功能高分子期末复习提纲

-15-功能高分子期末复习提纲第一章绪论1.什么是功能高分子？答：带有特殊功能基团并具有功能性的聚合物就是功能高分子。一般认为：其具有普通高分子的结构性质，同时具有一定的功能，主要指具有物质、能量和信息的贮存、传递、转化等作用的高分子。一次功能：当向材料输入的能量和从材料输出的能量属同种形式，材料只能起到能量传送部件的作用，这种功能称为一次功能。（如导电、导热）二次功能：当向材料输入的能量和输出的能量是不同形式时，材料起能量转换部件的作用，这种功能称为二次功能。高分子的功能：（1）化学功能－离子交换、催化、氧化还原（2）物理功能－导电、热电、压电、磁记录。（3）生物功能－医用高分子2.功能高分子的主要种类？答：（1）离子交换树脂（2）高分子吸水材料（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）其他功能高分子（智能高分子磁性高分子高分子催化剂树形高分子超疏水材料）3.合成功能高分子的一般方法？通过化学或者物理的方法将功能基与高分子骨架相结合，实现预定功能。①.分子合成化学方法：分子结构设计、官能团设计、引入感光功能集团则赋予了材料感光性。措施：共聚、接枝、嵌段共聚、交联、官能团的引入、模板聚合等②.特殊加工物理方法：把高分子加工成极薄的膜，把高分子纤维化，如人造羊毛（介绍其主体结构）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得到导电高分子。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，可得新功能。第二章离子交换树脂1.什么是离子交换树脂？（1）离子交换树脂是由交联结构的的高分子骨架和能离解的基团两部分组成不溶性、多孔的、高分子电解质。（2）能在液相中与带相同电荷的离子进行交换，此交换反应可逆，即可用适当的电解质冲洗，是树脂恢复原有状态，可反复使用。2.写出聚苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂的合成路线。• 以-SO3H基作离子交换基因的离子交换树脂• 目前所有制品都是苯乙烯体系的树脂。3.说明离子交换树脂的离子交换机理。机理：化学吸附历程：①溶液中Na+扩散至树脂表面②Na+由树脂外表面扩散到树脂内③离子交换④被交换的H+从树脂内部扩散至外表面⑤H+从树脂表面扩散至溶液中控制步骤为内扩散4.说明离子交换树脂的用途。（一）水处理（二）铀的提取和贵金属的分离回收贫铀矿的铀是用季胺型阴离子交换树脂提取的（三）中药成分的分离与提纯用弱酸性阳离子交换树脂提取生物碱等中药提取液——通过大孔树脂——吸附有效成分——洗脱——洗脱液——回收溶液——干燥——半成品第三章高分子吸水材料1.高吸水树脂的分子结构由哪两部分组成？高分子骨架（适度交联的网状结构）和吸水官能团2.高吸水树脂与离子交换树脂的结构、性能的异同点?答：相同点：结构上都是交联结构，都有两部分组成即骨架和功能集团；不同点：离子交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。性能：同：都具有亲水性高吸水树脂是吸水的，离子交换树脂是离子交换和吸附作用本质：1.分子骨架柔性不同2.交联度不同离子交换树脂交联度很高，小球刚性很强，吸水树脂的交联度很小。3.说明高吸水树脂的吸水机理。阶段1较慢。通过毛细管作用吸水。阶段2通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树脂的网络扩张。网络内外产生渗透压,水份进一步渗入（决定性作用）阶段3随着吸水量的增大,网络内外的渗透压趋向于零;而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡。4.评价高吸水树脂性能的指标有哪些？①吸水能力：以每克吸水剂能吸收水的克数表示，②保水能力吸水后再失水情况③抗盐能力：是指吸水剂能力受水中含离子种类和数量的影响④稳定性是指生物降解性：在土壤保墒方面，高分子吸水剂不易发霉，不易被细菌破坏，寿命长⑸无毒性；⑹吸氨能力；⑺增粘性。5.举例说明高吸水树脂的应用。（1）生理卫生用品是目前最大的市场，约占总量的70%，用于卫生巾、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。（2）农业、林业方面：农业：土壤保墒、种子发芽、播种保苗、种子营养器、改造沙漠；林业：育苗、植树、造林、无土栽培、贵重树木的移栽、运输、可提高成活率。（3）工业：化妆品的增稠剂、石油工业中的堵漏剂、水泥制品养护剂。（4）医学方面：吸水绑带、病床垫。6.高吸水树脂的制备途径？（1）天然高分子的改性物（2）烯类单体的共聚物7.试写出淀粉改性高吸水树脂的合成路线。糊化:使淀粉从支链的结晶态变成线型结构，提供丙烯腈接枝的交联点；接枝皂化8.试写出丙烯酸系高吸水树脂的合成路线。第四章高分子分离膜1.按照孔的大小，高分子分离膜的种类有哪些？按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜；按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜；按材料分：合成有机聚合物膜、无机材料膜微滤以多孔膜为介质，压差为推动力，使不溶性物质得以分离，孔径24-15μm超滤压差为推动力，1-20nm,适于酶、蛋白质等生物大分子的分离反渗透压差为推动力电渗析电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作2.反渗透膜的分离原理是什么？原理：水经过半透膜从低浓度溶液流向高浓度溶液，达到渗透平衡时，产生一定的高度差，这时候在高浓度一侧施加一定的压力高浓度水溶液中的水通过半透膜流向低浓度一侧。3.膜组件的种类有哪些？管式膜组件(内压式、外压式、单管式、管束式)中空纤维式卷式膜-多孔支撑体-膜-原水侧间隔材料依次叠合，绕中心产品水收集管紧密卷起，形成一个膜卷，再装入圆柱形压力容器，即成为一个螺旋卷式组件。折叠式板框式采用热溶法将膜熔合在聚丙烯的支撑体上，然后由10或20层模块溶合成膜堆。4.简述中空纤维膜组件的结构与工作原理。结构：把大量中空纤维束弯成U形，装入耐压性容器内，纤维束的开口端用环氧树脂浇铸成管板，纤维柱的中心轴安装一根原料液分布管。工作原理：原料径向均匀流过纤维束，纤维束的外部包以网布使纤维束固定并促进原液的湍流状态，透过物透过纤维管壁以后，沿纤维的中空内腔，经管板放出，截留物从另一端排出。5.说明高分子分离膜的用途。海水淡化、冶金工业、食品工业、环境保护、医药卫生等。第五章高分子液晶1.什么是液晶？既有液体的流动性，又有晶体分子排列整齐、各项异性的物质。（流动性结晶）2.举例说明小分子液晶的分子外型特征？有一定的长宽比、长厚比。有一定的极性基团，N、O相邻原子间产生氢键作用3.小分子液晶有哪几种类型？胆甾形扁平的分子彼此平行排列为层状结构，相邻两层依次扭转一定角度。近晶形棒状分子互相平行排列成层状结构•分子的长轴垂直于层片平面。向列型棒状分子只有一维有序a、热致型由温度引起，液晶态只能在一定温度范围内出现。b、溶致型由符合一定结构要求的化合物与溶剂组成的液晶体系，水和表面活性剂（如硬脂酸钠）可形成液晶体系。液晶显示器的原理:液晶显示器的原理是利用液晶的物理特性,通电时导通,排列变的有秩序,使光线容易通过;不通电时排列混乱,阻止光线通过。4.结构决定性能，说明kevlar纤维具有高强度的根本原因？刚性分子分子间作用力大，有高度结晶性kevlar纤维制备：5.说明高分子液晶的应用。航天、航空、高性能飞艇、光缆增强纤维、增强电力电缆、升降机缆绳及各类高性能体育运动器材等领域第六章导电高分子1.导电高分子的类型及其导电机理类型：本征型：依靠分子结构导电（结构型）复合型：普通聚合物+导电粉末（如防静电塑料袋、导电胶）导电机理：交替的单键、双键共轭结构掺杂形成的电荷沿着共轭结构定向移动聚苯硫醚在N-甲基吡咯烷酮中反应制得AsF5掺杂后，电导率可高达2x102Ω-1•cm-12.结构型导电高分子的特性电导率范围宽掺杂-脱掺杂过程可逆导电高分子不仅可以掺杂,而且还可以脱掺杂,掺杂-脱掺杂的过程可逆。添补后的聚合物形成盐类，产生电流的原因并不是碘离子或钠离子而是共轭双键上的电子移动。具有电致变色性响应速度快4.复合型导电高分子的用途太阳能电池半导体特性（成本低、加工容易、柔韧性）雷达隐身材料吸波特性（密度小—轻易加工—薄）电显示材料分子导线（用于超大规模集成电路）发光二极管（LED）（颜色可调、可弯曲、大面积和低成本）二次电池（高分子掺杂态储存电能、脱掺杂过程中释放电能）第七章1.什么是光致抗蚀？什么是光致诱蚀？答：（1）光致抗蚀：材料经光照后，分子结构从线型可溶性转变为网状不可溶性，产生了对溶剂的抗蚀能；（2）光致诱蚀：材料受光照辐射后，感光部分发生光分解反应，从而变为可溶性。2.举例说明高分子化合物与增感剂混合而成感光体系的感光原理。答：重铬酸盐＋亲水性高分子芳香族重氮化合物＋高分子芳香族叠氮化合物十高分子。3.举例说明具有感光基团的高分子的结构与感光原理。答：（1）感光基团：烯基、肉桂酰基；（2）原理：4.说明感光高分子的用途答：①光刻胶：是微电子技术中细微图形加工的关键材料之一，促进了大规模和超大规模集成电路的发展；②光固化粘合剂：牙齿修补粘合剂，用光固化方法操作，安全又卫生;③感光油墨;④感光涂料：纸箱UV上光油;第八章.医用高分子1.举例说明医用高分子的应用情况。答：高分子药物；医疗器械、用具：输液输血袋、缝合线、医用胶粘剂、塑料注射器等，用量最大；人工脏器：心、肾、肝、眼、耳、喉等。人工组织：人工骨、关节、血管、心脏瓣膜、晶状体等。2.药用高分子的类型及其作用。答：第一类：具有药理作用，可以治病。如：天然高分子：山东的“阿胶”，胰岛素等；合成高分子第二类：把小分子药物结合到高分子载体上：把小分子药物以化学键形式接到高分子链上；把小分子药物包封于高分子基质中，微胶束化3.药用高分子的性能要求。答：药用高分子的要求：（1）本身有药理作用的：有药效，副作用小。（2）高分子载体：a.无毒，不致癌