功能高分子材料知识点
分子材料知识点总结

分子材料知识点总结一、基本概念1. 分子材料的定义分子材料是由两个或更多个原子以共价键连接在一起的化合物。
在这些材料中,分子通常是由不同的原子组成,具有特定的化学结构和形态。
分子材料具有较高的分子量和相对较强的分子间相互作用力,因此在材料的性能和应用方面具有独特的优势。
2. 分子材料的分类根据化学结构和性质的不同,分子材料可以分为有机分子材料和无机分子材料两大类。
有机分子材料通常由碳、氢、氧、氮等元素组成,具有丰富的化学结构和性质;无机分子材料通常由金属和非金属元素组成,具有坚硬、稳定的特性。
3. 分子材料的特性分子材料具有许多特点,如高分子量、分子间相互作用力强、具有特定的化学结构和形态等。
这些特性决定了分子材料在材料科学领域的独特地位和应用价值。
二、分子材料的合成方法1. 有机分子材料的合成有机分子材料的合成通常采用有机化学合成的方法,包括加成反应、取代反应、氧化还原反应、缩合反应等。
常用的有机分子材料合成方法包括Friedel-Crafts反应、Wittig反应、Suzuki偶联反应等。
2. 无机分子材料的合成无机分子材料的合成通常采用固相合成、溶液合成、气相合成等方法。
其中,溶液合成是一种常用的方法,包括溶液沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等。
这些方法可以控制材料的形貌、尺寸和性能,具有重要的应用价值。
3. 高分子材料的合成高分子材料的合成通常采用聚合反应的方法。
聚合反应分为自由基聚合、离子聚合、酯基聚合、缩聚聚合等几种类型。
聚合反应可以通过化学合成或生物合成的方法实现,产生具有特定性能和应用的高分子材料。
三、分子材料的应用1. 电子器件分子材料在电子器件方面具有重要的应用,如有机发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)、柔性导电材料等。
这些器件具有轻薄柔性、低成本、高性能等优势,已经成为电子领域的研究热点。
2. 光学器件分子材料在光学器件方面也有广泛的应用,如有机太阳能电池、有机光电探测器、有机非线性光学器件等。
高分子化学知识点总结

第一章绪论高分子的基本概念高分子化学:研究高分子化合物合成与化学反应的一门科学。
单体:能通过相互反应生成高分子的化合物。
高分子或聚合物(聚合物、大分子):由许多结构和组成相同的单元相互键连而成的相对分子质量在10000以上的化合物。
相对分子质量低于1000的称为低分子。
相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物(又名齐聚物)。
相对分子质量大于1 000 000的称为超高相对分子质量聚合物。
主链:构成高分子骨架结构,以化学键结合的原子集合。
侧链或侧基:连接在主链原子上的原子或原子集合,又称支链。
支链可以较小,称为侧基;也可以较大,称为侧链。
端基:连接在主链末端原子上的原子或原子集合。
重复单元:大分子链上化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元,可简称重复单元,又可称链节。
结构单元:单体分子通过聚合反应进入大分子链的基本单元。
(构成高分子链并决定高分子性质的最小结构单位称为~)。
单体单元:聚合物中具有与单体的化学组成相同而键合的电子状态不同的单元称为~。
聚合反应:由低分子单体合成聚合物的反应。
连锁聚合:活性中心引发单体,迅速连锁增长的聚合。
烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。
连锁聚合需活性中心,根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。
逐步聚合:无活性中心,单体官能团之间相互反应而逐步增长。
绝大多数缩聚反应都属于逐步聚合。
加聚反应:即加成聚合反应,烯类单体经加成而聚合起来的反应。
加聚反应无副产物。
缩聚反应:缩合聚合反应,单体经多次缩合而聚合成大分子的反应。
该反应常伴随着小分子的生成。
高分子化合物的分类1) 按高分子主链结构分类:可分为:①碳链聚合物:大分子主链完全由碳原子组成的聚合物。
②杂链聚合物:聚合物的大分子主链中除了碳原子外,还有氧、氮,硫等杂原子。
③元素有机聚合物:聚合物的大分子主链中没有碳原子孙,主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成。
④无机高分子:主链与侧链均无碳原子的高分子。
新教材人教版高中化学选择性必修三 第五章 合成高分子 知识点梳理

CH2CH CH CH2nCH2CH2CH2CH第五章合成高分子一、加成聚合反应(一)高分子的相关概念1、高分子的分类(1)天然高分子一淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等(2)合成高分子一塑料、合成纤维、合成橡胶等2、高分子与低分子的区别与联系高分子低分子相对分子质量通常在 104以上一般在1000以下相对分子质量数值平均值具有明确的数值分子的基本结构由若干个重复结构单元组成单一分子结构性质在物理、化学性质上有较大的差别联系有机高分子是由低分子有机物经聚合反应得到的3、合成高分子的基本方法(1)加成聚合反应——一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应(2)缩合聚合反应——一般是含有两个(或两个以上)官能团的单体之间发生的聚合反应(二)加聚反应1、特点(1)单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物(如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等)(2)加聚反应发生在不饱和键上(3)无副产物产生,聚合物链节的化学组成与单体的化学组成相同(4)加聚反应生成的聚合物的平均相对分子质量为单体的相对分子质量的整数倍。
2、种类(1)烯烃的均聚反应:乙烯的加聚反应:(2)二烯烃的均聚反应:1,3丁二烯的加聚反应:nCH2=CH-CH=CH2−−−→催化剂“破两头移中间”(3)共聚反应:由两种或两种以上单体发生的加聚反应①烯烃的共聚反应:乙烯和丙烯的共聚反应:nCH2=CH2+nCH2=CH-CH3−−−→催化剂CH2-CH2-CH2-CH=CH-CH2n催化剂催化剂(或②烯烃与二烯烃的共聚反应:乙烯和1,3丁二烯的共聚反应:nCH2=CH2+ nCH2=CH-CH=CH2−−−→催化剂(4)碳碳三键的加聚反应:乙炔的加聚反应:(三)由聚合物推单体:“无双键,两碳拆;有双键,四碳拆,单双键互换”1、若链节的主链上只有C-C,则 2 个C一起拆,单键变双键。
2、若链节的主链上有C=C,则 4 个C一起拆,单双键互换。
二、缩合聚合反应(一)特点:1、缩聚反应单体往往是具有双官能团或多官能团的小分子2、缩聚反应生成聚合物的同时,还有小分子副产物生成,这是缩聚反应与加聚反应的重要不同之处3、一般的缩聚反应多为可逆反应,为提高产率,并得到具有较高聚合度的缩聚物,需要及时移除反应产生的小分子副产物。
高分子常见知识点

第一份一、填空题(30分)1、聚丙烯酰胺的结构式是----,括号内的部分又称结构单元-、-单体单元、--重复单元--、-链节-,n表示—聚合度。
2、 Carothers将聚合反应分为加聚反应和缩聚反应是依据聚合后是否生成小分子副产物,而Flory将聚合反应分为链式聚合和逐步聚合则是从反应机理-角度分析的。
对一般的链式聚合,可采用的聚合方法有-定向聚合、-异构化聚合、-开环聚合、-环化聚合。
3、按系统命名法,聚氯乙烯称为-聚1-氯代亚乙基。
4、从聚合热力学分析,异丁烯的聚合热比乙烯的聚合热----------(高或低),原因是-----------;苯乙烯的聚合热比乙烯的聚合热-----------(高或低),原因是----------;偏二氯乙烯的聚合热比乙烯的聚合热-------(高或低),原因是-------。
5、自由基聚合的基元反应包括- 链引发、链增长、-链转移--、链终止-,其中反应活化能最大的是链引发。
6、推导自由基聚合动力学方程时用了三个基本假设,分别是------、-------、-------。
如果Rp对[I]的反应级数为0.8,说明-------,Rp对[M]的反应级数为1.5,说明-------。
7、自由基聚合常用的引发剂可分为-------和-------两大类,判断引发剂的活性大小可用、、和为标准。
除用引发剂引发外,其它的引发方式有。
8、阳离子聚合的特点是-快引发、--快增长-、-难终止-、-易转移-。
9、高相对分子质量聚异丁烯的合成要求低温聚合的原因是。
10离子聚合过程中活性中心离子旁存在着反离子,它们之间可以是-----------------、-----------------、-----------------、-----------------四种结合形式。
11、离子聚合中溶剂的极性加大,反应速率----------,原因是-------。
12、 Lewis酸通常作为-------型聚合的引发剂,Lewis碱可作为-------型聚合的引发剂。
高分子知识点

什么是高分子?答:由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物,叫高分子化合物。
什么是聚合物的柔顺性?聚合物为什么具有柔顺性?影响聚合物柔顺性的因素有哪些?答:高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。
高分子由于分子量大,分子链中能够内旋转的化学键众多,内旋转使其具有大量不同卷曲程度的构象状态,因而有良好的柔顺性。
影响因素有主链结构、侧链基结构、侧基极性的强弱、链的长短、分子间作用力、分子链规整度、分子量大小、支化、交联。
什么是液晶?液晶具有什么性质?聚合物都可以形成液晶吗?答:液晶是某些物质在熔融态或在溶液状态下所形成的有序流体的总称。
液晶具有高弹性、粘滞性、流变性。
不可以,形成液晶的物质通常具有液晶基元。
什么是聚合物的力学三态?对应的特征温度是什么?聚合物的力学三态有什么特点?交联聚合物有粘流态吗?答:聚合物的力学三态是玻璃态、高弹态和黏流态。
玻璃态和高弹态之间的转变温度称为玻璃化转变温度,高弹态和黏流态之间的转变温度称为黏流温度。
玻璃态链段运动被冻结,形变小,可逆,模量高;高弹态链段运动被激活,形变大,可逆,模量低;黏流态分子整链运动被激活,形变很大且不可逆,模量很小,处于粘性流动状态。
交联聚合物没有粘流态,原因如下:1.高分子流动是通过链段的位移运动来完成的。
2.小分子流动“孔穴”理论液体流动模型:低分子液体中存在着许多与分子尺寸相当的孔穴。
当没有外力存在时,靠分子的热运动,孔穴周围的分子向孔穴跃迁的几率是相等的,孔穴与分子不断交换位置即产生分子扩散运动。
外力存在使分子沿作用力方向跃迁的几率比其他方向大。
分子向前跃迁后,分子原来占有的位置成了新的孔穴,可让后面的分子向前跃迁。
分子在外力方向上的从优跃迁,使分子通过分子间的孔穴相继向某—方向移动,形成液体的宏观流动现象。
当温度升高,分于热运动能量增加,液体中的孔穴也随着增加和膨胀,使流动的阻力减少。
什么是形变~温度曲线?答:在一定的力学负荷下,高分子材料的形变量与温度的关系成为高聚物的温度-形变曲线。
高分子化学知识点总结

高分子化学知识点总结高分子化学是研究高分子化合物的合成、结构、性能和应用的一门学科。
它是化学领域中的一个重要分支,对于材料科学、生物医学、环境保护等众多领域都有着深远的影响。
以下是对高分子化学一些重要知识点的总结。
一、高分子的基本概念高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物,其相对分子质量通常在 10^4 到 10^7 之间。
高分子化合物由许多结构单元通过共价键重复连接而成,这些结构单元被称为单体。
例如,聚乙烯是由乙烯单体聚合而成,其结构单元就是乙烯。
高分子的相对分子质量具有多分散性,即同一种高分子化合物中,不同分子的相对分子质量大小不同。
通常用平均相对分子质量来表示高分子的相对分子质量,常见的平均相对分子质量有数均相对分子质量、重均相对分子质量和粘均相对分子质量。
二、高分子的分类根据来源,高分子可以分为天然高分子和合成高分子。
天然高分子如纤维素、蛋白质、淀粉等,是自然界中存在的;合成高分子则是通过人工合成得到的,如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
按照高分子的主链结构,可分为碳链高分子、杂链高分子和元素有机高分子。
碳链高分子的主链完全由碳原子组成,如聚乙烯、聚丙烯;杂链高分子的主链除了碳原子外,还含有氧、氮、硫等原子,如聚酯、聚酰胺;元素有机高分子的主链中不含碳原子,而是由硅、磷、钛等元素组成,侧链则为有机基团。
三、高分子的合成方法(一)加聚反应加聚反应是指由不饱和单体通过加成聚合反应生成高分子化合物的过程。
在加聚反应中,单体分子中的双键或三键打开,相互连接形成高分子链。
常见的加聚反应有自由基聚合、离子聚合和配位聚合。
自由基聚合是应用最广泛的一种加聚反应,其反应条件相对简单,通常在加热或引发剂的作用下进行。
引发剂分解产生自由基,引发单体聚合。
离子聚合包括阳离子聚合和阴离子聚合,它们对反应条件要求较高,需要在无水、无氧的环境中进行。
配位聚合可以制备具有规整结构的高分子,如等规聚丙烯。
(二)缩聚反应缩聚反应是指由具有两个或两个以上官能团的单体通过缩合反应生成高分子化合物,并伴随有小分子副产物(如水、醇、氨等)生成的过程。
高分子合成基础知识点总结
高分子合成基础知识点总结高分子是由许多重复单元构成的大分子化合物。
它们通常可以通过聚合反应来合成,聚合是一种化学反应,通过将单体分子(也称为单体)连接在一起形成高分子。
在这个过程中,会产生一个称为聚合物的长链分子结构。
这些聚合物可以根据其结构和属性被分为许多不同的类别,其中包括塑料、橡胶和纤维等。
在高分子合成的过程中,有许多基础知识点需要了解。
以下是高分子合成的基础知识点总结:1. 聚合反应的类型聚合反应可以分为两种基本类型:加成聚合和缩聚聚合。
加成聚合是指在聚合过程中,单体分子的双键被开启,并且单体分子之间的化学键被形成,从而形成聚合物。
缩聚聚合是指两个或更多不同的单体分子通过形成共价键而结合在一起,产生一个较大的分子结构。
2. 聚合物的特性聚合物的特性取决于许多因素,包括单体的结构、聚合反应的类型以及合成的条件等。
例如,聚合物的分子量决定了其在物理和化学性质上的表现,比如硬度、柔软度和耐磨性等。
此外,聚合物的结构和形态也会影响其物理性质和化学性质,从而影响其在应用中的性能。
3. 聚合反应的机理聚合反应的机理是指聚合发生的化学步骤和过程。
对于加成聚合反应来说,一个典型的机理包括引发、传递和终止三个步骤。
在引发步骤中,引发剂会引发单体的自由基、阳离子或负离子开环形成自由基、离子或双键。
在传递步骤中,自由基、离子或双键会与其他单体分子发生反应,形成更长的聚合链。
在终止步骤中,聚合链的生长会停止,通常是由于引发剂的耗尽或者由于传递反应的竞争。
4. 聚合反应的条件聚合反应通常需要适当的条件来进行,包括适当的温度、压力和溶剂等。
这些条件可以影响聚合物的结构和性质。
例如,适当的温度和压力可以确保聚合反应的进行,而适当的溶剂可以促进单体之间的混合和反应。
此外,添加催化剂和引发剂也可以加快聚合反应的进行。
5. 聚合物的应用聚合物在许多方面都有应用,包括塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂、化妆品、医药品、食品包装等。
高分子物理知识点
高分子物理知识点1.高分子结构:高分子是由重复单元组成的长链分子。
高分子的结构包括主链结构、支链结构、交联结构等。
主链的物理结构对高分子材料的性能有重要影响。
2.高分子分子量:高分子的分子量对其性能有重要影响。
分子量越大,高分子材料的力学性能和热稳定性往往越好。
常用的衡量高分子分子量的指标有相对分子质量、平均相对分子质量和聚合度等。
3.高分子链的构象:高分子链的构象指高分子链在空间中的排列方式。
构象对高分子材料的物理性质和加工性能等有重要影响。
高分子链的构象可以是线形的、螺旋形的、交替形的等。
4.高分子的玻璃转变温度:玻璃转变温度是高分子从玻璃态转变为橡胶态的临界温度。
高分子的物理性质在玻璃转变温度附近发生剧烈变化。
玻璃转变温度对高分子材料的应用范围和使用条件有重要影响。
5.高分子的熔融温度:熔融温度是高分子从固态转变为液态的临界温度。
高分子的熔融温度对其加工工艺和热稳定性有重要影响。
6.高分子的热膨胀系数:热膨胀系数是衡量高分子材料在温度变化下体积变化的指标。
高分子的热膨胀系数对其尺寸稳定性和热应力分析有重要影响。
7.高分子的力学性能:高分子材料具有较低的弹性模量和较高的塑性变形能力。
其力学性能包括拉伸强度、弹性模量、断裂韧性等。
8.高分子的热性能:高分子材料的热稳定性、热导率和热膨胀系数等热性能对高分子材料的加工和应用有重要影响。
9.高分子的光学性能:高分子材料的透明度、折射率、发光性质等光学性能对于光学器件和光学材料的应用具有重要意义。
10.高分子的电学性能:高分子材料具有较低的电导率和较高的介电常数。
高分子的电学性能对于电介质材料和电子器件的应用有重要影响。
以上仅是高分子物理学的一些知识点,该领域的研究内容非常广泛和复杂。
高分子材料是现代工程和科学领域中的重要材料,了解高分子物理学的知识,对于高分子材料的设计、合成、应用和性能改善都具有重要意义。
高分子化学知识点总结
第一章 绪论单体:能通过聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物,即合成聚合物的原料。
高分子:一个大分子由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成,并具有一定机械性能。
结构单元:在大分子链中出现的以单体结构基础的原子团称为结构单元。
重复单元:大分子链上化学组成和结构均可重复的最小单元,可能与结构单元相同,也可能由2个或多个结构单元组成。
单体单元:与单体中原子种类及个数相同的结构单元,仅电子结构有所变化。
重复单元或结构单元类似大分子链中的一个环节,故俗称链节由一种单体聚合而成的高分子称为均聚物; 由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为共聚物. 结构单元=单体单元=重复单元=链节聚合度:聚合度是衡量高分子大小的一个指标。
合成尼龙-66具有另一特征:H 2N(CH 2)6NH 2+ HOOC(CH 2)4COOHH--NH(CH 2)6NH--CO(CH 2)4CO--OHn(2n-1) H 2O +结构单元 结构单元 重复结构单元有两种表示法:[1]以大分子链中的结构单元数目表示,记作:[2]:以大分子链中的重复单元数目表示,记作:由聚合度可计算出高分子的分子量: M 是高分子的分子量; M 0 是结构单元的分子量 结构单元=重复单元=链节≠ 单体单元单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子 结构单元 ≠ 重复单元 ≠ 单体单元 重复单元=链节 三大合成材料:橡胶,塑料,纤维玻璃化温度:聚合物从玻璃态到高弹态的热转变温度。
分子量及其分布数均分子量:按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量高分子样品中所有分子的总重量除以其分子(摩尔)总数∑∑∑∑∑∑====iii iiiii in Mx M WWNM N N WM )(式中,W i ,N i ,M i 分别为i -聚体的重量、分子数、分子量重均分子量:是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量i -聚体的分子量乘以其重量分数的加和∑∑∑∑∑===iiiii i iii w Mw M NM N WM W M 2分布指数表示:重均分子量与数均分子量的比值,M w / M nM w / M n 分子量分布情况1 均一分布 接近 1 (1.5 ~ 2) 分布较窄远离 1 (20 ~ 50) 分布较宽 聚合反应1. 按单体-聚合物结构变化分类【1】 缩聚 【2】加聚 【3】开环聚合 2. 按聚合机理分类【1】逐步聚合 【2】连锁聚合(活性种可以是自由基、阴离子、阳离子;过程由链引发、链增长、链终止等基元反应组成)n xDP n DP x n ==00M DP M x M n ⋅=⋅=第二章逐步聚合反应1逐步聚合的基本概念与连锁聚合不同,逐步聚合的基本特征是聚合度随时间逐步增长,而转化率在聚合初期即可达到很高,因此表现出与连锁聚合完全不同的规律。
专题19高分子材料(教材深度精讲)高二化学知识整合讲练(人教版2019选择性必修3)
专题19 高分子材料(教材深度精讲)【核心素养分析】1.宏观辨识与与微观探析:了解合成高分子材料(塑料、纤维、橡胶)的性质和用途;了解功能高分子材料的结构特点和重要性能。
2.科学态度与社会责任:了解合成高分子化合物在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
【知识导图】【目标导航】本专题知识在高考中主要考查的知识点有:三大合成材料的成分、特性和用途,功能高分子材料的特性及用途。
通常以选择题的一个选项或非选择题的填空形式出现,内容基础,关键是对知识,点的识记和应用,难度较小。
【重难点精讲】一、高分子材料的命名和分类1、命名(1)天然高分子一般有习惯使用的专有名称,如淀粉纤维素、蛋白质、RNA、DNA等。
(2)合成高分子的名称一般在单体名称前加上“聚”字,如聚乙烯、聚氯乙烯等。
由两种单体聚合成的高聚物的命名法:在缩合产物或两种单体前加“聚”,如聚对苯二甲酸乙二酯等;在两种单体名称后加上“树脂”,如脲醛树脂(由尿素与甲醛合成)等。
(3)合成橡胶的名称通常在单体名称后加上“橡胶”,如乙(烯)丙(烯)橡胶、顺丁(二烯)橡胶等。
(4)合成纤维的名称常用“纶”,如涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)、氯纶(聚氯乙烯纤维)等。
2、分类二、通用高分子材料1、塑料1)塑料的成分:主要成分是合成树脂,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等;辅助成分是改善塑料性能的加工助剂:为提高柔韧性加入增塑剂,为提高耐热性加入热稳定剂,为赋予它各种漂亮的颜色加入着色剂。
【名师提醒】合成树脂和塑料的关系1.树脂是指未加工处理的聚合物,没有添加各种加工助剂,而塑料是由合成树脂及各种加工助剂组成的,塑料的主要成分是合成树脂。
这两个名词有时也混用,因为有些塑料基本上是由合成树脂组成的,不含或含少量其他加工助剂,如有机玻璃、聚乙烯、聚苯乙烯等。
2.塑料的基本性能主要取决于树脂的性质,但加工助剂也起着重要作用。
2)塑料的分类(按树脂受热时的特征)(1)热塑性塑料:为线型结构,可以反复加热熔融加工,可以多次成型,多次使用,如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料。
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第一章1.什么是材料的功能,什么是材料的性能,举例说明。
第1页材料的功能,从本质上来说是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。
如化学性、导电性、磁性、光敏性、生物活性等。
材料的性能是指材料对外部作用的表征与抵抗的特性,如对外里的抵抗表现为强度、模量,对热的抵抗表现为耐热性,对光、电、化学药品的抵抗表现为材料的耐光性、绝缘性、耐化学药品性等。
2.功能高分子材料的制备方法以及各自的特点。
第4页方法:(1)功能性小分子的高分子化,高分子化学反应引入预期的功能基团。
功能性小分子的高分子化主要优点在于可以使生成的功能高分子功能基团分布均匀,生成的聚合物结构可以通过小分子分析和聚合机理加以预测,产物的稳定性高,但这种方法需在功能性小分子中引入可聚单体,从而使反应较为复杂,同时在反应中反应条件对功能基团会产生一定的影响,需对功能集团加以保护,使材料的成本增加。
例如,高吸水性树脂可以通过将亲水性基团的丙烯酸钠进行自由基聚合实现。
利用高分子化学反应制备功能高分子的主要优点在于合成或天然高分子骨架是现成的,可选择的高分子母体多,来源广,价格低廉。
但是在进行高分子化学反应时,反应不可能100%完成,尤其是在多不得高分子化学反应中,制的的产物中含有未反应的官能团,即功能集团较少,功能基团在分子链上的分布也不均匀。
例如聚苯乙烯、尼龙、淀粉都可以作为高分子母体。
(2)通过特殊加工赋予高分子的功能特性。
许多聚合物通过特定的加工方法和加工工艺,可以较精确地控制其聚集状态结构及宏观状态,从而使之体现出一定的功能性。
例如,许多塑料可以经过适当的制膜工艺,制成具有分离功能的多孔膜和致密膜。
(3)通过普通聚合物与功能材料的复合,制成复合型功能高分子材料。
这种制备方法简便快速,不受场地和设备限制,不受聚合物和功能性化合物官能团反应活性的影响,适用范围宽,功能基团的分布较均匀。
但其共混体不稳定,在使用条件下(如溶胀、成膜等)功能聚合物易由于功能小分子的流失而逐步失去活性,如固定化酶。
例如,将绝缘塑料和导电涂料共混制得导电塑料。
3.功能高分子材料功能与结构的关系。
课本第2页骨架与功能的关系:高分子骨架在功能高分子材料中起承载官能团的作用。
线性聚合物呈现线状,在适宜的溶剂中可以形成分子分散溶液,某些线性聚合物玻璃化温度较低,小分子和离子在其中比较容易进行扩散和传导,但是这种易于溶解的性质在某些情况下会降低它的机械性能和稳定性。
支化高分子由于支链的存在,其分子链的刚性及结构的规整性受到影响,因此其熔融性能溶液的黏度不同于线性高分子。
交联聚合物在高温下不能熔融在溶剂中不能溶解,只能溶胀,交联度影响机械强度,物理、化学稳定性以及其他与材料功能相关的性质。
交联聚合物机械强度得到提高,不易加工处理,不易对其进行结构和组成分析。
树形高分子具有高度规整的支化结构,具有大量的端基结构,与相同分子量的线性高分子相比,具有较低的溶液粘度和熔体粘度,同时利用端基上的官能团,可以对其进行改性,引入不同的功能。
官能团与功能的关系:(1)官能团的性质对高分子的功能其主要作用。
如侧链聚合物液晶中的刚性侧链。
(2)聚合物与官能团协同作用。
如固相合成用高分子试剂。
(3)聚合物骨架起作用,如主链型聚合物液晶。
(4)官能团起辅助作用,如主链型液晶高分子的芳香环上引入一定体积的取代,可以降低玻璃化温度从而降低液晶相温度,在高分子膜材料中引入极性基团可以改变润湿性。
第二章1、吸附树脂和离子交换树脂各自的特点?答:共同点:都轻度交联,含有多孔性结构。
差异:吸附树脂主要是物理作用如氢键,范德华力,偶极偶极相互作用等。
离子交换树脂主要是化学作用,功能基团总的可交换离子与外来离子交换来完成作用。
2、树脂单体成球技术:(1)疏水性单体的悬浮聚合,不含极性基团的疏水性单体,如苯乙烯和二乙烯苯(交联剂),通过悬浮聚合直接成球。
(2)含极性基团的取代烯烃单体的悬浮聚合,如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺等含极性官能团烯烃单体也采用悬浮聚合技术合成球形材料,但通常在水相中加入食盐或同时在有机相中加入非极性溶剂,增大它们与水相之间极性差异,减小单体在水中的溶解度,从而避免两相界面上的非成球聚合。
采用分解温度低的引发剂(偶氮二异丁腈),交联剂为二乙烯苯、衣康酸-α-单烯丙酯、三聚异氰酸三烯丙酯和甲基丙烯酸甲酯(3)水溶性单体悬浮缩聚反应(4)线性高分子的悬浮交联成球反应。
P153、成孔技术:(1)惰性溶剂致孔,惰性溶剂致孔是聚合过程中实现的。
在悬浮聚合体系的单体相中加入不参与反应、能与单体相溶、沸点高于聚合温度的惰性溶剂,在聚合完成后,溶剂保留在聚合物中,再通过蒸馏或溶剂提取或冷冻干燥处理,除去惰性溶剂,从而得到大孔聚合物球粒。
(2)线性高分子致孔,在悬浮聚合单体相加入线性高分子(聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯类),在聚合过程中,线性高分子促进相分离的发生,作为线性高分子溶剂的单体减少和消失,使高分子卷曲成团。
聚合完成后,采用溶剂抽提出聚合物球粒中的线性高分子,可得到孔径较大的大孔树脂。
(3)后交联成孔,先制备低交联度和线性高分子,然后再将其进行化学反应已达到所需的交联度。
4、吸附平衡:在吸附气体时,往往发生多分子层吸附。
由于气态分子处于自由运动状态,达到吸附平衡时吸附剂对气体物质的吸附量与气体的压力P有关,当压力增大时,吸吸附继续进行;压力降低时,部分被吸附的分子会脱附,经过足够长的时间又会按照变化了的压力达到新的平衡。
在吸附溶液中某物质时,多为单分子层吸附,存在着吸附剂对溶质的吸附和溶剂使对被吸附物质脱附之间的竞争。
此外,当温度升高时吸附量降低,普通物理吸附更明显。
P205、吸附选择性:(1)水溶性不大的有机物易被吸附,且在水中的溶解性越差越易被吸附。
(2)吸附树脂难于吸附溶于有机溶剂中的有机物。
(3)当化合物的极性基团增加时,树脂对其吸附能力也随之增加,吸附作用也将加强(4)在同一树脂中,树脂对体积较大的化合物的吸附作用较强补充:吸附树脂的主要品种有:聚苯乙烯型、聚丙烯酸甲酯型以及其他的各类树脂6、在食品添加剂提取中的应用.看看24页流程图优点:与人工合成相比,其安全性高,生产过程中环境污染小。
缺点:天然产物较为复杂,难以得到高纯度的产品。
甜叶菊2H O −−−→4FeSO 絮凝−−→过滤−−→AB-8吸附−−→废水2570%C H OH −−−−−→大孔阳离子交换树脂−−→大孔阴离子交换树脂−−→浓缩−−→产品 7、离子交换树脂三种结构:凝胶型,干态和湿态都是均相透明的,在溶胀状态存在聚合物链间的凝胶孔,小分子可以在凝胶孔内扩散。
大孔型离子交换树脂内存在海绵状的多孔结构,不透明。
孔径从几纳米到几百纳米甚至到微米级。
载体型主要做液相色谱的固定相。
一般将离子交换树脂包覆在硅胶或玻璃珠表面上制成。
P28四种苯乙烯系离子交换树脂分子式。
8、聚苯乙烯系离子交换树脂合成:(1)交联聚苯乙烯球粒制备,在热引发剂作用下水相中悬浮聚合得到珠状苯乙烯-二乙烯苯共聚物(白球)。
(2)交联聚苯乙烯的功能基团化,通过给聚苯乙烯共聚物球粒上引入不同的功能基团,可分别得到阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
通过对上述共聚物磺化可得到磺酸型强酸性阳离子交换树脂,常用磺化剂:浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸和三氧化硫。
将上述共聚物氯甲基化,然后用不同的胺进行胺化可分别得到聚苯乙烯系强碱性和弱碱性阴离子交换树脂,常用氯甲基化试剂:氯甲醚、二氯甲醚、甲醛和盐酸的混合溶液、多聚甲醛和盐酸的混合溶液和甲醛缩二甲醇,氯甲基化后与叔胺反应形成季铵型强碱性阴离子交换树脂。
当与氨、伯胺或仲胺反应时则分别形成弱碱性的伯胺、仲胺或叔胺阴离子交换树脂。
氯甲基化聚苯乙烯氧化可得到聚乙烯系苯甲酸树脂,这是一种弱酸性的阳离子交换树脂。
(可参考课本30-31页的反应方程式)9、交换容量是指单位质量或单位体积树脂在一定条件下表现出的可进行离子交换的基团的量。
总交换容量:总交换容量与化学结构有关,与树脂上所含离子基团总量一致。
工作交换容量:在一定工作条件下测定的交换容量。
再生交换容量:当存再生剂时测定的交换容量。
离子交换利用率=工作交换容量/再生交换容量。
贯流点:离子交换树脂填充在交换柱中,注入被处理液是,在流出液中出现的被交换离子达到一定浓度以上的点。
35页10、离子交换树脂在化学合成中的作用:在水中的离子交换过程可描述为:在水作用下,化合物和离子交换树脂发生解离,化合物解离产生的离子由溶液中逐渐扩散到树脂表面并穿过树脂表面进入树脂内部,与树脂上解离出的反离子发生离子交换反应,化合物中的离子被吸附在树脂上被交换下来的反离子按与上述相反的方向扩散到溶液中。
交换反应有中性盐分解反应,中和反应,复分解反应。
36页11、离子交换树脂在水软化中的应用:单纯软化是指脱除水中的Ca 2+、Mg 2+、Al 3+等多价离子,通常采用填充了Na 型阳离子交换树脂的装置。
将原水通过Na 型阳离子交换树脂柱时,水中的Ca 2+、Mg 2+等离子与树脂上的Na +进行交换而保留在树脂上,从而将Ca 2+、Mg 2+等离子从水中除去,使水得到软化。
(39页)12、高吸水性树脂的结构特点,常见品种,吸水机理结构特点,含有强亲水基团并有一定交联度的功能高分子材料。
品种,天然淀粉类、纤维素类衍生物和合成树脂(聚丙烯酸盐系、聚乙烯醇系、聚氧化乙烯系)。
制备方法分:接枝共聚、羧甲基化以及水溶性高分子交联。
按产品性状分类:粉末状、颗粒状、薄片状和纤维状。
吸水机理:当水与高分子表面接触时,有三种相互作用,一是水分子与高分子中电负性强的氧原子形成氢键结合;二是水分子与疏水性基团的相互作用;三是水分子与亲水性基团的相互作用。
P49图左边的文字即是吸水机理。
高吸水性树脂对0.9%的NaCl溶液的吸附能力远低于去离子水。
应用:土壤改良,保水剂;医用材料;化工和油田开发助剂;除臭芳香剂;其他应用。
13、絮凝剂的三种絮凝机理:(1)带电的絮凝剂可以与带相反电荷的微粒作用使电荷中和,降低微粒的双电层厚度促进微粒间的相互碰撞(2)一个分散微粒可以同时吸附两个以上的高分子链,在高分子链间起吸附架桥的作用,由于高分子链包覆使微粒变大而加速降解(3)一个高分子链也可以同时吸附两个以上的微粒,高分子可以在多处与微粒结合一同下降。
第三章1.什么是膜过程,有哪几种驱动力。
61,77页膜过程就是利用薄膜对混合物组分的选择透过性使之在一定的推动力下进行分离。
驱动力可以是压力梯度,浓度梯度,电位梯度,温度梯度。
2.膜分离的特点。
62页优点:(1)低能耗,低成本的分离技术;(2)膜分离过程通常在温和的条件下进行,因而对需进行高温分级、浓缩与富集的物质具有明显的优点(3)膜分离装置简单,操作容易,制造方便,易于其他分离技术结合,其分离技术应用范围光,对无机物、有机物及生物制品可使用,不产生二次污染。