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功能高分子化学 课件 第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂

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《高分子化学》PPT课件

《高分子化学》PPT课件
纤维增强效果
纤维增强可以显著提高高分子材料的拉伸强度、弯曲强度 、冲击强度等力学性能，同时还可以改善材料的耐塑料、复合材料等领域，如 玻璃纤维增强塑料（GFRP）、碳纤维增强塑料（CFRP） 等。
加工成型技术
加工成型方法
高分子材料的加工成型方法包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型等。这些方 法各有特点，适用于不同形状和尺寸的高分子制品的生产。
高分子催化剂
高分子催化剂在石油化工、有机合成 等领域具有催化效率高、选择性好等 优点。
生物医用高分子材料
生物医用高分子材料如人工器官、药 物载体、生物传感器等在医疗卫生领 域具有广泛应用前景。
发展趋势
向高性能、高功能化、智能化方向发 展，同时注重环保和可持续发展。
06
实验部分：高分子化学实验操作与注意事 项
汽车工业
轮胎、密封件、减震件等是汽车橡胶制品的 主要应用领域。
医疗卫生
医用手套、输液管、医用胶布等橡胶制品在 医疗卫生领域具有广泛应用。
日常生活
橡胶鞋、橡胶管、橡胶带等橡胶制品在日常 生活中随处可见。
发展趋势
向高性能、高耐磨、环保型橡胶方向发展， 如绿色轮胎、热塑性弹性体等。
纤维领域应用及发展趋势
发展历程
从天然高分子到合成高分子，经 历了漫长的岁月，随着科技的进 步，高分子化学得到了迅速的发 展。
高分子化合物分类与特点
分类
根据来源可分为天然高分子和合成高 分子；根据性能可分为塑料、橡胶、 纤维等。
特点
高分子化合物具有相对分子质量大、 分子链长、多分散性、物理和化学性 质独特等特点。
高分子化学研究意义
《高分子化学》PPT 课件
目录
• 高分子化学概述 • 高分子化合物合成方法 • 高分子化合物结构与性能 • 高分子材料改性与加工技术 • 高分子材料应用领域及发展趋势 • 实验部分：高分子化学实验操作与注意事

高分子化学ppt幻灯片课件

高分子化学ppt幻灯片课件
产业的发展。
02
高分子化合物结构 与性质
高分子化合物基本结构
链状结构
由长链分子组成，链上原子以共 价键连接，形成线性或支链结构。
网状结构
由三维空间的分子链交织而成，具 有高度的交联性和空间稳定性。
聚集态结构
高分子链在空间中的排列和堆砌方 式，包括晶态、非晶态、液晶态等。
高分子化合物聚集态结构
晶态结构
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目录
CONTENTS
• 高分子化学概述 • 高分子化合物结构与性质 • 高分子合成方法与反应机理 • 高分子材料制备与加工技术 • 高分子材料性能与应用领域 • 高分子化学前沿研究领域与展望
01
高分子化学概述
高分子化学定义与特点
定义
高分子化学是研究高分子化合物的 合成、结构、性能及其应用的科学。
维。
后处理
纺织加工
对初生纤维进行拉伸、 热定形、卷曲等后处理， 改善纤维的物理机械性
能。
将纤维加工成纱线、织 物等纺织品，满足服装、 家居用品等领域的需求。
05
高分子材料性能与 应用领域
塑料性能及应用领域
塑料主要性能
质轻、绝缘、耐腐蚀、易加工成型等。
应用领域
包装、建筑、汽车、电子电器、农业等。
发展趋势
高分子链在空间中规则排列，形 成晶体。晶态高分子具有优异的
力学性能和热稳定性。
非晶态结构
高分子链在空间中无规则排列， 呈现无序状态。非晶态高分子具
有较好的柔韧性和加工性能。
液晶态结构
介于晶态和非晶态之间的一种特 殊聚集态，高分子链在空间中呈 现一定程度的有序排列。液晶高 分子具有独特的光学、电学和力
高性能化、功能化、环保化。

反应功能高分子PPT课件

反应功能高分子PPT课件
• 二．反应型功能高分子材料的应用特点及研究目标
• 出发点：改进化学反应工艺过程
•
提高生产效率和经济效益
•
发展高选择性合成方法
•
消除或减少对环境的污染
•
探索新的合成路线
• 如洛克菲勒大学merrifield教授（1984年诺贝尔奖）在1963年 提出的氨基酸的固相合成简化了肽的合成过程，并使多肽可 以按预先的设计自动地进行合成反应，在些基础上诞生了聚 合物底物、聚合物试剂、聚合物催化剂等。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
• 1．氧化还原型高分子反应试剂的制备
• 两种方法：
• 高分子催化剂： • 高分子酸碱催化剂 • 聚合物氢化和脱羰基催化剂 • 聚合物相转移催化剂 • 聚合物过渡金属络合物催化剂 • 固定化酶
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
• 第二节 高分子化学反应试剂 • 一．高分子化学反应概述 • 高分子试剂参与的化学反应路线
注意：
• （1）为保证试剂的良好稳定性，苯环上的氢原子应由其它原子
或基团取代，当苯环上有未被取代的氢原子，试剂处于醌型氧
化态时，易受自由基的攻击，引起交联反应，从而降低高分子
试剂氧化还原的可逆性；
• （2）生成的聚合物中，氧化还原中心之间若能被有效地分隔，
减少相互间的作用可以降低其氧化还原半波电位的范围，从而

功能高分子05第2章吸附性高分子材料PPT

功能高分子05第2章吸附性高分子材料PPT
特性
具有高吸附容量、高选择性和稳定性 等特性，广泛应用于分离、净化、催 化剂载体、离子交换等领域。
吸附性高分子材料的分类
根据吸附机理
物理吸附高分子材料和化学吸附 高分子材料。
根据功能性质
离子交换树脂、活性炭、沸石等。
根据应用领域
水处理、气体分离、催化剂载体等。
吸附性高分子材料的应用领域
01
02
03
现对特定物质的吸附分离。
吸附性高分子材料的环境友好性
总结词
随着环保意识的增强，环境友好型吸附性高分子材料成为研究热点，旨在降低对环境的 负面影响。
详细描述
研究者们致力于开发可生物降解、低毒或无毒的高分子材料，以替代传统的高分子吸附 剂。同时，研究高分子材料的循环利用和废弃物处理方法，以降低对环境的影响。此外，
03
吸附性高分子材料的性能研究
吸附性能研究
吸附性能
吸附性高分子材料能够有效地吸 附气体、液体或固体物质，具有
较高的吸附容量和选择性。
吸附机理
吸附性高分子材料的吸附机理主 要包括物理吸附和化学吸附，其 中物理吸附主要依靠分子间的范 德华力，而化学吸附则涉及到化
学键的形成。
影响因素
影响吸附性能的因素包括高分子 材料的结构、孔径、比表面积、 极性等，这些因素都会对吸附性
能产生影响。
分离性能研究
1 2 不同组分进 行有效的分离，从而实现混合物的净化和纯化。
分离机理
分离机理主要包括筛分作用、亲和作用和选择性 吸附等，这些机理的协同作用使得吸附性高分子 材料具有出色的分离性能。
分离技术
常见的分离技术包括固定床吸附、移动床吸附、 流化床吸附等，这些技术能够根据不同的分离需 求进行选择和应用。

高分子化学全套PPT课件

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2024/1/28
33ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
THANKS
感谢观看
2024/1/28
34
塑料原料选择与预处理
包括合成树脂、填料、增塑剂、稳定剂等原料的 选择及预处理方法。
塑料加工设备与模具
介绍塑料加工中常用的设备如注塑机、挤出机、 吹塑机等，以及模具的设计与制造。
ABCD
2024/1/28
塑料成型工艺
详细阐述注塑、挤出、吹塑、压延等成型工艺的 原理、特点及应用。
塑料制品质量控制与检测
分析塑料制品常见的质量问题，提出相应的控制 措施及检测方法。
2024/1/28
高分子溶液粘度
粘度与分子量关系，粘度测定 方法
高分子溶液流变性
剪切变稀和剪切增稠现象，触 变性
高分子溶液稳定性
高分子聚集和沉淀，稳定性影 响因素
18
高分子凝胶性质
凝胶形成过程
溶胶-凝胶转变，凝胶结构和性质
凝胶强度与韧性
交联度对凝胶强度影响，增强凝胶韧性的方法
凝胶溶胀与消溶胀
溶胀动力学和热力学，消溶胀过程
发展历程
从天然高分子到合成高分子，经历了 漫长的发展历程，现已成为化学领域 的重要分支。
2024/1/28
4
高分子化合物分类与特点
分类
根据来源可分为天然高分子和合成高分子；根据结构可分为线型、支链型和体 型高分子。
特点
高分子化合物具有相对分子质量大、分子链长、多分散性、物理和化学性质独 特等特点。
24
纤维制备与加工
纤维原料与分类
介绍天然纤维、化学纤维等原料 的来源、分类及性能特点。
纤维制品性能检测与应用
阐述熔融纺丝、湿法纺丝、干法 纺丝等纺丝工艺的原理及设备。

《功能高分子》PPT课件

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高分子螯合树脂的特征是在高分子骨架上连接有对金属离子具 有配位功能的螯合基团。
如β-二酮螯合树脂,可以由甲基丙烯酰丙酮的聚合反应而得，也 可由聚乙烯醇与乙烯酮等反应而得：
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9
冠醚类螯合树脂中的冠醚结构可以在主链上，也可在侧基上， 其中以侧链形式较多，如：
螯合树脂应用:通过选择性螯合作用而实现对各种金属离子的 浓缩和富集，可广泛地应用于分析检测、污染治理、环境保护和 工业生产。
某种功能基，再通过化学改性将之转化为另一种功能基。
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12
10.2.2 高分子试剂与高分子催化剂的优越性 （1）稳定性和安全性：
高分子骨架的引入对功能基具有一定的屏蔽作用，可大大提 高其稳定性；其次高分子化后可大大减小试剂的挥发性，提高安 全性。
（2）易回收、再生和重复使用: 可降低成本和减少环境污染。
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4
如果在聚合反应过程中加入致孔剂，则可得到大孔型交联小球， 其多孔结构是永久的，在气相和不良溶剂中也可使用，并且大孔 型交联小球比凝胶型交联小球吸附能力更强，在进行化学改性时， 更容易获得高的功能基引入率。
致孔技术: (I) 惰性稀释剂致孔 (II) 线形高分子致孔
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5
10.1.2 化学吸附功能高分子 （1）离子交换树脂
吸附离功能高分子：对某些特定离子或分子具有选择性吸附 作用的高分子。
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2
吸附分离功能高分子分类： 按吸附机理:化学吸附、物理吸附和亲和吸附高分子； 按其形态:无定形、珠状、纤维状； 按其孔结构:微孔型(凝胶型)、中孔型、大孔型等。
10.1.1 吸附分离功能高分子骨架结构的合成 为了保证吸附树脂在使用时不被溶解，其骨架结构通常需有一

功能高分子材料课件第二章-高分子螯合剂及离子交换膜

功能高分子材料课件第二章-高分子螯合剂及离子交换膜
功能高分子材料课件第二 章-高分子螯合剂及离子 交换膜
本章将介绍高分子螯合剂和离子交换膜的相关知识。高分子螯合剂的种类和 应用领域，以及其合成方法。离子交换膜的定义、结构和在能源领域的应用。 让我们深入了解这些高分子材料的特点和制备方法。
高分子螯合剂介绍
螯合剂的定义和特点
螯合剂是一种能与金属离子或其他化学物质形成稳 定络合物的化合物。其特点包括高选择性和可控性。
高分子螯合剂的种类和应用领域
高分子螯合剂可以根据它们的结构和功能进行分类， 常见的类别包括聚合物螯合剂和功能化高分子螯合 剂。它们在环境保护、医学、催化剂等领域有广泛 的应用。
高分子螯合剂的合成方法

传统方法
传统方法包括络合反应、溶液聚合和固相聚合等。这些方法可以通过控制反应条 件和原料比例来合成不同性能的高分子螯合剂。
功能化高分子螯合剂可以具有特定的功能，如吸附、分离和催化等。应用示例包括水处理、 废弃物处理和有机合成等领域。
离子交换膜的概述
1 离子交换膜的定义和结构
离子交换膜是一种具有特殊结构的膜材料，能够通过电荷交换实现离子的选择性传输。 它们包含离子交换基团，如阴离子交换基团和阳离子交换基团。
2 离子交换膜在能源领域的应用
离子交换膜在能源领域具有重要的应用，如燃料电池、电解水制氢和储能等。它们能够 实现离子的传输和分离，提高能源转化效率。
离子交换膜的制备方法
1
膜材料的选择
制备离子交换膜时需要选择合适的膜材料，包括聚合物和无机材料。不同的材料 具有不同的温度稳定性和化学稳定性。
2
制备方法
离子交换膜的制备方法包括溶液浸渍、膜相转移、膜交联和模板法等。这些方法 可以实现离子交换膜的控制制备和特定结构的设计。

功能高分子材料-PPT

功能高分子材料-PPT

除了单纯的连锁聚合和逐步聚合之外，采用多 种单体进行共聚反应制备功能高分子也是一种常见 的方法。特别是当需要控制聚合物中功能基团的分 布和密度时，或者需要调节聚合物的物理化学性质 时，共聚可能是最行之有效的解决办法。
(2)功能性小分子通过聚合包埋与高分子 材料结合
该方法是利用生成高分子的束缚作用将 功能性小分子以某种形式包埋固定在高分子 材料中来制备功能高分子材料。在聚合反应 之前，向单体溶液中加入小分子功能化合物， 在聚合过程中小分子被生成的聚合物所包埋。 在高分子药物、固定化酶的制备方面有独到 的优势。
例如，维生素C在空气中极易被氧化而变黄。 采用溶剂蒸发法研制以乙基纤维素、羟丙基甲基纤 维素苯二甲酸酯等聚合物为外壳材料的维生素C微 胶囊，达到了延缓氧化变黄的效果。将维生素C微 胶囊暴露于空气中一个月，外观可保持干燥状态， 色泽略黄。这种维生素C微胶囊进入人体后，两小 时内可完全溶解释放。
2. 已有高分子材料的功能化
一次功能主要有下面的八种： ①力学功能：如惯性、粘性、流动性、润滑性、成型性、 超塑性、恒弹性、高弹性、振动性和防震性。 ②声功能：如隔音性、吸音性。 ③热功能：如传热性、隔热性、吸热性和蓄热性等。 ④电功能：如导电性、超导性、绝缘性和电阻等。
⑤磁功能：如硬磁性、软磁性、半硬磁性等。 ⑥光功能：如遮光性、透光性、折射光性、反射光性、吸 光性、偏振光性、分光性、聚光性等。 ⑦化学功能：如吸附作用、气体吸收性、催化作用、生物 化学反应、酶反应等。 ⑧其他功能：如放射特性、电磁波特性等。
❖ 60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。
特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝缘、 半导体等。
功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜
等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化剂、 高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分 子液晶等。
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2018/9/17
3
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
从结构来看，高分子螯合剂可分为两大类： 一类是螯合基团作为高分子的侧基形式出现。图例1
Mn+ L L L L L L L L L
L
L Mn+
L Mn+
L
L
L Mn+
L
L Mn+
L
图2-1 侧基含有螯合基的高分子螯合剂
2018/9/17
4
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
2018/9/17
11
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
HOOC H2 C C C O O 2 Cu Cu
2+
X
H2 C C C O O
COOH
n
O Cu O C C O
H C C O O Cu O
3
O X C C H C
O C
n
Cu CH3 H2 C C C HC C CH3 O O H
6
2018/9/17
CH2 CH2
CH2 CH2
+
图例5
2018/9/17 10
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
β-二酮
图例6
主链具有β-二酮结构的高分子螯合剂与Cu2+离 子的螯合物可以催化过氧化氢的分解; 侧链具有β-二酮结构的高分子螯合剂也可与 Cu2+离子形成螯合物，并可催化过氧化氢的分解; 侧链具有β-二酮结构的高分子与ZrO4+、UO22+、 Cr3+、Ce3+、Cu2+的螯合物，对焦磷酸钠水解反应 的催化活性，在60 º C，pH=4时，按下列顺序递降： ZrO4+ > UO22+ > Cr3+ ≈ Ce3+ ≈ Cu2+
NH 2
H2 H C C NaNO2 HCl N2+Cl 8-羟基喹啉
H2 H C C
N N N OH
图4
2018/9/17 8
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
1.1 配位原子为氧的高分子螯合剂

醇类 最简单的是聚乙烯醇PVA，它能与Cu2+、Ni2+、 Co3+、Fe2+、Mn2+、Ti3+、Zn2+等离子形成螯合物，与 Cu2+、Fe2+、Ti3+、的螯合物特别稳定。 稳定常数：Co3+ < Ni2+ < Zn2+ < Cu2+
功能高分子化学
Functional Polymers
东南大学化学化工学院
2018/9/17
1
第二章
高分子螯合剂及高分子催化剂
2018/9/17
2
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂 1、高分子螯合剂 高分子螯合剂即螯合树脂是功能高分子的 一个分支，是一类具有螯合功能基并能从含有 金属离子的溶液中有选择地捕集，分离特定金 属离子的高分子。 树脂螯合了金属离子后，改变了树脂的力 学、热、电、磁等性能。
14
第二章 高分子螯合剂及高分子催化 剂

酚，水杨酸 图例8
H2 H C C R: NO2 NH2 AsO(OH)2 Cl Br CH2Cl CH2OH CH2NH2 CH2CN CHO COCH3 R OH 8 CH2N C O H2 C OH COOH 9 COOH OH 10 CH 3 H2 C C C CH 2 O O C C CH 3 N OH HC N OH
12
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
β-酮酸酯
图例7
β-酮酸酯类聚合物可以与Fe3+离子形成红色 的高分子螯合物，一些β-酮酸酯类聚合物可以与 如下离子形成螯合物： Th4+、Ce3+、Ca2+、UO2 2+ 、Al3+ 、Cu2+
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13
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
H2 H C C + H2C C O HCON(CH3)2 O C O
2018/9/17
15
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
酚类聚合物对Cu2+、Ni2+的吸附容量一般低 于理论值，多数数值选择吸附Ni2+离子； 聚（3-溴-4-羟基）苯乙烯完全吸附Ni2+离子；
聚（3-氨基-4-羟基）苯乙烯和聚（3-羟亚胺 甲基-4-羟基）苯乙烯选择吸附Cu2+离子。
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n
Cu2+
图3 图4
3
X: H3CO C O HO C O C O C CH2 C O O H2C CH OCH3 + H3C
CH 2 C O
n
N
N
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图3
7
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
H2 H C C HNO3 H2SO4 H2 H C C SnCl2 H2 H C C
NO 2
H2 H C C OH
CH 2COCH 3
(n-x)C2H5OH + CH 2CH OH n + RCOCH2COOC2H5 PbO 7
CH 2CH OH
x
CH 2CH O C
n-x O
CH 2COR R: CH3, C6H5, P-NO2C6H5, 2,4,6-(CH3)3C6H2
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一类是螯合基团包含在高分子主链中。图例2
L L L L Mn+
L Mn+
L
L Mn+
L
图2-2主链含有螯合基的高分子螯合剂
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂 高分子螯合剂的制备方法主要有两种：

一种是含有螯合基的单体经过加聚，缩聚，逐步 聚合或开环聚合等方法制取。图例3 一种是利用合成的或天然的高分子，通过高分子 化学反应引入具有螯合功能 的侧基来合成高分子 螯合剂。图例4
2018/9/17
9
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
H H2C CH H2C H H H C C C C C C C H2 H H H OH 2 OH 2 OH 2 4 Cu+ 伸长 化学能转化为机械能 H C OH 氧化 还原 H2C CH H2C CH O H 5 收缩 O Cu O CH CH O H O Cu O H O CH CH O CH

2018/9/17
6
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
CH CH 2 N N N
1
HOOC OH
H2 C C C O O 2
X
H2 C C C O O
COOH
n
Cu O Cu O C C O Cu H C C O X O Cu O , O O C O O C CH2 C O O CH2 CH C OH O CH3 Na C O C C H O C
16
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂 水杨酸-甲醛树脂对下列离子具有选择吸附性： Fe3+、UO22 + 、Cu2 +、Mn2 +
侧链含水杨酸结Biblioteka 树脂可与Fe3 + 离子螯合， 形成红棕色高分子螯合物。
2018/9/17
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