功能高分子材料(第2版)（簡體書）

功能高分子材料是高分子學科中的一個重要分支，本教材根據高分子材料與工程、復合材料等專業的特點，論述了一些具有重要應用價值的功能高分子材料品種，如已發展較為成熟的離子交換樹脂、吸附樹脂、高分子分離膜、液晶高分子、電功能高分子、高分子納米復合材料、生物降解高分子材料等，對它們的研究和發展方向以及新成果作了的介紹，同時對于一些新的功能高分子材料如高分子催化劑，形狀記憶高分子、智能型高分子凝膠、高吸油樹脂等高分子也有所涉及。在闡述這些材料時，著重強調基本概念、基本原理，闡明了功能高分子材料的結構和組成與功能性之間的關系，同時對功能高分子材料的發展也作了扼要的介紹。 本書可作為高校高分子材料、復合材料、應用化學等相關專業的研究生和本科生的教學用書；也可供從事功能高分子材料生產和研究的科技人員參考。

焦劍，西北工業大學理學院應用化學系，教授，長期從事高分子材料、功能高分子以及樹脂基復合材料的教學和科研工作，陜西省復合材料學會會員，中國環氧樹脂學會會員，PhysicaB審稿人。講授研究生課程《功能高分子材料》、《生物化學》，以及本科生課程《高分子物理》、《塑料材料學》、《功能高分子材料》。撰寫專著、教材四部，多次獲西北工業大學獎教金、教學成果獎、青年教師等獎勵。主持“973”子專題、國家自然基金、橫向課題多項，發表研究論文60余篇。

該教材上版（書號00821）銷售11000多冊，被多家學校選用，如西北工業大學、西安工程大學、陝西科技大學、山東理工大學、茂名石油化工學院、遼寧石油化工學院、青島科技大學、西南石油大學、湖南工業大學等。

功能高分子材料是在近年來發展最為迅速，與其他領域交叉最為廣泛，現已取得巨大成就的一個領域。功能高分子材料學以有機化學、無機化學、高分子化學、高分子物理、高分子材料學為基礎，並與物理學、醫學、電學、光學、生物學、仿生學等多門學科緊密結合，為人們展示了一個豐富多彩的材料世界。功能高分子材料作為高分子材料的一個分支已有相當長的歷史，在高分子材料科學中所佔的地位也越來越重要，人們對於材料功能性的發掘一直熱情不減，並在近年來發表了大量的研究論文和綜述。
鑑於功能高分子材料種類及其應用日新月異的發展，作者根據本專業的特點以及多年的教學和科研經驗，查閱了大量的近期相關資料和專著，對第一版《功能高分子材料》教材進行了修訂。本教材在簡介功能高分子材料的結構、性能基礎理論與製備方法的基礎上，既論述了在工程上應用較廣和具有重要應用價值的一些功能高分子材料品種，如已發展較為成熟的吸附樹脂、離子交換樹脂、高分子絮凝劑、高吸液樹脂、液晶高分子材料、電功能高分子材料、光功能高分子材料、高分子納米複合材料、環境降解高分子材料等，也論述了近期異軍突起，成為研究熱點的新型功能高分子材料，如高分子試劑、高分子催化劑、智能高分子材料、高吸油樹脂等，對它們的研究和發展方向以及最新成果作了一定的介紹。本教材的根本目的在於闡明材料的結構和組成與功能性之間的關係，為材料的設計和應用提供一定的借鑒，因此特別強調基本概念和基本原理，對功能高分子材料的發展也做了扼要的介紹。本書配有教學PPT，以豐富的資源將教學內容立體化地呈現出來，有助於教師備課和學生學習。請在化學工業出版社教學資源網下載。
本教材的第1～4、6、11、12章由焦劍編寫，第5、7～10章由姚軍燕編寫。全書由焦劍和姚軍燕編著。張世傑、李武丹等對文稿進行了細緻的校訂，在此表示由衷的謝意。
由於功能高分子材料自身結構的複雜性，以及研究內容涉及很多跨學科的知識，同時限於編者的學識水平，文中難免有遺漏和不當之處。此外，很多相關內容涉及一些正在快速發展的新興邊緣學科，目前還沒有得到一致認可的科學結論。因此，本書內容還不夠完善和系統。書中不妥之處，懇請相關專家和廣大讀者批評指正。

第1章緒論/1
1.1功能高分子材料概述1
1.1.1功能高分子材料的概念及研究內容1
1.1.2功能高分子材料的分類2
1.1.3功能高分子材料的發展4
1.2功能高分子材料的結構與功能7
1.2.1高分子骨架7
1.2.2官能團與功能性的關系11
1.3功能高分子材料的設計方法12
1.3.1依據已知功能的小分子設計12
1.3.2根據小分子或官能團與聚合物骨架之間的協同作用進行設計12
1.3.3拓展已有高分子材料的功能14
1.3.4從其他科學領域的理論和方法中借鑒14
1.4功能高分子材料的制備14
1.4.1高分子的合成新技術14
1.4.2功能高分子材料的制備16
1.4.3功能高分子材料的多功能復合20
思考題21
參考文獻21

第2章吸附分離高分子材料/23
2.1概述23
2.2吸附樹脂24
2.2.1吸附樹脂的分類及品種24
2.2.2吸附樹脂的合成27
2.2.3吸附樹脂的性能及吸附分離原理31
2.2.4吸附樹脂的應用35
2.3離子交換樹脂37
2.3.1離子交換樹脂的分類38
2.3.2離子交換樹脂的合成39
2.3.3離子交換樹脂的性能45
2.3.4離子交換樹脂的工作原理47
2.3.5離子交換樹脂的應用49
2.4高分子絮凝劑53
2.4.1高分子絮凝劑的種類及結構特點54
2.4.2高分子絮凝劑的作用原理56
2.4.3影響高分子絮凝劑絮凝效果的因素57
2.4.4高分子絮凝劑的應用59
思考題60
參考文獻60

第3章高分子試劑及高分子催化劑/63
3.1概述63
3.1.1高分子試劑及高分子催化劑63
3.1.2高分子試劑及催化劑的結構特點及應用特點64
3.2高分子試劑65
3.2.1概述65
3.2.2高分子試劑的制備66
3.2.3高分子試劑的種類及應用68
3.2.4在高分子載體上的固相合成71
3.3高分子催化劑74
3.3.1高分子催化劑的合成74
3.3.2高分子催化劑的高分子效應76
3.3.3高分子催化劑的類型及應用77
3.3.4酶的固化及其應用78
思考題82
參考文獻82

第4章高分子分離膜/84
4.1概述84
4.1.1分離膜與膜分離的特點84
4.1.2高分子分離膜的定義及分類85
4.1.3分離膜的膜組件86
4.2高分子分離膜的分離原理88
4.2.1多孔膜的分離原理88
4.2.2致密膜的分離機理89
4.3高分子分離膜的材料及制備91
4.3.1高分子分離膜的材料91
4.3.2高分子分離膜的制備94
4.4膜過程及其應用97
4.4.1濃度差驅動的膜分離過程98
4.4.2壓力驅動的膜過程101
4.4.3電場力驅動膜過程104
4.5液膜分離105
4.5.1液膜的結構和分類105
4.5.2液膜分離機理107
4.5.3液膜的應用107
4.6新型膜分離過程108
4.6.1膜蒸餾108
4.6.2膜萃取108
4.6.3親和膜分離技術108
思考題109
參考文獻109

第5章電功能高分子材料/112
5.1概述112
5.1.1高分子材料的導電特點112
5.1.2導電高分子材料的分類113
5.2復合型導電高分子材料114
5.2.1復合型導電高分子材料的結構和導電機理115
5.2.2金屬填充型高分子材料的導電性117
5.2.3碳系列復合高分子材料118
5.2.4復合型導電高分子材料的應用123
5.3結構型導電高分子的結構與性能124
5.3.1電子導電高聚物124
5.3.2離子導電高聚物135
5.4電功能高分子材料的應用137
5.4.1電致發光高聚物137
5.4.2電致變色高聚物141
5.4.3高分子壓電材料144
5.4.4超導高分子148
思考題150
參考文獻150

第6章高分子納米復合材料/152
6.1納米效應及納米復合材料152
6.1.1納米效應152
6.1.2納米復合材料的定義及特點153
6.1.3聚合物基納米復合材料154
6.2納米復合材料的制備155
6.2.1共混法155
6.2.2溶膠凝膠法156
6.2.3插層法159
6.2.4其他方法164
6.3無機/聚合物納米復合材料的表征與分析164
6.3.1納米材料的化學成分的表征165
6.3.2納米微粒結構的表征165
6.3.3納米微粒的表面分析165
6.4無機/聚合物納米復合材料的性能及應用166
6.4.1力學性能167
6.4.2熱性能169
6.4.3阻燃性169
6.4.4高阻透性170
6.4.5電性能171
6.4.6光功能172
6.4.7磁特性173
6.4.8其他特性174
思考題174
參考文獻175

第7章光功能高分子材料/178
7.1概述178
7.2光功能高分子材料的結構與性能179
7.2.1光物理和光化學原理179
7.2.2光化學反應181
7.2.3感光高分子體系的設計與構成185
7.3光功能高分子材料的應用185
7.3.1光敏性涂料185
7.3.2光致抗蝕劑190
7.3.3高分子光穩定劑197
7.3.4光致變色高分子材料199
7.3.5光導電高分子材料203
7.3.6光學塑料與光纖210
思考題212
參考文獻212

第8章液晶高分子材料/214
8.1概述214
8.1.1高分子液晶的發展概況214
8.1.2液晶的特性215
8.1.3液晶的分類215
8.2高分子液晶的分子結構及理論218
8.2.1高分子液晶的典型化學結構219
8.2.2高分子液晶的結構與性能221
8.2.3液晶高分子理論221
8.3高分子液晶材料的表征方法222
8.3.1熱臺偏光顯微鏡法222
8.3.2差示掃描量熱法223
8.3.3X射線衍射法223
8.3.4光譜法224
8.4液晶高分子的合成224
8.4.1溶致型側鏈高分子液晶224
8.4.2溶致型主鏈高分子液晶226
8.4.3熱致型側鏈高分子液晶228
8.4.4熱致型主鏈高分子液晶233
8.4.5其他液晶高分子236
8.5特種液晶高分子材料238
8.5.1功能性液晶高分子238
8.5.2組合型液晶高分子241
8.5.3樹枝狀大分子液晶243
8.5.4分子間氫鍵作用液晶高分子、液晶離聚物和液晶網絡體243
8.6液晶高分子材料的應用245
8.6.1高性能工程材料245
8.6.2高分子液晶合金246
8.6.3高分子液晶復合材料246
8.6.4圖形顯示246
8.6.5信息存儲介質247
8.6.6功能液晶膜材料247
思考題248
參考文獻248

第9章環境降解高分子材料/249
9.1概述249
9.2光降解高分子材料250
9.2.1光降解機理250
9.2.2光降解高分子材料及制備252
9.2.3光降解高分子材料的應用255
9.3生物降解高分子材料256
9.3.1生物降解高分子材料的概念及分類256
9.3.2天然生物降解高分子材料259
9.3.3生物合成降解型高分子材料264
9.3.4化學合成的高分子266
9.3.5光生物雙降解高分子材料270
9.4生物降解復合材料270
9.5可生物降解的聚合物納米微粒271
思考題272
參考文獻272

0章生物醫用高分子材料/274
10.1概述274
10.1.1醫用高分子材料的分類274
10.1.2對醫用高分子材料的基本要求276
10.1.3醫用高分子材料的應用276
10.2生物醫用高分子材料的生物相容性和生物學評價277
10.3血液凈化高分子材料279
10.3.1血液凈化膜材料279
10.3.2血液凈化吸附材料281
10.4生物吸收性高分子材料282
10.4.1生物吸收性高分子材料的基本性能283
10.4.2生物吸收性高分子材料284
10.4.3生物吸收性高分子材料的應用289
10.5生物惰性高分子材料289
10.5.1醫用有機硅高分子289
10.5.2聚氨酯290
10.5.3聚酸酯及其衍生物291
10.5.4聚四氟乙烯291
10.6生物活性高分子材料291
10.6.1表面肝素化高分子材料291
10.6.2酶、抗體的固定化292
10.6.3組織工程支架材料293
10.7高分子材料在藥學中的應用296
10.7.1高分子藥物296
10.7.2藥用高分子輔料298
10.7.3高分子藥物控制釋放體系298
思考題300
參考文獻300

1章智能高分子材料/302
11.1智能材料與智能高分子302
11.2智能型高分子凝膠303
11.2.1凝膠的溶脹及體積相轉變304
11.2.2高分子凝膠的響應306
11.2.3智能型高分子凝膠的應用311
11.3形狀記憶功能高分子材料313
11.3.1高分子的形狀記憶原理314
11.3.2形狀記憶高分子材料的品種316
11.3.3形狀記憶高分子材料的應用318
11.4智能型高分子復合材料319
11.4.1復合材料的自監控320
11.4.2復合材料的自修復321
11.5其他智能型高分子322
11.5.1智能型液晶高聚物322
11.5.2生物工程用智能型高分子322
11.5.3智能高聚物微球323
11.5.4智能高分子膜323
11.5.5智能高分子纖維324
思考題324
參考文獻325

2章高吸液樹脂/328
12.1高吸水性樹脂328
12.1.1高吸水性樹脂的分類及制備328
12.1.2高吸水性樹脂的吸水機理331
12.1.3高吸水性樹脂的性能332
12.1.4高吸水性樹脂的應用334
12.2高吸油性樹脂335
12.2.1高吸油性樹脂的吸油機理335
12.2.2高吸油性樹脂的種類336
12.2.3高吸油性樹脂的合成特點338
12.2.4影響高吸油性樹脂性能的主要因素339
12.2.5高吸油性樹脂的應用340
思考題341
參考文獻341