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关于功能高分子材料知识点总结 离子交换树脂 它是最早工业化的功能高分子材料经过各种官能化的聚苯乙烯树脂含有H离子结构能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂含有OH一离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子交换树脂它们主要用于水的处理离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水淡化、废水处理、甘露醇、柠檬酸糖液的钝化、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜 高分子催化剂 催化生物体内多种化学反应的生物酶属于高分子催化剂它具有魔法般的催化性能反应在常温、常压下进行催化活性极高几乎不产生副产物近十年来国内外多有研究用人工合成的方法模拟酶将金属化合物结合在高分子配体上开发高活性、高选择性的高效催化剂这种高分子催化剂称为高分子金属催化剂已有的研究工作表明高分子金属催化剂对加氢反应、氧化反应、硅氢加成反应、羰基化反应、异构化反应、聚合反应等具有很高的催化活性和选择性而且易与反应物分离可回收重复使用 导电高分子材料 复合型导电高分子材料是以有机高分子材料为基体,加入一定数量的导电物质(如炭黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物等)组合而成该类材料兼有高分子材料的易加工特性和金属的导电性与金属相比较,导电性复合材料具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点 与金属和半导体相比较导电高分子的电学性能具有如下特点： 通过控制掺杂度导电高分子的室温电导率可在绝缘体半导体金属态范围内变化目前最高的室温电导率可达105S/cm它可与铜的电导率相比而重量仅为铜的1/12; 导电高分子可拉伸取向沿拉伸方向电导率随拉伸度而增加而垂直拉伸方向的电导率基本不变呈现强的电导各向异性; 尽管导电高分子的室温电导率可达金属态但它的电导率温度依赖性不呈现金属特性而服从半导体特性; 导电高分子的载流子既不同于金属的自由电子也不同于半导体的电子或空穴而是用孤子、极化子和双极化子概念描述 应用主要有电磁波屏蔽、电子元件(二极管、晶体管、场效应晶体管等)、微波吸收材料、隐身材料等 高分子功能膜的分类 (1)反渗透膜 反渗透膜主要是不对称膜、复合膜和中空纤维膜不对称膜的表面活性层上的微孔很小(约2nm)大孔支撑层为海绵状结构;复合膜由超薄膜和多孔支撑层等组成超薄膜很薄只有0.4mm有利于降低流动阻力提高透水速率;中空纤维反渗透膜的直径极小壁厚与直径之比比较大因而不需支持就能承受较高的外压 反渗透膜的材料主要有醋酸纤维素、聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚等醋酸纤维素膜透水量大脱盐率高价格便宜应用普遍芳香聚酰胺膜具有优越的机械强度化学性能稳定耐压实能在pH值410的范围内使用聚苯并咪唑反渗透膜则能耐高温吸水性好适用于在较高温度下的作业反渗透装置已成功地应用于海水脱盐并达到饮用级的质量海水淡化的原理是利用只允许溶剂透过不允许溶质透过的半透膜将海水与淡水分隔开的用RO(ReverseOsmosis)进行海水淡化时因其含盐量较高除特殊高脱盐率膜以外一般均须采用二级RO淡化但是海水脱盐成本较高主要用于特别缺水的中东产油国例如XX年统计数据世界最大的海水淡化厂就位于沙特阿拉伯 (2)超滤膜 超滤膜是指具有从120nm细孔的多孔质膜它几乎可以完全将含于溶液中的病毒、高分子胶体等微粒子截留分离超滤膜的分离性能就是用它所截留物质的分子量大小来定义的超滤膜分离技术主要用于分离溶液中的大分子、胶体微粒通过膜的筛分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶质截留是溶质分子与小分子溶剂分离的膜过程 (3)微滤膜 微滤膜是指孔径范围为0.0110m的多孔质分离膜它可以把细菌、胶体以及气溶胶等微小粒子从流体中比较彻底地分离除去流体中含有粒子的浓度不同微滤膜的使用方式也不同当浓度较低时常常使用一次性滤膜;当浓度较高时需要选择可以反复使用的膜 (4)气体分离膜 气体分离中常用的高分子膜是非对称的或复合膜其膜表层为致密高分子层即非多孔高分子膜这种膜材料需要具有优良的渗透性 (5)催化膜 在膜反应器中利用膜的载体功能将催化剂固定在膜的表面或膜内来制备催化膜有些膜材料本身就具有催化活性在反应涉及加氢、脱氢、氧化以及与氧的生成有关的体系时则常采用金属膜、固体电解质膜这些膜具有选择性透过氢和氧的能力隔膜催化技术有效性的主要特征是是生产率和选择率生产率是由通过隔膜以及隔膜表面上反应物和生成物的分离率来决定的 高分子吸附剂 吸附性高分子材料主要是指那些对某些特定离子或分子有选择性亲和作用的高分子材料从外观形态上看主要有微孔型、大孔型、米花型和大网状树脂几种吸附树脂的吸附性不仅受到结构和形态等内在因素的影响还与使用环境关系密切：温度因素树脂周围的介质. (1)吸水性高分子 高吸水性树脂的研究始于60年代世界上最早开发的一种高吸水性树脂是淀粉丙烯氰接枝共聚水解产物即在淀粉上接枝丙烯腈然后水解而成 通常情况下纤维素类高吸水性树脂的吸水能力比淀粉类树脂低但是吸水速度快是其特点之一在一些特殊情况下却是淀粉类树脂所不能取代的 高吸水性树脂的结构特征： 分子中具有强亲水性基团如羟基、羧基能够与水分子形成氢键; 树脂具有交联结构; 聚合物内部具有较高的离子浓度; 聚合物具有较高的分子量 (2)吸油性高分子 高吸油性树脂是一种新型的功能高分子材料,对于不同种类的油少则可吸自重的几倍,多则近百倍,吸油量大、吸油速度快且保油能力强在工业的废液处理以及环境保护方面具有广泛的用途另外可作橡胶改性剂、油雾过滤材料、芳香剂和杀虫剂的基材、纸张添加剂等 高吸油性树脂的结构特征：高分子之间形成一种三维的交联网状结构材料内部具有一定微孔结构由于分子内亲油基的链段和油分子的溶剂化作用高吸油性树脂发生膨润基于交联的存在该树脂不溶于油中由此可见,交联度和亲油性基团与高吸油性树脂的性能有密切关系 (3)其他高分子吸附剂 聚丙烯酰胺分类聚丙烯酰胺产品简介：聚丙烯酰胺(PAM)为水溶性高分子聚合物不溶于大多数有机溶剂具有良好的絮凝性可以降低液体之间的磨擦阻力按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型 阴离子聚丙烯酰胺 阴离子聚丙烯酰胺(APAM)产品描述：阴离子聚丙烯酰胺(APAM)外观为白色粉粒分子量从600万到2500万水溶解性好能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂有效的PH值范围为7到14在中性碱性介质中呈高聚合物电解质的特性与盐类电解质敏感与高价金属离子能交联成不溶性凝胶体 工业废水处理：对于悬浮颗粒较出、浓度高、粒子带阳电荷水的PH值为中性或碱性的污水钢铁厂废水电镀厂废水冶金废水洗煤废水等污水处理效果最好饮用水处理：我国很多自来水厂的水源来自江河泥沙及矿物质含量高比较浑浊虽经过沉淀过滤仍不能达到要求需要投加絮凝剂投加量是无机絮凝剂的1/50但效果是无机絮凝剂的几倍对于有机物污染严重的江河水可采用无机絮凝剂和阳离子聚丙烯酰胺配合使用效果更好阴离子聚丙烯酰胺使淀粉微粒絮凝沉淀然后将沉淀物经压滤机压滤变成饼状可作饲料酒精厂的酒精也可采用阴离子聚丙烯酰胺脱水压滤进行回收用于河水泥浆沉降用于造纸干强剂 用于造纸助剂、助率剂在造纸前泵口式储浆池中加入微量PAMLB3阴离子聚丙烯酰胺可使水中填料与细小纤维在网上存留提高2030%每吨可节约纸浆2030kg 举例：在洗煤过程中产生大量废水直接排放污染环境必须沉清后循环利用回收水中煤泥也很有价值但靠自然沉降费时费力同时水也不清 另外阴离子聚丙烯酰胺在制香行业的应用也越来越受欢迎阴离子聚丙烯酰胺产品特点：具溶解性好粘度高韧性强易燃无(少)烟、燃烧无异味、无毒等特点;产品性能稳定避免了其它植物胶粉和普通淀粉因产地、时间不同粘结质量参差不齐在香业生产时需要反复调试配方以免造成产品质量不稳定的现象;香制品外表光洁平整、成型好、不易破碎;尤其是其冷水可糊化性无需煮糊将物料直接混和均匀、加水搅拌既可生产而且加水混合后的物料较长时间放置也不会有物料干硬无法使用的现象发生有效地节约了能源和方便了生产操作 使用效果：使用本产品做成的香坯(香制品)外观平整、无断裂、无霉斑抗折力强产品成色好、烘晒后不褪色燃点时间足可燃性好过铁齿盘不“断头”熄火有利于蚊香有效成份的挥散率的提高及可减少成品在烘干过程中的损失同时可大大减轻工人的劳动强度、提高工作效率此外本品对环境无污染可满足绿色环保方面对产品的要求 经济效益：使用本产品可减少原料成本512%,节约能耗2030% 阳离子聚丙烯酰胺 阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)产品特性：阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)外观为白色粉粒离子度从20%到55%水溶解性好能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂呈高聚合物电解质的特性适用于带阴电荷及富含有机物的废水处理适用于染色、造纸、食品、建筑、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业有机胶体含量较高的废水处理特别适用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处理 用途 用于污泥脱水根据污泥性质可选用本产品的相应型号可有效在污泥进入压滤之前进行污泥脱水脱水时产生絮团大不粘滤布压滤时不散流泥饼较厚脱水效率高泥饼含水率在80%以下 用于生活污水和有机废水的处理本产品在配性或碱性介质中均呈现阳电性这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀澄清很有效如生产粮食酒精废水造纸废水城市污水处理厂的废水啤酒废水味精厂废水制糖废水有机含量高废水、饲料废水纺织印染废水等用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子、非离子聚丙烯酰胺或无机盐类效果要高数倍或数十倍因为这类废水普遍带阴电荷 用于以江河水作水源的自来水的处理絮凝剂用量少效果好成本低特别是和无机絮凝剂复合使用效果更好它将成为治长江、黄河及其它流域的自来水厂的高效絮凝剂 造纸用增强剂及其它助剂提高填料、颜料等存留率、纸张的强度 用于油田经学助剂如粘土防膨剂油田酸化用稠化剂 用于纺织上浆剂、浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁 包装与贮存 本品无毒注意防潮、防雨,避免阳光曝晒贮存期：2年,25kg纸袋(内衬塑料袋外为贴塑牛皮纸袋) 丙烯酰胺单体的生产时以丙烯腈为原料在催化剂作用下水合生成丙烯酰胺单体的粗产品经闪蒸、精制后得精丙烯酰胺单体此单体即为聚丙烯酰胺的生产原料 丙烯腈+(水催化剂/水)合丙烯酰胺粗品闪蒸精制精丙烯酰胺 按催化剂的发展历史来分单体技术已经历了三代： 第一代为硫酸催化水合技术此技术的缺点是丙烯腈转化率低丙烯酰胺产品收率低、副产品低给精制带来很大负担此外由于催化剂硫酸的强腐蚀性使设备造价高增加了生产成本; 第二代为二元或三元骨架铜催化生产技术该