功能高分子材料

1、功能高分子材料的分类按照性质和功能分为7种：反应型高分子材料：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。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。电活性高分子材料：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。膜型高分子材料：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。吸附型高分子材料：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。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。高性能工

2、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、生物降解高分子等按用途分类：医药用高分子材料、分离用过高分子 材料、高分子化学反应试剂、高分子染料。反应型高分子材料高分子试剂：氧化还原型试剂，卤代试剂，酰化试剂， 烷基化试剂， 亲核试剂，亲电试剂，固相合成试剂。高分子反应试剂小分子试剂经高分子化，在某些聚合物骨架上引入反应活性基团，得到具有化学试剂功能的高分子化合物。特点：在反应体系中不溶解，易除去；立体选择性好；稳定性好；特殊应用，固相反应载体 。高分子催化剂将小分子催化剂通过一定的方法与高分子骨架结合，得到的具有催化活性的高分子物质。反应型

3、高分子试剂优点：不溶性；多孔性；高选择性；化学稳定性；可回收再利用。催化反应按反应体系的外观特征分为两类： 均相催化反应：催化剂完全溶解在反应介质中，反应体系成为均匀的单相。 多相催化反应：与均相催化反应相反，在多相催化中催化剂自成一相，反应过后通过简单过滤即可将催化剂分离回收。高分子催化剂种类：高分子酸碱催化剂；高分子金属络合物；高分子相转移催化剂；固定化酶。固相反应生物活性大分子一般合成很慢，Merrifield利用固相合成大大缩短合成时间。 应用于化学、药学、免疫学、生物学和生理学。固相合成指那些在固体表面发生的合成反应。这些固体可能是所有反应物，也可能是反应物之一。通常固相合成包括无机

4、和有机固相合成两部分。无机固相合成反应利用固相间反应制取固态化合物或固熔体粉料。利用无机固相合成法可以合成具有特定晶型的磷酸铝、铜钴氧化物等无机晶体，以及利用固相模板合成法制备锂离子电池电极材料等。有机固相合成指在合成过程中采用在反应体系中不溶的有机高分子材料作为载体进行的合成反应。共轭聚合物的分子链长与其导电性共轭聚合物的分子链越长，电子数越多，则电子活化能越低，亦即电子越易离域，则其导电性越好光刻胶在半导体器件和集成电路制造中，要在硅片等材料上获得一定几何图形的抗蚀保护涂层，运用感光性树脂材料在控制光照(主要是UV光）下，短时间内发生化学反应，使得这类材料的溶解性、熔融性和附着力在曝光后发

5、生明显的变化，这种作为抗蚀涂层用的感光性树脂组成物称为“光致抗蚀剂” 光刻胶感光涂料：涂料内含有光敏物质或结构，快速形成不溶性高分子涂料膜，从而达到光固化的目的。感光油墨：感光油墨是指对紫外线敏感，并且能通过紫外线固化的一种油墨光致抗蚀：是指高分子材料经过光照后，分子结构从线型可溶性转变为网状不可溶性，从而产生了对溶剂的抗蚀能力。目前广泛使用的预涂感光版，就是将感光材料树脂预先涂敷在亲水性的基材上制成的。晒印时，树脂若发生光交联反应，则溶剂显像时未曝光的树脂被溶解，感光部分树脂保留了下来。光致诱蚀：当高分子材料受光照辐射后，感光部分发生光分解反应，从而变为可溶性。反之，晒印时若发生光分解反应，

6、则曝光部分的树脂分解成可溶解性物质而溶解。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。主链型高分子液晶：致晶单元处在高分子主链上。结构形式：纵向型、垂直型、星型、盘型、混合型侧链型高分子液晶：致晶单元是通过一段柔性链作为侧基与高分子主链相连，形成梳状结构。结构。结构形式：梳型、多重梳型、盘梳型、腰接型、结合型、网型主链型高分子液晶和侧链型高分子液晶在液晶形态上和物理化学性质有大差别：主链型溶致性高分子 液晶分子一般并不具有两亲结构，在溶液中也不形 成胶束结构。这类液

7、晶在溶液中形成液晶态是由于 刚性高分子主链相互作用，进行紧密有序堆积的结 果。主链型溶致性高分子液晶主要应用在高强度、 高模量纤维和薄膜的制备方面。，而侧链型高分子液晶为具有特殊性能的功能高分子材料光聚合: 因光照射在聚合体系上而产生聚合活性种（自 由基、离子等）并由此引发的聚合反应称为光聚合 反应。一类是单体直接吸收光形成活性种而聚合的直接光 聚合；另一类是通过光敏剂（光聚合引发剂）吸收 光能产生活性种，然后引发单体聚合的光敏聚合。在光敏聚合中，也有两种不同情况，既有光敏 剂被光照变成活性种，由此引起聚合反应的，也有 光敏剂吸收光被激发后，它的激发能转移给单体而 引起聚合反应的。光聚合的单体

8、已知能进行直接光聚合的单体有氯乙烯、苯乙 烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、甲基乙烯酮等。含丙烯酸酯基和丙烯酰胺基的双官能团单体容易与其他化合物反应，而且聚合物的性质也较好，因此是用得最多的光聚合单体。1.多元醇的丙烯酸酯 2.丙烯酰胺3.丙烯酰胺8高分子液晶形态与性质对热致型高分子液晶来说，最重要的影响因素是温度。对于溶致型液晶，溶剂与高分子液晶分子之间 的作用起非常重要的作用。控制高分子液晶溶液的浓度是控制溶液型高分 子液晶相结构的主要手段。按分子排列的形式和有序性的不同，液晶有三种结构类型：近晶型、向列型和胆甾型。近晶型液晶棒状分子互相平行排列成层状结构。分子的长轴垂直于层状结构平面。层状结构

9、之间可以相互滑移，而垂直于层片方向的流动却很困难。这种结构决定了近晶型液晶的粘度具有各向异 性。但在通常情况下，层片的取向是无规的，因此，宏观上表现为在各个方向上都非常粘滞。近晶型液晶结构上的差别对于非线性光学特性 有一定影响。向列型液晶：在向列型液晶中，棒状分子只维持一维有序。它们互相平行排列，但重心排列则是无序的。在外力作用下，棒状分子容易沿流动方向取向，并可在取向方向互相穿越。因此，向列型液晶的宏观粘度一般都比较小，是三种结构类型的液晶中流动性最好的一种。胆甾型：分子是长而扁平的。它们依靠端基的作用，平行排列成层状结构，长轴与层片平面平行。由于扭转分子层的作用，照射在其上的光将发生偏振旋

10、转，使得胆甾型液晶通常具有彩虹般的漂亮颜色，并有极高的旋光能力“显示材料”压 力，流动场，电 场，磁 场，光 场压致型液晶在某一压力下可出现液晶态流致型液晶在施加流动场后可呈现液晶态热致性液晶依靠温度的变化，在某一温度范围形成的液晶态物质,清亮点, Tlc溶致性液晶 依靠溶剂的溶解分散，在一定浓度范围形成的液晶态物质9）电荷传输材料 经阳极空穴注入和阴极电子注入，正电荷与负电荷在电场作用下将在有机材料中相向迁移，并在电致发光层中相遇形成激子。电子传输材料：接受从阴极注入的电子，并将电子向阳极方向有效迁移。金属配合物、n-型有机半导体 Eg：（8-羟基喹啉）铝Alq3（2）空穴传输材料： 接受并

11、迁移空穴。有机胺，聚乙烯咔唑（PVK）、聚甲基苯基硅烷（PMPS）。10受阻共轭是指共轭链分子轨道上存在“缺陷”。庞大的侧基或强极性基团引起共轭链的扭曲、折叠等，使电子离域受到限制。电子离域受阻程度越大，则分子链的电子导电性就越差。如下面的聚烷基乙炔和脱氯化氢聚氯乙烯，都是受阻共轭聚合物的典型例子。无阻共轭是指共轭链分子轨道上不存在“缺陷”，整个共轭链的电子离城不受响。例如反式聚乙炔，聚苯撑、聚并苯、热解聚丙烯腈等，都是无阻共轭链的例子。顺式聚乙炔分子链发生扭曲，电子离域受到一定阻碍，因此，其电导率低于反式聚乙炔。12典型光敏性高分子的合成方法与过程13大孔吸附树脂与凝胶离子交换树脂，螯合树脂

12、凝胶型离子交换树脂 凡外观透明、具有均相高分子凝胶结构的离子交换树脂统称为凝胶型离子交换树脂。这类树脂表面光滑，球粒内部没有大的毛细孔。在水中会溶胀成凝胶状，并呈现大分子链的间隙孔。大分子链之间的间隙约为24nm。一般无机小分子的半径在1nm以下，因此可自由地通过离子交换树脂内大分子链的间隙。在 无水状态下，凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩，体 积缩小，无机小分子无法通过。凝胶型离子交换树脂有在干态和非水系统中 不能使用高分子螯合树脂 螯合树脂就是对分离重 金属、贵金属应运而生的树脂。 在分析化学中，常利用络合物既有离子键又有配 价键的特点，来鉴定特定的金属离子。将这些络合物 以基团的形式连接到

13、高分子链上，就得到螯合树脂。15聚合物的电致发光机理1. 载流子的注入从阴极和阳极注入 2. 载流子的迁移电子和空穴分别向发光层迁移 3. 载流子的空穴和迁移电子在发光层中相遇复合并产生激子 4. 激子将能量传递给发光分子并激发电子从基态跃迁到激发态 5. 电致发光激发态能量通过辐射耗散产生光子释放出光能从负极注入的电子与从正极注入的空穴复合成激子，激子从高能态回到低能态，发出荧光16高吸水性树脂最早开发的淀粉类高吸水性树脂是采用接枝合成法制备的。即先将丙烯腈接枝到淀粉等亲水性天然高分子上，再加入强碱使氰基水解成羧酸盐和酰胺基团。这种接枝化反应通常采用四价铈作引发剂，反应在水溶液中进行。17医

14、用高分子的特点与使用要求1化学隋性，不会因与体液接触而发生反应（2）对人体组织不会引起炎症或异物反应（3）不会致癌（4）具有良好的血液相容性（5）长期植入体内不会减小机械强度（6）能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性（7）易于加工成需要的复杂形状18高分子分离膜的分类作用机理过滤分离 利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过膜的速率差别，达到组分的分离。属于过滤式膜分离的有 微滤（Ultrafiltration,UF，孔径0.11um）、超滤(Microfiltration,MF,孔径1100nm)、纳滤(Nanofiltration,NF，孔径0.5 5nm)等反渗透（Reverse osmosis） l在膜的两边造成一个