功能高分子材料复习题答案知识讲解

1功能高分子材料的特点：①产量小，产值高，制造工艺复杂

②有与常规聚合物明显不同的物理化学性能，并具有某些特殊功

能

③既可以单独使用，也可与其它材料复合制成构建，实现结构/

功能一体化

一次功能：向材料输入的信息能量与从材料输出的信息能量属于同一种形式，即材料仅起能量和信息传递作用时，称这种功能为一次功能

二次功能：材料输入和输出的能量具有不同形式，材料其能量转化作用，这种功能称二次功能

2功能材料的分类：①按功能分类：物理功能高分子，化学功能高分子，生物功能和医用高

分子，其它功能高分子

②按性质和功能分类：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，吸附性高分子材料，高性能工程材料，

医用高分子材料，其他功能高分子材料

3制备：化学法：①功能型小分子高分子化②已有通用高分子材料功能化

物理法：①聚合物包埋法

②已有通用高分子材料的功能化的物理方法：小分子高分子共混等③功

能高分子在读功能化的物理方法

表征途径：红外，X射线衍射，透射电镜，扫描电镜

第二章

1离子交换树脂功能：离子交换功能，催化功能，吸附功能，脱水功能，脱色功能

应用：水处理，环境保护，海洋资源利用，冶金工业，原子能工业，食品工

业，化学合成

2絮凝剂特点：用量少，ph适用范围广，受盐类及环境影响较小，污泥量少，处理高效，应用广，天然絮凝剂基本元素，易老化降解，不造成二次污染

作用原理：①带电絮凝剂可与带反电荷的微粒使电荷中和，降低双电层厚度使碰撞增加

②一个分散微粒可以同时吸附两个以上的高分子链，在高分子链间起吸附架桥

作用，由高分子链包覆使微粒变大，加速沉降

③一个高分子链也可同时吸附两个以上微粒，高分子乐意在多出与微粒结合

一同下降

影响因素：①分子链结构的影响

②悬浮体系的性质：固体微粒种类、粒径、电量、含量，介质ph值，温度

③使用方法影响

3高吸水性树脂吸水机理：因为其具有天然或合成的高分子电解质三维交联结构，首先由于

树脂中亲水基团与水形成氢键，产生相互作用，水进入树脂而使

其溶胀，但交联构成的三维结构又阻止树脂的溶解，此后，吸水

后高分子中电解质形成离子相互排斥而导致分子扩展，同时产生

的由外向内的浓度差又使得更多的水进入树脂，是树脂的三维结

构扩展，但是交联结构又阻止其扩展继续，最后扩展和阻止扩展

力达到平衡，水不再进入树脂内，热吸附的水也被保持在书之内

构成了含有大量水的凝胶状物质。

吸水能力：与树脂交联密度，亲水性，电荷密度，离子交联密度等有关

1致密膜：又称密度膜，指孔径小于1nm的膜，多用于电渗析，反渗透，渗透气化，气体分离等领域。

多孔膜：孔径大于1nm，分为微孔膜和大孔膜，用于混合物水溶液的分离，如渗透、微滤、超滤纳滤和亲和膜等。

2驱动力：①压差驱动力：膜两侧施加不同压力，物质会从高压一侧通过膜进入低压端

②浓差驱动力：当浓度不同的液体接触时，溶质会从高浓度区域自发扩散到低

浓度区域，其原因是布朗运动。

③电场驱动力：当膜的两侧施加电场时，带电粒子或分子将受到电场力的驱动

向相反电荷的电极移动，并趋于透过膜、

3渗透蒸发制备海水淡化原理：首先海水混合物中的水溶解于上侧与混合物接触的膜表面

中，溶解于膜表层的渗透组分以分子扩散形式透过膜，到达

膜下侧，在膜下侧由于渗透作用组分蒸发，离开膜后冷凝回

收

第四章

1掺杂使无机中的概念，指的是在纯净的无机半导体材料中加入商量不同价态的第二组分，改变其半导体中空穴和自由电子的分布状态，但导电聚合物的掺杂指氧化/还原过程，其实质是电荷转移

不同点还有：①无机半导体掺杂量极低（万分之几），而导电高聚物掺杂量很大，可达50％

②无机半导体没有脱掺杂过程，但是导电聚合物不仅有脱掺杂过程，且大多

数掺杂和托掺杂完全可逆

通常聚合物的掺杂方式有化学掺杂和物理掺杂，化学掺杂包括：质子酸掺杂、气象掺杂、液相掺杂，电化学掺杂等，物理掺杂一般是注入式掺杂

2分类：可分为结构型（本征型）导电高分子和复合型导电高分子

也可以分为电子导电高分子、离子导电高分子和氧化还原高分子

第二种分类方式的导电载流子分别为聚合物中的自由电子和空穴、正负离子和氧

化还原反应中电子。他们的特征分别为有大的线性共轭体系、亲水性特备好能在

一定条件下表现出液体性质、骨架上有可逆的氧化还原活性中心。

3高分子电致发光的机理：在电场力的作用下由正极和负极分别注入载流子（空穴和电子），

发生迁移并在高分子内部相遇，复合成单线态激子或者三线态激

子，单线态激子通过符合辐射衰减而发射光子，而三线态激子由

于能量比单线态激子低得多，其衰减基本为非辐射。

第五章

1光导电基本过程：光激发，载流子生成和载流子迁移

光致发光：指的是物体在外界光源照射时获得正能量，产生激发导致发光的现象。

光致变色：是指在光照射时呈现颜色或者在可见光照射下产生颜色变化，停止光照后又能恢复原来颜色的现象

2光刻胶原理：高分子在光照射下发生化学反应（交联或者降解）或者其他的结构变化，使溶解性能发生显著变化，不溶解时树脂对底材具有抗化学腐蚀的作用

分类：有两类，正胶和负胶

正胶在光照时发生降解反应使溶解度增加，在显影过程中被除去，使其覆盖的部分在刻蚀过程中被腐蚀掉。

负胶在光照后发生交联反应，使胶的溶解性下降，在显影过程中被保留下来，在可是过程中保护氧化层

3光力学现象：光敏性凝胶在光照下，在溶剂中发生溶胀

原理是光照发生时，接在分子链上的顺反异构化合物顺反异构发生变化，集

团结构发生变化，实质是光能转化为机械能。

第六章

1纳米效应：材料的尺寸达到纳米尺度时，将具有与宏观材料不同的性质。有小尺寸效应,表面效应和宏观量子隧道效应三方面。

小尺寸效应使宏观物理性质发生变化：如纳米微粒在熔点电磁性能，光学性能等方面表

现不同性质

表面效应使材料比表面积升高，表面粒子处于配位不足状态，表面能大幅提高

宏观量子效应影响颗粒的磁化强度、量子相干器与磁通量以及电荷的随到相应

2溶胶凝胶法机理：硅（或金属）烷氧基化合物如Si(OC2H5)4、Ti(OC4H9)4等溶于溶剂中形成均匀的溶液，然后在催化剂（酸或碱）的作用下和水进行水解和缩聚

反应，水解后的羟基化合物继续发生缩聚反应，通过控制水解条件使之

水解逐渐形成无机网络，转变成凝胶，对凝胶进行干燥处理，即可制得

纳米级的凝胶网络。

提高相容性：①常选用在高分子链上带有羰基或者羟基的聚合物，一般是将聚合物、无机粒子和含功能基团缓和无或无机前驱体配成稳定溶液或溶胶

②还可以在聚合物中引入可与无机粒子形成化学键的基团

③将纳米金属及半导体引入硅胶无机网络中，得到一种三相复合体系

3表征内容和方法：①化学成分，方法有x射线荧光分析、电子探针微区分析、SEM

②纳米颗粒：颗粒度、形貌、分散状况特性和晶体结构分析。方法有：

XRD、TEM、SEM、激光小角散射法

③纳米颗粒表面：方法有扫描探针显微技术、谱分析技术、场离子显微

镜技术及热分析法

第七章

1向列型：分子刚性部分之间相互平行排列，仅一维有序，且液晶分子在沿其长轴方向可以相互运动而不影响晶相结构。

近晶型：S A最接近于固体结晶结构，分子刚性部分相互平行排列，并构成垂直于长轴方向的层状结构，层内分子可以沿着层面相对运动，保持流动性。Sc相类似S A相，

在结构上的不同之处在于Sc相的分子层与层面成同一角度的倾斜排列

胆甾型：分子本身具有不对称碳原子，本身不具有镜像对称性，长轴与层面平行，在两相邻层之间，由于伸出平面外的光学活性基团作用，分子的长轴取向依次旋转一定

角度。

2液晶分子的主要单元：刚性部分和柔性部分。

作用：刚性部分是维持其棒状或者碟状的几何形状。柔性部分也可用易极化的原子或原子团代替，它使分子间有强的相互作用，具有液态下维持分子的某种有序排列所必须

的凝聚力