第五章高分子功能膜材料概要
合集下载
功能高分子5
N C O NH SO2 HN N C O n
这种膜对0.5％NaCl溶液的分离率达90％～95％， 并有较高的透水速率。
（iii）芳香杂环类 ① 聚苯并咪唑类 如由美国Celanese公司研制的PBI膜即为此 种类型。这种膜材料可用以下路线合成：
H2N NH2 + H2N NH2 n O O C O C O
OH N C N H N H n N C + 2n + 2 n H2O
② 聚苯并咪唑酮类 这类膜的代表是日本帝人公司生产的PBLL膜， 其化学结构为：
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。
自上世纪60年代中期以来，膜分离技 术真正实现了工业化。首先出现的分离膜 是超过滤膜（简称UF膜）、微孔过滤膜 （简称MF膜）和反渗透膜（简称RO膜）。 以后又开发了许多其它类型的分离膜。 在此期间，除上述三大膜外，其他类 型的膜也获得很大的发展。80年代气体分 离膜的研制成功，使功能膜的地位又得到 了进—步提高。
第五章 高分子分离膜材料
第一节 第二节 第三节 第四节 概述 膜材料及膜的制备 膜的结构 典型的膜分离技术及应用领域
1.1 分离膜与膜分离技术的概念 分离膜是指能以特定形式限制和传递流体物质 的分隔两相或两部分的界面。膜的形式可以是固态 的，也可以是液态的。被膜分割的流体物质可以是 液态的，也可以是气态的。膜至少具有两个界面， 膜通过这两个界面与被分割的两侧流体接触并进行 传递。分离膜对流体可以是完全透过性的，也可以 是半透过性的，但不能是完全不透过性的。膜在生 产和研究中的使用技术被称为膜技术。
这种膜对0.5％NaCl溶液的分离率达90％～95％， 并有较高的透水速率。
（iii）芳香杂环类 ① 聚苯并咪唑类 如由美国Celanese公司研制的PBI膜即为此 种类型。这种膜材料可用以下路线合成：
H2N NH2 + H2N NH2 n O O C O C O
OH N C N H N H n N C + 2n + 2 n H2O
② 聚苯并咪唑酮类 这类膜的代表是日本帝人公司生产的PBLL膜， 其化学结构为：
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。
自上世纪60年代中期以来，膜分离技 术真正实现了工业化。首先出现的分离膜 是超过滤膜（简称UF膜）、微孔过滤膜 （简称MF膜）和反渗透膜（简称RO膜）。 以后又开发了许多其它类型的分离膜。 在此期间，除上述三大膜外，其他类 型的膜也获得很大的发展。80年代气体分 离膜的研制成功，使功能膜的地位又得到 了进—步提高。
第五章 高分子分离膜材料
第一节 第二节 第三节 第四节 概述 膜材料及膜的制备 膜的结构 典型的膜分离技术及应用领域
1.1 分离膜与膜分离技术的概念 分离膜是指能以特定形式限制和传递流体物质 的分隔两相或两部分的界面。膜的形式可以是固态 的，也可以是液态的。被膜分割的流体物质可以是 液态的，也可以是气态的。膜至少具有两个界面， 膜通过这两个界面与被分割的两侧流体接触并进行 传递。分离膜对流体可以是完全透过性的，也可以 是半透过性的，但不能是完全不透过性的。膜在生 产和研究中的使用技术被称为膜技术。
第五章--高分子液晶材料
最重要的应用是制备：
A、各种特殊性能高分子膜材料(可用于生物活性
混合物的分离纯化，如生物膜)
B、胶囊(可用于药物的控制释放，如脂子体即微胶 囊通过对药物的定点释放和缓释作用 可以增加药效及其持续时间)。
二、溶致型主链高分子液晶
溶致型主链高分子液晶的结构
溶致型主链高分子液晶分子一般不具有两亲结
构，在溶液中也不形成胶束结构。
二、高分子液晶的分子结构与性质 1、高分子液晶的典型结构
高分子液晶的结构是,由通常呈现近似棒状或片
状的刚性部分和连接刚性部分之间的柔性链组成。
刚性部分通常呈现近似棒状或片状，这是液晶
分子在液态下维持某种有序排列所必须的结构因素。
刚性结构通常由两个苯环、或者脂肪环、或者
芳香杂环，通过一个刚性连接部件[x]连接组成(如
在层内分子可以沿着层面相对运动，保持其流 动性；这类液晶具有二维有序性。由于层与层之间 允许有滑动发生，因此这种液晶在其粘度性质上仍
存在着各向异性。
根据晶型的细微差别，又可以分成 SA、SB、SC、 SD、SE、SF、SG、SH、SI 等 9个小类。
③、胆甾醇型液晶
由于这类液晶，许多是胆甾醇的衍生物，所
用会有所削弱。间隔体长度对聚合物液晶的相转变
温度也有明显影响(表5-8)。
(表5-8)。
连接方式：
间隔体与聚合物骨架的连接，经常通过酯键、
C-C键、醚键、酰胺键实现；而间隔体与刚性部分
的连接，则通过酯键、C-C键、醚键、酰胺键和碳
酸酯键实现。 连接方式不同会对液晶的稳定性产生影响。
③、刚性体(mesogen)
置和连接次序，分为主链型高分子液晶(刚性部分
处于主链上)和侧链型高分子液晶(刚性部分连接
人教版高中化学选修5 有机化学基础 第五章 第三节 功能高分子材料(第1课时)
2014年9月1日星期一 29
功能高分子材料
4 下列不属于新型有机高分子材料的是： （ D ） A．高分子分离膜材料 B．液晶高分子 C．生物高分子材料 D．有机玻璃 5.下列对新型高分子材料说法中,不对的是….( D )
A.高分子分离膜应用于食品工业中,可用于浓缩天然果汁 乳制品加工、酿造业等。 B.复合材料一般是以一种材料作为基体,另一种材料作为 增强剂。 C.导电塑料是用于电子工业的一种新型有机高分子材料 D.合成高分子材料制成的人工器官都受人体的排斥作用, 难以达到生物相容的程度。
28
功能高分子材料
随堂练习 1.下列物质不属于有机高分子化合物的是 ( C ) A.淀粉 B.蛋白质 C.酒精 D.电木 2.下列不属于合成纤维的是 ( B ) A.的确良 B.棉 C.人造棉 D.尼龙 3.有一张照片,一只可爱的小猫站在一块高分子合 成材料上，下面是烈火灼烧，而小猫却若无其事 。这说明此高分子材料一定具有的性质是…( C ) A.良好的导热性 B.良好的绝缘性 C.良好绝热性 D.熔点低
2014年9月1日星期一
4
功能高分子材料
高分子分离膜
2014年9月1日星期一
5
功能高分子材料
分离膜具有神奇的魔术师般的本领,从下面的实验中 不难领会.将一瓶含酒精4.5％的普通啤酒用水稀释成两瓶, 然后倒入玻璃容器内,只要将这种溶液通过薄薄的一层分 离膜,就能够在几分钟内提取出酒精浓度达 93％的乙醇. 这种乙醇用一根火柴就能点燃.这个实验中在分离膜的表 面施加了高频电场,促使乙醇溶解、扩散、和水分离,所耗 电能仅为蒸馏法的十分之一.在过去要从液体中分离另一 种液体,只能使用蒸馏法。
20
功能高分子材料
功能高分子材料的应用：
功能高分子材料
4 下列不属于新型有机高分子材料的是： （ D ） A．高分子分离膜材料 B．液晶高分子 C．生物高分子材料 D．有机玻璃 5.下列对新型高分子材料说法中,不对的是….( D )
A.高分子分离膜应用于食品工业中,可用于浓缩天然果汁 乳制品加工、酿造业等。 B.复合材料一般是以一种材料作为基体,另一种材料作为 增强剂。 C.导电塑料是用于电子工业的一种新型有机高分子材料 D.合成高分子材料制成的人工器官都受人体的排斥作用, 难以达到生物相容的程度。
28
功能高分子材料
随堂练习 1.下列物质不属于有机高分子化合物的是 ( C ) A.淀粉 B.蛋白质 C.酒精 D.电木 2.下列不属于合成纤维的是 ( B ) A.的确良 B.棉 C.人造棉 D.尼龙 3.有一张照片,一只可爱的小猫站在一块高分子合 成材料上，下面是烈火灼烧，而小猫却若无其事 。这说明此高分子材料一定具有的性质是…( C ) A.良好的导热性 B.良好的绝缘性 C.良好绝热性 D.熔点低
2014年9月1日星期一
4
功能高分子材料
高分子分离膜
2014年9月1日星期一
5
功能高分子材料
分离膜具有神奇的魔术师般的本领,从下面的实验中 不难领会.将一瓶含酒精4.5％的普通啤酒用水稀释成两瓶, 然后倒入玻璃容器内,只要将这种溶液通过薄薄的一层分 离膜,就能够在几分钟内提取出酒精浓度达 93％的乙醇. 这种乙醇用一根火柴就能点燃.这个实验中在分离膜的表 面施加了高频电场,促使乙醇溶解、扩散、和水分离,所耗 电能仅为蒸馏法的十分之一.在过去要从液体中分离另一 种液体,只能使用蒸馏法。
20
功能高分子材料
功能高分子材料的应用：
高分子功能膜材料
11/15/2018
三、导电聚合物的结构特点及导电机理
• 所谓导电聚合物是由一些具有共扼二键的聚合物 经化学或电化学掺杂后形成的、导电率可从绝缘 体延伸到导体范围的一类高分子材料。 • 导电聚合物是完全不同于由金属或碳粉末与聚合 物共混而制成的导电塑料,它除了具有聚合物结构 外,还含有由掺杂入的一价对阴离子一型掺杂或对 阳离子一型掺杂,所 以通常导电聚合物的结构分为 聚合物链和与链非键合的一价对阴离子或对阳离 子两部分组成。导电聚合物除了具有高分子本身 特性之外,还兼具了因掺杂而带来的半导体或导体 的特性。
◆ 一般通过溶液浇铸法制备平板或管状超滤膜，以 纺丝法制备中空纤维超滤膜。 ◆ L-S相转化法是一种较为简单的制膜方法, 其工艺简单,操作方便,且用途广泛,可用来制备 各种形态的膜.目前大多数的工业用膜的制备工艺
(1)称取一定量预先干燥的聚合物溶入DMF中,加入 一定量的添加剂,通过搅拌使聚合物及其添加剂充 分溶解,制成均匀的铸膜液。 ◆ (2)过滤铸膜液,去除未溶解的杂质。 ◆ (3)静置24 h以上,以使铸膜液完全脱泡。 ◆ (4)用刮刀将铸膜液匀速涂在洁净、干燥的制膜板 上,于空气中放置一定时间,以挥发部分溶剂,然后, 将制膜板置于水凝结浴中。 ◆ (5)将基膜在水凝结浴中浸泡一定时间后,取出基 膜进行系列表征。
11/15/2018
二、高分子功能膜分类
混合物分离膜 使用功能划分 药物释放缓释膜 分隔作用保护膜 气体分离膜 液体分离膜 根据被分离物质性质 固体分离膜 离子分离膜 微生物分离膜 被分离物质粒度大小 超细滤膜、超滤膜、微滤膜
熔融拉伸膜
高 分 子 功 能 膜
膜形成过程
根据膜性质
11/15/2018
被截留的溶质分子的分子尺寸。这是由于亲水性的多孔膜表面吸附有 活动性、相对较小的水分子层而使有效孔径相应变小，这种效应孔径 愈小愈显著。 表面荷电的多孔膜可以在表面吸附一层以上的对离子，因而荷点膜 的有效孔径比一般多孔膜更小。
功能高分子膜
功能高分子膜功能高分子膜是一种具有特殊性能和功能的薄膜材料。
它广泛应用于许多领域，如电子、医疗、环境保护等。
本文将从功能高分子膜的定义、特点和应用等方面进行介绍。
功能高分子膜是一种由高分子材料制成的薄膜，具有多种特殊功能。
与传统的薄膜材料相比，功能高分子膜具有更高的机械强度、化学稳定性和热稳定性。
同时，它还具有许多其他特殊性能，如阻氧性、防水性、抗污染性和透明性等。
这使得功能高分子膜在许多领域有着广泛的应用前景。
功能高分子膜在电子领域有着重要的应用。
它可以用作电子元件的绝缘层，保护电子元件不受外界环境的干扰。
同时，功能高分子膜还可以用作电池隔膜，提高电池的性能和安全性。
此外，功能高分子膜还可以用于显示器、触摸屏和太阳能电池等电子产品中，提高产品的性能和寿命。
功能高分子膜在医疗领域也有着广泛的应用。
它可以用作医用敷料，具有良好的透气性和湿润性，可以有效保护伤口，促进伤口的愈合。
另外，功能高分子膜还可以用于制备人工器官和组织工程等医疗器械，为患者提供更好的治疗和康复效果。
功能高分子膜还可以用于环境保护领域。
它可以用作水处理膜，具有良好的过滤效果和抗污染性，可以有效去除水中的有害物质和微生物。
同时，功能高分子膜还可以用于大气污染治理和垃圾处理等方面，减少对环境的污染和破坏。
除了以上应用，功能高分子膜还可以用于食品包装、气体分离、传感器和光学器件等领域。
在食品包装方面，功能高分子膜可以提供更好的保鲜效果，延长食品的保质期。
在气体分离方面，功能高分子膜可以根据不同的分子大小和亲疏水性，实现对气体的高效分离和纯化。
在传感器和光学器件方面，功能高分子膜可以用于制备传感器和光学器件的敏感层，提高其灵敏度和响应速度。
功能高分子膜是一种具有特殊性能和功能的薄膜材料，广泛应用于电子、医疗、环境保护等领域。
随着科技的不断进步，功能高分子膜的应用前景将更加广阔。
相信在不久的将来，功能高分子膜将会在更多领域发挥重要作用，为人们的生活带来更多便利和改变。
第五章 有机高分子材料(共100张PPT)
有多种测定相对分子质量的方法，各种方法符合不同的统计
数学模型，故测定的统计平均值互不相等，常见的相对分子质量
有数均相对分子质量、重均相对分子质量、黏均相对分子质量
等。
第二节 高分子的合成、结构与性能
1. 高分子的合成原理及方法
2. 高分子的结构和性能
一、 高分子的合成原理及方法
1. 高分子的合成原理
高功能化
对高分子功能的研究正在深度和广度上获得进展，从离子交
换开展到电子交换，又开展到各种高分子别离膜和高分子吸附
剂。从电绝缘体扩展到半导体、导体，甚至超导体。由电性能扩
展到光、磁、声、热、力等性能。从化学、物理性能扩展到了生
物性能。
复合化
高分子材料是结构复合材料的最主要的基体之一，以玻璃纤
➢ 60年代，是聚烯烃、合成橡胶、工程塑料、溶液聚合、配位聚合、 离子聚合的开展时期，形成了高分子全面繁荣的局面。
➢ 70年代，开展了液晶高分子。
➢ 70年代以后，主要提高产量、改进性能、开展功能等方面。
四、高分子材料的战略地位和开展趋势
1.高分子材料在国民经济和科学技术中的战略地位
材料是工业生产开展的根底，新材料的出现往往会给新技术带来划时代的 突破。高分子材料是材料领域中的后起之秀，它的出现带来了材料领 域的重大变革，从而形成了金属材料、无机材料、高分子材料和复合 材料多角共存的格局。
生。
智能化
智能材料使材料本身带有生物所具有的高级功能，例如具有 预知预告性、自我诊断、自我修复、自我增殖、认识识别能力、 刺激反响性、环境应答性等种种特性，对环境条件的变化能作出
符合要求的应答。
五、高分子材料的根本概念
1. 高分子的链结构
2. 高分子的聚合度及其计算
数学模型，故测定的统计平均值互不相等，常见的相对分子质量
有数均相对分子质量、重均相对分子质量、黏均相对分子质量
等。
第二节 高分子的合成、结构与性能
1. 高分子的合成原理及方法
2. 高分子的结构和性能
一、 高分子的合成原理及方法
1. 高分子的合成原理
高功能化
对高分子功能的研究正在深度和广度上获得进展，从离子交
换开展到电子交换，又开展到各种高分子别离膜和高分子吸附
剂。从电绝缘体扩展到半导体、导体，甚至超导体。由电性能扩
展到光、磁、声、热、力等性能。从化学、物理性能扩展到了生
物性能。
复合化
高分子材料是结构复合材料的最主要的基体之一，以玻璃纤
➢ 60年代，是聚烯烃、合成橡胶、工程塑料、溶液聚合、配位聚合、 离子聚合的开展时期，形成了高分子全面繁荣的局面。
➢ 70年代，开展了液晶高分子。
➢ 70年代以后，主要提高产量、改进性能、开展功能等方面。
四、高分子材料的战略地位和开展趋势
1.高分子材料在国民经济和科学技术中的战略地位
材料是工业生产开展的根底，新材料的出现往往会给新技术带来划时代的 突破。高分子材料是材料领域中的后起之秀，它的出现带来了材料领 域的重大变革，从而形成了金属材料、无机材料、高分子材料和复合 材料多角共存的格局。
生。
智能化
智能材料使材料本身带有生物所具有的高级功能，例如具有 预知预告性、自我诊断、自我修复、自我增殖、认识识别能力、 刺激反响性、环境应答性等种种特性，对环境条件的变化能作出
符合要求的应答。
五、高分子材料的根本概念
1. 高分子的链结构
2. 高分子的聚合度及其计算
高分子功能膜材料 ppt课件
23
1.膜分离机制
1）过筛分散机制
利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过膜的速率 差别，达到组分的分离。属于过滤式膜分离的有
超滤（孔径0.1~1um）、微滤(孔径1~100nm)、纳滤(孔径 0.5 ~5nm)等；
24
超滤
微滤
25
2）溶解分散机制（密度膜、反渗透膜） 反渗透（Reverse osmosis）
高分子功能膜材料
第五章高分子功能膜材料
2
研究内容
5.1高分子功能膜材料概述 5.2高分子功能膜的制备方法
5.3高分子分离膜的分离机理与应用
3
5.1高分子功能膜材料概述
膜分离技术发展简史
➢ 1748年，耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有 酒精的猪膀胱内 开创了膜渗透的研究。
➢ 1846年，Schonbem 硝酸纤维制备微滤膜 ➢ 1861年，施密特（A. Schmidt）微孔过滤膜
• 在膜的两边造成一个压力差，并使其大于渗透压，就会发 生溶剂倒流，使浓度较高的溶液进一步浓缩
• 选择吸附，溶解-扩散机理
26
27
28
3）选择性吸附机制 当膜材料对混合物中的部分物质有选择性吸附
时，吸附性高的成分将在表面富集，这样，该成分 通过膜的几率将增大。 对膜分离起作用的吸附作 用主要包括范德华力吸附和静电吸附。
聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等
其他
壳聚糖，聚电解质等
6
一、高分子功能膜的分类
2.按使用功能划分：分离膜、缓释膜和保护膜等。 3.按被分离物质性质划分：气体分离膜、液体分离膜、固 体分离膜、离子分离膜、微生物分离膜等。 4.按被分离物质的粒度大小分：反渗透膜、纳滤膜、超滤 膜、微滤膜。 5.按膜的形成过程划分：沉积膜、相变形成膜、熔融拉伸 膜、溶剂注膜、烧结膜、界面膜和动态形成膜。 6.按膜的结构与形态划分：密度膜、乳化膜和多孔膜。
1.膜分离机制
1）过筛分散机制
利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过膜的速率 差别，达到组分的分离。属于过滤式膜分离的有
超滤（孔径0.1~1um）、微滤(孔径1~100nm)、纳滤(孔径 0.5 ~5nm)等；
24
超滤
微滤
25
2）溶解分散机制（密度膜、反渗透膜） 反渗透（Reverse osmosis）
高分子功能膜材料
第五章高分子功能膜材料
2
研究内容
5.1高分子功能膜材料概述 5.2高分子功能膜的制备方法
5.3高分子分离膜的分离机理与应用
3
5.1高分子功能膜材料概述
膜分离技术发展简史
➢ 1748年，耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有 酒精的猪膀胱内 开创了膜渗透的研究。
➢ 1846年，Schonbem 硝酸纤维制备微滤膜 ➢ 1861年，施密特（A. Schmidt）微孔过滤膜
• 在膜的两边造成一个压力差，并使其大于渗透压，就会发 生溶剂倒流，使浓度较高的溶液进一步浓缩
• 选择吸附，溶解-扩散机理
26
27
28
3）选择性吸附机制 当膜材料对混合物中的部分物质有选择性吸附
时，吸附性高的成分将在表面富集，这样，该成分 通过膜的几率将增大。 对膜分离起作用的吸附作 用主要包括范德华力吸附和静电吸附。
聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等
其他
壳聚糖，聚电解质等
6
一、高分子功能膜的分类
2.按使用功能划分：分离膜、缓释膜和保护膜等。 3.按被分离物质性质划分：气体分离膜、液体分离膜、固 体分离膜、离子分离膜、微生物分离膜等。 4.按被分离物质的粒度大小分：反渗透膜、纳滤膜、超滤 膜、微滤膜。 5.按膜的形成过程划分：沉积膜、相变形成膜、熔融拉伸 膜、溶剂注膜、烧结膜、界面膜和动态形成膜。 6.按膜的结构与形态划分：密度膜、乳化膜和多孔膜。
化学选修五第五章第三节功能高分子材料
第三节 功能高分子材料
了解功能高分子材料的结构特点和重要性能；掌握 合成功能高分子材料的原理。 通过对新型有机高分子材料结构和功能的介绍，激 发学生学习化学的兴趣，提高学生学习化学的积极性。
引入： 时代的划分常以材料为标志：石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代 、高分子时代。当今能源、材料、信息工程是影响社会经济发展和进步的三大支柱产业。其中材料是能源和信息发展的基础，而有机合成材料是材料工业的一个重要方面。
需要考虑的问题：高分子应具有怎样的主链？应带有怎样的功能原子团？ 直接由带功能原子团的单体合成高分子？还是先合成高分子主链，在主链上引入功能原子团？
基本合成思想： 直接合成具有新型骨架结构的高分子材料,在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示特殊功能。 合成功能高分子材料的路线方法
C
一、功能高分子材料简介
定义：既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子。 功能高分子材料的简单分类： 物理功能高分子材料 液晶高分子、高分子半导体等 化学功能高分子材料 高吸水性材料、高分子分离膜等 生物功能和医用高分子材料 高分子药物、人造器官等
这是具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜，它的特点是能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。
3.高吸水性材料的合成
目的：吸水性强、保水性强、耐挤压
交联剂进行交联以得到网状结构
合成方法
①对天然吸水材料进行改性
②直接由带有强亲水性原子团 的化合物聚合得到
复合材料
定义：将两种或两种以上不同性能的材料组合起来，在性能上取长补短，就可以得到比单一材料性能优越的复合材料。 特点：在复合材料中，一种材料作为基体，另外一种材料作为增强剂，就好像人体中的肌肉和骨头一样，各有各的作用，结合在一起就产生某些特殊性能：例如玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)： 基 体 ＋ 增强剂 ＝ 复合材料 酚醛树脂 ＋ 玻璃纤维 ＝某种玻璃钢
了解功能高分子材料的结构特点和重要性能；掌握 合成功能高分子材料的原理。 通过对新型有机高分子材料结构和功能的介绍，激 发学生学习化学的兴趣，提高学生学习化学的积极性。
引入： 时代的划分常以材料为标志：石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代 、高分子时代。当今能源、材料、信息工程是影响社会经济发展和进步的三大支柱产业。其中材料是能源和信息发展的基础，而有机合成材料是材料工业的一个重要方面。
需要考虑的问题：高分子应具有怎样的主链？应带有怎样的功能原子团？ 直接由带功能原子团的单体合成高分子？还是先合成高分子主链，在主链上引入功能原子团？
基本合成思想： 直接合成具有新型骨架结构的高分子材料,在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示特殊功能。 合成功能高分子材料的路线方法
C
一、功能高分子材料简介
定义：既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子。 功能高分子材料的简单分类： 物理功能高分子材料 液晶高分子、高分子半导体等 化学功能高分子材料 高吸水性材料、高分子分离膜等 生物功能和医用高分子材料 高分子药物、人造器官等
这是具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜，它的特点是能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。
3.高吸水性材料的合成
目的：吸水性强、保水性强、耐挤压
交联剂进行交联以得到网状结构
合成方法
①对天然吸水材料进行改性
②直接由带有强亲水性原子团 的化合物聚合得到
复合材料
定义：将两种或两种以上不同性能的材料组合起来，在性能上取长补短，就可以得到比单一材料性能优越的复合材料。 特点：在复合材料中，一种材料作为基体，另外一种材料作为增强剂，就好像人体中的肌肉和骨头一样，各有各的作用，结合在一起就产生某些特殊性能：例如玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)： 基 体 ＋ 增强剂 ＝ 复合材料 酚醛树脂 ＋ 玻璃纤维 ＝某种玻璃钢
5 功能高分子材料
photosensitive polymers 感光性高分子是指在吸收了光能量后，能在分子内 或分子间迅速产生光化学反应（如降解、交联、异 构化等）和相应的物理性质（如溶解度、颜色和导 电性等）变化的一类功能高分子材料。
光交联型高分子
感光高分子材料 光分解型高分子
光致变色高分子
1．光交联型高分子
在光照下，分子链间能发生交联偶合反应的感光性高分子。
同时由于液晶分子的取向特性，纤维可以在较 低的拉伸倍率下获得较高的取向度，避免纤维在 高拉伸倍率下，产生内应力和损伤纤维，从而可 以获得高强度、高模量、综合性能好的纤维。
16
聚对苯二甲酰对苯二胺纤维不同纺丝方法 的力学性能对照 纺丝方法
纺丝液浓度（%） 纺丝液温度（oC） 纺丝液光学性质 纤维拉伸强度（克/袋） 断裂伸长率（%） 初始模量（克/袋）
弱碱性阴离子交换
大孔离子交换树脂
大孔离子交换树脂具有和大孔吸附剂相同的骨架结 构，在大孔吸附剂合成后（加入致孔剂），再引 入化学功能基团，便可得到大孔离子交换树脂
优点：
通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝胶 树脂由于溶胀现象，产生的“暂时孔”现象，从 而强化了离子交换的功能； 减少了凝胶树脂在离子交换过程中的“有机污染 ”现象（大分子不易洗脱）； 可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比表 面积，以适应不同的分离要求。
离子交换树脂的应用——蛋白提纯
• 树脂预处理
• 离子交换吸附 • 洗脱
离子交换树脂的应用——水处理
工业用水里存在钙、镁、 两价和三价的铁离子，易使 管道和锅炉结垢。用聚苯乙 烯磺酸型离子交换树脂可以 对水进行软化处理 用于原子能、半导体、电 子工业、高温高压锅炉的水， 要求高质量的无离子水。采 用离子交换树脂混合床法可 使水去离子化
光交联型高分子
感光高分子材料 光分解型高分子
光致变色高分子
1．光交联型高分子
在光照下，分子链间能发生交联偶合反应的感光性高分子。
同时由于液晶分子的取向特性，纤维可以在较 低的拉伸倍率下获得较高的取向度，避免纤维在 高拉伸倍率下，产生内应力和损伤纤维，从而可 以获得高强度、高模量、综合性能好的纤维。
16
聚对苯二甲酰对苯二胺纤维不同纺丝方法 的力学性能对照 纺丝方法
纺丝液浓度（%） 纺丝液温度（oC） 纺丝液光学性质 纤维拉伸强度（克/袋） 断裂伸长率（%） 初始模量（克/袋）
弱碱性阴离子交换
大孔离子交换树脂
大孔离子交换树脂具有和大孔吸附剂相同的骨架结 构，在大孔吸附剂合成后（加入致孔剂），再引 入化学功能基团，便可得到大孔离子交换树脂
优点：
通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝胶 树脂由于溶胀现象，产生的“暂时孔”现象，从 而强化了离子交换的功能； 减少了凝胶树脂在离子交换过程中的“有机污染 ”现象（大分子不易洗脱）； 可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比表 面积，以适应不同的分离要求。
离子交换树脂的应用——蛋白提纯
• 树脂预处理
• 离子交换吸附 • 洗脱
离子交换树脂的应用——水处理
工业用水里存在钙、镁、 两价和三价的铁离子，易使 管道和锅炉结垢。用聚苯乙 烯磺酸型离子交换树脂可以 对水进行软化处理 用于原子能、半导体、电 子工业、高温高压锅炉的水， 要求高质量的无离子水。采 用离子交换树脂混合床法可 使水去离子化
功能高分子膜材料论文
高分子功能膜材料院、部：学生姓名：指导教师：职称专业：班级：完成时间：目录摘要 (4)1 高分子功能膜材料概述 (5)1.1高分子功能膜材料简介 (5)1.2高分子功能膜材料的研究分类 (5)1.2.1膜分离技术 (6)1.2.2气体膜分离法 (6)2高分子膜材料的类别 (6)2.1医用壳聚糖膜 (6)2.2医用壳聚糖膜的制备 (6)2.2.1制备膜的壳聚糖分子量的问题 (6)2.2.2制备膜的壳聚糖溶液浓度的问题 (7)2.2.3制备膜时干燥方法的问题 (7)3高分子膜材料的性能 (8)3.1膜的透过性 (8)3.2膜的电性能 (8)3.3膜的实用性 (8)4高分子膜材料的应用 (9)4.1气体膜分离法的应用 (9)4.1.1石油采集中的应用 (9)4.1.2天然气回收中的应用 (9)4.1.3开发生物气中的应用 (9)4.2离子交换膜的应用 (10)5高分子膜材料的发展前景 (10)5.1壳聚糖膜用于局部药物控释的进展 (10)5.2高分子膜材料的发展前景 (10)参考文献 (12)致谢 (13)摘要高分子功能膜材料具有制备简单、性能稳定以及与指示剂相容性好等特点。
本文介绍高分子功能膜材料的分类、性能，在工业、农业以及日常生活中的应用，以及高分子膜材料的研究进展和发展前景等。
因本人在做壳聚糖方面的实验，故在此重点介绍医用壳聚糖膜。
关键词：高分子功能膜材料；医用壳聚糖膜；分类；性能；应用；研究进展；发展前景；制备ABSTRACTFunctional polymeric membrane materials with simple preparation, performance, stability and good compatibility with indicator. In this paper, the classification of functional polymeric membrane materials, performance and application in industry, agriculture and daily life, and the research progress of polymer membrane materials and the development prospect and so on.Because I’m doing the experiment of the Chitosan , so the emphasis is on the medical chitosan membraneKey words functional polymeric membrane materials; medical chitosan film; classification; performance; application; the research progress; prospects for development; the preparation1高分子功能膜材概述1.1高分子膜材料简介高分子膜材料虽然很早就出现，但是对它的研究还是近些年来才开始。
功能高分子材料ppt课件
A. 丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分 B. 高吸水性树脂成品是线型结构 C. 二氧化碳和环氧丙烷在催化剂作用下可生成一种可降解的塑料 D. 高分子制成的“人造金属”能够导电导热，所以有金属光泽
随堂练习
2. 下列关于功能高分子材料，说法不正确的是( C )
A. 生物高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料等属于功能高分子材料 B. 高分子分离膜可用于海水淡化、分离工业废水、浓缩天然果汁等 C. 高分子药物和有机玻璃都属于功能高分子材料 D. 纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键
聚丙烯纤维很难降解，根据其结构特点，你建议寻找哪类高分子材料替代 聚丙烯？ 聚丙烯纤维特点：无毒、疏水性的线型高分子材料； 可以用聚酯类线型性高分子材料代替，实现可降解；且聚乳酸比普通聚酯类相 比，既能降解，又可再生！
微生物降解材料 聚乳酸
聚乳酸是一种可生物降解的高分子材料，其结构简式如图，主要用于制造 可降解纤维、可降解塑料和医用材料。以淀粉为原料，先水解为葡萄糖，再在 乳酸菌的作用下将葡萄糖转变为乳酸，乳酸在催化剂作用下可聚合成聚乳酸。 聚乳酸材料废弃后，先水解成乳酸，乳酸在微生物和氧气的作用下可生成CO2 和H2O。请用化学方程式表示上述过程。
第五章 第二节 高分子材料
一、通用高分子材料 二、功能高分子材料
第五章 第二节 第二课时 功能高分子材料
一、高吸水性树脂 二、微生物降解材料
三、高分子分离膜
生活答疑
疫情期间曾“一罩难求”，有不法分子用纸张(天然纤维素)代替口罩材料， 你知道如何用简单的方法鉴别真假吗？
纤维素(多糖)
聚丙烯
➢ 加水鉴别吸水性：纸张有亲水基，能吸水；聚丙烯无亲水基，不吸水； ➢ 燃烧法鉴别：纸张燃烧后灰烬易碾碎；合成纤维燃烧时刺鼻呛味，燃烧后
随堂练习
2. 下列关于功能高分子材料，说法不正确的是( C )
A. 生物高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料等属于功能高分子材料 B. 高分子分离膜可用于海水淡化、分离工业废水、浓缩天然果汁等 C. 高分子药物和有机玻璃都属于功能高分子材料 D. 纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键
聚丙烯纤维很难降解，根据其结构特点，你建议寻找哪类高分子材料替代 聚丙烯？ 聚丙烯纤维特点：无毒、疏水性的线型高分子材料； 可以用聚酯类线型性高分子材料代替，实现可降解；且聚乳酸比普通聚酯类相 比，既能降解，又可再生！
微生物降解材料 聚乳酸
聚乳酸是一种可生物降解的高分子材料，其结构简式如图，主要用于制造 可降解纤维、可降解塑料和医用材料。以淀粉为原料，先水解为葡萄糖，再在 乳酸菌的作用下将葡萄糖转变为乳酸，乳酸在催化剂作用下可聚合成聚乳酸。 聚乳酸材料废弃后，先水解成乳酸，乳酸在微生物和氧气的作用下可生成CO2 和H2O。请用化学方程式表示上述过程。
第五章 第二节 高分子材料
一、通用高分子材料 二、功能高分子材料
第五章 第二节 第二课时 功能高分子材料
一、高吸水性树脂 二、微生物降解材料
三、高分子分离膜
生活答疑
疫情期间曾“一罩难求”，有不法分子用纸张(天然纤维素)代替口罩材料， 你知道如何用简单的方法鉴别真假吗？
纤维素(多糖)
聚丙烯
➢ 加水鉴别吸水性：纸张有亲水基，能吸水；聚丙烯无亲水基，不吸水； ➢ 燃烧法鉴别：纸张燃烧后灰烬易碾碎；合成纤维燃烧时刺鼻呛味，燃烧后
第五章高分子功能膜材料
嵌段和接枝聚合物，其溶解性能的变化类似于共混聚合物， 表现出参与共混的所有聚合物的溶解性质。但在许多情况 下显示出细微的两相性质。
31
总结：
共聚物的溶剂选择范围要比相应的均聚物共混体系要 宽，在同一溶剂中，嵌段聚合物的溶解度往往高于同 分子量的均聚物。
32
(5)离子型聚合物溶液的制备
离子型聚合物的溶解性能与所选溶剂的介电常 数和极性强弱有较大关系，比较容易溶解在 水中，或者加入某些无机盐的高介电常数有 机溶剂中。
宏观外型结构
管状膜 中空纤维
平面型分离膜
10
四、高分子功能膜的分类
微滤(Microfiltration MF)膜
主要应用于压力驱动分离过程，膜孔径的范围在0.1—10μm之 间，孔积率约70％左右，孔密度约为109个／cm2，操作压力在 69—207kPa之间。
在工业上用于含水溶液的消毒脱菌和脱除各种溶液中的悬浮微 粒，适用于浓度约为l0％的溶液处理。其分离机理为机械滤除， 透过选择性主要依据膜孔径的尺寸。
制备聚合物溶液，将聚合物溶解在溶解力强的溶 剂中，再加入一定量的非溶剂调节聚合物的饱和 度，制成的一相或者双分散相溶液；
高分子溶液注膜后，提高温度，低沸点的溶剂首 先挥发，留下非溶剂使聚合物溶解度下降，逐步 变成聚合物相连续的溶胶。
41
分离膜孔径和空隙率有关的因素
要求溶剂与非溶剂的沸点有一定差距，一般要求非溶 剂的沸点高于溶剂30℃左右。
分散化
弱
强
聚合物溶剂
22
(1)溶液的浓度
制膜过程中希望聚合物溶液浓度尽量大，但受到成型方 法、聚合物性质的影响。一般来讲，分离膜制备过程中 要求聚合物溶液的体积浓度都在50％以下。
例：
31
总结：
共聚物的溶剂选择范围要比相应的均聚物共混体系要 宽，在同一溶剂中，嵌段聚合物的溶解度往往高于同 分子量的均聚物。
32
(5)离子型聚合物溶液的制备
离子型聚合物的溶解性能与所选溶剂的介电常 数和极性强弱有较大关系，比较容易溶解在 水中，或者加入某些无机盐的高介电常数有 机溶剂中。
宏观外型结构
管状膜 中空纤维
平面型分离膜
10
四、高分子功能膜的分类
微滤(Microfiltration MF)膜
主要应用于压力驱动分离过程，膜孔径的范围在0.1—10μm之 间，孔积率约70％左右，孔密度约为109个／cm2，操作压力在 69—207kPa之间。
在工业上用于含水溶液的消毒脱菌和脱除各种溶液中的悬浮微 粒，适用于浓度约为l0％的溶液处理。其分离机理为机械滤除， 透过选择性主要依据膜孔径的尺寸。
制备聚合物溶液，将聚合物溶解在溶解力强的溶 剂中，再加入一定量的非溶剂调节聚合物的饱和 度，制成的一相或者双分散相溶液；
高分子溶液注膜后，提高温度，低沸点的溶剂首 先挥发，留下非溶剂使聚合物溶解度下降，逐步 变成聚合物相连续的溶胶。
41
分离膜孔径和空隙率有关的因素
要求溶剂与非溶剂的沸点有一定差距，一般要求非溶 剂的沸点高于溶剂30℃左右。
分散化
弱
强
聚合物溶剂
22
(1)溶液的浓度
制膜过程中希望聚合物溶液浓度尽量大，但受到成型方 法、聚合物性质的影响。一般来讲，分离膜制备过程中 要求聚合物溶液的体积浓度都在50％以下。
例：
高分子功能膜材料
For personal use only in study and research; not for commercial use第八章高分子功能膜材料膜是一种能够分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种物质的二维材料，在自然界中随处可见。
天然存在的膜有生物膜，膜也可以人工制作，如高分子合成膜。
膜可以是均相的，也可以是非均相的；可以是对称的，也可以是非对称的；可以是固体的，也可以是液体的；可以是中性的，也可以是带电荷的。
膜的厚度可从几微米到几毫米不等。
随着科学的发展，越来越多的人工合成膜相继被开发出来，应用到各个行业中，起到分离和选择透过等重要作用。
高分子功能膜作为人工合成膜中的重要一员，在药物缓释、膜修饰电极、气体分离等领域表现出特殊的分离功能，并因其广阔的应用前景而受到极大的关注。
本章将主要讨论高分子功能膜的分离原理，并以主要的分离膜为代表，介绍其制备方法和应用。
8,1 概述8.1.1 高分子分离膜的分类高分子分离膜是具有分离功能，即具有特殊传质功能的高分子材料，又称为高分子功能膜。
其形态有固态，也有液态。
高分子分离膜的种类和功能繁多，不可能用单一的方法来明确分类，现有的分类既可以从被分离物质的角度分，也可以从膜的形状、材料等角度分，目前主要有以下几种分类方式。
8.1.1.1 按被分离物质性质分类根据被分离物质的性质可以将分离膜分为气体分离膜、液体分离膜、固体分离膜、离子分离膜和微生物分离膜等。
8.1.1.2按膜形态分类根据固态膜的形状，可分为平板膜(flat membrane)、管式膜(tubular membrane)、中空纤维膜(hollow fiber)、毛细管膜以及具有垂直于膜表面的圆柱形孔的核径蚀刻膜等。
液膜是液体高分子在液体和气体或液体和液体相界面之间形成的膜。
8.1.1.3按膜的材料分类从膜材料的来源来看，分离膜可以是天然的也可以是合成的，或者是天然物质改性或再生的。
不同的膜材料具有不同的成膜性能、化学稳定性、耐酸、耐碱、耐氧化剂和耐微生物侵蚀等，而且膜材料对被分离介质也具有一定的选择性。
高分子功能膜
2020/1/26
渗透和反渗透的原理如图所示。如果用一 张只能透过水而不能透过溶质的半透膜将两种不同 浓度的水溶液隔开，水会自然地透过半透膜渗透从 低浓度水溶液向高浓度水溶液一侧迁移，这一现象 称渗透（图a）。这一过程的推动力是低浓度溶 液中水的化学位与高浓度溶液中水的化学位之差， 表现为水的渗透压。随着水的渗透，高浓度水溶液 一侧的液面升高，压力增大。当液面升高至H时， 渗透达到平衡，两侧的压力差就称为渗透压（图b）。
微孔膜的主要优点为： ① 孔径均匀，过滤精度高。能将液体中所有大 于制定孔径的微粒全部截留； ② 孔隙大，流速快。一般微孔膜的孔密度为 107孔/cm2，微孔体积占膜总体积的70％～80％。由 于膜很薄，阻力小，其过滤速度较常规过滤介质快 几十倍；
2020/1/26
③ 无吸附或少吸附。微孔膜厚度一般在90～ 150μm之间，因而吸附量很少，可忽略不计。
澄清果蔬汁加工工艺
超滤
2020/1/26
3. 反渗透原理及反渗透膜的特点 渗透是自然界一种常见的现象。人类很早以前
就已经自觉或不自觉地使用渗透或反渗透分离物 质。目前，反渗透技术已经发展成为一种普遍使用 的现代分离技术。在海水和苦咸水的脱盐淡化、超 纯水制备、废水处理等方面，反渗透技术有其他方 法不可比拟的优势。
微孔过滤技术始于十九世纪中叶，是以静压差为 推动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分 离的膜过程。实施微孔过滤的膜称为微孔膜。
2020/1/26
微孔膜是均匀的多孔薄膜，厚度在90～150μm 左右，过滤粒径在0.025～10μm之间，操作压在 0.01～0.2MPa。到目前为止，国内外商品化的微孔 膜约有13类，总计400多种。
目前，国内外的制膜方法很多，其中最实用的 是相转化法（流涎法和纺丝法）和复合膜化法。
渗透和反渗透的原理如图所示。如果用一 张只能透过水而不能透过溶质的半透膜将两种不同 浓度的水溶液隔开，水会自然地透过半透膜渗透从 低浓度水溶液向高浓度水溶液一侧迁移，这一现象 称渗透（图a）。这一过程的推动力是低浓度溶 液中水的化学位与高浓度溶液中水的化学位之差， 表现为水的渗透压。随着水的渗透，高浓度水溶液 一侧的液面升高，压力增大。当液面升高至H时， 渗透达到平衡，两侧的压力差就称为渗透压（图b）。
微孔膜的主要优点为： ① 孔径均匀，过滤精度高。能将液体中所有大 于制定孔径的微粒全部截留； ② 孔隙大，流速快。一般微孔膜的孔密度为 107孔/cm2，微孔体积占膜总体积的70％～80％。由 于膜很薄，阻力小，其过滤速度较常规过滤介质快 几十倍；
2020/1/26
③ 无吸附或少吸附。微孔膜厚度一般在90～ 150μm之间，因而吸附量很少，可忽略不计。
澄清果蔬汁加工工艺
超滤
2020/1/26
3. 反渗透原理及反渗透膜的特点 渗透是自然界一种常见的现象。人类很早以前
就已经自觉或不自觉地使用渗透或反渗透分离物 质。目前，反渗透技术已经发展成为一种普遍使用 的现代分离技术。在海水和苦咸水的脱盐淡化、超 纯水制备、废水处理等方面，反渗透技术有其他方 法不可比拟的优势。
微孔过滤技术始于十九世纪中叶，是以静压差为 推动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分 离的膜过程。实施微孔过滤的膜称为微孔膜。
2020/1/26
微孔膜是均匀的多孔薄膜，厚度在90～150μm 左右，过滤粒径在0.025～10μm之间，操作压在 0.01～0.2MPa。到目前为止，国内外商品化的微孔 膜约有13类，总计400多种。
目前，国内外的制膜方法很多，其中最实用的 是相转化法（流涎法和纺丝法）和复合膜化法。
材料化学chapter5功能高分子材料
给电子体：四硫富瓦烯(TTF) 吸电子体：四氰代二次甲基苯醌 (TCNQ)
给 电 子 体
典型的电荷转移配合物
（1）结构型导电高分子的导电类型
d. 金属有机螯合物高分子
(1)主链性金属有机配合物
由含共轭体系的高分子配位体与金属 构成的主链型配合物，通过金属自由电子的 传导而导致高分子链本身导电，是真正的导 电高分子。
复合型的导电高分 子的复合方法
将亲水性聚合物 或结构型导电高 分子与基体高分 子共混
将各种导 电填料填 充到基体 高分子中
举例：聚丙烯腈 (PAN)和聚氯乙烯 (PVC)或PAN和PA 共混，PAN质量分 数5%-15%，导电 性突升
举例：炭黑是天然的导电 材料，炭黑填充的复合型 高分子用途广。另外金属 纤维等填充型高分子在低 填充量的情况下能获得较 高的导电率
b.聚合物骨架与官能团协同作用。 ……官能团的作用需要与高分子骨架结合或者通
过骨架结构与其他官能团的相互作用而发挥作用。
如：固相合成高分子试剂-是带有化学反应活性 的高分子，可用做固体合成高分子的载体。
☺官能团
c.聚合物骨架起作用。 ……官能团是聚合物骨架的一部分，或者说聚合
物骨架本身起着官能团的作用；有时引入官能团 只是起辅助作用。
导电高分子可拉伸取向。沿拉伸方向的电导 率随着电导率随拉伸度而增加，而垂直拉伸方向 上的电导率基本不变，呈现强的电导各向异性。
尽管导电高分子的室温电导率可以达到金属 态，但它的电导率-温度依赖性不呈现金属特性， 而呈现半导体的特性。
导电高分子的载流子既不同与金属的自由电 子，也不同于半导体的电子和空穴，二是用孤子、 极化子、双极化子概念描述。
复合型导电高分子的导电机理
复合型导电高分子的导电是由导电填料提供载 流子来实现。原来孤立分散的填料微粒在体积分 数达到某一临界含量后，就会形成连续的导电通 路。 这时离子处于两种状态，一是离子间发生物理接 触，电荷载流子可在连续的导体内流动；二是离 子间有就黏剂薄层存在，以致载流子本身的激活 而导电。 因此材料成分特别是填料粒子的分散状态及其与 高分子材料基质的相互作用决定了复合材料的导 电性。只有填料粒子既能较好地分散，又能形成 三维体网状结构或蜂窝状结构时，才能具有良好 的导电性。
给 电 子 体
典型的电荷转移配合物
（1）结构型导电高分子的导电类型
d. 金属有机螯合物高分子
(1)主链性金属有机配合物
由含共轭体系的高分子配位体与金属 构成的主链型配合物，通过金属自由电子的 传导而导致高分子链本身导电，是真正的导 电高分子。
复合型的导电高分 子的复合方法
将亲水性聚合物 或结构型导电高 分子与基体高分 子共混
将各种导 电填料填 充到基体 高分子中
举例：聚丙烯腈 (PAN)和聚氯乙烯 (PVC)或PAN和PA 共混，PAN质量分 数5%-15%，导电 性突升
举例：炭黑是天然的导电 材料，炭黑填充的复合型 高分子用途广。另外金属 纤维等填充型高分子在低 填充量的情况下能获得较 高的导电率
b.聚合物骨架与官能团协同作用。 ……官能团的作用需要与高分子骨架结合或者通
过骨架结构与其他官能团的相互作用而发挥作用。
如：固相合成高分子试剂-是带有化学反应活性 的高分子，可用做固体合成高分子的载体。
☺官能团
c.聚合物骨架起作用。 ……官能团是聚合物骨架的一部分，或者说聚合
物骨架本身起着官能团的作用；有时引入官能团 只是起辅助作用。
导电高分子可拉伸取向。沿拉伸方向的电导 率随着电导率随拉伸度而增加，而垂直拉伸方向 上的电导率基本不变，呈现强的电导各向异性。
尽管导电高分子的室温电导率可以达到金属 态，但它的电导率-温度依赖性不呈现金属特性， 而呈现半导体的特性。
导电高分子的载流子既不同与金属的自由电 子，也不同于半导体的电子和空穴，二是用孤子、 极化子、双极化子概念描述。
复合型导电高分子的导电机理
复合型导电高分子的导电是由导电填料提供载 流子来实现。原来孤立分散的填料微粒在体积分 数达到某一临界含量后，就会形成连续的导电通 路。 这时离子处于两种状态，一是离子间发生物理接 触，电荷载流子可在连续的导体内流动；二是离 子间有就黏剂薄层存在，以致载流子本身的激活 而导电。 因此材料成分特别是填料粒子的分散状态及其与 高分子材料基质的相互作用决定了复合材料的导 电性。只有填料粒子既能较好地分散，又能形成 三维体网状结构或蜂窝状结构时，才能具有良好 的导电性。
第五章-光功能高分子材料
将光致变色的染料引入ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ高分子的主链或 侧链中，或者共混，开发光致变色高分材料
应用前景诱人：调光窗、护目镜、防伪材 料、伪装隐蔽等
光致变色原理 无色或浅色变为深色 深色变为无色或浅色
正光致变色 负光致变色
光化学过程
光致变色原理
互变异构、顺反异构、开环 反响、生成离子等，偶氮苯
光物理过程 基态 吸光 激发三线态 跃迁 激发三线态
〔3〕光交联
原料：线形高分子或线形高分子与单体 产物：不溶性的网状聚合物 应用：光固化油墨、印刷制版、光敏涂料、 光致抗蚀剂
链聚合 交联反响
含双键
非链聚合 必须加光敏剂
链聚合
带有不饱和基团的高分子：丙烯酸酯、不 饱和聚酯、不饱和聚乙烯醇衍生物、不饱和 聚酰胺等
硫醇与烯烃分子。〔加聚反响〕
饱和高分子。〔链转移作用，夺氢或卤原 子，产生活性中心，或光解断裂产生自由基〕 〔卤代聚合物、含硫高分子〕
物分子而产生的反响活性种引发聚合。
光激发分子复合物〔大多为电荷转移复合 物〕，由受激发分子复合物解离产生自由 基、离子等活性种引发聚合
光活性分子〔光引发剂、光敏剂〕引发光 聚合。由它们断裂产生的活性种或把能量 传递给单体或能够形成引发活性种的其它 分子，再引发聚合。
〔2〕光引发剂与光敏剂 光引发剂：
苯乙酮的衍生物
光敏剂
吸收光能发生光物理过程至它的某一激发态， 发生分子内或分子间能量转移，传递至另一分 子〔单体或引发剂〕产生初级自由基。 光敏剂本身并不消耗或改变结构，可以看作是 光化学反响的催化剂，提高光化学反响的量子 效率
光敏剂（PS） by l i ght （PS）*（激发态生成）
（PS）*＋单体或引发剂
裂解产物： 苯酰基自由基，活性较大，是引发聚合的主 要初级自由基 取代苄基自由基，活性低，往往引发二聚
应用前景诱人：调光窗、护目镜、防伪材 料、伪装隐蔽等
光致变色原理 无色或浅色变为深色 深色变为无色或浅色
正光致变色 负光致变色
光化学过程
光致变色原理
互变异构、顺反异构、开环 反响、生成离子等，偶氮苯
光物理过程 基态 吸光 激发三线态 跃迁 激发三线态
〔3〕光交联
原料：线形高分子或线形高分子与单体 产物：不溶性的网状聚合物 应用：光固化油墨、印刷制版、光敏涂料、 光致抗蚀剂
链聚合 交联反响
含双键
非链聚合 必须加光敏剂
链聚合
带有不饱和基团的高分子：丙烯酸酯、不 饱和聚酯、不饱和聚乙烯醇衍生物、不饱和 聚酰胺等
硫醇与烯烃分子。〔加聚反响〕
饱和高分子。〔链转移作用，夺氢或卤原 子，产生活性中心，或光解断裂产生自由基〕 〔卤代聚合物、含硫高分子〕
物分子而产生的反响活性种引发聚合。
光激发分子复合物〔大多为电荷转移复合 物〕，由受激发分子复合物解离产生自由 基、离子等活性种引发聚合
光活性分子〔光引发剂、光敏剂〕引发光 聚合。由它们断裂产生的活性种或把能量 传递给单体或能够形成引发活性种的其它 分子，再引发聚合。
〔2〕光引发剂与光敏剂 光引发剂：
苯乙酮的衍生物
光敏剂
吸收光能发生光物理过程至它的某一激发态， 发生分子内或分子间能量转移，传递至另一分 子〔单体或引发剂〕产生初级自由基。 光敏剂本身并不消耗或改变结构，可以看作是 光化学反响的催化剂，提高光化学反响的量子 效率
光敏剂（PS） by l i ght （PS）*（激发态生成）
（PS）*＋单体或引发剂
裂解产物： 苯酰基自由基，活性较大，是引发聚合的主 要初级自由基 取代苄基自由基，活性低，往往引发二聚
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
16
微滤（MF） 超滤（UF） 纳滤（NF） 反渗透（RO）
固体颗粒、细菌等 蛋白质、酶、多 肽、病毒等 抗生素、合成药、 染料、二糖等 无机盐类（NaCl、KCl)等
水、溶剂
多孔膜的分离特征 17
5）密度膜（dense membrance)（聚合物膜）
几乎不存在人为的微孔，膜中聚合物以半晶态或非晶态 存在，与其他常见聚合物结构类似，因此有时也称为聚合物 膜。主要用于混合气体分离，如合成氨工业中原料水煤气与 产品氨气的分离。其分离机理主要为气体在聚合物膜中的溶 解和扩散作用
缺点： ① 颗粒容量较小，易被堵塞； ② 使用时必须有前道过滤的配合，否则无法正常 工作。 微孔过滤技术应用领域：
在工业上用于含水溶液的消毒脱菌和脱除各种 溶液中的悬浮微粒，适用于浓度10%的溶液处理。
12
2）超滤膜（Uicrofiltration UF）
特点：
多孔膜，静压差为推动力，膜孔径在1~100nm之间， 孔积率约为60%左右，孔密度为1011个/cm2，操作压在 345~689KPa。其过滤粒径介于微滤和反渗透之间，可截留 多糖、蛋白质、酶等相对分子质量大于500的大分子及胶 体，形成浓缩液，达到溶液的净化、分离及浓缩目的。
10
1）微滤膜（Microfiltration MF）
其主要优点为： ① 孔径均匀，过滤精度高。能将液体中所有大于制定孔径 的微粒全部截留； ② 孔隙大，流速快； ③ 无吸附或少吸附； ④ 无介质脱落。微孔膜为均一的高分子材料，过滤时没有 纤维或碎屑脱落，因此能得到高纯度的滤液。
11
1）微滤膜（Microfiltration MF）
用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤，在溶液侧施 加压力，使膜的两侧产生压力差，即可分离溶液中的细菌、 蛋白质、胶体等微小粒子
3
膜分离技术发展简史
➢ 1935年，Teorell 离子交换膜用于海水浓缩制盐 ➢ 1961年，米切利斯（A. S. Michealis）等人用各种比例
的酸性和碱性的高分子电介质混合物以水-丙酮-溴化钠 为溶剂，制成了可截留不同分子量的膜，这种膜是真正 的超过滤膜。 ➢ 美国Amicon公司首先将这种膜商品化。
第五章高分子功能膜材料
1
研究内容
5.1高分子功能膜材料概述 5.2高分子功能膜的制备方法
5.3高分子分离膜的分离机理与应用
2
5.1高分子功能膜材料概述
膜分离技术发展简史
➢ 1748年，耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有 酒精的猪膀胱内 开创了膜渗透的研究。
➢ 1846年，Schonbem 硝酸纤维制备微滤膜 ➢ 1861年，施密特（A. Schmidt）微孔过滤膜
聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等
其他
壳聚糖，聚.按使用功能划分：分离膜、缓释膜和保护膜等。 3.按被分离物质性质划分：气体分离膜、液体分离膜、固 体分离膜、离子分离膜、微生物分离膜等。 4.按被分离物质的粒度大小分：反渗透膜、纳滤膜、超滤 膜、微滤膜。 5.按膜的形成过程划分：沉积膜、相变形成膜、熔融拉伸 膜、溶剂注膜、烧结膜、界面膜和动态形成膜。 6.按膜的结构与形态划分：密度膜、乳化膜和多孔膜。
6
7
非对称性膜
微孔对称性膜
8
不对称膜
表面活性层 大孔支撑层
中空纤维膜
外膜直径小
内膜承受一定 的压差
9
典型的膜分离技术及应用领域 :
1）微滤膜（Microfiltration MF）
均匀的多孔膜，静压差为推动力，筛分机理过滤，膜 孔径在0.1~10μm之间，孔积率约为70%左右，孔密度为109 个/cm2，操作压在69~207KPa。 常见的有通孔型、海绵型、非对称型三种结构类型。
6）电透析膜(electrodialysis membrance）
分离的驱动力为电场力，指在电场力的作用下，带电粒子会
倾向于透过分离膜的微孔向带相反电荷的电极运动。电透析
膜一般由离子交换树脂构成。
18
7）液体膜（liquid membrance)
液态的膜材料构成的分离膜，包括乳化型液体 膜、支 撑型液体膜和动态形成液体膜。
应用： 用于脱除粒径更小的大体积溶质，包括胶体级的微
粒、大分子溶质和病毒等，适用于浓度更低的溶液分离。
13
超滤膜的材料主要有聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和醋酸纤维 素等； 超滤膜的工作条件取决于膜的材质。 超滤过程中，在水透过膜的同时，大分于溶质被截留，而 在膜的表面积聚，形成被截留的大分子溶质的浓度边界层 ，这就是超滤过程中的浓差极化。由于浓差极化，膜表面 处溶质的浓度高，可以导致溶质截留串的下降和水的渗透 压的增高，使超滤过程的有效压差减小，渗透通量降低。
应用：海水及苦咸水的淡化，果汁生产，氨基酸生产、 抗生素回收，催化剂分离回收等。
15
4）反渗透膜（Reverse Osmosis RO）
渗透与反渗透原理示意图
是压力驱动分离过程中分离颗粒粒径最小的一种分离方法， 膜孔径在0.1~10nm之间，孔积率约为50%以下，孔密度为 1012个/cm2，操作压力在0.69~5.5MPa。主要用于脱除溶液中 的溶质，如海水和苦咸水的淡化。
乳化型液体膜：将互不相容的两相在高剪切力下制成乳 状液，再将此乳状液分散于第三相（连续相）中，则介于乳 状液中被包裹的内相与连续外相之间的这一相就叫乳化型液 体膜。
14
3）纳滤膜（Nanofiltration NF）
早期被称作低压反渗透膜或松散反渗透膜。纳滤膜主要 用于截留粒径在0.1~1nm，分子量为1000左右的物质，孔 径约0.5 ~5nm，可以使一价盐和小分子物质透过，具有较 小的操作压（0.5～1MPa）。其被分离物质的尺寸介于反 渗透膜和超滤膜之间，但与上述两种膜有所交叉。有人 认为纳滤膜与反渗透膜的区分在于纳滤膜可以使90%的 氯化钠通过，而使99%的蔗糖被截留，而反渗透膜可以 使绝大部分的氯化钠截留，这是两种膜最重要的区分点。
4
一、高分子功能膜的分类
1. 按膜的材料分类
膜材料的分类
类别
膜材料
举例
纤维素酯类 纤维素衍生物类 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等
聚砜类
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等
聚酰(亚)胺类
聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等
非纤维素酯类 聚酯、烯烃类 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等
含氟(硅)类
微滤（MF） 超滤（UF） 纳滤（NF） 反渗透（RO）
固体颗粒、细菌等 蛋白质、酶、多 肽、病毒等 抗生素、合成药、 染料、二糖等 无机盐类（NaCl、KCl)等
水、溶剂
多孔膜的分离特征 17
5）密度膜（dense membrance)（聚合物膜）
几乎不存在人为的微孔，膜中聚合物以半晶态或非晶态 存在，与其他常见聚合物结构类似，因此有时也称为聚合物 膜。主要用于混合气体分离，如合成氨工业中原料水煤气与 产品氨气的分离。其分离机理主要为气体在聚合物膜中的溶 解和扩散作用
缺点： ① 颗粒容量较小，易被堵塞； ② 使用时必须有前道过滤的配合，否则无法正常 工作。 微孔过滤技术应用领域：
在工业上用于含水溶液的消毒脱菌和脱除各种 溶液中的悬浮微粒，适用于浓度10%的溶液处理。
12
2）超滤膜（Uicrofiltration UF）
特点：
多孔膜，静压差为推动力，膜孔径在1~100nm之间， 孔积率约为60%左右，孔密度为1011个/cm2，操作压在 345~689KPa。其过滤粒径介于微滤和反渗透之间，可截留 多糖、蛋白质、酶等相对分子质量大于500的大分子及胶 体，形成浓缩液，达到溶液的净化、分离及浓缩目的。
10
1）微滤膜（Microfiltration MF）
其主要优点为： ① 孔径均匀，过滤精度高。能将液体中所有大于制定孔径 的微粒全部截留； ② 孔隙大，流速快； ③ 无吸附或少吸附； ④ 无介质脱落。微孔膜为均一的高分子材料，过滤时没有 纤维或碎屑脱落，因此能得到高纯度的滤液。
11
1）微滤膜（Microfiltration MF）
用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤，在溶液侧施 加压力，使膜的两侧产生压力差，即可分离溶液中的细菌、 蛋白质、胶体等微小粒子
3
膜分离技术发展简史
➢ 1935年，Teorell 离子交换膜用于海水浓缩制盐 ➢ 1961年，米切利斯（A. S. Michealis）等人用各种比例
的酸性和碱性的高分子电介质混合物以水-丙酮-溴化钠 为溶剂，制成了可截留不同分子量的膜，这种膜是真正 的超过滤膜。 ➢ 美国Amicon公司首先将这种膜商品化。
第五章高分子功能膜材料
1
研究内容
5.1高分子功能膜材料概述 5.2高分子功能膜的制备方法
5.3高分子分离膜的分离机理与应用
2
5.1高分子功能膜材料概述
膜分离技术发展简史
➢ 1748年，耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有 酒精的猪膀胱内 开创了膜渗透的研究。
➢ 1846年，Schonbem 硝酸纤维制备微滤膜 ➢ 1861年，施密特（A. Schmidt）微孔过滤膜
聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等
其他
壳聚糖，聚.按使用功能划分：分离膜、缓释膜和保护膜等。 3.按被分离物质性质划分：气体分离膜、液体分离膜、固 体分离膜、离子分离膜、微生物分离膜等。 4.按被分离物质的粒度大小分：反渗透膜、纳滤膜、超滤 膜、微滤膜。 5.按膜的形成过程划分：沉积膜、相变形成膜、熔融拉伸 膜、溶剂注膜、烧结膜、界面膜和动态形成膜。 6.按膜的结构与形态划分：密度膜、乳化膜和多孔膜。
6
7
非对称性膜
微孔对称性膜
8
不对称膜
表面活性层 大孔支撑层
中空纤维膜
外膜直径小
内膜承受一定 的压差
9
典型的膜分离技术及应用领域 :
1）微滤膜（Microfiltration MF）
均匀的多孔膜，静压差为推动力，筛分机理过滤，膜 孔径在0.1~10μm之间，孔积率约为70%左右，孔密度为109 个/cm2，操作压在69~207KPa。 常见的有通孔型、海绵型、非对称型三种结构类型。
6）电透析膜(electrodialysis membrance）
分离的驱动力为电场力，指在电场力的作用下，带电粒子会
倾向于透过分离膜的微孔向带相反电荷的电极运动。电透析
膜一般由离子交换树脂构成。
18
7）液体膜（liquid membrance)
液态的膜材料构成的分离膜，包括乳化型液体 膜、支 撑型液体膜和动态形成液体膜。
应用： 用于脱除粒径更小的大体积溶质，包括胶体级的微
粒、大分子溶质和病毒等，适用于浓度更低的溶液分离。
13
超滤膜的材料主要有聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和醋酸纤维 素等； 超滤膜的工作条件取决于膜的材质。 超滤过程中，在水透过膜的同时，大分于溶质被截留，而 在膜的表面积聚，形成被截留的大分子溶质的浓度边界层 ，这就是超滤过程中的浓差极化。由于浓差极化，膜表面 处溶质的浓度高，可以导致溶质截留串的下降和水的渗透 压的增高，使超滤过程的有效压差减小，渗透通量降低。
应用：海水及苦咸水的淡化，果汁生产，氨基酸生产、 抗生素回收，催化剂分离回收等。
15
4）反渗透膜（Reverse Osmosis RO）
渗透与反渗透原理示意图
是压力驱动分离过程中分离颗粒粒径最小的一种分离方法， 膜孔径在0.1~10nm之间，孔积率约为50%以下，孔密度为 1012个/cm2，操作压力在0.69~5.5MPa。主要用于脱除溶液中 的溶质，如海水和苦咸水的淡化。
乳化型液体膜：将互不相容的两相在高剪切力下制成乳 状液，再将此乳状液分散于第三相（连续相）中，则介于乳 状液中被包裹的内相与连续外相之间的这一相就叫乳化型液 体膜。
14
3）纳滤膜（Nanofiltration NF）
早期被称作低压反渗透膜或松散反渗透膜。纳滤膜主要 用于截留粒径在0.1~1nm，分子量为1000左右的物质，孔 径约0.5 ~5nm，可以使一价盐和小分子物质透过，具有较 小的操作压（0.5～1MPa）。其被分离物质的尺寸介于反 渗透膜和超滤膜之间，但与上述两种膜有所交叉。有人 认为纳滤膜与反渗透膜的区分在于纳滤膜可以使90%的 氯化钠通过，而使99%的蔗糖被截留，而反渗透膜可以 使绝大部分的氯化钠截留，这是两种膜最重要的区分点。
4
一、高分子功能膜的分类
1. 按膜的材料分类
膜材料的分类
类别
膜材料
举例
纤维素酯类 纤维素衍生物类 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等
聚砜类
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等
聚酰(亚)胺类
聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等
非纤维素酯类 聚酯、烯烃类 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等
含氟(硅)类