功能高分子材料習(xí)題集

.陽離子交換樹脂：將能解離出陽離子、并能與外來陽離子進(jìn)行交換的樹脂稱作陽離子交換樹脂，從酸堿性的角度看，可以認(rèn)為陽離子交換樹脂相當(dāng)于高分子多元酸。7.陰離子交換樹脂：將能解離出陰離子、并能與外來陰離子進(jìn)行交換的樹脂稱作陰離子交換樹脂，從酸堿性的角度看，陰離子交換樹脂相當(dāng)于高分子多元堿。8.離子交換樹脂的分類按交換基團(tuán)的性質(zhì)分類：陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩大類。陽離子交換樹脂有R—SO3H為強(qiáng)酸型、R—PO(OH)2為中酸型、R—COOH為弱酸型；陰離子交換樹脂有R3—NCl為強(qiáng)堿型、R—NH2(伯胺)、R—NR’H(仲胺)、R—NR’’2、(叔胺)為弱堿型。按樹脂的物理結(jié)構(gòu)分類：凝膠型、大孔型和載體型凝膠型：凡外觀透明、具有均相高分子凝膠結(jié)構(gòu)的離子交換樹脂統(tǒng)稱為凝膠型離子交換樹脂。這類樹脂表面光滑，球粒內(nèi)部沒有大的毛細(xì)孔。在水中會溶脹成凝膠狀，并呈現(xiàn)大分子鏈的間隙孔。大孔型：大孔型離子交換樹脂外觀不透明，表面粗糙，為非均相凝膠結(jié)構(gòu)。即使在干燥狀態(tài)，內(nèi)部也存在不同尺寸的毛細(xì)孔，孔徑一般為幾納米至幾百納米，比表面積可達(dá)每克樹脂幾百平方米，可在非水體系中起離子交換和吸附作用。載體型：一般是將離子交換樹脂包覆在硅膠或玻璃珠等表面上制成，是一種特殊用途樹脂，主要用作液相色譜的固定相。9.吸附樹脂的分類吸附樹脂目前尚無統(tǒng)一的分類方法，通常按其化學(xué)結(jié)構(gòu)分為以下幾類。（1）非極性吸附樹脂指樹脂中電荷分布均勻，在分子水平上不存在正負(fù)電荷相對集中的極性基團(tuán)的樹脂。代表性產(chǎn)品為由苯乙烯和二乙烯基苯聚合而成的吸附樹脂。(2)中極性吸附樹脂這類樹脂的分子結(jié)構(gòu)中存在酯基等極性基團(tuán)，樹脂具有一定的極性。（3）極性吸附樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有酰胺基、亞砜基、腈基等極性基團(tuán)，這些基團(tuán)的極性大于酯基。（4）強(qiáng)極性吸附樹脂強(qiáng)極性吸附樹脂含有極性很強(qiáng)的基團(tuán)，如吡啶、氨基等。10.強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂的制備強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂絕大多數(shù)為聚苯乙烯系骨架，通常采用懸浮聚合法合成樹脂，獲得的球狀共聚物稱為“白球”；然后將白球用二氯乙烷或四氯乙烷、甲苯等有機(jī)溶劑溶脹，用濃硫酸或氯磺酸等磺化。通常稱磺化后的球狀共聚物為“黃球”。強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂的制備實(shí)例：配方:苯乙烯80g；二乙烯基苯（純度50％）20g；BPO1g；明膠5g；去離子水500mL工藝：將1gBPO溶于80g苯乙烯與20g二乙烯基苯（純度50％）的混合單體中。攪拌下加入含有5g明膠的500mL去離子水中，分散至所預(yù)計(jì)的粒度。從70℃逐步升溫至95℃，反應(yīng)8～10h，得球狀共聚物。過濾、水洗后于100～120℃下烘干。即成“將100g干燥球狀共聚物置于二氯乙烷中溶脹。加入500g濃硫酸（98％），于95～100℃下加熱磺化5～10h。反應(yīng)結(jié)束后，蒸去溶劑，過剩的硫酸用水慢慢洗去。然后用氫氧化鈉處理，使之轉(zhuǎn)換成Na型樹脂，即得成品。11.弱酸型陽離子交換樹脂的制備弱酸型陽離子交換樹脂大多為聚丙烯酸系骨架，因此可用帶有功能基的單體直接聚合而成。其中，－COOH即為交換基團(tuán)。弱酸型陽離子交換樹脂的制備實(shí)例：配方:丙烯酸甲酯90g；二乙烯基苯10g；BPO1gPVA0.1%；去離子水500mL工藝：將1gBPO溶于90g丙烯酸甲酯和10g二乙烯基苯的混合物中。攪拌下加入含有0.05％～0.1％聚乙烯醇的500mL去離子水中，分散成所需的粒度。于60下保溫反應(yīng)5～10h。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，過濾、水洗，于100℃將經(jīng)干燥的樹脂置于2L濃度為lmol/L的氫氧化鈉乙醇溶液中，加熱回流約10h，然后冷卻過濾，用水和稀鹽酸洗滌，再用水洗滌數(shù)次，最后在100℃12.丙烯酸其酯類單體先聚合再水解制備弱酸型陽離子交換樹脂的反應(yīng)歷程。13.強(qiáng)堿型陰離子交換樹脂的制備強(qiáng)堿型陰離子交換樹脂主要以季胺基作為離子交換基團(tuán)，以聚苯乙烯作骨架。制備方法是：將聚苯乙烯系白球進(jìn)行氯甲基化，然后利用苯環(huán)對位上的氯甲基的活潑氯，定量地與各種胺進(jìn)行胺基化反應(yīng)。苯環(huán)可在路易氏酸如ZnCl2，AlCl3，SnCl4等催化下，與氯甲醚氯甲基化。所得的中間產(chǎn)品通常稱為“氯球”。用氯球可十分容易地進(jìn)行胺基化反應(yīng)。Ⅰ型與Ⅱ型季胺類強(qiáng)堿樹脂的性質(zhì)略有不同。Ⅰ型的堿性很強(qiáng)，對OH－離子的親合力小。當(dāng)用NaOH再生時(shí)，效率很低，但其耐氧化性和熱穩(wěn)定性較好。Ⅱ型引入了帶羥基的烷基，利用羥基吸電子的特性，降低了胺基的堿性，再生效率提高。但其耐氧化性和熱穩(wěn)定性相對較差。由于氯甲基化毒性很大，故樹脂的生產(chǎn)過程中的勞動(dòng)保護(hù)是一重大問題。14.弱堿型陰離子交換樹脂的制備利用羧酸類基團(tuán)與胺類化合物進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，可制得含酰胺基團(tuán)的弱堿型陰離子交換樹脂。例如將交聯(lián)的聚丙烯酸甲酯在二乙烯基苯或苯乙酮中溶脹，然后在130～150℃15.大孔型離子交換樹脂大孔型離子交換樹脂的特點(diǎn)是在樹脂內(nèi)部存在大量的毛細(xì)孔。無論樹脂處于干態(tài)或濕態(tài)、收縮或溶脹時(shí)，這種毛細(xì)孔都不會消失。凝膠型離子交換樹脂中的分子間隙為2～4nm，而大孔型樹脂中的毛細(xì)孔直徑可達(dá)幾nm至幾千nm。分子間隙為2nm的離子交換樹脂的比表面積約為lm2/g，而20nm孔徑的大孔型樹脂的比表面積高達(dá)幾千m2/g。若在大孔骨架上連接上交換功能基團(tuán)，就成為大孔型離子交換樹脂。大孔型樹脂的制備方法與凝膠型離子交換樹脂基本相同。重要的大孔型樹脂仍以苯乙烯類為主。與凝膠型樹脂相比，制備中有兩個(gè)最大的不同之處：一是二乙烯基苯含量大大增加，一般達(dá)85％以上；二是在制備中加入致孔劑。致孔劑可分為兩大類：一類為聚合物的良溶劑(溶脹劑)如甲苯；另一類為聚合物的不良溶劑，即單體的溶劑，聚合物的沉淀劑如脂肪醇。16.氧化還原樹脂氧化還原樹脂也稱電子交換樹脂，指帶有能與周圍活性物質(zhì)進(jìn)行電子交換、發(fā)生氧化還原反應(yīng)的一類樹脂。在交換過程中，樹脂失去電子，由原來的還原形式轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸问?，而周圍的物質(zhì)被還原。典型例子如下：氧化還原樹脂包括氫醌類、琉基類、吡啶類、二茂鐵類、吩噻嗪類等多種類型。（1）氫醌類氫醌、萘醌、葸醌等都可通過與醛類化合物進(jìn)行聚合而得到氧化還原樹脂，也可通過本身帶酚基的乙烯基化合物聚合得到氧化還原樹脂。（2）巰基類巰基類氧化還原樹脂一般是以苯乙烯-二乙烯基苯共聚物為骨架，通過化學(xué)反應(yīng)引入琉基得到的。（3）二茂鐵類二茂鐵類化合物是良好的氧化還原劑。在乙烯基單體中引入二茂鐵，再通過自由基聚合，即可得到氧化還原樹脂。17.兩性樹脂：將陰、陽交換基團(tuán)連接在同一交聯(lián)高分子樹脂骨架上的離子交換樹脂，。18.蛇籠樹脂:：分別含有兩種聚合物，一種帶有陽離子交換基團(tuán)，一種帶有陰離子交換基團(tuán)。其中一種聚合物是交聯(lián)的，而另一種是線型的，恰似蛇被關(guān)在籠網(wǎng)中，不能漏出，故形象地稱為“蛇籠樹脂”。在蛇籠樹脂中，可以是交聯(lián)的陰離子樹脂為籠，線型的陽離子樹脂為蛇，也可以是交聯(lián)的陽離子樹脂為籠，線型的陰離子樹脂為蛇。19.熱再生樹脂離子交換樹脂的最大不足是需要用酸堿再生。為了克服這種缺點(diǎn)，已經(jīng)發(fā)明了兩性樹脂。但普通的兩性樹脂再生時(shí)需用大量的水淋洗，仍覺不夠方便。為此，澳大利亞的科學(xué)家發(fā)明了能用熱水簡單再生的熱再生樹脂。20.螯合樹脂將既有離子鍵又有配價(jià)鍵的絡(luò)合物以基團(tuán)的形式連接到高分子鏈上，就得到螯合樹脂，螯合樹脂最常用的品種：（1）胺基羧酸類（EDTA類）EDTA類螯合樹脂可通過許多途徑制得。EDTA類螯合樹脂的制備路線（2）聚乙烯基吡啶類高分子骨架中帶有吡啶基團(tuán)時(shí)，對Cu2+，Ni2+，Zn2+等金屬離子有特殊的絡(luò)合功能。若在氮原子附近帶有羧基時(shí)，其作用更為明顯。幾種類型21.離子交換樹脂的質(zhì)量控制指標(biāo)有：交換容量強(qiáng)度溶出物粒徑樹脂的含水量比表面積、孔容、孔度、孔徑和孔徑分布22.離子交換樹脂的交換容量：是指單位質(zhì)量或單位體積樹脂可交換的離子基團(tuán)的數(shù)量的能力，即每克干樹脂或每毫升濕樹脂所能交換的離子的毫克當(dāng)量數(shù)，meq/g(干)或meq/mL(濕)。根據(jù)測定方法不同，有全交換容量、工作交換容量、再生交換容量等。全交換容量表示每單位數(shù)量(重量或體積)樹脂能進(jìn)行離子交換反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)的總量。工作交換容量表示樹脂在某一定條件下的離子交換能力，它與樹脂種類和總交換容量，以及具體工作條件如溶液的組成、流速、溫度等因素有關(guān)。再生交換容量表示在一定的再生劑量條件下所取得的再生樹脂的交換容量、表明樹脂中原有化學(xué)基團(tuán)再生復(fù)原的程度。23.離子交換樹脂的應(yīng)用（1）水處理：包括水質(zhì)的軟化、水的脫鹽和高純水的制備等。水處理是離子交換樹脂最基本的用途之一。（2）冶金工業(yè)：用于鈾、釷等超鈾元素、稀土金屬、重金屬、輕金屬、貴金屬和過渡金屬的分離、提純和回收方面。（3）原子能工業(yè)：包括核燃料的分離、提純、精制、回收等。用離子交換樹脂制備高純水，是核動(dòng)力用循環(huán)、冷卻、補(bǔ)給水供應(yīng)的唯一手段。（4）海洋資源利用：從許多海洋生物（例如海帶）中提取碘、溴、鎂等重要化工原料。在海洋航行和海島上，用離子交換樹脂以海水制取淡水是十分經(jīng)濟(jì)和方便的。（5）化學(xué)工業(yè)：用于多種無機(jī)、有機(jī)化合物的分離、提純，濃縮和回收；用于化學(xué)反應(yīng)催化劑，可大大提高催化效率，簡化后處理操作，避免設(shè)備的腐蝕。強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂能強(qiáng)烈吸水，可作干燥劑吸收有機(jī)溶劑或氣體中的水分。（6）食品工業(yè)：在制糖、釀酒、煙草、乳品、飲料、調(diào)味品等食品加工中都有廣泛的應(yīng)用。（7）醫(yī)藥衛(wèi)生：。如在藥物生產(chǎn)中用于藥劑的脫鹽、吸附分離、提純、脫色、中和及中草藥有效成分的提取等（8）環(huán)境保護(hù)：已普遍用于電鍍廢水、造紙廢水、礦冶廢水、生活污水，影片洗印廢水、工業(yè)廢氣等的治理。24.離子交換樹脂的定義是什么?試以甲基丙烯酸甲酯與二乙烯基苯為原料，采用懸浮聚合法合成弱酸性陽離子交換樹脂，寫出所用原材料和反應(yīng)的方程式。答：離子交換樹脂是一類帶有可離子化基團(tuán)的三維網(wǎng)狀高分子材料。所用原材料為：甲基丙烯酸甲酯；二乙烯基苯；BPO或其它引發(fā)劑；PVA或其它分散劑；去離子水。反應(yīng)方程式：第三章醫(yī)用高分子材料1.對生物醫(yī)用高分子材料材料的基本要求：(1)必須無毒，而且是化學(xué)惰性的。(2)與人體組織和血液相容性要好，不引起刺激、炎癥、致癌和過敏等反應(yīng)。(3)有所需的物理性能(尺寸、強(qiáng)度、彈性、滲透性等)，并能在使用期間保持其不變。(4)容易制備、純化、加工和消毒。2.對高分子材料的抗血栓性研制是醫(yī)用高分子研究中的關(guān)鍵問題，至今尚未完全突破，是今后醫(yī)用高分子材料研究中的首要問題。3.日本醫(yī)用高分子專家櫻井靖久將醫(yī)用高分子分成如下的五大類：（1）與生物體組織不直接接觸的材料如藥劑容器、血漿袋、輸血輸液用具、注射器、化驗(yàn)室用品、手術(shù)室用品等。（2）與皮膚、粘膜接觸的材料醫(yī)療器械和用品，需與人體肌膚與粘膜接觸，但不與人體內(nèi)部組織、血液、體液接觸，因此要求無毒、無刺激，有一定的機(jī)械強(qiáng)度。如手術(shù)用手套、麻醉用品（吸氧管、口罩、氣管插管等）、診療用品（洗眼用具、耳鏡、壓舌片、灌腸用具、腸、胃、食道窺鏡導(dǎo)管和探頭、腔門鏡、導(dǎo)尿管等）、繃帶、橡皮膏等。人體整容修復(fù)材料，例如假肢、假耳、假眼、假鼻等，也都可歸入這一類中。（3）與人體組織短期接觸的材料用來制造在手術(shù)中暫時(shí)使用或暫時(shí)替代病變器官的人工臟器，如人造血管、人工心臟、人工肺、人工腎臟滲析膜、人造皮膚等。這類材料在使用中需與肌體組織或血液接觸，故一般要求有較好的生物體適應(yīng)性和抗血栓性。（4）長期植入體內(nèi)的材料人工臟器或醫(yī)療器具，一經(jīng)植入人體內(nèi)，將伴隨人的終生，不再取出。要求非常優(yōu)異的生物體適應(yīng)性和抗血栓性，并有較高的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定的化學(xué)、物理性質(zhì)。用這類材料制備的人工臟器包括：腦積水癥髓液引流管、人造血管、人工瓣膜、人工氣管、人工尿道、人工骨骼、人工關(guān)節(jié)、手術(shù)縫合線、組織粘合劑等。（5）藥用高分子包括大分子化藥物和藥物高分子。前者是指將傳統(tǒng)的小分子藥物大分子化，如聚青霉素；后者則指本身就有藥理功能的高分子，如陰離子聚合物型的干擾素誘發(fā)劑。4.將醫(yī)用高分子材料與活體組織的相互作用關(guān)系來分類:生物惰性高分子材料；生物活性高分子材料；生物吸收高分子材料5.高分子材料的生物相容性是指植入生物體內(nèi)的高分子材料與肌體之間的適應(yīng)性?？煞譃榻M織相容性和血液相容性兩種。組織相容性是指材料與人體組織，如骨骼、牙齒、內(nèi)部器官、肌肉、肌腱、皮膚等的相互適應(yīng)性；血液相容性則是指材料與血液接觸是不是會引起凝血、溶血等不良反應(yīng)。6.影響血小板在高分子材料表面粘附的因素①與材料表面能有關(guān)血小板的粘附與兩相界面自由能有更為直接的關(guān)系。界面自由能越小，材料表面越不活潑，則與血液接觸時(shí)，與血液中各成分的相互作用力也越小，故造成血栓的可能性就較小。②與材料的含水率有關(guān)抗血栓性較好的水凝膠，其含水率應(yīng)維持在65％～75％。③與材料表面疏水－親水平衡有關(guān)無論是疏水性聚合物還是親水性聚合物，都可在一定程度上具有抗血栓性。進(jìn)一步的研究表明，材料的抗血栓性，并不簡單決定于其是疏水性的還是親水性的，而是決定于它們的平衡值。一個(gè)親水－疏水性調(diào)節(jié)得較合適的聚合物，往往有足夠的吸附力吸附蛋白質(zhì)，形成一層隋性層，從而減少血小板在其上層的粘附。如用作人工心臟材料的聚醚型聚氨酯，具有微相分離的結(jié)構(gòu)，也是為達(dá)到這一目的而設(shè)計(jì)的。④與材料表面的電荷性質(zhì)有關(guān)人體中正常血管的內(nèi)壁是帶負(fù)電荷的，而血小板、血球等的表面也是帶負(fù)電荷的，由于同性相斥的原因，血液在血管中不會凝固。因此，對帶適當(dāng)負(fù)電荷的材料表面，血小板難于粘附，有利于材料的抗血栓性。⑤與材料表面的光滑程度有關(guān)將材料表面盡可能處理得光滑，以減少血小板、細(xì)胞成分在表面上的粘附和聚集，是減少血栓形成可能性的有效措施之一。7.可生物相容的高分子材料包括：肝素、尿激酶、前列腺素、白蛋白肝素是一種硫酸多糖類物質(zhì)，是最早被認(rèn)識的天然抗凝血產(chǎn)物之一。作用機(jī)理是催化和增強(qiáng)抗凝血酶與凝血酶的結(jié)合而防止凝血。8.血管內(nèi)壁是最完美的血液相容性表面。9.利用仿生學(xué)原理，在材料表面生成一層與血管內(nèi)壁相似的修飾層即為偽內(nèi)膜法。10.生物吸收性高分子材料在體液的作用下完成兩個(gè)步驟，即降解和吸收。前者往往涉及高分子主鏈的斷裂，使分子量降低，強(qiáng)度下降，溶解度增加。11.高分子材料在體內(nèi)最常見的降解反應(yīng)為水解反應(yīng)，包括酶催化水解和非酶催化水解。12.酶催化降解高分子：能夠通過酶專一性反應(yīng)降解的高分子13.非酶催化降解高分子：通過與水或體液接觸發(fā)生水解的高分子。14.已經(jīng)在臨床醫(yī)學(xué)獲得應(yīng)用的生物吸收性天然高分子材料包括蛋白質(zhì)和多糖兩類生物高分子。15.以“基因轉(zhuǎn)殖動(dòng)物”（transgenicanimals）來生產(chǎn)膠原蛋白的方法叫動(dòng)物工廠，目前仍處于研發(fā)階段，尚未工業(yè)生產(chǎn)。16.世界衛(wèi)生組織《基本藥物指南》推薦的明膠類血漿代用品是聚明膠肽注射液。17.含有纖維蛋白成分的新一代緊急外傷止血產(chǎn)品“血盾”速效止血粉已被列為中國人民解放軍裝備，并已正式走向社會應(yīng)用。18．生物吸收合成高分子多數(shù)屬于能在溫和生理?xiàng)l件下發(fā)生水解并被生物吸收的高分子，屬非酶催化水解，主要品種有：聚羥基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚二氧六環(huán)、聚α－氰基丙烯酸酯。19.美國Amicon公司研制的離子型水凝膠Ioplexl01是由聚乙烯基芐基三甲基銨氯化物與聚苯乙烯磺酸鈉通過離子鍵結(jié)合得到的。20.醫(yī)用高分子的發(fā)展方向(1)人工臟器的生物功能化、小型化、體植化(2)高抗血栓性材料的研制（3）發(fā)展新型醫(yī)用高分子材料（4）推廣醫(yī)用高分子的臨床應(yīng)用21．外科α-氰基丙烯酸酯用粘合劑進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)的方程式22.作為醫(yī)用高分子材料，有四個(gè)特殊的要求，分別是生物功能性、無毒、生物相容性和可加工性。23.可生物降解性高分子大多含有可水解基團(tuán)如醛、酯、酰胺、酸酐等。24.簡述血液相容性高分于材料的制取方法。答：1）使材料表面帶上負(fù)電荷的基團(tuán)；2）高分子材料的表面接枝改性（賦予強(qiáng)親水或強(qiáng)親油性）；3）制備具有微相分離結(jié)構(gòu)的材料；4）高分子材料表面引入入生物相容性物質(zhì)如肝素、尿激酶、前列腺素、白蛋白等；5）材料表面?zhèn)蝺?nèi)膜化。25.生物吸收性天然高分子材料包括蛋白質(zhì)（多肽類）和多糖兩類生物高分子；蛋白質(zhì)類有源于動(dòng)物的膠原、明膠；多糖類有源于動(dòng)物的甲殼質(zhì)、殼聚糖、透明質(zhì)酸；源于植物的纖維素、淀粉、海藻酸等。26.生物吸收合成高分子多數(shù)屬于能在溫和生理?xiàng)l件下發(fā)生水解并被生物吸收的高分子，屬非酶催化水解，結(jié)構(gòu)上多為含可水解基團(tuán)的縮合型高分子，如聚酯類、聚酸酐，最重要的品種有聚α－羥基酸酯、聚α－氰基丙烯酸酯等。27.在微相分離高分子材料中，國內(nèi)外研究得最活躍的是聚醚型聚氨酯，或稱聚醚氨酯。28.人工器官的研究已涉及到人體內(nèi)臟的絕大部分領(lǐng)域。研制的方向正向著小型化、體內(nèi)化和人體長期適應(yīng)方面發(fā)展。第四章高分子分離膜與膜分離技術(shù)1.分離膜：具有選擇透過功能的膜型材料，指能以特定形式限制和傳遞流體物質(zhì)的分隔兩相或兩部分的界面材料。2.膜的形式可以是固態(tài)的，也可以是液態(tài)的。被膜分隔的流體物質(zhì)可以是液態(tài)的，也可以是氣態(tài)的。膜至少具有兩個(gè)界面，膜通過這兩個(gè)界面與被分隔的兩側(cè)流體接觸并進(jìn)行傳遞。3.膜在生產(chǎn)和研究中的使用技術(shù)被稱為膜技術(shù)。4.膜分離過程的主要特點(diǎn)是以具有選擇透過性的膜作為分離的手段，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分子尺寸的分離和混合物組分的分離。5.膜分離過程的推動(dòng)力有濃度差、壓力差、電位差等。6.膜分離過程可概述為以下三種形式：滲析式膜分離、過濾式膜分離、液膜分離。7.屬于滲析式膜分離的有滲析和電滲析等；8.過濾式膜分離利用組分分子的大小和性質(zhì)差別所表現(xiàn)出透過膜的速率差別，達(dá)到組分的分離。屬于過濾式膜分離的有超濾、微濾、納濾、反滲透和氣體滲透等。9.根據(jù)分離膜的分離原理和推動(dòng)力的不同，可將其分為微孔膜、超過濾膜、反滲透膜、納濾膜、滲析膜、電滲析膜、滲透蒸發(fā)膜等。10.根據(jù)分離膜斷面的物理形態(tài)不同，可將其分為稱膜，不對稱膜、復(fù)合膜、平板膜、管式膜、中空纖維膜等。11.物質(zhì)的分離是通過膜的選擇性透過實(shí)現(xiàn)的。幾種主要的膜分離過程及其傳遞機(jī)理膜推動(dòng)力傳遞機(jī)理透過物截留物膜類型微濾壓力差顆粒大小形狀水、溶劑溶解物懸浮物顆粒纖維多孔膜超濾壓力差分子特性大小形狀水、溶劑小分子膠體和超過截留分子量的分子非對稱性膜納濾壓力差離子大小及電荷水、一價(jià)離子、多價(jià)離子有機(jī)物復(fù)合膜反滲透壓力差溶劑的擴(kuò)散傳遞水、溶劑溶質(zhì)、鹽非對稱性膜復(fù)合膜滲析濃度差溶質(zhì)的擴(kuò)散傳遞低分子量物、離子溶劑非對稱性膜電滲析電位差電解質(zhì)離子的選擇傳遞電解質(zhì)離子非電解質(zhì)，大分子物質(zhì)離子交換膜氣體分離壓力差氣體和蒸汽的擴(kuò)散滲透氣體或蒸汽難滲透性氣體或蒸汽均相膜、復(fù)合膜，非對稱膜滲透蒸發(fā)壓力差選擇傳遞易滲溶質(zhì)或溶劑難滲透性溶質(zhì)或溶劑均相膜、復(fù)合膜，非對稱膜液膜分離濃度差反應(yīng)促進(jìn)和擴(kuò)散傳遞雜質(zhì)溶劑乳狀液膜、支撐液膜12.實(shí)用的有機(jī)高分子膜材料，以日本為例，纖維素酯類膜占53％，聚砜膜占33.3％，聚酰胺膜占11.7％，其他材料的膜占2％，可見纖維素酯類材料在膜材料中占主要地位。13.聚砜類膜材料目前的代表品種有：14.目前，國內(nèi)外的制膜方法很多，其中最實(shí)用的是相轉(zhuǎn)化法（流涎法和紡絲法）和復(fù)合膜化法。15.相轉(zhuǎn)化制膜工藝：是指將均質(zhì)的制膜液通過溶劑的揮發(fā)或向溶液加入非溶劑或加熱制膜液，使液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟倪^程。16.微孔過濾技術(shù)始于十九世紀(jì)中葉，是以靜壓差為推動(dòng)力，利用篩網(wǎng)狀過濾介質(zhì)膜的“篩分”作用進(jìn)行分離的膜過程。實(shí)施微孔過濾的膜稱為微孔膜。17.微孔膜是由高分子材料制成的孔結(jié)構(gòu)高度均勻的多孔薄膜，按斷面結(jié)構(gòu)可分為通孔型、海綿型、非對稱型三種結(jié)構(gòu)類型。18．超過濾簡稱超濾(UF)，是以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過程，分離截留的機(jī)理為篩分。小于孔徑的微粒隨溶劑一起透過膜上的微孔，大于孔徑的微粒被截留。膜上微孔的尺寸決定膜的分離性質(zhì)。19.超濾技術(shù)始于1861年，其過濾粒徑介于微濾和反滲透之間，技術(shù)的核心部件是超濾膜。20．超濾膜的結(jié)構(gòu)均為不對稱膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纖維狀等。超濾膜的結(jié)構(gòu)一般由三層結(jié)構(gòu)組成。即最上層的表面活性層，致密而光滑，厚度為0.1～1.5μm，其中細(xì)孔孔徑一般小于10nm；中間的過渡層，具有大于10nm的細(xì)孔，厚度一般為1～10μm；最下面的支撐層，厚度為50～250μm，具有50nm以上的孔。支撐層的作用為起支撐作用，提高膜的機(jī)械強(qiáng)度。膜的分離性能主要取決于表面活性層和過度層。中空纖維狀超濾膜的外徑為0.5～2μm。特點(diǎn)是直徑小，強(qiáng)度高，不需要支撐結(jié)構(gòu)，管內(nèi)外能承受較大的壓力差。此外，單位體積中空纖維狀超濾膜的內(nèi)表面積很大，能有效提高滲透通量。21.在高濃度水溶液一側(cè)加壓，使高濃度水溶液與低濃度水溶液間的壓差大于滲透壓，則高濃度水溶液中的水將通過半透膜流向低濃度水溶液，這一過程就稱為反滲透。反滲透膜大部分為不對稱膜，孔徑小于0.5nm，可截留溶質(zhì)分子。22.反滲透膜的分離機(jī)理至今尚有許多爭論，主要有氫鍵理論、選擇吸附—毛細(xì)流動(dòng)理論、溶解擴(kuò)散理論等。23.反滲透的氫鍵理論認(rèn)為反滲透膜材料如醋酸纖維素是一種具有高度有序矩陣結(jié)構(gòu)的聚合物，它具有與水或醇等溶劑形成氫鍵的能力，鹽水中的水分子能與醋酸纖維素半透膜上的羰基形成氫鍵，在反滲透壓的推動(dòng)下，以氫鍵結(jié)合的進(jìn)入醋酸纖維素膜的水分子能夠由一個(gè)氫鍵位置斷裂而轉(zhuǎn)移到另一個(gè)位置形成氫鍵。這些水分于通過一連串的不斷移位，直至離開表皮層而進(jìn)人多孔支撐后，源源不斷地流出淡水。24反滲透的優(yōu)先吸附—毛細(xì)管流動(dòng)理論當(dāng)水溶液與親水的膜接觸時(shí)，在膜表面的水被吸附，溶質(zhì)被排斥，因而在膜表面形成一層純水層，這層水在外加壓力的作用下進(jìn)入膜表面的毛細(xì)孔，并通過毛細(xì)孔流出。25.納濾是介于反滲透和超濾之間的一種膜分離技術(shù),是八十年代在反滲透復(fù)合膜基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，早期被稱作低壓反滲透或松散反滲透。26.離子交換膜按其可交換離子的性能可分為陽離子交換膜、陰離子交換膜和雙極離子交換膜。這三種膜的可交換離子分別對應(yīng)為陽離子、陰離子和陰陽離子。27.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。28.全氟磺酸膜（Nafion）以化學(xué)穩(wěn)定性著稱，是目前為止唯一能同時(shí)耐40％NaOH和100℃溫度的離子交換膜，因而被廣泛應(yīng)用29.滲透蒸發(fā)：是指液體混合物在膜兩側(cè)組分的蒸氣分壓差的推動(dòng)力下，透過膜并部分蒸發(fā)，從而達(dá)到分離目的的一種膜分離方法。30.滲透蒸發(fā)技術(shù)已進(jìn)入工業(yè)化階段，但目前除乙醇-水的分離外，其他體系大多處于實(shí)驗(yàn)室開發(fā)階段。31.滲透蒸發(fā)技術(shù)的原理滲透蒸發(fā)的實(shí)質(zhì)是利用高分子膜的選擇性透過來分離液體混合物。其原理如圖所示：由高分子膜將裝置分為兩個(gè)室，上側(cè)為存放待分離混合物的液相室，下側(cè)是與真空系統(tǒng)相連接或用惰性氣體吹掃的氣相室?；旌衔锿ㄟ^高分子膜的選擇滲透，其中某一組分滲透到膜的另一側(cè)。由于在氣相室中該組分的蒸氣分壓小于其飽和蒸氣壓，因而在膜表面汽化。蒸氣隨后進(jìn)入冷凝系統(tǒng)，通過液氮將蒸氣冷凝下來即得滲透產(chǎn)物。滲透蒸發(fā)過程的推動(dòng)力是膜內(nèi)滲透組分的濃度梯度。32.描述滲透蒸發(fā)過程的兩個(gè)基本參數(shù)是滲透通量J（g/m2.h）和分離系數(shù)α。33.氣體分離膜的分離機(jī)理氣體分離膜有兩種類型：非多孔均質(zhì)膜和多孔膜。它們的分離機(jī)理各不相同。非多孔均質(zhì)膜的溶解擴(kuò)散機(jī)理：認(rèn)為氣體選擇性透過非多孔均質(zhì)膜分四步進(jìn)行：氣體與膜接觸，分子溶解在膜中，溶解的分子由于濃度梯度進(jìn)行活性擴(kuò)散，分子在膜的另一側(cè)逸出。多孔膜的透過擴(kuò)散機(jī)理：用多孔膜分離混合氣體，是借助于各種氣體流過膜中細(xì)孔時(shí)產(chǎn)生的速度差來進(jìn)行的。無關(guān)。34.液膜：是一層很薄的液體膜。它能把兩個(gè)互溶的、但組成不同的溶液隔開，并通過這層液膜的選擇性滲透作用實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離。根據(jù)形成液膜的材料不同，液膜可以是水性的，也可是溶劑型的。35.液膜的組成1）膜溶劑膜溶劑是形成液膜的基體物質(zhì)。2）表面活性劑表面活性劑是制備液膜的最重要的組分，它直接影響膜的穩(wěn)定性、滲透速度等性能。3）流動(dòng)載體流動(dòng)載體的作用使指定的溶質(zhì)或離子進(jìn)行選擇性遷移，對分離指定的溶質(zhì)或離子的選擇性和滲透通量起著決定性的影響，其作用相當(dāng)于萃取劑。它的研究是液膜分離技術(shù)的關(guān)鍵。36.液膜的類型從形狀來分類，可將液膜分為支撐型液膜和球形液膜兩類，后者又可分為單滴型液膜和乳液型液膜兩種。1）支撐型液膜把微孔聚合物膜浸在有機(jī)溶劑中，有機(jī)溶劑即充滿膜中的微孔而形成液膜（見圖）。2）單滴型液膜單滴型液膜的形狀如圖4—8所示。其結(jié)構(gòu)為單一的球面薄層，根據(jù)成膜材料可分為水膜和油膜兩種。水膜，即O/W/O型，內(nèi)、外相為有機(jī)物；油膜，即W/O/W型，內(nèi)、外相為水溶液。3）乳液型液膜首先把兩種互不相溶的液體在高剪切下制成乳液，然后再將該乳液分散在第三相（連續(xù)相），即外相中。乳狀液滴內(nèi)被包裹的相為內(nèi)相，內(nèi)、外相之間的部分是液膜。第五章導(dǎo)電高分子1.美國Heeger與MacDiarmid等和白川英樹合作研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)摻雜AsF5或I2后的聚乙炔，其電導(dǎo)率達(dá)103s/cm，并由此提出了“合成金屬”、“金屬化聚合物”的概念，標(biāo)志新型交叉學(xué)科導(dǎo)電高分子領(lǐng)域誕生了。2.導(dǎo)電高分子：由具有共軛π鍵的高分子經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)“摻雜”使其由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體的一類高分子材料，也包括由金屬或碳黑等導(dǎo)電粉末與高分子共混而制成的導(dǎo)電材料。3.本征型導(dǎo)電高分子的結(jié)構(gòu)特征是由高分子鏈結(jié)構(gòu)和與之非鍵合的一價(jià)陰離子或陽離子共同組成。4.在導(dǎo)電高分子結(jié)構(gòu)中，除了具有高分子鏈外，還含有由“摻雜”而引入的一價(jià)對陰離子p型摻雜或?qū)﹃栯x子n型摻雜。5.導(dǎo)電高分子不僅具有由于摻雜而帶來的金屬特性高電導(dǎo)率和半導(dǎo)體（p和n型）特性之外，還具有高分子結(jié)構(gòu)的可分子設(shè)計(jì)性，可加工性和密度小等特點(diǎn)。6.按照材料的結(jié)構(gòu)與組成，可將導(dǎo)電高分子分成兩大類。一類是結(jié)構(gòu)型（本征型）導(dǎo)電高分子，另一類是復(fù)合型導(dǎo)電高分子。7.結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子本身具有“固有”的導(dǎo)電性，由聚合物結(jié)構(gòu)提供導(dǎo)電的載流子包括電子、離子或空穴。8.國內(nèi)外對結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子研究得較為深入的品種聚乙炔、聚對苯硫醚、聚對苯撐、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩9.復(fù)合型導(dǎo)電高分子的組成及其作用。復(fù)合型導(dǎo)電高分子是由本身不具備導(dǎo)電性的高分子材料中摻混入大量導(dǎo)電物質(zhì)，如炭黑、金屬粉、箔等，通過分散復(fù)合、層積復(fù)合、表面復(fù)合等方法構(gòu)成的復(fù)合材料。與結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子不同，在復(fù)合型導(dǎo)電高分子中，高分子材料本身并不具備導(dǎo)電性，只充當(dāng)了粘合劑的角色,其作用是將導(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(shí)它還賦于材料加工性。高分子材料的性能對導(dǎo)電高分中的機(jī)械強(qiáng)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。常用的導(dǎo)電填料有金粉、銀粉、銅粉、鎳粉、鈀粉、鉬粉、鋁粉、鈷粉、鍍銀二氧化硅粉、鍍銀玻璃微珠、炭黑、石墨、碳化鎢、碳化鎳等。10.根據(jù)導(dǎo)電載流子的不同，結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子有兩種導(dǎo)電形式：電子導(dǎo)電和離子傳導(dǎo)。共軛體系聚合物是以電子傳導(dǎo)為主。11.在共軛聚合物中，電子離域的難易程度，取決于共軛鏈中π電子數(shù)和電子活化能的關(guān)系。12.理論與實(shí)踐都表明，共軛聚合物的分子鏈越長，π電子數(shù)越多，則電子活化能越低，亦即電子越易離域，則其導(dǎo)電性越好。13.從結(jié)構(gòu)上看，共軛鏈可分為受阻共軛”和“無阻共軛”兩類。前者導(dǎo)電性較低，后者則較高。14.受阻共軛:是指共軛鏈分子軌道上存在“缺陷”。當(dāng)共軛鏈中存在龐大的側(cè)基或強(qiáng)極性基團(tuán)時(shí)，往往會引起共軛鏈的扭曲、折疊等，從而使π電子離域受到限制。15.無阻共軛：是指共軛鏈分子軌道上不存在“缺陷”，整個(gè)共軛鏈的π電子離城不受響。16.摻雜：添加電子受體或電子給體而提高電導(dǎo)率的方法。17.摻雜目的：在聚合物的空軌道中加入電子，或從占有軌道中拉出電子，改變現(xiàn)有p電子能帶的能級，出現(xiàn)能量居中的半充滿能帶，減小能帶間的能量差，使自由電子或空穴遷移時(shí)的阻礙減小。18.摻雜的方法：可分為化學(xué)法和物理法兩大類，前者有氣相摻雜、液相摻雜、電化學(xué)摻雜、光引發(fā)摻雜等，后者有離子注入法等。19.摻雜劑有很多種類型，在制備導(dǎo)電聚合物時(shí)根據(jù)摻雜劑與聚合物的相對氧化能力的不同，分成p－型摻雜劑和n-型摻雜劑兩種。P－摻雜劑（氧化型、電子接受體）在摻雜反應(yīng)中為電子接受體。n－型摻雜劑（還原型、電子給予體，通常為堿金屬，是電子給予體。摻雜可用下述電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)式來表示：氧化摻雜(p-doping):[CH]n+3x/2I2——>[CH]nx++xI3-還原摻雜(n-doping):[CH]n+xNa——>[CH]nx-+xNa+20.摻雜的聚合物形成鹽類，產(chǎn)生電流的原因并不是碘離子或鈉離子而是共軛雙鍵上的電子移動(dòng)。21.導(dǎo)電性熱解聚丙烯腈的熱解反應(yīng)式22.類似石墨結(jié)構(gòu)的合成過程23.復(fù)合型導(dǎo)電高分子的導(dǎo)電機(jī)理有三種情況：（1）一部分導(dǎo)電顆粒完全連續(xù)相互接觸形成電流通路，相當(dāng)于電流流過一只電阻。（2）一部分導(dǎo)電顆粒不完全連續(xù)接觸，其中不相互接觸的導(dǎo)電顆粒之間由于隧道效應(yīng)而形成電通流路，相當(dāng)于一個(gè)電阻與一個(gè)電容并聯(lián)后再與電阻串聯(lián)的情況。（3）一部分導(dǎo)電粒子完全不連續(xù)，導(dǎo)電顆粒間的聚合物隔離層較厚，是電的絕緣層，相當(dāng)于電容器的效應(yīng)。24.“滲濾閾值”:復(fù)合型導(dǎo)電高分子中電導(dǎo)率發(fā)生突變的導(dǎo)電填料濃度為。25.在制備導(dǎo)電聚合物時(shí)根據(jù)摻雜劑與聚合物的相對氧化能力的不同，分成p－型摻雜劑和n-型摻雜劑兩種。P－型摻雜為氧化型反應(yīng)，如碘、溴、三氯化鐵和五氟化砷等，p－型摻雜劑在摻雜反應(yīng)中為電子接受體；n－型摻雜為還原型反應(yīng)，通常為堿金屬，n-型摻雜劑是電子給予體。26.說出7種結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子的種類。答：聚乙炔、聚苯撐、聚并苯，聚吡咯、聚噻吩、聚苯撐乙炔（聚對苯乙炔）、聚苯胺、熱解聚丙烯腈、熱解聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚萘。（可是任何7五種）第六章高分子液晶1.某些物質(zhì)的受熱熔融或被溶解后，雖然失去了固態(tài)物質(zhì)的大部分特性，外觀呈液態(tài)物質(zhì)的流動(dòng)性，但可能仍然保留著晶態(tài)物質(zhì)分子的有序排列，從而在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性，形成一種兼有晶體和液體部分性質(zhì)的過渡中間相態(tài)，這種中間相態(tài)被稱為液晶態(tài)，處于這種狀態(tài)下的物質(zhì)稱為液晶（liquidcrystals）。2.液晶的其主要特征是其聚集狀態(tài)在一定程度上既類似于晶體，分子呈有序排列；又類似于液體，有一定的流動(dòng)性。3.按液晶的形成條件，與小分子液晶一樣，可分為溶致性液晶、熱致性液晶、壓致型液晶、流致型液晶等。4.熱致性液晶是依靠溫度的變化，在某一溫度范圍形成的液晶態(tài)物質(zhì)。5.液晶態(tài)物質(zhì)從渾濁的各向異性的液體轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鞯母飨蛲缘囊后w的過程是熱力學(xué)一級轉(zhuǎn)變過程，相應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度稱為清亮點(diǎn)，記為Tcl。6.溶致性液晶則是依靠溶劑的溶解分散，在一定濃度范圍形成的液晶態(tài)物質(zhì)。7.按致晶單元與高分子的連接方式，可分為主鏈型液晶和側(cè)鏈型液晶。8.根據(jù)分子排列的形式和有序性的不同，液晶有三種結(jié)構(gòu)類型：近晶型、向列型和膽甾型。9.近晶型液晶（smecticliquidcrystals，S）近晶型液晶是所有液晶中最接近結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一類，因此得名。近晶態(tài)是一種分層結(jié)構(gòu)，即分子分層排列，在每一層中，分子并肩排列，造成每一層的厚度接近分子長度，分子的長軸垂直于層狀結(jié)構(gòu)平面。層內(nèi)分子排列具有二維有序性。但這些層狀結(jié)構(gòu)并不是嚴(yán)格剛性的，分子可在本層內(nèi)運(yùn)動(dòng)，但不能來往于各層之間。因此，層狀結(jié)構(gòu)之間可以相互滑移，而垂直于層片方向的流動(dòng)卻很困難。這種結(jié)構(gòu)決定了近晶型液晶的粘度具有各向異性。但在通常情況下，層片的取向是無規(guī)的，因此，宏觀上表現(xiàn)為在各個(gè)方向上都非常粘滯。10.向列型液晶nematicliquidcrystals，N）在向列型液晶中，棒狀分子只維持一維有序。它們互相平行排列，但重心排列則是無序的。在外力作用下，棒狀分子容易沿流動(dòng)方向取向，并可在取向方向互相穿越。因此，向列型液晶的宏觀粘度一般都比較小，是三種結(jié)構(gòu)類型的液晶中流動(dòng)性最好的一種。向列態(tài)的典型結(jié)構(gòu)特征是沒有分層結(jié)構(gòu)，有序狀態(tài)完全是由組成分子的長軸選擇某一方向?yàn)閮?yōu)先方向排列而形成的。當(dāng)其作為液體流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)方向即是此擇優(yōu)取向的方向。11.膽甾型液晶(Cholestericliquidcrystals，Ch)層內(nèi)分子排列與向列型類似，而相鄰兩層間，分子長軸的取向依次規(guī)則地扭轉(zhuǎn)一定的角度，層層累加而形成螺旋結(jié)構(gòu)。分子長軸方向在扭轉(zhuǎn)了360°以后回到原來的方向。兩個(gè)取向相同的分子層之間的距離稱為螺距，是表征膽甾型液晶的重要參數(shù)。由于扭轉(zhuǎn)分子層的作用，照射在其上的光將發(fā)生偏振旋轉(zhuǎn)，使得膽甾型液晶通常具有彩虹般的漂亮顏色，并有極高的旋光能力。12.液晶的分子其剛性部分均呈長棒型盤型（碟狀）的分子形成。13.高分子液晶的表征目前常用于研究和表征高分子液晶的有以下一些手段。熱臺偏光顯微鏡法（POM法；示差掃描量熱計(jì)法（DSC法）；X射線衍射法；核磁共振光譜法；介電松弛譜法；相容性判別法；光學(xué)雙折射法14.形成液晶的物質(zhì)通常在分子結(jié)構(gòu)中具有剛性部分，稱為致晶單元。從外形上看，致晶單元通常呈現(xiàn)近似棒狀或片狀的形態(tài)。15.對于高分子液晶來講，致晶單元如果處在高分子主鏈上，即成為主鏈型高分子液晶。而如果致晶單元是通過一段柔性鏈作為側(cè)基與高分子主鏈相連，形成梳狀結(jié)構(gòu)，則稱為側(cè)鏈型高分子液晶。16.形成溶致性高分子液晶的分子結(jié)構(gòu)必須符合兩個(gè)條件①分子應(yīng)具有足夠的剛性；②分子必須有相當(dāng)?shù)娜芙庑?。然而，這兩個(gè)條件往往是對立的。剛性越好的分子，溶解性往往越差。這是溶致性高分子液晶研究和開發(fā)的困難所在。17.B纖維聚對苯酰胺的合成PBA的合成有兩條路線：一條是從對氨基苯甲酸出發(fā)，經(jīng)過酰氯化和成鹽反應(yīng)，然后縮聚反應(yīng)形成PBA，聚合以甲酰胺為溶劑。用這種方法制得的PBA溶液可直接用于紡絲。另一條路線是對氨基苯甲酸在磷酸三苯酯和吡啶催化下的直接縮聚這條路線合成的產(chǎn)品不能直接用于紡絲，必須經(jīng)過沉淀、分離、洗滌、干燥后，再用甲酰胺配成紡絲液。PBA屬于向列型液晶。用它紡成的纖維稱為B纖維，具有很高的強(qiáng)度，可用作輪胎簾子線等。18.Kevlar纖維聚對苯二甲酰對苯二胺的合成以六甲基磷酰胺（HTP）和N—甲基吡咯烷酮（NMP）混合液為溶劑，對苯二甲酰氯和對苯二胺為單體進(jìn)行低溫溶液縮聚而成的。PPTA具有剛性很強(qiáng)的直鏈結(jié)構(gòu)，分子間又有很強(qiáng)的氫健，因此只能溶于濃硫酸中。用它紡成的纖維稱為Kevlar纖維，比強(qiáng)度優(yōu)于玻璃纖維。19.在我國，PBA纖維和PPTA纖維分別稱為芳綸14和芳綸1414。20.流致性高分子液晶芳香族聚酰胺酰肼(對氨基苯甲酰肼與對苯二甲酰氯的縮聚物)PABH的分子鏈中的N—N鍵易于內(nèi)旋轉(zhuǎn)，因此，分子鏈的柔性大于PPTA。它在溶液中并不呈現(xiàn)液晶性，但在高剪切速率下（如高速紡絲）則轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕B(tài)，因此應(yīng)屬于流致性高分子液晶。21.側(cè)鏈型高分子液晶的合成側(cè)鏈型高分子液晶通常通過含有致晶單元的單體聚合而成，因此主要有以下三種合成方法：加聚反應(yīng)這類合成方法可用通式表示：如：接枝共聚這類合成方法的通式如下：例如將含致晶單元的乙烯基單體與主鏈硅原子上含氫的有機(jī)硅聚合物進(jìn)行接枝反應(yīng)，可得到主鏈為有機(jī)硅聚合物的側(cè)鏈型高分子液晶.縮聚反應(yīng)這類合成方法的通式如下：例如，將連接有致晶單元的氨基酸通過自縮合即可得到側(cè)鏈型高分子液晶。22.分子復(fù)合材料:是指材料在分子級水平上的復(fù)合從而獲得不受界面性能影響的高強(qiáng)材料。23.高分子液晶的結(jié)構(gòu)由剛性部分和柔性部分組成。從形成條件出發(fā)將其分為熱致型和溶致型液晶。按致晶單元與高分子的連接方式，可分為主鏈型液晶和側(cè)鏈型液晶。按分子排列形式和有序性的不同可分為近晶型、向列型和膽甾型液晶。第七章高吸水性樹脂1.淀粉類高吸水性樹脂的制備方法淀粉類高吸水性樹脂是采用接枝合成法制備的。即先將丙烯腈接枝到淀粉等親水性天然高分子上，再加入強(qiáng)堿使氰基水解成羧酸鹽和酰胺基團(tuán)。這種接枝化反應(yīng)通常采用四價(jià)鈰作引發(fā)劑，反應(yīng)在水溶液中進(jìn)行。將淀粉和丙烯酸在引發(fā)劑作用下進(jìn)行接枝共聚。這種方法的單體轉(zhuǎn)化率較高，殘留單體僅0.4％以下，而且無毒性。采用Co60—γ射線輻照玉米淀粉和土豆淀粉產(chǎn)生自由基，然后在水溶液中引發(fā)接枝丙烯酰胺，也得到了吸水率達(dá)2000倍的高吸水性淀粉樹脂。2.纖維素類高吸水性樹脂的制備方法纖維素也可采用與其他單體進(jìn)行接枝共聚引入親水性基團(tuán)的方法來制取高吸水性樹脂，制備方法與淀粉類基本相同。如單體可采用丙烯腈、丙烯酸及其鹽、丙烯酰胺等，交聯(lián)劑可采用雙丙烯酰胺基化合物，如N,N—亞甲基二丙烯酰胺等，引發(fā)體系則可采用亞鹽—過氧化氫、四價(jià)鈰鹽、黃原酸酯等，也可用γ射線輻射引發(fā)。不同的引發(fā)方法所得的共聚物，其分子量和支鏈數(shù)量差別很大.3.聚丙烯酸鹽系高吸水性樹脂的制備方法主要采用丙烯酸直接聚合皂化法、聚丙烯腈水解法和聚丙烯酸酯水解法三種工藝路線，最終產(chǎn)品均為交聯(lián)型結(jié)構(gòu)。丙烯酸直接聚合皂化法丙烯酸在聚合過程中由于氫鍵作用十分強(qiáng)烈，自動(dòng)加速效應(yīng)嚴(yán)重。因此，反應(yīng)后期極易發(fā)生疑膠。故在工藝上常采用丙烯酸鈉與二烯類單體直接共聚的方法來解決聚合上的困難。反應(yīng)歷程如下：丙烯酸及其鹽類是水溶性單體，若欲制得顆粒狀的高吸水性樹脂，常采用有機(jī)溶劑逆向懸浮聚合工藝。(b)聚丙烯腈水解法將聚丙烯腈用堿水解，再用甲醛、氫氧化鋁等交聯(lián)劑交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分子，也是制備高吸水性樹脂的有效方法之一。這種方法較適用于腈綸廢絲的回收利用。如用氫氧化鋁交聯(lián)腈綸廢絲的皂化產(chǎn)物，最終產(chǎn)品的吸水率為自身重量的700倍。反應(yīng)歷程如下：(c)聚丙烯酸酯水解法通過聚丙烯酸酯的水解引入親水性基團(tuán)是目前制備聚丙烯酸鹽系高吸水性樹脂最常用的方法。最常用的是將丙烯酸酯與二烯類單體在分散劑存在下進(jìn)行懸浮聚合，再用堿進(jìn)行部分水解的方法。產(chǎn)物的吸水率為300～1000倍。用醋酸乙烯與丙烯酸酯共聚后水解，可得性能更好的高吸水性樹脂。如用醋酸乙烯與丙烯酸甲酯共聚后用堿皂化，產(chǎn)物在高吸水狀態(tài)下仍具有較高強(qiáng)度，對光和熱的穩(wěn)定性良好，且具有優(yōu)良的保水性。4.順丁烯二酸酐交聯(lián)聚乙烯醇的反應(yīng)歷程5.高吸水性樹脂的結(jié)構(gòu)從化學(xué)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(tuán)和疏水性基團(tuán)的交聯(lián)型高分子。6.高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的疏水基團(tuán)因疏水作用而易于斥向網(wǎng)格內(nèi)側(cè)，形成局部不溶性的微粒狀結(jié)構(gòu)，使進(jìn)入網(wǎng)格的水分子由于極性作用而局部凍結(jié)，失去活動(dòng)性，形成“偽冰”（Falseice）結(jié)構(gòu)。7.分三個(gè)階段簡述SAP的吸水原理。樹脂中親水性基團(tuán)吸附水分子，并促使水分子向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的滲透。水分子進(jìn)入高分子網(wǎng)格后，由于網(wǎng)格的彈性束縛，水分子的熱運(yùn)動(dòng)受到限制，不易重新從網(wǎng)格中逸出，因此，具有良好的保水性。高吸水性樹脂吸收水后發(fā)生溶脹，形成凝膠。在溶脹過程中，一方面，水分子力圖滲入網(wǎng)格內(nèi)使其體積膨脹，另一方面，由于交聯(lián)高分子體積膨脹導(dǎo)致網(wǎng)格向三維空間擴(kuò)展，使網(wǎng)鍵受到應(yīng)力而產(chǎn)生彈性收縮，阻止水分子的進(jìn)一步滲入。當(dāng)這兩種相反的作用相互抵消時(shí)，溶脹達(dá)到了平衡，吸水量達(dá)到最大。如下圖示。8.考察和表征高吸水性樹脂吸水性的指標(biāo)通常有兩個(gè)，—是吸水率，二是吸水速度。9.吸水率表征樹脂吸水性的最常用指標(biāo)。物理意義為每克樹脂吸收的水的重量。單位為g水/g樹脂。10.影響樹脂吸水率的主要因素。1）交聯(lián)度對吸水性的影響高吸水性樹脂在未經(jīng)交聯(lián)前，一般是水溶性的，不具備吸水性或吸水性很低，因此通常需要進(jìn)行交聯(lián)。但實(shí)驗(yàn)表明，交聯(lián)密度過高對吸水性并無好處。式（7—10）也表明了這一點(diǎn)。交聯(lián)密度過高，一方面，網(wǎng)格太小而影響水分子的滲透，另一方面，橡膠彈性的作用增大，也不利于水分子向網(wǎng)格內(nèi)的滲透，因此造成吸水能力的降低。2）水解度對吸水率的影響高吸水性樹脂的吸水率一般隨水解度的增加而增加。但事實(shí)上，往往當(dāng)水解度高于一定數(shù)值后，吸水率反而下降。這是因?yàn)殡S著水解度的增加，親水性基團(tuán)的數(shù)目固然增加，但交聯(lián)劑部分也將發(fā)生水解而斷裂，使樹脂的網(wǎng)格受到破壞，從而影響吸水性。表7—3表明了部分水解聚丙烯酸甲酯（HPMA）的水解度與吸水性的關(guān)系。3）被吸液的pH值與鹽分對吸水率的影響高吸水性樹脂是高分子電解質(zhì)，水中鹽類物質(zhì)的存在和pH值的變化都會顯著影響樹脂的吸水能力。這是因?yàn)樗?、堿、鹽的存在，一方面影響親水的羧酸鹽基團(tuán)的解離，另—方面由于鹽效應(yīng)而使原來在水中應(yīng)擴(kuò)張的網(wǎng)格收縮，與水分子的親和力降低，吸水率Q降低。11.從化學(xué)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(tuán)和疏水性基團(tuán)的交聯(lián)型高分子。12.考察和表征高吸水性樹脂吸水性的指標(biāo)通常有三個(gè)，—是吸水率、二是吸水速度、三是保水率。13.畫出高吸水樹脂的吸水率與交聯(lián)度之間的關(guān)系圖,說明原因.答：高吸水性樹脂在未經(jīng)交聯(lián)前，一般是水溶性的，不具備吸水性或吸水性很低，因此通常需要進(jìn)行交聯(lián)。但交聯(lián)密度過低或過高即交聯(lián)劑用量過少或過多對吸水率的提高并無好處。交聯(lián)密度過高，一方面，網(wǎng)格太小而影響水分子的滲透，另一方面，橡膠彈性的作用增大，也不利于水分子向網(wǎng)格內(nèi)的滲透，因此造成吸水能力的降低。14.高吸水樹脂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并說明其結(jié)構(gòu)的必要性.答：從化學(xué)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(tuán)和疏水性基團(tuán)的交聯(lián)型高分子。高吸水性樹脂中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對吸水性有很大的影響。未經(jīng)交聯(lián)的樹脂基本上沒有吸水功能。在普通水中，水分子是以氫鍵形式互相連結(jié)在一起的，運(yùn)動(dòng)受到一定限制。而在親水性基團(tuán)作用下，水分子易于擺脫氫鍵的作用而成為自由水分子，這就為網(wǎng)格的擴(kuò)張和向網(wǎng)格內(nèi)部的滲透創(chuàng)造了條件。水分子進(jìn)入高分子網(wǎng)格后，由于網(wǎng)格的彈性束縛，水分子的熱運(yùn)動(dòng)受到限制，不易重新從網(wǎng)格中逸出，因此，具有良好的保水性。高吸水性樹脂吸收水后發(fā)生溶脹，形成凝膠。在溶脹過程中，一方面，水分子力圖滲入網(wǎng)格內(nèi)使其體積膨脹，另一方面，由于交聯(lián)高分子體積膨脹導(dǎo)致網(wǎng)格向三維空間擴(kuò)展，使網(wǎng)鍵受到應(yīng)力而產(chǎn)生彈性收縮，阻止水分子的進(jìn)一步滲入。當(dāng)這兩種相反的作用相互抵消時(shí)，溶脹達(dá)到了平衡，吸水量達(dá)到最大。第八章感光性高分子1.光敏高分子:是指在光作用下能迅速發(fā)生化學(xué)和物理變化的高分子，或者通過高分子或小分子上光敏基團(tuán)所引起的光化學(xué)反應(yīng)（如聚合、二聚、異構(gòu)化和光解等）和相應(yīng)的物理性質(zhì)（如溶解度、顏色和導(dǎo)電性等）變化而獲得功能的高分子材料。2.從廣義上講，按其輸出功能，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。3.開發(fā)比較成熟并有實(shí)用價(jià)值的感光性高分子材料主要是指光致抗蝕材料和光致誘蝕材料，產(chǎn)品包括光刻膠、光固化粘合劑、感光油墨、感光涂料等。4光致抗蝕:是指高分子材料經(jīng)過光照后，分子結(jié)構(gòu)從線型可溶性轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀不可溶性，從而產(chǎn)生了對溶劑的抗蝕能力。5.光致誘蝕:當(dāng)高分子材料受光照輻射后，感光部分發(fā)生光分解反應(yīng)，從而變?yōu)榭扇苄浴?.這時(shí)，A被D增感了或光敏了，故D稱為增感劑或光敏劑。而反過來，D*的能量被A所獲取，這種作用稱為猝滅，故A稱為猝滅劑。7.增感劑可分為兩大類：無機(jī)增感劑和有機(jī)增感劑。代表性的無機(jī)增感劑是重鉻酸鹽類；有機(jī)增感劑則主要有芳香族重氮化合物，芳香族疊氮化合物和有機(jī)鹵化物等。8.在重鉻酸鹽水溶液中，Cr[VI]能以重鉻酸離子(Cr2O22-)、酸性鉻酸離子(HCrO4-)以及鉻酸離子(CrO42-)等形式存在。其中只有HCrO4－是光致活化的。9.PVA與重鉻酸鹽的反應(yīng)機(jī)理在供氫體（如聚乙烯醇）的存在下，八價(jià)鉻吸收光后還原成三價(jià)鉻，而供氫體放出氫氣生成酮結(jié)構(gòu)。然后，三價(jià)鉻與具有酮結(jié)構(gòu)的PVA配位形成交聯(lián)固化結(jié)構(gòu)，完成第二階段反應(yīng)。10.水溶性芳香族雙疊氮類感光高分子.4,4’—二疊氮芪—2,2’—二磺酸鈉和1，5—二疊氮萘—3,7—二磺酸鈉就是這一類的典型例子。它們可與水溶性高分子或親水性高分子配合組成感光高分子。常用的高分子有聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、甲基纖維素、乙烯醇—馬來酸酐共聚物、乙烯醇—丙烯酰胺共聚物、聚乙烯醇縮丁醛、聚醋酸乙烯酯等。11.溶劑型芳香族雙疊氮類感光高分子這類雙疊氮化合物以柯達(dá)公司推出的下列品種為代表。將這些疊氮化合物與天然橡膠、合成橡膠或?qū)⑺鼈儹h(huán)化的環(huán)化橡膠配合，即可得到性能優(yōu)良的感光性高分子。其光固化反應(yīng)主要是亞氮化合物向雙鍵的加成。12.具有感光基團(tuán)肉桂酰基的高分子的合成方法這類本身帶有感光基團(tuán)的感光性高分子有兩種合成方法。一種是通過高分子反應(yīng)在聚合物主鏈上接上感光基團(tuán)，另一種是通過帶有感光基團(tuán)的單體進(jìn)行聚合反應(yīng)而成。用這兩種方法制備感光性高分子各有其優(yōu)缺點(diǎn)。（a）通過高分子的化學(xué)反應(yīng)在普通的高分子上連接上感光基團(tuán)，就可得到感光性高分子。這種方法的典型實(shí)例是1954年由美國柯達(dá)（Kodak）公司開發(fā)的聚乙烯醇肉桂酸酯，它是將聚乙烯醇用肉桂酰氯酯化而成的。該聚合物受光照形成丁烷環(huán)而交聯(lián)。某些情況下，與高分子反應(yīng)的化合物本身并不具備感光基團(tuán)，但在反應(yīng)過程中卻能產(chǎn)生出感光基團(tuán)的結(jié)構(gòu)。例如聚甲基乙烯酮與芳香族醛類化合物縮合就能形成性質(zhì)優(yōu)良的感光性高分子。（b）感光性單體聚合法用這種方法合成感光性高分子，一方面要求單體本身含有感光性基團(tuán)，另一方面又具有可聚合的基團(tuán)，如雙鍵、環(huán)氧基、羥基、羧基、胺基和異氰酸酯基等。如：13.光敏涂料的特點(diǎn)：單組分光固化(聚合+交聯(lián))無污染低能耗14.光敏涂料的組成:光敏劑或光引發(fā)劑可光聚合單體及預(yù)聚物交聯(lián)劑稀釋劑調(diào)色顏料熱阻聚劑15.光致變色聚合物：在光的作用下能可逆地發(fā)生顏色變化的聚合物。16.說出至少5種以上可光聚合的多元醇丙烯酸酯單體。17.光固化涂料中所用單體種類①多元醇的丙烯酸酯這類單體是光聚合單體的典型代表，它們都是沸點(diǎn)＞200℃②氨基甲酸酯型丙烯酸酯將氨基甲酸酯引入丙烯酸酯，可用于制備彈性很高的光固化膜。如用2,4—二異氰酸甲苯與甲基丙烯酸—β—羥乙酯反應(yīng)：氨基甲酸酯型丙烯酸酯聚合的產(chǎn)物既保持了聚丙烯酸酯的優(yōu)良性質(zhì)，又富有聚氨酯的彈性，是一種品質(zhì)較高的涂料原料。③丙烯酰胺丙烯酰胺類單體較易進(jìn)行光聚合。它們大多數(shù)是水溶性的，使用十分方便。此外，它們極易與含有酰胺基的聚合物混合。常用的丙烯酰胺類單體如下：N,N—雙(β—丙烯酰氧乙基)苯胺N—丙烯酰羥乙基馬來酰亞胺己內(nèi)酰胺、丁二胺縮合物的雙丙烯酰胺六氫－1,3,5—三丙烯基－5—三吖嗪④多元羧酸的不飽和酯用甲基丙烯酸-β-羥乙酯或烯丙醇酯化苯二甲酸、偏苯三酸、均苯四酸等，可得到多官能團(tuán)的不飽和酯。這類單體經(jīng)光照聚合后，通常能形成較堅(jiān)韌的固化膜，適合于印刷制版和光致抗蝕劑。典型品種如下：⑤具有炔類不飽和基的單體分子中含有三鍵的炔類單體，在光照聚合時(shí)，所生成的產(chǎn)物帶有很深的顏色，因此可用作復(fù)印材料。如由蒽醌和1—甲氧基丁烯-3-炔反應(yīng)生成的9-(ω-甲氧基丁烯-3-炔基)蒽醌醇，是一種高感度的光聚合性單體，又兼有光敏劑的作用，曝光后變成濃褐色的聚合物。又如由2,4-己二炔-1,6-二醇與正己基異氰酸作用生成的氨基甲酸酯二炔，與聚乙烯吡咯烷酮混合后，經(jīng)光照聚合可顯示出紅黑色，用于彩色復(fù)印材料。18.光固化涂料中所用預(yù)聚物通常為分子量較小的聚合物，也稱低聚物，或?yàn)榭扇苄跃€性聚合物，為有一定粘度和合適的熔點(diǎn)，分子量一般要求在1000~5000間?？捎幸韵聨最悾孩侪h(huán)氧樹脂型環(huán)氧樹脂有良好的粘結(jié)性和成膜性。在環(huán)氧預(yù)聚物中，每個(gè)分子中至少有兩個(gè)環(huán)氧基，通過它們與其他不飽和基化合物反應(yīng)，則可成為光聚合性預(yù)聚物。例如，用雙酚A型環(huán)氧樹脂與丙烯酸反應(yīng)，生成環(huán)氧樹脂的丙烯酸酯（二丙烯酸雙酚A二縮水甘油醚酯）。這是一種感光性良好的光固化涂料預(yù)聚物，一般與丙烯酸酯類單體并用。其他各種丙烯酸酯類化合物、二元羧酸類化合物以及各種丙烯酰胺類化合物也都可與環(huán)氧預(yù)聚物反應(yīng)，生成性能各異的感光性環(huán)氧預(yù)聚物。②不飽和聚酯型在分子側(cè)基中或分子末端上含有不飽和基的聚酯，是一類極其重要的感光材料。用于光敏涂料的不飽和聚酯一般由二元酸與二元醇經(jīng)縮合反應(yīng)制得，為引入不飽和基團(tuán)，原料中常含有馬來酸酐、甲基馬來酸酐及丙烯酸酯等含有雙鍵基團(tuán)的組分。不飽和聚酯光固化涂料具有堅(jiān)韌、硬度高和耐溶劑性好特點(diǎn)，在印刷制版、涂料等方面均有廣泛的用途。例如，丙烯酸縮水甘油酯和鄰苯二甲酸酐的開環(huán)共聚酯，是一種涂膜柔韌而有彈性的光固化涂料。由聚乙二醇、順丁烯二酸酐和甲基丙烯酸縮水甘油酯合成的齊聚物，可用作水顯影的高感度感光性樹脂凸版。③聚氨酯型常用光敏涂料預(yù)聚物，具有粘接力強(qiáng)、耐磨和堅(jiān)韌特點(diǎn)。一般通過含羥基的(甲基)丙烯酸類單體與多異氰酸酯反應(yīng)制備。丙烯酸結(jié)構(gòu)作為光聚合的活性點(diǎn)。有聚醚型和聚酯型。如已二酸與已二醇反應(yīng)先制得含端羥基的聚酯，該聚酯再依次與二異氰酸酯和丙烯酸羥乙酯反應(yīng)得聚酯型。又如，用甲基丙烯酸—β—羥乙酯、N—羥甲基丙烯酰胺分別與聚醚型聚氨酯反應(yīng)，得到的感光性預(yù)聚物都可用于光固化涂料。④聚乙烯醇型聚乙烯醇因其結(jié)構(gòu)中含有大量功能性羥基，作為光聚合預(yù)聚體而引入不飽和基是很方便的。例如，將N-羥甲基丙烯酰胺與PVA反應(yīng)，產(chǎn)物可用于水顯影的印刷版。⑤其他含有可反應(yīng)性基團(tuán)的聚酰胺、聚丙烯酸、硅酮樹脂等都可與不飽和單體反應(yīng)，形成感光性預(yù)聚體，在印刷制版、涂料、油墨方面均有應(yīng)用。19.光致變色現(xiàn)象一般人為地分成兩類：一是在光照