1.1分离功能材料

分离功能材料是化学功能材料中中历史最久的品种。在 1935 年第一种有机离子交换树脂报道[1]以后，离子交换树脂的合成技术得到了快速发展，无机和天然的离子交换剂被逐步被取代。40 年代初，出现了大孔型离子交换树脂[1]，50年代初合成成功了离子膜80 年代进一步发展了高效高分子吸附剂和生物分离介质等新型高效离子交换剂。

离子交换树脂的种类繁多。一般根据键合到高分子骨架上的离子基团的性质的不同，可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。在这两类以外，还诞生了氧化还原树脂、螯合树脂、两性树脂、蛇笼树脂、热再生树脂、磁性树脂等。 离子交换树脂中聚合物骨架稳定，可逆交换反应能在树脂上反复进行，使用寿命长，可以简化生产流程，缩短生产时间，提高生产效率和产品质量。在湿法冶金[2]、有机合成[3]、食品工业[4]、制药工业[5]等方面有广泛的用途。

高分子吸附剂和生物分离介质也属于离子交换树脂。高分子吸附剂（或称吸附树脂），可对天然药物进行提取、分离和脱色[6]，对工业废水进行分离净化[7]。生物分介质是以亲和层析介质为代表的一类生物活性物质分离纯化载体，它是生命科学研究中不可缺少的材料，如可用于分离胰岛素[8]等，有力的促进了生物科学的发展

1.2功能高分子的结构

功能高分子之所以有这些特殊的”功能”，与这些高分子材料的结构有关。高分子材料是否具有良好的特定性质与功能，很大程度上取决于所设计的功能高分子的结构及其制备方法。

功能高分子材料的结构包括高分子骨架及与高分子骨架相结合的特定的功能基。已经应用的高分子骨架材料有：聚苯乙烯，聚乙烯醇，聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸及它们的衍生物，聚乙二醇，聚氨基酸，聚氯乙烯，聚 4-乙烯基吡啶，和各种酚醛树脂。除上述合成聚合物外，还有纤维素、葡聚糖、琼脂、卡拉胶等天然聚合物，以及二氧化硅、表面带有有机基团的多孔玻璃等无机聚合物。

在这些用作载体的合成聚合物中，几乎 80％以上的高分子骨架都采用聚苯乙烯[9]，由此可见这一类载体在应用上的广泛性和重要性。同其它聚合物载体相比，聚苯乙烯型高分子有一个重要的优点：芳环可以很容易地经功能基化后得到多种活性高、选择性好的试剂。另外，单体苯乙烯可由石油化工大量制得，来源方便而价廉；苯乙烯可与二乙烯苯等交联剂共聚合，制得不同交联度的共聚物；使用不同的致孔剂，调节致孔剂用量可以制备不同表面积、孔径、孔容等各种孔结构的树脂；调节聚合表面活性剂的品种和用量及搅拌速度可以制得大小不同的粒径均匀的珠体。

与高分子骨架相连的特定的功能基决定了该功能高分子的特定性质。聚苯乙烯分子中的苯环比较活泼，可以进行一系列的芳香取代反应，如磺化、氯甲基化、卤化、硝化、锂化、烷基化、羧基化、氨基化等，得到很多种性质不同的功能化树脂。例如，对苯环依次进行硝化和还原反应，可以得到氨基取代聚苯乙烯[10]；在 N,N,N#8217;,N#8217;-四甲基乙撑二胺（TMEDA）存在的条件下与丁基锂反应，可以得到含锂的聚苯乙烯[10]，该聚合物可以进一步与卤代烃、环氧、酰氯等结构的化合物反应，得到更多种活性聚合物。另外，与氯甲醚反应得到的氯甲基聚苯乙烯还可以与含巯基，有机胺，羧基的化合物反应，得到一系列的衍生物。图 1-1 是聚苯乙烯骨架上引入各种功能性基团的反应示意图。

1.3 1.3功能性高分子的制备