第六章_高分子材料的表面.

高聚物膜
（纳米）
10000
各种膜的分离特性
微滤
悬浮颗粒
超滤 纳滤 反渗透
大分子有机物
糖类等小分子有机物，二价盐 或多价盐 单价盐
水
膜的分类
按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜 按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜 按材料分：合成有机聚合物膜、无机材料膜
膜材料的特性
基本要求： – 耐压：膜孔小，要保持高通量就必须施加较高
（美国，明尼苏达）
纳滤的应用
行业 制药工业
食品工业
处理对象
母液中有效成分的回收 抗菌素的分离纯化 维生素的分离纯化
氨基酸的脱盐与纯化 乳清脱盐与浓缩 苛性碱回收
染料工业 活性染料的脱盐与回收
行业 化工行业
纯水制备 废水处理
处理对象 酸碱纯化、回收 电镀液中铜的回收
超高纯水 水的脱盐 地下水的净化 印染厂废水脱色 造纸厂废水净化
粒子
体粒子
溶质分子按大小 压力差（0.1-1MPa M＝500～
筛分并精制
）
30万
水的分离与溶质 膜对水的选择透过 低分子、无
的浓缩
性及压力差（0.02 机离子
～0.1MPa）
反渗透
0.1 1.0
超滤
10
氢 无机离子 高分子 离 低分子 胶体 子 有机物 病毒
微滤
100
1000
细菌 悬浊物 微细油珠
超滤膜：用于分子量为500至100万之间的分级。
膜材料有醋酸纤维素，聚酰亚胺，聚丙烯腈，聚醋 酸乙烯，丙烯酸盐与氯乙烯 共聚物等。
反渗透膜：醋酸纤维素膜、芳香族聚酰胺、聚苯并味 唑、磺化聚苯撑氧、聚酰胺羧酸、聚乙烯亚胺、聚甲 苯二异氰酸脂、氰乙基化聚乙烯亚胺。

考试
答案
第二章：液体表面 2. 试述表面张力（表面能）产生的原因。
P6 原因为液体表面层的分子所受的力不均匀而产生的。液体表面层即气液界面中的分子受到指向液体内 部的液体分子的吸引力，也受到指向气相的气体分子的吸引力，由于气相吸引力太小，这样，气液界面的分 子净受到指向液体内部并垂直于表面的引力作用，即为表面张力。这里的分子间作用力为范德华力。
17. 表面活性剂的浓度对溶液的表面张力有怎样的影响？为什么有这样的影响？ P41 (1)随着表面活性剂浓度的增加，表面张力而下降，当达到临界浓度时，表面张力就不 再发生变化。 （2）表面活性剂其亲水端向水，亲油段相空气，其浓度的上升会使分子聚集在表面，这样， 空气和水的接触面减小，表面张力急剧下降，与此同时，水中的表面活性剂也聚集在一起，排 列成憎水基向里，亲水基向外的胶束。表面活性剂浓度进一步增加，水溶液表面聚集了足够多 的表面活性剂的分子，无间隙地布满在水溶液表面上，形成单分子膜。此时，空气和水完全处 于隔绝状态，表面张力趋于平缓。 18. 表面活性剂按亲水剂类型可怎样分类？ P43 表面活性剂溶于水能电离成离子的叫做离子型表面活性剂，R 基不能电离的叫做非离子型 表面活性剂。 其中离子型表面活性剂可分成阴离子、阳离子和两性表面活性剂。
度降低,HLB 值下降,使得乳状液从原来的（Ｏ／Ｗ）型转变为油包水型（Ｗ／Ｏ）所对应的温度．又称为亲 水-亲油平衡温度．
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《材料表界面》复习思考题答案汇总
（２） ＰＩＴ与ＨＬＢ都可以反映出亲水亲油性，但是，ＰＩＴ可以反映出油的种类、水溶液性质、温度 和相体积等的影响。 同时 PIT 测定简单、精度高。
13. 比较物理吸附和化学吸附的区别。
项目 吸附力 吸附热 选择性 吸附层 吸附速度 可逆性 发生吸附速度 物理吸附 范德华力 小，接近液化热 无 单、多分子层 快，不需要活化能 可逆性 低于吸附质临界温度 化学吸附 化学键力 大，接近反应热 有 单分子层 慢，需要活化能 不可逆性 远高于吸附质沸点

6.3 表面张力与相对分子质量的关系
特例
聚乙二醇分子端基上的羟基之间发生氢键缔合作用，结果 使低聚物的性能变得像相对分子质量无穷大一样。
6.4 表面张力与分子结构的关系
等张比容经验公式：
摩尔体积
(P /V )4
等张比容
等张比容是与物质的分子结构密切有关的量，摩尔体积与物 质的密度有关，因而也与温度有关。因此，影响表面张力的两个 重要因素是温度和分子结构。
6.1 表面张力与温度的关系
利用表面张力与温度的线性关系，可间接地测试固态聚合物的 表面张力。--------第一种得到表面张力的方法
缺点： （1）没有考虑相 变的影响 （2）测试结果不 准确
6.1 表面张力与温度的关系
Macleod （麦克劳德）方程：
0 n log n log A
材料表界面课程主要内容
材料表界面
一、绪论
二、液体界面
三、固体表面 四、固液界面
表界面基础知识
五、表面活性剂
六、高分子材料的表面张力
七、聚合物的表面改性
八、金属材料的表面
九、无机非金属材料的表界面
十、复合材料的界面
第六章 高分子材料的表面张力
什么是高分子材料？
高分子材料：以高分子化合物为基础的材料。
包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶材料在国民经济中的地位
高分子材料占飞机总重的65％。
（即使采用最轻铝/钛合金，其比重也大于2.7，而高分子材料的比重为1.5左右）
高分子材料的重要性
高分子材料表界面特性
高分子材料表界面特性
合成纤维 表面的染色
塑料表面 的喷金
高聚物对 其他材料 的粘接
如果使高聚物熔体在具有不同表 面能的表面上冷却，可得到结晶 度不同的表面，这类表面具有不 同的表面张力。

骨架上连接的可离子化的功能基团；
功能基团上吸附的可交换的离子
图6—1 聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图
பைடு நூலகம்
第六章 吸附别离功能高分子材料
强酸型阳离子交换树脂的功能基团是—SO3-H+， 它可解离出H+，而H+可与周围的外来离子互相交换。 功能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移动。由 它解离出的离子却能自由移动，并与周围的其他离子 互相交换。这种能自由移动的离子称为可交换离子。
〔1〕强酸型阳离子交换树脂的制备 强酸型阳离子交换树脂绝大多数为聚苯乙烯系骨 架，通常采用悬浮聚合法合成树脂，然后磺化接上交 换基团。
由上述反响获得的球状共聚物称为“白球〞。将白 球洗净枯燥后，即可进行连接交换基团的磺化反响。
第六章 吸附别离功能高分子材料
将枯燥的白球用二氯乙烷或四氯乙烷、甲苯等有 机溶剂溶胀，然后用浓硫酸或氯磺酸等磺化。通常称
2 大孔型离子交换树脂 流动介质的高压，又具有离子交换功能。
〔1〕按交换基团的性质分类
按交换基团性质的不同，可将离子交换树 脂分为
第六章 吸附别离功能高分子材料
阳离子交换树脂可进一步分为强酸型、中酸型和 弱酸型三种。如R—SO3H为强酸型，R—PO(OH)2为
中酸型，R—COOH为弱酸型。习惯上，一般将中酸 型和弱酸型统称为弱酸型。
通常按其化学结构分为以下几类。 〔1〕非极性吸附树脂
指树脂中电荷分布均匀，在分子水平上不存在正
负电荷相对集中的极性基团的树脂。代表性产品为由
苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。
第六章 吸附别离功能高分子材料
〔2〕中极性吸附树脂
这类树脂的分子结构中存在酯基等极性基团，树
脂具有一定的极性。