功能高分子思考题及答案

什么是功能高分子？带有特别功能基团并具有功能性的聚合物就是功能高分子。一般认为：其具有一般高分子的构造性质，同时具有肯定的功能，主要指具有物质、能量和信息的贮存、传递、转化等作用的高分子。当向材料输入的能量和从材料输出的能量属同种形式，材料只能起到能量传送部件的作用，这种功能称为一次功能。〔如导电、导热〕二次功能：当向材料输入的能量和输出的能量是不同形式时，材料起能量转换部件的作用，这种功能称为二次功能。高分子的功能：〔1〕化学功能－离子交换、催化、氧化复原〔2〕物理功能－导电、热电、压电、磁记录。〔3〕生物功能－医用高分子功能高分子的主要种类？〔1〕离子交换树脂〔2〕高分子吸水材料〔3〕高分子功能膜〔4〕液晶高分子〔5〕导电高分子6〕医用高分子〔7〕感光高分子〔8〕其他功能高分子〔智能高分子磁性高分子高分子催化剂树形高分子超疏水材料〕离子交换树脂是由交联构造的高分子骨架与能离解的基团两组分构成的不溶性、多孔的、高分子电解质。功能：能在液相中与带一样电荷的离子进展交换，此交换反响可逆的，即可用适当的电解质冲洗，使树脂恢复到原有状态〔再生〕，可反复使用。3.合成功能高分子的一般方法？通过化学或者物理的方法将功能基与高分子骨架相结合，实现预定功能。①.分子合成化学方法：分子构造设计、官能团设计、引入感光功能集团则赐予了材料感光性。措施：共聚、接枝、嵌段共聚、交联、官能团的引入、模板聚合等②.特别加工物理方法：把高分子加工成极薄的膜，把高分子纤维化，如人造羊毛〔介绍其主体构造〕有些功能高分子极难加工，如光缆、导电、聚丙烯(12聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET)----涤纶丙烯腈-丙烯酸酯共聚物----腈纶聚己二酰己二胺纤维(PA66)-66聚乙烯醇缩甲醛----维纶聚丙烯纤维(PP)----丙纶聚胺酯弹性纤维(PU)----氨纶聚间苯二甲1313聚氯乙烯纤维(PVC)氯纶其次章离子交换树脂什么是离子交换树脂？离子交换树脂是由交联构造的高分子骨架与能离解的基团两个根本组分所构成的不溶性、多孔的、固体高分子电解质。 2什么是交换容量？交换容量是表示树脂交换力量大小的量，常以每克干树脂能交换的离子毫克当量数表示。离子交换树脂的类型 〔一〕依据离解的基团的性质，可分为：①阳离子交换树脂〈1〉强酸性〔聚苯乙烯系〕，交换基：磺酸－SOH〈2〉中酸性〔聚苯乙烯系〕交换基：3—P=O(OH)2〈3〉弱酸性〔甲基丙烯酸系〕交换基：羧基—COOH或酚基—OH ②阴离子交换树脂《1》强碱性〔聚苯乙烯系〕交换基：季胺叔胺弱碱性〔聚苯乙烯系〕交换基：氨基—NH2

〔二〕依据高分子基体〔即骨架〕分：苯乙烯体系树脂；丙烯酸—甲基丙烯酸酯体系树脂；苯酚—间苯二胺体系树脂；环氧氯丙烷体系树脂 〔三〕特别的离子交换树脂按性能分:螯合树脂；两性离子交换树脂；耐热性离子交换树脂；氧化复原树脂① 写出聚苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂的合成路线CH CH2CH224CH CH2CH CH2CH HSOCH CH2CH224

CH 2 CH CH 2+CH CH2

CHCH2CHCH

HSOCl3SO3

SO H2 CH CH 3 SO H2 DVB② 说明离子交换树脂的离子交换机理。R SO

+

+Cl

- RSO -Na

+ +

+Cl-3机理：化学吸附3历程①溶液内离子集中至树脂外表②由外表集中到树脂内部③离子交换④被交换的离子从树脂内部集中至外表⑤被交换的离子再集中至溶液中机械强度是由高分子骨架的化学构造和交联度、骨架空间构造、颗粒粒度和外形打算的③ 说明离子交换树脂的用途。回收⑶医药、食品等有机化合物分别与提纯①用弱酸性阳离子交换树脂提取生物碱等，②用强碱性阴离子交换树脂回收黄金工业生产废水中的氰化物。⑷用作催化剂几乎全部一般无机酸、碱催化反响均可用阳、阴树脂催化剂来代替树脂催化的优点〔一〕树脂催化剂与一般液体酸、碱催化剂相比主要有以下优点：〔1〕选择性好，副反响低，收率高；〔2〕无腐蚀性，设备损失小，没有待处理的废酸碱液，环境污染很小，这对环保有着重要意义；〔3〕产物与催化剂易分别，便于实现连续化生产，工艺简洁。〔二〕和一般固体酸、固体碱催化剂相比优点有：a:反响条件温顺；b:催化剂的孔构造易合成掌握，反响界面大。缺点是：耐热性〔限120℃以下使用〕比无机催化剂低很多，酸碱强度比一般的液体强酸、碱要小，所以反响的活性要低于后者。 1.承受强酸性阳离子交换树脂催化剂合成乙酸己酯，催化活性高，反响时间短，反响条件温顺。2.强酸性阳离子交换树脂性质稳定，价廉易得，易于保存，使用便利。3.酯化反响液不需碱洗、水洗等工序，后处理工艺简洁，大大削减了废液排放，不污染环境。4.催化剂留在反响器内可直接回用，是一种高效、经济、环保型的酯化反响催化剂。第三章高吸水材料的构造高分子骨架：适度交联的网状构造吸水官能团:-COONa-SO3Na-CONH2-CH2-NH2-CH2-OHC≡N--CH2—O—CH2---吸水原理1较慢。通过毛细管作用吸水。2网络内外产生渗透压,水份进一步渗入，起打算性作用。3渐渐抵消阴离子的静电排斥,最终到达吸水平衡。生理卫生用品卫生巾、婴儿一次性尿布、宇航员尿巾、餐巾、手帕、绷带、脱脂棉、手术衬垫等。农业、林业方面农业：土壤保墒、种子发芽、播种保苗、种子营养器、改造沙漠；林业：育苗、植树、造林、无土栽培、贵重树木的移栽、运输、可提高成活率。〔3〕工业：化装品的增稠剂、石油工业中的堵漏剂、水泥制品养护剂。〔4〕医学方面：吸水绑带、病床垫。高吸水树脂的制备方法〔1〕〔2〕烯类单体的共聚物解释离子交换树脂与超高吸水性高分子的构造、性能的异同点，它们的本质区分是什么?一样点：构造上都是交联构造，都有两局部组成即骨架和功能集团；不同点：离子交换树脂的骨架为刚性的，基团为强电解质，吸水树脂的高分子骨架为柔性的，基团有SO3Na等与水作用产生的。 性不同2.交联度不同离子交换树脂交联度很高，小球刚性很强，吸水树脂的交联度很小。说明吸水树脂的吸水机理。①微孔吸附作用、渗透压作用共同使水向吸水剂构造内集中，吸水剂网状构造扩张，②H-键、离子电荷作用使水变成：〔1〕靠H-键或离子电荷作用的水〔2〕亲水基四周的极化水层〔3〕微孔中的水〔4〕颗粒间隙和大孔的水评价吸水树脂性能的指标有哪些？①吸水力量：以每克吸水剂能吸取水的克数表示，②保水力量---吸水后保墒方面，高分子吸水剂不易发霉，不易被细菌破坏，寿命长⑸无毒性：⑹吸氨力量：⑺增粘性高吸水性材料可分为二类：〔1〕自然高分子的改性物〔2〕烯类单体的共聚物举例说明吸水树脂的应用。⑴农业、林业方面：①农业：土壤保墒、种子发芽、播种保苗、种子养分器、改造沙漠；②林业：育苗、植树、造林、无土栽培、贵重树木的移栽、运输、可提高成活率。⑵工业：化装品的增稠剂、石油工业中的堵漏剂、枯燥剂、水泥制品养护剂。⑶医学方面：吸水绑带、病床垫6、吸水树脂的制备途径？①由淀粉接枝丙烯腈水解制备②丙烯酸系聚合剂③废腈纶经水解交联法④醋酸乙烯酯和丙烯酸酯的嵌段共聚物〔顺丁烯=酸酐邻苯=酸酐〕反响法⑥其它：用淀粉接枝丙烯酸；聚乙烯醇接枝物9.说明吸水膨胀橡胶的作用机理及其应用领域。⑴作用机理：吸水膨胀橡胶既具有高弹性又有吸水力量和保水性能的特种橡胶。当与水接触时，吸水膨胀橡胶可吸取肯定量的水，体积发生膨胀，且仍具有必要的高弹性和良好力量。⑵应用领域：建筑等的防水密封假设水Clˉ、Ca2+等离子存在，这些离子能和水形成水合离子，破坏树脂中的亲水基与水形成的极化水层；〔2〕，大大降低吸水剂的吸水力量；〔3〕－COONa,－COOH能和Ca2+络合，使树脂形成过多的交联。解决方法：设计：使吸水剂树脂骨架有笼状构造转变吸水基的种类，如：使骨架上多带磺酸基淀粉接枝丙烯腈水解制备①氮气保护下，把加有20倍左右蒸馏水的淀粉浆在80~85℃糊化30~40min，然后冷却到20~40℃。②将硝酸铈铵用1mol/L的硝酸配成质量浓度为0.1g/ml的溶液，并与丙烯腈混合。③将丙烯腈的硝酸铈铵溶液参加到淀粉糊中，在20~40℃下反响1~2h。〔接枝〕④用稀氢氧化钠溶液调整pH780℃，30min102mol/L氢氧化钠溶液，于100℃皂化2h。⑤冷却至室温，用乙酸调整pH值至7~7.5，用乙醇沉析，真空抽滤，于60~80℃下真空枯燥，粉碎即得到高吸水树脂。【第四章高分子分别膜】高分子分别膜的种类？按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜 按膜构造：对称性膜、不对称膜、复合膜 合成有机聚合物膜、无机材料膜原理：由高分子材料制成的具有分别功能的膜材料。通常是利用选择性渗透，压力差，浓度差或电位差、孔隙大小等的作用实现流体或气体混合物的分别。举例说明高分子分别膜的应用？与水有关：①反渗透技术用于海水淡化②膜过滤用于污水处理：a、反渗透法处理污水 b、超滤处理污水c、浓缩油乳液③制药工业：生产杆菌肽、四环素、链霉素、霉素、胰岛素、无热源水。④生物技术：超滤技术，除掉微生物，制酶、多糖、氨基酸⑤食品工业和饮料工业：超滤和反渗透技术广泛应用于乳品、食品工业、生产蛋白质和多糖等：a、浓缩食品和饮料；c、浓缩啤酒、葡萄酒、果汁b、超滤浓缩血浆、明胶。⑥气体渗透：利用有机膜对某些气体具有选择性渗透和集中的特性，以到达气体分别和纯化的目的。哪些聚合物常用于制备高分子分别膜？常用于制备分别膜的合成高分子材料有聚砜、聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物等。聚烯烃及其共聚物，脂肪族或芳香族聚酰胺类聚合物，全氟磺酸共聚物，全氟羧酸共聚物，聚碳酸酯膜组件的形式主要有哪些？⑴管式膜组件：①内压式膜组件②外压式膜组件⑵中空纤维膜组件：中空纤维膜组件分为外压式和内压式⑶螺旋卷式膜组件(4)折叠式组件(5)板框式膜组件第五章又有晶体的分子排列整齐、各向异性的状态，叫做物质的液晶态。①刚性分子构造，分子间作用力，分子的长/宽比：R=L/D1棒状或片状②晶体，固态，刚性；浑浊液体，流淌性与水相近，光学双折射；透亮液体，各向同性3.小分子液晶有哪几种类型？⑴按构造①近晶型——接近结晶构造。棒状分子依靠所含官能团供给垂直于分子长轴方向的强有力相互作用，相互平行排列成层状构造。分子的长轴垂直于层片平面；在层内，分子排列保持着大量二维固体有序性。 向列型：棒状分子虽然也平行排列，但长短不一，不分层次，只有一维有序，在外力作用下发生流淌时，棒状分子易沿流淌方向取向。③胆甾型这类液晶，很多是胆甾醇衍生物，被称为胆甾型。分子是扁平的，依靠端基的相互作用，彼此平行排列成层状构造，长轴在层片平面上。⑵按液晶的形成条件和组成：①热致性：温度引起物质到达其液晶态〔相〕的，单一组分，液晶态只能在肯定温度范围内消灭。②、溶致性由符合肯定构造要求的化合物与溶剂组成的液晶体系。水和外表活性剂〔如硬脂酸钠〕可形成液晶体系高分子液晶有哪些性质？a.有肯定的Tc，Tm～Tc区间为液晶态。b.各向异性：电、光、磁各向异性c.粘度 性很特别，它具有独特的流淌性，使液晶高分子加工过程中自动取向，打算了液晶高分子材料〔如纤维〕具有高强度、耐高温、耐化性等优良性能。高分子液晶在构造上有哪些特点？〔1〕几何因素：长径比≧6.4〔2〕分子间作用力：有特定基团〔3〕链构造：刚、柔结合。举例说明高分子液晶的应用。⑴液晶〔小分子的〕开头用于〔属应用争论〕电子工业、航空、激光、微波、超声波、全息、照相、核磁共振、气液色谱。⑵1967R.Williams术等。⑶目前得到广泛应用的液晶高分子，仅有Kevlar和Xydar等少数品种，属高技术产品，用于飞机、构造材料，轮胎帘子线、船壳、军事构件、防弹服、电器、汽车、医疗设备等。⑷Xydar槽模注模成型，即用常规设备加工成型，可代替金属、陶瓷1导电高分子的类型及其导电机理？〔导电高分子材料的共同特征－交替的单键、双键共轭构造〕类型①复合型：一般聚合物+导电粉末〔如防静电塑料袋、导电胶〕②本征型：依靠分子构造导电⑵导电机理①在有机共轭分子中，σ键是定域键，构成分子骨架；而垂直于分子平面的pπ键，全部π电子在整个分子骨架内运动。离域π键的形成，增大了π电子活动范围，使体系能级降低、能级间隔变小，增加物质的导电性能。②在共轭有机分子中σ电子是无法沿主链移动的，而π电子虽较易移动，但也相当定域化。移去主链上的电子(氧化)或注入电子(复原)，这些空穴或额外电子可以在分子链上移动，使高分子成为导电体。导电高分子是指其本身或经过“掺杂”后具有导电性的一类高分子材料。举例说明构造型导电高分子的分子构造特征。导电高分子材料的共同特征－交替的单键、双键共轭构造例如：聚乙炔由长链的碳分子以sp2键链接而成，每一个碳原子有一个价电子未配对，且在垂直于sp2面上形成未配对键。其电子云相互接触，会使得未配对电子很简洁沿着长链移动，实现导电力量。2σ电子是无法沿主链移动的，而π电子虽较易移动，但也子成为导电体。作用：半导体到导体的实现途径与传统导电材料相比，导电高分子的有什么特性？①电导率范围宽②掺杂-脱掺杂过程可逆③具有电致变色性④响应速度快说明构造型导电高分子的应用前景。发光二极管颜色可调、可弯曲、大面积和低本钱，分子导线用于超大规模集成电路高分子的线宽 0.1-0.2nm，二次电池复充放电上千次。，传感器，雷达隐身，电磁屏蔽，信息存储显示，光开关，光计算机，隐身伪装检测吸波特性密度小—轻易加工—薄.复合型导电高分子的用途在本身不具备导电性的高分子材料中掺混入导电物质，如炭黑、金属粉、铝箔等，通过分散复合、外表复合等方法构成的复合材料。导电吸塑片材。炭黑填充金属纤维填充有机无机材料填充：抗静电材料，也可以作为面状发热体。电极材料及电磁屏蔽材料【第七章医用高分子】举例说明医用高分子的分类。医用高分子可分三类：①高分子药物②医疗器械、用具：输液输血袋、缝合线、医用胶粘剂、高吸水树脂、塑料注射器等，用量最大。③人工脏器：心、肺、肾、肝、胰、气管、眼、耳、喉等。 人工组织：人工骨、关节、血管、心脏瓣膜、皮肤、血液、神经、肌腱、晶状体等。举例说明药用高分子的应用。具有药理作用，可以治病。如：〔1〕自然高分子：明胶，山东的“阿胶”，胰岛素等。⑵把小分子药物结合到高分子载体上药用高分子的性能要求。1〕本身有药理作用的：有药效，副作用小。〔2〕高分子载体： a.无毒，不致b.