功能高分子材(3)

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1、第7章功能高分子材料7.1概述7.2物理功能高分子材料7.3化学功能高分子材料7.4生物功能高分子材料7.5功能转换型高分子材料7.6其他功能高分子材料17.1概述功能高分子材料的含义：除了力学功能、表面和界面功能及部分热学功能的高分子材料，主要包括物理功能、化学功能、生物功能和功能转换型高分子材料分类：P255，图7-127.2物理功能高分子材料7.2.1导电高分子材料物质的导电性是由于物质内部的载流子（带电粒子）的移动引起的电导率：单位截面积、单位长度电阻的倒数根据物质的电导率可把材料分为四类：（1）导体：102~106/Ω-1·cm-1（2）半导

2、体：10-10~102/Ω-1·cm-13（3）绝缘体：<10-10/Ω-1·cm-1（4）超导体：在一定温度下具有零电阻超导电现象的材料导电高分子材料结构型填充型共轭高分子材料电荷转移高分子材料有机金属高分子材料高分子电解质在高分子材料中添加导电性物质如金属、石墨后具有导电性47.2.1.1共轭高分子导电材料载流子：高分子材料中的自由电子或空穴电子存在形式：（1）内层电子：紧靠原子核的内层，在正常电场下没有迁移能力（2）σ电子：形成C-C单键的电子，处在成键原子的中间（3）n电子：与杂原子结合，孤立时没有离域性5（4）π电子：p电子重叠产生，孤立存在

3、时具有有限离域性，电子可在原子核周围运动，随着共轭体系的增大，离域性增加只有具有共轭π电子体系，高分子材料才可能具有导电性（非充分而是必要条件）6带隙为零是高分子材料成为导体的另一必要条件7减小带隙的方法：掺杂、减小键长交替作用和电子给体受体重复单元（1）掺杂所谓掺杂就是在具有共轭π电子体系的高分子材料中发生电荷转移或氧化还原反应氧化型掺杂：p-型掺杂掺杂剂有碘、溴、三氯化铁和五氟化砷，电子受体还原型掺杂：n-型掺杂8掺杂剂为碱金属，电子给体掺杂后的电导率，P257，表7-2（2）减小键长交替作用聚乙炔的结构如果聚乙炔中所有的碳原子是等距离的，成键轨道

4、和反键轨道的能隙为零，电子可以自由运动，聚乙炔是导体；如果聚乙炔中的C-C单键的长度大于C=C双键，则聚乙炔是半导体，这就是键长交替作用9例如，聚噻吩减小键长交替作用的方法：（1）增加双键特征10例如，聚异萘噻吩（2）芳香化例如，聚对苯11（3）掺杂例如，聚苯胺的酸掺杂1213（3）强电子给体（D）-受体（A）相互作用增加双键特征引入电子给体-受体单元可减小带隙147.2.1.2高分子电解质高分子电解质是指在高分子链上带有可离子化基团的物质，属于离子导电型高分子材料载流子：离子，可以带正电荷，也可是负电荷分类：（1）按照形态可分为固体凝胶多孔聚苯乙烯磺

5、酸盐、聚乙二醇或聚氧化乙烯-锂离子、无规聚醚-锂离子电解质、无规梳状聚醚-锂离子电解质聚丙烯腈-EC/PC-锂离子组成的凝胶电解质；偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的锂离子凝胶电解质15（2）按照离子类型可分为阳离子型阴离子型双亲型167.2.2有机高分子磁体物质的磁性分为：抗磁性顺磁性反铁磁性亚铁磁性铁磁性强磁弱磁居里温度Tc是表征材料磁性的一个临界温度磁性材料是指在常温下表现为铁磁性的材料，典型磁性材料的电子自旋源于金属或金属离子的d或f电子轨道17有机高分子材料具有铁或亚铁磁性满足条件（1）获得高自旋（2）使高自旋分子间产生铁磁性自旋偶合排列有机高分子磁

6、体分为两类：（1）纯有机高分子磁体（2）金属络合型有机高分子磁体金属络合型有机高分子磁体包括：桥联型、希夫碱型、二茂铁型和电荷转移盐型187.2.3光学功能高分子材料材料的光学性能包括光的透过、光的吸收、光的散射、光的传输和发光材料的透光率大于80%的是透明材料透明高分子材料可应用于透镜、光纤等材料在强光场作用下将产生非线性光学效应光学功能高分子材料包括透明高分子材料、光纤通讯高分子材料、光数据存储高分子材料、非线性光学高分子材料、发光高分子材料、液晶高分子材料和感光树脂197.2.3.1光数据存储高分子材料光存储高分子材料：是以聚甲基丙烯酸甲酯或聚丙

7、二酸酯等为主链，分别含两类侧链的无定形聚合物。分为两类：（1）侧链含对光敏感的偶氮苯和菁基联苯等生色团分子信息存储机理是光化学激发偶氮苯的顺-反异构体变化诱导双折射20受光激发后，偶氮苯从反式变为顺式，利用光致异构化可逆反应实现信息的记录和删除。21（2）侧链含液晶基元液晶基元的作用是提高生色团的分子运动和稳定生色团吸收偏振光的取向，液晶基元和生色团在吸收偏振光后均倾向于取向，可以实现数据的存储和删除。P264，图7-9227.2.3.2非线性光学高分子材料材料介质的电极化强度（P）与光波电场（E）的关系P=ε0[χ(1)E+χ(2)E2+χ(3)E3

8、+…]其中，ε0为真空介电常数；χ(1)为线性光学极化率；χ(2)和χ(3)分别为第二阶和第三