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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》知识清单一、什么是功能高分子材料功能高分子材料是指那些具有特定的功能作用，如电学、光学、磁学、生物学等性能，且这些性能显著超出了传统高分子材料范畴的一类高分子材料。
它们不仅具备高分子材料的基本特性，如重量轻、耐腐蚀、易加工等，还因其特殊的功能而在众多领域发挥着关键作用。
二、常见的功能高分子材料及其特点1、导电高分子材料导电高分子材料通常具有共轭结构，能通过掺杂等方式提高其电导率。
常见的如聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等。
它们在电子器件、防静电材料、电磁屏蔽等方面有着广泛的应用。
这类材料的特点是电导率可调控，能在一定范围内根据需求进行改变。
2、高分子分离膜具有选择性透过功能，能让某些物质通过而阻止其他物质。
例如反渗透膜、超滤膜等。
其特点是分离效率高、能耗低、操作简便。
在海水淡化、污水处理、食品加工等领域大显身手。
3、高分子吸附剂对特定的物质有较强的吸附能力，如离子交换树脂。
它可以有效地去除溶液中的离子或分子。
特点是吸附容量大、选择性好、可再生使用。
常用于废水处理、药物分离等。
4、生物医用高分子材料这类材料与生物体相容性好，包括人工器官材料（如心脏起搏器的外壳）、药物载体等。
其突出特点是无毒、无刺激性，能在体内稳定存在并发挥作用。
5、感光高分子材料在光的作用下能发生化学或物理变化，如光刻胶。
常用于印刷制版、集成电路制造等。
具有感光度高、分辨率好等特点。
三、功能高分子材料的制备方法1、分子设计从分子水平上设计具有特定功能基团和结构的高分子。
这需要对高分子的化学结构和性能之间的关系有深入的理解。
2、共聚与共混通过共聚将不同性能的单体结合在一起，或者通过共混将不同的高分子材料混合，以获得具有综合性能的功能高分子。
3、接枝与交联在高分子主链上接枝特定的功能侧链，或者通过交联提高高分子的性能和稳定性。
4、掺杂对某些高分子进行掺杂，改变其电子结构和导电性能。
四、功能高分子材料的性能测试1、电学性能测试包括电导率、介电常数、击穿电压等的测定，以评估其导电和绝缘性能。
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。
《功能高分子材料》讲义一、什么是功能高分子材料在我们的日常生活和现代科技中，高分子材料扮演着至关重要的角色。
从常见的塑料制品到高科技领域中的精密部件，高分子材料无处不在。
然而，普通的高分子材料往往只是满足了基本的物理和化学性能要求。
随着科技的不断进步和人们对材料性能要求的日益提高，功能高分子材料应运而生。
那么，到底什么是功能高分子材料呢？简单来说，功能高分子材料是指那些具有特定的功能，如电学、光学、磁学、生物医学等性能，并且这些性能超出了传统材料范畴的高分子材料。
它们不仅具有高分子材料本身的特点，如质量轻、耐腐蚀、易加工等，还具备了独特的功能特性，能够满足各种复杂和特殊的应用需求。
二、功能高分子材料的分类为了更好地理解和研究功能高分子材料，我们可以将其按照不同的功能进行分类。
1、导电高分子材料导电高分子材料是一类具有良好导电性的高分子材料。
传统的高分子材料通常是绝缘体，但通过特殊的分子设计和合成方法，可以使某些高分子材料具有类似于金属的导电性。
这类材料在电子器件、防静电材料、传感器等领域有着广泛的应用。
2、高分子分离膜高分子分离膜是能够实现物质分离和提纯的功能高分子材料。
它们可以根据分子的大小、形状、电荷等特性，选择性地让某些物质通过，而阻止其他物质。
在海水淡化、污水处理、气体分离等方面发挥着重要作用。
3、高分子吸附剂高分子吸附剂具有对特定物质的吸附能力。
它们可以用于废水处理中的有害物质去除、药物分离与提纯、气体净化等领域。
4、生物医用高分子材料生物医用高分子材料是用于医疗领域的一类特殊功能高分子材料。
包括人造器官材料、药物载体、组织工程支架等。
这类材料需要具备良好的生物相容性和生物可降解性。
5、高分子液晶高分子液晶具有独特的光学和电学性能。
在显示技术、传感器、光学存储等领域有着潜在的应用价值。
三、功能高分子材料的制备方法功能高分子材料的制备通常需要采用特殊的方法和技术，以赋予材料特定的功能。
1、化学合成法通过化学反应将具有特定功能的单体聚合成为高分子材料。
第一章绪论性能：材料对外部作用的抵抗特性。
高性能高分子材料：对外部作用有特别强的抵抗能力的高分子材料。
功能高分子材料：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。
(具有特殊物理化学性质的的材料)通用（常规）高分子材料：应用面广、量大，价格较低。
eg：纤维、塑料、橡胶、涂料、粘合剂。
特种高分子材料：功能高分子材料属于特种高分子材料最早的功能高分子是合成的酚醛型离子交换树脂。
一般采用按其性质、功能或实际用途对功能高分子材料进行分类：1. 反应型高分子材料（包括高分子试剂、高分子催化剂等；）2. 光敏型高分子（包括光稳定剂、光刻胶、光致变色材料等。
）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他电敏感性材料等。
）4. 高分子分离材料（包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性，膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。
）5. 高分子吸附材料（高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。
）6. 高分子智能材料(高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。
)7. 医药用高分子材料(医用高分子材料、药用高分子材料和医药用辅助材料等。
)8. 高性能工程材料(高分子液晶材料，耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。
)！！！功能高分子材料的制备策略功能型小分子材料的高分子化、已有高分子材料的功能化、多功能材料的复合。
功能型小分子材料的高分子化的实现途径：①化学键连接的化学方法，如共聚、均聚等（举例1：丙烯酸，可用于制备离子交换树脂、高吸水性树脂等。
举例2：含双键的环氧丙烯酸酯，广泛用于制备功能性粘合剂。
）②物理方法，如共混、吸附、包埋等。
（维生素C微胶囊）（1）带有功能型基团可聚合单体的聚合法——包括两步骤。
（a）在功能性小分子中引入可聚合基团，或在含有可聚合基团单体中引入功能性基团；(b）进行均聚或共聚反应生成功能聚合物。
功能性高分子材料功能性高分子材料是一类能够在特定条件下表现出特殊性能或功能的材料。
它们具有广泛的应用领域，包括能源存储与转换、生物医学、电子与光电子器件、环境保护等。
这些材料通过在高分子基质中引入特定的功能基团或改变其结构，使其具备特定的性能。
本文将介绍几种常见的功能性高分子材料及其应用。
一、聚合物电解质材料聚合物电解质材料是一类重要的功能性高分子材料，在固态锂离子电池和超级电容器等能源存储与转换领域得到广泛应用。
它们具有良好的离子导电性、机械强度和化学稳定性。
聚合物电解质材料能够有效解决传统液态电解质材料中存在的安全性和稳定性问题。
例如，聚合物电解质材料通过调控聚合物链的柔性与刚性，实现了高离子导电性和较低的离子迁移能量。
此外，聚合物电解质材料还具有较低的成本和制备工艺简单等优点。
二、功能性高分子膜材料功能性高分子膜材料广泛应用于水处理、气体分离和膜生物反应器等领域。
通过调控高分子膜的结构和组成，可以实现各种特定的分离性能。
例如，反渗透膜通过控制孔径和选择性拒绝性，实现了对水中溶解物和离子的高效去除。
气体分离膜则通过选择合适的高分子材料和孔隙结构，实现了对不同气体的选择性分离。
此外，功能性高分子膜材料还可以用于催化反应和酶催化反应等生物反应器中，有助于提高反应的效率和选择性。
三、形状记忆高分子材料形状记忆高分子材料是一类具有特殊形状记忆性能的材料。
它们可以通过外界刺激，如温度、光、电场等，改变其形状，并在刺激消除后恢复原来的形状。
这种材料具有广泛的应用潜力，如医疗器械、纺织品、自修复材料等。
例如，形状记忆高分子可以用于制作具有自调节功能的支架在外科手术中应用，以便术后退回原来的形状，减少患者的痛苦。
此外，它们还可以用于制作自带纹理的纺织品，实现服装的缝合和折叠自动化。
四、电子打印材料电子打印材料是一类用于印刷电子器件的功能性高分子材料。
它们具有良好的电子性能、机械柔韧性和化学稳定性。
电子打印材料可以通过喷墨、丝网印刷、柔性凸版印刷等技术制备高效且低成本的电子器件。
功能高分子材料第一章绪论▲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。
第二章功能高分子的制备方法▲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。
缺点主要包括：a）在功能性小分子中需要引入可聚合基团，而这种引入常常需要复杂的合成反应；b）要求在反应中不破坏原有结构和功能；c）当需要引入的功能基稳定性不好时需要加以保护；d）有时引入功能基后对单体聚合的活性会有影响。
②已有高分子材料的功能化：好处：可以利用廉价的商品化聚合物，并且通过对高分子材料的选择，使得到的功能高分子材料机械性能比较有保障。
主要是通过小分子功能化合物与聚合物的共混和复合来实现。
③多功能材料的复合：将两种以上的功能高分子材料以某种方式结合，将形成新的功能材料，而且具有任何单一功能高分子均不具备的性能，这一结合过程被称为功能高分子材料的多功能复合过程。
④已有功能高分子的功能扩展：在同一种功能材料中，甚至在同一个分子中引入两种以上的功能基团也是制备新型功能聚合物的一种方法。
以这种方法制备的聚合物，或者集多种功能于一身，或者两种功能起协同作用，产生出新的功能。
第三章吸附分离功能高分子材料▲1、什么是离子交换树脂？离子交换树脂具有哪些功能？（1）离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化合物。
（2）离子交换树脂最主要的功能是离子交换。
此外，还具有吸附、催化、脱水、脱色、作载体等功能。
▲2、离子交换树脂为什么可作为许多化学反应的催化剂？小分子酸和碱是许多有机化学反应和聚合反应的催化剂。
离子交换树脂相当于多元酸和多元碱，也可对许多化学反应起催化作用。
（与低分子酸碱相比，离子交换树脂催化剂具有易于分离、不腐蚀设备、不污染环境、产品纯度高、后处理简单等优点。
离子交换树脂用作化学反应催化剂，可大大提高催化效率，简化后处理操作，避免设备的腐蚀）▲3、何谓离子交换树脂的中毒？在离子交换树脂使用中，体积较大的离子扩散进入树脂内部。
而在再生时，由于外疏内密的结构，较大离子会卡在分子间隙中，不易与可移动离子发生交换，最终失去交换功能，造成树脂“中毒”现象。
▲4、什么是大孔型离子交换树脂？它们与普通离子交换树脂的区别何在？（1）大孔型离子交换树脂：是外观不透明，表面粗糙，为非均相凝胶结构的离子交换树脂。
（2）大孔型离子交换树脂与普通的凝胶型离子交换树脂的区别：①大孔型离子交换树脂：外观不透明，表面粗糙，为非均相凝胶结构。
凝胶型离子交换树脂：外观透明，表面光滑。
具有均相高分子凝胶结构。
②大孔型离子交换树脂：在树脂内部存在大量的毛细孔。
无论树脂处于干态或湿态、收缩或溶胀时，这种毛细孔都不会消失。
因此可在非水体系中起离子交换和吸附作用。
凝胶型离子交换树脂：球粒内部没有大的毛细孔。
有在干态和非水系统中不能使用的缺点。
③大孔型离子交换树脂：孔径一般为几纳米至几百纳米，比表面积可达几百或几千m2/g，因此其吸附功能十分显著。
凝胶型离子交换树脂：在水中会溶胀成凝胶状，并呈现大分子链的间隙孔。
④大孔型离子交换树脂：吸附能力远远大于凝胶型树脂。
不仅可以从极性溶剂中吸附弱极性或非极性的物质，而且可以从非极性溶剂中吸附弱极性的物质，也可对气体进行选择吸附。
⑤大孔型离子交换树脂：不存在外疏内密的结构，从而克服了中毒现象。
凝胶型离子交换树脂使用中会产生“中毒”现象。
▲5、什么是螯合树脂？它们有哪些基本功能？（1）螯合树脂是对分离重金属、贵金属应运而生的树脂，分析化学中常利用络合物既有离子键又陪未见的特点来鉴定特定的金属离子，将这些络合以基团的形式连接到高分子链上，就得到螯合树脂。
（2）具有特殊的选择分离功能①胺基羧酸类（EDTA类）：对特种贵金属有很好的选择分离性。
②肟类：分离Ni。
③8－羟基喹啉类：分离Cr2+，Ni2+，Zn2+。
④聚乙烯基吡啶类：分离Cu2+，Ni2+，Zn2+。
▲6、氧化还原树脂又称什么树脂？它们能与周围活性物质进行哪类化学反应？（1）氧化还原树脂也称电子交换树脂（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）。
（2）能与周围活性物质进行电子交换、发生氧化还原反应。
第四章高分子分离膜与膜分离技术▲1、典型的分离膜技术有哪些？典型的膜分离技术有：微孔过滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)、渗析(D)、电渗析(ED)、液膜(LM)及渗透蒸发( PV)等。
▲2、制备分离膜的高分子材料应具备哪些基本特性？目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。
（1）纤维素酯类膜材料：易受微生物侵蚀，PH值适应范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂（2）非纤维素酯类膜材料：基本特性：①分子链中含有亲水性的极性基团；②主链上应有苯环、杂环等刚性基团，使之有高的抗压密性和耐热性；③化学稳定性好；④具有可溶性。
（常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚砜、聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物等）。
▲3、微孔膜的特点是什么？使用中有何要求？（1）微孔膜是均匀的多孔薄膜，厚度在90～150μm左右，过滤粒径在0.025～10μm之间，操作压在0.01～0.2MPa。
具有开放式的网格结构。
开放式网格的孔径一般在0.1～1μm之间，可以让离子、分子等通过，但不能使微粒、胶体、细菌等通过。
优点：①孔径均匀，过滤精度高。
② 孔隙大，流速快。
③ 无吸附或少吸附。
④ 无介质脱落。
缺点：① 颗粒容量较小，易被堵塞；②使用时必须有前道过滤的配合，否则无法正常工作。
（2）使用时必须有前道过滤的配合，否则无法正常工作。
另外，在保存时应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。
