高分子材料化学复习题

《高分子材料》复习题

1．20世纪初以来的40年间，在材料中资历较浅的合成高分子凭借其优良的性能和低廉的价格等优势，成为应用极其广泛的材料。试从技术发展的背景分析其原因。

首先是由于合成高分子的原料得益于石油化工的生产技术体系的支撑而能够廉价地大量生产；

其次，高分子的合成手段得益于高分子化学方法的引进，特别是由于Zigler和Natta 的立体特异性催化剂（配位聚合反应，得立体规整度高的高分子）的发明使高品位的聚烯烃系列产品实现了产业化；

原本模仿天然材料而设计出来的高分子却呈现出比天然物更优越的性能，使之可利用的领域更加广阔

2．ABS树脂具有很好的性能，从分子结构上解释其原因

ABS的强度高是因为丙烯腈上的腈基有很强的极性，会相互聚集从而将ABS分子链紧密结合在一起。同时，具有橡胶性能的聚丁二烯使ABS具有良好的韧性。

3．以PET树脂为例，以大分子反应方式简答树脂的制备工艺

缩聚反应将对苯双羟基乙酯进行缩聚反应，制造PET。

HOH2CH2CO C

O C

O

OCH2CH2O H

()x

260-300 0C n

HOH2CH2CO C

O C

O

OCH2CH2O H

()nx+ (n-1) HOCH2CH2OH B

4．什么是密闭材料？它与黏胶剂的主要区别在哪里？密闭材料的固化原理主要有哪四种？请分别简要说明。

填充在结构体的接缝或间隙部分，发挥防水性、气密性等功能的材料。

虽然密闭材料被视为黏胶剂的一种，两者还没明确的区分，但黏胶剂主要强调粘结强度不同，而密闭材料主要着眼于防水性和气密性，与被粘接体间的良好密闭性，对被粘接体的良好运动追随性等。

混合反应固化：在施工前把基材与固化剂一起捏合进行固化。它是属于化学反应，故固化速度很大程度上依存于温度。

湿气固化：让密闭材料中的固化成分与空气中的水分发生化学反应进行固化。因为是与水分的化学反应，故固化速度与温度和湿度有关。此外，由于固化反应是在密闭材料表面进行的，如果固化过程中发生运动的话，可能会产生裂缝或变形。氧化固化：让密闭材料中的固化成分与空气中的氧气发生化学反应进行固化。因此，温度对固化速度的影响相当大，反应与湿气固化型一样是在表面上进行的。干燥固化：让密闭材料中的固化成分在施工后使溶剂挥发而固化的。因此，固化速度受到温度和湿度影响。

5．简述水性涂料的特征；并指出代表性的水性树脂有哪些？

水性涂料的特征有：

1.与其他涂料相比使用的高分子种类众多。其种类是根据构成高分子的组成和在水媒体中的存在形式来分类的。目前，已实用化的水性涂料为数众多，有：水溶性，胶体分散液，乳液，悬浮液等。

2．拥有亲水性基。特别是自乳化型高分子化合物，它们在分子骨架中就含有水合功能基。代表性的水合功能基有：阳离子性基，铵基（伯胺-叔胺），肼基；阴离子型基有羧基，磺酸基，硫酸酯基，磷酸酯基；非离子型基有羟基，醚基，（酰）氨基等。水性涂料一般由阴离子型和非离子型构成。

水性丙烯酸树脂；水性醇酸树脂，水性环氧树脂。

6．简要说明利用3-(丙烯酰氨基) 苯基硼酸[3-（acrylamido）phenylboronic acid, PBA]电荷的变化建立葡萄糖敏感系统的原理。并用相应化学反应式表示之。

7、如图解释利用葡萄糖敏感型智能系统实现对糖尿病患者实现DDS治疗

的原理

因PBA的存在，高分子链上的电荷数随葡萄糖浓度而发生变化，因此，共聚体在溶液中浓度也发生变化

8、又高分子或单体的缩写语写出相应的中文名称：

9、什么是组织工程？高分子材料在组织工程中起的作用有哪些？

细胞、人工材料、多肽生长因子是组织工程的三大要素。通常将患者自身的健全细胞在人工材料和生长因子的支持和促进作用下在体外或体内培育成组织，以此修复重建损伤或缺失的组织（组织再生工程，Tissue Regeneration）。有时将被高分子膜隔离保护的异种细胞设置在患者的体内或体外，使之向病损部位分泌有用蛋白质，以此恢复或重建病变组织的功能（组织替代工程，Tissue Substitution）。人工器官需要的是在人体内长期发挥有效功能的、稳定而耐久的材料；

而组织再生工程所需的人工材料通常则是发挥帮助细胞转变为组织的功能，它随着组织的再生必须消失，除了特殊例子之外一般不需留在体内。

人工细胞外基质空间保持膜生长因子载体组织再生骨架免疫隔离膜

10、简述高分子在药剂中的特殊功效

高分子对制剂过程的作用

固体制剂：赋形剂－冲压成型，提高生物利用度；

液体制剂：赋形剂－利用高分子表面与界面的吸附扩散实现对药物吸附、包裹、黏合－粉末－加压成片

高分子在制剂包装中的作用

固体制剂片剂：塑料瓶散剂、冲剂：塑料膜

软膏剂：软质、半硬质塑料片

液体制剂：聚氯乙稀输液袋塑料安郶－聚丙烯、聚碳酸酯

输液瓶口：橡胶塞

高分子对药物的作用

提高生物亲和性－高聚物包裹药物使药物具有良好可湿性，

降低聚集或聚附－高聚物长链结构具有强吸附力高度分散药物

抑制药物结晶－无定形高聚物与药物分子形成氢键或络合共沉积

分离原料药－葡聚糖与环氧氯丙烷交联形成葡聚糖凝胶分离药物

11、简述高分子复合结构药剂的释药特性

一般复合结构药物释放机制

（1）通过孔的扩散

（2）聚合物降解－不溶性药物

（3）从包衣、微胶囊、高聚物微凝胶、聚合物胶束、与微乳胶粒的膜表面释放. 几个概念

微囊：利用天然或合成的高分子材料为载体，将固体或液体

药物包裹成药库型微型小囊.直径大小以um计

纳米囊－直径大小以nm计

微球：使药物溶解或分散在高分子材料中，形成骨架型微小球状尸体的固体骨架物直径大小以um计

纳米球－直径大小以nm计

微凝胶：交联的聚合物粒子溶胀在一种良性溶剂环境中，粒子直径为1nm-1um,微小的环境变化引起凝胶可逆溶胀与收缩，体积变化达1000倍.

聚合物胶束：分子通常由两部分组成（亲水的极性基团亲油的非极性基团）不同剂型释药特性

（1）固体药剂

药物粒子分散在高聚物基材中－高聚物水溶性加快释药速度

高聚物疏水性释药速度受阻，药物通过扩散达到缓释效果

药物粒子和高聚物分散在高聚物基材中－速度取决于高聚物粒子

高聚物粒子－微晶纤维素或交联羟甲基利用毛细管作用或溶胀性质崩解片剂－口腔速释崩解片

高聚物粒子－吸水凝胶化，将减缓药物释放速度

高聚物粒子－化学键结合药物，键的水解断裂速度决定缓释速度

骨架片制剂释药特性

12．感光性高分子的功能有哪些？请分别作简要说明。

光固化(光交联)功能

感光高分子体系在光化学反应作用下，从液态转变成固态，以及线型可溶可熔的固态感光性高分子在光作用下转变为体型不溶性的功能，可统称为光固化或光交联。

光降解功能

用高分子的光降解解决“白色污染”

某些环保型高分子制品用毕，在户外阳光下，由于光降解最终变成粉末，减少白色污染。

在正性光刻胶中，也需要光降解功能。

光成像功能

对于光固化感光性高分子体系，感光处在溶剂中不溶，不感光部分可用溶剂洗掉，显影后得到的是负像。

在基板上覆盖感光性高分子液体涂层或固体膜片，然后于其上放置具有图像的底片(掩膜)，曝光后，透光与不透光的部分其对应的涂层或膜片的溶解性能产生差别，俗称反差。

光致变色功能

在高分子主链或侧链上，通过共价键连接光致变色的基团，便可得到光致变色的高分子。

光能的化学转换功能

设计思路之一是预先设计好能吸收光能并使之沿链迁移的高分子链，如含大量萘基的聚甲基丙烯萘酯链，然后键接或包埋具有可逆的光敏催化氧化还原性质的基团或化合物，如蒽醌。

光导电功能

光导电高分子是一种有机光导电体，它在暗的条件下是绝缘体，光照时导电性可以增加几个数量级。

具有这种功能的感光性高分子大体上有三类：第—类是高分子主链中有较高程度的共扼双键；第二类是高分子链的侧基为多环的芳香基，如萘基、蒽基等；第三类是高分子链的侧基为芳香族含氮基团，如咔唑基。

13．简述导电高聚物的结构特征及其物理化学性能。

电子导电型高分子材料导电过程的载流子是高分子材料中的自由电子或空穴，要求高分子链存在有定向迁移能力的自由电子或空穴。

电学性能导电高聚物的室温电导率随掺杂度的变化可在绝缘体—半导体—金属态的范围内变化10-10-105s／cm)。

光学性能由于导电高聚物具有π-共轭链结构，故导电高聚物在紫外-可见光区都有强的吸收。

磁学性能通常导电高聚物的载流子为孤子、极化子和双极化子。除双极化子外，带电的孤子和极化子都具有自旋而呈顺磁性。

电化学性能通常导电高聚物部具有可逆的氧化／还原特性，并且伴随着氧化／还原过程，导电高聚物的颜色也发生相应的变化。

14、液晶高分子分类依据及其类别

按照液晶的形成条件分类热致液晶采用降温的方法,既将熔融的液体降温，当降温到一定程度后分子的取向有序化，从而获得液晶态．熔致液晶有机分子溶解在溶剂中，使溶液中溶质的浓度增加，溶剂的浓度减小，有机分子的排列有序而获得液晶．

15、光致变色存储信息的基本原理以及如何实现的信息存储？

由于有机构质在结构上千差万异，因而光致变色机理也多有不同。宏观上可分为光化学过程变色和光物理过程变色两种。

光化学过程变色较为复杂，可分为顺反异构反应、氧化还原反应、氧化还原反应、离解反应、环化反应以及氢转移互变异构化反应等等。以及氢转移互变异构化反应等等。

光物理过程的变色行为，通常是有机物质吸光而激发生成分子激发态，主要是形成激发三线态，而某些处于激发三线态的物质允许进行三线态-三线态的跃迁，此时伴随有特征的吸收光谱变化而导致光致变色。

光致变色存储信息的基本原理是：理想的光致变色物质作为存储介质时需具有两个光吸收带，在波长为λ 1 的光照射下，存储介质内状态1完全转变为状态2，在波长为λ 2 的光照射下，介质由状态2 完全回到状态1：

首先用波长为λ1 的光照射，此时介质均由状态1转变为状态2。然后，我们就可以进行信息的写入工作。方法是通过λ1 的光(写入光)作为二进制编码的信息写入，使被λ 2 光照射的部分内状态2逆转为状态l，它就反对应于二进制编码的“1”，而末被λ2 光照射的部分仍处于状态2，它就是对应于二进制编码的“0”。由于这两种状态指定为与二进制的“0”与“1”相对应，而不同数量的“0”与“1”组成的数字就是信息的数字化了，这就是光致变色可以存储信息的基本原理。

17、结合反应式简答不溶不熔高性能芳香族聚酰亚胺薄膜制备工艺

聚酰亚胺的中间体聚酰胺酸（PAA），具有在高浓度下可溶于如N，N-二甲基乙酰胺（DMAC）非质子极性溶剂中的特点。在此阶段成膜后，通过加热或化学环化可以容易地得到耐热性PI。

18、名词解释

智能型高分子材料

凝胶（Gel）柔软而具有一定强度，在溶剂中不溶解，加热不熔化的轻度化学交联的聚合物

溶胶（Sol）分散介质为液体的胶体分散体系称为液溶胶或溶胶

光固化或光交联指单体、低聚体或聚合体基质在光诱导下的固化过程。

药物输送系统(DDS)

高密度聚乙烯主链中平均每1000个碳原子仅含几个支链，密度通常为

0.946~0.976g/cm3的聚乙烯。

结构材料以强度、硬度、塑性、韧性等力学性质为主要性能指标的工程材料的统称

功能材料指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、

生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主

要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。

智能型高分子材料

控时型破裂系统

甲壳型液晶高分子

负性光敏聚酰亚胺指这类光刻胶膜经掩膜曝光后，其曝光区发生交联反应，导致溶解性能下降或不溶，选用适当的显影液，把非曝光区胶膜溶解去掉，而曝光区留下来成为光刻图形。

Zieler-Natta催化剂由三乙基铝与四氯化钛组成，可以使难以自由基聚合或离子聚合的烯类单体聚合，是一种优良的定向聚合催化剂。