功能高分子精品PPT课件

1. 纤维素酯类膜材料 纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1,
4—β—甙链连接起来的天然线性高分子化合物， 其结构式为：
H
CH2OH
O
H OH OH
O H
H
H OH
H OH
OH H
H
H H
O
O
CH2OH
H
CH2OH
O
H
O
OH
H H
H OH
n_ 2 2
H OH
OH H
H H
H
O OH
CH2OH
从结构上看，每个葡萄糖单元上有三个羟基。 在催化剂（如硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，能 与冰醋酸、醋酸酐进行酯化反应，得到二醋酸纤维 素或三醋酸纤维素。
C6H7O2 + (CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)2 + H2O C6H7O2 + 3(CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)3 + 2 CH2COOH
醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。 醋酸纤维素性能稳定，但在高温和酸、碱存在 下易发生水解。为了改进其性能，进一步提高分离 效率和透过速率，可采用各种不同取代度的醋酸纤 维素的混合物来制膜，也可采用醋酸纤维素与硝酸 纤维素的混合物来制膜。此外，醋酸丙酸纤维素、 醋酸丁酸纤维素也是很好的膜材料。 纤维素醋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。
❖ 这些物理功能和化学功能包括光敏性、导电性、能量转换 性、磁性、选择分离性、化学反应活性、催化性、生物兼 容性、药理性等。
主要内容
.功能高分子的定义、特点及分类 .功能高分子的制备方法.
一.功能高分子的定义、特点及分类
1.1 功能高分子的基本概念 功能高分子是指高分子的主链或侧链上具有反应
性官能团，因而具有特定（物理，化学或生物活性等） 功能的大分子. 1.2功能高分子的特点
用作分离膜的材料包括广泛的天然的和人工合 成的有机高分子材料和无机材料。
原则上讲，凡能成膜的高分子材料和无机材料 均可用于制备分离膜。但实际上，真正成为工业化 膜的膜材料并不多。这主要决定于膜的一些特定要 求，如分离效率、分离速度等。此外，也取决于膜 的制备技术。
目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯 类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。从品种来说， 已有成百种以上的膜被制备出来，其中约40多种已 被用于工业和实验室中。以日本为例，纤维素酯类 膜占53％，聚砜膜占33.3％，聚酰胺膜占11.7％，其 他材料的膜占2％，可见纤维素酯类材料在膜材料中 占主要地位。
功能高分子材料
主讲人：刘晓霞
1. 功能高分子材料—建立在高分子化学与高分子 物理基础上，与物理学、生物学、医学密切联 系的一门学科，20世纪80年代中后期开始作为 一门完整的学科
2. 研究功能高分子材料的合成与制备、组成与结 构、构效关系及开发应用各组元本身及四者之 间的相互依赖关系的规律.
❖ 功能高分子也称为精细高分子或特种高分子，至今还没有 一个准确的定义，一般是指具有传递、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，还具有特殊的物理功能和化学功能 的高分子及其复合材料。
➢电活性高分子材料
电活性高分子材料的发展导致了导电聚合物， 聚合物电解质，聚合物电极的出现。此外超导、电 致发光、电致变色聚合物也是近年来的重要研究成 果，其中以电致发光材料制作的彩色显示器已经被 日本和美国公司研制成功，有望成为新一代显示器 件。此外众多化学传感器和分子电子器件的发明也 得益于电活性聚合物和修饰电极技术的发展。
5. 高分子吸附材料，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。
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、压力感应材料等。
7. 医ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用高分子材料，包括医用高分子材料、药用 高分子材料和医药用辅助材料等。
8. 高性能工程材料，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。
➢高分子分离膜材料
高分子分离膜材料与分离技术的发展在复杂体 系的分离技术方面独辟蹊径，开辟了气体分离、苦 咸水脱盐、液体消毒等快速、简便、低耗的新型分 离替代技术，也为电化学工业和医药工业提供了新 型选择性透过和缓释材料。目前高分子分离膜在海 水淡化方面已经成为主角，已经拥有制备18万吨/日 纯水设备的能力。
2. 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。
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。
1.用途特殊，专一性强 2.品种多，用量不大 3.质量轻（与其它功能材料相比） 4.制备途径多，可设计性强
1.3功能高分子的类别 国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分 特种和功能高分子材料的划分普遍采用的方法，具 体可划分为8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。
➢反应性高分子材料
反应型高分子是在有机合成和生物化学领域的 重要成果，已经开发出众多新型高分子试剂和高分 子催化剂应用到科研和生产过程中，在提高合成反 应的选择性、简化工艺过程以及化工过程的绿色化 方面做出了贡献。更重要的是由此发展而来的固相 合成方法和固定化酶技术开创了有机合成机械化、 自动化、有机反应定向化的新时代，在分子生物学 研究方面起到了关键性作用。
2. 非纤维素酯类膜材料 （1）非纤维素酯类膜材料的基本特性
① 分子链中含有亲水性的极性基团； ② 主链上应有苯环、杂环等刚性基团，使之有 高的抗压密性和耐热性； ③ 化学稳定性好； ④ 具有可溶性； 常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚砜、 聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物等。
（2）主要的非纤维素酯类膜材料
（i）聚砜类
O
聚砜结构中的特征基团为 S ，为了引入亲水基 O
团，常将粉状聚砜悬浮于有机溶剂中，用氯磺酸进行