功能材料概论10(功能高分子材料).ppt

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1、第九章功能高分子材料——高分子催化剂、固定化酶及高分子螯合剂一般来说，利用其力学性能的高分子，称为一般高分子，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等；而利用力学性能以外性能的高分子，叫做功能高分子。9.1功能高分子材料概述——分类功能高分子（FP,FunctionalPolymer）一般带有官能团，化学结构较复杂，因此，难以按化学结构来分类，一般按照其功能来分类。1.按照功能来分类:（1）化学功能离子交换树脂、螯合树脂、感光性树脂、氧化还原树脂、高分子试剂、高分子催化剂、高分子增感剂、分解性高分子等。（2）物理功能导电性高分子（包括

2、电子型导电高分子、高分子固态离子导体、高分子半导体）、高介电性高分子（包括高分子驻极体、高分子压电体）、高分子光电导体、高分子光生伏打材料、高分子显示材料、高分子光致变色材料等。（3）复合功能高分子吸附剂、高分子絮凝剂、高分子表面活性剂、高分子染料、高分子稳定剂、高分子相溶剂、高分子功能膜和高分子功能电极等。（4）生物、医用功能抗血栓、控制药物释放和生物活性等。2.从制造和结构的角度考虑：结构型功能高分子复合型功能高分子3.按照功能特性通常可分成以下几类：（1）分离材料和化学功能材料（2）电磁功能高分子材料（3）光功能

3、高分子材料（4）生物医用高分子材料种类功能特性应用示例1.分离材料和化学功能高分子材料高分子分离膜和气液交换膜传质作用化工、制药、海水淡化、冶金离子交换树脂和交换膜离子交换作用化工、制药、水净化高分子催化剂和高分子固定酶催化作用化工、食品加工、生物工程高分子试剂反应性农药、医用、环保贮氢材料吸着作用化工、能源高吸水性材料吸着作用农业、纸制品2.电磁功能高分子材料导电高分子材料导电性防静电材料、屏蔽材料、固体电解质材料、面状发热体高分子半导体导电性电子技术和电子器件光导电材料光电效应电子照相、光电池、传感器压电高分子力电效应开

4、关材料、仪器仪表测量材料机器人触感材料高分子磁性体导磁作用塑料磁石、磁性橡胶、中子吸收微型电机磁性记录材料磁性转换磁带、磁盘电致变色材料光电效应显示、记录种类功能特性应用示例3.光功能高分子材料光致变色、显示和发光材料光色、光电效应自动调节光线明暗的太阳镜和窗玻璃等、显示、记录液晶高分子偏光效应显示、连接器荧光高分子材料光化学作用情报处理、荧光染料光降解高分子材料光化学环境保护光盘基板材料光学原理高密度记录和贮存信息4.生物医用高分子材料人工器官材料仿人体功能与替代人体脏器修补作用药物高分子药理作用治疗动脉硬化、抗血栓降解性

5、缝合材料化学降解非永久性外科材料9.2.1高分子催化剂——第三代催化剂特点高分子催化剂就是将具有催化活性的基团连接于高聚物上，使之成为对化学反应具有催化作用的高分子化合物。（1）这种新一代催化剂活性组分往往与均相催化剂具有相同的性质和结构，因而保存了均相催化剂的优点，如高活性和高选择性等，也具有相同和相似的动力学特征。（2）由于结合在高分子载体上，又具有多相催化剂的特点，如不腐蚀设备，容易从产品中分离与回收。（3）稳定性增加（对水、空气），易于操作。而且许多研究表明，高分子载体不仅是作为金属活性中心的惰性支持体，由于其特殊的

6、高分子效应，及其与催化中心、反应底物和产物间的相互作用，可极大的影响催化剂的催化性能，提高反应的活性和选择性。链上功能基之间的协同效应、多次催化，如：部分载Ag+的高分子磺酸催化乙酸烯丙酯的水解。选择性提高效应（尺寸选择性、极性选择性、立体选择性等），如：载体孔径不同的高分子钌铑催化环十二碳三烯的加氢反应。9.2高分子催化剂高分子效应高分子效应这个名词是上世纪60年代提出来的。含功能基的高分子的化学、物理性质不同于含有相同功能基的低分子化合物，这种差别有时候表现得非常明显。人们把引起这些差别的各方面的原因，总的概括起来称为高

7、分子效应。浓缩/稀释效应邻近基团效应协同效应不饱和配位效应模板效应包络效应其他（形态效应、空间位阻、隔离效应、相转移）9.2.2高分子催化剂种类天然高分子催化剂—酶半天然高分子催化剂—固定化酶合成高分子催化剂含金属的酶不含金属的酶高分子酸碱催化剂（离子交换树脂）高分子配位化合物（金属络合物）催化剂高分子相转移催化剂（高分子冠醚）高分子胶体保护的金属簇催化剂9.2.3离子交换树脂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。1.阳离子交换树脂（高分子酸催化剂）阳

8、离子交换树脂具有酸性基团，这种树脂的化学性质很稳定，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。（1）分类根据活性基团离解出H+能力的大小不同，阳离子交换树脂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-