高分子材料精选文档.ppt

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1、高分子材料2023/1/30本讲稿第一页，共二十五页离子交换高分子材料离子交换高分子材料离子交换树脂离子交换纤维2023/1/30本讲稿第二页，共二十五页离子交换树脂n定义：定义：是由交联结构的高分子骨架与可电离的基团两个部分组成的不溶性高分子电解质。2023/1/30本讲稿第三页，共二十五页离子交换树脂n离子交换树脂的再生：当 过量时，反应向右进行，H型树脂可完全转化成钠型，为除去溶液中 的原理。当 过量时，反应则向右进行，此即为强酸型离子交换树脂再生原理。2023/1/30本讲稿第四页，共二十五页离子交换树脂n离子交换树脂品种繁多，可以从不同的离子交换树脂品种繁多，可以从不同的角度进行分类

2、。一般有两种分类方法，角度进行分类。一般有两种分类方法，即根据离子交换树脂上所带的官能团进即根据离子交换树脂上所带的官能团进行分类和根据树脂的孔结构进行分类。行分类和根据树脂的孔结构进行分类。2023/1/30本讲稿第五页，共二十五页离子交换树脂根据离子交换树脂上所带的官能团进行根据离子交换树脂上所带的官能团进行分类：分类：（1）阳离子交换树脂阳离子交换树脂 （2）阴离子交换树脂阴离子交换树脂 （3）特殊离子交换树脂特殊离子交换树脂2023/1/30本讲稿第六页，共二十五页离子交换树脂阳阳离离子子交交换换树树脂脂强酸性强酸性（磺化苯乙烯（磺化苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、磺化二乙烯基苯共聚物、磺化

3、煤、磺化酚醛树脂）交换功能基煤、磺化酚醛树脂）交换功能基中等酸性中等酸性 （磷酸类及膦酸类交换树脂）（磷酸类及膦酸类交换树脂）弱酸性弱酸性 含羧基或酚基的离子交换树脂含羧基或酚基的离子交换树脂2023/1/30本讲稿第七页，共二十五页离子交换树脂阴阴离离子子交交换换树树脂脂强碱强碱（季胺类、鏻离子类、锍离子类交换树（季胺类、鏻离子类、锍离子类交换树脂脂 交换基团分别是交换基团分别是 ，,）弱碱性弱碱性 （间苯二胺（间苯二胺-甲醛、三聚氰胺甲醛、三聚氰胺-甲醛等）甲醛等）强弱碱性混合树脂强弱碱性混合树脂（四乙烯五胺与环氧（四乙烯五胺与环氧氯丙烷所生成的离子交换树脂）氯丙烷所生成的离子交换树脂）2

4、023/1/30本讲稿第八页，共二十五页离子交换树脂n特殊离子交换树脂 包括螯合树脂、两性离子交换树脂、氧化还原树脂等特殊功能的离子交换树脂。螯合树脂可以螯合键吸附金属离子，如下：螯合树脂可以螯合键吸附金属离子，如下：2023/1/30本讲稿第九页，共二十五页离子交换树脂n两性离子交换树脂两性离子交换树脂：同时具有酸性阳离子交换基团与碱性阴离子交换基团的离子交换树脂n氧化还原树脂氧化还原树脂：是指能反复进行氧化还：是指能反复进行氧化还原的高分子物。应用于催化氧化还原反原的高分子物。应用于催化氧化还原反应，以及去氧化剂和抗氧剂、净化单体应，以及去氧化剂和抗氧剂、净化单体及环境保护等。及环境保护等

5、。2023/1/30本讲稿第十页，共二十五页离子交换树脂n根据树脂的孔结构，可分为凝胶型和大孔型离子交换树脂。根据树脂的孔结构，可分为凝胶型和大孔型离子交换树脂。n凝胶型树脂一般是指在合成离子交换树脂活起前体凝胶型树脂一般是指在合成离子交换树脂活起前体 的过的过程中，聚合体系中除单体和引发剂之外不含不参与聚合程中，聚合体系中除单体和引发剂之外不含不参与聚合的物质即致孔剂，所得离子交换树脂在干态和湿态都是的物质即致孔剂，所得离子交换树脂在干态和湿态都是透明的颗粒（孔径透明的颗粒（孔径24nm）。）。n大孔型离子交换树脂是指在其合成过程中或其前体的合大孔型离子交换树脂是指在其合成过程中或其前体的合

6、成过程中除单体和其引发剂外尚加入不参加反应、与单成过程中除单体和其引发剂外尚加入不参加反应、与单体互溶的所谓致孔剂。所得的离子交换树脂颗粒内存在体互溶的所谓致孔剂。所得的离子交换树脂颗粒内存在海绵状的多孔结构，因而是不透明的（几个纳米到几百海绵状的多孔结构，因而是不透明的（几个纳米到几百个纳米甚至微米级）。个纳米甚至微米级）。优点：体积容量大、成本低缺点：耐渗透强度差优点：耐渗透强度高、抗有机污染、可交换较大的离子且速率大缺点：成本高、体积交换量较低2023/1/30本讲稿第十一页，共二十五页离子交换树脂n制备方法：制备方法：一是在交联的高分子骨架上通过高分子反应引入交换基团。例如使苯乙烯与二

7、乙烯基本共聚，在进行磺化，引入 既得强酸型离子交换树脂。二是带有离子交换基团的单体聚合或缩聚反应。2023/1/30本讲稿第十二页，共二十五页离子交换纤维n离子交换纤维是以合成纤维或天然纤维为基体的纤维状离子交换材料。离子交换纤维可以以不同的织物形式存在，如纤维、纱绒、无纺布、毡、纸还有中空离子交换纤维、离子交换纤维膜等，且也分为阳离子、阴离子和两性离子交换纤维。n制备方法：直接功能法、共混法或共混物成纤-功能化法。2023/1/30本讲稿第十三页，共二十五页离子交换材料的用途2023/1/30本讲稿第十四页，共二十五页5.2.2 吸附树脂与活性碳纤维n1.吸附树脂n2.活性碳纤维2023/1

8、/30本讲稿第十五页，共二十五页5.2.2.1 吸附树脂 吸附树脂是一类多孔性的、高交联度的高分子共聚物，亦称为高分子吸附剂。因为吸附树脂具有多孔结构，其内部由众多微球堆积、连接在一起，外观为球形颗粒。正是这种多孔结构赋予吸附树脂极优良的吸附性能。按化学结构，吸附树脂可分为：吸附树脂非极性吸附树脂中极性吸附树脂极性吸附树脂强极性吸附树脂2023/1/30本讲稿第十六页，共二十五页吸附树脂制备方法：一般都是用悬浮聚合的方法制成粒经为0.31.0mm的吸附树脂。例如，单体（二乙烯基苯）、致孔剂（甲苯）和引发剂（过氧化二苯甲酰）按一定的比例混合，用悬浮聚合的方法即可制得非极性的吸附树脂。2023/1

9、/30本讲稿第十七页，共二十五页吸附树脂n吸附树脂具有吸附选择性，一般规律：a)水溶性不大的有机物易被吸附，在水中的溶解度越小越易被吸收；无机酸、碱、盐不能被吸附树脂吸附。b)吸附树脂不能吸附溶于有机溶剂的有机物，如溶于水的苯酚可被吸附，而溶于乙醇或丙酮中的苯酚不能被吸附。c)当吸附树脂与有机物能形成氢键时，可增加吸附量和吸附选择性。2023/1/30本讲稿第十八页，共二十五页吸附树脂的用途天然食品添加剂血液净化环境保护药物的提取用途2023/1/30本讲稿第十九页，共二十五页5.2.2.2 活性炭纤维n活性炭纤维一般是以高聚物为原料，经高温碳化和活化而制成的一种纤维状的高效吸附分离材料。制备

10、工艺制备工艺：原料纤维预处理可碳化纤维碳化阶段碳化纤维活化阶段活性碳纤维2023/1/30本讲稿第二十页，共二十五页活性炭纤维n特征：a.表面包括大量的含氧官能团如酚羟基、醌基、酮基、羧基等此外还有C-H、C、N原子形成的基团。b.本体的C原子主要类石墨平面片层大共轭结构存在。c.比表面积很大，一般为100030002023/1/30本讲稿第二十一页，共二十五页n活性炭纤维孔结构特点：活性炭纤维微孔占孔体积的90%以上（孔径2nm以下的为微孔），孔径小而分布窄，所以吸附性能好。微孔直接分布于纤维表面，因此吸附和解吸的途径短，因而具有很高的吸附和解吸速度。不像粒状活性炭，吸附物质分子必须经过大孔

11、、中孔才到达微孔吸附中心。2023/1/30本讲稿第二十二页，共二十五页活性炭纤维的性能特征含碳量高、比表面积大微孔丰富、孔径小分布窄吸附量大、吸附速度快、再生容易此外、能以纱、线、布、毡等形式使用，在工程应用上灵活方便。2023/1/30本讲稿第二十三页，共二十五页n应用：应用：化学工业、环境保护、医疗卫生、电器、军工等领域具有良好的应用前景。已成功的用于溶剂回收、废水废气净化、毒气、毒液、放射性物质及微生物的吸附处理、贵金属回收等方面。因此，活性炭纤维将是因此，活性炭纤维将是2121世纪最优秀的环世纪最优秀的环境材料之一。境材料之一。活性炭纤维2023/1/30本讲稿第二十四页，共二十五页ThankThankyou147寝室（石军、沈一洲、王佳、宋盼）2023/1/30本讲稿第二十五页，共二十五页