第二章--反应型功能高分子材料
高分子材料改性书中部分思考题参考答案
书中部分思考题参考答案第二章高分子材料共混改性1. 什么是相容性，以什么作为判断依据？是指共混无各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力，其一般以是否能够产生热力学相互溶解为判据。
2. 反应性共混体系的概念以及反应机理是什么？是指在不相容或相容性较差的共混体系中加入（或就地形成）反应性高分子材料，在混合过程中（例如挤出过程）与共混高分子材料的官能团之间在相界面上发生反应，使体系相容性得到改善，起到增容剂的作用。
3•高分子材料体系其相态行为有哪几种形式，各自有什么特点，并举例加以说明。
（1）具有上临界混溶温度UCST,超过此温度,体系完全相容,为热力学稳定的均相体系；低于此温度为部分相容，在一定的组成范围内产生相分离。
如:天然橡胶-丁苯橡胶。
（2）具有下临界混溶温度LCST，低于此温度，体系完全相容,高于此温度为部分相容。
如:聚苯乙烯-聚甲基乙烯基醚、聚己内酯-苯乙烯/丙烯腈共聚物。
（3）同时出现上临界混溶温度UCST和下临界混溶温度LCST，如苯乙烯/ 丙烯腈共聚物-丁腈橡胶等共混体系。
（4）UCST和LCST相互交叠，形成封闭的两相区（5）多重UCST 和LCST4. 什么是相逆转，它与旋节分离的区别表现在哪些方面？相逆转（高分子材料A或高分子材料B从分散相到连续相的转变称为相逆转）也可产生两相并连续的形态结构。
（1）SD起始于均相的、混溶的体系，经过冷却而进入旋节区而产生相分离，相逆转主要是在不混溶共混物体系中形态结构的变化。
（2）SD可发生于任意浓度，而相逆转仅限于较高的浓度范围（3）SD产生的相畴尺寸微细，而相逆转导致较粗大的相畴，5. 相容性的表征方法有哪些，试举例加以说明。
玻璃化转变法、红外光谱法、差热分析（DTA）、差示扫描量热法（DSC）膨胀计法、介电松弛法、热重分析、热裂解气相色谱等。
玻璃化转变法：若两种高分子材料组分相容，共混物为均相体系就只有一个玻璃化温度，完全不溶，就有两个玻璃化温度，部分相容介于前两者之间。
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PPT课件
• 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。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
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• 1．氧化还原型高分子反应试剂的制备
• 两种方法：
• 高分子催化剂： • 高分子酸碱催化剂 • 聚合物氢化和脱羰基催化剂 • 聚合物相转移催化剂 • 聚合物过渡金属络合物催化剂 • 固定化酶
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
• 第二节 高分子化学反应试剂 • 一．高分子化学反应概述 • 高分子试剂参与的化学反应路线
注意：
• （1）为保证试剂的良好稳定性，苯环上的氢原子应由其它原子
或基团取代，当苯环上有未被取代的氢原子，试剂处于醌型氧
化态时，易受自由基的攻击，引起交联反应，从而降低高分子
试剂氧化还原的可逆性；
• （2）生成的聚合物中，氧化还原中心之间若能被有效地分隔，
减少相互间的作用可以降低其氧化还原半波电位的范围，从而
功能高分子
一绪论1 功能高分子的基本概念（1）功能高分子：在天然或合成高分子的主链或支链上引入某种功能的官能团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能的高分子。
（2）功能高分子材料学：以功能高分子材料为研究对象，探讨其结构组成、制备方法、功能特性的科学。
研究功能高分子材料的功能基团、分子组成和材料结构与性能之间的联系（3）高分子的发展方向：通用高分子的高性能化和高分子的多功能化2功能高分子的分类按其性质、功能或实际用途反应性高分子材料；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；医药用高分子材料；高性能工程材料。
二化学功能高分子材料1 高分子试剂和固相合成（1）高分子试剂①高分子试剂研究的主要内容：通过功能基化的方法把有机合成反应中的试剂、反应底物键合到聚合物上，然后用这种聚合物承载的试剂或反应底物进行合成反应。
②高分子试剂制备方法：通过小分子化学试剂的功能化方法制备，经过高分子化的化学反应试剂，保持原有试剂性能外，还具有一些其他功能。
③与相应小分子试剂相比，高分子试剂的特点：易于分离回收，操作过程简便；稳定性和安全性好，毒臭燃爆性降低；可利用高分子效应，提高反应选择性；可利用高分子效应，控制反应微环境；由于骨架的空阻，反应活性往往降低；由于制备复杂，试剂成本往往增加；耐热性差，不利于高温反应。
④主要包括：氧化-还原树脂；高分子氧化剂；高分子还原剂；高分子传递性试剂；其它：高分子缩合剂、高分子农药/药物等。
(2)高分子载体上的固相合成概念：高分子载体上的固相合成：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。
特点：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；可进行分子设计，合成有特定序列的高分子。
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。
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。
功能高分子材料
• 聚合物的物理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的
物理共混的主要运用
• 物理共混的方法可以用于当聚合物或者功能型小分子缺乏 反应活性，不能或者不易采用化学接枝反应进行功能化， 以及被引入的功能型物质对化学反应过于敏感，不能承受 化学反应条件的情况下对其进行功能化；如：有机/无机 絮凝剂的复合，导电橡胶、磁性橡胶的制备
功能单体
高分子化
成型
天然高分子或 聚合物
改性
功能化
成型
途径一
功能性单体的制备
主要问题：功能性基团和可聚合基团的引入
可聚合基团：
• 通过有机化学的方法，在上面的基团的分子结构中引入 一些功能性的基团如：-NH2、-SH、-CONH2等
• 或通过相反的过程， 在一些具有功能性的 分子中引入可聚合基 团；例如：单独的乙 苯不能发生聚合和反 应，但通过双键的引 入能聚合生成聚苯乙 烯
• 特点：可选择的高分子广泛，许多高分子材料在一定的条 件下都可以发生接枝反应，如基苯乙烯、聚乙烯醇、纤维 素、淀粉等；相比于第一种制备方法，所制备的功能高分 子材料机械性能较好，不易出现功能基团的掩埋等现象；
• 缺点：发生接枝反应的条件要求较高，一般需要利用高温、 高压、辐射等手段先将高分子链上的某些位置先活化，才 能发生接枝反应；
• 物理共混主要可以分为熔融共混和溶液共混
• 熔融共混：先将聚合物熔融，在熔融态下加入功能型小分 子，搅拌均匀，根据功能型小分子溶解状态，可分为均相 共混和多相共混
• 溶液共混：将聚合物溶解在一定的溶剂中，然后功能型小 分子溶解或分散在聚合物形成的溶液中，蒸发溶剂后，得 到共混聚合物；
• 共混改性的特点：方法简单，快速，多数情况下不受场地 和设备的限制；也不受聚合物和功能型小分子反应活性的 影响，适用范围宽，得到的聚合物功能性基团分布也比较 均匀
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。
功能高分子材料思考题
功能高分子思考题第一章绪论1.什么是功能高分子或功能高分子材料？功能高分子的特点有哪些？与常规的聚合物相比具有明显不同的物理化学性能，并且具有某些特殊功能（如化学活性、光敏性、导电性等）的聚合物大分子都属于功能高分子材料。
特点：a.产量小、产值高、制造工艺复杂；b.具有与常规聚合物明显不同的物理化学性能，并具有某些特殊功能；c.既可以单独使用，也可以与其他材料复合制作成结构件，实现结构/功能一体化。
2.试述功能高分子、特种高分子、精细高分子之间的区别和联系。
特种高分子：具有高强度、耐冲击、耐高温、特优电绝缘性能或兼而有之的一类高分子。
精细高分子：包括高分子化的精细化学品，和有特殊性能的功能高分子材料。
3.功能高分子材料应具有哪些功能？物理功能（导电、超塑性、磁记录等）、化学功能（离子交换、催化、氧化还原等）、介于化学和物理之间的功能（吸附、膜分离、表面活性等）、生物或生理功能（组织适应性、血液适应性、非吸附性等）。
4. 按照功能划分功能高分子材料可以分哪些类别？物理功能高分子材料、化学功能高分子材料、生物功能和医用高分子材料、其他功能高分子材料。
5. 按照性质和功能划分，功能高分子材料可以分为哪些类型？反应型高分子、光敏型高分子、电活性高分子、膜型高分子材料、吸附型高分子、高性能功能材料、高分子智能材料、医用高分子、其他功能高分子。
6 .功能高分子材料的主要结构层次有哪些？元素组成、官能团结构、链结构和分子结构、微观构象和聚集态、宏观结构。
7 .在功能高分子中官能团所起的作用有哪些？（1）官能团的性质对材料的功能性起主要作用；（2）官能团与聚合物骨架的协同作用决定了功能高分子的功能性；（3）聚合物骨架本身具有官能团的作用；（4）官能团对功能高分子的功能起辅助作用。
8 .在功能高分子中常见高分子效应有哪几种？物理效应、支撑作用、模板效应、邻位效应、包络作用和半透性、其他效应。
9. 举一例说明从已知结构和功能的化合物设计功能的高分子。
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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。
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Leabharlann 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 “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。
（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。
Br +
ONO
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。
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 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：
（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
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。
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
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 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
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：
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
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。
第二章 反应型功能高分子材料 第一节 概述
一、与高分子试剂和高分子催化剂相关的一些概念 反应型功能高分子材料： 1、高分子化学反应试剂
小分子反应试剂经过高分子化，或者在某些聚合 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。其化学反应一般为多相化学反应。
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
五、高分子亲核反应试剂 高分子亲核反应试剂是，以(阴)离子交换树脂为
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； 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、 ①、
COCl2 CH2OH
RCOOH CH2OCOCl
CH2OCOCR OO
COOH
COCl COCl
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。
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
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。
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
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。 （高分子金属有机试剂）