高分子期末大作業(yè)

1、1. 簡答高分子材料體系構(gòu)成。按循環(huán)次數(shù)分為哪幾類？并舉例說明。（6分）答：高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。高分子材料是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。高分子材料按來源分類 高分子材料按來源分為天然高分子材料和合成高分子材料。天然高分子是存在于動(dòng)物、植物及生物體內(nèi)的高分子物質(zhì)，可分為天然纖維、天然樹脂、天然橡膠、動(dòng)物膠等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料，此外還包括膠黏劑、涂料以及各種功能性高

2、分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所沒有的或較為優(yōu)越的性能-較小的密度、較高的力學(xué)、耐磨性、耐腐蝕性、電絕緣性等。高分子材料按應(yīng)用分類 高分子材料按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等。橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。其分子鏈間次價(jià)力小，分子鏈柔性好，在外力作用下可產(chǎn)生較大形變，除去外力后能迅速恢復(fù)原狀。有天然橡膠和合成橡膠兩種。纖維分為天然纖維和化學(xué)纖維。前者指蠶絲、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子為原料，經(jīng)過紡絲和后處理制得。纖維的次價(jià)力大、形變能力小、模量高，一般為結(jié)晶聚合物。塑料是以合成樹脂或化學(xué)改性的天然高分子為主要成分，再加入填

3、料、增塑劑和其他添加劑制得。其分子間次價(jià)力、模量和形變量等介于橡膠和纖維之間。通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料;按用途又分為通用塑料和工程塑料。高分子膠粘劑是以合成天然高分子化合物為主體制成的膠粘材料。分為天然和合成膠粘劑兩種。應(yīng)用較多的是合成膠粘劑。高分子涂料是以聚合物為主要成膜物質(zhì)，添加溶劑和各種添加劑制得。根據(jù)成膜物質(zhì)不同，分為油脂涂料、天然樹脂涂料和合成樹脂涂料。高分子基復(fù)合材料是以高分子化合物為基體，添加各種增強(qiáng)材料制得的一種復(fù)合材料。它綜合了原有材料的性能特點(diǎn)，并可根據(jù)需要進(jìn)行材料設(shè)計(jì)。高分子復(fù)合材料也稱為高分子改性，改性分為分子改性和共混改性。功能高分子材料。功能高

4、分子材料除具有聚合物的一般力學(xué)性能、絕緣性能和熱性能外，還具有物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)換、磁性、傳遞和儲存等特殊功能。已實(shí)用的有高分子信息轉(zhuǎn)換材料、高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料、高分子形狀記憶材料和醫(yī)用、藥用高分子材料等。高聚物根據(jù)其機(jī)械性能和使用狀態(tài)可分為上述幾類。但是各類高聚物之間并無嚴(yán)格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工藝，可以制成塑料，也可制成纖維，比如尼龍就是如此。而聚氨酯一類的高聚物，在室溫下既有玻璃態(tài)性質(zhì)，又有很好的彈性，所以很難說它是橡膠還是塑料。按照材料應(yīng)用功能分類高分子材料分為通用高分子材料、特種高分子材料和功能高分子材料三大類。通用高分子材料指

5、能夠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，已普遍應(yīng)用于建筑、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、電氣電子工業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)主要領(lǐng)域和人們?nèi)粘Ｉ畹母叻肿硬牧稀＿@其中又分為塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料等不同類型。特種高分子材料主要是一類具有優(yōu)良機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能的高分子材料，如聚碳酸酯、聚酰亞胺等材料，已廣泛應(yīng)用于工程材料上。功能高分子材料是指具有特定的功能作用，可做功能材料使用的高分子化合物，包括功能性分離膜、導(dǎo)電材料、醫(yī)用高分子材料、液晶高分子材料等。按高分子主鏈結(jié)構(gòu)分類 碳鏈高分子:分子主鏈由C原子組成，如: PP、PE、PVC雜鏈高聚物:分子主鏈由C、O、N、P等原子構(gòu)成。如:聚酰胺、聚酯、硅油元素有機(jī)高聚物:分子主鏈不含C原子

6、，僅由一些雜原子組成的高分子。如:硅橡膠其它分類 按高分子主鏈幾何形狀分類:線型高聚物，支鏈型高聚物，體型高聚物。按高分子微觀排列情況分類:結(jié)晶高聚物，半晶高聚物，非晶高聚物。按循環(huán)次數(shù)分類聚合物再生循環(huán)次數(shù)還可以分為四級循環(huán)。如果產(chǎn)品或材料在完成使用目的后仍具有良好的物理性能和化學(xué)性能的材料，能再使用或再制成與原來相同的產(chǎn)品被稱為一級循環(huán)。例如材料在生產(chǎn)過程中剩余的邊角余料。二級循環(huán)：使用循環(huán)的材料制成新的產(chǎn)品，具有不同的規(guī)格，如回收的PP、PE制造有色塑料袋。三級循環(huán)：是從廢料回收化學(xué)原料或能量，如回收溶劑，裂解聚合物回收油等。四級循環(huán)：把廢料進(jìn)行焚燒處理，必要時(shí)可以回收能量，用于加熱水、

7、發(fā)電等。例如垃圾發(fā)電。2. 分別解釋聚合物單體、鏈節(jié)、聚合度。（6分）答：聚合物單體：是指合成聚合物的起始原料。 聚合物鏈節(jié)：是指組成聚合物的每一基本重復(fù)結(jié)構(gòu)單元；聚合度(Degree of Polymerization) :聚合度指聚合物分子鏈中連續(xù)出現(xiàn)的重復(fù)單元(或稱鏈節(jié))的次數(shù)。用n表示。是衡量聚合物分子大小的指標(biāo)。以重復(fù)單元數(shù)為基準(zhǔn)，即聚合物大分子鏈上所含重復(fù)單元數(shù)目的平均值;以結(jié)構(gòu)單元數(shù)為基準(zhǔn)，即聚合物大分子鏈上所含單個(gè)結(jié)構(gòu)單元數(shù)目。由于高聚物大多是不同分子量的同系物的混合物，所以高聚物的聚合度是指其平均聚合度。聚合物是由一組不同聚合度和不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的同系物的混合物所組成，因此聚合度

8、是統(tǒng)一計(jì)平均值。3. 高分子鏈一般分為線型結(jié)構(gòu)、支鏈型結(jié)構(gòu)、體型結(jié)構(gòu)，試說明各自特點(diǎn)，并結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)簡述熱塑性塑料和熱固性塑料的一般性質(zhì)。（6分）答：線型結(jié)構(gòu)：彈性、塑性好，硬度低，是熱塑性材料；支鏈型：近于線性結(jié)構(gòu)；體型結(jié)構(gòu)：硬度高，脆性大，無彈性和塑性，是熱固性材料。熱塑性塑料 加熱時(shí)變軟以至流動(dòng)，冷卻變硬，這種過程是可逆的，可以反復(fù)進(jìn)行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酪，聚酰胺、丙烯酸類塑料、其它聚烯侵及其共聚物、聚諷、聚苯醚，氯化聚醚等都是熱塑性塑料。熱塑性塑料中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結(jié)構(gòu)，分子鏈之間無化學(xué)鍵產(chǎn)生，加熱時(shí)軟化流動(dòng)冷卻變硬的過程是物理變化。 熱固

9、性塑料 第一次加熱時(shí)可以軟化流動(dòng)，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)一交鏈固化而變硬，這種變化是不可逆的，此后，再次加熱時(shí)，已不能再變軟流動(dòng)了。正是借助這種特性進(jìn)行成型加工，利用第一次加熱時(shí)的塑化流動(dòng)，在壓力下充滿型腔，進(jìn)而固化成為確定形狀和尺寸的制品。這種材料稱為熱固性塑料。 熱固性塑料的樹脂固化前是線型或帶支鏈的，固化后分子鏈之間形成化學(xué)鍵，成為三度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不僅不能再熔觸，在溶劑中也不能溶解。酚醛、服醛、三聚氰胺甲醛、環(huán)氧、不飽和聚酯、有 機(jī)硅等塑料，都是熱固性塑料。4. 簡述高分子材料在加工成型中的物理和化學(xué)變化？（6分）答：高分子材料成型加工是獲取高分子材料制品、體現(xiàn)材料特性和開發(fā)新材料

10、的重要手段。高分子材料成型加工，是指通常通過溫度的作用，使得高分子材料受熱熔化，再通過成型設(shè)備加工成所需要的結(jié)構(gòu)形狀的產(chǎn)品的過程。有注、擠、吹、吸、拉等等。物理：熔融、結(jié)晶，固化，分子鏈構(gòu)象變化，溶脹，取向 化學(xué)：化學(xué)鍵斷裂、重組，交聯(lián)（橡膠硫化）加工過程中高分子的結(jié)晶： 通常將高分子在等溫條件下的結(jié)晶稱為靜態(tài)結(jié)晶過程。但實(shí)際上高分子加工過程大多數(shù)情況下結(jié)晶都不是等溫的，而且熔體還要受到外力的作用，產(chǎn)生流動(dòng)和取向等。這些因素都會影響結(jié)晶過程。溫度是高分子結(jié)晶過程中最敏感的因素，過冷度愈大，結(jié)晶時(shí)間愈短，結(jié)晶度降低，并使達(dá)到最大結(jié)晶度的溫度下降。熔化溫度與在該溫度的停留時(shí)間會影響聚合物中可能殘存

11、的微小有序區(qū)域或晶核的數(shù)量。如果上次結(jié)晶溫度高，則結(jié)晶度也高，晶粒較完整，故重新融化需較高溫度；加工溫度高，高分子中原有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)破壞愈多，殘存的晶核愈少。在熔融溫度低和熔融時(shí)間短，則體系中存在的晶核將引起異相成核作用，故結(jié)晶速度快，結(jié)晶尺寸小而均勻，并有利于提高制品的力學(xué)強(qiáng)度、耐磨性和熱畸變溫度。高分子在紡絲、薄膜拉伸、注射、擠出、模壓和壓延等成型加工過程中受到高應(yīng)力作用時(shí)，有加速結(jié)晶作用的傾向。這是應(yīng)力作用下高分子熔體取向產(chǎn)生了誘發(fā)成核作用所致，使晶核生成時(shí)間大大縮短，晶核數(shù)量增加，以致結(jié)晶速度增加。應(yīng)力對晶體結(jié)構(gòu)和形態(tài)也有影響。在剪切或拉伸應(yīng)力作用下，熔體中往往生成一長串的纖維狀晶體，隨

12、應(yīng)力或應(yīng)變速率增大，晶體中伸直鏈含量增多，晶體熔點(diǎn)升高。壓力也能影響球晶的大小和形狀，低壓下能生成大而完整的球晶，高壓下則生成小而形狀很規(guī)則的球晶。高分子分子的鏈結(jié)構(gòu)與結(jié)晶過程有密切關(guān)系。分子量愈高，大分子及鏈段結(jié)晶的重排運(yùn)動(dòng)愈困難，所以高分子的結(jié)晶能力一般隨分子量的增大而降低。結(jié)晶過程分子鏈的斂集作用使高分子體積收縮、比容減小和密度增加，密度增大意味著分子鏈之間引力增加，所以結(jié)晶高分子的力學(xué)性能、熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性等相應(yīng)提高，但耐應(yīng)力龜裂能力降低。 加工過程中高分子的降解： 高分子加工通常是在高溫和應(yīng)力作用下進(jìn)行的，高分子可能由于受到熱和應(yīng)力的作用或由于高溫下高分子中微量雜質(zhì)及空氣中氧的作用

13、而導(dǎo)致分子量降低，大分子結(jié)構(gòu)改變等化學(xué)變化。通常稱分子量降低的作用為降解。除了少數(shù)有意進(jìn)行的降解以外，大多數(shù)是有害的。因此加工過程大多數(shù)情況下都應(yīng)設(shè)法盡量減少和避免高分子降解。必須嚴(yán)格控制原材料技術(shù)指標(biāo)，使用合格材料；使用前對高分子進(jìn)行干燥；確定合理的加工工藝和加工條件；加工設(shè)備和模具應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)；根據(jù)高分子的特性，特別是加工溫度較高的情況，在配方中考慮使用抗氧劑、穩(wěn)定劑等以加強(qiáng)高分子對降解的抵抗能力。 加工過程中高分子的交聯(lián)： 高分子加工過程，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)稱為交聯(lián)，通過交聯(lián)反應(yīng)能制得體型高分子。同線型高分子比較，體型的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、耐溶劑性、化學(xué)穩(wěn)定性和制品的形狀穩(wěn)定性等均有

14、所提高。加工過程大多數(shù)情況下，高分子的交聯(lián)都是通過大分子上活性中心間的反應(yīng)與交聯(lián)劑間的反應(yīng)來進(jìn)行的。可以分為游離基交聯(lián)反應(yīng)和逐步交聯(lián)反應(yīng)。交聯(lián)反應(yīng)既可以在大分子和低分子之間進(jìn)行，也可以在大分子之間進(jìn)行，通常至少有一種反應(yīng)物質(zhì)是線型高分子。溫度、硬化時(shí)間、反應(yīng)物的官能度和應(yīng)力都會影響交聯(lián)。5. 什么是天然高分子材料、合成高分子材料？（6分）答：天然高分子材料即自然界中存在的物質(zhì)，而非人工合成，在生物界中，構(gòu)成生物體的蛋白質(zhì)，纖維素甲殼素;攜帶生物遺傳信息的核酸;食物中的淀粉，衣服原料的棉、毛、絲、麻以及木材、天然橡膠等等，都是天然高分子。非生物界中，如長石、石英、金剛石等，都是無機(jī)高分子。天然高

15、分子可以通過化學(xué)加工成天然高分子的衍生物，從而改變其加工性能和使用性能。例如，硝酸纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥基丙基纖維素，硫化橡膠等。合成高分子材料是人工合成的有機(jī)高分子材料，例如塑料、合成纖維和合成橡膠。6. 有機(jī)高分子材料環(huán)境負(fù)荷特征是什么?與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展應(yīng)考慮哪些措施？（6分）答：在生產(chǎn)過程中的資源消耗以及污染的產(chǎn)生，例如原材料的消耗，采用有毒原料的生產(chǎn)方式，廢液廢棄物的產(chǎn)生。加工過程中能源的消耗及添加劑危害，例如重金屬添加劑、氟氯烴的發(fā)泡劑、增塑劑、殘留單體、石棉的致癌性等。高分子材料燃燒的發(fā)煙性和有毒氣體會污染大氣。高分子材料廢棄后堆積、焚燒以及再利用等問題。措施：傳統(tǒng)材料的

16、改造，主要包括材料制備、加工中的清潔技術(shù)，合成工業(yè)的綠色化；廢棄物的回收利用；提高材料的使用壽命等。新材料的研發(fā)及應(yīng)用，例如可降解的高分子材料，環(huán)境友好的新型功能高分子材料，增加在環(huán)境材料設(shè)計(jì)過程中的環(huán)境協(xié)調(diào)性評估，增加材料在生產(chǎn)應(yīng)用過程中環(huán)境負(fù)荷的研究。7. 舉例說明生產(chǎn)過程、加工過程、使用過程、廢棄過程所引起的化境問題。（6分）答：生產(chǎn)過程采用有毒原料的生產(chǎn)方法造成的環(huán)境問題，利用制造高分子化合物的某些原料或單體是有毒的，會造成一定的環(huán)境污染和對人體健康的傷害；排放廢液和廢棄物，高分子材料的生產(chǎn)過程中使用的大量有機(jī)溶劑、水以及形成的廢棄物，都存在著嚴(yán)重的環(huán)境問題。加工過程使用重金屬添加劑（

17、鎘系、鉛系等重金屬化合物）、增塑劑等造成的環(huán)境問題。使用過程高分子材料的燃燒引起的環(huán)境問題，多數(shù)高分子材料具有燃燒性，遇火易燃，并釋放大量煙霧和有毒氣體，其擴(kuò)散速度超過火災(zāi)蔓延速度。高分子材料燃燒時(shí)的分解產(chǎn)物為CO、CO2、COCl2、HF、HCl、HBr、HCN、NO2、SO2、H2S等，其中水溶性產(chǎn)物對動(dòng)物有窒息作用，滲入肺部，導(dǎo)致血液中毒。廢棄過程廢棄高分子材料主要來源有兩個(gè)：樹脂生產(chǎn)和制品成形中形成的廢棄高分子材料，連續(xù)聚合過程中，當(dāng)需要更換產(chǎn)品牌號時(shí)壞產(chǎn)生渡料；一些聚合物不溶于其單體的聚合過程中產(chǎn)生粘釜物；在聚合物輸送、包裝過程中會產(chǎn)生落地料、不合格料；生產(chǎn)產(chǎn)品過程中形成的某些低分子

18、副產(chǎn)品。以及制品成形過程中產(chǎn)生的廢品和邊角料等等。高分子材料使用過程中形成的廢棄高分子材料，是廢棄高分子材料中的最主要的部分，也是環(huán)境污染及回收的主要部分。主要分布在農(nóng)業(yè)部門、商業(yè)部門、日用品、工業(yè)領(lǐng)域。8. 可降解高分子材料有哪些降解方式？說明每一種降解方式發(fā)生的過程及特點(diǎn)。（7分）答：主要有生物降解、化學(xué)降解、光催化降解三種方式生物降解：生物可降解的機(jī)理大致有以下3 種方式：生物物理作用：由于生物細(xì)胞增長而使聚合物組分水解，電離質(zhì)子化而發(fā)生機(jī)械性的毀壞，分裂成低聚物碎片；生物化學(xué)作用：微生物對聚合物作用而產(chǎn)生新物質(zhì)；酶直接作用：被微生物侵蝕部分導(dǎo)致材料分裂或氧化崩裂。特點(diǎn)：生物降解不會產(chǎn)生

19、二次污染，且對高分子材料的利用徹底，最后分解為二氧化碳和水并釋放能量供微生物生長，但是其對環(huán)境條件要求高，極端條件阻礙微生物生長，因此在一些環(huán)境惡劣的地方難以應(yīng)用?；瘜W(xué)降解：主要指熱氧化、自由基取代、水解等。采用一些化學(xué)試劑或創(chuàng)造一定的化學(xué)條件，如溫度、壓強(qiáng)等使其長鏈分子斷裂或者與其他自由基發(fā)生取代反應(yīng)，從而使高分子材料變?yōu)榈头肿渔湽?jié)，從而達(dá)到降解的目的。特點(diǎn)：反應(yīng)條件容易達(dá)到，反應(yīng)速度快，反應(yīng)容易控制，但是化學(xué)降解用到的一些化學(xué)試劑必然會造成對環(huán)境的二次污染以及對新產(chǎn)物的去除。光催化降解：光降解通常是指有機(jī)物在光的作用下，逐步氧化成低分子中間產(chǎn)物最終生成CO2、H2O及其他的離子如NO3-、

20、PO43-、Cl-等。有機(jī)物的光降解可分為直接光降解、間接光降解。前者是指有機(jī)物分子吸收光能后進(jìn)一步發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。后者是周圍環(huán)境存在的某些物質(zhì)吸收光能成激發(fā)態(tài)，再誘導(dǎo)一系列有機(jī)污染的反應(yīng)。間接光降解對環(huán)境中難生物降解的有機(jī)污染物更為重要。特點(diǎn)：光降解的可控性好，但是光降解在陽光不足或非光照條件下難降解的問題有待解決。9. 簡述生物降解材料的可降解機(jī)理、應(yīng)用范圍、發(fā)展趨勢。（7分）答：生物降解材料的生物降解，是指生物降解材料在生物作用下發(fā)生降解、同化的過程。發(fā)揮生物降解作用的微生物主要包括真菌、霉菌或藻類，降解機(jī)理主要可分為3類：(1)生物物理作用:由于生物細(xì)胞增長而使聚合物組分水解、電離或質(zhì)

21、子化而發(fā)生機(jī)械性破壞，分裂成低聚物碎片;(2)生物化學(xué)作用:微生物對聚合物作用而產(chǎn)生新物質(zhì)(CH4，CO2和 H2O);(3)酶直接作用:微生物侵蝕導(dǎo)致材料分裂或氧化崩裂.生物降解材料的應(yīng)用范圍：（1）環(huán)保領(lǐng)域：水資源環(huán)境領(lǐng)域、食品容器和包裝行業(yè)、農(nóng)林業(yè)方面；（2）醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：外科手術(shù)縫合線、藥物緩釋劑、骨固定材料、人造皮膚生物降解材料發(fā)展趨勢：最理想的生物可降解材料是利用可再生資源，即利用生物合成的方法得到的生物材料。這種生物材料可以被生物所重新利用，能夠降解，產(chǎn)物最好是二氧化碳和水，從而使這種材料的生產(chǎn)和使用納入自然界的循環(huán)。近年來比較活躍的五大熱門可降解材料：（1）淀粉：淀粉及其衍生物因?yàn)?/p>

22、生物降解性好，價(jià)格低廉而被改性作為填充塑料的重點(diǎn)，并且其接枝物在很多方面具有廣泛的應(yīng)用前景。利用植物中的淀粉、纖維素和木質(zhì)素等，以及利用動(dòng)物中的殼聚糖、氨基葡聚糖、動(dòng)物膠，以及海洋生物的藻類等，可制造有價(jià)值的生物可降解聚合物。高含量淀粉基聚合物則可以做為完全生物降解型聚合物。因而，將淀粉改性后，與聚己內(nèi)酯等生物合成的降解聚合物共混，以此來提高材料的降解性和力學(xué)性能，已經(jīng)成為當(dāng)前生物降解材料研究的熱點(diǎn)之一。淀粉應(yīng)用：淀粉的用途十分廣泛,可制作粘膠,塑料,食品等多種產(chǎn)品。如名菜豬肉燉粉條是用紅薯淀粉做的，龍口粉絲是用綠豆淀粉做的。淀粉牙簽一般是用玉米和綠豆的淀粉制成。淀粉牙簽經(jīng)濟(jì)環(huán)保，能避免大量森

23、林資源被砍伐，它是國際綠色工業(yè)浪潮的必然產(chǎn)物，具有很強(qiáng)的市場潛力和競爭力。（2）聚乳酸：由生物合成的聚乳酸可作為天然生物材料，它是由生物發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸經(jīng)人工化學(xué)合成而得到的聚合物，但仍保持著良好的生物相容性和生物可降解性，具有與聚酯相似的防滲透性，同時(shí)具有與聚苯乙烯相似的光澤度、透光性和加工性。（3）聚己內(nèi)酯（4）聚丁二酸丁二醇酯（5）聚羥基脂肪酸酯10.什么是功能高分子材料和智能高分子材料？各自有哪些應(yīng)用？（7分）答：功能高分子材料：一般指具有傳遞、轉(zhuǎn)換或貯存物質(zhì)、能量和信息作用的高分子及其復(fù)合材料，或具體地指在原有力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，還具有化學(xué)反應(yīng)活性、光敏性、導(dǎo)電性、催化性、生物相容性、藥

24、理性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)換性、磁性等功能的高分子及其復(fù)合材料。功能高分子材料是上世紀(jì)60年代發(fā)展起來的新興領(lǐng)域，是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領(lǐng)域后開發(fā)涌現(xiàn)出的新材料。近年來(2011年)，功能高分子材料的年增長率一般都在10%以上，其中高分子分離膜和生物醫(yī)用高分子的增長率高達(dá)50%。應(yīng)用包括：(1)化學(xué)功能：離子交換樹脂、螯合樹脂、感光性樹脂、氧化還原樹脂、高分子試劑、高分子催化劑、高分子增感劑、分解性高分子，電子交換樹脂.(2)物理功能：導(dǎo)電性高分子(包括電子型導(dǎo)電高分子、高分子固態(tài)離子導(dǎo)體、高分子半導(dǎo)體)、高介電性高分子(包括高分子駐極體、高分子壓電體)、高分子光電導(dǎo)體、高分子光生

25、伏打材料、高分子顯示材料、高分子光致變色材料等.(3)復(fù)合功能：高分子吸附劑、高分子絮凝劑、高分子表面活性劑、高分子染料、高分子穩(wěn)定劑、高分子相溶劑、高分子功能膜和高分子功能電極等.(4)生物、醫(yī)用功能：抗血栓、控制藥物釋放和生物活性等 .智能高分子材料：是指能感覺周圍環(huán)境變化，而且針對環(huán)境的變化能采取響應(yīng)對策的高分子材料。又稱：智能聚合物、機(jī)敏性聚合物、刺激響應(yīng)型聚合物、環(huán)境敏感型聚合物。主要用途包括：（1）智能高分子凝膠（刺激響應(yīng)性高分子凝膠）-受到環(huán)境刺激時(shí)會隨之響應(yīng)，發(fā)生結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)變化的凝膠；（2）智能藥物釋放體系-當(dāng)藥物所在環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，體系能夠感知并做出相應(yīng)的反應(yīng)，

26、以一定的形式（定向、定時(shí)、定量）調(diào)控釋放藥物，從而達(dá)到最佳治療效果的系統(tǒng)。（3）記憶功能高分子材料-應(yīng)力記憶、形狀記憶、體積記憶、色澤記憶（4）智能高分子膜-以高分子膜的形式對環(huán)境進(jìn)行感知、響應(yīng)且具有多功能發(fā)現(xiàn)能力的膜用材料。（5）聚合物電流變流體-由高介電常數(shù)的聚合物顆粒懸浮在低介電常數(shù)的液體中構(gòu)成，可有效解決無機(jī)電流變液的沉降和材料對器件的磨損等問題。聚合物：以離子型聚合物和聚合物半導(dǎo)體為主。（6）智能織物-防水透濕織物、變色紡織品、調(diào)溫紡織品、智能安全防護(hù)紡織品等。11. 高分子綠色合成表現(xiàn)為哪幾點(diǎn)要求？（7分）答：高分子綠色合成表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)要求：（1）反應(yīng)原料應(yīng)選擇自然界中含量豐富的

27、物質(zhì)，而且對環(huán)境無害，避免使用自然界中的稀缺資源，尤其是選擇農(nóng)副產(chǎn)品作為原料是最好的選擇。 （2） 聚合過程中使用的溶劑實(shí)現(xiàn)無毒化 采用水、離子液體、超臨界流體作溶劑，或?qū)κ褂玫挠卸救軇┻M(jìn)行循環(huán)利用，并降低其在產(chǎn)品中的殘留率。 （3） 聚合過程使用新技術(shù)（4） 采用高效無毒化的催化劑 高效無毒化的催化劑提高催化效率，縮短聚合時(shí)間，降 高效無毒化的催化劑 低反應(yīng)所需的能量。 （5） 聚合過程中沒有副產(chǎn)物的生成至少沒有副產(chǎn)物的生成至少沒有有毒副產(chǎn)物的生成。 12.什么是聚合物的結(jié)晶性，利于結(jié)晶的因素包括哪些？（7分）答：結(jié)晶性聚合物和非結(jié)晶性聚合物。后者是在任何條件下都不能結(jié)晶的聚合物，而前者是在

28、一定條件下能結(jié)晶的聚合物，即結(jié)晶性聚合物可處于晶態(tài)，也可以處于非晶態(tài)。聚合物結(jié)晶能力和結(jié)晶速度的差別的根本原因是不同的高分子具有不同的結(jié)構(gòu)特征，而這些結(jié)構(gòu)特征中能不能和容易不容易規(guī)整排列形成高度有序的晶格是關(guān)鍵。利于結(jié)晶因素內(nèi)部因素：聚合物結(jié)晶的主要因素就是內(nèi)部分子空間排列的規(guī)整性，結(jié)構(gòu)越規(guī)整，越容易結(jié)晶，反之則越不容易，成為無定型聚合物；嚴(yán)整的重復(fù)空間結(jié)構(gòu)，允許部分不規(guī)整，不能太多，規(guī)整占優(yōu)勢。第二是保持整齊排列的能力。第三是較小的鏈節(jié)和柔順性影響，鏈節(jié)小，容易形成晶核，柔順性小不易纏繞，排列成序的機(jī)會多。外部因素：適當(dāng)?shù)睦鋮s溫度；結(jié)晶過程中所受各種應(yīng)力影響；成核劑的添加；退火處理等都可以提

29、高結(jié)晶度。13. 簡述你對綠色高分子材料及其發(fā)展前景的理解。（7分）答：綠色高分子材料是一種對環(huán)境友好的材料,它充分、合理地利用資源和能源,并把整個(gè)預(yù)防污染環(huán)境的戰(zhàn)略持續(xù)地應(yīng)用于生產(chǎn)全過程和產(chǎn)品生命周期全過程,以減少對人類和環(huán)境的危害。綠色高分子材料包括高分子材料本身與應(yīng)用及處理方面的內(nèi)容。前者是指高分子合成的無害化及其對環(huán)境的友好,后者是指可降解高分子材料的合成與使用及其對環(huán)境穩(wěn)定型高分子材料的回收與循環(huán)使用。高分子材料的綠色化主要表現(xiàn)在可降解性。目前研究最多的是可降解塑料。隨著綠色化學(xué)的發(fā)展,人們對綠色高分子材料認(rèn)識的加深,可以預(yù)測:(1)利用新的合成方法,使材料的生產(chǎn)、使用及回收與環(huán)境相

30、協(xié)調(diào);(2)探尋高效生產(chǎn)技術(shù),合理選擇聚合單體,使高分子材料朝精細(xì)化、功能化、高性能化以及生態(tài)化方向發(fā)展;(3)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案,根據(jù)高分子材料制品的用途進(jìn)行相應(yīng)的可降解設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)資源再生利用。14. 簡述醫(yī)用高分子材料的分類，并對醫(yī)院醫(yī)療廢棄物分類處理現(xiàn)狀進(jìn)行分析、提出建議。（8分）答：醫(yī)用高分子材料是指用以制造人體內(nèi)臟、體外器官、藥物劑型及醫(yī)療器械的聚合物材料。其來源包括天然生物高分子材料和合成生物高分子材料。天然醫(yī)用高分子材料來源于自然，包括纖維素、甲殼素、透明質(zhì)酸、膠原蛋白、明膠及海藻酸鈉等;合成醫(yī)用高分子材料是通過化學(xué)方法，人工合成的用于醫(yī)用的高分子材料，目前常用的有聚氨酯、硅橡膠、聚酯

31、纖維、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。按照材料的性質(zhì)，醫(yī)用高分子材料可分為非降解和可生物降解兩大類。其中非生物降解的材料包括:聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、硅橡膠、聚氨酯、聚醚醚酮等，其在生理環(huán)境中能夠長期保持穩(wěn)定，不發(fā)生降解、交聯(lián)和物理磨損等，并具有良好的力學(xué)性能。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復(fù)和制造人工器官、人造血管、接觸鏡和黏結(jié)劑等?？山到馍锊牧习?膠原、脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚磷腈等，這些材料能在生理環(huán)境中發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，且降解產(chǎn)物能通過正常的新陳代謝被機(jī)體吸收或排出體外，主要用于藥物

32、釋放載體及非永久性植入器械。醫(yī)療廢棄物主要是指醫(yī)療機(jī)構(gòu)包括醫(yī)院和診所的醫(yī)務(wù)人員在為病人進(jìn)行診斷、治療、衛(wèi)生處理過程中或在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中產(chǎn)生的廢棄物。醫(yī)療廢棄物分類：（1）醫(yī)療廢棄物分類目錄分類 ：明確將醫(yī)療廢棄物分為5類,即感染性廢物、病理性廢物、損傷性廢物、藥物性廢物和化學(xué)性廢物。其中感染性廢物是指攜帶病原微生物具有引發(fā)感染性疾病傳播危險(xiǎn)的廢物;病理性廢物是診療過程中產(chǎn)生的人體廢棄物和醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物尸體等;損傷性廢物是指能夠?qū)θ梭w產(chǎn)生傷害的廢棄醫(yī)用銳器;藥物性廢物包括過期、淘汰、變質(zhì)或者被污染的廢棄藥品、疫苗、血液制品等;化學(xué)性廢物是指具有毒性、腐蝕性、易燃易爆性的廢棄化學(xué)物品。 （2）國外主

33、要分類方法 ：日本對垃圾的分類方法相對簡 約 ,醫(yī)療垃圾被分為3類,即放射性垃圾、非感染性垃圾 及感染性垃圾。國內(nèi)有些學(xué)者也傾向于這種分類方法 。德國將醫(yī)療垃圾分為5類,其中A類為與生活垃圾相類似的固體物廢,不具有傳染性;B類不具有傳染性,如普通病人使用的包扎繃帶、排泄物、一次性針頭,對其有特殊的預(yù)防受傷和感染的危險(xiǎn)要求;C類具有傳染性,來源于有感染的地方,對其有特殊的預(yù)防感染和防止受傷的危險(xiǎn)要求;D類為化學(xué)試劑、藥品、消毒物質(zhì)等,不具有傳染性;E類為軀體各部分及器官等,對其有附加的要求。其處理方式根據(jù)其傳染性及可回收性不同,各有不同。（3）國內(nèi)部分醫(yī)院實(shí)際分類方法：國內(nèi)一些醫(yī)院將醫(yī)療 垃圾分

34、為4類:一是可回收的藥品及注射器、輸液器的外包裝材料,如紙盒、塑料袋等;二是沾染病人血液、體液或藥液的醫(yī)療廢棄物,如棉簽、紗布、安瓿、小藥瓶等;三是一次性注射器、輸液器;四是注射針頭、刀片等銳利物品。醫(yī)療廢棄物分類工作中存在的主要問題：（1）醫(yī)療廢棄物混淆放置的情況普遍存在 一般而言, 省、市級大型醫(yī)院醫(yī)療廢棄物與生活垃圾完全分開堆放收集,而一些小型醫(yī)院工作區(qū)與生活區(qū)沒有完全分開,醫(yī)療垃圾與生活垃圾堆在一起。（2）非感染性醫(yī)療廢棄物均作為醫(yī)療廢棄物處理造成極大浪費(fèi) 一次性醫(yī)療用品及藥品的外包裝材料如塑料袋、包裝紙盒等不屬于感染性垃圾,應(yīng)本著“無害化、減量化、資源化”的原則,按生活垃圾處理。有一

35、些醫(yī)療機(jī)構(gòu)對使用后的一次性醫(yī)療用品采取不分離、不毀形、不浸泡的處置措施。把輸液瓶連同帶頭皮針的輸液管一起作為損傷性廢物放置;非感染性可回收處理的再生性材料混同于有害醫(yī)療廢棄物,造成無端浪費(fèi),同時(shí)加大了廢棄物處理的負(fù)擔(dān),增加了排污、廢氣、殘?jiān)榷挝廴镜臋C(jī)會。（3）一次性物品的管理仍有違規(guī)現(xiàn)象 使用后的一次性使用醫(yī)療用品視為感染性廢物,經(jīng)收集毀形后浸泡消毒,由衛(wèi)生廳指定的部門收回。醫(yī)療廢棄物分類處理環(huán)節(jié)中存在的主要問題：（1）分類收集方法尚未統(tǒng)一,在設(shè)備使用和管理上存在差異；（2）對不同類別醫(yī)療廢棄物的處理方法和過程不符合有關(guān)要求。建議：（1）醫(yī)療廢棄物的分類方法需要進(jìn)一步明確和統(tǒng)一 對 于部分

36、醫(yī)療廢棄物分類如何界定,常是干擾一線醫(yī)務(wù)人員正確處理醫(yī)療廢棄物的障礙,由此需要有關(guān)部門出臺關(guān)于醫(yī)療廢棄物更加明確的分類方法指導(dǎo)臨床工作。（2）醫(yī)療廢棄物的分類收集需要進(jìn)一步細(xì)化 醫(yī)院從不 同類別醫(yī)療廢棄物收集容器、器具的選擇到垃圾收集、轉(zhuǎn)運(yùn)中的標(biāo)識管理等流程入手進(jìn)一步細(xì)化醫(yī)療廢棄物的分類收集工作。另外,醫(yī)療廢棄物管理工作應(yīng)取得病人及家屬的配合,告訴他們什么是醫(yī)療廢棄物,該如何回收,并在病房里設(shè)置回收棉簽的小盒,護(hù)士定期巡視,取回棉簽保證醫(yī)療廢棄物不混放、混排 。 （3）醫(yī)療廢棄物的分類處理方法需要進(jìn)一步規(guī)范 我國 根據(jù)材料性質(zhì)將可焚燒處理和不可焚燒處理的醫(yī)療廢棄物分類收集、處置?？煞贌幚淼尼t(yī)

37、療廢棄物包括廢棄的一次性使用的隔離服、帽子、口罩、鞋套、手套、床單及病人用過的被服(尤其是傳染病人)等;污染的紗布、繃帶、脫脂棉等廢棄敷料;血、尿、糞、痰、嘔吐物等檢驗(yàn)標(biāo)本;破損的體溫計(jì)、廢針頭、壓舌板等器材和一次性使用的醫(yī)療用品;病區(qū)衛(wèi)生清潔用擦布、拖布等;化驗(yàn)用器材、試劑、培養(yǎng)基等廢棄物;病理標(biāo)本、廢棄的組織器官等,經(jīng)消毒后再采用專用焚燒設(shè)備,在6001200的高溫下將垃圾充分焚燒,并控制有害氣體的排放,防止二次污染。不可焚燒的醫(yī)療垃圾要用20005000mg/L有效氯消毒劑或0.5%過氧乙酸溶液消毒處理,要保證藥液的浸泡時(shí)間,達(dá)到消毒滅菌要求,并做無害化處理。廢棄的一次性輸液器、注射器、

38、血袋、一次性導(dǎo)管等塑料制品,首先對其初步毀形和浸泡消毒后焚燒處置或由具備有效資質(zhì)的廠家回收 。 綜上所述,自國務(wù)院醫(yī)療廢棄物管理?xiàng)l例和衛(wèi)生部醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)醫(yī)療廢棄物管理辦法頒布以后,我國醫(yī)療廢棄物管理不斷走向法律化、制度化、規(guī)范化,但各類醫(yī)院作為醫(yī)療廢棄物產(chǎn)生的源頭,在分類處理方面仍存在許多現(xiàn)實(shí)問題,只有不斷完善制度,統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)教育和培訓(xùn),強(qiáng)化監(jiān)督和管理力度,發(fā)揮多方面的作用,才能最大限度地做好醫(yī)療廢棄物的減量化、無害化、資源化處理 。15. 簡述廢棄高分子材料回收技術(shù)現(xiàn)狀及利用現(xiàn)狀。（8分）答：廢棄高分子材料現(xiàn)狀塑料：大部分塑料的自然降解時(shí)間長，達(dá)到100年以上。塑料不可降解性，導(dǎo)致其廢棄

39、物能夠長期存在下去，成為了一個(gè)越來越突出的環(huán)境問題，形成了所謂的“白色污染”。2003年我國的塑料制品產(chǎn)量(規(guī)模以上工業(yè)企業(yè))達(dá)到1651萬噸，如果算上小型企業(yè)，保守的估計(jì)就超過2500萬噸。若按塑料制品中有20為可回收塑料計(jì)算，則我國可回收塑料廢棄物每年約有400萬""500萬噸，而這還不包括企業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的邊腳料和沒使用過的殘次塑料制品回收。廢棄塑料大量散落對環(huán)境造成嚴(yán)重危害，即使是深埋，也需要200年才能化解，埋入泥土的塑料還會污染地下水源、破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響土壤的透氣性，阻礙水分的流動(dòng)，從而影響農(nóng)作物對水分、養(yǎng)分的吸收，抑制農(nóng)作物的生長發(fā)育，造成農(nóng)作物的減產(chǎn)，可以使

40、糧食作物減產(chǎn)30。若牲畜吃了塑料膜，會引起牲畜的消化道疾病，甚至死亡。橡膠：隨汽車工業(yè)的發(fā)展，廢舊輪胎的生成量也越來越多。據(jù)世界環(huán)境衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，世界廢舊輪胎積存量已達(dá)30億條，并以每年約10億條令人驚詫的數(shù)字增長，廢輪胎和其它廢橡膠制品對環(huán)境的嚴(yán)重污染是一項(xiàng)世界性難題，以廢舊輪胎橡膠為主產(chǎn)生的“黑色污染”正引起人們的關(guān)注。我國2001橡膠使用量超過280萬噸(不含丁基、丁睛、三元乙丙等特種膠)，已超過美國，位居世界第一位，我國是輪胎生產(chǎn)大國，2002年我國輪胎產(chǎn)量達(dá)到163億條，居世界第二位，目前我國每年產(chǎn)生廢舊輪胎5000多萬條，隨著轎車進(jìn)入家庭和汽車擁有量的增加，廢舊輪胎的產(chǎn)生量還將大量

41、增加，加上進(jìn)口，新胎上市近億條，報(bào)廢的輪胎也近億條，再加上膠管、膠帶、膠鞋及其它橡膠制品(骨架、炭黑和配合劑等)，廢膠復(fù)合材料將近500萬噸。如何有效回收利用，防止對環(huán)境造成污染，這既是一個(gè)世界性難題，也是我國再生資源回收利用面l臨的一個(gè)新課題。我國是一個(gè)橡膠資源短缺的國家，幾乎每年橡膠消耗量的45左右需要進(jìn)口，而且短時(shí)期內(nèi)不會有根本的解決辦法，所以如何解決橡膠原料來源及代用材料是十分迫切的任務(wù)。目前廢舊橡膠回收利用項(xiàng)目已列入中國2l世紀(jì)議程方案中，廢舊橡膠的回收利用正發(fā)展成為新的環(huán)保產(chǎn)業(yè)。復(fù)合材料：復(fù)合材料以輕質(zhì)高強(qiáng)，耐腐蝕等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。然而，伴隨復(fù)合材料的高強(qiáng)、耐腐蝕性，也使復(fù)合材料廢棄物的處理變得非常棘手。熱固性復(fù)合材料的廢棄物主要來自生產(chǎn)過程中的殘次品、邊角料及喪失功能的復(fù)合材料制品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界的復(fù)合材料的年產(chǎn)量超過500萬噸，其廢棄物達(dá)100萬噸，回收利用率僅為10。我國還沒有這方面的統(tǒng)計(jì)，但從中國玻璃鋼工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)的2001年我國玻璃鋼復(fù)合材料45萬噸的年產(chǎn)量分析，這個(gè)數(shù)字也不會小，而且我國80左右的復(fù)合材料制品為手糊生產(chǎn)，生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物更多，其回收利用率幾乎為零。歐洲塑料復(fù)合材料工業(yè)已作好報(bào)廢汽車(ELV)回收立法準(zhǔn)備，2006年將在歐盟實(shí)施，歐洲復(fù)合材料回收機(jī)構(gòu)(ECRC)2006年將為回收材料尋找更為經(jīng)濟(jì)的用途，嚴(yán)格限制廢