功能性高分子材料简述

作者：上海塑料行业协会 汤国裕    来源：雅式工业专网

欢迎访问e展厅 展厅 1 工程塑料展厅 聚乙烯(PE), 聚苯乙稀PS, 聚酰亚胺PI, 聚酰胺PA, PA66塑料(尼龙), ... 所谓功能性高分子材料，一般是指具有某种特别的功能或者是能在某种特殊环境下使用的高分子材料，但这是相对于一般用途的通用高分子材料而言。这一定义只是一个概括，不一定很确切，较多的人认为所谓功能性高分子材料是指具有物质能量和信息的传递、转换和贮存作用的高分子材料及其复合材料。如有光电、热电、压电、声电、化学转换等功能的一些高分子化合物。可以看出，这是一类范围相当大、用途相当广、品种相当多，而又是在生活、生产活动中经常遇见的一类高分子材料。 具有压电或热电效应的功能性高分子材料 凡是用外力或热量作用于一物质而产生电的现象就简称为压电或热电效应。研究表明，聚氯乙烯、有机玻璃、聚碳酸酯等高聚物均有压电效应产生，但很微弱，无实际意义。1969年，Kawai发现聚偏氟乙烯有较强的压电效应同时具有较优良的热电效应，由此揭开了功能性高分子材料的研究序幕。由于聚偏氟乙烯（PVDF）的这些性能，由它做出的话筒结构与耳机相同，失真小、音质好、稳定性高。近年又开发了PVDF水声换能器。其应用还在不断扩大，利用PVDF的热电效应可做成各种不同的热电换能器，如：制作红外摄像管的靶材及红外探测管，传感器等；制作激光辐射探测器，用以测量激光脉冲及其他光辐射。 具有导电、导磁效应的功能性高分子材料 一般的高分子材料不导电也不具有磁性，但为了某种用途，需要使这些高分子材料变成导电体和具有磁性等功能，这就需对高分子材料进行改性。最常用的方法就是在高分子材料中加入导电物质或带磁性的铁粉或稀土类物质或其他一些添加剂，从而使之成为高分子导体或半导体甚至超导体，或者带磁性的高分子材料。美国的GE公司、polyone公司、RTP公司，香港的Jacobson公司均有大量导电高分子复合材料新品种，Polyone 公司还发展了导热的高分子材料。这些导电材料可广泛应用于电极、电池、防静电、屏蔽材料、发热材料、电子器件以及受控聚变反应堆、超导发动机、核磁共振成像技术等方面，而磁性复合材料可大量应用于冰箱的门密封条、文具的磁性板、电机的磁性元件，以及仪器、仪表、音响器械中的磁性材料；在医疗领域中可用作磁疗器械；还可用于步进电机、扬声器、传感器等。特别是最近北京航空航天大学的詹茂盛等人研究了磁致伸缩聚合物及其复合材料。这种材料在电磁场作用下可产生微形变或声能，这些特性可在国防、航空航天等高技术领域得到广泛应用，可用于导弹发射控制装置以及其他一些精密控制系统，还可用于声光发射系统、换能器、驱动器等。总之，用途十分广泛。 具有光电、光热效应的功能高分子材料 作为光电效应最常见的就是光电池，它已在广泛领域中得到应用，而作为具光电效应的功能高分子材料目前研究最多的就是太阳能电池。为了制作太阳能电池，前提条件是高分子化合物要成为半导体，经研究，已发现较好的有机半导体是聚丙烯和聚乙炔。这是两种最有可能作为太阳能电池的有机高分子材料。这类聚合物将是继单晶硅、多晶硅和无定形硅之后的第三代太阳能电池材料。 作为光热转换材料，最常见的就是在高分子材料（常用的是聚氯乙烯和聚乙烯）中添加对太阳光有较强吸收能力的碳黑或硫化铅半导体等无机物，从而使其转化为热能以制作平板热水器，也可在金属底板吸收器上涂上吸热性高分子涂料，以制成热水器。 还有一种感光树脂也是在光作用下产生反应，从而在印刷业中得到应用。这也是一种光功能性高分子材料。 具化学反应的功能高分子材料 这是一类由高分子链与骨架并连接上具有化学活性基团而构成的功能性高分子材料。其主要代表性化合物有三大类，一类是大家所熟悉的离子交换树脂，第二类是在人类生命活动中具有十分重要意义的有机高分子催化剂—生物酶，第三类就是高吸水性树脂。 医用高分子材料 随着时代的发展，在医学领域中越来越迫切地需要开发出能应用于医疗的各种新型材料，经多年的研究已发现有多种高分子化合物可以符合医用要求，我们也把它归属于功能性高分子材料。 一般归纳起来医用高分子材料应符合下列要求： 1、化学稳定性好，在人体接触部分不能发生影响而变化； 2、组织相容性好，在人体内不发生炎症和排异反应； 3、不会致癌变； 4、耐生物老化，在人体内材料长期性能无变化； 5、耐煮沸，灭菌、药液消毒等处理方法； 6、材料来源广、易于加工成型。 经多年研究，能较好符合上述要求的高分子化合物主要有两大类，一类是有机硅化合物，第二类是有机氟化物，最主要的两种产品是硅橡胶和聚四氟乙烯，例如美国GE公司开发了一批主要是有机硅方面的用于医学领域的功能高分子化合物。 以上只是对功能性高分子材料做了一些简单的介绍，其他还有许多如：北京中科院理化所的李毕忠专门对有抗菌功能的高分子材料作了研究，另外如液晶高分子材料、高分子光导纤维和光刻胶等均属此类。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (9/1/2007)