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1、揽 吧 肤 续 矢 趁 愚 瞳 拉 鳃 不 镜 坞 肢 嘘 扁 鳞 佃 巢 收 压 植 景 犊 牢 柜 疵 楷 朱 是 遭 刁 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功能高分子材料 Functional polymersFunctional polymers 同济大学材料科学与工程学院 王国建教授 组 涪 打 搬 码 盯 靴 迎 寡 逸 恨 曾 贾 芳 挽 牺 薄 觉 娇 兄 呢 镇 炊 公 岸 穗 械 侠 院 逃 虽 辙 功 能 高
2、 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 1.1 1.1 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2020世纪世纪2020年代，但应用更早。年代，但应用更早。 n n 18391839年，美国人年，美国人GoodyearGoodyear发明硫化橡胶。发明硫化橡胶。 n n 18551855年，英国人年，英国人ParksParks用硝化纤维素与樟脑混合用硝化纤维素与樟脑混合 制得赛璐珞
3、。制得赛璐珞。 n n 18891889年，法国人年，法国人De De ChardonnetChardonnet（夏尔多内）（夏尔多内）发发 明明人造丝人造丝。 n n 19071907年，酚醛树脂诞生。年，酚醛树脂诞生。 碑 很 宰 污 媒 褪 蕴 例 网 狙 窄 舰 林 雷 臣 芥 厄 孰 呢 缴 倾 扫 偶 得 障 砰 让 甚 懈 咐 恫 挪 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 n n 19201920
4、年，德国人年，德国人StaudingerStaudinger发表了发表了“ “论聚合论聚合” ”的论的论 文，提出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯文，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。和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。 n n 19351935年，年，CarothesCarothes发明尼龙发明尼龙6666，19381938年工业化。年工业化。 n n 3030年代，一系列烯烃类加聚物被合成出来并工年代，一系列烯烃类加聚物被合成出来并工 业化，业化，PVCPVC（1927192719371937），），PVAcPVAc（19361936），）， PMMAP
5、MMA（1927192719311931），），PSPS（1934193419371937），）， LDPELDPE（19391939）。自由基聚合发展。）。自由基聚合发展。 铸 沪 匈 庐 蛆 斩 霉 颅 隶 守 沃 惦 圭 赘 俊 呵 端 凑 皑 瓶 捌 愤 疗 涝 桅 蝇 霹 僚 严 薛 却 巫 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 n n 高分子溶液理论在高分子溶液理论在3030年代建立，并成功测定了年
6、代建立，并成功测定了 聚合物的分子量。聚合物的分子量。FloryFlory为此获得诺贝尔奖。为此获得诺贝尔奖。 n n 4040年代，二次大战促进了高分子材料的发展，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。丁苯橡一大批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡 胶（胶（19371937），丁腈橡胶（），丁腈橡胶（19371937），丁基橡胶（），丁基橡胶（ 19401940），有机氟材料（），有机氟材料（19431943），），ABSABS（19471947） ，涤纶树脂（，涤纶树脂（1940194019501950）。）。 n n 5050年代，年代，Ziegler
7、Ziegler和和NattaNatta发明配位聚合催化剂，发明配位聚合催化剂， 制得高密度制得高密度PEPE和有规和有规PPPP，低级烯烃得到利用，低级烯烃得到利用。 搜 玻 钓 得 美 坡 客 绢 剿 每 串 拥 板 萄 盒 添 少 昨 脚 礼 沼 沙 卡 琢 叠 贪 倘 掠 绅 扒 汾 袋 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 n n 19561956年，美国人年，美国人SzwarcSzwarc发明活性阴离
8、子聚合，发明活性阴离子聚合， 开创了高分子结构设计的先河。开创了高分子结构设计的先河。 n n 5050年后期至年后期至6060年代，大量高分子工程材料问世年代，大量高分子工程材料问世 。聚甲醛（。聚甲醛（19561956），聚碳酸酯（），聚碳酸酯（19571957），聚砜），聚砜 （19651965），聚苯醚（），聚苯醚（19641964），聚酰亚胺（），聚酰亚胺（19621962 ）。）。 n n 6060年代以后，特种高分子和功能高分子得到发年代以后，特种高分子和功能高分子得到发 展。展。 特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频 绝缘、半导体等。
9、绝缘、半导体等。 辱 天 蒙 鸣 避 孔 尼 样 吐 扛 显 车 凳 幌 傀 示 肋 期 境 毅 年 川 斌 柄 爪 暑 柜 法 饰 圣 二 匹 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离 膜膜 等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化 剂、高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子剂、高吸水性树脂、医
10、用高分子、药用高分子 、高分子液晶等。、高分子液晶等。 n n 8080年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物 不断出现和发展。不断出现和发展。 n n 新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚 合、活性自由基聚合、等离子聚合等等；合、活性自由基聚合、等离子聚合等等； n n 新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝 共聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化共聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化 聚合物、含聚合物、含C C60 60聚合物等等。 聚合物等等。 支 娥 炊 窃
11、绵 汀 立 犯 览 镁 金 痴 孪 煮 彭 蒲 抚 贷 坛 验 矛 街 床 瘦 蝗 身 霉 同 字 聚 衡 班 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 1.2 1.2 基本概念基本概念 n n 功能高分子与高性能高分子功能高分子与高性能高分子 性能：材料对外部作用的抵抗特性。例如，对材料对外部作用的抵抗特性。例如，对 外力的抵抗表现为材料的强度、模量等；对热的外力的抵抗表现为材料的强度、模量等；对热的 抵抵 抗表
12、现为耐热性；对光、电、化学药品的抵抗，抗表现为耐热性；对光、电、化学药品的抵抗， 则则 表现为材料的耐光性、绝缘性、防腐蚀性等。表现为材料的耐光性、绝缘性、防腐蚀性等。 卑 诸 她 削 碳 颠 踏 学 建 谎 袋 凤 工 爪 群 屿 苫 样 呵 粒 凌 骋 倡 闰 凛 汾 辽 纽 篆 禽 租 妓 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 功能：功能：指从外部向材料输入信号时，材料内部发指从外部向材料输入信号时，材料
13、内部发 生生 质和量的变化而产生输出的特性。例如，材料在质和量的变化而产生输出的特性。例如，材料在 受受 到外部光的输入时，材料可以输出电性能，称为到外部光的输入时，材料可以输出电性能，称为 材材 料的光电功能；材料在受到多种介质作用时，能料的光电功能；材料在受到多种介质作用时，能 有有 选择地分离出其中某些介质，称为材料的选择分选择地分离出其中某些介质，称为材料的选择分 离离 性。此外，如压电性、药物缓释放性等，都属于性。此外，如压电性、药物缓释放性等，都属于 功功 能的范畴。能的范畴。 改 蘸 劈 岸 娄 挫 疾 邑 奢 炭 挪 迁 哈 屑 墓 森 胆 贮 刽 先 漫 骏 棺 虚 炸 匣
14、阻 迹 橡 耙 舵 痰 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 因此：因此： 功能高分子功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学是指当有外部刺激时，能通过化学 或或 物理的方法做出相应的高分子材料。物理的方法做出相应的高分子材料。 高性能高分子高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力则是对外力有特别强的抵抗能力 的的 高分子材料高分子材料。 它们都属于特种高分子材料的范畴它们都属于特种高分子材料的范畴 。 例 史
15、 隔 炬 鸭 以 杏 燕 筏 臼 寐 独 晰 放 液 哄 话 筛 灾 匹 踏 玲 臻 父 奥 浆 亢 挺 芽 霉 厅 又 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 特种高分子是相对于通用高分子而言的。特种高分子是相对于通用高分子而言的。 通用高分子材料：通用高分子材料：应用面广量大，价格较低。应用面广量大，价格较低。 根据其性质和用途可分为五个大类：化学纤维、根据其性质和用途可分为五个大类：化学纤维、 塑塑 料、橡
16、胶、油漆涂料、粘合剂。料、橡胶、油漆涂料、粘合剂。 特种高分子材料：特种高分子材料：带有特殊物理、力学、化带有特殊物理、力学、化 学学 性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大 超超 出了原有通用高分子材料的范畴。出了原有通用高分子材料的范畴。 炊 厦 佣 诺 腻 写 难 粱 丫 谦 锋 苞 健 脂 写 秒 催 留 炕 围 尤 艰 烈 韧 订 消 傣 门 葛 棒 呵 考 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y
17、 m e r s 第一章第一章 绪论绪论 从实用的角度看，对功能材料来说，人们着眼从实用的角度看，对功能材料来说，人们着眼 于它们所具有的独特的功能；而对高性能材料，于它们所具有的独特的功能；而对高性能材料， 人人 们关心的是它与通用材料在性能上的差异。们关心的是它与通用材料在性能上的差异。 特种高分子和功能高分子是目前高分特种高分子和功能高分子是目前高分 子子 学科中发展最快、研究最活跃的新领域。学科中发展最快、研究最活跃的新领域。 梗 答 舱 诱 蒲 歌 拦 捻 课 宙 酪 瞬 鼎 嗽 候 型 雹 徘 篱 蕾 范 镭 随 助 即 藐 罗 逾 仅 刷 勇 烩 功 能 高 分 子 材 料 F
18、u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 1.2 1.2 功能高分子材料的类型功能高分子材料的类型 日本著名功能高分子专家中村茂夫教授认为日本著名功能高分子专家中村茂夫教授认为 ， 功能高分子可从以下几个方面分类。功能高分子可从以下几个方面分类。 1. 1. 力学功能材料力学功能材料 1) 1) 强化功能材料强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等，如超高强材料、高结晶材料等 ； 2) 2) 弹性功能材料弹性功能材料，如热塑性弹性体等。，如热塑性
19、弹性体等。 嚏 推 太 扣 趁 挪 穿 纳 虫 甫 荆 懊 碉 残 撑 甜 珍 峪 罢 傅 序 栓 粹 歉 婪 援 捣 解 吐 呼 濒 裴 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 2. 2. 化学功能材料化学功能材料 1) 1) 分离功能材料分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高，如分离膜、离子交换树脂、高 分分 子络合物等；子络合物等； 2) 2) 反应功能材料反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂，如高分
20、子催化剂、高分子试剂 ； 3) 3) 生物功能材料生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。，如固定化酶、生物反应器等。 赦 骨 钢 酪 摹 瓜 靳 菏 侯 答 伦 蹄 坎 皋 祭 恩 健 寥 掳 憋 信 涩 纂 倦 错 傻 厢 抚 仔 保 鹃 贡 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 3. 3. 物理化学功能材料物理化学功能材料 1) 1) 耐高温高分子耐高温高分子，高分子液晶等；，高分子液晶等； 2) 2)
21、电学功能材料电学功能材料，如导电性高分子、超导高分子，如导电性高分子、超导高分子 ， 感电子性高分子等；感电子性高分子等； 3) 3) 光学功能材料光学功能材料，如感光高分子、导光性高分子，如感光高分子、导光性高分子 ， 光敏性高分子等；光敏性高分子等； 4) 4) 能量转换功能材料能量转换功能材料，如压电性高分子、热电性，如压电性高分子、热电性 高高 分子等。分子等。 芽 毒 蔑 专 虾 暴 肇 淘 星 盼 塌 缔 夏 流 怠 楼 端 秽 衰 缓 颜 裂 尸 雌 淹 跟 规 皿 废 默 困 针 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s
22、 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 4. 4. 生物化学功能材料生物化学功能材料 1) 1) 人工脏器用材料人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；，如人工肾、人工心肺等； 2) 2) 高分子药物高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分，如药物活性高分子、缓释性高分 子药物、高分子农药等；子药物、高分子农药等； 3) 3) 生物分解材料生物分解材料，如可降解性高分子材料等。，如可降解性高分子材料等。 这一分类，实际上包括了所有特种这一分类，实际上包括了所有特种 高高 分子材料。分子材料。 淆 障 护 议 春
23、 虱 袍 班 海 尺 涎 腥 智 貌 虐 溢 容 踢 粉 搓 仁 漾 沉 菊 灭 夷 缀 坠 缎 鹏 凄 郭 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 国内一般采用按其性质、功能或实际用途划国内一般采用按其性质、功能或实际用途划 分分 特种和功能高分子材料的划分普遍采用的方法，特种和功能高分子材料的划分普遍采用的方法， 具具 体可划分为体可划分为8 8种类型。种类型。 1. 1. 反应性高分子材料反应性高分子材料，
24、包括高分子试剂、高分子包括高分子试剂、高分子 催催 化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂 和和 固定化酶试剂等。固定化酶试剂等。 2. 2. 光敏型高分子光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶，包括各种光稳定剂、光刻胶， 感感 光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色 材材 料等。料等。 丽 鹏 岳 萝 越 猜 蓑 节 谗 酸 幌 慰 墒 尼 扯 锅 隔 疟 型 石 糠 箩 馆 羌 饿 衍 滓 肾 党 顾 殃 赔 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e
25、 r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 3. 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，包括导电聚合物、能量转 换换 型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电 敏敏 感性材料等。感性材料等。 4. 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，包括各种分离膜、缓释膜和 其其 他半透性膜材料、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。 铂 峨 桨 县 河 鸡
26、暴 场 汛 谋 抠 辙 管 臂 勾 截 髓 全 庙 帧 捶 舅 棺 鹰 炊 熔 好 惶 沸 赔 当 睛 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 5. 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，包括高分子吸附性树脂、高 吸吸 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。 6. 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，包括高分子记忆材料、信息 存存 储材料和光
27、、磁、储材料和光、磁、pHpH、压力感应材料等。、压力感应材料等。 7. 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，包括医用高分子材料、药 用用 高分子材料和医药用辅助材料等。高分子材料和医药用辅助材料等。 8. 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，如高分子液晶材料，耐高温 高高 分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分 子子 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。 镐 竞 谬 膜 寡 帛 刮 肋 锡 宁 倾 娇 庐 正 汉 淫 咏 阂 纲 乾 讨 跨 籍 光 臭
28、寨 拭 孪 骏 锌 灿 嘻 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 1.3 1.3 功能高分子材料的发展与展望功能高分子材料的发展与展望 1.3.1 1.3.1 功能高分子发展的背景功能高分子发展的背景 1. 1. 经济发展的需要经济发展的需要 自从自从19201920年施道丁格（年施道丁格（H.StaudingerH.Staudinger）建立大）建立大 分分 子概念以来，高分子材料以惊人的速度得到发展子概念以
29、来，高分子材料以惊人的速度得到发展 。 至至2020世纪世纪6060年代，高分子材料工业化已基本完善年代，高分子材料工业化已基本完善 ， 解决了人们的衣着、日用品和工业材料等需求。解决了人们的衣着、日用品和工业材料等需求。 通通 用高分子和工程用高分子的世界总产量已超过几用高分子和工程用高分子的世界总产量已超过几 千千 万吨万吨/ /年，特种高分子则为几十万吨年，特种高分子则为几十万吨/ /年。年。 色 葫 贵 廉 榔 虎 甲 熬 苑 幽 戒 谎 宴 蛋 细 脖 先 吵 壹 麓 领 秃 乘 缝 毕 理 膳 渗 宴 赐 秃 景 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l
30、p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 19731973年和年和19781978年两次世界性的石油大危机，使年两次世界性的石油大危机，使 原油价格猛涨。以石油为主要原料的高分子材料原油价格猛涨。以石油为主要原料的高分子材料 成成 本呈直线上升，商品市场陷入极为困难的处境。本呈直线上升，商品市场陷入极为困难的处境。 在在 这样的经济背景下，迫使人们试图用同样的原材这样的经济背景下，迫使人们试图用同样的原材 料，去制备价值更高的产品。功能高分子在这种料，去制备价值更高的产品。功能高分
31、子在这种 外外 部条件促使下迅速地发展了起来。部条件促使下迅速地发展了起来。 从表从表1111的数据可以看出，的数据可以看出，发展功能高分子材发展功能高分子材 料料 可以获得较高的经济效益可以获得较高的经济效益。 极 个 妙 淋 相 找 症 僚 抢 到 压 徘 习 精 俘 掳 霖 整 购 即 遍 丙 芦 诸 间 悠 单 姬 琼 稻 吕 岭 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 表11 各种高分子材料的产产量和价
32、格比* 品 种主要产产品举举例产产量 /万吨/年价格比 通用高分子材料LDPE，HDPE，PVC，PP，PS10001 中间间高分子材料ABS，PMMA100100012 工程高分子材料PA，PC，POM，PBT，PPO208024 特种高分子材料 有机氟材料，耐热热性高分子，各 种功能高分子 12010100 * 价格比以通用高分子为为1计计。 戈 衬 餐 毒 谤 骇 怪 诌 赣 刑 厂 逼 后 壳 怠 弯 级 梧 必 惋 曝 砍 瞎 癣 姨 戴 琵 坍 歪 闯 虫 盯 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材
33、 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 2. 2. 科学技术发展的需求科学技术发展的需求 80 809090年代，科学技术有了迅速发展。能源、年代，科学技术有了迅速发展。能源、 信信 息、电子和生命科学等领域的发展，对高分子材息、电子和生命科学等领域的发展，对高分子材 料料 提出了新的要求。即提出了新的要求。即要求高分子材料具有迄今还要求高分子材料具有迄今还 不不 曾有过的高性能和高功能曾有过的高性能和高功能，甚至要求既具有高功，甚至要求既具有高功 能能 亦具有高性能的高分子材料。亦具有高性能的高分子材料。 酚 威 谢 哨 消 酉
34、孙 恰 泵 凄 禹 防 内 章 抡 皖 烂 追 娘 缸 研 嫡 车 瞒 唱 靛 废 的 酒 贸 净 捣 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 新能源的要求新能源的要求。太阳能和氢将成为今后的主要。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 材料已进入了实用阶段。然而，按现在的能量转换材料已进入了实用阶段。然而，按现在的能量转换 效率，对单
35、晶硅的需要量实在太大。以日本为例，效率，对单晶硅的需要量实在太大。以日本为例， 若利用太阳能达到当前日本电力的若利用太阳能达到当前日本电力的1 1，就需，就需100 100 的单晶硅至少的单晶硅至少2.72.7万吨。这相当于日本目前单晶硅总万吨。这相当于日本目前单晶硅总 产量的产量的9090倍。为此，人们把注意力转向可高效转换倍。为此，人们把注意力转向可高效转换 太阳能的功能高分子材料。如换能型高分子分离膜太阳能的功能高分子材料。如换能型高分子分离膜 的利用的利用。 抚 晨 蚜 么 饵 夷 僳 菇 盯 好 馈 渗 观 袁 劲 乖 觉 舰 淡 虫 腮 堑 社 隋 侗 绷 伴 械 廉 车 聊 旬
36、功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 交通和宇航技术的要求交通和宇航技术的要求。既高速又节约能源。既高速又节约能源 是是 交通运输和宇航事业迫切需要解决的课题。采用交通运输和宇航事业迫切需要解决的课题。采用 功功 能高分子材料，在一定程度上解决了该难题。就能高分子材料，在一定程度上解决了该难题。就 目目 前的成就来看，波音前的成就来看，波音757757，767767飞机采用飞机采用KavlarKavlar增增
37、强强 材料（一种由高分子液晶纺丝而成的高强纤维增材料（一种由高分子液晶纺丝而成的高强纤维增 强强 的材料），可省油的材料），可省油5050。汽车工业采用高分子材。汽车工业采用高分子材 料料 而实现轻型化，从而达到省油和高速的目的。而实现轻型化，从而达到省油和高速的目的。 徒 半 欢 叮 找 瓮 寥 煌 园 殖 尊 咆 铂 渠 彬 环 成 美 亡 瞒 啊 牢 奥 稀 亿 缓 擂 娥 稳 摊 砂 拽 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s
38、第一章第一章 绪论绪论 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工业。高度集成化是微电子工业 发展的趋势。存储容量将从目前的发展的趋势。存储容量将从目前的16K16K发展到发展到256K256K 。 此时相应的电路细度仅为此时相应的电路细度仅为1.5m1.5m。因此，高功能的。因此，高功能的 光致抗蚀材料（感光高分子）已成为微电子工业的光致抗蚀材料（感光高分子）已成为微电子工业的 关键材料之一。关键材料之一。 寡 俊 整 廷 胎 伏 忙 卿 截 等 疲 咽 很 凭 芳 火 傲 瓜 株 掺 一 坡 鲁 句 瑶 啸 爸 么 所 途 郎 腥 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t
39、 i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 生命科学的要求生命科学的要求。人类对生命奥秘的探索，。人类对生命奥秘的探索， 对对 建立一个洁净、安全的世界的渴望，对征服癌症建立一个洁净、安全的世界的渴望，对征服癌症 等等 疾病的努力，均对高分子材料提出了功能的要求疾病的努力，均对高分子材料提出了功能的要求 。 例如，生物分离介质的研制成功，使生命组成的例如，生物分离介质的研制成功，使生命组成的 各各 种组分能得以精细地分级，对生命科学的贡献将种组分能得以精细地分级
40、，对生命科学的贡献将 是是 十分重大的。可降解性高分子材料的问世，将大十分重大的。可降解性高分子材料的问世，将大 大大 减缓白色公害对人类的危害。减缓白色公害对人类的危害。 瘟 汁 些 沃 殴 萍 猛 支 吼 鲁 梅 兴 靴 校 辩 檬 卢 乾 苟 早 狗 蔫 按 痛 总 闭 舟 找 南 昏 讳 烹 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 总之，功能高分子材料在国民经济建设和日常总之，功能高分子材料在国民经济建设
41、和日常 生活中将发挥越来越重要的作用，发展前景不可生活中将发挥越来越重要的作用，发展前景不可 估估 量。当然，量。当然，目前的成就尚处于十分初级的阶段目前的成就尚处于十分初级的阶段， 有有 待于进一步研究和探索。待于进一步研究和探索。 潍 崖 语 肖 斟 指 挺 淋 假 材 索 蔑 法 如 债 卵 体 尊 磕 江 癣 啥 殊 咸 策 拎 十 仇 绳 鹅 恭 酬 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 1.3.2
42、1.3.2 功能高分子的发展历程与展望功能高分子的发展历程与展望 虽然特种与功能高分子材料的发展可以追述到虽然特种与功能高分子材料的发展可以追述到 很久以前，很久以前，如光敏高分子材料和离子交换树脂都如光敏高分子材料和离子交换树脂都 有有 很长的历史。很长的历史。但是作为一门独立的完整的学科，但是作为一门独立的完整的学科， 功功 能高分子是从能高分子是从2020世纪世纪8080年代中后期开始发展的年代中后期开始发展的。 菏 拧 苍 葫 击 裴 还 废 划 撕 穗 颜 僧 号 敢 娱 责 值 峨 佬 佬 跨 惹 泼 羞 莫 款 惩 屈 决 或 丸 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t
43、i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 最早的功能高分子可追述到最早的功能高分子可追述到19351935年年离子交换树离子交换树 脂脂的发明。的发明。 20 20世纪世纪5050年代，美国人开发了年代，美国人开发了感光高分子感光高分子用于用于 印刷工业，后来又发展到电子工业和微电子工业印刷工业，后来又发展到电子工业和微电子工业 。 1957 1957年发现了年发现了聚乙烯基咔唑的光电导性聚乙烯基咔唑的光电导性，打破，打破 了多年来认为高分子材料只能是绝缘体的观
44、念。了多年来认为高分子材料只能是绝缘体的观念。 1966 1966年年littlelittle提出了提出了超导高分子模型超导高分子模型，预计了高，预计了高 分子材料超导和高温超导的可能性，随后在分子材料超导和高温超导的可能性，随后在19751975 年年 发现了聚氮化硫的超导性。发现了聚氮化硫的超导性。 伴 问 畸 轿 筒 也 咯 侄 酋 朴 办 咯 蜗 炔 料 乖 宪 宛 色 仇 饯 境 瞩 承 碍 寄 徊 蔚 苦 遂 警 卜 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l
45、 p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 1993 1993年，俄罗斯科学家报道了在经过长期氧化年，俄罗斯科学家报道了在经过长期氧化 的的 聚丙烯体系中发现了室温超导体聚丙烯体系中发现了室温超导体，这是迄今为止，这是迄今为止 唯唯 一报道的超导性有机高分子。一报道的超导性有机高分子。 20 20世纪世纪8080年代，年代，高分子传感器、人工脏器、高高分子传感器、人工脏器、高 分分 子分离膜子分离膜等技术得到快速发展。等技术得到快速发展。 1991 1991年发现了年发现了尼龙尼龙1111的铁电性的铁电性，19941994年年塑料柔塑料柔 性性 太阳能电池太阳能电池在美国阿尔贡实
46、验室研制成功，在美国阿尔贡实验室研制成功，19971997 年年 发现发现聚乙炔经过掺杂具有金属导电性聚乙炔经过掺杂具有金属导电性，导致了，导致了聚聚 苯苯 胺、聚吡咯胺、聚吡咯等一系列导电高分子的问世。等一系列导电高分子的问世。 这一切多反映了功能高分子日新月异的发展。这一切多反映了功能高分子日新月异的发展。 挚 黎 惊 俏 绣 耕 脸 凋 阔 都 娥 贺 友 满 篮 帽 撰 管 镁 调 棚 普 诅 尾 蓬 糠 卒 搏 岔 语 奢 苍 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n
47、 a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 其中从其中从2020世纪世纪5050年代发展起来的年代发展起来的光敏高分子光敏高分子化化 学，在光聚合、光交联、光降解、荧光以及光导学，在光聚合、光交联、光降解、荧光以及光导 机机 理的研究方面都取得了重大突破，特别在过去理的研究方面都取得了重大突破，特别在过去2020 多多 年中有了飞快发展，并在工业上得到广泛应用。年中有了飞快发展，并在工业上得到广泛应用。 比比 如如光敏涂料、光致抗蚀剂、光稳定剂、光可降解光敏涂料、光致抗蚀剂、光稳定剂、光可降解 材材 料、光刻胶、感光性树脂、以及光致发光和光致料、光刻胶、感光性树脂、以及光
48、致发光和光致 变变 色高分子材料色高分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取得了突破性也取得了突破性 的的 进展。进展。 工 捉 窒 惊 址 卫 烩 醛 突 蕾 痈 返 箔 凄 两 货 息 靳 兴 攻 良 荤 板 衙 逢 陈 顾 数 诣 侯 遭 蔬 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 反应型高分子反应型高分子是在有机合成和生物化学领域的是在有机合成和生物化
49、学领域的 重要成果，已经开发出众多新型重要成果，已经开发出众多新型高分子试剂和高高分子试剂和高 分分 子催化剂子催化剂应用到科研和生产过程中，在提高合成应用到科研和生产过程中，在提高合成 反反 应的选择性、简化工艺过程以及化工过程的绿色应的选择性、简化工艺过程以及化工过程的绿色 化化 方面做出了贡献。更重要的是由此发展而来的固方面做出了贡献。更重要的是由此发展而来的固 相相 合成方法和固定化酶技术开创了有机合成机械化合成方法和固定化酶技术开创了有机合成机械化 、 自动化、有机反应定向化的新时代，在分子生物自动化、有机反应定向化的新时代，在分子生物 学学 研究方面起到了关键性作用。研究方面起到了关键性作用。 烛 乒 距 患 裁 顿 灼 缚 即 棉 给 示 玖 偿 非 寸 哨 檄 墩 把 撵 简 鸡 吧 霹 匿 浮 粒 贩 寓 嵌 摧 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 功 能 高 分 子 材 料 F u n c t i o n a l p o l y m e r s 第一章第一章 绪论绪论 电活性高分子材料电活性