高分子材料课件.ppt

第四章无处不在的高分子材料,高分子化合物（高分子、高聚物或聚合物）的分子比低分子化合物的分子要大很多。通常低分子有机化合物的相对分子质量在1000以下，而高分子化合物的相对分子质量在1万以上，有的可达上千万。,高分子化合物的基本特征：相对分子质量大。,简写：,聚氯乙烯（PVC）,通用高分子材料：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：塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂。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。,塑料的发明20世纪人类的一大杰作,1869年最早制造的塑料赛璐珞取得专利。赛璐珞是最早的人工制造的“天然塑料”制品。,第一种合成塑料是将酚醛树脂加热模压制得，1910年由美籍比利时化学家贝克兰德制成。,身边的塑料制品,生活制品：包装袋、保鲜膜、水桶、矿泉水瓶、自来水管、下水管道、玩具、雨衣、椅子、钳子外皮、导线外皮等学习用品：直尺、圆珠笔、三角板等科技产品：电脑、家用电器、身份证塑封、点滴器、学生证等,高分子材料的广泛应用,下面的物品都是由哪些合成材料制成？,第一部分通用型高分子材料及其应用,第一节塑料第二节橡胶第三节合成纤维涂料粘合剂,第一节塑料,塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材料。它以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定温度和压力下加工成形的各种材料的总称。,塑料的组成：1）树脂:塑料的主要组分。2）填充剂（填料）:提高塑料的力学、电学性能或降低成本等。常用填充剂有云母粉、石墨粉、炭粉、氧化铝粉、木屑、玻璃纤维、碳纤维等。3）增塑剂:提高塑料的可塑性和柔软性,常用增塑剂有芳香酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。4）稳定剂:提高塑料对热、光、氧等的稳定性，延长使用寿命。常用热稳定剂有硬酯酸盐、环氧化合物和铅的化合物等。光稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。5）增色剂:赋予塑料制品各种色彩。常用的着色剂是一些有机染料和无机颜料。有时也采用能产生荧光或磷光的颜料。6）润滑剂:提高塑料在加工成形过程中的流动性和脱模能力，同时可使制品光亮美观。常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。7）固化剂:与树脂发生交联反应，使受热可塑的线型结构变成热稳定好的体型结构。常用的固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。8）其他:还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。,塑料的分类：,1）按塑料热性质分类：热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。具有更好耐热性和抗蠕变能力。常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、有机硅树脂等。,2）按塑料的功能和用途分类：通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，产量占塑料总产量的75%以上。工程塑料：具有较高性能，能替代金属制造机械零件和工程构件的塑料。聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。功能塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。,1）结构单元：,常用塑料简介,聚乙烯（PEpolyethylene）：,2）支化结构：,右图：（a）高密度PE分子链（b）低密度PE分子链（c）线性低密度PE分子链,3）性质：耐化学腐蚀；良好的电绝缘性和高频介电性能；韧性、耐寒性好；较低的摩擦系数；不易吸水；不耐热，不耐大气老化。,4）应用：聚乙烯是塑料中产量最大的一类品种，属于结晶性塑料，外观乳白，半透明。低密度聚乙烯(LDPE)：日用制品、薄膜、软质包装材料、层压板、电线电缆包覆等。高密度聚乙烯(HDPE)：小负荷齿轮和轴承、化工管道、阀门、高频电缆绝缘层、硬质包装材料等。,聚乙烯一次性输液器,聚乙烯管材,聚乙烯瓶,聚乙烯自粘保鲜膜,聚乙烯农用地膜,聚乙烯电缆线皮,1）结构单元：,聚氯乙烯（PVCpolyvinylchloride）：,2）性质：具有较高的强度、刚性；良好的电绝缘性、耐化学腐蚀性；能溶于四氢呋喃和环已酮等有机溶剂；具有阻燃性；但热稳定性较差，使用温度较低，介电常数、介电损耗较高。,3）应用：纯聚氯乙烯属无规立构，无色透明，硬而脆，很少应用。常利用橡胶和增塑剂对其改性处理。硬聚氯乙稀：用于工业管道、给排水系统、板件、管件、建筑及家用防火材料，化工防腐设备及各种机械零件。增塑（软）聚氯乙稀：用于窗帘、桌布、雨衣、手提箱、人造革、墙纸；农用薄膜、耐酸碱软管及电线电缆包覆层等。,聚氯乙烯充气床,聚氯乙烯排水管道,聚氯乙烯绝缘电线,聚氯乙烯为内衬的防腐贮罐,聚氯乙烯地板革,聚氯乙烯耐酸碱手套,毒塑料风波,聚乙烯自粘保鲜膜,食品包装零售袋,食品包装用聚偏二氯乙烯肠衣膜,哪些塑料袋可包装食品塑料袋一般是由两类塑料薄膜制成的：一类是聚乙烯、聚丙烯和密胺等原料制成的；另一类使用聚氯乙烯制成。前者无毒；后者有毒，不能包装食品。塑料袋有无毒性可用下列简便方法鉴别用水检测法把塑料袋放入水中，无毒塑料袋放入水中后，可浮出水面；而有毒塑料袋是不向上浮的。手触检测法用手触摸塑料袋，有润滑感者无毒；否则有毒。抖动检测法用手抓住塑料袋一端，用力拌一下，发出清脆声者无毒；反之则有毒。火烧检测法可以把塑料袋剪去一条边，用火烧，有毒的不易燃烧；无毒的遇火容易燃烧。,1）结构单元：,聚丙烯（PP-polypropylene)）：,2）性质：无毒、无味、无臭、半透明蜡状固体。密度小，力学性能高于聚乙烯；耐热性、耐水性良好，化学稳定性好；但不耐芳香族和氯化烃溶剂，耐寒性差，易老化。,3）应用：聚丙烯外观为乳白半透明。主要用于家庭厨房用具、包装薄膜、医疗器械、高频绝缘材料；化工管道、家用电器部件等，以及汽车及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头等。,聚丙烯绳,聚丙烯吊装网,聚丙烯奶瓶,外用软膏聚丙烯瓶,1）结构单元：,聚苯乙烯（PS-polystyrene）：,2）性质：无毒、无味、无色透明状固体。电绝缘性优良，介电损耗极小；耐化学腐蚀性优良，但不耐苯、汽油等有机溶剂；强度较低，硬度高，脆性大，不耐冲击，耐热性差，易燃。,3）应用：主要用于日用、装潢、包装及工业制品；仪器仪表外壳、灯罩、光学零件、装饰件、透明模型、玩具、化工储酸槽，包装及管道的保温层，冷冻绝缘层等。,聚苯乙烯硬质泡沫管/板,聚苯乙烯食品容器,聚苯乙烯保温板,1）结构单元：,聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA-polymethylmethacrylate）：,2）性质：较高的强度和韧性、优良的光学性能，透光率比普通硅玻璃好（透光率约为9193）；优良的电绝缘性；耐化学腐蚀性好，热导率低；但硬度低，表面易擦伤，耐磨性差，耐热性不高。,3）应用：主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，透明模型，标本，医疗器械等。,装饰物,篮板,流量计外壳,家具,广告灯箱,模型标本,1）结构单元：,聚四氟乙烯（PTFE）：,2）性质：出色的耐热、耐寒能力（-180+260长期使用）；摩擦系数极低，有自润滑效果；化学稳定性极佳，俗称“塑料王”；极好的电绝缘性和介电性；但强度低，抗蠕变性较差，不易加工成形。,3）应用：聚四氟乙烯属结晶性塑料，外观呈瓷白色，一般在360380烧结成形。主要用于轴承、垫圈等自润滑材料；高温电缆绝缘材料、电器元件；化工管道及零件；不粘锅涂层等。,PTFE管接头,生料带,机械配件，垫片等,建筑膜材,不粘锅,绝缘管套,搅拌桨，转子,1）结构：尼龙的品种很多，如尼龙6、尼龙66、尼龙610等。数字表示基本单元中的碳原子数目。所有尼龙分子结构单元中都有一个相同的特征基团酰胺基：,聚酰胺（尼龙或锦纶）（PApolyamides）：,CN,3）应用：纤维增强尼龙主要用于轴承、齿轮、高压密封圈、阀门、包装材料、输油管、汽车保险杠及丝织品等。,2）性质：由于酰胺基的存在，分子之间有很强的氢键作用，因此聚酰胺的强度高，韧性好；另外耐磨性和自润滑性好，摩擦系数低；具有良好的耐油、耐溶剂性、阻燃性；但吸水性大，热膨胀系数大，耐热性不高。尼龙的最早发明商美国杜邦公司曾宣传：“尼龙比蜘蛛丝还细、比钢铁还强”。,增强尼龙轴承,增强尼龙齿轮,增强尼龙发动机罩盖,尼龙铆钉,尼龙扎带,尼龙椅脚,1）结构单元：,聚甲醛（POM-polyformaldehyde）：,2）性质：具有较高的强度、硬度、刚性、韧性、耐磨性和自润滑性，耐疲劳性能高，吸水性小，摩擦系数小，耐化学品腐蚀性好，电绝缘性能良好，但热稳定性差，易燃。具有较高的综合性能，可以替代一些金属和尼龙。,3）均聚甲醛的改性：工业上利用共聚反应来生成共聚甲醛，来改善热稳定性。共聚甲醛的结构单元为：,4）应用：聚甲醛属结晶性塑料，乳白色。部分取代有色金属和合金，用于制造低载荷齿轮、轴承，塑料弹簧等。,，,聚甲醛轴套,聚甲醛密封件,1）结构单元：,聚碳酸酯（PC-polycarbonate）：,2）性质：低温冲击韧性极佳；高模量、高强度、抗蠕变，尺寸稳定性好；透光率高，约为8692；电绝缘性好。,应用,透明,抗冲击,耐热性,电绝缘性,灯罩,防护眼镜,大桶水,防弹玻璃,阳光板,光盘,1）结构单元：丙烯晴(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体（共聚生成）,ABS塑料：,2）性质：丙烯晴能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，丁二烯能提高韧性，苯乙烯能提高电性能和成型加工性能。ABS塑料具有较好的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不耐酮、醛、酯、氯代烃类溶剂。,3）应用：ABS作为“坚韧、质硬且刚性”的材料，是最早被人类认识和使用的“高分子合金”。用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类容器、管道等。,塑料开瓶器,塑料拉杆箱,电器外壳,安全帽,饱和聚酯,也称线型聚酯，是聚对苯二甲酸乙二醇酯（英文名称Polyethyleneterephthalate,简称PET）聚对苯二甲酸丁二醇酯（英文名称Polybutyleneterephthalate,简称PBT）及其改性聚酯的总称。结构如下：,X=2or4,饱和聚酯的性能特点,聚酯的力学性能不突出，与POM相当；纤维增强效果超过其它工程塑料；PET双轴拉伸膜强韧，强度超过了铝膜；耐热性不高，纤维增强后大幅度改善：如30玻纤增强后，热变形温度PBT可达203212，PET达220240，为热塑性工程塑料中最高。聚酯的耐化学品性优于PC、PPO，但极性酯基使其不耐碱；具有优良的气液阻隔性能。,饱和聚酯的应用,PET的应用纤维：涤纶注塑成型制增强塑料，用于机械、电子电器、汽车等行业的零部件挤出成型用于制双向拉伸PET膜，用作电气绝缘、包装材料，如磁带磁盘，以及X光片，照相底片。中空吹塑瓶：对O2，H2，CO2等有较高阻隔性，可替代玻璃瓶制成碳酸饮料瓶、油瓶、酒瓶等。,PET胶带,土木工程格栅,PET饮料瓶,PBT的应用PBT主要用于电子，电气行业，良好的电绝缘性，耐热性使其能经受短时间焊接而不损坏，因此，可制连接件、线圈架、电极零件等。汽车工业中，经冲击改性的PBT可用于汽车保险杠及许多金属件的替代品。,PBT高级塑料键盘，良好的耐磨性，耐热性,PBT绷带,1）聚砜（PSF）：,其他热塑性塑料：,聚砜是含硫的透明树脂，其耐热性抗蠕变性突出，长期使用温度可达150174，脆化温度-100。广泛用于电器、机械、交通和医疗领域。,2）聚苯醚（PPO）：聚苯醚是线性非晶态工程塑料，综合性能好，使用温度宽-190190，耐磨性、电绝缘性和耐水蒸气性能好。主要用作在较高温度下工作的齿轮、轴承、凸轮、化工管道、阀门和外科医疗器械等。,3）聚酰亚胺：,聚酰亚胺是含氮的环形结构的耐热性树脂，其强度硬度较高，使用温度可达260；但加工性较差，脆性大，成本高。主要用于特殊条件下工作的精密零件，如喷气发动机供燃料系统的零件，耐高温高真空用自润滑轴承及电气设备，是航空航天工业中常用的高分子材料。,2019/12/15,56,可编辑,第二节橡胶,橡胶是以高分子化合物为基础的、具有良好高弹性的材料。以生胶为原料加入适量配合剂而形成的高分子弹性体。,橡胶的组分,橡胶是以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强材料制成的。,生胶生胶是指无配合剂、未经硫化的橡胶。按原料来源有天然橡胶和合成橡胶。配合剂用来改善橡胶的某些性能。常用配合剂有硫化剂、硫化促进剂、活化剂、填充剂、增塑剂、防老化剂、着色剂等。,常见橡胶,天然橡胶,具有较高的弹性、较好的力学性能、良好的电绝缘性及耐碱性。主要用于制造轮胎、胶带、胶管等。,天然橡胶其化学组成是聚异戊二烯有顺式与反式两种构型，它们的结构简式分别为：,顺式,反式,常见橡胶,丁苯橡胶,性能：耐水，耐老化性能，特别是耐磨性和气密性好。缺点是不耐油和有机溶剂，抗撕强度小,用途：为合成橡胶中最大的品种（约占50%），广泛用于制造汽车轮胎，皮带等；与天然橡胶共混可作密封材料和电绝缘材料,顺丁橡胶,常见橡胶,性能：弹性、耐老化性和耐低温性、耐磨性，都超过天然橡胶；缺点是抗撕裂能力差，易出现裂纹,结构式:,用途：为合成橡胶的第二大品种（约占15%），大约60%以上用于制造轮胎,乙丙橡胶,常见橡胶,性能：分子无双键存在，故耐热、耐氧化、耐老化性好，使用温度高,结构式:,用途：制造耐热胶管、垫片、三角胶带、输送带、人力车胎等,丁腈橡胶,常见橡胶,性能：耐油性好，拉伸强度大，耐热性好；缺点是电绝缘性、耐寒性差，塑性低、难加工,用途：用作机械上的垫圈以及制备收音机和汽车等需要耐油的零件,结构式:,氯丁橡胶（万能橡胶）,常见橡胶,性能：耐油，耐氧化，耐燃，耐酸碱，耐老化，耐曲挠性及气密性都很好；缺点是密度较大，耐寒和弹性较差,结构式:,用途：制造运输带、防毒面具，电缆外皮、轮胎、胶粘剂等,硅橡胶,常见橡胶,性能：是一种耐热性和耐老化性很好的橡胶，它的特点是既耐高温，又耐低温，弹性好，耐油，防水，其制品柔软光滑，物理性能稳定、无毒、生物惰性、加工性能好，缺点是机械性能差，较脆，易撕裂,结构式:,用途：可用于医用材料，如导管，引流管，静脉插管，人造器管等，还可用于飞机、导弹上的一些零部件及电绝缘材料,氟橡胶是指以碳原子为主链，含有氟原子的聚合物。氟橡胶化学稳定性高、耐蚀性能居各类橡胶之首，耐蚀性好，最高使用温度为300。应用领域：化学流程和石油炼化：该密封产品用于机械密封、泵、反应器、搅拌器、压缩机外壳、阀、各类仪表和其它设备上。通常用作阀座、阀杆的填料，隔膜和垫片。分析和流程上的仪器：隔板、隔膜、柱形配件、箍、垫片等。半导体制造食品和制药航空和航天,氟橡胶,纤维,天然纤维,化学纤维,合成纤维,棉花、羊毛、蚕丝、麻等,再生人造纤维,再生纤维素纤维和纤维素酯纤维等,锦纶、涤纶、腈纶、维纶、丙纶和氯纶等,用低分子化合物为原料，通过化学合成和机械加工而制得的均匀线条或丝状高聚物。,以天然高分子化合物为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维。,第三节合成纤维,天然纤维：自然界生长的纤维材料，可以直接用来纺纱织布。天然纤维的来源：麻皮、棉花、羊毛、蚕丝,天然纤维的限制1、棉和麻的种植受地理位置、气候和土壤的限制。2、羊的放牧需要足够的草场，产量小。3、蚕的饲育需要大量的人工，受桑树种植条件的限制。,化学纤维的分类人造纤维是利用天然高分子化合物，如纤维素或蛋白质为原料，经过一系列化学处理和机械加工而制得的纤维。合成纤维是以石油、煤、石灰石、天然气、食盐、空气、水以及某些农副产品等不含天然纤维的物质作原料，经化学合成和加工制得的纤维。,合成纤维六大品种,涤纶锦纶腈纶维纶丙纶氯纶,第三节合成纤维,凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料均称纤维。它可分为天然纤维和化学纤维。化学纤维又可分为人造纤维和合成纤维。人造纤维是用自然界的纤维加工制成，如：“人造丝”、“人造棉”。合成纤维是以石油、煤、天然气为原料制成的，发展很快。,1）涤纶(聚酯纤维，的确良),性能：显著优点是：抗皱、保型、挺括、美观。对热、光稳定性好。润湿时强度不降低，经洗耐穿，可与其他纤维混纺。年久不会变黄。缺点是不吸汗，而且需要高温染色,结构式:,用途：是产量最大的合成纤维，大约90%作为衣料用（纺织品为75%，纺织物为15%）。用于工业生产的只占总量的6%左右,2）尼龙（聚酰胺，锦纶，棉纶）,性能：强韧耐磨、弹性高、质量轻，染色性好，较不易起皱，抗疲劳性好。吸湿率为3.5%5.0%，在合成纤维中是较大的，吸汗性适当，但容易走样,用途：约一半作衣料用，一半用于工业生产。在工业生产应用中，约1/3是做轮胎帘子线。尼龙66的耐热性比尼龙6高，做轮胎帘子线很受欢迎,结构式:,3）腈纶（聚丙烯腈纤维）,性能：具有与羊毛相似的特性，质轻，保温性和体积膨大性优良。强韧（与棉花相同）而富有弹性，软化温度高。吸水率低，不适宜作贴身内衣。缺点是强度不如尼龙和涤纶,结构式:,用途：大约70%作衣料用（纺织物占60%左右），用于工业生产的只占5%左右,4）聚乙烯醇纤维（维纶，维尼龙）,性能：亲水性好，吸湿率可达5%，和尼龙相等，与棉花（7%）相近。强度与聚酯或尼龙相近，拉伸弹性比羊毛差，比棉花好,结构式:,用途：70%用于工业生产，其中以布和绳索居多。可代替棉花作衣料用,5）丙纶（聚丙烯纤维）,丙纶的主要物理和化学性质1.质地轻，其密度仅为0.91g/cm3，是常见化学纤维中密度最轻的品种。2强度高，伸长大，初始模量较高，弹性优良，耐磨性好，是制作渔网、缆绳的理想材料。3质轻保暖性好，吸湿排汗作用明显。4.染色性较差。5较好的耐化学腐蚀性，除了浓硝酸，苛性钠外，对酸和碱抵抗性能良好。6耐光性较差，热稳定性也较差，易老化，不耐熨烫。但可以通过在纺丝时加入防老化剂，来提高其抗老化性能。此外，丙纶的电绝缘性良好，但加工时易产生静电。7强度高丙纶弹力丝强度仅次于锦纶，但价格却只有锦纶的1/3；制成织物尺寸稳定。但热稳定性差，不耐日晒，易于老化脆损，为此常在丙纶中加入抗老化剂。民用用途：可以纯纺或与羊毛、棉或粘纤等混纺混织来制作各种衣料。可以用于织各种针织品如织袜、手套、针织衫、针织裤，洗碗布，蚊帐布，被絮，保暖填料、尿不湿等。工业用途：地毯、渔网，帆布，水龙带，混凝土增强材料，工业用织物、非织造织物等。如地毯、工业滤布、绳索、渔网、建筑增强材料、吸油毯以及装饰布等。此外，丙纶膜纤维可用作包装材料。,6）氯纶（聚氯乙烯纤维）,性能：它的抗张强度与蚕丝、棉花相当，润湿时也完全不变。最大的优点是难燃性和自熄性。缺点是耐热性低染色不好,用途：几乎都不作衣料用，作过滤网等工业产品约占50%，室内装饰用占40%,结构式:,如果服装面料是由一种纤维材料制成的，则用“纯X”或“100X”来表示。如“纯棉”“纯毛”或“100棉”“100毛”；如果服装是由两种或两种以上的纤维制成的，标签上应注明每种纤维种类的含量，如“涤纶20棉80”等。,服装标签,第二部分功能高分子材料及其应用,功能高分子材料分类,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。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，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。6.高分子智能材料，包括高分子记忆材料、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，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。8.高性能工程材料，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、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。,一、减少白色污染与可降解塑料,塑料主要分子骨架为CC键，从下表的键能数据可以看出，组成塑料骨架的CC键很难断裂：键能在特定条件下断开化学键所需的能量：,可降解塑料,C-C331kJ/mol（很大）C-Cl327kJ/molC-Br276kJ/molC-I239kJ/molC-S289kJ/molC-N293kJ/molC-P264kJ/mol,快餐盒的材料,生物降解材料类,难降解材料类,发泡塑料餐具（EPS）,纸浆膜塑型,光生物降解材料类,纸板涂膜型,植物纤维模塑型,食用粉模塑型,降解塑料（非发泡）型,纸制,易回收利用材料类,废弃餐盒的处理处置,(回收)循环再利用重复使用焚烧处理填埋处理自然降解食用,光降解塑料是在光照下可自行分解的塑料，其光解期可控制在约60600天。生物崩坏性塑料是在普通塑料中加入生物降解材料，如光敏剂、淀粉等原料，该塑料制品在使用完，并废弃在大自然中暴露三个月后，可由完整的形状分解成碎片,可降解塑料的降解过程,初放时,1个月,2个月,2.5个月,3个月,(1)用共聚法在高分子链上引入极少量羰基,乙烯与一氧化碳、苯乙烯与丙烯醛共聚可得：,聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈及它们的共聚物等也可以用通过共聚引入羰基的方法达到类似的效果，获得具有预期寿命的聚合物。,由于羰基的存在，制品易被阳光降解。,现以光降解和微生物降解的分子设计为例，举例简介于下：,可降解高聚物的分子设计,天然高分子如淀粉、纤维素等可被微生物分解。但合成高分子由于硬度、疏水性等原因，酶不能渗入其内部，无法被分解。,方法一：采用改性天然高分子如改性淀粉与合成高分子共混，使其制品在自然条件下因天然高分子组分被生物分解而粉碎。但是残留的碎片是合成高分子。,方法二：采用聚合物改性方法，把少量亲水性基团引入聚烯烃分子中，使微生物能够渗入到材料内部从而发生微生物降解。,(2)合成可为微生物分解的聚合物,二、感光高分子材料,感光高分子材料在光照射下能迅速发生物理或化学变化，经过一定的处理过程，可以得到记录影像的高分子材料。,光交联型高分子,光分解型高分子,光致变色高分子,感光高分子材料,在光照下，分子链间能发生交联偶合反应的感光性高分子。,聚乙烯醇肉桂酸酯,生成的交联产物不溶于有机溶剂。当用适当溶剂（显影液）冲洗时，未感光部分被冲洗下来，而感光部分因不溶解而保留下来，结果得到与底片相反的图像（负图像,即负性光刻胶）。,1光交联型高分子,在光照下，高分子侧链上的基团发生分解的感光性高分子。,受光照的部分溶于显影液（稀碱液），而未受光照部分则保持不变，显出图像，称为正图像。,邻重氮醌,不溶于稀碱液,烯酮,茚甲酸,可溶于稀碱中,正、负性光刻胶可以用于制造集成电路、照相底片、印刷、激光光盘等很多方面。,2光分解型高分子,在光照后化学结构发生变化前后对可见光的吸收波长不同，显示出颜色变化，停止光照后又恢复原来的颜色的高分子。,无色,蓝色,可制备各种光色太阳镜、电焊镜、护目镜，各种玻璃窗，军事用伪装材料，密写信息材料等。,3光致变色高分子,集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样具有智能属性的高分子材料,利于感知判断环境实现环境响应,三、智能高分子材料研究进展,智能高分子材料的一般分类及应用,三维高分子网络与溶剂组成的体系含有亲溶剂性基团，可被溶剂溶胀最大的特点:体积相转变,智能高分子材料-智能高分子凝胶,内因：范德华力、氢键、疏水作用及静电作用力相互组合和竞争,溶胀相,收缩相,外界环境因子的变化,体积不连续变化,智能高分子凝胶的制备,起始原料：单体(水溶或油溶单体)聚合物(天然或合成聚合物)单体和聚合物的混合物两个前提:主链或侧链上带有大量的亲水基团适当的交联网络结构制备方法：单体的交联聚合接枝共聚其它交联或转化等,化学引发剂,辐射技术引发,单体,自由基均聚或共聚,智能凝胶,烯烃类单体,共价连接,天然高分子（淀粉纤维素）及衍生物,智能高分子凝胶的刺激响应性与分类,pH响应性凝胶生化响应性凝胶盐敏凝胶,温度响应性凝胶光响应性凝胶压力敏感性凝胶电场响应性凝胶,刺激响应性,刺激,响应,分类,智能高分子凝胶的应用-调光材料&组织培养,高温白浊化,低温透明,调光材料,组织培养,细胞,溶胀收缩循环,R.,Yoshida.etal.ScienceandtechnologyofAdvancedmaterials,2002,3,95-102,智能高分子凝胶的应用-化学机械器件,自振动凝胶作成毛状传动装置,Poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)3),循环提供的动力,智能高分子凝胶的应用-智能药物释放系统,葡萄糖响应高分子配合物形成的胰岛素释放微囊,聚乙二醇,释放机理,杨少华.化工新型材料，2003，31，5-7.,刺激响应脉冲释放,A.Kikuchi,T.Okano.AdvancedDrugDeliveryReviews,2002,54,5377.,网孔的可控性,凝胶用于污泥脱水过程,智能高分子凝胶的应用-环境工程,溶胀收缩循环,智能高分子材料-记忆高分子材料,形状记忆高分子材料主要利用高分子链的弹性和回复性能进行记忆,高分子材料形状记忆效应示意图,高分子形状记忆材料主要有交联聚烯烃，聚氨酯，聚酯等。,形状记忆塑料刀具,日常生活中常用的刀具无法折叠，由于刀是利器，能做为伤人工具，因而不便于携带和出现在一些场合。采用形状记忆塑料制成的刀具加热到某一温度时变软，可以改变其形状，折叠收缩，便于携带，冷却后保持其改变的形状；再次受热到使其变软的温度，它又恢复到原来的形状，冷却后，保持原形状不变。,形状记忆面料2007年以来，以高聚物制做的“形状记忆面料”在国际市场上非常火爆，韩国、中国台湾产形状记忆面料的出厂价约60元/米，国产记忆面料最低也卖30元/米左右，形状记忆织物成为真正的高附加值纺织品。形状记忆面料的制备方法涂层法：聚氨酯涂层形状记忆纤维：聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）,防皱面料,采用PTT形状记忆纤维制造的面料,形状记忆面料,利用聚合物的形状记忆恢复功能，以此类织物纱线或经形状记忆整理的织物制成的服装，具有不同于传统意义上的防皱功能。当此类服装具有足够强的形状记忆功能时，服装在常温下形成的折皱可以通过升温来消除折痕，回复至原来的形状。甚至我们可以将响应温度设计在室温或人体温度