什么叫功能高分子

2017-07-31 11:05:00

在了解功能高分子以前,先把材料的“性能”与材料的“功能”两者的定义区别一下。材料的性能是指材料受外界影响时,材料本身能承受的能力,如通常所谓的耐水性、耐热性、透光性、耐化学品性等;材料的功能是指当对材料输入某个“信号”时,材料本身会发生质和量的变化而具有某种优异的物理性能,如能导电、导磁等。

所谓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的功能。

功能高分子材料从20世纪50年代才初露端倪,到70年代方成为高分子学科的一个分支,目前正处于成长时期。功能高分子材料从功能上大致可分为四类:第一类是化学功能,包括离子交换、催化、光聚合、光分解、光降解等;第二类是物理功能,包括导电、热电、压电、超导、磁化、光弹性等;第三类是介于化学、物理之间的功能,包括吸附、膜分离、高吸水、表面活性等;第四类是生理功能,包括生理组织适应性,血液适应性等。下面列举几种日常生活中可能遇到的功能高分子材料制品。

例一,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。

例二,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。

例三,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。

人工关节是人体器官及组织移植中最成功的一种,人工髋关节分人工股骨头和人工髋臼两部分,股骨头采用高强度的钛或钴铬钼合金制成,髋臼用超高分子量聚乙烯制成,并以骨

水泥黏合在骨盆上,这种金属—塑料人工髋关节的耐磨性相当好,已被普遍采用。

阅读原文