功能高分子思考題及答案

什么是功能高分子？帶有特別功能基團(tuán)并具有功能性的聚合物就是功能高分子。一般認(rèn)為：其具有一般高分子的構(gòu)造性質(zhì)，同時(shí)具有肯定的功能，主要指具有物質(zhì)、能量和信息的貯存、傳遞、轉(zhuǎn)化等作用的高分子。當(dāng)向材料輸入的能量和從材料輸出的能量屬同種形式，材料只能起到能量傳送部件的作用，這種功能稱為一次功能?！踩鐚?dǎo)電、導(dǎo)熱〕二次功能：當(dāng)向材料輸入的能量和輸出的能量是不同形式時(shí)，材料起能量轉(zhuǎn)換部件的作用，這種功能稱為二次功能。高分子的功能：〔1〕化學(xué)功能－離子交換、催化、氧化復(fù)原〔2〕物理功能－導(dǎo)電、熱電、壓電、磁記錄?！?〕生物功能－醫(yī)用高分子功能高分子的主要種類？〔1〕離子交換樹(shù)脂〔2〕高分子吸水材料〔3〕高分子功能膜〔4〕液晶高分子〔5〕導(dǎo)電高分子6〕醫(yī)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劑樹(shù)形高分子超疏水材料〕離子交換樹(shù)脂是由交聯(lián)構(gòu)造的高分子骨架與能離解的基團(tuán)兩組分構(gòu)成的不溶性、多孔的、高分子電解質(zhì)。功能：能在液相中與帶一樣電荷的離子進(jìn)展交換，此交換反響可逆的，即可用適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)沖洗，使樹(shù)脂恢復(fù)到原有狀態(tài)〔再生〕，可反復(fù)使用。3.合成功能高分子的一般方法？通過(guò)化學(xué)或者物理的方法將功能基與高分子骨架相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。①.分子合成化學(xué)方法：分子構(gòu)造設(shè)計(jì)、官能團(tuán)設(shè)計(jì)、引入感光功能集團(tuán)則賜予了材料感光性。措施：共聚、接枝、嵌段共聚、交聯(lián)、官能團(tuán)的引入、模板聚合等②.特別加工物理方法：把高分子加工成極薄的膜，把高分子纖維化，如人造羊毛〔介紹其主體構(gòu)造〕有些功能高分子極難加工，如光纜、導(dǎo)電、聚丙烯(12聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維(PET)----滌綸丙烯腈-丙烯酸酯共聚物----腈綸聚己二酰己二胺纖維(PA66)-66聚乙烯醇縮甲醛----維綸聚丙烯纖維(PP)----丙綸聚胺酯彈性纖維(PU)----氨綸聚間苯二甲1313聚氯乙烯纖維(PVC)氯綸其次章離子交換樹(shù)脂什么是離子交換樹(shù)脂？離子交換樹(shù)脂是由交聯(lián)構(gòu)造的高分子骨架與能離解的基團(tuán)兩個(gè)根本組分所構(gòu)成的不溶性、多孔的、固體高分子電解質(zhì)。 2什么是交換容量？交換容量是表示樹(shù)脂交換力量大小的量，常以每克干樹(shù)脂能交換的離子毫克當(dāng)量數(shù)表示。離子交換樹(shù)脂的類型 〔一〕依據(jù)離解的基團(tuán)的性質(zhì)，可分為：①陽(yáng)離子交換樹(shù)脂〈1〉強(qiáng)酸性〔聚苯乙烯系〕，交換基：磺酸－SOH〈2〉中酸性〔聚苯乙烯系〕交換基：3—P=O(OH)2〈3〉弱酸性〔甲基丙烯酸系〕交換基：羧基—COOH或酚基—OH ②陰離子交換樹(shù)脂《1》強(qiáng)堿性〔聚苯乙烯系〕交換基：季胺叔胺弱堿性〔聚苯乙烯系〕交換基：氨基—NH2

〔二〕依據(jù)高分子基體〔即骨架〕分：苯乙烯體系樹(shù)脂；丙烯酸—甲基丙烯酸酯體系樹(shù)脂；苯酚—間苯二胺體系樹(shù)脂；環(huán)氧氯丙烷體系樹(shù)脂 〔三〕特別的離子交換樹(shù)脂按性能分:螯合樹(shù)脂；兩性離子交換樹(shù)脂；耐熱性離子交換樹(shù)脂；氧化復(fù)原樹(shù)脂① 寫(xiě)出聚苯乙烯體系強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的合成路線CH CH2CH224CH CH2CH CH2CH HSOCH CH2CH224

CH 2 CH CH 2+CH CH2

CHCH2CHCH

HSOCl3SO3

SO H2 CH CH 3 SO H2 DVB② 說(shuō)明離子交換樹(shù)脂的離子交換機(jī)理。R SO

+

+Cl

- RSO -Na

+ +

+Cl-3機(jī)理：化學(xué)吸附3歷程①溶液內(nèi)離子集中至樹(shù)脂外表②由外表集中到樹(shù)脂內(nèi)部③離子交換④被交換的離子從樹(shù)脂內(nèi)部集中至外表⑤被交換的離子再集中至溶液中機(jī)械強(qiáng)度是由高分子骨架的化學(xué)構(gòu)造和交聯(lián)度、骨架空間構(gòu)造、顆粒粒度和外形打算的③ 說(shuō)明離子交換樹(shù)脂的用途?；厥闸轻t(yī)藥、食品等有機(jī)化合物分別與提純①用弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂提取生物堿等，②用強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂回收黃金工業(yè)生產(chǎn)廢水中的氰化物。⑷用作催化劑幾乎全部一般無(wú)機(jī)酸、堿催化反響均可用陽(yáng)、陰樹(shù)脂催化劑來(lái)代替樹(shù)脂催化的優(yōu)點(diǎn)〔一〕樹(shù)脂催化劑與一般液體酸、堿催化劑相比主要有以下優(yōu)點(diǎn)：〔1〕選擇性好，副反響低，收率高；〔2〕無(wú)腐蝕性，設(shè)備損失小，沒(méi)有待處理的廢酸堿液，環(huán)境污染很小，這對(duì)環(huán)保有著重要意義；〔3〕產(chǎn)物與催化劑易分別，便于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，工藝簡(jiǎn)潔?！捕澈鸵话愎腆w酸、固體堿催化劑相比優(yōu)點(diǎn)有：a:反響條件溫順；b:催化劑的孔構(gòu)造易合成掌握，反響界面大。缺點(diǎn)是：耐熱性〔限120℃以下使用〕比無(wú)機(jī)催化劑低很多，酸堿強(qiáng)度比一般的液體強(qiáng)酸、堿要小，所以反響的活性要低于后者。 1.承受強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化劑合成乙酸己酯，催化活性高，反響時(shí)間短，反響條件溫順。2.強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)廉易得，易于保存，使用便利。3.酯化反響液不需堿洗、水洗等工序，后處理工藝簡(jiǎn)潔，大大削減了廢液排放，不污染環(huán)境。4.催化劑留在反響器內(nèi)可直接回用，是一種高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保型的酯化反響催化劑。第三章高吸水材料的構(gòu)造高分子骨架：適度交聯(lián)的網(wǎng)狀構(gòu)造吸水官能團(tuán):-COONa-SO3Na-CONH2-CH2-NH2-CH2-OHC≡N--CH2—O—CH2---吸水原理1較慢。通過(guò)毛細(xì)管作用吸水。2網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外產(chǎn)生滲透壓,水份進(jìn)一步滲入，起打算性作用。3漸漸抵消陰離子的靜電排斥,最終到達(dá)吸水平衡。生理衛(wèi)生用品衛(wèi)生巾、嬰兒一次性尿布、宇航員尿巾、餐巾、手帕、繃帶、脫脂棉、手術(shù)襯墊等。農(nóng)業(yè)、林業(yè)方面農(nóng)業(yè)：土壤保墑、種子發(fā)芽、播種保苗、種子營(yíng)養(yǎng)器、改造沙漠；林業(yè)：育苗、植樹(shù)、造林、無(wú)土栽培、貴重樹(shù)木的移栽、運(yùn)輸、可提高成活率?！?〕工業(yè)：化裝品的增稠劑、石油工業(yè)中的堵漏劑、水泥制品養(yǎng)護(hù)劑?！?〕醫(yī)學(xué)方面：吸水綁帶、病床墊。高吸水樹(shù)脂的制備方法〔1〕〔2〕烯類單體的共聚物解釋離子交換樹(shù)脂與超高吸水性高分子的構(gòu)造、性能的異同點(diǎn)，它們的本質(zhì)區(qū)分是什么?一樣點(diǎn)：構(gòu)造上都是交聯(lián)構(gòu)造，都有兩局部組成即骨架和功能集團(tuán)；不同點(diǎn)：離子交換樹(shù)脂的骨架為剛性的，基團(tuán)為強(qiáng)電解質(zhì)，吸水樹(shù)脂的高分子骨架為柔性的，基團(tuán)有SO3Na等與水作用產(chǎn)生的。 性不同2.交聯(lián)度不同離子交換樹(shù)脂交聯(lián)度很高，小球剛性很強(qiáng)，吸水樹(shù)脂的交聯(lián)度很小。說(shuō)明吸水樹(shù)脂的吸水機(jī)理。①微孔吸附作用、滲透壓作用共同使水向吸水劑構(gòu)造內(nèi)集中，吸水劑網(wǎng)狀構(gòu)造擴(kuò)張，②H-鍵、離子電荷作用使水變成：〔1〕靠H-鍵或離子電荷作用的水〔2〕親水基四周的極化水層〔3〕微孔中的水〔4〕顆粒間隙和大孔的水評(píng)價(jià)吸水樹(shù)脂性能的指標(biāo)有哪些？①吸水力量：以每克吸水劑能吸取水的克數(shù)表示，②保水力量---吸水后保墑方面，高分子吸水劑不易發(fā)霉，不易被細(xì)菌破壞，壽命長(zhǎng)⑸無(wú)毒性：⑹吸氨力量：⑺增粘性高吸水性材料可分為二類：〔1〕自然高分子的改性物〔2〕烯類單體的共聚物舉例說(shuō)明吸水樹(shù)脂的應(yīng)用。⑴農(nóng)業(yè)、林業(yè)方面：①農(nóng)業(yè)：土壤保墑、種子發(fā)芽、播種保苗、種子養(yǎng)分器、改造沙漠；②林業(yè)：育苗、植樹(shù)、造林、無(wú)土栽培、貴重樹(shù)木的移栽、運(yùn)輸、可提高成活率。⑵工業(yè)：化裝品的增稠劑、石油工業(yè)中的堵漏劑、枯燥劑、水泥制品養(yǎng)護(hù)劑。⑶醫(yī)學(xué)方面：吸水綁帶、病床墊6、吸水樹(shù)脂的制備途徑？①由淀粉接枝丙烯腈水解制備②丙烯酸系聚合劑③廢腈綸經(jīng)水解交聯(lián)法④醋酸乙烯酯和丙烯酸酯的嵌段共聚物〔順丁烯=酸酐鄰苯=酸酐〕反響法⑥其它：用淀粉接枝丙烯酸；聚乙烯醇接枝物9.說(shuō)明吸水膨脹橡膠的作用機(jī)理及其應(yīng)用領(lǐng)域。⑴作用機(jī)理：吸水膨脹橡膠既具有高彈性又有吸水力量和保水性能的特種橡膠。當(dāng)與水接觸時(shí)，吸水膨脹橡膠可吸取肯定量的水，體積發(fā)生膨脹，且仍具有必要的高彈性和良好力量。⑵應(yīng)用領(lǐng)域：建筑等的防水密封假設(shè)水Clˉ、Ca2+等離子存在，這些離子能和水形成水合離子，破壞樹(shù)脂中的親水基與水形成的極化水層；〔2〕，大大降低吸水劑的吸水力量；〔3〕－COONa,－COOH能和Ca2+絡(luò)合，使樹(shù)脂形成過(guò)多的交聯(lián)。解決方法：設(shè)計(jì)：使吸水劑樹(shù)脂骨架有籠狀構(gòu)造轉(zhuǎn)變吸水基的種類，如：使骨架上多帶磺酸基淀粉接枝丙烯腈水解制備①氮?dú)獗Ｗo(hù)下，把加有20倍左右蒸餾水的淀粉漿在80~85℃糊化30~40min，然后冷卻到20~40℃。②將硝酸鈰銨用1mol/L的硝酸配成質(zhì)量濃度為0.1g/ml的溶液，并與丙烯腈混合。③將丙烯腈的硝酸鈰銨溶液參加到淀粉糊中，在20~40℃下反響1~2h?！步又Α尝苡孟溲趸c溶液調(diào)整pH780℃，30min102mol/L氫氧化鈉溶液，于100℃皂化2h。⑤冷卻至室溫，用乙酸調(diào)整pH值至7~7.5，用乙醇沉析，真空抽濾，于60~80℃下真空枯燥，粉碎即得到高吸水樹(shù)脂?！镜谒恼赂叻肿臃謩e膜】高分子分別膜的種類？按孔徑大?。何V膜、超濾膜、反滲透膜、納濾膜 按膜構(gòu)造：對(duì)稱性膜、不對(duì)稱膜、復(fù)合膜 合成有機(jī)聚合物膜、無(wú)機(jī)材料膜原理：由高分子材料制成的具有分別功能的膜材料。通常是利用選擇性滲透，壓力差，濃度差或電位差、孔隙大小等的作用實(shí)現(xiàn)流體或氣體混合物的分別。舉例說(shuō)明高分子分別膜的應(yīng)用？與水有關(guān)：①反滲透技術(shù)用于海水淡化②膜過(guò)濾用于污水處理：a、反滲透法處理污水 b、超濾處理污水c、濃縮油乳液③制藥工業(yè)：生產(chǎn)桿菌肽、四環(huán)素、鏈霉素、霉素、胰島素、無(wú)熱源水。④生物技術(shù)：超濾技術(shù)，除掉微生物，制酶、多糖、氨基酸⑤食品工業(yè)和飲料工業(yè)：超濾和反滲透技術(shù)廣泛應(yīng)用于乳品、食品工業(yè)、生產(chǎn)蛋白質(zhì)和多糖等：a、濃縮食品和飲料；c、濃縮啤酒、葡萄酒、果汁b、超濾濃縮血漿、明膠。⑥氣體滲透：利用有機(jī)膜對(duì)某些氣體具有選擇性滲透和集中的特性，以到達(dá)氣體分別和純化的目的。哪些聚合物常用于制備高分子分別膜？常用于制備分別膜的合成高分子材料有聚砜、聚酰胺、芳香雜環(huán)聚合物和離子聚合物等。聚烯烴及其共聚物，脂肪族或芳香族聚酰胺類聚合物，全氟磺酸共聚物，全氟羧酸共聚物，聚碳酸酯膜組件的形式主要有哪些？⑴管式膜組件：①內(nèi)壓式膜組件②外壓式膜組件⑵中空纖維膜組件：中空纖維膜組件分為外壓式和內(nèi)壓式⑶螺旋卷式膜組件(4)折疊式組件(5)板框式膜組件第五章又有晶體的分子排列整齊、各向異性的狀態(tài)，叫做物質(zhì)的液晶態(tài)。①剛性分子構(gòu)造，分子間作用力，分子的長(zhǎng)/寬比：R=L/D1棒狀或片狀②晶體，固態(tài)，剛性；渾濁液體，流淌性與水相近，光學(xué)雙折射；透亮液體，各向同性3.小分子液晶有哪幾種類型？⑴按構(gòu)造①近晶型——接近結(jié)晶構(gòu)造。棒狀分子依靠所含官能團(tuán)供給垂直于分子長(zhǎng)軸方向的強(qiáng)有力相互作用，相互平行排列成層狀構(gòu)造。分子的長(zhǎng)軸垂直于層片平面；在層內(nèi)，分子排列保持著大量二維固體有序性。 向列型：棒狀分子雖然也平行排列，但長(zhǎng)短不一，不分層次，只有一維有序，在外力作用下發(fā)生流淌時(shí)，棒狀分子易沿流淌方向取向。③膽甾型這類液晶，很多是膽甾醇衍生物，被稱為膽甾型。分子是扁平的，依靠端基的相互作用，彼此平行排列成層狀構(gòu)造，長(zhǎng)軸在層片平面上。⑵按液晶的形成條件和組成：①熱致性：溫度引起物質(zhì)到達(dá)其液晶態(tài)〔相〕的，單一組分，液晶態(tài)只能在肯定溫度范圍內(nèi)消滅。②、溶致性由符合肯定構(gòu)造要求的化合物與溶劑組成的液晶體系。水和外表活性劑〔如硬脂酸鈉〕可形成液晶體系高分子液晶有哪些性質(zhì)？a.有肯定的Tc，Tm～Tc區(qū)間為液晶態(tài)。b.各向異性：電、光、磁各向異性c.粘度 性很特別，它具有獨(dú)特的流淌性，使液晶高分子加工過(guò)程中自動(dòng)取向，打算了液晶高分子材料〔如纖維〕具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐化性等優(yōu)良性能。高分子液晶在構(gòu)造上有哪些特點(diǎn)？〔1〕幾何因素：長(zhǎng)徑比≧6.4〔2〕分子間作用力：有特定基團(tuán)〔3〕鏈構(gòu)造：剛、柔結(jié)合。舉例說(shuō)明高分子液晶的應(yīng)用。⑴液晶〔小分子的〕開(kāi)頭用于〔屬應(yīng)用爭(zhēng)論〕電子工業(yè)、航空、激光、微波、超聲波、全息、照相、核磁共振、氣液色譜。⑵1967R.Williams術(shù)等。⑶目前得到廣泛應(yīng)用的液晶高分子，僅有Kevlar和Xydar等少數(shù)品種，屬高技術(shù)產(chǎn)品，用于飛機(jī)、構(gòu)造材料，輪胎簾子線、船殼、軍事構(gòu)件、防彈服、電器、汽車、醫(yī)療設(shè)備等。⑷Xydar槽模注模成型，即用常規(guī)設(shè)備加工成型，可代替金屬、陶瓷1導(dǎo)電高分子的類型及其導(dǎo)電機(jī)理？〔導(dǎo)電高分子材料的共同特征－交替的單鍵、雙鍵共軛構(gòu)造〕類型①?gòu)?fù)合型：一般聚合物+導(dǎo)電粉末〔如防靜電塑料袋、導(dǎo)電膠〕②本征型：依靠分子構(gòu)造導(dǎo)電⑵導(dǎo)電機(jī)理①在有機(jī)共軛分子中，σ鍵是定域鍵，構(gòu)成分子骨架；而垂直于分子平面的pπ鍵，全部π電子在整個(gè)分子骨架內(nèi)運(yùn)動(dòng)。離域π鍵的形成，增大了π電子活動(dòng)范圍，使體系能級(jí)降低、能級(jí)間隔變小，增加物質(zhì)的導(dǎo)電性能。②在共軛有機(jī)分子中σ電子是無(wú)法沿主鏈移動(dòng)的，而π電子雖較易移動(dòng)，但也相當(dāng)定域化。移去主鏈上的電子(氧化)或注入電子(復(fù)原)，這些空穴或額外電子可以在分子鏈上移動(dòng)，使高分子成為導(dǎo)電體。導(dǎo)電高分子是指其本身或經(jīng)過(guò)“摻雜”后具有導(dǎo)電性的一類高分子材料。舉例說(shuō)明構(gòu)造型導(dǎo)電高分子的分子構(gòu)造特征。導(dǎo)電高分子材料的共同特征－交替的單鍵、雙鍵共軛構(gòu)造例如：聚乙炔由長(zhǎng)鏈的碳分子以sp2鍵鏈接而成，每一個(gè)碳原子有一個(gè)價(jià)電子未配對(duì)，且在垂直于sp2面上形成未配對(duì)鍵。其電子云相互接觸，會(huì)使得未配對(duì)電子很簡(jiǎn)潔沿著長(zhǎng)鏈移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電力量。2σ電子是無(wú)法沿主鏈移動(dòng)的，而π電子雖較易移動(dòng)，但也子成為導(dǎo)電體。作用：半導(dǎo)體到導(dǎo)體的實(shí)現(xiàn)途徑與傳統(tǒng)導(dǎo)電材料相比，導(dǎo)電高分子的有什么特性？①電導(dǎo)率范圍寬②摻雜-脫摻雜過(guò)程可逆③具有電致變色性④響應(yīng)速度快說(shuō)明構(gòu)造型導(dǎo)電高分子的應(yīng)用前景。發(fā)光二極管顏色可調(diào)、可彎曲、大面積和低本錢，分子導(dǎo)線用于超大規(guī)模集成電路高分子的線寬 0.1-0.2nm，二次電池復(fù)充放電上千次。，傳感器，雷達(dá)隱身，電磁屏蔽，信息存儲(chǔ)顯示，光開(kāi)關(guān)，光計(jì)算機(jī)，隱身偽裝檢測(cè)吸波特性密度小—輕易加工—薄.復(fù)合型導(dǎo)電高分子的用途在本身不具備導(dǎo)電性的高分子材料中摻混入導(dǎo)電物質(zhì)，如炭黑、金屬粉、鋁箔等，通過(guò)分散復(fù)合、外表復(fù)合等方法構(gòu)成的復(fù)合材料。導(dǎo)電吸塑片材。炭黑填充金屬纖維填充有機(jī)無(wú)機(jī)材料填充：抗靜電材料，也可以作為面狀發(fā)熱體。電極材料及電磁屏蔽材料【第七章醫(yī)用高分子】舉例說(shuō)明醫(yī)用高分子的分類。醫(yī)用高分子可分三類：①高分子藥物②醫(yī)療器械、用具：輸液輸血袋、縫合線、醫(yī)用膠粘劑、高吸水樹(shù)脂、塑料注射器等，用量最大。③人工臟器：心、肺、腎、肝、胰、氣管、眼、耳、喉等。 人工組織：人工骨、關(guān)節(jié)、血管、心臟瓣膜、皮膚、血液、神經(jīng)、肌腱、晶狀體等。舉例說(shuō)明藥用高分子的應(yīng)用。具有藥理作用，可以治病。如：〔1〕自然高分子：明膠，山東的“阿膠”，胰島素等。⑵把小分子藥物結(jié)合到高分子載體上藥用高分子的性能要求。1〕本身有藥理作用的：有藥效，副作用小。〔2〕高分子載體： a.無(wú)毒，不致b.