发布时间 : 星期日 文章功能高分子思考题及答案更新完毕开始阅读1f24f9f87d1cfad6195f312b3169a4517723e58b
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
第二章离子交换树脂
1. 什么是离子交换树脂？
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个基本组分所构成的不溶性、多孔的、固体高分子电解质。 2什么是交换容量？ 交换容量是表示树脂交换能力大小的量，常以每克干树脂能交换的离子毫克当量数表示。
2. 离子交换树脂的类型 （一）根据离解的基团的性质，可分为：
①阳离子交换树脂〈1〉强酸性（聚苯乙烯系），交换基：磺酸－SO3H〈2〉中酸性（聚苯乙烯系）交换基：—P=O(OH)2〈3〉弱酸性（甲基丙烯酸系）交换基：羧基—COOH或酚基—OH②阴离子交换树脂 《1》强碱性（聚苯乙烯系）交换基：季胺叔胺
弱碱性（聚苯乙烯系）交换基：氨基—NH2（二）根据高分子基体（即骨架）分：苯乙烯体系树脂；丙烯酸—甲基丙烯酸酯体系树脂；苯酚—间苯二胺体系树脂；环氧氯丙烷体系树脂 （三）特殊的离子交换树脂按性能分:螯合树脂；两性离子交换树脂；耐热性离子交换树脂；氧化还原树脂 ①
写出聚苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂的合成路线
CH2CH+CH2CHCH2CHDVBCH2CHCH2CHH2SO4HSO3ClSO3CH2CHCH2SO3HCHCH2CHCH2CHSO3H
② 说明离子交换树脂的离子交换机理。
-+R SO3H+NaCl+-R SO3Na-++HCl+-
机理：化学吸附
历程①溶液内离子扩散至树脂表面②由表面扩散到树脂内部③离子交换④被交换的离子从树脂内部扩散至表面⑤被交换的离子再扩散至溶液中
机械强度是由高分子骨架的化学结构和交联度、骨架空间结构、颗粒粒度和形状决定的 ③
说明离子交换树脂的用途。
⑴水处理：是离子交换树脂应用最广泛的一个领域，如硬水软化，无离子水生产⑵铀的提取和贵金属的分离回收⑶医药、食品等有机化合物分离与提纯①用弱酸性阳离子交换树脂提取生物碱等，②用强碱性阴离子交换树脂回收黄金工业生产废水中的氰化物。⑷用作催化剂几乎所有普通无机酸、碱催化反应均可用阳、阴树脂催化剂来代替
树脂催化的优点（一）树脂催化剂与一般液体酸、碱催化剂相比主要有以下优点：（1）选择性好，副反应低，收率高；（2）无腐蚀性，设备损失小，没有待处理的废酸碱液，环境污染很小，这对环保有着重要意义；（3）产物与催化剂易分离，便于实现连续化生产，工艺简单。（二）和一般固体酸、固体碱催化剂相比优点有：a:反应条件温和；b:催化剂的孔结构易合成控制，反应界面大。 缺点是：耐热性（限120℃以下使用）比无机催化剂低许多，酸碱强度比一般的液体强酸、碱要小，所以反应的活性要低于后者。1.采用强酸性阳离子交换树脂催化剂合成乙酸己酯，催化活性高，反应时间短，反应条件温和。 2.强酸性阳离子交换树脂性质稳定，价廉易得，易于保存，使用方便。 3.酯化反应液不需碱洗、水洗等工序，后处理工艺简单，大大减少了废液排放，不污染环境。 4.催化剂留在反应器内可直接回用，是一种高效、经济、环保型的酯化反应催化剂。
第三章
高吸水材料的结构
高分子骨架：适度交联的网状结构 吸水官能团: -COONa -SO3Na -CONH2 -CH2-NH2 -CH2-OH -C≡N --CH2—O—CH2---
吸水原理 阶段1 较慢。通过毛细管作用吸水。
阶段2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，起决定性作用。
阶段3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。 吸水能力 保水能力 抗盐能力 稳定性
（1） 生理卫生用品 卫生巾、婴儿一次性尿布、宇航员尿巾、餐巾、手帕、绷带、脱脂棉、手术衬垫等。 （2） 农业、林业方面农业：土壤保墒、种子发芽、播种保苗、种子营 养器、改造沙漠；林业：育苗、植树、造林、无土栽培、贵重树木 的移栽、运输、可提高成活率。
（3） （3）工业：化妆品的增稠剂、石油工业中的堵漏剂、水泥制品 养护剂。 （4） （4）医学方面：吸水绑带、病床垫。 高吸水树脂的制备方法
（1）天然高分子的改性物 （2）烯类单体的共聚物
2.解释离子交换树脂与超高吸水性高分子的结构、性能的异同点，它们的本质区别是什么?
相同点：结构上都是交联结构，都有两部分组成即骨架和功能集团；不同点：离子交换树脂的骨架为刚性的，基团为强电解质，吸水树脂的高分子骨架为柔性的，基团有SO3Na等与水作用产生的。本质：1.分子骨架柔性不同2.交联度不同离子交换树脂交联度很高，小球刚性很强，吸水树脂的交联度很小。
3.说明吸水树脂的吸水机理。①微孔吸附作用、渗透压作用共同使水向吸水剂结构内扩散，吸水剂网状结构扩张，②H-键、离子电荷作用使水变成：（1）靠H-键或离子电荷作用的水（2）亲水基周围的极化水层（3）微孔中的水（4）颗粒间隙和大孔的水
4.评价吸水树脂性能的指标有哪些？①吸水能力：以每克吸水剂能吸收水的克数表示，②保水能力---吸水后再失水情况③抗盐能力：是指吸水剂能力受水中含离子种类和数量的影响④稳定性是指生物降解性：在土壤保墒方面，高分子吸水剂不易发霉，不易被细菌破坏，寿命长⑸无毒性：⑹吸氨能力：⑺增粘性 高吸水性材料可分为二类：（1）天然高分子的改性物（2）烯类单体的共聚物 5.举例说明吸水树脂的应用。
⑴农业、林业方面：①农业：土壤保墒、种子发芽、播种保苗、种子营养器、改造沙漠；②林业：育苗、植树、造林、无土栽培、贵重树木的移栽、运输、可提高成活率。
⑵工业：化妆品的增稠剂、石油工业中的堵漏剂、干燥剂、水泥制品养护剂。 ⑶医学方面：吸水绑带、病床垫 6、吸水树脂的制备途径？
①由淀粉接枝丙烯腈水解制备②丙烯酸系聚合剂③废腈纶经水解交联法④醋酸乙烯酯和丙烯酸酯的嵌段共聚物
水解法⑤聚乙烯醇与酸（顺丁烯=酸酐邻苯=酸酐）反应法⑥其它：用淀粉接枝丙烯酸；聚乙烯醇接枝物 9.说明吸水膨胀橡胶的作用机理及其应用领域。
⑴作用机理：吸水膨胀橡胶既具有高弹性又有吸水能力和保水性能的特种橡胶。当与水接触时，吸水膨胀橡胶可吸收一定量的水，体积发生膨胀，且仍具有必要的高弹性和良好能力。⑵应用领域：建筑等的防水密封若水中有大量的Na、Clˉ、Ca等离子存在，这些离子能和水形成水合离子，破坏树脂中的亲水基与水形成的极化水层；（2）离子的存在，减弱了渗透压作用，大大降低吸水剂的吸水能力；（3）－COONa,－COOH能和Ca络合，使树脂形成过多的交联。解决办法：设计：使吸水剂树脂骨架有笼状结构 改变吸水基的种类，如：使骨架上多带磺酸基
淀粉接枝丙烯腈水解制备①氮气保护下，把加有20倍左右蒸馏水的淀粉浆在80~85℃糊化 30~40 min，然后冷却到20~4 0℃。 ②将硝酸铈铵用1mol/L的硝酸配成质量浓度为0.1g/ml 的溶液， 并与丙烯腈混合。 ③将丙烯腈的硝酸铈铵溶液加入到淀粉糊中，在20~40℃下反应 1~2 h。（接枝） ④用稀氢氧化钠溶液调节pH 值至7，加适量蒸馏水，加热至80℃， 保温30 min，除去未反应的丙烯腈。然后加入丙烯腈10 倍左 右的2mol/L 氢氧化钠溶液，于100℃皂化2 h 。 ⑤冷却至室温，用乙酸调节pH 值至7~7.5，用乙醇沉析，真空抽 滤，于60~80℃下真空干燥，粉碎即得到高吸水树脂。
【第四章高分子分离膜】
1. 高分子分离膜的种类？
按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜按材料分：合成有机聚合物膜、无机材料膜
原理：由高分子材料制成的具有分离功能的膜材料。通常是利用选择性渗透，压力差，浓度差或电位差、孔隙大小等的作用实现流体或气体混合物的分离。 2. 举例说明高分子分离膜的应用？
与水有关：①反渗透技术用于海水淡化②膜过滤用于污水处理：a、反渗透法处理污水 b、超滤处理污水 c、浓缩油乳液③制药工业：生产杆菌肽、四环素、链霉素、新霉素、胰岛素、无热源水。④生物技术：超滤技术，除掉微生物，制酶、多糖、氨基酸⑤食品工业和饮料工业：超滤和反渗透技术广泛应用于乳品、食品工业、生产蛋白质和多糖等：a、浓缩食品和饮料；c、浓缩啤酒、葡萄酒、果汁 b、超滤浓缩血浆、明胶。⑥气体渗透：利用有机膜对某些气体具有选择性渗透和扩散的特性，以达到气体分离和纯化的目的。 3. 哪些聚合物常用于制备高分子分离膜？
常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚砜、聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物等。聚烯烃及其共聚物，脂肪族或芳香族聚酰胺类聚合物，全氟磺酸共聚物，全氟羧酸共聚物，聚碳酸酯 4.膜组件的形式主要有哪些？
⑴管式膜组件：①内压式膜组件②外压式膜组件⑵中空纤维膜组件：中空纤维膜组件分为外压式和内压式⑶螺旋卷式膜组件(4)折叠式组件(5) 板框式膜组件
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