第六章功能高分子.ppt
第六章 功 能 高 分 子 材 料,学绸总氖阿厅壕腆陡窟馅朴署颤穗似下狮诽飘榜烈此痕款觉乐岸恼樊仍偷第六章 功能高分子第六章 功能高分子,一、概 述,内容：,与常规高分子材料相比，具有明显不同的物理化学性质及某些特殊功能（如导电性、光敏性。、催化性和生物活性等诸多功能）的高分子材料称为高分子材料,分 类,按其性质、功能和用途,反应型功能高分子,光敏高分子,电磁功能高分子材料,吸附型功能高分子材料,膜型高分子材料,各种功能高分子材料,季拂受蹄烁束罚赖巧求岭执饺芹簧盘创胳豪骤崔赴冤蓖蝶疟烛嫌烬欠波拦第六章 功能高分子第六章 功能高分子,1.2 功能高分子材料的结构与设计,功能高分子之所以表现出特殊功能，主要与分子结构中的两个性质有关：,一、与特殊功能有关的官能团,二、连接并承载官能团的聚合物骨架,坛旋汹止马侮旗挤惊每勇梅类禄湾踏国零户室盎摊逮钟肆饮签柯讨漂哆逆第六章 功能高分子第六章 功能高分子,官能团所起作用可归纳：,官能团的性质对材料的功能起主要作用官能团与聚合物骨架的协同作用聚合物骨本身具有官能团的作用官能团起辅助作用,翠期矩纸聋钾柿等眺惹益廉迁走南玖嘻迸亮法空能想堂镰练勃颐磺焙枪喧第六章 功能高分子第六章 功能高分子,功能高分子的设计思路和设计方法及制备方法：,以小分子的官能团为设计基础利用小分子与聚合物结构或骨架的协同作用进行设计功能高分子材料的复合及现有功能的拓展,屈嗅绘琢鸵本轨倦寇好箔贿赤搐减毛握表症层定糜痴低哺欲吧犹水芹腮诧第六章 功能高分子第六章 功能高分子,二、反应型功能高分子材料,简化操作过程或工艺流程有利于回收与再生提高试剂的稳定性和安全性提高选择性减少或避免副反应提供理想的邻位效应开拓固相合成反应,概念：,由高分子试剂和高分子催化剂组成,创新之处和主要特征：,宾凄卧忻圃更涉怯跑枝耙纯首搭朗车鞭陌八萄烈捞给喧痞除帧研卸氨俐宅第六章 功能高分子第六章 功能高分子,2.1 高分子化学反应试剂,氢醌类氧化/还原反应硫醇类氧化/还原反应吡啶类氧化/还原反应二茂铁类氧化/还原反应酚噻嗪类氧化/还原反应,高分子氧化还原试剂：,漫政股末蕴任摧村伟郝惊海玄娟劣呈腔岸钻汰毗惭苛堪醇栏拓温枉斗虫逝第六章 功能高分子第六章 功能高分子,2.2高分子催化剂,离子交换树脂催化剂高分子金属络合物催化剂高分子相转移催化剂其他高分子催化剂,颈燥审往镰忻辨赏炔十叼听泡莽饰察洁荡琳欧铺胸闻肌衡婶惭阂瞒件苦畸第六章 功能高分子第六章 功能高分子,三、导电高分子材料,定义：,是一类兼具高分子特性及导电体特征的高分子材料,根据电荷载流子分为：,1.电子导电聚合物,2.离子导电聚合物,聚乙烯,芳香单环,杂环共聚物,聚醚,聚酯,聚酰亚胺,尝泵鞘饱噬沁杯府轿销野添累鸵河洋娥溺钧里首馆肇美睡述恿戴坏整讼犀第六章 功能高分子第六章 功能高分子,3.1 导电高分子的导电机理,3.1.1 电子导电高分子的导电机理3.1.2离子导电聚合物的导电机理,卿某商厦雏换炸宇登血淫钻妥颅笆当汐驳臣谭窘痒差状将谢梳狠锑隶斑拒第六章 功能高分子第六章 功能高分子,3.1.1 电子导电高分子的导电机理,电子导电聚合物的载流子是电子或空穴，就导体而言，电子应具有离域或移动的能力以聚乙炔为例，根据Peierls过渡理论分析:在聚乙炔线性共轭电子体系的链状结构中，每一结构单元（CH）中的碳原子外层由4个电子，其中3个电子分别位于3个SP2杂化轨道，分别与一个氢原子和两个相邻的碳原子形成o键,剩余的一个P电子轨道与3个o轨道构成的平面互相垂直，相邻碳原子的P轨道互相平行，电子云相互重叠构成共轭H键，因而具有导电能力,歇妙班宛藤椭川西欠絮锐莫胰们堰糕詹雏桨忿军僻轴泡砸麻宜胞桥仲防哎第六章 功能高分子第六章 功能高分子,3.1.2离子导电聚合物的导电机理,离子导电过程是在外加电场的作用下，由离子载流子定向移动来实现的,茎洒阻侨碑泡皇当玉镁杆严董均肛茫忠琐操尸栅弯阅水闺炭裔痒脯物凛杆第六章 功能高分子第六章 功能高分子,3.2 导电高分子材料的制备,电子导电高分子材料的化学结构是含有大的线性共轭结构，其核心思想是制备具有共轭结构的聚合物,制备方法：,1.化学聚合：首先合成溶解和加工性能较好的共轭聚合物前体，然后通过形成双键的反应生成共轭结构,2.电化学聚合：聚合反应在电极表面进行，直接生成导电聚合膜,氏疏畏椿访颈同齐碌饲爷坊碎所杨私泻比眺俊耸滴歼珐披看侦且寂颤虐谅第六章 功能高分子第六章 功能高分子,3.3 导电高分子材料的应用,足够的电导率及导电能力良好的稳定性和力学强度易成型加工,判断是否有实用价值：,电子导电高分子材料的应用：,电极材料,电子变色显示材料,电极表面导电聚合物膜,电子元器件,离子导电高分子材料的应用：,用作电解质代替液态电解质,电化装置,帅舅朝秤砚蜕搬症琴眶峦劲搜纯讶卵瓣懈兼捌语扛帛能隶岿卧源汤握辫饲第六章 功能高分子第六章 功能高分子,四、液晶高分子材料,液晶是一种分子呈有序排列的流体。它与普通的液体不同，外观呈各向同性液体的流动性，又保留晶体分子的远程有序排列、具有晶体的双折射等光学各向异性,分 类,按晶体形成条件分,溶致晶体,热致晶体,按晶体形态分,向列型晶相液晶,近晶型晶相液晶,胆甾 醇型液晶,基本结构,刚性：呈近似棒状或片状,柔性：棒状或片状的刚性部分被柔性分子链连 接组成液晶分子,勾赖鱼甜渠摆畅沼巴屿把吞迂劈炙粳迭膀图弯秸疥偶篡蓝谱音垮蔓郊峰耶第六章 功能高分子第六章 功能高分子,4.2 热致高分子液晶,晶体在加热熔融过程中，高分子仍保留一定的有序排列的流体称为热致高分子液晶,热致侧链高分子液晶,热致主链高分子液晶,婶卢敞袖瘫绿尔载脉奇娱垢萍胯账炮顺缔玄趴里意柳菩辩泻冬跪傻抨衰魏第六章 功能高分子第六章 功能高分子,4.3 溶致高分子液晶,当溶解在溶液中的高分子液晶分子达到某一浓度时，分子以一定规律呈有序排列，具有部分晶体性质的液晶称为溶致高分子液晶,当主链位亲油性结构时，测链液晶分子的亲油端基与主链连接，一种方法是将液晶单体亲油端与乙烯基连接通过乙烯基聚合反应形成高分子；另一种利用双键单体通过加成接枝反应得到侧链高分子液晶,合 成,溶致侧链高分子液晶的合成：,溶致主链高分子液晶的合成,绅宵压瓮靖鸡栽休王坛晒抡趾百妈赡藏操敦岁桌增胁摘栗标街擅康罢拱柏第六章 功能高分子第六章 功能高分子,4.4 高分子液晶的应用,结构材料,功能材料,制备高强度和高模量纤维以及薄膜制品,防弹性能,高强度的电线支撑线，抛锚绳，电缆等线索,高分子膜材料和胶囊,信息显示材料、光学记录材料、贮存材料等,区拙玫茂给富接伍槛冈舔蚕肘根片彭娇俭汾炔吏破韭榜赂估滞渝酉筷霸仟第六章 功能高分子第六章 功能高分子,五、高分子分离膜材料,高分子分离膜是一种具有选择性透过能力的二维材料评价分离膜的指标：透过率和透过选择性,分 类,据被分离物质的性质,气体分离膜,液体分离膜,固体分离膜,微生物分离膜,据膜分离原理及被分离物质的粒度大小,反渗透膜,渗析膜,电渗析膜,渗透蒸发膜,超细滤膜,超滤膜,微滤膜,据膜短面的宏观物理形态,对称膜,不对称膜,复合膜,管式膜,中空纤维膜,平板膜,科症阁沏虎殿嫁蒂寺每哟疡磷走桂厄继苞俊勺恃柄渐炼娟侈补覆篇戚芋盟第六章 功能高分子第六章 功能高分子,5.1 膜的分离机理,非多孔性物质膜溶解扩散机理 多孔膜的筛分扩散机理电透析膜的分离机理,压娘刹粪条擅鄂钠惰绞脱啸侯澜窿遂必川咆前侨瞻蕊稗潜矛扭炭峦穷硝规第六章 功能高分子第六章 功能高分子,5.2 高分子分离膜的制备,聚合物溶液的制备,膜的成型方法,纤维素脂类用溶剂,聚酰胺类用溶剂,聚砜类用溶剂,乙烯基聚合物类用溶剂,离子交换树脂用溶剂,密度膜的成型方法,相转变多孔分离膜的成型方法,复合膜制备,离子交换膜成型,其他成型方法,葛阶鲜艺凡铱擒廊墟谈闹骸与圈拌酷烦珠氖赢槛樟杜皖悲哎服馆瓶烃须粕第六章 功能高分子第六章 功能高分子,5.3 高分子分离膜的应用,气体膜：制备高纯气体、分离工业合成氨中的氢气调节环境气氛对蔬菜、水果保鲜的二氧化碳其气和硫化氢气等透析膜：制药业的脱盐、冶金工业的废酸的回收、纺织工业的NaOH回收等渗透与反渗透膜：渗透膜主要用于分离和提纯，工业上利用反渗透法进行海水淡化处理离子交换膜：消除汞电极法造成的汞污染和隔板法产生的石棉污染等微滤膜：水的消毒与净化、食品的除菌等超细滤膜：广泛用于医疗及其他工业,邪蹬溯悦易兆萨严察榜屠牟志覆汪揭狙拧沽灯罐焚厕拜么闸镶送墅撩铃升第六章 功能高分子第六章 功能高分子,西设碗尹恳圃廓吮掩斧齐图补击所每吊卯践阔济晰峭旗弃转乓禁堵涛镍核第六章 功能高分子第六章 功能高分子,案姥仍阴珐洗彪套送炬制污埔做郭扰尘湛肠发畅蕴同漳涩悉且蜜藐摘契矢第六章 功能高分子第六章 功能高分子,六、感光性高分子,在光照的作用下发生化学或物理变化、并表现出特殊性能的高分子统称为感光性高分子,按功能分：,光致抗蚀剂高分子光敏剂光致变色高分子光导电高能分子,骨斧款轰授权饿淳徽桃站袜笑净蚤中背据瘤恨值景弛界勋臭豹冰室焕命萧第六章 功能高分子第六章 功能高分子,七、高吸水性树脂,高吸水性树脂种类主要有天然高分子改性体系及合成树脂体系,高吸水性树脂的形状有粉末、膜及纤维状等,高吸水性树脂种类主要有天然高分子改性体系及合成树脂体系,高吸水性树脂又称超级吸水高分子或超级吸水剂,诗产仆夷讥清种却挖领帅馒度主慎俘捞柠泼访广驱慕转鸳球毗肛涩袭您湍第六章 功能高分子第六章 功能高分子,7.1 高吸水性树脂的制备,淀粉体系高吸水性树脂的制备,淀粉丙稀腈接枝共聚,淀粉混合单体共聚,淀粉或交联淀粉聚丙烯酸钠接枝共聚,淀粉羧甲基化反应,纤维素体系高吸水性树脂的制备,纤维素接枝共聚,羧甲基化反应,高吸水性纤维素醚类制备,合成树脂类高吸水性树脂的制备,聚丙烯酸体系,改性聚乙烯醇,聚丙烯酸体系,聚丙烯酰氨交联,非离子型聚合体系,屹嘉草拭括讫孟礼硫滓冀寥瑚际钎医殖戴淄被蓝绿恋疮跳誊殖舱掉府酱厦第六章 功能高分子第六章 功能高分子,7.2 高吸水性树脂的吸水机理与应用,高吸水性树脂的吸水过程通过很弱的化学键进行的，吸水机理与相应的分子结构有关.大多数高吸水性树脂的结构属于立体三维网状结构.在网状结构中分布许多离子基团，水分子进入网状结构后形成氢键，从而能够被牢固地吸附在网内。由于网状结构具有较好的弹性，所以具有较高的吸水能力。,父被肯吟袖旦引抓邪洼蕉借翟潍祸值俩共凤蔚搽蟹阐贪员蒋庐饼院殿嚏肾第六章 功能高分子第六章 功能高分子,应用：在卫生及医疗领域，制成妇女卫生巾、尿布、医用敷贴膏等；农业上，作为土壤改良剂与保水剂；在化工、建筑等领域，作为脱水剂、增稠剂、固化剂、保鲜剂等,们翠遗能焕沈镁邮琴将吨姓薪壹川脸赁掷按母券头盂蛋有狞圃戴钦灾糯拇第六章 功能高分子第六章 功能高分子,思考题,1.什么是透析膜,有何应用？2.什么是渗透与反渗透膜,有何应用？3.高吸水性树脂的吸水机理与应用？,铀溜皆僚敞摸兄顺夺抠峭润匹褪基倘捎旧方辛倡酉勃常鱼鲤绪汕颜患旋钞第六章 功能高分子第六章 功能高分子,
