功能高分子复习题

功能高分子复习题考试方式开卷考试

考试时间：7月9日（下周四）晚7：00-9：00 考试地点：上课教室

1试述离子交换树脂的主要用途及如何再生？

离子交换树脂是带有官能团（有交换离子的活性基团）、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。应用领域: 1）水处理, 水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。2）食品工业,离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。3）制药行业,制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。近年还在中药提成等方面有所研究。4）合成化学和石油化学工业,在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优点更多。5）环境保护,离子交换树脂已应用在许多非常受关注的环境保护问题上。目前，许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质，这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。6）湿法冶金及其他,离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。

常规的再生处理,用化学药剂将树脂所吸附的离子和其他杂质洗脱除去，使之恢复原来的组成和性能。再生剂的种类应根据树脂的离子类型来选用，并适当地选择价格较低的酸、碱或盐。

特殊的再生处理,污染较严重的树脂，可用酸或碱性食盐溶液反复处理.如上述处理的效果未达要求，可用氧化法处理。即用水洗涤树脂后，通入浓度为0.5% 的次氯酸钠溶液，控制流速2～4BV/h，通过量10～20BV，随即用水洗涤，再用盐水处理.

2什么样的高分子可以形成液晶（结构特征以及典型结构）？溶致型液晶高分子和热致型液晶高分子有哪些主要区别？

在常见的液晶中，致晶单元通常由苯环、脂肪环、芳香杂环等通过一刚性连接单元（X，又称中心桥键）连接组成。构成这个刚性连接单元常见的化学结构包括亚氨基（－C=N－）、反式偶氮基（－N=N－）、氧化偶氮（－NO=N－）、酯基（－COO－）和反式乙烯基（－C=C－）等。在致晶单元的端部通常还有一个柔软、易弯曲的基团R，这个端基单元是各种极性的或非极性的基团，对形成的液晶具有一定稳定作用，因此也是构成液晶分子不可缺少的结构因素。常见的R包括—R’、—OR’、—COOR’、—CN、—OOCR’、—COR’、—CH=CH—COOR’、—Cl、—Br、—NO2等。

区别：1.形成条件不同：热致型液晶是依靠温度的变化，在某一温度范围形成的液晶态物质。多数液晶是热致型液晶。溶致型液晶是因加入溶剂（在某一浓度范围内）而呈现液晶态的物质。2.形成溶致型高分子液晶的分子结构必须符合两个条件：分子应具有足够的刚性和相当的溶解性。主要应用在高强度、高模量纤维和薄膜的制备方面。3.从结构上看，热致型液晶高分子相当于在刚性的线型分子链中，嵌段地或无规地接入柔性间隔基团。这类液晶具有高结合度和高熔点，不能在热分解温度以上生成液晶相。

（小末找）区别：（热致液晶是指由单一化合物或由少数化合物的均匀混合物形成的液晶。通常在一定温度范围内才显现液晶相的物质。典型的长棒形热致液晶的分子量一般在200~500g/mol左右。分子的长度比大约在4到8之间。按照棒形分子排列方式把热致晶体分为三种：向列相液晶，近晶相液晶，胆甾相液晶。

溶致液晶：是一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶。是在溶液中溶质分子浓度处于一定范围内时出现液晶相。它的溶剂主要是水或其它极性分子液剂。溶致液晶中的长棒形溶质分子的长宽比大约在15 左右。这种液晶中引起分子排列长程有序的主要原因是溶质与溶剂分子之间的相互作用，而溶质分子之间的相互作用是次要的溶致液晶是一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶。生物膜具有溶质液晶的特征。）

3环境可降解高分子材料可以分几类？请举例说明。

按降解机理不同，可分为全生物降解高分子材料(Biodegradablepolymers)和生物破坏型高分子材料(Biodestructiblepolymers)。

1)全生物降解高分子材料包括：

天然高分子材料及其衍生物，如纤维素及其衍生物、甲壳素和壳聚糖、热塑性淀粉；

合成高分子材料，如脂肪族聚酯、聚乙烯醇及其衍生物、聚乙二醇及其衍生物、聚氨酯及其改性物；

微生物合成高分子材料，如脂肪族聚酯、聚乳酸等生物聚酯、其他微生物合成高分子。

2)生物破坏型高分子材料包括：

淀粉与生物惰性高分子的共混物、合成脂肪族聚酯与生物惰性高分子的共混物、天然矿物粉、合成脂肪族聚酯与生物惰性高分子的共混物。

4生物降解性材料的特征结构？

生物降解性材料是指在适当和可表明期限的自然环境条件下，能够被微生物（如细菌、真菌和藻类等）完全分解变成低分子化合物的材料。

含有易被水解的酯键、醚键、氨酯键、酰胺键等合成高分子。生物降解高分子材料具有以下特点：易吸附水、含有敏感的化学基团、结晶度低、低相对分子质量、分子链线性化程度高和较大的比表面积等。

合成（化学合成或生物合成）生物降解塑料是通过化学或生物手段合成的降解材料。这类材料有：①微生物聚酯，是由微生物通过各种碳源发酵合成的种种不同结构的脂肪族共聚物。其中有英国ICI公司开发的Biopol，其主要成分是3－羟基丁酸酯（3HB）和3－羟基戊酸酯（3HV）的共聚物（PHBV），可用现有塑料设备加工，柔韧性很好，已用于医用缝合线及置换人工器件；日本昭和高分子公司开发的脂肪族聚酯Bionolle，由乙二醇和脂肪族二元酸缩聚合成，产品的特点是既具有类似PE的性能，又有完全生物降解性；美国V.C.C公司开发的Tone Polymers，主要成分是聚ε－己内酯（PCL）；②聚乳酸，是由玉米经聚乳酸菌发酵得到L-乳酸经聚合后再加工成薄膜和纤维,其最大的特点是在微生物的作用下可以完全分解成二氧化碳和水。美国Kogill公司于1994年投资800万美元建立了年产5000吨的

聚乳酸工厂；日本津岛制作所也建成了年产100吨聚乳酸的批量生产厂：③还有聚酰胺共聚物（CPAE）、聚氨基酸、脂肪族聚酯与芳香族聚酯的共聚物（CPE）等。

5高吸水性树脂的结构特征？吸水原理？常见的高吸水性树脂有哪些？

高吸水性树脂也称超强吸水性聚合物简写为SAP.它是一种含有

等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型的高分子聚合

物,

不溶于水也不溶于有机溶剂,能够吸收自身重量的几百倍甚至上千倍的水,且吸水膨胀后生成的凝胶具有良好的保水性和耐候性,一旦吸水膨胀成水凝胶,即使加压也难以将水分离出来.同时,高吸水性树脂可循环使用.

SAP与传统的吸水材料不同,它可以吸收比自身重几百倍甚至几千倍的水.在处于吸水状态时其保水性好,在压力下水也不会从中溢出.而传统的吸水材料只能吸收自身重量的20倍的水.树脂的高吸水性主要与它的化学结构和聚集态中极性基团的分散状态有关,它具有低交联度亲水性的三维空间网络结构.它是由化学交联和聚合物分子链间的相互缠绕物理交联构成.吸水前,高分子链相互缠绕在一起,彼此交联成网状结构,从而达到整体上的紧固度;吸水后,聚合物可以看成是高分子电解质组成的离子网络和水的构成物.在这种离子网络中存在可移动离子对,它们是由高分子电解质离子组成的。

SAP的吸水机理

关于SAP的吸水机理存在不同的说法.其中有两种占主要地位,金益芬等认为SAR吸水有3个原动力:水润湿,毛细管效应和渗透压.高吸水能力主要由这3个方面的因素决定.水润湿是所有物质吸水的必要条件,聚合物对水的亲和力大,必须含有多个亲水基团;毛细管效应的作用则是让水容易迅速地扩散到聚合物中去;渗透压可以使水通过毛细管扩散,渗透到聚合物内部或者渗透压以水连续向稀释聚合物固有的电解质浓度方向发动.刘廷栋等[2]则认为当水与高分子表面接触时主要有 3 种相互作用:一是水分子与高分子电负性强的氧原子形成氢键;二是水分子与疏水基团相互作用;三是水分子与亲水基团的相互作用.上述两种理论虽然表述不相同,但二者的理论都是建立在高吸水聚合物的主体网络结构基础之上的,实质是相同的。

高吸水性树脂从原料来源来分,有三大系列,分别是淀粉系,纤维素系,合成聚合物系

高吸水性树脂从亲水化方法来分 ,有四大系列.分别是:1. 亲水性单体的聚合物(如聚丙烯酸盐,聚丙烯酰胺,醋酸乙烯/ 顺丁烯二酸酐共聚物,丙烯酸/丙烯酰胺的共聚物等); 2. 疏水性聚合物的羧甲基化反应物(如纤维素羧甲基化反应,淀粉羧甲基化反应,聚乙烯醇/顺丁烯二酸酐的反应等);3 疏水性聚合物接枝聚合亲水性单体共聚物(如淀粉/丙烯酸/丙烯酰胺/顺酐接枝共聚物,聚乙烯醇接枝丙烯酸盐,纤维素接枝丙烯酰胺,纤维素接枝丙烯酸盐,淀粉接枝丙烯酸盐,淀粉接枝丙烯酰胺等);4. 含腈基,酯基,酰胺基的高分子水解反应物(如聚丙烯酰胺的水解物,纤维素接枝丙烯腈的水解物,淀粉接枝丙烯腈的水解物,丙烯酸酯/醋酸乙烯酯共聚物的水解等).

6概述医用高分子，对医用高分子材料的基本要求。

医用高分子材料是指用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料，其来源包括天然生物高分子材料和合成生物高分子材料。天然医用高分子材料来源于自然，包括纤维素、甲壳素、透明质酸、胶原蛋白、明胶及海藻酸钠等；合成医用高分子材料是通过化学方法，人工合成的用于医用的高分子材料，目前常用的有聚氨酯、硅橡胶、聚酯纤维、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。

一般对其性能的要求是：①安全性：必须无毒或副作用极少。这就要求聚合物纯度高，生产环境非常清洁，聚合助剂的残留少，杂质含量为ppm级，确保无病、无毒传播条件。同时其高分子化合物本身以及单体杂质、降解或磨损产物不对身体产生不良影响。②物理、化学和机械性能需满足医用所需设计和功能的要求。如硬度、弹性、机械强度、疲劳强度、蠕变、磨耗、吸水性、溶出性、耐酶性和体内老化性等。此外，还要求便于灭菌消毒，能耐受湿热消毒(120～140°C)、干热消毒(160～190°C)、辐射消毒或化学处理消毒，而不降低材料的性能。③适应性：包括与医疗用品中其他材料的适应性，材料与人体生物相容性、血液相容性及组织的相容性。材料植入人体后,要求长时期对体液无影响；与血液相容性好,对血液成分无损害，不凝血，不溶血，不形成血栓；无异物反应，在人体内不损伤组织，不致癌致畸，不会导致炎症坏死、组织增生等。④特殊功能：不同的应用领域，要求材料分别具有一定的特殊功能。此外，医用高分子材料还需要优异的加工成型性，易加工成需要的复杂形状的。

7简述正性胶和负性胶的作用原理。

光致抗蚀剂分为两大类：①正性光致抗蚀剂：受光照部分发生降解反应而能为显影液所溶解，留下的非曝光部分的图形与掩模版一致。正性抗蚀剂具有分辨率高、对驻波效应不敏感、曝光容限大、针孔密度低和无毒性等优点，适合于高集成度器件的生产。它主要包括：聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯氧肉桂酸乙酯、环氧树脂、环化橡胶等等。

②负性光致抗蚀剂：受光照部分产生交链反应而成为不溶物，非曝光部分被显影液溶解，获得的图形与掩模版图形互补。负性抗蚀剂的附着力强、灵敏度高、显影条件要求不严，适于低集成度的器件的生产。它主要包括：线性酚醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯等等。

光的照射使涂层发生光降解反应，导致溶解性提高，在显影时被洗去，暗区的光刻胶被保留下来。这种光致抗蚀剂叫做正性胶

负性胶对基材有良好的粘附力、抗酸抗碱、感光速度快，但它在曝光区域发生交联，溶解能力减弱，难溶于显影液且显影时容易变形和溶胀，从而限制了它的分辨率。

8试述负性光致抗蚀剂在集成电路制造中的作用原理。

利用感光树脂涂在氧化层上作为抗腐蚀层，用照相法改变抗腐蚀层性质。首先通过设计好的图案，通过掩膜曝光和显影，负性光刻胶其感光高分子是属光交联型的，在紫外线作用下，光刻胶中光照部分产生交联反应，溶解度变小，用适当溶剂即可把未曝光的部分显影后除去，在被加工表面上形成与曝光掩膜相反的副图像。用溶剂溶去可溶部分，不溶部分留在氧化层表面，在化学腐蚀阶段对氧化层起保护作用。

负性光刻胶：光照使涂层的溶解度下降，在溶解过程中（也称为显影过程）被保留下来，在化学腐蚀过程中（也称为刻蚀过程）保护氧化层。正性光刻胶的性能正好相反，感光胶被光照后溶解度增加，在显影过程中被除去，其所覆盖部分在刻蚀过程中被腐蚀掉。

9从化学结构分析，聚苯胺为什么能够成为高分子导体？

主链上为P-π共轭结构，属共轭聚合物，π电子的非定域性，表现出一定的导电性。与其它导电高聚物一样,它也是共轭高分子，在高分子主链上交替重复单双链结构,具有的介电子云分布在分子内,相互作用形成能带等。其结构中的P电子虽具有离域能力,它并不是自由电子，分子中的共轭结构使P电子体系增大,电子离域性增强,可移动范围增大,当共轭结构达到足够大时,化合物即可提供自由电子,从而能够导电。本征态的聚苯胺电导率很低，只有l0-10S／CM，通过质子酸掺杂后，其电导率可提高12个数量级，达到5～l0S／CM。通过质子酸掺杂和氨水反掺杂可实现聚苯胺在导体和绝缘体之间的可逆变化。聚苯胺的导电性受许多因素的影响，除分予链本身的结构外，较重要的因素还有pH值和温度。

10什么是智能材料？智能材料的特点？

智能材料（Intelligent material），又可以称为敏感材料，智能材料就是指具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。一般说来，智能材料有七大功能，即传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。

具体来说，智能材料需具备以下内涵：

(1)具有感知功能，能够检测并且可以识别外界(或者内部)的刺激强度，如电，光，热，应力，应变，化学，核辐射等；(2)具有驱动功能，能够响应外界变化；(3)能够按照设定的方式选择和控制响应；(4)反应比较灵敏,及时和恰当；(5)当外部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态。

因为设计智能材料的两个指导思想是材料的多功能复合和材料的仿生设计，所以智能材料系统具有或部分具有如下的智能功能和生命特征：

（1）传感功能（Sensor），能够感知外界或自身所处的环境条件，如负载、应力、应变、振动、热、光、电、磁、化学、核辐射等的强度及其变化。

（2）反馈功能（Feedback），可通过传感网络，对系统输入与输出信息进行对比，并将其

结果提供给控制系统。

（3）信息识别与积累功能，能够识别传感网络得到的各类信息并将其积累起来。

（4）响应功能，能够根据外界环境和内部条件变化，适时动态地作出相应的反应，并采取必要行动。

（5）自诊断能力（Self-diagnosis），能通过分析比较系统的状况与过去的情况，对诸如系统故障与判断失误等问题进行自诊断并予以校正。

（6）自修复能力（Self-recovery），能通过自繁殖、自生长、原位复合等再生机制，来修补某些局部损伤或破坏。

（7）自调节能力（Self-adjusting），对不断变化的外部环境和条件，能及时地自动调整自身结构和功能，并相应地改变自己的状态和行为，从而使材料系统始终以一种优化方式对外界变化作出恰如其分的响应。

11试分析影响高吸水性树脂吸水能力的因素。

一、交联度：交联度要适中，未经交联一般不具备吸水性，交联度过高又会抑制吸水性。二、水解度：高吸水性树脂的吸水率一般随水解度的增加而增加，但水解度过高，交联剂部分也将发生水解而断裂，使树脂的网格受到破坏，从而影响吸水性。三、PH值与盐分：因为酸、碱、盐的存在，一方面影响亲水的羧酸盐基团的解离，另—方面由于盐效应而使原来在水中应扩张的网格收缩，与水分子的亲和力降低。四、.受形状所影响：树脂的比表面积越大，吸水速率也越快。

12功能高分子材料按其功能性可以分为几类？

按照功能分类

（1）化学功能：离子交换树脂、螯合树脂、感光性树脂、氧化还原树脂、高分子试剂、高分子催化剂、高分子增感剂、分解性高分子，电子交换树脂.

（2）物理功能：导电性高分子（包括电子型导电高分子、高分子固态离子导体、高分子半导体）、高介电性高分子（包括高分子驻极体、高分子压电体）、高分子光电导体、高分子光生伏打材料、高分子显示材料、高分子光致变色材料等.

（3）复合功能：高分子吸附剂、高分子絮凝剂、高分子表面活性剂、高分子染料、高分子稳定剂、高分子相溶剂、高分子功能膜和高分子功能电极等.

（4）生物、医用功能：抗血栓、控制药物释放和生物活性等

按照功能特性分类

1分离材料和化学功能材料

2电磁功能高分子材料

3光功能高分子材料

4生物医用高分子材料

13高分子试剂与普通试剂相比的优缺点。

优点：

a) 简化操作过程。高分子化的高分子反应试剂和催化剂在反应体系中仅能溶胀，不能溶解，这样有利于使其与小分子的原料和产物分离。

b) 有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生。

c) 可提高实际的稳定性和安全性。

d) 所谓的固相合成工艺可以提高化学反应的机械化和自动化程度。

e) 提高化学反应的选择性。

f) 可以提供在均相反应条件下难以达到的反应环境。

缺点：

a) 增加实试剂生产的成本。

b) 降低化学反应速度。

14复合型导电高分子材料的定义、构成，与本征型的区别。

导电性复合高分子材料是由导电性材料与非导电的高分子材料复合而成的。复合方法可以是在高分子材料内部添加导电性材料粉末或者纤维等，也可以是在非导电基质上形成导电表面层而构成高分子导体。

与本征型导电高分子不同，在复合型导电高分子中，高分子材料本身并不具备导电性，只充当了粘合剂的角色。导电性是通过混合在其中的导电性的物质如炭黑、金属粉末等获得的。高分子材料本身具有导电能力的被称为本征型导电高分子材料。本征型导电高分子材料内部不含其它导电性物质，完全由导电性高分子材料本身构成。由于其高分子本身具备传输电荷的能力，导电性能和支撑作用均由高分子本身承担，因此被称为结构型导电高分子材料。20复合型导电高分子的导电机理。

复合型导电高分子是以普通的绝缘聚合物为主要基料（成型物质），并在其中掺入较大量的导电填料配制而成的。填料—在复合型导电高分子中起提供载流子的作用，它的形态、性质和用量直接决定材料的导电性。

导电机理：粒子导电----从通过接触的导体粒子链来导电，粒子之间的接触电阻与接触数是决定导电的关键

隧道导电机制----把非常薄的非导体夹在导体中时，电场作用下电子仅需

越过非常低的势垒而移动的现象

15什么是掺杂？简述掺杂的涵义及机制，为什么掺杂后的共轭高聚物的电导率可大幅度提高？

这种因添加了电子受体或电子给体而提高电导率的方法称为“掺杂”。

“掺杂”一词源于半导体化学，指在纯净的无机半导体材料中加入少量具有不同价态的第二种物质，用以改变半导体材料中空穴和自由电子的分布状态。高聚物中因添加电子受体或电子给体而提高电导率的方法称为“掺杂”。掺杂的结果是亚能带间的能量差减小，电子的移动阻力降低，使线性共轭导电聚合物的导电性能从半导体进入金属导电范围。

16什么样的高分子材料具有感光性？

分子材料一般都是线性高分子聚合物，通常在主链或侧链上带有感光基团。例如不饱和双键，重氮基，叠氮基，羰基等。

根据化学反应的不同，可分为三类。1）光交联型高分子，在光照下，分子链间能发生交联偶合反应的感光性高分子。这类反应的典型代表是聚乙烯醇肉桂酸酯，它可溶于丙酮、丁酮、乙酸乙酯等有机溶剂。在紫外光照射下，分子间发生交联反应，生成的交联产物不溶于有机溶剂。当用适当溶剂（显影液）冲洗时，未感光部分被冲洗下来，感光部分因不溶解而保留下来，结果得到与底片相反的图像（负图象）。这类光刻涂层材料称负性光刻胶。

2）光分解型高分子，在光照下侧链上的有机化合物发生分解的一类高分子。典型代表是邻重氮醌。邻重氮醌不溶于稀碱液，经光照后放出氮气变成烯酮，水解后可生成羧基，从而使高分子溶于稀碱中，正性光刻胶就属于这一类。受光照的部分溶于显影液（稀碱液），而未受光照部分则保持不变，显出图像，称为正图像。

正负性光刻胶可以用于制造集成电路、照相底片、印刷、激光光盘等很多方面。

3）光致变色高分子，这类分子在光照后化学结构发生变化，结构变化前后对可见光的吸收波长不同，因此光照能发生颜色变化，停止光照后又恢复原来的颜色。这种用不同波长光照射能显示出不同颜色的高分子，称光致变色高分子。利用这类感光高分子材料可制备各种光色太阳镜、电焊镜、护目镜、各种窗玻璃、军事用伪装材料以及密写信息材料等。

17简述高分子光化学反应的类型。

感光材料的几种主要的光化学反应：

1)光分解反应，许多化合物分子吸收了光能量会发生分解, 这是由于在光的作用下, 分子中的某些键大大减弱所引起的。分解生成物有时是稳定的化合物, 有时是不稳定的化合物, 还有时是离子或自由基。在利用化合物作感光材料时, 光解作用是非常重要的, 这是因为光解作用所产生的自由基, 能继续引起聚合反应和交联反应, 从而使分子变成巨大的或网状的结构,由此呈现出感光材料所需的特性。

2)光聚合反应，由于光的作用引起光活化单体小分子聚合成为大分子的反应称为光聚合反应。这种过程通常需要光引发剂的参与, 通过光引发剂吸收光辐射, 形成能引发聚合的自由基、正离子或负离子。

3)光交联反应，聚合物在光的照射下或同时有交联剂、敏化剂参加作用下, 分子间以共价键或配位键相结合, 形成网状三维结构的大分子, 这类反应被称为聚合物的光交联反应。在感光树脂方面, 借助光的作用制作抗蚀图像时, 虽然利用了光分解反应和光聚合反应但光交联反应特别有效。其理由是交联的结果, 产生凝胶或不溶物, 往往为聚合物提供了许多优异性能, 如提高了聚合物的硬度、强度、弹性、形变稳定性等。

1．光聚合和光交联反应

光聚合指化合物吸收光能而发生化学反应，生成分子量较大产物。反应物是小分子单体，或分子量较低的低聚物。当反应物为线性聚合物时，光化学反应在高分子链之间发生交联，生成网状聚合物称其为光交联反应。

2．光降解反应

光降解指在光的作用下聚合物链发生断裂，分子量降低的光化学过程。由于光降解反应使高分子材料老化、力学性能变坏而失去使用价值。光氧化降解反应是聚合物降解的主要方式，聚合物中加入光稳定剂可以减低其降解速度，防止聚合物的老化，延长其使用寿命。

18电致发光高分子材料的结构，原理及其应用

原理：电致发光是通过正负电极向发光层的最高占有轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)分别注入空穴和电子,这些在电极附近生成的空间电荷相对迁移,在发光层内,电子和空穴相遇复合,形成激子,激子经过辐射衰变而发射可见光,或者激发活性层中其他发射体分子而发光。1载流子的注入，从阴极和阳极注入；2载流子的迁移，电子和空穴分别向发光层迁移；3

载流子的复合，空穴和迁移电子在发光层中相遇复合并产生激子；5电致发光，激发态能量通过辐射耗散释放光能。应用：PLED，图像显示，信息处理和通讯领域。

19什么是药用高分子材料？药物缓释的目的是什么？根据药物作用机理可以把高分子靶向药物分为哪几种类

药物缓释的目标是通过对药物释放剂量的有效控制，达到在一个较长的时间内维持有效药物浓度，降低药物的毒副作用，减少抗药性，提高药物有效利用率的目的。长效制剂还可以减少服药次数，减轻患者的痛苦，并且节省人力，物力和财力。

根据药物控制释放机理，高分子药物控制释放体系可以分为四种，即扩散控制体系、化学反应控制体系、溶剂活化体系和磁控制体系

药用高分子材料：指药物生产和加工过程中使用的高分子材料，药用高分子材料包括作为药物制剂成分之一的药用辅料高分子药物，以及药物接触的包装贮运高分子材料。

药物稀释的目的：①避免血浆中药物浓度随进药时间和病人摄入、吸收和排除药物的能力而受影响，可以恒定速率释放，或通过响应环境变化(磁场、电场、pH值、血糖等)以脉冲方式释药，保持血浆中药物浓度不变;②实现定位控释，尤其对毒性大的药物，利用生理活性、亲和或外部物理因素(如磁场等)导向，使药物集中于病变部位或器官释放，减少对正常组织和器官的损伤，又提高施药效率;③实现药物按需控释，如对糖尿病治疗的胰岛素控释，保证在血液中葡萄糖浓度超过一定阈值时释放胰岛素。在葡萄糖浓度恢复正常时就停止释放; ④对生物大分子药物进行控释。多肽等多种大分子药物是治疗疑难病症、健全机能和延长寿命的重要药物，但这类药物在体内的半衰期非常短(几秒至几小时)，不宜口服、皮下注

射和滴注，只能采用药物缓释系统。

种类：

20简述由功能型小分子材料构建功能高分子策略。

功能性小分子的高分子化可利用聚合反应，如共聚、均聚等；也可将功能性小分子化合物通过化学键连接的化学方法与聚合物骨架连接，将高分子化合物作为载体；甚至可通过物理方法，如共混、吸附、包埋等作用将功能性小分子高分子化。

21某公司专门从事功能高分子材料开发工作，现承接以下三个研究项目，你作

为一名公司研究成员之一，请选择其中一个项目，写出你的设计方案。（1）欲开发一种用于溶液中分子氧脱除的功能高分子材料，请设计一种可反复

使用的除氧功能高分子材料。

（2）交联壳聚糖薄膜具有较好的透光性，请以该薄膜为基质，设计制备一种透

光性随温度变化的温敏性传感薄膜材料。

（3）金纳米粒子间距离变化时，颜色发生相应变化。请设计一种纳米金粒子水

凝胶薄膜复合材料，使该材料具有颜色随pH变化功能。

（2）.壳聚糖(CS)是由甲壳素在碱性条件下经水解部分脱乙酰基而得, 具有无毒、成膜性好、可完全降解等优异性能, 被认为是一种极有潜力的制膜材料, 但

其韧性较差。羟丙基甲基纤维素(HPMC)是一种非离子纤维素醚, 具有热凝胶性质, 产品水溶液加热后形成凝胶析出, 冷却后又溶解, 且具有良好的成膜性和透明性。HPMC 与CS 通过分子间氢键的相互作用, 其大分子链的运动能力增强,CS

膜的韧性得到提高。

在超临界二氧化碳(sc CO2)条件下合成温敏聚合物聚(乙烯基己内酰-co-甲

基丙烯酸)P(VCL-co-MAA), 再通过溶液共混法制备不同质量比的

P(VCL-co-MAA)-壳聚糖(CS)-羟丙基甲基纤维素(HPMC)多孔复合膜。HPMC 和CS

在晶区有一定的相互作用, 共混膜的结晶度减小;温敏聚合物P(VCL-co-MAA)和

成膜聚合物间具有较好的相容性;复合膜的孔结构分布均匀。。当CS 与HPMC 质

量比不同时, 复合膜的拉伸强度不同。所得复合膜的水通量随温度的变化而变化，透光度也随温度的变化而变化。

22 设计一种可以使空气气体透过，而空气中的水蒸气不能透过的功能过滤膜。

该功能膜具有以下特性：（20分）

1）、当湿空气吹向该膜时，空气能够透过而水蒸气不能透过或者该膜能够隔绝50%以上的水蒸气；2）、使用寿命不低于10年；3）、无毒，无味；4）、成本，每10平方厘米低于10元；5）、不限膜的性质，高分子、陶瓷、植物纤维等都可以。

有机高分子类膜材料、纤维素衍生物类、聚丙烯腈、聚砜类、聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚酯类、聚烯泾类等，以及无机膜材料：金属及金属氧化物类、陶瓷类、分子筛等都有着各自的优缺点，而膜污染是共性问题具有疏水性的有

聚四氟乙烯（PTFE）疏水空气过滤膜：（无毒）

空气中氧气、氮气的分子直径0.346nm、0.364nm，水蒸汽分子的最小值（0.0004μm），用一般的过滤膜很难将其分离。目前市面上做的防水透气膜主要有一下几种材质构成：1.PTFE（俗称聚四氟乙烯）；2.PE（例如暖宝宝上的，建筑屋面的）；3.TPU（聚氨酯类最早应用在服装面料类，也是目前服装面料应用最多的。其中，PTFE膜具有通量大、膜面光滑、摩擦系数低、耐强酸碱、耐高温、过滤效率高、使用寿命长、无味无毒、节能降耗等优点。然而，常规的生产方法是是以聚四氟乙烯为原料，采用特殊工艺，经压延、挤出、双向拉伸等方法制成微孔膜, 膜表面每平方英寸能达到几十亿个微孔，微孔直径集中在0.2-0.3um,远大于水蒸气分子直径（0.0004um）和空气中氧气、氮气等分子的直径（0.346nm、0.364nm），远小于水分子直径（20-200um）,因而常规方法生产出的聚四氟乙烯过滤膜只能将水除去。因此本设计通过改变生产工艺，改变聚四氟乙烯过滤膜的微孔结构。即以聚四氟乙烯为原料，采用特殊工艺，利用中间加一个塑料层，两边分布聚四氟乙烯薄膜，制成双面聚四氟乙烯过滤膜。当湿空气吹向该膜时，由于水颗粒非常细小，根据毛细运动的原理，可以顺利渗透到毛细管到另一侧（即可以顺利通过中间的塑料层），在塑料层上透汽现象。当水汽冷凝变成水珠后，颗粒变大，由于水珠表面张力的作用（水分子之间互相“拉扯抗衡”），直径变大，水分子就不能顺利脱离水珠渗透到另一侧，也就是防止了水的渗透发生，使透汽膜有了防水的功能。