功能高分子材料学习总结

功能高分子材料学习总结

2013-2014学年度第二学期，本专业开始学习《功能高分子材料》这一门学

科，这一门学科属于高分子材料与工程专业学生的必修课。在这学期的功能高分

子材料学习中，我收获了许多，不仅仅是书本上的，还包括课本以外的，尤其是

科任老师在课堂上的拓展性介绍，让我的认识面更加宽广、理解更加深刻、全面。

在此，我向科任老师（齐民华老师）表示感谢，答谢齐老师的知识传授和教导。

同时也感谢那些在我学习过程中提供帮助和指导的同学们。以下是我对这学期功

能高分子材料学习总结。

材料技术承载着当今科技的发展，反映着人类文明的进程。当今在科学界认

为，电子信息、能源技术和生命科学构成了现在以及在未来很长一段时期内科技

发展的领域，而其中材料是其发展的共同基础。作为材料科学的一个分支，功能

高分子材料日益受到人们的关注，成为材料科学发展中最为迅速和最有潜力的新

兴学科。目前各种功能高分子材料大量涌现，以及生命科学等方面得到了广泛地

应用，也极大地丰富了高分子化学、高分子物理机其相关的学科内容。功能高分

子的研究涉及了相当广泛的领域，除高分子科学外，还有物理学、力学、光学、

医学、电学以及生物学等。

一、功能高分子材料的概念及发展现状

功能高分子材料目前尚无严格的定义。一般认为，是指除了具有一定的力学

性能之外，还具有某些特定功能（如化学性、导电性、磁性、光敏性、生物活性

等）的高分子材料。或者理解为是一种当受到外部刺激时，能通过化学或物理方

法做出响应的材料。

材料的性能是指材料对外部作用的抵抗特性。而功能是指向材料输入某种能

量和信息，经过材料的储存、传输或转换等过程，再向外输出的一种特性。按照

功能高分子材料的组成和结构，可将其分为结构型功能高分子材料和复合型功能

高分子材料。按照来源又可分为天然功能高分子材料、半合成功能高分子材料和

合成功能高分子材料。通常对于功能高分子材料是按照功能和应用特点进行分

类。据此大致可将功能高分子材料分为化学、光、电、磁、热、声、机械、生物

等八大类。

进入20世纪80年代以来，功能功能高分子材料已有了很大的发展，现在已

形成了功能较为齐全的、品种繁多和应用广泛地材料体系。而近年来发展的比较

迅速的功能高分子材料有：吸附分离高分子材料、高分子分离膜、电功能高分子

材料、光功能高分子材料、环境降解高分子材料和生物医用高分子材料等。为了

满足21世纪国民经济各个领域的新技术的发展需求，功能高分子正向着高功能

化、多功能化（包括功能/结构一体化）、智能化和实用化方向发展。

二、功能高分子材料学习

学习的内容有吸附分离高分子材料、高分子分离膜、导电高分子、超导高分

子光功能高分子、液晶高分子、生物医用高分子等。涵盖了功能高分子材料发展

较为迅速而热门的领域。具体学习内容介绍如下：

1、吸附分离高分子

吸附分离高分子材料是利用高分子材料与吸附物质之间的物理或化学作用，

使两者之间发生暂时或永久性结合，进而发挥各种功效的材料。

通过吸附不仅可以实现物质的分离和纯化、微量物质的检测等，还可以实现

分子的组装，使材料具有特殊的光、电、磁功能等。因此它在工业生产和科学研

究中具有重要的作用。

吸附树脂是吸附分离高分子材料的一种，是指一类多孔性的、适度交联的高

分子共聚物。吸附树脂按其化学结构可分为非极性吸附树脂、中极性吸附树脂、

强极性吸附树脂。吸附树脂主要有聚苯乙烯型、聚丙烯酸型。

（1）聚苯乙烯型吸附树脂 80%以上的吸附树脂是聚苯乙烯型的吸附树脂，

它们主要是以苯乙烯为主要的合成单体，以二乙烯苯作为交联单体制备的。聚苯

乙烯是最早工业化的塑料品种之一，其苯环上的邻、对位具有一定的活性，便于

和其他的化合物反应，引入其他的化学基团，实现对聚苯乙烯的改性，同时将之

作为吸附树脂使用时，为了提高其稳定性，还需对其进行一定的交联。聚苯乙烯

的主要缺点在于，机械强度不够高，抗冲击性和耐热性较差。

在水溶液中悬浮聚合得到的聚苯乙烯型吸附树脂其外观是白色或浅黄色，直

径不同的多孔球粒。通过选择不同的引发剂，苯乙烯可以实现光引发、热引发聚

合，利用所加入的交联剂如二乙烯苯的用量来调节其交联度。同时聚苯乙烯上的

活性点为其改性提供了条件，可以引入其他极性基团，甚至可以引入配位结构形

成螯合树脂或引入离子型基团得到离子交换树脂。

（2）聚甲基丙烯酸-双甲基丙烯酸乙二脂吸附树脂 除聚苯乙烯外，聚甲基

丙烯酸树脂也是吸附树脂的重要品种之一，它通常以双甲基丙烯酸乙二酯作为交

联剂，因在其结构中存在着酯基，因此事一种中极性吸附树脂。这种树脂具有较

好的耐热性，软化点在150度以上。这一类树脂极性适中，与被吸附物质中的疏

水性基团和亲水性基团都可以发生作用，因此能从水溶液中吸附亲脂性物质，也

可以在有机溶剂中吸附亲水性物质。在其上也可以通过改性引入强极性基团，如

将其中的酯键部分水解，可以制备含羧基的树脂，这是一种弱极性的离子交换树

脂。

2、离子交换树脂

离子交换树脂是结构上带有可离子化基团的一类高分子，它由高分子骨架、

与高分子骨架以化学键相连的固定离子以及可在一定条件下离解出来并与周围

的外来离子相互交换的反离子组成。其功能基团为固定离子与反离子组成的离子

化基团。功能基团中的可交换离子与外来离子完成交换过程后，通过改变条件又

可再生为原有的反离子。

根据离子交换树脂的合成方式，可将其分为缩聚型和加聚型。根据树脂的物

理结构，可分为凝胶型、大孔型和载体型离子交换树脂。离子交换树脂在重金属

的提取、水处理、化学反应的催化方面均有重要的应用

3、高分子分离膜

分离膜是能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相或两部分的界面。膜

分离技术是利用膜对混合物中各组分的选择渗透性能的差异来实现分离、提纯和

浓缩的新型分离技术。

各种物质与膜的相互作用不一致，其分离作用主要依靠过筛作用和溶解扩散

作用两种，聚合物分离膜的过筛作用类似于物理过筛过程，被分离物质能否通过

筛网取决于物质颗粒尺寸和网孔的大小。物质的尺寸既包括长度和体积，也包括

形状参数。同时分离膜和被分离物质的亲水性、相容性、电负性等性质也起到了

重要的作用。

由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。膜分离

过程就是用分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混

合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、

浓缩及回收利用的目的。单位时间内流体通过膜的量（透过速度）、不同物质透

过系数之比（分离系数）或对某种物质的截留率是衡量膜性能的重要指标。分离

膜只有组装成膜分离器，构成膜分离系统才能进行实用性的物质分离过程。一般

有平膜式、管膜式、卷膜式和中空纤维膜式分离装置。膜分离过程是以压力差、

浓度差或电位差作推动力来实现的。

4、复合型导电高分子材料

复合型导电高分子材料是采用各种复合技术将导电性物质与树脂复合而成

的。按照复合技术分类有导电表面膜形成法，导电填料分散复合法、导电填料层

压复合法三种。

常用的导电填料有金粉、银粉、铜粉、镍粉、钯粉、钼粉、铝粉、钴粉镀银

二氧化硅粉、镀银玻璃微珠、炭黑、碳化钨、碳化镍等。复合型导电高分材料可

用作防静电材料、导电涂料、电路板的制作、压敏原件、感温原件、电磁波屏蔽

材料、半导体树脂薄膜等。

5、光功能高分子材料

又称为光敏高分子,光功能高分子,感光树脂(photonsitive resin)。是指

分子中的官能团能吸收光能,并在光的作用下能够发生某些化学或物理变化,从

而导致材料的种种物性变化的高分子材料。根据高分子材料发生变化的性质划分

包括吸收光能后发生光聚合、光交联或光分解等化学变化的光致抗蚀剂、光敏胶

和光敏涂料等；吸收光能后发生发射荧光、光致变色、电导率提高和光电能转换

等物理变化的高分子荧光材料,光变色材料、高分子光导材料等。从广义讲,以高

分子材料为基体材料,与其他感光物质,如银化合物等复合构成的感光材料也属

于高分子感光材料。只是高分子材料本身在这种复合材料中只起担载和保护作

用。作为新型光加工材料,感光高分子在印刷制版、电子工业和金属材料的精密

加工等领域得到广泛应用。

6、医用高分子材料

医用高分子材料是 用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的

聚合物材料。20年来，用于这方面的高分子材料有聚氯乙烯、天然橡胶、聚乙

烯、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯、硅橡胶、聚酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲

酯和聚氨酯等。

医用高分子材料多用于人体，直接关系到人的生命和健康，一般对其性能的

要求是：①安全性：必须无毒或副作用极少。这就要求聚合物纯度高，生产环境

非常清洁，聚合助剂的残留少，杂质含量为 ppm级，确保无病、无毒传播条件。

②物理、化学和机械性能：需满足医用所需设计和功能的要求。如硬度、弹性、

机械强度、疲劳强度、蠕变、磨耗、吸水性、溶出性、耐酶性和体内老化性等。

以心脏瓣膜为例，最好能使用25万小时，要求耐疲劳强度特别好。此外，还要

求便于灭菌消毒，能耐受湿热消毒(120～140°C)、干热消毒(160～190°C)、辐

射消毒或化学处理消毒，而不降低材料的性能。要求加工性能好，可加工成所需

各种形状，而不损伤其固有性能。③适应性：包括与医疗用品中其他材料的适应

性，材料与人体各种组织的适应性。材料植入人体后,要求长时期对体液无影响；

与血液相容性好,对血液成分无损害，不凝血，不溶血，不形成血栓；无异物反

应，在人体内不损伤组织，不致癌致畸，不会导致炎症坏死、组织增生等。④特

殊功能：不同的应用领域，要求材料分别具有一定的特殊功能。例如：具有分离

透析机能的人工肾用过滤膜、人工肺用气体交换膜，以及人造血液用吸脱气体的

物质等，都要求有各自特殊的分离透过机能。在大多数情况下，现有高分子材料

的表面化学组成与结构很难满足上述要求，通常要采用表面改性处理，如接枝共

聚，以改进其抗凝血性等性能。

三、心得总结

本学期的功能高分子材料课，老师给我们介绍了吸附分离高分子材料、高分

子分离膜、导电高分子、超导高分子光功能高分子、液晶高分子、生物医用高分

子等。在学习的过程中，我始终秉持着认真负责的态度，课堂上认真听讲，做好

课堂笔记，积极应答，表现活跃，积极思考。总的来说，课堂上的学习是有限的，

能获得的知识面较窄，所学内容也相对较少，而能够真正学会理解的知识不多，

并能得到应用的可能也就寥寥无几了。现在回顾这一学期所学的内容，感觉有很

多内容都没理解和认识，而真正学到了的似乎没有，都只是了解到功能高分子材

料的一些表面认识。具体分析其中的原因是多方面的，有学习态度的原因、学习

方法、学习动机等综合的影响因素。同时又或者是学习兴趣缺乏等原因吧！

不管怎么说，学习了一个学期的功能高分子材料，付出了一定的努力，也就

应该有所收获吧。在专业知识的认识方面，了解了高分子材料领域的一个新的分

支——功能高分子材料，我们高分子材料主要有橡胶、塑料、涂料、纤维、胶黏

剂、复合高分子材料、功能高分子材料和特种高分子材料等，涉及生活的各个领

域，工业材料应用、生活日用品、材料科学研究、科技航天、生物医用等众多领

域。高分子材料越来越成为材料领域的主导者，在人类科技的发展中起到了越来

越重要的作用。而功能高分子材料作为高分子材料与工程专业的一门重要学科，

是高分子材料领域的前沿学科，有着重要的研究意义。

在这门学科的学习过程中，除了在专业知识方面有所收获以外，在交流与合

作能力等方面也有很多收获。毕竟在大学的课堂学习中所能获得的知识是非常有

限的，而大学里真正培养的是大学生的学习能力和交际能力以及其他各方面的综

合能力。所以在学习功能高分子材料这门课的过程中，我除了认真学习理论知识

外，还积极与同学们讨论与合作，同时在学习方法和学习技巧方面不断改进和总

结，提高自主学习能力。在这个课堂上，我不紧了解了有关功能高分子材料的有

关知识理论，更重要的是这里给我提供了一个很好的学习平台和交流平台，增进

了我和同学、老师的交流，培养了自己的情商。这无论是对未来的工作或是生活

都是很有益处的，又或者是对自身个人修为和思想都是一个很大的不从和拓展。

大学的生活可以很枯燥无味，也可以精彩多姿，有人说大学不仅是追求知识

的天堂，更是向往自由的乐园。大学里不乏那些缠绵悱恻的爱情故事，也不乏那

些为打发空虚而在网游自娱自乐的，更有积极活跃于老师与学生工作之间的所谓

公务员一族，他们的大学生活似乎都那么的轰轰烈烈，每天都是忙忙碌碌而又乐

此不疲。而我只属于以上三种人中的第四种大学生，为理想而努力奋斗的大学生，

为工作而学习的有为青年。这只是说得比较好听而已，其实我们就是用学习打发

无聊时间、用专注掩盖寂寞的苦逼书呆子，是没从高中生活走出来的、融入大学

生活的一类。我渴望精彩丰富的大学时光，但现实让我走向了孤独奋战的暗淡道

路。

有人说：要成功就必须先吃苦，要有所成就，就必须挨得了寂寞抵得住诱惑。

世界时多彩的，那是因为不只有自己一个人活着，而奋斗的道路又是孤独的，那

是因为一个人永远都是渺小的。走自己的路，吃自己的饭，世界依然精彩！