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2019-2020年高中化學(xué)（大綱版）第二冊 第八章 合成材料 第三節(jié)新型有機高分子材料(備課資料) 1.離子交換樹脂 離子交換樹脂是在溶液中能將本身的離子與溶液中的相同電荷離子起互換作用的合成樹脂。離子交換樹脂分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂是含有磺酸基(—SO3H)、 羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基團的樹脂，它們以氫離子換取溶液中的金屬離子或其他陽離子。如(R為樹脂母體)： R—SO3H＋NaClR—SO3Na＋HCl 陰離子交換樹脂含有胺基(—NH2)、季胺基〔—N(CH3)3OH〕或亞胺基(—NRH)等堿性基團的樹脂，它們能以O(shè)H－交換水中的各種陰離子，如： R—CH2N(CH3)3OH＋HClR—CH2N(CH3)3＋H2O 離子交換樹脂使用到一定程度后，便不能再使用了。但可以用稀鹽酸、稀硫酸(用于陽離子交換樹脂)、氫氧化鈉(用于陰離子交換樹脂處理樹脂，進行再生)。 2R—SO3Na＋H2SO4(稀) 2R—SO3H＋Na2SO4 R—CH2N(CH3)3Cl＋NaOHR—CH2N(CH3)3＋NaCl 離子交換樹脂不僅可以用來處理水，還可以用來從工業(yè)廢水中提取分離稀有金屬和貴重金屬。 2.導(dǎo)電聚合物 xx年諾貝爾化學(xué)獎授予美國化學(xué)家黑格、馬克迪爾米德及日本化學(xué)家白川英樹，他們的研究成果是在有機聚合物中摻入碘等雜質(zhì)，使聚合物具有導(dǎo)電性能。由于聚合物材料具有良好柔韌性，易加工成型，將來人類可制造單分子組成的晶體管和其他電子元件，從而極大提高計算機的運算速度，屆時計算機可縮小到能裝在一只“手表”里。 3.智能高分子材料 在材料科學(xué)領(lǐng)域，我們會經(jīng)常聽到一個新鮮的名詞：智能高分子。什么是智能高分子？我們不妨來看以下幾個例子： 傳統(tǒng)的固定創(chuàng)傷部位的器材是石膏繃帶，現(xiàn)在我們采用一種形狀記憶樹脂來代替石膏，做法是：先將形狀記憶樹脂加工成創(chuàng)傷部位形狀，用熱水或熱風(fēng)加熱使其軟化，施加外力使它變形為易于裝配的形狀，冷卻固化后裝配到創(chuàng)傷部位，再加熱便可恢復(fù)原始狀態(tài)，起固定作用。同樣，加熱后變軟，取下也十分方便。再如，利用像聚乙炔、聚吡咯(PPY)、聚苯胺(PAn)等導(dǎo)電聚合物制成的官能窗，能在夏季調(diào)節(jié)為深色，吸收部分日光，以保持室內(nèi)涼爽；冬季白天調(diào)成透明，讓可見光和紅外線進入室內(nèi)而取暖；冬季夜間調(diào)成深色，不讓室內(nèi)熱量通過紅外線輻射而逸散于室外，起到保暖作用。又如在空戰(zhàn)中一旦局部負(fù)傷也能自動修復(fù)的飛機蒙皮；醫(yī)學(xué)和仿生學(xué)上制成眼球中人造的玻璃體、角膜以及視網(wǎng)膜，等等。顯然，上面所說的這些能夠感知環(huán)境變化，通過自我判斷和結(jié)論，實現(xiàn)自我指令和自我執(zhí)行的高分子材料便被稱之為智能高分子材料。 九十年代以來，發(fā)達國家大力加強了智能高分子材料的開發(fā)和研究，具有各種智能的高分子材料在信息、電子、海洋科學(xué)、宇宙、生命科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用?？茖W(xué)家預(yù)言，智能高分子材料的開發(fā)和應(yīng)用孕育著新一代技術(shù)革命。