反应型功能高分子材料
高分子材料基础复习题答案
高分子材料基础复习题答案-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1高分子复习一、名词解释1、单体单元：与单体分子的原子种类和各种原子的个数完全相同、仅电子结构有所改变的结构单元。
2、重复单元：重复组成高分子分子结构的最小的结构单元。
也称重复单元、链节。
3、构型：指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。
4、构象：是指分子中的原子或原子团由于C－C单键内旋转而形成的空间排布(位置、形态)，是物理结构。
5、柔顺性：高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性。
6、熔体纺丝：是将聚合物加热熔融，通过喷丝孔挤出，在空气中冷却固化形成纤维的化学纤维纺丝方法。
7、胶粘剂：它是一种能够把两种同类或不同类材料紧密地结合在一起的物质。
8、生胶：没有加入配合剂且尚未交联的橡胶，一般由线型大分子或带有支链的线型大分子构成，可以溶于有机溶剂。
9、硫化胶：混炼胶在一定的温度、压力和时间作用下，经交联由线型大分子变成三维网状结构而得到的橡胶。
一般不溶于溶剂。
10、应变：材料在外力作用下，其几何形状和尺寸所发生的变化称应变或形变，通常以单位长度（面积、体积）所发生的变化来表征。
11、弹性模量：是指在弹性形变范围内单位应变所需应力的大小。
是材料刚性的一种表征。
12、塑料：塑料是以聚合物为主要成分，在一定条件（温度、压力等）下可塑成一定形状并且在常温下保持其形状不变的材料。
13、功能高分子材料：具有特定的功能作用，可做功能材料使用的高分子化合物。
14、复合材料：由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质，用适当的工艺方法组合起来，而得到的具有复合效应的多相固体材料。
15、缩聚反应：通过单体分子中的某些官能团之间的缩合聚合成高分子的反应。
16、结构单元：聚合物分子结构中出现的以单体结构为基础的原子团。
17、单体:二、判断正误，正确的√，错误的×。
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。
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。
功能高分子材料综述(2021年整理)
功能高分子材料综述(word版可编辑修改)编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（功能高分子材料综述(word 版可编辑修改)）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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功能高分子材料综述【文摘】功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支,它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。
它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观,以及从半定量深入到定量,从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性,从而探索和合成出新的功能性材料。
本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。
【关键词】材料；高分子；高分子材料;功能材料;功能高分子材料的定义为:与常规聚合物相比具有明显不同的物理化学性质,并具有某些特殊功能的聚合物大分子(主要指全人工和半人工合成的聚合物)都应归属于功能高分子材料范畴。
而以这些材料为研究对象，研究它们的结构组成、构效关系、制备方法，以及开发应用的科学，应称为功能高分子材料科学。
功能高分子材料科学是研究功能高分子材料规律的科学,是高分子材料科学领域发展最为迅速，与其他科学领域交叉度最高的一个研究领域。
功能高分子复习资料
功能高分子—上篇—李晓东篇第一章功能高分子材料总论I 功能高分子材料概述★什么是功能高分子材料？高分子主链上或支链上加上一种或几种具有某些特殊性质的基团，使它能在光、电、磁、阻燃和耐高温等性能方面有特殊的性质，对物质的能量和信息具有传输、转化或贮存的作用。
★功能高分子材料如何分类？①按照性质和功能分为：反应型高分子、光敏高分子、电活性高分子、膜型高分子功能、吸附性高分子、高性能工程材料、高分子智能材料；②按照用途分为：医用高分子、分离用高分子、高分子化学反应试剂、高分子染料。
II功能高分子材料的结构与性能的关系★功能高分子的结构层次如何划分？元素组成、官能团结构、链段结构、微观构象结构、超分子结构和聚集态、宏观结构。
（由微观到宏观）★功能高分子材料的构效关系指什么？结构的变化产生性能变化之间的关系★官能团的性质与聚合物功能之间有什么关系？I.功能高分子的性质主要取决于所含的官能团；II.功能高分子的性质取决于聚合物骨架与官能团的协同作用；III.官能团与聚合物不可区分；IV.官能团在功能高分子中起辅助作用。
（骨架作用越来越大）★聚合物骨架有何作用？I.溶解度下降效应；II.机械支撑作用；III.模板效应；IV.稳定作用；V.其他作用。
★简述聚合物骨架的种类和形态。
主要有线性聚合物、分支聚合物、交联聚合物：I.以聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯醚等为代表的饱和碳链型聚合物；II.以聚酯、聚酰胺骨架为代表的聚合物；III.以多糖和肽链为代表的大分子；IV.以聚吡咯、聚乙炔、聚苯等为主链带有线性共轭结构的聚合物；V.以聚芳香内酰胺为主链的梯形聚合物。
★简述高分子材料与功能相关的性质。
①聚合物的溶胀和溶解性质(溶剂分为两性溶剂、溶胀剂和非溶剂。
其交联度和溶胀度成反比主要是因为交联度越大，网隙率越小，溶剂越难渗入)②聚合物的多孔性；③聚合物的渗透性；④功能高分子的稳定性（机械稳定性和化学稳定性）。
III功能高分子材料的制备策略★简述功能高分子材料的制备的常用方法。
功能高分子材料
第一章绪论性能：材料对外部作用的抵抗特性。
高性能高分子材料：对外部作用有特别强的抵抗能力的高分子材料。
功能高分子材料：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出响应的高分子材料。
(具有特殊物理化学性质的的材料)通用（常规）高分子材料：应用面广、量大，价格较低。
eg：纤维、塑料、橡胶、涂料、粘合剂。
特种高分子材料：功能高分子材料属于特种高分子材料最早的功能高分子是合成的酚醛型离子交换树脂。
一般采用按其性质、功能或实际用途对功能高分子材料进行分类：1. 反应型高分子材料（包括高分子试剂、高分子催化剂等；）2. 光敏型高分子（包括光稳定剂、光刻胶、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以及其他电敏感性材料等。
）4. 高分子分离材料（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。
）5. 高分子吸附材料（高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。
）6. 高分子智能材料(高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。
)7. 医药用高分子材料(医用高分子材料、药用高分子材料和医药用辅助材料等。
)8. 高性能工程材料(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。
)！！！功能高分子材料的制备策略功能型小分子材料的高分子化、已有高分子材料的功能化、多功能材料的复合。
功能型小分子材料的高分子化的实现途径：①化学键连接的化学方法，如共聚、均聚等（举例1：丙烯酸，可用于制备离子交换树脂、高吸水性树脂等。
举例2：含双键的环氧丙烯酸酯，广泛用于制备功能性粘合剂。
）②物理方法，如共混、吸附、包埋等。
（维生素C微胶囊）（1）带有功能型基团可聚合单体的聚合法——包括两步骤。
（a）在功能性小分子中引入可聚合基团，或在含有可聚合基团单体中引入功能性基团；(b）进行均聚或共聚反应生成功能聚合物。
反应功能高分子
• 二．反应型功能高分子材料的应用特点及研究目标
• 出发点：改进化学反应工艺过程
•
提高生产效率和经济效益
•
发展高选择性合成方法
•
消除或减少对环境的污染
•
探索新的合成路线
• 如洛克菲勒大学merrifield教授（1984年诺贝尔奖）在1963 年提出的氨基酸的固相合成简化了肽的合成过程，并使多肽 可以按预先的设计自动地进行合成反应，在些基础上诞生了 聚合物底物、聚合物试剂、聚合物催化剂等。
中处在同一相态中（混溶或溶解），称为均相化学反应；其 中催化剂与反应体系成一相的催化反应称为均相催化反应。 均相反应中，物料充分接触，反应速度快，但反应后产品纯 化和催化剂回收较困难。 • 4．多相化学反应 • 在化学反应中如果原料、试剂、催化剂中至少有一相在反应 体系中不溶解或不混溶，因而反应体系不能处在同一相态中， 这种类型的反应称为多相化学反应；其中催化剂独立成相的 称为多相催化反应。反应后产物分离，纯化、催化剂回收等 较简单，快速，但反应只能在界面上进行，反应速度较慢。
2019/9/6
2019/9/6
• 1．氧化还原型高分子反应试剂的制备
• 两种方法：
• 含氧化还原活性中心的小分子的聚合：氧化还原 活性中心的分布均匀，活性中心的密度大，但是 形成的高分子试剂的机械强度受聚合单体的影响 较大，难以保证；
• 将含氧化还原活性中心的小分子引入到高分子结 构上：其氧化还原活性中心一般主要分布在聚合 物表面及浅层，活性点担载量较小，试剂的使用 寿命受到一定的限制，但其机械强度受活性中心 的影响不大。
• 20世纪末，Houghten、Furka、Lam等利用同一反应器使用 相同的反应条件同时制备出不同的多肽，提高了反应效率，
功能高分子材料复习题
1.功能高分子概述功能高分子材料是指那些具有独特物理特性（如光，电，磁灯）或化学特性（如反应，催化等）或生物特性（治疗，相容，生物降解等）的新型高分子材料主要研究目标和内容：新的制备方法研究，物理化学性能表征，结构与性能的关系研究，应用开发研究。
2.构效关系分析官能团的性质与聚合物功能之间的关系，功能高分子中聚合物骨架的作用，聚合物骨架的种类和形态的影响。
3.什么叫反应型高分子？应用特点？反应型功能高分子材料是指具有化学活性，并且应用在化学反应过程中的功能高分子材料，包括高分子试剂和高分子催化剂。
应用特点：具有不溶性，多孔性，高选择性和化学稳定性，大大改进了化学反应的工艺过程，且可回收再用。
4.常用的氧化还原试剂，卤代试剂，酰基化试剂分别有哪些？常用的氧化还原试剂：醌型，硫醇型，吡啶型二茂铁型，多核芳香杂环型。
卤代试剂：二卤化磷型，N-卤代酰亚胺型，三价碘型。
酰基化试剂（分别使氨基，羧基和羟基生成酰胺，酸酐和酯类化合物）：高分子活性酯和高分子酸酐。
5.高分子酸碱催化剂的制备及应用阳离子交换树脂：苯乙烯与少量二乙烯基苯共聚，可得到交联聚苯乙烯，将交联聚苯乙烯制成微孔状小球，再在苯环上引入磺酸基、羧基、氨基等，可得到各种阳离子交换树脂。
CH=CH 22CH=CH 2+CH-CH 2-CH-CH 2 CH-CH 2 CH-CH 2nCH-CH 2 CH-CH 2 CH-CH 2CH-CH 2 CH-CH 2 CH-CH 2交联苯乙烯P P SO 3H + H 2SO 4(发烟)+ H 2O交联苯乙烯强酸性阳离子交换树脂水处理剂、酸性催化剂阳离子交换树脂还能代替硫酸作催化剂，产率高，污染少，便于分离阴离子交换树脂：在交联苯乙烯分子中的苯环上引入季铵碱基，则得到阴离子交换树脂水处理剂?P P CH 2Cl 交联苯乙烯强碱性阴离子交换树脂HCHO，HCl 2P CH 2N +(CH 3)3Cl -P CH 2N +(CH 3)3OH -33NaOH阴离子交换树脂还能作为碱催化剂离子交换树脂的用途：水处理——重水软化，污水去重金属离子，海水脱盐，无离子水的制备作为酸碱催化剂的用途：酯化反应，醇醛缩合反应，环氧化反应，水解反应，重排反应6.导电的基本概念材料的导电性能通常是指材料在电场作用下传导载流子的能力，导电能力的评价采用电导（用西门S 表示）或者阻抗（在纯电阻情况下用欧姆R 表示）为物理量纲进行表述。
功能高分子材料
第二章反应型高分子材料第一节反应型高分子材料概述反应型功能高分子材料是指具有化学活性，并且应用在化学反应过程中的功能高分子材料，包括高分子试剂和高分子催化剂两大类。
一．与高分子试剂和高分子催化剂相关的一些概念1.高分子化学反应试剂小分子试剂经过高分子化，在聚合物骨架上引入反应活性基团，得到的具有化学试剂功能的高分子化合物被称为高分子化学反应试剂。
高分子化学反应试剂在反应体系中具有不溶性、立体选择性和良好的稳定性。
2.高分子化学反应催化剂通过聚合、接枝等方法将小分子催化剂高分子化，使具有催化活性的化学结构与高分子骨架相结合，得到的具有催化活性的高分子材料称为高分子化学反应催化剂。
3.均相化学反应在化学反应中如果原料、试剂、催化剂相互间互溶，在反应体系中处在同一相态中（相互混溶或溶解），称此反应为均相化学反应。
均相催化剂多为小分子化合物。
4.多相化学反应在化学反应中如果原料、试剂、催化剂中至少有一种在反应体系中不溶解或不混溶，因而反应体系不能处在同一相态中，称此反应为多相化学反应。
化学反应只能在两相的界面进行。
二．反应型高分子材料的应用特点1.表现出所谓的无限稀释效应、立体选择效应，邻位协同效应等由于高分子骨架的参与而产生的特殊性能。
2.反应型高分子试剂不溶性、多孔性、高选择性和化学稳定性等性质3.可回收再用性质三．发展高分子化学试剂和高分子催化剂的目的1.简化操作过程一般来说，经高分子化后得到得高分子反应试剂和催化剂在反应体系中仅能溶胀，而不能溶解。
2.有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生3.可以提高试剂的稳定性和安全性4.所谓的固相合成工艺可以提高化学反应的机械化和自动化程度5．提高化学反应的选择性6.可以提供在均相反应条件下难以达到的反映环境利用高分子试剂中的官能团相互间的难接近性和反应活性中心之间的隔离性，可以避免在化学反应中的试剂“自反应”现象，从而避免或减少副反应的发生。
不利之处：增加试剂生产的成本；降低化学反应速度。
功能高分子材料复习资料
功能高分子材料复习资料 第一章.功能高分子材料总论功能高分子的分类方法：P3高分子材料的结构层次：P4功能高分子的制备方法：P11聚苯乙烯的功能化反应：P14聚氯乙烯的功能化反应：P16聚乙烯醇的功能化反应：P16聚环氧氯丙烷的功能化反应：P17缩合型聚合物的功能化反应：P17设计聚合反应需注意：P21第二章.反应型功能高分子高分子试剂与高分子催化剂的优缺点：P29高分子氧化还原试剂高分子氧化还原试剂特点：P30高分子氧化还原试剂制备方法：P31高分子还原试剂：P33高分子酰基化试剂高分子酰基化试剂：P37高分子载体上的固相合成含义：采用不溶于反应体系的低交联度高分子材料作为载体，将反应试剂通过与高分子上活性基的反应固定于其上。
反应过程中中间产物始终与载体相连，从而使有机合成在固相上进行。
反应完成后再将产物从载体上脱下。
高分子载体上的固相合成优势：分离纯化步骤简化；反应总产率高；合成方法可程序化、自动化进行。
固相合成载体选择的要求：P40固相合成连接结构的要求：P41高分子催化剂高分子酸碱催化剂结构：属于离子交换树脂，是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物。
网状结构的骨架部分一段很稳定，不溶于酸、碱和一般溶剂。
在网状结构的骨架上有许多可被交换的活性基团。
根据活性基团的不同、离子交换树脂可分为阳离子交换树脂（高分子酸催化剂）和阴离子交换树脂（高分子碱催化剂）两大类。
高分子酸碱催化剂的特点网状结构难溶（水、酸、碱、有机溶剂）稳定（热、机械、化学）含活性基团（-SO3H、-COOH、-NOH）提供-H或者-OH基团催化反应。
高分子催化剂的使用方法：传统混合搅拌反应床填有催化剂的反应柱阳离子交换树脂（高分子酸催化剂）分类具有酸性基团，化学性质很稳定，具有耐强酸、强碱、氧化剂和还原剂的性质，因此应用非常广泛。
根据活性基团离解出H+能力的大小不同，分为强酸性和弱酸性两种。
强酸性阳离子交换树脂，常用R-SO3H表示(R表示树脂的骨架) 弱酸性阳离子交换树脂，分别用R-COOH和R-OH表示。
7 功能高分子材料的制备
这些可聚合功能性单体中的可聚合基团一般为双键、羟
基、羧基、氨基、环氧基、酰氯基、吡咯基、噻吩基等 基团。
丙烯酸分子中带有双键，同时又带有活性羧基。经过
自由基均聚或共聚，即可形成聚丙烯酸及其共聚物，可 以作为弱酸性离子交换树脂、高吸水性树脂等应用。这 是带有功能性基团的单体聚合制备功能高分子的简单例 子。
这种方法制备的功能高分子类似于用共混方法制备 的高分子材料，但是均匀性更好。 此方法的优点是方法简便，功能小分子的性质不受
聚合物性质的影响，因此特别适宜酶等对环境敏感材料
的固化。 缺点是在使用过程中包络的小分子功能化合物容易 逐步失去，特别是在溶胀条件下使用，将加快固化酶的 失活过程。
b）以微胶囊的形式将功能性小分子包埋在高分子 材料中 微胶囊是一种以高分子为外壳，功能性小分子为 核的高分子材料，可通过界面聚合法、原位聚合法、 水（油）中相分离法、溶液中干燥法等多种方法制备。
比如，某些酶的固化，某些金属和金属氧化物
的固化等。与化学法相比，通过与聚合物共混制备 功能高分子的主要缺点是共混物不够稳定，在使用 条件下（如溶胀、成膜等）功能聚合物容易由于功 能性小分子的流失而逐步失去活性。
7.1.3 功能高分子材料的其他制备技术 （1）功能高分子材料的多功能复合 将两种以上的功能高分子材料以某种方式结合，将
7.1.1 功能性小分子的高分子化 许多功能高分子材料是从相应的功能小分子化合物 发展而来的，这些已知功能的小分子化合物一般已经具
备了我们所需要的部分主要功能，但是从实际使用角度
来讲，可能还存在许多不足，无法满足使用要求。对这 些功能性小分子进行高分子化反应，赋予其高分子的功 能特点，即有可能开发出新的功能高分子材料。
通过上述聚合法制备功能高分子材料的主要优点是 可以使生成的功能高分子功能基分布均匀，聚合物结构 可以通过聚合机理预先设计，产物的稳定性较好。 其缺点主要包括：在功能性小分子中需要引入可聚合 基团，而这种引入常常需要复杂的合成反应；要求在反 应中不破坏原有结构和功能；当需要引入的功能基稳定 性不好时需要加以保护；有时引入功能基后对单体聚合 的活性会有影响。
浅谈功能高分子材料的研究现状及其发展前景
材料在人们的日常生活中随处可见，材料能否得到高水 平的发展，关系着人们能否获得高质量的生活。人们在日常 生活中通过应用高分子材料，能够获得较多优势，与现代生 产相适应。同时，还能带来较高的经济效益等。因此，功能高 分子材料在工业领域得到了快速的发展。
功能高分子材料源自20世纪60年代，在这一时期属于新 兴领域，在能源领域、电子领域以及生物领域得到了广泛的 应用。目前，随着科学技术在21世纪的不断创新，人们对功 能高分子材料也进行了有机创新，能够为人们带来更加便捷 的生产和生活。 1 功能高分子材料的性能和种类
目前，导热高 分 子材料 分为两 种，分 别为 添 加型以 及 结构型。为了提高高分子材料的导热性能，需要对一些导 热 性 能比 较 好 的 材 料进 行 相 应 的 研究。由于添 加 型导热 高分子材料的研究方式优于结构型高分子材料，目前研究 领域主要集中于添加型。在研究的过程当中，导热率的高 低与填充物以及聚合物基体之间有着密不可分的关系。 相关科 研人员通 过研究人 造 卫 星的高导热绝 缘 胶 黏 剂发 现，名为环氧树脂的导热胶可以有效提高原胶以及膜状胶 的整体性能。 2.7 磁性高分子材料
料，2018，19（3）：233-235. [5]吕海 佳.浅谈化学高分 子材料的应用与发 展前景[J ].云南化工，
2018，45（11）：26-27.
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目前，我国对高分子材料进行了相关研究，主要研究内 容包括材料的安全性、对组织和血液的相容性、生物学性 能，提高了其力学、机械、物理等性能。
材料在我国具有较长的研究和发展历史，但是产业发展 规模以及开发研究水平还落后于发达国家。自我国加入WTO 以后，材料产业迎来了更大的挑战和机遇。因此，需要进行 跨部门和学科的有效合作，在国家的大力支持下，引进相关 技术，结合自身优势和能力，重点研究材料在智能化药物控 释以及分子设计等方面的应用[5]。
反应型功能高分子材料
④、固相合成法的特点及应用 固相合成法简化了分离过程（过滤），并可
以 使用大大过量的小分子试剂，使合成过程大幅度
简 化，合成产率也相应提高。
目前这种固相合成方法已经广泛应用于多肽、
二、多肽的固相合成 1、肽的人工合成特点
肽的合成是人工合成蛋白质的起点。在肽的 合 成过程中,构成肽的结构单元-氨基酸(α-氨基酸)， 有 两个活性基团-氨基和羧基,均有反应能力，使合 成 反应异常复杂。即：
②、高分子配位体与金属离子进行络合反应， 形成高分子金属络合物催化剂。
2、高分子金属络合物催化剂的应用 可用于烯烃的加氢、氧化、环氧化、不对称
加 成、异构化、羰基化、烷基化、聚合等反应中。 如，烯烃的羰基化反应：
三、高分子相转移催化剂 1、高分子相转移催化剂 ①、相转移催化剂（PTC）
在极性差别较大的极性(特别是离子型化合 物)-非极性(有机物)物质的反应中(多数为极性物质在
C6H5COOH
COOH
COCl
CH2OCOCR OO
2、高分子酰基化反应试剂的应用 酰基化反应是主要指对有机化合物中氨基、
羧 基和羟基的酰化反应，分别生成酰胺、酸酐和酯
类 化合物。
这一类反应常常是可逆的，为了使反应进行 得 完全，往往要求加入的试剂过量，但是随之造成
①、用于有机合成中的活泼官能团的保护。
①、在反应中两个氨基酸头--尾联接方向难 以 控制。因此在每一步反应过程中，对不希望参与 反 应的氨基酸一端都要进行保护。这种保护、反应、 脱保护，随肽链加长需要不断重复。
②、中间产物与原料（反应试剂）的烦琐的 分 离过程，使肽的合成过程非常复杂。
2、肽的常规液相合成法 肽的常规液相合成法存在以下问题： ①、产物的分离和纯化问题； ②、随肽链的增长，其溶解度下降，从而肽
功能高分子材料
功能高分子材料离子交换树脂高材0806200821180 姚骞一、概述功能高分子材料，因为其发展迟，且发展不够迅速，因此，对于它的定义亦不够明确，目前来讲，其主要是指与普通的高分子相比，除具有一定的力学特性外，还具有某些特定的性能，如化学性，导电性，磁性，光敏性，以及生物活性等的高分子材料。
功能高分子材料按照功能和性质可以划分为以下的几类：1、反应型高分子材料，主要有高分子试剂和高分子催化剂。
2、光敏型高分子，主要有各种光稳定剂和感光材料。
3、电活性高分子材料，主要有导电聚合物，能量转化型聚合物。
4、膜型高分子材料，主要有各种分离膜，缓释膜，和半透膜。
5、吸附性高分子材料，主要有高分子吸附性树脂，离子交换树脂，高分子螯合剂和吸水性高分子吸附剂等。
吸附性高分子材料，又称为高吸水性树脂，始于20世纪60年代末，由美国农业部开发的功能高分子材料，其是利用树脂结构的亲水性和交联结构的不溶性，以及结构中的同种离子的相斥性，使树脂容易大量的吸水而形成凝胶，其具有非常高的吸水性和优异的保水性，并且在一定的压力下，所吸的水不会挤出，烘干后，可再吸水，反复利用，通常吸水量达自身重量的200—2000倍。
吸附分离高分子材料，主要包括离子交换树脂和吸附树脂，此外还包括高分子分离膜材料和高吸水树脂。
离子交换树脂是指具有功能集团的高分子材料，它具有一般聚合物没有的新功能—离子交换功能，其在本质上属于反应型聚合物。
二、发展1935年英国的Adams和Holmes发表了关于酚醛树脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的报告，开创了离子交换树脂的领域，同时开创了功能高分子领域。
1944年D’Alelio合成了具有优良物理和化学性能的磺化苯乙烯—二乙烯苯共聚物的离子交换树脂及交联聚丙烯酸树脂，奠定了现代高分子交换树脂的基础。
20世纪50年代末，大孔型树脂的开发是离子交换树脂的另一个大的突破。
离子交换纤维是在离子交换树脂的基础上发展起来的一类新型树脂，它的基本特点与离子交换树脂相同，但外观为纤维状，离子交换纤维具有丰富的离子交换基团，对水溶液的各种离子有较大的交换容量。
功能高分子答案
1，功能高分子材料按其功能性可以分为几类？答：国内普遍分为八种，反应性高分子材料，光敏型高分子，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，医用高分子材料和高性能工程材料。
,2，说明离子交换树脂的类型及作用机理？试述离子交换树脂的主要用途。
答：依据活性基分类可以分为阴离子交换树脂，阳离子交换树脂，螯合树脂还有特殊交换树脂；依据物理结构分类可以分为凝胶型，大孔型，载体型。
作用基理主要是通过化学反应，与被交换物进行离子反应生成更稳定存在的离子化合物以达到交换出其原有的离子的目的。
离子交换树脂主要应用于水处理（包括水的软化，脱盐，高纯水的制备），冶金工业，原子能工业，海洋资源利用还有食品工业和医药工业，化学工业，保护环境等。
,3，按膜的功能简述高分子分离膜的分类及其分离机理。
答：按膜的功能不同可以分为微孔膜，超过滤膜，反渗透膜，纳滤膜，渗析膜，电渗析膜，渗透蒸发膜等。
膜分离的机理主要是两种：过筛作用和溶解扩散作用。
过筛作用类似于物理过筛过程，与常见的筛网材料相比，膜的孔径要小的多。
被分离物能否通过筛网取决于物质粒径尺寸和网孔的大小。
溶解扩散作用是指当膜材料对某些物质具有一定溶解能力时，在外力作用下被溶解物质能够在膜中扩散运动，从膜的一侧扩散到另一侧，再离开膜。
4，在膜的分离过程中，可以有哪些驱动力？它们各自驱动的膜过程是什么？答：一，静压差为推动力，利用膜孔对溶液中的悬浮微粒的“筛分”作用进行分离的膜过程。
小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔，大于孔径的微粒被截留。
二，以渗透压为推动力，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，水通过膜从低浓度水溶液向高浓度水溶液一侧迁移。
5，高吸水性树脂为什么能大量吸水并保水？答：高吸水性树脂的分子中含有极性基团，并具有一定的交联度，是一种三维空间网络结构，这种特殊的化学结构和网状结构，使其吸水方式既有物理吸附，又有化学吸附和网络吸附，因此它具有神奇的吸水能力。
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。
反应型高分子材料
反应型高分子材料反应型高分子材料是指由聚合物和化学品反应而形成的材料。
这种材料具有刚性和强度，同时也具有很好的可塑性和耐腐蚀性。
由于其独特的特性，反应型高分子材料已经广泛应用于汽车制造、建筑、医疗器械、通讯、航空航天等领域。
反应型高分子材料由两个或多个单体加合聚合而成，这些单体在加合聚合时除了产生高聚物外，还会与其他单体和原料发生化学反应。
这种反应称为原位交联，并且能够形成高强度的材料。
这种材料不像其他聚合物需要在特定条件下制备，而是由化学反应得到。
其中，最简单的反应类型是聚氨酯材料，该材料由异氰酸酯和羟基化合物反应而成。
聚氨酯材料在吸水性、强度、刚度等方面优秀，因此广泛应用于建筑材料和海洋结构等领域。
另一种常见的反应型高分子材料是环氧树脂，在它的制备过程中由环氧化合物和胺、酸等化学品反应而成。
环氧树脂具有优异的耐化学腐蚀性、耐高温性等特性，因此广泛应用于汽车制造、电子设备、涂料等领域。
除了聚氨酯和环氧树脂，还有聚酯、聚砜、聚醚、聚碳酸酯等多种反应型高分子材料，它们在不同领域都有广泛的应用。
例如，聚碳酸酯用于水瓶、保温杯、机箱等制造，聚醚用于医疗器械制造和电缆保护等领域，聚砜用于电子器件封装和汽车制造等领域。
反应型高分子材料与其他材料相比，有许多优点。
首先，它们比传统聚合物更强、更耐用，而且通常具有更好的化学稳定性。
其次，它们比传统的金属材料更轻便，有助于降低车辆和航空器的重量和燃油消耗。
此外，它们还具有很好的可塑性和工艺性能，可在复杂的形状和曲线下制造，从而进一步扩展了它们的应用范围。
总之，反应型高分子材料是现代工业中不可或缺的一部分，它拥有许多优异的性能，并在众多领域有广泛的应用，相信在未来会有更多的领域和应用涉及到它们的应用。
功能高分子材料简介
12
(2) 掺杂反应类型：
(a) 氧化－还原掺杂： 高分子链发生氧化－还原反应而出现离子对 化学掺杂、电化学掺杂、离子注入掺杂等
13
电化学掺杂就是氧化还原反应在电极表面上发生。 将聚合物涂覆在电极表面上，或使单体在电极表 面上直接聚合，形成薄膜。改变电极的电位，表 面的聚合物膜与电极发生电荷的转移，聚合物失 去或得到电子，变成氧化或还原状态。
2022/7/29/20:48:19
(b) 质子酸掺杂：与质子酸反应后表现出导电性
质子酸掺杂对聚苯胺的改性有重要意义：
与HCl、H2SO4等反应后，聚苯胺出现电导率剧增 (101010 sm-1) 现象：
解释：质子酸掺杂使分子链带电，通过分子链内的电 荷转移，形成电荷密度的周期性分布。
15
聚苯胺 的质子 酸掺杂
聚噻吩
(
)
Sn
聚吡咯 聚苯胺
(
)
Nn
H
(
NH )n
聚苯
(
)
n
8
1 分类
(1) 结构型导电高分子材料： 本身提供载流子显示导电性的材料
—— 共轭聚合物(聚乙炔)、金属螯合型聚合物 (聚酞菁铜)、高分子电荷转移配合物等 (2) 复合型导电高分子材料：
本身不导电、要通过掺入导电微粒或细丝才 能导电、载流子由掺入材料提供
功能高分子材料简介
Functional Polymers
1
6.1 概述
常规高分子材料
①合成纤维 ②合成橡胶 ③塑料 10.1 概述 ④油漆涂料 ⑤高分子粘合剂
2
功能高分子化学的内容与发展
(1) 研究功能高分子化学的目的和意义
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因为分子量增加后，挥发性的减小，所以也在一定程
度上减小易燃易爆试剂的安全性。 4、提高试剂的选择性（通过高分子效应） 利用高分子载体的空间立体效应，可以实现立体 选择合成，即可以实现所谓的模板反应。
5、可以提供在均相反应条件下难以达到的反应环境
（通过高分子效应）
如，将某些反应活性中心结构有一定间隔地连接 在刚性高分子骨架上，使其相互之间难于接触，可以 实现所谓“无限稀释”条件。从而避免反应试剂的
重要的反应步骤。
③、化合物中的极性基团通过酯化反应，可以
改变极性，增加其脂溶性和挥发性。因此常用于天
然产物中有效成分的分离、提取过程中。
四、高分子烷基化试剂 主要包括高分子金属有机试剂、高分子金属络 合物和有叠氮结构的高分子烷基化试剂。 1、高分子烷基化试剂的合成方法
同样，有两种制备路线。（略）
2、高分子烷基化试剂的应用
②、利用接枝反应，使高分子功能化的方法。
（1）、高分子活性酯 如，间硝基对酯基聚苯乙烯： ①、
②、
（2）、高分子酸酐 ②、
COCl2 RCOOH
CH2OH
CH2OCOCl
CH2OCOCR O O
①、
COOH COOH
COCl COCl
C6H5COOH
COCl
CH2OCOCR O O
2、高分子酰基化反应试剂的应用 酰基化反应是主要指对有机化合物中氨基、羧 基和羟基的酰化反应，分别生成酰胺、酸酐和酯类
化合物。
这一类反应常常是可逆的，为了使反应进行得
完全，往往要求加入的试剂过量，但是随之造成小
分子反应试剂和反应产物分离困难。而经过高分子 酰基化试剂由于其在反应体系中的难溶性，具有明 显的优势。
①、用于有机合成中的活泼官能团的保护。
（如，在硫醇型高分子化学反应试剂的制备方法中的方法二）(P11)
②、用于肽的合成。这是在药物合成方面极其
③、氟代三价碘型高分子卤代试剂；
④、氯代三价碘型高分子卤代试剂
应用及特点：
（1）、二卤化磷型 主要用于从羧酸制取酰氯（用于酯化反应）和 将醇转化为氯代烃（用于由高级醇制备胺）。其优 点是反应条件温和，收率较高，试剂回收后经再生 可以反复使用。
（1）、二卤化磷型
（2）、N-卤代酰亚胺型 经常用于溴元素的取代或加成反应中。同时， 也用于对不饱和烃的加成反应。
2、有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生 因为高分子反应试剂和催化剂具有可回收性和可
再生性，所以将某些贵重的催化剂和反应试剂高分子
化后使用，可以回收、再用这些贵重的催化剂和反应试
剂。同时，还可以降低成本、减少环境污染等。
3、可以提高试剂的稳定性和安全性 如，小分子过氧酸经高分子化后稳定性大大增加。
“自反应”现象，减少了副反应的发生。
另外，将反应活性中心置于高分子骨架上特定官
能团附近，利用其产生的邻位协同效应，可以加快反
应速度、提高产物收率和反应的选择性。
6、缺点 ①、增加试剂成本
②、降低反应速度
三、反应型高分子材料的种类和分类
1、高分子化学反应试剂
高分子氧化还原试剂、高分子磷试剂、高分子
（1）、制备方法 如，硫醇型高分子化学反应试剂的制备方法：
（2）、应用
应用非常广泛。例如，醌型高分子化学反应试剂： 在不同条件下可以使不同有机化合物氧化脱氢(氧化
剂-醌转化为氢醌)。如，生成不饱和键。
硫醇型高分子化学反应试剂： (还原剂-失氢)
2、高分子氧化试剂
常用的高分子氧化反应试剂有，高分子过氧酸
2、高分子化学反应催化剂 通过聚合、接枝等方法将小分子催化剂高分子 化，使具有催化活性的化学结构与高分子骨架相结
合，得到的具有催化活性的高分子材料。
其催化反应一般为多相催化反应。
二、反应型功能高分子材料的特点
1、简化操作过程 因为在反应体系中仅能溶胀，而不能溶解。因 此，在化学反应完成之后，可以借助简单的过滤等分 离方法，与小分子原料和产物相互分离。
试剂和高分子硒试剂。
（1）、制备方法
如，高分子过氧酸试剂的制备方法：
如，高分子硒试剂：
（2）、应用 高分子氧化试剂是在保持低分子氧化试剂活性
的前提下，通过高分子化提高分子量，减低了试剂
的挥发性和敏感度，增加了物理和化学稳定性。
3、高分子还原试剂 高分子还原试剂的制备方法及应用特点，与高 分子氧化试剂类似。 如，聚苯乙烯磺酰肼高分子还原试剂：
主要用于碳-碳键的形成，以增长碳骨架。在
反应中高分子烷基化试剂提供含有单碳原子的基 团，如甲基或氰基等。
如，硫甲基锂型高分子烷基化试剂，可用以增
长碘化物中的碳链长度。
（高分子金属有核反应试剂是，以(阴)离子交换树脂为 阴离子型亲核试剂的载体，并且高分子载体与亲核试 剂之间通过离子键结合而形成。 1、高分子亲核反应试剂的制备
如，已商品化的强碱型阴离子交换树脂亲核反
应试剂(高分子亲核反应试剂)是，将强碱型阴离子
交换树脂经相应的阴离子亲核试剂溶液处理后得到。
2、高分子亲核反应试剂的应用
O
N Br
O
+
Br Br
（3）、三价碘型
主要用于氟代和氯代反应。因为在卤代反应中氯 代和氟代反应是比较困难的，而且不容易控制，选择 性也较低。采用三价碘高分子卤代试剂可以在一定程 度上克服上述困难。也用于上述两种元素的加成反应。
三、高分子酰基化反应试剂 目前应用较多的高分子酰基化试剂有高分子活 性酯和高分子酸酐。 1、高分子酰基化反应试剂的合成方法 ①、从单体合成开始的功能小分子聚合法；
高分子磺酰肼反应试剂主要用于对碳-碳双键
的加氢反应。在加氢反应过程中，对同为不饱和双 键的羰基没有影响，是一种选择型还原剂。
二、高分子卤代试剂 目前常见高分子卤代试剂主要有：二卤化磷型、
N-卤代酰亚胺型、三价碘型等三种类型。如：
①、三苯基二氯化磷聚合物 高分子卤代试剂（NBS）
②、N-溴代酰亚胺
卤代试剂、高分子烷基化试剂、高分子酰基化试剂
等。 2、高分子化学反应催化剂 酸碱催化用的离子交换树脂、聚合物氢化和脱 碳基催化剂、聚合物相转移催化剂、混合物过渡金
属络合物催化剂等。
第二节 高分子化学反应试剂
一、高分子氧化还原试剂
由高分子氧化还原试剂、高分子氧化试剂、高 分子还原试剂组成。 1、高分子氧化还原试剂 常见的有5种类型：