功能高分子材料的发展现状及其应用
摘要：本文主要介绍了功能高分子材料的发展现状和应用两个方面，每个方面列举了一些功能高分子的典型例子，了解了部分功能高分子的发展现状，从而更好地把握其发展趋势。
关键词：功能高分子，发展，应用
功能高分子材料是上世纪60 年代发展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。功能高分子又称精细高分子，是指对外来的热、光、应力、电、磁等各种刺激敏锐地应答并表现出选择性和特异性功能的高分子材料。功能高分子多数带有官能团，化学结构较复杂。其化合物一般具有长链结构，每个分子都好像一条长长的线，许多分子纠集在一起，就成了一个扯不开的线团，这也就是高分子化合物具有较高强度，可以作为结构材料使用的原因。
功能高分子所具有的功能，可分为化学功能、物理功能、和医疗生物功能三大类。化学功能主要有具有分离功能的离子交换树脂、分离膜、高分子凝絮剂、超强吸水剂、微胶囊和具有催化和试剂功能的高分子催化剂、金属配位高分子、固定化酶、高分子试剂等。物理功能包括导电高分子、高分子半导体、高分子驻极体、光电高分子、光致变色高分子、感光树脂和光降解高分子等。医疗生物功能有手术缝合线、高分子药物、医用胶黏剂、人工器官、人造皮肤、齿科材料和美容材料等。
由于功能高分子具有轻、强、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。如今高分子材料不再是传统材料的替代品，而是国民经济和国防建设中的基础材料之一，具有十分重要的研究意义和广阔的发展空间。下面就分别从几个方面介绍一下功能高分子。
一、功能高分子材料发展现状
1.1高分子分离膜
分离膜是一种能选择性地分离或提取所需物质的薄膜。膜分离技术作为化工新技术之一, 用于分离那些难以分离、浓度低的物质, 是一种低能耗、低成本的单元操作, 可用于加工高纯产品, 在化工、医药、食品加工、气体分离和生物工程等方面获得了广泛的应用。主要有微滤膜、超滤膜、反渗透膜、气体分离膜、
【1】 电渗透膜、渗透汽化膜和透析膜等。
1.2电磁功能高分子材料【2】
电磁功能高分子材料主要包括: 导电性材料 、高分子磁性体、光电导材料、压电材料、热电材料和磁记录材料等。
导电高分子材料科学是近年来发展较快的领域。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
【3】( PPY) 、聚噻吩( PTP) 、聚对苯撑( PPP) 、聚苯基乙炔等。
1.3光功能高分子
光功能高分子材料是指能够对光吸收、储存、转化的一类高分子材料。其在材料领域中占有十分重要的地位，目前，这一类材料主要包括各种光稳定剂、感光材料、非线性光学材料、光学用塑料、光转换系统材料、光导材料和光致变色
【4】材料等。
其发展现状可以从以下三个方面来看:第一，光导纤维目前以20%的年增长率迅速发展， 今后的发展重点是开发低光损耗、长距离光传输的光纤制品；第二, 光导高分子在光照时能引起电阻率的明显下降，已取代硒鼓，成为复印机、激光打印中的关键材料；第三,，功能高分子在太阳能转换中的应用是当前国际
【1】上的研究热点，研究方向包括光热转换、光化学转换和光电转换三个方面。
二、功能高分子材料的应用
2.1高吸水性树脂
高吸水性树脂就是一种新型的功能高分子材料，它具有优异的吸水、保水功能，在一般的压力下不会脱水，而在干燥空气中水分能缓慢地释放出来， 并具有相当的凝胶强度，被冠予“超级吸附剂”的桂冠。它与海绵、沙布、脱脂棉等吸水材料的物理吸水性不同，是通过化学作用吸水的。所以树脂一旦吸水成为膨
【5】胀的凝胶体，即使在外力作用下也很难脱水。
高吸水性树脂应用范围极广。如在石油、化工、轻工、建筑等部门被用作堵水剂、脱水剂、增粘剂、密封材料等； 在农业上可以做土壤改良剂、保水剂、植物无土栽培材料、种子覆盖材料，并可用以改造沙漠, 防止土壤流失等； 在日常生活中，高吸水性树脂更是大有用武之地，如用作吸水性抹布、餐巾、鞋垫、
【2】 一次性尿布等。
值得说的是高吸水性树脂在防治土地荒漠化方面的作用。各国先后出台绿色地球计划、治理沙漠计划、节水节肥综合开发计划等, 并正在实施中。其典型实例有:埃及与日本合作，于1994 年在埃及建成大型高吸水性树脂厂，并以每年
6.67万hm2 的速度将沙漠变成良田，每平方米用70g 树脂即可节水50%,有效期
【6】可持续多年。
2.2功能高分子染料
功能高分子染料是通过一定的化学反应将染料分子引入高分子的主链或侧链上而形成， 具有高强度、易成膜性、耐溶剂性和可加工性以及对光强吸收性及强电荷迁移能力和双重优越性。
功能高分子染料用量少，作用效果好，耐溶剂性和稳定性较强，在酸碱指示剂、光电显示材料、印染、彩色胶片、核酸亲和色谱、光电化学电池的电极增敏
【7】膜以及激光光盘记录材料、液晶显示、国防科技等许多领域有广泛的应用。
2.3功能高分子材料在伪装防护中的应用
功能高分子材料用于伪装防护技术领域将具有非常好的发展前景，其主要应用发展方向包括:(l) 采用纳米复合技术，或合成高效电磁损耗材料提高吸波性能；(2) 利用性能多样性, 发展兼顾微波、红外、可见光波段的多频谱隐身材料；
(3)利用导电性、颜色等特性的可控性，发展智能型隐身材料；(4) 利用易加工、
【8】 成纤特性，与碳纤维等混编，发展多功能隐身材料。
2.4生物医药功能高分子
医药功能高分子材料是指能植入体内或与组织、体液接触，并对人体器官、
组织和机体具有替代修复诊断和治疗功能的一类高分子材料。人体的绝大部分器
【9】官都可以用高分子材料制成的人工脏器所取代。在使用过程中，为了避免出现
诸如血栓、炎症、毒性反应、以及致癌等许多不良反应，应该使用抗凝血材料。近年来抗凝血高分子材料设计概括起来主要有以下几个方面：具有为相分离结构
【10】的材料、高分子材料的表面接枝改性以及高分子材料的肝素化。药用高分子
方面，包括高分子缓释药物载体、高分子药物以及药物制剂和包装用高分子材料。
生物医用高分子材料研究已有50多年的历史，早在1947年美国已发表了展望性论文。 随后，美国、日本、欧洲等工业发达国家不断有文章报道，有些并已在临床上得到应用。 我国研究历史较短，上世纪70 年代开始进行人工器官的研制，并有部分器官进入临床应用。1980 年成立了中国生物医疗工程学会，并于1982 年又成立了中国医学工程学会人工脏器及生物材料专业委员会，使得
【11】 生物医学器材获得进一步发展。
三、综述
功能高分子材料是未来材料科学与工程技术领域的重要发展方向，由于其结构上的复杂多样性，功能高分子材料可以满足其他科技对材料的需求，并可以在各行业产生相当高的经济效益。因此我国应加大对功能高分子材料的研究开发力度，使其能够更好地为社会服务。
参考文献：
[1]韩建军等.21世纪的功能高分子材料[J].铜仁职业技术学院学报（自然科学版）.2008，6(2).
[2]张东华等.功能高分子材料及其应用[J].化工新型材料.2004，32（12）.
[3]王正伟等.新型功能高分子材料研究[J].现代化工.2007，27(2):514.
[4]杨北平等.功能高分子材料发展现状和展望[J].广州化工.2011,39(6):17.
[5]张春玲等.高吸水性树脂—神奇的功能高分子材料[J].化工管理.2006:75.
[6]白日军等.功能高分子材料在山西省土地荒漠化防治中的应用[J].山西农业科学.2003，31(3):87-91.
[7]王世敏等.功能高分子染料在高新技术中的应用[J].精细石油化工.2004.9,5(9):39.
[8]苗秀梅等.功能高分子材料在伪装防护中的应用[J].光电技术应用.2007.8，22(4):8-13.
[9]赵彦婷等.前途光明的功能高分子材料[J].化学与社会.2005,(7):43-45.
[10]王瑞霞等.抗凝血功能高分子材料研究进展[J].现代化工.2009.10，29(2):69-71.
[11]李家瑞等.功能高分子材料[J].科技天地.
功能高分子材料的发展现状及其应用
摘要：本文主要介绍了功能高分子材料的发展现状和应用两个方面，每个方面列举了一些功能高分子的典型例子，了解了部分功能高分子的发展现状，从而更好地把握其发展趋势。
关键词：功能高分子，发展，应用
功能高分子材料是上世纪60 年代发展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。功能高分子又称精细高分子，是指对外来的热、光、应力、电、磁等各种刺激敏锐地应答并表现出选择性和特异性功能的高分子材料。功能高分子多数带有官能团，化学结构较复杂。其化合物一般具有长链结构，每个分子都好像一条长长的线，许多分子纠集在一起，就成了一个扯不开的线团，这也就是高分子化合物具有较高强度，可以作为结构材料使用的原因。
功能高分子所具有的功能，可分为化学功能、物理功能、和医疗生物功能三大类。化学功能主要有具有分离功能的离子交换树脂、分离膜、高分子凝絮剂、超强吸水剂、微胶囊和具有催化和试剂功能的高分子催化剂、金属配位高分子、固定化酶、高分子试剂等。物理功能包括导电高分子、高分子半导体、高分子驻极体、光电高分子、光致变色高分子、感光树脂和光降解高分子等。医疗生物功能有手术缝合线、高分子药物、医用胶黏剂、人工器官、人造皮肤、齿科材料和美容材料等。
由于功能高分子具有轻、强、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。如今高分子材料不再是传统材料的替代品，而是国民经济和国防建设中的基础材料之一，具有十分重要的研究意义和广阔的发展空间。下面就分别从几个方面介绍一下功能高分子。
一、功能高分子材料发展现状
1.1高分子分离膜
分离膜是一种能选择性地分离或提取所需物质的薄膜。膜分离技术作为化工新技术之一, 用于分离那些难以分离、浓度低的物质, 是一种低能耗、低成本的单元操作, 可用于加工高纯产品, 在化工、医药、食品加工、气体分离和生物工程等方面获得了广泛的应用。主要有微滤膜、超滤膜、反渗透膜、气体分离膜、
【1】 电渗透膜、渗透汽化膜和透析膜等。
1.2电磁功能高分子材料【2】
电磁功能高分子材料主要包括: 导电性材料 、高分子磁性体、光电导材料、压电材料、热电材料和磁记录材料等。
导电高分子材料科学是近年来发展较快的领域。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
【3】( PPY) 、聚噻吩( PTP) 、聚对苯撑( PPP) 、聚苯基乙炔等。
1.3光功能高分子
光功能高分子材料是指能够对光吸收、储存、转化的一类高分子材料。其在材料领域中占有十分重要的地位，目前，这一类材料主要包括各种光稳定剂、感光材料、非线性光学材料、光学用塑料、光转换系统材料、光导材料和光致变色
【4】材料等。
其发展现状可以从以下三个方面来看:第一，光导纤维目前以20%的年增长率迅速发展， 今后的发展重点是开发低光损耗、长距离光传输的光纤制品；第二, 光导高分子在光照时能引起电阻率的明显下降，已取代硒鼓，成为复印机、激光打印中的关键材料；第三,，功能高分子在太阳能转换中的应用是当前国际
【1】上的研究热点，研究方向包括光热转换、光化学转换和光电转换三个方面。
二、功能高分子材料的应用
2.1高吸水性树脂
高吸水性树脂就是一种新型的功能高分子材料，它具有优异的吸水、保水功能，在一般的压力下不会脱水，而在干燥空气中水分能缓慢地释放出来， 并具有相当的凝胶强度，被冠予“超级吸附剂”的桂冠。它与海绵、沙布、脱脂棉等吸水材料的物理吸水性不同，是通过化学作用吸水的。所以树脂一旦吸水成为膨
【5】胀的凝胶体，即使在外力作用下也很难脱水。
高吸水性树脂应用范围极广。如在石油、化工、轻工、建筑等部门被用作堵水剂、脱水剂、增粘剂、密封材料等； 在农业上可以做土壤改良剂、保水剂、植物无土栽培材料、种子覆盖材料，并可用以改造沙漠, 防止土壤流失等； 在日常生活中，高吸水性树脂更是大有用武之地，如用作吸水性抹布、餐巾、鞋垫、
【2】 一次性尿布等。
值得说的是高吸水性树脂在防治土地荒漠化方面的作用。各国先后出台绿色地球计划、治理沙漠计划、节水节肥综合开发计划等, 并正在实施中。其典型实例有:埃及与日本合作，于1994 年在埃及建成大型高吸水性树脂厂，并以每年
6.67万hm2 的速度将沙漠变成良田，每平方米用70g 树脂即可节水50%,有效期
【6】可持续多年。
2.2功能高分子染料
功能高分子染料是通过一定的化学反应将染料分子引入高分子的主链或侧链上而形成， 具有高强度、易成膜性、耐溶剂性和可加工性以及对光强吸收性及强电荷迁移能力和双重优越性。
功能高分子染料用量少，作用效果好，耐溶剂性和稳定性较强，在酸碱指示剂、光电显示材料、印染、彩色胶片、核酸亲和色谱、光电化学电池的电极增敏
【7】膜以及激光光盘记录材料、液晶显示、国防科技等许多领域有广泛的应用。
2.3功能高分子材料在伪装防护中的应用
功能高分子材料用于伪装防护技术领域将具有非常好的发展前景，其主要应用发展方向包括:(l) 采用纳米复合技术，或合成高效电磁损耗材料提高吸波性能；(2) 利用性能多样性, 发展兼顾微波、红外、可见光波段的多频谱隐身材料；
(3)利用导电性、颜色等特性的可控性，发展智能型隐身材料；(4) 利用易加工、
【8】 成纤特性，与碳纤维等混编，发展多功能隐身材料。
2.4生物医药功能高分子
医药功能高分子材料是指能植入体内或与组织、体液接触，并对人体器官、
组织和机体具有替代修复诊断和治疗功能的一类高分子材料。人体的绝大部分器
【9】官都可以用高分子材料制成的人工脏器所取代。在使用过程中，为了避免出现
诸如血栓、炎症、毒性反应、以及致癌等许多不良反应，应该使用抗凝血材料。近年来抗凝血高分子材料设计概括起来主要有以下几个方面：具有为相分离结构
【10】的材料、高分子材料的表面接枝改性以及高分子材料的肝素化。药用高分子
方面，包括高分子缓释药物载体、高分子药物以及药物制剂和包装用高分子材料。
生物医用高分子材料研究已有50多年的历史，早在1947年美国已发表了展望性论文。 随后，美国、日本、欧洲等工业发达国家不断有文章报道，有些并已在临床上得到应用。 我国研究历史较短，上世纪70 年代开始进行人工器官的研制，并有部分器官进入临床应用。1980 年成立了中国生物医疗工程学会，并于1982 年又成立了中国医学工程学会人工脏器及生物材料专业委员会，使得
【11】 生物医学器材获得进一步发展。
三、综述
功能高分子材料是未来材料科学与工程技术领域的重要发展方向，由于其结构上的复杂多样性，功能高分子材料可以满足其他科技对材料的需求，并可以在各行业产生相当高的经济效益。因此我国应加大对功能高分子材料的研究开发力度，使其能够更好地为社会服务。
参考文献：
[1]韩建军等.21世纪的功能高分子材料[J].铜仁职业技术学院学报（自然科学版）.2008，6(2).
[2]张东华等.功能高分子材料及其应用[J].化工新型材料.2004，32（12）.
[3]王正伟等.新型功能高分子材料研究[J].现代化工.2007，27(2):514.
[4]杨北平等.功能高分子材料发展现状和展望[J].广州化工.2011,39(6):17.
[5]张春玲等.高吸水性树脂—神奇的功能高分子材料[J].化工管理.2006:75.
[6]白日军等.功能高分子材料在山西省土地荒漠化防治中的应用[J].山西农业科学.2003，31(3):87-91.
[7]王世敏等.功能高分子染料在高新技术中的应用[J].精细石油化工.2004.9,5(9):39.
[8]苗秀梅等.功能高分子材料在伪装防护中的应用[J].光电技术应用.2007.8，22(4):8-13.
[9]赵彦婷等.前途光明的功能高分子材料[J].化学与社会.2005,(7):43-45.
[10]王瑞霞等.抗凝血功能高分子材料研究进展[J].现代化工.2009.10，29(2):69-71.
[11]李家瑞等.功能高分子材料[J].科技天地.