苯乙烯-苯磺酸-胺三元共聚物的合成与吸附性能研究(2)
1.1 功能高分子材料
功能高分子材料出现至今已有近80年的历史[1]，它涉及的范围广泛、品种繁多，迄今为止，还没有统一的分类方法。一般按照功能和应用特点进行分类，比如，日本著名的功能高分子材料专家中村茂夫将功能高分子材料分为力学功能材料、化学功能材料、物理化学功能材料、生物医用功能材料等四大类。
功能高分子材料之所以具有这些特殊的“功能”，与这些高分子材料的结构密切相关。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，聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸及它们的衍生物，聚氯乙烯，聚乙烯醇，聚乙二醇，聚氨基酸和各种酚醛树脂。除上述合成聚合物外，还有纤文素、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。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。如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、氯甲基化等，得到很多种性质不同的功能化树脂。
1.2 离子交换树脂
1.2.1 离子交换树脂概述
离子交换剂是一类能发生离子交换的物质，分为无机离子交换剂（如沸石）和有机离子交换剂，有机离子交换剂又称离子交换树脂，它是一类带有可离子化基团的三文网状高分子材料，其外形一般为颗粒状，不溶于水和一般的酸、碱，也不溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙酮和烃类溶剂。常见的离子交换树脂的粒径为0.3～1.2nm[2-3]。一些特殊用途的离子交换树脂的粒径可能大于或小于这一范围。离子交换树脂具有一般聚合物所没有的新功能——离子交换功能，本质上属于反应性聚合物。
离子交换树脂的催化功能就是依据离子交换而来的，用它作催化剂，产品易与催化剂分离，催化剂再生容易，使用寿命长，对设备腐蚀作用小，能消除或减少对环境的污染。凡是为通常酸、碱所能催化的反应，也可为含有相似基团的离子交换树脂所催化。离子交换树脂中具有活性的离子，是处于溶剂化状态，相似于一般电介质溶液中的自由离子；离子交换树脂中的相反离子，按酸、碱类似的均相催化机理进行反应。离子交换树脂的催化作用，是基于在高分子骨架上活性基团的活动离子与反应物分子生成不稳定的络合物。在离子交换树脂催化剂中，磺酸型阳离子交换树脂是常用的催化树脂，它不仅具有优良的催化作用，在某些情况下，还能显示出独特的催化效能。
1.2.2 离子交换树脂发展简史
离子交换现象早在18世纪中期就为汤普森（Thompson)所发现[4]。直至1935年亚当斯(Aclams)[5]和霍姆斯（Holmes)[6]研究合成了具有离子交换功能的高分子材料，即第一批离子交换树脂——聚酚醛系强酸性阳离子交换树脂和聚苯胺醛系弱碱笥阴离子交换树脂。20世纪60年代，离子交换树脂的发展又聚得了重要突破，美国罗姆－哈斯公司（Rohm & Hass)和拜耳公司(Bayer)合成了一系列物理结构和过去完全不同的大孔结构离子交换树脂[7]，这类树脂除具有普通离子交换树脂的交换基团，同时还有像无机和碳质吸附剂及催化剂那亲的大孔型毛细孔结构，使离子交换树脂兼具了离子交换和吸附的功能，为离子交换树脂的广泛应用开辟了新的前景。
我国从1958年起建立了第一家离子交换树脂生产厂以来，目前有离子交换树脂生产厂有60～70家，可生产100多个牌号的离子交换树脂[8]。经济改革后，在高度分散的市场中，2002年在江苏省，我国出现了销量超过万吨的大厂，并有3～4家生产厂达到5000吨以上，表明我国是具有实力的离子交换树脂生产大国。江苏、浙江沿海地区及河北、天津是离子交换树脂的主要产地[9]。目前，我国离子交换树脂行业生产已进入良性循环，不但产量提高，而且有些企业还具备出口自主权，摆脱了依赖中间渠道出口的制约，直接走进了国际市场大舞台。还有一些产品获得认可，利用外资企业的包装，中国产品以外国牌号出口，表明中国产品的质量达到了国际技术指标。