功能高分子化学-1(绪论)课件

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1、功能高分子材料化学(Functionalpolymers)张辽云zhangly@gucas.ac.cn教材及参考书《功能高分子材料化学》第二版赵文元等著,化工业出版社参考书：*《功能高分子与新技术》何天白胡汉杰编化学工业出版社*《功能高分子材料》马建标主编化学工业出版社*《特种与功能高分子材料》王国建等编中国石化出版社*《功能高分子》潘才元编科学出版社（1）绪论（2）高吸收性高分子材料（3）高分子分离膜材料（4）反应型功能高分子材料（5）导电高分子材料（6）电活性高分子材料(7)光敏高分子材料（8）高分子液

2、晶材料（9）医用高分子材料主要内容Chapter1绪论(Introduction)1.1功能高分子材料的定义材料性能（performance):材料对于外部作用（水、外力、热、光、电、磁、化学品等）的抵抗特性。如耐水性、耐热性等。材料的功能（function):从外部向材料输入“信号”（能量）时，材料内部发生质和量的变化而产生输出的特性（如压电、磁转化成热、光）。高性能材料关注材料它与通用材料在性能上的差异。功能材料关注材料具有的独特的功能。通用高分子材料的特点：生产量大，价格便宜，应用面广。特种高分子材料

3、的特点：生产量小，价格高，用途单一。高性能高分子材料：耐高温，高物理机械性能。功能高分子材料：除具一定力学性能外，还具有一种或多种功能。1.2研究目标及其分类研究目标和内容：新材料的制备方法、物理化学性能表征、结构与性能的关系、应用开发等。功能高分子材料的性能和功能与其化学组成、分子结构和聚集态存在密切关系，即构效关系。反应型功能高分子材料；高分子分离材料；高分子吸附材料；高分子光敏型材料；电活性高分子材料；高分子智能材料医用高分子材料按性质和功能1.3功能高分子材料的设计思想------仿生1.从合成化学

4、角度仿生生物体内化学反应的特点：在常温常压下进行，且转化率很高；b.生物体合成的高分子的相对分子质量单一，结构规整，结构单元排列次序一定。c.无公害反应循环进行，不会产生对环境有害的物质。2.从高分子催化剂的仿生协同效应：连接在高分子链上的两种或两种以上功能基，在反应过程中相互配合，加强了高分子的功能。b.静电效应高分子上某一基团，依靠静电相互作用把反应物拉向催化剂，使反应物的局部浓度增大，从而加速了催化反应。可分解抗坏血酸（AH2)的催化剂，比小分子催化剂催化活性大103倍。c.包结效应一些有孔洞结构的化

5、合物，它能包结有机或无机分子。环糊精是由6-9个葡萄糖结构单元组成的一系列聚合度不等的低聚物，依次为α-，β-，γ-，σ-环糊精。α-环糊精环糊精孔洞内测由C-H和苷键氧原子组成，提供了疏水和给电子的微环境，所有的伯羟基位于孔洞小口端，仲羟基位于另一侧的大口端，所以环糊精具有不同尺寸的疏水内腔和亲水的表面。环糊精催化羧酸苯酚酯的水解冠醚杯芳烃环糊精葫芦脲卟啉酞菁环肽3.从细胞膜方面进行仿生细胞膜的功能隔开细胞内外；能动输送；催化功能。b.细胞膜的结构细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的，在膜的中间是磷脂

6、双分子层，实际上包括两层磷脂分子，这是细胞膜的基本支架，由它支持着许多蛋白质分子。4.从材料方面进行仿生无机、有机复合材料靠材料的物理性质的差别来作复合材料生物降解高分子材料用微生物法合成新型高分子材料，目前主要为聚羟基脂肪酸酯PHA短链PHA：高结晶度的热塑性塑料中长链PHA：低结晶热塑性弹性体1.4设计基础---已知功能化合物的结构和功能设计功能高分子合成路线时，要考虑功能化合物与高分子的差别和高分子化过程中对功能的影响。为此要遵循以下基本原则：1、有利于功能的发挥将功能基团接到高分子上常常会影响功能的

7、发挥。2、避免功能基团参与反应3、功能基团与高分子骨架的匹配在一定的微环境条件下，功能基团才能有效地发挥功能。4、高分子骨架与功能基团的各种效应充分考虑高分子骨架与功能基团的各种效应（协同效应，静电效应，包结效应，高分子骨架的空间位阻效应）以使得到的高分子具有更好的功能。R-苯基乳酸1.5功能高分子的研究课题-----构效关系元素组成官能团结构聚合物链段结构材料的聚集态结构和超分子结构材料的宏观结构功能高分子材料的结构层次：构效关系－官能团的性质与聚合物功能间的关系分子中的官能团的种类和性质决定功能高分子材

8、料的性质功能性小分子高分子化，性质主要依赖于官能团的性质。高分子骨架起支撑、分隔、固定和降低溶解度等辅助作用。如离子交换树脂，侧链型高分子液晶。聚合物骨架与官能团的协同作用决定功能高分子材料的性质性质主要依赖于分子中所含官能团与高分子骨架作用的相互结合。如固相合成。.官能团与聚合物骨架不能区分聚合物骨架本身起着官能团的作用。如主链型高分子液晶、电子导电型聚合物。.官能团在功能高分子材料中仅起辅助作用。如改善溶解性