功能高分子材料:傳遞作用的高分子材料-中文百科頻道

分類

功能分類

（1）化學功能

離子交換樹脂、螯合樹脂、感光性樹脂、氧化還原樹脂、高分子試劑、高分子催化劑、高分子增感劑、分解性高分子，電子交換樹脂。

（2）物理功能

導電性高分子（包括電子型導電高分子、高分子固态離子導體、高分子半導體）、高介電性高分子（包括高分子駐極體、高分子壓電體）、高分子光電導體、高分子光生伏打材料、高分子顯示材料、高分子光緻變色材料等。

（3）複合功能

高分子吸附劑、高分子絮凝劑、高分子表面活性劑、高分子染料、高分子穩定劑、高分子相溶劑、高分子功能膜和高分子功能電極等。

（4）生物、醫用功能

抗血栓、控制藥物釋放和生物活性等。

特性分類

分離材料和化學功能材料

電磁功能高分子材料

光功能高分子材料

生物醫用高分子材料

主要材料

離子交換樹脂

它是最早工業化的功能高分子材料。經過各種官能化的聚苯乙烯樹脂，含有H+離子結構，能交換各種陽離子的稱為陽離子交換樹脂，含有OH-離子結構能交換各種陰離子的稱為陰離子交換樹脂。它們主要用于水的處理。離子交換膜還可以用于飲用水處理、海水淡化、廢水處理、甘露醇、檸檬酸糖液的鈍化、牛奶和醬油的脫鹽、酸的回收以及作為電解隔膜和電池隔膜。

高分子催化劑

催化生物體内多種化學反應的生物酶屬于高分子催化劑。它具有魔法般的催化性能，反應在常溫、常壓下進行，催化活性極高，幾乎不産生副産物。國内外多有研究用人工合成的方法模拟酶，将金屬化合物結合在高分子配體上，開發高活性、高選擇性的高效催化劑，這種高分子催化劑稱為高分子金屬催化劑。已有的研究工作表明，高分子金屬催化劑對加氫反應、氧化反應、矽氫加成反應、羰基化反應、異構化反應、聚合反應等具有很高的催化活性和選擇性，而且易與反應物分離，可回收重複使用。

導電高分子材料

複合型導電高分子材料是以有機高分子材料為基體，加入一定數量的導電物質（如炭黑、石墨、碳纖維、金屬粉、金屬纖維、金屬氧化物等）組合而成。該類材料兼有高分子材料的易加工特性和金屬的導電性。與金屬相比較,導電性複合材料具有加工性好、工藝簡單、耐腐蝕、電阻率可調範圍大、價格低等優點。

高分子功能膜

(1)反滲透膜

反滲透膜主要是不對稱膜、複合膜和中空纖維膜。不對稱膜的表面活性層上的微孔很小（約2nm），大孔支撐層為海綿狀結構；複合膜由超薄膜和多孔支撐層等組成。超薄膜很薄，隻有0.4mm，有利于降低流動阻力，提高透水速率；中空纖維反滲透膜的直徑極小，壁厚與直徑之比比較大，因而不需支持就能承受較高的外壓。

反滲透膜的材料主要有醋酸纖維素、聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚等。醋酸纖維素膜透水量大，脫鹽率高，價格便宜，應用普遍。芳香聚酰胺膜具有優越的機械強度，化學性能穩定，耐壓實，能在pH值4-10的範圍内使用。聚苯并咪唑反滲透膜則能耐高溫，吸水性好，适用于在較高溫度下的作業。反滲透裝置已成功地應用于海水脫鹽，并達到飲用級的質量。海水淡化的原理是利用隻允許溶劑透過，不允許溶質透過的半透膜，将海水與淡水分隔開的。用RO9（Reverse Osmosis）進行海水淡化時，因其含鹽量較高，除特殊高脫鹽率膜以外，一般均須采用二級RO淡化。但是海水脫鹽成本較高，主要用于特别缺水的中東産油國，例如2012年統計數據世界最大的海水淡化廠就位于沙特阿拉伯。

(2)超濾膜

超濾膜是指具有從1-20nm細孔的多孔質膜，它幾乎可以完全将含于溶液中的病毒、高分子膠體等微粒子截留分離。超濾膜的分離性能就是用它所截留物質的分子量大小來定義的。超濾膜分離技術主要用于分離溶液中的大分子、膠體微粒。通過膜的篩分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶質截留，是溶質分子與小分子溶劑分離的膜過程。

(3)微濾膜

微濾膜是指孔徑範圍為0.01-10μm的多孔質分離膜，它可以把細菌、膠體以及氣溶膠等微小粒子從流體中比較徹底地分離除去。流體中含有粒子的濃度不同，微濾膜的使用方式也不同。當濃度較低時，常常使用一次性濾膜；當濃度較高時，需要選擇可以反複使用的膜。

(4)氣體分離膜

氣體分離中常用的高分子膜，是非對稱的或複合膜，其膜表層為緻密高分子層，即非多孔高分子膜。這種膜材料需要具有優良的滲透性。

(5)催化膜

在膜反應器中，利用膜的載體功能将催化劑固定在膜的表面或膜内來制備催化膜。有些膜材料本身就具有催化活性。在反應涉及加氫、脫氫、氧化以及與氧的生成有關的體系時，則常采用金屬膜、固體電解質膜，這些膜具有選擇性透過氫和氧的能力。隔膜催化技術有效性的主要特征是生産率和選擇率。生産率是由通過隔膜以及隔膜表面上反應物和生成物的分離率來決定的。