功能高分子材料1功能高分子概述课件

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1、功能高分子材料Functional polymers7/20/20247/20/20241 1功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件参考书1、马建标.功能高分子材料功能高分子材料M.化学工业出版社.2002.2、赵文元,王亦军.功能高分子材料化学M.化学工业出版社.2003.3、林保平.功能高分子,自编讲义.7/20/20247/20/20242 2功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述1、绪言、绪言1.1 高分子科学的历史回顾高分子科学的历史回顾高分子的概念始于高分子的概念始于高分子的概

2、念始于高分子的概念始于2020世纪世纪世纪世纪2020年代，但应用更早。年代，但应用更早。年代，但应用更早。年代，但应用更早。18391839年，美国人年，美国人年，美国人年，美国人GoodyearGoodyear发明硫化橡胶。发明硫化橡胶。发明硫化橡胶。发明硫化橡胶。18551855年，英国人年，英国人年，英国人年，英国人ParksParks用硝化纤维素与樟脑混合制用硝化纤维素与樟脑混合制用硝化纤维素与樟脑混合制用硝化纤维素与樟脑混合制得赛璐珞。得赛璐珞。得赛璐珞。得赛璐珞。18891889年，法国人年，法国人年，法国人年，法国人De De ChardonnetChardonnet（夏尔多内

3、）（夏尔多内）（夏尔多内）（夏尔多内）发明发明发明发明人造丝人造丝人造丝人造丝。19071907年，酚醛树脂诞生。年，酚醛树脂诞生。年，酚醛树脂诞生。年，酚醛树脂诞生。7/20/20247/20/20243 3功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述19201920年，德国人年，德国人年，德国人年，德国人StaudingerStaudinger发表了发表了发表了发表了“ “论聚合论聚合论聚合论聚合” ”的的的的论文，提出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯论文，提出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯论文，提出了高分子的概念，并预

4、测了聚氯乙烯论文，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。和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。19351935年，年，年，年，CarothesCarothes发明尼龙发明尼龙发明尼龙发明尼龙6666，19381938年工业化。年工业化。年工业化。年工业化。3030年代，一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业年代，一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业年代，一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业年代，一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业化，化，化，化，PVCPVC（1927192719371937），），），），P

5、VAcPVAc（19361936），），），），PMMAPMMA（1927192719311931），），），），PSPS（1934193419371937），），），），LDPELDPE（19391939），自由基聚合得到了蓬勃发展。），自由基聚合得到了蓬勃发展。），自由基聚合得到了蓬勃发展。），自由基聚合得到了蓬勃发展。7/20/20247/20/20244 4功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述高分子溶液理论在高分子溶液理论在高分子溶液理论在高分子溶液理论在3030年代建立，并成功测定了聚年代建立，并成功测定了聚

6、年代建立，并成功测定了聚年代建立，并成功测定了聚合物的分子量。合物的分子量。合物的分子量。合物的分子量。FloryFlory为此获得诺贝尔奖。为此获得诺贝尔奖。为此获得诺贝尔奖。为此获得诺贝尔奖。4040年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一年代，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。丁苯橡胶大批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶大批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶大批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶（19371937），丁腈橡胶（），丁腈橡胶（），丁腈橡胶（），丁腈橡胶（1

7、9371937），丁基橡胶），丁基橡胶），丁基橡胶），丁基橡胶（19401940），有机氟材料（），有机氟材料（），有机氟材料（），有机氟材料（19431943），），），），ABSABS（19471947），），），），涤纶树脂（涤纶树脂（涤纶树脂（涤纶树脂（1940194019501950）。）。）。）。5050年代，年代，年代，年代，ZieglerZiegler和和和和NattaNatta发明配位聚合催化剂，制发明配位聚合催化剂，制发明配位聚合催化剂，制发明配位聚合催化剂，制得高密度得高密度得高密度得高密度PEPE和有规和有规和有规和有规PPPP，低级烯烃得到利用，低级烯烃得到利用，低级

8、烯烃得到利用，低级烯烃得到利用。7/20/20247/20/20245 5功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述19561956年，美国人年，美国人年，美国人年，美国人SzwarcSzwarc发明活性阴离子聚合，开发明活性阴离子聚合，开发明活性阴离子聚合，开发明活性阴离子聚合，开创了高分子结构设计的先河。创了高分子结构设计的先河。创了高分子结构设计的先河。创了高分子结构设计的先河。5050年代后期至年代后期至年代后期至年代后期至6060年代，大量高分子工程材料问世。年代，大量高分子工程材料问世。年代，大量高分子工程材料问

9、世。年代，大量高分子工程材料问世。聚甲醛（聚甲醛（聚甲醛（聚甲醛（19561956）、聚碳酸酯（）、聚碳酸酯（）、聚碳酸酯（）、聚碳酸酯（19571957）、聚酰亚胺）、聚酰亚胺）、聚酰亚胺）、聚酰亚胺（19621962）、聚砜（）、聚砜（）、聚砜（）、聚砜（19651965）、聚苯醚（）、聚苯醚（）、聚苯醚（）、聚苯醚（19641964）。）。）。）。6060年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。 特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝特种高分子：高强度、耐高

10、温、耐辐射、高频绝特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。缘、半导体等。缘、半导体等。缘、半导体等。7/20/20247/20/20246 6功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜功能高分子：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、等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化剂、等）、导电高分子、感光高分子

11、、高分子催化剂、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、高分高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分子液晶等。子液晶等。子液晶等。子液晶等。8080年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不断出现和发展。断出现和发展。断出现和发展。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、新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚合、新的聚合方法：阳离子

12、活性聚合、基团转移聚合、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；活性自由基聚合、等离子聚合等等；活性自由基聚合、等离子聚合等等；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、新型接枝共新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共新结构的聚合物：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、超支化聚合聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合物、含物、含物、含物、含C C6060聚合物等等。聚合物等等。聚合物

13、等等。聚合物等等。7/20/20247/20/20247 7功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述1.2 基本概念基本概念功能高分子与高性能高分子功能高分子与高性能高分子性性 能能性性 能能：材材料料对对外外部部作作用用的的抵抵抗抗特特性性。例例如如，对对材材料料对对外外部部作作用用的的抵抵抗抗特特性性。例例如如，对对外外力力的的抵抵抗抗表表现现为为材材料料的的强强度度、模模量量等等；对对热热的的抵抵外外力力的的抵抵抗抗表表现现为为材材料料的的强强度度、模模量量等等；对对热热的的抵抵抗抗表表现现为为耐耐热热性性；对对光光

14、、电电、化化学学药药品品的的抵抵抗抗，则则抗抗表表现现为为耐耐热热性性；对对光光、电电、化化学学药药品品的的抵抵抗抗，则则表表现现为为材材料料的的耐耐光光性性、绝绝缘缘性性、防防腐腐蚀蚀性性等等。表表现现为为材材料料的的耐耐光光性性、绝绝缘缘性性、防防腐腐蚀蚀性性等等。7/20/20247/20/20248 8功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述功能：功能：功能：功能：指从外部向材料输入信号时，材料内部发生指从外部向材料输入信号时，材料内部发生指从外部向材料输入信号时，材料内部发生指从外部向材料输入信号时，材料内部发生

15、质和量的变化而产生输出的特性。例如，材料在受质和量的变化而产生输出的特性。例如，材料在受质和量的变化而产生输出的特性。例如，材料在受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，称为材到外部光的输入时，材料可以输出电性能，称为材到外部光的输入时，材料可以输出电性能，称为材到外部光的输入时，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，能有料的光电功能；材料在受到多种介质作用时，能有料的光电功能；材料在受到多种介质作用时，能有料的光电功能；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选择地分离出其中某些介质，称

16、为材料的选择分离选择地分离出其中某些介质，称为材料的选择分离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、药物缓释放性等，都属于功性。此外，如压电性、药物缓释放性等，都属于功性。此外，如压电性、药物缓释放性等，都属于功性。此外，如压电性、药物缓释放性等，都属于功能的范畴。能的范畴。能的范畴。能的范畴。 7/20/20247/20/20249 9功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 因此：因此： 功功能能高高分分子子是是指指当当有有外外部部刺刺激激时时，能能通通过过化化学学或或物物理理的的方方法法做做出

17、出响响应应的的高高分分子子材材料料。 高性能高分子高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴。它们都属于特种高分子材料的范畴。7/20/20247/20/20241010功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述特种高分子是相对于通用高分子而言的。特种高分子是相对于通用高分子而言的。特种高分子是相对于通用高分子而言的。特种高分子是相对于通用高分子而言的。 通用高分子材料：通用高分子材料：通用高分子材料：通用高分子材料：应用面广量大，价格较低。应

18、用面广量大，价格较低。应用面广量大，价格较低。应用面广量大，价格较低。根据其性质和用途可分为五个大类：化学纤维、塑根据其性质和用途可分为五个大类：化学纤维、塑根据其性质和用途可分为五个大类：化学纤维、塑根据其性质和用途可分为五个大类：化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂。料、橡胶、油漆涂料、粘合剂。料、橡胶、油漆涂料、粘合剂。料、橡胶、油漆涂料、粘合剂。 特种高分子材料：特种高分子材料：特种高分子材料：特种高分子材料：带有特殊物理、力学、化学带有特殊物理、力学、化学带有特殊物理、力学、化学带有特殊物理、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性质和功能的高分子材料，其性能和特征

19、都大大超性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超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。出了原有通用高分子材料的范畴。出了原有通用高分子材料的范畴。出了原有通用高分子材料的范畴。 7/20/20247/20/20241111功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述从实用的角度看，对功能材料来说，人们着眼从实用的角度看，对功能材料来说，人们着眼从实用的角度看，对功能材料来说，人们着眼从实用的角度看，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，人于它们所具有的独特的功

20、能；而对高性能材料，人于它们所具有的独特的功能；而对高性能材料，人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。们关心的是它与通用材料在性能上的差异。们关心的是它与通用材料在性能上的差异。们关心的是它与通用材料在性能上的差异。 特种高分子和功能高分子是目前高分子特种高分子和功能高分子是目前高分子学科中发展最快、研究最活跃的新领域。学科中发展最快、研究最活跃的新领域。7/20/20247/20/20241212功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述1.2 功能高分子材料的类型功能高分子材

21、料的类型 日本著名功能高分子专家中村茂夫教授认为，日本著名功能高分子专家中村茂夫教授认为，日本著名功能高分子专家中村茂夫教授认为，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：功能高分子可从以下几个方面分类：功能高分子可从以下几个方面分类：功能高分子可从以下几个方面分类：1. 1. 力学功能材料力学功能材料力学功能材料力学功能材料1) 1) 强化功能材料强化功能材料强化功能材料强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；，如超高强材料、高结晶材料等；，如超高强材料、高结晶材料等；，如超高强材料、高结晶材料等；2) 2) 弹性功能材料弹性功能材料弹性功能材料弹性功能材料，

22、如热塑性弹性体等。，如热塑性弹性体等。，如热塑性弹性体等。，如热塑性弹性体等。7/20/20247/20/20241313功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述2. 2. 化学功能材料化学功能材料化学功能材料化学功能材料1) 1) 分离功能材料分离功能材料分离功能材料分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分，如分离膜、离子交换树脂、高分，如分离膜、离子交换树脂、高分，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；子络合物等；子络合物等；子络合物等；2) 2) 反应功能材料反应功能材料反应功能材料反应功能材料，如高分子催化剂、

23、高分子试剂；，如高分子催化剂、高分子试剂；，如高分子催化剂、高分子试剂；，如高分子催化剂、高分子试剂；3) 3) 生物功能材料生物功能材料生物功能材料生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。，如固定化酶、生物反应器等。，如固定化酶、生物反应器等。，如固定化酶、生物反应器等。7/20/20247/20/20241414功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述3. 3. 物理化学功能材料物理化学功能材料物理化学功能材料物理化学功能材料1) 1) 耐高温高分子耐高温高分子耐高温高分子耐高温高分子，高分子液晶等；，高分子液晶等；，

24、高分子液晶等；，高分子液晶等；2) 2) 电学功能材料电学功能材料电学功能材料电学功能材料，如导电性高分子、超导高分子，如导电性高分子、超导高分子，如导电性高分子、超导高分子，如导电性高分子、超导高分子，感电子性高分子等；感电子性高分子等；感电子性高分子等；感电子性高分子等；3) 3) 光学功能材料光学功能材料光学功能材料光学功能材料，如感光高分子、导光性高分子，如感光高分子、导光性高分子，如感光高分子、导光性高分子，如感光高分子、导光性高分子，光敏性高分子等；光敏性高分子等；光敏性高分子等；光敏性高分子等；4) 4) 能量转换功能材料能量转换功能材料能量转换功能材料能量转换功能材料，如压电性

25、高分子、热电性高，如压电性高分子、热电性高，如压电性高分子、热电性高，如压电性高分子、热电性高分子等。分子等。分子等。分子等。7/20/20247/20/20241515功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述4. 4. 生物化学功能材料生物化学功能材料生物化学功能材料生物化学功能材料1) 1) 人工脏器用材料人工脏器用材料人工脏器用材料人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；，如人工肾、人工心肺等；，如人工肾、人工心肺等；，如人工肾、人工心肺等；2) 2) 高分子药物高分子药物高分子药物高分子药物，如药物活性高分子、缓释性

26、高分子，如药物活性高分子、缓释性高分子，如药物活性高分子、缓释性高分子，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；药物、高分子农药等；药物、高分子农药等；药物、高分子农药等；3) 3) 生物分解材料生物分解材料生物分解材料生物分解材料，如可降解性高分子材料等。，如可降解性高分子材料等。，如可降解性高分子材料等。，如可降解性高分子材料等。 这一分类，实际上包括了所有特种高这一分类，实际上包括了所有特种高分子材料。分子材料。7/20/20247/20/20241616功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 国内一般采

27、用按其性质、功能或实际用途划分国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分特种和功能高分子材料的划分普遍采用的方法，具特种和功能高分子材料的划分普遍采用的方法，具特种和功能高分子材料的划分普遍采用的方法，具特种和功能高分子材料的划分普遍采用的方法，具体可划分为体可划分为体可划分为体可划分为8 8种类型。种类型。种类型。种类型。1. 1. 反应性高分子材料反应性高分子材料反应性高分子材料反应性高分子材料，包括高分子试剂、高分子催包括高分子试剂、高分子催包括高分子试剂、高分子催包括高分子试剂、高分子催化剂和高分子染料，特别

28、是高分子固相合成试剂和化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。固定化酶试剂等。固定化酶试剂等。固定化酶试剂等。2. 2. 光敏型高分子光敏型高分子光敏型高分子光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶，感，包括各种光稳定剂、光刻胶，感，包括各种光稳定剂、光刻胶，感，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光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材料等。料等。料等。料等。7

29、/20/20247/20/20241717功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述3. 3. 电性能高分子材料电性能高分子材料电性能高分子材料电性能高分子材料，包括导电聚合物、能量转换，包括导电聚合物、能量转换，包括导电聚合物、能量转换，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型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏感性材料等。感性材料等。感性材料等。感性材料等。4. 4. 高分子分离材料高分子分离材料高

30、分子分离材料高分子分离材料，包括各种分离膜、缓释膜和其，包括各种分离膜、缓释膜和其，包括各种分离膜、缓释膜和其，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、他半透性膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、他半透性膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、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。高分子絮凝剂等。高分子絮凝剂等。高分子絮凝剂等。7/20/20247/20/20241818功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述5. 5. 高分子吸附材料高分子吸附材料高分子吸附材料高分子吸附材

31、料，包括高分子吸附性树脂、高吸，包括高分子吸附性树脂、高吸，包括高分子吸附性树脂、高吸，包括高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。水性高分子、高吸油性高分子等。水性高分子、高吸油性高分子等。水性高分子、高吸油性高分子等。6. 6. 高分子智能材料高分子智能材料高分子智能材料高分子智能材料，包括高分子记忆材料、信息存，包括高分子记忆材料、信息存，包括高分子记忆材料、信息存，包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、储材料和光、磁、储材料和光、磁、储材料和光、磁、pHpH、压力感应材料等。、压力感应材料等。、压力感应材料等。、压力感应材料等。7. 7. 医药用高分子材料医药用高分子材

32、料医药用高分子材料医药用高分子材料，包括医用高分子材料、药用，包括医用高分子材料、药用，包括医用高分子材料、药用，包括医用高分子材料、药用高分子材料和医药用辅助材料等。高分子材料和医药用辅助材料等。高分子材料和医药用辅助材料等。高分子材料和医药用辅助材料等。8. 8. 高性能工程材料高性能工程材料高性能工程材料高性能工程材料，如高分子液晶材料，耐高温高，如高分子液晶材料，耐高温高，如高分子液晶材料，耐高温高，如高分子液晶材料，耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子分子材料、高强高模量高分子材料

33、、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。7/20/20247/20/20241919功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述1.3 功能高分子材料的发展与展望功能高分子材料的发展与展望1.3.1 1.3.1 功能高分子发展的背景功能高分子发展的背景功能高分子发展的背景功能高分子发展的背景1. 1. 经济发展的需要经济发展的需要经济发展的需要经济发展的需要 自从自从自从自从19201920年施道丁格（

34、年施道丁格（年施道丁格（年施道丁格（H.StaudingerH.Staudinger）建立大分）建立大分）建立大分）建立大分子概念以来，高分子材料以惊人的速度得到发展。子概念以来，高分子材料以惊人的速度得到发展。子概念以来，高分子材料以惊人的速度得到发展。子概念以来，高分子材料以惊人的速度得到发展。至至至至2020世纪世纪世纪世纪6060年代，高分子材料工业化已基本完善，年代，高分子材料工业化已基本完善，年代，高分子材料工业化已基本完善，年代，高分子材料工业化已基本完善，解决了人们的衣着、日用品和工业材料等需求。通解决了人们的衣着、日用品和工业材料等需求。通解决了人们的衣着、日用品和工业材料等

35、需求。通解决了人们的衣着、日用品和工业材料等需求。通用高分子和工程用高分子的世界总产量已超过几千用高分子和工程用高分子的世界总产量已超过几千用高分子和工程用高分子的世界总产量已超过几千用高分子和工程用高分子的世界总产量已超过几千万吨万吨万吨万吨/ /年，特种高分子则为几十万吨年，特种高分子则为几十万吨年，特种高分子则为几十万吨年，特种高分子则为几十万吨/ /年。年。年。年。7/20/20247/20/20242020功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述19731973年年和和年年和和19781978年年两两次次世世界界

36、性性的的石石油油大大危危机机，使使年年两两次次世世界界性性的的石石油油大大危危机机，使使原原油油价价格格猛猛涨涨。以以石石油油为为主主要要原原料料的的高高分分子子材材料料成成原原油油价价格格猛猛涨涨。以以石石油油为为主主要要原原料料的的高高分分子子材材料料成成本本呈呈直直线线上上升升，商商品品市市场场陷陷入入极极为为困困难难的的处处境境。在在本本呈呈直直线线上上升升，商商品品市市场场陷陷入入极极为为困困难难的的处处境境。在在这这样样的的经经济济背背景景下下，迫迫使使人人们们试试图图用用同同样样的的原原材材这这样样的的经经济济背背景景下下，迫迫使使人人们们试试图图用用同同样样的的原原材材料料，去

37、去制制备备价价值值更更高高的的产产品品。功功能能高高分分子子在在这这种种外外料料，去去制制备备价价值值更更高高的的产产品品。功功能能高高分分子子在在这这种种外外部条件促使下迅速地发展了起来。部条件促使下迅速地发展了起来。部条件促使下迅速地发展了起来。部条件促使下迅速地发展了起来。 从表从表从表从表1111的数据可以看出，的数据可以看出，的数据可以看出，的数据可以看出，发展功能高分子材料发展功能高分子材料发展功能高分子材料发展功能高分子材料可以获得较高的经济效益可以获得较高的经济效益可以获得较高的经济效益可以获得较高的经济效益。7/20/20247/20/20242121功能高分子材料功能高分子

38、材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述表表11 各种高分子材料的各种高分子材料的产量和价格比量和价格比*品品品品 种种种种主要主要主要主要产产品品品品举举例例例例产产量量量量 / /万吨万吨万吨万吨/ /年年年年价格比价格比价格比价格比通用高分子材料通用高分子材料通用高分子材料通用高分子材料LDPELDPE，HDPEHDPE，PVCPVC，PPPP，PSPS100010001 1中中中中间间高分子材料高分子材料高分子材料高分子材料ABSABS，PMMAPMMA100100100010001 12 2工程高分子材料工程高分子材料工程高分子材料工程

39、高分子材料PAPA，PCPC，POMPOM，PBTPBT，PPOPPO202080802 24 4特种高分子材料特种高分子材料特种高分子材料特种高分子材料有机氟材料，耐有机氟材料，耐有机氟材料，耐有机氟材料，耐热热性高分子，各性高分子，各性高分子，各性高分子，各种功能高分子种功能高分子种功能高分子种功能高分子1 120201010100100* 价格比以通用高分子价格比以通用高分子为1计。7/20/20247/20/20242222功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述2. 2. 科学技术发展的需求科学技术发展的需求科学

40、技术发展的需求科学技术发展的需求 80 809090年代，科学技术有了迅速发展。能源、信年代，科学技术有了迅速发展。能源、信年代，科学技术有了迅速发展。能源、信年代，科学技术有了迅速发展。能源、信息、电子和生命科学等领域的发展，对高分子材料息、电子和生命科学等领域的发展，对高分子材料息、电子和生命科学等领域的发展，对高分子材料息、电子和生命科学等领域的发展，对高分子材料提出了新的要求。即提出了新的要求。即提出了新的要求。即提出了新的要求。即要求高分子材料具有迄今还不要求高分子材料具有迄今还不要求高分子材料具有迄今还不要求高分子材料具有迄今还不曾有过的高性能和高功能曾有过的高性能和高功能曾有过的

41、高性能和高功能曾有过的高性能和高功能，甚至要求既具有高功能，甚至要求既具有高功能，甚至要求既具有高功能，甚至要求既具有高功能亦具有高性能的高分子材料。亦具有高性能的高分子材料。亦具有高性能的高分子材料。亦具有高性能的高分子材料。 7/20/20247/20/20242323功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 新能源的要求新能源的要求: 太阳能和氢将成为今后的主太阳能和氢将成为今后的主要能源。光电转换材料就成为太阳能利用的关要能源。光电转换材料就成为太阳能利用的关键。硅材料已进入了实用阶段。然而，按现在键。硅材料已进入

42、了实用阶段。然而，按现在的能量转换效率，对单晶硅的需要量实在太大。的能量转换效率，对单晶硅的需要量实在太大。以日本为例，若利用太阳能达到当前日本电力以日本为例，若利用太阳能达到当前日本电力的的1，就需单晶硅至少，就需单晶硅至少2.7万吨。这相当于日万吨。这相当于日本目前单晶硅总产量的本目前单晶硅总产量的90倍。为此，人们把注倍。为此，人们把注意力转向可高效转换太阳能的功能高分子材料。意力转向可高效转换太阳能的功能高分子材料。如换能型高分子分离膜的利用如换能型高分子分离膜的利用。7/20/20247/20/20242424功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一

43、章第一章 功能高分子概述功能高分子概述7/20/20247/20/20242525功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述7/20/20247/20/20242626功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 交通和宇航技术的要求交通和宇航技术的要求交通和宇航技术的要求交通和宇航技术的要求: : 既高速又节约能源是既高速又节约能源是既高速又节约能源是既高速又节约能源是交通运输和宇航事业迫切需要解决的课题。采用功交通运输和宇航事业迫切需要解决的课题。采用功

44、交通运输和宇航事业迫切需要解决的课题。采用功交通运输和宇航事业迫切需要解决的课题。采用功能高分子材料，在一定程度上解决了该难题。就目能高分子材料，在一定程度上解决了该难题。就目能高分子材料，在一定程度上解决了该难题。就目能高分子材料，在一定程度上解决了该难题。就目前的成就来看，波音前的成就来看，波音前的成就来看，波音前的成就来看，波音757757，767767飞机采用飞机采用飞机采用飞机采用KavlarKavlar增强增强增强增强材料（一种由高分子液晶纺丝而成的高强纤维增强材料（一种由高分子液晶纺丝而成的高强纤维增强材料（一种由高分子液晶纺丝而成的高强纤维增强材料（一种由高分子液晶纺丝而成的高

45、强纤维增强的材料），可省油的材料），可省油的材料），可省油的材料），可省油5050。汽车工业采用高分子材料。汽车工业采用高分子材料。汽车工业采用高分子材料。汽车工业采用高分子材料而实现轻型化，从而达到省油和高速的目的。而实现轻型化，从而达到省油和高速的目的。而实现轻型化，从而达到省油和高速的目的。而实现轻型化，从而达到省油和高速的目的。7/20/20247/20/20242727功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 微电子技术的要求微电子技术的要求微电子技术的要求微电子技术的要求: : 高度集成化是微电子工业发高度集成

46、化是微电子工业发高度集成化是微电子工业发高度集成化是微电子工业发展的趋势。存储容量迅速增加展的趋势。存储容量迅速增加展的趋势。存储容量迅速增加展的趋势。存储容量迅速增加, , 相应的电路细度迅相应的电路细度迅相应的电路细度迅相应的电路细度迅速减少。因此，高功能的光致抗蚀材料（感光高分速减少。因此，高功能的光致抗蚀材料（感光高分速减少。因此，高功能的光致抗蚀材料（感光高分速减少。因此，高功能的光致抗蚀材料（感光高分子）已成为微电子工业的关键材料之一。子）已成为微电子工业的关键材料之一。子）已成为微电子工业的关键材料之一。子）已成为微电子工业的关键材料之一。7/20/20247/20/202428

47、28功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述7/20/20247/20/20242929功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述前基板前基板汇流电极汇流电极透明电极透明电极 透明介质层透明介质层黑条黑条MgO保护层保护层后基板后基板数据电极数据电极障壁障壁荧光粉荧光粉封接浆料的涂布烧结封接浆料的涂布烧结前工序后工序排气充气封孔排气充气封孔检测检测7/20/20247/20/20243030功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课

48、件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 生命科学的要求生命科学的要求生命科学的要求生命科学的要求: : 人类对生命奥秘的探索，对人类对生命奥秘的探索，对人类对生命奥秘的探索，对人类对生命奥秘的探索，对建立一个洁净、安全的世界的渴望，对征服癌症等建立一个洁净、安全的世界的渴望，对征服癌症等建立一个洁净、安全的世界的渴望，对征服癌症等建立一个洁净、安全的世界的渴望，对征服癌症等疾病的努力，均对高分子材料提出了功能的要求。疾病的努力，均对高分子材料提出了功能的要求。疾病的努力，均对高分子材料提出了功能的要求。疾病的努力，均对高分子材料提出了功能的要求。例如，生物分离介质的研制成功，使生命组

49、成的各例如，生物分离介质的研制成功，使生命组成的各例如，生物分离介质的研制成功，使生命组成的各例如，生物分离介质的研制成功，使生命组成的各种组分能得以精细地分级，对生命科学的贡献将是种组分能得以精细地分级，对生命科学的贡献将是种组分能得以精细地分级，对生命科学的贡献将是种组分能得以精细地分级，对生命科学的贡献将是十分重大的。可降解性高分子材料的问世，将大大十分重大的。可降解性高分子材料的问世，将大大十分重大的。可降解性高分子材料的问世，将大大十分重大的。可降解性高分子材料的问世，将大大减缓白色公害对人类的危害。减缓白色公害对人类的危害。减缓白色公害对人类的危害。减缓白色公害对人类的危害。7/2

50、0/20247/20/20243131功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 总之，功能高分子材料在国民经济建设和日常总之，功能高分子材料在国民经济建设和日常总之，功能高分子材料在国民经济建设和日常总之，功能高分子材料在国民经济建设和日常生活中将发挥越来越重要的作用，发展前景不可估生活中将发挥越来越重要的作用，发展前景不可估生活中将发挥越来越重要的作用，发展前景不可估生活中将发挥越来越重要的作用，发展前景不可估量。当然，量。当然，量。当然，量。当然，目前的成就尚处于十分初级的阶段目前的成就尚处于十分初级的阶段目前的成就尚

51、处于十分初级的阶段目前的成就尚处于十分初级的阶段，有，有，有，有待于进一步研究和探索。待于进一步研究和探索。待于进一步研究和探索。待于进一步研究和探索。7/20/20247/20/20243232功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述1.3.2 1.3.2 功能高分子的发展历程与展望功能高分子的发展历程与展望功能高分子的发展历程与展望功能高分子的发展历程与展望 虽然特种与功能高分子材料的发展可以追述到虽然特种与功能高分子材料的发展可以追述到虽然特种与功能高分子材料的发展可以追述到虽然特种与功能高分子材料的发展可以追述到很

52、久以前，很久以前，很久以前，很久以前，如光敏高分子材料和离子交换树脂都有如光敏高分子材料和离子交换树脂都有如光敏高分子材料和离子交换树脂都有如光敏高分子材料和离子交换树脂都有很长的历史。很长的历史。很长的历史。很长的历史。但是作为一门独立的完整的学科，但是作为一门独立的完整的学科，但是作为一门独立的完整的学科，但是作为一门独立的完整的学科，功功功功能高分子是从能高分子是从能高分子是从能高分子是从2020世纪世纪世纪世纪8080年代中后期开始发展的年代中后期开始发展的年代中后期开始发展的年代中后期开始发展的。7/20/20247/20/20243333功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子

53、概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述最早的功能高分子可追述到最早的功能高分子可追述到最早的功能高分子可追述到最早的功能高分子可追述到19351935年年年年离子交换树离子交换树离子交换树离子交换树脂脂脂脂的发明。的发明。的发明。的发明。 20 20世纪世纪世纪世纪5050年代，美国人开发了年代，美国人开发了年代，美国人开发了年代，美国人开发了感光高分子感光高分子感光高分子感光高分子用于用于用于用于印刷工业，后来又发展到电子工业和微电子工业。印刷工业，后来又发展到电子工业和微电子工业。印刷工业，后来又发展到电子工业和微电子工业。印刷工业，后来又发展到电子工业和微电

54、子工业。 1957 1957年发现了年发现了年发现了年发现了聚乙烯基咔唑的光电导性聚乙烯基咔唑的光电导性聚乙烯基咔唑的光电导性聚乙烯基咔唑的光电导性，打破，打破，打破，打破了多年来认为高分子材料只能是绝缘体的观念。了多年来认为高分子材料只能是绝缘体的观念。了多年来认为高分子材料只能是绝缘体的观念。了多年来认为高分子材料只能是绝缘体的观念。 1966 1966年年年年littlelittle提出了提出了提出了提出了超导高分子模型超导高分子模型超导高分子模型超导高分子模型，预计了高，预计了高，预计了高，预计了高分子材料超导和高温超导的可能性，随后在分子材料超导和高温超导的可能性，随后在分子材料超导

55、和高温超导的可能性，随后在分子材料超导和高温超导的可能性，随后在19751975年年年年发现了聚氮化硫的超导性。发现了聚氮化硫的超导性。发现了聚氮化硫的超导性。发现了聚氮化硫的超导性。7/20/20247/20/20243434功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 1993 1993年，俄罗斯科学家报道了在经过长期氧化的年，俄罗斯科学家报道了在经过长期氧化的年，俄罗斯科学家报道了在经过长期氧化的年，俄罗斯科学家报道了在经过长期氧化的聚丙烯体系中发现了室温超导体聚丙烯体系中发现了室温超导体聚丙烯体系中发现了室温超导体聚丙

56、烯体系中发现了室温超导体，这是迄今为止唯，这是迄今为止唯，这是迄今为止唯，这是迄今为止唯一报道的超导性有机高分子。一报道的超导性有机高分子。一报道的超导性有机高分子。一报道的超导性有机高分子。 20 20世纪世纪世纪世纪8080年代，年代，年代，年代，高分子传感器、人工脏器、高分高分子传感器、人工脏器、高分高分子传感器、人工脏器、高分高分子传感器、人工脏器、高分子分离膜子分离膜子分离膜子分离膜等技术得到快速发展。等技术得到快速发展。等技术得到快速发展。等技术得到快速发展。 1991 1991年发现了年发现了年发现了年发现了尼龙尼龙尼龙尼龙1111的铁电性的铁电性的铁电性的铁电性，1994199

57、4年年年年塑料柔性塑料柔性塑料柔性塑料柔性太阳能电池太阳能电池太阳能电池太阳能电池在美国阿尔贡实验室研制成功，在美国阿尔贡实验室研制成功，在美国阿尔贡实验室研制成功，在美国阿尔贡实验室研制成功，19971997年年年年发现发现发现发现聚乙炔经过掺杂具有金属导电性聚乙炔经过掺杂具有金属导电性聚乙炔经过掺杂具有金属导电性聚乙炔经过掺杂具有金属导电性，导致了，导致了，导致了，导致了聚苯聚苯聚苯聚苯胺、聚吡咯胺、聚吡咯胺、聚吡咯胺、聚吡咯等一系列导电高分子的问世。等一系列导电高分子的问世。等一系列导电高分子的问世。等一系列导电高分子的问世。 这一切多反映了功能高分子日新月异的发展。这一切多反映了功能高

58、分子日新月异的发展。这一切多反映了功能高分子日新月异的发展。这一切多反映了功能高分子日新月异的发展。7/20/20247/20/20243535功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 其中从其中从其中从其中从2020世纪世纪世纪世纪5050年代发展起来的年代发展起来的年代发展起来的年代发展起来的光敏高分子光敏高分子光敏高分子光敏高分子化化化化学，在光聚合、光交联、光降解、荧光以及光导机学，在光聚合、光交联、光降解、荧光以及光导机学，在光聚合、光交联、光降解、荧光以及光导机学，在光聚合、光交联、光降解、荧光以及光导机理的研

59、究方面都取得了重大突破，特别在过去理的研究方面都取得了重大突破，特别在过去理的研究方面都取得了重大突破，特别在过去理的研究方面都取得了重大突破，特别在过去2020多多多多年中有了飞快发展，并在工业上得到广泛应用。比年中有了飞快发展，并在工业上得到广泛应用。比年中有了飞快发展，并在工业上得到广泛应用。比年中有了飞快发展，并在工业上得到广泛应用。比如如如如光敏涂料、光致抗蚀剂、光稳定剂、光可降解材光敏涂料、光致抗蚀剂、光稳定剂、光可降解材光敏涂料、光致抗蚀剂、光稳定剂、光可降解材光敏涂料、光致抗蚀剂、光稳定剂、光可降解材料、光刻胶、感光性树脂、以及光致发光和光致变料、光刻胶、感光性树脂、以及光致发

60、光和光致变料、光刻胶、感光性树脂、以及光致发光和光致变料、光刻胶、感光性树脂、以及光致发光和光致变色高分子材料色高分子材料色高分子材料色高分子材料都已经工业化。都已经工业化。都已经工业化。都已经工业化。 近年来近年来近年来近年来高分子非线性光学材料高分子非线性光学材料高分子非线性光学材料高分子非线性光学材料也取得了突破性的也取得了突破性的也取得了突破性的也取得了突破性的进展。进展。进展。进展。7/20/20247/20/20243636功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 反应型高分子反应型高分子反应型高分子反应型高分

61、子是在有机合成和生物化学领域的是在有机合成和生物化学领域的是在有机合成和生物化学领域的是在有机合成和生物化学领域的重要成果，已经开发出众多新型重要成果，已经开发出众多新型重要成果，已经开发出众多新型重要成果，已经开发出众多新型高分子试剂和高分高分子试剂和高分高分子试剂和高分高分子试剂和高分子催化剂子催化剂子催化剂子催化剂应用到科研和生产过程中，在提高合成反应用到科研和生产过程中，在提高合成反应用到科研和生产过程中，在提高合成反应用到科研和生产过程中，在提高合成反应的选择性、简化工艺过程以及化工过程的绿色化应的选择性、简化工艺过程以及化工过程的绿色化应的选择性、简化工艺过程以及化工过程的绿色化应

62、的选择性、简化工艺过程以及化工过程的绿色化方面做出了贡献。更重要的是由此发展而来的固相方面做出了贡献。更重要的是由此发展而来的固相方面做出了贡献。更重要的是由此发展而来的固相方面做出了贡献。更重要的是由此发展而来的固相合成方法和固定化酶技术开创了有机合成机械化、合成方法和固定化酶技术开创了有机合成机械化、合成方法和固定化酶技术开创了有机合成机械化、合成方法和固定化酶技术开创了有机合成机械化、自动化、有机反应定向化的新时代，在分子生物学自动化、有机反应定向化的新时代，在分子生物学自动化、有机反应定向化的新时代，在分子生物学自动化、有机反应定向化的新时代，在分子生物学研究方面起到了关键性作用。研究

63、方面起到了关键性作用。研究方面起到了关键性作用。研究方面起到了关键性作用。7/20/20247/20/20243737功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 电活性高分子材料电活性高分子材料电活性高分子材料电活性高分子材料的发展导致了的发展导致了的发展导致了的发展导致了导电聚合物导电聚合物导电聚合物导电聚合物，聚合物电解质，聚合物电极聚合物电解质，聚合物电极聚合物电解质，聚合物电极聚合物电解质，聚合物电极的出现。此外的出现。此外的出现。此外的出现。此外超导、电超导、电超导、电超导、电致发光、电致变色聚合物致发光、电致变色

64、聚合物致发光、电致变色聚合物致发光、电致变色聚合物也是近年来的重要研究成也是近年来的重要研究成也是近年来的重要研究成也是近年来的重要研究成果，其中以电致发光材料制作的彩色显示器已经被果，其中以电致发光材料制作的彩色显示器已经被果，其中以电致发光材料制作的彩色显示器已经被果，其中以电致发光材料制作的彩色显示器已经被日本和美国公司研制成功，有望成为新一代显示器日本和美国公司研制成功，有望成为新一代显示器日本和美国公司研制成功，有望成为新一代显示器日本和美国公司研制成功，有望成为新一代显示器件。此外众多化学传感器和分子电子器件的发明也件。此外众多化学传感器和分子电子器件的发明也件。此外众多化学传感器

65、和分子电子器件的发明也件。此外众多化学传感器和分子电子器件的发明也得益于电活性聚合物和修饰电极技术的发展。得益于电活性聚合物和修饰电极技术的发展。得益于电活性聚合物和修饰电极技术的发展。得益于电活性聚合物和修饰电极技术的发展。7/20/20247/20/20243838功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 高分子分离膜材料高分子分离膜材料高分子分离膜材料高分子分离膜材料与分离技术的发展在复杂体与分离技术的发展在复杂体与分离技术的发展在复杂体与分离技术的发展在复杂体系的分离技术方面独辟蹊径，开辟了气体分离、苦系的分离技术

66、方面独辟蹊径，开辟了气体分离、苦系的分离技术方面独辟蹊径，开辟了气体分离、苦系的分离技术方面独辟蹊径，开辟了气体分离、苦咸水脱盐、液体消毒等快速、简便、低耗的新型分咸水脱盐、液体消毒等快速、简便、低耗的新型分咸水脱盐、液体消毒等快速、简便、低耗的新型分咸水脱盐、液体消毒等快速、简便、低耗的新型分离替代技术，也为电化学工业和医药工业提供了新离替代技术，也为电化学工业和医药工业提供了新离替代技术，也为电化学工业和医药工业提供了新离替代技术，也为电化学工业和医药工业提供了新型选择性透过和缓释材料。目前高分子分离膜在海型选择性透过和缓释材料。目前高分子分离膜在海型选择性透过和缓释材料。目前高分子分离膜

67、在海型选择性透过和缓释材料。目前高分子分离膜在海水淡化方面已经成为主角，已经拥有制备水淡化方面已经成为主角，已经拥有制备水淡化方面已经成为主角，已经拥有制备水淡化方面已经成为主角，已经拥有制备1818万吨万吨万吨万吨/ /日日日日纯水设备的能力。纯水设备的能力。纯水设备的能力。纯水设备的能力。7/20/20247/20/20243939功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 医药用功能高分子医药用功能高分子医药用功能高分子医药用功能高分子是目前发展非常迅速的一个是目前发展非常迅速的一个是目前发展非常迅速的一个是目前发展非

68、常迅速的一个领域，领域，领域，领域，高分子药物、高分子人工组织器官、高分子高分子药物、高分子人工组织器官、高分子高分子药物、高分子人工组织器官、高分子高分子药物、高分子人工组织器官、高分子医用材料在定向给药、器官替代、整形外科医用材料在定向给药、器官替代、整形外科医用材料在定向给药、器官替代、整形外科医用材料在定向给药、器官替代、整形外科和拓展和拓展和拓展和拓展治疗范围方面做出了相当大的贡献。治疗范围方面做出了相当大的贡献。治疗范围方面做出了相当大的贡献。治疗范围方面做出了相当大的贡献。7/20/20247/20/20244040功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课

69、件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 特种与功能高分子材料是一门涉及范围广泛，特种与功能高分子材料是一门涉及范围广泛，特种与功能高分子材料是一门涉及范围广泛，特种与功能高分子材料是一门涉及范围广泛，与众多学科相关的新兴边缘学科，涉及与众多学科相关的新兴边缘学科，涉及与众多学科相关的新兴边缘学科，涉及与众多学科相关的新兴边缘学科，涉及内容包括有内容包括有内容包括有内容包括有机化学、无机化学、光学、电学、结构化学、生物机化学、无机化学、光学、电学、结构化学、生物机化学、无机化学、光学、电学、结构化学、生物机化学、无机化学、光学、电学、结构化学、生物化学、电子学、甚至医学等众多学科化学、

70、电子学、甚至医学等众多学科化学、电子学、甚至医学等众多学科化学、电子学、甚至医学等众多学科，是目前国内，是目前国内，是目前国内，是目前国内外异常活跃的一个研究领域。外异常活跃的一个研究领域。外异常活跃的一个研究领域。外异常活跃的一个研究领域。 可以说，特种与功能高分子材料在高分子科学可以说，特种与功能高分子材料在高分子科学可以说，特种与功能高分子材料在高分子科学可以说，特种与功能高分子材料在高分子科学中的地位，相当于精细化工在化工领域内的地位。中的地位，相当于精细化工在化工领域内的地位。中的地位，相当于精细化工在化工领域内的地位。中的地位，相当于精细化工在化工领域内的地位。因此也因此也因此也因

71、此也有人称特种与功能高分子为精细高分子有人称特种与功能高分子为精细高分子有人称特种与功能高分子为精细高分子有人称特种与功能高分子为精细高分子，其，其，其，其内涵指其产品的内涵指其产品的内涵指其产品的内涵指其产品的产量小，产值高，制造工艺复杂产量小，产值高，制造工艺复杂产量小，产值高，制造工艺复杂产量小，产值高，制造工艺复杂。 7/20/20247/20/20244141功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 特种与功能高分子材料之所以能成为国内外材特种与功能高分子材料之所以能成为国内外材特种与功能高分子材料之所以能成为国

72、内外材特种与功能高分子材料之所以能成为国内外材料学科的重要研究热点之一，最主要的原因在于它料学科的重要研究热点之一，最主要的原因在于它料学科的重要研究热点之一，最主要的原因在于它料学科的重要研究热点之一，最主要的原因在于它们具有独特的们具有独特的们具有独特的们具有独特的“ “性能性能性能性能” ”和和和和“ “功能功能功能功能” ”，可用于替代其，可用于替代其，可用于替代其，可用于替代其他功他功他功他功能材料，并提高或改进其性能，使其成为具有全新能材料，并提高或改进其性能，使其成为具有全新能材料，并提高或改进其性能，使其成为具有全新能材料，并提高或改进其性能，使其成为具有全新性质的功能材料。性

73、质的功能材料。性质的功能材料。性质的功能材料。 可以预计，在今后很长的历史时期中，特种与可以预计，在今后很长的历史时期中，特种与可以预计，在今后很长的历史时期中，特种与可以预计，在今后很长的历史时期中，特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。要方向。要方向。要方向。7/20/20247/20/20244242功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述2 2、高分子效应、高分子效

74、应、高分子效应、高分子效应 随着高分子化学反应及功能高分子的发展，人随着高分子化学反应及功能高分子的发展，人随着高分子化学反应及功能高分子的发展，人随着高分子化学反应及功能高分子的发展，人们日益发现含有功能基的高分子化合物的化学、们日益发现含有功能基的高分子化合物的化学、们日益发现含有功能基的高分子化合物的化学、们日益发现含有功能基的高分子化合物的化学、物理性质不同于含有相同功能基的低分子模型化物理性质不同于含有相同功能基的低分子模型化物理性质不同于含有相同功能基的低分子模型化物理性质不同于含有相同功能基的低分子模型化合物，这种差别在多数场合下表现得很突出，人合物，这种差别在多数场合下表现得很

75、突出，人合物，这种差别在多数场合下表现得很突出，人合物，这种差别在多数场合下表现得很突出，人们把引起这些差别的各方面原因总的概括起来称们把引起这些差别的各方面原因总的概括起来称们把引起这些差别的各方面原因总的概括起来称们把引起这些差别的各方面原因总的概括起来称为高分子效应。为高分子效应。为高分子效应。为高分子效应。7/20/20247/20/20244343功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述2.1 2.1 高分子骨架的机械支架作用高分子骨架的机械支架作用高分子骨架的机械支架作用高分子骨架的机械支架作用 高分子骨架的本

76、身虽然没有功能基，但是它高分子骨架的本身虽然没有功能基，但是它高分子骨架的本身虽然没有功能基，但是它高分子骨架的本身虽然没有功能基，但是它却是功能基所依附的骨架，连接在高分子骨架上却是功能基所依附的骨架，连接在高分子骨架上却是功能基所依附的骨架，连接在高分子骨架上却是功能基所依附的骨架，连接在高分子骨架上的功能基才能显示出高分子效应，因此功能高分的功能基才能显示出高分子效应，因此功能高分的功能基才能显示出高分子效应，因此功能高分的功能基才能显示出高分子效应，因此功能高分子的功能性是与高分子骨架密切相关的，没有高子的功能性是与高分子骨架密切相关的，没有高子的功能性是与高分子骨架密切相关的，没有高

77、子的功能性是与高分子骨架密切相关的，没有高分子骨架就没有高分子效应。分子骨架就没有高分子效应。分子骨架就没有高分子效应。分子骨架就没有高分子效应。7/20/20247/20/20244444功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述7/20/20247/20/20244545功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述2.2 2.2 邻基效应邻基效应邻基效应邻基效应 在高分子链中，功能基近旁的一些功能基，在高分子链中，功能基近旁的一些功能基，在高分子链中，功

78、能基近旁的一些功能基，在高分子链中，功能基近旁的一些功能基，尤其是不相同的功能基对该种功能基的反应速度尤其是不相同的功能基对该种功能基的反应速度尤其是不相同的功能基对该种功能基的反应速度尤其是不相同的功能基对该种功能基的反应速度及最终的功能基转化率有着明显的影响，这种现及最终的功能基转化率有着明显的影响，这种现及最终的功能基转化率有着明显的影响，这种现及最终的功能基转化率有着明显的影响，这种现象在高分子反应中很普遍，称为邻基效应。象在高分子反应中很普遍，称为邻基效应。象在高分子反应中很普遍，称为邻基效应。象在高分子反应中很普遍，称为邻基效应。 7/20/20247/20/20244646功能高

79、分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述7/20/20247/20/20244747功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述2.3 2.3 协同效应协同效应协同效应协同效应 协同效应是指连接在高分子主链上的两种或两协同效应是指连接在高分子主链上的两种或两协同效应是指连接在高分子主链上的两种或两协同效应是指连接在高分子主链上的两种或两种以上功能基，在反应中互相配合，对反应发挥种以上功能基，在反应中互相配合，对反应发挥种以上功能基，在反应中互相配合，对反应发挥种

80、以上功能基，在反应中互相配合，对反应发挥更佳的作用。更佳的作用。更佳的作用。更佳的作用。7/20/20247/20/20244848功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述7/20/20247/20/20244949功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述2.4 2.4 模板聚合模板聚合模板聚合模板聚合利用共价键结合的模板聚合利用共价键结合的模板聚合利用共价键结合的模板聚合利用共价键结合的模板聚合 利用酸碱基团相互作用的模板聚合利用酸碱基团相互作用的模

81、板聚合利用酸碱基团相互作用的模板聚合利用酸碱基团相互作用的模板聚合 利用氢键作用的模板聚合利用氢键作用的模板聚合利用氢键作用的模板聚合利用氢键作用的模板聚合 利用电荷转移作用的模板聚合利用电荷转移作用的模板聚合利用电荷转移作用的模板聚合利用电荷转移作用的模板聚合 利用偶极作用的模板聚合利用偶极作用的模板聚合利用偶极作用的模板聚合利用偶极作用的模板聚合 立体选择性模板聚合立体选择性模板聚合立体选择性模板聚合立体选择性模板聚合利用利用利用利用“ “模板模板模板模板” ”离子的交联反应离子的交联反应离子的交联反应离子的交联反应 7/20/20247/20/20245050功能高分子材料功能高分子材料

82、1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述利用共价键结合的模板聚合利用共价键结合的模板聚合利用共价键结合的模板聚合利用共价键结合的模板聚合7/20/20247/20/20245151功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述利用酸碱基团相互作用的模板聚合利用酸碱基团相互作用的模板聚合利用酸碱基团相互作用的模板聚合利用酸碱基团相互作用的模板聚合7/20/20247/20/20245252功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功

83、能高分子概述利用氢键作用的模板聚合利用氢键作用的模板聚合利用氢键作用的模板聚合利用氢键作用的模板聚合腺嘌呤A胸嘧啶T胞嘧啶C鸟嘌呤GN 7/20/20247/20/20245353功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述7/20/20247/20/20245454功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述利用电荷转移作用的模板聚合利用电荷转移作用的模板聚合利用电荷转移作用的模板聚合利用电荷转移作用的模板聚合以马来酸酐为模版，4-乙烯基吡啶不需要引发剂即可

84、聚合7/20/20247/20/20245555功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述利用偶极作用的模板聚合利用偶极作用的模板聚合利用偶极作用的模板聚合利用偶极作用的模板聚合7/20/20247/20/20245656功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述立体选择性模板聚合立体选择性模板聚合立体选择性模板聚合立体选择性模板聚合以以以以PMMAPMMA为例：为例：为例：为例：全同立构模版全同立构模版全同立构模版全同立构模版间同结构子体聚合物间同结构子

85、体聚合物间同结构子体聚合物间同结构子体聚合物间同立构模版间同立构模版间同立构模版间同立构模版全同立构子体聚合物全同立构子体聚合物全同立构子体聚合物全同立构子体聚合物无规无规无规无规立构模版立构模版立构模版立构模版无规立构子体聚合物无规立构子体聚合物无规立构子体聚合物无规立构子体聚合物7/20/20247/20/20245757功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述利用利用利用利用“ “模板模板模板模板” ”离子的交联反应离子的交联反应离子的交联反应离子的交联反应7/20/20247/20/20245858功能高分子材料功

86、能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述3 3 3 3、聚合物形态和聚集态的影、聚合物形态和聚集态的影、聚合物形态和聚集态的影、聚合物形态和聚集态的影响响响响 聚合物的空间位阻，主聚合物的空间位阻，主聚合物的空间位阻，主聚合物的空间位阻，主链的形态，构型，结晶度链的形态，构型，结晶度链的形态，构型，结晶度链的形态，构型，结晶度等对高分子化学反应都有等对高分子化学反应都有等对高分子化学反应都有等对高分子化学反应都有明显的影响。明显的影响。明显的影响。明显的影响。7/20/20247/20/20245959功能高分子材料功能高分子材料1 1功

87、能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述5、功能高分子的合成、功能高分子的合成 主要通过两种途径：其一是含有功能基主要通过两种途径：其一是含有功能基的单体经加聚或缩聚等反应制取；其二是的单体经加聚或缩聚等反应制取；其二是利用现有的合成高分子或天然高分子，经利用现有的合成高分子或天然高分子，经过高分子化学反应引入预期的功能基。这过高分子化学反应引入预期的功能基。这两种方法各自有优缺点。两种方法各自有优缺点。7/20/20247/20/20246060功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述

88、7/20/20247/20/20246161功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述活性自由基聚合活性自由基聚合活性自由基聚合活性自由基聚合活性聚合的特点：活性聚合的特点：活性聚合的特点：活性聚合的特点：1 1）聚合物的分子量随转化率线形增加；）聚合物的分子量随转化率线形增加；）聚合物的分子量随转化率线形增加；）聚合物的分子量随转化率线形增加；2 2）所有聚合物链同时增加，且增长链的数目不变，）所有聚合物链同时增加，且增长链的数目不变，）所有聚合物链同时增加，且增长链的数目不变，）所有聚合物链同时增加，且增长链的数目不变，

89、聚合物呈现低分散性（泊松分布）；聚合物呈现低分散性（泊松分布）；聚合物呈现低分散性（泊松分布）；聚合物呈现低分散性（泊松分布）；3 3）通过选择性加入带官能团的引发剂或终止剂，）通过选择性加入带官能团的引发剂或终止剂，）通过选择性加入带官能团的引发剂或终止剂，）通过选择性加入带官能团的引发剂或终止剂， 合成的聚合物的端基可以是特定的官能团；合成的聚合物的端基可以是特定的官能团；合成的聚合物的端基可以是特定的官能团；合成的聚合物的端基可以是特定的官能团；4 4）可以合成出星形聚合物、树枝状聚合物等。）可以合成出星形聚合物、树枝状聚合物等。）可以合成出星形聚合物、树枝状聚合物等。）可以合成出星形聚

90、合物、树枝状聚合物等。7/20/20247/20/20246262功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述 在活性聚合中，与活性离子型聚合相比，在活性聚合中，与活性离子型聚合相比，活性自由基聚合可聚合的单体多、反应条活性自由基聚合可聚合的单体多、反应条件温和、易控制、实现工业化生产容易和件温和、易控制、实现工业化生产容易和具有广泛的应用前景。实现自由基活性聚具有广泛的应用前景。实现自由基活性聚合的主要方法有以下三种：合的主要方法有以下三种：7/20/20247/20/20246363功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高

91、分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述1 1） 稳定自由基方式控制的聚合反应稳定自由基方式控制的聚合反应稳定自由基方式控制的聚合反应稳定自由基方式控制的聚合反应 (stable free (stable free radical polymerization, SFRP)radical polymerization, SFRP)2 2） 原子转移自由基聚合反应原子转移自由基聚合反应原子转移自由基聚合反应原子转移自由基聚合反应 (Atom Transfer (Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP)Radical P

92、olymerization, ATRP)3 3 ）可逆加成）可逆加成）可逆加成）可逆加成- -裂解裂解裂解裂解- -链转移聚合反应链转移聚合反应链转移聚合反应链转移聚合反应 (Reversible (Reversible Addition and Fragmentation Chain TransferAddition and Fragmentation Chain Transfer，RAFT)RAFT)7/20/20247/20/20246464功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述稳定自由基方式控制自由基聚合的思路：

93、稳定自由基方式控制自由基聚合的思路： 从自由基聚合反应动力学角度考虑，引发剂从自由基聚合反应动力学角度考虑，引发剂从自由基聚合反应动力学角度考虑，引发剂从自由基聚合反应动力学角度考虑，引发剂分解速率与引发剂分子中化学键的离解能密切相分解速率与引发剂分子中化学键的离解能密切相分解速率与引发剂分子中化学键的离解能密切相分解速率与引发剂分子中化学键的离解能密切相关，而离解能又是温度的函数，升温可以提高引关，而离解能又是温度的函数，升温可以提高引关，而离解能又是温度的函数，升温可以提高引关，而离解能又是温度的函数，升温可以提高引发剂的分解速率，但同时也加快了链增长的反应发剂的分解速率，但同时也加快了链

94、增长的反应发剂的分解速率，但同时也加快了链增长的反应发剂的分解速率，但同时也加快了链增长的反应速度，并导致链转移等副反应的增加。因而，活速度，并导致链转移等副反应的增加。因而，活速度，并导致链转移等副反应的增加。因而，活速度，并导致链转移等副反应的增加。因而，活性自由基聚合的研究焦点便集中在了稳定自由基性自由基聚合的研究焦点便集中在了稳定自由基性自由基聚合的研究焦点便集中在了稳定自由基性自由基聚合的研究焦点便集中在了稳定自由基 上。上。上。上。7/20/20247/20/20246565功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子

95、概述 可以在聚合反应体系中加可以在聚合反应体系中加可以在聚合反应体系中加可以在聚合反应体系中加入一种量可以人为控制的反入一种量可以人为控制的反入一种量可以人为控制的反入一种量可以人为控制的反应物应物应物应物X X，反应物不能引发单体，反应物不能引发单体，反应物不能引发单体，反应物不能引发单体聚合及发生其它类型反应，聚合及发生其它类型反应，聚合及发生其它类型反应，聚合及发生其它类型反应，但是可与活性链自由基但是可与活性链自由基但是可与活性链自由基但是可与活性链自由基PP迅迅迅迅速作用（减活反应），生成速作用（减活反应），生成速作用（减活反应），生成速作用（减活反应），生成一个不引发单体聚合的一个

96、不引发单体聚合的一个不引发单体聚合的一个不引发单体聚合的“ “休休休休眠种眠种眠种眠种” ”P-XP-X。若减活及活化转。若减活及活化转。若减活及活化转。若减活及活化转换速率很快，在活性种浓度换速率很快，在活性种浓度换速率很快，在活性种浓度换速率很快，在活性种浓度很低的情况下，聚合物分子很低的情况下，聚合物分子很低的情况下，聚合物分子很低的情况下，聚合物分子量将不由量将不由量将不由量将不由MM、而由、而由、而由、而由P-XP-X的浓的浓的浓的浓度决定。度决定。度决定。度决定。 所以关键是发现有所以关键是发现有所以关键是发现有所以关键是发现有效的效的效的效的X X，我们称，我们称，我们称，我们称

97、X X为稳定自由为稳定自由为稳定自由为稳定自由基。基。基。基。7/20/20247/20/20246666功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述自由基活性聚合的应用：自由基活性聚合的应用：自由基活性聚合的应用：自由基活性聚合的应用：1 1）单分散聚合物的合成）单分散聚合物的合成）单分散聚合物的合成）单分散聚合物的合成2 2）末端功能化聚合物的合成）末端功能化聚合物的合成）末端功能化聚合物的合成）末端功能化聚合物的合成3 3）嵌端共聚物的合成）嵌端共聚物的合成）嵌端共聚物的合成）嵌端共聚物的合成4 4）星形聚合物的合成）星形聚合物的合成）星形聚合物的合成）星形聚合物的合成7/20/20247/20/20246767功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件第一章第一章 功能高分子概述功能高分子概述基团转移聚合基团转移聚合 GTP7/20/20247/20/20246868功能高分子材料功能高分子材料1 1功能高分子概述功能高分子概述课件课件