高分子化学第十章

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1、第十章功能高分子功能高分子:具有特殊的物理或化学性能的高分子，如吸附性能、反应性能、光性能、电性能、磁性能等。10.1吸附分离功能高分子吸附是指液体或气体中的某些分子通过各种亲和作用结合于固体材料上。应用：利用吸附的选择性，可实现复杂物质体系的分离与各种成分的富集与纯化；通过专一型吸附可实现对复杂体系中某种物质的检测。吸附分离功能高分子：对某些特定离子或分子具有选择性吸附作用的高分子。吸附分离功能高分子分类：按其吸附机理可分为化学吸附、物理吸附和亲和吸附高分子三大类；按其形态可分为无定形、珠状、纤维状；按其孔结构的不

2、同，可分为微孔型（凝胶型）、中孔型、大孔型、特大孔型等。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定程度的交联，常常是由单乙烯基单体和多乙烯基交联单体共聚而成的交联结构，可以有无定形、珠状和纤维状三种基本形态，其中珠状材料应用最为广泛。成珠技术:悬浮聚合50～1500μm沉淀聚合微米级乳液聚合0.05～0.7μm其中以悬浮聚合的应用最为广泛。悬浮聚合所得的交联聚合物小球为凝胶型，凝胶型交联小球在干态时孔隙非常小，只有在添加良溶剂后才会重构一定的孔隙。因此，凝胶型

3、交联小球常常必须在良溶剂中使用。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:惰性稀释剂致孔线形高分子致孔10.1.2化学吸附功能高分子（1）离子交换树脂离子交换树脂：通过离子键与各种阳离子或阴离子产生吸附作用，对相应的离子进行离子交换。离子交换树脂的分类:强酸型阳离子交换树脂最具代表性的是聚苯乙烯磺酸树脂弱酸型阳离子交换树脂最具代表性的是聚（甲基）丙烯酸型

4、的离子交换树脂强碱型阴离子交换树脂常用的是对聚苯乙烯交联小球先后经氯甲基化和季铵化改性后得到弱碱型阴离子交换树脂其离子交换功能团为伯胺基、仲胺基或叔胺基离子交换树脂的应用用于清除离子:如阳离子交换树脂用于清除水溶液中的阳离子，阴离子交换树脂用于清除水溶液中的阴离子，将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂分别装柱串联使用或混合装柱，可消除水中的阴离子和阳离子，用于制备去离子水、废水处理等。用于离子交换:利用其离子交换的可逆性，用于离子交换反应，最成功的应用是离子交换色谱，可以用来分离由多种离子组成的混合物。用于酸、碱催化反应

5、:如质子型的阳离子交换树脂可作为非常有效的高分子酸催化剂，氢氧根型阴离子交换树脂则是一种性能良好的高分子碱性催化剂。（2）高分子螯合树脂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，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。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：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：10.1.3物理吸附功能高分子物理吸

6、附功能高分子主要是一些非离子吸附树脂，根据其极性大小可分为非极性、中极性和强极性三类。非极性吸附树脂主要是交联聚苯乙烯大孔树脂，可通过范德华力吸附具有一定疏水性的物质，可用于水溶液或空气中有机成分的吸附和富集。中极性吸附树脂主要是交联聚丙烯酸酯类及其与苯乙烯的共聚物。其吸附作用除范德华力外，氢键也起一定的作用，与被吸附物质中的疏水基团和亲水基团都有一定的作用，因此能从水溶液中吸附疏水性物质，也能从有机溶液中吸附亲水性物质。聚丙烯酸酯类吸附树脂通过化学改性引入强极性基团成为强极性吸附树脂，如利用水解反应释放出强极性的羧

7、基，其吸附作用主要通过氢键和偶极作用进行。强极性吸附树脂主要用于在非极性溶液中吸附极性较强的化合物，对被吸附化合物的吸附能力正好与非极性吸附树脂相反，即被吸附化合物的极性越弱，吸附能力越弱。10.2高分子试剂与高分子催化剂10.2.1概述将具有反应活性或催化活性的功能基通过适当的方法引入高分子骨架就可得到高分子试剂或高分子催化剂。活性功能基的引入可有三种基本方法：含功能基单体的聚合对聚合物载体进行功能化改性前两种方法的结合，即通过含功能基单体的聚合引入某种功能基，再通过化学改性将之转化为另一种功能基。10.2.2高分

8、子试剂与高分子催化剂的优越性（1）具有更高的稳定性和安全性：高分子骨架的引入对功能基及催化剂分子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；（3）化学反应的选择性更高，利用高分子载体的空间立体效应，可实现立体选择合成及分离；（4）后处理较简单，