型功能高分子材料研究

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1、新型功能高分子材料研究高分子06-2罗鸿红06号摘要:介绍了几种新型功能高分子材料的发展及应用,包括二氧化碳功能高分子材料、形状记忆功能高分子材料、糠醛系功能高分子材料、导电高分子材料、生态可降解高分子材料等,并展望了功能高分子的未来。关键词:功能高分子材料;进展;展望功能高分子材料是对物质、能量、信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料的一类高分子材料,有时也被称为精细高分子或者特种高分子(包括高性能高分子)。其于20世纪60年代末迅速发展起来的新型高分子材料,内容丰富、品种繁多、发展迅速,已成为新技术革命必不可少的关键材料。功能高分子材料分

2、为两类:一类是在原来高分子材料的基础上,使其成为更高性能和功能的高分子材料,另一类是具有新型功能的高分子。而功能高分子材料又分为:化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电功能高分子材料、高分子液晶等。新型功能高分子材料因为其特殊的功能而受到人们广泛关注。1　新型功能高分子材料的研究现状1.1　二氧化碳功能高分子材料CO2是污染环境的废气,不活泼且难以利用,作为一种配位能力较强的物质,它具有与金属形成种种络合物的能力,故CO2有很多机会被活化而参加某些化学反应,在一定条件下CO2能插入到金属、碳、硅、氢等元素组成的化学键中,反应过程中CO2的碳或与被插入

3、键较贫电子的一端连接。它与其他共聚单体轮流与催化剂金属络合物而插入金属杂原子键中。这种插入反应是制备各种羧酸或羧酸盐、氨基甲酸酯、碳酸酯、有机硅、有机磷化合物的基础,作为可聚合单体,利用CO2可得到许多有机物。CO2和环氧化合物等单体合成的新型CO2树脂材料中。CO2聚合树脂的出现对解决当今世界日趋严重的CO2含量增高等问题有重要的现实意义。国内外化学专家十分关注碳化学的发展,把长期以来因石化能源燃烧和代谢而排放的污染环境、产生温室效应的CO2视为一种新的资源,利用它与其他化合物共聚,合成新型CO2共聚物材料。以CO2为基本原料与其他化合物在不同催化剂

4、作用下,可缩聚合成多种共聚物,其中研究较多、已取得实质性进展、并具有应用价值和开发前景的共聚物是由CO2与环氧化合物通过开键、开环、缩聚制得的CO2共聚物脂肪族碳酸酯。目前只有美、日、韩等国已建成脂肪族碳酸酯共聚物生产线。美国的AirProductsandChemicals公司于20世纪90年代初通过购置日本专利,并申请了改进催化剂的美国专利后,已建成20kt/a的生产能力,并已有商品出售,主要用做牛肉的保鲜材料;日本也形成了3～4t/a的生产能力;韩国正在筹建年产3t/a的生产线。由于产品成本昂贵,具有些性能有待改善,该产品目前仍未获推广使用[1]。

5、我国中科院长春应用应化所在中科院重点项目的支持下开展了可生物降解CO2聚合物的合成及加工研究,该技术已通过吉林省技术鉴定,并在国内申请了3项有关稀土复合催化剂和聚合方法的专利,正加紧产品的应用开发工作。中科院广州化学所关于“二氧化碳聚合与利用技术”项目经多年研究,目前已有所突破。该所研制的CO2共聚物可以采用普通塑料工艺与设备加工日常使用的塑料快餐盒和饮料瓶,除具有较好的降解性能外,某些性能还优于普通塑料。1.2　形状记忆功能高分子材料形状记忆高分子材料是是一类新型的功能高分子材料。依据实现记忆功能的条件不同,可分为感温型、感光型和感酸碱型等多种类型。

6、目前研究最多并投入使用的主要是热敏型的形状记忆高分子材料,也叫热收缩材料。这类形状记忆高聚物一般是将已赋型的高分子材料加热到一定的温度,并施加外力使其变形,在变形状态下冷却、冻结应力,当再加热到一定温度时释放材料的应力,并自动恢复到原来的赋型状态,高分子材料的这种特性称为材料的记忆效应。20世纪60年代初,英国科学家A1Charlesby在其所著的《原子辐射与聚合物》一书中[2]首次报到了经辐射交联后的聚乙烯具有记忆效应。美国国家航空航天局(NASA)考虑到其在航空航天领域的潜在应用价值,对不同牌号的聚乙烯辐射交联后的记忆特性又进行了研究[3],证实了

7、辐射交联聚乙烯的形状记忆性能。80年代初,美国Ray2chem,RDI公司进一步将交联具有聚烯烃类形状记忆聚合物商品化,广泛应用于电线、电缆、管道的接续与防护,至今F系列战斗机上的电线仍在广泛应用这类记忆材料。国内长春应化所、西北核技术研究所等单位80年代后期以来也有研究和生产[4-5],近年来又先后发现了聚降冰片烯、反式聚异戊二烯[6-7]、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氨酯[8-9]、聚酯等聚合物也具有明显的形状记忆效应,并有重要应用前景。目前形状记忆聚合物应用最为广泛的是交联聚烯烃类,例如:聚乙烯[10]、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氯乙烯[11

8、]、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯[12-13]等。近年来还发现反式1,4-聚异戊二烯(TP)、苯乙烯