文档介绍：精细化工试验技术
第十六章功能高分子材料
一、功能高分子材料及其分类
二、功能高分子材料的应用
三、功能高分子材料的发展概况
实验三十四高吸水性树脂的制备
实验三十五光致变色聚合物的制备
功能高分子材料
一、功能高分子材料及其分类
功能高分子材料(functional macromolecule materials)是指与常规高分子材料相比具有明显不同的物理化学性质,并且具有某些特殊功能的高分子材料。它所具有的功能大体上可分为物理功能、化学功能、生物功能以及介于两者之间的复合功能。
功能高分子材料从组成和结构上可分为结构型功能高分子材料和复合型功能高分子材料。结构型功能高分子材料是指在分子链上带有可起特定作用的功能基团的高分子材料,而复合型功能高分子材料是指以常规高分子材料为基体或载体,与具有特定功能的结构型功能高分子材料进行复合而得的复合功能材料。
功能高分子材料
按性质和功能划分,可将功能高分子材料分为以下七种类型:
⑴反应型高分子材料包括高分子试剂和高分子催化剂,特别是高分子固相合成试剂和固化酶试剂等。
⑵光敏型高分子材料包括各种光稳定剂、光刻胶、感光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材料等。
⑶电活性高分子材料包括异电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料等。
⑷吸附型高分子材料包括高分子吸附性树脂、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂和吸水性高分子吸附剂等。
⑸膜型高分子材料包括各种分离膜、缓释膜和其它半透性膜材料。
⑹高性能工程材料如高分子液晶材料、功能纤维材料等。
⑺高分子智能材料包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、电、磁、PH、压力感应材料。
功能高分子材料
二、功能高分子材料的应用
分离膜材料具有节能、工艺连续化以及装置紧凑等特点,它又能够对低浓度、分子结构相似、分子间作用力相近等难分离系统以及一些热敏性物质的分离,因此广泛应用于物质的分离、浓缩、精制过程。
导磁高分子材料是正在开发研究中的高分子材料。我国已经开发出一些品种并加以推广应用,如用于冰箱门的磁性塑料。彩色显像管配套部件的汇聚片,是复合型高分子永磁材料,汇聚片组合件在彩电中起着调聚色彩的重要作用。
功能高分子材料
医用高分子材料是当今研究较多以及应用较广的一种功能高分子材料。由于有机硅材料具有生理惰性,人体适应性强,抗凝血性好,以及耐老化、耐高压蒸汽消毒等特点,因此是目前用于人体内永久性植入的主要高分子材料。我国已经开发了“医用有机硅”级的有机硅橡胶、人工脏器、人工关节、人工晶体、牙科复合树脂充填材料以及整形用材料等。预计在新世纪将有更多的医用高分子材料问世。
功能高分子材料种类繁多,其应用也遍及各个领域,并且有新的品种和新的功能在不断地开发研究之中。
三、功能高分子材料的发展概况
功能高分子材料
实验三十四高吸水性树脂的制备
一、实验目标
;
、真空干燥等常见的操作。
二、产品特性与用途
高吸水性树脂或称超吸水性树脂(SAR),是指能吸收自身质量几百倍甚至上千倍水分的高分子聚合物,在日常生活、农业、医药及其他工业部门有广泛用途。例如,高吸水树脂可用作香料载体、尿不湿的吸水材料;农业上用作园艺保水剂;工业上用作油水分离材料、污水处理剂、溶剂脱水剂;医药上用作人工肾脏过滤材料、血液吸附剂等,其很多用途正处于开发研究之中。
功能高分子材料
三、实验原理
本实验以淀粉、丙烯腈为原料制备高吸水性树脂,主要的化学反应有两个,即接枝反应和水解反应。接枝反应是以水为介质,以铈盐为引发剂,将丙烯腈接枝到已糊化的淀粉链上。水解反应是在氢氧化钠的作用下,将接枝聚合物侧链上的腈基转变为酰胺基和羧酸盐基。其反应式如下:
接枝反应:
Rst+Ce4+Rst·+Ce3+
(Rst代表淀粉,下同)
功能高分子材料
水解反应:
作为吸水材料必须具备两个条件:一个是自身带有较多的吸水基团;二是本身不溶于水。本实验制备的树脂是以淀粉为骨架,与丙烯腈接枝共聚成高分子化合物,不溶于水,侧链上的腈基又经过水解转化为亲水性很强的羧酸盐基和酰胺基,使其具有极强的吸水性。因此,水解反应是使接枝共聚物实现其吸水性关键的一步反应,而水解反应条件选择的好坏直接影响到高吸水性树脂吸水性的高低。
功能高分子材料
四、主要仪器与药品
电热恒温水浴锅,电动搅拌器,500mL三口烧瓶以及氮气钢瓶等。
玉米淀粉,市售;丙烯腈,AR;硝酸铈铵,AR;氢氧化钠,AR;硝酸,AR;95%(v/v)乙醇,CP。
五、实验内容与操作步骤
1. 称量淀粉10克装入三口烧瓶内,加200mL蒸馏水搅拌制成淀粉浆。在氮气保护下,在80~85