第六章 高分子新技术_PPT幻灯片
合集下载
相关主题
- 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)。
如生物大分子吸附剂。
（2）在环境保护中的应用
如工业废水的处理。工业废水可分为含有机物废水、 含金属离子废水、含有毒阴离子废水。含有机物的废 水一般采用吸附树脂处理，也可以采用离子交换树脂 处理。贵金属离子的废水可采用阳离子交换树脂或螯 合树脂吸附。实际上，采用复合树脂更加优越。
电子聚合物及相关新技术
吸附分离功能高分子材料的应用
其应用主要包括水处理、有机物分离纯 化、湿法冶金、化工制备与产品纯化、 生物药品的分离纯化、医学应用、环境 保护、固相有机合成、分析技术。主要 集中在与生命科学和环境科学相关的领 域。
（1）在血液净化治疗中的应用
血液净化就是通过血液透析、血液滤过、血液灌流、 血浆置换等方法将血液中的多余成分除去，达到治病 的目的。而血液灌流正是通过灌流器中的特殊吸附剂 发挥作用的。
（2）线性高分子致孔
在悬浮聚合的单体相中加入线性高分子也可以 合成大孔树脂，线性高分子由聚苯乙烯、聚醋 酸乙烯酯、聚丙烯酸酯类等。在聚合过程中， 线性高分子促进相分离的发生。随着聚合反应 的进一步进行，作为线性高分子溶剂的单体逐 渐减少和消失，使线性高分子卷曲成团。聚合 反应完成后，采用溶剂抽提出聚合物单体中的 线性高分子，得到孔径较大的大孔树脂。
长期以来，高分子一直被视为结构材 料和绝缘材料。原来被称之为功能高 分子材料往往局限于离子交换、吸附 和螯合等化学功能上。
20试剂70年代，相继发现了有机固体和 高分子材料的许多新品种和新功能，如 以聚乙炔为代表的导电高分子，基于聚 乙烯基咔唑的光电聚合物材料，含稳定 自由基或二茂铁结构单元的铁磁性有机 化合物和聚合物，含电子给体－共轭－ 受体结构的非线性光学聚合物，含因光 照或电位而改变结构的生色团的光致或 电致变色或发光的聚合物材料等。
按材料的形态和孔结构来分类，高分子 吸附剂可分为球形、无定形、纤维状或 条状。
其孔结构可以是微孔（凝胶型）、中孔 （良溶剂致孔）、大孔（非良溶剂致 孔）、特大孔（高分子致孔剂致孔）、 均孔（大网树脂，由后交联技术制备） 等。
吸附分离功能高分子材料的合成中的成球技术
由于球形高分子此类材料在应用中既适用于粉 分批间歇操作工艺又适用于连续工艺、既适用 于固定床又适用于硫化床，而且稳定性好，因 此成球技术在吸附分离材料研究中一直占有重 要的位置。
功能高分子是高分子材料研究的一个重要领域， 它是研究各种功能型化合物的分子设计和合成、 结构和功能的关系，以及作为新材料的应用技 术。
涉及到离子交换树脂、固体电解质、液晶高分 子、反应分离膜、医用高分子以及各种具有光 学、电学、磁学性能的聚合物等。
运用高分子的学科知识与其他学科及领域进行 学科交叉，研究和探索能满足其他学科和领域 所需的材料和新技术问题。
（3）后交联成孔
直接由悬浮聚合制备大孔树脂，其交联 不均匀，造成树脂得到机械强度欠佳和 孔结构的多分散性。在交联聚苯乙烯树 脂氯甲基化时，发现伴随着一定程度的 自交联，而且这种交联使树脂的机械强 度提高，溶胀性改善。由此后交联技术 发展起来。
以线性聚苯乙烯或低交联聚苯乙烯珠体为原料， 采用Fridel－Crafts反应进行后交联成孔，所用 的催化剂由FeCl3等，溶剂通常采用二氯乙烷、 卤代芳烃等，适用的交联剂中两个反应基团之 间的间隔臂可以很短，也可以很长，由于交联 点均匀的发生在高分子链上较远的位置，形成 大网均孔结构，故称这类树脂为大网均孔树脂。 比表面积很大，是其他成孔方法难以达到的。
对于物理吸附
主要通过范德华力、偶极－偶极作用、氢键等较弱的 作用力吸附物质。高分子吸附剂可分为非极性、中极 性、强极性三类。
非极性吸附剂主要使交联聚苯乙烯大孔树脂，如美国 Rohmhaas公司的Amberlite XAD－1，－2，3，4等， 只是孔径和比表面积不同。
非极性吸附剂主要通过范德华力从水溶液中吸附具有 一定疏水性的物质。
目前研究较多并被广泛应用的成孔技术包括惰 性溶剂致孔、线性高分子致孔、后交联成孔等 三个方面。
（1）惰性溶剂致孔
在悬浮聚合体系的单体相中，加入不参加聚合 反应、能与单体相溶、沸点高于聚合温度的惰 性溶剂，在聚合完成后，溶剂保留在聚合物珠 体中。通过蒸馏或溶剂提取，或冷冻干燥处理， 除去聚合物珠体中的惰性溶剂，得到大孔聚合 物珠体。
以球形交联聚苯乙烯的合成为例。
采用悬浮聚合技术，可以制备直径 0.007~2mm的球形交联聚苯乙烯，球体的直 径百度文库分散性通过调节分散剂的类型与加入量、 搅拌速度、油相/水相比例进行控制。常用的分 散剂为明胶和聚乙烯醇。
吸附分离功能高分子材料的合成中的成孔技术
吸附容量是评价吸附材料的分离效率的重要参 数。而吸附容量通常是于其比表面积的大小有 关的。成孔技术主要研究孔的形成及孔径的大 小、孔径的分布等。
吸附分离功能高分子材料
吸附（Adsorption）是指液体或气体中的分子通过各 种键力的相互作用在固体材料上的结合。
由于吸附具有选择性，即固体物质只是吸附气体或液 体中的某些部分而不是全部，因此吸附现象在科学技 术与工业生产的许多方面具有重要的应用价值。例如， 通过选择性吸附，可以实现对复杂体系中某种物质的 检测；利用这种吸附作用可以组装具有光、电、磁功 能的物理器件。
中极性吸附剂主要有交联的聚丙烯酸甲酯、交联的聚 甲基丙稀酸甲酯及丙烯酸酯与苯乙烯的共聚物等，从 水中吸附物质，除了范德华力外氢键也起一定的作用。 强极性吸附剂主要有亚砜类、聚丙稀酰胺类、脲醛树 脂类等，这些吸附剂对吸附质的吸附主要是通过氢键 和偶极－偶极相互作用进行的。
亲合吸附剂是利用生物亲和原理设计合 成的，对目标物质的吸附呈现专一性或 高选择性，在生化分离等方面具有重要 用途。
吸附分离功能高分子材料的分类
按化学结构分，吸附材料可分为无机吸附剂、 高分子吸附剂以及炭质吸附剂三类。
按吸附机理分，吸附剂可分为化学吸附、物理 吸附以及亲合吸附三大类。
高分子吸附分离材料由于结构可变性强，这类 材料不仅能像无机材料那样通过阳离子交换机 理和孔径选择性机理吸附分离物质，而且吸附 作用还包括螯合、阴阳离子交换、化学键合、 分子间作用力、偶极－偶极作用、氢键等，是 无机吸附材料无法比拟的。
（2）在环境保护中的应用
如工业废水的处理。工业废水可分为含有机物废水、 含金属离子废水、含有毒阴离子废水。含有机物的废 水一般采用吸附树脂处理，也可以采用离子交换树脂 处理。贵金属离子的废水可采用阳离子交换树脂或螯 合树脂吸附。实际上，采用复合树脂更加优越。
电子聚合物及相关新技术
吸附分离功能高分子材料的应用
其应用主要包括水处理、有机物分离纯 化、湿法冶金、化工制备与产品纯化、 生物药品的分离纯化、医学应用、环境 保护、固相有机合成、分析技术。主要 集中在与生命科学和环境科学相关的领 域。
（1）在血液净化治疗中的应用
血液净化就是通过血液透析、血液滤过、血液灌流、 血浆置换等方法将血液中的多余成分除去，达到治病 的目的。而血液灌流正是通过灌流器中的特殊吸附剂 发挥作用的。
（2）线性高分子致孔
在悬浮聚合的单体相中加入线性高分子也可以 合成大孔树脂，线性高分子由聚苯乙烯、聚醋 酸乙烯酯、聚丙烯酸酯类等。在聚合过程中， 线性高分子促进相分离的发生。随着聚合反应 的进一步进行，作为线性高分子溶剂的单体逐 渐减少和消失，使线性高分子卷曲成团。聚合 反应完成后，采用溶剂抽提出聚合物单体中的 线性高分子，得到孔径较大的大孔树脂。
长期以来，高分子一直被视为结构材 料和绝缘材料。原来被称之为功能高 分子材料往往局限于离子交换、吸附 和螯合等化学功能上。
20试剂70年代，相继发现了有机固体和 高分子材料的许多新品种和新功能，如 以聚乙炔为代表的导电高分子，基于聚 乙烯基咔唑的光电聚合物材料，含稳定 自由基或二茂铁结构单元的铁磁性有机 化合物和聚合物，含电子给体－共轭－ 受体结构的非线性光学聚合物，含因光 照或电位而改变结构的生色团的光致或 电致变色或发光的聚合物材料等。
按材料的形态和孔结构来分类，高分子 吸附剂可分为球形、无定形、纤维状或 条状。
其孔结构可以是微孔（凝胶型）、中孔 （良溶剂致孔）、大孔（非良溶剂致 孔）、特大孔（高分子致孔剂致孔）、 均孔（大网树脂，由后交联技术制备） 等。
吸附分离功能高分子材料的合成中的成球技术
由于球形高分子此类材料在应用中既适用于粉 分批间歇操作工艺又适用于连续工艺、既适用 于固定床又适用于硫化床，而且稳定性好，因 此成球技术在吸附分离材料研究中一直占有重 要的位置。
功能高分子是高分子材料研究的一个重要领域， 它是研究各种功能型化合物的分子设计和合成、 结构和功能的关系，以及作为新材料的应用技 术。
涉及到离子交换树脂、固体电解质、液晶高分 子、反应分离膜、医用高分子以及各种具有光 学、电学、磁学性能的聚合物等。
运用高分子的学科知识与其他学科及领域进行 学科交叉，研究和探索能满足其他学科和领域 所需的材料和新技术问题。
（3）后交联成孔
直接由悬浮聚合制备大孔树脂，其交联 不均匀，造成树脂得到机械强度欠佳和 孔结构的多分散性。在交联聚苯乙烯树 脂氯甲基化时，发现伴随着一定程度的 自交联，而且这种交联使树脂的机械强 度提高，溶胀性改善。由此后交联技术 发展起来。
以线性聚苯乙烯或低交联聚苯乙烯珠体为原料， 采用Fridel－Crafts反应进行后交联成孔，所用 的催化剂由FeCl3等，溶剂通常采用二氯乙烷、 卤代芳烃等，适用的交联剂中两个反应基团之 间的间隔臂可以很短，也可以很长，由于交联 点均匀的发生在高分子链上较远的位置，形成 大网均孔结构，故称这类树脂为大网均孔树脂。 比表面积很大，是其他成孔方法难以达到的。
对于物理吸附
主要通过范德华力、偶极－偶极作用、氢键等较弱的 作用力吸附物质。高分子吸附剂可分为非极性、中极 性、强极性三类。
非极性吸附剂主要使交联聚苯乙烯大孔树脂，如美国 Rohmhaas公司的Amberlite XAD－1，－2，3，4等， 只是孔径和比表面积不同。
非极性吸附剂主要通过范德华力从水溶液中吸附具有 一定疏水性的物质。
目前研究较多并被广泛应用的成孔技术包括惰 性溶剂致孔、线性高分子致孔、后交联成孔等 三个方面。
（1）惰性溶剂致孔
在悬浮聚合体系的单体相中，加入不参加聚合 反应、能与单体相溶、沸点高于聚合温度的惰 性溶剂，在聚合完成后，溶剂保留在聚合物珠 体中。通过蒸馏或溶剂提取，或冷冻干燥处理， 除去聚合物珠体中的惰性溶剂，得到大孔聚合 物珠体。
以球形交联聚苯乙烯的合成为例。
采用悬浮聚合技术，可以制备直径 0.007~2mm的球形交联聚苯乙烯，球体的直 径百度文库分散性通过调节分散剂的类型与加入量、 搅拌速度、油相/水相比例进行控制。常用的分 散剂为明胶和聚乙烯醇。
吸附分离功能高分子材料的合成中的成孔技术
吸附容量是评价吸附材料的分离效率的重要参 数。而吸附容量通常是于其比表面积的大小有 关的。成孔技术主要研究孔的形成及孔径的大 小、孔径的分布等。
吸附分离功能高分子材料
吸附（Adsorption）是指液体或气体中的分子通过各 种键力的相互作用在固体材料上的结合。
由于吸附具有选择性，即固体物质只是吸附气体或液 体中的某些部分而不是全部，因此吸附现象在科学技 术与工业生产的许多方面具有重要的应用价值。例如， 通过选择性吸附，可以实现对复杂体系中某种物质的 检测；利用这种吸附作用可以组装具有光、电、磁功 能的物理器件。
中极性吸附剂主要有交联的聚丙烯酸甲酯、交联的聚 甲基丙稀酸甲酯及丙烯酸酯与苯乙烯的共聚物等，从 水中吸附物质，除了范德华力外氢键也起一定的作用。 强极性吸附剂主要有亚砜类、聚丙稀酰胺类、脲醛树 脂类等，这些吸附剂对吸附质的吸附主要是通过氢键 和偶极－偶极相互作用进行的。
亲合吸附剂是利用生物亲和原理设计合 成的，对目标物质的吸附呈现专一性或 高选择性，在生化分离等方面具有重要 用途。
吸附分离功能高分子材料的分类
按化学结构分，吸附材料可分为无机吸附剂、 高分子吸附剂以及炭质吸附剂三类。
按吸附机理分，吸附剂可分为化学吸附、物理 吸附以及亲合吸附三大类。
高分子吸附分离材料由于结构可变性强，这类 材料不仅能像无机材料那样通过阳离子交换机 理和孔径选择性机理吸附分离物质，而且吸附 作用还包括螯合、阴阳离子交换、化学键合、 分子间作用力、偶极－偶极作用、氢键等，是 无机吸附材料无法比拟的。