功能高分子
第一章
1．什么是功能高分子或功能高分子材料？功能高分子的特点有哪些？
与常规的聚合物的相比具有明显不同的物理化学性质，并且有某些特殊功能的聚合物大分子都应该属于功能高分子材料。
2．试述功能高分子、特种高分子、精细高分子之间的区别和联系。
特种高分子：具有高强度、耐冲击、耐高温、特优电绝缘性能或兼而有之的一类高分子。
精细高分子：包括高分子化的精细化学品，和有特殊性能的功能高分子材料。
3．功能高分子材料应具有哪些功能？
4．按照功能划分功能高分子材料可以分哪些类别？
医药用高分子，分离用高分子，高分子化学反应试剂，高分子染料等
5．按照性质和功能划分，功能高分子材料可以分为哪些类型？
反应性高分子、光敏高分子、电活性高分子、膜型高分子材料、吸附性高分子、高性能功能材料、高分子智能材料
6．功能高分子材料的主要结构层次有哪些？
构成材料分子的元素、材料分子中的官能团、聚合物的连段结构、高分子的微观构象结构、材料的超分子结构和聚集态、材料的宏观结构
7．在功能高分子中官能团所起的作用有哪些？
（1）性质主要依赖于结构中的官能团、（2）性质取决于聚合物的骨架与官能团协同作用、（3）官能团与聚合物骨架不区分、（4）官能团在聚合物中仅起辅助作用
8．在功能高分子中常见高分子效应有哪几种？
溶解度下降效应；高分子骨架的机械支持作用；高分子骨架的模板效应；高分子骨架的稳定作用；
其他效应：不可吸附性；液晶中分子链直接参与液晶态的形成，稳定和支撑；高分子燃料中可利用其固定作用降低其有害性，还能减少染料的迁移性，提高着色牢度
9．举一例说明从已知结构和功能的化合物设计功能的高分子。
10．化学方法制备功能高分子时制备功能可聚合单体应该注意什么？
可聚合基团的选择要根据在高分子化过程中使用的聚会方法，功能性小分子的结构特点、生成功能聚合物的使用条件和所需要的性能要求等多种因素综合考虑。需考虑可聚合基团与功能化基团之间不要相互干扰，必要时对敏感基团加以保护。
11．对通用高分子材料的功能化可以采用哪些途径来实现？
a化学功能化：利用接枝反应在主链上引入活性功能基，从而改变聚合物的物理化学性质，赋予其新的功能。
b物理方法：通过小分子功能化合物与聚合物的共混和复合来实现
c功能高分子材料的多功能复合
d在同一种分子中引入多种功能基
第九章
医用高分子材料的分类方法有哪些？
a按照材料的性质：生物惰性高分子材料和可生物降解高分子材料
b按用途分：治疗用高分子材料，药用高分子材料，人造器官用高分子材料等
c来源：天然高分子医用材料，合成高分子医用材料，含高分子的复合医用材料
d按材料自身的功能和特点：生物相容性高分子材料，生物降解性，生物功能性
举一例说明医用高分子的结构、制备和应用？
医用生物惰性高分子、生物降解高分子的要求各有哪些？
生物惰性要求：（1）材料本身对肌体无毒性、无刺激性、无过敏反应、不致癌、不致畸。（2）材料必须具有很好的组织相容性（3）有良好的血液相容性（4）具有相当的化学稳定性，保证在其使用的生物环境下不发生老化、分解
生物降解材料的要求：a血液和组织相容性，一定物理机械性能 b能在体温条件在生物体内顺利降解，而产生的降解产物是水溶性的，并且对人体无害。降解后的小分子要能通过代谢排出体外或作为营养物质被人体吸收 c具有实际应用所需要的降解速度
什么是生物惰性、生物降解性、生物相容性？
生物惰性：材料在生物内部环境下自身不发生有害化学反应和物理破坏，也不对生物体产生不良影响。
生物降解性：材料仅有有限的使用寿命，使用期过后材料可以被生物体分解和吸收。
生物相容性：包括组织相容性和血液相容性
组织相容性：材料在肌体组织接触过程中不发生不利刺激性反应，不发生炎症，不发生排斥反应、没有致癌作用，不发生钙沉着。
血液相容性：材料在体内与血液接触后不发生凝血、溶血现象。
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
定义：药用高分子材料包括高分子药物、高分子药物载体、靶向药物高分子导向材料、高分子药物制剂材料、高分子药物包装材料等。（后两者通常不包括在内）
目的：通过对药物释放剂量的有效控制，达到在一个较长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。
课分为：被动靶向、主动靶向、物理靶向药物
第六章
试述膜分离的两个最重要指标。
透过率：指测定物质单位时间透过单位面积分离膜的绝对量。（分离速度）
选择性：指在同等条件下测定物质透过量与参考物质透过量之比。（分离质量）
鼓泡法测量孔径的原理是什么？恒压法测量孔径的原理是什么？
鼓泡法：先将被测定膜在水中浸泡，然后捞出加压使空气透过，记录刚好使空气透过时的空气压力，有效孔径r=2σ/P ，其中σ为水-空气表面张力，P为施加压力
恒压法：在恒定压力下，根据给定时间内透过膜的水的体积来计算，公式为 J=nπr4APt/8ηd，由此可以求有效孔径r。其中J为单位时间水的透过体积，A为膜的有效面积，P为压力，t为所用时间，d为分离膜的厚度，η为液体粘度
膜分离机制包括哪些？膜分离过程驱动力包括哪些？
（1）过筛分离机制、（2）溶解分离机制、（3）选择性吸附机制
驱动力：浓度差驱动力（透析膜）压力差驱动力（微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜）电场驱动力（电透析膜）
根据膜的结构和形态以及分离物质粒度大小对膜进行分类；按照外观形态和使用条件对吸附树脂进行分类。
根据结构和形态：密度膜、乳化膜、多孔膜
根据分离物质粒度大小：微滤膜0.1~10um、超滤膜1~100nm、纳滤膜1nm、反渗透膜0.1~10nm
按外观形态分：管状膜、中空纤维膜、平面型分离膜
相转变法制备多孔膜的方法有几种？每种方法有什么特点？
干法：
湿法：
热法：
聚合物辅助法：
怎样判断溶剂对聚合物的溶解能力？
A根据相似相容原理，溶剂化学结构与聚合物相似时，溶解能力大
B根据路易斯酸碱理论，显路易斯酸性的溶剂容易溶解路易斯碱性聚合物，反之亦然
C根据溶质与聚合物的化学性质，溶剂中有能够增强与聚合物相互作用的结构因素时有利于增强溶解能力怎样制备密度膜？P210
①聚合物溶液注膜成型法：将聚合物溶解于合适的溶剂中制备浓度和粘度合适的聚合物溶液，其中溶剂体系中不需要加入成孔剂，然后将制备好的溶液在适当的基材上铺展成液态膜，蒸发即可形成密度膜；②熔融拉伸成膜：将聚合物加热熔融拉伸，通过模版成型，然后冷却固化成分离膜;③直接聚合成膜法：首先制备单体溶液，并直接用单体溶液注膜成型，在注膜的同时加入催化剂，使聚合反应与膜形成同时完成，蒸发掉反应溶剂后即可得到密度膜
举例说明膜分离的应用。
海水和苦咸水淡化、污水净化、食品保鲜、液态物质消毒、气体分离、血液透析、药物缓释、离子交换（柠檬汁脱酸）、乳清中回收蛋白质、生活和生产用水的纯化和软化
第八章
什么是高分子吸附剂？与其它吸附剂相比有哪些优势P287
定义：是利用高分子材料与被吸附物质之间的物理或化学作用，其中包括物理吸引、配位和静电等作用形式，使两者之间发生暂时或永久性结合，进而发挥各种功效的材料
优势：再生容易、耐热、耐辐射、耐氧化、强度高、寿命长
①通过分子设计，聚合物股价内可以通过化学反应映入不同结构和性能的基团，从而比较容易得到各种性质的吸附剂；②通过调整制备工艺，可以制备各种规格的多孔性材料，大大增大吸附剂使用领域和使用性能；③经过一定交联的聚合物在溶剂中不溶不熔，只能被一定程度溶胀，溶胀后充分扩张的三维结构又为吸附的动力学过程提供便利条件。
影响高分子吸附剂结构因素有哪些？它们怎样树脂的吸附性能？
内部因素：元素的组成、功能基团、分子极性
a.元素组成的影响如果聚合物分子中含有配位原子，聚合物便具有潜在的络合能力
b.功能基团的影响功能基团的性质决定了吸附树脂的不同选择性
c.分子极性的影响引入极性基团或因为结构发生变化导致分子极性发生变化，能改变高分子吸附树脂的
媳妇性能和选择性
d.聚合物的链结构和超分子结构链结构包括主链结构、分支结构及交联程度，超分子结构包括结晶度和
取向度
外部因素：温度、树脂周围介质的影响、其他
非离子型吸附树脂包括哪些？
按极性：非极性、弱极性、中等极性、强极性按骨架：聚苯乙烯型、聚丙烯酸型
离子型高分子吸附剂的原理是什么？
作为吸附树脂使用时，骨架上所带离子基团可以与不同反离子通过静电引力发生作用，从而吸附环境中的各种反离子，当环境中存在其它离子交换作用更强的离子时，由于竞争性吸附，原来的离子被新离子取而代之。
如何改善高吸水性高分子材料的性能？
a.引入具有强亲水性和可离子化基团
b.适度的交联结构
c.改善外部环境，如水溶液的组成和温度、压力
以氧为配位原子的螯合基团有哪些？各有什么特点？
基团：醇羟基、β-二酮、酚羟基、冠醚
醇羟基：生成六元环、二价铜的螯合物最稳定
β-二酮：构成六元环、与三价铁有较好的络合作用
酚羟基：酸性强，形成多配位螯合物时对聚合物的结构有特殊要求，螯合物结构复杂。
冠醚：可以络合碱金属和碱土金属
18．螯合树脂P298、离子型高分子树脂P306、高吸水性高分子材料吸水能力的定义P312螯合树脂：高分子骨架上连接有能够对金属离子进行配位的螯合功能基，对多种金属离子具有螯合作用而达到对其的浓缩和富集的一类高分子材料。
离子吸附树脂：一种在聚合物骨架上含有离子交换基团的功能高分子材料。
高吸水性高分子材料：材料的吸水能力至少超过自身质量数百倍的特殊吸附树脂。
智能凝胶
什么是凝胶？什么是溶胀比、溶胀度？试述智能凝胶中水的作用。
凝胶：高分子链之间以化学键形成的交联结构的溶胀体。
溶胀比：溶胀体体积与交联体体积的比值。
溶胀度：交联高分子在溶胀过程达到平衡时的体积（或重量）与溶帐前的体积(或重量)之比称为平衡溶胀度
什么是智能凝胶？哪些刺激可以引起智能凝胶的响应？什么是体积相转变？
智能凝胶：在外界环境的刺激下，比如PH值、光、电场、温度等，能够发生体积膨胀或收缩的凝胶。有时这种收缩能达到几百倍或者几千倍。
体积相转变：指溶液中的凝胶的体积随外界环境因子（溶剂组成、离子强度、PH值、温度、光和电场等）变化产生不连续变化的现象。
光敏部分复习题：
1、解释：
分子轨道：原子轨道的线性组合。
成键轨道：在原子轨道组成分子轨道时，线性叠加，能量低于原来原子轨道的轨道。
反键轨道：在原子轨道组成分子轨道时，线性叠加，能量高于原来原子轨道的轨道。
量效率：每吸收一个量子所产生的反应物的分子数量。
激基复合物：当处于激发态的物质同另一种处在基态的物质发生相互作用，生成的物质被称为激基复合物。
激基络合物：当初在激发态的分子和同种处于基态的分子相互作用，生成的分子对被称为激基络合物。光刻胶：感光性树脂受光的照射而产生化学反应（交联或降解）或其他结构变化，使溶解性能发生显著变化，不溶解的树脂对底材具有抗化学腐蚀的作用，这种感光性树脂就叫做光抗蚀剂或光刻胶。
正性胶：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。
负性胶：光的照射使涂层发生光交联反应，导致溶解性下降，在显影时被保留下来，暗区的光刻胶被洗去。
2. 画出电子跃迁的四种方式，简要说明其特点。
3. 利用Jablonsky图简要阐述电子激发态的损耗方式。
4、主要的正性胶和负性胶有那些类型？有何特点？
正：邻重氮萘醌-酚醛树脂类、神紫外（DUV）降解类
负：聚乙烯醇肉桂酸酯类（二聚交联反应、溶剂型、含酯健、不耐强酸和强碱）、聚酯型、
环化橡胶-叠氮类（正性胶、碱式溶液显影）
5、写出聚乙烯醇肉桂酸酯光刻胶的结构式和交联反应方程式。
6、写出邻重氮萘醌-酚醛树脂光刻胶的结构式和交联反应方程式。
7、简述光致抗蚀剂的光刻工艺。
负性胶：聚乙烯醇肉桂酸酯类合成-增感-交联-配胶
聚酯型合成-增感-交联-配胶
环化橡胶-叠氮类合成-交联-配胶
负性和正性光致抗蚀剂的光刻工艺过程是类同的，主要有涂胶、预烘、曝光、显影、后烘、腐蚀和去胶等操作步骤
8、简述光敏涂料的主要组分及其作用。
主要组成：预聚物、交联剂、稀释剂、光敏剂（光引发剂）、热阻剂、调色颜料P231
9、举例说明提氢型引发剂的引发机理。
主要类型：二苯酮/叔胺体系、硫杂蒽酮/叔胺体系、蒽酮/叔胺体系
特点：双组份（光敏剂+供氢体（叔胺））
引发机理：光敏剂吸光激发，夺取供氢体的活泼氢，产生具有活性的初级自由基，进一步引发聚合。
10、常见的均裂型引发剂有哪些？说明它们的分解机理。
苯偶姻及其衍生物、苯偶酰缩酮、苯乙酮衍生物、α-羟烷基苯酮、酰基膦氧化物
吸光激发后能直接分解产生初级自由基，并进而引发单体聚合。
均裂型：
11、汞灯有哪些类型？它们在光固化中的作用如何？
低压汞灯：功率太小，UV固化使用有限
中压汞灯：UV固化使用的最主要光源
高压汞灯：功率很大，UV固化很少使用
12、常见的光固化稀释剂有哪些类型？分别举出1～2个单官能、双官能和多官能丙烯酸酯的稀释剂，说明其特点。
乙氧基化（丙氧基化）多官能丙烯酸酯双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯HEMA HDDA
单官能丙烯酸酯：
有气味、活性较低、收缩率较低、固化物柔软
特点同上
双官能丙烯酸酯：
粘度小、稀释性好、活性大、柔性好、附着好
粘度小、稀释性好、活性大、柔性好、附着好较HDDA少用
多官能丙烯酸酯：
反应不完全、硬度大、交联度高
固体、活性大、硬度大、交联度高、收缩率大
13、光固化的齐聚物主要有那些类型，特点如何?
环氧树脂型低聚物（粘结力强，耐腐蚀）、不饱和聚酯（坚韧、强度高、耐溶剂好）、聚氨酯（粘结力强，耐磨、坚韧）、聚醚（低粘度，价格也较低）
14、光固化材料主要有哪些用途？试举例说明。
木材和金属的表面的装饰；印刷工业；光学器件、液晶显示器和电子器件的封装
15 、根据你的了解，就光固化涂料的某种用途设计一个配方，说明你的依据。
液晶高分子
1液晶态的含义
液晶态（liquid crystals 简称LC）是一种兼有晶体和液体部分性质的过渡中间相态（mesophases），即液态晶体，通常它既有液体的流动性和连续性，又有晶体的各向异性，如光学、力学、介电、热导、电导、磁化的各向异性。
2小分子液晶的三种分类及其分子排列特征
近晶相（简称S）最接近固体结晶结构。分子刚性部分相互平行排列，并构成垂直于分子长轴方向的层状结构。在层内分子可以沿者层面相对运动，保持其流动性。其重心排列无序。
向列相（简称N）液晶分子刚性部分之间相互平行排列，并构成垂直于长轴方向的层状结构。但是重心排列无序，只保持着一维有序性。液晶分子在沿其长轴方向可以相对运动，而不影响晶相结
胆甾相（简称Ch）构成液晶的分子基本是扁平型的，依靠端基的相互作用，彼此平行排列成层状结构；与近晶型液晶不同，它们的长轴与层面平行，而不是垂直。在两相邻层之间，由于伸出平面外的化学基团的作用，分子的长轴取向依次规则的旋转一定角度，层层旋转，构成一个螺旋面结构。
3什么是液晶高分子？
液晶小分子连接成大分子，或者将它们连接到一个聚合物骨架上，并且仍设法保持其液晶特征的大分子，就是液晶高分子。
4高分子液晶的分类：根据液晶基元在高分子链中所处的位置不同分类；根据液晶的生成条件液晶高分子分类
根据液晶基元在高分子链中所处的位置不同分：主链型液晶高分子、侧链型液晶高分子、复合型液晶高分子
根据液晶的生成条件液晶高分子分：溶致结晶、热致结晶、兼具溶致和热致结晶、压致结晶、流致结晶
5液晶态的主要表征手段
X射线衍射分析法、核磁共振光谱法、介电松弛谱法、热台偏光显微镜、热分析法
6高分子液晶的合成方法主要有哪三种？
先合成小分子液晶，再通过均聚、共聚或者接枝反应得到液晶高分子。
7溶致液晶的形成条件
溶解在溶液中的液晶分子的浓度达到一定值时，分子在溶液中能够按一定规律有序排列
溶致液晶必须具备下面两个条件：1 具有一定的刚性棒状结构 2 在适当的
溶剂中具有超过临界浓度的溶解度
8主链型溶致液晶高分子的常见结构，举例说明
刚性结构位于主链上，主链溶液型液晶分子一般没有双亲结构
聚芳香胺类PpBA
聚对氨基苯甲酰胺（PpBA）
聚对二氨基苯与对苯二甲酸共聚物（PpPTA）
9主链型热致液晶高分子的主要代表及合成方式，降低主链型热致液晶高分子的熔点的方法。
对羟基甲苯酸缩聚物、界面聚合和高温溶液聚合插入柔性连段降低聚合物熔点
热致性主链型液晶高分子
目前大多数热致型主链液晶是通过酯交换反应制备的
为了使聚合物的熔点降到分解温度以下，必须采取措施减弱分子间力。通过改变聚合物的链结构来减弱聚合物分子的规整度是减小分子间力的有效方法：（1）在聚合物中加入体积不等的聚合物单体进行共聚（2）在聚合物刚性链段中加入柔性链段（3）聚合单体之间进行非线性连接
导电高分子
1导电聚合物的分类
按材料的组成：复合型导电高分子、本证导电高分子
按导电机理分：电子导电聚合物、离子导电聚合物、氧化还原型导电聚合物
2电子型导电聚合物的结构特征，常见的几种聚合物名称及结构
线性共轭聚合物聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯
聚合物内部应有能使其内部某些电子或空穴具有跨键离域移动能力的大共轭结构。P71
3电子型导电聚合物掺杂的目的及机制
掺杂目的：在聚合物空轨道中加入电子或从占有轨道中拉出电子，改变现有π电子能带的能级，出现能量居中的半充满能带，减小能带间的能量差，使自由电子和空穴迁移时的阻碍减小。
导电机制：导电高分子在“掺杂”之后其链结构上存在着单个不能配对成键的p电子，这种类似于自由基的电子又称偶极子或孤子。这类偶极子（孤子）的存在与跃迁使其具有了导电性。
P-型掺杂剂（氧化型），电子接受体；n-型掺杂剂（还原型），电子给予体
电荷转移络合物机制：掺杂时，高分子链给出或接受电子，掺杂剂将被还原或氧化，所形成的掺
杂剂离子与高分子链形成络合物以保持电中性。
质子酸机制：高分子链与掺杂剂之间并无电子的迁移，而是掺杂剂的质子附加于主链的碳原子上，而质子所带电荷在一般共轭链上延展开来。
4导电复合材料的导电机理及常见性质
导电通路理论：导电填料浓度达到“渗滤阀值”时相互连接形成导电通路。
性质：在某个浓度以上，复合材料的导电能力会急剧上升。
隧道导电理论：分子在振动时，电子通过相邻导电粒子在电场作用下形成的隧道实现定向迁移。
性质：在导电颗粒还没有分散成网络时，就有导电能力了。
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
开关效应：电压与电流的关系急剧发生变化的现象
表现：在一定温度下增加电压，在某一电压时有非导体剧变为导体；在一定电压下升温，在某一温度区域由良导体变为绝缘体
压敏、拉敏效应：在外场压力作用下，复合材料由高阻态转变为低阻态，称为压敏效应，反之在拉力作用下，由低阻态转变为高阻态，则为拉敏效应
热敏效应：电阻率随温度的升高而增加或降低
5渗滤阀值的涵义
随导电填料含量增加，开始时导电率增加极少，当加入的导电粒子达到某一含量值后，电导率有一跳跃，剧增是个数量级以上。这个含量值就是渗滤阀值。
6离子导电聚合物对高分子基质的要求，常见的聚合物名称及结构
1)含有一些给电子能力很强的原子或基团,它们能与阳离子形成配位键
2)配位中心间距离适当以便形成多元配位键
3)高分子链足够柔顺
常见聚合物名称：聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇、聚乙二醇亚胺、聚氧化乙烯PEO
7离子导电聚合物导电机理
离子同高分子链上的极性基团络合，在电场作用下，非晶区的离子与极性基团不断发生络合—解络合过程，从而实现离子的迁移。
晶体空位扩散机理-----阳离子在高分子醚键形成的螺旋体孔道内通过空位扩散,属一维离子导体。由于孔道内的阳离子与孔道外的对阴离子作用力较强,所以表现活化能较大。在高分子Tg和熔点(Tm)以下的温度范围内,其络合物电导一般属于这种机理
自由体积模型-----在温度高于聚合物Tg时的非晶相中,高分子的链段松驰运动可促进阳离子的迁移运动,
随着链段松驰运动的构象变化,阳离子向三维空间进行扩散、迁移。
功能高分子材料
《功能高分子材料》复习 1、说明离子交换树脂的类型及作用机理？试述离子交换树脂的主要用途。 类型与作用机理：（1）离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。能解离出阳离子、并能与外来阳离子进行交换的树脂被称作阳离子交换树脂；能解离出阴离子、并能与外来阴离子进行交换的树脂被称作阴离子交换树脂。 （2）按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为凝胶型、大孔型和载体型三类。 （3）氧化还原树脂。指带有能与周围活性物质进行电子交换、发生氧化还原反应的一类树脂。在交换过程中，树脂失去电子，由原来的还原形式转变为氧化形式，而周围的物质被还原。 （4）两性树脂。两性树脂中的两种功能基团是以共价键连接在树脂骨架上的，互相靠得较近，呈中和状态。但遇到溶液中的离子时，却能起交换作用。树脂使用后，只需大量的水淋洗即可再生，恢复到树脂原来的形式。 （5）热再生树脂。在同一树脂骨架中带有弱酸性和弱碱性离子交换基团。（6）螯合树脂。 用途：（1）水处理。水处理包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备等。（2）冶金工业。离子交换是冶金工业的重要单元操作之一，离子交换树脂还可用于选矿。（3）原子能工业。利用离子交换树脂对核燃料进行分离、提纯、精制、回收等。离子交换树脂还是原子能工业废水去除放射性污染处理的主要方法。（4）海洋资源利用。利用离子交换树脂，可从许多海洋生物中提取碘、溴、镁等重要化工原料。（5）化学工业。离子交换树脂普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯，浓缩和回收等。离子交换树脂用作化学反应催化剂，可大大提高催化效率。（6）食品工业。离子交换树脂在制糖、酿酒、烟草、乳品、饮料、调味品等食品加工中都有广泛的应用。（7）医药卫生。离子交换树脂在医药卫生事业中被大量应用。（8）环境保护。离子交换树脂在废水，废气的浓缩、处理、分离、回收及分析检测上都有重要应用。
功能高分子材料复习题
《功能高分子材料》复习题 一、功能高分子材料按其功能性可以分为几类？ 功能高分子可从以下几个方面分类： 1.力学功能材料： 1)强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等； 2)弹性功能材料，如热塑性弹性体等。 2.化学功能材料： 1)分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等； 2)反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂； 3)生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。 3.物理化学功能材料： 1)耐高温高分子，高分子液晶等； 2)电学功能材料，如导电性高分子、超导高分子，感电子性高分子等； 3)光学功能材料，如感光高分子、导光性高分子，光敏性高分子等； 4)能量转换功能材料，如压电性高分子、热电性高分子等。 4.生物化学功能材料： 1)人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等； 2)高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等； 3)生物分解材料，如可降解性高分子材料等。 二、说明离子交换树脂的类型及作用机理？试述离子交换树脂的主要用途。 1.阳离子交换树脂。机理：解离出阳离子、并与外来阳离子进行交换； R-SO3H+M+——R-SO3M+H+ 2.阴离子交换树脂。机理：解离出阴离子、并与外来阴离子进行交换。 RN+H3OH-+X-——RN+H3X-+OH- 3.应用： 1）水处理：包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备。 2）冶金工业：分离、提纯和回收铀、钍等超铀元素、稀土金属、重金属、轻金属、贵金属和过渡金属。 3）原子能工业：包括核燃料的分离、提纯、精制、回收等，还是原子能工业废水去除放射性污染处理的主要方法。 4）海洋资源利用：从海洋生物（例如海带）中提取碘、溴、镁等重要化工原料，用以海水制取淡水。 5）食品工业：制糖、酿酒、烟草、乳品、饮料、调味品等食品加工中都有广泛地应用。 6）医药工业：例如在药物生产中用于药剂的脱盐、吸附分离、中和及中草药有效成分的提取等。 7）化学工业：在化学实验、化工生产上是重要的单元操作，普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯、浓缩和回收等。 8）环境保护：在废水、废气的浓缩、处理、分离、回收及分析检测上都有重要应用，已普遍用于电镀废水、造纸废水、矿冶废水、生活污水、影片洗印废水、工业废气等治理。
功能高分子考试重点
一概念 1. 质子交换膜燃料电池(protonexchangemembranefuelcell，)是一种燃料电池，在原 理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质 2.超支化聚合物,由枝化基元组成的高度枝化但结构不规整的聚合物 3. 光催化剂就是在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称 4. 生物质能（biomass energy），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形 式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。 5. 导电高分子是指具有共轭π键的高分子经化学或电化学掺杂使其由绝缘体转变成为 导体的一类高分子材料 6.光敏性高分子是指在光的作用下能够发生交联，分解或官能团变化的等光化学反应 从而引起材料的物理性质和化学性质变化的高分子材料 7.所谓自组装（self-assembly），是指基本结构单元(分子，纳米材料，微米或更大尺 度的物质）自发形成有序结构的一种技术 8.寡肽（Oligo-peptide），是由2-9 个氨基酸组合而成的蛋白质前体，或是由蛋白质 降解到2-9 个氨基酸组成的蛋白质降解物，也可称小肽、短肽等。 9.功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它们之所以具有特定的功能，是 由于在其大分子链中结合了特定的功能基团，或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合，或者二者兼而有之 10.氯醇橡胶是一种耐油、耐热而透气性很低的特种橡胶。 11.石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面 薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料 12.纳滤膜：孔径在1nm以上，一般1-2nm。是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或 低价离子透过的一种功能性的半透膜 13.特种高分子材料 智能高分子是指具备感知、自诊断、自适应、自修复等功能的高分子。 14.凝胶型离子交换膜，具有均相集合物凝胶结构无毛细孔结构的离子交换膜。 15.大孔型离子交换膜，内部有大量永久性的微孔的非均相的离子交换膜
《功能高分子材料》教学设计
专题一 为课堂教学注入新的生命力 ---淡如何面对和认识新课程 南京金陵中学李惠娟 们常常会看到这样两种截然不同的景象，如右图所示。 其实，作为老师谁不希望自己的课堂精彩受欢迎？ 然而现实中不少老师发出这样的感慨和困惑： 比起以往，现在的学生（尤其城市）对学习的热情 越来越缺乏，对人间的真情越来越淡漠，…… 传统的教育似乎越来越乏力，老师的工作越来越辛 苦，身心越来越疲惫，成就感却越来越缥缈…… 究竟我们的教育出了什么问题？让辛苦的老师得不 到鼓励；让认真的学生无法获得肯定；让学以致用的梦 想无法落实！ 如果老师课堂上只是把一个个有理智、有情感的鲜活学生看成是一只只吞咽僵化知识的“饲料鸡”，学习的内容和过程抽离实际的生活情境，他们自然会对学习觉得无聊，对未来感到茫然，这样的教育终究是失败和悲哀的。 也许我们每个老师的脑际时隐时现地会思考这样一些问题： 问题1：“学习是什么？学习如何发生？以及如何使用知识？” 问题2：作为老师的我，今天的教育或教学，想给学生最关键、最宝贵的是什么？ 问题3：怎样才能把老师的辛勤付出、美好期待与学生的现在渴求、未来发展紧密相连？ …… 其实细细品味，这不是与新课程倡导的三维目标不谋而合吗？所以，我相信绝大多数老师的内心深处对新课程的是持赞同和欢迎态度的。 也许新课程的美好理念与面临的残酷现实似乎存在难以调和的矛盾，“高考考什么，老师教什么，学生学什么！”在现实中这样的教育现象并不少见，也许这是许多老师面对现实无奈的选择。不少老师进行新课改时顾虑重重，其中一点就是认为注重过程、方法的培养势必会影响学生知识技能的操练，因为高中三年的时间是个定量，只要会做题、考高分，现在社会就是这样评价你！ 我一直倍感中学老师重任在肩，不仅要为他们眼前高考的现实渴求着想，更要为他们的未来发展负责！也许小学还稚嫩，大学已成型，中学时代学生正处于身体发育、性格形成、思维养成最关键的阶段。中学对一个人的一生影响是非同寻常的！中学老师的人品修养、气
智能高分子材料 刘心悦20420092201280
智能高分子凝胶简介 班级：09化学2班姓名：刘心悦学号：20420092201280 摘要：智能高分子凝胶可以通过控制高分子凝胶网络的微观结构与形态，来影响其溶胀或伸缩性能，从而使凝胶对外界刺激作出灵敏的响应，表现出智能。 关键词：智能高分子材料高分子凝胶 智能高分子材料 智能高分子材料属于智能材料(intelligentmaterial)的范畴。智能材料是指对环境可感知、响应，并且具有发现能力的新材料[1]。智能材料的研究与开发正孕育着新一代的技术革新。 智能材料包括金属智能材料、无机非金属智能材料和高分子智能材料，其中高分子智能材料包括智能高分子凝胶、智能高分子复合材料和智能高分子膜材料等，目前研究最广的是智能高分子凝胶。 智能高分子凝胶 高分子凝胶是由具有三维交联网络结构的聚合物与低分子介质共同组成的多元体系，其大分子主链或侧链上含有离子解离性、极性或疏水性基团，对溶剂组分、温度、pH值、光、电场、磁场等的变化能产生可逆的、不连续(或连续)的体积变化，所以可以控制高分子凝胶网络的微观结构与形态，来影响其溶胀或伸缩性能，从而使凝胶对外界刺激作出灵敏的响应，表现出智能。 智能凝胶的体积相变原理 根据高分子凝胶溶胀及退溶胀的渗透压公式，渗透压由高分子链与溶剂的相互作用、高分子链的橡胶弹性和高分子凝胶内外离子浓度差构成。当这三者之间达到平衡时，高分子凝胶呈平衡状态。温度、pH值、无机盐的浓度、溶剂的性质对溶胀平衡都有影响，在一定的外界刺激下，凝胶会因为溶液性质的微小变化而引起极大的体积变化，即所谓的凝胶体积相变，这就是智能高分子凝胶对外界
刺激作出响应的依据。 智能高分子凝胶对各种外界刺激的响应性 1 溶剂组成 体积变化。也就是说，当pH值发生变化时，水凝胶体积随之变化。考虑到国外智能高分子材料均集中在合成聚合物(由均聚物、接枝或嵌段共聚物到共混物、互穿聚合物网络及高分子微球等)，他将智能材料的研究开拓到具有凝胶相转变的天然高分子材料，特别是生物相容性良好而且可以生物降解的壳聚糖(chitosan,CS ) 3 温敏性凝胶 利用高分子与溶剂之何的相互作用力的变化、溶胀高分子凝胶的大分子链的线团一球的转变，使凝胶由溶胀状态急剧地转化为退溶胀状态，从而高分子凝胶表现出对溶剂组分变化的响应，这类材料可由聚乙烯醇、聚丙烯酞胺等制成川。如:聚丙烯酞胺(PAAM)纤维经环化处理后除去未环化的部分以及未参加反应的物质，干燥后即得到P八AM凝胶纤维。这种纤维在水中伸长，在丙酮中收缩，而且其体积随溶剂体系中丙酮含量的增加发生连续的收缩。如果在凝胶网络中引人电解质离子成部分离子化凝胶，则在某一溶剂组成时产生不连续的体积变化。 2 pH值响应凝胶 具有pH值响应性的凝胶，一般均是通过交联形成大分子网络。凝胶中含有弱酸和碱基团，这些基团在不同的pH值及离子强度的溶液中，响应的离子化，使凝胶带电荷，并使网络中氢键断裂，导致凝胶发生不连续的 温敏性凝胶,当温度升高时，疏水相相互作用增强，使凝胶收缩，而降低温度，疏水相间作用减弱使凝胶溶胀，既所谓的热缩凝胶。例如，轻微交联的N一异丙基丙烯酞胺(NIPA )与丙烯酸钠的共聚体。其中丙烯酸钠是阴离子单体，其加量对凝胶的溶胀比和热收缩敏感温度有明显影响。阴离子单体含量增加，溶胀比增加，热收缩温度提高。所以可以从阴离子单体的加量来调节溶胀比和热收缩温度。NIPA与甲基丙烯酸钠共聚交联体亦是一种性能优良的阴离子型热缩温敏性水凝胶。最近报道的以NIPA,丙烯酞胺一2一甲基丙磺酸钠、N-(3- 甲基胺)丙基丙烯酞胺制得的两性水凝胶，其敏感温度随组成的变化在等物质的量比时最低，约为3590，而只要正离子或负离子的量增加，均会使敏感温度上升。
高分子材料的应用
高分子材料的应用——防水防尘新型材料等方面的研究进展的介绍 高分子材料是门内容广泛，与其他许多学科交叉渗透，相互关联的综合性新兴学科随着社会的发展，普通的材料已经不能满足需求，高分子材料则越来越多的用于人们的日常生活.目前高分子材料的发展迅猛，应用的方面也越来越多，越来越广！下面就高分子材料用于防水方面的研究进展进行介绍！ 一开始想到这个方面是由于一年前班主任开班会时候对高分子进行的介绍，其中有一点就是应用于防水方面。当时他举了个列子——荷叶.众所周知，荷叶表面的水可以聚成水珠，不会粘在荷叶上，从这个出发研究荷叶的结构从而得到防水防尘方面的启发！ 荷叶的叶面上布满了一个紧挨一个的“小山包”，“山包”上长满绒毛，好像山上密密的植被，“山包”的顶上又长出一个馒头状的“碉堡”凸顶。因此，在“山包”的凹陷处充满了空气，这样就在紧贴的叶面上形成一层极薄的只有纳米级的空气层。由于雨水和灰尘对于荷叶叶面上的这些微结构来说，无异于庞然大物，于是，当雨水和灰尘降落时，隔着一层纳米空气，它们只能同“小山包”上的“碉堡”凸顶构成几个点的接触，无法进一步“入侵”。水形成水珠，滚动着洗去了叶面的尘埃。荷叶的这种纳米级的超微结构，不仅有利于它自洁，还有利于防止空气中飘浮的大量的各种有害细菌和真菌对它的侵害！ 对于这方面我从一些文献中找出了一点将荷叶的功能应用的实际的列子——德国Sto 上市公司下属ISPO 公司，根据荷叶效应机理和硅树脂外墙涂料的实际应用结果，经过3 年研究工作，成功地把荷叶效应移植到外墙乳胶漆中，开发了微结构有机硅乳胶漆，即荷叶效应乳胶漆。这种荷叶效应乳胶漆采用具有持久憎水性的少乳化剂有机硅乳液等一些专门物质，并形成一个纳米级显微结构，从而使其涂膜具有类似荷花叶子的表面结构，达到拒水保洁功能 但是荷叶的防水防尘功能是有限的，我们需要做的就是从荷叶的结构方面进行改进，用高分子技术做出更加全面的防水防尘材料！荷叶只是一个列子，只是给我们一个启发。真正要研究的是高分子的结构和结构所表现出来的功能！ 1防水方面 世界各地对高分子的研究都是积极的。以前用于防水的材料主要是沥青和砂浆虽然这2种方法能起到防水作用但是作用远远没有高分子的作用好台湾一流的防水中心｛张百兴张凯然｝在土木建筑工程中使用了一种新型的施工方法——高分子涂膜防水！
功能高分子思考题及答案
第一章绪论 1.什么是功能高分子？ 带有特殊功能基团并具有功能性的聚合物就是功能高分子。 一般认为：其具有普通高分子的结构性质，同时具有一定的功能，主要指具有物质、能量和信息的贮存、传递、转化等作用的高分子。 一次功能：当向材料输入的能量和从材料输出的能量属同种形式，材料只能起到能量传送部件的作用，这种功能称为一次功能。（如导电、导热） 二次功能：当向材料输入的能量和输出的能量是不同形式时，材料起能量转换部件的作用，这种功能称为二次功能。 高分子的功能：（1）化学功能－离子交换、催化、氧化还原（2）物理功能－导电、热电、压电、磁记录。（3）生物功能－医用高分子 2.功能高分子的主要种类？（1）离子交换树脂（2）高分子吸水材料（3）高分子功能膜（4）液晶高分子（5）导电高分子6）医用高分子（7）感光高分子（8）其他功能高分子（智能高分子磁性高分子高分子催化剂树形高分子超疏水材料） 1.离子交换树脂是由交联结构的高分子骨架与能离解的基团两组分构成的不溶性、多孔的、高分子电解质。 ? 功能：能在液相中与带相同电荷的离子进行交换，此交换反应可逆的，即可用适当的电解质冲洗，使树脂恢复到原有状态（再生），可反复使用。 3.合成功能高分子的一般方法？ 通过化学或者物理的方法将功能基与高分子骨架相结合，实现预定功能。 ①. 分子合成化学方法：分子结构设计、官能团设计、引入感光功能集团则赋予了材料感光性。措施：共聚、接枝、嵌段共聚、交联、官能团的引入、模板聚合等 ②. 特殊加工物理方法：把高分子加工成极薄的膜，把高分子纤维化，如人造羊毛（介绍其主体结构）有些功能高分子极难加工，如光缆、导电、聚丙烯 ③. 复合手段：如将高分子中掺入银粉得到导电高分子。复合两种或几种高分子：纤维复合、层叠复合、细粒复合、互穿网络等方法，可得新功能。(1、功能性小分子的高分子材料化2、高分子材料的功能化)聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET)----涤纶丙烯腈-丙烯酸酯共聚物----腈纶聚己二酰己二胺纤维(PA66)----锦纶66聚乙烯醇缩甲醛----维纶聚丙烯纤维(PP)----丙纶聚胺酯弹性纤维(PU)----氨纶聚间苯二甲酰间苯二胺纤维----芳纶1313聚氯乙烯纤维(PVC)----氯纶
功能高分子材料讲义
第三章功能高分子材料 3．1 概述 功能高分子是高分子化学的一个重要领域，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。 3．1．1 功能高分子材料的概念和分类 高分子材料按其使用性能可以分为结构高分子材料和功能高分子材料，结构高分子材料具有较高的比刚度和比强度，可以代替金属作为结构材料，如我们熟知的工程塑料和聚合物基复合材料。 对功能高分子材料，目前尚未有明确的定义，一般认为是指
除了具有一定的力学功能之外还具有特定功能（如导电性、光敏性、化学性和生物活性等）的高分子材料，所谓材料的功能，从根本上说，是指向材料输入某种能量，经过材料的传输转换等过程，再向外界输出的一种作用。材料的这种作用与材料分子中具有的特殊功能的基团和分子结构分不开的。 请注意，不可将功能高分子和功能高分子材料混为一谈，这两者是有明显区别的。功能高分子材料从组成和结构上可以分为结构型和复合型两大类。结构型功能高分子材料是指在高分子链中具有特定功能基团的高分子材料，这种材料所表现的特定功能是由高分子本身的因素决定的。构成结构型功能高分子材料中的高分子叫功能高分子，而复合型功能高分子材料，是指以普通高分子材料为基体或载体，与具有某些特定功能（如导电、导磁）的其它材料进行复合而制得的功能高分子材料，这种材料的特殊功能不是由高分子本身提供的。 功能高分子材料涉及范围广、品种繁多，还未有统一的分类方法，一般按其使用功能来分类，大致可以分为以下几类：（1）化学功能高分子材料 主要包括离子交换树脂，高分子催化剂、高分子试剂、螯合树脂、高分子絮凝剂和高吸水性树脂等。
功能高分子材料
上海大学2015～2016学年冬季学期研究生课程报告课程名称：功能高分子材料课程编号：11S009005 论文题目:TPU防水透湿薄膜的研究进展 研究生姓名: 汪胜学号: 15722180 论文评语: 成绩: 任课教师: 陈捷贾少晋 评阅日期:
TPU防水透湿薄膜的研究进展 汪胜 （上海大学环境与化学工程学院，上海200444） 摘要：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种应用范围非常广的聚氨酯材料，兼具橡胶和塑料的特性，已经被广泛应用于汽车、鞋材、服饰、医疗、电线电缆、薄膜及薄板、胶黏剂等。其中，热塑性聚氨酯在服装行业中的应用是它可以制成薄膜贴附在织物上以提供给使用者更好的防护性、舒适感和美感。文在国内外文献的基础上，总结了近几年TPU防水透湿薄膜的制备与研究进展，以期为今后的TPU防水透湿薄膜的制备和应用发展提供参考。 关键词：热塑性聚氨酯弹性体；聚氨酯材料；TPU防水透湿薄膜；橡胶和塑料 The Research ProgressofTPU waterproof moisturepermeable membrane products Sheng Wang (School of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China) Abstract: Thermoplasticpolyurethaneelastomer (TPU)whichischaracteristicofrubberandplastic's, cl othing, medical, wireare applied widely to the field of automotive, shoes, clothing, medical, wire and cable, thin film and sheet, adhesive composition ect. Among them,the application of thermoplastic polyurethane in the clothing industry is that it can be made into a film attached to the fabric in order to provide users with better protection, comfort and beauty.This paper, on the basis of the literature at home and abroad, summarizes preparation and research of TPU waterproof moisture permeable membrane, and also provides the reference the TPU waterproof moisture permeable membrane preparation and research in the future. Key word:thermoplasticpolyurethane elastomer; polyurethane materials; TPU waterproof moisture permeable membrane; rubber and plastic
浅谈智能高分子材料现状与前景
浅谈智能高分子材料现状与前景 班级：料085 姓名：季承玺 学号：089024463 选课时间：周三7-8节，周五5-6节
浅谈智能高分子材料现状与前景 料085 季承玺 089024463 选课时间：周三7-8节，周五5-6节 摘要：功能与智能高分子材料是近代发展较快的交叉学科。它不仅在轻工、化工、纺织、石油化工、国防科技、医疗保健中应用相当广泛，而且在生物科学、信息科学、材料科学以及新能源等高新技术领域也有广泛的应用前景。 关键字：智能高分子，应用，材料，前景 引言：材料的智能性是指材料的作用和功能可随外界条件的变化而有意识地调节、修饰和修复。智能高分子材料的品种多,范围广,智能凝胶、智能膜、智能纤维和智能粘合剂等均属于智能高分子材料的范畴。由于高分子材料与具有传感、处理和执行功能的生物体有着极其相似的化学结构,较适合制造智能材料并组成系统, 向生物体功能逼近, 因此其研究和开发尤其受到关注。 前景：高分子材料由于在结构上的复杂性和多样性,可以在分子结构(包括支链结构)、聚集态结构、共混、复合、界面和表面甚至外观结构等方面进行或单一或多种结构的利用,以达到材料的某种智能化。智能材料的发展是建立在人类需要的基础上的,因此它必将朝着对人们活动起分担作用的社会活动对应型方向发展。材料特殊的结构决定了它的智能价值。目前对结构的设计和控制还局限于一次结构。所以,聚合物的高次结构以及与之相关的分子间的相互作用必将成为今后智能高分子研究的重要课题。 一、智能高分子材料概念 “智能材料”这一概念是由日本的高木俊宜教授于1989年提出来的。所谓智能材料,就是具有自我感知能力,集累积传感、驱动和控制功能于一体的材料,也是具有感知功能即识别功能、信息处理功能以及执行功能的材料,具备感知、反馈、响应三大基本要素。它不但可以判断环境,而且可以顺应环境,通过感知周围环境的变化,适时做出相应措施,达到自适应的目的。智能材料可用图1作出描述。迄今为止,人们已开发出许多种智能高分子材料[2]。 由于高分子材料与具有传感、处理和执行功能的生物体有着极其相似的化学结构,较适合制造智能材料并组成系统,向生物体功能逼近,因此其研究和开发尤其受到关注[10]。 智能高分子材料又称智能聚合物、机敏性聚合物、刺激响应型聚合物、环境敏感型聚合物，是一种能感觉周围环境变化，而且针对环境的变化能采取响应对策的高分子材料。
(完整版)功能高分子复习提纲
一、名词解释（5题，共15分） ——功能高分子材料：一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。——功能与性能，性能：材料的功能从本质上来说是指向材料输入某种能量和信息，经过材料的储存、传输或转换等过程，再向外输出的一种特性；材料的性能是指材料对外部作用的表征与抵抗的特性。材料在具备功能的同时，必须具有一定的性能。 ——结构型功能高分子材料，指在大分子链中具有特定的功能基团的高分子材料，它们的功能性是由分子中所含的特定的功能基团来实现的。 ——复合型功能高分子材料：指以普通高分子材料为基体或载体，与具有某些特定功能（如导电、磁电）的其他材料以一定的方式复合而成的，它们的功能性是上高分子材料以外的添加组分得到的。 ——智能材料：是将普通材料的各种功能与信息系统有机地结合起来的融合型材料，它可以感知外部的刺激（传感功能），通过自我判断和自我结论（处理功能），实现自我指令和自我执行的功能（执行功能）；又称为灵巧材料（机敏材料）。 ——离子交换树脂：是一类带有可离子化基团的三维网状交联聚合物。它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交换功能，本质上属于反应性聚合物。 ——高吸水性树脂，是由分子链上含有强亲水性基团(如羧基、磺酸基、酰胺基、羟基等)并有一定交联度的功能高分子材料。 ——高分子分离膜，是用人工或天然合成的高分子分离膜，可借助于化学位差（浓度差、压力差和电位差）的推动对双组份或多组份的溶质和溶剂进行分离、提纯和选择性透过等。——导电高分子：是指由具有共轭π键的高分子本身或经过“掺杂”后具有导电性的一类高分子材料。 ----结构型导电高分子： ----复合型导电高分子： ---载流子： ——掺杂：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” ---光功能高分子材料：也称感光性高分子，指在吸收了光能后，能在分子内或分子间产生化学、物理变化的一类功能高分子材料。这种变化发生后，材料将输出其特有的功能。——光致抗蚀材料：指高分子材料经过光照后，分子结构从线型可溶性转变为网状不可溶性，从而产生了对溶剂的抗蚀能力。(负片型) ----光致诱蚀材料，与光致抗蚀材料正好相反，当高分子材料受光照辐射后，感光部分发生光分解反应，从而变为可溶性。（正片型） ——光引发剂和光敏剂：都是在光聚合中起到促进引发聚合作用的化合物。二者不同在于，光引发剂吸收光能后跃迁到激发态，当激发态能量高于键断裂所需的能量时，断键产生自由基，而引发反应，属消耗性，光敏剂吸收光能后跃迁到激发态，然后发生分子内或分子间能量转移。将能量传递给另一个分子，产生初级自由基，光敏剂回到基态，属非消耗性。——生物降解高分子材料：指一类能够被微生物酶的作用分裂成较小聚合物产物的高分子材料。 ——生物降解：是指高分子的分子链在微生物酶作用下分裂成较小聚合物产物的过程。——生物相容性：是指生物材料在生物体内与周围环境的相互适应性，也可理解为宿主体与材料之间的相互作用程度。 ——生物吸收性高分子：在体内逐渐降解，其降解产物为机体吸收代谢的高分子材料。——生物惰性高分子：指在生物环境下呈现化学和物理惰性的高分子材料。 ——水凝胶：由液体和高分子网络组成，由于高分子网络与液体之间的亲和性，液体被高分子网络封闭在里面，并且像固体一样显示一定形状的材料。 ——智能型凝胶：高分子主链或侧链上通常存在着离子化基团、极性和疏水性基团，从而使之具有类似生物体的特性，当收到外界刺激(温度 PH 溶剂盐浓度化学物质等)，其结构，物理特性会产生敏感响应的一类凝胶材料。
2014功能高分子期末试卷
1 / 2 济南大学2014～2015学年第一学期课程考试试卷（A 卷） 课 程 功能高分子 授课教师 考试时间 2014 年 月 日 考试班级 学 号 姓 名 题号 一 二 三 四 总 分 得分 一、填空题（每空1分，共20分） (1.根据交换基团的性质，阳离子交换树脂可分为强酸性的（如○1 基团），弱酸性 的（如○2 基团）。 2.用于制备离子交换树脂的聚合物种类有○ 1 、○ 2 等。 3.评价离子吸水树脂的性能的指标主要有○1 、○2 、○ 3 等。 4.按照膜的孔径大小，可以将高分子分离膜分为○ 1 、○ 2 、○ 3 等主要类型。 5.按照液晶的外部形成条件，液晶可以分为○ 1 、○ 2 两大类。 6.人工脏器用高分子材料在性能方面的特殊要求主要有○1 、○2 、○ 3 等。 7.感光性高分子的主要用途有○1 、○2 、○3 等。 8.超疏水材料的主要用途有○ 1 、○ 2 等。 二、判断题（对的打√，错的打x ，每小题1分，共10分） 1.防水材料属于功能高分子。 （ ） 2.吸附饱和的阳离子交换树脂可以用氢氧化钠溶液进行再生。 （ ） 3.超滤膜的孔径比微滤膜的孔径要小。 （ ） 4.制备聚苯乙烯体系离子交换树脂首先要通过乳液聚合来获得聚合物小球。 （ ） 5.增大吸水树脂的交联度，可以提高吸水能力。 （ ） 6.渗透压是吸水树脂吸水过程中的主要推动力。 （ ） 7.向列型的液晶分子具有一维有序结构。 （ ） 8.补牙用的感光高分子属于光致抗诱型的。 （ ） 9.导电高分子的掺杂本质上是氧化-还原反应。 （ ） 10.水的接触角＜90°的表面是疏水表面。 （ ） 三、简答题（每小题5分，共30分） 1.说明吸水树脂的分子结构特征。 答： ② 高分子骨架：适度交联的网状结构； ② 吸水官能团（—COONa ，—SO3Na ，—CONH2 ，—CH2NH2，—CH2OH ，—C ≡N ， —CH2—O —CH2---）； 2.画出血液透析用人工肾脏的结构示意图，并说明工作原理。 答：主要指血液透析器，利用半透膜的透析原理，将体内的代谢产物（如尿素、肌酐等）以及多余的水和盐类排出体外，替代肾的主要功能。 3.举例说明高分子分离膜的用途。 答：海水淡化 纯水生产污水处理④食品工业。 4.说明小分子液晶的分子结构特征。并说明为什么这种分子会有序排列。 答：（1）几何形状具有明显的各向异性；刚性分子结构；棒状分子：长宽比≈5；极性端基有相互作用。（2）晶体具有各向异性，排列整齐 5.请写出两种结构型导电高分子的分子结构。并说明其所具有的共同结构特征。 答：（1）聚乙炔聚苯硫醚；（2）交替的单键、双键----共轭结构 6.超疏水材料一般具有怎样的表面结构？举一例说明如何人工制备超疏水材料。 答：超疏水的表面结构---粗糙表面 + 低表面能物质；两种途径：在粗糙表面上修饰低表面能的物质；在低表面能的表面上构建粗糙结构。 四、综合题（每小题10分，共40分） 1.吸水树脂的吸水过程及吸水机理。 答：阶段一：较慢，通过毛细管作用吸水。阶段二：通过氢键与树脂的亲水基团作用,亲水基团离解, 离子之间的静电斥力使树脂的网络扩张，网络内外产生渗透压,水份进一步渗入；（决定性作用）阶段三： 随着吸水量的增大,网络内外的渗透压趋向于零;而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡。 得 分 阅卷人 得 分 阅卷人 …………………………………………装…………………………订…………………………线………………………………………… … ……… … 答…… …… … 题 … … …… …不…… …… … 要… … …… … 超… … …… … 过… ……… … 此… …………线… …………… 得 分 阅卷人 得 分 阅卷人
智能化高分子的研究进展
智能化高分子的研究进展 摘要：近年来，在新材料领域中正在兴起一门新的分支学科——智能高分子材料。本文对一些智能高分子材料在各个领域的研究及应用做出综述性的阐述，并对该领域的发展做出一些展望。 关键字：智能高分子材料（Intelligent Polymer Materials）特征应用发展智能高分子材料 智能高分子材料（Intelligent Polymer Materials）又称智能聚合物，机敏性聚合物，刺激相应型聚合物，环境敏感型聚合物。智能高分子材料是一种能够通过对周围的环境变化的感觉，针对这个变化采取一定反应的高分子材料。智能高分子材料它在模仿生命系统中同时具有感知和驱动双重功能的材料，即不仅能够感知外界环境或内部状态所发生的变化，而且能够通过材料自身的或外界的某种反馈机制，实时地将材料的一种或多种性质改变，做出所期望的具有某种响应的材料，又称机敏材料。目前智能高分子材料主要研究，记忆功能高分子材料、智能高分子凝胶、智能药物释放系统、聚合物电流变流体、智能高分子膜、智能纺织品、智能橡塑材料、生物材料的仿生化、智能化等等。 表1智能材料的分类 分类方法智能材料种类 按材料的种类 金属类智能材料非金属类智能材料高分子类智能材料智能复合材料 按材料的来源 天然智能材料合成智能材料建筑用智能材料工业用智能材料
按材料的应用领域军用智能材料 医用智能材料 航天用智能材料 按材料的功能半导体；压电体；电致流变体按电子结构和化学键金属；陶瓷；聚合物；复合材料 20世纪80年代，人们提出智能材料的概念，20世纪90年代以来，美国、日本、意大利、英国等国家都在大力加强对智能材料的基础研究和应用研究。智能材料要求材料体系集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样的具有智能属性的材料。其概念设计可以从以下观点构思：(1)材料开发的历史——由结构材料、功能材料进而到智能材料；(2)人工智能在材料的水平反映——生物计算机的未来模式；(3)从材料设汁的立场制造智能材料；(4}软件功能引入材料；(5)人们对材料的期望；(6)能量传递；(7)材料具有时间轴，要求材料有寿命预告、自修复、自分解，甚至自学习、自增殖、自净化功能和可对应外部刺激时间轴积极自变的动态功能。智能高分子材料在信息、电子、宇宙、海洋科学、生命科学等领域得到了大力的发展和应用。 记忆功能高分子材料 形状记忆高分子材料（shape memory polymer，SMP）就是运用现代高分子物理学理论和高分子合成及改性技术，对通过高分子材料进行分子组合和改性获得的一类高分子材料。例如：聚乙烯，聚酰胺等高分子材料进行分子设计及分子结构的调整，使他们在一定的条件下，被赋予一定的形状初始态（initial state）当外部的环境发生变化之后，他可以相应地改变形状并将其固定变形态（varrable morphology）。如果环境以特定的方式和规律再次发生变化，它便可逆的恢复到初始态。形状记忆过程可简单表达为：初始形状的制品→2次形变→形变固定→形变恢复。 根据实现记忆功能的条件的不同，可以将SMP分为以下四种。 （1）热致SMP。（2）电致SMP。（3）光致SMP。（4）化学感应型SMP。目前研究最多，并投
谈谈高分子材料在现代生活中的应用
谈谈高分子材料在现代生活中的应用 高分子材料是以高分子化合物为基础的材料，由相对分子质量较高的化合物构成。高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。 一高分子材料在生活中的应用简介 高分子按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础，我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成
织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料；高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等 一般将高分子材料按特性分为五类，即橡胶、纤维、塑料、胶粘剂、涂料。 橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状，有天然橡胶和合成橡胶两种。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯；合成橡胶的主要品种有丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等等。天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和日常生活等方面，如交通运输上用的各种轮胎；工业上用的运输带、传动带、各种密封圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶鞋、雨衣、
2014功能高分子期末试卷
济南大学2014～2015学年第一学期课程考试试卷（A卷） 课程功能高分子授课教师 考试时间 2014 年月日考试班级 学号姓名 一、填空题（每空1分，共20分） (1.根据交换基团的性质，阳离子交换树脂可分为强酸性的（如○1基团），弱酸性的（如○2基团）。 2.用于制备离子交换树脂的聚合物种类有○1、○2等。 3.评价离子吸水树脂的性能的指标主要有○1、○2、○3等。 4.按照膜的孔径大小，可以将高分子分离膜分为○1、○2、○3等主要类型。 5.按照液晶的外部形成条件，液晶可以分为○1、○2两大类。 6.人工脏器用高分子材料在性能方面的特殊要求主要有○1、○2、○3 等。 7.感光性高分子的主要用途有○1、○2、○3等。 8.超疏水材料的主要用途有○1、○2等。 二、判断题（对的打√，错的打x，每小题1分，共10分） 1.防水材料属于功能高分子。（） 2.吸附饱和的阳离子交换树脂可以用氢氧化钠溶液进行再生。（） 3.超滤膜的孔径比微滤膜的孔径要小。（） 4.制备聚苯乙烯体系离子交换树脂首先要通过乳液聚合来获得聚合物小球。（） 5.增大吸水树脂的交联度，可以提高吸水能力。（） 6.渗透压是吸水树脂吸水过程中的主要推动力。（） 7.向列型的液晶分子具有一维有序结构。（） 8.补牙用的感光高分子属于光致抗诱型的。（）9.导电高分子的掺杂本质上是氧化-还原反应。（） 10.水的接触角＜90°的表面是疏水表面。（） 三、简答题（每小题5分，共30分） 答： ②高分子骨架：适度交联的网状结构； ②吸水官能团（—COONa，—SO3Na，—CONH2 ，—CH2NH2，—CH2OH，—C≡ N， —CH2—O—CH2---）； 2.画出血液透析用人工肾脏的结构示意图，并说明工作原理。 答：主要指血液透析器，利用半透膜的透析原理，将体内的代谢产物（如尿素、肌酐等） 以及多余的水和盐类排出体外，替代肾的主要功能。 3.举例说明高分子分离膜的用途。 答： 海水淡化 纯水生产 污水处理④食品工业。 4.说明小分子液晶的分子结构特征。并说明为什么这种分子会有序排列。 答：（1） 几何形状具有明显的各向异性； 刚性分子结构； 棒状分子：长宽比≈5； 极性端基有相互作用。（2）晶体具有各向异性，排列整齐 5.请写出两种结构型导电高分子的分子结构。并说明其所具有的共同结构特征。 答：（1）聚乙炔聚苯硫醚；（2）交替的单键、双键----共轭结构 6.超疏水材料一般具有怎样的表面结构？举一例说明如何人工制备超疏水材料。 答：超疏水的表面结构---粗糙表面+ 低表面能物质；两种途径： 在粗糙表面上修饰低 表面能的物质； 在低表面能的表面上构建粗糙结构。 四、综合题（每小题10分，共40分） 1.吸水树脂的吸水过程及吸水机理。 答： 阶段一：较慢，通过毛细管作用吸水。 阶段二：通过氢键与树脂的亲水基团作 用,亲水基团离解, 离子之间的静电斥力使树脂的网络扩张，网络内外产生渗透压,水份进 一步渗入；（决定性作用） 阶段三：随着吸水量的增大,网络内外的渗透压趋向于零;而 网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡。 … … … … … … … … … … … … … … … … 装 … … … … … … … … … … 订 … … … … … … … … … … 线 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 答 … … … … … 题 … … … … … 不 … … … … … 要 … … … … … 超 … … … … … 过 … … … … … 此 … … … … … 线 … … … … … … 第1页，共2页
功能高分子材料的分类
功能高分子材料的分类 功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。 按照高分子的功能特性，功能高分子材料可分为以下几种： 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 现对这几种材料进行简单的介绍一下。 分离材料和化学功能材料 以化学功能为主的功能高分子材料称为化学功能高分子材料。化学功能包括生成离子键、配位键、共价键的化学反应，上述价键断裂的分解反应，以及与上述反应有关的催化作用等，包括具有离子交换功能的离子交换树脂，对各种阳离子有络合吸附作用的螯合聚合物，光化学性聚合物，具有氧化还原能力的聚合物，在有机合成反应中使用的高分子试剂和高分子催化剂，降解型高分子等。化学功能高分子材料的制备主要通过在高分子骨架上引入具有特定化学功能的官能团或者结构片段，也可以将具有类似功能的小分子功能材料高分子化得到化学功能高分子材料。高分子材料经过功能化或者小分子功能材料经过高分子化以后，材料的溶解度一般均有下降，熔点提高。对于化学试剂，经过高分子化后稳定性增加，均相反应转变成多相反应，产物与试剂和催化剂的分离过程简化，同时还产
生许多小分子材料所不具备的其他性质。化学功能高分子材料是固相合成的基础。 电磁功能高分子材料 电磁功能材料主要指导电聚合物材料。复合型导电高分子材料是以有机高分子材料为基体,加入一定数量的导电物质(如炭黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物等)组合而成。该类材料兼有高分子材料的易加工特性和金属的导电性。与金属相比较,导电性复合材料具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点。 与金属和半导体相比较，导电高分子的电学性能具有如下特点： （1）通过控制掺杂度，导电高分子的室温电导率可在绝缘体-半导体-金属态范围内变化。目前最高的室温电导率可达105S/cm，它可与铜的电导率相比，而重量仅为铜的1/12； （2）导电高分子可拉伸取向。沿拉伸方向电导率随拉伸度而增加，而垂直拉伸方向的电导率基本不变，呈现强的电导各向异性； （3）尽管导电高分子的室温电导率可达金属态，但它的电导率-温度依赖性不呈现金属特性，而服从半导体特性； （4）导电高分子的载流子既不同于金属的自由电子，也不同于半导体的电子或空穴，而是用孤子、极化子和双极化子概念描述。应用主要有电磁波屏蔽、电子元件(二极管、晶体管、场效应晶体管等)、微波吸收材料、隐身材料等。 光功能高分子材料 指在光的作用下能够产生物理(如光导电、光致变色)或化学变化(如光交联、