功能高分子材料.ppt

　下图为材料显示功能的示意图。 　　 输入 材料 输出 　 功能设计的原理和方法 　　材料的功能显示过程是指向材料输入某种能量，经过材料的传输或转换等过程，再作为输出而提供给外部的一种作用。 * 第30页，共71页，编辑于2022年，星期五 　　功能材料按其功能的显示过程又可分为一次功能材料和二次功能材料。 　　 * 第31页，共71页，编辑于2022年，星期五 　　当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于同一种形式时，材料起到能量传输部件的作用。材料的这种功能称为一次功能。 以一次功能为使用目的的材料又称为载体材料。 Ａ、一次功能 * 第32页，共71页，编辑于2022年，星期五 一次功能主要有下面的八种： ①力学功能：如惯性、粘性、流动性、润滑性、成型性、超塑性、恒弹性、高弹性、振动性和防震性。 ②声功能：如隔音性、吸音性。 ③热功能：如传热性、隔热性、吸热性和蓄热性等。 ④电功能：如导电性、超导性、绝缘性和电阻等。 * 第33页，共71页，编辑于2022年，星期五 ⑤磁功能：如硬磁性、软磁性、半硬磁性等。 ⑥光功能：如遮光性、透光性、折射光性、反射光性、吸光性、偏振光性、分光性、聚光性等。 ⑦化学功能：如吸附作用、气体吸收性、催化作用、生物化学反应、酶反应等。 ⑧其他功能：如放射特性、电磁波特性等。 * 第34页，共71页，编辑于2022年，星期五 　　　 当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于不同形式时，材料起能量的转换部件作用，材料的这种功能称为二次功能或高次功能。有人认为这种材料才是真正的功能材料。 Ｂ、二次功能 * 第35页，共71页，编辑于2022年，星期五 二次功能按能量的转换系统可分为如下四类： ①光能与其他形式能量的转换； ②电能与其他形式能量的转换；　 ③磁能与其他形式能量的转换；　 ④机械能与其他形式能量的转换。 * 第36页，共71页，编辑于2022年，星期五 　如光合成反应、光分解反应、光化反应、光致抗蚀、化学发光，感光反应，光致伸缩，光生伏特效应和光导电效应。 ①光能与其他形式能量的转换 * 第37页，共71页，编辑于2022年，星期五 如电磁效应、电阻发热效应、热电效应、光电效应、场致发光效应、电化学效应和电光效应等。 ②电能与其他形式能量的转换 * 第38页，共71页，编辑于2022年，星期五 ③磁能与其他形式能量的转换 如光磁效应、热磁效应、磁冷冻效应和磁性转变效应等。 * 第39页，共71页，编辑于2022年，星期五 ④机械能与其他形式能量的转换： 如形状记忆效应、热弹性效应、机械化学效应、压电效应、电致伸缩、光压效应、声光效应、光弹性效应和磁致伸缩效应等。 * 第40页，共71页，编辑于2022年，星期五 　功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。 　　功能高分子材料的制备主要有以下三种基本类型： 　　①是功能性小分子固定在骨架材料上； 　　②是大分子材料的功能化； 　　③是已有的功能高分子材料的功能扩展。 2．功能高分子材料的制备方法 * 第41页，共71页，编辑于2022年，星期五 功能性小分子的高分子化 (1)功能性小分子单体直接发生聚合反应 (2)功能性小分子通过聚合包埋与高分子材料结合 * 第42页，共71页，编辑于2022年，星期五 优点 生成的功能高分子功能基分布均匀 聚合物结构可以通过聚合机理预先设计 产物的稳定性较好 缺点 在功能性小分子中需要引入可聚合基团，而这种引入常常需要复杂的合成反应 要求在反应中不破坏原有结构和功能 当需要引入的功能基稳定性不好时需要加以保护 有时引入功能基后对单体聚合的活性会有影响 * 第43页，共71页，编辑于2022年，星期五 (1)功能性小分子单体直接发生聚合反应 通过在功能性小分子中引入可聚合基团得到单体，然后进行均聚或共聚反应生成功能聚合物这些可聚合功能性单体中的可聚合基团一般为双键、羟基、羧基、氨基、环氧基、酰氯基、吡咯基、噻吩基等基团。 发生加成聚合反应，开环聚合反应，缩聚反应以及氧化偶合反应。 * 第44页，共71页，编辑于2022年，星期五 丙烯酸分子中带有双键，同时又带有活性羧基。 经过自由基均聚或共聚，即可形成聚丙烯酸及其共 聚物，可以作为弱酸性离子交换树脂、高吸水性树 脂等应用，这是带有功能性基团的单体聚合制备功 能高分子的简单例子。 * 第45页，共71页，编辑于2022年，星期五 除了单纯的连锁聚合和逐步聚合之外，采用多 种单体进行共聚反应制备功能高分子也是一种常见 的方法。特别是当需要控制聚合物中功能基团的分 布和密度时，或者需要调节聚合物的物理化学性质 时，共聚可能是