具有选择分离功能的高分子材料
功能性高分子
永久磁性材料采用 Al-Ni-Co / 铁氧化磁体合
金，易脆、不宜切割成型。有机磁性材料分为结
构型和复合型两种，前者是共合成为一体，后者
是在有机聚合物中添加磁粉。如磁性标志物、冰 箱门封等。
2、光功能性高分子材料
8、氨基树脂及塑料
属于氨基、酰胺基单体与醛类热
固性树脂，包括脲醛、三聚腈胺甲醛、
脲三聚腈胺甲醛、苯胺甲醛等。无臭、
耐水、耐热、耐霉菌及自熄性强，可
作白色开关、冰箱外壳及制作麻将等。
9、环氧树脂
其主链结构上含有醚键和仲醇基， 主要用于生产涂料、电绝缘材料、增 强材料以及粘接剂。
10、不饱和聚酯
二元醇与二元酸或二元不饱和酸
2、聚氯乙烯
具有优良的综合性能及便宜的价格，
其特点为难燃、抗化学腐蚀、耐磨及优 良的电绝缘性能、较高的机械性能，为 第二大塑料常用作管材、电缆、日用门 窗等多种工程塑料。其缺点为热稳定差、 受热易降解、制作软制品须添加增塑剂。
3、聚苯乙烯树脂
属于热塑性树脂，具良好的刚性、透 明、耐水性及化学稳定性，具有优异的电 性和耐辐射性能及低的吸湿性、良好的加 工性以及便宜价格，使其具有广泛应用。 缺点：机械加工强度不高、耐冲击性 差、不耐热、易燃、易裂。
• 离子交换膜是指在电位差作用下，电解质中的不 同离子实现膜分离的过程。其材质是以高分子制 成膜状后，再引入离子交换基团。其材质为聚全 氟磺酸等。
• 气化分离膜是用于常规气体或有机物气体提纯、 富集或回收用。其材质是聚砜、聚烯烃、聚碳 酸酯、硅橡胶。
• 透过汽化膜是利用在减压时有机物选择性溶解、 扩散或蒸发性能的差别达到分离目的。其材质 为聚四氟乙烯等。
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料是一类具有特殊性能和功能的材料，它们在各个领域都有着重
要的应用。
下面我们将介绍一些常见的功能高分子材料及其特点。
首先，聚合物凝胶是一种具有三维网状结构的高分子材料。
它具有良好的吸附
性能和多孔性，可以用于吸附分离、催化反应和药物控释等领域。
聚合物凝胶的制备方法多样，可以通过溶胶-凝胶法、自组装法等途径得到不同结构和性能的材料。
其次，形状记忆聚合物是一种具有记忆形状的高分子材料。
它可以在外界刺激
下发生形状改变，并在去除刺激后恢复原状。
这种材料广泛应用于医疗器械、纺织品、航空航天等领域，具有巨大的市场潜力。
另外，功能高分子材料中的聚合物复合材料也是一种重要的类型。
它由两种或
两种以上的高分子材料组成，通过物理或化学方法加工而成。
聚合物复合材料具有优异的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性，被广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域。
此外，具有光学、电子、磁性等功能的高分子材料也备受关注。
例如，光敏高
分子材料可以在光照下发生化学或物理变化，被广泛应用于光刻、光纤通信等领域；导电高分子材料具有优异的导电性能，可以替代传统的金属导电材料，被应用于柔性电子、电池等领域；磁性高分子材料则具有磁响应性能，可以用于磁记录、磁医疗等领域。
总的来说，功能高分子材料具有多样的种类和广泛的应用前景。
随着科学技术
的不断进步，功能高分子材料必将在更多领域展现出其独特的价值和作用。
希望本文对功能高分子材料有关的内容有所帮助，谢谢阅读。
功能高分子材料-第三章-高分子分离膜..
9
膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选 择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新 型分离技术。
◆ 第四道：RO逆渗透系统 美国高科技的RO逆渗透膜，去 除重金属离子杂质，有效去除过滤性病毒及细菌等有害物 质：
◆ 第五道：后置活性炭系统 高密度活性炭（T33）提高和增 加活净水口感，使水质更加甘甜可口，补充人体所需微量 元素和矿物质。
24
开发膜组件的几个基本要求：
◆ 适当均匀的流动，无静水区； ◆ 具有良好的机械稳定性、化学稳定性和热稳
分离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的 分离；异种物质的分离；不同物质状态的分离等。
在化工单元操作中，常见的分离方法有筛分、 过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离等。 然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、 生物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难 以实现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能 源而无实用价值。
纤维素酯类材料易受微生物侵蚀，pH值适应 范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 因此发展了非纤维素酯类（合成高分子类）膜。
34
二、聚砜类
O
聚砜结构中的特征基团为 S
O
聚砜类树脂常用的制膜溶剂有：二甲基甲 酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲 基亚砜等。
聚砜类树脂具有良好的化学、热学和水解 稳定性，强度也很高，pH值适应范围为1～13， 最高使用温度达120℃，抗氧化性和抗氯性都十 分优良。因此已成为重要的膜材料之一。
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
通常，人们对特种和功能高分子的划分普遍采用按其性质、功能或实际用途划分的方法，可以将其分为八种类型。
1、反应性高分子材料包括高分子试剂、高分子催化剂、高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。
2、光敏性高分子材料包括各种光稳定剂、光刻胶、感光材料、非线性光学材料、光电材料及光致变色材料等。
3、电性能高分子材料包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料及其他电敏感性材料。
4、高分子分离材料包括各种分离膜、缓释膜和其他半透明膜材料、离子交换树脂、高分子絮凝剂、高分子螯合剂等。
5、高分子吸附材料包括高分子吸附树脂、吸水性高分子等。
6、高分子智能材料包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH值、压力感应材料等。
7、医用高分子材料包括医用高分子材料、药用高分子材料和医用辅助材料等。
8、高性能工程材料如高分子液晶材料、耐高温高分子材料、高强度高模量高分子材料、阻燃性高分子材料、生物可降解高分子和功能纤维材料等。
常见的几种功能高分子材料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-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、海水炎化、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。
高分子功能膜材料
11/15/2018
三、导电聚合物的结构特点及导电机理
• 所谓导电聚合物是由一些具有共扼二键的聚合物 经化学或电化学掺杂后形成的、导电率可从绝缘 体延伸到导体范围的一类高分子材料。 • 导电聚合物是完全不同于由金属或碳粉末与聚合 物共混而制成的导电塑料,它除了具有聚合物结构 外,还含有由掺杂入的一价对阴离子一型掺杂或对 阳离子一型掺杂,所 以通常导电聚合物的结构分为 聚合物链和与链非键合的一价对阴离子或对阳离 子两部分组成。导电聚合物除了具有高分子本身 特性之外,还兼具了因掺杂而带来的半导体或导体 的特性。
◆ 一般通过溶液浇铸法制备平板或管状超滤膜，以 纺丝法制备中空纤维超滤膜。 ◆ L-S相转化法是一种较为简单的制膜方法, 其工艺简单,操作方便,且用途广泛,可用来制备 各种形态的膜.目前大多数的工业用膜的制备工艺
(1)称取一定量预先干燥的聚合物溶入DMF中,加入 一定量的添加剂,通过搅拌使聚合物及其添加剂充 分溶解,制成均匀的铸膜液。 ◆ (2)过滤铸膜液,去除未溶解的杂质。 ◆ (3)静置24 h以上,以使铸膜液完全脱泡。 ◆ (4)用刮刀将铸膜液匀速涂在洁净、干燥的制膜板 上,于空气中放置一定时间,以挥发部分溶剂,然后, 将制膜板置于水凝结浴中。 ◆ (5)将基膜在水凝结浴中浸泡一定时间后,取出基 膜进行系列表征。
11/15/2018
二、高分子功能膜分类
混合物分离膜 使用功能划分 药物释放缓释膜 分隔作用保护膜 气体分离膜 液体分离膜 根据被分离物质性质 固体分离膜 离子分离膜 微生物分离膜 被分离物质粒度大小 超细滤膜、超滤膜、微滤膜
熔融拉伸膜
高 分 子 功 能 膜
膜形成过程
根据膜性质
11/15/2018
被截留的溶质分子的分子尺寸。这是由于亲水性的多孔膜表面吸附有 活动性、相对较小的水分子层而使有效孔径相应变小，这种效应孔径 愈小愈显著。 表面荷电的多孔膜可以在表面吸附一层以上的对离子，因而荷点膜 的有效孔径比一般多孔膜更小。
功能高分子材料的分类
功能高分子材料的分类功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
按照高分子的功能特性，功能高分子材料可分为以下几种：1.分离材料和化学功能材料2.电磁功能高分子材料3.光功能高分子材料4.生物医用高分子材料现对这几种材料进行简单的介绍一下。
分离材料和化学功能材料以化学功能为主的功能高分子材料称为化学功能高分子材料。
化学功能包括生成离子键、配位键、共价键的化学反应，上述价键断裂的分解反应，以及与上述反应有关的催化作用等，包括具有离子交换功能的离子交换树脂，对各种阳离子有络合吸附作用的螯合聚合物，光化学性聚合物，具有氧化还原能力的聚合物，在有机合成反应中使用的高分子试剂和高分子催化剂，降解型高分子等。
化学功能高分子材料的制备主要通过在高分子骨架上引入具有特定化学功能的官能团或者结构片段，也可以将具有类似功能的小分子功能材料高分子化得到化学功能高分子材料。
高分子材料经过功能化或者小分子功能材料经过高分子化以后，材料的溶解度一般均有下降，熔点提高。
对于化学试剂，经过高分子化后稳定性增加，均相反应转变成多相反应，产物与试剂和催化剂的分离过程简化，同时还产生许多小分子材料所不具备的其他性质。
化学功能高分子材料是固相合成的基础。
电磁功能高分子材料电磁功能材料主要指导电聚合物材料。
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：（1）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。
功能高分子
功能高分子功能高分子，英文名functional polymers。
在合成或天然高分子原有力学性能的基础上，再赋予传统使用性能以外的各种特定功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）而制得的一类高分子。
一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团，其功能性的显示往往十分复杂，不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构，还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等，后者对生物活性功能的显示更为重要。
背景功能高分子材料从20世纪50年代才初露端倪，到70年代方成为高分子学科的一个分支，目前正处于成长时期。
功能高分子材料从功能上大致可分为四类：第一类是化学功能，包括离子交换、催化、光聚合、光分解、光降解等；第二类是物理功能，包括导电、热电、压电、超导、磁化、光弹性等；第三类是介于化学、物理之间的功能，包括吸附、膜分离、高吸水、表面活性等；第四类是生理功能，包括生理组织适应性，血液适应性等。
下面列举几种日常生活中可能遇到的功能高分子材料制品。
光敏高分子经光照吸收光能后在结构上发生化学变化或物理变化的高分子。
又称光敏树脂。
它广泛用于印刷版、光刻胶，光敏油墨、光敏油漆等方面。
有的高分子吸收不同波长的光后能使结构发生可逆的变化而引起吸收光谱的变化，这类高分子称光致变色高分子。
电学功能高分子有些共轭双键体系的高分子如聚乙炔等，具有半导体性质，称为高分子半导体，如在电子非定域化的分子间分子轨道相互作用很强，则由于载流子的生成和转移容易进行，会表现出很强的电学性能，这称为导电高分子；光照后能产生光生伏打效应的，称为光导高分子（聚乙烯咔唑／三硝基芴酮）；聚偏氟乙烯及其共聚物在热及压力作用下能产生热电及压电效应的，称为热电及压电高分子。
催化功能高分子酶是天然高分子催化剂，模仿天然酶、参照酶的活性中心，并与高分子效应结合而合成的高活性、高选择性催化剂叫模拟酶，如高分子催化剂及高分子金属催化剂；为克服酶的水溶性缺点，将酶用高分子限定在一定空间内，称固定化酶。
5 功能高分子材料
光交联型高分子
感光高分子材料 光分解型高分子
光致变色高分子
1．光交联型高分子
在光照下，分子链间能发生交联偶合反应的感光性高分子。
同时由于液晶分子的取向特性，纤维可以在较 低的拉伸倍率下获得较高的取向度，避免纤维在 高拉伸倍率下，产生内应力和损伤纤维，从而可 以获得高强度、高模量、综合性能好的纤维。
16
聚对苯二甲酰对苯二胺纤维不同纺丝方法 的力学性能对照 纺丝方法
纺丝液浓度（%） 纺丝液温度（oC） 纺丝液光学性质 纤维拉伸强度（克/袋） 断裂伸长率（%） 初始模量（克/袋）
弱碱性阴离子交换
大孔离子交换树脂
大孔离子交换树脂具有和大孔吸附剂相同的骨架结 构，在大孔吸附剂合成后（加入致孔剂），再引 入化学功能基团，便可得到大孔离子交换树脂
优点：
通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝胶 树脂由于溶胀现象，产生的“暂时孔”现象，从 而强化了离子交换的功能； 减少了凝胶树脂在离子交换过程中的“有机污染 ”现象（大分子不易洗脱）； 可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比表 面积，以适应不同的分离要求。
离子交换树脂的应用——蛋白提纯
• 树脂预处理
• 离子交换吸附 • 洗脱
离子交换树脂的应用——水处理
工业用水里存在钙、镁、 两价和三价的铁离子，易使 管道和锅炉结垢。用聚苯乙 烯磺酸型离子交换树脂可以 对水进行软化处理 用于原子能、半导体、电 子工业、高温高压锅炉的水， 要求高质量的无离子水。采 用离子交换树脂混合床法可 使水去离子化
高分子功能膜材料
2024/10/12
多孔膜
按膜旳材料分类
表6—1 膜材料旳分类
类别
膜材料
纤维素酯类 纤维素衍生物类
聚砜类
聚酰(亚)胺类
非纤维素酯类 聚酯、烯烃类
含氟(硅)类
其他
举例 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等 聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等 聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等 壳聚糖，聚电解质等
H2O，H(He)，H2S，CO2，O2，Ar(CO)，N2(CH4)，C2H6，C3H8
易
难
聚酰亚胺溶解性差，制膜困难，所以开发了可 溶性聚酰亚胺，其构造为：
2024/10/12
O
O
C N
C
CH2 CH2 CH CH
C N
C
O
O
R n
（v）乙烯基聚合物 用作膜材料旳乙烯基聚合物涉及聚乙烯醇、聚 乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氯乙 烯、聚丙烯酰胺等。共聚物涉及：聚丙烯醇/苯 乙烯磺酸、聚乙烯醇/磺化聚苯醚、聚丙烯腈/甲 基丙烯酸酯、聚乙烯/乙烯醇等。聚乙烯醇/丙烯 腈接枝共聚物也可用作膜材料。
2024/10/12
电渗析技术在食品工业、化工及工业废水旳 处理方面也发挥着主要旳作用。尤其是与反渗 透、纳滤等精过滤技术旳结合，在电子、制药 等行业旳高纯水制备中扮演主要角色。
另外，离子互换膜还大量应用于氯碱工业。 全氟磺酸膜（Nafion）以化学稳定性著称， 是目前为止唯一能同步耐40％NaOH和 100℃温度旳离子互换膜，因而被广泛应用作 食盐电解制备氯碱旳电解池隔膜。
三、分离膜制备措施
相转换法
粉末烧结
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料是一类性能优异、具有特定功能的高分子材料，它们在各个领域都有着重要的应用价值。
下面将介绍一些常见的功能高分子材料及其特点。
首先，我们来谈谈功能高分子材料中的一种——聚合物凝胶材料。
聚合物凝胶材料是一种具有三维网状结构的高分子材料，其特点是具有大量的孔隙结构，表面积大、吸附性能好、机械性能优异。
由于其孔隙结构的特殊性质，聚合物凝胶材料在吸附分离、催化剂载体、药物控释等方面有着广泛的应用。
其次，功能高分子材料中的另一种常见类型是形状记忆高分子材料。
形状记忆高分子材料是一种具有形状记忆性能的高分子材料，其特点是可以在外界刺激下发生形状变化，并且在去除外界刺激后能够恢复原来的形状。
这种材料在医疗器械、纺织品、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
另外，还有一种功能高分子材料——导电高分子材料。
导电高分子材料是一类具有导电性能的高分子材料，其特点是具有良好的导电性能、柔韧性和加工性能。
这种材料在电子器件、光伏领域、传感器等方面有着广泛的应用。
此外，功能高分子材料中还包括生物可降解高分子材料、光敏高分子材料、自修复高分子材料等多种类型。
这些材料在环保、医疗、光学等领域都有着重要的应用价值。
综上所述，功能高分子材料具有多种类型和广泛的应用领域，它们在材料科学领域发挥着重要作用。
随着科学技术的不断发展，功能高分子材料的研究和应用将会更加广泛，为人类社会的发展做出更大的贡献。
功能高分子材料
功能高分子材料的分类按照性质和功能分为7种：反应型高分子材料：包括高分子试剂、高分子催化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。
光敏型高分子：包括各种光稳定剂、光刻胶，感光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材料等。
电活性高分子材料：包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏感性材料等。
膜型高分子材料：包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。
吸附型高分子材料：包括高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。
高分子智能材料：包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。
高性能工程材料：如高分子液晶材料，耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等按用途分类：医药用高分子材料、分离用过高分子材料、高分子化学反应试剂、高分子染料。
反应型高分子材料高分子试剂：氧化还原型试剂，卤代试剂，酰化试剂，烷基化试剂，亲核试剂，亲电试剂，固相合成试剂。
高分子反应试剂——小分子试剂经高分子化，在某些聚合物骨架上引入反应活性基团，得到具有化学试剂功能的高分子化合物。
特点：在反应体系中不溶解，易除去；立体选择性好；稳定性好；特殊应用，固相反应载体。
高分子催化剂——将小分子催化剂通过一定的方法与高分子骨架结合，得到的具有催化活性的高分子物质。
反应型高分子试剂优点：不溶性；多孔性；高选择性；化学稳定性；可回收再利用。
催化反应按反应体系的外观特征分为两类：①均相催化反应：催化剂完全溶解在反应介质中，反应体系成为均匀的单相。
②多相催化反应：与均相催化反应相反，在多相催化中催化剂自成一相，反应过后通过简单过滤即可将催化剂分离回收。
高分子催化剂种类：高分子酸碱催化剂；高分子金属络合物；高分子相转移催化剂；固定化酶。
固相反应生物活性大分子一般合成很慢，Merrifield利用固相合成大大缩短合成时间。
高分子功能膜
渗透和反渗透的原理如图所示。如果用一 张只能透过水而不能透过溶质的半透膜将两种不同 浓度的水溶液隔开，水会自然地透过半透膜渗透从 低浓度水溶液向高浓度水溶液一侧迁移，这一现象 称渗透（图a）。这一过程的推动力是低浓度溶 液中水的化学位与高浓度溶液中水的化学位之差， 表现为水的渗透压。随着水的渗透，高浓度水溶液 一侧的液面升高，压力增大。当液面升高至H时， 渗透达到平衡，两侧的压力差就称为渗透压（图b）。
微孔膜的主要优点为： ① 孔径均匀，过滤精度高。能将液体中所有大 于制定孔径的微粒全部截留； ② 孔隙大，流速快。一般微孔膜的孔密度为 107孔/cm2，微孔体积占膜总体积的70％～80％。由 于膜很薄，阻力小，其过滤速度较常规过滤介质快 几十倍；
2020/1/26
③ 无吸附或少吸附。微孔膜厚度一般在90～ 150μm之间，因而吸附量很少，可忽略不计。
澄清果蔬汁加工工艺
超滤
2020/1/26
3. 反渗透原理及反渗透膜的特点 渗透是自然界一种常见的现象。人类很早以前
就已经自觉或不自觉地使用渗透或反渗透分离物 质。目前，反渗透技术已经发展成为一种普遍使用 的现代分离技术。在海水和苦咸水的脱盐淡化、超 纯水制备、废水处理等方面，反渗透技术有其他方 法不可比拟的优势。
微孔过滤技术始于十九世纪中叶，是以静压差为 推动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分 离的膜过程。实施微孔过滤的膜称为微孔膜。
2020/1/26
微孔膜是均匀的多孔薄膜，厚度在90～150μm 左右，过滤粒径在0.025～10μm之间，操作压在 0.01～0.2MPa。到目前为止，国内外商品化的微孔 膜约有13类，总计400多种。
目前，国内外的制膜方法很多，其中最实用的 是相转化法（流涎法和纺丝法）和复合膜化法。
高中化学必修课----应用广泛的高分子材料 功能高分子材料知识讲解及巩固练习题(含答案解析)
高中化学必修课----应用广泛的高分子材料功能高分子材料知识讲解及巩固练习题（含答案解析）【学习目标】1、了解常见功能高分子材料的成分及优异性能，了解“三大合成材料”的结构、性能和用途；2、了解功能高分子材料在人类生产、生活中的重要应用，了解治理“白色污染”的途径和方法；3、了解各类功能高分子材料的优异性能及其在高科技领域中的应用；4、以合成高分子化合物的背景，了解有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
合成材料品种很多，按用途和性能可分为合成高分子材料（包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等）；功能高分子材料（包括高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等）和复合材料。
其中，被称为“三大合成材料”的塑料、合成纤维和合成橡胶应用最广泛。
【要点梳理】要点一、塑料【高清课堂：应用广泛的高分子材料功能高分子材料#应用广泛的高分子材料功能高分子材料】1．塑料的成分。
塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂。
在塑料的组成中除了合成树脂外，还有根据需要加入的具有某些特定用途的加工助剂以改进其性能。
如，提高柔韧性的增塑剂，改进耐热性的热稳定剂，防止塑料老化的防老化剂，赋予塑料颜色的着色剂等。
2．塑料的种类。
（1）聚乙烯塑料的性质。
①聚乙烯塑料无嗅、无毒、具有优良的耐低温性能，最低使用温度可达－100℃；化学稳定性好，能耐大多数酸、碱的腐蚀；常温下不溶于一般溶剂，吸水性小；电绝缘性能优良。
②聚乙烯塑料品种很多，应用广泛，主要有：薄膜（低密度聚乙烯，有良好的透明度和一定的抗拉强度）用于各种食品、医药、衣物、化肥等的包装；中空制品（高密度聚乙烯，强度较高）用于塑制各种瓶、桶、罐、槽等容器；管板材（高密度聚乙烯）用于铺设地下管道和建筑材料；纤维（线型低密度聚乙烯）用于生产渔网绳索；包覆材料，用做包覆电缆、电线的高频绝缘材料。
（2）酚醛树脂。
①酚醛树脂是用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。
现代功能材料及其应用
现代功能材料及其应用摘要：近年来，人们在研究结构材料取得重大成就的同时，特别注重新型功能材料的研究。
功能材料作为能源、计算机、通讯、电子、激光等现代科学的基础，近10年来，已成为材料科学和工程领域中最为活跃的部分。
关键词：功能材料新型现代应用高分子功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。
在国外，常将这类材料称为功能材料、特种材料或精细材料。
功能材料涉及面较广，具体包括光、电功能，磁功能，分离功能，形状记忆功能等等。
这类材料相对于通常的结构材料而言，一般除了具有机械特性外，还具有其他的功能特性。
一、功能材料的分类随着技术的发展和人类认识的扩展，新型的功能材料不断被开发出来，因此对其也产生了许多不同的分类方法。
从功能的不同考虑，可将功能材料分为以下几类。
（1）力学功能主要是指强化功能材料和弹性功能材料（2）化学功能①分离功能材料：如分离膜，例子交换树脂、高分子络合物。
②反应功能材料：如高分子试剂、高分子催化剂等等。
③生物功能材料：如固定化酶，生物反应器等等。
（3）物理化学功能①电学功能材料：如超导体，导电高分子等等。
②光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等。
③能量功能材料：如压电材料、光电材料。
（4）生物化学功能①医用功能材料：人工脏器用材料如人工肾、人工心肺，可降解的医用缝合线、骨钉、骨板等等。
②功能性药物：如释放性高分子，药物活性高分子，高分子农药等等。
③生物降解材料二、功能材料的特点功能材料是目前材料领域发展最快的新领域。
功能材料产品产量小，利润高，制备过程复杂，其主要原因是基于其特有的“功能性”。
功能材料的结构与性能之间存在着密切的联系，材料的骨架、功能基团以及分子组成直接影响着材料的宏观结构与材料的功能。
研究功能材料的结构与功能之间的关系，可以指导开发更为先进、新颖的功能材料。
三、现代功能材料（1）导电高分子材料按照材料的结构与组成，导电高分子材料可以分为结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
C6H4
C6H4
-CH2-CH-
CH2－NC(CH3）2Cl
CH2CH2OH
Ⅱ型树脂
这类树脂碱性较强，能在酸性、中性甚
至碱性溶液中进行离子交换反应。
4）弱碱性阴离子交换树脂
这类树脂的交换基团是伯胺（－NH2）、仲胺
（－NHR’）或叔胺（－NR’2）。它们在水中解 离程度较小，只能在中性及酸性溶液中进行离 子交换反应。它的解离反应如下式： RNH2 + H2O RN-H3 + OH-
子，并在一定条件下可与周围的其它同
类型离子进行交换。
离子交换反应一般是可逆的，在一定条
件下被交换上的离子可以解吸，使离子 交换树脂再生，因而可反复利用。
目前使用的离子交换树脂绝大多数是以
苯乙烯－二乙烯苯共聚体和丙烯酸或其 衍生物与二乙烯苯共聚体为基体的，二 乙烯苯起了交联剂的作用。
树脂的交联结构使其既不溶解又不熔融，
这种树脂的两种交换基团可以互相接近，几乎
相互吸引中和。
与普通的两性树脂不同，后者是将两种性质相
反的阴、阳离子交换功能基以共价键连接在同 一高分子骨架上，而前者则是两种不同聚合物 静电相吸及机械缠绕的混合物。
在处理盐溶液时，“蛇笼树脂”可以吸附与交
换基团相反电荷的离子，使溶液脱盐，使用后 只需用大量水洗即可恢复交换能力。
5）其它离子交换树脂
a.
螯合树脂。
在交联大分子链上带有螯合基团的树脂称作
螯合离子交换树脂。它对特定离子具有特殊 的选择能力。目前真正商品化的螯合树脂还 不太多，其中主要是亚胺羧酸类树脂。
它的特点是对铜离子的选择吸附性强。
其它如肟类树脂对Ni2－等金属离子有特 殊的选择性，氨基磷酸树脂则对Ca2+、 Mg2+选择性很高，此外，各种多胺类弱碱 性离子交换树脂也可与铜、锌等许多金 属离子络合，因此也可作为螯合树脂使 用。
c.
热再生树脂。
这类树脂是具有特殊结构的弱酸性和弱
碱性离子交换树脂的复合物。它在室温 下能交换、吸附NaCl等盐类，交换后用 热水而勿需用酸、碱即可使其再生。
离子交换树脂还可根据物理结构划分为
凝胶型、大孔型及载体型三类树脂。 （1）凝胶型离子交换树脂。外观透明 的均相高分子凝胶结构的离子交换树 脂统称为凝胶型树脂。
离子交换树脂的模型图
1.1离子交换树脂的分类
离子交换树脂是一类能显示离子交换功
能的高分子材料。
在其大分子骨架的主链上带有许多化学基团，
这些化学基团由两种带有相反电荷的离子组 成，
一种是以化学键结合在主链上的固定离子， 另一种是以离子键与固定离子相结合的反离子。
反离子可以被离解成为能自由移动的离
或其它酸根离子）能与阴离子进行交换 反应的称作阴离子交换树脂。
因此离子交换树脂实际上是不溶不熔的高分子酸、碱或盐，根据
解离程度的不同，它们中又有:
强酸性、
弱酸性、
强碱性
弱碱性
通常可将离子交换树脂的种类分类于下：
1）强酸性阳离子交换树脂
这类树脂的大分子骨架上带有磺酸基（－SO3H）， 如以R代表高分子骨架，这种树脂可用R－SO3H来表 示，它在水溶液中可如下式解离：
在季胺型强碱性阴离子交换树脂中，把带三甲
基胺[－N（CH3）3]的称作Ⅰ型树脂，把带二甲 基乙醇基胺[－(CH3)2C2H4OH]的称作Ⅱ型树脂。 其结构式分别是：
---CH2---CH---CH2---CH--
C6H4 -CH2-CHⅠ型树脂
C6H4 CH2－N（CH3）3Cl
---CH2---CH---CH2---CH--
R－SO3H R－SO3－＋H＋ 例如典型的强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的结构 式为：
其酸性与硫酸、盐酸相近，它在碱性、
中性甚至酸性溶液中都能解离。
2）弱酸性阳离子交换树脂
带有羧酸基（－COOH）、磷酸基（－PO3H2）、
酚基的离子交换树脂是弱酸性阳离子交换树脂， 其中以含羧酸基的树脂用途最广。
保证它在受热或介质中正常工作。
离子交换树脂的交联度通常以交联剂在
整个单体中的百分含量来表示。
离子交换树脂品种繁多，分类方法也不统一,根据离子交 换树脂交换基团的性质进行划分。
带有酸性基团（即可解离的反离子是H＋
或金属阳离子）能与阳离子进行交换反 应的称作阳离子交换树脂；
带有碱性基团（即可解离的反离子是OH－
b.
两性树脂。 将阳离子交换基团和 阴离子交换基团连接 在同一高分子骨架上 就构成两性树脂。
两性树脂中最有意思的是“蛇笼树脂”
（ Snake-cage resin ）。“蛇笼树脂” 是在同一树脂颗粒中包含各带有阴、阳 两种离子交换树脂的两种聚合物，一种 是交联的阴树脂（或阳树脂）为“笼”， 另一种是线型的阳树脂（或阴树脂）为 “蛇”，其分子结构恰似笼中之蛇而得 名。
树脂型主要是指离子交换树脂和大孔吸附树脂； 膜型包括各种功能膜； 生物分离介质是近年来发展起来的新型分离材料，用
于分离蛋白质及干扰素等生物大分子。
第一节离子交换树脂
在100多年前英国人Thompson和Way就发现了土壤中的 离子交换过程，从而引起人们极大的注意。 1935年Adams和Holmes研究合成了具有离子交换功能的 高分子材料――酚醛型离子交换树脂， 后来各种类型的离子交换树脂相继出现，应用技术不 断改善，应用范围也日益扩大。 现在，离子交换树脂已发展成为应用极广泛的化学功 能高分子材料。
具有选择分离功能的高分子材料
物质的分离是化学、化工的一个重要课题。
化工单元操作中常见的分离方法有筛分、过滤
和蒸馏等，然而具有高层次的分离则难以达到
精度。
具有选择分离功能的高分子材料的出现则有效
地解决了以上的问题。
具有选择分离功能的高分子材料有树脂型、膜型和生物
分离介质三种类型。
这些功能基酸性弱，因而只能在中性或碱性溶
液中才能解离而显示离子交换功能，其解离反 应用下式表示：R－COOH R－COO－＋H＋
3）强碱性阴离子交换树脂
交换基团为季胺基（－NR3OH）的离子交换树脂
属于强碱性阴离子交换树脂， R－N＋R’3 + OH-