各種高分子研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢綜述(共13頁)

1、各種高分子研究(ynji)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢綜述化學(xué)，這個(gè)神圣的名詞，為人類創(chuàng)造了多少價(jià)值(jizh)，給我們帶來了多少利益。在物質(zhì)文明高速發(fā)展的今天，化學(xué)，突出地表現(xiàn)出了它的地位。近些年來尤其是以高分子化學(xué)更為突出，在世界范圍內(nèi),高分子材料的制品屬于最年輕的材料它不僅遍及各個(gè)(gg)工業(yè)領(lǐng)域,而且已進(jìn)入所有的家庭, 其產(chǎn)量已有超過金屬材料的趨勢, 將是21世紀(jì)最活躍的材料支柱生物材料也稱為生物醫(yī)學(xué)材料,是指以醫(yī)療為目的,用于與生物組織接觸以形成功能的無生命的材料。主要包括生物醫(yī)用高分子材料、生物醫(yī)用陶瓷材料、生物醫(yī)用金屬材料和生物醫(yī)用復(fù)合材料等。研究領(lǐng)域涉及材料學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)，生物醫(yī)用

2、高分子材料是一門介于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和高分子科學(xué)之間的新興學(xué)科。它涉及到物理學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)、病理學(xué)、血液學(xué)等多種邊緣學(xué)科。目前醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用已遍及整個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域(如:人工器官、外科修復(fù)、理療康復(fù)、診斷治療等)。由于醫(yī)用高分子材料可以通過組成和結(jié)構(gòu)的控制而使材料具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì),以滿足不同的需求,耐生物老化,作為長期植入材料具有良好的生物穩(wěn)定性和物理、機(jī)械性能,易加工成型,原料易得,便于消毒滅菌,因此受到人們普遍關(guān)注,已成為生物材料中用途最廣、用量最大的品種,近年來發(fā)展需求量增長十分迅速。醫(yī)用高分子材料的研究目前仍然處于經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)階段,還沒有能夠建立在分子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,以材料的結(jié)構(gòu)與性

3、能關(guān)系,材料的化學(xué)組成、表面性質(zhì)和生命體組織的相容性之間的關(guān)系為依據(jù)來研究開發(fā)新材料。目前全世界應(yīng)用的有90多個(gè)品種,西方國家消耗的醫(yī)用高分子材料每年以10%20%的速度增長。隨著人民生活水平的提高和對生命質(zhì)量的追求,我國對醫(yī)用高分子材料的需求也會(huì)不斷增加。吸附分離操作在化工、輕工、煉油、冶金和環(huán)保等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。如氣體中水分的脫除，溶劑的回收，水溶液或有機(jī)溶液的脫色、脫臭，有機(jī)烷烴的分離，芳烴的精制等。固體物質(zhì)(wzh)表面對氣體或液體分子的吸著現(xiàn)象稱為吸附。邊界層脫離繞流物體壁面的現(xiàn)象稱為分離。吸附和分離是緊密相連的，吸附分離是利用混合物中各組分與吸附劑間結(jié)合力強(qiáng)弱的差別，即各組分

4、在固相（吸附劑）與流體間分配不同的性質(zhì)使混合物中難吸附與易吸附組分分離。適宜的吸附劑對各組分的吸附可以有很高的選擇性，故特別適用于用精餾等方法難以分離的混合物的分離，以及氣體與液體中微量雜質(zhì)的去除。此外，吸附操作條件比較容易實(shí)現(xiàn)。吸附分離功能高分子主要(zhyo)包括離子交換樹脂和吸附樹脂。從廣義上講，吸附分離功能高分子還應(yīng)該包括高分子分離膜材料。離子交換樹脂是指具有離子交換基團(tuán)的高分子化合物。它具有一般聚合物所沒有的新功能離子交換功能，本質(zhì)上屬于反應(yīng)性聚合物。吸附樹脂是指具有特殊吸附功能的一類樹脂。對于離子交換樹脂，其應(yīng)用遍及(bin j)各個(gè)領(lǐng)域。（1）水處理：水處理包括水質(zhì)的軟化、水的脫

5、鹽和高純水的制備等。水處理是離子交換樹脂最基本的用途之一。（2）冶金工業(yè)：離子交換是冶金工業(yè)的重要單元操作之一。在鈾、釷等超鈾元素、稀土金屬、重金屬、輕金屬、貴金屬和過渡金屬的分離、提純和回收方面，離子交換樹脂均起著十分重要的作用。（3）原子能工業(yè)：離子交換樹脂在原子能工業(yè)上的應(yīng)用包括(boku)核燃料的分離、提純、精制、回收等。用離子交換樹脂制備高純水，是核動(dòng)力用循環(huán)、冷卻、補(bǔ)給水供應(yīng)的唯一手段。離子交換樹脂還是原子能工業(yè)廢水去除放射性污染處理的主要方法。（4） 海洋資源利用：利用離子交換樹脂，可從許多海洋生物（例如海帶）中提取碘、溴、鎂等重要化工原料。在海洋航行和海島上，用離子交換樹脂以海

6、水制取淡水是十分經(jīng)濟(jì)和方便的。（5）化學(xué)工業(yè):離子交換樹脂在化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化工生產(chǎn)上已經(jīng)和蒸餾、結(jié)晶、萃取和過濾一樣，成為重要的單元操作，普遍用于多種無機(jī)、有機(jī)化合物的分離、提純，濃縮和回收等。（6）食品工業(yè)：離子交換樹脂在制糖、釀酒、煙草、乳品、飲料、調(diào)味品等食品加工中都有廣泛的應(yīng)用。（7）醫(yī)藥衛(wèi)生：離子交換樹脂在醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)中被大量應(yīng)用。如在藥物生產(chǎn)中用于藥劑的脫鹽、吸附分離、提純、脫色、中和及中草藥有效成分的提取等。（8）環(huán)境保護(hù)：離子交換樹脂在廢水，廢氣的濃縮、處理、分離、回收及分析檢測上都有重要應(yīng)用，已普遍用于電鍍廢水、造紙廢水、礦冶廢水、生活污水，影片洗印廢水、工業(yè)廢氣等的治理對吸附樹

7、脂來說：（1）有機(jī)物的分離：由于吸附樹脂具有巨大(jd)的比表面，不同的吸附樹脂有不同的極性，所以可用來分離有機(jī)物。例如，含酚廢水中酚的提取，有機(jī)溶液的脫色等等。（2）在醫(yī)療衛(wèi)生中的應(yīng)用：吸附樹脂可作為血液的清洗劑。這方面的應(yīng)用研究正在開展，已有搶救安眠藥中毒(zhng d)病人的成功例子。（3）藥物的分離提?。涸诩t霉索、絲裂霉素、頭孢菌素等抗菌素的提取中，已采用吸附樹脂提取法。由于吸附樹脂不受溶液pH值的影響，不必調(diào)整抗菌素發(fā)酵液的pH值，因此不會(huì)造成酸、堿對發(fā)酵液活性的破壞。（4）在制酒工業(yè)中的應(yīng)用：酒中的高級(jí)脂肪酸脂易溶于乙醇而不溶于水，因此當(dāng)制備低度白酒時(shí)，需向高度酒中加水稀釋。感光性

8、高分子作為功能高分子材料的一個(gè)重要分支，自從(zcng)1954年由美國柯達(dá)公司的Minsk等人開發(fā)的聚乙烯醇肉桂酸酯成功應(yīng)用于印刷制版以后，在理論研究和推廣應(yīng)用方面都取得了很大的進(jìn)展，應(yīng)用領(lǐng)域已從電子、印刷、精細(xì)化工等領(lǐng)域擴(kuò)大到塑料、纖維、醫(yī)療、生化和農(nóng)業(yè)等方面，發(fā)展之勢方興未艾。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，感光性高分子發(fā)展成了功能高分子中用途最廣的一種。這與感光性高分子作為新材料在各種領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用有關(guān)。特別是近年來信息科學(xué)和信息工業(yè)的發(fā)展有力地促進(jìn)了光物理和光化學(xué)科學(xué)研究的進(jìn)步，而信息科學(xué)所涉及的印刷圖像術(shù)、復(fù)制技術(shù)和微細(xì)加工及光刻技術(shù)等不斷對感光高分子及有關(guān)材料提出新的要求，有力地推動(dòng)

9、了感光性高分子的發(fā)展。最近不但在成像材料，如照相、復(fù)印、印刷、集成電路中獲得重要應(yīng)用，在塑料、纖維、醫(yī)療、生物化學(xué)、涂料和膠黏劑等方面也都取得了重要地位。感光(gn gung)性高分子的發(fā)展歷史雖然不長，但近幾十年卻發(fā)展得非常迅速。目前不僅有光聚合型、光交聯(lián)型，還有光分解型；其受照的范圍也由僅對紫外光感光，發(fā)展到能感受能量較高的光遠(yuǎn)紫外光、X射線、電子束、激光等。感光性高分子是指具有感光性質(zhì)的高分子材料。當(dāng)這類材料吸收了光能后可導(dǎo)致體系發(fā)生分子內(nèi)或分子間產(chǎn)生(chnshng)化學(xué)、物理變化，使未曝光部分的物理或化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反差，從而引起圖像的出現(xiàn)。膜分離技術(shù)的核心是膜，分離膜材料的化學(xué)性

10、質(zhì)和膜的結(jié)構(gòu)對膜分離的性能起著決定性影響。合成高分子材料以其良好的成膜性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐酸、堿、微生物侵蝕和耐氧化性能，一直占據(jù)分離膜材料的主導(dǎo)地位。但目前這類高分子材料大多(ddu)為已有商品高分子，并非按膜分離需要設(shè)計(jì)合成，這也是目前一些膜性能不理想的原因，因此根據(jù)現(xiàn)今對膜分離機(jī)理的認(rèn)識(shí)，繼續(xù)合成各種分子結(jié)構(gòu)的功能高分子，制成均質(zhì)膜，定量地研究分子結(jié)構(gòu)與分離性能之間的關(guān)系；根據(jù)不同的分離對象，引入不同的活化基團(tuán)，通過改變高分子的自由體積和鏈的柔軟性，改進(jìn)其分離性能或改變其物理、化學(xué)性質(zhì)；發(fā)展高分子合金，使膜具有性能不同甚至截然相反的基團(tuán)，在更大范闈內(nèi)調(diào)節(jié)其性能，是高分子膜材料將要

11、集中研究的幾個(gè)方面?？傊? 高分子分離(fnl)膜的用途越來越廣泛。據(jù)報(bào)道, 世界上已經(jīng)有數(shù)千座大型海水脫鹽廠采用高分子分離膜進(jìn)行脫鹽制淡水, 中空纖維超濾膜和反滲透膜用于制備電子工業(yè)和超大規(guī)模集成電路用的超純水, 每毫升水只含3個(gè)以下細(xì)菌。中空纖維分離膜也可用于水處理和含鉻等重金屬的電鍍水處理等。近年來杜邦公司研制出了PEEK中空纖維超濾膜和反滲透膜, PEEK的平均分子量為39200, 該分離膜可分離分子量為36萬左右的物質(zhì), 分離率為80%。在人體醫(yī)學(xué)領(lǐng)域, 人工腎, 人工肺, 人工肝和人工脾都是用中空纖維分離膜制的。在生物化學(xué)領(lǐng)域,可以(ky)將聚乙烯醇超細(xì)纖維載體, 生物酶和有機(jī)硅中

12、空纖維富氧膜組合起來形成高活性的生物膜, 它可將活性污泥固定其上, 當(dāng)進(jìn)行葡萄糖系人工排水處理時(shí), 與一般(ybn)標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法相比, 處理速度可提高一倍, 且無需進(jìn)行活性污泥的分離, 效率高, 節(jié)能效果好。關(guān)于液晶高分子幾年來的主要進(jìn)展可概括為以下幾個(gè)方面：（1）合成出一系列含有各種新型(xnxng)介晶基元的液晶高分子，如柱狀(或碟狀)液晶分子、復(fù)合型液晶高分子以及剛性鏈側(cè)鏈型液晶高分子.(2)部分液晶高分子品種(pnzhng)已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn).基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究取得了顯著進(jìn)展，如液晶高分子結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系；液晶高分子相變動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)；液晶高分子的固態(tài)結(jié)構(gòu)和結(jié)晶行為；溶致液晶高分子

13、相圖；熱致液晶高分子加工流變學(xué)及其共混改性理論等，都取得了顯著進(jìn)展.在此基礎(chǔ)上開發(fā)了復(fù)合材料和原位復(fù)合材料.(3)新型功能液晶高分子的合成以及液晶高分子在外場作用下的液晶行為研究(ynji)也取得發(fā)顯著進(jìn)展.液晶高分子雖然近年來有了迅速的發(fā)展，但總體上還只是處于發(fā)展的初期.預(yù)計(jì)今后將會(huì)更蓬勃的發(fā)展.其發(fā)展趨勢主要有以下幾方面：(1)努力降低液晶高分子產(chǎn)品成本.主要途徑是擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、尋找和選用更廉價(jià)的單體、改進(jìn)合成工藝和采用共混方法等.(2)研究解決制品的各向異性如“焊縫”等問題.主要途徑有:改進(jìn)模具設(shè)計(jì)和成型條件、玻纖增強(qiáng)和填料填充以及共混技術(shù).(3)大力發(fā)展分子復(fù)合材料和原位復(fù)合材料.(4

14、)發(fā)展功能液晶高分子，這主要是側(cè)鏈型液晶高分子，主要集中于聚硅氧烷類、聚丙烯酸酷類以及含有手性基團(tuán)的液高分子，以及鐵電液晶高分子.其應(yīng)用領(lǐng)域主要是光記錄和存儲(chǔ)材料、顯示材料、鐵電和壓電材料非線性光學(xué)材料以及具有分離功能的材料和光致變色材料.任何一種材料的開發(fā)都必須有完善的理論作基礎(chǔ)(jch)，都必須以滿足社會(huì)的發(fā)展需要為根本目的，同樣，高分子液晶也不例外。因此有必要加強(qiáng)諸如:高分子液晶理論，液晶態(tài)結(jié)構(gòu)，相變動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)，液晶共聚物的序列結(jié)構(gòu)，高分子液晶的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，高分子液晶的分子設(shè)計(jì)等重要基礎(chǔ)理論問題的研究；發(fā)展熱熔型高分子液晶結(jié)構(gòu)材料，特別是共聚酯類的液晶自增強(qiáng)塑料，可以按其熱變形溫

15、度的高低開發(fā)不同檔次的液晶聚合物，以滿足高科技領(lǐng)域、國民經(jīng)濟(jì)各部門和家用電器等不同層次的需要；發(fā)展高比強(qiáng)、高比模和耐高溫的熱熔型液晶高分子纖維，包括(boku)芳綸纖維和共聚酯纖維；搞好配套項(xiàng)目的發(fā)展，應(yīng)加強(qiáng)為開發(fā)高分子液晶材料所必須的單體等原料的開發(fā)和高分子液晶成型加工技術(shù)及設(shè)備的研究，包括工程技術(shù)和應(yīng)用開發(fā)等。高分子材料在很長一段時(shí)期都被用作電絕緣材料.隨著不同應(yīng)用領(lǐng)域的需要以及為進(jìn)一步拓寬高分子材料的應(yīng)用范圍，一些高分子材料被賦予某種程度的導(dǎo)電性以致成為導(dǎo)電高分子材料.第一個(gè)高導(dǎo)電性的高分子材料是經(jīng)碘摻雜處理(chl)的聚乙炔，其后又相繼開發(fā)了聚吡咯、聚對苯撐、聚苯硫醚、聚苯胺等導(dǎo)電高分

16、子材料1.由于這些導(dǎo)電高分子材料都具有共軛鍵結(jié)構(gòu)，并且主要是由化學(xué)方法處理得到的，因此常稱為本征型導(dǎo)電高分子材料.但是，這類材料的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性較差，電導(dǎo)率分布范圍較窄，成本較高，而且加工困難，尚未進(jìn)入批量生產(chǎn)的實(shí)用階段2.本征型導(dǎo)電高分子材料在應(yīng)用方面遇到的困難短期難以解決，促使人們轉(zhuǎn)而研究和開發(fā)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料.導(dǎo)電(dodin)高分子復(fù)合材料的研究工作主要有： 復(fù)合材料導(dǎo)電機(jī)理的理論(lln)研究、特殊效應(yīng)機(jī)理的理論研究； 用不同(b tn)方法研制新材料的實(shí)驗(yàn)研究； 材料應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)研究.原則上絕大多數(shù)聚合物都可用作導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的基體，而且適用的導(dǎo)電填充物質(zhì)的種類也很多，因此，目

17、前已經(jīng)研制出許多滿足各種特殊要求的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料.按基體材料的性質(zhì)可分為：導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電粘合劑、導(dǎo)電彈性體和導(dǎo)電塑料；按導(dǎo)電性可分為：半導(dǎo)電材(107*cm)、防靜電材料(104107*cm)、導(dǎo)電材料(104*cm)和高導(dǎo)電材料(10-3*cm)；按特殊功能可分為：光導(dǎo)電材料、熱敏導(dǎo)電材料、壓敏導(dǎo)電材料和輻射誘導(dǎo)導(dǎo)電料按導(dǎo)電功能體種類可分為聚合物-炭系(炭黑、炭纖維、石墨)，聚合物-金屬氧化物系(ZnO、PbO、TiO2、SnO、V2O3、VO2、Sb2O、In2O3等)和聚合物-金屬系(銅、銀、鎳、鋁)等.導(dǎo)電功能體還可以有不同的空間形態(tài)，如0維(微粒狀)、1維(纖維狀)和2維(片狀)

18、等.由于導(dǎo)電高分子復(fù)合材料領(lǐng)域中理論研究工作的逐漸深入和大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的積累，結(jié)合現(xiàn)有的高分子材料理論，現(xiàn)在已經(jīng)可以在一定程度上對這類材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì).因此，其應(yīng)用范圍也正在逐漸擴(kuò)大.導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的應(yīng)用主要集中在以下四個(gè)方面7,9,10,11：(1) 抗靜電材料.用于礦山、油田、氣田及化工部門的干粉及易燃、易爆液體的抗靜電輸送管、輸送帶等；用于電子元件、器件等的抗靜電包裝、封裝材料；用于各種超凈化環(huán)境(手術(shù)室、精密儀器室、火藥廠、制藥廠、芯片(xn pin)生產(chǎn)廠)的地板、操作臺(tái)及壁材等.(2) 電磁波屏蔽材料、導(dǎo)電材料.電磁波屏蔽材料用于電子儀器、電器設(shè)備、通訊設(shè)備和音像設(shè)備等的抗干擾屏

19、蔽等.導(dǎo)電材料用于航空器、航天器的非金屬電線、電纜(dinln)(重量只有相同體積金屬材料的1/32/3，電導(dǎo)率與鋁質(zhì)材料相當(dāng)并具有高分子材料的優(yōu)點(diǎn))、柔性導(dǎo)電薄膜(抗疲勞性能優(yōu)異并可以使用(shyng)多種物理或化學(xué)方法制備兼有其他特殊功能的導(dǎo)電薄膜)、導(dǎo)電膠等.(3) 開關(guān)性能的元器件.利用導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的特殊效應(yīng)，已研制出各種熱敏傳感器、力敏傳感器、自控溫發(fā)熱器、過流保護(hù)器等元器件.(4)光敏材料和半導(dǎo)體材料.利用基體材料的光敏性(如基體大分子的聚合反應(yīng)、交聯(lián)反應(yīng)等對某種頻率的光或射線的敏感性)制備印刷電路、光敏導(dǎo)電粘接劑.金屬硫化物具有半導(dǎo)體的性質(zhì).利用有機(jī)溶膠方法將金屬硫化物超細(xì)

20、粉與高分子基體復(fù)合并控制其中p型(如CuS)和n型(如CdS、HgS)導(dǎo)電功能體的含量及分布得到的復(fù)合膜已經(jīng)成功地用于高分子整【參考文獻(xiàn)】1.王忠剛，陳天祿(tin l)，徐紀(jì)平 不同結(jié)構(gòu)聚芳醚的H2/N2透過選擇性能(xngnng)期刊論文 高分子材料科學(xué)與工程 19952.沈之荃，張一峰，江東(jin dn)林 高選擇性透過二氧化硫分離膜的研究()不同烴基乙 烯基亞砜接枝乙始醇膜的透過性能19953.張俊彥，潘光明 四羧酸環(huán)戊烷型聚酰亞胺膜對CO2和CH4的透過性 19974.汪多仁 高分子分離膜的研制與應(yīng)用期刊論文-過濾與分離 19995.張子勇，林尚安 乙丙三元橡膠磺酸鈷離聚體膜的富氧性能研究 19976.平鄭弊 滲透蒸發(fā)研究的現(xiàn)狀 1995(04)7.潘嵐，周軍志，劉榮娥滲透汽化膜材料的選擇期刊論文-高分子材料科學(xué)與工 程 1997(03)8.唐小真 材料化學(xué)導(dǎo)論 19979.趙文元，王亦軍 功能材料高分子化學(xué) 199610.李明春，陳國華;姚康德 智能型高分子分離膜 199711.邵上俊，曹淑琴，俞賢