功能高分子材料知识点

第一章

1.什么是材料的功能，什么是材料的性能，举例说明。第1页

材料的功能，从本质上来说是向材料输入某种能量和信息，经过材料的储存、传输或转换等过程，再向外输出的一种特性。如化学性、导电性、磁性、光敏性、生物活性等。

材料的性能是指材料对外部作用的表征与抵抗的特性，如对外里的抵抗表现为强度、模量，对热的抵抗表现为耐热性，对光、电、化学药品的抵抗表现为材料的耐光性、绝缘性、耐化学药品性等。

2.功能高分子材料的制备方法以及各自的特点。第4页

方法：（1）功能性小分子的高分子化，高分子化学反应引入预期的功能基团。

功能性小分子的高分子化主要优点在于可以使生成的功能高分子功能基团分布均匀，生成的聚合物结构可以通过小分子分析和聚合机理加以预测，产物的稳定性高，但这种方法需在功能性小分子中引入可聚单体，从而使反应较为复杂，同时在反应中反应条件对功能基团会产生一定的影响，需对功能集团加以保护，使材料的成本增加。例如，高吸水性树脂可以通过将亲水性基团的丙烯酸钠进行自由基聚合实现。

利用高分子化学反应制备功能高分子的主要优点在于合成或天然高分子骨架是现成的，可选择的高分子母体多，来源广，价格低廉。但是在进行高分子化学反应时，反应不可能100%完成，尤其是在多不得高分子化学反应中，制的的产物中含有未反应的官能团，即功能集团较少，功能基团在分子链上的分布也不均匀。例如聚苯乙烯、尼龙、淀粉都可以作为高分子母体。

（2）通过特殊加工赋予高分子的功能特性。

许多聚合物通过特定的加工方法和加工工艺，可以较精确地控制其聚集状态结构及宏观状态，从而使之体现出一定的功能性。例如，许多塑料可以经过适当的制膜工艺，制成具有分离功能的多孔膜和致密膜。

（3）通过普通聚合物与功能材料的复合，制成复合型功能高分子材料。

这种制备方法简便快速，不受场地和设备限制，不受聚合物和功能性化合物官能团反应活性的影响，适用范围宽，功能基团的分布较均匀。但其共混体不稳定，在使用条件下（如溶胀、成膜等）功能聚合物易由于功能小分子的流失而逐步失去活性，如固定化酶。例如，将绝缘塑料和导电涂料共混制得导电塑料。

3.功能高分子材料功能与结构的关系。课本第2页

骨架与功能的关系：高分子骨架在功能高分子材料中起承载官能团的作用。线性聚合物呈现线状，在适宜的溶剂中可以形成分子分散溶液，某些线性聚合物玻璃化温度较低，小分子和离子在其中比较容易进行扩散和传导，但是这种易于溶解的性质在某些情况下会降低它的机械性能和稳定性。支化高分子由于支链的存在，其分子链的刚性及结构的规整性受到影响，因此其熔融性能溶液的黏度不同于线性高分子。交联聚合物在高温下不能熔融在溶剂中不能溶解，只能溶胀，交联度影响机械强度，物理、化学稳定性以及其他与材料功能相关的性质。交联聚合物机械强度得到提高，不易加工处理，不易对其进行结构和组成分析。树形高分子具有高度规整的支化结构，具有大量的端基结构，与相同分子量的线性高分子相比，具有较低的溶液粘度和熔体粘度，同时利用端基上的官能团，可以对其进行改性，引入不同的功能。官能团与功能的关系：(1)官能团的性质对高分子的功能其主要作用。如侧链聚合物液晶中的刚性侧链。（2）聚合物与官能团协同作用。如固相合成用高分子试剂。（3）聚合物骨架起作用，如主链型聚合物液晶。（4）官能团起辅助作用，如主链型液晶高分子的芳香环上引入

一定体积的取代，可以降低玻璃化温度从而降低液晶相温度，在高分子膜材料中引入极性基团可以改变润湿性。

第二章

1、吸附树脂和离子交换树脂各自的特点？

答：共同点：都轻度交联，含有多孔性结构。差异：吸附树脂主要是物理作用如氢键，范德华力，偶极偶极相互作用等。离子交换树脂主要是化学作用，功能基团总的可交换离子与外来离子交换来完成作用。

2、树脂单体成球技术：（1）疏水性单体的悬浮聚合，不含极性基团的疏水性单体，如苯乙烯和二乙烯苯（交联剂），通过悬浮聚合直接成球。（2）含极性基团的取代烯烃单体的悬浮聚合，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺等含极性官能团烯烃单体也采用悬浮聚合技术合成球形材料，但通常在水相中加入食盐或同时在有机相中加入非极性溶剂，增大它们与水相之间极性差异，减小单体在水中的溶解度，从而避免两相界面上的非成球聚合。采用分解温度低的引发剂（偶氮二异丁腈），交联剂为二乙烯苯、衣康酸-α-单烯丙酯、三聚异氰酸三烯丙酯和甲基丙烯酸甲酯（3）水溶性单体悬浮缩聚反应（4）线性高分子的悬浮交联成球反应。P15

3、成孔技术：（1）惰性溶剂致孔，惰性溶剂致孔是聚合过程中实现的。在悬浮聚合体系的单体相中加入不参与反应、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,溶剂保留在聚合物中，再通过蒸馏或溶剂提取或冷冻干燥处理，除去惰性溶剂，从而得到大孔聚合物球粒。（2）线性高分子致孔，在悬浮聚合单体相加入线性高分子（聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯类），在聚合过程中，线性高分子促进相分离的发生，作为线性高分子溶剂的单体减少和消失，使高分子卷曲成团。聚合完成后，采用溶剂抽提出聚合物球粒中的线性高分子，可得到孔径较大的大孔树脂。（3）后交联成孔，先制备低交联度和线性高分子，然后再将其进行化学反应已达到所需的交联度。

4、吸附平衡：在吸附气体时，往往发生多分子层吸附。由于气态分子处于自由运动状态，达到吸附平衡时吸附剂对气体物质的吸附量与气体的压力P有关，当压力增大时，吸吸附继续进行；压力降低时，部分被吸附的分子会脱附，经过足够长的时间又会按照变化了的压力达到新的平衡。在吸附溶液中某物质时，多为单分子层吸附，存在着吸附剂对溶质的吸附和溶剂使对被吸附物质脱附之间的竞争。此外，当温度升高时吸附量降低，普通物理吸附更明显。P20

5、吸附选择性：（1）水溶性不大的有机物易被吸附，且在水中的溶解性越差越易被吸附。（2）吸附树脂难于吸附溶于有机溶剂中的有机物。（3）当化合物的极性基团增加时，树脂对其吸附能力也随之增加，吸附作用也将加强（4）在同一树脂中，树脂对体积较大的化合物的吸附作用较强

补充：吸附树脂的主要品种有：聚苯乙烯型、聚丙烯酸甲酯型以及其他的各类树脂

6、在食品添加剂提取中的应用.看看24页流程图

优点：与人工合成相比，其安全性高，生产过程中环境污染小。缺点：天然产物较为复杂，