化學功能高分子材料課件

化學功能高分子材料

概述化學功能高分子鏈為骨架并連接具有化學活性大基團構(gòu)成。它主要包括：離子交換樹高分子催化劑高吸水樹脂概述化學功能高分子鏈為骨架并連接具有化學活性大基團構(gòu)成。它主離子交換樹脂定義

離子交換樹脂是由交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子骨架與能離解的基團兩個基本組分所構(gòu)成的不溶性、多孔的、固體高分子電解質(zhì)。功能：它能在液相中與帶相同電荷的離子進行交換反應，此交換反應是可逆的，即可用適當?shù)碾娊赓|(zhì)沖洗，使樹脂恢復原有狀態(tài)，可供再次利用（再生）。離子交換樹脂定義分類：根據(jù)離解的基團的性質(zhì)，可分為：

1、陽離子交換樹脂〈1〉強酸性（聚苯乙烯系），交換基：磺酸－SO3H〈2〉中酸性（聚苯乙烯系）交換基：—P=O(OH)2〈3〉弱酸性（甲基丙烯酸系）交換基：羧基—COOH或酚基—OH分類：根據(jù)離解的基團的性質(zhì)，可分為：

2、陰離子交換樹脂〈1〉

強堿性（聚苯乙烯系）

交換基：

季胺

叔胺

〈2〉

弱堿性（聚苯乙烯系）

交換基：氨基—NH2

2、陰離子交換樹脂根據(jù)高分子基體（即骨架）分：苯乙烯體系樹脂丙烯酸—甲基丙烯酸酯體系樹脂苯酚—間苯二胺體系樹脂環(huán)氧氯丙烷體系樹脂根據(jù)高分子基體（即骨架）分：

特殊的離子交換樹脂按性能分:1、螯合樹脂2、兩性離子交換樹脂3、耐熱性離子交換樹脂4、氧化還原樹脂特殊的離子交換樹脂按性能分:離子交換設備離子交換設備離子交換樹脂的合成強酸性陽離子交換樹脂以-SO3H基作離子交換基因的離子交換樹脂目前所有制品都是苯乙烯體系的樹脂。離子交換樹脂的合成苯乙烯體系強酸性陽離子交換樹脂苯乙烯體系強酸性陽離子交換樹脂縮合體系強酸性陽離子交換樹脂縮合體系強酸性陽離子交換樹脂弱酸性陽離子交換樹脂此類大部分以—COOH為功能基，此外還有

具有—COOH基的弱酸性離子交換樹脂幾乎都是水解丙烯酸脂，或甲基丙烯酸能與DVB的共聚物而得，之所以使用是因為丙烯酸和甲基丙烯酸是水溶性的弱酸性陽離子交換樹脂此類大部分以—COOH為功能基，此外還有強堿性陰離子交換樹脂主要是以作為離子交換基因的樹脂強堿性陰離子交換樹脂主要是以弱酸性陰離子交換樹脂弱酸性陰離子交換樹脂兩性離子交換樹脂兩性離子交換樹脂高分子催化劑高分子催化劑就是高分子化的催化劑，催化劑在高分子上，高分子是載體，因此有時也稱負載催化劑。按載體不同可分為：高分子催化劑高分子催化劑就是高分子化的催化劑，催化劑在高分子高分子催化劑具有以下優(yōu)點高分子催化劑具有以下優(yōu)點：高分子催化劑都是固體。對于氣相反應和溶液反應來說，都是非均相反應，固體與氣體、液體容易分離，催化劑容易回收。高分子催化劑對水、空氣都很穩(wěn)定。一般高分子催化劑在空氣中放置一年都不會失活，但是一些常用的有機反應的催化劑，如無水三氯化鋁，則對水很敏感，吸水后容易失活。高分子催化劑活性大，反應速度快，產(chǎn)率高。高分子催化劑可以提高反應的選擇性。高分子催化劑具有以下優(yōu)點高分子催化劑具有以下優(yōu)點：

固定化酶可用于催化氧化、還原、重排、水解、異構(gòu)化等反應。例如，固定化氨基?；缚墒筃-?；?D，L-氨基酸進行選擇性水解。所產(chǎn)生的L-氨基酸可利用溶解度的差別，與N-?；?D-氨基酸分離,此法已工業(yè)化。固定化酶屬于半合成高分子催化劑固定化酶可用于催化氧化、還原、重排、水解、異構(gòu)化等反應。例

利用酶的官能團(-NH2、-COOH、-SH、咪唑基、苯酚基等）與合成高分子的官能團進行反應可以制得。例如,含-C6H4NCS的聚丙烯酰胺與含-NH2的酶作用，可得如下的固定化酶：利用酶的官能團(-NH2、-COOH、-SH、咪唑基、苯酚高分子相轉(zhuǎn)移催化劑1、相轉(zhuǎn)移催化：是有機化學中的一種新的合成方法如：R-CH2-Cl+NaOH或NaOH水溶液得到R-CH2-OHR-CH2-Cl+NaCN固體或水溶液得到R-CH2-CN高分子相轉(zhuǎn)移催化劑1、相轉(zhuǎn)移催化：2、威廉穆森反應

3、采用非質(zhì)子性溶劑采用非質(zhì)子性溶劑空間效應CH3S=OCH3此類溶劑價格昂貴，難以純化，難以干燥，極性強，對無機有機都相容，所以反應結(jié)束后產(chǎn)物難分離2、威廉穆森反應

3、采用非質(zhì)子性溶劑1.高分子酸堿催化劑即酸性或堿性離子交換樹脂。含酸（堿）性功能基，可在有機合成中起酸（堿）的催化作用。易分離回收，可重復使用，產(chǎn)物不需中和，反應條件溫和，催化反應可連續(xù)進行。1.高分子酸堿催化劑即酸性或堿性離子交換樹脂。2.高分子配位化合物（金屬絡合物）催化劑組成：配體的結(jié)構(gòu)：含O、S、P、N等配原子，或帶π電子的異戊二烯基、苯基。載體的作用：增加固相催化劑的比表面，提高催化活性高分子配體交聯(lián)有機高分子無機高分子中心金屬離子

載體一種多種PS,PVC,PA,有機硅,聚乙烯吡啶,等甲殼素，羊毛，蠶絲等

硅膠，聚金屬胺烷SiO2,Al2O3等金屬氧化物PS，聚吡啶2.高分子配位化合物（金屬絡合物）催化劑組成：高分子配體交合成方法離子鍵固載法：有機金屬絡合陰（陽）離子通過離子交換固載于聚合物；共價鍵固載法：聚合物骨架功能化形成高分子配體,再絡合金屬鹽或有機金屬化合物；

(以上為化學鍵聯(lián),常用,牢固但復雜、成本高)物理負載法：浸漬法,金屬鹽或有機金屬化合物被吸附鎖閉在多孔聚合物載體的管道中.（簡單但易脫落）合成方法特點易分離回收，不污染產(chǎn)物；高分子效應有利于提高催化活性和選擇性；中心金屬離子易脫出；活性比相應有機金屬絡合物催化劑有所降低；反應物在骨架中擴散速度降低；有機骨架不耐高溫，對某些反應介質(zhì)敏感。特點高吸水性樹脂高吸水性樹脂是一類高分子電解質(zhì)，通過丙烯酸聚合而得。具有很強的吸水和保水能力。所吸的水分不被簡單物理方法擠出，可反復釋水、吸水。高吸水性樹脂是一種含強親水基團的三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，具有一定的交聯(lián)度。(吸水機理)高吸水性樹脂高吸水性樹脂是一類高分子電解質(zhì)，通過丙烯酸聚合而高吸水性樹脂的分類高吸水性樹脂的分類淀粉類高吸水性樹脂：

優(yōu)點是原料來源豐富，產(chǎn)品吸水倍率高。缺點是吸水后凝膠強度低，長期保水性差，在使用中易受細菌等微生物分解而失去吸水、保水作用。淀粉類高吸水性樹脂：淀粉類高吸水性樹脂主要有兩種形式。一種是淀粉與丙烯腈進行接枝反應后，用堿性化合物水解引入親水性基團的產(chǎn)物，由美國農(nóng)業(yè)部北方研究中心開發(fā)成功；另一類是淀粉與親水性單體接枝聚合，然后用交聯(lián)劑交聯(lián)的產(chǎn)物，由日本三洋化成公司首開先河。淀粉類高吸水性樹脂