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’、—C Ｈ=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Ｔo ｎe 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。