功能高分子教學(xué)課件緒論

下午好下1

功能高分子主講教師：鄭雪琴zxqhott@163.co能高分子主講教師：鄭雪琴zxqhott@163.com2第一章緒論第二章吸附性高分子材料第三章高分子分離膜第四章導(dǎo)電高分子材料第五章液晶高分子材料第六章醫(yī)用高分子材料第七章光敏高分子材料第八章其它功能高分子材料第一章緒論3第1章緒論第1章緒論4§1.1功能高分子材料的定義、分類§1.2功能高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能§1.3功能高分子材料的應(yīng)用和發(fā)展作業(yè)§1.1功能高分子材料的定義、分類5(1)高性能化(2)功能化(3)復(fù)合化(4)精細(xì)化(5)高工程化(6)高耐久化(7)智能化(8)綠色化材料具備感知、信息處理、執(zhí)行功能材料本身受外界刺激產(chǎn)生特定功能§1.1功能高分子材料的定義、分類21世紀(jì)高分子材料的發(fā)展趨勢：對材料機械性能、耐熱性、耐久性、耐腐蝕性的更高要求(1)高性能化材料具備感知、信息處理、執(zhí)行功能材料本身受外界61.1.1、定義按材料的性能和用途，常將聚合物分成：塑料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑、功能高分子精細(xì)高分子相對于三大合成聚合物而言1.1.1、定義7功能高分子定義：——是指在高分子原有機械性能的基礎(chǔ)上再賦予新的諸如催化性、導(dǎo)電性、光敏性、化學(xué)性、選擇分離性等特殊功能的高分子?！窃诟叻肿又麈満蛡?cè)鏈上帶有反應(yīng)性功能基團，并具有可逆的或不可逆的物理功能或化學(xué)活性的一類新型高分子。功能高分子定義：8特種高分子材料和功能高分子材料特種高分子是相對于通用高分子而言的。通用高分子材料：應(yīng)用面廣量大，價格較低。根據(jù)其性質(zhì)和用途可分為五個大類：塑料、橡膠、纖維、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。特種高分子包括高性能高分子和功能高分子特種高分子材料和功能高分子材料9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。功能高分子具有如下特點:(1)涉及面廣；(2)技術(shù)密集，附加值高；(3)開發(fā)難度大，周期長，競爭激烈；(4)專用性強，品種多，產(chǎn)量小，價格貴。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10功能高分子的主要制備方法:(1)功能型小分子材料的高分子化即將具有功能基團的小分子化合物經(jīng)聚合制得功能高分子，或?qū)⒐δ苄托》肿影裨诰酆衔飪?nèi)。(2)普通高分子材料的功能化即通過化學(xué)反應(yīng)將功能型小分子的功能基團接到聚合物分子鏈上，或利用物理方法將功能型小分子化合物與聚合物共混復(fù)合制得功能高分子。

如載上兩個或兩個以上的功能基團，則可呈現(xiàn)多種功能。功能高分子的主要制備方法:111.1.2、分類(1)吸附性高分子材料：指通過范德華力、靜電力和形成配位鍵等方式將特定小分子與其結(jié)合的高分子材料。包括高分子吸附樹脂、離子交換樹脂、高吸水性高分子和高分子絮凝劑等。(2)高分子膜分離材料：是一種經(jīng)過特殊工藝制備，具有對某些小分子物質(zhì)有選擇性透過性能的功能高分子。依據(jù)膜結(jié)構(gòu)和分離機理，可分為微濾膜、超濾膜、反滲透膜、離子交換膜等。1.1.2、分類12(3)導(dǎo)電高分子材料：包括高分子導(dǎo)體、高分子半導(dǎo)體和高分子超導(dǎo)體。(4)液晶高分子材料：高強度高模量高分子材料、鐵電液晶高分子材料等。(5)光敏高分子材料：在光參量作用下，能夠表現(xiàn)出顯著特殊物理化學(xué)性質(zhì)的高分子材料。包括感光樹脂、光致變色高分子、光降解高分子和光導(dǎo)高分子等。(3)導(dǎo)電高分子材料：包括高分子導(dǎo)體、高分子半導(dǎo)體和高分子超13(6)反應(yīng)型功能高分子材料：指具有化學(xué)活性，能夠參與或促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的高分子材料。包括高分子催化劑和高分子試劑。(7)醫(yī)用高分子材料：包括醫(yī)用高分子材料、藥用高分子材料。如高分子藥物、高分子人工組織器官等。(6)反應(yīng)型功能高分子材料：指具有化學(xué)活性，能夠參與或促進(jìn)14§1.2功能高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能

不少功能高分子都是由惰性的高分子基體（骨架）和功能性基團兩部分構(gòu)成的。要制得適用的功能高分子，既要選好符合要求的功能性基團，又要選好符合要求的高分子基體。一般要求高分子基體必須具備與最終功能相適應(yīng)的物性，并使它具有與功能化相適應(yīng)的反應(yīng)性，而且價廉易得?！?.2功能高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能不少功能高分子都151.2.1、結(jié)構(gòu)層次1、構(gòu)成材料分子的元素組成—最基本2、高分子鏈的結(jié)構(gòu)—直接影響材料的機械性能、熱性能、滲透性、結(jié)晶度等3、高分子聚集態(tài)和超分子結(jié)構(gòu)—直接影響材料的物理性質(zhì)如吸附性、滲透性、透光性、機械強度等4、材料的宏觀結(jié)構(gòu)—與材料許多功能密切相關(guān)5、材料分子中的功能基—與材料物化性能密切相關(guān)1.2.1、結(jié)構(gòu)層次161.2.2、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系1、功能基的性質(zhì)與聚合物功能之間的關(guān)系(1)材料的性質(zhì)主要取決于所含的功能基(2)材料的性質(zhì)取決于聚合物骨架與功能基的協(xié)同作用(3)功能基與聚合物骨架不能區(qū)分1.2.2、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系17

2、聚合物骨架的作用(1)溶解度下降效應(yīng)(2)聚合物骨架的機械支撐作用(3)聚合物骨架的穩(wěn)定作用(4)聚合物骨架的其它作用比如，由于大多數(shù)聚合物骨架在體內(nèi)的不可吸收性，可將一些有害的食品添加劑，如色素、甜味素等高分子化，利用其不被人體吸收的特性消除其有害性。2、聚合物骨架的作用18§1.3功能高分子材料的應(yīng)用和發(fā)展1.3.1、功能高分子發(fā)展的背景（1）經(jīng)濟發(fā)展的需要自從1920年施道丁格（H.Staudinger）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?！?.3功能高分子材料的應(yīng)用和發(fā)展1.3.1、功能高分子發(fā)19

1973年和1978年兩次世界性的石油危機，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。在這樣的經(jīng)濟背景下，迫使人們試圖用同樣的原材料，去制備價值更高的產(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。20世紀(jì)60年代所建立的較完善的高分子科學(xué)理論為功能高分子的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。1973年和1978年兩次世界性的石油危機，使原油20表1-1各種高分子材料的產(chǎn)量和價格比品種主要產(chǎn)品舉例產(chǎn)量/萬噸/年價格比通用高分子材料LDPE，HDPE，PVC，PP，PS＞10001中間高分子材料ABS，PMMA100～10001～2工程高分子材料PA，PC，POM，PBT，PPO20～802～4特種高分子材料有機氟材料，耐熱性高分子，各種功能高分子1～2010～100

從表1-1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)濟效益。表1-1各種高分子材料的產(chǎn)量和價格比品種主要產(chǎn)品舉例產(chǎn)21

（2）科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需求80～90年代，科學(xué)技術(shù)有了迅速發(fā)展。能源、信息、電子和生命科學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)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高性能和高功能，甚至要求既具有高功能亦具有高性能的高分子材料。（2）科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需求22（3）新能源的要求

太陽能和氫將成為今后的主要能源。光電轉(zhuǎn)換材料就成為太陽能利用的關(guān)鍵。硅材料已進(jìn)入了實用階段。但對單晶硅的需要量相當(dāng)大。以日本為例，若利用太陽能達(dá)到當(dāng)前日本電力的1％，就需100μ的單晶硅至少2.7萬噸。這相當(dāng)于日本目前單晶硅總產(chǎn)量的90倍。為此，人們把注意力轉(zhuǎn)向可高效轉(zhuǎn)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。（3）新能源的要求23（4）交通和宇航技術(shù)的要求

既高速又節(jié)約能源是交通運輸和宇航事業(yè)迫切需要解決的課題。采用功能高分子，在一定程度上解決了該難題。波音757，767飛機采用Kavlar增強材料（一種由高分子液晶紡絲而成的高強纖維增強的材料），可省油50％。汽車工業(yè)采用高分子材料而實現(xiàn)輕型化，從而達(dá)到省油和高速的目的。（4）交通和宇航技術(shù)的要求24（5）生命科學(xué)的要求

人類對生命奧秘的探索，對建立一個潔凈、安全的世界的渴望，對征服癌癥等疾病的努力，均對高分子材料提出了功能的要求。例如，生物分離介質(zhì)的研制成功，使生命組成的各種組分能得以精細(xì)地分級，對生命科學(xué)的貢獻(xiàn)將是十分重大的。可降解性高分子材料的問世，將大大減緩白色公害對人類的危害。（5）生命科學(xué)的要求251.3.2、功能高分子的發(fā)展歷程

功能高分子作為一門獨立的完整的學(xué)科，是從20世紀(jì)80年代中后期開始發(fā)展的。

最早的功能高分子可追述到1935年離子交換樹脂的發(fā)明。20世紀(jì)50年代，美國人開發(fā)了感光高分子用于印刷工業(yè)，后來又發(fā)展到電子工業(yè)和微電子工業(yè)。1.3.2、功能高分子的發(fā)展歷程26

1957年發(fā)現(xiàn)了聚乙烯基咔唑的光電導(dǎo)性，打破了多年來認(rèn)為高分子材料只能是絕緣體的觀念。

1977年發(fā)現(xiàn)聚乙炔經(jīng)過摻雜具有金屬導(dǎo)電性，導(dǎo)致了聚苯胺、聚吡咯等一系列導(dǎo)電高分子的問世。1966年little提出了超導(dǎo)高分子模型，預(yù)計了高分子材料超導(dǎo)和高溫超導(dǎo)的可能性，隨后在1975年發(fā)現(xiàn)了聚氮化硫的超導(dǎo)性。1957年發(fā)現(xiàn)了聚乙烯基咔唑的光電導(dǎo)性，打破了多27

1993年，俄羅斯科學(xué)家報道了在經(jīng)過長期氧化的聚丙烯體系中發(fā)現(xiàn)了室溫超導(dǎo)體，這是迄今為止唯一報道的超導(dǎo)性有機高分子。

20世紀(jì)80年代，高分子傳感器、人工臟器、高分子分離膜等技術(shù)得到快速發(fā)展。1991年發(fā)現(xiàn)了尼龍11的鐵電性。1993年，俄羅斯科學(xué)家報道了在經(jīng)過長期氧化的聚28

功能高分子材料是一門涉及范圍廣泛，與眾多學(xué)科相關(guān)的新興邊緣學(xué)科。內(nèi)容涉及有機化學(xué)、無機化學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、生物化學(xué)、電子學(xué)、甚至醫(yī)學(xué)等眾多學(xué)科，是目前國內(nèi)外異?；钴S的一個研究領(lǐng)域。

功能高分子材料是一門涉及范圍廣泛，與眾多學(xué)科相29

功能高分子材料之所以能成為國內(nèi)外材料學(xué)科的重要研究熱點之一，最主要的原因在于它具有獨特的“功能”，可用于替代其他功能材料，并提高或改進(jìn)其性能，使其成為具有全新性質(zhì)的功能材料。

可以預(yù)計，在今后很長的時間，功能高分子材料研究將代表了高分子材料發(fā)展的主要方向。功能高分子材料之所以能成為國內(nèi)外材料學(xué)科的重要研究30我國對功能高分子材料的發(fā)展很重視。從20世紀(jì)70年代中期即有很多部門跟蹤研究，但多年來一直缺乏創(chuàng)新，實用的成果很少，有的成果雖已通過鑒定，但由于科技含量不高，致使產(chǎn)品質(zhì)量差、品種少、價格貴，難于推廣應(yīng)用，國防、醫(yī)學(xué)、電子和許多尖端技術(shù)需要的功能高分子材料大部分靠進(jìn)口。我國對功能高分子材料的發(fā)展很重視。31

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“863”)

自清潔外墻建筑涂料——根據(jù)荷葉的自清潔原理，通過特殊結(jié)構(gòu)與形貌的無機顆粒材料選用和改性，使涂料在干燥成膜過程中能在涂層表面形成微觀的凹一凸形貌，既可以使灰塵顆粒附著在涂層表面呈懸空狀態(tài)，灰塵顆粒與涂層表面作用力大大降低，也使水與涂層表面的接觸角大大增加，有利于水珠在涂層表面的滾落。使堆積或吸附的污染性微粒在風(fēng)雨的沖刷下可以脫離涂層表面，達(dá)到自清潔的目的。本項目成果現(xiàn)已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“863”)

自清潔32高性能聚合物透明纖維——現(xiàn)代數(shù)據(jù)通訊需要更高的信號傳輸速度。以電纜為代表的傳統(tǒng)傳輸介質(zhì)已無法滿足需求。以光纖為傳輸介質(zhì)的信號傳輸不受電磁場等外界干擾，具有極高的保密性能。光纖：玻璃光纖和聚合物光纖。玻璃光纖直徑較細(xì)，帶寬很高，但連接技術(shù)復(fù)雜，成本較高，適于長距離光信號傳輸。聚合物光纖的價格和接入成本較低，是解決全光網(wǎng)絡(luò)中短距信息傳輸?shù)挠行緩健?/p>

通過此863項目的開展，聚合物光纖制備技術(shù)將趨于成熟，有望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。高性能聚合物透明纖維33作業(yè)：1、什么是功能高分子？它有什么特點？2、功能高分子主要有哪些類型？3、功能高分子的制備方法主要有哪些？4、我國功能高分子的研究應(yīng)用處于什么水平？采取什么措施發(fā)展功能高分子的？作業(yè)：34863計劃從世界高技術(shù)發(fā)展趨勢和中國的需要與實際可能出發(fā)，堅持“有限目標(biāo)，突出重點”的方針，選擇生物技術(shù)、航天技術(shù)、信息技術(shù)、激光技術(shù)、自動化技術(shù)、能源技術(shù)和新材料7個領(lǐng)域作為我國高技術(shù)研究與開發(fā)的重點，組織一部分精干的科技力量，跟蹤國際水平，縮小同國外的差距，并力爭在我們有優(yōu)勢的領(lǐng)域有所突破，為本世紀(jì)末特別是下世紀(jì)初的經(jīng)濟發(fā)展和國防安全創(chuàng)造條件。863計劃從世界高技術(shù)發(fā)展趨勢和中國的需要與實際可能出發(fā)，堅35再見再見36下午好下37

功能高分子主講教師：鄭雪琴zxqhott@163.co能高分子主講教師：鄭雪琴zxqhott@163.com38第一章緒論第二章吸附性高分子材料第三章高分子分離膜第四章導(dǎo)電高分子材料第五章液晶高分子材料第六章醫(yī)用高分子材料第七章光敏高分子材料第八章其它功能高分子材料第一章緒論39第1章緒論第1章緒論40§1.1功能高分子材料的定義、分類§1.2功能高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能§1.3功能高分子材料的應(yīng)用和發(fā)展作業(yè)§1.1功能高分子材料的定義、分類41(1)高性能化(2)功能化(3)復(fù)合化(4)精細(xì)化(5)高工程化(6)高耐久化(7)智能化(8)綠色化材料具備感知、信息處理、執(zhí)行功能材料本身受外界刺激產(chǎn)生特定功能§1.1功能高分子材料的定義、分類21世紀(jì)高分子材料的發(fā)展趨勢：對材料機械性能、耐熱性、耐久性、耐腐蝕性的更高要求(1)高性能化材料具備感知、信息處理、執(zhí)行功能材料本身受外界421.1.1、定義按材料的性能和用途，常將聚合物分成：塑料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑、功能高分子精細(xì)高分子相對于三大合成聚合物而言1.1.1、定義43功能高分子定義：——是指在高分子原有機械性能的基礎(chǔ)上再賦予新的諸如催化性、導(dǎo)電性、光敏性、化學(xué)性、選擇分離性等特殊功能的高分子?！窃诟叻肿又麈満蛡?cè)鏈上帶有反應(yīng)性功能基團，并具有可逆的或不可逆的物理功能或化學(xué)活性的一類新型高分子。功能高分子定義：44特種高分子材料和功能高分子材料特種高分子是相對于通用高分子而言的。通用高分子材料：應(yīng)用面廣量大，價格較低。根據(jù)其性質(zhì)和用途可分為五個大類：塑料、橡膠、纖維、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。特種高分子包括高性能高分子和功能高分子特種高分子材料和功能高分子材料45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。功能高分子具有如下特點:(1)涉及面廣；(2)技術(shù)密集，附加值高；(3)開發(fā)難度大，周期長，競爭激烈；(4)專用性強，品種多，產(chǎn)量小，價格貴。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46功能高分子的主要制備方法:(1)功能型小分子材料的高分子化即將具有功能基團的小分子化合物經(jīng)聚合制得功能高分子，或?qū)⒐δ苄托》肿影裨诰酆衔飪?nèi)。(2)普通高分子材料的功能化即通過化學(xué)反應(yīng)將功能型小分子的功能基團接到聚合物分子鏈上，或利用物理方法將功能型小分子化合物與聚合物共混復(fù)合制得功能高分子。

如載上兩個或兩個以上的功能基團，則可呈現(xiàn)多種功能。功能高分子的主要制備方法:471.1.2、分類(1)吸附性高分子材料：指通過范德華力、靜電力和形成配位鍵等方式將特定小分子與其結(jié)合的高分子材料。包括高分子吸附樹脂、離子交換樹脂、高吸水性高分子和高分子絮凝劑等。(2)高分子膜分離材料：是一種經(jīng)過特殊工藝制備，具有對某些小分子物質(zhì)有選擇性透過性能的功能高分子。依據(jù)膜結(jié)構(gòu)和分離機理，可分為微濾膜、超濾膜、反滲透膜、離子交換膜等。1.1.2、分類48(3)導(dǎo)電高分子材料：包括高分子導(dǎo)體、高分子半導(dǎo)體和高分子超導(dǎo)體。(4)液晶高分子材料：高強度高模量高分子材料、鐵電液晶高分子材料等。(5)光敏高分子材料：在光參量作用下，能夠表現(xiàn)出顯著特殊物理化學(xué)性質(zhì)的高分子材料。包括感光樹脂、光致變色高分子、光降解高分子和光導(dǎo)高分子等。(3)導(dǎo)電高分子材料：包括高分子導(dǎo)體、高分子半導(dǎo)體和高分子超49(6)反應(yīng)型功能高分子材料：指具有化學(xué)活性，能夠參與或促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的高分子材料。包括高分子催化劑和高分子試劑。(7)醫(yī)用高分子材料：包括醫(yī)用高分子材料、藥用高分子材料。如高分子藥物、高分子人工組織器官等。(6)反應(yīng)型功能高分子材料：指具有化學(xué)活性，能夠參與或促進(jìn)50§1.2功能高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能

不少功能高分子都是由惰性的高分子基體（骨架）和功能性基團兩部分構(gòu)成的。要制得適用的功能高分子，既要選好符合要求的功能性基團，又要選好符合要求的高分子基體。一般要求高分子基體必須具備與最終功能相適應(yīng)的物性，并使它具有與功能化相適應(yīng)的反應(yīng)性，而且價廉易得。§1.2功能高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能不少功能高分子都511.2.1、結(jié)構(gòu)層次1、構(gòu)成材料分子的元素組成—最基本2、高分子鏈的結(jié)構(gòu)—直接影響材料的機械性能、熱性能、滲透性、結(jié)晶度等3、高分子聚集態(tài)和超分子結(jié)構(gòu)—直接影響材料的物理性質(zhì)如吸附性、滲透性、透光性、機械強度等4、材料的宏觀結(jié)構(gòu)—與材料許多功能密切相關(guān)5、材料分子中的功能基—與材料物化性能密切相關(guān)1.2.1、結(jié)構(gòu)層次521.2.2、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系1、功能基的性質(zhì)與聚合物功能之間的關(guān)系(1)材料的性質(zhì)主要取決于所含的功能基(2)材料的性質(zhì)取決于聚合物骨架與功能基的協(xié)同作用(3)功能基與聚合物骨架不能區(qū)分1.2.2、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系53

2、聚合物骨架的作用(1)溶解度下降效應(yīng)(2)聚合物骨架的機械支撐作用(3)聚合物骨架的穩(wěn)定作用(4)聚合物骨架的其它作用比如，由于大多數(shù)聚合物骨架在體內(nèi)的不可吸收性，可將一些有害的食品添加劑，如色素、甜味素等高分子化，利用其不被人體吸收的特性消除其有害性。2、聚合物骨架的作用54§1.3功能高分子材料的應(yīng)用和發(fā)展1.3.1、功能高分子發(fā)展的背景（1）經(jīng)濟發(fā)展的需要自從1920年施道丁格（H.Staudinger）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。§1.3功能高分子材料的應(yīng)用和發(fā)展1.3.1、功能高分子發(fā)55

1973年和1978年兩次世界性的石油危機，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。在這樣的經(jīng)濟背景下，迫使人們試圖用同樣的原材料，去制備價值更高的產(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。20世紀(jì)60年代所建立的較完善的高分子科學(xué)理論為功能高分子的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。1973年和1978年兩次世界性的石油危機，使原油56表1-1各種高分子材料的產(chǎn)量和價格比品種主要產(chǎn)品舉例產(chǎn)量/萬噸/年價格比通用高分子材料LDPE，HDPE，PVC，PP，PS＞10001中間高分子材料ABS，PMMA100～10001～2工程高分子材料PA，PC，POM，PBT，PPO20～802～4特種高分子材料有機氟材料，耐熱性高分子，各種功能高分子1～2010～100

從表1-1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)濟效益。表1-1各種高分子材料的產(chǎn)量和價格比品種主要產(chǎn)品舉例產(chǎn)57

（2）科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需求80～90年代，科學(xué)技術(shù)有了迅速發(fā)展。能源、信息、電子和生命科學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)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高性能和高功能，甚至要求既具有高功能亦具有高性能的高分子材料。（2）科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需求58（3）新能源的要求

太陽能和氫將成為今后的主要能源。光電轉(zhuǎn)換材料就成為太陽能利用的關(guān)鍵。硅材料已進(jìn)入了實用階段。但對單晶硅的需要量相當(dāng)大。以日本為例，若利用太陽能達(dá)到當(dāng)前日本電力的1％，就需100μ的單晶硅至少2.7萬噸。這相當(dāng)于日本目前單晶硅總產(chǎn)量的90倍。為此，人們把注意力轉(zhuǎn)向可高效轉(zhuǎn)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。（3）新能源的要求59（4）交通和宇航技術(shù)的要求

既高速又節(jié)約能源是交通運輸和宇航事業(yè)迫切需要解決的課題。采用功能高分子，在一定程度上解決了該難題。波音757，767飛機采用Kavlar增強材料（一種由高分子液晶紡絲而成的高強纖維增強的材料），可省油50％。汽車工業(yè)采用高分子材料而實現(xiàn)輕型化，從而達(dá)到省油和高速的目的。（4）交通和宇航技術(shù)的要求60（5）生命科學(xué)的要求

人類對生命奧秘的探索，對建立一個潔凈、安全的世界的渴望，對征服癌癥等疾病的努力，均對高分子材料提出了功能的要求。例如，生物分離介質(zhì)的研制成功，使生命組成的各種組分能得以精細(xì)地分級，對生命科學(xué)的貢獻(xiàn)將是十分重大的?？山到庑愿叻肿硬牧系膯柺溃瑢⒋蟠鬁p緩白色公害對人類的危害。（5）生命科學(xué)的要求611.3.2、功能高分子的發(fā)展歷程

功能高分子作為一門獨立的完整的學(xué)科，是從20世紀(jì)80年代中后期開始發(fā)展的。

最早的功能高分子可追述到1935年離子交換樹脂的發(fā)明。20世紀(jì)50年代，美國人開發(fā)了感光高分子用于印刷工業(yè)，后來又發(fā)展到電子工業(yè)和微電子工業(yè)。1.3.2、功能高分子的發(fā)展歷程62

1957年發(fā)現(xiàn)了聚乙烯基咔唑的光電導(dǎo)性，打破了多年來認(rèn)為高分子材料只能是絕緣體的觀念。

1977年發(fā)現(xiàn)聚乙炔經(jīng)過摻雜具有金屬導(dǎo)電性，導(dǎo)致了聚苯胺、聚吡咯等一系列導(dǎo)電高分子的問世。1966年little提出了超導(dǎo)高分子模型，預(yù)計了高分子材料超導(dǎo)和高溫超導(dǎo)的可能性，隨后在1975年發(fā)現(xiàn)了聚氮化硫的超導(dǎo)性。1957年發(fā)現(xiàn)了聚乙烯基咔唑的光電導(dǎo)性，打破了多63

1993年，俄羅斯科學(xué)家報道了在經(jīng)過長期氧化的聚丙烯體系中發(fā)現(xiàn)了室溫超導(dǎo)體，這是迄今為止唯一報道的超導(dǎo)性有機高分子。

20世紀(jì)80年代，高分子傳感器、人工臟器、高分子分離膜等技術(shù)得到快速發(fā)展。1991年發(fā)現(xiàn)了尼龍11的鐵電性。1993年，俄羅斯科學(xué)家報道了在經(jīng)過長期氧化的聚64

功能高分子材料是一門涉及范圍廣泛，與眾多學(xué)科相關(guān)的新興邊緣學(xué)科。內(nèi)容涉及有機化學(xué)、無機化學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、生物化學(xué)、電子學(xué)、甚至醫(yī)學(xué)等眾多學(xué)科，是目前國內(nèi)外異常活躍的一個研究領(lǐng)域。

功能高分子材料是一門涉及范圍廣泛，與眾多學(xué)科相65

功能高分子材料之所以能成為國內(nèi)外材料學(xué)科的重要研究熱點之一，最主要的原因在于