1、1、功能高分子材料，2、高分子材料科學(xué)的歷史審查聚合物的概念始于20世紀(jì)20年代，但應(yīng)用得更早。1839年，美國(guó)人Goodyear發(fā)明了硫化橡膠。1855年，英國(guó)人Parks將硝酸纖維素和樟腦混合制成了賽璐珞。1889年，法國(guó)人德夏敦埃發(fā)明了人造絲。1907年酚醛樹(shù)脂誕生了。3，1920年德國(guó)人Staudinger發(fā)表了“聚合論”論文，提出了聚合物的概念，預(yù)測(cè)了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的結(jié)構(gòu)。1935年，卡羅特斯發(fā)明了尼龍66，1938年實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。20世紀(jì)30年代合成了一系列烯烴加成聚合物，并將其產(chǎn)業(yè)化。開(kāi)發(fā)PVC(19271937)、PVAc(1936)、PMMA(192719

2、31)、PS(19341937)和LDPE(自由基聚合)。4、聚合物溶液理論成立于20世紀(jì)30年代，成功測(cè)量了聚合物的分子量，弗洛里為此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。20世紀(jì)40年代，第二次大戰(zhàn)促進(jìn)了高分子材料的發(fā)展，合成了大量重要的橡膠和塑料。丁苯橡膠(1937)、丁腈橡膠(1937)、丁基橡膠(1940)、有機(jī)氟材料(1943)、ABS(1947)和聚酯裴秀智(19401950)。20世紀(jì)50年代，Ziegler和Natta發(fā)明了配位聚合催化劑，用于制造高密度PE和有規(guī)則PP，利用低階烯烴。5，1956年美國(guó)Szwarc發(fā)明了活性負(fù)離子聚合，開(kāi)創(chuàng)了聚合物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的先例。50年后到60年代出現(xiàn)了大量高分子

3、工程學(xué)科材料。聚甲醛(1956)、聚碳酸酯(1957)、聚砜(1965)、聚苯醚(1964)、聚酰亞胺(1962)。60年代以來(lái)，特殊聚合物和功能高分子得到了發(fā)展。特殊聚合物：高強(qiáng)度、高溫、耐輻射、高頻絕緣、半導(dǎo)體等。6，功能高分子：分離材料(離子交換裴秀智、分離膜等)、導(dǎo)電聚合物、感光聚合物、聚合物催化劑、高吸水性裴秀智、醫(yī)用高分子、藥用聚合物、高分子液晶等。80年代以來(lái)，新的聚合方法和新結(jié)構(gòu)的聚合物不斷出現(xiàn)和發(fā)展。新的聚合方法：陽(yáng)離子活性聚合、基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合、活性自由基聚合、等離子聚合等新結(jié)構(gòu)的聚合物：新的嵌段共聚物、新的接地共聚物、星形聚合物、茄子狀聚合物、超支化聚合物、C60聚合物等。7

4、，聚合物的發(fā)展方向：通用聚合物的高性能化和聚合物的多功能化，8，偏光顯微鏡下的聚合物液晶，功能性聚合物，9，鯊魚(yú)真皮泳衣，輕型賽車(chē)，10，波音757，AV8B海里飛機(jī)，11，全廣告分子，11(威廉莎士比亞，溫斯頓，能源，環(huán)境，環(huán)境，環(huán)境，環(huán)境，環(huán)境，環(huán)境，環(huán)境，環(huán)境，環(huán)境，環(huán)境，環(huán)境)近年來(lái)，新型功能材料不斷出現(xiàn)，取得了突破性的進(jìn)展。功能材料概論，14，日本和歐洲各國(guó)非常關(guān)注對(duì)新功能材料的研究。這是因?yàn)楣δ懿牧鲜悄茉础㈦娔X、通信、電子、激光等現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)。因?yàn)楣δ懿牧显谖磥?lái)社會(huì)發(fā)展中具有重大的戰(zhàn)略意義。15，近10年來(lái)，功能材料成為材料科學(xué)和工程學(xué)科領(lǐng)域最活躍的部分。以每年5以上的速度增長(zhǎng)，

5、相當(dāng)于每年出現(xiàn)1萬(wàn)2500種新材料。未來(lái)世界需要更多性能卓越的功能材料，功能材料滲透到現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域。16，1，功能材料的概念功能材料是指通過(guò)光、傳記、磁、熱、化學(xué)、生化等進(jìn)行特定功能的材料。在國(guó)外，這種材料經(jīng)常被稱(chēng)為功能材料、特殊材料或精細(xì)材料。的材料(Fine Materials)。功能材料的概念和分類(lèi)，17，功能材料包括光、傳記功能、磁功能、分離功能、形狀記憶功能等廣泛方面。與一般結(jié)構(gòu)材料相比，這些材料除了機(jī)械性質(zhì)之外，通常還具有其他功能性質(zhì)。，18，材質(zhì)的特定功能與材質(zhì)的特定結(jié)構(gòu)相關(guān)。對(duì)于導(dǎo)電聚合物，長(zhǎng)鏈軛通常有雙按鈕。在金屬結(jié)構(gòu)中，出現(xiàn)了形狀記憶合金，因?yàn)閺椥择R氏體網(wǎng)站相變會(huì)產(chǎn)生

6、記憶效果。壓電陶瓷晶體必須有極軸等。19，功能高分子的特征1。用途特別，特異性強(qiáng)。2.品種多，使用量不大。3.質(zhì)量輕(與其他功能材料相比)4。制備途徑多，設(shè)計(jì)性強(qiáng)，20，2，功能材料的分類(lèi)是隨著技術(shù)的發(fā)展和人類(lèi)認(rèn)識(shí)的擴(kuò)展而產(chǎn)生的新功能材料，根據(jù)功能，功能材料可以分為以下四類(lèi)茄子：21，(1)動(dòng)力學(xué)功能主要指增強(qiáng)功能材料和彈性功能材料，例如高結(jié)晶材料、超高強(qiáng)度材料等。22，(2)化學(xué)功能分離功能材料：分離膜、離子交換裴秀智、聚合物復(fù)合材料；反應(yīng)功能材料聚合物試劑、聚合物催化劑、生物功能材料：固定化細(xì)菌、生物反應(yīng)器等。23，(3)理化功能電功能材料：超導(dǎo)材料、導(dǎo)電聚合物等光學(xué)功能材料：光纖、感光聚

7、合物等能量轉(zhuǎn)換材料：壓電材料、光電材料等。24，(4)生物化學(xué)功能醫(yī)學(xué)功能材料：人工器官用材料(如人工腎臟、人工心肺、可分解醫(yī)用縫線、骨釘、骨板等)功能性藥物：緩釋性聚合物、藥物活性聚合物、高分子農(nóng)藥等生物降解材料、25，反應(yīng)為提高合成反應(yīng)的選擇性、簡(jiǎn)化工藝、化工過(guò)程的綠色化做出了貢獻(xiàn)。更重要的是，由此發(fā)展的固相合成法和固定化酶技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了有機(jī)合成機(jī)械化、自動(dòng)化、有機(jī)反應(yīng)定向化的新時(shí)代，在分子生物學(xué)研究中發(fā)揮了重要作用。反應(yīng)高分子材料、26、傳記活性高分子材料、傳記活性高分子材料的發(fā)展，出現(xiàn)了導(dǎo)電聚合物、聚合物電解質(zhì)、高分子電極。牙齒以外的超導(dǎo)、電致發(fā)光、傳記變色聚合物也是近年來(lái)的重要研究結(jié)果。

8、其中，用傳記發(fā)光材料制作的彩色顯示器預(yù)計(jì)將由日本和美國(guó)公司成功開(kāi)發(fā)，成為新一代顯示器部件。此外，許多化學(xué)傳感器和分子電子裝置的發(fā)明也有助于傳記活性聚合物和修飾電極技術(shù)的發(fā)展。27、高分子分離膜材料、高分子分離膜材料及分離技術(shù)的發(fā)展，在復(fù)雜系統(tǒng)的分離技術(shù)方面開(kāi)辟了獨(dú)立的道路，開(kāi)創(chuàng)了氣體分離、咸水脫鹽、液體消毒等快速、簡(jiǎn)便、低消耗的新型分離替代技術(shù)。同時(shí)也為電化學(xué)工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)提供了新的選擇性通過(guò)和緩解材料?，F(xiàn)在聚合物分離膜在海水淡化方面已經(jīng)成為主角，已經(jīng)具有準(zhǔn)備18萬(wàn)噸/日純?cè)O(shè)備的能力。28、醫(yī)藥用功能高分子材料、醫(yī)藥用功能高分子是目前發(fā)展速度很快的領(lǐng)域，高分子藥物、高分子人工組織機(jī)構(gòu)對(duì)定向給藥

9、、器官替代、整形外科、擴(kuò)大治療范圍做出了重大貢獻(xiàn)。29，光敏高分子化學(xué)在光聚合、光交聯(lián)、光解、熒光、光電系統(tǒng)的研究中取得了重大突破，特別是在過(guò)去的20多年里迅速發(fā)展，在工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。例如，光敏漆、光光抗蝕劑、光穩(wěn)定劑、光降解材料、光刻劑、光敏裴秀智、光光發(fā)光和光致變色高分子材料已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。近年來(lái)聚合物非線性光學(xué)材料也取得了突破性進(jìn)展。感光聚合物材料，30，下圖是材料顯示功能的示意圖。功能設(shè)計(jì)的原理和方法，材料的功能顯示過(guò)程是指材料的能量輸入，通過(guò)材料的傳輸或轉(zhuǎn)換等過(guò)程向外部提供的作用。，31，功能材料可根據(jù)該功能的顯示器過(guò)程分為主要功能材料和次要功能材料。32，當(dāng)在材料中輸入的能量和從

10、材料中輸出的能量屬于同一格式時(shí)，材料充當(dāng)能量傳輸部件。材料的這種功能稱(chēng)為一次性功能。以一個(gè)功能為目的的材料也稱(chēng)為載體材料。一次性功能、33、一次性功能主要有慣性、粘性、流動(dòng)性、潤(rùn)滑性、成形性、超塑性、恒彈性、高彈性、振動(dòng)性、抗震性等8茄子動(dòng)力學(xué)功能。音響功能：隔音、吸聲等。熱功能：導(dǎo)熱、絕熱、吸熱、再生等。傳記功能：導(dǎo)電、超導(dǎo)、絕緣、電阻等。34，磁功能：鐵磁、軟磁、反鐵磁等。光功能：遮光、透射、折射、反射、吸光、偏振、光譜、聚光等。化學(xué)功能：吸附作用、氣體吸收性、催化作用、生物化學(xué)反應(yīng)、酶促反應(yīng)等。其他功能：發(fā)射特性、電磁波特性等，35，在材料輸入的能量和從材料輸出的能量屬于其他形式時(shí)，材料

11、充當(dāng)能量的轉(zhuǎn)換部分。材料的這種功能稱(chēng)為二次功能或高階功能。有人認(rèn)為牙齒材料是真正的功能材料。根據(jù)二次函數(shù)、36、二次函數(shù)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可分為以下四類(lèi)茄子：光能和其他形式的能量轉(zhuǎn)換；傳記能源等形式的能源轉(zhuǎn)換；磁能等形式的能量轉(zhuǎn)換；機(jī)械能和其他形式能量的切換。37，例如光合作用反應(yīng)、光分解反應(yīng)、光化反應(yīng)、光抗蝕、化學(xué)發(fā)光、感光反應(yīng)、光軸性、光生伏效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)等。光能及其他形式的能量轉(zhuǎn)換，38，例如電磁效應(yīng)、電阻熱效應(yīng)、熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)、電致發(fā)光效應(yīng)、傳記化學(xué)效應(yīng)、傳記光學(xué)效應(yīng)等。傳記能量和其他形式的能量轉(zhuǎn)換，39、磁能和磁光效應(yīng)、熱磁效應(yīng)、磁制冷效應(yīng)和磁轉(zhuǎn)換效應(yīng)等其他形式的能量轉(zhuǎn)換。40，機(jī)

12、械能及其他形式的能量轉(zhuǎn)換：形狀記憶效應(yīng)、熱彈性效應(yīng)、機(jī)械化學(xué)效應(yīng)、壓電效應(yīng)、傳記收縮、光壓力效應(yīng)、音響效應(yīng)、光彈性效應(yīng)、磁變形效應(yīng)等。41，功能高分子材料的制造一般是指通過(guò)物理或化學(xué)方法將功能組與聚合物骨架相結(jié)合的過(guò)程。功能性高分子材料的制造主要有三種茄子基本類(lèi)型：功能性小分子固定在骨架材料上。高分子材料的功能化。是現(xiàn)有功能高分子材料的功能擴(kuò)展。2功能性高分子材料的制備方法，42，功能性小分子的高分子化(1)功能性小分子單體引起直接聚合反應(yīng)，這種引入往往需要復(fù)雜的合成反應(yīng)。在反應(yīng)中，在不損害現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和功能的情況下，需要引入的基于功能的穩(wěn)定性不好的情況下，有時(shí)需要保護(hù)。有時(shí)引入功能基礎(chǔ)后，會(huì)影響

13、團(tuán)體聚合的活性。44，(1)功能小分子單體直接發(fā)生聚合反應(yīng)，在功能小分子中引入可聚合群，得到單體。然后進(jìn)行均勻聚合或共聚反應(yīng)，以生成功能聚合物。牙齒可聚合功能單體的聚合器通常是雙鍵，羥基。發(fā)生加成聚合反應(yīng)、開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)、縮聚反應(yīng)、氧化偶聯(lián)反應(yīng)。45，丙烯分子有雙鍵，還有活性羧基。所有自由基聚合或聚合，可以形成聚丙烯酸及其聚合物，可應(yīng)用于弱酸性離子交換裴秀智、高吸水性裴秀智等，這是具有功能基團(tuán)的單體聚合劑功能性聚合物的簡(jiǎn)單例子。，46，除了簡(jiǎn)單的連鎖聚合和階段性聚合外，利用多種單體的共聚反應(yīng)準(zhǔn)備功能高分子也是很常見(jiàn)的方法。尤其是需要在聚合物中控制功能團(tuán)的分支和密度，或需要控制聚合物的理化性質(zhì)時(shí)，

14、共聚可能是最有效的解決方案。47，牙齒方法是利用產(chǎn)生聚合物的束縛作用，將功能性小分子以任何形式埋在高分子材料中，準(zhǔn)備功能性高分子材料。聚合反應(yīng)前在單體溶液中添加小分子功能化合物，嵌入聚合過(guò)程中產(chǎn)生中小分子的聚合物中。在高分子藥物、固定化酶的制備方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。(2)功能性小分子通過(guò)聚合與聚合物材料結(jié)合，48，通過(guò)這種方法獲得的功能性高分子材料，聚合物骨架與小分子功能化合物之間沒(méi)有化學(xué)鍵連接，固化作用通過(guò)聚合物的包絡(luò)作用完成。用牙齒方法制造的功能聚合物類(lèi)似于用共混方法制造的高分子材料，但均勻性更好。牙齒方法的優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單，功能小分子的性質(zhì)不受聚合物性質(zhì)的影響，因此特別適合酶等環(huán)境敏感物質(zhì)的

15、固化。缺點(diǎn)是在使用過(guò)程中包絡(luò)的小分子功能化合物很容易逐漸消失。尤其是在隆升條件下使用的話，固化酶的停用過(guò)程會(huì)加快。49，例如維生素C在空氣中容易氧化，變黃。利用溶劑蒸發(fā)法，研制了以乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素苯甲酸等聚合物為外殼材料的維生素C微膠囊，取得了延緩氧化變黃的效果。將維生素C微膠囊暴露在空氣中一個(gè)月，外觀保持干燥，顏色有點(diǎn)黃。牙齒維生素C微膠囊在進(jìn)入人體后2小時(shí)內(nèi)完全溶解釋放。50，2。已采用高分子材料的功能化，(1)利用化學(xué)反應(yīng)，將活性官能基引入聚合物骨架，(2)將功能性小分子和聚合物混合，51，易于連接低成本的普通材料。功能基團(tuán)的來(lái)源是機(jī)械、熱、化學(xué)穩(wěn)定性、可選材料的特征，52，

16、但這種小分子過(guò)氧化酸的主要缺點(diǎn)是穩(wěn)定性不好，容易發(fā)生爆炸和失效，不便于儲(chǔ)存。反應(yīng)后產(chǎn)生的羧基酸也不容易去除，影響產(chǎn)品純度的情況很多。引入聚合物骨架后形成的高得子過(guò)氧化酸，揮發(fā)性和溶解性下降，穩(wěn)定性提高。53，如青霉素作為抵抗多種病菌的廣泛頻譜抗菌劑廣泛應(yīng)用。具有吸收容易，效果快的特點(diǎn)，但也有排泄快的缺點(diǎn)。利用青霉素結(jié)構(gòu)的羧基、氨基、高分子反應(yīng)，可以獲得功效長(zhǎng)的高分子青霉素。例如，青霉素和乙烯乙胺共聚物結(jié)合酰胺，得到水溶性藥物聚合物，牙齒高分子青霉素是人體中低分子青霉素的3040倍。54，結(jié)合具有功能基團(tuán)的小分子和聚合物骨架，牙齒制造方法的優(yōu)點(diǎn)是可以利用廉價(jià)的商品化聚合物，通過(guò)高分子材料的選擇，可以保證功能性高分子材料的機(jī)械性能。主要通過(guò)小分子功能化合物和聚合物的混合復(fù)合實(shí)現(xiàn)。例如，特定酶的固化，特定金屬和金屬氧化物的固化等。與化學(xué)法相比，與聚合物混合制備功能聚合物的主要缺點(diǎn)是共混物不穩(wěn)定。在使用條件(如膨脹、成膜等)下，功能性聚合物由于功能性小分子的丟失，容易逐漸失去活動(dòng)。，56，功能材料的發(fā)展現(xiàn)狀，1 .新功能材料的海外發(fā)展現(xiàn)狀目前國(guó)際功能材料及其應(yīng)用技術(shù)面臨著超導(dǎo)材料、微電子材料、光子材料、信息材料