高分子材料有某些特殊功能,如离子交换、吸附、渗透、黏度、导电、发光、对环境因素(光、电、磁、热、pH值)的敏感性、催化活性等,这些结构上差异很大的高分子材料统称为功能高分子材料。
常见的功能成纤聚合物主要有以下几种。
①高吸水成纤聚合物。其大分子结构有主链骨架、强吸水基团和交联基团等构成,将水溶性聚合物通过交联形成一定交联度的三维网状结构的水不溶性聚合物,从而体现出优越的吸水能力、保水性能和溶胀性能。聚乙烯醇大分子链上含有大量的亲水基团,但因其具有水溶性,不能吸收大量的水分。向聚乙烯醇分子结构上引入羧基后,经纺丝可以制得吸水能力为100倍左右的高吸水纤维。将丙烯腈、甲基丙烯酸和N-羟甲基丙烯肽胺的共聚物进行湿法纺丝,以浓硫酸为凝固浴,干燥后即可得到高吸水纤维。
②导电成纤聚合物。一类兼具聚合物特性和导电体特性的聚合物材料,常见种类有聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺等。以导电聚合物作为成纤原料纺制纤维,所得纤维完全由导电聚合物组成,无需加入其他材料即可导电,因此其导电性能优良持久。聚苯胺是一种优良的导电成纤聚合物。苯胺在酸性介质中用氧化剂、过硫酸铵等氧化聚合得到聚苯胺,中性的聚苯胺是绝缘体,聚苯胺经掺杂酸化后即成导电聚合物。将聚苯胺溶解在浓硫酸中配成浓溶液,进行湿法纺丝可制得聚苯胺导电纤维。通过改变掺杂酸的浓度,易于调节纤维的电阻率。
③智能成纤聚合物。其可感知外界环境的细微变化与刺激,从而产生膨胀、收缩等相应的自身调节,如形状记忆成纤聚合物、热致变色和光致变色成纤聚合物、pH响应性凝胶成纤聚合物等。热敏性形状记忆聚氨酯,具有质量轻、成本低、形状记忆温度易调节、易着色、形变量大、容易赋形、易于激发的特性。采用界面缩聚的方法,将含有金属钛(或锆)的有机金属化学物与对苯二甲酸进行共缩聚,制得分子量为104~106的聚合物,将此聚合物溶于适当的溶剂中,可以纺丝制得热致变色纤维。该纤维在常温下成黄色,加热后随温度变化呈不同颜色,可用作测温仪表的热敏元件。