功能高分子材料的應用及發(fā)展前景

宋明浩

（遼東學院，遼寧 丹東118000）

功能高分子材料是20 世紀60年代開發(fā)的新興材料,是高分子材料滲透到電子生物、能源等領(lǐng)域后涌現(xiàn)出的新材料。該類材料一般指的是在原有力學性能的基礎(chǔ)上，還具有化學反應活性、光敏性、導電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)換性、磁性等功能的高分子及其復合材料。由于其具有質(zhì)量輕、強力好、耐腐蝕、原料豐富、種類繁多、制備簡便、易于分子設(shè)計等特點,其研究和發(fā)展十分迅速。目前的研究主要集中在以下方面:光功能材料、電功能材料、反應型功能材料、吸附分離功能材料、生物醫(yī)用功能材料、液晶材料、功能膜材料、環(huán)境敏感材料、智能材料等。

一、功能高分子材料分類

1.按照功能分類

（1）化學功能

離子交換樹脂、螯合樹脂、感光性樹脂、氧化還原樹脂、高分子試劑、高分子催化劑、高分子增感劑、分解性高分子、電子交換樹脂。

（2）物理功能

導電性高分子（包括電子型導電高分子、高分子固態(tài)離子導體、高分子半導體）、高介電性高分子（包括高分子駐極體、高分子壓電體）、高分子光電導體、高分子光生伏打材料、高分子顯示材料、高分子光致變色材料等。

（3）復合功能

高分子吸附劑、高分子絮凝劑、高分子表面活性劑、高分子染料、高分子穩(wěn)定劑、高分子相溶劑、高分子功能膜和高分子功能電極等。

（4）生物、醫(yī)用功能

抗血栓、控制藥物釋放和生物活性材料等。

2.按照功能特性分類：

分離材料和化學功能材料，電磁功能高分子材料，光功能高分子材料，生物醫(yī)用高分子材料。

二、功能高分子材料的應用

1.高吸水性樹脂，是一種新型的功能高分子材料，它本身不溶于水或有機溶劑，與水接觸時能在短時間內(nèi)吸收質(zhì)量幾百倍、上千倍、最高可達5300 倍于自身質(zhì)量的水，即使擠壓也很難脫水，被冠于“超級吸附劑”的桂冠，因此可用作農(nóng)業(yè)、園林、苗木移植用保水劑。

2.玻璃鋼是一種以高分子樹脂為基體,以玻璃纖維為增強體, 經(jīng)過復合工藝而制成的復合材料。通常具有耐腐蝕,抗老化,絕緣性好等特點,在管道、造船、汽車制造等領(lǐng)域有廣泛應用。玻璃鋼堅韌,比鋼材輕得多,噴氣式飛機上用它作油箱和管道,可減輕飛機的重量。登上月球的宇航員們身上背著的微型氧氣瓶也是用玻璃鋼制成的。

3.陰離子聚丙烯酰胺，外觀為白色粉粒，分子量從600 萬到2500 萬，水溶解性好，能以任意比例溶解于水且不溶于有機溶劑。有效的pH 值范圍為7 到14，在中性堿性介質(zhì)中呈高聚合物電解質(zhì)的特性，對鹽類電解質(zhì)敏感，與高價金屬離子能交聯(lián)成不溶性凝膠體。其對工業(yè)廢水的處理包括：對于懸浮顆粒、較粗、濃度高、粒子帶陽電荷、pH 值為中性或堿性的污水，鋼鐵廠廢水，電鍍廠廢水，冶金廢水，洗煤廢水等污水處理，效果最好。飲用水處理：我國很多自來水廠的水源來自江河，泥沙及礦物質(zhì)含量高，比較渾濁，雖經(jīng)過沉淀過濾，仍不能達到要求，需要投加絮凝劑，用它則投加量是無機絮凝劑的1/50，但效果是無機絮凝劑的幾倍，對于有機物污染嚴重的江河水可采用無機絮凝劑和陽離子聚丙烯酰胺配合使用效果最好。陰離子聚丙烯酰胺使淀粉微粒絮凝沉淀，然后將沉淀物經(jīng)壓濾機壓濾變成餅狀，可作飼料。酒精廠的酒精也可采用陰離子聚丙烯酰胺脫水，壓濾進行回收。還可用于河水泥漿沉降、造紙助劑等。

三、功能高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀

功能高分子材料給人們的生活帶來了很多的好處，在生活中應用的最為廣泛的有如下幾種:①具有光功能的高分子材料。在光的作用下材料內(nèi)部發(fā)生物理變化，產(chǎn)生變色或電流，如光致變色、光導電等。甚至還會發(fā)生一些化學變化，如光交聯(lián)、光分解等，這種材料常用于太陽能與電子工程的開發(fā)。②液晶高分子材料。液晶高分子材料屬于-種新型的功能高分子材料，且被廣泛地應用。主要是由纖維與樹脂合成的，進而實現(xiàn)微觀上的分子組合。液晶高分子最大的特點在于強度高、數(shù)量大，且質(zhì)地好，所以被廣泛地應用到了生活中。③具有電功能的高分子材料。電功能高分子材料在一些特定的條件下電學性質(zhì)就會相當?shù)脧姡鐚щ姟⒔殡姟㈣F電、壓電、光電、熱電等按照功能劃分又能夠分為:電絕緣性高分子材料、導電高子材料、高分子電活性材料、高分子光導材料、高分子駐極體高分子介電材料等。而按照組成情況又能分為：復合電功能材料以及結(jié)構(gòu)型電功能材料。而電功能高分子材料應用在電子器件、靜電復印上比較常見。

四、功能高分子材料的發(fā)展前景

科學技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的普及，推動了功能高分子材料的發(fā)展。國內(nèi)和國外都開始對新型有機功能高分子材料展開了深入的開發(fā)和研究。根據(jù)目前發(fā)展的情況來看，高分子材料逐漸在向智能化、功能性強的方向發(fā)展。例如：電、光、磁等方面，在此基礎(chǔ)上，還有學者研究出了更具特殊功能的高分子材料，例如：隱身高分子材料、生物高分子材料等，而且功能高分子材料的發(fā)展將會推動我國科學技術(shù)的發(fā)展，在激烈的競爭中，為中國科技發(fā)展帶來新的機遇。