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功能聚合物是聚合物学科的一个重要分支，它主要研究各种功能聚合物的制备、结构、表征、功能和应用。本书是在参阅大量国内外公开发布文献的基础上编写而成的，比较系统地介绍了许多功能聚合物的基础理论知识、发展概况和研究进展。全书分为两篇，共10章，第１～４章分别论述化学功能聚合物中的离子交换树脂、螯合树脂、大环和冠醚聚合物以及印迹聚合物；第５～１０章分别论述物理功能聚合物中的导电聚合物、压电和热电聚合物、感光聚合物、光致变色聚合物、聚合物阻尼材料以及聚合物吸声材料。本书可供从事功能聚合物材料研究和开发的科技人员阅读,也可作为大学高分子材料与工程专业学生的教材。

第一篇化学功能聚合物

第1章离子交换树脂2

1·1离子交换树脂的组成、分类和命名2

1·1·1离子交换树脂的组成2

1·1·2离子交换树脂的分类2

1·1·3离子交换树脂的命名4

1·2离子交换树脂制备4

1·2·1强酸性阳离子交换树脂的制备4

1·2·2弱酸性阳离子交换树脂的制备5

1·2·3强碱性阴离子交换树脂的制备6

1·2·4弱碱性阴离子交换树脂的制备8

1·2·5两性离子交换树脂的制备10

1·3离子交换树脂的物理性能11

1·3·1离子交换树脂的外观、密度和粒度11

1·3·2离子交换树脂的含水量12

1·3·3离子交换树脂的力学性能12

1·3·4离子交换树脂的热稳定性12

1·3·5大孔型离子交换树脂的孔结构13

1·4离子交换树脂的化学性能和功能13

1·4·1离子交换树脂的交换反应13

1·4·2离子交换树脂的酸碱性14

1·4·3离子交换的选择性14

1·4·4离子交换树脂的交换容量15

1·5离子交换树脂的应用15

1·5·1在水处理上应用15

1·5·2在湿法冶金上应用15

1·5·3在食品和医药工业上的应用16

1·5·4用作有机合成的催化剂16

1·5·5其它应用16

参考文献16

第2章螯合树脂19

2·1氨基羧酸型螯合树脂19

2·1·1通过氯球的反应制备20

2·1·2通过白球的反应制备20

2·1·3通过丙烯酸系弱碱性阴离子交换树脂的反应制备20

2·1·4通过GMA树脂的反应制备21

2·1·5其它制备方法21

2·2肟型螯合树脂22

2·2·1通过氯球的反应制备22

2·2·2通过交联丙烯腈与羟胺反应制备22

2·2·3通过GMA树脂的反应制备22

2·2·4其它制备方法23

2·3羟基喹啉型螯合树脂23

2·3·1通过含8?羟基喹啉基烯类单体的均聚或共聚制备23

2·3·2通过8?HQ的缩合或共缩合制备23

2·3·3通过聚合物反应制备24

2·4Schiff碱型螯合树脂26

2·4·1通过多元胺和多元醛的直接缩合制备26

2·4·2通过含Schiff碱基的酚醛缩合制备27

2·4·3通过聚合物的反应制备27

2·5多胺型螯合树脂29

2·5·1通过多乙烯多胺缩合反应制备30

2·5·2通过聚合物反应制备30

2·5·3胍基和氨基胍螯合树脂的制备31

2·6杂环型螯合树脂32

2·6·1吡啶型螯合树脂32

2·6·2噻唑型螯合树脂34

2·6·3三唑型螯合树脂35

2·6·4咪唑型螯合树脂36

2·7β?二酮型螯合树脂37

2·7·1通过单体聚合制备37

2·7·2通过聚合物反应制备38

2·8醇胺型和多羟基型螯合树脂39

2·8·1醇胺型螯合树脂39

2·8·2葡糖胺型螯合树脂40

2·8·3其它多羟基型螯合树脂41

2·9酰胺型螯合树脂41

2·9·1通过单体聚合制备42

2·9·2通过聚合物反应制备42

2·10水杨酸型螯合树脂44

2·10·1通过水杨酸直接缩合制备44

2·10·2通过聚合物反应制备45

2·11含硫螯合树脂45

2·11·1巯基树脂46

2·11·2硫脲树脂47

2·11·3二硫代氨基甲酸盐树脂50

2·12氨基膦酸型螯合树脂52

2·12·1通过氯球的反应制备52

2·12·2通过白球的反应制备52

2·12·3通过其它聚合物的反应制备52

参考文献53

第3章大环和冠醚聚合物61

3·1大环聚合物61

3·1·1杯吡咯大环聚合物61

3·1·2杯芳烃大环聚合物63

3·1·3卟啉聚合物71

3·2冠醚聚合物73

3·2·1苯并冠醚和二苯并冠醚及其衍生物的合成73

3·2·2苯并冠醚聚合物74

3·2·3二苯并冠醚聚合物77

3·2·4烷基冠醚聚合物80

3·2·5杂冠醚聚合物81

参考文献85

第4章印迹聚合物92

4·1分子印迹聚合物92

4·1·1分子印迹聚合物的制备原理92

4·1·2分子印迹聚合物的制备方法93

4·1·3分子印迹聚合物的应用94

4·2离子印迹聚合物95

4·2·1离子印迹聚合物的制备方法96

4·2·2离子印迹聚合物及其应用96

参考文献100

第二篇物理功能聚合物

第5章导电聚合物108

5·1导电聚合物的发展概况108

5·2导电聚合物的基本概念108

5·2·1物质导电性的表征108

5·2·2聚合物的导电特点109

5·2·3导电聚合物的种类109

5·3共轭聚合物的电子导电109

5·3·1共轭体系的导电机理109

5·3·2共轭聚合物的掺杂及导电性111

5·4共轭导电聚合物的制备112

5·4·1聚乙炔及取代聚乙炔的制备112

5·4·2聚吡咯及取代聚吡咯的制备113

5·4·3聚噻吩及取代聚噻吩的制备115

5·4·4聚亚苯基及其衍生物的制备117

5·4·5聚亚苯基亚乙烯及其衍生物的制备119

5·4·6聚苯胺及其衍生物的制备122

5·5共轭聚合物的性质与应用123

5·5·1共轭聚合物的性质123

5·5·2共轭聚合物的应用125

参考文献129

第6章压电和热电聚合物135

6·1压电性和热电性135

6·1·1压电现象135

6·1·2热电现象135

6·2压电和热电聚合物136

6·2·1非孔极性聚合物压电和热电膜136

6·2·2空洞结构聚合物压电膜137

6·2·3软硬聚合物复合压电膜138

6·3压电和热电聚合物的应用139

参考文献140

第7章感光聚合物142

7·1光化学基本原理142

7·1·1光的吸收142

7·1·2分子的光活化144

7·2感光聚合物的类型及感光性能146

7·2·1感光聚合物的类型146

7·2·2感光聚合物的感光性能146

7·3重要的感光聚合物147

7·3·1肉桂型感光聚合物148

7·3·2查尔酮型感光聚合物151

7·3·3苯乙烯基吡啶型感光聚合物152

7·3·4马来酰亚胺型感光聚合物154

7·3·5叠氮型感光聚合物156

7·3·6重氮型感光聚合物157

7·3·7含其它感光基团的感光聚合物159

参考文献159

第8章光致变色聚合物165

8·1光致变色性和光致变色有机化合物165

8·1·1光致变色性165

8·1·2光致变色有机化合物165

8·2光致变色聚合物168

8·2·1光致变色偶氮苯聚合物168

8·2·2光致变色螺吡喃和螺吓恶嗪聚合物170

8·2·3光致变色俘精酰亚胺和二芳基乙烯聚合物173

8·2·4其它光致变色聚合物175

8·2·5光致变色聚合物的应用178

参考文献179

第9章聚合物阻尼材料185

9·1聚合物阻尼机理以及阻尼性能的测试和评价方法185

9·1·1聚合物阻尼机理185

9·1·2聚合物阻尼性能的测定方法与定量评价187

9·2聚合物阻尼材料的分子设计原理和方法187

9·3聚合物阻尼材料189

9·3·1共聚物阻尼材料189

9·3·2机械共混物阻尼材料191

9·3·3IPN阻尼材料192

参考文献197

第10章聚合物吸声材料201

10·1吸声材料的类型及吸声机理201

10·1·1吸声材料的类型201

10·1·2吸声材料的吸声机理202

10·2聚合物吸声材料205

10·2·1多孔性聚合物吸声材料205

10·2·2聚合物颗粒吸声材料208

10·2·3非泡型聚合物吸声材料211

10·2·4其它聚合物吸声材料213

参考文献213

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前言

功能聚合物是聚合物科学的重要分支，自1935年，英国Adams和Holmes首次合成出酚醛系离子交换树脂，开创了功能聚合物学科以来，功能聚合物学科得到了飞速的发展，各种功能聚合物层出不穷，并得到了广泛的应用。要在有限的篇幅内论述清楚功能聚合物的各个方面是十分困难的，因此，本书仅对部分化学和物理功能聚合物进行论述，重点介绍功能聚合物的基础理论、发展概况和研究进展，对一些功能聚合物的研究成果尽量加以系统地归纳和总结，以便读者能够很好地理解和掌握。本书采用的资料主要是在国内外期刊杂志公开发表的功能聚合物综述论文、研究论文、公开的专利说明书以及出版的教材和专著，它们反映了功能聚合物的发展方向和研究进展。在本书的编写过程中，较为详细地引用了大量研究论文和专利说明书的研究成果，也参阅了有关的专著，在此，向这些作者表示深深的谢意！

本书分两篇共十章论述化学和物理功能聚合物。第一篇化学功能聚合物分四章，介绍的离子交换树脂、螯合树脂、大环和冠醚聚合物以及印迹聚合物；第二篇分六章，介绍电功能聚合物、光功能聚合物和声功能聚合物，其中包括导电聚合物、压电和热电聚合物、感光聚合物、光致变色聚合物、聚合物阻尼材料以及聚合物吸声材料。第1章主要介绍了离子交换树脂的分类、命名、制备方法、性质与应用；第2章全面和系统地介绍了十二种螯合树脂的制备、性能与应用；第3章介绍了在主?客体化学中具有十分重要作用的杯吡咯、杯芳烃、卟啉和冠醚聚合物，重点论述这些聚合物的制备方法、性质和应用；第4章介绍了在分子和离子识别、萃取、富集、分离和分析上具有广泛应用的分子印迹和离子印迹聚合物，简述了分子印迹聚合物的制备原理、制备方法和应用，系统地归纳和总结了文献报道的离子印迹聚合物的制备、性质与应用；第5章首先论述了导电聚合物的发展历史和基本原理，然后较为全面地介绍6类共轭导电聚合物的制备方法，并介绍了导电聚合物的性质与应用；第6章主要论述了压电和热电的基本原理以及压电和热电聚合物的类型、制备方法、性质与应用；第7章首先论述了光化学基本原理，然后介绍了感光聚合物的类型以及几类感光聚合物的制备方法和应用；第8章首先论述了光致变色基本原理和常见的有机光致变色化合物，然后全面地归纳和总结了文献报道的几类光致变色聚合物；第9章首先论述了聚合物阻尼的基本原理以及聚合物阻尼材料的分子设计方法，然后全面地归纳和总结了文献报道的几类聚合物阻尼材料；第10章首先论述了吸声材料的类型以及吸声机理，然后全面地归纳和总结了文献报道的几类聚合物吸声材料。

本书由晏欣、余红伟、魏徵编写，其中第1～5章和第7～9章由晏欣编写，第10章由余红伟编写，第6章由魏徵编写，全书由晏欣统稿。在编写过程中，海军工程大学王源升教授和孔小东教授以及化学工业出版社提出了许多重要的建议，王源升教授还在百忙中审阅了本书稿，海军工程大学研究生教材建设基金对本书的出版给予了资助,在此一并表示感谢！

功能聚合物涉及众多的领域，需要化学、物理、电子信息、生物医学等多方面的知识。由于作者的水平和能力的限制，书中难免会有不当之处，敬请读者批评指正。

编者2013年3月于海军工程大学