04《精細化工概論》第四章功能高分子全解

第四章功能高分子一、概述高分子的概念始于20世紀20年代，但應(yīng)用更早。60年代以后，特種高分子和功能高分子得到發(fā)展。1.基本概念

通用高分子材料：應(yīng)用面廣量大，價格較低。根據(jù)其性質(zhì)和用途可分為五個大類：化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑。

1.1精細高分子定義：所謂特種是指具有特定的性能，如耐高溫、高強度、高絕緣性、光導性等，這類高分子材料品種多，用途較為專一，且產(chǎn)量小，價格貴，與大量生產(chǎn)的有機高分子相對應(yīng)，稱之為精細高分子。

1.2功能高分子定義：人們把利用高分子本身結(jié)構(gòu)或聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的特點，并引人功能性基團，形成具有某種特殊功能的新型高分子材料，通稱為"功能高分子"。

功能：指從外部向材料輸入信號時，材料內(nèi)部發(fā)生質(zhì)和量的變化而產(chǎn)生輸出的特性。例如，材料在受到外部光的輸入時，材料可以輸出電性能，稱為材料的光電功能；材料在受到多種介質(zhì)作用時，能有選擇地分離出其中某些介質(zhì)，稱為材料的選擇分離性。此外，如壓電性、藥物緩釋放性等，都屬于功能的范疇。因此：功能高分子是指當有外部刺激時，能通過化學或物理的方法做出相應(yīng)的高分子材料。

功能高分子是目前高分子學科中發(fā)展最快、研究最活躍的新領(lǐng)域。2功能高分子分類

2.1書中(1)具有分離功能的高分子

(2)高分子試劑

(3)高分子催化劑

(4)醫(yī)用高分子和高分子藥物

(5)其他2.2功能高分子材料的品種和分類功能高分子光敏高分子導電高分子高分子催化劑與試劑微生物降解高分子生物醫(yī)藥高分子高分子吸附劑高分子膜高吸水性樹脂交換型高分子感光樹脂光致變色高分子光導電高分子高分子半導體高分子導體超導高分子離子交換樹脂電子交換樹脂高分子藥物醫(yī)用高分子仿生高分子發(fā)展功能高分子材料可以獲得較高的經(jīng)濟效益。

表1-1各種高分子材料的產(chǎn)量和價格比*品種主要產(chǎn)品舉例產(chǎn)量/萬噸/年價格比通用高分子材料LDPE，HDPE，PVC，PP，PS＞10001中間高分子材料ABS，PMMA100～10001～2工程高分子材料PA，PC，POM，PBT，PPO20～802～4特種高分子材料有機氟材料，耐熱性高分子，各種功能高分子1～2010～100*價格比以通用高分子為1計。二、功能高分子的合成方法

(1)功能單體聚合或縮聚反應(yīng)(2)高分子的功能化反應(yīng)(3)與功能材料復合

三、離子交換樹脂離子交換樹脂聚合物骨架功能基

可交換離子

1、組成2、分類按母體材質(zhì)分為：無機和有機兩大類。按其他分類3、離子交換樹脂的制備4、離子交換樹脂的應(yīng)用

4、1功能：（1）離子交換的功能，最基本功能，利用此性質(zhì)可以實現(xiàn)高純水、軟水、含鹽水的制備或處理,離子交換反應(yīng)實現(xiàn)；（2）吸附功能：吸附極性物質(zhì)如有機氣體、水、金屬等進行吸附重而實現(xiàn)有機物及金屬的回收。

4、2水凈化應(yīng)用在實際應(yīng)用當中需根據(jù)原水水質(zhì)、出水要求、生產(chǎn)能力等來確定合適的離子交換工藝。（1）樹脂的選擇和處理（2）裝柱（3）交換（4）再生1)再生劑種類強酸性陽樹脂用HCl或H2SO4等強酸弱酸性陽樹脂用HCl、H2SO4再生；強堿性陰樹脂用NaOH等強堿，弱堿性陰樹脂用NaOH，Na2CO3、NaHCO3等再生。2)再生劑用量樹脂的交換和再生均按等當量進行。理論上，再生劑可以恢復樹脂的交換容量，但實際上再生劑用量比理論值大得多。圖為三塔式移動床，由交換塔、再生塔和清洗塔組成。運行時，原水由交換塔下部逆流而上，把整個樹脂層承托起來并與之交換離子。一段時間后，當出水離子開始穿透時，停止進水，并由塔下排水。排水時樹脂層下降(稱為落床)，由塔底排出部分已飽和的樹脂，同時浮球閥自動打開，放入等量已再生好的樹脂。連續(xù)式離子交換器工作過程四、高吸水性樹脂1、定義：可吸收相當于自身重量幾百倍到幾千倍的水。2、分類：大致4種。3、合成：舉出淀粉類高吸水性樹脂的制備方法。原料：淀粉、丙烯腈、硝酸鈰胺原理：制備工藝：4、特性

從化學組成和分子結(jié)構(gòu)看，高吸水性樹脂是分子中含有親水性基團和疏水性基團的交聯(lián)型高分子。①吸水性②保水性③吸水狀態(tài)的凝膠強度④熱和光的穩(wěn)定性

5高吸水性樹脂的應(yīng)用（1）日常生活

嬰兒一次性尿布、宇航員尿巾、婦女衛(wèi)生用品、餐巾、手帕、繃帶、脫脂棉等。（2）農(nóng)用保水劑

例如，將300g砂子與0.3g（0.1％）高吸水性樹脂混合，加入100g