功能高分子材料

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目錄

什麼是功能高分子材料[1]

  功能高分子材料是指具有特定的功能作用,可做功能材料使用的高分子化合物。

功能高分子材料的分類[2]

  在原來高分子材料的基礎上,可將功能高分子材料分為兩類:一類是以改進其性能為目的的高功能高分子材料:另一類是為賦予其某種新功能的新型功能高分子材料口

  1.高功能高分子材料

  (1)化學功能高分子材料

  化學功能高分子材料通常具有某種化學反應功能.它將具有化學活性的基團連接到以原有主鏈鏈為骨架的高分子上 離子交換樹脂是一種帶有可交換離子的活性基團、具有三維網狀結構、不溶的交聯聚合物.在水中具有足夠大的凝膠孔或大孔結構.由於它具有高效快速分析和分離功能.目前已廣泛用於硬水軟化、廢水凈化、高純水製備、海水淡化、溶液濃縮和凈化、海水提鈾,特別是在食品工業、製藥行業、治理污染和催化劑中應用的更為廣泛

  (2)光功能高分子材料

  在光的作用下,實現對光的傳輸、吸收、貯存、轉換的高分子材料即為光功能高分子材料 近年來。在數據傳輸、能量轉換和降低電阻率等方面的應用增長迅速 感光性樹脂由感光基團或光敏劑吸收光的能量後,迅速改變分子內或分子間的化學結構,引起物理和化學變化。光致變色高分子具有光色基團.不同波長的光對其照射時會呈現不同的顏色,而當其受到特定波長照射後又會恢復為原來的顏色。利用這種可逆反應可以實現信息的存儲、信號的顯示和材料的隱蔽.應用前景十分誘人。

  (3)電功能高分子材料

  依據材料的結構和組成.可將導電高分子分為兩大類:一類是依靠高分子結構本身所能提供的載流子導電的結構型導電高分子.在電致顯色、微波吸收抗靜電、等領域顯示出廣闊的應用前景。另一類是高分子材料本身不具有導電性能.依靠添加在其中的炭黑或金屬粉導電的複合型導電高分子,具有製備方便,實用性強的特點。在許多領域發揮著重要的作用,常用作導電橡膠電磁波屏蔽材料和抗靜電材料。

  (4)生物醫用高分子材料

  生物醫用高分子包括醫用高分子和藥用高分子兩大類。醫用高分子材料材料科學應用於生物醫療的交叉學科.將加工後的無生命的材料用來取代或恢復某些組織器官的功能 醫用高分子材料作用於人體必須具備生物相容性、化學穩定性、耐腐蝕老化、易於加工等優點,主要用於人工器官、治療疾患、診斷檢查等醫療領域中。目前.醫用功能高分子材料在心血管的植入、局部整形和眼睛系統的矯正等方面獲得了較大成果。

  新型高分子藥物,具有緩釋、長效、低毒的特點,分為兩類:一類藥物即為高分子本身.可以直接用作藥物.也可以通過合成獲得某些療效 另一類高分子藥物高分子本身沒有藥用價值.而是作為藥物的載體.以離子鍵或共價鍵的形式連接具有藥理活性的低分子化合物.製成高分子藥物控制釋放製劑。一方面達到將最小的劑量在作用於特定部位產生治效的目的;另一方面使藥物的釋放速率可控.在提高療效的同時降低了毒副作用口

  2.新型功能高分子材料

  (1)高吸水性高分子材料

  近年來開發的高吸水性樹脂是一種新型功能高分子材料.它可吸收自身重量數百倍至上千倍的水.自身含有強親水性基團同時具有一定交聯度。此外.高吸水性樹脂的保水性能極好.即使受壓也不會滲水,而且具有吸收氨等臭氣的功能。高吸水性樹脂在石油化工、輕工、建築等部門被用作堵水劑、脫水劑、增粘劑、密封材料等:在農業上可以做土壤改良劑、保水劑、植物無土栽培材料、種子覆蓋材料,並可用以改造沙漠,防止土壤流失等;在日常生活中,高吸水性樹脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋墊、一次性尿布等。

  (2)CO2功能高分子材料

  在不同催化劑作用下,以CO2為基本原料與其他化合物縮聚成多種共聚物。其中研究較多、已取得實質性進展、並具有應用價值和開發前景的共聚物是由CO2與環氧化合物通過開鍵、開環、縮聚制得的C02共聚物脂肪族碳酸酯。把長期以來因石化能源燃燒和代謝而排放的污染環境、產生溫室效應的CO2視為一種新的資源。利用它與其他化合物共聚.合成新型CO2共聚物材料.對解決當今世界日趨嚴重的CO2含量增高等問題有重要的現實意義。

  (3)形狀記憶功能高分子材料

  形狀記憶功能材料的特點是形狀記憶性.它是一種能迴圈多次的可逆變化。即具有特定形狀的聚合物受到外力作用.發生變形並被保持下來:一旦給予適當的條件(力、熱、光、電、磁),就會恢復到原始狀態。根據不同的觸發材料記憶功能的條件,可將其分為電致型、光致型、熱致型和酸鹼感應型。形狀記憶高分子材料是高分子功能材料研究新分支,在電子、印刷紡織包裝汽車工業中具有良好的發展前景。

  (4)生態可降解高分子材料

  隨著人類對環境的重視.材料的可降解性成為新的性能指標.因此生態可降解高分子材料受到廣泛重視 目前我國生態可降解性高分子材料的發展還處於複製和仿製國外產品的初級階段.國外產品占據主要市場 高分子的降解主要是各種生物酶的水解.其中聚乳酸類高分子是已開發應用於生命科學新型生物可降解材料.儘管已形成了多個品種,但目前應用的生物可降解材料在生物相容性、理化性能、控制其降解速率和緩釋性等方面仍存在較多問題,有待進一步研究 。

功能高分子材料的特點[3]

  功能高分子之所以發展迅速,是因為除了具有重量輕、易加工、可大面積成膜、原材料來源廣泛等優點之外,還具有如下特點:

  ①涉及面廣;

  ②技術密集,附加值高;

  ③開發難度大,周期長,競爭激烈;

  ④專用性強,品種多,產量小,價格貴。

功能高分子材料開發的意義[2]

  功能高分子材料其獨特的功能和不可替代的特性已帶來各個領域技術進步.甚至質的飛躍,且在各行業已產生相當高的經濟社會效益.並導致許多新產品的出現。隨著人們對有機高分子材料研究的逐步深人和加強,功能高分子材料的方向包括兩方面:

  一方面,改進通用有機高分子材料,在不斷提高它們的使用性能的同時,擴大其應用範圍;另一方面,與人類自身密切相關、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強。因此,功能高分子材料是未來材料科學與工程技術領域的重要發展方向.必將影響人類的生產和生活產 。

參考文獻

  1. 第5章 功能高分子材料.高分子材料基礎.河北工業大學精品課程
  2. 2.0 2.1 齊菲.功能高分子材料的應用現狀及研究進展[J].科技嚮導,2012(14)
  3. 江波,梁子才,王躍川,李炯.功能高分子材料的發展規狀與展望[J].石油化工動態,1998(2)
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