功能高分子材料概论2

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1、2010年度硕士研究生课程先进功能材料导论功能高分子及其纳米杂化材料1课程内容¢第一章绪论¢第二章功能高分子材料概论¢第三章光功能高分子及其杂化纳米材料2二、吸附分离功能高分子材料(1)非离子型高分子吸附树脂(2)吸水性高分子吸附剂（树脂）(3)吸油性高分子吸附剂（树脂）(4)离子交换树脂3(5)金属阳离子配位型吸附剂（螯合树脂）为适应各行各业的特殊需要，发展了各种具有特殊功能基团的离子交换树脂，螯合树脂就是对分离重金属、贵金属应运而生的树脂。在分析化学中，常利用络合物既有离子键又有配价键的特点，来鉴定特定的金属离子。将这些络合物以基团的形式连接到

2、高分子链上，就得到螯合树脂，对各种金属离子有浓缩和富集作用。4从结构上分类，螯合树脂可分为侧链型和主链型两类。从原料来分类，则可分为天然的（如纤维素、海藻酸盐、甲壳素、蚕丝、羊毛、蛋白质等）和人工合成的两类。螯合树脂分离金属离子的原理如下式所示：++Mchchchchchchchch侧链型MM++Mchchchchchchchch主链型MM式中，ch为功能基团，对某些金属离子有特定的络合能力，因此能将这些金属离子与其他金属离子分离开来。5螯合树脂已研究成功的有30多种类型的产品，但目前真正实现了工业化的产品并不多。最常用的品种:a.胺基羧酸类（ED

3、TA类）CH2CHCH2CHHOOCCH2CH2COOHCH2COOHNCH2CH2NHOOCCH2OHCH2COOHCH2NCH2COOHb.肟类肟类化合物能与金属镍（Ni）形成络合物。CH2CH2CC4HONOCH2CCHClONOOHH2NOHHClCH2CCNNOHOH6c.8-羟基喹啉类8-羟基喹啉螫合树脂能选择吸附多种贵金属离子，如对Cr2+,Ni2+，Zn2+等离子的吸附容量可高达2.39～2.99mmol/g。CH2CHCH2CHCH2CHnNNNC6H5CH2OOHC6H5CH2Onnd.聚乙烯基吡啶类CH2CHCH2CH对Cu2

4、+，Ni2+，Zn2+等金属离NNCOOH子有特殊的络合功能。CH2CHCH2CHCH2NCH2CH2OHNP(OCH2)2O7e.Schiff型树脂f.含β-二酮树脂8g.水杨酸树脂h.巯基树脂j.冠醚型树脂9（6）带活性位点的吸附分离功能高分子材料传统的吸附分离功能高分子材料缺乏吸附专一性。近年来，吸附分离材料的重要发展方向之一：设计合成具有专一吸附作用或高吸附选择性的材料。利用生物亲和原理设计合成的仿生吸附剂是其典型的代表。¾免疫吸附剂免疫是机体通过免疫系统对"非已"物质进行清除的过程抗原与抗体的结合具有专一性。将抗原或抗体结合在高分子载体上

5、，合成的免疫吸附剂对于抗体或抗原具有特异识别作用。合成免疫吸附剂所用的载体主要是亲水性的，如琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、纤维素球、交联聚乙烯醇球等，以避免载体的非选择性吸附。抗原是能使机体产生一系列免疫反应的物质，如细菌、病毒或其代谢产物。抗体有抵抗传染病的能力，是抗原进入人体后，刺激机体产生的一种与该抗原相结合的特异性物质，如免疫球蛋白。10根据使用目的不同，对载体另有一些特殊要求，例如：血液净化免疫吸附剂要求载体具有良好的血液相容性、用于分离目的的免疫吸附剂最好使用磁性载体、用于检测目的的免疫吸附剂要求载体有利于检测信号表达或对信号表达无干扰。不同

6、类型的载体可通过右图所示的反应固定抗体或抗原。抗原、抗体为生物活性高分子，在固定化过程中应避免其失活，这样才能合成出高活性的免疫吸附剂。抗体等蛋白质类分子含有较多的氨基，利用少量氨基进行固定化对其活性的影响相对较小。11（琼脂糖凝胶）（琼脂糖）¾含肽、多糖侧链的仿生吸附剂酶、受体、抗体以及某些抗原等均为蛋白质，它们对抗原或底物的结合具有专一性，虽然固定这些大分子能够得到专一性吸附材料，但这些生物大分子在固定化过程中和固定化之后容易失活，同时其制备成本较高，故不适于大规模应用。将涉及其活性部位的肽段通过固相肽合成技术连接到高分子载体上，就构成含肽侧链

7、仿生高分子吸附剂。这些仿生吸附剂成本较为合理，稳定性大为提高，对目标物质的吸附呈现出较高的选择性。1213¾分子印模聚合物类仿生吸附剂分子印模聚合物(Molecularly-imprintedpolymers)，又叫做底物印模聚合物(Substrate-imprintingpolymers)，是在生物受体的启发下而设计合成的一类高分子模拟受体，聚合物表面具有特定形状的分子印模空穴，空穴中适当的位置上配置着功能基团。早期称之为模板聚合物(Templatepolymer)。14a.以单糖为模板的分子印模聚合物选择毗喃甘露糖为模板分子，其四个自由羟基通过

8、酯键两两与6-乙烯苯硼酸相联，得到图2-10中所示的大单体。该单体与大量的双功能基交联剂进行悬浮共聚合，合成出模板聚合物微