功能高分子材料的应用及发展前景

宋明浩

（辽东学院，辽宁 丹东118000）

功能高分子材料是20 世纪60年代开发的新兴材料,是高分子材料渗透到电子生物、能源等领域后涌现出的新材料。该类材料一般指的是在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。由于其具有质量轻、强力好、耐腐蚀、原料丰富、种类繁多、制备简便、易于分子设计等特点,其研究和发展十分迅速。目前的研究主要集中在以下方面:光功能材料、电功能材料、反应型功能材料、吸附分离功能材料、生物医用功能材料、液晶材料、功能膜材料、环境敏感材料、智能材料等。

一、功能高分子材料分类

1.按照功能分类

（1）化学功能

离子交换树脂、螯合树脂、感光性树脂、氧化还原树脂、高分子试剂、高分子催化剂、高分子增感剂、分解性高分子、电子交换树脂。

（2）物理功能

导电性高分子（包括电子型导电高分子、高分子固态离子导体、高分子半导体）、高介电性高分子（包括高分子驻极体、高分子压电体）、高分子光电导体、高分子光生伏打材料、高分子显示材料、高分子光致变色材料等。

（3）复合功能

高分子吸附剂、高分子絮凝剂、高分子表面活性剂、高分子染料、高分子稳定剂、高分子相溶剂、高分子功能膜和高分子功能电极等。

（4）生物、医用功能

抗血栓、控制药物释放和生物活性材料等。

2.按照功能特性分类：

分离材料和化学功能材料，电磁功能高分子材料，光功能高分子材料，生物医用高分子材料。

二、功能高分子材料的应用

1.高吸水性树脂，是一种新型的功能高分子材料，它本身不溶于水或有机溶剂，与水接触时能在短时间内吸收质量几百倍、上千倍、最高可达5300 倍于自身质量的水，即使挤压也很难脱水，被冠于“超级吸附剂”的桂冠，因此可用作农业、园林、苗木移植用保水剂。

2.玻璃钢是一种以高分子树脂为基体,以玻璃纤维为增强体, 经过复合工艺而制成的复合材料。通常具有耐腐蚀,抗老化,绝缘性好等特点,在管道、造船、汽车制造等领域有广泛应用。玻璃钢坚韧,比钢材轻得多,喷气式飞机上用它作油箱和管道,可减轻飞机的重量。登上月球的宇航员们身上背着的微型氧气瓶也是用玻璃钢制成的。

3.阴离子聚丙烯酰胺，外观为白色粉粒，分子量从600 万到2500 万，水溶解性好，能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂。有效的pH 值范围为7 到14，在中性碱性介质中呈高聚合物电解质的特性，对盐类电解质敏感，与高价金属离子能交联成不溶性凝胶体。其对工业废水的处理包括：对于悬浮颗粒、较粗、浓度高、粒子带阳电荷、pH 值为中性或碱性的污水，钢铁厂废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理，效果最好。饮用水处理：我国很多自来水厂的水源来自江河，泥沙及矿物质含量高，比较浑浊，虽经过沉淀过滤，仍不能达到要求，需要投加絮凝剂，用它则投加量是无机絮凝剂的1/50，但效果是无机絮凝剂的几倍，对于有机物污染严重的江河水可采用无机絮凝剂和阳离子聚丙烯酰胺配合使用效果最好。阴离子聚丙烯酰胺使淀粉微粒絮凝沉淀，然后将沉淀物经压滤机压滤变成饼状，可作饲料。酒精厂的酒精也可采用阴离子聚丙烯酰胺脱水，压滤进行回收。还可用于河水泥浆沉降、造纸助剂等。

三、功能高分子材料的发展现状

功能高分子材料给人们的生活带来了很多的好处，在生活中应用的最为广泛的有如下几种:①具有光功能的高分子材料。在光的作用下材料内部发生物理变化，产生变色或电流，如光致变色、光导电等。甚至还会发生一些化学变化，如光交联、光分解等，这种材料常用于太阳能与电子工程的开发。②液晶高分子材料。液晶高分子材料属于-种新型的功能高分子材料，且被广泛地应用。主要是由纤维与树脂合成的，进而实现微观上的分子组合。液晶高分子最大的特点在于强度高、数量大，且质地好，所以被广泛地应用到了生活中。③具有电功能的高分子材料。电功能高分子材料在一些特定的条件下电学性质就会相当得强，如导电、介电、铁电、压电、光电、热电等按照功能划分又能够分为:电绝缘性高分子材料、导电高子材料、高分子电活性材料、高分子光导材料、高分子驻极体高分子介电材料等。而按照组成情况又能分为：复合电功能材料以及结构型电功能材料。而电功能高分子材料应用在电子器件、静电复印上比较常见。

四、功能高分子材料的发展前景

科学技术的发展和互联网的普及，推动了功能高分子材料的发展。国内和国外都开始对新型有机功能高分子材料展开了深入的开发和研究。根据目前发展的情况来看，高分子材料逐渐在向智能化、功能性强的方向发展。例如：电、光、磁等方面，在此基础上，还有学者研究出了更具特殊功能的高分子材料，例如：隐身高分子材料、生物高分子材料等，而且功能高分子材料的发展将会推动我国科学技术的发展，在激烈的竞争中，为中国科技发展带来新的机遇。