功能高分子材料和智能高分子材料.ppt
《功能高分子材料和智能高分子材料.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《功能高分子材料和智能高分子材料.ppt(61页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、功能高分子材料和智能高分子材料功能高分子材料和智能高分子材料 Organic Electronics Display Solar cell Lighting Bisensor有机光电子器件 需求:需求:研究研究有机分子有机分子/高分子的高分子的电子过程将建立一个电子过程将建立一个 由新型电子屏幕、存储器和晶体管等组成的由新型电子屏幕、存储器和晶体管等组成的 “有机电子工业有机电子工业”。学科:学科:将诞生将诞生分子电子学、纳米电子学与分子电子学、纳米电子学与塑料电子学塑料电子学 学科领域学科领域新工作原理和新物理机制新工作原理和新物理机制容易实现大屏幕和柔性容易实现大屏幕和柔性制备工艺简单,具
2、有价格优势制备工艺简单,具有价格优势5亿亿US$30亿亿US$20042009塑料电子学塑料电子学为跨学科领域国际科学前沿的重要为跨学科领域国际科学前沿的重要研究方向和高技术的竞争焦点。研究方向和高技术的竞争焦点。手手机机电电视视领域背景光敏高分子光敏高分子药物物缓释高分子高分子第一部分:功能高分子材料第一部分:功能高分子材料1.1 1.1 功能高分子材料的概念功能高分子材料的概念 是指除了具有一定力学性能外,还具有物质分离、光、电、磁、能量储存和转化、生物医用等特殊性能的高分子材料,这种特殊功能是由它们的链结构、链上所带的功能基的种类、数量、分布以及高分子的聚集态和形态所确定的。功能高分子的
3、功能高分子的产产生生v随随着着人人们在在生生产和和生生活活方方面面对新新型型聚聚合合材材料料的的需需求求,以以及及高高分分子子化化学学研研究究的的深深入入和和发展展,众众多多的的有有着着不不同同于于以以上上特特征征,带有有特特殊殊物物理理化化学学性性质和和功功能能的的高高分分子子材材料料大大量量涌涌现,其其性性能能和和特特征征都都超超出出了了原原有有常常规高高分分子子材材料料的的范范畴畴,使使人人们有必要有必要对这些新型聚合物材料些新型聚合物材料进行行重新重新认识。v功功能能高高分分子子化化学学就就是是在在这种种背背景景下下发展展起起来来的的一一门科科学学。那那些些性性质和和功功能能很很特特殊
4、殊的的新新型型聚聚合合物物材材料料即即属属于于功功能能高高分子材料。分子材料。功能高分子化学的发展功能高分子化学的发展 v功能高分子化功能高分子化学学的的发展可以追述到很久以前,如展可以追述到很久以前,如光敏高分光敏高分子材料和离子交子材料和离子交换树脂都有很脂都有很长的的发展展历史。但是作史。但是作为一一门独独立立学学科,科,则是一是一门全新的科全新的科学学。v功能高分子化功能高分子化学学还是一是一门新新兴边缘交叉交叉学学科,是目前科,是目前国内国内外外异异常活常活跃的一的一个研个研究究领域。域。v功能高分子化功能高分子化学学在高分子化在高分子化学学中地位、相中地位、相当当于于精精细化工化工
5、在在化工化工领域地位,因此有人域地位,因此有人称称功能高分子功能高分子为精精细高分子高分子,指其指其产品的品的产量小、量小、产值高、制造工高、制造工艺复复杂、性能、性能独独特。特。独独特的特的“功能功能”v功能功能高分子高分子化化学学之所以能成之所以能成为国内国内外材料科外材料科学学的重要的重要研研究究热点之一,最主要的原因在于他点之一,最主要的原因在于他们具有具有独独特的特的“功能功能”,可,可以用于替代其他功能材料,以用于替代其他功能材料,并并提高或改提高或改进其性能使其成其性能使其成为具有全新性具有全新性质的功能材料。的功能材料。v功能高分子化功能高分子化学研学研究,代表了高分子化究,代
6、表了高分子化学学的的发展方向,人展方向,人们甚至期望甚至期望功能高分子材料功能高分子材料能象能象合成合成纤维带来来纺织革命革命一一样,在其,在其它它生生产和科和科学学领域域带来来一一场革命。革命。功能高分子材料1.2 1.2 功能高分子与高性能高分子材料的区别功能高分子与高性能高分子材料的区别 高性能高分子材料或结构材料当有外来的刺激时,能通过化学或化学或物理的方法做出响应物理的方法做出响应的高分子材料 对外力有特别强抵抗能力的高分子材料 1.3 1.3 功能高分子发展的背景功能高分子发展的背景 l19351935年发明了离子交换树脂;年发明了离子交换树脂;l19571957年发现了聚乙烯基咔
7、唑的年发现了聚乙烯基咔唑的光电导光电导性,打破了多年来认性,打破了多年来认为高分子材料只能是为高分子材料只能是绝缘体绝缘体的观念;的观念;l2020世纪世纪5050年代发展起来的年代发展起来的光敏高分子化学光敏高分子化学,在光聚合、光,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,特别在过去大突破,特别在过去2020多年中有了飞快发展,并在工业上多年中有了飞快发展,并在工业上得到广泛应用得到广泛应用.l19661966年年littlelittle提出提出超导高分子模型超导高分子模型,随后在,随后在19751975年发现了
8、年发现了聚氮化硫聚氮化硫的超导性,的超导性,19931993年俄罗斯科学家报道了在经过长年俄罗斯科学家报道了在经过长期期氧化的聚丙烯氧化的聚丙烯体系中发现了室温超导体;体系中发现了室温超导体;l2020世纪世纪8080年代,高分子传感器、人工脏器、高分子年代,高分子传感器、人工脏器、高分子分离膜等技术得到快速发展;分离膜等技术得到快速发展;l19941994年年塑料柔性太阳能电池塑料柔性太阳能电池在美国阿尔贡实验室研在美国阿尔贡实验室研制成功;制成功;l19971997年发现年发现聚乙炔聚乙炔经过掺杂具有经过掺杂具有金属导电性金属导电性,导致,导致了聚苯胺、聚吡咯等一系列导电高分子的问世;了聚
9、苯胺、聚吡咯等一系列导电高分子的问世;1.3.1 1.3.1 经济发展需要的促进经济发展需要的促进 (价格比以通用高分子为(价格比以通用高分子为1 1计计)品品 种种 主要产品举例主要产品举例 产量产量 /万吨万吨/年年 价格比价格比 通用高分子材料通用高分子材料 LDPE LDPE,HDPEHDPE,PVCPVC,PPPP,PS PS 1000 1000 1 1 中间高分子材料中间高分子材料 ABSABS,PMMA PMMA 1001001000 1000 1 12 2 工程高分子材料工程高分子材料 PA PA,PCPC,POMPOM,PBT PBT,PPO PPO 202080 80 2
10、24 4 特种高分子材料特种高分子材料 有机氟材料,有机氟材料,耐热性高分子,耐热性高分子,功能高分子功能高分子 1 120 20 1010100100 1.3.2 1.3.2 科学技术发展的需求科学技术发展的需求 1)新能源的要求 太阳能和氢将成为今后的主要能源。光电转换太阳能和氢将成为今后的主要能源。光电转换材料就成为太阳能利用的关键,硅材料已进入了实材料就成为太阳能利用的关键,硅材料已进入了实用阶段。因为其最高能量转换效率达用阶段。因为其最高能量转换效率达40.8%40.8%,然而,然而单晶硅价格太高,为此,人们单晶硅价格太高,为此,人们正正把注意力转向把注意力转向可高可高效转换太阳能的
11、功能高分子太阳能电池效转换太阳能的功能高分子太阳能电池(11%)(11%)。2 2)交通和宇航技术的要求)交通和宇航技术的要求 3 3)微电子技术的要求)微电子技术的要求 高度集成化是微电子高度集成化是微电子工业发展的趋势,工业发展的趋势,高功高功能光致抗蚀材料能光致抗蚀材料(感光感光高分子高分子)已成为微电子)已成为微电子工业的关键材料之一工业的关键材料之一 。4 4)生命科学和环境保护)生命科学和环境保护的要求的要求 生物分离介质的研制成功使生命组成的各种组分能得以精细地分级,对生命科学的贡献将是十分重大的。药物缓释高分子材料,可降解性高分子材料的问世,将大大减缓白色公害对人类的危害。1.
12、4 1.4 功能高分子材料的分类功能高分子材料的分类1.4.1 从组成和结构上分类:功能高分子材料 结构型功能高分子材料 复合型功能高分子材料 大分子链结构中具有特定功能基团 普通高分子材料为载体或基体,与具有某些特定功能的其他材料进行复合 1.4.2 1.4.2 从功能上分类从功能上分类:1)力学功能材料u强化功能材料,如超高强材料、高结晶材料等;u弹性功能材料,如热塑性弹性体等。2)化学反应功能材料 分离功能材料,如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等;u反应功能材料,如高分子催化剂、高分子试剂、螯合高分子、感光性高分子;u生物功能材料,如固定化酶、生物反应器等。3)物理化学功能材料u热功
13、能高分子,如耐高温高分子,高分子液晶等;u电学功能材料,如导电性高分子、超导高分子,感电子性高分子;u光学功能材料,如导光性高分子,光敏性高分子、荧光和发光高分子等;u能量转换功能材料,如压电性高分子、热电性高分子等。4)生物化学功能材料u人工脏器用高分子材料,如人工肾、人工心肺等;u高分子药物,如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等;u生物分解材料,如可降解性高分子材料等。1.4.3 1.4.3 按用途分类按用途分类 v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和涂料、粘合剂,带各种功能团的中间体,特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。v光敏型高分子,包括各种光
14、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。v高分子电性能材料,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,v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v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。v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。v高分子医用材料,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。v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
15、材料、生物降解高分子等。1.4.4 1.4.4 按来源分类按来源分类 所占比例最大1.5 1.5 功能高分子材料的合成方法功能高分子材料的合成方法 特种与功能高分子材料的特点在于他们特殊的“性能”和“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。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:v功能性小分子材料的高分子化,功能性小分子材料的高分子化,v已有高分子材料的功能化,已有高分子材料的功能化,v多功能材料的复合,多功能材料的复合,v已有功能高分子材料的功能扩展已有功能高分子材
16、料的功能扩展。1.5.1 1.5.1 功能性小分子材料的高分子功能性小分子材料的高分子化 对具有一定功能性小分子进行对具有一定功能性小分子进行高分子化反应高分子化反应,赋,赋予其高分子的功能特点,即有可能开发出新的功能予其高分子的功能特点,即有可能开发出新的功能高分子材料。例如:利用青霉素结构中的羧基、氨高分子材料。例如: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。基与高分子反应,可得到疗效长的高分子青霉素。(1)带有功能性基团的单体的聚合 单体单体均聚或共聚均聚或共聚 在在功能性小分子功能性小分子中引入可聚合基团得到单体中引入可聚合基团得到单体然后进行均聚或共聚反应
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 功能 高分子材料 智能
限制150内