《功能高分子》PPT课件

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致孔技术: 惰性稀释剂致孔 线形高分子致孔
10.1.2 化学吸附功能高分子 （1）离子交换树脂 离子交换树脂：通过离子键与各种阳离子或阴离子产生吸附作
用，对相应的离子进行离子交换。
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离子交换树脂的分类: 强酸型阳离子交换树脂 最具代表性的是聚苯乙烯磺酸树脂 弱酸型阳离子交换树脂 最具代表性的是聚（甲基）丙烯酸型
用于离子交换: 利用其离子交换的可逆性，用于离子交换反应， 最成功的应用是离子交换色谱，可以用来分离由多种离子组成的混 合物。
用于酸、碱催化反应: 如质子型的阳离子交换树脂可作为非 常有效的高分子酸催化剂，氢氧根型阴离子交换树脂则是一种性能 良好的高分子碱性催化剂。
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（2） 高分子螯合树脂
第十章 功能高分子
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功能高分子:具有特殊的物理或化学性能的高分子，如吸附性能、 反应性能、光性能、电性能、磁性能等。
10.1 吸附分离功能高分子
吸附是指液体或气体中的某些分子通过各种亲和作用结合于固 体材料上。
应用：利用吸附的选择性，可实现复杂物质体系的分离与各种 成分的富集与纯化；通过专一型吸附可实现对复杂体系中某种物质 的检测。
10.2.3 高分子试剂
氧化
HO
OH
O
O
还原
氧化
Fe
Fe
还原
高分子氧化还原试剂
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Ph HNNHOCrO3-
-ClCrO3 NH
高分子螯合树脂的特征是在高分子骨架上连接有对金属离子具有 配位功能的螯合基团，通过选择性螯合作用而实现对各种金属离子 的浓缩和富集，可广泛地应用于分析检测、污染治理、环境保护和 工业生产。
如β-二酮螯合树脂,可以由甲基丙烯酰丙酮的聚合反应而得，也可
由聚乙烯醇与乙烯酮等反应而得：
CH3
n H2C C C CH2 C CH3
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10.2 高分子试剂与高分子催化剂 10.2.1概述
将具有反应活性或催化活性的功能基通过适当的方法引入高分子 骨架就可得到高分子试剂或高分子催化剂。
活性功能基的引入可有三种基本方法： 含功能基单体的聚合 对聚合物载体进行功能化改性 前两种方法的结合，即通过含功能基单体的聚合引入某种功能基， 再通过化学改性将之转化为另一种功能基。 10.2.2 高分子试剂与高分子催化剂的优越性
的离子交换树脂 强碱型阴离子交换树脂 常用的是对聚苯乙烯交联小球先后经
氯甲基化和季铵化改性后得到 弱碱型阴离子交换树脂 其离子交换功能团为伯胺基、仲胺基
或叔胺基
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离子交换树脂的应用
用于清除离子: 如阳离子交换树脂用于清除水溶液中的阳离子， 阴离子交换树脂用于清除水溶液中的阴离子，将阳离子交换树脂与 阴离子交换树脂分别装柱串联使用或混合装柱，可消除水中的阴离 子和阳离子，用于制备去离子水、废水处理等。
O
O
CH3
( CH2 C)n
C CH2 C CH3
O
O
(
CH2
CH
) n
+
H2C
C
O
OH
(
CH2
CH
) n
O
C CH2 C CH3
O
O
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冠醚类螯合树脂中的冠醚结构可以在主链上，也可在侧基上，其 中以侧链形式较多，如：
CH2 CH
CH2 CH
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
10.1.3 物理吸附功能高分子
聚丙烯酸酯类吸附树脂通过化学改性引入强极性基团成为强极性 吸附树脂，如利用水解反应释放出强极性的羧基，其吸附作用主要 通过氢键和偶极作用进行。强极性吸附树脂主要用于在非极性溶液 中吸附极性较强的化合物，对被吸附化合物的吸附能力正好与非极 性吸附树脂相反，即被吸附化合物的极性越弱，吸附能力越弱。
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吸附分离功能高分子：对某些特定离子或分子具有选择性吸附作 用的高分子。
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吸附分离功能高分子分类：
按其吸附机理可分为化学吸附、物理吸附和亲和吸附高分子三大 类；
按其形态可分为无定形、珠状、纤维状；
按其孔结构的不同，可分为微孔型（凝胶型）、中孔型、大孔型、 特大孔型等。
10.1.1 吸附分离功能高分子骨架结构的合成
为了保证吸附树脂在使用时不被溶解，其骨架结构通常需有一定 程度的交联，常常是由单乙烯基单体和多乙烯基交联单体共聚而成 的交联结构，可以有无定形、珠状和纤维状三种基本形态，其中珠 状材料应用最为广泛。
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成珠技术: 悬浮聚合
沉淀聚合
50～1500μm 微米级
乳液聚合
0.05～0.7μm
其中以悬浮聚合的应用最为广泛。
（4）后处理较简单，在反应完成后可方便地借助固-液分离方法 将高分子试剂或高分子催化剂与反应体系中其他组分相互分离
Y +产物
X +其它反应物
高分子化副产物
Y +副产物
高分子化产物
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（5）可使用过量试剂使反应完全，同时不会使后处理变复杂；
（6）可应用于组合化学合成，实现化学反应的自动化，特别是 在多肽、多核苷酸、多糖等的自动化合成工艺上具有重要意义。
悬浮聚合所得的交联聚合物小球为凝胶型，凝胶型交联小球在干 态时孔隙非常小，只有在添加良溶剂后才会重构一定的孔隙。因此， 凝胶型交联小球常常必须在良溶剂中使用。如果在聚合反应过程中 加入致孔剂，则可得到大孔型交联小球，其多孔结构是永久的，在 气相和不良溶剂中也可使用，并且大孔型交联小球比凝胶型交联小 球吸附能力更强，在进行化学改性时，更容易获得高的功能基引入 率。
物理吸附功能高分子主要是一些非离子吸附树脂，根据其极性大 小可分为非极性、中极性和强极性三类。
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非极性吸附树脂主要是交联聚苯乙烯大孔树脂，可通过范德华力 吸附具有一定疏水性的物质，可用于水溶液或空气中有机成分的吸 附和富集。
中极性吸附树脂主要是交联聚丙烯酸酯类及其与苯乙烯的共聚物。 其吸附作用除范德华力外，氢键也起一定的作用，与被吸附物质中 的疏水基团和亲水基团都有一定的作用，因此能从水溶液中吸附疏 水性物质，也能从有机溶液中吸附亲水性物质。
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（1）具有更高的稳定性和安全性：高分子骨架的引入对功能基 及催化剂分子具有一定的屏蔽作用，可大大提高其稳定性；其次高 分子化后可大大减小试剂的挥发性，提高安全性；
（2）易回收、再生和重复使用，可降低成本和减少环境污染；
（3）化学反应的选择性更高，利用高分子载体的空间立体效应， 可实现立体选择合成及分离；