功能高分子材料和智能高分子材料.pptVIP

（1） 带有功能性基团的单体的聚合 单体均聚或共聚 在功能性小分子中引入可聚合基团得到单体 然后进行均聚或共聚反应 在含有可聚合基团的单体中 引入功能性基团得到功能性单体 第29页，共61页，编辑于2022年，星期二 例：将含有环氧基团的低分子量双酚A型环氧树脂与 丙烯酸反应，得到含双键的环氧丙烯酸酯，这种单体在制备功能性粘合剂方面有广泛的应用： 第30页，共61页，编辑于2022年，星期二 （2）带功能性基团的小分子与高分子骨架的结合 这种方法主要是利用化学反应将活性功能基引入聚合物骨架，从而改变聚合物的物理化学性质，赋予其新的功能。通常用于这种功能化反应的高分子材料都是较廉价的通用材料。 第31页，共61页，编辑于2022年，星期二 （3）功能性小分子通过聚合包埋与高分子材料结合 a）在聚合反应之前，向单体溶液中加入小分子功能化合物，在聚合过程中小分子被生成的聚合物所包埋，用这种方法得到的功能高分子材料，聚合物骨架与小分子功能化合物之间没有化学键连接，固化作用通过聚合物的包络作用来完成。 第32页，共61页，编辑于2022年，星期二 b）以微胶囊（microcapsules）的形式将功能性小分子包埋在高分子材料中 第33页，共61页，编辑于2022年，星期二 1.5.2 通过物理方法制备功能高分子 聚合物的这种功能化方法可以用于当聚合物或者功能性小分子缺乏反应活性，不能或者不易采用化学方法进行功能化，或者被引入的功能性物质对化学反应过于敏感，不能承受化学反应条件的情况下对其进行功能化。 比如，某些酶的固化，某些金属和金属氧化物的固化等。与化学法相比，通过与聚合物共混制备功能高分子的主要缺点是共混物不够稳定，在使用条件下（如溶胀、成膜等）功能聚合物容易由于功能性小分子的流失而逐步失去活性。 第34页，共61页，编辑于2022年，星期二 1.5.3 功能高分子材料的多功能复合 将两种以上的功能高分子材料以某种方式结合，将形成新的功能材料，而且具有任何单一功能高分子均不具备的性能，这一结合过程被称为功能高分子材料的多功能复合过程。 1.5.4 在同一分子中引入多种功能基 以这种方法制备的聚合物，或者集多种功能于一身，或者两种功能起协同作用，产生出新的功能。 第35页，共61页，编辑于2022年，星期二 目前现状：高分子设计目前尚处于定性设计阶段，还没有进入定量设计的高级阶段。但功能高分子的结构和性能的关系相对比较简单，随着科学技术的发展和分子设计基础研究的深化，完全有可能搞清它们的结构和性能的关系，并在此基础上根据结构设计合成路线和加工工艺，从而可望开发出各种具有特定功能基或一定结构的性能优良的功能高分子材料。 第36页，共61页，编辑于2022年，星期二 第二部分：智能高分子材料 指集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样具有智能属性的高分子材料，具有自诊断、自适应、自修复和寿命预报以及靠自身驱动完成特定功能（如振动控制）的能力。 外界环境变化 瞬时主动响应 第37页，共61页，编辑于2022年，星期二 智能材料 智能高分子材料 智能无机非金属材料 智能金属材料 功能材料 多水平结构层次 较弱的分子间作用力 侧链易引入官能团 便于分子设计和精细控制 质轻易涂覆 利于感知判断环境实现环境响应 第38页，共61页，编辑于2022年，星期二 2.1 智能高分子材料的一般分类及应用 类别 性质 应用 记忆功能 高分子材料 对应力形状体积色泽等有记忆效应 医用材料/包装材料 织物材料/热收缩管 智能纤维织物 热适应性，可逆收缩性 服装/保温系统 传感/执行系统 生物医用压力绷带 智能高分子 凝胶 三维高分子网络与溶剂 组成的体系，体积相转变 组织培养/环境工程 化学机械系统/调光材料 智能药物释放体系 智能高分子 复合材料 集成传感器、信息处理器 功能驱动器，多学科交叉产物 自愈合、自应变、自动修补混凝土 减震速造建筑材料 形状记忆合金/复合功能器件压电材料 智能高分子膜 选择性渗透、选择性吸附和分离等 膜的组成、结构和形态的变化 选择透过膜材 传感膜材/仿生膜材人工肺 第39页，共61页，编辑于2022年，星期二 2.2 智能材料与普通材料的区别 第40页，共61页，编辑于2022年，星期二 下面简要的介绍三种智能高分子材料： 记忆高分子材料 智能高分子凝胶 智能高分子膜 第41页，共61页，编辑于2022年，星期二 2.3 记忆高分子材料（shape memory polymer) 形状记忆是指具有初始形状的制品，经形变固定之后，通过加热等外部条