高分子化學(xué)

1、8.7 功能高分子,★基本內(nèi)容通用高分子（材料）： 用途廣，易加工，價廉的一類高分子材料，如三大合成材料、涂料、黏合劑等。,功能高分子（材料）： 具有特殊性質(zhì)的高分子，特種高分子，精細(xì)高分子（產(chǎn)量小，產(chǎn)值高，制造工藝復(fù)雜）。,性 能：指材料對外部作用的抵抗特性。 如，對外力的抵抗--強(qiáng)度、模量等； 對熱的抵抗----耐熱性； 對

2、光、電、化學(xué)藥品---耐光性、 絕緣性、 耐腐蝕性,功 能 : 指從外部向材料輸入信號時，材料內(nèi)部發(fā)生質(zhì)和量的變化而產(chǎn)生輸出的特性。 如，輸入光---輸出電性能，即光電功能；,1、力學(xué)功能 （1

3、）強(qiáng)化功能材料 如超高強(qiáng)材料、高結(jié)晶材料。 （2）彈性功能材料。,2、化學(xué)功能 （1）分離功能材料 如分離膜、離子交換 樹脂等； （2）反應(yīng)功能材料 如高分子催化劑、高 分子試劑等； （3）生物功能材料 如固定化酶、生物反 應(yīng)器等。,3、物理化學(xué)功能 （1）耐熱高分子 （2）電學(xué)功能材料 如導(dǎo)電性高分子； （3）光學(xué)功能材料

4、 如感光性高分子、 導(dǎo)光性高分子等。 （4）能量轉(zhuǎn)換功能材料,如感壓性高分 子、壓電性高分子、熱射電性高分子等。,4、生物化學(xué)功能 （1）人工臟器用材料 如人工腎、人工心肺等。 （2）高分子藥物 如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農(nóng)藥等。 （3）生物分解材料 如可降解性高分子材料等。,一、離 子 交 換 樹 脂具有離子交換官能團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多孔性樹脂。這些官能團(tuán)由兩

5、種電荷相反的離子組成，一種是以化學(xué)鍵結(jié)合在大分子鏈上的固定離子（陽離子或陰離子），另一種是以離子鍵與固定離子結(jié)合的反離子。在一定條件下，這種官能團(tuán)的反離子能離解出來，與周圍的外來離子相互交換，從而起到離子交換功能。,,離子交換樹脂的功能： 能與溶液中的陽離子或陰離子進(jìn)行交換。離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)特征： 1、交聯(lián)的聚合物， 2、功能基可離子化。,如：苯乙烯系強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂,,1、在水處理中的應(yīng)用

6、 （1）水的軟化 （2）水的脫鹽 （3）廢水處理2、在食品工業(yè)中的應(yīng)用 食品添加劑的提純分離、脫色脫鹽、果汁脫酸脫澀等。,3、作為催化劑應(yīng)用4、在制藥行業(yè)中的應(yīng)用 生物堿的提純、氨基酸的提取、多糖的分離純化。5、其它方面的應(yīng)用 稀土元素的分離、碘的提取等。,二、吸 附 樹 脂1、制備：由二乙烯苯等單體，在甲苯等有機(jī)溶劑存在下，通過懸浮共聚法制得的魚籽樣的小圓球。 2、

7、吸附樹脂的特性： 吸附氣體，從溶液中吸附溶質(zhì)3、吸附樹脂的結(jié)構(gòu)特征： 多孔、高度交聯(lián)的聚合物,3、吸附樹脂的應(yīng)用（1）在天然食品添加劑提取中的應(yīng)用 甜菊糖,,（2）在藥物的提取純化中的應(yīng)用 中草藥的有效成分（3）在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 處理含酚、苯胺等有機(jī)物廢水（4）在血液凈化方面的應(yīng)用,三、導(dǎo) 電 高 分 子導(dǎo)電高分子的特性： 既有

8、普通聚合物的機(jī)械性能，又有金屬材料的導(dǎo)電性。 如導(dǎo)電橡膠既有普通橡膠的彈性，又有理想的導(dǎo)電性等。,種類：結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子復(fù)合型導(dǎo)電高分子（普通高分子混入導(dǎo)電填料）結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子是指具有共軛π鍵，其本身或經(jīng)過“摻雜”后具有導(dǎo)電性的一類高分子材料。,Chapter8 Polymer,18,Chapter8 Polymer,19,導(dǎo)電機(jī)理,,導(dǎo)電機(jī)理,自由基陽離子（極化子）通過雙鍵遷移沿共軛高分子鏈傳遞,Chapte

9、r8 Polymer,20,種類,種類,具有導(dǎo)電性的高分子一般具有線型或平面型的結(jié)構(gòu)，電子可以在整個分子范圍內(nèi)運動。,導(dǎo)電高分子的結(jié)構(gòu)特征：聚乙炔,,導(dǎo)電高分子的結(jié)構(gòu)特征： 聚吡咯,,四、高 分 子 催 化 劑高分子催化劑的特征： （1）簡化分離過程；為多孔性固態(tài)顆粒，反應(yīng)后只需過濾便可與液體產(chǎn)品分離。 （2）可再生、重復(fù)使用； （3）提高活性和選擇性。 由于催化活性中心被高分子

10、鏈隔離，不易締合，能自由發(fā)揮作用，因而催化活性高。同時由于活性中心被包裹在卷曲的高分子鏈內(nèi)，反應(yīng)物必須進(jìn)入高分子鏈的空隙才能接近活性中心，因而造成高的選擇性。,五、感 光 高 分 子感光高分子材料——在光的作用下能迅速發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，引起物理和化學(xué)變化的高分子體系,感光高分子的功能： 1、光固化（光交聯(lián)） 2、光降解 3、光成像 4、光致變色 5、光導(dǎo)電,光致變色高分子

11、的特征： 在光照射時呈現(xiàn)顏色，停止光照后又能回復(fù)原來的顏色。,（1）含硫卡巴腙結(jié)構(gòu)（如：紅色--紫色）,,光照時發(fā)生氫原子轉(zhuǎn)移的互變異構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。這種變化使得光化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)對可見光不同光波的選擇性吸收有所改變，從而使材料發(fā)生變色現(xiàn)象。,（2）含偶氮苯結(jié)構(gòu),,偶氮類高聚物的光致變色是由于雙鍵－N＝N－的順反異構(gòu)化而引起的。,（3）含螺結(jié)構(gòu)型,,光致變色機(jī)理：在紫外光的作用下，碳氧鍵斷裂，發(fā)

12、生可逆開環(huán)異構(gòu)化。,（4）含甲亞胺結(jié)構(gòu),,（5）聚聯(lián)吡啶型（無色--綠色）,（6）含茚二酮結(jié)構(gòu),,光致變色高分子的應(yīng)用,窗玻璃、窗簾：調(diào)節(jié)室內(nèi)光線； 護(hù)目鏡：防止陽光、激光、電焊閃光傷害 軍事上：偽裝隱蔽、密寫信息等。,六、醫(yī) 用 高 分 子 材 料,1、高分子人造器官： 內(nèi)臟器官—人造心臟、人造腎臟； 體外器官—人造骨骼、人造血管； 外部器官—假肢。,人造心臟--嵌段聚醚氨酯彈性體、硅橡膠；人造皮膚--火棉膠

13、、聚酯、甲殼素；人造鼻子--硅橡膠；人造血管--聚四氟乙烯、嵌段聚醚氨酯；人造食管--聚硅酮；人造氣管--聚硅酮、聚四氟乙烯、聚乙烯。,2、用于治療的高分子材料 眼科用材料：聚甲基丙烯酸羥乙酯、聚乙烯吡咯； 牙科用材料：氰基丙烯酸丁酯； 美容用材料：硅橡膠。,例：隱形眼睛中的軟質(zhì)接觸鏡：由親水性聚合物如，聚甲基丙烯酸羥乙酯等的水凝膠制成的。人工骨：使用可降解高分子材料對骨折部分進(jìn)行固定，避免使用金屬材料固

14、定的二次手術(shù)。如，聚乳酸（PLA）制成的骨板或骨釘，不僅強(qiáng)度高，而且與人體相容性好，能在體內(nèi)分解而吸收。自吸收手術(shù)縫合線:如聚乳酸、聚羥基乙酸，殼糖酸等制作的手術(shù)縫合線，不僅有一定強(qiáng)度，而且有良好的生物降解性。,Chapter8 Polymer,36,降解,化學(xué)鍵,分子間力,側(cè)鏈切斷——轉(zhuǎn)化為水溶性高分子交聯(lián)點切斷——恢復(fù)為未交聯(lián)高分子主鏈切斷——無規(guī)降解、拉鏈?zhǔn)?范得華力庫侖力,,,,降解吸收機(jī)制,生物可吸收醫(yī)用高分

15、子,Chapter8 Polymer,37,影響降解的因素,——材料： 化學(xué)結(jié)構(gòu)、構(gòu)型、形態(tài)、分子量、形狀、雜質(zhì)——植入部位的環(huán)境因素： 體液、酶——物理因素： 外應(yīng)力、消毒方法、保存歷史,,Chapter8 Polymer,38,典型的可生物降解高分子,七、環(huán)境敏感高分子,環(huán)境敏感高分子的功能： 能響應(yīng)外部刺激（熱、氣、電、磁、力學(xué)能量等物理刺激和pH值、鹽濃度、化學(xué)物質(zhì)等化學(xué)刺激），分子結(jié)構(gòu)

16、和物理性能發(fā)生變化。,八、高 分 子 食 品 添 加 劑,食品添加劑—色素、抗氧防腐劑、甜味劑1、高分子食品色素2、高分子食品抗氧化劑3、高分子非營養(yǎng)性甜味劑,九、高 分 子 染 料,高分子染料的特點： 1、耐日曬牢度（保色性）； 2、溶解性； 3、耐熱性； 4、衛(wèi)生性。,高分子染料的應(yīng)用： 1、油墨和涂料； 2、紡織品； 3、塑料； 4、食品、化妝品； 5、酸堿指示劑,十