。 高性能高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝 缘、半导体等。
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第一章 绪论
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。
7
第一章 绪论
3、高分子溶液理论建立，并成功测定了聚合物的分子 量。Flory（弗洛罗）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。丁苯橡胶（1937），丁腈橡 胶（1937），丁基橡胶（1940），有机氟材料（194 3），ABS（1947），涤纶树脂（1940～1950）。
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第一章 绪论
1920年，德国人Staudinger（斯特丁格）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。
1935年，Carothes（卡罗斯）发明尼龙66(聚己二酰 己二胺)，1938年工业化。
30年代： 1、一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业化，PVC （1927～1937），PVAc（1936），PMMA（1927～193 1），PS（1934～1937），LDPE（1939）。 2、自由基聚合发展
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第一章 绪论
1.1 高分子材料科学的历史回顾
高分子的概念始于20世纪20年代，应用更早： 1839年，美国人谷特一发明硫化橡胶。 1855年，英国人帕克斯用硝化纤维素与樟脑混合
制得赛璐珞（制造文具、玩具，如钢笔杆、乒乓 球）。 1889年，法国人夏尔多内发明人造丝，是一种人 造纤维（服装、医药用品等）。 1907年，酚醛树脂诞生，耐高温（制造塑料、涂 料等）。
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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。 例如： 材料在受到外部光的输入时，材料可以输出电 性能，称为材料的光电功能； 材料在受到多种介质作用时，能有选择地分离 出其中某些介质，称为材料的选择分离性。 此外，如压电性、药物缓释性等，都属于功 能的范畴。
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第一章 绪论
功能高分子的特点
1.用途特殊，专一性强 2.品种多，用量小 3.质量轻（与其它功能材料相比） 4.制备途径多，可设计性强
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1.3 功能高分子材料的类型 日本著名功能高分子专家中村茂夫教授认
为，功能高分子可从以下几个方面分类。 1. 力学功能材料 1) 强化功能材料，如超高强材料、高结晶材 2) 料等； 2) 弹性功能材料，如热塑性弹性体等。
1. 功能高分子材料—建立在高分子化学与高分子物理基础 上，与物理学、生物学、医学密切联系的一门学科，20 世纪80年代中后期开始作为一门完整的学科
2. 研究功能高分子材料的合成与制备、组成与结构、构效 关系及开发应用各组元本身及四者之间的相互依赖关系 的规律.
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• 功能高分子也称为精细高分子或特种高分子，至今还没有 一个准确的定义，一般是指具有传递、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，还具有特殊的物理功能和化学功能 的高分子及其复合材料。
药物、高分子农药等； 3) 生物分解材料，如可降解性高分子材料等。
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国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分特种功 能高分子材料，具体可划分为8种类型：
1. 反应性高分子材料，包括高分子试剂、高分子催 化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和 固定化酶试剂等。
2. 光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶，感 光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材 料等。
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第一章 绪论 高分子的发展方向：
通用高分子的高性能化和高分子的多功能化
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1.2 基本概念 功能高分子与高性能高分子
性能：材料对外部作用的抵抗特性。例如， 对外力的抵抗表现为材料的强度、模 量等；对热的抵抗表现为耐热性；对 光、电、化学药品的抵抗，则表现为 材料的耐光性、绝缘性、防腐蚀性 等。
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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 其它电敏感性材料等。
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第一章 绪论
因此： 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。 高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗 能力的高分子材料。
它们都属于特种高分子材料的范畴。
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功能高分子：是指高分子的主链或侧链上具 有反应性官能团，因而具有特定（物理，化学 或生物活性等）功能的大分子。
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2. 化学功能材料 1) 分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、 2) 高分子络合物等； 2)反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂； 3)生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。
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3. 生物化学功能材料 1) 人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等； 2) 高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子