(完整版)功能高分子复习提纲

一、名词解释（ 5 题，共 15 分）
——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。

——功能与性能，性能：材料的功能从本质上来说是指向材料输入某种能量和信息，经过材料的储存、传输或转换等过程，再向外输出的一种特性；材料的性能是指材料对外部作用的表征与抵抗的特性。

材料在具备功能的同时，必须具有一定的性能。

——结构型功能高分子材料，指在大分子链中具有特定的功能基团的高分子材料，它们的功能性是由分子中所含的特定的功能基团来实现的。

——复合型功能高分子材料：指以普通高分子材料为基体或载体，与具有某些特定功能（如导电、磁电）的其他材料以一定的方式复合而成的，它们的功能性是上高分子材料以外的添加组分得到的。

——智能材料：是将普通材料的各种功能与信息系统有机地结合起来的融合型材料，它可以感知外部的刺激（传感功能），通过自我判断和自我结论（处理功能），实现自我指令和自我执行的功能（执行功能）；又称为灵巧材料（机敏材料）。

——离子交换树脂：是一类带有可离子化基团的三维网状交联聚合物。

它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交换功能，本质上属于反应性聚合物。

——高吸水性树脂，是由分子链上含有强亲水性基团（如羧基、磺酸基、酰胺基、羟基等）并有一定交联度的功能高分子材料。

——高分子分离膜，是用人工或天然合成的高分子分离膜，可借助于化学位差（浓度差、压力差和电位差）的推动对双组份或多组份的溶质和溶剂进行分离、提纯和选择性透过等。

――导电高分子：是指由具有共轭n键的高分子本身或经过“掺杂”后具有导电性的一类高分子材料。

-- 结构型导电高分子：
-- 复合型导电高分子：
--- 载流子：――掺杂：这种因添加了电子受体或电子给体而提高电导率的方法称为“掺杂”
--- 光功能高分子材料：也称感光性高分子，指在吸收了光能后，能在分子内或分子间产生化学、物理变化的一类功能高分子材料。

这种变化发生后，材料将输出其特有的功能。

――光致抗蚀材料：指高分子材料经过光照后，分子结构从线型可溶性转变为网状不可溶性，从而产生了对溶剂的抗蚀能力。

（负片型）
-- 光致诱蚀材料，与光致抗蚀材料正好相反，当高分子材料受光照辐射后，感光部分发生光分解反应，从而变为可溶性。

（正片型）
――光引发剂和光敏剂：都是在光聚合中起到促进引发聚合作用的化合物。

二者不同在于，光引发剂吸收光能后跃迁到激发态，当激发态能量高于键断裂所需的能量时，断键产生自由基，而引发反应，属消耗性，光敏剂吸收光能后跃迁到激发态，然后发生分子内或分子间能量转移。

将能量传递给另一个分子，产生初级自由基，光敏剂回到基态，属非消耗性。

――生物降解高分子材料：指一类能够被微生物酶的作用分裂成较小聚合物产物的高分子材
料。

――生物降解：是指高分子的分子链在微生物酶作用下分裂成较小聚合物产物的过程。

――生物相容性：是指生物材料在生物体内与周围环境的相互适应性，也可理解为宿主体与材料之间的相互作用程度。

――生物吸收性高分子：在体内逐渐降解，其降解产物为机体吸收代谢的高分子材料。

――生物惰性高分子：指在生物环境下呈现化学和物理惰性的高分子材料。

――水凝胶：由液体和高分子网络组成，由于高分子网络与液体之间的亲和性，液体被高分子网络封闭在里面，并且像固体一样显示一定形状的材料。

――智能型凝胶：高分子主链或侧链上通常存在着离子化基团、极性和疏水性基团，从而使之具有类似生物体的特性，当收到外界刺激（温度 PH 溶剂盐浓度化学物质等），其结构，物理特性会产生敏感响应的一类凝胶材料。

――形状记忆材料：是指对已经赋形的材料在一定的条件下（如加热、光照、改变酸碱度、磁场等）
实施变形，将这种变形状态保存下来；当材料再进行加热、光照或者改变酸碱度等刺激的时候，聚合物又可以恢复到其原来的赋形状态。

----高分子液晶：出现在从各向异性晶体过渡到各向同性液体之间的、兼有液体和晶体部分
性质的过渡状态称为液晶态，处于液晶态的高分子称为高分子液晶。

二、问答题（6题，共35分）
1. 功能高分子与通用高分子材料的区别是什么？
答：通用型材料高分子，使用量大、应用面广。

功能高分子侧重于研究性能特殊（物理、
力学、化学、生物学、功能）、使用量小、附加价值高的一类材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料和范畴。

简而言之，功能高分子与通用高分子本质上不同的是分子
上往往带有特殊结构的官能团。

2. 功能高分子按照功能特性可以分为哪几类？
答：按照功能特性可以分为：反应性高分子材料、光敏性高分子、电性能高分子材料、高分子分离材料、高分子吸附材料、高分子智能材料、医药用高分子材料、高性能工程材料。

3. 功能高分子材料的设计原理和制备策略有哪些？
答：功能高分子材料的设计，就是赋予高分子材料特殊功能。

设计的原理是通过化学、物理或者特殊的加工方法，按照材料的设计要求将某些带有特殊结构和功能基团的化合物高分子化，或者将这些小分子化合物与高分子骨架相结合，或者通过特殊的加工方法来精确地
控制材料的聚集态结构及其宏观形态，从而实现预定的性能和功能。

目前功能高分子材料的制备策略主要有以下四种类型：
①功能性小分子的高分子化。

从化学方法来看，包括：功能性小分子的聚合反应（共聚、
均聚等）、将功能性小分子通过化学键引入到聚合物骨架中（聚合物为载体）。

物理方法上，通过共混、吸附、包埋等作用将功能性小分子高分子化。

②已有高分子材料的功能化。

主要是通过小分子功能化合物与聚合物的共混和复合来实现
③多功能材料的复合。

将两种以上的功能高分子材料以某种方式结合，将形成新的功能材料，而且具有任何单一功能高分子均不具备的性能。

或是在同一种功能材料中，甚至在同
一个分子中引入两种以上的功能基团。

以这种方法制备的聚合物，或者及多种功能于一身，
或者两种功能起协同作用，产生出新的功能。

④已有功能高分子的功能扩展，通过对材料进行各种表面处理以获得新功能，如“低温等离子处理”
4. 离子交换树脂在组成与结构上有哪些主要特征？
离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网状交联聚合物。

结构上，具有两个基本特点：①其骨架或载体是交联聚合物，因为在任何溶剂中都不能使其溶解，也不能使其熔融②聚合物上所带的功能基可以离子化。

组成上，三维空间结构的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；功能集团上吸附的可交换的离子。

5. 离子交换树脂的主要类型有哪些？
⑴根据合成方式的不同，分为缩聚型和加聚型。

⑵根据所带离子化基团的不同，分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂和两性离子交换树脂。

⑶根据树脂的物理结构，离子交换树脂可分为凝胶型、大孔型和载体型离子交换树脂。

①凝胶型离子交换树脂在干态和溶胀态都是透明的，呈现出均相结构。

树脂在溶胀状态
下存在聚合物链间的凝胶孔，小分子可以在凝胶口内扩散。

在干燥状态或油类中将丧失离子
交换功能。

凝胶型离子交换树脂的优点是体积交换容量大、生产工艺简单、成本低。

而缺点是耐渗透压差、抗有机污染性差。

②大孔型离子交换树脂内存在海绵状的多孔结构，可在非水体系中起离子交换和吸附作
用。

优点为耐渗透压强度高、抗有机污染性好。

缺点是体积交换容量小。

③载体型离子交换树脂是一种特殊用途的树脂，主要用作液相色谱的固定相。

一般是将
离子交换树脂包覆在硅胶球或玻璃珠等非活性材料的表面上制成。

既可经受液相色谱中流动
介质的高压，又具有离子交换功能。