高分子科学-第10章 功能高分子.ppt

第10 章
功能高分子材料
根据预测,二十一世纪的新材料技术产业在世界市场的销售额将超过4000亿美元,其中功能材料约占75~80%。
我国的国防现代化建设一直受到以美国为首的西方国家的封锁和禁运,所以我国的国防用关键特种功能材料是不可能依靠进口来解决的,必须要走独立自主、自力更生的道路。如军事通信、航空、航天、导弹、热核聚变、激光武器、激光雷达、新型战斗机、主战坦克以及军用高能量密度组件等,都离不开特种功能高分子材料的支撑。
在“863”计划支持下,开辟了超导材料、平板显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料,金刚石薄膜,高性能固体推进剂材料,红外隐身材料,材料设计与性能预测等功能材料新领域,取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果,在国际上占有了一席之地。
智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料,是现代高技术新材料发展的重要方向之一,将支撑未来高技术的发展,使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失,实现结构功能化、功能多样化的目标。
概述
功能高分子材料:具有特殊的物理或化学性能的高分子材料,如吸附性能、反应性能、光性能、电性能、磁性能等。
高分子材料科学的历史回顾
高分子的概念始于20世纪20年代,但应用更早。
1839年,美国人Goodyear发明硫化橡胶。
1855年,英国人Parks用硝化纤维素与樟脑混合制得赛璐珞。
1889年,法国人De (夏尔多内)发明人造丝。
1907年,酚醛树脂诞生。
1920年,德国人Staudinger发表了“论聚合”的论文,提出了高分子的概念,并预测了聚***乙烯和聚***丙烯酸甲酯等聚合物的结构。
1935年,Carothes发明尼龙66,1938年工业化。
30年代,一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业化,PVC(1927~1937),PVAc(1936),PMMA(1927~1931),PS(1934~1937),LDPE(1939)。自由基聚合发展。
高分子溶液理论在30年代建立,并成功测定了聚合物的分子量。Flory为此获得诺贝尔奖。
40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(1937),丁***橡胶(1937),丁基橡胶(1940),有机***材料(1943),ABS(1947),涤纶树脂(1940~1950)。
50年代,Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂,制得高密度PE和有规PP,低级烯烃得到利用。
1956年,美国人Szwarc发明活性阴离子聚合,开创了高分子结构设计的先河。
50年后期至60年代,大量高分子工程材料问世。聚甲醛(1956),聚碳酸酯(1957),聚砜(1965),聚苯醚(1964),聚酰亚***(1962)。
60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、高频绝缘、半导体等。
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、高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分子液晶等。
医用高分子材料
高分子药物、人工骨材料
2000年10月10日,瑞典皇家科学院宣布了2000年诺贝尔化学奖获得者,、,因为他们发现了导电塑料。
掺杂聚乙炔
导电高分子材料
分类
1. 化学功能材料
1) 分离功能材料如分离膜、离子交换树脂、吸附树脂、高分子络
合物、反渗透膜等;
2) 反应功能材料如高分子催化剂、高分子试剂、高分子药物;
3) 生物功能材料如固定化酶、生物反应器、人工肾、人工心肺和
仿生传感器等。
2. 机械功能材料如耐磨损材料、超高强度纤维和工程塑料等
3. 光学功能材料如感光性树脂、太阳能电池、光导纤维和
棱镜材料等
4. 电磁功能材料如有机半导体、电绝缘材料、超导电材料和压电
材料等
5. 热功能材料如耐高(低)温材料、绝热材料和发热材料等
功能高分子的合成方法
原理:利用高分子本身结构或聚集态结构的特点,引入功能性基团,形成具有某种特殊功能的新型高分子材料。
方法:
功能单体聚合或缩聚反应:较为困难而复杂
高分子的功能化反应:较为方便和廉价的方法,如聚苯乙烯
与功能材料复合:机械混合,如导电硅橡胶、导电胶、医用材料