功能高分子 functional polymer

在合成或天然高分子原有力学性能的基础上，再赋予传统使用性能以外的各种特定功能（如化学活性，选择分离性能，光、电、磁特性，导电性，电致发光，催化活性，生物相容性、生物降解性，液晶性等）而制得的高分子。

功能高分子是20世纪70年代发展起来的新领域，研究范畴很广，30多年来取得很大进展，是高分子科学领域最为活跃的研究领域之一。

1. 结构特点

功能高分子一般在主链或侧链上具有显示某种功能的基团，其功能性的显示往往是复杂的、协同的，不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的顺序、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构，还决定于高分子链的构象、聚集时的高级结构等，后者对于生物活性功能的显示更为重要。

2. 合成方法

主要有两种：

2.1. 功能性单体的聚合与共聚合

通过含有特定功能基团的单体进行加成聚合或缩合聚合而制得功能高分子。其优点是功能基团在高分子链上的分布和排列可以通过共聚合或共缩聚来调节；缺点是某些单体可能难以制备，本身不稳定或难以聚合与共聚合。

2.2. 化学反应法

通过高分子化学反应将特定功能的基团引入高分子链中。高分子链要含有可进一步反应的反应性基团，如羟基、羧基、胺基、氨基、酸酐、羰基、酰氯、环氧基、羟甲亚胺基、活泼卤原子、异氰酸酯、硫异氰酸酯、巯基、活性酯、活性酰胺等。其优点是基本能保证原来高分子链的聚合度。但是，功能性基团的数目及分布受到高分子链的位阻、反应性基团的活泼性、扩散等影响而受到限制。

3. 主要类别

3.1. 选择分离功能高分子

主要指离子交换树脂、螯合树脂、大孔树脂以及高分子分离膜等具有分离、提纯、净化功能的高分子，广泛用于分离、提纯和医疗上。

3.2. 高分子试剂

将小分子试剂通过化学键与高分子载休相结合，在溶液中或固相中与其他小分子发生化学反应，经分离纯化后得到需要的产物。特点是可重复使用，产物分离纯化简单。

重要的高分子试剂包括高分子氧化剂、高分子还原剂、高分子亲核试剂、高分子缩合剂、氧化还原树脂等。

高分子载体上的固相合成法已广泛应用于有机合成，尤其是在多肽、低聚核苷酸、寡聚糖的合成中发挥了巨大作用。

3.3. 催化功能高分子

将具有催化活性的基团引入到天然或合成高分子中，改善小分子催化剂的催化选择性、活性，提高可重复使用性。

最早的高分子催化剂主要是模拟酶结构进行分子设计。另外，有些酶含有金属，如果以高分子配位体与金属络合，就得到高分子金属催化剂，可使某些反应在较温和条件下高速、高效地进行。对于某些特殊的小分子稀有金属催化剂或手性选择催化剂，将它们与高分子结合，在不降低催化剂活性的前提下，可提高选择性和重复使用连。

3.4. 光活性高分子

主要包括感光性树脂、光致变色高分子等。感光性树脂是经光照吸收光能后在结构上发生化学变化或物理变化（例如发生交联反应，使溶解性能发生变化）的高分子。广泛用于印刷版、光刻胶、光敏油墨、光敏油漆等方面。光致变色聚合物在光照下发生化学结构的互变异构化，从而导致高分子可逆的颜色变化。已用于变色眼镜片、变色窗玻璃和信息材料等方面。

3.5. 电学功能高分子

有些具有共轭π电子的高分子和高分子电荷转移络合物等表现出特殊的电活性。例如聚乙炔等具有半导体性质，称为高分子半导体，经掺杂后表现出导体的性质，其他类似的聚合物如聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等也表现出类似的性质。

20世纪年代发现像聚亚苯基亚乙烯基等高分子有电致发光功能，使这类具有共轭π电子的高分子的研究发展到一个新阶段。聚乙烯基咔唑与三硝基芴的电荷转移络合物，经光照后能产生光生伏打效应，称为光导高分子，广泛用于静电复印、静电照相和信息材料方面。偏氟乙烯及具共聚物，在加热、加热下能产生压电效应及热电效应，称为压电高分子或热电高分子。

3.6. 生物医学高分子

高分子在医学上的应用，优良的机械性能和生物相容性是最关键的。大体用于两个方面，即用作医用高分子材料和高分子药物。医用材料还可分为：①要求组织相容性和血液相容性好并有一定机械强度的软组织材料，如聚醚聚氨酯、聚甲基内烯酸β-羟乙酯等。②以聚甲基丙烯酸甲酯为代表的硬组织材料。前者用于内植材料、修复材料、人工脏器方面；后者用于齿科、骨水泥方面。

高分子药物分为高分子本身就具有药理活性的和将小分子药物结合在高分子载体上的两种。后者使药物能够控制释放，达到长效性，以减少投施药物的次数和降低药物的毒性。在高分子载体上，除了药物之外，再接上对病变部位有待异亲和性的配基（如抗体则能使药物有定位送达的效应，称为高分子亲和药物，这对毒性或副作用大的药物的投施持别有意义。

摘自：《中国大百科全书（第2版）》第7册，中国大百科全书出版社，2009年