当前位置：文档之家 › 功能高分子材料课件 第六章 高分子功能膜[学习内容]

功能高分子材料课件 第六章 高分子功能膜[学习内容]

  • 格式：ppt
  • 大小：10.20 MB
  • 文档页数：8

下载文档原格式

  / 8

合集下载

功能高分子-gn06

功能高分子-gn06

17
第六章 感光性高分子
现代光化学研究发现，在一般情况下，光化学 反应是符合这两个定律的。但亦发现有不少实际例 子与上述定律并不相符。如用激光进行强烈的连续 照射所引起的双光量子反应中，一个分子可连续吸 收两个光量子。而有的分子所形成的激发态则可能 将能量进一步传递给其他分子，形成多于一个活化 分子，引起连锁反应，如苯乙烯的光聚合反应。因 此，爱因斯坦又提出了量子收率的概念，作为对光 化学第二定律的补充。
23
第六章 感光性高分子
例如，两个相等的原子轨道ΦA和ΦB的相互作 用后可形成两个分子轨道：
Φ1＝ΦA＋ΦB Φ2＝ΦA－ΦB
其中，一个分子轨道是成键的，能量比原来的 原子轨道更低，因此更稳定；而另一个分子轨道是 反键的，能量比原来的原子轨道高。这种情况可描 绘如图6—2所示。
24
第六章 感光性高分子
6
第六章 感光性高分子
感光性高分子作为功能高分子材料的一个重要 分支，自从1954年由美国柯达公司的Minsk等人开 发的聚乙烯醇肉桂酸酯成功应用于印刷制版以后， 在理论研究和推广应用方面都取得了很大的进展， 应用领域已从电子、印刷、精细化工等领域扩大到 塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面，发展之势 方兴未艾。本章将较为详细地介绍光化学反应的基 础知识与感光性高分子的研究成果。
20
第六章 感光性高分子
2.4 分子的光活化过程 从光化学定律可知，光化学反应的本质是分子
吸收光能后的活化。当分子吸收光能后，只要有足 够的能量，分子就能被活化。
分子的活化有两种途径，一是分子中的电子受 光照后能级发生变化而活化，二是分子被另一光活 化的分子传递来的能量而活化，即分子间的能量传 递。下面我们讨论这两种光活化过程。
28
功能高分子 ppt课件

功能高分子 ppt课件


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。
Chapter8 Polymer
12

高分子骨架的模板效应 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。这种作
——高分子骨架仅仅起支撑、分隔、固定和降 低溶解度等辅助作用
研究开发中都是围绕着发挥官能团的作用而展开的
Chapter8 Polymer
5
P N
+
Z SO3H
C O OH O
N
N
N
高分子过氧酸
N R
+
N R3 R
+
电活性聚合物
侧链聚合物液晶
离子交换树脂
Chapter8 Polymer
6
②
聚合物骨架与官能团协同作用
Chapter 8 Polymer
高分子材料
Chapter8 Polymer 1
8.3 功能高分子 Functional Polymer

功能高分子概述 导电高分子


生物医用高分子
感光高分子
Chapter8 Polymer
2
8.3.1 功能高分子概述
8.3.1.1 分类（按照性质和功能划分）： ① 反应型高分子，包括高分子试剂和高分子催化剂； ② 光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶，感光材 料和光致变色材料等； ③ 电活性高分子材料，包括导电聚合物、能量转换型聚 合物和其他电敏材料； ④ 膜型高分子材料，包括各种分离膜、缓释膜和其他半 透性膜材料； ⑤ 吸附型高分子材料，包括高分子吸附性树脂、高分子 絮凝剂和吸水性高分子吸附剂等； ⑥ 其他未能包括在上述各类中的功能高分子材料。
高分子功能膜材料

高分子功能膜材料


11/15/2018
三、导电聚合物的结构特点及导电机理
• 所谓导电聚合物是由一些具有共扼二键的聚合物 经化学或电化学掺杂后形成的、导电率可从绝缘 体延伸到导体范围的一类高分子材料。 • 导电聚合物是完全不同于由金属或碳粉末与聚合 物共混而制成的导电塑料,它除了具有聚合物结构 外,还含有由掺杂入的一价对阴离子一型掺杂或对 阳离子一型掺杂,所 以通常导电聚合物的结构分为 聚合物链和与链非键合的一价对阴离子或对阳离 子两部分组成。导电聚合物除了具有高分子本身 特性之外,还兼具了因掺杂而带来的半导体或导体 的特性。
◆ 一般通过溶液浇铸法制备平板或管状超滤膜，以 纺丝法制备中空纤维超滤膜。 ◆ L-S相转化法是一种较为简单的制膜方法, 其工艺简单,操作方便,且用途广泛,可用来制备 各种形态的膜.目前大多数的工业用膜的制备工艺
(1)称取一定量预先干燥的聚合物溶入DMF中,加入 一定量的添加剂,通过搅拌使聚合物及其添加剂充 分溶解,制成均匀的铸膜液。 ◆ (2)过滤铸膜液,去除未溶解的杂质。 ◆ (3)静置24 h以上,以使铸膜液完全脱泡。 ◆ (4)用刮刀将铸膜液匀速涂在洁净、干燥的制膜板 上,于空气中放置一定时间,以挥发部分溶剂,然后, 将制膜板置于水凝结浴中。 ◆ (5)将基膜在水凝结浴中浸泡一定时间后,取出基 膜进行系列表征。
11/15/2018
二、高分子功能膜分类
混合物分离膜 使用功能划分 药物释放缓释膜 分隔作用保护膜 气体分离膜 液体分离膜 根据被分离物质性质 固体分离膜 离子分离膜 微生物分离膜 被分离物质粒度大小 超细滤膜、超滤膜、微滤膜
熔融拉伸膜
高 分 子 功 能 膜
膜形成过程
根据膜性质
11/15/2018
被截留的溶质分子的分子尺寸。这是由于亲水性的多孔膜表面吸附有 活动性、相对较小的水分子层而使有效孔径相应变小，这种效应孔径 愈小愈显著。 表面荷电的多孔膜可以在表面吸附一层以上的对离子，因而荷点膜 的有效孔径比一般多孔膜更小。
高分子功能膜材料 ppt课件

高分子功能膜材料 ppt课件

23
1.膜分离机制
1）过筛分散机制
利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过膜的速率 差别，达到组分的分离。属于过滤式膜分离的有
超滤（孔径0.1~1um）、微滤(孔径1~100nm)、纳滤(孔径 0.5 ~5nm)等；
24
超滤
微滤
25
2）溶解分散机制（密度膜、反渗透膜） 反渗透（Reverse osmosis）
高分子功能膜材料
第五章高分子功能膜材料
2
研究内容
5.1高分子功能膜材料概述 5.2高分子功能膜的制备方法
5.3高分子分离膜的分离机理与应用
3
5.1高分子功能膜材料概述
膜分离技术发展简史
➢ 1748年，耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有 酒精的猪膀胱内 开创了膜渗透的研究。
➢ 1846年，Schonbem 硝酸纤维制备微滤膜 ➢ 1861年，施密特（A. Schmidt）微孔过滤膜
• 在膜的两边造成一个压力差，并使其大于渗透压，就会发 生溶剂倒流，使浓度较高的溶液进一步浓缩
• 选择吸附，溶解-扩散机理
26
27
28
3）选择性吸附机制 当膜材料对混合物中的部分物质有选择性吸附
时，吸附性高的成分将在表面富集，这样，该成分 通过膜的几率将增大。 对膜分离起作用的吸附作 用主要包括范德华力吸附和静电吸附。
聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等
其他
壳聚糖，聚电解质等
6
一、高分子功能膜的分类
2.按使用功能划分：分离膜、缓释膜和保护膜等。 3.按被分离物质性质划分：气体分离膜、液体分离膜、固 体分离膜、离子分离膜、微生物分离膜等。 4.按被分离物质的粒度大小分：反渗透膜、纳滤膜、超滤 膜、微滤膜。 5.按膜的形成过程划分：沉积膜、相变形成膜、熔融拉伸 膜、溶剂注膜、烧结膜、界面膜和动态形成膜。 6.按膜的结构与形态划分：密度膜、乳化膜和多孔膜。
中科大功能高分子课件

中科大功能高分子课件

功能高分子材料具有稳定的化学结构，不易与化学物质发生反应，因此能够抵御 各种酸、碱、盐等化学物质的侵蚀。这使得它们在化学工业、石油化工、医药等 领域中具有广泛的应用价值。
良好的热稳定性
总结词
功能高分子材料在高温条件下不易分解或氧化，具有良好的 热稳定性。
详细描述
功能高分子材料的热稳定性较好，能够在高温条件下保持稳 定的性能，不易分解或氧化。这使得它们在高温环境下的应 用中具有广泛的应用价值，如航空航天、汽车、能源等领域 。
动态共价键合成
利用动态共价键的特性，合成具有 自修复和可重构性质的高分子材料。
开发多功能和智能化的功能高分子材料
多功能性
通过分子设计和功能化改性，赋予功 能高分子材料多种特殊性能，如导电 、导热、发光、磁性等。
智能化
将传感器、驱动器和执行器等智能元 件集成到高分子材料中，实现智能化 响应和调控功能。
良好的电性能和磁性能
总结词
功能高分子材料具有优良的电性能和磁性能 ，能够满足各种电子和磁性器件的需求。
详细描述
功能高分子材料具有良好的导电性、绝缘性 、磁响应等性能，能够满足各种电子和磁性 器件的需求。这使得它们在电子、通信、信 息等领域中具广泛的应用价值。例如，导 电高分子材料可以用于制备电极、导电线路 等电子器件；磁性高分子材料可以用于制备
提高力学性能
研究和发展新型增强剂和填料，以提高功能高分子材料的强度、韧 性和耐冲击性能。
优化加工性能
改进加工工艺和开发新型加工设备，以降低加工成本和提高生产效 率。
探索新的合成方法
绿色合成方法
开发环境友好、低能耗和低排放 的合成工艺，减少对环境的负面
影响。
活性聚合方法
利用活性聚合技术合成具有精确结 构和分子量分布的高分子材料。
第六章-现代高分子材料

第六章-现代高分子材料


• 实验2： 橡胶的溶解
• 实验目的：探究体形结构的有机高分子在有 机溶剂中的溶解性。
• 实验用品：废轮胎粉末、汽油，试管。 • 实验步骤：取废轮胎粉末0.5g放入试管中，
加入10mL汽油，振荡试管。观察轮胎粉末是 否溶解及其他现象。
• 实验现象：几分钟后废轮胎粉末只是有一定 程度的胀大，但未溶解。
• 实验结论：橡胶不溶于有机溶剂汽油。
【有机高分子化合物溶解性的小结】 有机高分子化合物都不溶于水； 线型结构的有机高分子能溶解在适当的有机溶剂 中，但溶解过程比小分子缓慢； 而体型结构的高分子在有机溶剂中也不易溶解， 有的只是有一定程度的胀大。
• 注意：不能放进微波炉 中，以免因温度过高而 释出有害物质。
OTHER（其他）
• 常见PC（聚碳酸酯），如水壶 、太空杯、数码产品等
注意：PC在高温情况下易释放出 有毒的物质双酚A，对人体有害 。使用时不要加热，不要在阳 光下直晒
• PA（聚酰胺），即尼龙，多用 于纤维纺织和一些家电等产品 内部的制件。
线型结构
网状结构(体型)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成 的，所以也常被称为聚合物。当小分子连接构 成高分子时，有的形成很长的链状，有的由链 状结成网状。
三、高分子化合物性质探究
• 实验1：有机玻璃的溶解 • 实验目的：探究线型结构的有机高分子在有机溶剂中
的溶解性。 • 实验用品：有机玻璃，三氯甲烷，试管。 • 实验步骤：取有机玻璃粉末0.5g放入试管中，加入
高分子材料是衣、食、住、行和工农业 生产各方面都离不开的材料，其中棉、毛、丝、塑 料、橡胶等都是最常用的。
2、高分子材料的分类
高分子材料 按来源分类
第六章 高分子功能膜材料 ppt课件

第六章 高分子功能膜材料 ppt课件

2 Cl－ － 2 e = Cl2
2021/3/26
用氟代烃单极或双极膜制备的的电渗析器已 成为用于制备氢氧化钠的主要方法，取代了其他 制备氢氧化钠的方法。
如果在膜的一面涂上一层阴极的催化剂，在 另一面涂一层阳极催化在这两个电极上加上一定 的电压，则可电解水，在阳极产生氢气，而在阴 极产生氧气。
2021/3/26
2021/3/26
1. 纤维素酯类膜材料 纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1,
4—β—甙链连接起来的天然线性高分子化合物， 其结构式为：
HCH 2O H O
H
O
OH OH
H H
H OH
H OH
OH H
H
H H
O
O
CH 2O H
HCH 2O H O
H
O
OH
H H
H OH
H OH
OH H
H H
H
相转换法
粉末烧结
多孔膜制备 拉伸致孔法
热致相分离法
核径迹法
铝阳极氧化多孔氧化铝膜
制备方法
溶剂涂层挥发法
致密膜的制备
水面扩展挥发法
支撑膜加涂层
复合膜的制备 支撑膜加水面扩展连续超薄膜
界面缩聚法在位制备复合膜
2021/3/26
四、膜分离过程
1. 膜分离过程分为：
2.
3. 多孔膜用于混合物水的分离：渗
析、微滤、超滤、纳滤、亲和膜等。
Cl2
NaOH
A K A KA KA K AK
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+
阳极水
功能高分子材料

功能高分子材料

第一章绪论性能：材料对外部作用的抵抗特性。

高性能高分子材料：对外部作用有特别强的抵抗能力的高分子材料。

功能高分子材料：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出响应的高分子材料。

(具有特殊物理化学性质的的材料)通用（常规）高分子材料：应用面广、量大，价格较低。

eg：纤维、塑料、橡胶、涂料、粘合剂。

特种高分子材料：功能高分子材料属于特种高分子材料最早的功能高分子是合成的酚醛型离子交换树脂。

一般采用按其性质、功能或实际用途对功能高分子材料进行分类：1. 反应型高分子材料（包括高分子试剂、高分子催化剂等；）2. 光敏型高分子（包括光稳定剂、光刻胶、光致变色材料等。

）3. 电性能高分子材料（包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏感性材料等。

）4. 高分子分离材料（包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性，膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。

）5. 高分子吸附材料（高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。

）6. 高分子智能材料(高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。

)7. 医药用高分子材料(医用高分子材料、药用高分子材料和医药用辅助材料等。

)8. 高性能工程材料(高分子液晶材料，耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。

)！！！功能高分子材料的制备策略功能型小分子材料的高分子化、已有高分子材料的功能化、多功能材料的复合。

功能型小分子材料的高分子化的实现途径：①化学键连接的化学方法，如共聚、均聚等（举例1：丙烯酸，可用于制备离子交换树脂、高吸水性树脂等。

举例2：含双键的环氧丙烯酸酯，广泛用于制备功能性粘合剂。

）②物理方法，如共混、吸附、包埋等。

（维生素C微胶囊）（1）带有功能型基团可聚合单体的聚合法——包括两步骤。

（a）在功能性小分子中引入可聚合基团，或在含有可聚合基团单体中引入功能性基团；(b）进行均聚或共聚反应生成功能聚合物。

材料科学与工程导论 第6章 高分子材料

材料科学与工程导论 第6章 高分子材料


聚酰胺（PA） 聚碳酸酯（PC） 聚甲醛（POM） 聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBT） 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 （ABS） PC
挡 风 板
6.1.3 高分子材料简介
ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是 Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母缩写）是一 种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。
有机玻璃顶棚
29
6.1.3 高分子材料简介
▲工程塑料
热稳定性高是其最突出 的特点。使用温度 150~174℃。 用于机械设备等工业。
聚砜（PSU） 聚醚砜（PES） 聚醚醚酮（PEEK） 聚苯硫醚（PPS） 聚四氟乙烯 （PTFE）
30
又称尼龙。强 度较高，耐磨、 自润滑性好， 广泛用作机械、 化工及电气零 件。 优良的机械性能， 透明无毒，应用 广泛。
初～40年代末）。
●现代高分子科学阶段（20世纪50年代初～20世纪末）。 ●21世纪的高分子科学—分子设计。
——高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早。1920年， 德国人Staudinger (施陶丁格)发表了“论聚合”的论文，提 出了高分子的概念。
9
6.1.1 高分子材料科学发展简史
高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，它
▲单体 用来制备高分子的小分子物质称单体。 高分子的单体： 通过聚合反应能制备高分
子化合物的物质称做单体。
例如乙烯是单体，能聚合 生成聚乙烯。
[ CH2–CH2 ]n
13
6.1.2 高分子材料基本概念
▲结构单元 构成大分子的最小重复结构单元，简称结构 单元，或称链节。
[ CH2–CH2 ]n
▲聚合度
高分子功能膜 (PPTminimizer)

高分子功能膜 (PPTminimizer)

多孔膜用于混合物水的分离： 多孔膜用于混合物水的分离：渗 微滤、超滤、纳滤、亲和膜等。 析、微滤、超滤、纳滤、亲和膜等。
依所用 膜分为
致密膜用于电渗析（ED）、逆渗析、 致密膜用于电渗析（ED）、逆渗析、气 ）、逆渗析 体分离、渗透汽化、蒸汽渗透等过程 体分离、渗透汽化、
2010-9-21
4.1 透析
2010-9-21
一、高分子功能膜分类
混合物分离分离膜 使用功能划分 药物释放缓释膜 分割作用保护膜 气体分离膜 液体分离膜 根据被分离物质性质 固体分离膜 离子分离膜 微生物分离膜 超细滤膜、超滤膜、 被分离物质粒度大小 超细滤膜、超滤膜、微滤膜 沉积膜 熔融拉伸膜 膜形成过程 溶剂注膜 界面膜 动态形成膜 密度膜 根据膜性质 相变形成膜 乳化膜 多孔膜
超滤膜
乙酸纤维素、聚砜和聚丙烯腈是现今通用超滤膜材料。中国科学 院广州化学研究所曾开发氰乙基代乙酸纤维素超滤膜能抗菌。中 国科学院生态环境中心进行膜防污塞和清洗的工作。
2010-9-21
微滤、 4.2 微滤、超滤和纳滤 纳滤
渗透膜， 最初的纳滤膜制备方法同逆 渗透膜，实质是用脱盐截留率较低的 芳香聚酰胺逆渗透膜，用于燃料等中等分子量的物质（ 芳香聚酰胺逆渗透膜，用于燃料等中等分子量的物质（相对分子质 量为500 的截留而容许盐和水通过。 500） 量为500）的截留而容许盐和水通过。由于一方面纳滤膜的水通过 量远大于逆渗透膜，而纳滤所用压力也较低（ 2.5MPa）；另一方 MPa）； 量远大于逆渗透膜，而纳滤所用压力也较低（1-2.5MPa）；另一方 面在无机盐类和有机中等分子量物质的分离以及一价阴、 面在无机盐类和有机中等分子量物质的分离以及一价阴、阳和多价 阳离子分离的要求，促进了纳滤的发展。 阴、阳离子分离的要求，促进了纳滤的发展。 纳滤技术为硬水软化提供了新途径。现行工艺路线： 纳滤技术为硬水软化提供了新途径。现行工艺路线： 海水 过滤 沉降 钠离子交换柱去除高价阳离子 逆渗透 淡水 沉降 逆渗透 浓水 淡水
高分子材料ppt[完整版本]

高分子材料ppt[完整版本]


•
1909年 美国人Leo Baekeland用苯酚与甲醛反应制造出第一种完全人工合成的塑料——酚醛树酯。
•
1920年 德国人Hermann Staudinger发表了“关于聚合反应”的论文提出：高分子物质是由具有相同化学结构
的单体经过化学反应（聚合），通过化学键连接在一起的大分子化合物，高分子或聚合物一词即源于此。
• 按高分子排列情况分类：结晶高聚物，非 晶高聚物。
完整编辑ppt
7
4. 性能介绍
• 高分子材料的结构决定其性能，对结构的控制 和改性，可获得不同特性的高分子材料。高分子 材料独特的结构和易改性、易加工特点，使其具 有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从 而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个 领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各个 方面不可缺少的材料。 很多天然材料通常是高 分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官 等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如 此。一般称在生活中大量采用的，已经形成工业 化生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有 特殊用途与功能的为功能高分子
子化学作为一门新兴学科建立的标志。
•
1935年 杜邦公司基础化学研究所有机化学部的Wallace H. Carothers合成出聚酰胺66，即尼龙。尼龙在1938年
实现工业化生产。
•
1930年 德国人用金属钠作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠橡胶和丁苯橡胶。
•
1940年 英国人T. R. Whinfield合成出聚酯纤维（PET）。
天然橡胶。
•
1956年Szwarc提出活性聚合概念。高分子进入分子设计时代。
•
1971年S. L Wolek 发明可耐300℃高温的Kevlar。

功能高分子材料复习资料

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。

功能高分子概述

功能高分子的定义性能：材料对外部作用的抵抗特性。

功能：指从外部向材料输入信号时，材料内部发生质和量的变化而产生输出的特性。

功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出响应的高分子材料。

4.4.1 功能高分子概述功能高分子的分类反应型高分子材料 导电高分子材料高分子功能膜材料 医用高分子材料……4.4.1 功能高分子概述功能高分子的特点用量小、品种多专一性强可设计性强4.4.1 功能高分子概述功能高分子的合成策略功能性小分子单体聚合高分子材料的功能化改性多功能材料的复合4.4.1 功能高分子概述功能性小分子单体的高分子化CH 2CHOCH 2OCCH 3CH 3OCH 2CH CH 2O+ CH 2CH COOHCH 2CHOHCH 2OCCH 3CH 3O CH 2CH CH 2OCH 2CH COO例：将含有环氧基团的低分子量双酚A 与丙烯酸反应，得到含双键的环氧丙烯酸酯，这种单体在制备功能性粘合剂方面有广泛的应用。

4.4.1 功能高分子概述C H C H []RC H C H []C H C H []C H C H []C H C H []C H C H []C H C H[]O HC H C H O O C H CO O HO C O R O C O R O P O H O H OC H C H OOC HR已有高分子材料的功能化4.4.1 功能高分子概述PS功能高分子的合成新方法离子型活性聚合阴离子活性聚合阳离子活性聚合活性离子型开环聚合基团转移聚合(GTP)活性自由基聚合引发－转移－终止法(iniferter法)TEMPO引发体系可逆加成－断裂链转移自由基聚合（RAFT）原子转移自由基聚合(ATRP)4.4.1 功能高分子概述N O高分子试剂CH CHCH OCH ClCH CHClKHCO CH CHCHOH O , HCH CHCOOHO小分子过氧酸是常用的强氧化剂，在有机合成中是重要的试剂。

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。

功能高分子材料课件 第六章 高分子功能膜

具有选择分离功能的高分子材料的出现，
使上述的分离问题迎刃而解。
膜分离过程的主要特点是：
以具有选择透过性的膜作为分离的手段，实
现物质分子尺寸的分离和混合物组分的分离。
膜分离过程的推动力有：
压力差、浓度差、和电位差等
2013-8-6 材料 9
例如：果汁、酒的消毒与澄清
澄清果蔬汁加工工艺
超滤
2013-8-6
2013-8-6
材料
16
Na+0.37nm
（0.2 nm）
2013-8-6
材料
17
过滤式膜分离
2013-8-6
材料
18
2）渗析式膜分离
料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的推
动下，透过膜进入接受液中，从而被分离出去。 属于渗析式膜分离的有渗析和电渗析等。 电渗析（electrodialysis） 在电场中交替装配的阴离子和阳离子交换膜，在 电场中形成一个个隔室使溶液中的离子有选择地分 离或富集
O C N C O
2013-8-6 材料
O C N C n O
55
Ar
其中，Ar为芳基，对气体分离的难易次序如下：
O C O NH C NH ]n O C O C ]n
2013-8-6
材料
52
（iii）芳香杂环类 ① 聚苯并咪唑类 如由美国Celanese公司研制的PBI膜即为此种类 型。这种膜材料可用以下路线合成：
H2N NH2 + n H2N NH2 O O C O C O
OH N C N H
2013-8-6
占主要地位。
2013-8-6 材料 42
1. 纤维素酯类膜材料
纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1, 4-β-甙链连接起来的天然线性高分子化合物， 其结构式为：
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

21
海水的淡化
特选内容
22
3）液膜分离
液膜与料液和接受液互不混溶，液液两相 通过液膜实现渗透，类似于萃取和反萃取的组 合。溶质从料液进入液膜相当于萃取，溶质再 从液膜进入接受液相当于反萃取。
特选内容
23
4）气体透过
利用微孔或无孔膜进行气体分离，主要是 溶解-扩散过程
例如：氢气球
特选内容
24
膜分离过程的推动力有：
压力差、浓度差、和电位差等
特选内容
9
例如：果汁、酒的消毒与澄清
澄清果蔬汁加工工艺
超滤
特选内容
10
茶饮料的制备
特选内容
11
特选内容
12
二、膜分离过程
1）过滤分离 利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过膜的
速率差别，达到组分的分离。属于过滤式膜分离的有 超滤（Ultrafiltration,UF，孔径0.1~1um）、微滤
特选内容
25
三、膜分离技术的优点
成本低
能耗少
特别适用于
效率高
无污染
可回收利用有用物质
性质相似组分 同分异构体组分 热敏性组分 生物物质组分
特选内容
26
四、膜分离技术的应用
化工、环保、食品、医药、电子、电力、冶金、 轻纺、海水淡化等领域广泛使用
特选内容
27
海水 过滤 沉降
钠离子交换柱去除高价阳离子
非对称性膜复 合膜
1. 按膜的材料分类
表6-1 膜材料的分类
类别
膜材料
纤维素酯类 纤维素衍生物类源自聚砜类聚酰(亚)胺类 非纤维素酯类 聚酯、烯烃类
含氟(硅)类
其他
举例 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等 聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等 聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等 壳聚糖，聚电解质等
35
特选内容
36
非对称性膜
微孔对称性膜
特选内容
37
七、膜分离过程的类型
分离膜的基本功能是从物质群中有选择地透过 或输送特定的物质，如颗粒、分子、离子等。或者 说，物质的分离是通过膜的选择性透过实现的。几 种主要的膜分离过程及其传递机理如表6-2所示。
特选内容
38
表6-2 几种主要分离膜的分离过程
特选内容
19
电渗析过程
特选内容
20
阳极室 浓缩室 淡化室 浓缩室 阴极室
+ Cl-
+
+ Cl- Cl+ Na＋ + + 阳极 阳膜
－ Cl-
－
Na＋
Na＋
Na＋ Cl- －
Cl- Cl-
－ Na＋ －
Na＋
Na＋
－
阴膜 阳膜
阴膜
阴极
注意：离子交换膜的作用并不是起离子交换的作用，而是
起离子选择透过性作用。 特选内容
(Microfiltration,MF,孔径1~100nm)、纳滤 (Nanofiltration,NF，孔径0.5 ~5nm)等；
特选内容
13
特选内容
14
反渗透（Reverse osmosis）
在膜的两边造成一个压力差，并使其大于 渗透压，就会发生溶剂倒流，使浓度较高 的溶液进一步浓缩
选择吸附，溶解-扩散机理
特选内容
1
特选内容
2
膜分离-半透膜
指一类可以让小分子物质 透过而大分子物质不能通 过的薄膜的总称
特选内容
例如： 细胞膜、膀胱膜、 肠衣等
3
终端过滤
特选内容
4
错流过滤（Cross Filtration）
特选内容
5
特选内容
6
在啤酒工业中应用
特选内容
7
常见的分离方法
筛分 过滤 萃取 离心 蒸馏 重结晶 柱层析 膜分离 色谱分离 离子交换
➢1861年，施密特（A. Schmidt）微孔过滤膜
用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤，
在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力差，
即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微小
粒子
特选内容
31
1935年，Teorell 离子交换膜用于海水浓缩 制盐
1961年，米切利斯（A. S. Michealis）等人用 各种比例的酸性和碱性的高分子电介质混合 物以水-丙酮-溴化钠为溶剂，制成了可截留不 同分子量的膜，这种膜是真正的超过滤膜。
特选内容
15
特选内容
16
Na+0.37nm
特选内容
（0.2 nm）
17
过滤式膜分离
特选内容
18
2）渗析式膜分离
料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的推 动下，透过膜进入接受液中，从而被分离出去。
属于渗析式膜分离的有渗析和电渗析等。 电渗析（electrodialysis）
在电场中交替装配的阴离子和阳离子交换膜，在 电场中形成一个个隔室使溶液中的离子有选择地分 离或富集
膜过程 推动力
传递机理
透过物
截留物
膜类型
微滤 压力差 颗粒大小形状 水、溶剂溶解物 悬浮物颗粒 纤维多孔膜
超滤
压力差 分子特性大小形状 水、溶剂小分子
胶体和超过 截留分子量 的分子
非对称性膜
纳滤 压力差 离子大小及电荷
水、一价离子、 多价离子
有机物
复合膜
反渗透 压力差 溶剂的扩散传递 水、溶剂
溶质、盐
特选内容
对于高层次的分离，如 分子尺寸的分离、生物 体组分的分离等，采用 常规的分离方法是难以 实现的，或达不到精度， 或需要损耗极大的能源 而无实用价值。
8
膜分离的特点
具有选择分离功能的高分子材料的出现，
使上述的分离问题迎刃而解。
膜分离过程的主要特点是：
以具有选择透过性的膜作为分离的手段，实
现物质分子尺寸的分离和混合物组分的分离。
特选内容
34
2. 按膜的分离原理及适用范围分类 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将
其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗 析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
3. 按膜断面的物理形态分类 根据分离膜断面的物理形态不同，可将其分为
对称膜，不对称膜、复合膜、平板膜、管式膜、中 空纤维膜等。
特选内容
特选内容
逆渗透 浓水
淡水
28
建议的新的工艺路线
海水 过滤 沉降
纳滤 逆渗透 浓水 闪蒸
淡水
淡水
盐
特选内容
29
反渗透纯水设备
特选内容
30
五、膜分离技术发展简史
➢1748年，耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地 扩散到装有酒精的猪膀胱内
开创了膜渗透的研究。
➢1846年，Schonbem 硝酸纤维制备微滤膜
美国Amicon公司首先将这种膜商品化。
特选内容
32
50年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水， 开始了反渗透膜的研究。
1967年，Du Pont公司研制成功了以尼龙-66 为主要组分的中空纤维反渗透膜组件。
同一时期，丹麦DDS公司研制成功平板式反 渗透膜组件。反渗透膜开始工业化。
特选内容
33
六、高分子功能膜的分类