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本文1998-04-10收到王贤保,男,29岁,讲师,硕士,从事高分子金属络合物研究。
高分子金属络合物的性能及应用进展王贤保 陈正国 程时远(湖北大学化学与材料科学学院,武汉,430062)摘 要 介绍了高分子金属络合物的种类及合成。
综述了高分子金属络合物不同于低分子络合物的催化性能、电学性能、光学性能和磁性,以及高分子金属络合物作为催化剂、光学材料、电学材料等方面的应用进展。
关键词 高分子金属络合物 高分子催化剂 电学性能 光学性能 磁性分类号 O 641.4高分子金属络合物(P olymer Metal C om plexes )(以下简称PMC )是一种含有高分子配体的金属络合物,其中心金属离子被巨大的高分子链所包围。
由于其高分子配位体的特征,与低分子金属络合物相比,PMC 在催化、电学、光学等方面表现出的性能[1～4],具有更广阔的应用前景和价值,对新型复合材料[5,6]的开发具有十分重要的意义,已引起了各国科学家的极大关注[7]。
PMC 的研究是受金属酶的启发而开始的。
金属酶是一种天然高分子金属络合物,其金属离子被庞大的蛋白质分子所包围,这是一种具有三维结构的蛋白质分子,通过立体配位改变配位方向,使中心离子具有反常的配位结构和氧化态,如质体兰素[8]就是典型例子。
为了认识蛋白质配体的功能,人们对合成PMC 的性能及应用展开了深入的研究,对之研究可以追源于50年代的离子交换树脂和离子交换膜,从60年代末开始全面展开并日益受到国内外学者广泛关注。
我国从70年代才开始此领域的研究。
1 高分子金属络合物种类及合成1.1 高分子配体与金属离子络合这种PMC 是通过金属离子与含有给电子基团(如-NH 2、-C OOH 、-C -、-SH 、氮杂环等)的高分子络合而成的。
1.1.1 侧基络合物高分子配体以侧基与金属离子络合而成,如图示:第9卷 第3期 化 学 研 究 V ol.9 N o.31998年9月 CHE MIC A L RESE ARCHES Sep.1998例如含多授体侧基的聚苯乙烯,被用作金属桥联树脂,能很好地选择吸收金属离子,其行为已有深入研究[9]。
书中部分思考题参考答案第二章高分子材料共混改性1.什么是相容性，以什么作为判断依据？是指共混无各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力，其一般以是否能够产生热力学相互溶解为判据。
2.反应性共混体系的概念以及反应机理是什么？是指在不相容或相容性较差的共混体系中加入（或就地形成）反应性高分子材料，在混合过程中（例如挤出过程）与共混高分子材料的官能团之间在相界面上发生反应，使体系相容性得到改善，起到增容剂的作用。
3.高分子材料体系其相态行为有哪几种形式，各自有什么特点，并举例加以说明。
（1）具有上临界混溶温度UCST，超过此温度,体系完全相容,为热力学稳定的均相体系;低于此温度为部分相容,在一定的组成范围内产生相分离。
如:天然橡胶-丁苯橡胶。
（2）具有下临界混溶温度LCST，低于此温度,体系完全相容,高于此温度为部分相容。
如:聚苯乙烯-聚甲基乙烯基醚、聚己内酯-苯乙烯/丙烯腈共聚物。
（3）同时出现上临界混溶温度UCST和下临界混溶温度LCST，如苯乙烯/丙烯腈共聚物-丁腈橡胶等共混体系。
（4）UCST和LCST相互交叠，形成封闭的两相区（5）多重UCST和LCST4.什么是相逆转，它与旋节分离的区别表现在哪些方面？相逆转（高分子材料Ａ或高分子材料B从分散相到连续相的转变称为相逆转）也可产生两相并连续的形态结构。
（1）SD起始于均相的、混溶的体系,经过冷却而进入旋节区而产生相分离,相逆转主要是在不混溶共混物体系中形态结构的变化。
（2）SD可发生于任意浓度,而相逆转仅限于较高的浓度范围（3）SD产生的相畴尺寸微细,而相逆转导致较粗大的相畴,5.相容性的表征方法有哪些，试举例加以说明。
玻璃化转变法、红外光谱法、差热分析(DTA)、差示扫描量热法(DSC) 膨胀计法、介电松弛法、热重分析、热裂解气相色谱等。
玻璃化转变法：若两种高分子材料组分相容，共混物为均相体系就只有一个玻璃化温度，完全不溶，就有两个玻璃化温度，部分相容介于前两者之间。
高分子材料本科毕业论文选题(1) 高分子材料在印花涂料中的应用(2) 体现区域经济特色的高分子材料方向工学硕士的培养(3) 高分子材料与工程：接地气的材料学(4) 新型高分子材料在采空区漏风治理的应用(5) 高分子材料功能助剂的应用现状和发展趋势(6) 天然高分子材料在阻燃技术中的研究进展(7) 高分子材料成型加工技术及应用(8) 地方应用型本科院校高分子材料与工程专业认证体系的构建与实践(9) 《药用高分子材料学》创新型实验教学的探索(10) 浅析高分子材料成型加工技术(11) 高分子材料成型及其控制(12) 高分子材料耐候性试验中的紫外辐射测定方法研究(13) 对高分子材料成型加工技术关键点的分析(14) 《药用高分子材料》课程教学中若干问题探讨(15) 农业院校《药用高分子材料》教学探讨(16) 高分子材料与工程专业生产实习问题调查及对策(17) 高分子材料三防技术研究(18) 高分子材料的老化及防老化研究(19) 浅谈高分子材料成型及其控制技术(20) 高分子材料的发展及应用(21) 混凝土节水保湿高分子材料养护膜在渠道衬砌工程中的应用(22) 高分子材料合成与应用中的绿色战略(23) 新型高分子材料与应用探析(24) 高分子材料，“罢工”脏器的好替身(25) 试析高分子材料成型加工技术(26) 热致型形状记忆高分子材料研究(27) 生物可降解高分子材料的研究(28) 改善高分子材料课程教学效果的几点措施(29) 高分子材料的金属化(30) “理实一体化”在高分子材料加工原理课程教学中的应用研究(31) 高分子材料与工程专业人才培养模式的探究(32) 导热高分子材料的研究与应用分析(33) 聚乳酸高分子材料的生物安全性评价(34) 浅谈高分子材料抗静电剂ASA(35) 高分子材料加工技术专业“理实一体化”实训室建设的探索(36) 功能高分子材料课程的教学实践与探索(37) 《高分子材料性能测试》课程教学探析(38) 浅析Pro/E软件在高分子材料中的应用(39) 形状记忆高分子材料的研究进展(40) 探讨功能高分子材料的应用(41) 石墨炉原子吸收法快速测定聚醚酮酮特种高分子材料中铝离子残留形状记忆高分子材料在自拆卸构件中的应用进展(42) 浅谈高分子材料与工程专业创新性实验能力的培养(43) CAE技术在高分子材料齿轮箱设计中的应用(44) 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高分子材料与工程专业人才培养模式的探究(289) 导热高分子材料的研究与应用分析。
食品包装高分子材料技术进步与升级摘要：分析了常用的包装高分子材料性能及优缺点，结合新型的加工方法和材料领域最新进展，分别讨论了双向拉伸聚乙烯、流延聚乙烯、聚丙烯薄膜、LISIM 法双向拉伸聚酰胺薄膜和聚酯薄膜等包装材料；综述了多层复合包装材料的研究现状，对未来食品包装技术的发展趋势进行了展望，认为包装材料将向高阻隔、低重量和绿色化方向发展，而采用复合技术和先进加工技术能够实现高性能包装材料的制备。
关键词：食品包装；高分子材料；高阻隔；减重化；易回收0 前言随着食品行业的发展和生活水平的提高，人们的消费理念升级换代，对食品包装材料不断提出新的要求。
材料的性能需要能同时满足力学性能、热封性能、阻隔性、防潮性、耐热性、保香性、印刷性等多种要求［1］，材料的功能也向无菌化、智能化、个性化等方向发展。
传统的食品包装主要涉及聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚酯（PET）等高分子材料，有高阻隔要求的情况下还需要使用聚酰胺（PA）、乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）和聚偏氯乙烯（PVDC）等材料［2］。
近年来还出现了聚乳酸（PLA）、聚乙烯醇（PVA）、淀粉基材料等可降解高分子材料包装。
本文从材料和加工方法的角度对不同食品包装材料的性能和用途进行了分析，并对食品包装高分子材料技术的未来发展趋势进行了展望。
1 常用的包装高分子材料性能及优缺点1.1 PE薄膜PE是目前生鲜包装中用量最大的高分子材料，PE有很强的阻湿性能，有助于食品的水分保持。
PE 薄膜的传统加工方法一般有流延法、管膜法和单向拉伸法3种［3］。
近年来，随着加工技术和原料制备技术的进步，出现了双向拉伸聚乙烯（BOPE）薄膜。
普通的PE原料无法适应高速高倍率的双向拉伸过程，会出现铸片翘曲、破膜、鱼皮纹等问题［4］，为了解决BOPE 原料和薄膜的制备问题，日本三井公司［5］和美国DOW 公司［6］相继开发出了BOPE 专用树脂。
国内由中石化北京化工研究院通过高分子凝聚态研究和分子结构设计，首次开发出了非茂催化剂BOPE 树脂［7-8］，进一步提高了BOPE原料的加工性能。
随着高分子材料技术的发展，塑料代替金属在很多领域的应用，不能替代的是金属让人喜爱的质感。
如何让塑料拥有金属材料的外观，替代金属材料，将两者优点结合起来，这一直是高分子研究的课题。
到目前为止，研究人员已经能够设法在塑料的表面镀敷一层金属来改善塑料的性能，产生了一些展现金属质感外观的塑料制品，这都归功于塑料表面金属化工艺。
什么是高分子材料金属化?
高分子材料金属化是利用物理或化学手段在高分子材料表面镀上一层金属，使其表面呈现出金属的某些性质，如导电性、磁性、导热性等。
金属化后的高分子材料具有金属外观，镀层硬度高，便于焊接，可以代替金属制品，降低成本;同时由于高分子材料一般具有高韧性，耐热性，耐蚀性等，使得金属化的高分子材料比普通金属材料性能更好。
随着技术的发展，现在在塑料树脂中添加金属粉等，同样能够制备出金属化材料。
塑料金属化工艺有哪些?
塑料金属化基本分为两大类，一是塑料表面金属化，另一个是塑料整体金属化。
前者又分为干法和湿法等。
干法主要包括物理气相沉积和化学气相沉积等;湿法主要包括化学镀、电镀以及化学还原等。
一、干法镀膜
1、真空蒸发法
是指在真空环境下加热镀膜材料，使其在极短时间内蒸发，沉积在塑料表面上形成镀层。
优点：此法成膜速率快、效率高，但薄膜与基体结合较差。
为此，人们将等离子刻蚀和真空蒸发法结合起来以提高结合力(离子镀)。
缺点：只能蒸发像铝这种低熔点的金属。
应用：镀铝膜，复合材料包装制品
2、磁控溅射法
是用高能离子轰击靶材，使靶材表面原子获得足够能量脱离母材，并按相应的溅射方向飞跃出来，沉积在塑料表面的方法。
优点：与真空蒸发法相比，磁控溅射法不需要预处理，结合力较强，且能沉积多种金属。
应用：汽车隔热防爆膜，其中金属隔热层由在PET膜上通过真空蒸镀或真空磁控溅射金属铝、银、镍等而成。
3、化学气相沉积(CVD)
指把含有沉积元素的反应气体引入反应室，在基体表面发生化学反应，并把固体产物沉积到基体表面的过程。
有研究者用此方法在PTFE上成功沉积了铜。
优点：化学气相沉积膜层致密，结合力强，厚度比较均匀，膜层质量稳定。
缺点：影响膜的组成和结构的因素很多( 如气体运动速率、压力分布、温度等)，必须严格控制才能得到理想的膜。
同时，传统的化学气相沉积法反应温度通常很高( 900~ 2000 ℃)，容易导致基体变形和组织变化。
应用：ABS表面镀铜
二、湿法镀膜
由于化学镀、电镀以及化学还原等方法都要在溶液中进行，所以被称为湿法镀膜。
1、化学镀
是目前使用最广泛的一种塑料金属化加工方法，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。
优点：
1)镀覆过程不需外电源驱动，设备简单;
2)均镀能力好，形状复杂，有内孔、内腔的镀件均可获得均匀的镀层;
3)镀层致密，孔隙率低;
4)适用的基体材料范围广，可在金属、非金属以及有机物上沉积镀层;
5)容易制取非晶态合金和某些持殊功能薄膜，如磁学、光学、电学等功能镀层。
缺点：镀液寿命短、稳定性差，镀覆速度较慢。
应用：尼龙表面化学镀铜，使尼龙布具有良好的防电磁辐射性能。
2、电镀
是一利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺。
目前用于电镀最多的塑料是ABS，其次是PP。
另外PSF、PC、PTFE等也有成功电镀的方法，但难度较大。
优点：电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、光滑性、耐热性和表面美观。
缺点：需要使用对环境有害的铬金属衍生物和镍，危害环境。
应用：塑料电镀标牌
3、化学还原法
化学还原法制备聚合物金属化表面主要步骤：1)将含有极性基团的聚合物和能与其形成络合物的金属盐共同溶解在溶剂中制成均匀的溶液;2)将溶液通过蒸发成型得到样品;3)将样品置于还原溶液中，通过化学还原反应在样品表面上形成导电金属层。
化学还原法一定程度上解决了表面结合力差，耐久性不佳，镀膜设备造价高，工艺复杂等问题，具有很大的发展空间。
三、其他金属化镀膜方法
1、金属涂料涂装：采用以银、铜、镍、铝等金属粉末符合的涂料，涂装于塑料上使塑料金属化。
这种方法除了使塑料表面具有金属质感的装饰作用外，还可以利用图层的导电性，作为使塑料手机壳具有屏蔽性能的方法。
2、金属喷涂：金属喷涂是用熔融金属的高速粒子流喷在基体表面，以产生覆层的材料保护技术。
包括电弧喷涂，等离子喷涂、火焰喷涂和高速氧燃料喷涂。
3、金属粉复合法：此方法是在塑料成型过程中添加特殊的金属颜料，例如金属粉、色母、造粒料等，使塑料制品实现珠光、金属光泽等效果。
这种方法可以避免一些喷涂过程，是塑料整体金属化的方法。
目前有些塑料企业在开发这类产品，所生产的塑料颗粒能直接应用成型，工艺简单，降低成本。
金属化工艺可以实现塑料外观金属质感，与此同时金属化工艺得到的塑料制品在导电性、磁性、导热性等方面展现优势。
就目前现状而言，金属化的塑料种类还是很少的，最多的是ABS，其次是PP，再者是PSF、PC、PTFE等。
所以，塑料金属化的发展还需要继续努力。
