功能高分子.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,功能高分子材料,主讲人：刘晓霞,功能高分子材料是研究什么的？,功能高分子材料,建立在高分子化学与高分子物理基础上，与物理学、生物学、医学密切联系的一门学科，,20,世纪,80,年代中后期开始作为一门完整的学科,研究功能高分子材料的,合成与制备,、,组成与结构,、,构效关系,及,开发应用,各组元本身及四者之间的相互依赖关系的规律,.,什么样的材料才是功能高分子材料？,功能高分子也称为精细高分子或特种高分子，至今还没有一个准确的定义，一般是指具有,传递,、,转换,或,贮存,物质,、,能量,和,信息,作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有特殊的物理功能和化学功能的高分子及其复合材料。,这些物理功能和化学功能包括,光敏性,、,导电性,、,能量转换性,、,磁性,、,选择分离性,、,化学反应活性,、,催化性,、,生物兼容性,、,药理性,等。,主要内容,.,功能高分子的定义、特点及分类,.,功能高分子的制备方法,.,一,.,功能高分子的,定义、特点及分类,1.1,功能高分子的基本概念,功能,高分子,是指高分子的主链或侧链上具有反应性官能团，因而具有特定（物理，化学或生物活性等）,功能的大分子,.,1.2,功能高分子的特点,1.,用途特殊，专一性强,2.,品种多，用量不大,3.,质量轻（与其它功能材料相比）,4.,制备途径多，可设计性强,1.3,功能高分子的类别,国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分,特种和功能高分子材料的划分普遍采用的方法，具,体可划分为,8,种类型。,1.,反应性高分子材料,，包括高分子试剂、高分子催,化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和,固定化酶试剂等。,2.,光敏型高分子,，包括各种光稳定剂、光刻胶，感,光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材,料等。,3.,电性能高分子材料,，包括导电聚合物、能量转换,型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏,感性材料等。,4.,高分子分离材料,，包括各种分离膜、缓释膜和其,他半透性膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、,高分子絮凝剂等。,5.,高分子吸附材料,，包括高分子吸附性树脂、高吸,水性高分子、高吸油性高分子等。,6.,高分子智能材料,，包括高分子记忆材料、信息存,储材料和光、磁、,pH,、压力感应材料等。,7.,医药用高分子材料,，包括医用高分子材料、药用,高分子材料和医药用辅助材料等。,8.,高性能工程材料,，如高分子液晶材料，耐高温高,分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子,材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。,反应性高分子材料,反应型高分子是在有机合成和生物化学领域的,重要成果，已经开发出众多新型高分子试剂和高分,子催化剂应用到科研和生产过程中，在提高合成反,应的选择性、简化工艺过程以及化工过程的绿色化,方面做出了贡献。更重要的是由此发展而来的,固相,合成方法,和,固定化酶技术,开创了有机合成机械化、,自动化、有机反应定向化的新时代，在分子生物学,研究方面起到了关键性作用。,电活性高分子材料,电活性高分子材料的发展导致了,导电聚合物,，,聚合物电解质,，,聚合物电极,的出现。此外,超导、电,致发光、电致变色聚合物,也是近年来的重要研究成,果，其中以,电致发光材料,制作的彩色显示器已经被,日本和美国公司研制成功，有望成为新一代显示器,件。此外众多化学传感器和分子电子器件的发明也,得益于,电活性聚合物和修饰电极,技术的发展。,高分子分离膜材料,高分子分离膜,材料与分离技术的发展在复杂体,系的分离技术方面独辟蹊径，开辟了,气体分离、苦,咸水脱盐、液体消毒,等快速、简便、低耗的新型分,离替代技术，也为电化学工业和医药工业提供了新,型选择性透过和缓释材料。目前高分子分离膜在,海,水淡化,方面已经成为主角，已经拥有制备,18,万吨,/,日,纯水设备的能力。,用作分离膜的材料包括广泛的天然的和人工合,成的,有机高分子材料,和,无机材料,。,原则上讲，凡能成膜的高分子材料和无机材料,均可用于制备分离膜。但实际上，真正成为工业化,膜的膜材料并不多。这主要决定于膜的一些特定要,求，如分离效率、分离速度等。此外，也取决于膜,的制备技术。,目前，实用的有机高分子膜材料有：,纤维素酯,类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料,。从品种来说，,已有成百种以上的膜被制备出来，其中约,40,多种已,被用于工业和实验室中。以日本为例，纤维素酯类,膜占,53,，聚砜膜占,33.3,，聚酰胺膜占,11.7,，其,他材料的膜占,2,，可见纤维素酯类材料在膜材料中,占主要地位。,1.,纤维素酯类膜材料,纤维素是由几千个,椅式构型的葡萄糖基通过,1,4,甙链,连接起来的天然线性高分子化合物，,其结构式为：,从结构上看，每个葡萄糖单元上有三个羟基。,在催化剂（如硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，能,与冰醋酸、醋酸酐进行酯化反应，得到二醋酸纤维,素或三醋酸纤维素。,C,6,H,7,O,2,+(CH,3,CO),2,O,C,6,H,7,O,2,(OCOCH,3,),2,+H,2,O,C,6,H,7,O,2,+3(CH,3,CO),2,O,C,6,H,7,O,2,(OCOCH,3,),3,+2 CH,2,COOH,醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。,醋酸纤维素性能稳定，但在高温和酸、碱存在,下易发生水解。为了改进其性能，进一步提高分离,效率和透过速率，可采用各种不同取代度的醋酸纤,维素的混合物来制膜，也可采用醋酸纤维素与硝酸,纤维素的混合物来制膜。此外，醋酸丙酸纤维素、,醋酸丁酸纤维素也是很好的膜材料。,纤维素醋类材料易受微生物侵蚀，,pH,值适应范,围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。因,此发展了非纤维素酯类（合成高分子类）膜。,2.,非纤维素酯类膜材料,（,1,）非纤维素酯类膜材料的基本特性,分子链中含有亲水性的极性基团；,主链上应有苯环、杂环等刚性基团，使之有,高的抗压密性和耐热性；,化学稳定性好；,具有可溶性；,常用于制备分离膜的合成高分子材料有,聚砜、,聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物,等。,（,2,）主要的非纤维素酯类膜材料,（,i,）聚砜类,聚砜结构中的特征基团为 ，为了引入亲水基,团，常将粉状聚砜悬浮于有机溶剂中，用氯磺酸进行,磺化。,聚砜类树脂常用的制膜溶剂有：,二甲基甲酰胺、,二甲基乙酰胺、,N,甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜,等。,聚砜类树脂具有良好的化学、热学和水解稳定,性，强度也很高，,pH,值适应范围为,1,13,，最高使,用温度达,120,，,抗氧化性和抗氯性都十分优良。因,此已成为重要的膜材料之一。这类树脂中，目前的,代表品种有：,（,ii,）聚酰胺类,早期使用的聚酰胺是,脂肪族聚酰胺,，如尼龙,4,、尼龙,66,等制成的中空纤维膜。这类产品对盐水,的分离率在,80,90,之间，但透水率很低，仅,0.076 ml/cm,2,h,。以后发展了,芳香族聚酰胺,，用它们,制成的分离膜，,pH,适用范围为,3,11,，分离率可达,99.5,（对盐水），透水速率为,0.6 ml/cm2h,。长期,使用稳定性好。由于,酰胺基团易与氯反应，故这种,膜对水中的游离氯有较高要求,。,Du Pont,公司生产的,DPI,型膜,即为由此类膜材,料制成的，它的合成路线如下式所示：,类似结构的芳香族聚酰胺膜材料还有：,（,iii,）芳香杂环类,聚苯并咪唑类,如由,美国,Celanese,公司研制的,PBI,膜,即为此种类,型。这种膜材料可用以下路线合成：,聚苯并咪唑酮类,这类膜的代表是日本帝人公司生产的,PBLL,膜，,其化学结构为：,这种膜对,0.5,NaCl,溶液的分离率达,90,95,，,并有较高的透水速率。,聚吡嗪酰胺类,这类膜材料可用界面缩聚方法制得，反应式为：,聚酰亚胺类,聚酰亚胺具有很好的热稳定性和耐有机溶剂能,力，因此是一类较好的膜材料。例如，下列结构的,聚酰亚胺膜对分离氢气有很高的效率。,其中，,Ar,为芳基，对气体分离的难易次序如下：,H,2,O,，,H(He,),，,H,2,S,，,CO,2,，,O,2,，,Ar(CO,),，,N,2,(CH,4,),，,C,2,H,6,，,C,3,H,8,易 难,聚酰亚胺溶解性差，制膜困难，因此开发了,可,溶性聚酰亚胺,，其结构为：,（,iv,）离子性聚合物,离子性聚合物可用于制备离子交换膜。与离子,交换树脂相同，离子交换膜也可分为,强酸型阳离子,膜、弱酸型阳离子膜、强碱型阴离子膜和弱碱型阴,离子膜,等。在淡化海水的应用中，主要使用的是强,酸型阳离子交换膜。,磺化聚苯醚膜和磺化聚砜膜,是最常用的两种离,子聚合物膜。,（,v,）乙烯基聚合物,用作膜材料的乙烯基聚合物包括聚乙烯醇、聚,乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氯乙,烯、聚丙烯酰胺等。共聚物包括：聚丙烯醇,/,苯乙烯,磺酸、聚乙烯醇,/,磺化聚苯醚、聚丙烯腈,/,甲基丙烯,酸酯、聚乙烯,/,乙烯醇等。聚乙烯醇,/,丙烯腈接枝共,聚物也可用作膜材料。,医药用高分子材料,医药用功能高分子,是目前发展非常迅速的一个,领域，,高分子药物、高分子人工组织器官在定向给药、器官替代、整形外科和拓展治疗,范围方面做出了相当大的贡献。,人工骨材料、高分子药用材料,医用高分子的分类,医用高分子是一门较年轻的学科，发展历史不,长，因此,医用高分子的定义至今尚不十分明确,。另,外，由于医用高分子是由多学科参与的交叉学科，,根据不同学科领域的习惯出现了不同的分类方式。,目前医用高分子材料随来源、应用目的等可以,分为多种类型。各种医用高分子材料的名称也很不,统一。,日本医用高分子专家樱井靖久将医用高分子分成如下的五大类：,（,1,）与生物体组织不直接接触的材料,这类材料用于制造虽在医疗卫生部门使用，但不直接与生物体组织接触的医疗器械和用品,。如药剂容器、血浆袋、输血输液用具、注射器、化验室用品、手术室用品等。,（,2,）与皮肤、粘膜接触的材料,用这类材料制造的医疗器械和用品，需与人体肌肤与粘膜接触，但不与人体内部组织、血液、体液接触,，因此要求无毒、无刺激，有一定的机械强度。用这类材料制造的物品如手术用手套、麻醉用品（吸氧管、口罩、气管插管等）、诊疗用品（洗眼用具、耳镜、压舌片、灌肠用具、肠、胃、食道窥镜导管和探头、腔门镜、导尿管等）、绷带、橡皮膏等。人体整容修复材料，例如假肢、假耳、假眼、假鼻等，也都可归入这一类中。,（,3,）与人体组织短期接触的材料,这类材料大多用来制造在手术中暂时使用或暂时替代病变器官的人工脏器,，如人造血管、人工心脏、人工肺、人工肾脏渗析膜、人造皮肤等。这类材料在使用中需与肌体组织或血液接触，故一般要求有较好的生物体适应性和抗血栓性。,（,4,）长期植入体内的材料,用这类材料制造的人工脏器或医疗器具，一经植入人体内，将伴随人的终生，不再取出,。因此要求有非常优异的生物体适应性和抗血栓性，并有较高的机械强度和稳定的化学、物理性质。用这类材料制备的人工脏器包括：脑积水症髓液引流管、人造血管、人工瓣膜、人工气管、人工尿道、人工骨骼、人工关节、手术缝合线、组织粘合剂等。,（,5,）药用高分子,这类高分子包括,大分子化药物和药物高分子,。,前者是指将传统的小分子药物大分子化，如聚青霉素；后者则指本身就有药理功能的高分子，如阴离子聚合物型的干扰素诱发剂。,除此之外，还有以下一些常用的分类方法。,（,1,）按材料的来源分类,1,）天然医用高分子材料,如胶原、明胶、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、,多糖、甲壳素及其衍生物等。,2,）人工合成医用高分子材料,如聚氨酯、硅橡胶、聚酯等。,3,）天然生物组织与器官,取自患者自体的组织，例如采用自身隐静脉作为冠状动脉搭桥术的血管替代物；,取自其他人的同种异体组织，例如利用他,人角膜治疗患者的角膜疾病；,来自其他动物的异种同类组织，例如采用,猪的心脏瓣膜代替人的心脏瓣膜，治疗心脏病等。,（,2,）按材料与活体组织的相互作用关系分类,1,）生物惰性高分子材料,在体内不降解、不变性、不会引起长期组织反应的高分子材料，适合长期植入体内。,2,）生物活性高分子材料,指植入生物体内能与周围组织发生相互作用，促进肌体组织、细胞等生长的材料。,3,）生物吸收高分子材料,这类材料又称生物降解高分子材料。这类材料在体内逐渐降解，其降解产物能被肌体吸收代谢，获通过排泄系统排出体外，对人体健康没有影响。如用聚乳酸制成的体内手术缝合线、体内粘合剂等。,（,3,）按生物医学用途分类,1,）硬组织相容性高分子材料,如骨科、齿科用高分子材料；,2,）软组织相容性高分子材料,3,）血液相容性高分子材料,4,）高分子药物和药物控释高分子材料,（,4,）按与肌体组织接触的关系分类,1),长期植入材料,如人工血管、人工关节、人工晶状体等。,2),短期植入（接触）材料,如透析器、心肺机管路和器件等。,3),体内体外连通使用的材料,如心脏起搏器的导线、各种插管等。,4),与体表接触材料及一次性医疗用品材料,目前在实际应用中，更实用的是仅将医用高分子分为两大类，一类是,直接用于治疗人体某一病变组织、替代人体某一部位或某一脏器、修补人体某一缺陷的材料,。如用作人工管道（血管、食道、肠道、尿道等）、人造玻璃体（眼球）、人工脏器（心脏、肾脏、肺、胰脏等）、人造皮肤、人造血管，手术缝合用线、组织粘合剂、整容材料（假耳、假眼、假鼻、假肢等）的材料。,光敏高分子材料,光敏高分子,化学，在,光聚合、光交联、光降解、荧光,以及,光导机理,的研究方面都取得了重大突破，特别在过去,20,多年中有了飞快发展，并在工业上得到广泛应用。比如,光敏涂料、光致抗蚀剂、光稳定剂、光可降解材料、光刻胶、感光性树脂、,以及,光致发光,和,光致变色高分子材料,都已经工业化。近年来,高分子非线性光学材料,也取得了突破性进展。,作为光敏型高分子材料，应具有一些基本的性能，如,对光的敏感性、成像性、显影性、膜的物理化学性能,等。但对不同的用途，要求并不相同。如作为电子材料及印刷制版材料，对感光高分子的成像特性要求特别严格；而对粘合剂、油墨和涂料来说，感光固化速度和涂膜性能等则显得更为重要。,光敏材料的性能,光刻胶是微电子技术中细微图形加工的关键材料之一。特别是近年来大规模和超大规模集成电路的发展，更是大大促进了光刻胶的研究和应用。,印刷工业是光刻胶应用的另一重要领域。,1954,年首先研究成功的,聚乙烯醇肉桂酸酯,就是首先用于印刷技术，以后才用于电子工业的。与传统的制版工业相比，用光刻胶制版，具有速度快、重量轻、图案清晰等优点。尤其是与计算机配合后，更使印,刷工业向自动化、高速化方向发展。,感光性粘合剂、油墨、涂料是近年来发展较快的精细化工产品。与普通粘合剂、油墨和涂料等相比，前者具有固化速度快、涂膜强度高、不易剥落、印迹清晰等特点，适合于大规模快速生产。尤其对用其他方法难以操作的场合，感光性粘合剂、油墨和涂料更有其独特的优点。例如,牙齿修补粘合剂,，用光固化方法操作，既安全又卫生，而且快速便捷，深受患者与医务工作者欢迎。,光敏性高分子作为功能高分子材料的一个重要分支，自从,1954,年由,美国柯达公司的,Minsk,等人开发的,聚乙烯醇肉桂酸酯,成功应用于印刷制版以后，在理论研究和推广应用方面都取得了很大的进展，应用领域已从电子、印刷、精细化工等领域扩大到塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面，发展之势方兴未艾。本章将较为详细地介绍光化学反应的基础知识与感光性高分子的研究成果。,高分子吸附材料,吸附分离功能高分子主要包括,离子交换树脂,和,吸附树脂,。从广义上讲，吸附分离功能高分子还应该包括,高分子分离膜材料,。,吸附树脂,是在离子交换树脂基础上发展起来的,一类新型树脂，是指一类多孔性的、高度交联的高分,子共聚物，又称为高分子吸附剂。这类高分子材料具,有较大的比表面积和适当的孔径，可从气相或溶液中,吸附某些物质。,在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂已,广泛使用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土和硅胶、,分子筛、活性炭等。而,吸附树脂是吸附剂中的一大分,支，是吸附剂中品种最多、应用最晚的一个类别,。,吸附树脂出现于,上一世纪,60,年代,，我国于,1980,年,以后才开始有工业规模的生产和应用。目前吸附树脂,的应用已遍及许多领域，形成一种独特的吸附分离技,术。由于结构上的多样性，吸附树脂可以根据实际用,途进行选择或设计，因此发展了许多有针对性用途的,特殊品种。这是其他吸附剂所无法比拟的。也正是由,于这种原因，吸附树脂的发展速度很快，新品种，新,用途不断出现。吸附树脂及其吸附分离技术在各个领,域中的重要性越来越突出。,吸附树脂的分类,吸附树脂有许多品种，吸附能力和所吸附物质的,种类也有区别。但其共同之处是具有多孔性，并具有,较大的表面积。吸附树脂目前尚无统一的分类方法，,通常按其化学结构分为以下几类。,（,1,）非极性吸附树脂,指树脂中电荷分布均匀，在分子水平上不存在正,负电荷相对集中的极性基团的树脂。代表性产品为由,苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。,（,2,）中极性吸附树脂,这类树脂的分子结构中存在酯基等极性基团，树,脂具有一定的极性。,（,3,）极性吸附树脂,分子结构中含有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基,团，这些基团的极性大于酯基。,（,4,）强极性吸附树脂,强极性吸附树脂含有极性很强的基团，如吡啶、,氨基等。,二,.,功能高分子的制备方法,功能高分子材料的特点在于他们特殊的,“,功能,”,，因此在制备这些高分子材料的时候，分子设计成为十分关键的研究内容。,设计一种能满足一定需要的功能高分子材料是高分子化学研究的一项主要目标。,具有良好性质与功能的高分子材料的制备成功与否，在很大程度上取决于,设计方法,和,制备路线,的制定。,功能高分子材料的制备是通过化学或者物理的方法按照材料的设计要求将,功能基,与,高分子骨架,相结合，从而实现预定功能的。,目前采用的制备方法来看，功能高分子材料的制备可归纳为以下四种类型：,功能性小分子材料的高分子化,已有通用高分子材料的功能化,多功能材料的复合,已有功能高分子材料的功能扩展,1,功能性小分子的高分子化,（,1,）带有功能性基团的单体的聚合,（,2,）带有功能性基团的小分子与高分子骨架的结合,（,3,）功能性小分子通过聚合包埋与高分子材料结合,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,几个例子：,小分子过氧酸,(,分子,中含有过氧基,OO,的,酸,),是常用的,强氧化剂,，在有机合成中是重要的试剂。但是，这种小分子过氧酸的主要缺点在于稳定性不好，容易发生爆炸和失效，不便于储存。反应后产生的羧酸也不容易除掉，经常影响产品的纯度。将其引入高分子骨架后形成的,高分子过氧酸,，挥发性和溶解性下降，稳定性提高。,N,N,二甲基联吡啶,是一种小分子,氧化还原物质,，,其在不同氧化还原态时具有不同颜色，经常作为显色剂在溶液中使用。经过高分子化后，可将其修饰固化到电极表面，便可以成为固体显色剂和新型电显材料。,青霉素,是一种抗多种病菌的广谱抗菌素，应用十分普遍。它具有易吸收，见效快的特点，但也有排泄快的缺点。利用青霉素结构中的羧基、氨基与高分子反应，可得到疗效长的,高分子青霉素,。例如将青霉素与乙烯醇乙烯胺共聚物以酰胺键相结合，得到水溶性的药物高分子，这种高分子青霉素在人体内的停留时间为低分子青霉素的,30,40,倍。,功能性小分子的高分子化可利用,聚合反应,，如共聚、均聚等；也可,将功能性小分子化合物通过化学键连接的化学方法与聚合物骨架连接,，将高分子化合物作为载体；甚至可通过物理方法，如,共混、吸附、包埋等,作用将功能性小分子高分子化。,（,1,）带有功能性基团的单体的聚合,这种制备方法主要包括下述两个步骤：,首先是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,；也可,在含有可聚合基团的单体中引入功能性基团得到功能性单体,。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。,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。,将含有环氧基团的低分子量,双酚,A,型环氧树脂,与,丙烯酸,反应,，得到,含双键的环氧丙烯酸酯,，这种单体在制备功能性粘合剂方面有广泛的应用。,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，共聚可能是最行之有效的解决办法。,（,2,）带有功能性基团的小分子与高分子骨架的结合,这种方法主要是,利用化学反应将活性功能基引入聚合物骨架,，从而改变聚合物的物理化学性质，赋予其新的功能。,通常用于这种功能化反应的高分子材料都是较廉价的通用材料。在选择聚合物母体的时候应考虑许多因素，首先应,较容易地接上功能性基团,，此外还应考虑,价格低廉，来源丰富，具有机械、热、化学稳定性,等等。,目前常见的品种包括,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、聚环氧氯丙烷,及其,共聚物、聚乙烯亚胺、纤维素,等，其中,使用最多的是聚苯乙烯,。,聚苯乙烯分子中的苯环比较活泼，可以进行一系列的芳香取代反应,，如磺化、氯甲基化、卤化、硝化、锂化、烷基化、羧基化、氨基化等等。,例如，对苯环依次进行硝化和还原反应，可以得到,氨基取代聚苯乙烯,；经溴化后再与丁基锂反应，可以得到,含锂的聚苯乙烯,；与氯甲醚反应可以得到,聚氯甲基苯乙烯,等活性聚合物。,引入了这些活性基团后，聚合物的活性得到增强,，在活化位置可以与许多小分子功能性化合物进行反应，从而引入各种功能基团。,除了聚苯乙烯外，聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚环氧氯丙烷、聚酰胺、聚苯醚以及一些无机聚合物等都是常用的高分子骨架。,如,硅胶,表面存在大量的硅羟基，这些羟基可以通过与三氯硅烷等试剂反应，直接引入功能基。这类经过功能化的无机聚合物可作为高分子吸附剂，用于各种色谱分析的固定相、高分子试剂和催化剂使用。,无机高分子载体的优点在于机械强度高，可以耐受较高压力,。,（,3,）功能性小分子通过聚合包埋与高分子材料结合,该方法是利用生成高分子的束缚作用将功能性小分子以某种形式包埋固定在高分子材料中来制备功能高分子材料。有两种基本方法。,a,）在聚合反应之前，向单体溶液中加入小分子功能化合物，在聚合过程中小分子被生成的聚合物所包埋,用这种方法得到的功能高分子材料，聚合物骨架与小分子功能化合物之间没有化学键连接，固化作用通过聚合物的包络作用来完成。,这种方法制备的功能高分子类似于用共混方法制备的高分子材料，但是均匀性更好。,此方法的优点是,方法简便，功能小分子的性质不受聚合物性质的影响，因此特别适宜酶等对环境敏感材料的固化,。,缺点是在,使用过程中包络的小分子功能化合物容易逐步失去,，特别是在溶胀条件下使用，将加快固化酶的失活过程。,b,）以微胶囊的形式将功能性小分子包埋在高分子材料中,微胶囊是一种以高分子为外壳，功能性小分子为核的高分子材料，可通过界面聚合法、原位聚合法、水（油）中相分离法、溶液中干燥法等多种方法制备。,高分子微胶囊在高分子药物、固定化酶的制备方面有独到的优势。,例如，,维生素,C,在空气中极易被氧化而变黄。采用溶剂蒸发法研制以乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、苯二甲酸酯等聚合物为外壳材料的维生素,C,微胶囊，达到了延缓氧化变黄的效果。将维生素,C,微胶囊暴露于空气中一个月，外观可保持干燥状态，色泽略黄。这种维生素,C,微胶囊进入人体后，两小时内可完全溶解释放。,通过上述聚合法制备功能高分子材料的主要优点是,可以使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,。,其缺点主要包括：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。,2.,高分子材料的功能化,(1),高分子材料的化学功能化方法,这种方法主要是利用,接枝反应,在聚合物骨架上引入活性功能基，从而改变聚合物的物理化学性质，赋予其新的功能。能够用于这种接枝反应的聚合物材料有很多都是可以买到的商品。,(2),通过物理方法制备功能高分子,功能高分子材料的第二类制备方法是,通过物理方法对已有聚合物进行功能化,，赋予这些通用的高分子材料以特定功能，成为功能高分子材料。这种制备方法的好处是,可以利用廉价的商品化聚合物,，并且,通过对高分子材料的选择，使得到的功能高分子材料机械性能比较有保障,。,聚合物的物理功能化方法主要是通过,小分子功能化合物与聚合物的共混和复合,来实现。,聚合物的这种功能化方法可以用于,当聚合物或者功能性小分子缺乏反应活性,，不能或者不易采用化学方法进行功能化，或者,被引入的功能性物质对化学反应过于敏感,，不能承受化学反应条件的情况下对其进行功能化。,比如，某些酶的固化，某些金属和金属氧化物的固化等。与化学法相比，通过与聚合物共混制备功能高分子的主要缺点是,共混物不够稳定，在使用条件下（如溶胀、成膜等）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,。,3.,功能高分子材料的其他制备技术,（,1,）功能高分子材料的多功能复合,将两种以上的功能高分子材料以某种方式结合，将形成新的功能材料，而且具有任何单一功能高分子均不具备的性能，这一结合过程被称为功能高分子材料的多功能复合过程。在这方面最典型的例子是,单向导电聚合物的制备,。,带有可逆氧化还原基团的导电聚合物，其,导电方式是没有方向性的,。但是，如果将带有不同氧化还原电位的两种聚合物复合在一起，放在两电极之间，可发现,导电是单方向性,的。这是因为只有还原电位高的处在氧化态的聚合物能够还原另一种还原电位低的处在还原态的聚合物，将电子传递给它。这样，在两个电极上交替施加不同方向的电压，将都只有一个方向电路导通，呈现单向导电。,（,2,）在同一分子中引入多种功能基,在同一种功能材料中，甚至在同一个分子中引入两种以上的功能基团,也是制备新型功能聚合物的一种方法。以这种方法制备的聚合物，或者集多种功能于一身，或者两种功能起协同作用，产生出新的功能。,例如，在离子交换树脂中的离子取代基邻位引入氧化还原基团，如二茂铁基团，以该法制成的功能材料对电极表面进行修饰，修饰后的电极对测定离子的选择能力受电极电势的控制。当电极电势升到二茂铁氧化电位以上时，二茂铁被氧化，带有正电荷，吸引带有负电荷的离子交换基团，构成稳定的正负离子对，使其失去离子交换能力，被测阳离子不能进入修饰层，而不能被测定。,（,3,）原有功能高分子材料功能的拓展与扩大,采用的方法多种多样。但是总体来说主要包括物理方法和化学方法两种。,物理方法为对功能高分子材料进行机械处理和加工，改变其宏观结构形态，使其具有新的功能。,谢谢！,