【正文】 教學(xué)目的： 通過課堂引導(dǎo)，課后查閱資料、閱讀文獻(xiàn)等手段獲取功能材料的有關(guān)信息。通過對(duì)功能高分子材料的學(xué)習(xí)，了解高分子材料在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、高新科技領(lǐng)域和提高人民生活質(zhì)量中的重要作用。 教學(xué)重點(diǎn)： 功能高分子材料的主要種類、代表物的重要性能和應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn)： 了解一些功能能高分子材料的制備方法、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。 第一章 緒論 高分子材料科學(xué)的歷史回顧 高分子的概念始于 20世紀(jì) 20年代，但應(yīng)用更早。 ? 1839年，美國人 Goodyear發(fā)明硫化橡膠。 ? 1855年，英國人 Parks用硝化纖維素與樟腦混合制得賽璐珞。 ? 1889年，法國人 De Chardon（夏爾多內(nèi)） 發(fā)明人造絲 。 ? 1907年，酚醛樹脂誕生。 第一章 緒論 ? 1920年，德國人 Staudinger發(fā)表了“論聚合”的論文，提出了高分子的概念，并預(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， Carothes發(fā)明尼龍 66， 1938年工業(yè)化。 ? 30年代，一系列烯烴類加聚物被合成出來并工業(yè)化， PVC（ 1927～ 1937）， PVAc（ 1936），PMMA（ 1927～ 1931）， PS（ 1934～ 1937），LDPE（ 1939）。自由基聚合發(fā)展。 第一章 緒論 ? 高分子溶液理論在 30年代建立，并成功測(cè)定了聚合物的分子量。 Flory為此獲得諾貝爾獎(jiǎng)。 ? 40年代，二次大戰(zhàn)促進(jìn)了高分子材料的發(fā)展，一大批重要的橡膠和塑料被合成出來。丁苯橡膠（ 1937），丁腈橡膠（ 1937），丁基橡膠（ 1940），有機(jī)氟材料（ 1943）， ABS（ 1947），滌綸樹脂（ 1940～ 1950）。 ? 50年代 ， Ziegler和 Natta發(fā)明配位聚合催化劑，制得高密度 PE和有規(guī) PP，低級(jí)烯烴得到利用。 第一章 緒論 ? 1956年，美國人 Szwarc發(fā)明活性陰離子聚合，開創(chuàng)了高分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的先河。 ? 50年后期至 60年代，大量高分子工程材料問世。聚甲醛（ 1956），聚碳酸酯（ 1957），聚砜（ 1965），聚苯醚（ 1964），聚酰亞胺（ 1962）。 ? 60年代以后，特種高分子和功能高分子得到發(fā)展。 特種高分子：高強(qiáng)度、耐高溫、耐輻射、高頻絕緣、半導(dǎo)體等。 第一章 緒論 功能高分子：分離材料（離子交換樹脂、分離膜 等）、導(dǎo)電高分子、感光高分子、高分子催化劑、高吸水性樹脂、醫(yī)用高分子、藥用高分子、高分子液晶等。 ? 80年代以后，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、等離子聚合等等； ? 新結(jié)構(gòu)的聚合物：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 C60聚合物等等。 第一章 緒論 基本概念 ? 功能高分子與高性能高分子 性能 ： 材料對(duì)外部作用的抵抗特性。例如，對(duì) 外力的抵抗表現(xiàn)為材料的強(qiáng)度、模量等；對(duì)熱的抵 抗表現(xiàn)為耐熱性；對(duì)光、電、化學(xué)藥品的抵抗，則 表現(xiàn)為材料的耐光性、絕緣性、防腐蝕性等。 第一章 緒論 功能： 指從外部向材料輸入信號(hào)時(shí)，材料內(nèi)部發(fā)生 質(zhì)和量的變化而產(chǎn)生輸出的特性。例如，材料在受 到外部光的輸入時(shí)，材料可以輸出電性能，稱為材 料的光電功能；材料在受到多種介質(zhì)作用時(shí)，能有 選擇地分離出其中某些介質(zhì)，稱為材料的選擇分離 性。此外，如壓電性、藥物緩釋放性等，都屬于功 能的范疇。 第一章 緒論 因此： 功能高分子 是指當(dāng)有外部刺激時(shí)，能通過化學(xué)或 物理的方法做出相應(yīng)的高分子材料。 高性能高分子 則是對(duì)外力有特別強(qiáng)的抵抗能力的 高分子材料 。 它們都屬于特種高分子材料的范疇。 什么是功能高分子 ? 第一章 緒論 特種高分子是相對(duì)于通用高分子而言的。 通用高分子材料： 應(yīng)用面廣量大，價(jià)格較低。 根據(jù)其性質(zhì)和用途可分為五個(gè)大類：化學(xué)纖維、塑 料、橡膠、油漆涂料、粘合劑。 特種高分子材料： 帶有特殊物理、力學(xué)、化學(xué) 性質(zhì)和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超 出了原有通用高分子材料的范疇。 第一章 緒論 從實(shí)用的角度看，對(duì)功能材料來說，人們著眼 于它們所具有的獨(dú)特的功能；而對(duì)高性能材料，人 們關(guān)心的是它與通用材料在性能上的差異。 特種高分子和功能高分子是目前高分子 學(xué)科中發(fā)展最快、研究最活躍的新領(lǐng)域。 按照功能來分類 : 化學(xué)功能 離子交換樹脂、螯合樹脂、感光性樹脂、氧化還原樹脂、高分子試劑、高分子催化劑、高分子增感劑、分解性高分子等 第一章 緒論 功能高分子材料的類型 第一章 緒論 物理功能 導(dǎo)電性高分子（包括電子型導(dǎo)電高分子、高分子固態(tài)離子導(dǎo)體、高分子半導(dǎo)體）、高介電性高分子（包括高分子駐極體、高分子壓電體）、高分子光電導(dǎo)體、高分子光生伏打材料、高分子顯示材料、高分子光致變色材料等； . 3 復(fù)合功能 高分子、高分子吸附劑、高分子絮凝劑、高分子表面活性劑、高分子染料、高分子穩(wěn)定劑、高分子相溶劑、高分子功能膜和高分子功能電極等 生物、醫(yī)用功能 抗血栓、控制藥物釋放和生物活性等 第一章 緒論 按照功能特性通常可分成以下幾類： （ 1）分離材料和化學(xué)功能材料 （ 2）電磁功能高分子材料 （ 3）光功能高分子材料 （ 4）生物醫(yī)用高分子材料 從制造和結(jié)構(gòu)的角度考慮： 結(jié)構(gòu)型功能高分子 復(fù)合型功能高分子 第一章 緒論 種 類 功 能 特 性 應(yīng) 用 示 例 高分子分離膜和氣液交換膜 傳質(zhì)作用 化工、制藥、海水淡化、冶金 離子交換樹脂和交換膜 離子交換作用 化工、制藥、水凈化 高分子催化劑和高分子固定酶 催化作用 化工、食品加工、生物工程 高分子試劑 反應(yīng)性 農(nóng)藥、醫(yī)用、環(huán)保 貯氫材料 吸著作用 化工、能源 高吸水性材料 吸著作用 農(nóng)業(yè)、紙制品 導(dǎo)電高分子材料 導(dǎo)電性 防靜電材料、屏蔽材料、固體電 解質(zhì)材料、面狀發(fā)熱體 高分子半導(dǎo)體 導(dǎo)電性 電子技術(shù)和電子器件 光導(dǎo)電材料 光電效應(yīng) 電子照相、光電池、傳感器 壓電高分子 力電效應(yīng) 開關(guān)材料、儀器儀表測(cè)量材料 機(jī)器人觸感材料 高分子磁性體 導(dǎo)磁作用 塑料磁石、磁性橡膠、中子吸收 微型電機(jī) 磁性記錄材料 磁性轉(zhuǎn)換 磁帶、磁盤 電致變色材料 光電效應(yīng) 顯示、記錄 種 類 功 能 特 性 應(yīng) 用 示 例 光致變色、顯示和發(fā)光材料 光色、光電效應(yīng) 自動(dòng)調(diào)節(jié)光線明暗 的太陽鏡和窗玻璃 等、顯示、記錄 液晶高分子 偏光效應(yīng) 顯示、連接器 熒光高分子材料 光化學(xué)作用 情報(bào)處理、熒光染料 光降解高分子材料 光化學(xué) 環(huán)境保護(hù) 光盤基板材料 光學(xué)原理 高密度記錄和貯存信息 人工器官材料 仿人體功能與替代 人體臟器 修補(bǔ)作用 藥物高分子 藥理作用 治療動(dòng)脈硬化、抗血栓 降解性縫合材料 化學(xué)降解 非永久性外科材料 第一章 緒論 功能高分子材料的發(fā)展與展望 功能高分子發(fā)展的背景 （ 1） 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要 自從 1920年施道丁格（ ）建立大分 子概念以來，高分子材料以驚人的速度得到發(fā)展。 至 20世紀(jì) 60年代，高分子材料工業(yè)化已基本完善 ， 解決了人們的衣著、日用品和工業(yè)材料等需求。通 用高分子和工程用高分子的世界總產(chǎn)量已超過幾千 萬噸 /年，特種高分子則為幾十萬噸 /年。 第一章 緒論 1973年和 1978年兩次世界性的石油大危機(jī)，使 原油價(jià)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(chǎng)陷入極為困難的處境。在 這樣的經(jīng)濟(jì)背景下，迫使人們?cè)噲D用同樣的原材 料，去制備價(jià)值更高的產(chǎn)品。功能高分子在這種外 部條件促使下迅速地發(fā)展了起來。 從表 11的數(shù)據(jù)可以看出， 發(fā)展功能高分子材料可以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益 。 第一章 緒論 表 11 各種高分子材料的產(chǎn)量和價(jià)格比 * 品 種 主要產(chǎn)品舉例 產(chǎn)量 /萬噸 /年 價(jià)格比 通用高分子材料 LDPE， HDPE， PVC， PP，