功能高分子第一章总论讲稿.ppt

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1、功能高分子课件第一章总论第一页，讲稿共六十页哦1.功能高分子材料功能高分子材料建立在高分子化学与高分子物理建立在高分子化学与高分子物理基础上，与物理学、生物学、医学密切联系的一门基础上，与物理学、生物学、医学密切联系的一门学科，学科，20世纪世纪80年代中后期开始作为一门完整的学年代中后期开始作为一门完整的学科科2.研究功能高分子材料的研究功能高分子材料的合成与制备合成与制备、组成与结构组成与结构、构效关系构效关系及及开发应用开发应用各组元本身及四者之间的相各组元本身及四者之间的相互依赖关系的规律互依赖关系的规律.第二页，讲稿共六十页哦功能高分子也称为精细高分子或特种高分子，至今还没有一功能高

2、分子也称为精细高分子或特种高分子，至今还没有一个准确的定义，一般是指具有个准确的定义，一般是指具有传递传递、转换转换或或贮存贮存物质物质、能量能量和和信息信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有特殊的物理功能和化学功能的高分子性能的基础上，还具有特殊的物理功能和化学功能的高分子及其复合材料。及其复合材料。这些物理功能和化学功能包括这些物理功能和化学功能包括光敏性光敏性、导电性导电性、能量转换性能量转换性、磁磁性性、选择分离性选择分离性、化学反应活性化学反应活性、催化性催化性、生物兼容性生物兼容性、药理性药理性等。等。第

3、三页，讲稿共六十页哦功能高分子材料是功能高分子材料是高分子专业高分子专业学生的一门重学生的一门重要的课程要的课程学习本课程主要是为了让大家了解我们正在学习本课程主要是为了让大家了解我们正在使用使用哪些功能高分子材料，我们需要继续哪些功能高分子材料，我们需要继续改改进进哪些功能高分子材料，我们还需要哪些功能高分子材料，我们还需要创造创造哪哪些功能高分子材料。些功能高分子材料。第四页，讲稿共六十页哦 本课程的主要内容（本课程的主要内容（36）第一章功能高分子的概念与制备基础（简介）功能高分子的概念与制备基础（简介）智能水凝胶智能水凝胶第二章反应性功能高分子反应性功能高分子（试剂和催化剂）第三章 导

4、电高分子导电高分子第四章 电活性高分子电活性高分子第五章高分子液晶高分子液晶第七章 光敏高分子（光敏高分子（光敏涂料、光致变色高分子、光导电高分子）光敏涂料、光致变色高分子、光导电高分子）第八章吸附性高分子吸附性高分子第九章 医用高分子材料医用高分子材料功能高分子的最新发展（功能高分子的纳米化和智能化）、讨论功能高分子的最新发展（功能高分子的纳米化和智能化）、讨论和总结和总结第五页，讲稿共六十页哦 本课程主要讲述应用较广以及新型的功能高分子材料，本课程主要讲述应用较广以及新型的功能高分子材料，要求掌握它们的基本概念、基本原理、基本知识和实要求掌握它们的基本概念、基本原理、基本知识和实际应用，即

5、材料的组成、结构与性能之间的关系及主际应用，即材料的组成、结构与性能之间的关系及主要应用，同时了解功能高分子材料的最新发展情况。要应用，同时了解功能高分子材料的最新发展情况。本课程的基本要求本课程的基本要求第六页，讲稿共六十页哦推荐教材及参考书推荐教材及参考书功能高分子功能高分子，潘才元编著，科学出版社，潘才元编著，科学出版社，20062006年年功能高分子材料功能高分子材料，赵文元，王亦军编著，化学工业出版社，赵文元，王亦军编著，化学工业出版社，20082008年年功能高分子材料功能高分子材料，焦剑，焦剑 姚军燕主编，化学工业出版社，姚军燕主编，化学工业出版社，20072007年年功能高分子

6、材料功能高分子材料，王国建、王德海、邱军、赵立群编著，华东理，王国建、王德海、邱军、赵立群编著，华东理工大学出版社，工大学出版社，20062006年年功能高分子材料功能高分子材料，马建标主编，化学工业出版社，马建标主编，化学工业出版社，20002000年年功能高分子与新技术功能高分子与新技术，何天白、胡汉杰主编，化学工业出版社，何天白、胡汉杰主编，化学工业出版社，20012001年年第七页，讲稿共六十页哦第一章 功能高分子材料总论功能高分子的概念、构效关系与制备基础功能高分子的概念、构效关系与制备基础第八页，讲稿共六十页哦根据性质和根据性质和用途用途塑塑 料料纤纤 维维橡橡胶胶涂涂料料胶粘剂胶

7、粘剂功能高分子功能高分子具有可逆形变的高弹性材料。具有可逆形变的高弹性材料。纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100倍。倍。涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料护作用的聚合物材料能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的聚合物材料的聚合物材料具有特殊功能与用途的精细高分子材料具有特殊功能与用途的精细高分子材料以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂和填料，经加以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。工形成的塑性材料或

8、刚性材料。高分子：高分子：第九页，讲稿共六十页哦常规高分子塑料塑料橡胶橡胶纤维纤维第十页，讲稿共六十页哦常规高分子粘胶剂粘胶剂涂料涂料第十一页，讲稿共六十页哦e.g 3：502胶胶在空气中固化，实质是空气中微量水引发阴离子聚合在空气中固化，实质是空气中微量水引发阴离子聚合氰基丙烯酸乙酯氰基丙烯酸乙酯第十二页，讲稿共六十页哦轻便赛车轻便赛车波音波音757第十三页，讲稿共六十页哦高分子材料科学的历史回顾高分子材料科学的历史回顾高分子的概念始于高分子的概念始于20世纪世纪20年代，但应用更早。年代，但应用更早。1839年，美国人年，美国人Goodyear发明硫化橡胶。发明硫化橡胶。1889年，法国人

9、年，法国人De Chardonnet（夏尔多内）发明人造（夏尔多内）发明人造丝。丝。1907年，酚醛树脂诞生。年，酚醛树脂诞生。第十四页，讲稿共六十页哦1920年，德国人年，德国人Staudinger发表了发表了“论聚合论聚合”的论文，的论文，提出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯提出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。酸甲酯等聚合物的结构。1935年，年，Carothes发明尼龙发明尼龙66，1938年工业化。年工业化。30年代，一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业化，年代，一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业化，PVC（19271937），），PVAc（

10、1936），），PMMA（19271931），），PS（19341937），），LDPE（1939）。自由基聚合发展。）。自由基聚合发展。第十五页，讲稿共六十页哦高分子溶液理论在高分子溶液理论在30年代建立，并成功测定了聚合物的年代建立，并成功测定了聚合物的分子量。分子量。Flory为此获得诺贝尔奖。为此获得诺贝尔奖。40年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一大批重年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一大批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶（要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶（1937），丁腈），丁腈橡胶（橡胶（1937），丁基橡胶（），丁基橡胶（1940），有机氟材料），有机氟材料（1

11、943），），ABS（1947），涤纶树脂（），涤纶树脂（19401950）。）。50年代，年代，Ziegler和和Natta发明配位聚合催化剂，制得高密度发明配位聚合催化剂，制得高密度PE和有规和有规PP，低级烯烃得到利用，低级烯烃得到利用。第十六页，讲稿共六十页哦1956年，美国人年，美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开创了高发明活性阴离子聚合，开创了高分子结构设计的先河。分子结构设计的先河。50年后期至年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。聚甲醛年代，大量高分子工程材料问世。聚甲醛（1956），聚碳酸酯（），聚碳酸酯（1957），聚砜（），聚砜（1965），聚苯醚），聚苯醚（19

12、64），聚酰亚胺（），聚酰亚胺（1962）。）。60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝缘、半特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。导体等。第十七页，讲稿共六十页哦高分子的发展方向：高分子的发展方向：通用高分子的高性能化和高分子的多功能化通用高分子的高性能化和高分子的多功能化第十八页，讲稿共六十页哦偏光显微镜下的高分子液晶功能高分子功能高分子第十九页，讲稿共六十页哦电致发光高分子第二十页，讲稿共六十页哦第二十一页，讲稿共六十页哦品品 种种主要主要产产品品举举例例产产量量 /万吨万吨/年年

13、价格比价格比通用高分子材料通用高分子材料LDPE，HDPE，PVC，PP，PS10001中中间间高分子材料高分子材料ABS，PMMA100100012工程高分子材料工程高分子材料PA，PC，POM，PBT，PPO208024特种高分子材料特种高分子材料有机氟材料，耐有机氟材料，耐热热性高分子，各种性高分子，各种功能高分子功能高分子12010100价格比以通用高分子价格比以通用高分子为为1计计。各种高分子材料的产量和价格比各种高分子材料的产量和价格比*PA，聚酰胺，用作纤维和工程塑料，聚酰胺，用作纤维和工程塑料PC，聚碳酸酯，重要的工程塑料，聚碳酸酯，重要的工程塑料POM，聚甲醛，高熔点、高结晶

14、性的热塑性工程塑料，聚甲醛，高熔点、高结晶性的热塑性工程塑料 PBT，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯 PPO，聚苯醚，耐高温塑料，聚苯醚，耐高温塑料第二十二页，讲稿共六十页哦1.1 功能高分子的定义、特点及分类功能高分子的定义、特点及分类1、功能、功能高分子的基本概念：高分子的基本概念：功能高分子是指高分子的主链或侧链上具有反应性官能团，功能高分子是指高分子的主链或侧链上具有反应性官能团，因而具有特定（物理，化学或生物活性等）功能的大分子因而具有特定（物理，化学或生物活性等）功能的大分子.（例如：）（例如：）IUPAC definition:(International Union

15、 of Pure and Applied Chemistry)Functional polymer:1.Polymer that bears specified chemical groups or2.polymer that has specified physical,chemical,biological,pharmacological,or other uses which depend on specific chemical groups.第二十三页，讲稿共六十页哦2、功能高分子的特点功能高分子的特点1.用途特殊，专一性强用途特殊，专一性强2.2.品种多，用量不大品种多，用量不大3

16、.质量轻（与其它功能材料相比）质量轻（与其它功能材料相比）质量轻（与其它功能材料相比）质量轻（与其它功能材料相比）4.制备途径多，可设计性强制备途径多，可设计性强第二十四页，讲稿共六十页哦3、功能高分子材料的类别、功能高分子材料的类别 国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分特种和功能高分子材料的划分普遍采用的方法，具特种和功能高分子材料的划分普遍采用的方法，具体可划分为体可划分为8种类型。种类型。1.反应性高分子材料反应性高分子材料，包括高分子试剂、高分子催，包括高分子试剂、高分子催化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和化剂和高分子染料，特别是高

17、分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。固定化酶试剂等。2.光敏型高分子光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶，感，包括各种光稳定剂、光刻胶，感光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材料等。料等。第二十五页，讲稿共六十页哦功能高分子材料的类别功能高分子材料的类别3.电性能高分子材料电性能高分子材料，包括导电聚合物、能量转换，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。感性材料等。4.高分子分离材料高分子分离材料，包括各种分离膜、缓释膜和其，包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性

18、膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、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。高分子絮凝剂等。5.高分子吸附材料高分子吸附材料，包括高分子吸附性树脂、高吸，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。水性高分子、高吸油性高分子等。第二十六页，讲稿共六十页哦功能高分子材料的类别功能高分子材料的类别6.高分子智能材料高分子智能材料，包括高分子记忆材料、信息存，包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。、压力感应材料等。7.医药用高分子材料医药用高分子材料，包括医用高分子材料、药用，包括医用高分子材料、药用高分子材料和医药用辅助材料

19、等。高分子材料和医药用辅助材料等。8.高性能工程材料高性能工程材料，如高分子液晶材料，耐高温高，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材料、生物降解高分子等。材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。第二十七页，讲稿共六十页哦 反应型高分子是在有机合成和生物化学领域的反应型高分子是在有机合成和生物化学领域的重要成果，已经开发出众多新型高分子试剂和高分重要成果，已经开发出众多新型高分子试剂和高分子催化剂应用到科研和生产过程中，在提高合成反子催化剂应用到科研和生产过程中，在提高合成反应的选择性、简化工艺过程以及化

20、工过程的绿色化应的选择性、简化工艺过程以及化工过程的绿色化方面做出了贡献。更重要的是由此发展而来的方面做出了贡献。更重要的是由此发展而来的固相固相合成方法合成方法和和固定化酶技术固定化酶技术开创了有机合成机械化、开创了有机合成机械化、自动化、有机反应定向化的新时代，在分子生物学自动化、有机反应定向化的新时代，在分子生物学研究方面起到了关键性作用。研究方面起到了关键性作用。反应型高分子材料反应型高分子材料第二十八页，讲稿共六十页哦电活性高分子材料电活性高分子材料 电活性高分子材料的发展导致了电活性高分子材料的发展导致了导电聚合物导电聚合物，聚合物电解质聚合物电解质，聚合物电极聚合物电极的出现。此

21、外的出现。此外超导、电超导、电致发光、电致变色聚合物致发光、电致变色聚合物也是近年来的重要研究成也是近年来的重要研究成果，其中以果，其中以电致发光材料电致发光材料制作的彩色显示器已经被制作的彩色显示器已经被日本和美国公司研制成功，有望成为新一代显示器日本和美国公司研制成功，有望成为新一代显示器件。此外众多化学传感器和分子电子器件的发明也件。此外众多化学传感器和分子电子器件的发明也得益于得益于电活性聚合物和修饰电极电活性聚合物和修饰电极技术的发展。技术的发展。第二十九页，讲稿共六十页哦高分子分离膜高分子分离膜材料材料 高分子分离膜高分子分离膜材料与分离技术的发展在复杂体材料与分离技术的发展在复杂

22、体系的分离技术方面独辟蹊径，开辟了系的分离技术方面独辟蹊径，开辟了气体分离、苦气体分离、苦咸水脱盐、液体消毒咸水脱盐、液体消毒等快速、简便、低耗的新型分等快速、简便、低耗的新型分离替代技术，也为电化学工业和医药工业提供了新离替代技术，也为电化学工业和医药工业提供了新型选择性透过和缓释材料。目前高分子分离膜在型选择性透过和缓释材料。目前高分子分离膜在海海水淡化水淡化方面已经成为主角，已经拥有制备方面已经成为主角，已经拥有制备18万吨万吨/日日纯水设备的能力。纯水设备的能力。第三十页，讲稿共六十页哦医药用功能高分子材料医药用功能高分子材料 医药用功能高分子医药用功能高分子是目前发展非常迅速的一个是

23、目前发展非常迅速的一个领域，领域，高分子药物、高分子人工组织器官在定向给药、器高分子药物、高分子人工组织器官在定向给药、器官替代、整形外科和拓展治疗官替代、整形外科和拓展治疗范围方面做出了相当大的范围方面做出了相当大的贡献。贡献。第三十一页，讲稿共六十页哦光敏高分子光敏高分子化学，在化学，在光聚合、光交联、光降解、荧光光聚合、光交联、光降解、荧光以及以及光导机理光导机理的研究方面都取得了重大突破，特别在过的研究方面都取得了重大突破，特别在过去去20多年中有了飞快发展，并在工业上得到广泛应用。比多年中有了飞快发展，并在工业上得到广泛应用。比如如光敏涂料、光致抗蚀剂、光稳定剂、光可降解材料、光敏涂

24、料、光致抗蚀剂、光稳定剂、光可降解材料、光刻胶、感光性树脂、光刻胶、感光性树脂、以及以及光致发光光致发光和和光致变色高分光致变色高分子材料子材料都已经工业化。都已经工业化。近年来近年来高分子非线性光学材料高分子非线性光学材料也也取得了突破性进展。取得了突破性进展。光敏高分子材料光敏高分子材料第三十二页，讲稿共六十页哦1.2 功能高分子的构效关系功能高分子的构效关系结构结构与与性能性能的之间的关系，也就是说材料的结构如何影响材的之间的关系，也就是说材料的结构如何影响材料的性能和使用效果料的性能和使用效果新材料的设计必须了解新材料的设计必须了解构效关系！构效关系！什么样才是属于构效关系呢？比如说一

25、般设计亲水性材料，什么样才是属于构效关系呢？比如说一般设计亲水性材料，必须设法引进亲水性的集团如必须设法引进亲水性的集团如-OH,-COOH,设计阻燃材料设计阻燃材料分子中必须引进分子中必须引进P,S,Br等阻燃元素，等阻燃元素，gel的设计的设计第三十三页，讲稿共六十页哦高分子的结构非常复杂高分子的结构非常复杂高分子的结构对高分子的性能表现出的影响规律也非高分子的结构对高分子的性能表现出的影响规律也非常复杂常复杂把握这些规律就可掌握一般的构效关系，从而为材料的把握这些规律就可掌握一般的构效关系，从而为材料的设计打好基础设计打好基础第三十四页，讲稿共六十页哦高高 分分 子子 的的 结结 构构

26、特点：特点：多重性多重性和和复杂性复杂性第三十五页，讲稿共六十页哦u构效关系我们在以后的章节中将要详细讲述。u课下请认真阅读自己的高分子物理课本中的关于高分子的结构的章节。第三十六页，讲稿共六十页哦1.3 功能高分子的制备方法功能高分子的制备方法第三十七页，讲稿共六十页哦功能高分子的制备方法功能高分子的制备方法功能高分子材料的特点在于他们特殊的功能高分子材料的特点在于他们特殊的“功能功能”，因此在制备这些高分子材料的时候，分子设计成为，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。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设计一种能满足一定需要的功能高分子

27、材料是高分子化学研究的一项主要目标。分子化学研究的一项主要目标。具有良好性质与功能具有良好性质与功能的高分子材料的制备成功与否，在很大程度上取决于的高分子材料的制备成功与否，在很大程度上取决于设计方法设计方法和和制备路线制备路线的制定。的制定。第三十八页，讲稿共六十页哦功能高分子材料的制备是通过化学或者物理的方法按照材料的设计要求功能高分子材料的制备是通过化学或者物理的方法按照材料的设计要求将将功能基功能基与与高分子骨架高分子骨架相结合，从而实现预定功能的。相结合，从而实现预定功能的。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目前采用的制备方法来看，功能高分子材料的制备可归

28、纳为以下四种类型：型：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已有通用高分子材料的功能化已有通用高分子材料的功能化多功能材料的复合多功能材料的复合已有功能高分子材料的功能扩展已有功能高分子材料的功能扩展 第三十九页，讲稿共六十页哦1 功能性小分子的高分子化功能性小分子的高分子化(1)功能性小分子单体直接发生功能性小分子单体直接发生聚合反应聚合反应(2)功能性小分子通过功能性小分子通过聚合包埋聚合包埋与高分子材料结合与高分子材料结合第四十页，讲稿共六十页哦优点优点生成的功能高分子功能基分布均匀生成的功能高分子功能基分布均匀聚合物结构可以通过聚合机理预先设计聚合物结构可以通过聚合机理预

29、先设计产物的稳定性较好产物的稳定性较好缺点缺点在功能性小分子中需要引入可聚合基团，而这种引入常常在功能性小分子中需要引入可聚合基团，而这种引入常常需需要复杂的合成反应要复杂的合成反应要求在反应中要求在反应中不破坏原有结构和功能不破坏原有结构和功能当需要引入的功能基稳定性不好时当需要引入的功能基稳定性不好时需要加以保护需要加以保护有时引入功能基后对有时引入功能基后对单体聚合的活性会有影响单体聚合的活性会有影响第四十一页，讲稿共六十页哦(1)功能性小分子单体直接发生功能性小分子单体直接发生聚合反应聚合反应 通过在功能性小分子中引入可聚合基团得到单体，然后通过在功能性小分子中引入可聚合基团得到单体，

30、然后进行均聚或共聚反应生成功能聚合物这些可聚合功能性单体进行均聚或共聚反应生成功能聚合物这些可聚合功能性单体中的可聚合基团一般为中的可聚合基团一般为双键、羟基、羧基、氨基、环氧基、双键、羟基、羧基、氨基、环氧基、酰氯基、吡咯基、噻吩基酰氯基、吡咯基、噻吩基等基团。等基团。发生发生加成聚合加成聚合反应，反应，开环聚合开环聚合反应，反应，缩聚缩聚反应以及反应以及氧氧化偶合化偶合反应。反应。第四十二页，讲稿共六十页哦吡咯基、噻吩基吡咯基、噻吩基Z为连接基团，为连接基团，R为功能型小分子为功能型小分子第四十三页，讲稿共六十页哦 丙烯酸丙烯酸分子中带有双键，同时又带有活性羧基。分子中带有双键，同时又带有

31、活性羧基。经过自由基均聚或共聚，即可形成聚丙烯酸及其共经过自由基均聚或共聚，即可形成聚丙烯酸及其共聚物，可以作为聚物，可以作为弱酸性离子交换树脂、高吸水性树弱酸性离子交换树脂、高吸水性树脂脂等应用。这是带有功能性基团的单体聚合制备功等应用。这是带有功能性基团的单体聚合制备功能高分子的简单例子。能高分子的简单例子。第四十四页，讲稿共六十页哦 将含有环氧基团的低分子量双酚将含有环氧基团的低分子量双酚A型环氧树脂型环氧树脂与丙烯酸反应，得到与丙烯酸反应，得到含双键的环氧丙烯酸酯含双键的环氧丙烯酸酯，这种，这种单体在制备光敏高分子材料方面有广泛的应用。单体在制备光敏高分子材料方面有广泛的应用。第四十五

32、页，讲稿共六十页哦 除了单纯的连锁聚合和逐步聚合之外，除了单纯的连锁聚合和逐步聚合之外，采用多采用多种单体进行共聚反应制备功能高分子种单体进行共聚反应制备功能高分子也是一种常见也是一种常见的方法。特别是当需要控制聚合物中功能基团的分的方法。特别是当需要控制聚合物中功能基团的分布和密度时，或者需要调节聚合物的物理化学性质布和密度时，或者需要调节聚合物的物理化学性质时，共聚可能是最行之有效的解决办法。时，共聚可能是最行之有效的解决办法。第四十六页，讲稿共六十页哦该方法是利用生成高分子的束缚作用将功该方法是利用生成高分子的束缚作用将功能性小分子以某种形式包埋固定在高分子材能性小分子以某种形式包埋固定

33、在高分子材料中来制备功能高分子材料。在聚合反应之料中来制备功能高分子材料。在聚合反应之前，向单体溶液中加入小分子功能化合物，前，向单体溶液中加入小分子功能化合物，在聚合过程中小分子被生成的聚合物所包埋。在聚合过程中小分子被生成的聚合物所包埋。在在高分子药物、固定化酶高分子药物、固定化酶的制备方面有独到的制备方面有独到的优势。的优势。(2)功能性小分子通过聚合包埋与高分子功能性小分子通过聚合包埋与高分子材料结合材料结合第四十七页，讲稿共六十页哦用这种方法得到的功能高分子材料，聚合物骨架用这种方法得到的功能高分子材料，聚合物骨架与小分子功能化合物之间没有化学键连接，固化作用与小分子功能化合物之间没

34、有化学键连接，固化作用通过聚合物的包络作用来完成。这种方法制备的功能通过聚合物的包络作用来完成。这种方法制备的功能高分子类似于用共混方法制备的高分子材料，但是均高分子类似于用共混方法制备的高分子材料，但是均匀性更好。此方法的优点是匀性更好。此方法的优点是方法简便，功能小分子的方法简便，功能小分子的性质不受聚合物性质的影响，因此特别适宜酶等对环性质不受聚合物性质的影响，因此特别适宜酶等对环境敏感材料的固化境敏感材料的固化。缺点是在。缺点是在使用过程中包络的小分使用过程中包络的小分子功能化合物容易逐步失去子功能化合物容易逐步失去，特别是在溶胀条件下使，特别是在溶胀条件下使用，将加快固化酶的失活过程

35、。用，将加快固化酶的失活过程。第四十八页，讲稿共六十页哦例如，维生素例如，维生素C在在空气中极易被氧化而变黄空气中极易被氧化而变黄。采用溶剂蒸发法研制以乙基纤维素、羟丙基甲基纤采用溶剂蒸发法研制以乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素苯二甲酸酯等聚合物为外壳材料的维生素维素苯二甲酸酯等聚合物为外壳材料的维生素C微微胶囊，达到了延缓氧化变黄的效果。将维生素胶囊，达到了延缓氧化变黄的效果。将维生素C微微胶囊胶囊暴露于空气中一个月，外观可保持干燥状态，暴露于空气中一个月，外观可保持干燥状态，色泽略黄色泽略黄。这种维生素。这种维生素C微胶囊进入人体后，两小微胶囊进入人体后，两小时内可完全溶解释放。时内可完全溶解

36、释放。第四十九页，讲稿共六十页哦2.已有高分子材料的功能化已有高分子材料的功能化(1)(1)利用利用化学反应化学反应将将活性功能基活性功能基引入聚合引入聚合物骨架物骨架(2)(2)功能性小分子功能性小分子与聚合物与聚合物共混共混 第五十页，讲稿共六十页哦l价格低廉的通用材料价格低廉的通用材料l较容易地接上功能性基团较容易地接上功能性基团l来源丰富来源丰富l具有机械、热、化学稳定性具有机械、热、化学稳定性可选材料的特点可选材料的特点第五十一页，讲稿共六十页哦目前常见的品种目前常见的品种聚苯乙烯聚苯乙烯u聚氯乙烯聚氯乙烯u聚乙烯醇聚乙烯醇u聚（甲基）丙烯酸酯及其共聚物聚（甲基）丙烯酸酯及其共聚物u

37、聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺u聚环氧氯丙烷及其共聚物聚环氧氯丙烷及其共聚物u纤维素纤维素第五十二页，讲稿共六十页哦(1)(1)利用利用化学反应化学反应将将活性功能基活性功能基引引入聚合物骨架入聚合物骨架例子：例子：小分子过氧酸是常用的强氧化剂，在有机合成小分子过氧酸是常用的强氧化剂，在有机合成中是重要的试剂。但是，这种小分子过氧酸的主要中是重要的试剂。但是，这种小分子过氧酸的主要缺点在于缺点在于稳定性不好稳定性不好，容易发生，容易发生爆炸和失效爆炸和失效，不便，不便于储存。反应后产生的羧酸也不容易除掉，经常影于储存。反应后产生的羧酸也不容易除掉，经常影响产品的纯度。将其引入高分子骨架后形成的高分响产品

38、的纯度。将其引入高分子骨架后形成的高分子过氧酸，子过氧酸，挥发性和溶解性挥发性和溶解性下降，下降，稳定性稳定性提高。提高。第五十三页，讲稿共六十页哦小分子氧化剂：小分子氧化剂：不稳定。易爆，易燃，易分解失效，不稳定。易爆，易燃，易分解失效，贮存、运输、使用困难贮存、运输、使用困难高分子氧化剂：高分子氧化剂：稳定性好，稳定性好，贮存、运输、使用方贮存、运输、使用方便便第五十四页，讲稿共六十页哦第五十五页，讲稿共六十页哦聚苯乙烯聚苯乙烯芳环上的取代反应芳环上的取代反应聚苯乙烯分子中的苯环比较活泼，可以聚苯乙烯分子中的苯环比较活泼，可以进行一系列的芳香取代反应，如进行一系列的芳香取代反应，如磺化、氯

39、甲磺化、氯甲基化、卤化、硝化、锂化、烷基化、羧基化、基化、卤化、硝化、锂化、烷基化、羧基化、氨基化氨基化等等，因此是功能高分子制备中最常等等，因此是功能高分子制备中最常用的骨架母体。用的骨架母体。第五十六页，讲稿共六十页哦聚苯乙烯磺化、氯甲基化聚苯乙烯磺化、氯甲基化第五十七页，讲稿共六十页哦聚乙烯醇的变化聚乙烯醇的变化聚乙烯醇可多种低分子化合物反应，形成各聚乙烯醇可多种低分子化合物反应，形成各种各样的功能高分子种各样的功能高分子聚醋酸乙烯酯的醇解制备聚乙烯醇聚醋酸乙烯酯的醇解制备聚乙烯醇第五十八页，讲稿共六十页哦可用于在聚乙烯醇可用于在聚乙烯醇结构中引入活性基结构中引入活性基团的反应团的反应

40、第五十九页，讲稿共六十页哦例子：例子：青霉素是一种抗多种病菌的广谱青霉素是一种抗多种病菌的广谱抗菌素，应用十分普遍。它具有易吸收，见抗菌素，应用十分普遍。它具有易吸收，见效快的特点，但也有排泄快的缺点。利用青效快的特点，但也有排泄快的缺点。利用青霉素结构中的霉素结构中的羧基羧基、氨基氨基与高分子反应，可与高分子反应，可得到疗效长的高分子青霉素。例如将青霉素得到疗效长的高分子青霉素。例如将青霉素与与乙烯醇乙烯胺乙烯醇乙烯胺共聚物以共聚物以酰胺键酰胺键相结合，相结合，得到水溶性的药物高分子，这种高分子青霉得到水溶性的药物高分子，这种高分子青霉素在人体内的停留时间为低分子青霉素的素在人体内的停留时间为低分子青霉素的3040倍。倍。第六十页，讲稿共六十页哦