功能高分子材料课件第二章-高分子螯合剂及离子交换膜

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高中化学有机化学基础课件(人教版):功能高分子材料

高中化学有机化学基础课件(人教版):功能高分子材料
2.尿不湿中的吸水剂吸水后挤压挤不出水,这是为什么? 提示:尿不湿所使用的吸水剂是高吸水性树脂,利用高分子材料上的亲水基团 吸水,属于功能高分子材料。
归纳总结
1.功能高分子材料的品种与分类
2.功能高分子材料的比较
功能高分子材料
主要功能
主要应用
①废水处理
高分子 选择性地允许某些物质通
②海水淡化
高 分离膜 过
3.应用 干旱地区用于农业、林业抗旱保水,改良土壤。
二、高分子分离膜
[思考交流]
1.下列材料中,哪些不属于功能高分子材料? ①有机玻璃 ②合成橡胶 ③高分子分离膜 ④生物高分子材料 ⑤隐身材料 ⑥液晶高分子材料 ⑦光敏高分子材料 ⑧智能高分子材料 提示:有机玻璃属于通用高分子材料中的塑料。塑料、合成橡胶、合成纤维属 于三大通用高分子材料,它们不属于功能高分子材料。则答案为①、②。
③浓缩果汁、乳制品加工、酿酒等


高分子 把化学能转换成电能
①发电
传感膜
②开发新型电池

高分子
①发电
把热能转换成电能
热电膜
②开发新型电池
①具有优异的生物相容性
医用高分子材料
人造器官
②具有某些特殊功能
当堂检测
1.高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化。 下列材料不属于功能高分子材料的是( B ) A.用于生产光盘等产品的光敏高分子材料 B.用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅 传统的无机非金属材料 C.能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂 D.能导电的掺杂聚乙炔 导电高分子材料
____________________。 (4)D是合成纤维中目前产量占第一位的涤纶,可由两种单体在一定条件下合成, 这两种单体是__________________、__H__O_C_H__2_C_H_2_O_H__________。

功能高分子材料 课件

功能高分子材料  课件
COOCH2CH2OH [ CH2—C ]n
CH3
(2) CH2=C—CH3COOH+HOCH2CH2OH 浓H2SO4
CH2=C—COOCCHH32CH2OH+H2O

CH3
(3)CH2=CH2+Br2 → CH2—CH2, Br Br
CH2—CH2+2NaOH
H2O

CH2—CH2+2NaBr
Br Br
OH OH
名师点睛:有机合成可作顺推法,可用逆推法, 更多的是据题目信息综合考虑。
断键后两半键闭合可得如下的单体:
故本题答案为D。 答案:D
复合材料
碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料, 其强度比钢铁材料大,而密度比铝小。制取碳纤维材料的一种 方法是将聚丙烯腈纤维在稀有气体氛围中进行高温处理而获得, 这种碳纤维的结构可表示如下:
(1)构成这种碳纤维的元素是________,其原子个数比为 ________。
(2)这种碳纤维能否导电?请说明理由。
解析:
碳纤维
链节
组成 C12H4N4
最简化 N(C):N(H):N(N)=3:1:1
N原子中还 有未成键电子
外加电压
可定向移动导电
答案:(1)C、H、N 3:1:1 (2)能导电,因为碳纤维 中的氮原子还有未成键的电子,在外加电压作用下,可定向移 动而导电。
名师点睛:该题的难点是分析碳纤维的结构与分子组成, 而导电性要取决于分子结构中是否含有自由移动的电子。
功能高分子材料
一、功能高分子材料 1.分类 (1)新型_骨__架__结__构_的高分子材料。 (2)特殊功能高分子材料,即在合成高分子的主链或支链上 引起某种功能原子团,使其显示出某些方面的特殊功能。 2.研制类型 (1)由带_功__能__基___的单体合成高分子。 (2)先合成_高__分__子__主__链___,再在主链上引入功能基。

功能高分子材料-离子交换树脂ppt课件

功能高分子材料-离子交换树脂ppt课件
离子交换树脂是一类带有三维网状结构的、以高分 子为基体、不溶于水和有机溶剂,具有可进行离子交换 的官能团的物质。
离子交换树脂由三部分组成,即不溶性的三维空间 物质骨架、连接在骨架上的功能基团、功能基团所带的 相反电荷的可交换离子。
在离子交换树脂中,功能基在具有三维空间立体结 构的网格骨架上不能移动,但功能基所带的可以离解的 离子却可以自由移动,在使用或再生时,不同外界条件 下,与基团同电荷的其他离子相互交换,所以称为可交 换离子。利用这种性质可以进行浓缩、分离和纯化工作。
1.离子交换树脂的基本类型
1)强酸型阳离子树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基—SO3H, 容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性。树脂 离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合 溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶 液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强, 在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
功能高分子材料
——离子交换树脂
离子交换树脂的种类 离子交换树脂的制备 离子交换树脂的基本理论 离子交换树脂的应用
功能高分子材料
功能高分子系指带有特殊功能基团的高分子材料,按照 21 世纪科技发展的形势和高分子科学所面临的任务来概括, 功能高分子可定义为:对物质、能量和信息具有传递、转换 和储存功能的特殊高分子材料。
式中 a A和 aB —溶液中离子和的活度;
aRA和 aRB —树脂中离子和的活度;
离K子BA 的—交选换择能性力系就数越,大其,值就越越大易,吸离附子A交离换子树。脂对A
影响选择性的因素
a.离子价数 离子价数越高,其与树脂功能基的 静电吸引力越大,亲和力越大,如Ca2+、Mg2+易与 树脂上Na+、H+的交换。

功能高分子化学-2高吸收树脂ppt课件

功能高分子化学-2高吸收树脂ppt课件

提高土壤的透水性和通气性
混合Aqua Keep的土壤的透水系数
土壤
Aqua Keep4S的含量〔质量〕
透水系数〔20℃〕/cm.S-1
砂土 水田土壤
对土壤% 0
0.3 0
初次 1.3×10-3 1.1×10-3 1.0×10-4
第二次 6.2×10-4 5.7×10-3 7.8×10-5
0.3
7.0×10-5
2.12 高吸油性树脂的分类
聚丙烯酸酯类 聚氨酯泡沫类
按原料
聚降冰片烯类 聚丙烯酸酯复合材料 其它烯类
2.13 高吸油性树脂的吸油实际
构造
具有网状交联构造, 大分子链上有大量的亲油基团
吸油过程:起初分子为分子分散控制,当少量油分 子进入后缺乏以使高分子链段展开,仍处于卷曲缠 绕。当进入足够量的油,分子链段伸展,网络中只 需共价键结合的交联点存在,当高分子链伸展到一 定程度,与弹性回缩力达成平衡。
2.5.2 纤维素为原料
2.5.3 聚丙烯酸体系
H-C=C-R1
H COOR2
交联剂交联法
CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH
C=O COONa COOH C=O COOH COONa
O
O
CH2 CHOH CH2 O
C=O
CH2 CHOH CH2 O
被脱水物高吸水性树脂高浓度蔗糖溶液基板薄膜接触脱水薄板结构示意图29在工业方面的应用可作为增稠剂和润滑剂防止水分渗透的堵水剂水泥管道连接的密封材料工业脱水材料及亲水性有机物的分离210在人工智能材料方面的应用一电刺激收缩功能凝胶将已吸水膨胀的高分子电解质凝胶插入正负电极加直流电压出现凝胶迅速而且可逆收缩的现象

功能高分子材料课件第二章-高分子螯合剂及离子交换膜

功能高分子材料课件第二章-高分子螯合剂及离子交换膜
功能高分子材料课件第二 章-高分子螯合剂及离子 交换膜
本章将介绍高分子螯合剂和离子交换膜的相关知识。高分子螯合剂的种类和 应用领域,以及其合成方法。离子交换膜的定义、结构和在能源领域的应用。 让我们深入了解这些高分子材料的特点和制备方法。
高分子螯合剂介绍
螯合剂的定义和特点
螯合剂是一种能与金属离子或其他化学物质形成稳 定络合物的化合物。其特点包括高选择性和可控性。
高分子螯合剂的种类和应用领域
高分子螯合剂可以根据它们的结构和功能进行分类, 常见的类别包括聚合物螯合剂和功能化高分子螯合 剂。它们在环境保护、医学、催化剂等领域有广泛 的应用。
高分子螯合剂的合成方法

传统方法
传统方法包括络合反应、溶液聚合和固相聚合等。这些方法可以通过控制反应条 件和原料比例来合成不同性能的高分子螯合剂。
功能化高分子螯合剂可以具有特定的功能,如吸附、分离和催化等。应用示例包括水处理、 废弃物处理和有机合成等领域。
离子交换膜的概述
1 离子交换膜的定义和结构
离子交换膜是一种具有特殊结构的膜材料,能够通过电荷交换实现离子的选择性传输。 它们包含离子交换基团,如阴离子交换基团和阳离子交换基团。
2 离子交换膜在能源领域的应用
离子交换膜在能源领域具有重要的应用,如燃料电池、电解水制氢和储能等。它们能够 实现离子的传输和分离,提高能源转化效率。
离子交换膜的制备方法
1
膜材料的选择
制备离子交换膜时需要选择合适的膜材料,包括聚合物和无机材料。不同的材料 具有不同的温度稳定性和化学稳定性。
2
制备方法
离子交换膜的制备方法包括溶液浸渍、膜相转移、膜交联和模板法等。这些方法 可以实现离子交换膜的控制制备和特定结构的设计。

功能高分子材料课件

功能高分子材料课件

2. 分类 功能高分子材料
新型骨架结构高分子材料
高分子分离膜
液晶高分子
特殊功能高分子材料导电高分子
医用高分子 高吸水性树脂
3. 高吸水性树脂
高吸水性树脂合成均① 在 的 ②聚它 支 对 以或带 们 链 淀两有的 , 粉种高 以 、 强单分 提 纤 亲体子 高 维 水共链 它 素 性聚上 们 等 原得再 的 天 子到接 吸 然 团亲上 水 吸的水含 能 水化性力 材合强高料物亲聚进为水物行单性改体原.纤维分为天然纤维和化学纤维,化学纤维又分为人造纤 维和合成纤维。 2.人们将能源、信息工程和材料视为影响社会经济发展和 进步的三大支柱产业,材料是能源和信息发展的基础。 3.人们在探求某种新型高分子材料时,总要研究分子结构 与功能之间的关系。设计出具有特殊功能的高分子以及合成它 的路线和方法。
[判一判] 1.新型高分子材料和传统高分子材料有本质的区 别。 ( )
2.高吸水性树脂中含有亲水性原子团。 ( ) 3.将高吸水性树脂的线型结构连接成体型结构,是为了增 加其吸水性。 ( ) 4.玻璃钢是由高分子树脂和玻璃纤维经过复合工艺而制成 的,故属于复合材料。 ( )
答案:1.× 两者在组成元素、合成反应、结构上无本质 区别,只是在功能和性能上前者更优异。
知识点二 复合材料 1.含义 指_将__几__种__不__同__的__材__料__组合在一起制成的一种新型材料。其 中一种材料作为__基__体__,其他材料作为增__强__材__料__。高分子、金 属、陶瓷等都可作为基体,目前发展最快的是碳纤维作增强 剂。
2.性能 具有__强__度__高__、__质__量__轻__、__耐__高__温__、__耐__腐__蚀____等优异性能, 弥补了单一材料在性能上的缺陷。 3.应用 宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健 康等方面。
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜 水杨酸-甲醛树脂对下列离子具有选择吸附性:
Fe3+、UO22 + 、Cu2 +、Mn2 +
侧链含水杨酸结构树脂可与Fe3 + 离子螯合, 形成红棕色高分子螯合物。
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
➢ 羧酸
图例9
CH CH
Co3+、Fe2+、Mn2+、Ti3+、Zn2+等离子形成螯合物,与 Cu2+、Fe2+、Ti3+、的螯合物特别稳定。
稳定常数:Co3+ < Ni2+ < Zn2+ < Cu2+
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
H
H
H
H
C C CCCC C C
H2 OH H2 OH H2 OH H2 OH
CO
CH 2 OH
COOH
9 COOH
OH
10
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
酚类聚合物对Cu2+、Ni2+的吸附容量一般低 于理论值,多数数值选择吸附Ni2+离子;
聚(3-溴-4-羟基)苯乙烯完全吸附Ni2+离子;
聚(3-氨基-4-羟基)苯乙烯和聚(3-羟亚胺 甲基-4-羟基)苯乙烯选择吸附Cu2+离子。
树脂螯合了金属离子后,改变了树脂的力 学、热、电、磁等性能。
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
从结构来看,高分子螯合剂可分为两大类: 一类是螯合基团作为高分子的侧基形式出现。图例1
Mn+ L LL LL L LL L
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L LL LL L LL L
Mn+
Mn+
侧链具有β-二酮结构的高分子螯合剂也可与 Cu2+离子形成螯合物,并可催化过氧化氢的分解;
侧链具有β-二酮结构的高分子与ZrO4+、UO22+、 Cr3+、Ce3+、Cu2+的螯合物,对焦磷酸钠水解反应 的催化活性,在60 ºC,pH=4时,按下列顺序递降:
ZrO4+ > UO22+ > Cr3+ ≈ Ce3+ ≈ Cu2+
H2 H CC
O CO CH2COCH3
CH2CH n OH
+ RCOCH2COOC2H5
(n-x)C2H5OH + PbO
CH2CH x
CH2CH n-x
OH
O
CO 7
CH2COR
R: CH3, C6H5, P-NO2C6H5, 2,4,6-(CH3)3C6H2
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
功能高分子材料
Functional Polymers
东南大学化学化工学院
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第二章
高分子螯合剂及离子交换膜
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
1、高分子螯合剂
高分子螯合剂即螯合树脂是功能高分子的 一个分支,是一类具有螯合功能基并能从含有 金属离子的溶液中有选择地捕集,分离特定金 属离子的高分子。
➢ β-酮酸酯 图例7
β-酮酸酯类聚合物可以与Fe3+离子形成红色 的高分子螯合物,一些β-酮酸酯类聚合物可以与 如下离子形成螯合物:
Th4+、Ce3+、Ca2+、UO2 2+ 、Al3+ 、Cu2+
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
H2 H CC
OH
+ H2C C O
HCON(CH3)2
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
HOOC
H2 CCC OO
X 2
H2 CCC OO
n
COOH
Cu2+
O Cu C
O
CH3
H2 CC
6
H C CC OO Cu
3
Cu OO
X
CC
C
H
O
n
C
Cu O
C HC
C
O H
O
CH3
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
S
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COOH COOH
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CH3
CH2
C
O
COOH
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
H2 H CC
COOH
PAA
Nishikawa研究了PAA与Cu2+ 离子形成螯合物的动力学,发 现PAA-Cu2+螯合物比类似小分子螯合物丙二酸-Cu2+,戊二酸Cu2+有较大的稳定性,这是由于在高分子体系中,正反应速率 (4)增加,逆反应速率降低的缘故。
➢ 酚,水杨酸 图例8
H2 H CC
R : N O 2 N H 2 A sO (O H )2 C l B r C H 2C l C H 2O H C H 2N H 2 C H 2C N
R OH
8
H2 C
CHO COCH3
O C C H2N C O
C N OH CH 3
H C N OH
H 2 CH 3 CC
Mn+
Mn+
图2-1 侧基含有螯合基的高分子螯合剂
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
一类是螯合基团包含在高分子主链中。图例2
LL
L
L
Mn+
L
L
Mn+
L
L
Mn+
图2-2主链含有螯合基的高分子螯合剂
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
高分子螯合剂的制备方法主要有两种:
➢ 一种是含有螯合基的单体经过加聚,缩聚,逐步 聚合或开环聚合等方法制取。图例3
H2 H CC
H NO 3 H2SO4
H2 H CC
S nCl 2
NO 2
H2 H CC
NH 2
Na N O 2 H Cl
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H2 H CC
8-羟 基 喹 啉
H2 H CC
N 2+Cl
图4
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NN
N OH
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
1.1 配位原子为氧的高分子螯合剂
➢ 醇类 最简单的是聚乙烯醇PVA,它能与Cu2+、Ni2+、
OO
CC
X
CC
O Cu
O图3 图4
O
C H
n
C
3
Cu O
X : CH 2
+ C OCH 3 H 3 C C
O
O
,O O
Na C CH 3 O 2 C CH
O
C CH 2 C
O
O
n
CH 2 CH
C OH O
N
N
图3
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
4
+
Cu+
伸长
H
CH2
H2C
O CH
CH O
Cu
CH2
H2C
O CH
氧化 还原
CH H2C
O
H H
O
CH2 CH
CH H2C
O
Cu
O
CH2 CH
CH O
H
5 收缩
化学能转化为机械能
图例5
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
➢ β-二酮
图例6
主链具有β-二酮结构的高分子螯合剂与Cu2+离 子的螯合物可以催化过氧化氢的分解;
➢ 一种是利用合成的或天然的高分子,通过高分子 化学反应引入具有螯合功能 的侧基来合成高分子 螯合剂。图例4
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第二章 高分子螯合剂及离子交换膜
CH CH 2
HOOC N
NN
OH
H2 CCC
OO
X 2
H2 CCC
OO
n
COOH
1
Cu 2+
H 3 CO C O
O Cu C
O
Cu
H C
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