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关于新型功能高分子材料的研究

发布时间:2017-10-11 23:36

  目前,功能高分子材料的研究正在不断地加强和深入。一方面,对重要的功能高分子材料继续改进和推广,使它们的性能不断提高,应用范围不断扩大。另一方面,与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强,并且取得了一定的进展,总之功能高分子材料的应用范围正在逐渐扩展,必将对人们的生产和生活产生越来越大的影响。


  一、功能高分子材料的介绍以及其研究现状

  1.功能高分子材料的简介

  功能高分子材料是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息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,还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料,通常也可简称为功能高分子,也可称为精细高分子或特种高分子。


  2.功能高分子材料的研究现状

  在原来高分子材料的基础上,可将功能高分子材料分为两类:一类是以改进其性能为目的的高功能高分子材料;另一类是为赋予其某种新功能的新型功能高分子材料。

  2.1高功能高分子材料

  2.1.1光功能高分子材料

  光功能高分子材料是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料,可制成各种透镜、棱镜、塑料光导纤维、塑料石英复合光导纤维、感光树脂、光固化涂料及黏合剂等。这类材料主要包括光记录材料、光导材料、光加工材料、光转换系统材料、光学用塑料、光导电用材料、光合作用材料、光显示用材料等。在光的作用下,实现对光的传输、吸收、贮存、转换的高分子材料即为光功能高分子材料


  2.1.2生物医用高分子材料

  生物医用高分子材料需要满足的基本条件:除具有医疗功能外,还要强调安全性,即要对人体健康无害。不会因与体液或血液接触而发生变化;对周围组织不会引起炎症反应;不会产生遗传毒性和致癌;不会产生免疫毒性;长期植入体内也应保持所需的拉伸强度和弹性等物理机械性能;具有良好的血液相容性;能经受必要的灭菌过程而不变形;易于加工成所需要的、复杂的形态。


  2.1.3电功能高分子材料

  导电高分子材料通常是指一类具有导电功能、电导率在10-6S/cm以上的聚合物材料。这类高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜,以及电导率可在绝缘体-半导体-金属态(10-9到105S/cm)的范围里变化。按照材料结构和制备方法的不同可把导电高分子材料分为结构型(或本征型)导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。


  2.2新型功能高分子材料

  2.2.1高吸水性高分子材料

  高吸水性树脂是一种三维网络结构的新型功能高分子材料,它不溶于水而大量吸水膨胀形成高含水凝胶。高吸水性树脂的主要性能是具有吸水性和保水性。它可吸收自身重量数百倍至上千倍的水,自身含有强亲水性基团同时具有一定交联度。,此外,高吸水性树脂的保水性能极好,即使受压也不会渗水,而且具有吸收氨等臭气的功能。高吸水性树脂在石油、化工、轻工、建筑等部门被用作堵水剂、脱水剂、增粘剂、密封材料等;在农业上可以做土壤改良剂、保水剂、植物无土栽培材料、种子覆盖材料,并可用以改造沙漠,防止土壤流失等;在日常生活中,高吸水性树脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋垫、一次性尿布等。


  2.2.2形状记忆功能高分子材料

  形状记忆功能高分子材料自19世纪80年代发现热致形状记忆高分子材料,人们开始广泛关注作为功能材料的一个分支——形状记忆功能高分子材料。形状记忆功能材料的特点是形状记忆性,它是一种能循环多次的可逆变化。即具有特定形状的聚合物受到外力作用,发生变形并被保持下来;一旦给予适当的条件(力、热、光、电、磁),就会恢复到原始状态。


  2.2.3生物可降解高分子材料

  生物降解高分子材料具有无毒、可生物降解及良好的生物相容性等优点,所以其应用领域非常广,市场潜力非常大。高分子的降解主要是各种生物酶的水解,其中聚乳酸类高分子是已开发应用于生命科学新型生物可降解材料,生物降解高分子材料除了在包装、餐饮业、农业、医药领域的应用外,在一次性日用品、渔网具、尿布、卫生巾、化妆品、手套、鞋套、头套、桌布、园艺等多方面都存在着潜在的市场,有很好的发展前景。


  二、新型高分子材料的应用

  现代高分子材料是相对于传统材料如玻璃而言是后起的材料,但其发展的速度应用的广泛性却大大超越了传统材料。高分子材料不仅可以用于结构材料,也可以用于功能材料。

  这些新型的高分子材料在人类的社会生活、医药卫生、工业生产和尖端技术等方方面面都有广泛的应用。在生物的医用材料界中研制出的一系列的改性聚碳酸亚丙酯(PM-PPC)的新型高分子材料是腹壁缺损修复的高效材料;在工业污水的处理中,可以利用新型高分子材料的物理法除去油田中的污水;开发的苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂及聚酰亚胺等热固性树脂复合材料,这些材料比模量和比强度比金属还高,是国防、尖端技术等方面不可缺少的材料;同样,在药物的传递系统中应用新型的高分子材料,在包转材料中的应用,在药剂学中应用等等。


  三、开发新型高分子材料的重要意义

  从上世纪30年代高分子材料的出现开始到现代,世界工业科学不再只是满足与对基础高分子材料的开发研究,从90代开始,科学家们就将注意力转到了高智能的高分子材料的开发上。新型高分子材料的开发主要是集中在制造工艺的改进上,以提高产品的性能,减少环境的污染,节约资源。目前而言,合成树脂新品种、新牌号和专用树脂仍然层出不穷,以茂金属催化剂为代表的新一代聚烯烃催化剂开发仍然是高分子材料技术开发的热点之一。在开发新聚合方法方面,着重于阴离子活性聚合、基团转移聚合和微乳液聚合的丁业化。同时,也更加重视在降低和防止高分子材料生产和使用过程中造成的环境污染。新型高分子材料的开发,不但能够满足现代工业发展对于材料工业的高要求,更重要的是能够促进能源与资源的节约,减少环境的污染,提高生产的能力,体现现代科技的高速发展。加快高分子材料回收、再生技术的开发和推广应用,大力开展有利于保护环境的可降解高分子材料的研究开发。


  四、结束语

  材料是人类用来制造各种产品的物质,是人类生活和生产的物质基础,是一个国家工业发展的重要基础和标志。我国国民经济和高技术已进入高速发展时期,需要日益增多的高性能、廉价的高分子材料,环境保护则要求发展环境协调、高效益的高分子材料制备和改性新技术,实施高分子材料绿色工程。作为材料重要组成部分的高分子材料随着时代的发展,技术的进步,越来越能影响人类的生活,工业的进步。


  参考文献

  [1]严瑞芳.高分子形状记忆材料.材料科学技术百科全书[M].北京:中国大百科全书出版社,2008:382~383.

  [2]陈莉主编.智能高分子材料[M].北京:化学工业出版社,2006.

  [3]何天白,胡汉杰主编,功能高分子与新技术,北京:化学工业出版社,2009.


  来源:中国化工贸易 2013年2期

  作者:李富强


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