1、特種高分子特種高分子研究生課程特特 種種 高高 分分 子子 Speciality Polymer研究生課程目錄目錄 第一章第一章 緒論緒論 第二章第二章 離子交換樹脂及吸附樹脂離子交換樹脂及吸附樹脂 第三章第三章 高分子分離膜與膜分離技術高分子分離膜與膜分離技術 第四章第四章 導電高分子導電高分子 第五章第五章 光敏性高分子光敏性高分子 第六章第六章 高吸液性樹脂高吸液性樹脂 第七章第七章 智能高分子與高分子凝膠智能高分子與高分子凝膠 第八章第八章 醫用高分子材料醫用高分子材料 第九章第九章 藥用高分子藥用高分子 第十章第十章 環境可降解高分子材料環境可降解高分子材料 第十一章第十一章 高分子

2、液晶高分子液晶 第十二章第十二章 高性能高分子高性能高分子特種高分子特種高分子第一章第一章緒緒 論論研究生課程研究生課程內容提綱內容提綱高分子材料簡史高分子材料簡史特種高分子概念及分類特種高分子概念及分類 特種高分子制備方法特種高分子制備方法 特種高分子的展望特種高分子的展望 4123研究生課程1. 高分子材料簡史高分子材料簡史高分子的高分子的概念概念始于始于20世紀世紀20年代，但應用更早。年代，但應用更早。n1839年年，美國人，美國人Goodyear發明發明硫化橡膠硫化橡膠。n1855年年，英國人，英國人Parks用硝化纖維素與樟腦混合制得用硝化纖維素與樟腦混合制得賽璐賽璐珞珞。n188

3、9年年，法國人，法國人De Chardonnet（夏爾多內）發明（夏爾多內）發明人造絲人造絲。n1907年年，酚醛樹脂酚醛樹脂誕生。誕生。n1920年年，德國人，德國人Staudinger發表了發表了“論聚合論聚合”的論文，提的論文，提出了出了高分子的概念高分子的概念，并預測了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲，并預測了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的結構。酯等聚合物的結構。n1935年年，Carothes發明發明尼龍尼龍66，1938年工業化。年工業化。研究生課程n30年代年代，一系列，一系列烯烴類加聚物烯烴類加聚物被合成出來并工業化，被合成出來并工業化，PVC（19271937），），PVAc（

4、1936），），PMMA（19271931），），PS（19341937），），LDPE（1939）。自由基聚）。自由基聚合發展。合發展。n高分子溶液理論高分子溶液理論在在30年代建立，并成功測定了聚合物的分年代建立，并成功測定了聚合物的分子量。子量。Flory為此獲得諾貝爾獎。為此獲得諾貝爾獎。n40年代年代，二次大戰促進了高分子材料的發展，一大批重要，二次大戰促進了高分子材料的發展，一大批重要的橡膠和塑料被合成出來。的橡膠和塑料被合成出來。丁苯橡膠丁苯橡膠（1937），），丁腈橡膠丁腈橡膠（1937），），丁基橡膠丁基橡膠（1940），），有機氟材料有機氟材料（1943），），ABS（19

5、47），），滌綸樹脂滌綸樹脂（19401950）。）。n50年代年代，Ziegler和和Natta發明發明配位聚合催化劑配位聚合催化劑，制得，制得高密高密度度PE和和有規有規PP，低級烯烴得到利用。，低級烯烴得到利用。研究生課程n1956年年，美國人，美國人Szwarc發明發明活性陰離子聚合活性陰離子聚合，開創了高分，開創了高分子結構設計的先河。子結構設計的先河。n50年后期至年后期至60年代年代，大量高分子工程材料問世。，大量高分子工程材料問世。聚甲醛聚甲醛（1956），），聚碳酸酯聚碳酸酯（1957），），聚砜聚砜（1965），），聚苯醚聚苯醚（1964），），聚酰亞胺聚酰亞胺（1962）

6、。）。n60年代以后年代以后，特種高分子特種高分子得到發展。得到發展。n80年代以后年代以后，新的聚合方法和新結構的聚合物不斷出現和，新的聚合方法和新結構的聚合物不斷出現和發展。發展。l新的聚合方法新的聚合方法：陽離子活性聚合、基團轉移聚合、活性自陽離子活性聚合、基團轉移聚合、活性自由基聚合、等離子聚合等；由基聚合、等離子聚合等；l新結構的聚合物新結構的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星狀聚合物、樹枝狀聚合物、超支化聚合物、含狀聚合物、樹枝狀聚合物、超支化聚合物、含C60聚合物聚合物等。等。研究生課程2.特種高分子基本概念特種高分子基本概念特種高分子特

7、種高分子是相對于是相對于通用高分子通用高分子而言的。而言的。n通用高分子材料通用高分子材料：應用面廣量大，價格較低。根據其性質：應用面廣量大，價格較低。根據其性質和用途可分為和用途可分為五大類五大類：化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑粘合劑。n特種高分子材料特種高分子材料：帶有特殊物理、力學、化學性質和功能：帶有特殊物理、力學、化學性質和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分通用高分子材料子材料的范疇。的范疇。特種高分子特種高分子可細分為可細分為功能功能高分子高分子和和高性能高性能高分子高分子。研究生

8、課程n功能功能：指從外部向材料輸入信號時，材料內部發生質和量指從外部向材料輸入信號時，材料內部發生質和量的變化而產生輸出的特性的變化而產生輸出的特性。例如例如，材料在受到外部光的輸，材料在受到外部光的輸入時，材料可以輸出電性能，稱為入時，材料可以輸出電性能，稱為材料的光電功能材料的光電功能；材料；材料在受到多種介質作用時，能有選擇地分離出其中某些介質，在受到多種介質作用時，能有選擇地分離出其中某些介質，稱為稱為材料的選擇分離性材料的選擇分離性。此外，如壓電性、藥物緩釋放性。此外，如壓電性、藥物緩釋放性等，都屬于等，都屬于功能功能的范疇。的范疇。n性能性能：材料對外部作用的抵抗特性材料對外部作用

9、的抵抗特性。例如例如，對外力的抵抗，對外力的抵抗表現為材料的表現為材料的強度、模量強度、模量等；對熱的抵抗表現為等；對熱的抵抗表現為耐熱性耐熱性；對光、電、化學藥品的抵抗，則表現為材料的對光、電、化學藥品的抵抗，則表現為材料的耐光性、絕耐光性、絕緣性、防腐蝕性緣性、防腐蝕性等。等。研究生課程功能高分子功能高分子：是指當：是指當有外部刺激有外部刺激時，能通過時，能通過化學化學或物理或物理的方法的方法做出相應輸出做出相應輸出的高分子材料。的高分子材料。它主它主要為具有要為具有某些特殊功能某些特殊功能的高分子，例如分離材料的高分子，例如分離材料（離子交換樹脂、分離膜等）、感光高分子、導（離子交換樹脂

10、、分離膜等）、感光高分子、導電高分子、光電轉換高分子、醫用高分子、高分電高分子、光電轉換高分子、醫用高分子、高分子藥物、高分子催化劑、高分子試劑等。子藥物、高分子催化劑、高分子試劑等。高性能高分子高性能高分子：是對：是對外力外力有特別強的有特別強的抵抗能力抵抗能力的的高分子材料。高分子材料。它主要是具有它主要是具有超越常規的超越常規的物理、化物理、化學、力學、熱學和電學等性能的高分子，例如耐學、力學、熱學和電學等性能的高分子，例如耐高溫高分子、生物降解高分子、高吸水性高分子、高溫高分子、生物降解高分子、高吸水性高分子、高分子液晶等。高分子液晶等。研究生課程n從實用的角度看，對從實用的角度看，對

11、功能材料功能材料來說，人們著眼于它們所具來說，人們著眼于它們所具有的有的獨特的功能獨特的功能；而對；而對高性能材料高性能材料，人們關心的是它與，人們關心的是它與通通用材料用材料在性能上的在性能上的差異差異。n功能高分子化學功能高分子化學在在高分子化學高分子化學中的地位相當于中的地位相當于精細化工精細化工在在化工領域化工領域地位，因此有人稱地位，因此有人稱功能高分子功能高分子為為精細高分子精細高分子，指，指其產品的產量小、產值高、制造工藝復雜、性能獨特。其產品的產量小、產值高、制造工藝復雜、性能獨特。n在英文專業期刊上，常將在英文專業期刊上，常將功能高分子功能高分子稱為稱為Functional

12、polymers 或或 Fine polymers，特種高分子特種高分子稱為稱為Speciality polymers。研究生課程2.1 特種高分子分類特種高分子分類 日本著名功能高分子專家日本著名功能高分子專家中村茂夫中村茂夫教授認為，教授認為，功能高分子功能高分子可從以下幾個方面分類。可從以下幾個方面分類。1. 力學功能材料力學功能材料 強化功能材料強化功能材料，如超高強材料、高結晶材料等；，如超高強材料、高結晶材料等； 彈性功能材料彈性功能材料，如熱塑性彈性體等。，如熱塑性彈性體等。2. 化學功能材料化學功能材料 分離功能材料分離功能材料，如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡合，如分離膜、離

13、子交換樹脂、高分子絡合物等；物等； 反應功能材料反應功能材料，如高分子催化劑、高分子試劑；，如高分子催化劑、高分子試劑； 生物功能材料生物功能材料，如固定化酶、生物反應器等。，如固定化酶、生物反應器等。研究生課程3. 物理化學功能材料物理化學功能材料 耐高溫高分子耐高溫高分子，高分子液晶等；，高分子液晶等； 電學功能材料電學功能材料，如導電性高分子、超導高分子，感電子，如導電性高分子、超導高分子，感電子性高分子等；性高分子等； 光學功能材料光學功能材料，如感光高分子、導光性高分子，光敏性，如感光高分子、導光性高分子，光敏性高分子等；高分子等； 能量轉換功能材料能量轉換功能材料，如壓電性高分子、

14、熱電性高分子等。，如壓電性高分子、熱電性高分子等。4. 生物化學功能材料生物化學功能材料 人工臟器用材料人工臟器用材料，如人工腎、人工心肺等；，如人工腎、人工心肺等； 高分子藥物高分子藥物，如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、，如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農藥等；高分子農藥等； 生物分解材料生物分解材料，如可降解性高分子材料等。，如可降解性高分子材料等。研究生課程 國內一般采用按其國內一般采用按其性質、功能或實際用途性質、功能或實際用途來劃來劃分特種高分子材料，具體可劃分為分特種高分子材料，具體可劃分為8種類型。種類型。1.反應性高分子材料反應性高分子材料，包括高分子試劑、高分子

15、催化劑和包括高分子試劑、高分子催化劑和高分子染料，特別是高分子固相合成試劑和固定化酶試高分子染料，特別是高分子固相合成試劑和固定化酶試劑等。劑等。2.光敏型高分子光敏型高分子，包括各種光穩定劑、光刻膠，感光材料、包括各種光穩定劑、光刻膠，感光材料、非線性光學材料、光導材料和光致變色材料等。非線性光學材料、光導材料和光致變色材料等。3.電性能高分子材料電性能高分子材料，包括導電聚合物、能量轉換型聚合包括導電聚合物、能量轉換型聚合物、電致發光和電致變色材料以及其他電敏感性材料等。物、電致發光和電致變色材料以及其他電敏感性材料等。研究生課程4.高分子分離材料高分子分離材料，包括各種分離膜、緩釋膜和其

16、他半透包括各種分離膜、緩釋膜和其他半透性膜材料、離子交換樹脂、高分子螯合劑、高分子絮凝性膜材料、離子交換樹脂、高分子螯合劑、高分子絮凝劑等。劑等。5.高分子吸附材料高分子吸附材料，包括高分子吸附性樹脂、高吸水性高包括高分子吸附性樹脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。分子、高吸油性高分子等。6.高分子智能材料高分子智能材料，包括高分子記憶材料、信息存儲材料包括高分子記憶材料、信息存儲材料和光、磁、和光、磁、pH、壓力感應材料等。、壓力感應材料等。7.醫藥用高分子材料醫藥用高分子材料，包括醫用高分子材料、藥用高分子包括醫用高分子材料、藥用高分子材料和醫藥用輔助材料等。材料和醫藥用輔助材料等。8.

17、高性能工程材料高性能工程材料，如高分子液晶材料，耐高溫高分子材如高分子液晶材料，耐高溫高分子材料、高強高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能料、高強高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纖維材料、生物降解高分子等。纖維材料、生物降解高分子等。研究生課程3.特種高分子制備方法特種高分子制備方法特種高分子特種高分子材料的材料的特點特點在于他們特殊的在于他們特殊的“性能性能”和和“功能功能”，因此在制備這些高分子材料的時候，因此在制備這些高分子材料的時候，分子設計分子設計成為十分關鍵的研究內容。成為十分關鍵的研究內容。n設計一種能設計一種能滿足一定需要的滿足一定需要的特種高分子材料是高分子化學特

18、種高分子材料是高分子化學研究的一項研究的一項主要目標主要目標。具有良好性質與功能的高分子材料。具有良好性質與功能的高分子材料的制備成功與否，在很大程度的制備成功與否，在很大程度取決于取決于設計方法和制備路線設計方法和制備路線的制定。的制定。n從上一世紀從上一世紀50年代起，年代起，活性聚合活性聚合和和可控聚合可控聚合等一大批高等一大批高分子合成新方法的出現，為高分子的分子結構設計提供了分子合成新方法的出現，為高分子的分子結構設計提供了強有力的手段。強有力的手段。研究生課程n活性聚合活性聚合最典型的特征是最典型的特征是引發速度遠遠大于增長速度引發速度遠遠大于增長速度，并且在特定條件下并且在特定條

19、件下不存在鏈終止反應和鏈轉移反應不存在鏈終止反應和鏈轉移反應，亦，亦即即活性中心不會自己消失活性中心不會自己消失。這些特點導致了聚合產物的。這些特點導致了聚合產物的相對分子質量可控、相對分子質量分布很窄，并且可利相對分子質量可控、相對分子質量分布很窄，并且可利用活性端基制備含有特殊官能團的高分子材料。用活性端基制備含有特殊官能團的高分子材料。n活性聚合活性聚合主要是主要是陰離子活性聚合陰離子活性聚合。其他各種聚合反應類。其他各種聚合反應類型（型（陽離子聚合、自由基聚合陽離子聚合、自由基聚合等）的等）的鏈轉移反應和鏈終鏈轉移反應和鏈終止反應一般不可能完全避免止反應一般不可能完全避免，但在某些特定

20、條件下，鏈，但在某些特定條件下，鏈轉移反應和鏈終止反應可以被控制在最低限度而忽略不轉移反應和鏈終止反應可以被控制在最低限度而忽略不計。這樣，聚合反應就具有了活性的特征。通常稱這類計。這樣，聚合反應就具有了活性的特征。通常稱這類雖存在鏈轉移反應和鏈終止反應但雖存在鏈轉移反應和鏈終止反應但宏觀上類似于活性聚宏觀上類似于活性聚合合的聚合反應為的聚合反應為“可控聚合可控聚合”。3.13.1高分子合成新技術高分子合成新技術研究生課程研究生課程HI/I2引發引發2-乙酰氧乙基乙烯基醚乙酰氧乙基乙烯基醚(陽離子陽離子)聚合時聚合時單體單體轉化率與數均分子量和分子量分布轉化率與數均分子量和分子量分布的關系的關

21、系研究生課程n從活性聚合的特征和自由基聚合的反應機理來理解，實從活性聚合的特征和自由基聚合的反應機理來理解，實現現自由基活性自由基活性/可控聚合可控聚合的的關鍵關鍵是是如何防止聚合過程中因如何防止聚合過程中因鏈終止反應和鏈轉移反應而產生無活性聚合物鏈鏈終止反應和鏈轉移反應而產生無活性聚合物鏈。n先后開發出了先后開發出了引發引發-轉移轉移-終止法終止法(iniferter法法)、氮氧穩定氮氧穩定自由基法自由基法(TEMPO引發體系引發體系)、可逆加成可逆加成-斷裂鏈轉移自斷裂鏈轉移自由基聚合由基聚合(RAFT)和和原子轉移自由基聚合原子轉移自由基聚合。RR*RMRM*MM研究生課程 特種高分子材

22、料的制備是通過特種高分子材料的制備是通過化學或者物理的化學或者物理的方法方法按照材料的設計要求按照材料的設計要求將功能基與高分子骨將功能基與高分子骨架相結合架相結合，從而實現預定功能。，從而實現預定功能。 其其制備方法制備方法可歸納為以下四種類型：可歸納為以下四種類型： 功能性小分子功能性小分子材料的高分子化；材料的高分子化； 已有高分子材料已有高分子材料的功能化；的功能化； 多功能材料的多功能材料的復合復合； 已有功能高分子材料的已有功能高分子材料的功能擴展功能擴展。3.23.2特種高分子材料制備方法分類特種高分子材料制備方法分類研究生課程3.2.1功能性小分子材料的高分子化功能性小分子材料

23、的高分子化 對具有一定對具有一定功能性小分子功能性小分子進行進行高分子化反應高分子化反應，賦予其高分子的功能特點，即有可能開發出新賦予其高分子的功能特點，即有可能開發出新的功能高分子材料。的功能高分子材料。 優點優點：生成的功能高分子生成的功能高分子功能基分布均勻功能基分布均勻；聚；聚合物結構可以通過聚合機理合物結構可以通過聚合機理預先設計預先設計；產物的；產物的穩定性較好穩定性較好。 缺點缺點：在功能性小分子中在功能性小分子中需要引入可聚合基團需要引入可聚合基團，而這種引入常常需要復雜的合成反應；要求在而這種引入常常需要復雜的合成反應；要求在反應中反應中不破壞不破壞原有結構和功能；當需要引入

24、的原有結構和功能；當需要引入的功能基功能基穩定性不好時穩定性不好時需要加以保護；有時引入需要加以保護；有時引入功能基后對功能基后對單體聚合的活性單體聚合的活性會有影響。會有影響。研究生課程 (1) 功能性小分子單體功能性小分子單體直接直接發生聚合反應發生聚合反應n通過在功能性小分子中通過在功能性小分子中引入可聚合基團引入可聚合基團得到單體，然后得到單體，然后進行進行均聚或共聚均聚或共聚反應生成功能聚合物。這些可聚合功能反應生成功能聚合物。這些可聚合功能性單體中的可聚合基團一般為：性單體中的可聚合基團一般為：雙鍵、羥基、羧基、氨雙鍵、羥基、羧基、氨基、環氧基、酰氯基、吡咯基、噻吩基基、環氧基、酰

25、氯基、吡咯基、噻吩基等基團。可以發等基團。可以發生加成聚合反應，開環聚合反應，縮聚反應以及氧化偶生加成聚合反應，開環聚合反應，縮聚反應以及氧化偶合反應。合反應。吡咯基、噻吩基吡咯基、噻吩基 (Z為連接基團，為連接基團，R為功能型小分子為功能型小分子)研究生課程n丙烯酸分子中帶有丙烯酸分子中帶有雙鍵雙鍵，同時又帶有，同時又帶有活性羧基活性羧基。經過。經過自由自由基均聚或共聚基均聚或共聚，即可形成聚丙烯酸及其共聚物，可以作為，即可形成聚丙烯酸及其共聚物，可以作為弱酸性離子交換樹脂、高吸水性樹脂等應用。這是帶有功弱酸性離子交換樹脂、高吸水性樹脂等應用。這是帶有功能性基團的單體聚合制備功能高分子的簡單

26、例子。能性基團的單體聚合制備功能高分子的簡單例子。n含雙鍵的含雙鍵的環氧丙烯酸酯環氧丙烯酸酯單體，可用于制備單體，可用于制備功能性粘合劑功能性粘合劑。研究生課程 (2) 功能性小分子通過功能性小分子通過聚合包埋聚合包埋與高分子材料結與高分子材料結合合(高分子微膠囊高分子微膠囊)n該方法是利用生成高分子的該方法是利用生成高分子的束縛作用束縛作用將功能性小分子以將功能性小分子以某種形式某種形式包埋包埋固定在高分子材料中來制備功能高分子材固定在高分子材料中來制備功能高分子材料。在聚合反應之前，向單體溶液中加入小分子功能化料。在聚合反應之前，向單體溶液中加入小分子功能化合物，在聚合過程中小分子被生成的

27、聚合物所包埋。合物，在聚合過程中小分子被生成的聚合物所包埋。n這種方法得到的功能高分子材料，聚合物骨架與小分子這種方法得到的功能高分子材料，聚合物骨架與小分子功能化合物之間功能化合物之間沒有化學鍵連接沒有化學鍵連接，固化作用通過聚合物，固化作用通過聚合物的的包絡作用包絡作用來完成。來完成。優點優點是方法簡便，功能小分子的性是方法簡便，功能小分子的性質不受聚合物性質的影響，因此特別適宜酶等對環境敏質不受聚合物性質的影響，因此特別適宜酶等對環境敏感材料的固化。感材料的固化。 缺點缺點是在使用過程中包絡的小分子功能是在使用過程中包絡的小分子功能化合物容易逐步失去，特別是在溶脹條件下使用，將加化合物容

28、易逐步失去，特別是在溶脹條件下使用，將加快固化酶的失活過程。快固化酶的失活過程。研究生課程3.2.2已有高分子材料的功能化已有高分子材料的功能化 通過通過高分子的化學反應高分子的化學反應是制備特種高分子的重是制備特種高分子的重要方法之一。通過高分子的化學反應，可以將要方法之一。通過高分子的化學反應，可以將天然和合成的通用高分子轉變為具有天然和合成的通用高分子轉變為具有新型結構新型結構與功能與功能的聚合物。的聚合物。 高分子的化學反應有很多種類型，一般根據高分子的化學反應有很多種類型，一般根據聚聚合度和基團的變化合度和基團的變化（側基和端基）進行分類。（側基和端基）進行分類。n1)聚合度基本不變

29、聚合度基本不變，側基或端基發生變化的反應。側基或端基發生變化的反應。這類反應常常被稱做這類反應常常被稱做相似轉變相似轉變。許多功能高分。許多功能高分子，如高分子試劑、高分子催化劑等都可用這子，如高分子試劑、高分子催化劑等都可用這種方法制備。種方法制備。研究生課程n2) 聚合度變大的反應聚合度變大的反應，如交聯，接枝，嵌段，擴如交聯，接枝，嵌段，擴鏈等。其中接枝、嵌段等方法是制備個特種與功鏈等。其中接枝、嵌段等方法是制備個特種與功能高分子常用的方法。能高分子常用的方法。n3) 聚合度變小的反應聚合度變小的反應，如解聚、降解等。這類反如解聚、降解等。這類反應在特種與功能高分子的制備中較少見。應在特

30、種與功能高分子的制備中較少見。雖然高分子的化學反應種類繁多，但用于特種高雖然高分子的化學反應種類繁多，但用于特種高分子制備的分子制備的主要為主要為聚合度基本不變或變大聚合度基本不變或變大的反應，的反應，亦即主要為亦即主要為基團發生變化基團發生變化的反應。的反應。功能基與聚合物間可以為化學鍵作用，也可以為功能基與聚合物間可以為化學鍵作用，也可以為非共價鍵作用。非共價鍵作用。研究生課程 (1)利用化學反應將利用化學反應將活性功能基引入聚合物骨架活性功能基引入聚合物骨架，從而改變聚合物的物理化學性質，賦予其新的從而改變聚合物的物理化學性質，賦予其新的功能。功能。n通常用于這種功能化反應的高分子材料都

31、是通常用于這種功能化反應的高分子材料都是較廉價的通較廉價的通用材料用材料。 在選擇聚合物母體的時候應考慮在選擇聚合物母體的時候應考慮許多因素許多因素，首，首先應較容易地接上功能性基團，此外還應考慮價格低廉，先應較容易地接上功能性基團，此外還應考慮價格低廉，來源豐富，具有機械、熱、化學穩定性等等。來源豐富，具有機械、熱、化學穩定性等等。n常見的品種包括聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚常見的品種包括聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚（甲基）丙烯酸酯及其共聚物、聚丙烯酰胺、聚環氧氯（甲基）丙烯酸酯及其共聚物、聚丙烯酰胺、聚環氧氯丙烷及其共聚物、聚乙烯亞胺、纖維素等，其中丙烷及其共聚物、聚乙烯亞胺、纖維

32、素等，其中使用最使用最多的多的是是聚苯乙烯聚苯乙烯。研究生課程n聚苯乙烯分子中的苯環比較活潑，可以進行一系列的聚苯乙烯分子中的苯環比較活潑，可以進行一系列的芳香芳香取代反應取代反應，如磺化、氯甲基化、鹵化、硝化、鋰化、烷基，如磺化、氯甲基化、鹵化、硝化、鋰化、烷基化、羧基化、氨基化等等。化、羧基化、氨基化等等。n此外，還可以使用此外，還可以使用無機高分子無機高分子作為載體，作為載體，其優點其優點在于機械在于機械強度高，可以耐受較高壓力。強度高，可以耐受較高壓力。 如如硅膠和玻璃珠硅膠和玻璃珠表面存在表面存在大量的硅羥基，這些羥基可以通過與三氯硅烷等試劑反應，大量的硅羥基，這些羥基可以通過與三氯

33、硅烷等試劑反應，直接引入功能基，用作高分子吸附劑。直接引入功能基，用作高分子吸附劑。SO3HCH2ClCH2NR3Cl+CH2NR3OH+ClCH2OCH3ZnCl2NaOHH2SO4NR3研究生課程 (2) 功能性小分子與聚合物共混功能性小分子與聚合物共混n這種方法可以用于當聚合物或者功能性小分子這種方法可以用于當聚合物或者功能性小分子缺乏反應缺乏反應活性活性，不能或者，不能或者不易采用化學方法進行功能化不易采用化學方法進行功能化，或者被，或者被引入的功能性物質引入的功能性物質對化學反應過于敏感對化學反應過于敏感，不能承受化學，不能承受化學反應條件的情況下對其進行功能化。反應條件的情況下對其

34、進行功能化。n與與化學法化學法相比，通過與聚合物共混制備功能高分子的相比，通過與聚合物共混制備功能高分子的主主要缺點要缺點是共混物不夠穩定，在使用條件下（如溶脹、成是共混物不夠穩定，在使用條件下（如溶脹、成膜等）功能聚合物容易由于功能性小分子的流失而逐步膜等）功能聚合物容易由于功能性小分子的流失而逐步失去活性。失去活性。研究生課程3.2.3多功能材料的復合多功能材料的復合 將將兩種以上的功能高分子材料兩種以上的功能高分子材料以某種方式結合，以某種方式結合，將形成新的功能材料，而且具有任何單一功能將形成新的功能材料，而且具有任何單一功能高分子均不具備的性能，這一結合過程被稱為高分子均不具備的性能

35、，這一結合過程被稱為多功能高分子材料多功能高分子材料的復合過程。的復合過程。 n這方面這方面最典型的例子最典型的例子是是單向導電聚合物單向導電聚合物的制備。帶有的制備。帶有可可逆氧化還原基團逆氧化還原基團的導電聚合物，其導電方式是沒有方向的導電聚合物，其導電方式是沒有方向性的，但如果將帶有性的，但如果將帶有不同氧化還原電位不同氧化還原電位的兩種聚合物復的兩種聚合物復合在一起，放在兩電極之間，可發現導電是單向的。這合在一起，放在兩電極之間，可發現導電是單向的。這是因為只有還原電位高的處在氧化態的聚合物能夠還原是因為只有還原電位高的處在氧化態的聚合物能夠還原另一種還原電位低的處在還原態的聚合物，將

36、電子傳遞另一種還原電位低的處在還原態的聚合物，將電子傳遞給它，而無論還原電位低的導電聚合物處在何種氧化態，給它，而無論還原電位低的導電聚合物處在何種氧化態，均不能還原處在氧化態的高還原電位聚合物。均不能還原處在氧化態的高還原電位聚合物。研究生課程3.2.4已有功能高分子材料的功能擴展已有功能高分子材料的功能擴展 在在同一種功能材料同一種功能材料中，甚至在中，甚至在同一個分子同一個分子中引中引入入兩種以上的功能基團兩種以上的功能基團也是制備新型功能聚合也是制備新型功能聚合物的一種方法。以這種方法制備的聚合物，或物的一種方法。以這種方法制備的聚合物，或者者集多種功能于一身集多種功能于一身，或者，或

37、者兩種功能起協同作兩種功能起協同作用用，產生出新的功能。，產生出新的功能。n例如，在高分子試劑中引入兩個不同基團，并固定在相例如，在高分子試劑中引入兩個不同基團，并固定在相鄰位置，可以實現鄰位置，可以實現鄰位協同作用鄰位協同作用。這時高分子試劑中的。這時高分子試劑中的一個功能基團以一個功能基團以靜電引力靜電引力或者或者其他性質的親核力其他性質的親核力吸引住吸引住底物的一端，將底物固定，同時鄰位的另一個功能基就底物的一端，將底物固定，同時鄰位的另一個功能基就近攻擊底物的另一端，即近攻擊底物的另一端，即反應中心反應中心，進行化學反應。在，進行化學反應。在這種化學反應中，由于高分子試劑中存在著鄰位協

38、同作這種化學反應中，由于高分子試劑中存在著鄰位協同作用，因而反應速度大大加快，用，因而反應速度大大加快，選擇性提高選擇性提高。研究生課程4.特種高分子的展望特種高分子的展望特種高分子特種高分子的發展背景，的發展背景，特種高分子材料的發特種高分子材料的發展展基于基于兩個重要背景兩個重要背景：經濟發展的需要經濟發展的需要和和科學科學技術的需要技術的需要。 經濟發展的需要經濟發展的需要。1973年和年和1978年兩次世界性的石油大年兩次世界性的石油大危機，使原油價格猛漲。以石油為主要原料的高分子材危機，使原油價格猛漲。以石油為主要原料的高分子材料成本呈直線上升，商品市場陷入極為困難的處境。在料成本呈

39、直線上升，商品市場陷入極為困難的處境。在這樣的這樣的經濟背景經濟背景下，迫使人們試圖用同樣的原材料，去下，迫使人們試圖用同樣的原材料，去制備價值更高的產品。功能高分子在這種外部條件促使制備價值更高的產品。功能高分子在這種外部條件促使下迅速地發展了起來。下迅速地發展了起來。 科學技術發展的需科學技術發展的需要要。20世紀世紀8090年代，科學技術有年代，科學技術有了迅速發展。能源、信息、電子和生命科學等領域的發了迅速發展。能源、信息、電子和生命科學等領域的發展，對高分子材料提出了新的要求。即要求高分子材料展，對高分子材料提出了新的要求。即要求高分子材料具有迄今還不曾有過的具有迄今還不曾有過的高性

40、能和高功能高性能和高功能，甚至要求既具，甚至要求既具有高功能亦具有高性能的高分子材料。有高功能亦具有高性能的高分子材料。研究生課程各種高分子材料的產量和價格比各種高分子材料的產量和價格比*品品 種種主要產品舉例主要產品舉例產量產量 /萬噸萬噸/年年價格比價格比通用高分子材料通用高分子材料LDPE，HDPE，PVC，PP，PS10001中間高分子材料中間高分子材料ABS，PMMA100100012工程高分子材料工程高分子材料PA，PC，POM，PBT，PPO208024特種高分子材料特種高分子材料有機氟材料，耐熱性高分子，各種有機氟材料，耐熱性高分子，各種功能高分子功能高分子12010100* 價格比以通用高分子為價格比以通用高分子為1計。計。4.14.1經濟發展的需要經濟發展的需要研究生課程n新能源的要求新能源的要求。可高效轉換太陽能的功能高分子材料。可高效轉換太陽能的功能高分子材料。如換能型高分子分離膜的利用。如換能型高分子分離膜的利用。n交通和宇航技術的要求交通和宇航技術的要求。航天上提高載荷、航空上航天上提高載荷、航空上安全省油和汽車省油和高速的課題，在一定程度上可采安全省油和汽車省油和高速的課題，在一定程度上可采用特種高分子材料實現。用特種高分子材料實現。n微電子技術的要求微電子技術的要求。高度集成化是微電子工業發展高度集成化是微電子工業發展的趨勢。因此，高功能的光致抗蝕