功能高分子

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范文一:功能高分子

1.功能高分子概述

功能高分子材料是指那些具有独特物理特性(如光,电,磁灯)或化学特性(如反应,催化等)或生物特性(治疗,相容,生物降解等)的新型高分子材料

主要研究目标和内容:新的制备方法研究,物理化学性能表征,结构与性能的关系研究,应用开发研究。

2.构效关系分析

官能团的性质与聚合物功能之间的关系,功能高分子中聚合物骨架的作用,聚合物骨架的种类和形态的影响。

3.什么叫反应型高分子?应用特点?

反应型功能高分子材料是指具有化学活性,并且应用在化学反应过程中的功能高分子材料,包括高分子试剂和高分子催化剂。

应用特点:具有不溶性,多孔性,高选择性和化学稳定性,大大改进了化学反应的工艺过程,且可回收再用。

4.常用的氧化还原试剂,卤代试剂,酰基化试剂分别有哪些?

常用的氧化还原试剂:醌型,硫醇型,吡啶型二茂铁型,多核芳香杂环型。

卤代试剂:二卤化磷型,N-卤代酰亚胺型,三价碘型。

酰基化试剂(分别使氨基,羧基和羟基生成酰胺,酸酐和酯类化合物):高分子活性酯和高分子酸酐。

5.高分子酸碱催化剂的制备及应用

阳离子交换树脂:苯乙烯与少量二乙烯基苯共聚,可得到交联聚苯乙烯,将交联聚苯乙烯制成微孔状小球,再在苯环上引入磺酸基、羧基、氨基等,可得到各种阳离子交换树脂。 CH=CH2

CH=CH2+2

CH-CH222CH-CH2-CH-CH222222

交联苯乙烯 P+ H2SO4(发烟)PSO3H+ H2O

交联苯乙烯

阳离子交换树脂还能代替硫酸作催化剂,产率高,污染少,便于分离

阴离子交换树脂:在交联苯乙烯分子中的苯环上引入季铵碱基,则得到阴离子交换树脂 P

交联苯乙烯

2强酸性阳离子交换树脂水处理剂、酸性催化剂PCH2ClPCH2N+(CH3)3Cl-PCH2N+(CH3)3OH-

强碱性阴离子交换树脂

水处理剂

阴离子交换树脂还能作为碱催化剂

离子交换树脂的用途:水处理——重水软化,污水去重金属离子,海水脱盐,无离子水的制备

作为酸碱催化剂的用途:酯化反应,醇醛缩合反应,环氧化反应,水解反应,重排反应

6.导电的基本概念

材料的导电性能通常是指材料在电场作用下传导载流子的能力,导电能力的评价采用电导(用西门S表示)或者阻抗(在纯电阻情况下用欧姆R表示)为物理量纲进行表述。

7.复合型导电高分子材料(P60-68),电子导电型聚合物,离子导电型聚合物的结构,导电原理及应用

复合型导电高分子材料:

结构:分散复合结构,层状复合结构,表面复合结构,梯度复合结构

导电原理:渗流理论,隧道导电理论,PTC效应(热膨胀说,晶区破坏说)

应用:复合型导电塑料,复合型导电橡胶,复合型导电涂料,导电粘合剂。

点导电聚合物:

结构特征:分子内具有非常大的共轭π电子体系。

原理见P71-72

应用见P80-84

8.离子导电聚合物的构成?起导电作用的部分?原理?

以正负离子为载流子的导电高分子,又叫聚合物电解质

原理 在外加电场驱动力作用下,通过聚合物内部的离子的定向移动实现导电

离子导电聚合物的导电机理

 自由体积理论

• 在一定的温度下聚合物分子要发生一定幅度的振动,其振动能量足以抗衡来自周围

的静压力,在分子周围建立起一个小的空间来满足分子振动的需要,这个小空间被称为自由体积。

• 离子的传输主要在无定型状态中受聚合物链段运动控制时,离子就是通过热振动产

生的自由体积而定向迁移。

自由体积越大,越有利于离子的扩散运动,从而增加离子电导能力,体系电导率增加。

 螺旋隧道模型

 聚合物络合理论

• 聚合物电解质中物质的传输主要发生在无定形区。在阳离子的运动过程中,高分子

链段和阳离子的络合、解离过程为主要决定过程。

• 例如:电解质阳离子先同聚合物链上的电负性大的基团络合,在电场的作用下,随

着聚合物链段的热运动,电解质的阳离子与极性基团发生解离,再与别的链段发生络合。在这种不断的络合-解离-再络合的过程中,阳离子实现定向移动。

9.电致发光高分子材料的结构,原理及其应用

• 有机、聚合物薄膜EL器件是通过电子、空穴载流子的注入和复合而发光的器件的结构包括单层和多层两大类。

• 单层EL器件由阴极、发射层和阳极组成。为了提高载流子的注入效率和发光效率在阴极或阳极与发射层之问加入电子输运层或空穴

输运层,从而得到了双层或多层EL器件

原理和应用详见书本P115-127

原理:1.载流子的注入从阴极和阳极注入

2.载流子的迁移电子和空穴分别向发光层迁移

3.载流子的空穴和迁移电子在发光层中相遇复合并产生激子

4.激子将能量传递给发光分子并激发电子从基态跃迁到激发态

5.电致发光激发态能量通过辐射耗散产生光子释放出光能

应用:主要材料:空穴注入材料,电子注入材料,电子传输层材料,荧光或磷光发射层材料;辅助材料:电子和空穴阻挡层材料,在发光层添加荧光染料和磷光染料

10.高分子液晶的构成,分类,原理及其应用

液晶高分子

定义:某些液晶分子可连接成大分子,或者可通过官能团的化学反

应连接到高分子骨架上。这些高分子化的 液晶在一定条件下仍可能保持液晶的特征,就形成 高分子液晶。

构成:致晶单元+ 高分子链

11.溶致型侧链高分子液晶,溶致型主链高分子液晶,热致型侧链高分子液晶,热致型主链.高分子液晶分别用于哪些方面

(详见P162-175)

1..溶致型侧链高分子液晶最重要的应用在于制备各种特殊性能高分子膜材料和胶囊,用于混合物的分离纯化和药物的控制释放。

2.溶致型主链高分子液晶:能够从这种液晶态溶液中纺出具有很高拉伸强度和很好热稳定性的纤维。

3. .热致型主链高分子液晶:由于其良好的力学性能,高机械强度,以及物理和化学

稳定性、高尺寸稳定性,首先在电子工业中得到应用,用于制作高精确度的电路多接点接口部件。

4. 热致型侧链高分子液晶:

(P180-183)5.特殊应用:作为高性能工程材料的应用; 在图形显示方面的应用;在我呢度和化学敏感器件制作方面的应用;高分子液晶最为信息存储介质;高分子液作为色谱分离材料

12.什么叫膜材料,分离的概念,原理

概念:膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术

原理: 膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于,膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生相的变化和添加助剂。 本题答案来自百度百科仅供参考

13.膜分离的过程与机制,驱动力为?

(详见P190-191)

过程:微滤

鉴于微孔滤膜的分离特征,微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物,以达到净化、分离、浓缩的目的。

具体涉及领域主要有:医药工业、食品工业(明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等)、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。 超滤

早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来,随着超滤技术的发展,如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。

纳滤

纳滤的主要应用领域涉及:食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保工业……

反渗透

由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点,在国民经济各个部门都得到了广泛的应用,主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩,主要应用领域包括以下:食

品工业、牛奶工业、饮料工业、植物(农产品)深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水

其他

除了以上四种常用的膜分离过程,另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。

机制:过筛分离机制,溶解扩散机制,选择性吸附机制。

驱动力:浓度差驱动力,压力差驱动力,电场驱动力。

14.什么叫光敏高分子?

光敏性高分子(photosensitive polymer, light-sensitive polymer)又称感光性高分子,是指在吸收了光能后,能在分子内或分子间产生化学、物理变化的一类功能高分子材料。而且这种变化发生后,材料将输出其特有的功能。从广义上讲,按其输出功能,感光性高分子包括光导电材料、光电转换材料、光能储存材料、光记录材料、光致变色材料和光致抗蚀材料等。

15.光敏涂料和光敏胶的组成以及各部分的作用?

光敏材料的基本组成中除了可以进一步聚合成膜的预聚物为主要成分外,一般还包括假哦劣迹、稀释剂、光敏及或者引发剂、热阻聚剂和调色染料。其中预聚物经聚合或者脚裂反应后成为涂层的主体,决定涂料的基本力学性能;交联剂主要起使线性预聚物发生交联构成网状结构,并固化的作用,对哦固化过程和涂层的性质产生影响;稀释剂仅起到调节涂料涂刷性质的作用;而光敏剂和光引发剂能够提高光固化速度、调节感光范围;热阻聚剂是为了防止涂料体系发生聚合或者热交联反应;调色颜料用来改变涂层外观。

光敏胶又称为感光胶黏剂,是一种光能固化的胶黏剂,起作用原理与光敏涂料相同。考虑到胶黏性能,所用的预聚物有所不同。其中紫外光感性胶黏剂有韩不饱和键的单体或者线性预聚物、交联剂、光敏剂、引发剂、改性剂等组成。

16.光致抗蚀剂

光致抗蚀剂是以后总用于光加工工艺中队加工材料表面临时选择性保护的涂料,是线代加工工业中的重要功能材料之一。

17.什么叫吸附高分子材料?

吸附性材料主要指那些对某些特定离子或分子有选择性亲和作用使两者之间发生暂时或永久性结合,进而发生各种功效的材料。

18.非离子型吸附树脂的结构特征?吸附何物质?(P275)

分子结构中不包含离子性基团 也不包括含有配位原子,具有螯合功能的树脂

按照聚合物骨架的类型进行划分包括聚苯乙烯型、 聚丙烯型、 以及其他类树脂 微观结构为交联三维网状结构

可用来分离有机物。例如,含酚废水中酚的提取,有机溶液的脱色等等。

可选择性地吸附酒中分子较大或极性较强的物质,较小或极性较弱分子不被吸附而存留。

19.如何合成离子型高分子吸附树脂?(P288)

 阳离子交换树脂制备方法

苯乙烯与少量二乙烯基苯共聚,可得到交联聚苯乙烯

将交联聚苯乙烯制成微孔状小球,再在苯环上引入磺酸基、羧基、氨基等,可得到各种阳离子交换树脂

 阴离子交换树脂

在交联苯乙烯分子中的苯环上引入季铵碱基,则得到阴离子交换树脂

20.如何使离子型高分子树脂再生?

使用过的阴、阳离子交换树脂可分别用NaOH、HCl溶液再生,以便继续使用 PCH2N+(CH3)3Cl-再生PCH2N+(CH3)3OH-+ Cl-阴离子交换树脂

PSO3Na再生PSO3

H

+ Na+

阳离子交换树脂

21.离子型高分子树脂的应用

水处理——重水软化,污水去重金属离子,海水脱盐,无离子水的制备

22.高吸水性树脂的结构特征?吸水原理?(P294)

原理:阶段一 较慢。通过毛细管吸附和分散作用吸水。

阶段二 水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,

亲水基团离解, 离子之间的静电排斥力使

树脂的网络扩张

阶段三 随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零;而网络扩张的同时,其

弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡

23.常见的高吸水性树脂有哪些?

淀粉类:淀粉—丙烯腈接枝聚合水解物

淀粉—丙烯酸共聚物

淀粉—丙烯酰胺接枝聚合物

纤维素类:纤维素接枝共聚物

纤维素衍生物交联物

聚丙烯酸类:聚丙烯酸钠交联物

丙烯酸—乙烯醇共聚物

丙烯腈聚合皂化物

聚乙烯醇类:聚乙烯醇交联聚合物

乙烯醇—其它亲水性单体接枝共聚物

其它:多糖类(琼脂糖、壳多糖)、蛋白质类等

女性及婴儿卫生用品 医用吸水胶布 植物养护泥 各式吸潮剂 吸水膨胀橡胶

24.医用高分子概述(P303)

范文二:功能高分子论文

可生物降解的塑料材料——聚乳酸(PLA)

(08化工1班 田佳丽 200815220113)

【摘要】随着工农业的高速发展,塑料的应用越来越广,但由于塑料不易分解和不易回收,使白色污染越来越严重,因而生物降解塑料这一领域的研究和发展正成为人们普遍关注的焦点。本文主要介绍了以天然聚合物PLA合成、性质及其主导的生物降解塑料的一些特性及应用。

【关键字】生物降解塑料 天然聚合物PLA PLA合成 PLA性质

塑料由于其独特的加工和机构性能, 广泛应用于工农业和人们的日常生活中[1]。随着塑料工业的不断发展,塑料的需求量也随之大量增加,从而带来了两方面严重的影响。

首先由于塑料不易分解也不易回收,塑料废弃物成为污染环境的有害垃圾,对土壤、海洋以及空气的污染巨大,造成了破坏生态平衡的后果。其次塑料工业以石油资源为基础,而到廿一世纪上半期,石油和天然气将面临可能枯竭的窘境,塑料工业也面临着原材料短缺的局面[2]。

另外,随着现代农业科学技术的发展,塑料薄膜的使用逐渐深入到农业生产的各个领域。农膜主要以化纤为原料,其主要成分是聚丙烯,聚氯乙烯以及聚乙烯,可在田间残留几十年不降解。连年不降解的碎膜逐年累积于土壤耕层造成土壤板结、通透性变差、根系生长受阻,后茬作物减产,有些作物减产幅度达到20% 以上,并且这一情况正在进一步恶化。曾给农业生产带来福音的“白色革命”在极大地促进我国农业生产发展的同时,也给我国的生态环境带来了无尽的废弃物。由于这些废弃物在自然条件下难以降解, 普通塑料在200-400a的时间里才能完全降解, 大多数塑料制品在10a之内其50%-60%将转化为废弃塑料, 那么全世界2000年2亿t的塑料产量在2010年将产生1亿t的废弃物, 而我国1000万t的塑料也将产生少至100万t多至500万t的废弃物, 这就造成了所谓的“ 白色污染” [3]。如此严重的“ 白色污染” , 不仅阻碍塑料工业的发展, 且造成资源的浪费, 环境恶化。在许多国家, 不少地方性和全国性立法机关已采取行动促使人们开展大量的研究和开发工作, 寻找可生物降解的塑料来替换目前所使用的塑料。

生物降解塑料是一类可悲环境中的细菌、霉菌、藻类等微生物分解,最终生成对话经无污染的物质塑料[4]。它的降解机理是生物降解塑料被细菌、霉菌等作用消化吸取的过程,是生物物理和生物化学反应。微生物侵蚀塑料制品组分后,由于生物细胞的增长使聚合物组分水解、电离或质子化从而发生机械性破坏,分裂成低聚物碎片,聚合物分子结构不变,这是聚合物的生物物理作用而发生的降解过程。真菌或细菌分泌的酶使非水溶性聚合物分解或氧化降解成水溶性碎片,生成新的小分子化合物直至最终分解成二氧化碳和水,这种降解方式属生物化学降解方式[5]。

生物降解塑料根据其降解机理和破坏形式,可分为完全生物降解塑料和生物崩坏性(致劣性)塑料两种[6]。生物塑料是在微生物作用下生成的塑料,或者是以淀粉等天然物质为基础生产的塑料,大到电视机的支架、电脑框体,小到小摆件、厨房垃圾袋等[7]。与烃类聚合物不同,生物聚合物可被微生物破解并用作堆肥。生物塑料不仅对环境友好,其对肌体的适应性也非常好,可望用于生产可被肌体吸收的术后缝合线等医用产品。而羰基生物降解塑料可定义为含有可降解添加剂的石油基塑料。从材料发展前景看,天然聚合物聚乳酸PLA等聚合物将主导生物塑料市场。现正在开发更多的生物树脂与传统聚合物的混配物[8]。

下面对天然聚合物聚乳酸PLA的性质、合成及其主导的生物降解塑料特性做一下介绍。

1、聚乳酸(PLA)的基本性质

单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基,多个乳酸分子在一起,-OH与别的分子的-COOH脱水缩合,-COOH与别的分子的-OH脱水缩合,就这样,它们受拉力形成了聚合物,叫做聚乳酸。 聚乳酸也称为聚丙交酯,属于聚酯家族。聚乳酸(PLA)是以微生物的发酵产物L-乳酸为单体聚合成的一类聚合物,是一种无毒、无刺激性,具有良好生物相容性,可生物分解吸收,强度高,不污染环境,可塑性加工成型的高分子材料。具有良好的机械性能,高抗击强度,高柔性和热稳定性,不变色,对氧和水蒸气有良好的透过性,又有良好的透明性和抗菌、防霉性,使用寿命可达2-3年。聚乳酸(PLA)是一种真正的生物塑料,30天内在微生物的作用下可彻底降解生成CO2和H2O[9]。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,

原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染,而且产品可以生物降解,实现在自然界中的循环,因此是理想的绿色高分子材料。

2、聚乳酸的合成

聚乳酸生产是以乳酸为原料,传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料,目前美、法、日等国、家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸,进而生产聚乳酸。较为成熟的方法有:直接缩聚法和非溶剂法。

(1)直接缩聚法

直接聚合法早在20世纪30~40年代就已经开始研究,但是由于涉及反应中产生的水的脱除等关键技术还未能完全解决,故产物的分子量较低(均低于4000),强度极低,易分解,无实用性。

日本昭和高分子公司采用将乳酸在惰性气体中慢慢加热升温并缓慢减压,使乳酸直接脱水缩合,并使反应物在220~260 ℃,133Pa下进一步缩聚,得到相对分子质量4000以上的聚乳酸。但是该法反应时间长,产物在后期高温下会老化分解,变色,且不均匀。日本三井东压化学公司采用溶液聚合法使乳酸直接聚合得到聚乳酸。日本还拥有多项制造无催化剂的高分子聚乳酸专利技术[10]。

直接法的主要特点是合成的聚乳酸不含催化剂,但反应条件相对苛刻。近几年来,通过技术创新与改进,直接聚合法取得了一定的进展,离真正大批量工业化生产为期不远了。

(2)非溶剂法

使乳酸生成环状二聚体丙交酯,在开环缩聚成聚乳酸。早在20世纪中叶,杜邦公司的科研人员就用开环聚合法获得了高分子量的聚乳酸。近年来,国外对聚乳酸合成的研究主要集中在丙交酯的开环聚合上。

德国Boeheringer Zngelhelm公司用此法生产的聚乳酸系列产品以商品名Resomer出现在市场上;美国Cargill公司用此法生产的聚乳酸经熔喷与纺粘后加

工,开发了医用元纺布产品;而我国能够合成高分子聚乳酸的仅有中山大学高分子研究所等3家。开环聚合多采用辛酸亚锡作引发剂,分子量可达上百万, 机械强度高,聚合分两步进行:

第一步是聚乳酸经脱水环化制得丙交酯

;

第二步是丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯

;

2、聚乳酸的生物降解性

PLA由乳酸(LA)聚合而成,由于LA具有璇光性,与其对应的PLA也有3种,即右旋PLA(D-PLA)、左旋PLA(L-PLA)和内消旋PLA(D,L-PLA)。常用易得的是L-PLA和D,L-PLA。纯L-PLA具有良好的刚性和强度,但缺点是易脆性断裂;其降解产物L-LA能被人体完全代谢,无毒、无组织反应[11]。D,L-PLA是无定形聚合物,强度和模量较低,只能用超高物质的量的材料与无机颗粒料共混,制备成复合材料才能作为实际应用。由于PLA的璇光纯度与产品的使用性能密切相关,所以在PLA形成事,通过控制不同分子构象的相对比例可获得适应于不同使用目的的塑料母料[12]。

PLA的物理性能介于聚对苯二甲酸类塑料(PET)和尼龙塑料(PA-6)之间结晶度大,有良好的抗溶性、防潮性、透气性,还具有一定的阻燃性和抗紫外性;PLA的强度、机械性能、降解速率等可通过相对分子质量控制,共聚体的组成及配比可方便调节;PLA的熔点较高,一般加工温度可控制在170-230℃之间,热稳定性好,可用普通设备吹塑、吸塑、挤出纺丝、注塑和发泡等;PLA也适用于高速熔融纺丝制成纤维,拉伸强度优良,具有良好的印刷性能和二次加工性能;另

外,PLA薄膜还拥有极好的光泽性和透明度,外观和PST薄膜相当[13]。PLA在常温下性能稳定,但在高于55℃或富氧及微生物的作用下会迅速自动降解,最终生成二氧化碳和水;随后在光合作用下,它们又称为淀粉的起始原料,是一种完全自然循环型的绿色材料。此外,PLA还可使产品表面形成弱酸环境,是唯一具有优良抑菌及霉特性的生物降解塑料。

聚乳酸在生态学上的应用是作为环境友好的完全生物降解性塑料取代在塑料工业中广泛应用的生物稳定的通用塑料。聚乳酸塑料是热塑性塑料,具有与聚乙烯和低密度聚苯乙烯相似的性能。聚乳酸塑料可以采用通用塑料的通用设备进行挤出、注射、拉伸、纺丝、吹塑等加工成型。通过双向拉伸成型的薄膜,其透过率超过90 % ,在100 ℃温度下,其外形尺寸不发生变化。聚乳酸塑料对人体无毒无害,最适合加工成一次性饭盒及其它各种食品、饮料的包装材料,也可用于休闲用品,如:钓鱼、野外旅行用具等。聚乳酸塑料还可用于生产仿棉纤维以及纺羊毛、纺丝绸纤维,也可与其它天然纤维混纺。这种聚乳酸纤维织物不仅抗皱性强,而且透气性好,穿着舒适。聚乳酸塑料在工农业生产领域应用广泛,由于聚乳酸塑料韧性好,故而适合加工成高附加值的薄膜。使用聚乳酸塑料农用薄膜最明显的优点是不象目前大量使用的聚乙烯和聚氯乙烯那样造成环境的污染,这种薄膜在使用几年后可自动降解,不会污染土地和水源。聚乳酸塑料还可用作林业木材、水产用材和土壤、沙漠绿化的保水材料。

3、聚乳酸的应用与研究展望

聚乳酸因其良好的生物降解性和优异的力学性能而倍受人们广泛的关注,而且聚乳酸在所有生物可降解聚合物中熔点最高、结晶度大、透明度极好,很适合做纤维、薄膜及模压制品等,加上它能够用于更新的资源合成,所以人们正把更多的注意力转移到其生物降解性能的研究。

PLA作为生物降解性材料的重要地位已是不言而喻的。它是一种新型环境友好、具有生物功能的可降解性材料,同时聚乳酸的成功开发和应用,为解决资源短缺、生存环境保护及废弃物处理提供了—个非常好的方法。由于聚乳酸是一种可完全生物降解脂肪族聚酯类高分子材料,在自然环境下,通过微生物、水等介质逐渐降解成小分子聚合物,并最终降解为对环境无害的二氧化碳和水。聚乳酸的研究和开发有望为解决环境污染问题提供一条新的途径。因此它被称为新型跨

世纪的环保材料,而且迄今为止它是最名副其实的由人工合成的有机高分子“绿色产品”和“环保产品”。聚乳酸及其共聚物的合成途径和制备方法的研究及开发是高分子材料特别是生物材料的—个重要发展方向,开发经济、生物相容性和降解性好的聚乳酸材料也将成为这个领域的热点。

参考文献

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范文三:功能高分子论文

功能高分子材料在现代中药中的应用

班级 08化工3班 姓名 樊玉祥 学号 200815220333

摘要:将高分子科学的发展成果引入中药以提高中药现代化水平和科技含量,发展高分子科学在中药中的应用。方法:总结分析近几年国内相关文章,介绍目前中药中高分子科学的应用状况。结果:高分子材料如高分子超滤膜、凝絮剂被越来越广泛地应用于中药分离提纯;高分子材料辅料已广泛应用于中药制剂成型中;由于中药剂型比较单一及中药成分的复杂性,高分子材料作为药物载体应用于中药中还不是很广泛。结论:高分子材料作为一种高分子量的有机材料具有特殊的性能,其中较好生物相容性和可降解能力的高分子材料正被日益应用到中药制剂中,并且取得很好效果,不仅从中药制剂的质量上,而且推动着稳定、可控的现代中药进程,其应用发展前途非常广阔。

一、前言

20世纪80年代以来,膜分离开始应用与中药制剂的生产。虽然该技术起步较晚,应用规模较小,但已受到人们极大的关注,其中尤以超滤膜的应用报道最多。在中药有效部位的提取、中药口服液、中药浸膏制剂等领域都有成功的实例。 目前国际上约有170多家公司、40多个研究团体从事传统药物的研究和开发工作,欧共体对草药进行了统一立法,加拿大和澳大利亚等国中医地位已经合法化,美国政府也已起草了植物药管理办法,开始接受天然药物的复方混合制剂作为治疗药的审理,这些为中药治疗药进入国际医药市场提供了良好的国际环境。中医药所具有的系统的理论体系。独特的诊疗方法、显著的临床疗效,正被越来越多的国家和地区所认识。

随着全球经济一体化进程的加快,特别是我国正式加入WTO,中国医药市场融入国际医药大市场的广度和深度将进一步增加。如何让具有传统优势和特色的中药大步走向世界,是每一位跨世纪中药学家不能不深思的大课题。我们从高分子材料科学出发,对其在中药中应用状况作一综述,以利用高分子材料科学的新发展,使其能运用到传统中药中,促进中药现代化进程。

二、提纯分离技术在中药质量控制中的应用

1、超滤膜分离

近年来,膜分离技术的发展。受到了人们的极大关注,尤其以超滤膜报道较多。

膜分离是一种高效、节能、无污染的新型分离技术。由于在膜分离过程中物质不发生相变,可在常温操作,因此特别适用于热敏性物质,如生物或药物成分的分离和提纯。其中的超滤是一种以压力为驱动力,根据相对分子质量的不同来进行分离的膜技术,超滤膜的孔径通常在3nm~ 300nm之间,选用不同孔径的超滤股,可以将相对分子质量在几百到几十万道尔顿之间的物质进行分离,超滤膜的工作压力为0.2~ 0.4Mpa。超滤的发展应用得益于高分子材料的发展。常用的膜材料为高分子材料,主要有聚丙烯腈(PAN)、聚醚酮、聚砜、聚酰胺、聚偏氟乙烯等。由于中药成分中胶质等粘性物质的含量很高,膜的污染较为严重,因此最好采用抗活性较好的膜材料如聚丙烯睛、磺化聚砜膜等。 上海原子核所用载留分子量为1万的超滤膜提取银杏中的黄酮苷,得到淡黄色的结晶体,替代了原来用的醇沉工艺。他们还用截留分子量为7万的超滤膜对炒枳壳中药液进行超滤除杂质的试验,药液含固量可下降30%~60%,达到预期的效果。金银花为常用的清热解毒药,其主要成分为绿原酸,相对分子质

量为354.3,采用截留分子量为1万的超滤膜进行分离,可除去其中的多糖、蛋白质等大分子杂质,有效成分收率比传统的醇沉法大幅度提高,由 67.8%提高到95.4%。在制备蛤蚧精口服液时,采用超滤制得的样品中人参皂苷的含量为1.764mg/ ml、原样品仅为1.386mg/ml。超滤使人参口服液的有效成分人参皂苷的含量由原工艺4.40mg/ml,提高到4.86mg/ml。另外,用超滤处理生脉饮口服液及用微滤处理肝复舒口服液,都能除去大量的微粒、细菌和其他杂质,使口服液的纯度和质量得以提高。郭立纬等将大孔树脂和超滤联用、粗制六味地黄丸,结果药液中70~ 76%的有效成分被富集,表明超滤在中药方面有较好的应用前景。

2、凝絮剂

中药的提取液中的杂质(主要杂质有蛋白质、鞣酸、果胶等大分子物质,它们在中药药液中大多以胶体形式存在),可以用壳聚糖絮凝除去。壳聚糖(简称 CTS)系甲壳素脱乙酰基的产物,由于具有良好的生物相容性、可降解性、成膜性及一定的抗菌消炎等性能,近年来越来越受到人们的青睐。壳聚糖作为絮凝剂已广泛应用于食品工业,如净化食品厂的废水、回收蛋白质等。张文清等将壳聚糖用于中药药液的提纯精制,以代替传统的水提醇沉法,并通过中试。

3、吸附剂

高分子材料应用于中药的又一个新技术是用作吸附剂对中药提取液中的化学成分进行分离纯化。大孔吸附树脂是一种不含交换基因,具有大孔结构的高分子吸附剂,其吸附性能与活性炭相似,它所具有的吸附性,与范德华力或氢键有关。它具有各种不同的表面性质,譬如疏水性的聚苯乙烯能将低极性的有机化合物吸附,主要依靠分子中的亲脂键、偶极离子及氢键的作用。由于是分子吸附,因而解吸容易。因此,欲分离的天然产物可依其分子体积的大小及吸附力的强弱,在一定规格的大孔吸附树脂上,以适当的溶剂洗脱而达到分离的目的。大孔吸附树脂是20世纪70年代末逐步应用到中草药有效成分提取分离中的一种分离纯化技术,常用型号有:D-101,D-201, MD-05271,CAD-40等,其特点是吸附容量大,再生简单,效果可靠,尤其适用于分离纯化苷类、黄酮类、皂苷类等成分及大规模生产。

作为一种分离手段,大孔吸附树脂分离技术正广泛地应用于中药生产中。徐世芳等曾将

约0.4~0.5ml/min,分别以水、70% 乙醇洗脱,采用紫外分光光度法测定西洋参皂苷含量。实验证实该法操作简便、方法可靠。邓少伟将川芎饮片的滤液加到已处理好的大孔吸附树脂(干膏和树脂的比例为1:15~20或药材和树脂的比例为1:2~3)上,慢慢滴加完后,先用水洗至还原糖反应呈阴性(Molish反应),改用30%乙醇洗至阿魏酸和川芎嗪全部洗脱完全(RP-HPLC法检测,

检测液中无阿魏酸和川芎嗪的色谱峰),合并30%乙醇洗脱液,减压回收乙醇后,得川芎总提取物,其中阿魏酸和川芎嗪约占25%~29%以上。

三、作为中药给药载体在中药制剂中的应用

1、透皮吸收给药载体

所谓透皮给药系统(Trans dermal Therapeutic Systems,TTS)是指在皮肤表面给药,使药物以恒定速度(或接近恒定速度)通过皮肤各层,进入体循环产生全身或局部治疗作用的新剂型。TTS是无创伤性给药的新途径,其优点表现为:药物吸收不受消化道内pH、食物和药物在肠道移动时间等复杂因素影响;避免药物在肝脏的首过效应;可持续控制给药速度,维持稳定、持久的血

药浓度;用药部位在体表,中断给药方便。透皮吸收给药系统已经成为第三代药物制剂研究中心之一。

(1)涂膜剂给药载体。

中药涂膜剂是近几年新发展起来的一种符合中医外治的新剂型。中医外治大部分是膏(硬、软)、散、酊等剂型,虽这些剂型具有较好的疗效,尚存在药物粘贴力不强,固定难,含铅量高、有碍观瞻等不足之处。新发展的中药涂膜剂,除了具有以上剂型的优点外,尚具有不易脱落、不需包扎、药物穿透力强、使用方便等特点。

涂膜剂的成膜的材料有玉米朊、白及胶、聚甲基纤维素的海藻酸盐、聚乙烯酸等。目前国内比较理想也是常用的为高分子材料聚乙烯酸(PVA),该材料为白色或乳白色无臭颗粒或粉末,醇解率为98~99%(mol)的PVA,称之为安全醇解物。醇解物以80%左右的PVA水溶性最好,PVA在水中随着温度的升高溶解加快,其溶液低温时是透明的。由于聚合度与醇解率的不同,各种PVA的性质,有很大区别。商品名后缀数字,即表示其粘度的原油松值。水溶液为胶态液,能与低浓度乙醇混溶,略呈酸性和中性。PVA 有良好的成膜性,其粘着力比淀粉强3~4倍。因此也做助悬剂、乳化剂、粘着剂等。PVA膜为无色透明,有良好的机械强度。据实验报道,做成长×宽×厚(cm), 4.0×2.0×0.3的膜,承受353.5g的重量,27.5min才断裂为长×宽为 11.0×1.0cm的膜。PVA膜有适当的吸湿性和透湿性,而对O2、CI、 CO2的透过性极低,对细

菌、目光稳定。PVA曾做血浆用品,在血液中能吸收或络合一些毒素,能激发生物产生干扰素,因而有解毒作用:PVA能透过阴道壁吸收。制股时考虑水溶性、吸湿性、分散性等,可采用部分醇解物规格的 PVA,具有对皮肤亲和性大,能形成薄膜,对皮肤无害无刺激,保护胶体作用强等特点。此外,聚乙烯吡咯烷酮(PVP),聚乙烯醇缩甲乙醇,聚乙烯缩丁醛和聚甲基丙烯酸甲脂也是成膜材料。玉米朊为玉米胚中所含酸溶性蛋白成分,用其做成涂膜剂合醇量不低于82%,白及胶粉也是一种较好的成膜剂,但其在碱性溶液中稳定,在碱性中易失去粘性。

侯伟等利用85%乙醇、聚乙稀醇缩甲乙醛、甘油、苯二甲酸丁二酯和吐温-80,摇匀至全部溶解、置阴凉处48小时制备成功损伤液化涂膜,用于抗炎、止痛,是治疗软组织的一种良好用药;韩基文等以聚乙烯吡略烷酮(PVP)为成膜材料,氮酮为皮肤促进剂,直接与玄参等14味中药组成活血化淤、消炎止痛的醇提物任意混合溶解,制成涂膜剂,性质稳定,徐在皮肤上能迅速成膜,且不污染衣物,易洗除;

(2)贴剂给药载体。

透皮吸收中的贴剂在我国古代就有之--黑膏药,黑膏药是祖国医学外治法中膏贴疗法的主要剂型之一。随着科学技术的发展,黑膏药借鉴于橡皮膏基质发展成中药橡皮膏,并被逐步代替,在治疗疾病方面尤其对风湿关节炎、肌肉瘤、扭伤等疗效显著;在使用上有方便、不污染衣服的优点,深受人们的欢迎。但中药橡皮膏的发展较慢,在产品结构和质量上与国外存在一定的差距,甚至有些研究工作至今还是空白。橡皮膏基质主要是天然橡胶,这是一种天然高分子,另外结合天然松香等辅助材料。这种天然橡胶加天然松香不仅易使皮肤过敏而且载药量太少,很难控制到最佳水平,有待更好的高分子材料取而代之。特别是高分子工业的飞跃发展和渗透促进剂的作用,正如黑膏药基质的改变获得了

新的发展一样,中药橡皮膏基质的改变、引进新技术必将使祖国传统医学的宝库发挥更大的优势。

国外最早的透皮吸收贴剂为巴布剂(英文名称),20世纪70年代出现在日本。近年来,随着高分子工业的发展,巴布剂的制剂技术也有了很大的发展。例如日本帝国制药株式会社火商孝雄等人开发的以高吸水、高保水的高分子材料聚丙烯酸钠为基质的巴布剂。这种巴布剂基质延展性优良、药物的释放度也较好。日本电气工业株式会江川崎隆志等人采用A-B-A型嵌段共聚物为弹性体,研制成了具粘性的乳胶型巴布剂。与橡皮膏相比,新型巴布剂有诸多优点,如载药量大,生物利用度高,敷贴舒服,剥离方便,自然透气,保湿性好,对皮肤无过敏、刺激,设备占地面积小,劳动生产率高,挥发型药物在生产过程中损失小等。重庆陪都制药厂制出了中药药膏新剂型,现已建成一条新的生产线。雷公藤巴布剂是以雷公藤提取物为主要成分,以水溶性高分子材料为基质制成的新型外用制剂。透皮吸收研究表明,其所含雷公藤内酯醇的渗透速率明显高于雷公藤橡皮膏,药效实验说明其对实验性大鼠佐剂性关节炎的治疗效果比同剂量药物口服效果为优。

2、中药缓释-控释微胶囊给药载体

毫微囊技术,即将药物粉末或溶液包埋在直径为微米级的微粒中,粒径进一步减小,成为纳米级的纳粒(Nanopanticles)或称为微粒(Microparticle)。用这种技术制得纳粒(Nanoparticles)作为药物传递和控释载体,它能够穿过组织间隙并被细胞吸收,缓控释新药物载体的研究方向,特别是在靶向和定位给药、基因治疗和蛋白质多肽控释等领域,纳米粒子独具优势。这种新技术在国外尤其是西药上利用较多,在国内由于涉及技术多,难度大,加之与之配套的成套设备较少,在国内尚处刚起步阶段。中药制剂中更由于有效成分的复杂与多靶点性更是利用很少,目前有研究的主要是些成分相对确定,靶点明确且质量可控的中成药。

微粒和纳粒作为给药系统,其制备材料的基本要求是无毒,生物相容性好,有一定机械强度和稳定性,与药物不发生反应;当微粒与纳粒通过非胃肠道给药时,还要求材料具有生物可降解性。目前,随着高分子材料发展,这样的载体材料越来越青睐于一些可降解高分子材料上来,其中研究利用较多的是聚碳酸酯、聚乳酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚氰基丙烯酸酯等,还有些天然高分子材料如壳聚糖等。特别是聚乳酸(PLA)、聚乙丙酯(PCL)及它们与聚乙二醇(PEG)的嵌段共聚物研究很多,这些聚合物都表现出一定溶蚀降解的特性,结晶度低的降解较快,最终降解成为水和CO2,而且中间体乳酸也是体内

的正常代谢物;PLA-PEG, PCL-PEG嵌段共聚物中,PLA, PCL是疏水段,而PEG是亲水段,调节两者的比例及共聚物的分子量可控制其降解性能,从而控制微球中药物的释放速率。

高钟镐等采用氰丙烯酸乙酯、右旋糖酐和葡萄糖制备了三尖杉酯碱毫微囊注射剂。张志荣等用吸附-包裹法制备了聚乙烯吡咯烷酮包被的羟基喜树碱聚氨基丙烯酸正丁酯毫微粒,具有明显的肝靶向和缓释作用。杨时成等采用热融分散技术制备了喜树碱固体脂质纳米粒,静脉注射后药物在血液中的滞留时间显著延长,小鼠脑、心、肝、脾、血浆、肾和肺中的分布显著增加。潘卫三等以乙酸乙酯为油相,制备了去甲斑蟊素毫微型胶囊,包封率较高(63.10%)。目前,有人正在研究试图采用聚乳酸(PLA)-聚乙二醇(PEG)不同分子量嵌段共聚物制备紫杉醇的微胶囊。

3、中药缓释与控释小丸制剂 载体

小丸是指直径小于2.5mm的小球状口服剂型。将药物与阻滞剂等混合制丸,或先制成丸芯后包控释膜衣,制备成缓释与控释小丸。由于属剂量分散型制剂,一次剂量由多个单元组成,与单剂量剂型相比,具有许多优点。它能提高药物与胃肠道接触面积,使药物吸收完全,从而提高生物利用度。通过几种不同释药速率的小丸组合,可获得理想的释药速率,取得预期的血药浓度,并能维持较长的作用时间,避免对胃粘膜的刺激等不良反应。其释药行为是组成一个剂量的多个小丸释药行为的总和,个别小丸制备上的缺陷不致于对整个制剂的释药行为产生严重影响,因此其释药规律具有重现性。药物在体内很少受到胃排空功能变化的影响,在体内的吸收具有良好的重现性,可由不同药物分别制成小丸组成复方制剂,可增加药物的稳定性,而且也便于质量控制;制成小丸可改变药物的某些性质,如成丸后流动性好、不易碎等,并可作为制备片剂、胶囊剂等的基础;易制成缓、控释或靶向定位制剂。因此缓、控释小丸是目前认为较理想的缓、控释剂型之一,是目前缓、控释制剂发展的方向。

目前研究的这种缓、控释小丸制剂根据其处方组成、结构不同,主要分为膜控,骨架控及膜控与骨架控结合三种制剂形式。膜控小丸是先制成丸芯后,再在丸芯外包裹控释衣。丸芯除含药物外,尚含稀释剂、粘合剂等辅料,包衣材料一般是些高分子聚合物,大多难溶于水或不溶于水。包衣液除包衣材料外,一般加或不加增塑剂、致孔剂、着色剂、抗粘剂等,从而控制药物的释药速率。骨架型小丸是由药物与阻滞剂混合而制成的小丸。采用骨架和膜控法相结合制成的小丸,是在骨架小丸的基础上,进一步包衣制成的,从而获得更好的缓、控释效果。

包衣高分子材料一般常用的有明胶、聚酰胺、各种纤维素(如羧甲基纤维素,醋酸纤维素等)等,骨架高分子材料一般常用的有聚乙烯、醋酸聚乙烯、聚氯乙烯、硅橡胶、蜂蜡、乙基纤维素、卵磷脂等。

中药丸剂由于制丸、干燥等工艺条件落后,丸剂缺乏孔隙与毛细管,崩解困难,生物利用度低。中药小丸在增大药物与体液接触面积、提高生物利用度方面具有优势。目前已有一些有关中药小丸的研究报道,如塑制法制备系列小丸,泛制法制备牛珀至宝小丸,固体分散技术制备清肺止咳平喘小丸,离心造粒法制备六神丸、海洋胃药小丸和绞股蓝总苷小丸,以及用丙烯酸树脂Ⅳ 包衣制备金蟾定痛小丸等。但有关中药缓、控释小丸的研究未见报道。小丸由于所具有的剂型特点,已引起国内外药剂工作者的重视。缓、控释小丸的研究已得到广泛开展,可根据扩散、溶出、渗透压等原理,通过包衣、制成骨架小丸等工艺设计、控制药物的溶出,以获得理想的释药速率。随着制丸技术、包衣技术、成丸设备和高分子材料的发展,缓、控释小丸的研究必将得到更大的发展。

四、结语

目前高分子材料在中药制剂生产中广泛的应用仍然集中在将其作为辅料、赋形剂和附加剂上。这些材料有:聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、各种纤维素、聚乙烯二醛二乙胺脂、羟基淀粉丙酸酯等。这些聚合物大都为助溶剂、黏合剂、成膜材料、包衣增塑剂、崩解剂等。因此,为了保证药物制剂的质量,我们不仅要研究药物原料,改革工艺,创造新剂型,同时还要认真研究药物辅料。认识辅料的结构、特性和用途,开发新辅料,以提高产品的质量和促进新剂型的诞生,推动中药现代化的进程。

目前,高分子新材料新技术在中药制剂上应用还不是很广泛,只是成型辅料上有所利用,透皮吸收给药载体及微囊、毫微球等其它缓释控释给药载体,这些新技术随着高分子材料科学的进步,随着其提高药物疗效、生物利用度方面的优越性逐渐显露及国内技术设备的逐渐成熟,其必将越来越多的应用于中药制剂上。

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功能高分子材料课论文

功能高分子材料在现代中药中的应用

姓名: 樊玉祥

学号: 200815220333

班级: 08化工三班

学院: 轻工学院

范文四:功能高分子论文

功能高分子材料研究论文

功能高分子材料概述

及先进树脂基复合材料的初步探究

姓名:董飞

学校:西安工程大学

专业:高分子材料与工程09级01班

日期:2012年3月28

目录

纲要 : ..................................................................................................................................................... 1

关键词: ................................................................................................................................................... 1

(一)功能高分子材料简介.................................................................................................................... 2

(二)功能高分子材料分类 ................................................................................................................ 2

1、按照功能来分类 ....................................................................................................................... 2

2.1.1化学功能......................................................................................................................... 2

2.1.2物理功能......................................................................................................................... 3

2.1.3复合功能......................................................................................................................... 3

2、按照功能特性通常可分成以下几类 ..................................................................................... 3

2.2.1离子交换树脂 .............................................................................................................. 3

2.2.2高分子催化剂和高分子试剂 .................................................................................... 4

2.2.3导电高分子材料 .......................................................................................................... 4

2.2.4高分子功能膜 .............................................................................................................. 4

2.2.5高分子吸附剂 .............................................................................................................. 6

2.2.6吸水性高分子 .............................................................................................................. 6

2.2.7吸油性高分子 .............................................................................................................. 6

(三)先进树脂基复合材料的研究 ........................................................................................................ 7

1、树脂基复合材料简介 .................................................................................................................. 7

2、聚合物树脂基复合材料的研究 .................................................................................................. 8

(四)树脂基复合材料的分类、工艺及发展 ........................................................................................ 8

1、树脂基复合材料的树脂基体 ...................................................................................................... 8

4.1.1酚醛树脂......................................................................................................................... 8

4.1.2双马来酰亚胺树脂 ......................................................................................................... 9

4.1.3氰酸酯树脂 ..................................................................................................................... 9

2、树脂基复合材料的成型工艺 .................................................................................................... 10

4.2.1热压罐成型 ................................................................................................................... 10

4.2.2缠绕成型....................................................................................................................... 11

4.2.3拉挤成型....................................................................................................................... 11

3、先进树脂基复合材料的发展方向 ............................................................................................ 12

(五)结束语 ......................................................................................................................................... 13

纲要 :

首先对功能高分子材料的发源,分类及其发展进行概述,然后着重对树脂基复合材料进行介绍,然后阐述几种先进树脂基复合材料的树脂基体,最后对树脂基复合材料的制备方法、结构与性能特征及潜在的应用前景进行简略的讨论。

关键词:

功能高分子材料 聚合物 树脂基复合材料 制备方法 研究进展

正文:

(一)功能高分子材料简介

功能高分子材料科学是研究功能高分子材料规律的科学,是高分子科学领域发展最为迅速,与其他科学领域交叉度最高的一个研究领域,它的建立在高分子物理和高分子的基础化学之上。又同时与物理、医学、生物学等学科联系最为紧密的一门学科。

根据聚合物的性质和用途,可以将其分为:合成纤维、合成橡胶、塑料、涂料、胶黏剂,合称为常规高分子材料。常规高分子材料由于其分子量巨大,分子内缺少活性官能团,因此通常表现为难以形成完整晶体,难溶于常规溶剂,没有明显熔点,不导电,并且呈现化学惰性等共同特征。而常规的功能高分子主要是指那些人工合成的聚合物。 功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料,或具体地指在原有力学性能的基础上,还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。功能高分子材料是上世纪60年代发展起来的新兴领域,是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。近年来,功能高分子材料的年增长率一般都在10%以上,其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50%。

(二)功能高分子材料分类

1、按照功能来分类

2.1.1化学功能

离子交换树脂、螯合树脂、感光性树脂、氧化还原树脂、高分子试剂、高分子催化剂、高分子增感剂、分解性高分子等.

2.1.2物理功能 导电性高分子(包括电子型导电高分子、高分子固态离子导体、高分子半导体)、高介电性高分子(包括高分子驻极体、高分子压电体)、高分子光电导体、高分子光生伏打材料、高分子显示材料、高分子光致变色材料等.

2.1.3复合功能

高分子吸附剂、高分子絮凝剂、高分子表面活性剂、高分子染料、高分子稳定剂、高分子相溶剂、高分子功能膜和高分子功能电极等.

2.1.4生物、医用功能

抗血栓、控制药物释放和生物活性等 .

2、按照功能特性通常可分成以下几类 (1)分离材料和化学功能材料

(2)电磁功能高分子材料

(3)光功能高分子材料

(4)生物医用高分子材料

具体介绍如下:

2.2.1离子交换树脂

它是最早工业化的功能高分子材料。经过各种官能化的聚苯乙烯树脂,含有H 离子结构,能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂,含有OH一离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子交换树脂。它们主要用于水的处理。离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水炎化、废水处理、甘露醇、柠檬酸糖液的钝化、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。

2.2.2高分子催化剂和高分子试剂 催化生物体内多种化学反应的生物酶属于高分子催化剂。它具有魔法般的催化性能,反应在常温、常压下进行,催化活性极高,几乎不产生副产物。目前,人们试图用人工合成的方法模拟酶,将金属化合物结合在高分子配体上,开发高活性、高选择性的高效催化剂,这种高分子催化剂称为高分子金属催化剂。已有的研究工作表明,高分子金属催化剂对加氢反应、氧化反应、硅氢加成反应、羰基化反应、异构化反应、聚合反应等具有很高的催化活性和选择性,而且易与反应物分离,可回收重复使用。

2.2.3导电高分子材料 复合型导电高分子材料是以有机高分子材料为基体,加入一定数量的导电物质(如炭黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物等)组合而成。该类材料兼有高分子材料的易加工特性和金属的导电性。与金属相比较,导电性复合材料具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点。

与金属和半导体相比较,导电高分子的电学性能具有如下特点:

(1)通过控制掺杂度,导电高分子的室温电导率可在绝缘体-半导体-金属态范围内变化。目前最高的室温电导率可达105S/cm,它可与铜的电导率相比,而重量仅为铜的1/12;

(2)导电高分子可拉伸取向。沿拉伸方向电导率随拉伸度而增加,而垂直拉伸方向的电导率基本不变,呈现强的电导各向异性;

(3) 尽管导电高分子的室温电导率可达金属态,但它的电导率-温度依赖性不呈现金属特性,而服从半导体特性;

(4)导电高分子的载流子既不同于金属的自由电子,也不同于半导体的电子或空穴,而是用孤子、极化子和双极化子概念描述。

应用主要有电磁波屏蔽、电子元件(二极管、晶体管、场效应晶体管等)、微波吸收材料、隐身材料等。

2.2.4高分子功能膜

高分子功能膜的分类

(1)反渗透膜

反渗透膜主要是不对称膜、复合膜和中空纤维膜。不对称膜的表面活性层

上的微孔很小(约2nm),大孔支撑层为海绵状结构;复合膜由超薄膜和多孔支撑层等组成。超薄膜很薄,只有0.4mm,有利于降低流动阻力,提高透水速率;中空纤维反渗透膜的直径极小,壁厚与直径之比比较大,因而不需支持就能承受较高的外压。

反渗透膜的材料主要有醋酸纤维素、聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚等。醋酸纤维素膜透水量大,脱盐率高,价格便宜,应用普遍。芳香聚酰胺膜具有优越的机械强度,化学性能稳定,耐压实,能在pH值4-10的范围内使用。聚苯并咪唑反渗透膜则能耐高温,吸水性好,适用于在较高温度下的作业。反渗透装置已成功地应用于海水脱盐,并达到饮用级的质量。海水淡化的原理是利用只允许溶剂透过,不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分隔开的。用RO(Reverse Osmosis )进行海水淡化时,因其含盐量较高,除特殊高脱盐率膜以外,一般均须采用二级RO淡化。但是海水脱盐成本较高,目前主要用于特别缺水的中东产油国。

(2)超滤膜

超滤膜是指具有从1-20nm细孔的多孔质膜,它几乎可以完全将含于溶液中的病毒、高分子胶体等微粒子截留分离。超滤膜的分离性能就是用它所截留物质的分子量大小来定义的。超滤膜分离技术主要用于分离溶液中的大分子、胶体微粒。通过膜的筛分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶质截留,是溶质分子与小分子溶剂分离的膜过程 。

(3)微滤膜

微滤膜是指孔径范围为0.01-10µm的多孔质分离膜,它可以把细菌、胶体以及气溶胶等微小粒子从流体中比较彻底地分离除去。流体中含有粒子的浓度不同,微滤膜的使用方式也不同。当浓度较低时,常常使用一次性滤膜;当浓度较高时,需要选择可以反复使用的膜。

(4)气体分离膜

气体分离中常用的高分子膜,是非对称的或复合膜,其膜表层为致密高分子层,即非多孔高分子膜。这种膜材料需要具有优良的渗透性。

(5)催化膜

在膜反应器中,利用膜的载体功能将催化剂固定在膜的表面或膜内来制备催化膜。有些膜材料本身就具有催化活性。在反应涉及加氢、脱氢、氧化以及与氧的生成有关的体系时,则常采用金属膜、固体电解质膜,这些膜具有选择性透过氢和氧的能力。 隔膜催化技术有效性的主要特征是生产率和选择率。生产率是由通过隔膜以及隔膜表面上反应物和生成物的分离率来决定的。

2.2.5高分子吸附剂 吸附性高分子材料主要是指那些对某些特定离子或分子有选择性亲和作用的高分子材料,从外观形态上看,主要有微孔型、大孔型、米花型和大网状树脂几种。吸附树脂的吸附性不仅受到结构和形态等内在因素的影响,还与使用环境关系密切:温度因素,树脂周围的介质.

2.2.6吸水性高分子 高吸水性树脂的研究始于60年代,世界上最早开发的一种高吸水性树脂是淀粉-丙烯氰接枝共聚水解产物,即在淀粉上接枝丙烯腈然后水解而成。

通常情况下,纤维素类高吸水性树脂的吸水能力比淀粉类树脂低,但是吸水速度快是其特点之一,在一些特殊情况下却是淀粉类树脂所不能取代的。 高吸水性树脂的结构特征:

a.分子中具有强亲水性基团,如羟基、羧基,能够与水分子形成氢键; b.树脂具有交联结构;

c.聚合物内部具有较高的离子浓度;

d.聚合物具有较高的分子量

2.2.7吸油性高分子

高吸油性树脂是一种新型的功能高分子材料,对于不同种类的油,少则可吸自重的几倍,多则近百倍,吸油量大、吸油速度快且保油能力强,在工业的废液处理以及环境保护方面具有广泛的用途。另外可作橡胶改性剂、油雾过滤材料、芳香剂和杀虫剂的基材、纸张添加剂等。

高吸油性树脂的结构特征:高分子之间形成一种三维的交联网状结构,材料内部具有一定微孔结构。由于分子内亲油基的链段和油分子的溶剂化作用,高吸油性树脂发生膨润。基于交联的存在,该树脂不溶于油中。由此可见,交联度和亲油性基团与高吸油性树脂的性能有密切关系。

(三)先进树脂基复合材料的研究

1、树脂基复合材料简介

树脂基复合材料是由以有机聚合物为基体的纤维增强材料,通常使用玻璃纤维、碳纤维或者芳纶等纤维增强体。树脂基复合材料在航空、汽车、海洋工业中有广泛的应用。

名称: 树脂基复合材料

主题词:功能高分子材料 、复合材料

内容 :

纤维增强树脂基复合材料常用的树脂为环氧树脂和不饱和聚酯树脂。目前常用的有:热固性树脂、热塑性树脂,以及各种各样改性或共混基体。热塑性树脂可以溶解在溶剂中,也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体,冷却后又变硬。热固性树脂只能一次加热和成型,在加工过程中发生固化,形成不熔和不溶解的网状交联型高分子化合物,因此不能再生。复合材料的树脂基体,目前以热固性树脂为主。早在40年代,在战斗机、轰炸机上就开始采用玻璃纤维增强塑料作雷达罩。60年代美国在F—4、F—111等军用飞机上采用了硼纤维增强环氧树脂作方向舵、水平安定面、机翼后缘、舵门等。在导弹制造方面,50年代后期美国中程潜地导弹“北极星A—2”第二级固体火箭发动机壳体上就采用了玻璃纤维增强环氧树脂的缠绕制件,较钢质壳体轻27%;后来采用高性能的玻璃纤维代替普通玻璃纤维造“北极星A—3”,使壳体重量较钢制壳体轻50%,从而使“北极星A—3”导弹的射程由2700千米增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纤维代替玻璃纤维增强环氧树脂,强度又大幅度提高,而重量减轻。碳纤维增强环氧树脂复合材料在飞机、导弹、卫星等结构上得到越来越广泛的应用。

2、聚合物树脂基复合材料的研究

复合材料是指经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分通过人工复合,组成多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能材料。树脂基复合材料是指由高性能树脂基体和高性能纤维组成的复合材料。树脂基体主要作用体现在:①粘结作用,树脂把纤维粘合在一起,可把载荷传给纤维,同时也可给复合材料提供刚性和形状;②树脂的保护作用,树脂保护增强纤维不受化学侵蚀和机械损坏;③性能的影响,性能如延展性、冲击强度等在很大程度上均与树脂有关,延展性好的树脂将提高复合材料的韧性,如热塑性塑料复合材料具有较高的韧性;④定性等作用,树脂可以一次定型生产部件,且提供好的表面光洁度质量。

本文通过对树脂基复合材料的树脂基体进行阐述,对树脂基复合材料的成型工艺,性能及应用前景三方面进行简略的归纳。

(四)树脂基复合材料的分类、工艺及发展

1、树脂基复合材料的树脂基体

高性能树脂指在高温下具有高的尺寸稳定性,优异的热氧化稳定性、优良的综合力学性能及具有耐湿性、耐磨性、耐辐射、耐腐蚀等性能的聚合物。以高性能纤维等为增强材料并通过一定的复合工艺所制成材料称为高性能复合材料。这种复合材料在高温氧化、腐蚀等恶劣环境下作为结构材料长期使用。以下对几种树脂基体进行简略的介绍。

4.1.1酚醛树脂

酚醛树脂是最早工业化的合成树脂,并且它的原料易得,合成方便,以及树脂固化后性能能够满足许多使用要求,在工业上得到广泛的应用。

酚醛树脂具有以下主要特征:原料价格便宜、生产工艺简单而成熟,制造及加工

设备投入少,成型加工容易;②抗冲击强度小,树脂既可混入无机或有机填充做成模塑料来提高强度,也可以发泡;③制品尺寸稳定;④化学稳定性好,耐酸性能好,固化温度高等。

酚醛树脂的最新进展:①酚醛泡沫塑料:酚醛泡沫的耐热性优于聚苯乙烯、聚氨酯及三聚异氰酸酯泡沫。②改性酚醛树脂:Isorca公司开发了一种称为Alba-Core的轻质、阻燃酚醛泡沫复合芯材。日本航空铝等公司采用在铝合金上电镀酚醛泡沫新工艺,开发了一种轻质复合铝,产品具有优异的隔热保温、不燃和耐腐蚀性,其蜂窝状结构最大限度地提高了制品强度,该材料专用于4t级载重货车的车体,目前正在开发船体、火车厢及建筑材料等新应用。

4.1.2双马来酰亚胺树脂

双马来酰亚胺树脂是指用双马酰亚胺来制备的树脂总称。BMI树脂具有良好的耐高温、耐辐射、耐温热、模量高、吸湿率低和热膨胀系数小等优良特性,广泛用于航空、航天和电子电器领域。

双马来酰亚胺树脂的应用:双马来酰亚胺具有阻燃、耐高温、低毒特性,经改性的BMI加工性亦好。它们可做成蜂窝结构的平板材料,用于飞机地板、隔离墙、盥洗室材料、排气系统管子等部件。与碳纤维复合,用于军用机或民用机或宇航器件承力或非承力结构件,如机翼蒙皮、尾翼、垂尾、飞机机身和骨架等。在电子电器方面,BMI有显著的耐湿/热性能,尺寸稳定性高,热膨胀系数低,其树脂有希望代替环氧树脂制造多层结构线路板,也可作模压塑料等,用于电器的绝缘。耐摩擦和耐磨损材料:用作金刚石砂轮、重负荷砂轮、刹车片等高温粘合剂等。

4.1.3氰酸酯树脂

固化氰酸酯树脂具有低介电常数(2.8~3.2)和极小的介电损耗(0.002~0.008)、高玻璃化转变温度(240~290℃)、低收缩率、低吸湿率(<1.5%)以及优良的力学性能和粘结性能等特点。

氰酸酯树脂固化物的性能:①节电性能:在聚氰脲酸酯网络结构中,电负性大的氧原子和氮原子对称围绕电负性小的碳原子的结构平衡了电子吸引作用,使得偶极运动短暂,在电磁场中的贮能小,所以吸湿率和介电常数都很小。②粘结性能:与金属

极好的黏结力;比环氧更优的湿热性能(约180℃);加工、固化范围很宽;固化过程无低分子物放出,所以粘结操作无需高压;对表面润湿性较好;固化无收缩现象。③耐化学腐蚀性能:氰酸酯树脂耐化学腐蚀性能特别好,可耐结构符合材料遇到的航空有、压力油和颜料脱除剂等。

氰酸酯树脂的发展:①新型氰酸酯的合成:在氰酸酯单体的分子结构中引入活性基体,合成带第二活性基团的氰酸酯单体,通过第二活性基的聚合反应,改善氰酸酯树脂的性能,实现氰酸酯树脂的改性。②共混改性:CE官能团与BMI的马来酰亚胺环上的不饱和双键上的活性氢发生反应,得到BT树脂,BT树脂的玻璃化转变温度达到250℃以上,具有较低的介电常数和介质损耗因数 ,优良的抗冲击性能。

2、树脂基复合材料的成型工艺

复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽,复合材料工业得到迅速发展,其成型工艺日臻完善,新的成型方法不断涌现。现在树脂基复合材料的成型方法已有20余种,下面就几种常见的成型方法进行说明。

4.2.1热压罐成型

复合材料热压罐成型工艺是生产航空航天高质量的先进树脂基复合材料制件的主要方法。热压罐是一个具有整体加热系统的大型圆柱形压力容器,常见的结构是一端封闭,另一端开门的圆柱体,为先进复合材料的压实和固化提供必要的热量和压力。热压罐成型的主要优点是适应于多种材料的生产,只要是固化周期、压力和温度在热压罐的极限范围之内的复合材料都能生产。它的温度和压力条件几乎能满足所有的聚合物基复合材料的成型工艺要求。热压罐成型的另一个优点是它对复合材料制件加压的灵活性强,既可以加压又可以抽真空,可满足除去溶剂等小分子、压实预浸料等要求。

热压罐成型的生产过程主要有:①预浸料的制备过程;②预浸料的裁剪与铺叠;③预浸料进模,包括模具清洗、坯件装袋以及某些情况下坯件的转移等;④固化与出罐脱模,包括坯件流动压实过程和化学固化反应过程。

4.2.2缠绕成型

纤维缠绕成型是在控制纤维张力和预定线型的条件下,将连续的纤维粗纱或布袋浸渍树酯胶液后连续地缠绕在相当于制品内腔尺寸的芯模或内衬上,然后在室温或加热条件下使之固化成型制成一定形状制品的方法。缠绕制品规格、形状种类繁多,缠绕形式千变万化,但根据缠绕规律可归结三种:①环向缠绕,即沿容器圆周方向进行的缠绕;②纵向缠绕,即缠绕时导丝头在固定平面内做匀速圆周运动,芯模绕轴慢速旋转,最终一个复式纤维层以±β在芯模两端或极点交叠;③螺旋缠绕,即是缠绕时芯模绕自身轴线匀速转动,导丝头按特定速率沿芯模轴线方向往复运动。

缠绕的工艺过程一般包括芯模和内衬的制作、树脂胶液的配制、纤维热处理和烘干、浸胶、胶纱烘干、在一定张力下进行缠绕、固化、检验、加工成制品等工序。影响缠绕制品性能的主要工艺参数有纤维的浸胶、胶液含量及分布、胶纱烘干、缠绕张力、纱片缠绕位置、固化制度、缠绕速度 、环境温度等,合理选择工艺参数是充分发挥原料的特性、制造高质量的缠绕制品的重要环节。

4.2.3拉挤成型

拉挤成型工艺是一种连续生产纤维增强树脂复合材料的方法,它将浸过树脂胶液的连续纤维,通过具有一定截面形状的成型模具,并在模腔内固化成型或在模腔内凝胶,出模后进一步固化,在牵引机构拉力作用下,连续引拔出无限长的型材制品。因为在成型过程中浸胶纤维必须经过成型模具的挤压和外牵引力的拉拔,且生产工艺过程和制品长度是连续不断的,所以称为挤拉连续成型工艺。在挤拉工艺中有六个关键因素:①增强材料传送系统,如纱架、毡铺展装置、纱孔、缠绕机或编织机以及表面贴层的铺层;②树脂浸渍;③预成型;④模具;⑤牵引装置;⑥切割装置。

挤拉成型工艺的优点:①复合材料制品的物理力学性能,特别是纵向比强度和比刚度特别突出;②工艺过程用以实现自动控制,产品质量稳定;③工艺过程基本上不产生边角废料,原材料有效利用率高;自动化程度高,生产效率高,④且人工费用低,制品成本的竞争强;⑤制品长度只受生产空间限制,与设备能力和工艺因素无关;⑥随着原材料品种和规格的逐步完善和工艺水平的提高,任何复杂截面的直线形横截面复合材料型材,几乎都可以采用挤拉工艺成型,适应不同用途和荷载要求的能力逐渐

增强。

3、先进树脂基复合材料的发展方向 4.3.1向高性能化、高减重效率方向发展。西方最新研制机种使用的碳纤维由T300、AS4转向T800、IM7,如F-22、EF200、B777等均用T800,与T300相比,其性能可提高30%-40%。树脂则选用改性双马BMI和改性环氧,如F-22主承力结构用5250-4BMI树脂,耐温达200。C,CAI值为220MPa(实际使用值为167MPa)。比外还采用增韧环氧977-3,CAI值为348MPa。B777采用3900-2高韧性环氧树脂,CAI值为324-345MPa。第四代韧性双马树脂5260,耐温230。C,CAI值340MPa,较适合于民航机采用。

高性能纤维和高韧性树脂的应用可提高先进复合材料的各种综合性能和放宽设计许用值,从而可将减重效率由目前的20%-25%提高到30%或更高。

4.3.2重视制造技术研究、生产条件改造和综合配套技术协调发展。除继续采用成熟的热压罐成型技术外,还应对编织/RTM、缝编/RTM、缠绕、拉挤、注塑等多种成型技术进行研究。大力研究先进的ATP技术,发展自动切割下料、自动铺带、自动钻铆等技术。先进的ATP设备可铺叠76.2-156.4mm的专用碳纤维/BMI预浸带(带厚约0.2mm),F-22就成功地采用这项技术完成了机翼上下蒙皮的叠层工作,LockheedMartin和Boeing公司都在积极开发JSF战斗机发动机S形进气道的ATP技术,此外,V-22、C-17和美国陆军的先进战车均计划采用先进的ATP技术。

4.3.3重点开发低成本的技术。制造成本过高是制约复合材料扩大应用,特别是民用领域应用的主要障碍,降低成本乃是当务之急。降低成本应从设计、材料、制造、使用、维护等多方面综合考虑,应推广大丝束纤维(48-320K)、RTM工艺、固化自动监控、整体成型、特种格栅结构和真空渗透等技术的应用。 美国准备通过低成本技术研究,设想在10-15年的时间内实现先进战斗机主要复合材料结构件制造成本降低一个数量级的目标。其主要技术思路为:进一步提高复合材料结构件的整体性,更多地采用共固化和胶接技术以及复合材料的DFM(DesignforManufacture)和DFA(DesignforAffordability)技术,

真正实现复合材料的优化应用,从而大大提高复合材料的应用效益,实现制造成本降低一个数量级的目标。

目前国内先进复合材料的研究和应用通常都具有时间紧、经费少、任务重的特点,往往缺乏从设计、制造到使用、维护的全过程成本的精细模拟分析和评估,存在重大技术决策和最终成果预测不科学和定量预测结果少等问题,消除这些矛盾对确保复合材料科研工作高起点和顺利进行以及研究成果的推广应用具有重要作用。

4.3.4强调复合材料一体化综合技术的发展。复合材料技术本身正向着技术综合化、功能多样化和智能结构化方向发展,它的研究和应用往往涉及设计、材料、制造、测试、使用和维护等诸多专业技术领域。其发展应用上任何成功的突破都是各专业人员协同工作的结果,需要各专业人员协同工作,为一个共同的目标而努力,这样才能集中有限的人力、财力和物力,在较短的时间内完成繁重的研制任务。

(5)重视热塑性复合材料的研究和应用。以连续纤维或长纤维增强的热塑性复合材料(常以PP、PA、PC及高性能塑料PEEK、PES、PPS等为基体材料),既具有热固性复合材料那样良好的综合力学性能,又在材料韧性、耐腐蚀性、耐磨性及耐温性方面有明显的优势,而在工艺上还具有良好的二次或多次成型和易于回收的特性,其良好的发展和应用前景是显而易见的,因此,要继续重视发展热塑性复合材料,使热塑性复合材料的研究和应用得到进一步发展。

(五)结束语

功能高分子的发展无疑对轻工业和人们的生活带来了一次新的解放,先进树脂复合材料内容非常广泛,再加上新型复合材料的发展日新月异,复合材料从开发、制造到应用已经发展成一个较为完善的材料体系,小到生活工作中的物件,大到航空航天,从海洋运输到陆地运输,从军用到民用,从高技术领域到日用生活,复合材料都具有广泛的应用。树脂基复合材料更是复合材料的一个重要部分,虽然用量不是很大,但其作用很大,代表高科技材料的水平。相信不远的将来,先进树脂基复合材料会在更多的领域中得到使用。

参考文献

1、黄发荣,周燕.先进树脂基复合材料.北京:化学工业出版社,2008

2、吴人洁.复合材料.天津:天津大学出版社,2000

3、陈祥宝.复合材料加工技术.北京:化学工业出版社,1999

4、吴培熙,《特种性能树脂基复合材料》,化学工业出版社,西安工程大学藏书

5、黄发荣,周燕等,《先进树脂基复合材料》,化学工业出版社,西安工程大学藏书

6、贡长生,张克立,《新型功能材料》,化学工业出版社,西安工程大学藏书

范文五:功能高分子

一 绪论

1 功能高分子的基本概念

(1) 功能高分子:在天然或合成高分子的主链或支链上引入某种功能的官能团,使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能的高分子。

(2) 功能高分子材料学:以功能高分子材料为研究对象,探讨其结构组成、制备方法、功能特性的科学。研究功能高分子材料的功能基团、分子组成和材料结构与性能之间的联系

(3) 高分子的发展方向:通用高分子的高性能化和高分子的多功能化

2功能高分子的分类

按其性质、功能或实际用途

反应性高分子材料;光敏型高分子;电性能高分子材料;高分子分离材料;高分子吸附材料;高分子智能材料;医药用高分子材料;高性能工程材料。

二 化学功能高分子材料

1 高分子试剂和固相合成

(1) 高分子试剂

①高分子试剂研究的主要内容:通过功能基化的方法把有机合成反应中的试剂、反应底物键合到聚合物上,然后用这种聚合物承载的试剂或反应底物进行合成反应。

②高分子试剂制备方法:通过小分子化学试剂的功能化方法制备,经过高分子化的化学反应试剂,保持原有试剂性能外,还具有一些其他功能。

③与相应小分子试剂相比,高分子试剂的特点:易于分离回收,操作过程简便;稳定性和安全性好,毒臭燃爆性降低;可利用高分子效应,提高反应选择性;可利用高分子效应,控制反应微环境;由于骨架的空阻,反应活性往往降低;由于制备复杂,试剂成本往往增加; 耐热性差,不利于高温反应。

④主要包括:氧化-还原树脂;高分子氧化剂;高分子还原剂;高分子传递性试剂;其它:高分子缩合剂、高分子农药/药物等。

(2)高分子载体上的固相合成

概念:高分子载体上的固相合成:采用不溶于反应体系的低交联度高分子材料作为载体,将反应试剂通过与高分子上活性基的反应固定于其上。反应过程中中间产物始终与载体相连,从而使有机合成在固相上进行。反应完成后再将产物从载体上脱下。

特点:分离纯化步骤简化;反应总产率高;合成方法可程序化、自动化进行;可进行分子设计,合成有特定序列的高分子。

应用领域:有机合成;生物活性大分子蛋白质、低聚核苷酸(多肽)、酶、寡糖等的定向合成;手性不对称合成及消旋体的析离

2 高分子催化剂和固定化酶

(1)高分子催化剂

①特点:易于分离回收,不污染产物;稳定性增加(对水、空气),易于操作;反应选择性提高;反应速率快、产率高、反应条件温和;腐蚀性低;反应活性往往比相应低分子催化剂降低。

②种类:天然高分子催化剂—酶;半天然高分子催化剂—固定化酶(含金属的酶不含金属的酶);合成高分子催化剂《高分子酸碱催化剂(离子交换树脂);高分子配位化合物(金属络合物)催化剂;高分子相转移催化剂(高分子冠醚);高分子胶体保护的金属簇催化剂》

(2)固定化酶

固定化酶的含义:将生物活性酶用人工方法固定于载体上,使之不溶于水,同时仍具有

催化功能。

固定化酶的特点:易分离回收,可反复使用;不污染产物;可采用柱层法,或制成膜、

珠状,实现酶促反应的连续自动化操作;稳定性提高,对PH、温度敏感度降低;活性一般降低(原活性的5%-40%);成本高

酶的固定化方法:物理法;化学法

三 感光性高分子

1 感光性高分子

(1)概念 感光性高分子:指在吸收了光能后,能在分子内或分子间产生化学、物理变化的一类功能高分子材料。而且这种变化发生后,材料将输出其特有的功能。从广义上讲,按其输出功能,感光性高分子包括光导电材料、光电转换材料、光能储存材料、光记录材料、光致变色材料和光致抗蚀材料等。

(2)基本的性能:如对光的敏感性、成像性、显影性、膜的物理化学性能等。但对不同的用途,要求并不相同。如作为电子材料及印刷制版材料,对感光高分子的成像特性要求特别严格;而对粘合剂、油墨和涂料来说,感光固化速度和涂膜性能等则显得更为重要。

(3)分类

根据光反应的类型分类:光交联型,光聚合型,光氧化还原型,光二聚型,光分解型等。 根据感光基团的种类分类: 重氮型,叠氮型,肉桂酰型,丙烯酸酯型等。

根据物理变化分类:光致不溶型,光致溶化型,光降解型,光导电型,光致变色型等。 根据骨架聚合物种类分类:PVA系,聚酯系,尼龙系,丙烯酸酯系,环氧系,氨基甲酸酯(聚氨酯)系等。

根据聚合物的形态和组成分类:感光性化合物(增感剂)+ 高分子型,带感光基团的聚合物型,光聚合型等。

2 重要的感光性高分子:

(1)感光基团的种类

在有机化学中,许多基团具有光学活性,其中以肉桂酰基最为著名。此外,重氮基、叠氮基都可引入高分子形成感光性高分子。

(2)具有感光基团的高分子的合成方法:通过高分子反应在聚合物主链上接上感光基团;另一种是通过带有感光基团的单体进行聚合反应而成。

(3)具有感光基团的高分子的设计与合成。

3具有感光基团的高分子

光功能高分子材料:光致变色高分子材料;高分子光导纤维;非线性光学材料

四 导电高分子材料

1 概述

定义:导电高分子是由具有共轭π键的高分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料。它完全不同于由金属或碳粉末与高分子共混而制成的导电塑料。

发展:黑格(1976年发表对聚乙炔的掺杂研究,开创了导电聚合物的研究领域);麦克迪尔米德;白川英树(1983年他的研究论文《关于聚乙炔的研究》获得日本高分子学会奖)三位科学家分享2000年诺贝尔化学奖。

类型:按照材料的结构与组成,可将导电高分子分成:结构型(本征型)导电高分子;复合型导电高分子。

2 结构型导电高分子

(1)共轭聚合物的电子导电

共轭体系的导电机理及结构条件共轭体系的导电机理共轭聚合物是指分子主链中碳—碳单键和双键交替排列的聚合物,典型代表是聚乙炔:-CH = CH-由于分子中双键的π电子的非定域性,这类聚合物大都表现出一定的导电性

按量子力学的观点,具有本征导电性的共轭体系必须具备两条件。第一,分子轨道能强烈离域;第二,分子轨道能互相重叠。满足这两个条件的共轭体系聚合物,便能通过自身的载流子产生和输送电流。在共轭聚合物中,电子离域的难易程度,取决于共轭链中π电子数和电子活化能的关系。理论与实践都表明,共轭聚合物的分子链越长,π电子数越多,则电子活化能越低,亦即电子越易离域,则其导电性越好。

(2)共轭聚合物的掺杂及导电性

因添加了电子受体或电子给体而提高电导率的方法称为“掺杂”。随掺杂量的增加,电导率可由半导体区增至金属区。掺杂的方法可分为化学法和物理法两大类,前者有气相掺杂、液相掺杂、电化学掺杂、光引发掺杂等,后者有离子注入法等。

(3)典型的共轭聚合物结构种类

聚乙炔,聚苯撑,聚并苯,聚吡咯,聚噻吩

热解聚丙烯腈、热解聚乙烯醇

聚苯硫醚(PPS)由二氯苯在N—甲基吡咯烷酮中与硫化钠反应制得的

3复合型导电高分子

(1)基本概念

① 复合型导电高分子的定义:复合型导电高分子是以普通的绝缘聚合物为主要基质(成型物质),并在其中掺入较大量的导电填料配制而成的。(复合型导电高分子是在本身不具备导电性的高分子材料中掺混入大量导电物质,如炭黑、金属粉、箔等,通过分散复合、层积复合、表面复合等方法构成的复合材料,其中以分散复合最为常用。)

② 复合型导电高分子基料:作用是将导电颗粒牢固地粘结在一起,使导电高分子具有稳定的导电性,同时它还赋于材料加工性。用作复合型导电高分子基料的主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、有机硅树脂等。此外,丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和天然橡胶也常用作导电橡胶的基质。

(2)导电机理(以炭黑为例)

炭黑的结构:在制备过程中,炭黑的初级球形颗粒彼此凝聚,形成大小不等的二级链状聚集体,称为炭黑的结构。炭黑的结构高低可用吸油值大小来衡量,吸油值定义为100克炭黑可吸收的亚麻子油的量。在粒径相同的情况下,吸油值越大,表示结构越高。

(3)导电性能(以炭黑为例)

炭黑的导电性:氢的含量愈低,炭黑的导电性愈好;一定数量含氧基团的存在,有利于炭黑在聚合物中的分散,因此对聚合物的导电性有利;水分的存在虽有利于导电性能提高,但通常使电导率不稳定,故应严格控制。

在导电填料浓度较低时,材料的电导率随浓度增加很少,而当导电填料浓度达到某一值时,电导率急剧上升,变化值可达10个数量级以上。

五 高分子分离膜与膜分离技术

1 概述

(1)功能高分子膜分离材料:分离膜是指能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相或两部分的界面。

(2)膜的结构与性能的关系

(3)膜分离原理

膜分离过程的主要特点是以具有选择透过性的膜作为分离的手段,实现物质分子尺寸的分离和混合物组分的分离。膜分离过程的推动力有浓度差、压力差和电位差等。

(4)主要的膜分离过程性质与特征

① 渗析式膜分离:料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的推动下,透过膜进入接受液中,从而被分离出去。属于渗析式膜分离的有渗析和电渗析等;

② 过滤式膜分离:利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过膜的速率差别,达到组分的分离。属于过滤式膜分离的有超滤、微滤、反渗透和气体渗透等;

③ 液膜分离:液膜与料液和接受液互不混溶,液液两相通过液膜实现渗透,类似于萃取和反萃取的组合。溶质从料液进入液膜相当于萃取,溶质再从液膜进入接受液相当于反萃取。 膜分离过程的共同优点:成本低、能耗少、效率高、无污染并可回收有用物质

2 膜结构与制备

(1)膜的结构

膜的结构主要是指膜的形态、膜的结晶态和膜的分子态结构。膜结构的研究可以了解膜结构与性能的关系,从而指导制备工艺,改进膜的性能。

微孔膜——具有开放式的网格结构

反渗透膜和超过滤膜的双层与三层结构模型

(2)膜的制备

国内外的制膜方法很多,其中最实用的是相转化法(流涎法和纺丝法)和复合膜化法。

4典型的膜分离技术及应用领域

六 吸附分离功能高分子材料

1吸附分离功能高分子分类 主要包括;离子交换树脂和吸附树脂。吸附树脂又可以分为非离子型吸附树脂和离子型吸附树脂

2离子交换树脂和吸附树脂的结构,分类,制备方法,功能与应用

(1) 离子交换树脂

结构:离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网状高分子材料,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。(具有离子交换基团的高分子化合物。它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。吸附树脂是指具有特殊吸附功能的一类树脂)

分类:①按交换基团的性质分类:阳离子交换树脂:强酸型、中酸型、弱酸型;阴离交换树脂:强碱型、弱碱型 ②按树脂的物理结构分类:凝胶型、大孔型和载体型

制备:①强酸型阳离子交换树脂的制备:绝大多数为聚苯乙烯系骨架,通常采用悬浮聚合法合成树脂,然后磺化接上交换基团。②弱酸型阳离子交换树脂的制备:多为聚丙烯酸系骨架,可用带有功能基的单体直接聚合而成。③强碱型阴离子交换树脂的制备:强碱型阴离子交换树脂主要以季胺基作为离子交换基团,以聚苯乙烯作骨架。制备方法是:将聚苯乙烯系白球进行氯甲基化,然后利用苯环对位上的氯甲基的活泼氯,定量地与各种胺进行胺基化反应。④弱碱型阴离子交换树脂的制备:用氯球与伯胺、仲胺或叔胺类化合物进行胺化反应,可得弱碱离子交换树脂。但由于制备氯球过程的毒性较大,现在生产中已较少采用这种方法。利用羧酸类基团与胺类化合物进行酰胺化反应,

可制得含酰胺基团的弱碱型阴离子交换树脂。

功能:离子交换功能;吸附功能;脱水功能;催化功能;脱色、作载体等功能

应用:水处理;冶金工业;原子能工业;海洋资源利用;化学工业;食品工业;医药卫生;环境保护。

(2)吸附树脂

结构:吸附树脂外观:一般为直径为0.3~1.0 mm的小圆球,表面光滑,根据品种和性能的不同可为乳白色、浅黄色或深褐色。粒径越小、越均匀,树脂的吸附性能越好。但是粒径太小,使用时对流体的阻力太大,过滤困难,并且容易流失。吸附树脂内部结构很复杂。从扫描电子显微镜下可观察到,树脂内部像一堆葡萄微球。吸附性高分子材料根据使用条件和外观形状主要可以分为:微孔型(凝胶型)、大孔型、米花型及大网状树脂。

分类: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

制备:(吸附树脂也是在离子交换树脂基础上发展起来的一类新型树脂,是指一类多孔性的、高度交联的高分子共聚物。)

性能:

应用:有机物的分离;在医疗卫生中的应用;药物的分离提取;在制酒工业中的应用。 3 高分子螯合剂

螯合树脂:胺基羧酸类(EDTA类);肟类;8-羟基喹啉类;聚乙烯基吡啶类。

七 高吸水性树脂

1 高吸水性树脂的类型

按原料来源分类:淀粉类;纤维素类;合成聚合物类(聚丙烯酸盐系;聚乙烯醇系; 聚氧乙烯系等)。

按亲水基团引入方式分类:亲水单体直接聚合;疏水性单体羧甲基化;疏水性聚合物用亲水单体接枝;腈基、酯基水解。

按交联方法分类:用交联剂网状化反应;自身交联网状化反应;辐射交联;在水溶性聚合物中引入疏水基团或结晶结构

按产品形状分类:粉末状;颗粒状;薄片状;纤维状。

2 高吸水性树脂的制备方法

(1)粉类高吸水性树脂的制备:接枝合成法制备的。即先将丙烯腈接枝到淀粉等亲水性天然高分子上,再加入强碱使氰基水解成羧酸盐和酰胺基团。这种接枝化反应通常采用四价铈作引发剂,反应在水溶液中进行。

(2)纤维素类高吸水性树脂的制备:纤维素分子中含有可反应的活性羟基,在

碱性介质中,以多官能团单体作为交联剂,卤代脂肪酸(如一氯醋酸)或其他醚化剂(如环氧乙烷)进行醚化反应和交联反应,可得不同吸水率的高吸水性树脂。

(3)合成聚合物类高吸水性树脂的制备方法

①聚丙烯酸盐系高吸水性树脂的制备:主要采用丙烯酸直接聚合皂化法、聚丙烯腈水解法和聚丙烯酸酯水解法三种工艺路线,最终产品均为交联型结构

②聚乙烯醇是一种水溶性高分子,分子中存在大量活性羟基,用一定方法使其交联,并引入电离性基团,可获得高吸水性的交联产物。

3 高分子结构与吸水性能的关系

从化学组成和分子结构看,高吸水性树脂是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联 型高分子。当亲水性基团与水分子接触时,会相互作用形成各种水合状态。树脂中亲水性基团的存在也是必不可少的条件,亲水性基团吸附水分子,并促使水分子向网状结构内部的渗透。亲水性基团和疏水性基团为高吸水性树脂的吸水性能作了贡献

高分子结构网格太小,水分子不易渗入,适当增大网状结构,有利于吸水能力的提高,网格太大,则不具备保水性。

4高吸水性树脂的基本特性与应用

基本特性:高吸水性; 加压保水性;吸氨性;增稠性

应用:日常生活;农用保水剂;用作医疗卫生材料 ;工业吸水剂;食品工业;包装材料、保鲜材料、脱水剂、食品增量剂等。

5 高吸油性树脂的结构特征与应用

结构特征:高分子之间形成一种三维的交联网状结构,材料内部具有一定微孔结构。由于分子内亲油基的链段和油分子的溶剂化作用,高吸油性树脂发生膨润。基于交联的存在,该树脂不溶于油中。由此可见,交联度和亲油性基团与高吸油性树脂的性能有密切关系。 应用:三废处理;芳香剂、杀虫剂、诱鱼剂基材;作为合成树脂的改性添加剂。 6 高分子絮凝剂的种类,功能原理,影响因素

种类:(1)阳离子型;阴离子型;非离子型。(2)聚丙烯酰胺类衍生物;聚苯乙烯类衍生物;无机高分子聚合物絮凝剂;天然有机高分子絮凝剂。

功能原理:(1)工业废水、生活污水等水悬浮体系或胶体分散相中的固体颗粒物难于自然沉降,需使其絮凝沉积进行固液分离。(2)高分子电解质的长链通过吸附架桥或表面吸附而形成絮团凝聚,(一个微粒吸附两条长链或一条长链同时吸附两个或数个微粒);或通过电荷中和作用使胶粒碰撞而聚集沉降。(3)絮凝性能主要由分子量及其分布、组成结构及电荷量决定。

影响因素:絮凝剂浓度;絮凝剂分子量;絮凝剂类型;溶液的pH;搅拌速度和时间; 助凝剂。

八 高分子液晶及新型复合材料

1 超力学功能高分子材料; 超高强度功能高分子材料;超高弹性功能材料

2 液晶高分子结构

小分子液晶化合物一般可用下式表示:

式中长方框表示分子中的刚性环状结构,;X和Y为刚性基团上的取代基,可为烷基、烷氧基、硝基、卤素等;L为两环之间的连接基

某些液晶分子可连接成大分子,或者可通过官能团的化学反应连接到高分子骨架上。 3 液晶高分子的特性,分类方法

特性:热稳定性大幅度提高;热致性高分子液晶有较大的相区间温度;粘度大,流动行为与一般溶液显著不同。

分类方法:

根据液晶基元在高分子中的位置,可以将液晶高分子分为两类:

侧链型液晶高分子;主链型液晶高分子

根据液晶的生成条件,也可把它分为两类:溶致液晶;热致液晶。

4溶致性液晶和热致性液晶侧链型液晶高分子;主链型液晶高分子特点及性能

5 无机纳米材料

九 医用高分子材料

1医用高分子材料的分类

按材料的来源分类:天然医用高分子材料;人工合成医用高分子材料;天然生物组织与器官

按材料与活体组织的相互作用关系分类:生物惰性高分子材料;生物活性高分子材料;生物吸收高分子材料

按生物医学用途分类:硬组织相容性高分子材料;软组织相容性高分子材料;血液相容性高分子材料;高分子药物和药物控释高分子材料。

按与肌体组织接触的关系分类:长期植入材料;短期植入(接触)材料;体内体外连通使用的材料;与体表接触材料及一次性医疗用品材料

2医用高分子材料的特性

化学隋性,不会因与体液接触而发生反应;对人体组织不会引起炎症或异物反应;不会致癌;具有良好的血液相容性;长期植入体内不会减小机械强度;能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性;易于加工成需要的复杂形状。

3高分子材料的生物相容性:高分子材料的组织相容性;高分子材料的血液相容性 4生物吸收性高分子材料的设计与合成

设计原理

生物降解性和生物吸收性(即降解和吸收。前者往往涉及高分子主链的断裂,使分子量降低。作为医用高分子要求降解产物(单体、低聚体或碎片)无毒,并且对人体无副作用。 ) 生物吸收性高分子材料的分解吸收速度用于人体组织治疗的生物吸收性高分子材料,其分解和吸收速度必须与组织愈合速度同步。

5医用高分子材料的应用

高分子人工脏器及部件的应用,血液相容性材料与人工心脏,人造皮肤材料

医用粘合剂,齿科用粘合剂,外科用粘合剂

十药用高分子

1 分类

用 途:传统剂型中应用高分子材料;缓控释和靶向制剂用的高分子材料;包装用的高分子材料

来 源:天然高分子;半合成高分子如淀粉纤维素的衍生物;合成高分子如热固性树脂热塑性树脂

药用高分子按其应用目的不同分为药用辅助材料和高分子药物两类

2药用高分子的基本性能

(1) 高分子药物本身以及它们的分解产物都应是无毒的,不会引起炎症和组织变异反应,没有致癌性;(2) 进入血液系统的药物,不会引起血栓;(3) 具有水溶性或亲水性,能在生物体内水解下有药理活性的基团。(4) 能有效地到达病灶处,并在病灶处积累,保持一定浓度。

(5) 对于口服的药剂,聚合物主链应不会水解,以便高分子残骸能通过排泄系统被排出体外。如果药物是导入循环系统的,为避免其在体内积累,聚合物主链必须是易分解的,才能排出人体或被人体所吸收。

3药用高分子的结构组成

高分子载体药物中应包含四类基团:药理活性基团、连接基团、输送用基团和使整个高分

子能溶解的基团。

4高分子载体缓释药物的药物释放机理,应用靶向药物

(1)释放机理:通过可溶性高分子载体的缓慢溶解释放药物;通过高分子载体的生物降解释放药物;在压力、温度、pH及酶的作用下通过高分子微胶囊的半透性膜缓慢释放。

(2)高分子靶向药物

5 高分子药物包装材料,药物微胶囊

微胶囊的最大特点是可以控制释放内部的被包裹物质,使其在某一瞬间释放出来或在一定时期内逐渐释放出来

范文六:药用功能高分子

缓 、控释药用功能高分子的研究进展 《学科前沿知识讲座》课程论文

姓名:_ 黄继英___ _

学院 材料科学与工程学院

班级: _ 090132____ _

学号:_ 09013202____

邮箱:jiyinghuang@sina.com

时间:___ 2013-01-08______

缓 、控释药用功能高分子的研究进展

摘要:高分子缓、控释材料因其原材料来源广泛、复合改性能力强、受环境影响因素多而为调节药物释放载体材料的研究重点,极具发展前景。本文分类阐述了各种药用高分子缓释材料与控释材料以及它们的性能特点和应用,并简明介绍了药用高分子缓、控释材料的研究价值与动向。

关键词:高分子;缓释材料;控释材料

Progress in Study on Sustained-release and

Controlled-release Polymers Material

Abstract: The sustained-release and controlled-release materials become the research priorities of drug releasing carrier materials and have avery promising development for their wide sources of raw materials, strong ability of compound modification and many factors affected by environment.This article presents the sustained-release and controlled-release polymer materials for pharmacy, and their performance features and applications indetail, and concisely introduces the research value and trends of medicinal sustained-release and controlled-release polymer materials.

Key words: Polymers;sustained-release material;controlled-release material

前言

近年来,为了提高药物使用效率,缩短治疗时间,减少频繁用药给病人带来的痛苦和不便,人们研究发明了药用高分子缓、控释材料,这些材料最大的特点在于:能较长时间维特体内有效的药物浓度,从而可以大大提高药效和降低毒副作用,使病人得到最佳治疗。其中高分子类药物缓、控释材料是这方面研究课题的热点[1]。例如亲肤性聚氨酯作为医用胶黏剂,当遇到渗出的体液、血液等后,其高反应性异氰酸基迅速进行复杂的交联反应,可灵活地对

[2]伤口进行保护,是一种外用高分子控释材料。

1 高分子缓释材料

药用高分子材料的研究之所以能成为目前国内外药剂领域的一个重要课题[3],主要是因为:传统药物刚被使用时释放浓度过高,容易引起毒副作用,并且随着人体新陈代谢而快速衰减导致药物利用率低。药物缓释就是将小分子药物与高分子载体以物理或化学方法结合,进入病灶区后通过扩散、溶出等方式,将小分子药物以接近零级速率即恒定速率的方式持续释放出来,以便长时间保持治疗所需的药物浓度,从而使药物功效得到充分发挥,如图1所示[4]。作为药物释放载体的高分子材料,在筛选时应当具备以下基本条件:无毒或低毒,良好的生物相容性和生物降解性。

[5]

图1

目前正在开发的生物降解型药用缓释高分子材料主要是天然高分子和合成高分子。天然高分子主要有多糖类(如壳聚糖及其共混物、环糊精及其衍生物等)、蛋白质类(如白蛋白、丝素蛋白等);合成高分子主要有聚乳酸、聚酸酐、多肽与氨基酸类聚合物等。

1.1 天然高分子

1.1.1 壳聚糖及其共混物

壳聚糖是甲壳素脱乙酰化产物,广泛存在于植物细胞壁和甲壳类动物及昆虫的甲壳中,其降解产物无毒,且能被生物体完全吸收[6]。但单纯的壳聚糖作为药用辅料效果不是非常理想。为获得综合性能优异的载体材料,可以将壳聚糖与其它材料通过交联、接枝以及共混的方式复合在一起使用。

1.1.2 白蛋白

白蛋白(又称清蛋白)是一种球蛋白,由肝实质细胞合成。它在人体内最重要的作用是维持胶体渗透压。这种可以生物降解的天然高分子材料,在被制备成缓释微球载体后,除具备相当的缓释作用外,还拥有一定的靶向性,能针对性地将药物运载至病灶区释放。在治疗肿瘤、癌症方面作用明显。

1.1.3 丝素蛋白

丝素蛋白是一种源于蚕丝的天然高分子材料。稳定、无毒、廉价易得,具有优异的生物降解性和生物相容性[7]。同时,丝素蛋白还具有良好的机械性能和理化性质,如柔韧性、透气透湿性、缓释性等,因而可以通过处理得到不同的形态,如纤维(如图 2[8] )、粉、膜以及凝胶等[9]。

图2

1.2 合成高分子

1.2.1 聚乳酸及其共聚物

聚乳酸也称为聚丙交酯,是由多个乳酸分子在一起脱水缩合而成。聚乳酸除具备优良的生物降解性和生物相容性外,还拥有很好的热稳定性与抗溶剂性,使得在制备成装载药物的缓释载体时,选择制备方法或方式的余地更大。另外,聚乳酸还具有一定的耐菌性阻燃性和抗紫外性,增强了其制品的储存性能

1.2.2 聚酸酐

聚酸酐是一类新型生物可降解高分子合成材料,分子中含有的酸酐键具有不

[10]稳定性,能水解成羧酸,具有生物降解特性。根据聚酸酐R基的不同,可将聚

酸酐分为脂肪族聚酸酐、芳香族聚酸酐、杂环族聚酸酐、聚酰酸酐、聚酰胺酸酐等[11],它们均具有良好的表面溶蚀降解性、降解速度可调及易加工性等优异性能。

[12]例如,苯乙烯—马来酸酐共聚物就是一种性能优良、价格低廉的新型高分子缓

释材料,被用于制造缓释骨架片剂、微囊剂及贴布剂等。

1.2.3 多肽与氨基酸类聚合物

多肽通常是指一种或几种氨基酸或其衍生物通过聚合反应得到均聚物或共聚物。由于人工合成的多肽与蛋白质有着相类似的结构,因此能显示出良好的生物相容性,又因为多肽能在人体内降解生成无毒的小分子多肽或氨基酸,所以还具备优异的生物降解性[13]。不同组成的氨基酸类共聚物及多肽的降解性不同,因此应用于药剂载体时可调节聚合物配比来控制其降解性能,形成可调节的缓释系统。

此外,利用氨基酸改性的聚乳酸也是一种重要的药物缓释材料。近来有聚乳酸-丙氨酸共聚物成功应用于植入性药物甲钴胺缓释载体的报道[14 ]。

除了以上所列举的,还有像聚磷酸酯、聚膦腈等一大批合成高分子材料被不断地应用到药物缓释体系中,并取得了可喜的成效,使得研究药物高分子缓释载体材料的道路越走越宽。

2 高分子控释材料

可用作药物控释材料的高分子材料有很多。在天然高分子材料方面有胶原、海藻酸钠以及淀粉与纤维素衍生物等,例如国外已开发了乳化性、成膜性及致密性良好的淀粉衍生物作为卡氮介微胶囊的壁材[ 15 ]。人工合成高分子材料方面主要有聚酯、聚醚、聚酰胺等。这类材料均具有良好的机械性能并且容易通过化学或物理修饰进行改造[16]。控释材料依据其物理化学性质及其释放机理的不同进行划分,可分为溶解型聚合物、非生物降解型聚合物和生物降解型聚合物[17]。

2.1 溶解型聚合物

溶解型聚合物主要用于口服药物控释材料,这些聚合物通常带有羟基、胺基和羧基等极性基团,由于在胃液、肠液、组织液以及血液中溶解性的不同,使药物能够在需要的器官或组织中释放出来,如图3[18]。这类材料主要包括聚乙烯醇、

[17]甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸共聚物等。但是,此类材料与药物构成的释药体系

容易受到体内复杂环境发生改变的影响(如十二指肠溃疡患者的十二指肠初肠液成分和pH 值就已受到胃酸的强烈影响而发生变化),从而导致体系不够稳定。

图3

2.2 非生物降解型聚合物

非生物降解型聚合物作为控释材料应具备优异的生物相容性和良好的加工性能,而其中的植入式材料还必须具有很强的物化稳定性,以保证能在体内的复杂环境下稳定存在。然而,非生物降解型聚合物作为植入式药物载体时存在不可忽视的问题是:待药物溶出释放完后,载体材料会留在体内,必须人工将其取出。这势必会给病人带来不必要的麻烦和痛苦。

2.3 生物降解型聚合物

使用生物降解型聚合物作药物载体除能够提高用药稳定性和药物利用率之外,更重要的是当药物释放完毕后载体不必从体内取出,便可在体内降解并代谢排出体外。所以生物降解类聚合物已成为药物控释材料研究和开发的热门方向。生物降解型聚合物主要包括天然生成材料,人工合成材料,以及共混复合材料等。

海藻酸钠[19]是天然多糖类化合物,可生物降解,毒性低,生物相容性良好。由海藻酸钠得到的海藻酸盐凝胶如海藻酸钙凝胶具有pH依赖特性、可防止突释、口服无毒等特点,可作为酸敏感性药物的载体材料。

3 现状与趋势

尽管目前针对缓、控释药物的研制已得到相当的重视并取得了可喜的成果,但就药物缓、控释材料的改造还没有取得突破性的进展,未能完全达到高效,速控甚至智能化的要求,同时药物控释的靶向性还远不如人们设想得那么精准。而对于其中被重点研究的生物降解性缓、控材料,要真正在此类药物剂型的制备上取得重大突破,就必须清楚这些降解材料的结构性质、降解规律及降解产物对机体的影响。因此,针对高分子缓、控释材料的研究将会长期深入下去。

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范文七:医用功能高分子

医用功能高分子

一 功能高分子的简介

功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它们之所以具有特定的功能,是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团,或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合,或者二者兼而有之。例如吸水树脂,它是由水溶性高分子通过适度交联而制得,遇水时将水封闭在高分子的网络内,吸水后呈透明凝胶,因而产生吸水和保水的功能。

在合成或天然高分子原有力学性能的基础上,再赋予传统使用性能以外的各种特定功能(如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等)而制得的一类高分子。一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团,其功能性的显示往往十分复杂,不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构,还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等,后者对生物活性功能的显示更为重要。

二 功能高分子的分类

功能高分子材料从功能上大致可分为四类:

第一类是化学功能,包括离子交换、催化、光聚合、光分解、光降解等; 第二类是物理功能,包括导电、热电、压电、超导、磁化、光弹性等; 第三类是介于化学、物理之间的功能,包括吸附、膜分离、高吸水、表面活性等;

第四类是生理功能,包括生理组织适应性,血液适应性等。用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。20年来,用于这方面的高分子材料有聚氯乙烯、天然橡胶、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯、硅橡胶、聚酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯等。

三 医用功能高分子

医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分,是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新

领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。

1,性能要求 医用高分子材料多用于人体,直接关系到人的生命和健康,一般对其性能的要求是:

①安全性:必须无毒或副作用极少。这就要求聚合物纯度高,生产环境 非常清洁,聚合助剂的残留少,杂质含量为ppm级,确保无病、无毒传播条件。

②物理、化学和机械性能:需满足医用所需设计和功能的要求。如硬度、弹性、机械强度、疲劳强度、蠕变、磨耗、吸水性、溶出性、耐酶性和体内老化性等。以心脏瓣膜为例,最好能使用25万小时,要求耐疲劳强度特别好。此外,还要求便于灭菌消毒,能耐受湿热消毒(120~140°C)、干热消毒(160~190°C)、辐射消毒或化学处理消毒,而不降低材料的性能。要求加工性能好,可加工成所需各种形状,而不损伤其固有性能。

③适应性:包括与医疗用品中其他材料的适应性,材料与人体各种组织的适应性。材料植入人体后,要求长时期对体液无影响;与血液相容性好,对血液成分无损害,不凝血,不溶血,不形成血栓;无异物反应,在人体内不损伤组织,不致癌致畸,不会导致炎症坏死、组织增生等。

④特殊功能:不同的应用领域,要求材料分别具有一定的特殊功能。例如:具有分离透析机能的人工肾用过滤膜、人工肺用气体交换膜,以及人造血液用吸脱气体的物质等,都要求有各自特殊的分离透过机能。在大多数情况下,现有高分子材料的表面化学组成与结构很难满足上述要求,通常要采用表面改性处理,如接枝共聚,以改进其抗凝血性等性能。

2,制品种类

主要有人造脏器、医疗器械和药物剂型三种类型。

人造脏器;

包括内脏和体外装置。①内脏:有代用血管、人工心脏、人工心脏瓣膜、心脏修复、人工食道、人工胆管、人工尿道、人工腹膜、疝补强材料、人工骨和人工关节、人工血浆、人工腱、人工皮肤、整容材料及心脏起搏器等。②体外器官和装置:有人工心肺机、人工肺、人工肾、人工肝、人工脾、麻痹肢刺激器、电

子假肢、假齿、假眼、假发、假耳、假手、假足等。

3,医疗器械

①一般医疗及看护用具,如眼带、洗肠器、注射针、听诊器、直肠镜、点眼器、腹带和连结管等;②麻醉及手术室用具,如吸引器、缝线、咽头镜、血管注射用具等;③检查及检查室用具,如采血管、采血瓶、心电图用的电极、试验管、培养皿等。

4药物剂型

①药物的助剂:高分子材料本身是惰性的,不参与药的作用,只起增稠、表面活性、崩解、粘合、赋形、润滑和包装等作用,或在人体内起“药库”作用,使药物缓慢放出而延长药物作用时间。②聚合物药物:将低分子药物,以惰性水溶性聚合物作分子载体,把具有药性的低分子化合物,通过共价键或离子键与载体的侧基连接,制成聚合物药物。

5,发展趋势

①研究开发满足生物相容性和血液相容性材料,以聚烯烃、聚硅氧烷、氟碳聚合物和聚氨酯为重点;②开发控制药物释放、人工脏器、医疗器械和控制生育所用材料。③发展小型化、便携带、内埋化等类型的人工器官装置。

6,医用高分子材料的发展及展望

我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。目前约有50多个单位从事这方面的研究,现有医用高分子材料60多种,制品达组织的相容性之间的关系为依据来研究开400余种,用于医疗的聚甲基丙烯酸甲酯每年达300t。然而,我国医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段,还没有能够建立在分子设计的基础上。因此,应该以材料的结构与性能关系,材料的化学组成、表面性质和生命体发新材料。医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳定性和可加工性等严格的要求。生物医用材料的研究和发展方向主要包括以下几方面:

组织工程材料

组织工程是应用生命科学与工程的原理和方法构建一个生物装置,来维护、增进人体细胞和组织的生长,以恢复受损组织或器官的功能。它的主要任务是实现受损组织和器官的修复或再建,延长寿命和提高健康水平。其方法是:将特定组

织细胞“种植”于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料上,形成细胞-生物材料复合物;生物材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境;随着材料的降解和细胞的繁殖,形成新的与自身功能和形态相适应的组织或器官。这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器官进行结构、形态和功能的重建,并达到永久替代。

生物医用纳米材料———药物控释材料及基因治疗载体材料

高分子药物控制释放体系不仅能提高药效,简化给药方式,大大降低药物的毒副作用,而且纳米靶向控制释放体系使药物在预定的部位,按设计的剂量,在需要的时间范围内,以一定的速度在体内缓慢释放,从而达到治疗某种疾病或调节生育的目的一次性注射或口服的高分子疫苗制剂的开发,将克服普通疫苗需多次注射方能奏效的缺点,而深受人们的重视。高分子避孕疫苗的研制又将为人类的生育调节提供一个简便、无毒副作用、十分安全的新方法,并有可能成为未来控制人口增长的重要措施。基因治疗是导入正常基因于特定的细胞(癌细胞)中,对缺损或致病的基因进行修复,或者导入能够表达出具有治疗癌症功能的蛋白质基因,或导入能阻止体内致病基因合成蛋白质的基因片段来组织致病基因发生作用,从而达到治疗的目的。基因疗法的关键是导入基因的载体,只有借助载体,正常基因才能进入细胞核内。目前,高分子纳米材料和脂质体是基因治疗的理想载体,它具有承载容量大、安全性能高的特点。近来新合成的树枝状高分子材料作为基因导入的载体值得关注。

复合生物材料

作为硬组织修复材料的主体,复合生物材料受到广泛重视,它具有强度高、韧性好的特点,目前已广泛用于临床。通过具有不同性能材料的复合,可以达到“取长补短”的效果,可以有效地解决材料的强度、韧性及生物相容性问题,是生物材料新品种开发的有效手段。提高复合材料界面之间的相容性是复合材料研究的主要课题。根据使用方式不同,研究较多的是合金、碳纤维/高分子材料、无机材料(生物陶瓷、生物活性玻璃)、高分子材料的复合研究。

范文八:功能高分子

感光性高分子包括:光导电材料、光电转换材料、光能储存材料、光记录材料、光致变色材料和光致抗蚀材料等。

高吸水性树脂的基本性能有那些?吸水率,加压保水性,吸氮性,增韧型

什么是分离膜?分离膜是指能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相或两部分的界面 什么是离子交换树脂?离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化合物。

典型分离膜技术有哪些?典型的分离膜技术有微孔过滤(MF)超滤(UF)反渗透(RO)纳滤(NF)渗析(D)电渗析(ED)液膜(LM)渗透蒸发(PV)

根据液晶的形成条件可分为哪几种类型?根据分子排列的形式和有序性的不同,液晶又可以分哪几种结构类型?各种液晶类型的特点。按照液晶的形成条件不同,可将其主要分为热致性和溶致性两大类。热致性液晶是依靠温度的变化,在某一温度范围形成的液晶态物质。溶致性液晶则是依靠溶剂的溶解分散,在一定的浓度范围形成液晶态物质。根据分子排列的形式和有序性的不同,液晶有三种结构类型:近晶型、向列型、胆甾型

除了上述分类方法外,高分子液晶还可以按哪些方法分类?有哪些方法可用于高分子液晶的表征?按液晶的形成条件,与小分子液晶一样,可分为溶致性液晶。热致性液晶、压致型液晶、流致型液晶等等。按致晶单元与高分子的连接方式,可以分为主链型液晶和侧链性液晶。主链型高强度,高模量材料,分为纵向性,垂直型,星型,盘形,混合型。支链型分为多盘型,树枝型。侧链型功能性材料分为梳型、多重梳型、盘梳型、腰接型、结合性、网型。按形成高分子液晶的单体结构,可分为两亲性和非两亲性两类。两亲性高分子液晶是溶致性液晶,非两亲性液晶大部分是热致性液晶。

为什么要发展高分子药物?与低分子药物相比高分子药物有什么优点?高分子药物具有低毒、高效、缓释和长效等特点,与生物体的相容性好,停留时间长。还可以通过单体的选择和共聚组成的变化,调节药物的释放速率,达到提高药物的活性、降低毒性和副作用的目的。进入人体后,可有效的到达症患部位。因此,可降低要用计量,避免频繁进药,在体内保持恒定的药剂浓度,是药物的药理活性持久,提高疗效。

什么是功能高分子?什么是特种高分子?两者区别和联系?功能高分子是指当有外部刺激时,能通过化学或物理的方法做出相应输出的高分子材料,既有传统高分子的机械性能,又有某些特殊功能的高分子。特种高分子是指带有特殊物理,力学,化学性质和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料的范畴。功能高分子属于特种高分子材料的范畴。特种高分子材料又可细分为功能高分子和高性能高分子两类。

功能和性能有什么区别,功能高分子和高性能高分子有什么不同?功能是指从外部向此案料输入信号时,材料内部发生质和量的变化而产生输出的特性。性能是指材料对外部作用的抵抗特性。功能高分子是指当有外部刺激时,能通过化学或物理的方法做出相应输出的高分子材料。高性能高分子则是对外力有特别的抵抗能力的高分子材料。

什么是活性聚合?阴离子火星聚合特征是什么?活性聚合是指引发速速远远大于增长速度,并且在特定条件下不存在链终止反应和链转移反应,亦即活性中心不会自己消失的反应。阴离子活性聚合的特征是1聚合反应速度极快2单体对引发剂有强烈的选择性3无链终止反应4多种活性种共存5相对分子质量分布很窄。

什么是高分子的化学反应?影响高分子化学反应活性的因素有哪些?可将天然和合成的通用高分子转变为有新型结构与功能的聚合物的化学反应。高分子的化学反应按聚合度和基团的

变化进行分为三类1聚合度基本不变,侧基或端基发生的反应2 聚合度变大的反应3聚合度变小的反应

影响反应活性因素;1聚集态结构因素;结晶和无定形聚集态结构,交联结构与线性结构,均相溶液与非均相溶液等结构因素均会对高分子的化学反应造成影响。2化学结构因素(1)几率效应;某些基团由于反应几率的关系而不能参与反应,结果在高分子的分子链上留下孤立的单个基团,使转化程度受限制(2)临近结构效应;如静电作用和位阻效应,均可使基团的反应能力降低或增加。

高分子与小分子的化学反应有什么异同点?相同点;高分子可以进行与低分子同系物相同的化学反应,例如含羟基高分子的乙酰化反应和乙醇的乙酰化反应相同,聚乙烯的氯化反应和已烷的氯化反应类似。高分子通过基团的反应制备具有特种基团的特种与功能高分子。不同点;在低分子化学中,副反应仅使主产物产率降低。而在高分子反应中,副反应却在同一分子上发生,主产物和副产物无法分离,因此形成的产物实际上具有类似于共聚物的结构。从单个官能团比较,高分子的反应活性于同类低分子相同。但由于高分子的形态,临近的基团效应等物理化学因素影响,使得聚合物的反应速率,转化程度会与低分子有所不同。

制备特种与功能高分子的方法,各有什么优缺点?1功能性小分子的高分子化2已有高分子材料的功能化3多功能材料的复合4已有功能高分子的功能扩展

离子交换树脂有哪些功能?离子交换树脂最主要的功能是离子交换,此外,它还具有吸附,催化,脱水等功能。除此之外,离子交换树脂和大孔型吸附树脂还有脱色,作载体等功能 离子交换树脂为什么可作为许多化学反应的催化剂?小分子酸和碱是许多有机化学反应和聚合反应的催化剂离子交换树脂相当于多元酸和多元碱,也可对许多化学反应起催化作用 什么是大孔型离子交换树脂,它们与普通离子交换树脂的区别,有什么特殊意义?大孔型离子交换树脂外观不透明,表面粗糙,为非均相凝胶结构。即使在干燥状态,内部也存在不同尺寸的毛细孔,因此可在非水体系中起离子交换和吸附作用。大孔型离子交换树脂的孔径一般为几纳米至几百纳米,比表面积可达每克树脂几百平方米,因此其吸附功能十分显著。 微孔膜的特点是什么,使用中有何要求?实施微孔过滤的膜称为微孔膜,是均匀的多孔薄膜,厚度在90-150微米左右,过滤粒径在0.025-10微米之间,操作压力在0.01-0.2Mpa。微孔膜的主要优点为1孔径均匀,过滤精度高2孔隙大,流速快3无吸附或少吸附4无介质脱落。微孔膜的缺点1颗粒容量较小,易被堵塞2使用时必须有前道过滤的配合,否则无法正常工作。

制备分离膜的高分子材料有哪些基本特征?目前,实用的有机高分子膜材料有;纤维素脂类,聚砜类,聚酰胺类及其它材料。

纤维素是有几个椅式构型的葡萄糖基通过1,4-B-嵌链连接起来的天然线性高分子化合物,醋酸纤维素性能很稳定,但在高温和酸,碱环境下易发生水解。

非纤维素脂类膜材料的基本特性1分子链中含有亲水性德极性基团2主链上应有苯环,杂环等刚性基团,使之有高的抗压密性和耐热性3化学稳定性好4具有可溶性。常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚砜,聚酰胺,方向杂环聚合物和离子聚合物

五导电高分子类型有哪些,导电本质是什么?一类是结构型(或称本征型)导电高分子,一类是复合型导电高分子

结构型导电高分子本身“固有”导电性,由聚合物结构提供导电载流子(电子,离子或空穴)复合型导电高分子是在不具备导电性德高分子中掺混入大量导电物质,通过分散复合,层积复合,表面复合等方法构成的复合材料,高分子材料本身没有导电性,导电性是通过混合在其中的导电性物质获得的。

哪些聚合物具有本征导电性?第一分子轨道能强烈离域第二分子轨道能互相重叠,满足这两个条件的共轭体系聚合物,便能通过自身的载流子产生和输送电流。四类聚合物有导电性;高分子电解质,共轭体系聚合物,电荷转移络合物和金属有机螯合物。

共轭导电高分子的导电机理是什么,掺杂的作用是什么?共轭聚合物的分子链越长,π电子数越多则电子活化能越低,也即电子越易离域,则其导电性越好。电荷转移使导电率提高电导活化能下降。 提高导电率

复合性导电高分子导电机理是什么,主要导电填料有哪些?复合型导电高分子是以普通的绝缘聚合物为主要基质(成型物质)并在其中掺入较大量的导电填料配制而成的。高分子材料本身并不具备导电性,只充当了粘合剂的角色。导电性是通过混合在其中的导电性的物质如炭黑,金属粉末等获得的。

导电填料浓度低时,材料的电导率随浓度的增减很少,而当导电填料浓度达到某一值时,电导率急剧上升,变化值可达10个数量级以上。

常用的导电填料有金粉,银粉,铜粉,镍粉,钯粉,钼粉,铝粉,钴粉,镀银二氧化硅粉,镀银玻璃微珠,炭黑,石墨,碳化钨,碳化镍等

感光性高分子具有那些特性?对光敏感性、成像性、显影性,膜的物理化学性能(成膜性)。对于不同的用途要求不相同

感光性高分子有那些分类方法?1根据光反应的类型分类:光交联型、光聚合型、光氧化还原型、光二聚型、光分解型等2根据感光集团的种类分类:重氮型、叠氮型、肉桂酰型、丙烯酸酯型3根据物理变化分类:光致不容型、光致溶化型、光降解型、光导电型、光致变色型等4根据顾家聚合物种类分类:PVA系、聚酯系、尼龙系、丙烯酸酯系、环氧系、氨基甲酸酯(聚氨酯)系等5根据聚合物形态和组成分类:感光性化合物(增感剂)+高分子型、带感光集团的聚合物型、光聚合型

什么是增感剂?作为增感剂必须具备哪些条件?某一激发态分子D*把激发态能量转移给另一个基态分子A,形成激发态A*,而D*本身则回到基态,变回D。A*进一步发生反应生成新的化合物。这时,A被D增感了或光敏了,故D称为增感剂或光敏剂1增感剂三线态的能量必须比被增感物质的三线态能量大,以保证能量转移的顺利进行2增感剂的三线态必须有足够长的寿命,以完成能量的传递3增感剂的量子收率应较大4增感剂吸收的光谱应与被感物质的吸收光谱一致,且反胃更宽

什么是高吸水性树脂?什么是高吸油性树脂?超轻吸水高分子材料也称高吸水性材料、超强吸水剂、高吸水性聚合物,是一种具有优秀吸水能力和保水能力的新型高分子材料

从化学组成,分子结构分析高吸水性树脂吸水性能:从化学组成和分子结构看,高吸水性树脂是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联高分子。水分子与亲水性基团中的金属离子形成配位水合,于负电性很强的氧原子形成氢键等。高分子网状结构中的疏水基团因输水作用而易于斥网格内侧,形成局部不溶性的微粒结构,使进入网状的水分子由于极性作用而局

部冻结,失去活动性,形成“伪冰”结构。亲水性基团和疏水性基团的这些作用,显然都是高吸水性树脂的吸水性能做了贡献。

影响高吸水性树脂的吸水性能的因素有哪些?吸水率:影响树脂吸水率的很多因素,除了产品本身的化学组成之外,还与产品的交联度、水解度和被吸液体的性质等有关。1交联度对吸水性的影响交联密度过高对吸水性并无好处。交联密度过高,一方面,网格太小而影响水分子的渗透,另一方面,橡胶弹性的作用增大,也不利于水分子向网格内的渗透,因此造成吸水能力的降低。2水解度对吸水率的影响高吸水性树脂的吸水率一般随水解度的增加而增加,但实际上往往当水解度高于一定数值后,吸水率反而下降。3被吸液的PH值与盐分对吸水率的影响高吸水性树脂是高分子电解质,水中盐类物质的存在和PH值的变化都会显著影响树脂的吸水能力。吸水速度:一般来说,树脂的表面积越大,吸水速度也越快

高吸水性树脂为什么有吸氮性?高吸水性树脂一般为含有羧酸基的阴离子高分子,为提高吸水能力,必须进行皂化,使大部分羧酸基团转变为羧酸盐基团。但通常树脂的水解度仅为70%左右,另有30%左右的羧酸基团保留下来,是素质呈现一定的弱酸性。这种弱酸性使得他们对氮那样的碱性物质有强烈的吸收作用。

为什么在各种材料中,高分子材料最有可能成为医用材料?生物体是邮寄高分子存在的最基本形式,邮寄高分子是生命的基础。动物体与植物体组成中最重要的物质——蛋白质、肌肉、纤维素、淀粉、生物酶果胶等都是高分子化合物。

医用高分子有哪些分类方法?对其基本要求有哪些?1与生物体组织不直接接触的材料2对皮肤 黏膜接触的材料因此要求无毒、无刺激,有一定的机械硬度3与人体组织短期接触的材料,这类材料在使用中需与肌体组织或血液接触,故一般要求有较好的生物体适应性和抗血栓性4长期植入体内的材料。因此要求有非常优异的生物体适应性和抗血栓性,并有较好的机械强度和稳定的化学、物理性质5药用高分子6按材料的来源分:天然医用高分子材料、人工合成医用高分子材料、天然生物组织与器官7按材料与活体组织的相互作用关系分类:生物惰性高分子、生物活性高分子、生物吸收高分子8按生物医学用途分类:硬组织相容性高分子、软组织相容性高分子、血液相容性高分子、高分子药物和药物控释高分子材料9按与肌体组织接触关系:长期植入材料、短期植入接触材料、体内体外连通使用的材料、与体表接触的材料及一次性医疗用品材料。目前在实际应用中,更实用的是仅将医用高分子分为两类,一类是直接用于治疗人体某一病变组织、替代人体某一部位或某一脏器、修补人体缺陷的材料。另一类则是用来制造医疗器械、用品的材料要求:1化学惰性,不对因与体液接触而发生反应2对人体组织不会引起炎症或异物反应3不会致癌4具有良好的血液相容性5长期植入体内不会减小机械强度6能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性7易于加工成需要的发咋形状

什么是高分子材料的生物相容性?生物相容性包括那些方面?生物相容性是指植入生物体内的材料与肌体之间的适应性。生物相容性又可分为组织相容性和血液相容性两种。组织相容性是指材料与人体组织的相互适应性,而血液相容性则是指材料与血液劫持不会引起血凝、溶血等不良反应。

为什么高分子材料植入人体海内会出现血栓?目前有哪些提高血液相容性的方法?异物与血液接触时,首先将吸附血浆内蛋白质,然后粘附血小板,继而血小板崩坏,放出血小板因子,在异物表面凝血,产生血栓。此外,红血球粘附引起溶血;凝血至活酶的活化,也都是形成血栓的原因。1使材料表面带有负电荷基团2高分子材料的表面接枝改性3制备具有微相分离结构的材料4高分子材料的肝素化5材料表面伪内模化

化学合成的生物吸收性高分子材料有哪几类?聚a-羟基酸酯及其改性产物、聚醚酯及其相似聚合物、聚酰胺酯、据酸酐、聚磷酸脂、脂肪族聚碳酸酯、聚a-氰基丙烯酸酯

什么是药用高分子?药用高分子分哪几类?各有什么特点?将药用高分子按其应用的不同分为药用辅助材料和高分子药物两类。药用辅助材料是指在药剂制品加工时所用的和为改变药物使用性能而采用的高分子材料,而高分子药物则不同,它依靠进入人体后,能与肌体组织发生生理反应,从而产生医疗效果或预防性效果。

在高分子载体中应包含哪几类基团?各基团作用是什么?高分子载体药物中应宝库四类基团:药理活性基团、连接基团、输送用基团和使整个高分子能溶解的基团。连接基团的作用是使低分子药物与聚合物主链形成稳定的或者暂时的结合,而在体液和酶的作用下通过水解、离子交换或酶促反映可使药物基团重新断裂下来。输送用基团是一些与生物体某些性质有关的基团,通过它可将药物分子有选择的输送带特定的组织细胞中。可溶性基团的引入可提高整个分子的亲水性,使之水溶。在某些场合下,亦可适当引入烃类亲油基团,以调节溶解性。

什么是微胶囊?药物微胶囊的优点?微胶囊是指以高分子膜为外壳、其中有被保护或被蜜蜂的物质的微小包囊物。与普通的药物相比,药物微胶粒有不少优点。药物被高分子膜包裹后,避免了药物与人体的直接接触,药物只有通过对聚合物壁的渗透或聚合物膜在让你体内被寝室、溶解后才能逐渐释放出来。新词能够延缓、控制药物释放速度,掩蔽药物毒性、刺激性、苦味等不良性质,提高药物的疗效。经微胶囊化的药物,与空气隔绝,能有效的防止药物储存过程中的氧化、吸潮、变色等不良反应,增加贮存稳定性。

第十章

什么是液晶?它与液体和晶体之间有什么关系?某些物质的受热熔融或被溶解后,虽然失去了固态物质的大部分特性,但可能依然保留着晶态物质分子的有序排列,从而在物理性质上表现为各向异性,形成一种兼有晶体和液体部分性质的过渡中间相态,这种中间相态被称为液晶态,处于这种状态下的物质称为液晶,其主要特征是其聚集状态在一定的程度上既类似于晶体,分子呈有序排列,又类似于液体,有一定的流动性。

高分子液晶的分子结构有什么特点?影响高分子液晶形态和性能的因素主要有哪些?影响高分子液晶形态与性能的罂粟包括外在因素和内在因素两部分。内在因素为分子结构分子组成和分子间力。外部因素则主要包括环境温度、溶剂等。

主链型溶致性高分子液晶主要有哪些类型?形成溶致性高分子液晶的分子结构必须符合哪两个条件?

这类高分子液晶主要有芳香族聚酰胺、聚酰胺酰肼、纤维素类等品种。形成溶致性高分子液晶的分子结构必须符合两个条件:分子具有足够的刚性,分子必须有相当的溶解性。 主链型热致性高分子液晶的组要待变有哪些?结构上有什么特点?主链型热致性高分子液晶中,最典型最主要的代表有聚酯液晶。除了聚酯液晶外,聚芳醚砜、聚氨酯等主链型热致性液晶也都有不少研究报道。从结构上看,PET/PHB工具只相当于在刚性的显现分子链中,嵌段地或无规的接入柔性间隔基团。改变工具组成或改变边个基团的嵌入方式,可形成一系列的聚酯液晶。

范文九:医用功能高分子

生物医用高分子材料

张晓蕾

摘 要:医用材料的发展并不是一个新的课题,人们在很久以前就已经开始使用各种材料用于医疗器

械。在近、现代,随着合成材料的异军突起,大量合成材料用于临床实践,进入70年代以后随着

高分子材料理论和实践的进步,产生了大量新型医用材料用于制造人造器官、人造心脏膜瓣、人

工肾等。目前除了大脑以外,几乎所有的人体器官都可以用人造器官代替。

关 键 词:生物医用高分子材料;医疗器械;人造器官

Biomedical Polymeric Materials Abstract: The development of medical material is not a new issue, people long ago had begun to use all kinds of materials used in medical equipment. In the nearly, modern, with the rise of the synthetic materials, a large number of synthetic materials used in clinical practice, in the 70 s with the theory and practice of the polymer material progress, and produced a large new medical material used to make artificial organs, artificial heart, kidney and other film disc). Now in addi-

tion to outside the brain, almost all of the body's organs can be used artificial organs instead.

Key words: biomedical polymeric material; medical device;artificial organ

1 引言

医用材料的研究生产是一个高技术领域,发达国家把生物医用材料领域当成是重点发展对象。现代医用材料主要是医用金属材料、医用无机陶瓷材料、医用高分子材料和医用复合材料四大类。在几乎所有的医用材料中,以高分子材料的使用最广泛。医用高分子领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极大的意义,它已经渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床。

摘要

综述了生物医用高分子材料的分类及每种分类的不同材料和材料的结构、性质和在不同方面的应用,概述了生物医用高分子材料的现状,并浅谈生物医用高分子材料的发展及展望。

关键词

生物医用高分子材料,应用、发展、展望

1 生物医用高分子材料概述

1.1医用高分子材料的发展简史

第1阶段:时间大约是7千年前至19世纪中叶,是被动的使用天然高分子材料阶段。这一时期的高分子材料有大漆及其制品、蚕丝及织物、麻、棉、羊皮、羊毛、纸、桐油等。

第2阶段:从19世纪中叶到20世纪20年代,是对天然高分子材料进行化学改性,从而研制新材料阶段。在这阶段中,人类首次研制出合成高分子材料—酚醛树脂。

第3阶段:20世纪30年代至60 年代,是人类大量研制新合成高分子材料阶段。在这一阶段,“高分

子科学”概念已经诞生,大批高分子化学家投入到新聚合物的合成和新材料开发的研究领域,从而导致了至今天仍有重要意义的大批通用高分子材料的诞生。

第4阶段:从20世纪60年代至今,是人类对高分子材料大普及、大扩展阶段。在这个阶段,人类对上述聚合物的使用更加合理,价格更为低廉,从而使高分子材料渗透到国民经济及人类生活的各个方面,使高分子材料成为了人类社会继金属材料、无机材料之后的第3大材料。

1.2医用高分子材料的分类

医用高分子材料有两种定义.一种是广义医用高分子材料,涵盖所有在医疗活动中使用的高分子材料,甚至包括药剂包装用高分子材料、医疗器械用高分子材料、医用高分子一次性高分子材料等。另外一种定义是指符合特殊要求的功能性高分子材料。

一般所讲的医用高分子是指功能性高分子材料,属于生物医用高分子材料,医用高分子材料的分类比较复杂,划分的依据繁多。按照用途来分,分为治疗用高分子材料、药用高分子材料、人造器官用高分子材料等;按照原材料来进行划分,分为天然高分子医用材料、合成高分子医用材料和含高分子的复合医用材料等;按照材料自身的功能和特点又可以分为生物相容性高分子材料、生物降解性高分子材料、生物功能性高分子材料。

2 生物医用高分子材料

2.1 生物惰性高分子材料

生物惰性高分子材料是指在生物环境下呈现化学和物理惰性的材料,包含两方面的意义,首先是材料对生物机体呈现惰性,其次是材料自身在生物环境下表现出惰性,即具有足够的稳定性,不发生化学和物理变化,长期保持使用功能。

2.1.1生物惰性高分子材料的主体材料

几种主要的生物惰性高分子材料:有机硅材料:有机硅橡胶、聚丙烯酸树脂类材料、聚氨酯、

聚四氟乙烯等等。

有机硅橡胶具有无毒、无污染、不易起凝血、不致癌、不致敏、不制畸等特点,具有良好的

生物相容性,化学性质稳定且植入人体内不会丧失弹性和拉伸强度,广泛用于制造人造瓣膜、人造心脏、人造血管、人工喉、人造肾脏等,同时也是整形外科的主要填充材料。

医疗上常用的聚丙烯酸树脂有聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚氰基丙烯酸酯等,

主要应用方面为:作为骨固化剂即骨水泥;作为牙科材料修补因龋齿或外伤造成的牙损缺;作为隐形眼镜材料;作为人体组织粘合剂;作为烧伤敷料;作为介入疗法栓塞剂材料等。

聚氨酯适合制造心血管系统的修复材料,制造人造心脏血泵、人造血管等,还可用于制造人

造皮肤、人造软骨、手术缝合线等。

聚四氟乙烯广泛用作血管的修复材料以及人工心脏瓣膜的底环、阻塞球、缝合环包布等,此

外还可用于食道、气管的重建,下颚骨重建等。

2.1.2生物惰性高分子材料的应用

生物惰性高分子材料主要作为人造器官制造和修补用材料,以及其他外科植入性材料、与肌体紧密接触的医疗器械材料等。根据使用的目的不同,还可分为软组织用材料、硬组织材料、医疗辅助材料等。

2.2 生物降解性高分子材料

2.2.1 生物降解性高分子材料的种类

生物降解性高分子材料的种类主要分为:人工合成可生物降解高分子材料;天然可生物降解高分子材

料两大类。

可生物降解的高分子材料作为生物体内非永久性植入材料,在完成医疗功能后可以在一定期限内被水解或酶解成小分子,通过代谢循环被肌体吸收或排泄,大大降低患者的痛苦。

人工合成可生物降解高分子材料根据在生物体内的降解反应机制可以分为酶降解高分子材料和化学降解高分子材料。目前使用最多的是下面几种常用的人工合成可生物降解高分子材料:聚乳酸类、聚原酸酯类、聚碳酸酯类、聚酸酐类等。

天然可生物降解高分子并不是指真正的天然高分子,而是指采用天然高分子作为原料,经过加工改造后得到的半人工合成高分子材料。几种常用的天然高分子医用材料如下:甲壳质衍生物;胶原蛋白等。

2.2.2 生物降解性高分子材料的应用

人工合成可生物降解高分子材料中最常用的是聚乳酸类材料,其主要应用可以归纳为以下几个方面:作为手术缝合线,可以免除拆线过程,减少患者痛苦;作为组织缺损补强材料,用于修补手术切除的胸壁和腹壁等,经过拉伸增强后作为肌腱再造等生物补强材料,不引起排异;作为接合固定材料;作为药物控制释放和靶向材料,控制药物的释放速度的同时有选择的输送到生物体的指定位置。

天然可生物降解高分子材料作为医用生物活性材料主要有以下几个方面的应用:制作医用纤维和膜材料,属于快速吸收型手术缝合线;作为药物载体使用,可以制成颗粒、片剂、膜剂、微胶囊等;作为凝血材料使用;作为高分子药物使用;作为人造器官制作材料等。

2.3 用于人造器官的生物高分子材料

人造器官可以分为人造脏器和人造组织两种。前者是指可以代替脏器工作的功能设备,包括人造心脏、人造肾脏、人造肺、人造肝脏等内脏器官。后者则指可以部分行使生理功能的人体组织,或者修补损坏的人体器官部件,包括人造骨骼、人造血管、人工喉、人造隔膜等体内器官和假肢、假鼻、假眼等外部人体组织。人造器官制造的关键是材料,没有适合于人体要求的功能材料,任何人造器官都无法实现。传统的人工器官常用金属、陶瓷和高分子材料制作,用于人造器官制造的高分子材料具有特殊功能,能够满足人造器官的高分子材料称为生物功能高分子材料。

2.3 药用高分子材料

广义的药用高分子材料包括高分子药物、高分子药物载体、靶向药物高分子导向材料等。

高分子药物是指在体内可以作为药物直接使用的高分子,特点是高分子本身具有药物疗效,在治疗过程中起主要作用,主要分为骨架型高分子药物;接入型高分子药物及高分子配合物型药物。

高分子缓释制剂是通过对药物释放剂量的有效控制,达到在一个较长时间内维持体内的有效药物浓度,降低药物的毒副作用,减少抗药性的产生,提高药物有效利用率的目的。药物缓释的方法有很多种,做主要的途径是高分子缓释制剂。

3 医用高分子材料的发展及展望

3.1 医用高分子材料的发展

医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料[1]是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门幷应用于临床的诊断与治疗。

人类的健康长寿依赖于医学的发展。现代医学的进步已经越来越依赖于生物材料和器械的发展,没有医用材料的医学诊断和治疗在现代医学中几乎是不可想象的。目前全球大量用于医疗器械的生物医学材料主要有20种,其中医用高分子12种,金属4种,陶瓷2种,其他2种[2]。利用现有的生物医学材料已开发应用的医用植入体、人工器官等近300种,主要包括:起搏器、心脏瓣膜、人工关节、骨板、骨螺钉、缝线、牙种

植体,以及药物和生物活性物质控释载体等。近年来,西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%~20%的速度增长[3],而国内也以20%左右的速度迅速增长。

3.2 医用高分子材料的发展前景

我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。目前约有50多个单位从事这方面的研究,现有医用高分子材料60多种,制品达400余种,用于医疗的聚甲基丙烯酸甲酯每年达300 t。然而,我国医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段[5],还没有能够建立在分子设计的基础上。因此,应该以材料的结构与性能关系,材料的化学组成、表面性质和生命体组织的相容性之间的关系为依据来研究开发新材料。医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳定性和可加工性等严格的要求。生物医用材料的研究和发展方向主要包括以下几方面:

1 、组织工程材料

组织工程是应用生命科学与工程的原理和方法构建一个生物装置,来维护、增进人体细胞和组织的生长,以恢复受损组织或器官的功能。它的主要任务是实现受损组织和器官的修复或再建,延长寿命和提高健康水平。其方法是:将特定组织细胞“种植”于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料上,形成细胞-生物材料复合物;生物材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境;随着材料的降解和细胞的繁殖,形成新的与自身功能和形态相适应的组织或器官。这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器官进行结构、形态和功能的重建,并达到永久替代。

2、生物医用纳米材料———药物控释材料及基因治疗载体材料

高分子药物控制释放体系不仅能提高药效,简化给药方式,大大降低药物的毒副作用,而且纳米靶向控制释放体系使药物在预定的部位,按设计的剂量,在需要的时间范围内,以一定的速度在体内缓慢释放,从而达到治疗某种疾病或调节生育的目的。一次性注射或口服的高分子疫苗制剂的开发,将克服普通疫苗需多次注射方能奏效的缺点,而深受人们的重视。高分子避孕疫苗的研制又将为人类的生育调节提供一个简便、无毒副作用、十分安全的新方法,并有可能成为未来控制人口增长的重要措施。基因治疗是导入正常基因于特定的细胞(癌细胞)中,对缺损或致病的基因进行修复,或者导入能够表达出具有治疗癌症功能的蛋白质基因,或导入能阻止体内致病基因合成蛋白质的基因片段来组织致病基因发生作用,从而达到治疗的目的。基因疗法的关键是导入基因的载体,只有借助载体,正常基因才能进入细胞核内。目前,高分子纳米材料和脂质体是基因治疗的理想载体,它具有承载容量大、安全性能高的特点。近来新合成的树枝状高分子材料作为基因导入的载体值得关注。

3、复合生物材料

作为硬组织修复材料的主体,复合生物材料受到广泛重视,它具有强度高、韧性好的特点,目前已广泛用于临床。通过具有不同性能材料的复合,可以达到“取长补短”的效果,可以有效地解决材料的强度、韧性及生物相容性问题,是生物材料新品种开发的有效手段。提高复合材料界面之间的相容性是复合材料研究的主要课题。根据使用方式不同,研究较多的是合金、碳纤维/高分子材料、无机材料(生物陶瓷、生物活性玻璃)、高分子材料的复合研究。

4、生物材料表面改性是永久性课题

除了设计、制备性能优异的新材料外,还可通过对传统材料进行表面化学处理、表面物理改性和生物改性提高材料性能。材料表面改性是生物材料研究的永久性课题。如:在选用合成高分子材料制造人造器官时,可以用共聚的方法,把两种以上的高分子合成在一起,使材料分子中的亲水基团稀稀落落分布于各处,呈微观体均匀结构状态,这样可以大大提高抗血栓功能。展望未来,高新技术的注入将极大地增强医用高分子材料产业的活力。常规医学材料的应用中所面临的人工关节失效的磨损碎屑问题,心血管器件的抗凝血问题,材料的降解机制问题,评价材料和植入体长期安全性、可靠性的可靠方法和模型等问题有望得到改善。但同发达国家相比,我国的医用高分子相关产业的规模以及研究开发的水平都还有较大的差距。我国加入WTO后医用材料产业将面临重大挑战和机遇,所以应在国家的大力支持下,跨部门、跨学科通力合作,通过走自力更生与技术引进相结合之路,在生物材料、分子设计、仿生模拟、智能化药物控施等方面重点投入。医用高分子材料必将为造福人类作出更大贡献。

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范文十:功能高分子材料

功能高分子材料的分类

按照性质和功能分为7种:

反应型高分子材料:包括高分子试剂、高分子催化剂和高分子染料,特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。

光敏型高分子:包括各种光稳定剂、光刻胶,感光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材料等。

电活性高分子材料:包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏感性材料等。

膜型高分子材料:包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、高分子絮凝剂等。

吸附型高分子材料:包括高分子吸附性树脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子等。 高分子智能材料:包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。

高性能工程材料:如高分子液晶材料,耐高温高分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子材料和功能纤维材料、生物降解高分子等

按用途分类:医药用高分子材料、分离用过高分子 材料、高分子化学反应试剂、高分子染料。

反应型高分子材料

高分子试剂:氧化还原型试剂,卤代试剂,酰化试剂,烷基化试剂,亲核试剂,亲电试剂,固相合成试剂。

高分子反应试剂——小分子试剂经高分子化,在某些聚合物骨架上引入反应活性基团,得到具有化学试剂功能的高分子化合物。

特点:在反应体系中不溶解,易除去;立体选择性好;稳定性好;特殊应用,固相反应载体。

高分子催化剂——将小分子催化剂通过一定的方法与高分子骨架结合,得到的具有催化活性的高分子物质。

反应型高分子试剂优点:不溶性;多孔性;高选择性;化学稳定性;可回收再利用。

催化反应按反应体系的外观特征分为两类: ①均相催化反应:催化剂完全溶解在反应介质中,反应体系成为均匀的单相。 ②多相催化反应:与均相催化反应相反,在多相催化中催化剂自成一相,反应过后通过简单过滤即可将催化剂分离回收。

高分子催化剂种类:高分子酸碱催化剂;高分子金属络合物;高分子相转移催化剂;固定化酶。

固相反应

生物活性大分子一般合成很慢,Merrifield利用固相合成大大缩短合成时间。 应用于化学、药学、免疫学、生物学和生理学。

固相合成——指那些在固体表面发生的合成反应。这些固体可能是所有反应物,也可能是反应物之一。通常固相合成包括无机和有机固相合成两部分。

无机固相合成反应——利用固相间反应制取固态化合物或固熔体粉料。利用无机固相合成法可以合成具有特定晶型的磷酸铝、铜钴氧化物等无机晶体,以及利用固相模板合成法制备锂离子电池电极材料等。

有机固相合成——指在合成过程中采用在反应体系中不溶的有机高分子材料作为载体进行的合成反应。

共轭聚合物的分子链长与其导电性

共轭聚合物的分子链越长,π电子数越多,则电子活化能越低,亦即电子越易离域,则其导电性越好

光刻胶

在半导体器件和集成电路制造中,要在硅片等材料上获得一定几何图形的抗蚀保护涂层,运用感光性树脂材料在控制光照(主要是UV光)下,短时间内发生化学反应,使得这类材料的溶解性、熔融性和附着力在曝光后发生明显的变化,这种作为抗蚀涂层用的感光性树脂组成物称为“光致抗蚀剂” 光刻胶

感光涂料:涂料内含有光敏物质或结构,快速形成不溶性高分子涂料膜,从而达到光固化的目的。

感光油墨:感光油墨是指对紫外线敏感,并且能通过紫外线固化的一种油墨

光致抗蚀:是指高分子材料经过光照后,分子结构从线型可溶性转变为网状不可溶性,从而产生了对溶剂的抗蚀能力。目前广泛使用的预涂感光版,就是将感光材料树脂预

先涂敷在亲水性的基材上制成的。晒印时,树脂若发生光交联反应,则溶剂显像时未曝光的树脂被溶解,感光部分树脂保留了下来。

光致诱蚀:当高分子材料受光照辐射后,感光部分发生光分解反应,从而变为可溶性。反之,晒印时若发生光分解反应,则曝光部分的树脂分解成可溶解性物质而溶解。 感光性粘合剂、油墨、涂料是近年来发展较快 的精细化工产品。与普通粘合剂、油墨和涂料等相 比,前者具有固化速度快、涂膜强度高、不易剥 落、印迹清晰等特点,适合于大规模快速生产。

主链型高分子液晶:致晶单元处在高分子主链上。结构形式:纵向型、垂直型、星型、盘型、混合型

侧链型高分子液晶:致晶单元是通过一段柔性链作为侧基与高分子主链相连,形成梳状结构。结构。结构形式:梳型、多重梳型、盘梳型、腰接型、结合型、网型 主链型高分子液晶和侧链型高分子液晶在液晶形态上和物理化学性质有大差别:主链型溶致性高分子 液晶分子一般并不具有两亲结构,在溶液中也不形 成胶束结构。这类液晶在溶液中形成液晶态是由于 刚性高分子主链相互作用,进行紧密有序堆积的结 果。主链型溶致性高分子液晶主要应用在高强度、 高模量纤维和薄膜的制备方面。,而侧链型高分子液晶为具有特殊性能的功能高分子材料

光聚合: 因光照射在聚合体系上而产生聚合活性种(自 由基、离子等)并由此引发的聚合反应称为光聚合 反应。一类是单体直接吸收光形成活性种而聚合的直接光 聚合;另一类是通过光敏剂(光聚合引发剂)吸收 光能产生活性种,然后引发单体聚合的光敏聚合。在光敏聚合中,也有两种不同情况,既有光敏 剂被光照变成活性种,由此引起聚合反应的,也有 光敏剂吸收光被激发后,它的激发能转移给单体而 引起聚合反应的。

光聚合的单体

已知能进行直接光聚合的单体有氯乙烯、苯乙 烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、甲基乙烯酮等。

含丙烯酸酯基和丙烯酰胺基的双官能团单体容易与其他化合物反应,而且聚合物的性质也较好,因此是用得最多的光聚合单体。1.多元醇的丙烯酸酯 2.丙烯酰胺3.丙烯酰胺

8高分子液晶形态与性质

对热致型高分子液晶来说,最重要的影响因素是温度。对于溶致型液晶,溶剂与高分子液晶分子之间 的作用起非常重要的作用。控制高分子液晶溶液的浓度是控制溶液型高分 子液晶相结构的主要手段。

按分子排列的形式和有序性的不同,液晶有三种结构类型:近晶型、向列型和胆甾型。 近晶型液晶棒状分子互相平

行排列成层状结构。分子的长轴垂直于层状结构平面。。层状结构之间可以相互滑移,而垂直于层片方向的流动却很困难。这种结构决定了近晶型液晶的粘度具有各向异 性。但在通常情况下,层片的取向是无规的,因此,宏观上表现为在各个方向上都非常粘滞。近晶型液晶结构上的差别对于非线性光学特性 有一定影响。

向列型液晶:在向列型液晶中,棒状分子只维持一维有序。它们互相平行排列,但重心排列则是无序的。在外力作用下,棒状分子容易沿流动方向取向,并可在取向方向互相穿越。因此,向列型液晶的宏观粘度一般都比较小,是三种结构类型的液晶中流动性最好的一种。

胆甾型:分子是长而扁平的。它们依靠端基的作用,平行排列成层状结构,长轴与层片平面平行。由于扭转分子层的作用,照射在其上的光将发生偏振旋转,使得胆甾型液晶通常具有彩虹般的漂亮颜色,并有极高的旋光能力——“显示材料”

压 力,流动场,电 场,磁 场,光 场

压致型液晶在某一压力下可出现液晶态

流致型液晶在施加流动场后可呈现液晶态

热致性液晶依靠温度的变化,在某一温度范围形成的液晶态物质,清亮点, Tlc

溶致性液晶 依靠溶剂的溶解分散,在一定浓度范围形成的液晶态物质

9)电荷传输材料

• 经阳极空穴注入和阴极电子注入,正电荷与负电荷在电场作用下将在有机材料 中相向迁移,并在电致发光层中相遇形成激子。

电子传输材料:接受从阴极注入的电子,并将电子向阳极方向有效迁移。金

属配合物、n-型有机半导体 Eg:(8-羟基喹啉)铝Alq3

(2)空穴传输材料: 接受并迁移空穴。有机胺,聚乙烯咔唑(PVK)、聚甲基

苯基硅烷(PMPS)。

10受阻共轭是指共轭链分子轨道上存在“缺陷”。

庞大的侧基或强极性基团引起共轭链的扭曲、折叠等,使π电子离域受到限制。 π电子离域受阻程度越大,则分子链的电子导电性就越差。

如下面的聚烷基乙炔和脱氯化氢聚氯乙烯,都是受阻共轭聚合物的典型例子。

无阻共轭是指共轭链分子轨道上不存在“缺陷”,整个共轭链的π电子离城不受响。 例如反式聚乙炔,聚苯撑、聚并苯、热解聚丙烯腈等,都是无阻共轭链的例子。

顺式聚乙炔分子链发生扭曲,π电子离域受到一定阻碍,因此,其电导率低于反式聚乙炔。

12典型光敏性高分子的合成方法与过程

13大孔吸附树脂与凝胶离子交换树脂,螯合树脂

凝胶型离子交换树脂

凡外观透明、具有均相高分子凝胶结构的离子交换树脂统称为凝胶型离子交换树脂。这类树脂表面光滑,球粒内部没有大的毛细孔。在水中会溶胀成凝胶状,并呈现大分子链的间隙孔。大分子链之间的间隙约为2~4nm。一般无机小分子的半径在1nm以下,因此可自由地通过离子交换树脂内大分子链的间隙。在 无水状态下,凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩,体 积缩小,无机小分子无法通过。凝胶型离子交换树脂有在干态和非水系统中 不能使用

高分子螯合树脂

螯合树脂就是对分离重 金属、贵金属应运而生的树脂。

在分析化学中,常利用络合物既有离子键又有配 价键的特点,来鉴定特定的金属离子。将这些络合物 以基团的形式连接到高分子链上,就得到螯合树脂。 15聚合物的电致发光机理

1. 载流子的注入从阴极和阳极注入

2. 载流子的迁移电子和空穴分别向发光层迁移

3. 载流子的空穴和迁移电子在发光层中相遇复合并产生激子

4. 激子将能量传递给发光分子并激发电子从基态跃迁到激发态

5. 电致发光激发态能量通过辐射耗散产生光子释放出光能

从负极注入的电子与从正极注入的空穴复合成激子,激子从高能态回到低能态,发出荧光

16高吸水性树脂

最早开发的淀粉类高吸水性树脂是采用接枝合成法制备的。即先将丙烯腈接枝到淀粉等亲水性天然高分子上,再加入强碱使氰基水解成羧酸盐和酰胺基团。这种接枝化反应通常采用四价铈作引发剂,反应在水溶液中进行。

17医用高分子的特点与使用要求

1化学隋性,不会因与体液接触而发生反应(2)对人体组织不会引起炎症或异物反应

(3)不会致癌(4)具有良好的血液相容性(5)长期植入体内不会减小机械强度(6)能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性(7)易于加工成需要的复杂形状

18高分子分离膜的分类作用机理

过滤分离

利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过膜的速率差别,达到组分的分离。属于过滤式膜分离的有 微滤(Ultrafiltration,UF,孔径0.1~1um)、超滤(Microfiltration,MF,孔径1~100nm)、纳滤(Nanofiltration,NF,孔径0.5 ~5nm)等 反渗透(Reverse osmosis)

在膜的两边造成一个压力差,并使其大于渗透压,就会发生溶剂倒流,使浓度较高 的溶液进一步浓缩 选择吸附,溶解-扩散机理

渗析式膜分离

料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的推动下,透过膜进入接受液中,从而被分离出去

液膜分离

液膜与料液和接受液互不混溶,液液两相通过液膜实现渗透,类似于萃取和反萃取的组合。溶质从料液进入液膜相当于萃取,溶质再从液膜进入接受液相当于反萃取 气体透过

利用微孔或无孔膜进行气体分离,主要是溶解-扩散过程

19吸附分离高分子材料,离子交换树脂