1、第一章什么是材料的功能，什么是材料的性能，舉例說明。第1頁材料的功能，從本質上來說是向材料輸入某種能量和信息，經過材料的儲存、傳輸或轉換等 過程，再向外輸出的一種特性。如化學性、導電性、磁性、光敏性、生物活性等。材料的性能是指材料對外部作用的表征與抵抗的特性，如對外里的抵抗表現為強度、模量， 對熱的抵抗表現為耐熱性，對光、電、化學藥品的抵抗表現為材料的耐光性、絕緣性、耐化 學藥品性等。功能高分子材料的制備方法以及各自的特點。第4頁方法：（1）功能性小分子的高分子化，高分子化學反應引入預期的功能基團。功能性小分子的高分子化主要優點在于可以使生成的功能高分子功能基團分布均勻，生成的 聚合物結構可以

2、通過小分子分析和聚合機理加以預測，產物的穩定性高，但這種方法需在功 能性小分子中引入可聚單體，從而使反應較為復雜，同時在反應中反應條件對功能基團會產 生一定的影響，需對功能集團加以保護，使材料的成本增加。例如，高吸水性樹脂可以通過 將親水性基團的丙烯酸鈉進行自由基聚合實現。利用高分子化學反應制備功能高分子的主要優點在于合成或天然高分子骨架是現成的，可選 擇的高分子母體多，來源廣，價格低廉。但是在進行高分子化學反應時，反應不可能100% 完成，尤其是在多不得高分子化學反應中，制的的產物中含有未反應的官能團，即功能集團 較少，功能基團在分子鏈上的分布也不均勻。例如聚苯乙烯、尼龍、淀粉都可以作為高分

3、子 母體。（2）通過特殊加工賦予高分子的功能特性。許多聚合物通過特定的加工方法和加工工藝，可以較精確地控制其聚集狀態結構及宏觀狀 態，從而使之體現出一定的功能性。例如，許多塑料可以經過適當的制膜工藝，制成具有分 離功能的多孔膜和致密膜。（3）通過普通聚合物與功能材料的復合，制成復合型功能高分子材料。這種制備方法簡便快速，不受場地和設備限制，不受聚合物和功能性化合物官能團反應活性 的影響，適用范圍寬，功能基團的分布較均勻。但其共混體不穩定，在使用條件下（如溶脹、 成膜等）功能聚合物易由于功能小分子的流失而逐步失去活性，如固定化酶。例如，將絕緣 塑料和導電涂料共混制得導電塑料。功能高分子材料功能與

4、結構的關系。課本第2頁骨架與功能的關系：高分子骨架在功能高分子材料中起承載官能團的作用。線性聚合物呈現 線狀，在適宜的溶劑中可以形成分子分散溶液，某些線性聚合物玻璃化溫度較低，小分子和 離子在其中比較容易進行擴散和傳導，但是這種易于溶解的性質在某些情況下會降低它的機 械性能和穩定性。支化高分子由于支鏈的存在，其分子鏈的剛性及結構的規整性受到影響， 因此其熔融性能溶液的黏度不同于線性高分子。交聯聚合物在高溫下不能熔融在溶劑中不能 溶解，只能溶脹，交聯度影響機械強度，物理、化學穩定性以及其他與材料功能相關的性質。 交聯聚合物機械強度得到提高，不易加工處理，不易對其進行結構和組成分析。樹形高分子 具

5、有高度規整的支化結構，具有大量的端基結構，與相同分子量的線性高分子相比，具有較 低的溶液粘度和熔體粘度，同時利用端基上的官能團，可以對其進行改性，引入不同的功能。 官能團與功能的關系：（1）官能團的性質對高分子的功能其主要作用。如側鏈聚合物液晶中 的剛性側鏈。（2）聚合物與官能團協同作用。如固相合成用高分子試劑。（3）聚合物骨架起 作用，如主鏈型聚合物液晶。（4）官能團起輔助作用，如主鏈型液晶高分子的芳香環上引入定體積的取代，可以降低玻璃化溫度從而降低液晶相溫度，在高分子膜材料中引入極性基 團可以改變潤濕性。第二章1、吸附樹脂和離子交換樹脂各自的特點？答：共同點：都輕度交聯，含有多孔性結構。差

6、異：吸附樹脂主要是物理作用如氫鍵，范德 華力，偶極偶極相互作用等。離子交換樹脂主要是化學作用，功能基團總的可交換離子與外 來離子交換來完成作用。2、樹脂單體成球技術：（1）疏水性單體的懸浮聚合，不含極性基團的疏水性單體，如苯乙 烯和二乙烯苯（交聯劑），通過懸浮聚合直接成球。（2）含極性基團的取代烯烴單體的懸浮 聚合，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺等含極性官能團烯 烴單體也采用懸浮聚合技術合成球形材料，但通常在水相中加入食鹽或同時在有機相中加入 非極性溶劑，增大它們與水相之間極性差異，減小單體在水中的溶解度，從而避免兩相界面 上的非成球聚合。采用分解溫度低的引發劑（偶

7、氮二異丁月青）交聯劑為二乙烯苯、衣康酸 a-單烯丙酯、三聚異氰酸三烯丙酯和甲基丙烯酸甲酯（3）水溶性單體懸浮縮聚反應（4） 線性高分子的懸浮交聯成球反應。P153、成孔技術：（1）惰性溶劑致孔，惰性溶劑致孔是聚合過程中實現的。在懸浮聚合體系的 單體相中加入不參與反應、能與單體相溶、沸點高于聚合溫度的惰性溶劑，在聚合完成后， 溶劑保留在聚合物中，再通過蒸餾或溶劑提取或冷凍干燥處理，除去惰性溶劑，從而得到大 孔聚合物球粒。（2）線性高分子致孔，在懸浮聚合單體相加入線性高分子（聚苯乙烯、聚醋 酸乙烯酯、聚丙烯酸酯類），在聚合過程中，線性高分子促進相分離的發生，作為線性高分 子溶劑的單體減少和消失，使

8、高分子卷曲成團。聚合完成后，采用溶劑抽提出聚合物球粒中 的線性高分子，可得到孔徑較大的大孔樹脂。（3）后交聯成孔，先制備低交聯度和線性高分 子，然后再將其進行化學反應已達到所需的交聯度。4、吸附平衡：在吸附氣體時，往往發生多分子層吸附。由于氣態分子處于自由運動狀態， 達到吸附平衡時吸附劑對氣體物質的吸附量與氣體的壓力P有關，當壓力增大時，吸吸附 繼續進行；壓力降低時，部分被吸附的分子會脫附，經過足夠長的時間又會按照變化了的壓 力達到新的平衡。在吸附溶液中某物質時，多為單分子層吸附，存在著吸附劑對溶質的吸附 和溶劑使對被吸附物質脫附之間的競爭。此外，當溫度升高時吸附量降低，普通物理吸附更 明顯。

9、P205、吸附選擇性：（1）水溶性不大的有機物易被吸附，且在水中的溶解性越差越易被吸附。（2）吸附樹脂難于吸附溶于有機溶劑中的有機物。（3）當化合物的極性基團增加時，樹脂 對其吸附能力也隨之增加，吸附作用也將加強（4）在同一樹脂中，樹脂對體積較大的化合 物的吸附作用較強補充：吸附樹脂的主要品種有：聚苯乙烯型、聚丙烯酸甲酯型以及其他的各類樹脂6、在食品添加劑提取中的應用.看看24頁流程圖優點：與人工合成相比，其安全性高，生產過程中環境污染小。缺點：天然產物較為復雜，難以得到高純度的產品。甜葉菊 呷 FeS 4絮凝一 過濾一 AB-8吸附一 廢水70%如0H 大孔陽離子交換樹脂大孔陰離子交換樹脂一

10、 濃縮一 產品7、離子交換樹脂三種結構：凝膠型，干態和濕態都是均相透明的，在溶脹狀態存在聚合物 鏈間的凝膠孔，小分子可以在凝膠孔內擴散。大孔型離子交換樹脂內存在海綿狀的多孔結構， 不透明。孔徑從幾納米到幾百納米甚至到微米級。載體型主要做液相色譜的固定相。一般將 離子交換樹脂包覆在硅膠或玻璃珠表面上制成。P28四種苯乙烯系離子交換樹脂分子式。8、聚苯乙烯系離子交換樹脂合成：（1）交聯聚苯乙烯球粒制備，在熱引發劑作用下水相中 懸浮聚合得到珠狀苯乙烯-二乙烯苯共聚物（白球）。（2）交聯聚苯乙烯的功能基團化，通過 給聚苯乙烯共聚物球粒上引入不同的功能基團，可分別得到陽離子交換樹脂和陰離子交換樹 脂。通

11、過對上述共聚物磺化可得到磺酸型強酸性陽離子交換樹脂，常用磺化劑：濃硫酸、發 煙硫酸、氯磺酸和三氧化硫。將上述共聚物氯甲基化，然后用不同的胺進行胺化可分別得到 聚苯乙烯系強堿性和弱堿性陰離子交換樹脂，常用氯甲基化試劑：氯甲醚、二氯甲醚、甲醛 和鹽酸的混合溶液、多聚甲醛和鹽酸的混合溶液和甲醛縮二甲醇，氯甲基化后與叔胺反應形 成季銨型強堿性陰離子交換樹脂。當與氨、伯胺或仲胺反應時則分別形成弱堿性的伯胺、仲 胺或叔胺陰離子交換樹脂。氯甲基化聚苯乙烯氧化可得到聚乙烯系苯甲酸樹脂，這是一種弱 酸性的陽離子交換樹脂。（可參考課本30-31頁的反應方程式）9、交換容量是指單位質量或單位體積樹脂在一定條件下表現

12、出的可進行離子交換的基團的 量。總交換容量：總交換容量與化學結構有關，與樹脂上所含離子基團總量一致。工作交換 容量：在一定工作條件下測定的交換容量。再生交換容量：當存再生劑時測定的交換容量。 離子交換利用率=工作交換容量/再生交換容量。貫流點：離子交換樹脂填充在交換柱中，注 入被處理液是，在流出液中出現的被交換離子達到一定濃度以上的點。35頁10、離子交換樹脂在化學合成中的作用：在水中的離子交換過程可描述為：在水作用下， 化合物和離子交換樹脂發生解離，化合物解離產生的離子由溶液中逐漸擴散到樹脂表面并穿 過樹脂表面進入樹脂內部，與樹脂上解離出的反離子發生離子交換反應，化合物中的離子被 吸附在樹脂

13、上被交換下來的反離子按與上述相反的方向擴散到溶液中。交換反應有中性鹽分 解反應，中和反應，復分解反應。36頁11、離子交換樹脂在水軟化中的應用：單純軟化是指脫除水中的Ca2+、Mg2+、A13+等多價離 子，通常采用填充了 Na型陽離子交換樹脂的裝置。將原水通過Na型陽離子交換樹脂柱時， 水中的Ca2+、Mg2+等離子與樹脂上的Na+進行交換而保留在樹脂上，從而將Ca2+、Mg2+等 離子從水中除去，使水得到軟化。（39頁）12、高吸水性樹脂的結構特點，常見品種，吸水機理結構特點，含有強親水基團并有一定交聯度的功能高分子材料。品種，天然淀粉類、纖維素 類衍生物和合成樹脂（聚丙烯酸鹽系、聚乙烯醇

14、系、聚氧化乙烯系）。制備方法分：接枝共 聚、羧甲基化以及水溶性高分子交聯。按產品性狀分類：粉末狀、顆粒狀、薄片狀和纖維狀。吸水機理：當水與高分子表面接觸時，有三種相互作用，一是水分子與高分子中電負性強的 氧原子形成氫鍵結合；二是水分子與疏水性基團的相互作用；三是水分子與親水性基團的相 互作用。P49圖左邊的文字即是吸水機理。高吸水性樹脂對0.9%的NaCl溶液的吸附能力遠 低于去離子水。應用：土壤改良，保水劑；醫用材料；化工和油田開發助劑；除臭芳香劑；其他應用。13、絮凝劑的三種絮凝機理：（1）帶電的絮凝劑可以與帶相反電荷的微粒作用使電荷中和， 降低微粒的雙電層厚度促進微粒間的相互碰撞（2）一

15、個分散微粒可以同時吸附兩個以上的 高分子鏈，在高分子鏈間起吸附架橋的作用，由于高分子鏈包覆使微粒變大而加速降解（3） 一個高分子鏈也可以同時吸附兩個以上的微粒，高分子可以在多處與微粒結合一同下降。第三章什么是膜過程，有哪幾種驅動力。61，77頁膜過程就是利用薄膜對混合物組分的選擇透過性使之在一定的推動力下進行分離。驅動力可 以是壓力梯度，濃度梯度，電位梯度，溫度梯度。膜分離的特點。62頁優點：（1）低能耗，低成本的分離技術；（2）膜分離過程通常在溫和的條件下進行，因而對 需進行高溫分級、濃縮與富集的物質具有明顯的優點（3）膜分離裝置簡單，操作容易，制 造方便，易于其他分離技術結合，其分離技術應

16、用范圍光，對無機物、有機物及生物制品可 使用，不產生二次污染。缺點：膜過程容易出現膜污染，降低分解效率，膜的分離選擇性較低，膜的使用有一定壽命。多孔膜和致密膜的分離原理。65,66頁多孔膜的分離原理主要是篩分原理，以截留水和非水溶液中不同尺寸的溶質分子，也可以用 于氣體的分離。致密膜的傳質和分離原理是溶解-擴散機理，即在膜上游的溶質（溶液中）分子或氣體分子 （吸附）溶解于高分子膜界面，按擴散定律通過膜層，在下游界面脫溶。高分子分離膜材料。課本68頁了解膜材料的種類，知道各種材料可用于制造那種膜。高分子分離膜的制備。72頁燒結法、拉伸法、徑跡蝕刻法只能制備多孔膜，這種膜還可以作為復合膜的支撐層；

17、相轉化 法可以制備多孔膜，致密膜；涂覆法制備很薄很致密的膜。課本77頁表3-6第四章電功能高分子材料1什么是本征型（或稱結構型）、復合型導電高分子及其組成部分，包含的種類，各自載流 子類型，如何判斷載流子類型p87本征性導電高分子由聚合物組成，復合型導電高分子由導電填料、高分子材料及表面處 理劑復合而成。按照材料的結構與組成，可將導電高分子分成結構型導電高分子材料和復合 型導電高分子材料。按導電機理可分為三類：離子導電聚合物，電子導電聚合物，氧化還原 性導電聚合物。本征型導電高分子：本征性導電高分子是本身具有“固有“的導電性，由聚合物結構提 供導電載流子（電子、離子或空穴）的導電高分子復合型導

18、電高分子：復合型導電高分子是在不具備導電性的高分子材料中混入大量導電物 質，如炭黑，金屬粉（箔）等，通過分散復合、層積復合、表面復合等方法構成的復合材料。本征型導電高分子載流子類型：電子，離子，空穴。復合型導電高分子載流子類型：電 子。本征型導電高分子材料可分為四類：共軛體系聚合物，高分子電解質，電荷轉移絡合物 和金屬螯合物。判斷方法：用電導率的壓力依賴性來區分比較簡單可靠。離子傳導時，分子聚集越密， 載流子的轉移通道越窄，電導率加大，壓力系數為負值。電子傳導時，電子軌道的重疊加大， 壓力系數為正值。2復合型導電高分子導電機理p89機理：無限網鏈一用電子顯微鏡技術觀察導電材料的結構發現，當導電

19、填料濃度較低時填料 顆粒分散在聚合物中，相互接觸很少。導電性很低，隨著填料濃度增加，填料顆粒接觸機會 增多。電導率逐步上升。當填料濃度達到某一臨界值時，體系內的填料顆粒相互接觸形成無 限網鏈。這個無限網鏈就像金屬網貫穿于高聚物中，形成導電通道，電導率急劇上升。使聚 合物成為導體。再增加導電填料的用量。對聚合物的導電性不會再有更多的貢獻了。故電導 率變化趨于平緩。在此，發生突變的導電填料濃度稱為“滲濾閥值”，隧道效應一當導電顆粒間不相互接觸時，顆粒間存在聚合物的隔離層，使導電顆粒中自 由電子的定向運動受到阻礙，這種阻礙可看成一種具有一定勢能的勢壘。根據量子力學的概 念可知，對于一種微觀粒子來說，

20、即使其能量小于勢壘的能量時，它除了有被反彈的可能性 外，也有穿過勢壘的可能性。微觀粒子穿過勢壘的現象稱為貫穿效應，也稱為“隧道效應”。 電子是一種微觀粒子，因此它具有穿過導電顆粒間隔離層阻礙的可能性。使導電顆粒間的絕 緣隔離層變為導電層。3為什么注射，壓塑成型對導電性能有影響。（即加工方法對導電性的影響）P94注射，壓塑成型時存在高剪切速率及粉碎的作用，在高剪切速率的作用下，填料無限網 鏈在剪切作用下被破壞，而聚合物的高黏度使得這種破壞不能很快恢復，因此導電性下降， 經粉碎再生后，無限網鏈重新建立，電導率得以恢復。4共軛高聚物導電所具備特點p96第一，分子軌道能足夠強烈離域，第二，分子軌道能夠

21、相互重疊。滿足這樣條件的共軛體系 的聚合物，可通過自身的載流子產生和輸送電流。5什么是受阻共軛，無阻共軛，種類有哪些，舉例p97受阻共軛是指共軛分子軌道上存在缺陷。當共軛鏈中存在龐大的側基或強性基團時，會引起 共軛鏈的扭曲，折疊等。使n電子離域受到限制。n電子離域受阻程度越大，分子鏈的導電 性能越差。如聚烷基乙炔和脫氯化氫聚氯乙烯，都屬受阻共軛高聚物，其主鏈上有烷基等支 鏈結構，影響了口電子的離域。無阻共軛是指共軛鏈分子軌道不存在“缺陷”，整個共軛鏈的電子離域不受阻礙，這類聚合 物是較好的導電材料或半導體材料，如反式聚乙炔。聚對亞苯。聚并苯，等。6導電高分子的參雜，摻雜作用是什么，摻雜過程中可

22、能存在的化學反應及其對導電性能 的影響p98，參雜：因添加電子受體或電子給體來提高導電性能的方法。摻雜作用：用能帶理論解釋摻雜是為了在聚合物的空軌道中加入電子，或從占有軌道中 拉出電子，進而改變現有電子能帶的能級，出現能量居中的半充滿能帶，減小能帶間的能量 差，使自由或空穴遷移時的阻礙減小，以提高導電性能。摻雜過程中可能存在的化學反應及影響：電子轉移（影響：電導率增加），分子內交聯 （影響：聚合度增加，電導率增加），親電加成（影響：共軛體系消失，呈絕緣體）親電取 代（影響：電導率降低）。7影響共軛高聚物導電性能的因素，摻雜共軛高聚物導電性能p991摻雜劑的用量及種類2溫度的影響。電子導電聚合物

23、的溫度系數是正的，即隨溫度的升高， 電阻減小，電導率增加3聚合物電導率與分子中共軛鏈長度之間的關系。線形共軛導電聚合 物的電導率隨其共軛鏈長度的增加而呈指數快速增加。因此，提高共軛鏈的長度是提高聚合 物導電性能的重要手段之一，這一結論對所有類型的喙子導電聚合物都適用。（此外電導率 還與摻雜劑種類，制備及使用時的環境氣氛，壓力和是否有光照等因素有直接或間接關系）。8共軸高聚物的合成方式（三種）p101從制備方法上來劃分，可以將制備方法分為化學聚合法和電化學聚合法兩大類，化學聚合法 還可以進一步分成直接合成法和間接合成法。直接合成法是直接以單體為原料，一步合成大 共軛結構，間接合成法在得到聚合物后需要一個或多個轉化步驟，在聚合物鏈上生成共軛結 構。第五章：光功能高分子材料光化學反應：光聚合、光交聯反應，光降解反應和光異構化反應。（126頁）光敏劑和光引發劑的作用是提高光子效率，有利于自由基等活性種的產生。光引發劑的作用機理：光引發劑在吸收適當波長及強度的光能后，發生光