高分子化學

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）： 具有特殊性質的高分子，特種高分子，精細高分子（產(chǎn)量小，產(chǎn)值高，制造工藝復雜）。,性 能：指材料對外部作用的抵抗特性。 如，對外力的抵抗--強度、模量等； 對熱的抵抗----耐熱性； 對

2、光、電、化學藥品---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、力學功能 （1

3、）強化功能材料 如超高強材料、高結晶材料。 （2）彈性功能材料。,2、化學功能 （1）分離功能材料 如分離膜、離子交換 樹脂等； （2）反應功能材料 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 應器等。,3、物理化學功能 （1）耐熱高分子 （2）電學功能材料 如導電性高分子； （3）光學功能材料

4、 如感光性高分子、 導光性高分子等。 （4）能量轉換功能材料,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的網(wǎng)狀結構多孔性樹脂。這些官能團由兩

5、種電荷相反的離子組成，一種是以化學鍵結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合的反離子。在一定條件下，這種官能團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行交換。離子交換樹脂的結構特征： 1、交聯(lián)的聚合物， 2、功能基可離子化。,如：苯乙烯系強酸性陽離子交換樹脂,,1、在水處理中的應用

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、作為催化劑應用4、在制藥行業(yè)中的應用 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3、吸附樹脂的結構特征： 多孔、高度交聯(lián)的聚合物,3、吸附樹脂的應用（1）在天然食品添加劑提取中的應用 甜菊糖,,（2）在藥物的提取純化中的應用 中草藥的有效成分（3）在環(huán)境保護中的應用 處理含酚、苯胺等有機物廢水（4）在血液凈化方面的應用,三、導 電 高 分 子導電高分子的特性： 既有

8、普通聚合物的機械性能，又有金屬材料的導電性。 如導電橡膠既有普通橡膠的彈性，又有理想的導電性等。,種類：結構型導電高分子復合型導電高分子（普通高分子混入導電填料）結構型導電高分子是指具有共軛π鍵，其本身或經(jīng)過“摻雜”后具有導電性的一類高分子材料。,Chapter8 Polymer,18,Chapter8 Polymer,19,導電機理,,導電機理,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,具有導電性的高分子一般具有線型或平面型的結構，電子可以在整個分子范圍內(nèi)運動。,導電高分子的結構特征：聚乙炔,,導電高分子的結構特征： 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，反應后只需過濾便可與液體產(chǎn)品分離。 （2）可再生、重復使用； （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)，反應物必須進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)生光化學反應，引起物理和化學變化的高分子體系,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原來的顏色。,（1）含硫卡巴腙結構（如：紅色--紫色）,,光照時發(fā)生氫原子轉移的互變異構，使得結構發(fā)生了變化。這種變化使得光化學反應前后物質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）含偶氮苯結構,,偶氮類高聚物的光致變色是由于雙鍵－N＝N－的順反異構化而引起的。,（3）含螺結構型,,光致變色機理：在紫外光的作用下，碳氧鍵斷裂，發(fā)

12、生可逆開環(huán)異構化。,（4）含甲亞胺結構,,（5）聚聯(lián)吡啶型（無色--綠色）,（6）含茚二酮結構,,光致變色高分子的應用,窗玻璃、窗簾：調(diào)節(jié)室內(nèi)光線； 護目鏡：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行固定，避免使用金屬材料固

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

15、子,Chapter8 Polymer,37,影響降解的因素,——材料： 化學結構、構型、形態(tài)、分子量、形狀、雜質——植入部位的環(huán)境因素： 體液、酶——物理因素： 外應力、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： 能響應外部刺激（熱、氣、電、磁、力學能量等物理刺激和pH值、鹽濃度、化學物質等化學刺激），分子結構

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