功能高分子材料复习题.doc

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《功能高分子材料》复习题

一、功能高分子材料按其功能性可以分为几类？
功能高分子可从以下几个方面分类：
1.力学功能材料：
1)强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；
2)弹性功能材料，如热塑性弹性体等。
2.化学功能材料：
1)分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；
2)反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂；
3)生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。
3.物理化学功能材料：
1)耐高温高分子，高分子液晶等；
2)电学功能材料，如导电性高分子、超导高分子，感电子性高分子等；
3)光学功能材料，如感光高分子、导光性高分子，光敏性高分子等；
4)能量转换功能材料，如压电性高分子、热电性高分子等。
4.生物化学功能材料：
1)人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；
2)高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；
3)生物分解材料，如可降解性高分子材料等。

二、说明离子交换树脂的类型及作用机理？试述离子交换树脂的主要用途。
1.阳离子交换树脂。机理：解离出阳离子、并与外来阳离子进行交换；
R-SO3H+M+——R-SO3M+H+
2.阴离子交换树脂。机理：解离出阴离子、并与外来阴离子进行交换。
RN+H3OH-+X-——RN+H3X-+OH-
3.应用：
1）水处理：包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备。
2）冶金工业：分离、提纯和回收铀、钍等超铀元素、稀土金属、重金属、轻金属、贵金属和过渡金属。
3）原子能工业：包括核燃料的分离、提纯、精制、回收等，还是原子能工业废水去除放射性污染处理的主要方法。
4）海洋资源利用：从海洋生物（例如海带）中提取碘、溴、镁等重要化工原料，用以海水制取淡水。
5）食品工业：制糖、酿酒、烟草、乳品、饮料、调味品等食品加工中都有广泛地应用。
6）医药工业：例如在药物生产中用于药剂的脱盐、吸附分离、中和及中草药有效成分的提取等。
7）化学工业：在化学实验、化工生产上是重要的单元操作，普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯、浓缩和回收等。
8）环境保护：在废水、废气的浓缩、处理、分离、回收及分析检测上都有重要应用，已普遍用于电镀废水、造纸废水、矿冶废水、生活污水、影片洗印废水、工业废气等治理。

三、按膜的功能简述高分子分离膜的分类及其分离机理。
1.微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳米滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
2.机理：
1）微孔膜：是以静压差为推动力，利用膜孔对溶液中的悬浮微粒的“筛分”作用进行分离的膜过程。小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔，大于孔径的微粒被截留。
2）超过滤膜：过滤粒径介于微滤和反渗透之间，约5～10nm，在0.1～0.5MPa的静压差推动下截留各种可溶性大分子
3）反渗透膜：通过在待分离液一侧加上比渗透压高的压力，使得原液中的溶液压到半透膜的另一边。
4）纳米滤膜：截留粒径在0.1～1nm，分子量为1000左右的物质，可使一价盐和小分子物质透过，具有较小的操作压（0.5～1MPa）。其被分离物质的尺寸介于反渗透膜和超滤膜之间。

四、在膜的分离过程中，可以有哪些驱动力？它们各自驱动的膜过程是什么？
有压力差、浓度差或电位差等驱动力。
1.压力差：通过在待分离液一侧加上比渗透压高的压力，使得原液中的溶液压到半透膜的另一边。分离截留的机理为筛分，小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔，大于孔径的微粒被截留。
2.浓度差：高浓度水溶液向低浓度水溶液一侧迁移。
3.渗透压：低浓度水溶液向高浓度水溶液一侧迁移
4.反渗透：在高浓度水溶液一侧加压，使高浓度水溶液侧与低浓度水溶液侧的压差大于渗透压，则高浓度水溶液中的水将通过半透膜流向低浓度水溶液侧。

五、高吸水性树脂为什么能大量吸水并保水？
1.大量吸水的原因：
具有一定的交联度，少量交联后，吸水率会成百上千倍地增加，是一种三维空间网络结构，使其吸水方式既有物理吸附，又有化学吸附和网络吸附。
分子中含有亲水性基团和疏水性基团：当亲水性基团与水分子接触时，会相互作用形成各种水合状态。高分子网状结构中的疏水基团因疏水作用而易于斥向网格内侧，形成局部不溶性的微粒状结构，使进入网格的水分子局部冻结，失去活动性，形成“伪冰”（Falseice）结构。
高吸水性树脂中的网状结构对吸水性有很大的影响。
2.分子中大量的-COOH、－OH和酰氧基团与H2O之间的强烈范德华力吸收水分子，并由网状结构的橡胶弹性作用将水分子牢固地束缚在网格中，水分子的热运动受到限制，不易重新从网格中逸出。吸足水后，即形成溶胀的保水能力很强的凝胶体，即使加压也不易挤出。

六、试分析影响高吸水性树脂吸水能力的因素。
高吸水性树脂的吸水能力一般从吸水性和吸水率两个指标判