第7章 高分子材料.ppt

3.高分子发光材料 高分子发光材料指在光照射下，吸收的光能以荧光或磷光形式发出的高分子材料，如图7-18所示。包括高分子荧光材料和高分子磷光材料，可用于显示器件、荧光探针等的制备。高分子发光材料可通过将小分子发光化合物引入到高分子的骨架(如聚芴)或侧基中来制备，并通过本身不发光的小分子高分子化后共扼长度增大而发光，如聚对苯乙烯(PPV)。 如今高分子发光材料最重要的应用是聚合物电致发光显示(PLED)，PPV是第一个实现电致发光的聚合物，合成方法和途径较多，可通过改变取代基的结构改善其溶解性、提高荧光效率并调制其发光颜色，设计的余地大，是目前研究最多的一类发光材料。 a.白天效果 b.夜晚效果 4.液晶高分子 液晶是一种取向有序，并能反映光、声、机械压力等外界刺激的流体。发现和研究得最早的液晶高分子是溶致性液晶，而目前多数液晶高分子属于热致性液晶。 PPTA是典型的溶致性液晶高分子，已广泛用作航空和宇航材料。 热致性液晶高分子的主要代表是芳族聚酯，其不仅可以制造纤维和薄膜，而且弥补了溶致性液晶高分子材料的不足。除了以上介绍的主链型溶致性和热致性液晶外，还有许多侧链型液晶，它们具有特殊的光电性能，可用作电信材料。 7.6.3 化学功能高分子材料 （1）离子交换树脂的特点与分类 离子交换树脂指在聚合物骨架上含有离子交换基团的功能高分子材料。在作为吸附剂使用时，骨架上所带离子基团可以与不同反离子通过静电引力发生作用，吸附环境中的反离子。 当环境中存在其他与离子交换基团作用更强的离子时，原来与之配对的反离子将被新离子取代。一般将反离子与离子交换基团结合的过程称为吸附过程；原被吸附的离子被其他离子取代的过程称为脱附过程。 目前离子交换树脂衍生发展了一些很重要的功能高分子材料，如离子交换纤维、吸附树脂、高分子试剂、固定化酶等。 离子交换纤维是在离子交换树脂基础上发展起来的一类新型材料。其基本特点与离子交换树脂相同，但外观为纤维状，可以不同的织物形式出现。 吸附树脂也是在离子交换树脂基础上发展起来的新型树脂，是一类多孔性的、高度交联的高分子共聚物，又称为高分子吸附剂。其具有较大的比表面积和适当孔径，可以从气相或溶液中吸附某些物质。 （2）离子交换树脂的功能 ①离子交换 常用的评价离子交换树脂的性能指标有交换容量、选择性、交联度、化学稳定性等。选择性指离子交换树脂对溶液中不同离子亲和力大小的差异，可用选择性系数表征。一般室温下的稀水溶液中，强酸性阳离子树脂优先吸附多价离子；对同价离子而言，原子序数越大，选择性越高；弱酸性树脂和弱碱性树脂分别对H+和OH-有最大亲和力等。 ②吸附功能 无论是凝胶型、大孔型离子交换树脂均具有很大的比表面积，具有较强的吸附能力。吸附量的大小和吸附的选择性，主要取决于表面和被吸附物质的极性等因 素，大孔型树脂的吸附能力远远大于凝胶型树脂，适当的溶剂或适当的温度可使之解吸。 ③催化作用 离子交换树脂可对许多化学反应起催化作用，如酯的水解、醇解、酸解等。与低分子酸碱相比，离子交换树脂催化剂具有易于分离、不腐蚀设备、不污染环境、产品纯度高等优点。 除了上述几个功能外，离子交换树脂还具有脱水、脱色、作载体等功能。 离子交换树脂的应用 离子交换树脂在工业上应用十分广泛。表7-8给出了离子交换树脂的主要用途 表7-8 离子交换树脂的主要用途 行 业 用 途 水处理 水的软化；脱碱、脱盐；高纯水制备等 冶金工业 超铀元素、稀土金属、重金属、轻金属、贵金属和过渡金属的分离，提纯和回收 原子能工业 核燃料的分离、精制、回收；反应堆用水净化；放射性废水处理等 海洋资源利用 从海洋生物中提取碘、溴、镁等重要化工原料；海水制淡水 化学工业 无机、有机化合物的分离、提纯和回收；催化剂；高分子试剂、吸附剂、干燥剂等 食品工业 糖类生产的脱色；酒的脱色、去浑、去杂质；乳品组成的调节等 医药卫生 药剂的脱盐、吸附分离、提纯、脱色、中和及中草药有效成分的提取等 环境保护 电镀废水、造纸废水、矿冶废水、生活污水、影片洗印废水、 工业废气等的治理 如用丙烯酸系阴离子水处理用树脂，工作交换量可达800~1100kg/mol·m3，相当于自来水经28次重复蒸馏的结果，净水效率很高。目前离子交换树脂处理水技术己广泛应用于原子能工业、医疗、宇航等各领域。 2.高吸水性树脂 高吸水树脂是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物，如图7-19所示，不溶于水，也难溶于有机溶剂，具有吸收自身几百倍甚至上