功能高分子

功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它們之所以具有特定的功能，是由於在其大分子鏈中結合了特定的功能基團，或大分子與具有特定功能的其他材料進行了複合，或者二者兼而有之。例如吸水樹脂，它是由水溶性高分子通過適度交聯而製得，遇水時將水封閉在高分子的網路內，吸水後呈透明凝膠，因而產生吸水和保水功能。

基本介紹

• 中文名：功能高分子

定義

功能高分子，英文名functional polymers。

功能高分子結構圖

在合成或天然高分子原有力學性能的基礎上，再賦予傳統使用性能以外的各種特定功能（如化學活性、光敏性、導電性、催化活性、生物相容性、藥理性能、選擇分類性能等）而製得的一類高分子。一般在功能高分子的主鏈或側鏈上具有顯示某種功能的基團，其功能性的顯示往往十分複雜，不僅決定於高分子鏈的化學結構、結構單元的序列分布、分子量及其分布、支化、立體結構等一級結構，還決定於高分子鏈的構象、高分子鏈在聚集時的高級結構等，後者對生物活性功能的顯示更為重要。

背景

功能高分子材料從20世紀50年代才初露端倪，到70年代方成為高分子學科的一個分支，目前正處於成長時期。功能高分子材料從功能上大致可分為四類：第一類是化學功能，包括離子交換、催化、光聚合、光分解、光降解等；第二類是物理功能，包括導電、熱電、壓電、超導、磁化、光彈性等；第三類是介於化學、物理之間的功能，包括吸附、膜分離、高吸水、表面活性等；第四類是生理功能，包括生理組織適應性，血液適應性等。下面列舉幾種日常生活中可能遇到的功能高分子材料製品。

功能高分子晶片

分類

光敏高分子

經光照吸收光能後在結構上發生化學變化或物理變化的高分子。又稱光敏樹脂。它廣泛用於印刷版、光刻膠，光敏油墨、光敏油漆等方面。有的高分子吸收不同波長的光後能使結構發生可逆的變化而引起吸收光譜的變化，這類高分子稱光致變色高分子。

電學功能高分子

有些共軛雙鍵體系的高分子如聚乙炔等，具有半導體性質，稱為高分子半導體，如在電子非定域化的分子間分子軌道相互作用很強，則由於載流子的生成和轉移容易進行，會表現出很強的電學性能，這稱為導電高分子 ；光照後能產生光生伏打效應的 ，稱為光導高分子（聚乙烯咔唑/三硝基芴酮）；聚偏氟乙烯及其共聚物在熱及壓力作用下能產生熱電及壓電效應的，稱為熱電及壓電高分子。

催化功能高分子

酶是天然高分子催化劑，模仿天然酶、參照酶的活性中心，並與高分子效應結合而合成的高活性、高選擇性催化劑叫模擬酶，如高分子催化劑及高分子金屬催化劑；為克服酶的水溶性缺點，將酶用高分子限定在一定空間內，稱固定化酶。將細菌等生物活性物質固定化，以代替化學反應器內的傳統催化劑，稱生物反應器。

選擇分離功能高分子

離子交換樹脂是有分離、提純、淨化功能的高分子，但其選擇分離性能不高，螯合樹脂的選擇性能較高；另一類大孔樹脂，其表面積有上百平方米，可用作高分子吸附劑，能從水中吸附以ppb計的微量雜質；選擇性分離膜被廣泛地用於分離、提純和醫療上。

醫用高分子

主要包括:用於製造人工組織和人工器官的高分子生物材料；作為載體、助劑或藥理活性物質，用於提高藥物製劑的安全性、長效性及專一性的藥用高分子，其中具有藥理活性的高分子化合物稱高分子藥物；以及用來製造醫療過程中各種體外用的器具和用品。⑥其他功能高分子還有：將化學能轉為機械能的人工肌肉；信息傳遞功能高分子及減阻功能高分子等都在探索開發中。

套用

離子交換樹脂

一般家庭用水壺燒水，隔不久，水壺底上覆蓋了一層水垢，那是因為在自來水中的鈣、鎂離子，在高溫下會生成碳酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鎂和矽酸鎂等難溶化合物，並沉積在壺底而形成水垢。同樣，在工業鍋爐中也存在這種結垢現象。所以進入鍋爐的原水必須除去鈣、鎂離子，這個過程稱為水的軟化。原水軟化是採用鈉型離子交換樹脂，它是在聚苯乙烯樹脂的苯環上引入磺酸基團製成的，此種樹脂具有交換鈣、鎂離子的功能，也就是一種功能高分子材料。　當原水經過離子交換樹脂層時，水中的鈣、鎂離子和樹脂上的鈉離子進行交換，這樣水中的鈣、鎂離子就被除去了，使水質得到軟化。被鈣、鎂離子飽和的樹脂再經氯化鈉溶液再生，鈉離子把樹脂上的鈣、鎂離子交換下去，樹脂就可以反覆使用了。

功能高分子電子配件

感光性高分子材料

感光性高分子材料是指吸收光能後可導致體系內或分子間產生化學或物理變化並由此帶來可利用的特定功能的塑膠，如在光線照射下液態變成不溶性的固態，稱為光固化或光交聯；如在光線照射下，其導電性會起變化的，稱為光導性；光線照射會使高分子結構中的鏈段降解的，稱為光降解等。感光塑膠廣泛用於照相、印刷、靜電複印、電子工業等。

在印刷行業中，採用光聚合型感光性樹脂，經光固化、顯影后可製成凸版印刷的材料。它們的成像原理均是光聚板在紫外線的照射下，受光部分的高分子基材成為不溶或難溶部分，而未受光部分仍保持其原有的溶解度，然後用一定的溶劑或鹼水沖洗去，留下受光部分即成為浮雕型印刷版。

醫用高分子材料

現代醫學的發展對材料的性能提出了複雜、嚴格、多功能的要求，這對於大多數金屬和無機材料來說是難以滿足的。合成材料雖然不是萬能的，但它們與生物體有著極其相似的化學結構，因此可以製造出化學性質和物理性質類似的物體，部分或全部替代生物體的有關組織或器官，如人工心臟、人工血管、人工皮膚、人工晶體等。

特點

功能高分子材料一般指具有傳遞、轉換或貯存物質、能量和信息作用的高分子及其複合材料，或具體地指在原有力學性能的基礎上，還具有化學反應活性、光敏性、導電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉換性、磁性等功能的高分子及其複合材料。功能高分子材料是上世紀60年代發展起來的新興領域，是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領域後開發湧現出的新材料。近年來，功能高分子材料的年增長率一般都在10%以上，其中高分子分離膜和生物醫用高分子的增長率高達50%。

圖書信息

作者： 潘才元 定價： ¥ 50.00 元

出版社： 科學出版社 出版日期： 2006年08月

ISBN： 7-03-017303-1/O.2512 開本： 16 開

類別： 高分子科學工程 頁數： 355 頁

內容簡介

功能高分子是高分子學科中的一個重要分支，它強調的是高分子的功能。本書論述了功能高分子的各個領域，包括高分子催化劑；吸附分離功能高分子；高分子分離功能膜；高分子試劑；生物醫用高分子；光敏高分子；液晶高分子和能量轉換高分子等的製備、表征、功能和套用。對功能高分子的設計思想和研究課題作了探討。本書比較系統地論述了功能高分子的基礎理論知識，同時也介紹了最新研究成果。

目錄

第1章 緒論

1.1 功能高分子的定義和特點

1.2 功能高分子材料的設計思想

1.3 功能高分子的研究課題

第2章 高分子催化劑

2.1 高分子聚電解質

2.2 高分子金屬絡合物

2.3 高分子金屬絡合物結構與催化活性

2.4 不對稱合成

2.5 相轉移催化劑

2.6 固定化酶

第3章 吸附分離功能高分子

3.1 吸附分離功能高分子的分類和合成

3.2 離子交換樹脂

3.3 螯合樹脂

3.4 吸附樹脂

第4章 高分子分離功能膜

4.1 高分子分離膜概述

4.2 描述分離膜特性的物理量

4.3 高分子分離膜的分類和製備

4.4 特殊吸附分離高分子膜

4.5 高分子分離膜的套用

第5章 高分子試劑

5.1 概述

5.2 高分子試劑的製備及其套用

5.3 固相合成

第6章 生物醫用高分子

6.1 醫用高分子材料

6.2 負載型藥用高分子

6.3 高分子藥物

6.4 高分子藥物的分子設計

第7章 光敏高分子

7.1 感光高分子

7.2 光致變色高分子及酸敏變色

7.3 光降解高分子

7.4 高分子光穩定劑

第8章 液晶高分子及能量轉換高分子

8.1 液晶高分子

8.2 光能轉換用高分子材料

8.3 力化學體系