高分子化学第十章.ppt

1、第十章功能性聚合物、功能性聚合物3360是具有吸附性能、反应性能、光性能、电性能、磁性性能等特殊物理或化学性能的聚合物。10.1吸附分离功能高分子吸附是指液体或气体的部分分子通过各种亲和作用与固体物质结合。应用：利用吸附的选择性，实现复杂物质体系的分离和各种成分的富集和纯化。通过单型吸附，可以实现对复杂体系中某些物质的检查。吸附分离功能高分子：对特定离子或分子有选择性吸附作用的聚合物。吸附分离功能高分子分类：根据吸附机制，可分为化学吸附、物理吸附和亲和吸附聚合物三类茄子。根据其形态，可分为无定形、珠子和纤维。根据孔结构，可分为微孔(凝胶型)、孔、大孔、超大型孔等。10.1.1吸附分离功能高分子

2、骨架结构的合成，为了防止吸附树脂在使用时溶解，其骨架结构通常需要一定程度的粘合，通常是由单乙烯基单体和多乙烯基共聚物组成的交联结构。可以有三种茄子基本形态：无定形、珠子、纤维，其中珠子材料使用最广泛。成酒技术：悬浮聚合501500m沉淀聚合微米级乳液聚合0.050.7m中悬浮聚合应用最广。悬浮聚合得到的交联聚合物球是凝胶型的，凝胶型交联球在干性时气孔很小，只有添加了阳溶剂后才能重建一定的气孔。因此，凝胶型交叉球经常要在好的溶剂中使用。在聚合反应过程中，放入牙冠，可以得到大孔交叉球，其多孔结构是永久性的，也可以在气相和不良溶剂中使用，大孔交叉球的吸附力比凝胶型交叉球更强，在进行化学改造时，可以轻

3、松获得高功能基础的导入率。孔技术：惰性稀释剂，孔线性聚合物，10.1.2化学吸附功能聚合物(1)离子交换裴秀智离子交换裴秀智：通过各种阳离子或负离子和离子键吸附作用对该离子进行离子交换。离子交换裴秀智分类：强酸型绵羊离子交换树脂最具代表性的是聚苯乙烯磺酸裴秀智弱酸型绵羊离子交换树脂，最具代表性的是聚仲胺基或叔胺基，离子交换树脂的应用，用于去除离子3360。例如，阳离子3360用于去除水溶液中的正离子，负离子更换树脂用于去除水溶液中的负离子。将两种离子交换树脂和负离子更换树脂分别连接到柱上使用或混合。用于去除水中的负离子和阳离子，准备离子水、废水处理等。离子交换：利用离子交换可逆性用于离子交换反

4、应，最成功的应用可以用离子交换光谱分离多种离子组成的混合物。酸碱催化反应：两性型阳离子更换树脂是非常有效的高分子酸催化剂，氢氧根型阴离子更换树脂是性能好的高分子碱性催化剂。(2)聚合物螯合物裴秀智聚合物螯合物树脂的特点是，聚合物骨架中连接了对金属离子具有配位功能的螯合物基团，通过选择性螯合物合作实现各种金属离子的富集和富集。可广泛应用于分析检查、污染管理、环境保护和产业生产。例如，-二酮螯合物树脂可以通过甲基丙烯酸丙酮的聚合反应或聚乙烯醇、乙烯酮等反应获得。冠醚螯合物树脂的冠醚结构可以在主链或侧基上。其中侧链形式更多。例如，10.1.3物理吸附功能高分子物理。非极性吸附树脂主要是交联聚苯乙烯大

5、孔树脂，可通过范德华力吸附吸附具有一定疏水性的物质，用于水溶液或空气中有机成分的吸附和富集。中极性吸附树脂主要是交联聚丙烯酸酯类和苯乙烯共聚物。其吸附作用除了范德华力外，氢键也有一定的作用，吸附材料中的疏水基团和亲水基团都有一定的作用，因此水溶液中可吸附疏水材料，有机溶液中可吸附亲水材料。聚丙烯酸酯类吸附树脂通过化学改性引入了强极性基团，成为强极性吸附树脂。例如利用水解反应释放出强烈极性的羧基，其吸附作用主要通过氢键及偶极作用进行。强极性吸附树脂主要用于在非极性溶液中吸附极性强的化合物，吸附化合物的吸附能力与非极性吸附树脂相反，吸附化合物的极性越弱，吸附能力越弱。10.2聚合物试剂及聚合物催化

6、剂10.2.1概述反应活性或具有催化活性的功能机理，以适当的方法引入聚合物骨架，可获得聚合物试剂或聚合物催化剂。基于活动功能的引入有三种茄子基本方法。包含功能性基单体的聚合结合了使聚合物载体功能化的前两种茄子方法。也就是说，通过包含基于功能的单体的聚合，引入特定的功能基础，然后通过化学修改将其转换为其他功能基础。10.2.2高分子试剂及高分子催化剂的优越性，(1)高稳定性和安全性：高分子骨架的引入对功能机理及催化剂分子有一定的屏蔽作用，大大提高了稳定性。第二，聚合物化后，可以大大减少试剂挥发性，提高安全性。(2)易于回收、再生和重复使用，从而降低成本，减少环境污染。(3)利用化学反应选择性高、

7、高分子载体的空间立体效应，实现立体选择合成和分离。(4)后期处理比较简单。反应完成后，通过固体-液体分离方法，可以轻松地将聚合物试剂或聚合物催化剂与反应系统的其他成分分离，并使用(5)过量试剂()完全反应，而不使后期处理复杂化。(6)应用于组合化学合成，可以实现化学反应自动化。尤其在多肽、多核苷酸、多糖等自动化合成工艺等方面具有重要意义。10.2.3聚合物试剂、聚合物氧化还原试剂、聚合物氧化剂、聚合物还原剂、聚合物卤化试剂、聚合物亲核替代试剂、10.2.4聚合物催化剂、离子交换裴秀智催化剂、聚合物负载露易丝酸和超强酸催化渗透过程中分子或离子的大小、形状、化学性质、电荷等各不相同，因此渗透率也不

8、同也就是说，膜对渗透物具有选择性，因此可以利用膜的这种渗透选择性来分离其他化合物。具有这种分离功能的高分子字幕称为高分子分离功能膜。膜中的渗透率称为膜的渗透率，膜中的渗透率不同称为膜的渗透选择性，是分离膜分离功能的基础。10.3.1聚合物分离功能膜分类可分为气体分离膜、液体分离膜、固体分离膜、离子分离膜、微生物分离膜等。膜的孔径或分离物的体积大小：5000nm以上，微粒过滤器1005000nm，微过滤器、血细胞、乳胶等2100nm分离，超滤膜、白蛋白、胃蛋白酶等10，可用于分离木膜，易加盐、游离酸、糖等，主要取决于膜的结构：无致密孔的膜，聚合物可以熔化并挤出薄膜，也可以用聚合物溶液铸造。多孔膜

9、：多孔膜是一种刚性膜，包含不规则分布和徐璐连接的多孔结构。可以通过烧结法、伸展法、轨道蚀刻等方法获得。10.3.2聚合物分离膜的分离器里聚合物分离膜主要有三种茄子基本分离器。(1)体分效应分离器多孔膜的分离机是体分机器。也就是说，在膜渗透过程中，只有体积小于膜孔的分子才能通过膜孔，体积小的渗透物比体积大的渗透物渗透率快。(2)溶解扩散效应分离机器溶解-扩散机理：首先渗透分子溶解在膜的表面，然后通过分离膜扩散，出现在膜的另一侧。溶解度取决于膜和渗透物的亲和力。扩散性取决于膜聚合物的化学结构和分子链运动。致密膜的重要性能之一是，如果分离物在膜中的溶解性差异显著，即使分子大小相似，也能有效地分离。(

10、3)电化学效应分离机制是将离子组嫁接在微孔分离膜上可获得离子交换分离膜，离子交换分离膜的分离机制主要是电化学效果分离机制：吸附分离膜上固定离子组的半离子，筛选效果除外。排斥固定离子群的同离子。10.3.3膜分离技术(1)透析是最早建立的膜分离技术之一，其原理是在浓度下降的驱动下，通过浓度较高的一侧通过分离膜渗透到浓度较低的另一侧，通过下游溶液流动完成分离过程过程。(2)传记透析传记透析是指在电场的作用下，离子通过离子选择性分离膜分别移至相应电极，分离徐璐其他离子的过程。(3)完全蒸发完全蒸发的基本原理是把要分离的混合物放在膜的一侧。其中高挥发性有机溶剂通过蒸汽渗透分离膜，从膜的另一侧收集。其推

11、动力是渗透物蒸发产生的蒸汽压差。(4)微滤、超滤、纳滤和超微滤微滤、超滤、纳滤和超微滤由压力差驱动，分离物从压力高侧向压力低侧移动，使用筛选原理去除溶液中悬浮微粒或溶解溶质的连续膜分离过程。微过滤器可用于去除溶液中的微生物和其他悬浮微粒(0.1-10um)。重要应用节目：除菌(饮用水处理等)，果汁净化，溶液净化，煤气净化等。超滤常用于从液体中去除胶体等级微粒和大分子溶质(2-100nm，分子量1000 1000，000)。主要应用：合成和生物源的大分子溶液中溶质的分离、分子量分布广泛的大分子溶液分级处理、胶体溶液的纯化、在食品工业中废弃的乳清中回收蛋白质等。纳米过滤器主要用于处理中等分子量溶质

12、(0.5 5nm，分子量1001000)。主要用于生活用水的纯化和软化处理，化学工业中催化剂的回收，药物的纯化和富集，活性多肽的回收和浓度，溶剂回收等。超细过滤器(反渗透)是在高压下将分离物从膜的高浓度侧渗透到低浓度侧。主要应用：海水或咸水的脱盐，高硬水的软化，高纯度的制备等。10.4生物医学高分子材料10.4.1生物医学高分子材料的范畴和基本要求，生物医学材料：以医疗为目的，与组织接触并形成功能的非生物材料。广泛用于替代和/或恢复创伤或退化的组织或器官功能，患者的生活质量、生物医学材料必须满足以下基本要求：(1)对与组织短期接触的急性无毒性、无敏感性、无炎症效果、无致癌作用和其他不良反应；(

13、2)具有良好的耐蚀性、相应的生物力学性能和优良的加工性能，适当的生物降解性可以从两个茄子方面看出来。对长期移植到人体的医用高分子材料的耐受性很强，由于生物降解，不需要定期更换。一些高分子材料在植入人体后只需作用一段时间，完成其功能后必须从体内清除。例如外科手术的缝线、医用胶、骨折材料等。生物医学材料主要是金属材料、无机非金属材料(陶瓷材料)和有机高分子材料。其中，聚合物材料在组成、性能和形状(固体、纤维、织物、膜、凝胶)上容易加工成多种变性、复杂的形状和结构，容易与其他材料合成，克服单种材料的很多不足，因此近年来聚合物材料发展迅速，几乎遍及生物医学的所有领域。聚乙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚甲基

14、丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸酯、硅橡胶、聚砜、聚乳酸、聚羟基乙酸等生物医学材料中使用的聚合物有多种。10.4.2恢复性医用高分子人体组织一般可分为软组织(如皮肤、血管、软骨、韧带等)和硬组织(如骨头、牙齿等)两类茄子，相应地，用于高分子医疗材料组织修复的应用也可分为软组织修复材料和硬组织修复材料。(1)软组织修复材料是可应用于软组织修复的聚合物材料，是生物相容性的生物相容性聚合物材料，多用于聚对苯二甲酸酯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚氨酯、硅橡胶、异丁烯聚苯乙烯嵌段共聚物等。填充物是弥补外观缺陷、萎缩、发育不全，满足审美要求的医用材料。常用的高分子材料包括硅橡胶、聚乙烯、聚四氟乙烯。血管移植材料必须与血

15、液兼容，材料不仅要与血液的表面相互作用，而且机械性能和疲劳性能也要与主体血管相似。聚酯布用于大直径人工血管(1238毫米)，聚四氟乙烯用于中等直径(6-12毫米)血管。诱导管用于在人体深处放入液体(如养分、生理盐水、葡萄糖、药物、血液等)或通过血管插入心脏进行检查的导管。制造材料必须是血液商业化、不凝固、不感染的材料。PU和SR是多种大小和长度广泛使用的导水管材料，因为其挠曲性好，容易加工。伤口绷带材料烫伤包材料部分可生物降解聚合物(如骨胶、壳多糖、PLA等高分子绷带材料纱布浸渍聚氨酯预聚合体系外科缝线聚乳酸和共聚物医用胶-腈丙烯酸丁基单体-腈丁基单体(2)硬组织修复材料骨固定材料理想骨固定材

16、料包括部分可生物降解聚合物复合材料、骨折愈合，夹板材料也逐渐被人体分解吸收人工骨骼将长期留在人体内，代替骨骼发挥功能，对材料的机械性能要求很高，是用于准备人工骨骼的主要高分子复合材料(如陶瓷/超分子聚乙烯)。骨水泥人工骨等人工补片与骨之间的连接通常用骨水泥固定。丙烯酸骨水泥应用最广泛，固体粉末成分的主要成分包括甲基丙烯酸甲基聚合物、引发剂(如BPO)、液体成分的主要成分包括甲基丙烯酸甲基单体、少量引发促进剂(如N，N-二甲基苯胺、BPO和氧化还原引发系统)。使用时将两组均匀混合，然后在补丁部位原地收敛，硬化，形成功能。牙科修复材料高分子材料可用于牙冠充电和义齿准备。丙烯酸酯树脂是以前使用的牙冠填充高分子材料，但由于机械强度低，寿命短，因此被牙科复合树脂取代了很多。牙科复合树脂的主要成分包括气体裴秀智、填充物、降粘单体、