功能高分子的发展趋势与未来前景可行性研究
第一节 功能高分子的定义
功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它们之所以具有特定的功能,是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团,或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合,或者二者兼而有之。例如吸水树脂,它是由水溶性高分子通过适度交联而制得,遇水时将水封闭在高分子的网络内,吸水后呈透明凝胶,因而产生吸水和保水功能。(可行性
研究)
第二节 功能高分子的应用
离子交换树脂
一般家庭用水壶烧水,隔不久,水壶底上覆盖了一层水垢,那是因为在自来水中的钙、镁离子,在高温下会生成碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁和硅酸镁等难溶化合物,并沉积在壶底而形成水垢。同样,在工业锅炉中也存在这种结垢现象。所以进入锅炉的原水必须除去钙、镁离子,这个过程称为水的软化。原水软化是采用钠型离子交换树脂,它是在聚苯乙烯树脂的苯环上引入磺酸基团制成的,此种树脂具有交换钙、镁离子的功能,也就是一种功能高分子材料。 当原水经过离子交换树脂层时,水中的钙、镁离子和树脂上的钠离子进行交换,这样水中的钙、镁离子就被除去了,使水质得到软化。被钙、镁离子饱和的树脂再经氯化钠溶液再生,钠离子把树脂上的钙、镁离子交换下去,树脂就可以反复使用了。
感光性高分子材料
感光性高分子材料是指吸收光能后可导致体系内或分子间产生化学或物理变化并由此带来可利用的特定功能的塑料,如在光线照射下液态变成不溶性的固态,称为光固化或光交联;如在光线照射下,其导电性会起变化的,称为光导性;光线照射会使高分子结构中的链段降解的,称为光降解等。感光塑料广泛用于照相、印刷、静电复印、电子工业等。
在印刷
行业中,采用光聚合型感光性树脂,经光固化、显影后可制成凸版印刷的材料。它们的成像原理均是光聚板在紫外线的照射下,受光部分的高分子基材成为不溶或难溶部分,而未受光部分仍保持其原有的溶解度,然后用一定的溶剂或碱水冲洗去,留下受光部分即成为浮雕型印刷版。
医用高分子材料
现代医学的发展对材料的性能提出了复杂、严格、多功能的要求,这对于大多数金属和无机材料来说是难以满足的。合成材料虽然不是万能的,但它们与生物体有着极其相似的化学结构,因此可以制造出化学性质和物理性质类似的物体,部分或全部替代生物体的有关组织或器官,如人工心脏、人工血管、人工皮肤、人工晶体等。
第三节 功能高分子的发展趋势
人们对于材料的需求的要求越来越高,进一步提高耐高温,耐磨性,耐老化,耐腐蚀性及高的机械强度等方面是高分子材料发展的重要方向,这也是航空、航天、电子信息技术、汽车工业、家用电器等发展的方向。高分子材料高性能化的发展趋势主要有创造新的高分子聚合物,通过改变催化剂和催化体系,合成工艺及共聚,共混及交联等对高分子进行改性,通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构,通过微观复合方法,对高分子材料进行改性。
功能高分子材料是材料领域最具活力的新领域,目前已
研究出了各种各样新功能的高分子材料,比如可以像金属一样导热导电的高聚物,能吸收自重几千倍的高吸水性树脂,可以作为人造器官的医用高分子材料等。
复合材料可克服单一材料的缺点和不足,发挥不同材料的优点,扩大高分子材料的应用范围,提高经济效益。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向,目前主要用于航空航天、造船、海洋工程等方面,今后复合材料的
研究方向主要有高性能、高模量的纤维增强材料的
研究与开发,合成具有高强度,优良成型加工性能和优良耐热性的基体树脂,界面性能,粘结性能的提高及评价技术的改进等方面。
智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级智能,例如预知预告性,自我诊断,自我修复,自我识别能力等特性,对环境的变化可以做出合乎要求的解答;根根据人体的状态,控制和调节药剂释放的微胶囊材料,根据生物体生长或愈合的情况或继续生长或发生分解的人造血管人工骨等医用材料。
虽然高分子材料对我们的日常生活起了很大的促进作用,但是高分子材料带来的污染我们仍然不能小视。那些从生产到使用能节约能源与资源,废弃物排放少,对环境污染小,又能循环利用的高分子材料备受关注,即要求高分子材料生产的绿色化。主要有以下几个
研究方向,开发原子经济的聚合反应,选用无毒无害的原料,利用可再生资源合成高分子材料,高分子材料的再循环利用。
第四节 功能高分子的未来前景
功能高分子材料的出现为人们的生产生活带来了诸多的便利,由于其具有耐腐蚀、制备简便、种类繁多、易于分子设计等特点,其
研究发展速度也在不断加快,目前较为成熟的功能高分子材料有光功能高分子材料、电功能高分子材料、生物功能高分子材料以及反应型功能高分子材料。而随着技术的不断进步,越来越多的功能高分子材料将被研发出来,改变我们的生活。
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