高分子高能材料研究进展材料化学091班
091304131
洪荣
摘要: 系统地介绍了几类新一代功能高分子材料，旨在为进一步的研究开发与应用。

提供有价值的参考方法，在分析现有功能高分子材料结构特征的基础上着重阐述了几种新一代功能高分子材料的性能特点、功能原理及发展动态。

介绍了几种新型功能高分子材料的发展及应用,包括二氧化碳功能高分子材料、形状记忆功能高分子材料、糠醛系功能高分子材料、导电高分子材料、生态可降解高分子材料等,并展望了功能高分子的未来。

关键词:功能高分子材料;进展;导电；医用；复合；生物降解；智能；展望。

功能高分子材料是对物质、能量、信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料的一类高分子材料,有时也被称为精细高分子或者特种高分子(包括高性能高分子) 。

其于20 世纪60 年代迅速发展起来的新型高分子材料,内容丰富、品种繁多、发展迅速,已成为新技术革命必不可少的关键材料。

功能高分子材料分为两类:一类是在原来高分子材料的基础上,使其成为更高性能和功能的高分子材料,另一类是具有新型功能的高分子。

而功能高分子材料又分为:化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电功能高分子材料、高分子液晶等。

新型功能高分子材料因为其特殊的功能而受到人们广泛关注。

二氧化碳功能高分子材料
CO2 是污染环境的废气,不活泼且难以利用,作为一种配位能力较强的物质,它具有与金属形成种种络合物的能力,故CO2 有很多机会被活化而参加某些化学反应,在一定条件下CO2 能插入到金属、碳、硅、氢等元素组成的化学键中,反应过程中CO2的碳或与被插入键较贫电子的一端连接。

它与其他共聚单体轮流与催化剂金属络合物而插入金属杂原子键中。

这种插入反应是制备各种羧酸或羧酸盐、氨基甲酸酯、碳酸酯、有机硅、有机磷化合物的基础,作为可聚合单体, 利用CO2 可得到许多有机物。

自 1969 年, Inoue S.等报道二氧化碳与环氧丙烷(PO)共聚制备高交替的聚丙撑碳酸酯（PPC）以来,以二氧化碳作为单体合成全降解脂肪族聚碳酸酯已成为各国化学家研究的热点之一。

在此领域，研究最为广泛的是二氧化碳与PO共聚合成PPC 和二氧化碳与环氧环己烷(CHO)共聚合成聚环己撑碳酸酯(PCHC)。

但由于PPC 的玻璃化转变温度低（35-40℃左右）和PCHC 较脆而大大限制了它们的应用范围。

用稀土三元催化剂合成了二氧化碳、环氧丙烷和环氧环己烷的三元共聚物,并研究了单体配比对三元共聚物的组成、微结构、热力学性能和力学性能的影响。

以CO2 为基本原料与其他化合物在不同催化剂作用下,可缩聚合成多种共聚物,其中研究较多、已取得实质性进展、并具有应用价值和开发前景的共聚物是由CO2 与环氧化合物通过开键、开环、缩聚制得的CO2 共聚物脂肪族碳酸酯。

目前只有美、日、韩等国已建成脂肪
族碳酸酯共聚物生产线。

美国的Air Products and Chemicals 公司于20 世纪90 年代初通过购置日本专利,并申请了改进催化剂的美国专利后,已建成20 kt/ a 的生产能力,并已有商品出售,主要用做牛肉的保鲜材料;日本也形成了3～4 t/ a的生产能力;韩国正在筹建年产3 t/ a 的生产线。

由于产品成本昂贵,具有些性能有待改善,该产品目前仍未获推广使用。

导电高分子材料
导电高分子材料科学是近年来发展较快的领域,自1977 年第一个导电高分子聚乙炔(PAC) 发现以来,对导电聚合物的合成、结构、导电机理、性能、应用等方面有许多新认识,现已发展成为一门相对独立的学科。

从导电机理的角度看,导电高分子大致可分为2 大类:一类是复合型导电高分子材料,它是指在普通的聚合物中加入各种导电性填料而制成的,这些导电性填料可以是银、镍、铝等金属的微细粉末、导电性碳黑、石墨及各种导电金属盐等,此类导电高分子材料在国内外已得以广泛的应用,如抗静电、电磁波屏蔽、微波吸收、电子元件中的电极等。

还有一类是结构型导电高分子材料,即依靠高分子本身产生的导电载流子导电,这类导电高分子材料一般经“掺杂”(P 型掺杂或N 型掺杂) 后具有高的导电性能(电导率增加几个数量级) ,多为共轭型高聚物。

目前研究较多的导电高分子有聚乙炔( PAC) 、聚苯胺(PAN) 、聚吡咯(PPY) 、聚噻吩(PTP) 、聚对苯撑(PPP) 、聚苯基乙炔等。

聚乙炔（PAC）是最早发现具有金属电导性的高分子材料，曾出现。