功能高分子思考题及答案

第一章 绪论什么是功能高分子？带有特别功能基团并拥有功能性的聚合物就是功能高分子。一般以为：其拥有一般高分子的构造性质，同时拥有必定的功能，主要指拥有物质、能量和信息的储存、传达、转变等作用的高分子。一次功能：当向资料输入的能量和从资料输出的能量属同种形式，资料能称为一次功能。 〔如导电、导热〕

只好起到能量传递零件 的作用，这种功功能。高分子的功能：〔1〕化学功能－离子互换、催化、氧化复原〔生物功能－医用高分子

起能量变换零件 的作用，这种功能称为二次2〕物理功能－导电、热电、压电、磁记录。〔 3〕功能高分子的主要种类？ 〔1〕离子互换树脂〔2〕高分子吸水资料〔 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〕其余功能高分子〔智能高分子 磁性高分子

高分子催化剂 树形高分子超疏水资料〕1.离子互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：能在液相中与带同样电荷的离子进展互换，恢复到原有状态〔重生〕，可频频使用。3.合成功能高分子的一般方法？

此互换反响可逆的，即可用适合的电解质冲刷，使 树脂经过化学或许物理的方法将功能基与高分子骨架相联合，实现预约功能。①.分子合成化学方法：分子构造设计、官能团设计、引入感光功能公司则赐予了资料感光性。举措：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③. 复合手段：如将高分子中掺入银粉获得导电高分子。 复合两种或几种高分子：纤维复合、层叠复合、细粒复合、互穿网络等方法，可得 功能。(1、功能性小 分子的高分子资料化 2、高分子资料的功能化 )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)----锦纶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)---- 氨纶聚间苯二甲酰间苯二胺纤维---- 芳纶1313 聚氯乙烯纤维(PVC) 氯纶1/7其次章 离子互换树脂什么是离子互换树脂？离子互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 什么是互换容量？ 互换容量是表示树脂互换力气大小的量，常以每克干树脂能互换的离子毫克当量数表示。离子互换树脂的种类 〔一〕依据离解的基团的性质，可分为 ：①阳离子互换树脂

〈1〉强酸性〔聚苯乙烯系〕，

互换基：磺酸 －SOH〈2〉中酸性〔聚苯乙烯系〕

互换基：—P=O(OH)2〈3〉弱酸性〔甲基丙烯酸系〕强碱性〔聚苯乙烯系〕互换基： 季胺

3互换基：羧基—COOHOH叔胺

②阴离子互换树脂 《1》弱碱性〔聚苯乙烯系〕互换基：氨基— 2

〔二〕依据高分子基体〔即骨架〕分

：苯乙烯系统树脂；丙烯酸—甲基丙烯酸酯系统树脂；苯酚—间苯二胺系统树脂；环氧氯丙烷系统树脂按性能分:螯合树脂；两性离子互换树脂；耐热性离子互换树脂；氧化复原树脂

〔三〕① 写出聚苯乙烯系统强酸性阳离子互换树脂的合成路线CH2

+CH2CH

CH2

CHCH 2CH

24HSOHSO3Cl

CH 2 CH

CH 2 CHCH2 DVB

CH2CH

SO3 SO 3HCH 2 CH

SO3H②

说明离子互换树脂的离子互换机理。-H+ +Na +Cl- RSO 3-Na ++ H+Cl-机理：化学吸附历程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离子互换④被互换的离子从树脂内部集中至外表⑤被互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 说明离子互换树脂的用途。⑴水办理：是离子互换树脂应用最广泛的一个领域，如硬水溶化，无离子水生产⑵铀的提取和贵金属的分别回收⑶医药、食品等有机化合物分别与提纯①用弱酸性阳离子互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、阴树脂催化剂来取代树脂催化的特长〔一〕树脂催化剂与一般液体酸、碱催化剂比照主要有以下特长：〔 1〕选择性好，副反响低，收率高；〔2〕无腐化性，设施损失小，没有待办理的废酸碱液，环境污染很小，这对 环保有侧重要意义；〔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、固体碱催化剂比照特长有： a:反响条件平和；b:催化剂的孔构造易合成把握，反响界面大。 弊端是：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，因此反响的活性要低于后者。换树脂催化剂合成乙酸己酯，催化活性高，反响时间短，反响条件平和。

承受强酸性阳离子交强酸性阳离子互换树脂性质稳固，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，后办理工艺简洁，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。2/7第三章高吸水资料的构造高分子骨架：适当交联的网状构造 吸水官能团:-COONa-SO3Na-CONH2-CH2-NH2-CH2-OH- C≡N--CH2—O—CH2---吸水原理阶段1较慢。经过毛细管作用吸水。阶段2 经过氢键与树脂的亲水基团作用 ,亲水基团离解, 离子之间的静电斥力使 网络内外产生浸透压 ,水份进一步浸透，起打算性作用。阶段3 跟着吸水量的增大,网络内外的浸透压趋势于零; 而网络扩大的同时,其弹性缩短力也在增加,渐渐抵消阴离子的静电排挤吸水力气保水力气抗盐力气

最终到达吸水均衡。稳固性生理卫生用品 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、种子抽芽、播种保苗、种子营造林、无土种植、贵重树木 的移栽、运输、可提升成活率。〔3〕工业：扮装品的增稠剂、石油工业中的堵漏剂、水泥制品〕〔4〕医学方面：吸水绑带、病床垫。高吸水树脂的制备方法〔1〕自然高分子的改性物〔2〕烯类单体的共聚物

养器、改造荒漠；林业：育苗、植树、保养剂。讲解离子互换树脂与超高吸水性高分子的构造、性能的异同点 ，它们的实质差异是什么同样点：构造上都是交联构造，都有两局部构成即骨架和功能公司；不一样点：离子互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。 实质：1. 性不一样2.交联度不一样离子互换树脂交联度很高，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、浸透压作用共同使水向吸水剂构造内集中，吸水剂网状构造H-键、离子电荷作用使水变为：〔

H-键或离子电荷作用的水〔

亲水基四周的极化水层〔 3〕微孔中的水 〔4〕颗粒空隙和大孔的水评论吸水树脂性能的指标有哪些？

①吸水力气： 以每克吸水剂能吸取水的克数表示，②保水力气 --- 吸水后再失水状况③抗盐力气： 是指吸水剂力气受水中含离子种类和数目的影响 ④稳固性是指生物降解性：在土壤保墒方面，高分子吸水剂不易发霉，不易被细菌损坏，寿命长⑸无毒性：⑹吸氨力气：⑺增粘性 高吸水性资料可分为二类：〔1〕自然高分子的改性物〔举例说明吸水树脂的应用。

2〕烯类单体的共聚物⑴农业、林业方面：① 农业：土壤保墒、种子抽芽、播种保苗、种子养分器、改造荒漠； ②林业：育苗、植树、造林、无土种植、贵重树木的移栽、运输、可提升成活率。⑵工业：扮装品的增稠剂、石油工业中的堵漏剂、枯燥剂、水泥制品保养剂。⑶医学方面：吸水绑带、病床垫6、吸水树脂的制备门路？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3/7水解法⑤聚乙烯醇与酸〔顺丁烯 =酸酐 邻苯=酸酐〕反响法⑥其余：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：吸水膨胀橡胶既拥有高弹性又有吸水力气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必定量的水，体积发生膨胀，且仍拥有必需的高弹性和优秀力气。⑵应用领域：建筑等的防水密封假设水中有大批的Na+ClˉCa2+等离子存在，这些离子能和水形成水合离子，损坏树脂中的亲水基与水形成的极化水2+层；〔2〕离子的存在，减弱了浸透压作用 ，大大降低吸水剂的吸水力气；〔 3〕－COONa,－COOH能和Ca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

，而后冷20~40℃。②将硝酸铈铵用

1mol/L

的硝酸配成质量浓度为

的溶液，并与丙烯腈混淆。

③将丙烯腈的硝酸铈铵溶液参与到淀粉糊中，在

20~40℃下反响1~2h 。〔接枝〕

④用稀氢氧化钠溶液调理

pH值至7，加适当蒸馏水，加热至

80℃，保温30min，除掉未反响的丙烯腈。而后参与丙烯腈

10倍左右的2mol/L氢氧化钠溶液，于

100℃皂化2h

。⑤冷却至室温，用乙酸调理

pH7~7.5，用乙醇沉析，真空抽

滤，于60~80℃下真空枯燥，粉碎即获得高吸水树脂。高分子分别膜的种类？

【第四章 高分子分别膜】按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反浸透膜、纳滤膜 按膜构造：对称性膜、不对称膜、复合膜 按资料分：合成有机聚合物膜、无机资料膜原理：由高分子资料制成的拥有分别功能的膜资料。寻常是利用选择性浸透，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淆物的分别。举例说明高分子分别膜的应用？与水相关：①反浸透技术用于海水淡化②膜过滤用于污水办理： a、反浸透法办理污水 b 、超滤办理污水 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：超滤和反浸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气体浸透：利用有机膜对某些气体拥有选择性浸透和集中的特征，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资料有聚砜、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)(5)

板框式膜组件4/7第五章什么是液晶？ 某些结晶溶化时要经过一种兼有液体和晶体的局部性质的流体的过渡态这种既有液体的流淌性，又有晶体的分子摆列齐整、各向异性的状态，叫做物质的液晶态。小分子液晶的分子外型特色 ？①刚性分子构造，分子间作用劲，分子的长 /宽比：R=L/D 远大于1 棒状或片状②晶体，固态 ，刚性；污浊液体，流淌性与水邻近，光学双折射；透亮液体，各向同性小分子液晶有哪几种种类？⑴按构造①近晶型——靠近结晶构造。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，相互平行摆列成层状构造。分子的长轴垂直于层片平面；在层内，分子摆列保持着大批二维固体有序性。 ②向列型：棒状分子固然也平行摆列，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 这种液晶，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，相互平行摆列成层状构造，长轴在层片平面上。⑵按液晶的形成条件和构成：① 热致性：温度惹起物质到达其液晶态〔相〕的，单调组分，液晶态只好在必定温度范围内消灭。 ②、溶致性 由切合必定构造要求的化合物与溶剂构成的液晶系统。水和外表活性剂〔如硬脂酸钠〕可形成液晶系统高分子液晶有哪些性质？a.有必定的Tc，Tm～Tc区间为液晶态。b. 各向异性：电、光 、磁各向异性 c. 粘度 高分子液晶的粘度特性很特别，它拥有独到的流淌性，使液晶高分子加工过程中自动取向，打算了液晶高分子资料〔如纤维〕拥有高强度、耐高温、耐化性等优秀性能。高分子液晶在构造上有哪些特色？ 〔1〕几何要素：长径比≧ 6.4〔2〕分子间作用劲：有特定基团〔 3〕链结构：刚、柔联合。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。⑵1967年R.Williams公布了液晶的电光效应后，液晶遇到广泛地重视，大大扩展其应用范围，如液晶显示技术等。⑶当前获得广泛应用的液晶高分子，仅有Kevlar 和Xydar等少量品种，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、医疗设施等。 ⑷Xydar 可制成粒状物，用寻常的槽模注模成型，即用惯例设施加工成型，可取代金属、陶瓷5/7【第六章 导电高分子】1导电高分子的种类及其导电机理？〔 导电高分子资料的共同特色－交替的单键、双键共轭构造〕 种类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 p轨道组合成离域π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，使系统能级降低、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电子是没法沿主链挪动的，而π电子虽较易挪动，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能够在分子链上挪动，使高分子成为导电体。导电高分子是指其自己或经过“混杂”后拥有导电性的一类高分子资料。举例说明构造型导电高分子的分子构造特色。导电高分子资料的共同特色－交替的单键、双键共轭构造 比方：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挪动，实现导电力气。2 什么是混杂？混杂起什么作用？在共轭有机分子中σ电子是没法沿主链挪动的，而π电子虽较易挪动，但也相当定域化。移去主链上的电子()()，这些空穴或额外电子能够在分子链上挪动，使高分子成为导电体。作用：半导体到导体的实现门路与传统导电资料比照，导电高分子的有什么特征？①电导率范围宽② 混杂-脱混杂过程可逆③拥有电致变色性④响应速度快说明构造型导电高分子的应用远景。发光二极管颜色可调、可曲折、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，电磁障蔽，信息储存显示，光开关，光计算机，隐身假装检测吸波特征密度小—轻 易加工—薄.复合型导电高分子的用途在自己不具备导电性的高分子资猜中掺混入导电物质， 如炭黑、金属粉、铝箔等，经过分别复合、外表复合等方法构成的复合资料。 导电吸塑片材。炭黑填补能够作为面状发热体。电极资料及电磁障蔽资料6/7

金属纤维填补 有机无机资料填补：抗静电资料，也【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医疗器材、器具：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。拥有药理作用，能够治病。 如：〔1〕自然高分子：明胶，山东的“阿胶”，胰岛素等。⑵把小分子药物联合到高分子载体上药用高分子的性能要求。1〕自己有药理作用的：有药效，副作用小。〔 2〕高分子载体： a. 无毒，不致 b