9-精细化工新材料解析.ppt

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精细化工新材料与新技术精细化工新材料与新技术功能高分子的概念：

功能高分子的概念：

功能高分子材料，简称功能高分子功能高分子材料，简称功能高分子（FunctionalPolymer），是指那些可用于工业和技术中的具有），是指那些可用于工业和技术中的具有物理和化学功能如光、电、磁、声、热等特性的高分子材料。

物理和化学功能如光、电、磁、声、热等特性的高分子材料。

例如感光高分子、导电高分子、光电转换高分子、医用高分子、例如感光高分子、导电高分子、光电转换高分子、医用高分子、高分子催化剂等。

高分子催化剂等。

1功能高分子材料及其分类功能高分子材料及其分类

（1）反应性高分子材料）反应性高分子材料包括高分子试剂、高分子催化剂、高包括高分子试剂、高分子催化剂、高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。

分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。

（2）光敏性高分子材料）光敏性高分子材料包括各种光稳定剂、光刻胶、感光材料、包括各种光稳定剂、光刻胶、感光材料、非线性光学材料、光导电材料及光致变色材料等。

非线性光学材料、光导电材料及光致变色材料等。

（3）电性能高分子材料）电性能高分子材料包括导电聚合物、能量转换型聚合物、包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料及其它电敏感性材料。

电致发光和电致变色材料及其它电敏感性材料。

（4）高分子分离材料）高分子分离材料包括各种分离膜、缓释膜和其它半透明膜包括各种分离膜、缓释膜和其它半透明膜材料、离子交换树脂、高分子絮凝剂、高分子螯合剂等。

材料、离子交换树脂、高分子絮凝剂、高分子螯合剂等。

7.1.1功能高分子材料及其分类功能高分子材料及其分类功能高分子的分类：

功能高分子的分类：

按其性质、功能或实际用途划分按其性质、功能或实际用途划分（6）高分子智能材料）高分子智能材料包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、磁、pH值、压力感应材料等。

值、压力感应材料等。

（7）医用高分子材料）医用高分子材料包括医用高分子材料、药用高分子材料和包括医用高分子材料、药用高分子材料和医用辅助材料等。

医用辅助材料等。

（8）高性能工程材料）高性能工程材料如高分子液晶材料、耐高温高分子材料、如高分子液晶材料、耐高温高分子材料、高强度高模量高分子材料、阻燃性高分子材料、生物可降解高高强度高模量高分子材料、阻燃性高分子材料、生物可降解高分子和功能纤维材料等。

分子和功能纤维材料等。

7.1.1功能高分子材料及其分类功能高分子材料及其分类2感光性高分子（感光性高分子（PhotosensitivePolymer）2.1概述概述感光性高分子是指吸收了光能后能在分子内或分子间产生化学、物理变化感光性高分子是指吸收了光能后能在分子内或分子间产生化学、物理变化的一类功能高分子材料。

这种变化发生后，材料将输出其特有的功能。

目的一类功能高分子材料。

这种变化发生后，材料将输出其特有的功能。

目前开发比较成熟、有实用价值的光致抗蚀材料和光致诱蚀材料，产品包括前开发比较成熟、有实用价值的光致抗蚀材料和光致诱蚀材料，产品包括光刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂料等。

光刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂料等。

2感光性高分子（感光性高分子（PhotosensitivePolymer）所谓所谓光致抗蚀材料光致抗蚀材料，是指高分子材料经光照辐射后，分子结构从线，是指高分子材料经光照辐射后，分子结构从线型可溶性的转变为体型不可溶的，从而产生了对溶剂的抗蚀能力。

型可溶性的转变为体型不可溶的，从而产生了对溶剂的抗蚀能力。

而而光致诱蚀材料光致诱蚀材料正相反，当高分子材料受光照辐射后，感光部分发正相反，当高分子材料受光照辐射后，感光部分发生光分解反应，从而变成可溶性。

生光分解反应，从而变成可溶性。

目前广泛使用的预涂感光版，简称目前广泛使用的预涂感光版，简称PS版式（版式（PresensitizedPlate），就是），就是将感光材料树脂预先涂在亲水性的基材（如阳极氧化铝板）上制成的。

晒将感光材料树脂预先涂在亲水性的基材（如阳极氧化铝板）上制成的。

晒印时，树脂若发生光交联反应，则溶剂显像时未曝光的树脂被溶解，感光印时，树脂若发生光交联反应，则溶剂显像时未曝光的树脂被溶解，感光部分的树脂保留了下来，这种部分的树脂保留了下来，这种PS版称为负片型；而晒印时发生光分解反应，版称为负片型；而晒印时发生光分解反应，则溶剂将曝光分解部分的树脂溶解，这种则溶剂将曝光分解部分的树脂溶解，这种PS版称为正片型。

版称为正片型。

2感光性高分子（感光性高分子（PhotosensitivePolymer）2.2具有感光基团的高分子及其合成方法具有感光基团的高分子及其合成方法在有机化学中，许多基团具有光学活性，其中以肉桂酰基最为著名，此在有机化学中，许多基团具有光学活性，其中以肉桂酰基最为著名，此外，重氮基、叠氮基都可引入高分子形成感光性高分子。

外，重氮基、叠氮基都可引入高分子形成感光性高分子。

（1）聚乙烯醇肉桂酸酯及其类似高分子：

聚乙烯醇肉桂酸酯及其类似高分子：

肉桂酸在光照下，双键能够发生肉桂酸在光照下，双键能够发生2+2环合反应，反应式如下：

环合反应，反应式如下：

2感光性高分子（感光性高分子（PhotosensitivePolymer）聚乙烯醇肉桂酸酯由聚乙烯醇和肉桂酰氯反应制备，反应式：

聚乙烯醇肉桂酸酯由聚乙烯醇和肉桂酰氯反应制备，反应式：

聚乙烯醇肉桂酸酯在光照下侧基可发生二聚反应，形成环丁烷聚乙烯醇肉桂酸酯在光照下侧基可发生二聚反应，形成环丁烷基而交联基而交联:

聚乙烯醇的肉桂酸聚乙烯醇的肉桂酸-二元酸混合酯，分子链中的肉桂酰基赋予了二元酸混合酯，分子链中的肉桂酰基赋予了感光性，羧基则提供碱可溶性，从而可用碱水显影。

感光性，羧基则提供碱可溶性，从而可用碱水显影。

丙烯酸系肉桂酸类丙烯酸系肉桂酸类感光性高分子：

感光性高分子：

环氧树脂的肉桂酸酯类环氧树脂的肉桂酸酯类感光性高分子：

感光性高分子：

2感光性高分子（感光性高分子（PhotosensitivePolymer）

（2）聚乙烯苄叉苯乙酮：

聚乙烯苄叉苯乙酮：

可通过以下合成路线制备：

可通过以下合成路线制备：

2感光性高分子（感光性高分子（PhotosensitivePolymer）（3）含含-苯基马来酰亚胺基的感光性高分子：

苯基马来酰亚胺基的感光性高分子：

可通过以下合成路线制备：

可通过以下合成路线制备：

2感光性高分子（感光性高分子（PhotosensitivePolymer）（4）叠氮型感光树脂：

叠氮型感光树脂：

3导电高分子（导电高分子（ConductingPolymer）3.1导电高分子的特性：

（11）室温电导率范围大：

）室温电导率范围大：

导电高分子室温电导率可在绝缘体导电高分子室温电导率可在绝缘体-半导体半导体-金金属态范围内（属态范围内（1010-9-9S/cm10S/cm1055S/cmS/cm）变化。

）变化。

（22）掺杂）掺杂/脱掺杂的过程完全可逆：

导电高分子不仅可以掺杂，而且还可脱掺杂的过程完全可逆：

导电高分子不仅可以掺杂，而且还可以脱掺杂，这是导电高分子独特的性能之一。

导电高分子可成为二次电池的理以脱掺杂，这是导电高分子独特的性能之一。

导电高分子可成为二次电池的理想电极材料，从而可能实现全塑固体电池。

又是目前快速切换的隐身技术的首想电极材料，从而可能实现全塑固体电池。

又是目前快速切换的隐身技术的首选材料。

还可以利用这一特性制造选择性高、灵敏度高和重复性好的气体或生选材料。

还可以利用这一特性制造选择性高、灵敏度高和重复性好的气体或生物传感器。

物传感器。

（33）氧化）氧化/还原过程完全可逆：

导电高分子的掺杂实质是氧化还原过程完全可逆：

导电高分子的掺杂实质是氧化/还原反应，还原反应，而且氧化而且氧化/还原反应是完全可逆的。

在掺杂还原反应是完全可逆的。

在掺杂/脱掺杂的过程中伴随着完全可逆的脱掺杂的过程中伴随着完全可逆的颜色变化。

因此，导电高分子颜色变化。

因此，导电高分子可能实现电致变色或光致变色。

这不仅在信息可能实现电致变色或光致变色。

这不仅在信息存储、显示上有应用前景，也可用于军事目标的伪装和隐身技术上。

存储、显示上有应用前景，也可用于军事目标的伪装和隐身技术上。

3导电高分子（导电高分子（ConductingPolymer）3.2导电高分子的类型导电高分子的类型按照材料的结构与组成，可将导电高分子分成两大类。

一类是结构型（或称本按照材料的结构与组成，可将导电高分子分成两大类。

一类是结构型（或称本征型）导电高分子，另一类是复合型导电高分子。

征型）导电高分子，另一类是复合型导电高分子。

（1）结构型导电高分子）结构型导电高分子结构型（或称本征型）导电高分子本身具有结构型（或称本征型）导电高分子本身具有“固有固有”的导电性，由聚合物结构的导电性，由聚合物结构提供导电载流子（电子、离子或空穴）。

这类聚合物经掺杂后，电导率可大幅提供导电载流子（电子、离子或空穴）。

这类聚合物经掺杂后，电导率可大幅度提高，其中有些甚至可达到金属的水平。

度提高，其中有些甚至可达到金属的水平。

迄今为止，国内外对结构型导电高分子研究较为深入的品种有聚乙炔、聚对苯迄今为止，国内外对结构型导电高分子研究较为深入的品种有聚乙炔、聚对苯硫醚、聚对苯撑、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及硫醚、聚对苯撑、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及TCNQ（7,7,10,10-四氰二次甲四氰二次甲基苯醌）传荷络合聚合物等。

基苯醌）传荷络合聚合物等。

3导电高分子（导电高分子（ConductingPolymer）

（2）复合型导电高分子）复合型导电高分子复合型导电高分子是在不具备导电性的高分子材料中掺杂混入大量导电物质，复合型导电高分子是在不具备导电性的高分子材料中掺杂混入大量导电物质，如炭黑、金属粉、箔等，通过分散复合、层积复合、表面复合等方法构成的复如炭黑、金属粉、箔等，通过分散复合、层积复合、表面复合等方法构成的复合材料，其中以分散复合最为常用。

目前所选择的高分子材料主要有：

聚乙烯、合材料，其中以分散复合最为常用。

目前所选择的高分子材料主要有：

聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、有机硅树脂等。

丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈不饱和聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、有机硅树脂等。

丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶等也常用作导电橡胶的基质。

橡胶、天然橡胶等也常用作导电橡胶的基质。

常用的导电填料有：

金、银、铜、镍、钯、钼、铝、钴等金属粉，镀银二氧常用的导电填料有：

金、银、铜、镍、钯、钼、铝、钴等金属粉，镀银二氧化硅粉，镀银玻璃微珠，炭黑、石墨，碳化钨、碳化镍等。

化硅粉，镀银玻璃微珠，炭黑、石墨，碳化钨、碳化镍等。

复合型导电高分子材料制作方便，有较强的实用性，用作导电橡胶、导电复合型导电高分子材料制作方便，有较强的实用性，用作导电橡胶、导电涂料、导电粘合剂、电磁波屏蔽材料和抗静电材料，在许多领域发挥着重涂料、导电粘合剂、电磁波屏蔽材料和抗静电材料，在许多领域发挥着重要作用。

要作用。

3导电高分子（导电高分子（ConductingPolymer）3.3光导电高分子（光导电高分子（photoconductivepolymer）所谓光导电，是指物质在受到光照时，其电子电导载流子数目比其热平衡状态所谓光导电，是指物质在受到光照时，其电子电导载流子数目比其热平衡状态时多的现象。

换言之，当物质受到光激发后产生电子、空穴等载流子，它们在时多的现象。

换言之，当物质受到光激发后产生电子、空穴等载流子，它们在外电场作用下移动而产生电流，导电率增大。

这种现象称之为光导电。

由光的外电场作用下移动而产生电流，导电率增大。

这种现象称之为光导电。

由光的激发而产生的电流称为光电流。

激发而产生的电流称为光电流。

重要的光导电聚合物有五类：

（重要的光导电聚合物有五类：

（1）线型）线型共轭