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功能高分子—上篇—李晓东篇第一章功能高分子材料总论I 功能高分子材料概述★什么是功能高分子材料？高分子主链上或支链上加上一种或几种具有某些特殊性质的基团，使它能在光、电、磁、阻燃和耐高温等性能方面有特殊的性质，对物质的能量和信息具有传输、转化或贮存的作用。
★功能高分子材料如何分类？①按照性质和功能分为：反应型高分子、光敏高分子、电活性高分子、膜型高分子功能、吸附性高分子、高性能工程材料、高分子智能材料；②按照用途分为：医用高分子、分离用高分子、高分子化学反应试剂、高分子染料。
II功能高分子材料的结构与性能的关系★功能高分子的结构层次如何划分？元素组成、官能团结构、链段结构、微观构象结构、超分子结构和聚集态、宏观结构。
（由微观到宏观）★功能高分子材料的构效关系指什么？结构的变化产生性能变化之间的关系★官能团的性质与聚合物功能之间有什么关系？I.功能高分子的性质主要取决于所含的官能团；II.功能高分子的性质取决于聚合物骨架与官能团的协同作用；III.官能团与聚合物不可区分；IV.官能团在功能高分子中起辅助作用。
（骨架作用越来越大）★聚合物骨架有何作用？I.溶解度下降效应；II.机械支撑作用；III.模板效应；IV.稳定作用；V.其他作用。
★简述聚合物骨架的种类和形态。
主要有线性聚合物、分支聚合物、交联聚合物：I.以聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯醚等为代表的饱和碳链型聚合物；II.以聚酯、聚酰胺骨架为代表的聚合物；III.以多糖和肽链为代表的大分子；IV.以聚吡咯、聚乙炔、聚苯等为主链带有线性共轭结构的聚合物；V.以聚芳香内酰胺为主链的梯形聚合物。
★简述高分子材料与功能相关的性质。
①聚合物的溶胀和溶解性质(溶剂分为两性溶剂、溶胀剂和非溶剂。
其交联度和溶胀度成反比主要是因为交联度越大，网隙率越小，溶剂越难渗入)②聚合物的多孔性；③聚合物的渗透性；④功能高分子的稳定性（机械稳定性和化学稳定性）。
III功能高分子材料的制备策略★简述功能高分子材料的制备的常用方法。
功能高分子—上篇—李晓东篇第一章功能高分子材料总论I 功能高分子材料概述★什么是功能高分子材料？高分子主链上或支链上加上一种或几种具有某些特殊性质的基团，使它能在光、电、磁、阻燃和耐高温等性能方面有特殊的性质，对物质的能量和信息具有传输、转化或贮存的作用。
★功能高分子材料如何分类？①按照性质和功能分为：反应型高分子、光敏高分子、电活性高分子、膜型高分子功能、吸附性高分子、高性能工程材料、高分子智能材料；②按照用途分为：医用高分子、分离用高分子、高分子化学反应试剂、高分子染料。
II功能高分子材料的结构与性能的关系★功能高分子的结构层次如何划分？元素组成、官能团结构、链段结构、微观构象结构、超分子结构和聚集态、宏观结构。
（由微观到宏观）★功能高分子材料的构效关系指什么？结构的变化产生性能变化之间的关系★官能团的性质与聚合物功能之间有什么关系？I.功能高分子的性质主要取决于所含的官能团；II.功能高分子的性质取决于聚合物骨架与官能团的协同作用；III.官能团与聚合物不可区分；IV.官能团在功能高分子中起辅助作用。
（骨架作用越来越大）★聚合物骨架有何作用？I.溶解度下降效应；II.机械支撑作用；III.模板效应；IV.稳定作用；V.其他作用。
★简述聚合物骨架的种类和形态。
主要有线性聚合物、分支聚合物、交联聚合物：I.以聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯醚等为代表的饱和碳链型聚合物；II.以聚酯、聚酰胺骨架为代表的聚合物；III.以多糖和肽链为代表的大分子；IV.以聚吡咯、聚乙炔、聚苯等为主链带有线性共轭结构的聚合物；V.以聚芳香内酰胺为主链的梯形聚合物。
★简述高分子材料与功能相关的性质。
①聚合物的溶胀和溶解性质(溶剂分为两性溶剂、溶胀剂和非溶剂。
其交联度和溶胀度成反比主要是因为交联度越大，网隙率越小，溶剂越难渗入)②聚合物的多孔性；③聚合物的渗透性；④功能高分子的稳定性（机械稳定性和化学稳定性）。
III功能高分子材料的制备策略★简述功能高分子材料的制备的常用方法。
功能高分子重点总结2.高分子的物理性质：高分子具有一系列与其化学结构和分子量相关的物理性质。
其中最重要的性质之一就是分子量。
高分子链的长度决定了高分子的物理性质，如流变性、热性能和力学性能等。
高分子的分子量越大，通常意味着其物理性能越好。
3.高分子的化学性质：高分子分子中的官能团和化学键的类型决定了其化学活性和反应性。
高分子可以通过化学修饰和交联来改变其性质。
例如，通过与其他化合物的共价键形成交联，可以使高分子成为固体材料，并增强其应力和化学稳定性。
此外，高分子也可以与其他物质相互作用，产生吸附、吸湿、渗透等性质。
4.高分子的应用领域：高分子在各个领域都有广泛的应用。
在材料科学领域，高分子被用于制备塑料、纤维、涂料和胶粘剂等产品。
在医学领域，高分子用于制备生物材料、药物传递系统和人工器官等。
在环境保护领域，高分子被用于水处理、废物处理和污染控制等。
在能源领域，高分子用于制备聚合物太阳能电池和锂离子电池等。
此外，高分子还广泛用于食品、农业和纺织品等领域。
5.高分子的性能改进：为了提高高分子的性能，人们通过改变高分子的结构和组分来进行功能改进。
一种常见的方法是通过共聚反应或化学修饰来引入不同的官能团，从而改变高分子的化学性质。
另一种方法是通过改变高分子的分子结构，如分子量和链的结构等，来改变高分子的物理性质。
此外，人们还可以将高分子与其他材料进行复合，以获得具有多种功能的材料。
总之，高分子是一类重要的大分子化合物，其具有丰富的物理和化学性质。
高分子在各个领域都有广泛的应用，并且通过改变其结构和组分，可以进一步改善其性能。
高分子的研究不仅对于新材料的开发有重要意义，同时也可以为解决全球性问题，如能源危机和环境污染等，提供新的解决方案。
高分子化学复习(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--功能高分子材料一、吸附分离高分子材料：定义：吸附分离高分子材料是利用高分子材料与被吸附物质之间的物理或化学作用，使两者之间发生暂时或永久性结合，进而发挥各种功效的材料。
用途：广泛应用于物质的分离与提纯。
分类：物理吸附：吸附树脂吸附机理化学吸附：离子交换树脂和螯合树脂树脂形态：无定形、球形和纤维状孔结构：微孔、中孔、大孔、特大孔和均孔吸附树脂：定义：吸附树脂是指一类多孔性的、高度交联的高分子共聚物，又称为高分子吸附剂。
这类高分子材料具有较大的比表面积和适当的孔径，可从气相或溶液中吸附某些物质。
吸附机理：吸附树脂与被吸附物质之间的作用主要是物理作用，如范德华力、偶极- - 偶极相互作用、氢键等较弱的作用力。
分类：非极性吸附树脂：主要通过范德华力吸附水溶液中的疏水性物质。
物理吸附树脂非极性树脂的修饰中极性吸附树脂与中等极性单体共聚强极性吸附树脂：主要通过氢键作用和偶极- - 偶极相互作用进行。
亲和吸附树脂：基于生物亲和原理设计合成的，对目标物质的吸附呈现专一性或高选择性的吸附剂。
其吸附专一性或分子识别性能，来源于氢键、范德华力、偶极- - 偶极作用等多种键力的空间协同作用，是生命体系中普遍的现象，如抗体- - 抗原、酶- - 底物、互补的DNA 链。
成球技术：悬浮聚合：溶有引发剂的单体以液滴状悬浮于水中进行自由基聚合的方法。
整体看水为连续相，单体为分散相。
聚合在每个小液滴内进行，反应机理与本体聚合相同，可看作小珠本体聚合。
同样也可根据聚合物在单体中的溶解性有均相、非均相聚合之分。
反相悬浮聚合：如是将水溶性单体的水溶液作为分散相悬浮于油类连续相中，在引发剂的作用下进行聚合的方法，称为反相悬浮聚合法。
成球技术包括：疏水性单体的悬浮聚合单体：疏水性单体通常不含极性基团，如苯乙烯；交联剂：二乙烯苯，提高机械强度、热稳定性和化学稳定性；致孔剂：提高吸附树脂比表面积；球体：影响因素分散剂、搅拌速度、油相/水相比例、反应器及搅拌装置结构。
第一章功能高分子材料总论1.常规高分子材料：合成纤维、合成橡胶、塑料、涂料、高分子胶黏剂。
2.特性：分子量巨大，分子内缺少活性官能团，因此通常表现为难以形成完整晶体，难溶于常规溶剂，没有明显熔点，不导电，呈化学惰性。
3.功能高分子是带有特殊物理化学性质和功能的高分子。
4.功能高分子材料：指那些既具有普通高分子特性，同时又表现出特殊物理化学性质的高分子材料。
5.功能高分子材料科学：以功能高分子材料为研究对象，研究其结构组成、构效关系、制备方法以及开发应用的科学。
6.高分子有七种类型（按性质和功能分）：反应型高分子材料、光敏型高分子材料、电活性高分子材料、膜型高分子材料、吸附型高分子材料、高性能工程材料、高分子智能材料。
至少列举五个7.功能高分子材料的结构层次：1）构成材料分子的元素组成2）材料分子中的官能团结构3）聚合物的链段结构4）高分子的微观构象结构5）材料的超分子结构和聚集态6）材料的宏观结构。
作用？8.官能团的性质与聚合物功能之间的关系：1）功能高分子材料的性质主要取决于所含的官能团2）功能高分子材料的性质取决于聚合物骨架与官能团协同作用3）官能团与聚合物骨架不能区分4）官能团在功能高分子材料中仅起辅助作用9.功能高分子材料的构效关系：1）官能团的性质与聚合物功能之间的关系2）功能高分子材料中聚合物骨架的作用3）聚合物骨架的种类和形态的影响10.功能型小分子材料的高分子化策略：1）通过功能型可聚合单体的聚合法（化学方法）。
首先通过引入可聚合基团合成功能型小分子单体，然后进行均聚或共聚反应生成功能聚合物。
2）聚合包埋法（物理方法）。
利用生成高分子的束缚作用将功能型小分子包埋固定来制备功能高分子。
11.高分子化：利用某些特定物理或化学方法赋予功能型小分子化合物某些高分子特性的过程，使制备得到的功能材料同时具有聚合物和小分子的共同性质。
12.普通高分子材料的功能化策略：1）高分子材料的化学改性功能化方法2）聚合物功能化的物理方法。
第一章功能高分子材料概论功能高分子材料的定义：一般是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有特殊的物理功能和化学功能的高分子及其复合材料。
物理功能和化学功能包括光敏性、导电性、能量转换性、磁性、选择分离性、化学反应活性、催化性、生物兼容性、药理性等。
功能高分子材料的特点：①消费量相对来说要小很多；②单位重量(或体积)的价格一般较高：③多数实用化历史较短，开发余地很大；④竞争激烈．更新速度快；⑤是一种多学科交叉研究的产物。
高分子材料功能的分类：(1)化学功能(2)物理功能(3)介于化学、物理之间或复合的功能(4)生理功能构效关系分析：一、官能团性质与聚合物功能的关系（功能高分子材料的性质主要取决于所含的官能团；功能高分子材料的性质主要取决于官能团与聚合物骨架的协同作用；官能团与聚合物骨架不能区分；官能团仅起辅助作用）二、高分子骨架的作用-高分子效应（溶解度下降效应；高分子骨架的机械支撑作用；高分子骨架的模板效应；高分子骨架的稳定效应）三、聚合物骨架种类和形态的影响（1）烯类及环氧类单体制备的聚合物，主链为饱和结构，链的柔顺性好2）以聚酯、聚酰胺为代表的，一般采用缩聚制备，强度较高3）以天然高分子改性得到的聚合物分子，如改性纤维素、甲壳素等，生物相容性好4）以聚吡咯、聚噻吩、聚苯、聚乙烯为代表的具有线性共轭结构，具有电子传输性5）以聚芳香内酰胺为主链的梯形化合物，有超常的机械性能，可制备主链高分子液晶6）聚均苯四甲内酰胺，很高的拉伸强度及热稳定性）功能高分子材料制造的主要途径：功能高分子材料从它们的组成和结构可分成结构型、复合型和混合型三种。
结构型功能高分子材料是指在大分子链中有特定功能基因的高分子材料，对于它们的制备方法主要是化学合成为手段。
复合型功能高分于材料是指以普通高分子材料为基体或载体与具有特定功能的其它材料进行复合，主要用物理加工手段。
功能高分子材料知识点功能高分子材料是一类具有特定功能或应用价值的高分子材料。
它们在现代科技、工程和生活中扮演着重要角色。
本文将介绍功能高分子材料的定义、分类以及常见的知识点。
一、定义功能高分子材料是指那些具有特殊功能或特定应用价值的高分子材料。
传统的高分子材料主要用于作为结构材料，具有良好的力学性能和化学稳定性。
而功能高分子材料则在此基础上引入了其他特殊功能，如光、电、热、磁、生物等功能，以满足不同领域的需求。
二、分类功能高分子材料可以根据其特殊功能和应用领域进行分类。
以下是常见的功能高分子材料分类：1. 光功能高分子材料：如荧光材料、光存储材料、光敏高分子材料等。
这些材料在光学器件、显示器件和光催化等方面具有重要应用。
2. 电功能高分子材料：如导电高分子材料、电致变色材料、电解质材料等。
这些材料可用于电子器件、储能装置和可穿戴设备等领域。
3. 热功能高分子材料：如热敏高分子材料、热稳定材料等。
这些材料在火焰阻燃、温度传感和热能转化等方面具有重要应用。
4. 磁功能高分子材料：如磁性高分子材料、磁性流体材料等。
这些材料在信息存储、医学诊断和磁性传感等方面有广泛应用。
5. 生物功能高分子材料：如生物降解材料、生物传感材料等。
这些材料在医学领域、环境保护和食品包装等方面具有重要应用。
三、知识点功能高分子材料的研究领域非常广泛，以下是其中一些常见的知识点：1. 结构与性能关系：功能高分子材料的特殊功能与其结构密切相关。
研究材料的分子结构和宏观性能之间的关系，可以指导材料的合成和应用。
2. 合成方法：功能高分子材料的合成涉及到多种方法，如化学合成、物理改性和生物合成等。
不同的合成方法会对材料的性能产生不同影响。
3. 表征技术：了解功能高分子材料的结构和性能需要借助于各种表征技术，如光谱分析、热分析和电子显微镜等。
掌握这些表征技术对于研究功能高分子材料至关重要。
4. 应用领域：功能高分子材料在各个领域都有广泛应用。
功能高分子材料复习资料 第一章.功能高分子材料总论功能高分子的分类方法：P3高分子材料的结构层次：P4功能高分子的制备方法：P11聚苯乙烯的功能化反应：P14聚氯乙烯的功能化反应：P16聚乙烯醇的功能化反应：P16聚环氧氯丙烷的功能化反应：P17缩合型聚合物的功能化反应：P17设计聚合反应需注意：P21第二章.反应型功能高分子高分子试剂与高分子催化剂的优缺点：P29高分子氧化还原试剂高分子氧化还原试剂特点：P30高分子氧化还原试剂制备方法：P31高分子还原试剂：P33高分子酰基化试剂高分子酰基化试剂：P37高分子载体上的固相合成含义：采用不溶于反应体系的低交联度高分子材料作为载体，将反应试剂通过与高分子上活性基的反应固定于其上。
反应过程中中间产物始终与载体相连，从而使有机合成在固相上进行。
反应完成后再将产物从载体上脱下。
高分子载体上的固相合成优势：分离纯化步骤简化；反应总产率高；合成方法可程序化、自动化进行。
固相合成载体选择的要求：P40固相合成连接结构的要求：P41高分子催化剂高分子酸碱催化剂结构：属于离子交换树脂，是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物。
网状结构的骨架部分一段很稳定，不溶于酸、碱和一般溶剂。
在网状结构的骨架上有许多可被交换的活性基团。
根据活性基团的不同、离子交换树脂可分为阳离子交换树脂（高分子酸催化剂）和阴离子交换树脂（高分子碱催化剂）两大类。
高分子酸碱催化剂的特点网状结构难溶（水、酸、碱、有机溶剂）稳定（热、机械、化学）含活性基团（-SO3H、-COOH、-NOH）提供-H或者-OH基团催化反应。
高分子催化剂的使用方法：传统混合搅拌反应床填有催化剂的反应柱阳离子交换树脂（高分子酸催化剂）分类具有酸性基团，化学性质很稳定，具有耐强酸、强碱、氧化剂和还原剂的性质，因此应用非常广泛。
根据活性基团离解出H+能力的大小不同，分为强酸性和弱酸性两种。
强酸性阳离子交换树脂，常用R-SO3H表示(R表示树脂的骨架) 弱酸性阳离子交换树脂，分别用R-COOH和R-OH表示。
功能高分子材料复习提要（答案仅供参考）一．名词解释：1．功能高分子材料：指与常规聚合物相比，除了具有一定的力学性能之外，还具有特定功能(如导电性、光敏性、催化性、化学活性和生物活性等)的高分子材料。
2．功能高分子材料化学：以功能高分子材料为研究对象，研究它们的结构和组成、物理化学性质、制备方法及其应用的科学，就称为功能高分子材料化学。
3．结构型功能高分子材料：是指在大分子链中具有特定功能基团的高分子材料，这种材料所表现的特定功能是由于高分子本身的结构因素决定的。
4．复合型功能高分子材料：是指以普通高分子材料为基体或载体，与具有某些特定功能(如导电、导磁等)的其它材料进行复合而制得的功能材料。
5．渗透系数：是指在单位时间、单位膜面积通过的被测物与单位膜厚度所施加的驱动力的比值。
6．高分子骨架的邻位效应：在功能高分子材料中，高分子骨架上邻近功能基团的一些结构和基团对功能基的性能具有明显的影响力，这种作用称为高分子的邻位效应。
7．高分子骨架的模板效应：模板效应是指利用高分子骨架的空间结构，包括构型和构象，在其周围建立起特殊的局部空间环境，在有机合成和其他应用场合提供一个类似于工业上浇铸过程中使用的模板的作用。
8．聚合物的半透性：指聚合物对某些气体或液体有一定透过性，而对另外一些物质没有透过性，或者透过性很小。
9．一次功能：指向材料输入的能量和从材料输出的能量同种形式时，即材料仅起能量传送作用时的这种功能称为一次功能。
10．二次功能：指向材料输入的能量和输出的能量不同形式时，即材料起能量转换作用时的这种功能称为二次功能。
11．功能高分子材料的多功能复合：将两种以上的功能高分子材料以某种方式结合，形成的新的功能材料具有任何单一功能高分子均不具备的性能，这一结合过程被称为功能高分子材料的多功能复合过程。
12．阳离子交换树脂：带有酸性基团(即可解离的反离子是H+或金属阳离子)，能与阳离子进行交换反应的称作阳离子交换树脂。
【第一章绪论】_____________________________________________________ 31.什么是功能高分子？____________________________________________________ 32.功能高分子的主要种类？________________________________________________ 43.合成功能高分子的一般办法？____________________________________________ 4【第二章离子交换树脂】____________________________________________ 41.什么是离子交换树脂？______________________________________________ 42.什么是交换容量？__________________________________________________ 43.离子交换树脂的类型。
______________________________________________ 45.写出聚苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂的合成路线。
______________________ 56.说明离子交换树脂的离子交换机理。
______________________________________ 57.说明离子交换树脂的用途。
______________________________________________ 5【第三章吸水性高分子材料】________________________________________ 61.吸水树脂的分子结构由哪两部分组成？________________________________ 62.解释离子交换树脂与超高吸水性高分子的结构、性能的异同点，它们的本质区别是什么？_____________________________________________________________ 63.说明吸水树脂的吸水机理。
《高分子物理》复习提纲绪言一、高分子科学的发展●1920年德国Staudinger提出高分子长链结构的概念。
●此前1839年美国人Goodyear发明了天然橡胶的硫化。
1855年英国人Parks制得赛璐璐塑料（硝化纤维+樟脑）。
1883年法国人de Chardonnet发明了人造丝。
●H. Staudinger（德国）：把“高分子”这个概念引进科学领域，并确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系（1953年诺贝尔奖）●K.Ziegler （德国）, G.Natta （意大利）：乙烯、丙烯配位聚合（1963年诺贝尔奖）●P. J. Flory (美国)：聚合反应原理、高分子物理性质与结构的关系（1974年诺贝尔奖）。
●H. Shirakawa白川英树(日本), Alan G. MacDiarmid (美国), Alan J. Heeger (美国)：对导电聚合物的发现和发展（2000年诺贝尔奖）。
●de Gennes(法国)：软物质、普适性、标度、魔梯。
●我国高分子领域的中科院院士：王葆仁、冯新德、何炳林、钱保功、钱人元、于同隐、徐僖、王佛松、程镕时、黄葆同、卓仁禧、沈家骢、林尚安、沈之荃、白春礼、周其凤、杨玉良、曹镛等。
二、高分子物理的教学内容高分子物理揭示高分子材料结构与性能之间的内在联系及其基本规律。
高分子结构是高分子性能的基础，性能是高分子结构的反映，高分子的分子运动是联系结构与性能的桥梁。
•高分子的结构：包括高分子链的结构和凝聚态结构，链段、柔顺性、球晶、片晶、分子量和分子量分布、θ溶液概念。
•高分子材料的性能：力学性能、热、电、光、磁等性能。
力学性能包括拉伸性能、冲击性能等、强度、模量、银纹、剪切带等概念。
•高分子的分子运动：玻璃化转变、粘弹性、熵弹性、结晶动力学、结晶热力学、熔点、流变性能、粘度、非牛顿流体。
•原理与方程：WLF方程、Avrami方程、橡胶状态方程、Boltzmann叠加原理等等。
第一章1．什么是功能高分子或功能高分子材料？功能高分子的特点有哪些？与常规的聚合物的相比具有明显不同的物理化学性质，并且有某些特殊功能的聚合物大分子都应该属于功能高分子材料。
2．试述功能高分子、特种高分子、精细高分子之间的区别和联系。
特种高分子：具有高强度、耐冲击、耐高温、特优电绝缘性能或兼而有之的一类高分子。
精细高分子：包括高分子化的精细化学品，和有特殊性能的功能高分子材料。
3．功能高分子材料应具有哪些功能？4．按照功能划分功能高分子材料可以分哪些类别？医药用高分子，分离用高分子，高分子化学反应试剂，高分子染料等5．按照性质和功能划分，功能高分子材料可以分为哪些类型？反应性高分子、光敏高分子、电活性高分子、膜型高分子材料、吸附性高分子、高性能功能材料、高分子智能材料6．功能高分子材料的主要结构层次有哪些？构成材料分子的元素、材料分子中的官能团、聚合物的连段结构、高分子的微观构象结构、材料的超分子结构和聚集态、材料的宏观结构7．在功能高分子中官能团所起的作用有哪些？（1）性质主要依赖于结构中的官能团、（2）性质取决于聚合物的骨架与官能团协同作用、（3）官能团与聚合物骨架不区分、（4）官能团在聚合物中仅起辅助作用8．在功能高分子中常见高分子效应有哪几种？溶解度下降效应；高分子骨架的机械支持作用；高分子骨架的模板效应；高分子骨架的稳定作用；其他效应：不可吸附性；液晶中分子链直接参与液晶态的形成，稳定和支撑；高分子燃料中可利用其固定作用降低其有害性，还能减少染料的迁移性，提高着色牢度9．举一例说明从已知结构和功能的化合物设计功能的高分子。
10．化学方法制备功能高分子时制备功能可聚合单体应该注意什么？可聚合基团的选择要根据在高分子化过程中使用的聚会方法，功能性小分子的结构特点、生成功能聚合物的使用条件和所需要的性能要求等多种因素综合考虑。
需考虑可聚合基团与功能化基团之间不要相互干扰，必要时对敏感基团加以保护。
《功能高分子材料》复习1、说明离子交换树脂的类型及作用机理？试述离子交换树脂的主要用途。
类型与作用机理：（1）离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。
能解离出阳离子、并能与外来阳离子进行交换的树脂被称作阳离子交换树脂；能解离出阴离子、并能与外来阴离子进行交换的树脂被称作阴离子交换树脂。
（2）按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为凝胶型、大孔型和载体型三类。
（3）氧化还原树脂。
指带有能与周围活性物质进行电子交换、发生氧化还原反应的一类树脂。
在交换过程中，树脂失去电子，由原来的还原形式转变为氧化形式，而周围的物质被还原。
（4）两性树脂。
两性树脂中的两种功能基团是以共价键连接在树脂骨架上的，互相靠得较近，呈中和状态。
但遇到溶液中的离子时，却能起交换作用。
树脂使用后，只需大量的水淋洗即可再生，恢复到树脂原来的形式。
（5）热再生树脂。
在同一树脂骨架中带有弱酸性和弱碱性离子交换基团。
（6）螯合树脂。
用途：（1）水处理。
水处理包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备等。
（2）冶金工业。
离子交换是冶金工业的重要单元操作之一，离子交换树脂还可用于选矿。
（3）原子能工业。
利用离子交换树脂对核燃料进行分离、提纯、精制、回收等。
离子交换树脂还是原子能工业废水去除放射性污染处理的主要方法。
（4）海洋资源利用。
利用离子交换树脂，可从许多海洋生物中提取碘、溴、镁等重要化工原料。
（5）化学工业。
离子交换树脂普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯，浓缩和回收等。
离子交换树脂用作化学反应催化剂，可大大提高催化效率。
（6）食品工业。
离子交换树脂在制糖、酿酒、烟草、乳品、饮料、调味品等食品加工中都有广泛的应用。
（7）医药卫生。
离子交换树脂在医药卫生事业中被大量应用。
（8）环境保护。
离子交换树脂在废水，废气的浓缩、处理、分离、回收及分析检测上都有重要应用。
2、按膜的功能简述高分子分离膜的分类及其分离机理。
（1）分离功能膜（包括气体分离膜、液体分离膜、离子交换膜、化学功能膜）（2）能量转化功能膜（包括浓差能量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电能转化膜，导电膜）（3）生物功能膜（包括探感膜、生物反应器、医用膜）膜分离的机理主要是两种：过筛作用和溶解扩散作用。
一、名词解释（ 5 题，共 15 分）
——功能高分子材料：一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
——功能与性能，性能：材料的功能从本质上来说是指向材料输入某种能量和信息，经过材料的储存、传输或转换等过程，再向外输出的一种特性；材料的性能是指材料对外部作用的表征与抵抗的特性。
材料在具备功能的同时，必须具有一定的性能。
——结构型功能高分子材料，指在大分子链中具有特定的功能基团的高分子材料，它们的功能性是由分子中所含的特定的功能基团来实现的。
——复合型功能高分子材料：指以普通高分子材料为基体或载体，与具有某些特定功能（如导电、磁电）的其他材料以一定的方式复合而成的，它们的功能性是上高分子材料以外的添加组分得到的。
——智能材料：是将普通材料的各种功能与信息系统有机地结合起来的融合型材料，它可以感知外部的刺激（传感功能），通过自我判断和自我结论（处理功能），实现自我指令和自我执行的功能（执行功能）；又称为灵巧材料（机敏材料）。
——离子交换树脂：是一类带有可离子化基团的三维网状交联聚合物。
它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交换功能，本质上属于反应性聚合物。
——高吸水性树脂，是由分子链上含有强亲水性基团（如羧基、磺酸基、酰胺基、羟基等）并有一定交联度的功能高分子材料。
——高分子分离膜，是用人工或天然合成的高分子分离膜，可借助于化学位差（浓度差、压力差和电位差）的推动对双组份或多组份的溶质和溶剂进行分离、提纯和选择性透过等。
――导电高分子：是指由具有共轭n键的高分子本身或经过“掺杂”后具有导电性的一类高分子材料。
-- 结构型导电高分子：
-- 复合型导电高分子：
--- 载流子：――掺杂：这种因添加了电子受体或电子给体而提高电导率的方法称为“掺杂”
--- 光功能高分子材料：也称感光性高分子，指在吸收了光能后，能在分子内或分子间产生化学、物理变化的一类功能高分子材料。
这种变化发生后，材料将输出其特有的功能。
――光致抗蚀材料：指高分子材料经过光照后，分子结构从线型可溶性转变为网状不可溶性，从而产生了对溶剂的抗蚀能力。
（负片型）
-- 光致诱蚀材料，与光致抗蚀材料正好相反，当高分子材料受光照辐射后，感光部分发生光分解反应，从而变为可溶性。
（正片型）
――光引发剂和光敏剂：都是在光聚合中起到促进引发聚合作用的化合物。
二者不同在于，光引发剂吸收光能后跃迁到激发态，当激发态能量高于键断裂所需的能量时，断键产生自由基，而引发反应，属消耗性，光敏剂吸收光能后跃迁到激发态，然后发生分子内或分子间能量转移。
将能量传递给另一个分子，产生初级自由基，光敏剂回到基态，属非消耗性。
――生物降解高分子材料：指一类能够被微生物酶的作用分裂成较小聚合物产物的高分子材
料。
――生物降解：是指高分子的分子链在微生物酶作用下分裂成较小聚合物产物的过程。
――生物相容性：是指生物材料在生物体内与周围环境的相互适应性，也可理解为宿主体与材料之间的相互作用程度。
――生物吸收性高分子：在体内逐渐降解，其降解产物为机体吸收代谢的高分子材料。
――生物惰性高分子：指在生物环境下呈现化学和物理惰性的高分子材料。
――水凝胶：由液体和高分子网络组成，由于高分子网络与液体之间的亲和性，液体被高分子网络封闭在里面，并且像固体一样显示一定形状的材料。
――智能型凝胶：高分子主链或侧链上通常存在着离子化基团、极性和疏水性基团，从而使之具有类似生物体的特性，当收到外界刺激（温度 PH 溶剂盐浓度化学物质等），其结构，物理特性会产生敏感响应的一类凝胶材料。
――形状记忆材料：是指对已经赋形的材料在一定的条件下（如加热、光照、改变酸碱度、磁场等）
实施变形，将这种变形状态保存下来；当材料再进行加热、光照或者改变酸碱度等刺激的时候，聚合物又可以恢复到其原来的赋形状态。
----高分子液晶：出现在从各向异性晶体过渡到各向同性液体之间的、兼有液体和晶体部分
性质的过渡状态称为液晶态，处于液晶态的高分子称为高分子液晶。
二、问答题（6题，共35分）
1. 功能高分子与通用高分子材料的区别是什么？
答：通用型材料高分子，使用量大、应用面广。
功能高分子侧重于研究性能特殊（物理、
力学、化学、生物学、功能）、使用量小、附加价值高的一类材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料和范畴。
简而言之，功能高分子与通用高分子本质上不同的是分子
上往往带有特殊结构的官能团。
2. 功能高分子按照功能特性可以分为哪几类？
答：按照功能特性可以分为：反应性高分子材料、光敏性高分子、电性能高分子材料、高分子分离材料、高分子吸附材料、高分子智能材料、医药用高分子材料、高性能工程材料。
3. 功能高分子材料的设计原理和制备策略有哪些？
答：功能高分子材料的设计，就是赋予高分子材料特殊功能。
设计的原理是通过化学、物理或者特殊的加工方法，按照材料的设计要求将某些带有特殊结构和功能基团的化合物高分子化，或者将这些小分子化合物与高分子骨架相结合，或者通过特殊的加工方法来精确地
控制材料的聚集态结构及其宏观形态，从而实现预定的性能和功能。
目前功能高分子材料的制备策略主要有以下四种类型：
①功能性小分子的高分子化。
从化学方法来看，包括：功能性小分子的聚合反应（共聚、
均聚等）、将功能性小分子通过化学键引入到聚合物骨架中（聚合物为载体）。
物理方法上，通过共混、吸附、包埋等作用将功能性小分子高分子化。
②已有高分子材料的功能化。
主要是通过小分子功能化合物与聚合物的共混和复合来实现
③多功能材料的复合。
将两种以上的功能高分子材料以某种方式结合，将形成新的功能材料，而且具有任何单一功能高分子均不具备的性能。
或是在同一种功能材料中，甚至在同
一个分子中引入两种以上的功能基团。
以这种方法制备的聚合物，或者及多种功能于一身，
或者两种功能起协同作用，产生出新的功能。
④已有功能高分子的功能扩展，通过对材料进行各种表面处理以获得新功能，如“低温等离子处理”
4. 离子交换树脂在组成与结构上有哪些主要特征？
离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网状交联聚合物。
结构上，具有两个基本特点：①其骨架或载体是交联聚合物，因为在任何溶剂中都不能使其溶解，也不能使其熔融②聚合物上所带的功能基可以离子化。
组成上，三维空间结构的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；功能集团上吸附的可交换的离子。
5. 离子交换树脂的主要类型有哪些？
⑴根据合成方式的不同，分为缩聚型和加聚型。
⑵根据所带离子化基团的不同，分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂和两性离子交换树脂。
⑶根据树脂的物理结构，离子交换树脂可分为凝胶型、大孔型和载体型离子交换树脂。
①凝胶型离子交换树脂在干态和溶胀态都是透明的，呈现出均相结构。
树脂在溶胀状态
下存在聚合物链间的凝胶孔，小分子可以在凝胶口内扩散。
在干燥状态或油类中将丧失离子
交换功能。
凝胶型离子交换树脂的优点是体积交换容量大、生产工艺简单、成本低。
而缺点是耐渗透压差、抗有机污染性差。
②大孔型离子交换树脂内存在海绵状的多孔结构，可在非水体系中起离子交换和吸附作
用。
优点为耐渗透压强度高、抗有机污染性好。
缺点是体积交换容量小。
③载体型离子交换树脂是一种特殊用途的树脂，主要用作液相色谱的固定相。
一般是将
离子交换树脂包覆在硅胶球或玻璃珠等非活性材料的表面上制成。
既可经受液相色谱中流动
介质的高压，又具有离子交换功能。
