精细化工第六章.ppt

精细化工概论 第六章 功能高分子 第一节 概述 一、 功能高分子分类 (1) 具有分离功能的高分子 这是功能高分子中最令人瞩目的一类，也是应用最早的一类高分子材料。 到目前为止，人们合成了许多品种的离子交换树脂、螯合树脂、吸附树脂、混合气体分离膜、混合液体分离膜、透析用的树脂等，免去了耗能的工艺，提高了效率。选择性螯合或吸附树脂使得各种贵金属和稀有金属得到富集回收，这大大节省了能源和资源。 第一节 概述 (2) 高分子试剂 使用小分子试剂时常具有易燃、易爆、不易分离回收等问题。将小分子试剂用化学方法或物理方法与一定的聚合物相结合，或者与可聚合基团的试剂直接聚合即可得到高分子试剂，其具有选择性好、使用安全以及可以重复使用等很多优点。 同时由于具有自身的一些特性，即高分子效应，常常可以在特殊的化学反应中得到应用。目前已有的高分子试剂除了常见的高分子氧化还原试剂、高分子转递试剂外；还包括固化酶试剂以及固相肽合成试剂等。这种树脂负载试剂的合成方法，还在不断开发出，还有新的聚合物合成出来。 第一节 概述 (3) 高分子催化剂 高分子催化剂的应用在化学工业中占有很重要的地位。由最早的无机金属氧化物催化剂过渡到均相的配合催化剂迈出了一大步，而高效性、高选择性的催化剂的合成一直是非常重要的研究问题。 第一节 概述 (4) 医用高分子和高分子药物 医用材料和高分子药物的研究，已给并将继续给人类带来巨大的益处。聚甲基丙烯酸甲酯最早应用于医疗，制作假牙、假肢等，且多为体外用材料。现今要求开发多种体内用材料，为此要解决的主要问题是抗凝血问题。未来的人工脏器材料，如人工肺、人工心脏、人工肾脏等，都希望小型化、内植化、长期使用化，或便携化等。当然，无毒、无生理副作用、不过敏、不致癌等，都是医用材料的最基本要求。目前在医疗方面使用的高分子材料有聚酯、尼龙、聚氨酯、有机硅聚合物等，而人工心脏瓣膜、人造血管、人工关节、隐形眼镜、人工心肺机、血液透析机以及医用缝线、粘合剂、体外用的医疗胶管纱布及其他固定材料等亦是功能高分子材料。 (5) 其他 除以上所述之外，还有光活性高分子、导电高分子、液晶高分子、磁性高分子、具有能量转换功能的高分子和模拟生物活性的，高分子等，均属功能高分子的研究范畴。目前这些领域的研究工作也十分活跃，并取得了一定的成果。 第一节 概述 二、功能高分子的合成方法 ⑴功能单体聚合或缩聚反应 由含有功能基的单体通过聚合或缩聚反应制备功能高分子的途径从理论上讲是容易的，然而在实际上功能单体的合成往往是复杂而困难的，原因是在制备这些单体的过程中必须引入可聚合或缩聚的反应性基团，而又不破坏单体上的功能基；同时功能基的引入也不能妨碍聚合或缩聚反应的进行。 第一节 概述 第一节 概述 ⑵高分子的功能化反应 利用高分子化学反应制取功能高分子是较为方便的一种方法。其主要优点是许多天然高分子或合成高分子都是现成的、价廉易得的原料，可选用的品种也较多。 ? ⑶与功能材料复合 高分子与某些添加剂的机械混合也可制成功能高分子。例如，用可导电的乙炔、炭黑与硅橡胶通过机械混合即可制成导电硅橡胶，一些高分子与金属粉混合可以制成导电的粘合剂等。在制备中高分子链的结构并未变化，高分子本身只起粘合剂的作用。这种机械混合的方法制备了许多有实际应用价值的功能材料，如磁性材料、医用材料等。故通过高分子加工工艺的变化，而非高分子本身的化学变化亦可制得一些功能高分子。这是一种容易实施的工艺办法。 第二节 离子交换树脂 一、 离子交换树脂的种类 离子交换树脂由三部分组成，即聚合物骨架、功能基和可交换离子。离子交换树脂有不同的分类方法，如按树脂的物理结构可分为微孔型(凝胶型)和大孔型；按聚合反应类型可分为加聚型(如苯乙烯和丙烯酸--甲基丙烯酸体系树脂)和缩聚型，(如苯酚--间苯二胺和环氧氯丙烷体系树脂)；按照制备高分子基体的原料可分苯乙烯体系树脂、丙烯酸--甲基丙烯酸体系树脂、苯酚--间苯二胺体系树脂、环氧氯丙烷体系树脂等；按功能可分为高选择性离子交换树脂、多孔性(指分子大小范围)离子交换树脂、螯合性离子交换树脂等。但一般是以功能基的特征进行分类的，如图6-2所示。 第二节 离子交换树脂 第三节 高分子吸附剂和高吸水性树脂 一、 螯合树脂 ⑴高分子螯合剂的分类 ① 按高分子螯合剂的来源分类 可分为天然高分子螯合剂