,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化学功能高分子材料,概述,化学功能高分子链为骨架并连接具有化学活性大基团构成。它主要包括：,离子交换树,高分子催化剂,高吸水树脂,概述化学功能高分子链为骨架并连接具有化学活性大基团构成。它主,离子交换树脂,定义,离子交换树脂是由,交联结构的高分子骨架,与,能离解的基团,两个基本组分所构成的不溶性、多孔的、固体高分子电解质。,功能：,它能在液相中与带相同电荷的离子进行交换反应，此交换反应是可逆的，即可用适当的电解质冲洗，使树脂恢复原有状态，可供再次利用（再生）。,离子交换树脂定义,分类：,根据离解的基团的性质，可分为：,1、阳离子交换树脂,1,强酸性,（聚苯乙烯系），,交换基：磺酸,SO,3,H,2,中酸性,（聚苯乙烯系）,交换基：,P=O(OH)2,3,弱酸性,（甲基丙烯酸系）,交换基：羧基,COOH,或酚基,OH,分类：根据离解的基团的性质，可分为：,2、阴离子交换树脂,1,强碱性,（聚苯乙烯系）交换基：季胺 叔胺2,弱碱性,（聚苯乙烯系）交换基：氨基,NH,2,2、阴离子交换树脂,根据高分子基体（即骨架）分：,苯乙烯,体系树脂,丙烯酸甲基丙烯酸酯,体系树脂,苯酚间苯二胺,体系树脂,环氧氯丙烷,体系树脂,根据高分子基体（即骨架）分：,特殊的离子交换树脂 按性能分:,1、,螯合,树脂,2、,两性,离子交换树脂,3、,耐热性,离子交换树脂,4、,氧化还原,树脂,特殊的离子交换树脂 按性能分:,离子交换设备,离子交换设备,离子交换树脂的合成,强酸性阳离子交换树脂,以-,SO,3,H,基作离子交换基因的离子交换树脂,目前所有制品都是,苯乙烯,体系的树脂。,离子交换树脂的合成,苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂,苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂,缩合体系强酸性阳离子交换树脂,缩合体系强酸性阳离子交换树脂,弱酸性阳离子交换树脂,此类大部分以,COOH,为功能基，此外还有,具有,COOH,基的弱酸性离子交换树脂几乎都是水解丙烯酸脂，或甲基丙烯酸能与,DVB,的共聚物而得，之所以使用是因为丙烯酸和甲基丙烯酸是水溶性的,弱酸性阳离子交换树脂此类大部分以COOH为功能基，此外还有,强碱性阴离子交换树脂,主要是以 作为离子交换基因的树脂,强碱性阴离子交换树脂 主要是以,弱酸性阴离子交换树脂,弱酸性阴离子交换树脂,两性离子交换树脂,两性离子交换树脂,高分子催化剂,高分子催化剂就是高分子化的催化剂，催化剂在高分子上，高分子是载体，因此有时也称负载催化剂。按载体不同可分为：,高分子催化剂高分子催化剂就是高分子化的催化剂，催化剂在高分子,高分子催化剂具有以下优点,高分子催化剂具有以下优点：,高分子催化剂都是固体,。对于气相反应和溶液反应来说，都是非均相反应，固体与气体、液体容易分离，催化剂容易回收。,高分子催化剂对水、空气都很稳定,。一般高分子催化剂在空气中放置一年都不会失活，但是一些常用的有机反应的催化剂，如无水三氯化铝，则对水很敏感，吸水后容易失活。,高分子催化剂活性大,，反应速度快，产率高。,高分子催化剂可以提高反应的,选择性,。,高分子催化剂具有以下优点高分子催化剂具有以下优点：,固定化酶,可用于催化氧化、还原、重排、水解、异构化等反应。例如，固定化氨基酰化酶可使,N-,酰化,-D,，,L-,氨基酸进行选择性水解。所产生的,L-,氨基酸可利用溶解度的差别，与,N-,酰化,-D-,氨基酸分离,此法已工业化。固定化酶属于半合成高分子催化剂,固定化酶可用于催化氧化、还原、重排、水解、异构化等反应。例,利用酶的官能团,(-NH,2,、,-COOH,、,-SH,、咪唑基、苯酚基等）与合成高分子的官能团进行反应可以制得。例如,含,-C,6,H,4,NCS,的,聚丙烯酰胺,与含,-NH,2,的酶作用，可得如下的固定化酶：,利用酶的官能团(-NH2、-COOH、-SH、咪唑基、苯酚,高分子相转移催化剂,1,、相转移催化,：,是有机化学中的一种新的合成方法,如：,R-CH,2,-Cl+NaOH,或,NaOH,水溶液得到,R-CH,2,-OH,R-CH,2,-Cl+NaCN,固体或水溶液得到,R-CH,2,-CN,高分子相转移催化剂1、相转移催化：,2,、威廉穆森反应,3,、,采用非质子性溶剂,采用非质子性溶剂,空间效应,CH,3,S=OCH,3,此类溶剂价格昂贵，难以纯化，难以干燥，极性强，对无机有机都相容，所以反应结束后产物难分离,2、威廉穆森反应3、采用非质子性溶剂,1.,高分子酸碱催化剂,即酸性或碱性离子交换树脂。,含酸（碱）性功能基，可在有机合成中起酸（碱）的催化作用。,易分离回收，可重复使用，产物不需中和，反应条件温和，催化反应可连续进行。,1.高分子酸碱催化剂即酸性或碱性离子交换树脂。,2.,高分子配位化合物（金属络合物）催化剂,组成：,配体的结构：含,O,、,S,、,P,、,N,等配原子，或带,电子的异戊二烯基、苯基。,载体的作用：增加固相催化剂的比表面，提高催化活性,高分子配体,交联有机高分子,无机高分子,中心金属离子,载体,一种,多种,PS,PVC,PA,有机硅,聚乙烯吡啶,等,甲壳素，羊毛，蚕丝等,硅胶，聚金属胺烷,SiO,2,Al,2,O,3,等金属氧化物,PS,，聚吡啶,2.高分子配位化合物（金属络合物）催化剂组成：高分子配体交,合成方法,离子键固载法：有机金属络合阴（阳）离子通过离子交换固载于聚合物；,共价键固载法：聚合物骨架功能化形成高分子配体,再络合金属盐或有机金属化合物；,(,以上为化学键联,常用,牢固但复杂、成本高,),物理负载法：浸渍法,金属盐或有机金属化合物被吸附锁闭在多孔聚合物载体的管道中,.,（简单但易脱落）,合成方法,特点,易分离回收，不污染产物；高分子效应有利于提高催化活性和选择性；,中心金属离子易脱出；活性比相应有机金属络合物催化剂有所降低；反应物在骨架中扩散速度降低；有机骨架不耐高温，对某些反应介质敏感,。,特点,高吸水性树脂,高吸水性树脂是一类高分子电解质，通过丙烯酸聚合而得。具有很强的吸水和保水能力。所吸的水分不被简单物理方法挤出，可反复释水、吸水。,高吸水性树脂是一种含强亲水基团的三维网络结构，具有一定的交联度。,(,吸水机理,),高吸水性树脂高吸水性树脂是一类高分子电解质，通过丙烯酸聚合而,高吸水性树脂的分类,高吸水性树脂的分类,淀粉类高吸水性树脂：,优点是原料来源丰富，产品吸水倍率高。,缺点是吸水后凝胶强度低，长期保水性差，在使用中易受细菌等微生物分解而失去吸水、保水作用,。,淀粉类高吸水性树脂：,淀粉类高吸水性树脂主要有两种形式。一种是淀粉与丙烯腈进行接枝反应后，用碱性化合物水解引入亲水性基团的产物，由美国农业部北方研究中心开发成功；,另一类是淀粉与亲水性单体接枝聚合，然后用交联剂交联的产物，由日本三洋化成公司首开先河。,淀粉类高吸水性树脂主要有两种形式。一种是淀粉与丙烯腈进行接枝,基本结构,淀粉聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图,SAP的多孔网状结构,基本结构淀粉聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图SAP的多孔网状结构,化学功能高分子材料课件,化学功能高分子材料课件,化学功能高分子材料课件,化学功能高分子材料课件,化学功能高分子材料课件,化学功能高分子材料课件,谢 谢,谢 谢,