導(dǎo)電高分子 可降解高分子 高分子吸附劑 高分子功能膜 生物醫(yī)用高分子ppt課件

1、出路光明的功能高分子.鯊魚(yú)皮泳衣 輕便賽車.波音757AV8B鷂式飛機(jī) .內(nèi)容概要功能高分子資料簡(jiǎn)介幾種類型的高分子資料 導(dǎo)電高分子 可降解高分子 高分子吸附劑 高分子功能膜 生物醫(yī)用高分子.什么是功能高分子? 普通說(shuō)來(lái)，利用其力學(xué)性能的高分子，稱為普通高分子，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等；而利用力學(xué)性能以外性能的高分子，叫做功能高分子。功能高分子FP,Functional Polymer普通帶有官能團(tuán)，化學(xué)構(gòu)造較復(fù)雜，因此，難以按化學(xué)構(gòu)造來(lái)分類，普通按照其功能來(lái)分類。.按照功能來(lái)分類:1.化學(xué)功能 離子交換樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂、感光性樹(shù)脂、氧化復(fù)原樹(shù)脂、高分子試劑、高分子催化劑、高分子增感劑、分

2、解性高分子等 2.物理功能 導(dǎo)電性高分子包括電子型導(dǎo)電高分子、高分子固態(tài)離子導(dǎo)體、高分子半導(dǎo)體、高介電性高分子包括高分子駐極體、高分子壓電體、高分子光電導(dǎo)體、高分子光生伏打資料、高分子顯示資料、高分子光致變色資料等； .3.復(fù)合功能 高分子、高分子吸附劑、高分子絮凝劑、高分子外表活性劑、高分子染料、高分子穩(wěn)定劑、高分子相溶劑、高分子功能膜和高分子功能電極等 4.生物、醫(yī)用功能 抗血栓、控制藥物釋放和生物活性等 .按照功能特性通?？煞殖梢韵聨最悾?分別資料和化學(xué)功能資料2電磁功能高分子資料3光功能高分子資料4生物醫(yī)用高分子資料 從制造和構(gòu)造的角度思索： 構(gòu)外型功能高分子 復(fù)合型功能高分子 . 種

3、 類 功 能 特 性 應(yīng) 用 示 例1.分離材料和化學(xué)功能高分子材料高分子分離膜和氣液交換膜 傳質(zhì)作用 化工、制藥、海水淡化、冶金離子交換樹(shù)脂和交換膜 離子交換作用 化工、制藥、水凈化高分子催化劑和高分子固定酶 催化作用 化工、食品加工、生物工程高分子試劑 反應(yīng)性 農(nóng)藥、醫(yī)用、環(huán)保貯氫材料 吸著作用 化工、能源高吸水性材料 吸著作用 農(nóng)業(yè)、紙制品2.電磁功能高分子材料導(dǎo)電高分子材料 導(dǎo)電性 防靜電材料、屏蔽材料、固體電 解質(zhì)材料、面狀發(fā)熱體高分子半導(dǎo)體 導(dǎo)電性 電子技術(shù)和電子器件光導(dǎo)電材料 光電效應(yīng) 電子照相、光電池、傳感器壓電高分子 力電效應(yīng) 開(kāi)關(guān)材料、儀器儀表測(cè)量材料 機(jī)器人觸感材料高分子

4、磁性體 導(dǎo)磁作用 塑料磁石、磁性橡膠、中子吸收 微型電機(jī)磁性記錄材料 磁性轉(zhuǎn)換 磁帶、磁盤電致變色材料 光電效應(yīng) 顯示、記錄 .種 類 功 能 特 性 應(yīng) 用 示 例3.光功能高分子材料光致變色、顯示和發(fā)光材料 光色、光電效應(yīng) 自動(dòng)調(diào)節(jié)光線明暗 的太陽(yáng)鏡和窗玻璃 等、顯示、記錄液晶高分子 偏光效應(yīng) 顯示、連接器熒光高分子材料 光化學(xué)作用 情報(bào)處理、熒光染料光降解高分子材料 光化學(xué) 環(huán)境保護(hù)光盤基板材料 光學(xué)原理 高密度記錄和貯存信息4.生物醫(yī)用高分子材料人工器官材料 仿人體功能與替代 人體臟器 修補(bǔ)作用藥物高分子 藥理作用 治療動(dòng)脈硬化、抗血栓降解性縫合材料 化學(xué)降解 非永久性外科材料.導(dǎo)電高

5、分子資料 2000年10月10日，瑞典皇家科學(xué)院宣布了2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的物理學(xué)家艾倫.J.黑格教授、美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的化學(xué)家艾倫.G.馬克迪亞米德教授和日本筑波大學(xué)的化學(xué)家白川英樹(shù)教授，由于他們發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)電塑料。摻雜聚乙炔.幾種導(dǎo)電高分子的摻雜情況. 復(fù)合型導(dǎo)電高分子資料是以有機(jī)高分子資料為基體,參與一定數(shù)量的導(dǎo)電物質(zhì)(如炭黑、石墨、碳纖維、金屬粉、金屬纖維、金屬氧化物等)組合而成。該類資料兼有高分子資料的易加工特性和金屬的導(dǎo)電性。與金屬相比較,導(dǎo)電性復(fù)合資料具有加工性好、工藝簡(jiǎn)單、耐腐蝕、電阻率可調(diào)范圍大、價(jià)錢低等優(yōu)點(diǎn)。 復(fù)合型導(dǎo)電高分子所采用的復(fù)合方法主要有

6、兩種:一種是將親水性聚合物或構(gòu)外型導(dǎo)電高分子與基體高分子進(jìn)展共混；另一種那么是將各種導(dǎo)電填料填充到基體高分子中。. 炭黑是天然的導(dǎo)電資料,其體積電阻率約為0.1100cm-1。它不僅原料易得,導(dǎo)電性耐久穩(wěn)定,而且可以大幅度調(diào)整復(fù)合資料的電阻率(1108cm-1)。由炭黑填充制成的復(fù)合型導(dǎo)電高分子是目前用途最廣、用量最大的一種導(dǎo)電高分子資料。 金屬纖維的填充量對(duì)導(dǎo)電性能的影響規(guī)律與炭黑填充的情形相類似。但由于纖維狀填料的接觸幾率更大,因此在填充量很少的情況下便可獲得較高的導(dǎo)電率。. 構(gòu)外型導(dǎo)電高分子是指高分子資料本身或經(jīng)少量摻雜后具有導(dǎo)電性的高分子物質(zhì),普通由電子高度離域的共軛聚合物經(jīng)過(guò)適當(dāng)電子

7、給體或受體摻雜后制得。 離子型導(dǎo)電高分子通常又叫高分子固體電解質(zhì)，其導(dǎo)電時(shí)的載流子主要是離子。電子型導(dǎo)電高分子指的是以共軛高分子為主體的導(dǎo)電高分子資料,導(dǎo)電時(shí)的載流子是電子(或空穴)，這類資料是目前世界上導(dǎo)電高分子資料研討開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。. 導(dǎo)電高分子是由含電子的共軛高聚物經(jīng)過(guò)化學(xué)或電化學(xué)摻雜使其由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體。 1經(jīng)過(guò)控制摻雜度，導(dǎo)電高分子的室溫電導(dǎo)率可在絕緣體-半導(dǎo)體-金屬態(tài)范圍內(nèi)變化。目前最高的室溫電導(dǎo)率可達(dá)105S/cm，它可與銅的電導(dǎo)率相比，而分量?jī)H為銅的1/12；2導(dǎo)電高分子可拉伸取向。沿拉伸方向電導(dǎo)率隨拉伸度而添加，而垂直拉伸方向的電導(dǎo)率根本不變，呈現(xiàn)強(qiáng)的電導(dǎo)各向異性；3雖然導(dǎo)電

8、高分子的室溫電導(dǎo)率可達(dá)金屬態(tài)，但它的電導(dǎo)率-溫度依賴性不呈現(xiàn)金屬特性，而服從半導(dǎo)體特性；4導(dǎo)電高分子的載流子既不同于金屬的自在電子，也不同于半導(dǎo)體的電子或空穴，而是用孤子、極化子和雙極化子概念描畫。 與金屬和半導(dǎo)體相比較，導(dǎo)電高分子的電學(xué)性能具有如下特點(diǎn)： . 對(duì)于導(dǎo)電高分子來(lái)說(shuō)，摻雜的概念不同于常見(jiàn)的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體。以單晶硅為例，每個(gè)硅原子有四個(gè)價(jià)電子，假設(shè)晶格中有一個(gè)硅原子被一個(gè)僅具有三個(gè)價(jià)電子的硼原子取代后，由于硼原子是缺電子的，無(wú)論硅與硼之間能否發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，在晶格中都有一個(gè)正的“空穴，這即所謂p摻雜；反之，假設(shè)晶格中有一個(gè)硅原子被一個(gè)具有五個(gè)價(jià)電子的磷原子取代后，該格點(diǎn)上就比別的格點(diǎn)多出

9、一個(gè)電子，這即所謂n摻雜。. 導(dǎo)電高分子的摻雜那么是經(jīng)過(guò)氧化復(fù)原反響實(shí)現(xiàn)的。摻雜的方式主要有兩種：化學(xué)摻雜法，即經(jīng)過(guò)參與第二種不同氧化態(tài)的物質(zhì)，使之與聚合物接觸并反響；電化學(xué)摻雜法，即聚合物作為電極，摻雜劑作為電解質(zhì)，在通電條件下使聚合物鏈發(fā)生氧化復(fù)原反響而直接改動(dòng)其荷電形狀。 前者簡(jiǎn)單易行，有利于了解摻雜前后聚合物構(gòu)造與性能的變化；后者時(shí)間短，效率高，易于得到導(dǎo)電聚合物薄膜。除此之外，還有諸如酸堿化學(xué)摻雜、光摻雜、電荷注入摻雜等方法。. 摻雜對(duì)于電子導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電才干的改動(dòng)具有非常重要的意義，其導(dǎo)電性能往往會(huì)添加幾個(gè)數(shù)量級(jí)。摻雜過(guò)程中，摻雜劑分子插入聚合物分子鏈中，經(jīng)過(guò)兩者之間氧化復(fù)原反響完

10、成電子轉(zhuǎn)移過(guò)程 p型摻雜劑在摻雜反響中作為電子的接受體。鹵素：Cl2,Br2,I2,IBr等；路易斯酸：PF5,AsF5,BF3,SbF5等；質(zhì)子酸：HF,HCl,HNO3,ClSO3H等；過(guò)渡金屬鹵化物：NbF5,TaF5,MoF5,ZrCl4，TeI4等；過(guò)渡金屬化合物：四氰基乙烯TCNE, 四氰基對(duì)苯醌二甲烷TCNQ，四氯對(duì)苯醌、二氯二氰代苯醌DDQ等。 n型摻雜劑在摻雜反響中作為電子的給予體。常見(jiàn)的有堿金屬：Li,Na,K等；在電化學(xué)摻雜中常用R4N+，R4P+(R=CH3，C6H5等).p型摻雜是由于導(dǎo)電高分子的部分氧化，即：x 聚合物 (聚合物+y)x + (xy)e-n型摻雜那么

11、是由于導(dǎo)電高分子的部分復(fù)原，即：x聚合物+ (xy)e- (聚合物-y)x 上述過(guò)程可經(jīng)過(guò)電化學(xué)或化學(xué)方法完成。為了維持電中性，p型摻雜和n型摻雜都必需提供一個(gè)對(duì)離子，如(聚合物+y)x + xyA- (聚合物+y)A-yx(聚合物-y)x + xyM+ M+y(聚合物-y) x.導(dǎo)電高分子具有以下特點(diǎn):(1)與金屬相比,分量輕;(2)成型性好,用澆鑄、模壓等比較簡(jiǎn)易的方法就能使其纖維化、薄膜化，制成涂料,以及得到人們所需求的其他外形，而且易于加工成輕質(zhì)的大面積的可撓性薄膜,以其大的面積/厚度比來(lái)補(bǔ)償它的電導(dǎo)率較低的缺乏；(3)易于合成和進(jìn)展分子設(shè)計(jì)、資料設(shè)計(jì),從而能較好地滿足科學(xué)技術(shù)對(duì)這類功

12、能資料提出的各種要求；(4)原料來(lái)源廣 .運(yùn)用：電磁波屏蔽 隨著各種商用和家用電子產(chǎn)品數(shù)量的迅速添加,電磁波干擾已成為一種新的社會(huì)公害，對(duì)電子儀器、設(shè)備進(jìn)展電磁波屏蔽是極為重要的。直接運(yùn)用混有導(dǎo)電高分子資料的塑料做外殼,因其成形與屏蔽一體，較其他方法,如運(yùn)用太重又不方便的金屬板作外殼、在塑料外殼上涂一層金屬或含有碳粉、碳纖維的導(dǎo)電涂料、經(jīng)過(guò)電鍍金屬將外殼覆蓋等等更為方便。.電子元件(二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等) 導(dǎo)電高分子資料在摻雜形狀具有半導(dǎo)體或金屬的電導(dǎo)性,去摻雜時(shí)表現(xiàn)為絕緣體或半導(dǎo)體,而原來(lái)禁帶寬度較大的仍為絕緣體,所以可以利用這些性質(zhì)來(lái)制造各種類型的元件成為二極管、晶體管及場(chǎng)效應(yīng)晶

13、體管等具有非線性電流-電壓特性的電子元件。微波吸收資料 由于可以對(duì)導(dǎo)電高分子的厚度、密度和導(dǎo)電性進(jìn)展調(diào)整,從而可以調(diào)整微波反射系數(shù)、吸收系數(shù),其吸收系數(shù)可達(dá)105cm-1。導(dǎo)電高分子作為微波吸收資料,其薄膜分量輕、柔性好,可作任何設(shè)備(包括飛機(jī))的蒙皮。.隱身體料 所謂隱身體料是指可以減少軍事目的的雷達(dá)特征、紅外特征、光電特征及目視特征的資料的總稱。由于雷達(dá)是軍事目的偵查的主要手段,所以雷達(dá)波吸收資料的研制是關(guān)鍵。自從導(dǎo)電聚合物的出現(xiàn),其作為新型的雷達(dá)波吸收資料成為研討的熱點(diǎn)。美國(guó)、日本、法國(guó)、印度及中國(guó)相繼開(kāi)展了導(dǎo)電聚合物雷達(dá)波吸收資料的研制,尤其是美國(guó)空軍投資開(kāi)發(fā)的高聚物雷達(dá)波吸收資料，為

14、隱身戰(zhàn)斗機(jī)和偵查機(jī)制造“乖巧蒙皮的想象和方案奠定了根底，進(jìn)一步刺激了導(dǎo)電聚合物雷達(dá)隱身技術(shù)的開(kāi)展。.可降解高分子資料可降解高分子資料是指在運(yùn)用后的特定環(huán)境條件下,在一些環(huán)境要素如光、氧、風(fēng)、水、微生物、昆蟲(chóng)以及機(jī)械力等的作用下,使其化學(xué)構(gòu)造在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生明顯變化,從而引起物性下降,最終成為可被環(huán)境所消納的高分子資料。 .降解高分子生物降解淀粉添加劑天然大分子合成聚合物光降解添加光敏劑型化學(xué)合成氧化降解復(fù)合降解光生物雙降解.(1)生物降解高分子 生物降解高分子資料是指在自然界微生物或人體及動(dòng)物體內(nèi)的組織細(xì)胞、酶和體液的作用下,可使其化學(xué)構(gòu)造發(fā)生變化,致使分子量下降及性能發(fā)生變化的高分子資料。.

15、 添加型淀粉塑料和橡膠，其消費(fèi)方法是將淀粉以非偶聯(lián)方式與現(xiàn)行塑料(PE、PP、PS和PVC等)共混，淀粉含量普通為7%-15%。美國(guó)的Goodyear公司宣布試銷含有部分淀粉填料的輪胎,該填料可以降低輪胎的滾動(dòng)阻力和分量,還有利于環(huán)境維護(hù)。 但是添加型淀粉塑料和橡膠的主要成分仍是石油基類聚合物(PE、PP、PS、PVC等),很快降解的部分主要是淀粉,剩余的樹(shù)脂降解仍需幾百年。嚴(yán)厲地講,添加淀粉的可降解塑料不具備降解機(jī)理和功能，所以該類產(chǎn)品已不再受歡迎。. 熱塑性淀粉資料是完全生物可降解資料，意大利研制出一種淀粉含量為70%的可降解資料，所運(yùn)用的樹(shù)脂是無(wú)毒的,分子量在500050000，它與淀粉

16、直接交聯(lián)或產(chǎn)生間接物理作用，從而構(gòu)成一延續(xù)相。此種合金有良好的成型性、二次加工性、力學(xué)性能和優(yōu)良的生物降解性能，缺陷是有親水性，不宜用于食品包裝而且價(jià)錢較高。 德國(guó)的Battele研討所開(kāi)發(fā)出了淀粉含量為90%的降解塑料,可作為包裝資料運(yùn)用,以聚氯乙烯為取代目的。美國(guó)開(kāi)發(fā)了一種熱塑性淀粉資料，是以變性淀粉為主，且配有少量其它生物降解性添加劑的天然聚合物資料,淀粉含量高達(dá)90%100%，資料的性能類似于聚苯乙烯，可完全生物降解，且降解可控，產(chǎn)品廣泛用于醫(yī)用器材、包裝資料。 . 化學(xué)合成型生物降解高分子：該類生物降解高分子資料多是在分子構(gòu)造中引入酯基構(gòu)造的聚酯。工業(yè)化的有聚乳酸(PLA)和聚己內(nèi)酯

17、(PCL)。PLA在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)被以為是最重要的可完全生物降解的高分子。由于制備工藝、本錢的限制,該類資料的研討起步較晚,但越來(lái)越遭到注重。由于可完全降解,所以運(yùn)用前景較好,但是降解機(jī)理仍不完全清楚。. 微生物合成高分子資料是由生物經(jīng)過(guò)各種碳源發(fā)酵制得的一類高分子資料，主要包括微生物聚酯、聚乳酸及微生物多糖，此種產(chǎn)品的特點(diǎn)是能完全生物降解。 研討發(fā)現(xiàn)，有許多可用于合成微生物聚酯的細(xì)菌，普通發(fā)酵底物是C1-C5的化合物。聚-羥基丁酸酯(PHB)是細(xì)菌與藻類的儲(chǔ)存產(chǎn)物，70年代由英國(guó)ICI公司開(kāi)發(fā)勝利并進(jìn)展消費(fèi)，可以完全生物降解,但力學(xué)和熱學(xué)性能不佳。為了改善這一點(diǎn)，另一家公司開(kāi)發(fā)了-羥基丁酸與-羥

18、基戊酸(HV)的共聚物，得到了性能良好，可完全生物降解的高分子資料。0.025mm厚的PHB或PHB-HV膜在海水中6周已穿孔,堆肥7周可降解70%80%。PHB-HV可以制成瓶、膜和纖維,運(yùn)用廣泛。 .(2)光降解高分子 在制備塑料時(shí),經(jīng)過(guò)向塑料基體中參與光敏劑,使其在光照條件下可誘發(fā)光降解反響，此類塑料稱為光降解塑料。 光降解引發(fā)劑有很多種,包括過(guò)渡金屬的各種化合物,如:鹵化物、乙?；猁}、二硫代氨基甲酸鹽、脂肪酸鹽、羥基化合物、多核芳香族化合物、酯以及其它一些聚合物。 . 不同壽命的降解高分子資料還可以經(jīng)過(guò)改動(dòng)Ni,Co等穩(wěn)定二硫代氨基甲酸鹽和Fe,Cu等二硫代氨基甲酸鹽的比例得到。

19、此外聯(lián)二茂鐵也可以引發(fā)光降解反響,其降解速度與光敏劑含量有關(guān)。在自然條件下測(cè)試出光敏劑含量與降解速度的曲線，就可以根據(jù)該資料的運(yùn)用期限選擇適當(dāng)?shù)挠昧俊?除了以上光降解高分子外,還有一類重要的合成光降解高分子，即經(jīng)過(guò)共聚反響將羰基型感光基團(tuán)引入高分子鏈而賦予其光降解特性。光降解活性的控制那么是經(jīng)過(guò)改動(dòng)羰基基團(tuán)含量來(lái)實(shí)現(xiàn)。曾經(jīng)工業(yè)化的此類合成光降解高分子有乙烯-乙烯酮共聚物和乙烯-CO共聚物。.(3)光和生物雙降解高分子 光-生物雙降解高分子資料，具有光、生物雙降解功能,它將光敏劑體系的光降解機(jī)理與淀粉的生物降解機(jī)理結(jié)合起來(lái),一方面可以加速降解,另一方面可以利用光敏劑體系可調(diào)的特性到達(dá)人為控制降解

20、的目的。 光降解和生物降解的結(jié)合不僅提高了資料降解的可控性，而且還抑制了單純光降解資料在陽(yáng)光缺乏或非光照條件下難降解以及單純淀粉塑料在非微生物環(huán)境條件下難降解的問(wèn)題。 . 生物降解高分子資料的一大運(yùn)用領(lǐng)域是在農(nóng)業(yè)上。在適當(dāng)?shù)臈l件下，可生物降解高分子資料經(jīng)有機(jī)降解成為混合肥料,或與有機(jī)廢物混合堆肥。特別是用甲殼素/殼聚糖制備的生物降解高分子資料或含有甲殼素/殼聚糖的生物降解高分子資料,其降解產(chǎn)物不但有利于植物生長(zhǎng),還可改良土壤環(huán)境。 降解高分子當(dāng)前存在的問(wèn)題主要是價(jià)錢昂貴,難以推行利用。淀粉填充型塑料降而不解,生物降解塑料的用后處置需求全面的堆肥建立。另外,降解塑料本身技術(shù)如更合理的工藝配方、準(zhǔn)

21、確的降解時(shí)控性、用后快速降解性、徹底降解性以及邊角料的回收利用技術(shù)等還有待進(jìn)一步提高和完善。.高分子吸附劑吸附劑的分類：(1)非離子型高分子吸附劑 非離子型吸附樹(shù)脂主要是指在分子構(gòu)造中不包含離子性基團(tuán)，主要依托分子間范德華力進(jìn)展吸附的高分子樹(shù)脂。它主要用在色譜分別中作為載體和固定相、環(huán)境維護(hù)中作為污染物富集資料、動(dòng)植物中有效成分的分別提取與純化過(guò)程中。非離子型高分子吸附劑種類較多，根據(jù)極性大小，可以分成非極性、弱極性、中等極性和強(qiáng)極性四種。按照聚合物骨架類型，可分成聚苯乙烯型、聚丙烯酸型等。.(2)金屬陽(yáng)離子配位型吸附劑 金屬陽(yáng)離子配位型吸附劑又稱為高分子螯合劑，是一類重要的功能高分子。其特征

22、是高分子骨架上銜接有可以對(duì)金屬離子進(jìn)展配位的螯合功能基，對(duì)多種金屬離子具有選擇性螯協(xié)作用，因此這類吸附樹(shù)脂可以濃縮和富集各種金屬離子。 作為吸附劑運(yùn)用的高分子螯合劑主要有兩類：一類是合成型高分子螯合樹(shù)脂；另一類是天然高分子螯合劑。 . 具有螯合功能的高分子需求滿足兩方面的要求： 首先是要含有配位基團(tuán)，其次是配位基團(tuán)在高分子骨架上排布合理，以保證螯合過(guò)程對(duì)空間構(gòu)型的要求。 螯合基團(tuán)是一類含有多個(gè)配位原子的功能基團(tuán)，目前最常見(jiàn)的配位原子是具有給電子性質(zhì)的第五族到第七族元素，主要是O、N、S、P、As、Se等。.(3)離子型吸附樹(shù)脂 這種高分子資料的骨架中含有某些酸性或堿性基團(tuán)，在溶液中解離后分別可

23、以與陽(yáng)離子或陰離子經(jīng)過(guò)靜電引力結(jié)合生成鹽，其中最常見(jiàn)的是離子交換樹(shù)脂。離子型吸附樹(shù)脂主要有兩部分構(gòu)造：一部分是高分子骨架，其作用是擔(dān)載離子交換基團(tuán)以及為離子交換過(guò)程提供必要的空間和動(dòng)力學(xué)條件；另一部分是離子交換基團(tuán)，它是離子交換才干和吸附選擇性的決議要素。根據(jù)聚合物骨架上所帶離子交換基團(tuán)的性質(zhì)不同，可以分成強(qiáng)酸型、弱酸型、強(qiáng)堿型、弱堿型、酸堿兩性和氧化復(fù)原幾種。另外一種運(yùn)用更為廣泛的分法是根據(jù)樹(shù)脂所交換離子的荷電特征分成陽(yáng)離子型和陰離子型。 . 離子型吸附樹(shù)脂的主要功能之一是對(duì)相應(yīng)的離子進(jìn)展離子交換，交換次序取決于離子交換基團(tuán)與被交換離子的親和才干的差別，而這些差別又取決于多種要素，例如離子半

24、徑、價(jià)態(tài)、軟硬度、化學(xué)組成和立體構(gòu)造等等。 普通來(lái)說(shuō)，由于運(yùn)用目的和條件的不同，對(duì)離子型吸附樹(shù)脂有不同的詳細(xì)要求：a.良好的穩(wěn)定性；b.良好的耐溶劑性質(zhì)；c.良好的機(jī)械性能；d.具有一定的離子交換容量；e.對(duì)特定離子應(yīng)具有選擇性吸附才干；f.具有較大的比外表積、適宜的孔徑和孔隙率。.吸水性高分子吸附劑： 高吸水性樹(shù)脂的研討始于60年代，世界上最早開(kāi)發(fā)的一種高吸水性樹(shù)脂是淀粉-丙烯氰接枝共聚水解產(chǎn)物，即在淀粉上接枝丙烯氰然后水解而成。 按原料組成分：改性的天然高分子包括淀粉類和纖維素類全人工合成的高分子包括聚丙烯酸系樹(shù)脂、聚丙烯氰系樹(shù)脂、聚乙烯醇系樹(shù)脂、聚環(huán)氧乙烷系樹(shù)脂等通常情況下，纖維素類高吸

25、水性樹(shù)脂的吸水才干比淀粉類樹(shù)脂低，但是吸水速度快是其特點(diǎn)之一，在一些特殊情況下卻是淀粉類樹(shù)脂所不能取代的。 .高吸水性樹(shù)脂的構(gòu)造特征：a.分子中具有強(qiáng)親水性基團(tuán)，如羥基、羧基，可以與水分子構(gòu)成氫鍵；b.樹(shù)脂具有交聯(lián)構(gòu)造；c.聚合物內(nèi)部具有較高的離子濃度；d.聚合物具有較高的分子量 .吸油性高分子： 高吸油性樹(shù)脂是一種新型的功能高分子資料,對(duì)于不同種類的油，少那么可吸自重的幾倍,多那么近百倍,吸油量大、吸油速度快且保油才干強(qiáng)，在工業(yè)的廢液處置以及環(huán)境維護(hù)方面具有廣泛的用途。另外可作橡膠改性劑、油霧過(guò)濾資料、芳香劑和殺蟲(chóng)劑的基材、紙張?zhí)砑觿┑取?高吸油性樹(shù)脂的構(gòu)造特征： 高分子之間構(gòu)成一種三維的交

26、聯(lián)網(wǎng)狀構(gòu)造，資料內(nèi)部具有一定微孔構(gòu)造。由于分子內(nèi)親油基的鏈段和油分子的溶劑化作用，高吸油性樹(shù)脂發(fā)生膨潤(rùn)。基于交聯(lián)的存在，該樹(shù)脂不溶于油中。由此可見(jiàn),交聯(lián)度和親油性基團(tuán)與高吸油性樹(shù)脂的性能有親密關(guān)系。. 當(dāng)將高吸油性樹(shù)脂投入油中時(shí),剛開(kāi)場(chǎng)是分子分散控制,當(dāng)一定量的油分子進(jìn)入后，油分子和高分子鏈段發(fā)生溶劑化作用，此時(shí)由于油分子進(jìn)入得還比較少，尚缺乏以使高分子鏈段伸展開(kāi)，實(shí)踐上依然卷曲纏結(jié)著，因此依然是分子分散控制；當(dāng)油分子進(jìn)入足夠多，溶劑化作用也足夠強(qiáng)了，鏈段伸展開(kāi)來(lái)，網(wǎng)絡(luò)中只需共價(jià)鍵交聯(lián)的交聯(lián)點(diǎn)存在，這時(shí)才開(kāi)場(chǎng)是由熱力學(xué)推進(jìn)力推進(jìn)(即由熱力學(xué)不平衡態(tài)向平衡態(tài)方向進(jìn)展)。當(dāng)高分子充分溶脹，從高分子

27、彈性力學(xué)模型可知，高分子鏈伸展到一定程度會(huì)漸漸回縮,即存在彈性回縮力，最終到達(dá)熱力學(xué)平衡態(tài)。. 吸附性高分子資料主要是指那些對(duì)某些特定離子或分子有選擇性親和作用的高分子資料，從外觀形狀上看，主要有微孔型、大孔型、米花型和大網(wǎng)狀樹(shù)脂幾種。 吸附樹(shù)脂的吸附性不僅遭到構(gòu)造和形狀等內(nèi)在要素的影響，還與運(yùn)用環(huán)境關(guān)系親密：溫度要素(2)樹(shù)脂周圍的介質(zhì) 流動(dòng)相的流速、溶液黏度和被吸附物質(zhì)的分散系數(shù)等 .運(yùn)用：水處理水的軟化，脫堿；水的脫鹽；高純水制備糖及多元醇的處理葡萄糖脫色精制，蔗糖、甜菜糖漿的軟化、脫色精制；甘油純化工業(yè)廢水處理含鉻、汞、銅廢水處理；含金、銀廢水處理及回收原子能工業(yè)鈾、釷的提煉；反應(yīng)堆用

28、水的凈化；放射性廢水的處理催化劑蔗糖的轉(zhuǎn)化；酯化反應(yīng)；水解反應(yīng)；烷基化反應(yīng)；縮合反應(yīng)制藥工業(yè)抗菌素的分離提煉精制；生化藥物的分離精制；氨基酸、蛋白質(zhì)的分離；生物堿的分離；藥物添加劑.在農(nóng)業(yè)方面，由于具有驚人的吸水才干，經(jīng)常作為農(nóng)用保水劑，施用于土壤中時(shí)吸收的水分可以被植物吸收利用，并能在作物根系周圍構(gòu)成一個(gè)部分潮濕的環(huán)境，對(duì)作物來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)微型水源。在沙漠和荒漠中進(jìn)展綠化，高吸水性樹(shù)脂可以發(fā)揚(yáng)非常重要的作用。 水果、蔬菜在普通條件下難以保鮮，用高吸水性樹(shù)脂開(kāi)發(fā)出一種可調(diào)理水分的包裝薄膜，用于包裝果蔬，可在一定程度上調(diào)理部分體系的氣氛、濕度，從而控制水果、蔬菜的呼吸代謝。 . 建筑方面，將高吸

29、水性樹(shù)脂與其他高分子資料混合后，可以加工成止水帶，在土建工程中是理想的止水資料。利用吸水膨脹性能，添加到其他建筑資料中，可以作為水密封資料，用于堵漏。 衛(wèi)生用品制造方面是運(yùn)用最早，也是如今運(yùn)用量最多的領(lǐng)域之一。采用高吸水性樹(shù)脂可以將婦女衛(wèi)生經(jīng)做的更薄，保水效果更好，提高運(yùn)動(dòng)自在度和著裝感；做成紙尿褲，由于鎖住水分，覺(jué)得更溫馨。 在醫(yī)療方面，吸水樹(shù)脂凝膠可抑制血漿蛋白質(zhì)和血小板的粘著，因此可作抗血栓資料。另外用高吸水性樹(shù)脂制成的人工腎過(guò)濾資料，可以調(diào)理血液中的水分含量。.三廢處置 由于高吸油性樹(shù)脂的密度低,可以浮在水面上,因此處置水面浮油效果非常好,特別是對(duì)海洋石油以及運(yùn)輸走漏非常有效。當(dāng)和其它

30、資料組合構(gòu)成的復(fù)合資料,如用無(wú)紡布包覆粒狀固體(外形可調(diào)理),可以替代傳統(tǒng)的吸油墊,如聚丙烯墊、聚苯乙烯墊等。也有直接運(yùn)用樹(shù)脂粒子的懸浮液,粒狀固體水漿(濃度50%60%),從油水混合體系中分別除去油,將工業(yè)污水經(jīng)過(guò)處置后再排放到江湖中。.芳香劑、殺蟲(chóng)劑、誘魚(yú)劑基材 將吸收了如芳香劑的高吸油性樹(shù)脂放在空氣中,樹(shù)脂中的有機(jī)液由于在樹(shù)脂與周圍環(huán)境之間存在著濃度梯度,會(huì)緩慢地釋放出來(lái)。如,日本觸媒制造的外觀透明的片狀固體資料的高吸油性樹(shù)脂,可用作芳香劑或殺蟲(chóng)劑的載體基材。作為合成樹(shù)脂的改性添加劑 作為儲(chǔ)油設(shè)備密封資料的添加改性劑,將高吸油性樹(shù)脂和纖維基材以及合成橡膠粘合劑等混合制成各種外形的密封資料

31、,具有極好的油封性能,且當(dāng)油溶脹后,強(qiáng)度損失很小，其中高吸油性樹(shù)脂占5%30%(質(zhì)量)。.高分子功能膜高分子功能膜的分類按構(gòu)成膜的資料分天然高分子膜、有機(jī)合成高 分子膜按膜的構(gòu)造分(a)對(duì)稱膜疏松的多孔膜和致密的無(wú)孔膜(b)非對(duì)稱膜多孔膜、疊合膜和復(fù)合膜(c)離子交換膜按分別過(guò)程推進(jìn)力分壓力差膜、濃度差膜、溫度差膜和電位差膜.(4)按膜資料的宏觀外形構(gòu)造分(a)管狀膜：容易清洗，適用于分別濃度很高或者污物較多的場(chǎng)所，但是運(yùn)用密度較小，在一定運(yùn)用體積下，有效分別面積最小。(b)中空纖維膜：主要運(yùn)用于血液透析設(shè)備和人工腎臟的制備，缺陷就是容易在運(yùn)用中遭到污染，一旦污染較難清洗。(c)平面型分別膜：

32、容易制造，運(yùn)用方便，本錢低廉；包括無(wú)支撐型、支撐型和加強(qiáng)型三類。. 被分別資料可以從膜的一側(cè)抑制膜資料的妨礙穿過(guò)分別膜，需求有特定的內(nèi)在要素與適宜的外在條件。從目前掌握的資料看，膜分別作用有兩種方式：即過(guò)篩作用和溶解分散作用。 過(guò)篩作用類似于物理過(guò)篩過(guò)程，與常見(jiàn)的篩網(wǎng)資料相比，膜的孔徑要小的多。被分別物能否經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)取決于物質(zhì)粒徑尺寸和網(wǎng)孔的大小。 溶解分散作用是指當(dāng)膜資料對(duì)某些物質(zhì)具有一定溶解才干時(shí)，在外力作用下被溶解物質(zhì)可以在膜中分散運(yùn)動(dòng)，從膜的一側(cè)分散到另一側(cè)，再分開(kāi)膜。這種作用方式在用密度膜對(duì)氣體進(jìn)展分別和用反浸透膜對(duì)溶質(zhì)與溶液進(jìn)展分別的過(guò)程中起主要作用。.膜制備資料： 天然高分子資料類

33、主要包括改性纖維素及其衍生物類，原料易得，成膜性能好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，多用于透析、微濾、超濾、反浸透、膜蒸發(fā)和膜電泳等場(chǎng)所。近年來(lái)，甲殼素類海藻酸鈉類成為了新的分別膜制備資料。聚烯烴類包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺等。主要用于制備微濾、超濾、密度膜等。聚酰胺類尼龍66，機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，高溫性能優(yōu)良。聚砜類含氟高分子資料有機(jī)硅聚合物類高分子電解質(zhì)類.(1)反浸透膜 反浸透膜主要是不對(duì)稱膜、復(fù)合膜和中空纖維膜。不對(duì)稱膜的外表活性層上的微孔很小約2nm，大孔支撐層為海綿狀構(gòu)造；復(fù)合膜由超薄膜和多孔支撐層等組成。超薄膜很薄，只需0.4m，有利于降低流動(dòng)阻力，提高透水速率；中空纖維反浸透膜的直徑

34、極小，壁厚與直徑之比比較大，因此不需支持就能接受較高的外壓。. 反浸透膜的資料主要有醋酸纖維素、聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚等。醋酸纖維素膜透水量大，脫鹽率高，價(jià)錢廉價(jià)，運(yùn)用普遍。芳香聚酰胺膜具有優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐壓實(shí)，能在pH值4-10的范圍內(nèi)運(yùn)用。聚苯并咪唑反浸透膜那么能耐高溫，吸水性好，適用于在較高溫度下的作業(yè)。. 反浸透安裝已勝利地運(yùn)用于海水脫鹽，并到達(dá)飲用級(jí)的質(zhì)量。海水淡化的原理是利用只允許溶劑透過(guò)，不允許溶質(zhì)透過(guò)的半透膜，將海水與淡水分隔開(kāi)的。用RO(Reverse Osmosis )進(jìn)展海水淡化時(shí)，因其含鹽量較高，除特殊高脫鹽率膜以外，普通均須采用二級(jí)RO淡化。但

35、是海水脫鹽本錢較高，目前主要用于特別缺水的中東產(chǎn)油國(guó)。.(2)超濾膜 超濾膜是指具有從1-20nm細(xì)孔的多孔質(zhì)膜，它幾乎可以完全將含于溶液中的病毒、高分子膠體等微粒子截留分別。超濾膜的分別性能就是用它所截留物質(zhì)的分子量大小來(lái)定義的。 超濾所用的膜為不對(duì)稱膜，它的特點(diǎn)是膜斷面形狀的不對(duì)稱性。它是由外表活性層與大孔支撐層兩層組成，外表活性層很薄，厚度0.1-1.5m，膜的分別性質(zhì)主要取決于這一層。支撐層的厚度為50-250m，起支撐作用，它決議膜的機(jī)械強(qiáng)度，呈多孔狀。. 超濾膜分別技術(shù)主要用于分別溶液中的大分子、膠體微粒。經(jīng)過(guò)膜的篩分作用將溶液中大于膜孔的大分子溶質(zhì)截留，是溶質(zhì)分子與小分子溶劑分別

36、的膜過(guò)程 。.(3)微濾膜 微濾膜是指孔徑范圍為0.01-10m的多孔質(zhì)分別膜，它可以把細(xì)菌、膠體以及氣溶膠等微小粒子從流體中比較徹底地分別除去。流體中含有粒子的濃度不同，微濾膜的運(yùn)用方式也不同。當(dāng)濃度較低時(shí)，經(jīng)常運(yùn)用一次性濾膜；當(dāng)濃度較高時(shí)，需求選擇可以反復(fù)運(yùn)用的膜。 .(4)氣體分別膜 氣體分別中常用的高分子膜，是非對(duì)稱的或復(fù)合膜，其膜表層為致密高分子層，即非多孔高分子膜。這種膜資料需求具有優(yōu)良的浸透性。 .膜反響器和膜催化： 膜過(guò)程初期的運(yùn)用往往只利用一種膜分別過(guò)程以處理實(shí)踐問(wèn)題。利用多種膜過(guò)程結(jié)合處理實(shí)踐問(wèn)題稱為集成膜過(guò)程。膜過(guò)程和其他化工過(guò)程的結(jié)合叫雜化膜過(guò)程，它代表了膜過(guò)程開(kāi)展的新

37、趨勢(shì)。 膜反響器是膜和化學(xué)反響或生物反響相結(jié)合的系統(tǒng)或設(shè)備，在反響系統(tǒng)中引入膜技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化反響過(guò)程的目的。 .(1)產(chǎn)物原位分別膜反響技術(shù)適用于可逆反響、串聯(lián)反響和產(chǎn)物抑制體系，以提高反響效率。.(2)反響物控制輸入膜反響技術(shù)對(duì)于高濃度反響物會(huì)加速副反響速度或影響產(chǎn)物質(zhì)量的體系，控制輸入膜反響技術(shù)可以有效的降低反響物中B的濃度，到達(dá)提高反響選擇性的目的。.(3)多相膜反響和萃取膜反響 親水的含有脂肪酶的酶膜將反響器分隔為兩部分。酶的一邊流過(guò)溶于有機(jī)相的L、D酯混合物，另一邊流過(guò)水相吹掃流。L-酯經(jīng)過(guò)相間分配傳送進(jìn)入酶膜，被脂肪酶水解為水溶性產(chǎn)物L(fēng)-酸。而D-酯因脂肪酶的高水解選擇性而不參

38、與反響，也不溶于水相，將隨著底物流分開(kāi)反響器，從而將消旋的L、D酯拆分。.(5)催化膜 在膜反響器中，利用膜的載體功能將催化劑固定在膜的外表或膜內(nèi)來(lái)制備催化膜。有些膜資料本身就具有催化活性。在反響涉及加氫、脫氫、氧化以及與氧的生成有關(guān)的體系時(shí)，那么常采用金屬膜、固體電解質(zhì)膜，這些膜具有選擇性透過(guò)氫和氧的才干。 隔膜催化技術(shù)有效性的主要特征是消費(fèi)率和選擇率。消費(fèi)率是由經(jīng)過(guò)隔膜以及隔膜外表上反響物和生成物的分別率來(lái)決議的。 .運(yùn)用：(1)環(huán)境維護(hù)廢水處置各種工業(yè)廢水用膜法處置時(shí)，可收到回收有用物質(zhì)和使排放污水達(dá)標(biāo)的雙重作用。 UF超濾和RO膜可用于電影照相工業(yè)中廢顯影液的回用、紡織工業(yè)中纖維用乳化

39、油劑的回收、聚乙烯醇退漿水處置及印染廢水中染料的回用、汽車工業(yè)中電泳漆的回收、電鍍工業(yè)含鉻廢水處置、造紙工業(yè)黑液處置、石油工業(yè)含油廢水處置等。城市污水的三級(jí)處置采用水池曝曬、生物反響器和微濾。.(2)食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè) 工業(yè)興隆導(dǎo)致的水質(zhì)下降使人們對(duì)飲用水的要求愈來(lái)愈高，家用凈水器(超濾加活性炭吸附)有著寬廣的市場(chǎng)。瓶裝飲用水已從礦泉水?dāng)U展到蒸餾水、太空水(均系經(jīng)RO過(guò)濾的純水)。軟飲料裝瓶前大都曾經(jīng)微濾除菌，生啤酒(扎啤)和低度酒(如干葡萄酒等)經(jīng)微濾除菌可延伸其保質(zhì)期。. 果汁的濃縮(尤其是我國(guó)的一些名貴水果種類)和茗茶汁的濃縮是食品工業(yè)的重要方面。美國(guó)南卡羅來(lái)納洲農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)站已開(kāi)場(chǎng)用金屬膜

40、直接超濾蘋果漿。將蘋果破碎后，在50的溫度下用果膠酶和纖維素酶處置2小時(shí)，不經(jīng)榨汁，再以21-70個(gè)大氣壓力送入直徑為3.12cm的金屬管狀膜內(nèi)進(jìn)展超濾。這樣既節(jié)省了榨汁工序，又能得到85%的清汁和86%的芳香物。.(3)水資源再利用 隨著生活程度的提高，人均耗水量也不斷上升，一切大城市幾乎都面臨水荒問(wèn)題。除節(jié)約用水之外，水資源的再利用也是重要措施。RO逆浸透海水脫鹽制水在1988年全球的總才干已超1000萬(wàn)m3/d?？嘞趟牡缘蛪耗娼负虴DR法為主。工業(yè)用水和生活用水的再利用也可經(jīng)過(guò)UF超濾、NF納濾來(lái)處理。日本大型高層建筑均配備水再利用的安裝。夾帶固體雜質(zhì)較多的還需求有沉降絮凝等輔助

41、設(shè)備。. 日本醫(yī)學(xué)家將蠶絲溶解、枯燥制成一種超純絲素膜,附上與抗原反響的單克隆抗體后,即可用來(lái)診斷癌癥。美國(guó)波音公司最近發(fā)明一種能將陽(yáng)光聚集并轉(zhuǎn)換為電能蓄貯運(yùn)用的新型薄膜電池。這種薄膜電池分兩層,第一層資料由砷化鎵和銻化鎵組成；第二層資料是銅銦二硒化合物。在模擬太空環(huán)境下任務(wù)時(shí),它幾乎把37%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能。東京工業(yè)大學(xué)最近開(kāi)發(fā)出僅有一個(gè)分子厚的塑料薄膜，這種薄膜是用聚酰亞胺樹(shù)脂制成的,為目前世界上最薄的膜。它可用作砷化鎵半導(dǎo)體的絕緣膜和液晶顯示器的基盤膜等。.生物、醫(yī)用高分子 醫(yī)用高分子資料是一類可對(duì)有機(jī)體組織進(jìn)展修復(fù)、替代與再生的具有特殊功能的合成高分子資料,可以經(jīng)過(guò)聚合等方法進(jìn)展制備

42、,是生物醫(yī)用資料的重要組成之一。 .“醫(yī)用級(jí)規(guī)范：(a)長(zhǎng)期植入體內(nèi)具有穩(wěn)定的物化性能，又有穩(wěn)定的彈性、幾何尺寸和機(jī)械強(qiáng)度，耐磨、耐曲撓；短期植入的資料要可生物降解； (b)資料本身無(wú)毒、無(wú)熱源、無(wú)過(guò)敏反響、不致畸，不致癌、不干擾機(jī)體免疫系統(tǒng)、不破壞血液有構(gòu)成分、不影響體液電解質(zhì)平衡等。.應(yīng)用領(lǐng)域 應(yīng)用目的 實(shí) 例長(zhǎng)期和短期治療1.受損組織的修復(fù)和替代2.輔助或暫時(shí)替代受損器官的生理功能3.一次性醫(yī)療用品人工血管、人工皮膚、人工軟骨、美容填充人工心肺系統(tǒng)、人工心臟、人造血、人工腎、人工胰腺注射器、輸液管、導(dǎo)管、縫合線、醫(yī)用粘合劑等藥物制劑藥物控制釋放部位控制；定位釋放；時(shí)間控制；恒速釋放（緩釋藥物）；反饋控制；脈沖釋放診斷控制臨床檢測(cè)新技術(shù)快速響應(yīng)、高靈敏度、高精確度的檢測(cè)試劑與工具，包括試劑盒、生物傳感器等生物工程1.體外組織培養(yǎng)2.血液成分分離細(xì)胞培養(yǎng)基、細(xì)胞融合添加劑、生物雜化人工器官、血漿分離、病毒和細(xì)菌的清除.生物活性高分子 從廣義上講生物活性高分子是指能對(duì)生物體起產(chǎn)生、加強(qiáng)或控制某種特定生物活性作用的化學(xué)體系中用到的高分子物質(zhì)，也就是說(shuō)生物活性高分子能在與其他分子或與某些活性部位直接或間接地相互作用時(shí)誘導(dǎo)產(chǎn)生生物學(xué)呼應(yīng)。.人工關(guān)節(jié) 理想的人工關(guān)節(jié)資料有聚乙烯,因其耐磨性優(yōu)于不銹鋼,用骨水