功能高分子材料重點整理

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)功能高分子材料的重點第一章1.功能高分子材料的定義（P1）2..功能高分子材料科學(xué)的主要研究目標與內(nèi)容（P1與P18）3.功能高分子材料的分類方法（P2）4.功能高分子材料的性能與其化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)和宏觀形態(tài)存在密切關(guān)系（即構(gòu)效關(guān)系）（P3）5.高分子效應(yīng)的概念（P6）6.高分子骨架模板效應(yīng)的概念P67.功能高分子材料的制備方法（三種）及各自的優(yōu)缺點（P10）8.金屬卡賓的相關(guān)反應(yīng)（開環(huán)易位聚合）、飛來飛去原理（第一章的課件上）第二章1.反應(yīng)型功能高分子材料的概念（P25，名詞解釋）2.高分子化學(xué)反應(yīng)試劑的概念、特點（P25）、類型（P27）3.高分子化學(xué)反應(yīng)催化劑的概念、特點（P25）、類型（P45）4.發(fā)展高分子化學(xué)反應(yīng)試劑和高分子化學(xué)反應(yīng)催化劑的目的（P26）5.固相合成中載體的要求（P37）6.多肽的固相合成（P38）：（固相合成的兩種組成，本身要求；如何使連接基不斷裂；為什么多肽能固相合成，有何優(yōu)勢，為什么中間體要和載體相連：P37-38）需要認真仔細地看這一部分的內(nèi)容7.能夠進行固相合成的原因、有何優(yōu)勢（P37）第三章1.載流子的種類（P58）2.導(dǎo)電高分子材料的概念、類型及其各類型的概念（P58）3.復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料和本征型導(dǎo)電高分子材料為NTC或PTC？4.NTC、PTC兩者的概念、原理（P59）5.PTC效應(yīng)的概念以及兩種理論解釋（Ｐ62）本征型材料為什么有NTC6.為什么復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的PTC效應(yīng)在一定的溫度區(qū)域？（P63）7.摻雜的概念、原因、為什么摻雜后導(dǎo)電變好（P72）8.溫度與電子導(dǎo)電聚合物電導(dǎo)率之間的關(guān)系（P74）9.為什么“只能稱其為半導(dǎo)體材料”（P71）第五章1.高分子液晶的概念（Ｐ154）2.高分子液晶的分類：按晶形、形成過程、結(jié)構(gòu)三種分類（P155-159）3.高分子液晶的組成及其作用：致晶單元、連接結(jié)構(gòu)、高分子鏈4.高分子液晶的影響因素（P160）5.溶致型主鏈高分子液晶的應(yīng)用（P165）第六章1.功能膜的概念及兩個指標（P189）2.膜分離機制：過篩分離機制、溶解擴散機制（P190）3.膜分離過程的驅(qū)動力（P190）4.陰陽離子交換膜（圖）：電滲析，海水淡化，濃稀室第七章1.光敏高分子材料的定義（P225）2.Jablonsky光能耗散圖，Ｓ1和Ｔ1在性質(zhì)上的區(qū)別，為什么三線態(tài)T1比單線態(tài)S1的壽命長？（課件）3.f1、vr、ic、ics、phos各表示什么（P226）4.光引發(fā)劑和光敏劑的定義、特點（P227）5.光敏劑的作用機理（三種，P228）6.光聚合反應(yīng)的分類（P228）7.光降解反應(yīng)的概念，光降解過程三形式（P229）8.光致刻蝕機理（P235）第八章1.吸附性高分子材料的定義、分類（P270）2.合成高分子材料的種類（P270）3.P271為什么微孔離子交換樹脂有中毒現(xiàn)象第九章1.醫(yī)用高分子材料的特殊要求（P305）2.生物惰性高分子材料的概念（P310）3.高分子藥物的概念（P330）第十章1.納米效應(yīng)原理（第一段）、四四種效應(yīng)。（P342）第一章功能高分子材料總論功能高分子概述：功能高分子材料是指那些具有獨特物理特性（如光，電，磁燈）或化學(xué)特性（如反應(yīng)，催化等）或生物特性（治療，相容，生物降解等）的新型高分子材料主要研究目標和內(nèi)容：新的制備方法研究，物理化學(xué)性能表征，結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系研究，應(yīng)用開發(fā)研究。功能高分子材料的分類方法：采用按其性質(zhì)、功能劃分:①反應(yīng)性高分子材料，包括高分子試劑、高分子催化劑和高分子染料，特別是高分子固相合成試劑和固定化酶試劑等。②光敏型高分子，包括各種光穩(wěn)定劑、光刻膠，感光材料、非線性光學(xué)材料、光導(dǎo)材料和光致變色材料等。③電活性高分子材料，包括導(dǎo)電聚合物、能量轉(zhuǎn)換型聚合物、電致發(fā)光和電致變色材料以及其他電敏感性材料等。④膜型高分子材料，包括各種分離膜、緩釋膜和其他半透性膜材料、離子交換樹脂、高分子螯合劑、高分子絮凝劑等。⑤吸附型高分子材料，包括高分子吸附性樹脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。⑥高性能工程材料，如高分子液晶材料，耐高溫高分子材料、高強高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纖維材料、生物降解高分子等。⑦高分子智能材料，包括高分子記憶材料、信息存儲材料和光、磁、pH、壓力感應(yīng)材料等。構(gòu)效關(guān)系：功能高分子材料的性能與其化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)和宏觀形態(tài)存在的關(guān)系。聚合物骨架的種類和形態(tài)的影響（構(gòu)效關(guān)系分析）；根據(jù)形成高分子骨架的聚合物的類型，功能高分子可分為：聚乙烯型為代表的飽和碳鏈聚合物；（柔順性好）以聚酯、聚酰胺骨架為代表的聚合物；（強度較高）以多糖和肽鏈為代表的天然（改性）高分子；（生物相容性好）以聚吡咯、聚乙炔、聚苯為主鏈，帶有線型共軛結(jié)構(gòu)的；（導(dǎo)電材料）以聚芳香內(nèi)酰胺為主鏈的梯形聚合物；（高的力學(xué)性能，主鏈型高分子液晶）構(gòu)效關(guān)系分析：官能團的性質(zhì)與聚合物功能之間的關(guān)系：功能高分子材料的性質(zhì)主要取決于所含的官能團。（高分子骨架僅起輔助作用）功能高分子材料的性質(zhì)主要取決于聚合物骨架與官能團協(xié)同作用。（固相合成用高分子試劑）官能團在功能高分子材料中僅起輔助作用。（如改善溶解性、降低玻璃化溫度等）官能團與聚合物骨架不能區(qū)分。（主鏈型液晶和導(dǎo)電聚合物）高分子效應(yīng)：帶有同樣功能基團的高分子化合物的化學(xué)和物理性質(zhì)不同于其小分子類似物，這種由于引入高分子骨架后產(chǎn)生的性能差別被定義為高分子效應(yīng)。溶解度下降效應(yīng)高分子骨架的機械支撐作用高分子骨架的模板效應(yīng)高分子骨架的穩(wěn)定作用高分子骨架在功能高分子材料中的其他作用功能高分子材料的制備策略主要有三種（優(yōu)缺點）：通過功能型小分子材料的高分子化；已有高分子材料的功能化和多功能材料的復(fù)合。第二章反應(yīng)型高分子材料反應(yīng)型高分子材料：具有化學(xué)活性，且應(yīng)用在化學(xué)反應(yīng)過程中的功能高分子材料，包括高分子試劑和高分子催化劑兩大類。具有不溶性，多孔性，高選擇性和化學(xué)穩(wěn)定性，大大改進了化學(xué)反應(yīng)的工藝過程，且可回收再用等特點高分子化學(xué)反應(yīng)試劑：小分子試劑經(jīng)過高分子化，在聚合物骨架上引入反應(yīng)活性基團，得到具有化學(xué)試劑功能的高分子化合物。(消耗自身)發(fā)展高分子化學(xué)試劑和高分子催化劑的目的（為什么要小分子高分子化）高分子試劑與高分子催化劑的優(yōu)越性（1）簡化操作，后處理較簡單：在反應(yīng)完成后可方便地借助固-液分離方法將高分子試劑或高分子催化劑與反應(yīng)體系中其他組分相互分離。（2）易回收、再生和重復(fù)使用:可降低成本和減少環(huán)境污染。（3）可以提高試劑的穩(wěn)定性和安全性:（4）可應(yīng)用于組合化學(xué)合成，實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的自動化:（5）化學(xué)反應(yīng)的選擇性更高:利用高分子載體的空間立體效應(yīng)，可實現(xiàn)立體選擇合成及分離。(6)可以提供在均相反應(yīng)條件下難以達到的反應(yīng)環(huán)境；高分子反應(yīng)試劑：高分子氧化還原試劑，高分子鹵代試劑，高分子?；噭貉趸€原試劑：醌型，硫醇型，吡啶型二茂鐵型，多核芳香雜環(huán)型。鹵代試劑：二鹵化磷型，N-鹵代酰亞胺型，三價碘型。?；噭ǚ謩e使氨基，羧基和羥基生成酰胺，酸酐和酯類化合物）：高分子活性酯和高分子酸酐。高分子載體上的固相合成含義：采用不溶于反應(yīng)體系的低交聯(lián)度高分子材料作為載體，將反應(yīng)試劑通過與高分子上活性基的反應(yīng)固定于其上。反應(yīng)過程中中間產(chǎn)物始終與載體相連，從而使有機合成在固相上進行。反應(yīng)完成后再將產(chǎn)物從載體上脫下。優(yōu)勢：分離純化步驟簡化；反應(yīng)總產(chǎn)率高；合成方法可程序化、自動化進行。意義：可進行分子設(shè)計，合成有特定序列的高分子：含124個氨基酸殘基的核糖核酸酶A 含188個氨基酸殘基的人類生長激素固相合成包括無機固相合成和有機固相合成兩種類型。（有哪幾部分組成）整個反應(yīng)是一個非均相反應(yīng)多肽固相合成載體選擇的原則：要求載體在反應(yīng)體系中（包括溶劑和試劑）不溶解；有一定剛性和柔性，機械穩(wěn)定性好；功能基分布均勻，可定量分析；功能基易被反應(yīng)試劑接近；固相無副反應(yīng)；易于再生，重復(fù)使用。最常用交聯(lián)珠狀的P(St-co-DVB)合成高分子催化劑多肽合成中的載體：（氯甲基化苯乙烯-二乙烯基苯）共聚物：如何保證中間體不分離，有保護多肽的固相合：如何保證中間體不分離，有保護高分子催化劑類型：高分子酸堿催化劑；高分子金屬絡(luò)合物催化劑；高分子相轉(zhuǎn)移催化劑。第三章導(dǎo)電高分子材料導(dǎo)電高分子：具有明顯聚合物特征，當(dāng)在材料兩端加上一定電壓，在材料中有明顯電流通過，即具有導(dǎo)體性質(zhì)的高分子材料。一般為其本身或經(jīng)過“摻雜”后具有導(dǎo)電性的一類高分子材料。材料的導(dǎo)電性是由于物質(zhì)內(nèi)部存在的帶電粒子的移動引起的。這些帶電粒子可以是正、負離子，也可以是電子或空穴，統(tǒng)稱為載流子。載流子在外加電場作用下沿電場方向運動，就形成電流?？梢姡牧蠈?dǎo)電性的好壞，與物質(zhì)所含的載流子數(shù)目及其運動速度有關(guān)。復(fù)合型：普通聚合物+導(dǎo)電粉末（如防靜電塑料袋、導(dǎo)電膠）本征型（結(jié)構(gòu)型）：依靠分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)電①復(fù)合型導(dǎo)電高分子（基本概念）是以普通的絕緣聚合物為主要基質(zhì)（成型物質(zhì)），并在其中摻入較大量的導(dǎo)電填料配制而成的。因此，無論在外觀形式和制備方法方面，還是在導(dǎo)電機理方面，都與摻雜型結(jié)構(gòu)導(dǎo)電高分子完全不同。②結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子是指高分子材料本身或經(jīng)少量摻雜后具有導(dǎo)電性的高分子物質(zhì),一般由電子高度離域的共軛聚合物經(jīng)過適當(dāng)電子給體或受體摻雜后制得。③離子型導(dǎo)電高分子通常又叫高分子固體電解質(zhì)，其導(dǎo)電時的載流子主要是離子。電子型導(dǎo)電高分子指的是以共軛高分子為主體的導(dǎo)電高分子材料,導(dǎo)電時的載流子是電子(或空穴)，這類材料是目前世界上導(dǎo)電高分子材料研究開發(fā)的重點。導(dǎo)電高分子材料的共同特征－交替的單鍵、雙鍵共軛結(jié)構(gòu)復(fù)合型導(dǎo)電高分子的導(dǎo)電機理：導(dǎo)電原理：滲流理論，隧道導(dǎo)電理論，PTC效應(yīng)（熱膨脹說，晶區(qū)破壞說）；結(jié)構(gòu)特征：分子內(nèi)具有非常大的共軛π電子體系。導(dǎo)電填料對導(dǎo)電性能的影響(滲流理論)實驗發(fā)現(xiàn)，將各種金屬粉末或碳黑顆粒混入絕緣性的高分子材料中后，材料的導(dǎo)電性隨導(dǎo)電填料濃度的變化規(guī)律大致相同。在導(dǎo)電填料濃度較低時，材料的電導(dǎo)率隨濃度增加很少，而當(dāng)導(dǎo)電填料濃度達到某一值時，電導(dǎo)率急劇上升，變化值可達10個數(shù)量級以上。超過這一臨界值以后，電導(dǎo)率隨濃度的變化又趨緩慢。電導(dǎo)率發(fā)生突變的導(dǎo)電填料濃度稱為“滲濾閾值”。（形成導(dǎo)電通路是導(dǎo)電的主要原因）隧道導(dǎo)電理論在導(dǎo)電分散相的濃度還不足以形成網(wǎng)絡(luò)時，復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料具備一定導(dǎo)電性能。---非接觸導(dǎo)電現(xiàn)象。解釋：導(dǎo)電粒子接近到一定距離時，在分子熱振動時電子可以在電場作用下通過相鄰導(dǎo)電粒子之間形成的某種隧道實現(xiàn)定向遷移，完成導(dǎo)電過程。半導(dǎo)體到導(dǎo)體的實現(xiàn)途徑－摻雜：在共軛有機分子中σ電子是無法沿主鏈移動的，而π電子雖較易移動，但也相當(dāng)定域化，因此必需移去主鏈上部分電子(氧化)或注入數(shù)個電子(還原)，這些空穴或額外電子可以在分子鏈上移動，使此高分子成為導(dǎo)電體。氧化摻雜:[CH]n+3x/2I2——>[CH]nx++xI3-{導(dǎo)電機理}碘分子從聚乙炔抽取一個電子形成I3－，聚乙炔分子形成帶正電荷的自由基陽離子，在外加電場作用下雙鍵上的電子可以非常容易地移動，結(jié)果使雙鍵可以成功地延著分子移動，實現(xiàn)其導(dǎo)電能力還原摻雜:[CH]n+xNa——>[CH]nx-+xNa+導(dǎo)電高分子的摻雜則是通過氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)的。摻雜的方式主要有兩種：化學(xué)摻雜法，即通過加入第二種不同氧化態(tài)的物質(zhì)，使之與聚合物接觸并反應(yīng)；電化學(xué)摻雜法，即聚合物作為電極，摻雜劑作為電解質(zhì)，在通電條件下使聚合物鏈發(fā)生氧化還原反應(yīng)而直接改變其荷電狀態(tài)。高分子材料導(dǎo)電能力的影響因素（老師上課時提到的重點）①摻雜率對導(dǎo)電高分子材料導(dǎo)電能力的影響摻雜率小時，電導(dǎo)率隨著摻雜率的增加而迅速增加；當(dāng)達到一定值后，隨摻雜率增加的變化電導(dǎo)率變化很小，此時為飽和摻雜率。②共軛鏈長度對導(dǎo)電高分子材料導(dǎo)電能力的影響π電子運動的波函數(shù)在沿著分子鏈方向有較大的電子云密度，并且隨著共軛鏈長度的增加，這種趨勢更加明顯，導(dǎo)致聚合物電導(dǎo)率的增加。③溫度對導(dǎo)電高分子材料導(dǎo)電能力的影響對金屬晶體，溫度升高引起的晶格振動阻礙其在晶體中的自由運動；而對于聚乙炔，溫度的升高有利于電子從分子熱振動中獲得能量，克服其能帶間隙，實現(xiàn)導(dǎo)電過程。負溫度系數(shù)效應(yīng)（NTC）導(dǎo)電高分子中高分子基料的作用是將導(dǎo)電顆粒牢固地粘結(jié)在一起，使導(dǎo)電高分子具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性，同時它還賦予材料加工性。高分子材料的性能對導(dǎo)電高分中的機械強度、耐熱性、耐老化性都有十分重要的影響。導(dǎo)電填料在復(fù)合型導(dǎo)電高分子中起提供載流子的作用，因此，它的形態(tài)、性質(zhì)和用量直接決定材料的導(dǎo)電性。高分子材料一般為有機材料，而導(dǎo)電填料則通常為無機材料或金屬。兩者性質(zhì)相差較大，復(fù)合時不容易緊密結(jié)合和均勻分散，影響材料的導(dǎo)電性，故通常還需對填料顆粒進行表面處理。如采用表面活性劑、偶聯(lián)劑、氧化還原劑對填料顆粒進行處理后，分散性可大大增加。復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的PTC效應(yīng)即正溫度系數(shù)效應(yīng)，指材料的電阻率隨著溫度的升高而升高的現(xiàn)象。與傳統(tǒng)的熱敏性陶瓷材料相比，其PTC效應(yīng)只發(fā)生在特定溫度范圍，一般在200oC以下。機理：熱膨脹說，晶區(qū)破壞說電子型導(dǎo)電高分子指的是以共軛高分子為主體的導(dǎo)電高分子材料,導(dǎo)電時的載流子是電子(或空穴)第五章高分子液晶材料液晶高分子：某些液晶分子可連接成大分子，或者可通過官能團的化學(xué)反應(yīng)連接到高分子骨架上。這些高分子化的液晶在一定條件下仍可能保持液晶的特征，就形成高分子液晶。構(gòu)成：致晶單元+高分子鏈NS纖維NS纖維影響聚合物液晶形態(tài)和性能的因素（內(nèi)外因素）：第六章高分子功能膜材料功能膜：高分子功能膜是一種具有選擇性透過能力的膜型材料，也是具有特殊傳質(zhì)功能的高分子材料，通常稱為分離膜，也稱功能膜。按被分離物質(zhì)粒度大?。何V膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜按膜結(jié)構(gòu)和形態(tài)不同分：密度膜膜分離機理：過篩和溶解-擴散作為分離膜，兩個重要的指標是膜的透過性和選擇性。透過性是指測定物質(zhì)單位時間透過單位面積分離膜的絕對量。選擇性是指在同等條件下測定物質(zhì)透過量與參考物質(zhì)透過量之比。膜分離機制：過篩分離機制、溶解擴散機制：過篩原理，依膜表面平均孔徑的大小而區(qū)分為微濾（0.1-10?）、超濾（2-100?）、納濾（0.5-5?），以截留水和非水溶液中不同尺寸的溶質(zhì)分子。溶解擴散機制：溶解性擴散性差異是分離的基礎(chǔ)在膜分離技術(shù)中通常將孔徑小于1?的膜稱為密度膜。這樣的膜的分離或傳質(zhì)機理不同于多孔膜的篩分機理，而是溶解--擴散；升高溫度至Tg，可提高溶解擴散速率，但選擇性降低膜分離過程驅(qū)動力的機制（1）濃度差驅(qū)動力（2）壓力差驅(qū)動力（3）電場驅(qū)動力電滲析：在鹽的水溶液（如氯化鈉溶液）中置入陰、陽兩個電極，并施加電場，則溶液中的陽離子將移向陰極，陰離子則移向陽極，這一過程稱為電泳。如果在陰、陽兩電極之間插入一張離子交換膜（陽離子交換膜或陰離子交換膜），則陽離子或陰離子會選擇性地通過膜，這一過程就稱為電滲析。電滲析的核心是離子交換膜。在直流電場的作用下，以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來，實現(xiàn)溶液的淡化、濃縮及鈍化；也可通過電滲析實現(xiàn)鹽的電解，制備氯氣和氫氧化鈉等。陰陽離子交換膜（圖）：電滲析，海水淡化，濃稀室第七章光敏高分子材料光敏（感光）功能高分子材料是在光參量作用下能夠表現(xiàn)出某些特殊物理或化學(xué)性能的高分子材料。感光性高分子包括光導(dǎo)電材料、光電轉(zhuǎn)換材料、光能儲存材料、光記錄材料、光致變色材料和光致抗蝕材料等當(dāng)分子軌道里所有電子都配對時（↑↓），自旋量子數(shù)的代數(shù)和等于零，則多重態(tài)(2S+1)＝1。即呈一條譜線。這種狀態(tài)稱為單線態(tài)，用S表示。基態(tài)時的單線態(tài)稱為基態(tài)單線態(tài)，記作S0。大多數(shù)成鍵電子基態(tài)時都處于單線態(tài)。但也有少數(shù)例外，如氧分子在基態(tài)時，電子自旋方向相同，稱為基態(tài)三線態(tài)，記作T0。由S0向Tj的直接躍遷是禁阻的，也就是說不可能f1:熒光過程

vr:振動弛豫

ic:熱能耗散

isc：級間竄由S0向Tj的直接躍遷是禁阻的，也就是說不可能f1:熒光過程

vr:振動弛豫

ic:熱能耗散

isc：級間竄躍

phos:磷光過程

電子從基態(tài)最高占有分子軌道激發(fā)到最低空分子軌道的能量最為有利。因此，在光化學(xué)反應(yīng)中，最重要的是與反應(yīng)直接相關(guān)的第一激發(fā)態(tài)S1和T1。S1和T1在性質(zhì)上有以下的區(qū)別：(a)三線態(tài)T1比單線態(tài)S1的能量低。(b)三線態(tài)T1的壽命比單線態(tài)S1的長。(c)三線態(tài)T1的自由基性質(zhì)較強，單線態(tài)S1的離子性質(zhì)較強。從S1出發(fā)，激發(fā)電子可能表現(xiàn)出以下三種行為：(a)發(fā)出熒光回到S0（輻射）。(b)經(jīng)由熱能耗散而失去振動能回到S0(非輻射)。(c)通過級間竄躍實現(xiàn)S1向T1的轉(zhuǎn)變。（a）和（b）兩個過程因與化學(xué)過程無關(guān)，故亦稱失活過程。S1向T1的級間竄躍是光化學(xué)反應(yīng)的重要過程。由于級間竄躍改變電子的自旋方向，所以比內(nèi)部轉(zhuǎn)化過程緩慢，一般需要10-6s左右。從T1出發(fā)，激發(fā)電子可能表現(xiàn)出兩種行為：（a）通過系間竄躍返回S0。（b）發(fā)出磷光回到S0。上述兩種過程都需要改變自旋方向，所以是慢過程。分子從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)吸收的能量，要比從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)放出的能量大。因為分子從基態(tài)到激發(fā)態(tài)吸收的能量包括三部分：躍遷能、振動能和轉(zhuǎn)動能。而回到基態(tài)時，則只放出躍遷能，振動能和轉(zhuǎn)動能都在分子內(nèi)部消耗掉了。單線態(tài)S1的壽命(10-8s)比三線態(tài)T1的(10-2s)短得多。換言之，三線態(tài)分子在體系中將比單線態(tài)分子存在的時間長得多。正因為如此，三線態(tài)分子與其他物質(zhì)碰