功能高分子材料研究進展

1、功能高分子材料研究進展摘要功能高分子材料是高分子學(xué)科中的一個重要分支，它是研究各種功能性高分子材料的分子設(shè)計和合成、結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系以及作為新材料的應(yīng)用技術(shù)，它的重要性在于所包含的每一類高分子都具有特殊的功能。它主要包括化學(xué)功能高分子材料、光功能高分子材料、電、磁功能高分子材料、聲功能高分子材料、高分子液晶、醫(yī)用高分子材料幾部分，這一領(lǐng)域的研究主要包括研究分子結(jié)構(gòu)、組成與形成各種特殊功能的關(guān)系，也就是從宏觀乃至深入到微觀，以及從半定量深入到定量，從化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)原理來闡述特殊功能的規(guī)律性，從而探索和合成出新的功能性材料。本文主要論述了在工程上應(yīng)用較廣和具有重要應(yīng)用價值的一些功能高分子材料，如吸附

2、分離功能高分子、反應(yīng)型功能高分子、光功能高分子、電功能高分子、醫(yī)用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。關(guān)鍵詞:高分子材料；功能高分子；功能材料；AbstractFunctionalpolymermaterialsisanimportantbranchofpolymerscience,itisthestudyofvariousfunctionalpolymermoleculardesignandsynthesisofrelationshipbetweenstructureandpropertiesandapplicationtechnologyasanewmaterial.itsimpo

3、rtanceisthatcontainseverykindofpolymerhasspecialfunctionitlightfunctionalpolymermaterialsmainlyincludechemicalfunctionalpolymermaterialselectricmagneticfunctionalpolymermaterialsacousticfunctionalpolymermaterials,polymerliquidcrystalsectionsmedicalpolymermaterials,theresearchofthisfieldmainlyinclude

4、sthestudyofthefunctionofthemolecularstructureandformationofvarioussortsofspecialrelationship,whichisfromthemacroandgodeepintothemicro,andfromthequantitativeandsemi-quantitativeintofromthechemicalcompositionandstructureprincipletoexplainthespecialfunctionofregularity,toexploreandthispapermainlydiscus

5、sesthesynthesisofnewfunctionalmaterials.Keywords：highpolymermaterials;functionalpolymer;functionalMaterials;第一章1.1高分子材料概述材料、能源、信息是當代科學(xué)技術(shù)的三大支柱。材料科學(xué)是當今世界的帶頭學(xué)科之一。材料又是一切技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類的生活和社會的發(fā)展總是離不開材料，而新材料的出現(xiàn)又推動生活和社會的發(fā)展。高分子科學(xué)是研究高分子化合物的合成、改性、高分子及其聚集態(tài)的結(jié)構(gòu)、性能、聚合物的成型加工等內(nèi)容的一門綜合性學(xué)科。它由高分子化學(xué)、高分子物理學(xué)、高分子工程學(xué)三個分支學(xué)科領(lǐng)域所組

6、成，其主要研究目標是為人類獲取高分子新材料提供理論依據(jù)和制備工藝。高分子科學(xué)具有廣闊的開發(fā)新材料的背景，二十世紀三十年代首先由有機化學(xué)派生出高分子化學(xué)，當時恰好處在世界經(jīng)濟飛躍發(fā)展的氛圍中，對新材料的需求日益迫切，因此高分子化學(xué)進而又融合了物理化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)、醫(yī)學(xué)等有關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，逐漸形成了高分子科學(xué)這門獨立的綜合性學(xué)科，現(xiàn)在的高分子科學(xué)已經(jīng)形成了高分子化學(xué)、高分子物理、高分子工程三個分支領(lǐng)域相互交融、相互促進的整體學(xué)科。1.2功能高分子材料簡介功能高分子材料是高分子學(xué)科中的一個重要分支，它是研究各種功能性高分子材料的分子設(shè)計和合成、結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系以及作為新材料的應(yīng)用技術(shù)，它的重要

7、性在于所包含的每一類高分子都具有特殊的功能。它主要包括化學(xué)功能高分子材料、光功能高分子材料、電、磁功能高分子材料、聲功能高分子材料、高分子液晶、醫(yī)用高分子材料幾部分，這一領(lǐng)域的研究主要包括研究分子結(jié)構(gòu)、組成與形成各種特殊功能的關(guān)系，也就是從宏觀乃至深入到微觀，以及從半定量深入到定量，從化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)原理來闡述特殊功能的規(guī)律性，從而探索和合成出新的功能性材料。本文主要論述了在工程上應(yīng)用較廣和具有重要應(yīng)用價值的一些功能高分子材料，如吸附分離功能高分子、反應(yīng)型功能高分子、光功能高分子、電功能高分子、醫(yī)用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。功能高分子材料科學(xué)是研究功能高分子材料規(guī)律的科學(xué)，是高

8、分子材料科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速，與其他科學(xué)領(lǐng)域交叉度最高的一個研究領(lǐng)域。它是建立在高分子化學(xué)、高分子物理等相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)之上，并與物理學(xué)、醫(yī)學(xué)甚至生物學(xué)密切聯(lián)系的一門學(xué)科。功能高分子材料是對物質(zhì)、能量、信息具有傳輸、轉(zhuǎn)換或貯存作用的高分子及其復(fù)合材料的一類高分子材料，有時也被稱為精細高分子或者特種高分子（包括高性能高分子）。其于20世紀60年代末迅速發(fā)展起來的新型高分子材料，內(nèi)容豐富、品種繁多、發(fā)展迅速，已成為新技術(shù)革命必不可少的關(guān)鍵材料。功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它們之所以具有特定的功能，是由于在其大分子鏈中結(jié)合了特定的功能基團，或大分子與具有特定功能的其他材料進行了復(fù)合，或

9、者二者兼而有之。例如吸水樹脂，它是由水溶性高分子通過適度交聯(lián)而制得，遇水時將水封閉在高分子的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，吸水后呈透明凝膠，因而產(chǎn)生吸水和保水的功能。-Vr.第二章功能高分子材料的定義為：與常規(guī)聚合物相比具有明顯不同的物理化學(xué)性質(zhì)，并具有某些特殊功能的聚合物大分子(主要指全人工和半人工合成的聚合物)都應(yīng)歸屬于功能高分子材料范疇。而以這些材料為研究對象，研究它們的結(jié)構(gòu)組成、構(gòu)效關(guān)系、制備方法，以及開發(fā)應(yīng)用的科學(xué)，應(yīng)稱為功能高分子材料科學(xué)。一下為功能高分子材料的基本類別和研究進展。2.1導(dǎo)電高分子材料近幾年來，導(dǎo)電性高分子的研究取得了長足的發(fā)展，形成了一個十分活躍的邊緣學(xué)科領(lǐng)域，它對電子工業(yè)、信息工業(yè)及

10、新技術(shù)的發(fā)展具有重大的意義。現(xiàn)有的研究成果表明，發(fā)展導(dǎo)電高分子不僅可以滿足人們對導(dǎo)電材料的需要，而且由于它兼具有機高分子材料的性能及半導(dǎo)體和金屬的電性能，具有重量輕，易加工成各種復(fù)雜的形狀，化學(xué)穩(wěn)定性好及電阻率可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)等特點。此外在電子工業(yè)中的應(yīng)用日趨廣泛，促進了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。因此，自然引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛興趣。導(dǎo)電高分子材料根據(jù)材料的組成可以分成復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料2(compositeconductivepolymers)和本征型導(dǎo)電高分子材料(intrinsicconductivepolymers)兩大類。雖然導(dǎo)電高分子材料的發(fā)展史只有短短的30年，但當前導(dǎo)電高分子

11、聚合物在國民經(jīng)濟中的地位，在許多方面不亞于20世紀50年代初傳統(tǒng)塑料的地位。在合成、加工和應(yīng)用方面取得了突破性進展，走向了實用化，同時很多潛在的應(yīng)用正在探索研究中。目前其研究方向可以概括為以下幾個主要方面高導(dǎo)電性，通過復(fù)合、改變分子結(jié)構(gòu)等手段挖掘?qū)щ姼叻肿硬牧蠞撛谛阅?。最近已成功研制出導(dǎo)電率達3000S/cm的聚苯乙炔3,其中包括光、電、磁之間的轉(zhuǎn)換，改善穩(wěn)定性、可加工性。提高導(dǎo)電材料的實用性，按實用要求確定攻關(guān)方向。多行業(yè)多學(xué)科交叉結(jié)合，開發(fā)導(dǎo)電高分子材料應(yīng)用新領(lǐng)域，加速其商品化進程。2.2醫(yī)用高分子材料在功能高分子材料領(lǐng)域，生物醫(yī)用高分子材料可謂異軍突起，目前已成為發(fā)展最快的一個重要分支

12、。醫(yī)用高分子材料是一類可對有機體組織進行修復(fù)、替代與再生，具有特殊功能作用的合成高分子材料，可以利用聚合的方法進行制備，是生物醫(yī)用材料的重要組成之一。由于醫(yī)用高分子材料可以通過組成和結(jié)構(gòu)的控制而使材料具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，以滿足不同的需求，耐生物老化，作為長期植入材料具有良好的生物穩(wěn)定性和物理、機械性能，易加工成型，原料易得，便于消毒滅菌，因此受到人們普遍關(guān)注，已成為生物材料中用途最廣、用量最大的品種，近年來發(fā)展需求量增長十分迅速6。醫(yī)用高分子材料需長期與人體體表、血液、體液接觸，有的甚至要求永久性植入體內(nèi)。因此，這類材料必須具有優(yōu)良的生物體替代性和生物相容性。一般要滿足下列基本條件：(1

13、)在化學(xué)上是不活潑的，不會因與體液或血液接觸而發(fā)生變化；(2)對周圍組織不會引起炎癥反應(yīng)；(3) 不會產(chǎn)生遺傳毒性和致癌；(4)不會產(chǎn)生免疫毒性；(5)長期植入體內(nèi)也應(yīng)保持所需的拉伸強度和彈性等物理機械性能；(6)具有良好的血液相容性；(7)能經(jīng)受必要的滅菌過程而不變形；(8)易于加工成所需要的、復(fù)雜的形態(tài)。目前用高分子材料制成的人工器官中，比較成功的有人工血管、人工食道、人工尿道、人工心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)、人工骨、整形材料等。已取得重大研究成果，但還需不斷完善的有人工腎、人工心臟、人工肺、人工胰臟、人工眼球、人造血液等。另有一些功能較為復(fù)雜的器官，如人工肝臟、人工胃、人工子宮等。則正處于大力研

14、究開發(fā)之中。從應(yīng)用情況看，人工器官的功能開始從部分取代向完全取代發(fā)展，從短時間應(yīng)用向長時期應(yīng)用發(fā)展，從大型向小型化發(fā)展，從體外應(yīng)用向體內(nèi)植入發(fā)展、人工器官的種類從與生命密切相關(guān)的部位向人工感覺器官、人工肢體發(fā)展7。醫(yī)用高分子材料研發(fā)過程中遇到的一個巨大難題是材料的抗血栓問題。當材料用于人工器官植入體內(nèi)時，必然要與血液接觸。由于人體的自然保護性反應(yīng)將產(chǎn)生排異現(xiàn)象，其中之一即為在材料與肌體接觸表面產(chǎn)生凝血，即血栓，結(jié)果將造成手術(shù)失敗，嚴重的還會引起生命危險。對高分子材料的抗血栓性研制是醫(yī)用高分子研究中的關(guān)鍵問題，至今尚未完全突破。將是今后醫(yī)用高分子材料研究中的首要問題。2.3高分子納米復(fù)合材料高分

15、子納米復(fù)合材料是由各種納米單元與有機高分子材料以各種方式復(fù)合成型的一種新型復(fù)合材料，所采用的納米單元按成分分可以是金屬，也可以是陶瓷、高分子等；按幾何條件分可以是球狀、片狀、柱狀納米粒子，甚至是納米絲、納米管、納米膜等；按相結(jié)構(gòu)分可以是單相，也可以是多相，涉及的范圍很廣，廣義上說多相高分子復(fù)合材料9，只要其某一組成相至少有一維的尺寸處在納米尺度范圍(1nm100nm)內(nèi)，就可將其看為高分子納米復(fù)合材料。由于復(fù)合材料有著單一材料所不具備的可變結(jié)構(gòu)參數(shù)(復(fù)合度、聯(lián)結(jié)型、對稱性、標度、周期性等)，改變這些參數(shù)可以在很寬的范圍內(nèi)大幅度地改變復(fù)合材料的物性；且復(fù)合材料的各組元間存在協(xié)同作用而產(chǎn)生多種復(fù)合

16、效應(yīng)，所以高分子基納米復(fù)合材料的性能不僅與納米粒子的結(jié)構(gòu)性能有關(guān)，還與納米粒子的聚集結(jié)構(gòu)和其協(xié)同性能、高聚物基體的結(jié)構(gòu)性能、粒子與基體的界面結(jié)構(gòu)性能及加工復(fù)合工藝方式等有關(guān)。高分子納米復(fù)合材料的涉及面較寬，包括的范圍較廣，可分為四大類：納米單元與高分子直接共混；在高分子基體中原位生成納米單元；在納米單元存在下單體分子原位聚合生成高分子及納米單元和高分子同時生成。由于高分子納米復(fù)合材料既能發(fā)揮納米粒子自身的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子效應(yīng)，以及粒子的協(xié)同效應(yīng)，而且兼有高分子材料本身的優(yōu)點，使得它們在催化、力學(xué)、物理功能等方面呈現(xiàn)出常規(guī)材料不具備的特性，有廣闊的應(yīng)用前景。2.4 高分子液晶材料液晶的

17、發(fā)現(xiàn)最早可追溯到1888年，奧地利植物學(xué)家萊尼茨爾在做加熱膽甾醇苯甲酸酯結(jié)晶的實驗時發(fā)現(xiàn)。第二年，德國物理學(xué)家萊曼通過偏光顯微鏡發(fā)現(xiàn)這種材料具有雙折射現(xiàn)象，并提出了“液晶”這一學(xué)術(shù)用語，現(xiàn)在人們公認這兩位科學(xué)家是液晶領(lǐng)域的創(chuàng)始人4。液晶高分子材料發(fā)展較晚，但目前已成為液晶中最令人關(guān)注的領(lǐng)域，世界各國都加大投入了圍繞研究與開發(fā)液晶高分子系列產(chǎn)品的力量。功能高分子液晶材料包括：光學(xué)非線性高分子液晶，鐵電性和反鐵電性高分子液晶，光導(dǎo)高分子液晶，生物性高分子液晶和高分子液晶膜等。由于它們的特殊性能將會有非常廣闊的重要應(yīng)用前景。例如，吳壁耀等報道了具有肉桂酸酯側(cè)鏈基的熱熔型高分子液晶的光交聯(lián)行為。指出在

18、20min紫外光照射的條件下5，形成液晶相的液晶高分子膜的光交聯(lián)凝膠百分率要明顯高于尚未形成液晶的同種高分子膜。由于液晶高分子中介晶基元的聚集和有序排列形成的微區(qū)結(jié)構(gòu)也影響了大分子鏈鍘基肉桂酸酯的聚集狀態(tài)，從而使其光化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，可望用于光固化涂料的改性?？傊?，隨著高分子液晶的理論日臻完善，其應(yīng)用也日益廣泛，人們不僅開發(fā)了大量的高強、高模以及具有顯示和信息存儲功能的高分子液晶材料，同時還在不斷探索在其它領(lǐng)域的應(yīng)用。可以肯定，作為一門交叉學(xué)科，高分子液晶材料科學(xué)在高性能結(jié)構(gòu)材料、信息記錄材料、功能膜及非線性光學(xué)材料等方面的開發(fā)中必將發(fā)揮越來越重要的作用。2.5 高分子染料高分子染料是高分子

19、材料與染料分子在分子水平上的結(jié)合，在具有染料色彩性、透明性的同時還具有高分子材料的可加工性等特性，是有發(fā)展前途的功能高分子材料。它是通過一定的化學(xué)反應(yīng)將發(fā)色基團引入高分子的主鏈或側(cè)鏈而形成的一類有色高分子化合物，這種結(jié)合方式賦予了高分子染料的雙重功能：即高分子的高強度、易成膜性、耐溶劑性、耐遷移性和耐熱性以及有機染料對光的選擇吸收性和多彩性。高分子染料可依據(jù)不同的方法進行分類。按聚合方式可分為加聚型和縮聚型等；按所連結(jié)的高分子單體的性質(zhì)可分為苯乙烯類、聚丙烯酸酯類、有機硅類等。本文以染料發(fā)色體與高分子骨架的相對位置將高分子染料分為嵌段式高分子染料、垂掛式高分子染料以及金屬絡(luò)合高分子染料。大分子

20、骨架和發(fā)色基團的協(xié)同作用，使它的應(yīng)用不僅限于在染色方面。作為一種特殊高分子材料，高分子染料的合成使其功能擴大11。不但具有染色的功能，還潛在著光致發(fā)光，光致變色，光聚合引發(fā)劑等功能。它在非線性光學(xué)、液晶顯示等光電以及導(dǎo)電方面也都有廣泛的應(yīng)用前景。高分子染料是一種有前途的功能高分子材料，對于它的開發(fā)與應(yīng)用都還有很大潛力可挖。同時對它的研究手段和方法隨研究者研究的目的和側(cè)重點不同而有很大差異隊，屬于多學(xué)科交叉領(lǐng)域。2.6感光高分子材料感光性高分子是指具有感光性質(zhì)的高分子材料。當這類材料吸收了光能后可導(dǎo)致體系發(fā)生分子內(nèi)或分子間產(chǎn)生化學(xué)、物理變化，使未曝光部分的物理或化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生強烈的反差，從而引起圖

21、像的出現(xiàn)。在印刷工業(yè)中已獲得廣泛應(yīng)用的PS印刷版就是一種感光性高分子產(chǎn)品，它可分為陽圖PS版和陰圖PS版兩大類。由于印刷業(yè)對于板材在質(zhì)量上的嚴格要求和巨大需要，必然給感光高分子帶來巨大的發(fā)展前景。在影像技術(shù)中用于微細加工光刻用的光致抗蝕劑是一類非常重要的感光高分子材料，是制造大規(guī)模集成電路必不可少的原料。它的出現(xiàn)是第二次世界大戰(zhàn)后由EastmanKodak的Mink等在研究聚乙烯醇肉桂酸酯的光二聚合反應(yīng)基礎(chǔ)上提出的。以后這種技術(shù)不僅應(yīng)用于照相制版上，而且廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)和機密機械加工等方面，并隨著技術(shù)的不斷進步，蝕刻的精度不斷提高，由制作毫米級的印刷線路板發(fā)展到21世紀初期的微米級、亞微米級

22、，甚至更高分辨率的大規(guī)模集成電路的制作?，F(xiàn)代計算機技術(shù)的蓬勃發(fā)展是和這種微細加工技術(shù)的高靈敏度、高反差光致抗蝕劑的出現(xiàn)分不開的。2.7其他高分子材料2.7.1高分子表面活性劑（1）高分子表面活性劑分子中具有親水基與疏水基，能富集（吸附）于界面，使界面性質(zhì)發(fā)生顯著改變而出現(xiàn)界面活性的物質(zhì)稱為表面活性劑。而高分子表面活性劑是指相對分子質(zhì)量在數(shù)千以上，具有表面活性功能的高分子化合物。最早使用的高分子表面活性劑有纖維素及其衍生物，以及作為膠體保護劑使用的天然海藻酸鈉和各種淀粉。1951年Strauss將含有表面活性基團的聚合物一聚1-十二烷基-4-乙烯吡啶溴化物命名為聚皂，從而出現(xiàn)了合成高分子表面活性

23、劑。1954年，美國Wyandotte公司報道了非離子型高分子表面活性劑聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物的合成10，并將其進行了工業(yè)化生產(chǎn)（商品名為Pluronics）,以后，各種合成高分子表面活性劑相繼開發(fā)并應(yīng)用于各種領(lǐng)域。（2）高分子表面活性劑的類型高分子表面活性劑按離子分類，可分為陰離子型、陽離子型、兩性型和非離子型四種高分子表面活性劑，高分子表面活性劑按來源分類可分為天然高分子表面活性劑和合成高分子表面活性劑，前者包括半合成高分子表面活性劑。天然高分子表面活性劑是從動植物分離、精制而得到的兩親性水溶性高分子。由海藻制得的藻朊酸，由植物制取的愈瘡膠和黃原膠等樹脂膠類；從動物制取的酪朊和白朊等均

24、為高分子表面活性劑。而纖維素衍生物、淀粉衍生物以及制取亞硫酸紙漿的副產(chǎn)品木質(zhì)素磺酸鹽等叫做半合成高分子表面活性劑。天然高分子表面活性劑具有優(yōu)良的增粘性、乳化性、穩(wěn)定性和結(jié)合力，并且具有很高的無毒安全性和易降解等特點，所以廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品及洗滌劑工業(yè)。合成高分子表面活性劑是指親水性單體均聚或與僧水性單體共聚而成，或通過合成高分子化合物改性而制得。根據(jù)單體的種類、合成方法、反應(yīng)條件和共聚物的組成等的不同可以得到各種各樣的高分子表面活性劑。合成高分子表面活性劑有著廣闊的應(yīng)用前景，有關(guān)高分子表面活性劑的合成及其應(yīng)用的研究正日益得到人們的重視。（3）高分子表面活性劑的特性功能和低分子表面活性

25、劑相比，高分子表面活性劑具有以下特性：（a）具有較高的分子量，滲透能力差，可形成單分子膠束或多分子膠束；（b）溶液粘度高，成膜性好；（c）具有很好的分散、乳化、增稠、穩(wěn)定以及絮凝等性能，起泡性差，常作消泡劑；（d）大多數(shù)高分子表面活性劑是低毒或無毒的，具有環(huán)境友好性；（e）降低表面張力和界面張力的能力較弱，且表面活性隨分子量的升高急劇下降，當疏水基上引入氟烷基或硅烷基時其降低表面張力的能力顯著增強。 降低表面張力的能力因為高分子表面活性劑的親水鏈段和疏水鏈段在表面或界面間具有一定的取向性，所以具有降低表面張力和界面張力的能力，但往往比低分子表面活性別差些。關(guān)于各種高分子表面活性劑的表面張力已有

26、許多報道。 乳化分散功能盡管分子量較高，有許多高分子表面活性別能夠在分散相中形成膠束，并且具有CMC值，發(fā)揮乳化功能，由于具有兩親結(jié)構(gòu)，其分子的一部分可吸附在粒子表面，其它部分則溶于作為連續(xù)相的分散介質(zhì)中，聚合物分子量不是太高時，具有空間阻礙效應(yīng)，在單體液滴或聚合物粒子表面產(chǎn)生障礙，阻止它們接近締合而產(chǎn)生凝聚。 凝聚功能當高分子表面活性劑分子量很高時，則吸附于許多粒子上，在粒子之間產(chǎn)生架橋，形成絮凝物，起到絮凝劑的作用。 其它功能許多高分子表面活性劑本身起泡力不太好，但保水性強，泡沫穩(wěn)定性優(yōu)良，因為高分子表面活性劑分子量高，所以具有隨之而來的成膜性和粘附性等優(yōu)良性能。（4）高分子表面活性劑的合

27、成方法合成方法有加成聚合、縮合聚合及開環(huán)聚合等方法；其中，加成聚合是在自由基或離子型引發(fā)劑存在下，由兩親性單體均聚，或由親油/親水單體共聚，可以制得高分子表面活性劑，該方法簡便易行，單體種類選擇和組成變化范圍廣?？s合聚合是通過縮聚反應(yīng)制備的聚酯、聚酰胺、烷基酚醛樹脂及聚氨酯類型高分子表面活性劑，其組成和親油親水平衡值（HLB）易于調(diào)節(jié)，但一般分子量較低。開環(huán)聚合含活潑氫化合物引發(fā)烷基環(huán)狀亞胺、內(nèi)脂、酰胺及環(huán)氧化合物開環(huán)聚合，得到嵌段或無規(guī)高分子表面活性劑，結(jié)構(gòu)易于控制，可根據(jù)性能要求調(diào)節(jié)鏈段長度和分布。利用開環(huán)聚合合成高分子表面活性劑的典型代表是以丙二醇為起始劑制得的嵌段聚醚“Pluronic

28、s”系列以及以己二胺為起始劑制得的具有陽離子特性的“Tatranics”系列嵌段聚醚。它們都是由環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷開環(huán)聚合而成的。通過改變聚氧丙烯的分子量（或引發(fā)劑的種類）及環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的用量可獲得具有不同親水疏水性能的聚醚類高分子表面活性劑。近年來通過N-烷基環(huán)狀亞胺醚開環(huán)反應(yīng)制備多嵌段共聚物。這些產(chǎn)物表面活性優(yōu)良，有良好的開發(fā)前景，存在的問題是離子聚合反應(yīng)條件較為苛刻，共聚物分子量仍然偏低（Mn心103）。（5）高分子表面活性劑展望隨著材料工業(yè)的發(fā)展，對高分子表面活性劑的需求必將日趨旺盛，人們對高分子表面活性劑的研究也在不斷深人，開發(fā)新的品種和新的合成方法也是當前研究的熱點。盡管在解

29、決高分子表面活性劑同時具有高摩爾質(zhì)量和高表面活性的問題上已有一定進展，但由于對結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系認識不夠，涉及物理化學(xué)性質(zhì)的大分子水溶液體系又非常復(fù)雜，到目前為止具有超高分子量和高表面活性的高分子表面活性劑這一領(lǐng)域的研究仍然進展緩慢。因此研究其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，重視新型高分子表面活性劑的研究與開發(fā)，合成高摩爾質(zhì)量高赫度、高表面活性的兩親高分子化合物，具有重要的理論和應(yīng)用價值。2.7.2吸附性高分子材料隨著科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，吸附性高分子材料正迅速進入人們的生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中，目前已經(jīng)成為重要的有機功能材料之一.吸附性高分子材料主要是指那些對某些特定離子或分子有選擇性親和作用的高分子材料。

30、物質(zhì)化學(xué)性能和物理結(jié)構(gòu)不同，其吸附作用也不同，吸附樹脂表現(xiàn)出的吸附能力與其結(jié)構(gòu)具有特定的對應(yīng)關(guān)系。這種結(jié)構(gòu)關(guān)系與化學(xué)組成與功能基團、聚合物的鏈結(jié)構(gòu)及吸附樹脂的宏觀結(jié)構(gòu)等有關(guān)。高分子吸附劑的應(yīng)用：（1）水處理方面隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，近岸海域的污染日趨嚴重，重金屬離子濃度比深海水域高數(shù)十倍至數(shù)百倍.因此，除去水中污染物及重金屬離子是高分子吸附劑的重要任務(wù).人用高分子吸附劑從動態(tài)和半靜態(tài)的海水中吸附除去Cu2+,Pb2+,Zn2+及Cr3+，為消除重金屬離子對海洋生物幼體的危害，提供了一種有效的方法.曲榮君等人用殼聚糖與過渡金屬離子Cu2+或Ni2+形成的配合物，在弱堿性條件下與環(huán)氧氯丙烷進行交聯(lián)，合

31、成出一系列具有不同交聯(lián)度的殼聚糖樹脂，并研究了該系列樹脂對Cu2+，Ni2+的靜態(tài)吸附性能.結(jié)果表明，該系列樹脂對Cu2+，Ni2+均具有良好的吸附能力，最佳吸附量分別達2.62mol/kg和2.49mol/kg.劉明華等人以棉花為原料，經(jīng)過堿化和磺化等處理制得球形纖維素，在引發(fā)劑的作用下將丙烯腈接枝到交聯(lián)后的球形纖維素骨架上，合成了球形羧基纖維素吸附劑，并對Cr3+的吸附和解吸進行了研究.結(jié)果表明，吸附過程是絡(luò)合吸附與離子交換吸附共同作用的結(jié)果，并以絡(luò)合吸附為主.在吸附溫度為25e,pH為5.0的條件下，靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附的吸附率均達90%左右.采用濃度為1.2mol/L的HC1溶液作解吸液

32、，Cr3+的解吸率達85%以上.由此可見，高分子吸附劑不但可以用來去除廢水中的重金屬離子，而且可以用來回收海水中的金屬，應(yīng)用前景十分廣闊。（2）醫(yī)藥衛(wèi)生方面高分子吸附劑被廣泛用在吸附血紅細胞中的膽紅素、去除腎衰竭患者血液中積累的毒性成分肌酐、生物制藥的分離純化、作緩釋藥物的基體、藥片藥丸的崩解劑及藥物微膠囊的皮膜等方面.張躍華等人以天然甲殼素為原料合成出珠狀高分子吸附劑，并研究了對非結(jié)合型膽紅素的吸附性能，指出交聯(lián)甲殼糖吸附劑對非結(jié)合型膽紅素有良好的吸附作用.魏斌等人合成出含氨基和羥基的高分子吸附劑，并研究了對膽紅素的吸附性能，指出含氨基和羥基的吸附劑對膽紅素的吸附率可達80%以上.何炳林、顧

33、覺奮、左曉霞等人分別研究了高分子吸附劑在血液凈化及在生物制藥分離等方面的作用，指出高分子吸附劑在微生物制藥及在微生物發(fā)酵液中分離、提取、濃縮和純化等方面發(fā)揮著重要的作用.此外，高分子吸附劑還可以應(yīng)用于人工腎臟的過濾材料、人造皮膚、消炎止疼膏的凝化劑、隱形眼鏡的本體材料等方面。（3）機械加工方面高分子吸附劑在機械加工領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對油中微量水的吸附。當機器在運行時，汽輪機油會被水污染，它會降低汽輪機油的性能及造成設(shè)備故障，所以除去油中微量的水就成為必須的環(huán)節(jié)。Tanaka等人采用丙烯腈或其他聚合物纖維制成管狀脫水過濾器，利用纖維材料將油中細小、穩(wěn)定的水變成大的水滴，達到除水的目的。該法對

34、去除油中微量的水效果較好.張秀玲等人合成了除去汽輪機油中微量水的高分子吸附劑，這種吸附劑可使汽輪機油中的水分降至0.03%以下。它不但凈化效果好，成本低，而且不會改變汽輪機油的原有品質(zhì)。此外，利用高分子吸附劑去除氣體中有害成分的研究也有了一定進展。曹愛麗等人研制出一種新型高分子吸附劑，以丙烯腈、苯乙烯為共聚單體，二乙烯基苯為交聯(lián)劑，進行致孔懸浮交聯(lián)共聚，制成多孔網(wǎng)絡(luò)狀樹脂，經(jīng)性能檢測能很好地吸附二氧化硫氣體，在常溫下的吸附量為0.30.4。展望功能高分子材料是未來材料科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，現(xiàn)代多學(xué)科交叉的特點促進了新型功能高分子材料的研究與發(fā)展，也孕育了新一代的功能高分子材料。由于

35、高分子材料在結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性和多樣性，可以在分子結(jié)構(gòu)（包括支鏈結(jié)構(gòu)）、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、共混、復(fù)合、界面和表面甚至外觀結(jié)構(gòu)等諸多方面，進行單一或多種結(jié)構(gòu)的綜合利用，因此最大程度地滿足了其他高技術(shù)要求材料技術(shù)為他們提供的更多、更好的功能。隨著納米技術(shù)研究的深入，在分子、甚至原子水平上實現(xiàn)材料的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計、復(fù)合與加工生產(chǎn)成為可能，材料的功能將會進一步得到擴展，呈現(xiàn)前所未有的創(chuàng)新?？梢灶A(yù)言，新一代功能高分子材料的春天已經(jīng)來臨，納米材料必將成為新世紀材料發(fā)展的主流，也必將對新世紀的高新技術(shù)如電子、生物技術(shù)、生命科學(xué)的研究產(chǎn)生極為深遠的影響。隨著科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，涌現(xiàn)出大量具有高吸附量、高選擇性的

36、吸附性高分子材料.各種離子交換樹脂被廣泛應(yīng)用于離子色譜分離、酸堿催化反應(yīng)等方面；帶有各種配位基團的高分子螯合劑在環(huán)境保護、物質(zhì)分離、化學(xué)分析中有著廣泛的應(yīng)用；各種親脂性高分子吸附樹脂被大量用于含有各種功能團的有機化合物、乳化劑、表面活性劑、潤滑劑、氨基酸的分離及用于抗生素藥物、天然植物藥物的分離提純；吸水性高的高分子樹脂可以吸收超過自身重量的水分，在干旱地區(qū)作為保水劑可以提高種子成活率，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。結(jié)論材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是工業(yè)革命的先導(dǎo)，關(guān)系到國民經(jīng)濟、社會發(fā)展和國家安全，是國家綜合實力的重要標志。高分子材料是現(xiàn)代工業(yè)和高新技術(shù)的重要基石，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)以及國家安全不可或缺的重要保證。由于高分子材料具有許多優(yōu)良性能，適合現(xiàn)代化生產(chǎn)，經(jīng)濟效益顯著，且不受地域、氣候的限制，因而高分子材料工業(yè)取得了突飛猛進的發(fā)展。與此同時，高分子科