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

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

范文三: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。

范文四:功能高分子考试

1、什么是功能高分子材料?与普通高分子材料的区别?

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。

区别: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,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,并呈现化学惰性等共同特性。功能高分子材料带有特殊物理化学性质和功能,其性能和特征都大大超出了常规高分子。

第二章

1、高分子试剂与普通试剂相比的优缺点。 优点:

a) 简化操作过程。

b) 有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生。 c) 可提高实际的稳定性和安全性。

d) 所谓的固相合成工艺可以提高化学反应的机械化和自动化程度。 e) 提高化学反应的选择性。

f) 可以提供在均相反应条件下难以达到的反应环境。 缺点:

a) 增加实试剂生产的成本。 b) 降低化学反应速度。

2、常用试剂的辨认(种类、判断官能团)。 高分子氧化剂(高分子过氧酸):稳定性好, 贮存、运输、使用方便 高分子还原剂(高分子锡还原试剂):稳定性好、无气味、低毒性 、还原某些羰基化合物、选择性还原二醛中的一个、定量的将卤代烃中的卤素转变为氢 优点:选择性高,可再生。

3、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。

4、高分子氧化还原试剂——特点:能够在不同情况下表现出不同的反应活性。

高分子氧化还原试剂

具有可逆的氧化还原特性

醌型硫醇型吡啶型

二茂铁型

多核芳香杂环型

1、复合型导电高分子材料的定义、构成,与本征型的区别。

定义: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。

组成:1.导电填充物:提供载流子的作用,它的形态、性质和用量直接决定材料的导电性。

2.聚合物基体材料: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。

区别:与结构型导电高分子不同,在复合型导电高分子中,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。

2、复合型导电高分子的导电机理。

a) 宏观的渗流理论(导电通道学说)主要是解释电阻率-填料浓度的关系,不涉及导电本

质,只是从宏观角度解释复合物的导电现象------导电填料相互接触形成网链,从而使其导电。

b) 微观量子力学的隧道效应用来解释粒子间隙很大时导电现象。该理论认为间隙很大时仍

有导电网链形成,但不是靠导电粒子直接接触导电,是热振动时电子在粒子间迁移形成某种隧道造成的。 c) 场致发射效应为相邻的导电粒子存在电位差,在电场作用下发生电子发射,实现电子的

定向移动 3、影响其电导率的因素(温度)。

当温度升高时,电导能力下降,即电阻值升高,具备这种性质的材料称为正温度系数导电材料,包括金属和复合型高分子导电材料。

4、复合型导电材料的应用

复合型导电塑料:电磁屏蔽材料、抗静电材料。

橡胶:外科手术橡胶制品、抗高压电缆电晕 放电的电线保持套。 涂料:加热漆、抗静电涂料。 黏合剂:

5、电子导电型聚合物的结构、载流体、影响电导率的因素(温度)。

结构特点:具有共轭π键,其本身或经过“掺杂”后具有导电性的一类高分子材料。

本征导电中的载流子是电子和空穴。 电导率的影响因素:

a) 掺杂量:掺杂率小时,电导率随着掺杂率的增加而迅速增加;当达到一定值后,随掺杂率增加的变化电导率变化很小,此时为饱和掺杂率。 b) 掺杂剂:

c) 温度: i. 温度T上升电导率增大。因为T上升电子能量增大易转移。

ii. 不同掺杂量下,掺杂量越小,温度影响越大。 iii. 电子导电高分子材料表现出负温度系数效应(NTC)

d) 共轭连长度:线性共轭导电聚合物的电导率随着共轭链长度的增加而呈指数快速增加。

制备方法:

1) 直接法:利用某些单体直接通过聚合反应生成具有线性共轭结构的高分子成为直接

合成法。 2) 间接法:先通过聚合反应生成聚合物,再通过一步或多步化学反应形成线性共轭结

构的导电聚合物的方法称为间接合成法。 3) 电化学法:采用电极电位作为聚合反应的引发和反应驱动力,在电极表面进行聚合

反应并直接生成导电聚合物膜。 应用:二次电池电极材料、微薄吸波材料。

6、离子导电性聚合物的特点、种类、及简单应用。 1) 离子的体积远比电子大,移动比电子困难

2) 常见的电解质是无机小分子化合物,在溶液或者熔融状态下可以导电

3) 离子导电高分子主要应用于锂电池,作用:一是作为固体电解质;二是作为电极间隔膜 应用:碱性干电池、蓄电池、锂离子电池、聚合物电致发光电池。 聚合物电解质:

1) 全固态聚合物电解质:PEO-LiCF3SO3聚合物电解质 2) 凝胶聚合物电解质: 3) 多孔聚合物电解质:

7、离子导电型聚合物的导电机理 离子导电聚合物的导电机理 i.

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

ii. iii.

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。

8、影响离子型电导率的因素

1) 玻璃化转变温度:体系结晶度低,玻璃化转变温度越低,说明体系中聚合

物链段的柔顺性越好,有助于聚合物电解质中离子的迁移。

2) 聚合物溶剂化能力:

i. ii.

溶剂化能力高,电导率高。

增加分子中极性键的数目和强度‘增加极性取代基,或者分子中含有配位结构可与阳离子结合。

3) 其它因素:温度、压力、分子量大小、分子的聚合程度

第四章

1、高分子电致发光器件结构。正负极各用什么材料,有何要求? 阴极 / 阳极材料

阴极Cathode:Mg/Ag合金、Mg/ Al合金、Li/Al合金、碱土金属和它们的合金。 阳极Anode:ITO (In-Sn2O3)、Al-Al2O3、PAni、FTO(氟掺杂的氧化锡)、AZO(铝掺杂的氧化锌)。

阴极(电子注入材料):其主要功能是向电致发光材料中注入负电荷。要求注入材料具有良好的导电能力,合适的功函参数,良好的物理和化学稳定性,保证能将施加的驱动电压均匀、有效地传递到有机材料面,并克服界面、势垒,将电子有效注入有几层内,同时保证在使用过程中不发生化学变化和物理损坏。

阳极(空穴注入材料):阳极承担空穴注入任务,又要保证具有透光性,使所发射的可见光透过发出,注入空穴要克服的能垒主要由电极材料的功函和有机材料的电离势之差决定,阳极材料的功函越高,对于空穴注入越有利。

第五章

1、高分子液晶的分类、特征。

1) 根据高分子链中致晶单元的排列形式和有序性的不同

向列型 — 流动性最好,熔融体或者溶液粘度最小,一维有序 近晶型 — 最接近晶体的特性、粘度存在各向异性,二位有序

胆甾醇型 — 具有很高的旋光性,可以使白色光发生色散,有彩虹般的颜色 2) 根据产生液晶的条件:致型液晶、热致型液晶、压致型液晶、流致型液晶 3) 根据液晶高分子链特点:主链型、侧链型 4) 据液晶分子的结构特征分类

主链型高分子液晶:纵向型、垂直型、星型、盘状液晶 侧链型高分子液晶:梳状、盘状梳型、反梳型、平行型液晶 组合型液晶:混合性、网状、双曲线型液晶

5) 据高分子液晶的形成过程分类:溶致液晶、热致液晶

2、什么样的高分子可以形成液晶(结构特征以及典型结构)。

研究表明,能够形成液晶的物质通常在分子结构中具有刚性部分,称为致晶单元。从外形上看,致晶单元通常呈现近似棒状或片状的形态,这样有利于分子的有序堆砌。这是液晶分子在液态下维持某种有序排列所必须的结构因素。在高分子液晶中这些致晶单元被柔性链以各种方式连接在一起。

常见液晶中,这种刚性结构通常由两个苯环或者脂肪环、芳香杂环,通过一个刚型结构X连接,刚好能够组织俩个环的旋转

常见有亚氨基(-C=N-)、反式偶氮基(-N=N-)、氧化偶氮基(-NO=N-)、酯基(-COO-)、反式乙烯基(-C=C-)

3、典型的高分子液晶。

1) 溶致主链:

芳香族聚酰胺:聚对苯酰胺(PBA)和聚对苯二甲酰对苯二胺 聚酰胺酰肼:PABH(对氨基苯甲酰肼与对苯二甲酰氯的缩聚物) 聚苯并噻唑:聚双苯并噻唑苯(PBT)和聚苯并噁唑苯(PBO) 纤维素类:羟丙基纤维素

2) 溶致侧链:聚甲基丙烯酸季铵盐(B型) 3) 热致侧链:聚酯

4) 热致主链:聚酯、聚硫醚

4、如何降低主链型高分子熔点?

基本思路:利用共聚的方法降低熔融温度或增加溶解性

1) 共聚(在聚合链中加入体积不等的聚合单体进行共聚,保持聚合物链的线性和刚性的同

时,影响分子空间结构,从而减小分子间力,既降低熔点,又不破坏液晶形成过程):采用多环芳烃替代苯以增大单体的横向尺寸;或者在苯环的侧面引入大取代基 2) 在聚合物刚性连中引入柔性段,增加分子链的热运动能力从而降低聚合物的熔点 3) 单体之间进行非线性连接,降低聚合物规整度,减小分子间力

5、简单应用。

作为高性能工程材料的应用、在图形显示方面的应用、在温度和化学敏感器件制作方面的应用、作为信息储存介质、作为色谱分离材料 第六章

1、高分子功能膜的最重要指标?

透过性:测定物质单位时间通过单位面积分离膜的绝对量,标志膜分离速度。 选择性:在同等条件下测定物质透过量与参考物质透过量之比,标志膜分离质量。

2、高分子分离膜水处理方面的应用。

3、膜分离各过程的驱动力。

浓度差驱动力、压力差驱动力、电场驱动力

4、各类分离过程。

第七章

1、光引发剂:在光固化体系中,包括UV胶,UV涂料,UV油墨等,接受或吸收外界能量

后本身发生化学变化,分解为自由基或阳离子,从而引发聚合反应。 凡经光照能产生自由基并进一步引发聚合的物质统称光引发剂。

光敏剂:又称增感剂,敏化剂。 在光化学反应中,把光能转移到一些对可见光不敏感的反应物上以提高或扩大其感光性能的物质。

光敏高分子材料:是指在光参量的作用下能够表现出某些特殊物理或化学性能的高分子材料。

2、什么样的高分子材料具有感光性?

1) 带感光基团:聚乙烯醇肉桂酸脂及类似聚合物、带重氮基和叠氮基的高分子、光降解高分子、带其他感光基团高分子

2) 光聚合型:单独光聚合物、光聚合性单体+高分子化合物

3) 复合型:重铬酸盐+高分子、重氮和叠氮基化合物+高分子、其他感光性化合物+高分子 4) 感电子束和X射线的高分子

重要感光基团:烯基、肉桂酰基、肉桂叉乙酰基、苄叉苯乙酮基 苯乙烯基吡啶基、叠氮基、重氮基

3、高分子光化学反应的类型。

光交联反应:反应物是线性聚合物,在光引发下高分子链之间发生交联反应的过程,形成新的化学键,生成三维结构的网状聚合物,分子量增大并失去溶解能力

光聚合反应:类似光交联,但反应物的分子量较低,生成线性聚合物

光降解反应:在光的作用下聚合物链发生断裂,分子量降低的光化学过程

光敏涂料的基本组成除了预聚物为主要成分之外,一般还包括交联剂、稀释剂、光敏剂或者光引发剂、热阻聚剂和调色颜料。其中预聚物经聚合或交联反应后称为涂层主体,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,并起固化作用,对固化过程和涂层的性质产生影响;稀释剂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;添加热阻聚剂的目的是防止涂料体系发生热聚合或热教练反应;调色颜料用来改变涂层外观。

4、光敏涂料组成与性能的关系 1) 流平性能:(表面张力,润湿度)稀释剂、表面活性剂 2) 力学性能:(硬度、韧性耐冲击力、柔顺性)树脂的种类,交联度、聚合度 3) 化学稳定性:(耐受化学品、抗老性)涂料化学成分的不同 4) 涂层光泽:消光剂(降低)、提高表面张力可提高光洁度 5) 黏结力:调节涂料组成,减少官能团密度。降低表面张力

5、常用预聚物:在印刷制版、涂料、油墨方面均有应用

1) 环氧树脂型:例如,用双酚A型环氧树脂与丙烯酸反应,生成环氧树脂的丙烯酸酯(二

丙烯酸双酚A二缩水甘油醚酯)。 2) 不饱和聚酯型:在分子侧基中或分子末端上含有不饱和基的聚酯,是一类极其重要的感光材料,可以由1,2-丙二醇、邻苯二甲酸酐和马来酸酐经过缩聚而成。 3) 聚乙烯醇型:聚乙烯醇因其结构中含有大量功能性羟基。 4) 聚氨酯:一般通过含羟基的丙烯酸或甲基丙烯酸与多元异氰酸酯反应制备,其中分子中

的丙烯酸结构作为光聚合的活性点。例如,可由己二酸和己二醇反应得到有羟基的聚酯,再一次与甲基苯二异氰酸酯和丙烯酸羟基乙酯反应得到聚酯。

5) 聚醚:一般有环氧化合物与多元醇缩聚而成,分子中游离的羟基作为光交联的活性点,供光交联固化使用。

6) 其他:含有可反应性基团的聚酰胺、聚丙烯酸、硅酮树脂等都可与不饱和单体反应,形

成感光性预聚体。

6、光致抗蚀剂两类反应(降解反应以及交联反应)的差异。

负性:发生聚合或交联反应,生成聚合物溶解度大大下降,显影时不被溶解而保留在被保护层表面。主要包括分子链中含有不饱和键或可聚合活性点的可溶性聚合物。例如,聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯氧肉桂酸乙酯、聚亚苯基二丙烯酸酯、聚乙烯醇肉桂亚醋酸酯、聚乙烯醇氨基甲酸酯-肉桂亚醋酸酯。

正性:发生光降解或其他反应,胶的溶解性能提升或属性改变,从而使曝光部分被除去。可用水溶液代替有机溶剂,但对工艺要求高,材料成本高,同时溶解度变化不如负性。例如,酸催化的酚醛树脂。。

第八章

1、吸附性高分子材料的分类、特征

1) 按化学结构分:无机、高分子、炭质吸附剂-活性炭脱色 2) 按吸附机理分:化学吸附—螯合剂

物理吸附——非极性、中极性、强极性

3) 按性质分:非离子型吸附树脂——有疏水结构,吸附有机小分子 4) 离子交换树脂——带阴阳离子基团,吸附有机无机离子 高吸水性树脂——带亲水性官能团,被水溶胀吸水 高分子螯合剂——带配位基团,吸附金属离子

2、非离子型树脂的骨架是什么?如何调节其吸附特性?主要用于吸附什么? 骨架主要有聚苯乙烯,聚丙烯酸。

聚苯乙烯型附树脂使用最多的交联剂为二乙烯基苯。一般来说,交联度低,树脂溶胀后的孔径较大,可吸附较大的分子,吸附量上升,但树脂的体积密度和机械强度下降。若增大交联度,机械强度增加,但溶胀程度下降,吸附量下降。微孔型(凝胶型)主要在溶胀条件下使用,大孔型可在非溶胀和溶胀条件下使用,但以前者为主。

用途:聚苯乙烯和二乙烯基苯共聚得到未经改造的树脂为非技术树脂,用于水溶液或空气中有机成分的吸附和富集。引入极性基团改性后,可用于在非极性溶液中吸附极性较强的化合物,中等极性的吸附树脂可在两种条件下使用。

聚甲基丙烯酸甲酯型树脂吸附性适中,能从水溶液中吸附亲脂性物质,也可在有机溶剂中吸附亲水性物质。

3、离子型高分子吸附材料的骨架有哪些

常用聚合物骨架包括聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸衍生物、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯基吡啶、脲缩醛、聚氯乙烯

4、阳离子型吸附树脂:(结构式)

作用条件:强酸性(含磺酸基)在较宽pH范围内作用 弱酸性(含羧基)只在中性或碱性起作用

合成:凝胶型聚苯乙烯强酸性阳离子交换树脂一般以苯乙烯为主要原料,加入适量二乙烯基苯作为交联剂,在引发剂作用下,于65~95度进行悬浮聚合得到适度交联的聚苯乙烯珠状聚合物,再与浓硫酸或者氯磺酸进行高分子磺化反应,在苯环上引入磺酸基,得质子型产品 聚丙烯酸型弱酸性阳离子交换树脂的制备:以丙烯酸衍生物(羧酸脂)为主要原料,加入适量交联剂——二乙烯基苯,进行悬浮聚合,然后将得到珠状聚合物水解,释放出羧基作为离子交换基团

大孔型需要在单体溶液重加入一种不参加聚合反应的物质作为成孔剂

应用:脱除阳离子,进行离子交换,在酸催化方面当催化剂

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:

CH=CH

CH=CH

2

2

+

CH=CH

2

CH-CH2-CH-CH222

CH-CH222

222

交联苯乙烯

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:

P

交联苯乙烯

+ H2SO4(发烟)

P

SO3H+ H2O

强酸性阳离子交换树脂水处理剂、酸性催化剂

5、阴离子型吸附树脂:(结构式)

作用条件:强碱性(脂肪型聚铵盐)在较宽pH范围内作用 弱碱性(骨架中含脂肪、芳香性伯仲叔氨基团)中酸性

合成:聚苯乙烯强碱性因离子交换树脂是以苯乙烯为主要原料,与适量二乙烯苯交联剂进行悬浮共聚,直接得到颗粒状凝胶型树脂。在傅式催化剂催化下,与氯甲基甲醚进行氯甲基化反应,在苯环上引入活性苄氯,再加入甲基胺进行亲核反应实现季胺化 聚苯乙烯弱碱性类似,但在最后一步使用二甲胺、乙二胺喝乙烯多胺

应用:用于清除阴离子、阴离子交换、碱催化反应

阴离子交换树脂的制备方法

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

P

CH2Cl

P

CH2N(CH3)3Cl

+-

P

CH2N(CH3)3OH

强碱性阴离子交换树脂

+-

水处理剂

6、离子型高分子吸附材料如何再生,简单应用(水处理)。

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。

P

CH2N(CH3)3Cl

+-

再生

P

CH2N(CH3)3OH

阴离子交换树脂

+-

+ Cl

-

P

SO3Na

再生

P

SO3

H+ Na

+

阳离子交换树脂

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。

7、高吸水性高分子材料的结构特征,

1) 树脂分子中具有强亲水性基团,如羟基羧基。能够与水形成氢键,亲水性强,与水接触

后可迅速吸收并被溶胀 2) 3) 聚合物内部应该具有较高浓度离子性基团,可以保证体系内部具有较高浓度,从而在体系内外形成较高渗透压。

4) 聚合物应该有较高分子量,分子量增加,吸水后机械强度增加,吸水能力提高。 8、吸水原理与各基团作用

阶段1:树脂内亲水基团与水分子形成氢键,产生强相互作用进入树脂内部将其溶胀,并在溶胀体系与水之间形成一个界面

阶段2:水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,将树脂的可解离基团水解离子化,离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。网络内外产生渗透压,同时静电吸引力试反离子不易扩散转移,水份进一步渗入.

阶段3: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。

各基团作用:

1) 含强亲水性基团能使水与聚合物分子将的相互作用大于聚合物分子间的相互作用,使聚

合物容易吸收水分而被睡溶胀。

2) 分子内要含有大量可离子化基团,从而在溶胀后可以提供较大渗透压。

3) 适度交联结构可是亲水性树脂在水中仅能溶胀不能溶解,保证聚合物不被水所溶解,保

持吸收的水分提供封闭条件,并未溶胀后的水凝胶提供一定机械强度。

9、常见高吸水性材料

天然高分子改性高吸水性树脂:淀粉、纤维素、甲壳质

全合成高吸水性树脂:聚丙烯酸、聚丙烯晴

第九章

1、医用高分子材料的特殊要求。

基本要求:安全性(良好的组织相容性,血液相容性),灭菌性

其他要求:加工成型性,机械性能与稳定性,环境敏感性,表面性能与结构多空性,亲疏水性

血液相容性:是指材料在体内与血液接触后不发生凝血、溶血、现象,不形成血栓。

组织相容性:是指材料在与肌体组织接触过程中不发生不利的刺激性,不发生炎症,不发生排斥反应,没有致癌作用,不发生钙沉着。

生物惰性:是指材料在生物内部环境下自身不发生有害的化学反应和物理破坏,也不对生物体生不利影响,即具有生物相容性。是医用材料非常重要的性质之一。

可生物降解性:即材料仅有有限的使用寿命,使用期过后材料可以被生物体分解和吸收。

2

1) 强亲水或强疏水表面(通过接枝改性调节高分子材料表面分子结构中的亲水基团与疏水

基团的比例)

2) 亲水或疏水微相分离的聚合物

3) 表面引入生物相容性物质:肝素、白蛋白等(将肝素通过接枝方法固定在高分子材料表

面上以提高其抗凝血性,是使材料的抗凝血性改变的重要途径。在高分子材料结构中引入肝素后,在使用过程中,肝素慢慢地释放,能明显提高抗血栓性)

4) 引入负离子(血液中多组分呈负电性)

5) 生成伪内膜

3、生物降解性材料的特征结构?

易降解结构:直链、橡胶玻璃态、脂肪族、低相对分子量、亲水性、表面粗糙

难降解结构:交联、结晶态、芳香族、高相对分子量、疏水性、表面光滑

范文五:功能高分子材料

高分子功能材料论文

摘要

地球上的生铭体究其根本都是由高分子化合物组成的,而人类的衣食住行所必需的大部分都是天然高分子材料。可以毫不夸张的说,高分子支撑基本的生命发展。而目前的功能高分子材料是在6O年代末迅速发展起来的新型领域。它的内容丰富、品种繁多、发展迅速,已成为新技术革命必不可少的关键材料+并将对21世纪人类社会生活产生巨大影响。在本文中,就功能高分子材料的功能高分子结构与性能,以及效用与发展前景等方面进行一定的论述,简述功能高分子的实质性。

关键字:功能高分子、应用,前景、结构。高分子合成

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。 目前,在功能高分子的研究上根据功能的不同分为化学功能高分子、物理功能高分子、介于化学和物理之间的功能高分子、生物或生理功能高分子四大类。化学功能高分子主要性能在离子交换、催化、氧化还原、光聚合、光交联、光分解、降解、固体电解质、微生物分解等方面。这类材料有感光高分子、氧化还原树脂、离子交换树脂、高分子催化剂、高分子试剂、光降解塑料、固体电介质等。物理功能高分子要指导电、热电、压电、焦电、电磁波透过吸收、热电子放射、超导、形状记忆、超塑性、低温韧性、磁化、透磁、电磁屏蔽、磁记录、光致变色、偏光性、光传导、光磁效应、光弹性、耐放射线、x射线透过、x射线吸收等。应用高分子为导电高分子、压电高分子、高分子极驻体、旋光性高分子、高分子载体、磁记录高分子、高分子颜料及荧光体,高分子发光体等。介于化学和物理之间的功能高分子与生物或生理功能高分子分别指吸附、膜分离、高吸水、表面活性和组织适应性、血液适应性、生物体内分解非抽出性、非吸附性等性能。多用于高分子吸附剂、絮凝剂、表面活性剂、染料、功能膜、稳定剂、高吸水材料与医用高分子、高分子医药、高分子农药、生物降解性塑料。在本文中,我们就四大类中的导电高分子材料、医用高分子材料、以及高分子纳米复合材料与高分子染料分别略作论述。

一、高分子导电材料通常分为复合型和结构型两大类:①复合型高分子导电材料。由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复

合、表面复合或层积复合等方式而制得。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等.②结构型高分子导电材料。是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。电子导电高分子材料的结构特点是具有线型或面型大共轭体系,在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电,电导率一般在半导体的范围。采用掺杂技术可使这类材料的导电性能大大提高。目前用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料以及试制半导体元器件等。

二、医用高分子材料是 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。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。

三、纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相,以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性为分散相,通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中,形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系,这一体系材料称之为纳米复合材料。复合材料由于其优良的综合性能,特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天、国防、交通、体育等领域,纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分,近年来发展很快,世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。该研究方向主要包括纳米聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料、纳米钨铜复合材料。

四、高分子染料是高分子材料与染料分子在分子水平上的结合,在具有染料色彩性、透明性的同时还具有高分子材料的可加工性等特性,是有发展前途的功能高分子材料。它是通过一定的化学反应将发色基团引入高分子的主链或侧链而形成的一类有色高分子化合物,这种结合方式赋予了高分子染料的双重功能:即高分子的高强度、易成膜性、耐溶剂性、耐迁移性和耐热性以及有机染料对光的选择吸收性和多彩性。按聚合方式可分为加聚型和缩聚型等;按所连结的高分子单体的性质可分为苯乙烯类、聚丙烯酸酯类、有机硅类等。并且大分子骨架

和发色基团的协同作用,使它的应用不仅仅限于在染色方面。作为一种特殊高分子材料,高分子染料的合成使其功能扩大。不仅具有染色的功能,还潜在着光致发光〕,光致变色,光聚合引发剂等功能。它在非线性光学、液晶显示等光电以及导电方面也都有广泛的应用前景。高分子染料是一种有前途的功能高分子材料,对于它的开发与应用都还有很大潜力可挖。同时对它的研究手段和方法随研究者研究的目的和侧重点不同而有很大差异队,属于多学科交叉领域。

在结构、合成方面,高分子材料具有极大相似性。高分子材料合成方法或聚合实施方法是实现聚合反应的重要方面,链式聚合反应采用的方法主要有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合和溶液聚合。自由基聚合可以采用这四种方法中的任何一种,离子聚合通常采用溶液聚合的方法,配位聚合可以采用本体聚合和溶液聚合。逐步聚合采用的主要方法有熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚和固相缩聚。

一、本体聚合法指不加其他介质,只有单体、引发剂或催化剂参加的聚合反应过程,称本体聚合。本体聚合的特点是不需要溶剂回收和精制工序,后处理简单,产品纯净,适合于制作板材、型材等透明制品。自由基聚合、配位聚合、缩聚合、离子聚合都可选用本体聚合。

二、悬浮聚合又称珠状聚合,是指在分散剂存在下,经强烈机械搅拌使液态单体以微小液滴状分散于悬浮介质中,在油溶性引发剂引发下,进行的聚合反应。

三、单体在乳化剂作用下,在水中分散形成乳状液,然后进行的聚合称为乳液聚合。分散成乳状液的单体,其液滴的直径仅在1~10m

范围,比悬浮聚合的单体液滴小很多。单体聚合后形成的聚合物则以乳胶粒的状态存在。乳液体系比悬浮体系稳定得多,因此乳液聚合后需进行破乳,才能将聚合产物与水分离,而悬浮聚合仅需简单过滤即可将聚合产物与水分离。

四、单体溶解在溶剂中进行的聚合称为溶液聚合。聚合产物能溶解在溶剂中时称为均相溶液聚合,聚合产物不能溶解在溶剂中时称为非均相溶液聚合。由于溶剂的存在,溶液聚合的反应热能够及时的排除、减少了局部过热现象、反应易控制。溶液聚合尤其适用于离子聚合与配位聚合,因为用于离子聚合与配位聚合的催化剂通常要在特定的溶剂中才有催化活性。

而高分子材料的结构决定其性能,对结构的控制和改性,可获得不同特性的高分子材料。功能高分子在新材料领域中占有重要的地位。功能高分子近2O年的年均增长率达到1O%以上自1935年合成离子交换付脂以来,高分子的各种特殊性能不断被发现,50年代初美国开发的感光树脂印刷板,1957年发现聚乙烯基咔唑的光电导性,1966年塑料光导纤维问世,同年Little提出了超导高分子模型,随后1975年发现聚氮化硫的超导性,80年代,高分子传感器,人工脏器,分离膜技术得到快速发展,1991年发现尼龙l1的铁电性,l994年塑料柔性太阳能电池在美国阿尔贡实验室后院启用这切时反映了功能高分子发展的13新月异。

在世界各国功能高分子的发展中,13本处于领先地位,形成了“官产学”的联合体制,从规划、立题到应用开发都作了周密的部署。日

本高分子学会进行了21世纪高分子科学和技术的咨询调查,对50个重要课题进行了评价,其中涉及生物高分子和功能高分子的26个课题预计将在本世纪末至下世纪初完成。

范文六:功能高分子试题

一、概念

1. 什么是功能高分子?什么是高性能高分子?

2. 按高分子性质、功能或实际用途划分,功能高分子材料有哪几类?

3. 功能高分子材料的制备可归纳为哪几种类型?

4. 活性聚合有哪些特点?这些特点所导致的结果是什么?

5. 功能高分子制备方法有哪几种?

6. 什么是相转化制膜法?

7. 什么是可控聚合?目前有哪些可控聚合方法?

8. 阳离子聚合的引发剂都是( 亲 )电试剂,即( )体。

9. 在可控聚合中,GTP、RAFT、ATRP、RATRP

10. 简述高分子反应不用产率而用转化率描述反应的原因。

11. 简述聚甲基丙烯酰胺在强碱水溶液中水解程度一般仅为70%左右的原因。

12. 典型膜分离技术中MF、UF、RO、NF、D、ED、LM、PV分别表示什么含义?它们分离物质尺寸有什么特点

二、简述

1. 影响高分子化学反应的因素有哪些?

2. 分别写出聚苯乙烯强碱性阴离子离子交换树脂和强酸性阳离子型离子交换树脂分子结构示意图。

3. 什么是凝胶型离子交换树脂“中毒”现象?产生这一现象的主要原因是什么?指出解决这一问题的方法。

4. 结构型导电高分子和复合型导电高分子的差别是什么?

5. 什么是受阻共轭?它对高分子导电性有何影响?

6. 写出聚丙烯腈经热解环化、脱氢形成梯型含氮芳香结构导电高分子产物反应过程。

7.写出由3, 4, 9, 10—二萘嵌苯四酸二酐高温聚合制备聚萘反应过程。

8. 在复合导电材料中,如何解释如下图所示的电导率与导电填料关系曲线?虚线所对应的导电填料浓度称为什

9. 医用高分子材料的基本要求有哪些?

10. 反式聚乙炔的禁带宽度若为1.35eV,试计算π电子数N最低及聚合度最低值为多少时,即可能有自由电子

13. 如果用Px表示共轭聚合物,A和D分别表示掺杂时的电子受体和电子给予体,写出形成结构型导电高分子移反应式。

14. 下图分别为含炭黑聚合物导电材料在低电场强度(左)和高电场强度(右)时电导率与温度的关系,试解释为什化趋势相反的曲线。

三、设计

某公司专门从事功能高分子材料开发工作,现承接以下三个研究项目,你作为一名公司研究成员之一,请选择其项目,写出你的设计方案。

(1)欲开发一种用于溶液中分子氧脱除的功能高分子材料,请设计一种可反复使用的除氧功能高分子材料。

(2)交联壳聚糖薄膜具有较好的透光性,请以该薄膜为基质,设计制备一种透光性随温度变化的温敏性传感薄

(3)金纳米粒子间距离变化时,颜色发生相应变化。请设计一种纳米金粒子水凝胶薄膜复合材料,使该材料随pH变化功能。

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这么多啊!

我来开个头吧:功能高分子(functional polymers):在合成或天然高分子原有力学性能的基础上,再赋予传统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)的一类高分子。

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9、医用高分子基本要求:根据产品类别及临床应用的不同,其对应的生物性能应能符合要求,如:细胞毒性、激、热源、容血等

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思考题

1. 试述功能高分子、特种高分子、精细高分子之间的区别和联系。

功能高分子材料是指那些具有独特物理特性(如光、电、磁)或化学特性(如反应、催化等)的新型高分子材料特种高分子——有特定的性能(如耐高温、绝缘性能等)

精细高分子——产量小、产值高,制造工艺复杂,功能高分子是其重要部分。精细高分子是相对于通用高分子来功能高分子——具有某些特殊功能

性能:材料对外部作用或外部刺激(力、光、热)的抵抗性能。

功能:从外部向材料输入信号时,材料的内部发生的质和量的变化,或这些变化输出的信号。

2. 官能团的作用有哪几方面?高分子效应包括哪几方面?各举一例说明。

一个化合物表现出来的物理化学性质主要决定于化合物中官能团的种类和性能。

a) 功能高分子材料的性质主要取决于所含的官能团。

Eg:高分子氧化剂的氧化性能产生于所含的过氧羧基;

b) 功能高分子材料的性质取决于聚合物骨架与功能团的协同作用。

Eg:固相合成试剂(聚对氯甲基苯乙烯)

c) 官能团与骨架不能区分,官能团是骨架的一部分。

Eg:主链型聚合物液晶和导电聚合物。如聚乙炔和芳香烃及芳香杂环聚合物。

d) 官能团在高分子材料中仅起辅助作用。

Eg:引入官能团改善溶解性能,降低玻璃化温度,改变润湿性和提高机械强度等。

3. 功能高分子包括哪几种类型?

按照功能的性质划分:

a) 物理功能高分子,导电高分子、光导高分子、热电高分子、磁性高分子

b) 化学功能高分子:反应性高分子、离子交换树脂

c) 生物高分子及医用高分子

d) 其他:膜分离功能高分子,吸附性树脂

按照性质和功能划分:

e) 反应型高分子材料,包括高分子试剂和高分子催化剂,特别是高分子固相合成试剂和固化酶试剂等。f) 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g) 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材h) 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。

i) 吸附型高分子材料,包括高分子吸附型树脂,离子交换型树脂、高分子鳌合剂、高分子絮凝剂和吸水性吸附剂等。

j) 高性能工程材料,如高分子液晶材料、功能纤维材料等。

k) 高分子智能材料,包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、电、磁、pH、压力感应材料等。 按实际用途划分:

医药用高分子、分离用高分子、高分子化学反应试剂、高分子染料等。

4. 什么是凝胶?什么是溶胀比、溶胀度?试述智能凝胶中水的作用。

高分子在一定条件下互相连接,形成空间网状结构,结构空隙中充满了作为分散介质的液体,这样一种特殊的分称作凝胶。

溶胀比:凝胶溶胀平衡时的质量减干凝胶的质量,比上干凝胶的质量。

SR=(W-W0)/ W0

溶胀度:凝胶的体积比上干胶的体积。

Q=V/V0

水分子与高分子相互作用,其中强度大小为

水-离子〉水-极性基团=水-水〉水-疏水部分

5. 什么是智能凝胶?哪些刺激可以引起智能凝胶的响应?什么是体积相转变?

具有传感、处理和执行功能的新型材料,能响应外界环境微小的物理或者化学刺激,这样的凝胶为智能凝胶。 物理刺激—温度、光、电、磁……

化学刺激—pH值、化学物质、表面活性剂……

体积发生不连续的变化叫做体积相转变。

6. 医用高分子材料的分类方法有哪些?

按材料性质划分:生物惰性高分子材料、生物活性高分子材料、可生物降解高分子材料。

与人体接触程度划分:植入型制品、半植入型制品、体外型制品。

按照用途来划分:治疗用高分子材料、高分子药用材料、人造器官用材料

按原料来划分:天然高分子医用材料、合成高分子医用材料、医用复合高分子材料

材料自身功能和特点:生物相容高分子材料、生物降解性高分子材料、生物功能性高分子材料。

7. 举一例说明说明医用高分子的结构、制备和应用?

8. 医用生物惰性高分子、生物降解高分子的要求各有哪些?

生物惰性高分子材料是指在生物条件下呈现化学和物理惰性的材料。

1.材料本身对肌体无毒性,无刺激作用,无过敏反应,不致癌、致畸。

2.材料必须具有良好的生物相容性,不会对接触的肌体组织引起炎症或排异反应。

3.良好的血液相容性,不会引起血液的凝固而引起血栓,也不会引起溶血现象。

4.具有相当的化学稳定性,保证在使用的生物条件下不老化、分解、而失去使用功能。

生物降解材料在生物环境条件下,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,通过代谢循环被收或排泄。

1. 血液相容性和组织相容性

2. 生物降解性,降解产物不具有毒性和刺激性,能够被人体组织代谢或者排泄。

9. 什么是生物惰性、生物降解性、生物相容性?

生物惰性是指材料在生物内部环境下自身不发生有害的化学反应和物理破坏,也不对生物体产生不利影响,即具相容性。

生物降解性,即材料仅有有限的使用寿命,使用期过后材料可被生物体分解和吸收。

生物相容性包括血液相容性和组织相容性。血液相容性是指材料在体内与血液接触后不发生凝血、溶血现象,不栓。组织相容性是指材料在与肌体组织接触过程中不发生不利的刺激反应,不发生炎症,不发生排斥反应,没有用,不发生钙沉着。

10. 什么是药用高分子材料?药物缓释的目的是什么?根据药物作用机理可以把高分子靶向药物分为哪几药用高分子材料包括直接用于治疗目的的高分子药物,控制药物释放的高分子制剂材料和药物导向高分子材料等药物缓释的目标是通过对药物释放剂量的有效控制,达到在一个较长的时间内维持有效药物浓度,降低药物的毒减少抗药性,提高药物有效利用率的目的。长效制剂还可以减少服药次数,减轻患者的痛苦,并且节省人力,物力。

根据药物控制释放机理,高分子药物控制释放体系可以分为四种,即扩散控制体系、化学反应控制体系、溶剂活和磁控制体系。

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思考题

11. 试述膜分离的两个最重要指标。

作为分离用膜,两个最重要的指标是透过性和选择性。

透过性是指物质单位时间透过单位面积分离膜的绝对量。标志膜的分离速度。

选择性是指在同等条件下测定物质透过量与参考物质透过量之比,标志膜的分离质量。

12. 鼓泡法测量孔径的原理是什么?恒压法测量孔径的原理是什么?

13. 膜分离机制包括哪些?膜分离过程驱动力包括哪些?

膜分离机制:

1. 过筛分离机制

2. 溶解扩散机制

3. 选择性吸附机制

膜分离过程的驱动力

1. 浓度差驱动力

2. 压力差驱动力

3. 电场驱动力

4. 化学势驱动力

14. 相转变法制备多孔膜的方法有几种?每种方法有什么特点?

1. 干法:干法是采用蒸发法,当高分子溶液中含有两种以上溶剂,并且良溶剂的沸点低,非溶剂(溶胀点较高时采用。

2. 湿法:非溶剂与良溶剂交换的方式改变溶解能力的方法。

3. 热法:利用改变温度来调整高分子溶液溶解度的方法。

4. 聚合物辅助法:利用两种不同溶解性能聚合物相互作用完成胶化和溶解过程。

15. 怎样判断溶剂对聚合物的溶解能力?

溶剂对聚合物的溶解能力,即溶剂分子与聚合物分子之间作用能力可以通过几种方式来进行测定,如通过测定溶度,溶液的浊度或者通过非溶剂滴定测定作用参数等方式求得。

黏度越大,溶剂对聚合物的溶解能力越强。

16. 怎样制备密度膜?

1. 聚合物溶液住膜成型法:将聚合物溶于合适的溶剂中制备浓度和黏度合适的聚合物溶液,其中溶剂体

要加入成孔剂,然后将制备好的溶液在适当的基材上铺展成液态膜,蒸发溶剂即可形成所需的密度膜。

2. 熔融拉伸成膜:首先将聚合物加热熔融拉伸,通过模板成型,然后冷却固化成分离膜。

3. 直接聚合成膜法:首先制备单体溶液,并直接荣单体溶液注膜成型;在注膜的同时加入催化剂,使聚膜形成同时完成,蒸发掉反应溶剂后即可得到密度分离膜。

17. 举例说明膜分离的应用。

1. 浓度梯度驱动膜分离过程:某些特殊气体的富集、调节环境气氛用于蔬菜、水果保鲜,合成氨工业中氢高纯气体制备。血液透析。控制释放,药物缓释。

2. 电场力驱动膜分离过程:电透析,柠檬汁脱酸。在电化学中应用,氯碱工业中。

3. 压力驱动膜分离过程;微滤,水溶液体系消毒过程,滤除溶液中微生物,除去水和非水溶液中的其他悬浮超滤,滤除大分子溶质。

18. 什么是高分子吸附剂?与其它吸附剂相比有哪些优势

吸附性高分子材料是功能高分子材料的一个重要组成部分。她是利用高分子材料与被吸附物质之间的物理或者化其中包括物理吸引,配位和静电等作用形式,使两者之间发生暂时或永久性结合,进而发挥各种功效的材料。 聚合物作为吸附材料具有以下优势:

首先,通过分子设计,聚合物骨架内可以通过化学反应引入不同结构和性能的基团,从而比较容易得到各种性质剂。其次,通过调整制备工艺,可以制备各种规格的多孔性材料,大大增加吸附剂适用领域和使用性能。同时经列交联的聚合物在溶剂中不溶不熔,只能被一定程度溶胀,溶胀后充分扩张的三维结构又为吸附的动力学过程提条件。

19. 影响高分子吸附剂结构因素有哪些?它们怎样树脂的吸附性能?

1.化学组成及功能基团

(1)元素组成的影响:聚合物分子中含有配位原子,如O,N,S,P等,聚合物具有潜在的络合能力。

(2)功能基团的影响:功能基团的性质决定了吸附树脂的不同选择性。

(3)分子极刑的影响:分子极性变化将影响高分子吸附树脂的吸附性能和选择性能。

2.聚合物链结构和超分子结构:包括主链结构、分支结构、交联程度、结晶度、取向度。

3.吸附树脂的宏观结构:主要影响吸附剂的吸附量,机械强度和吸附速度等性能。

20. 非离子型吸附树脂包括哪些?

1. 聚苯乙烯-二乙烯苯交联吸附树脂

2. 聚甲基丙烯酸酯-双甲基丙烯酸乙二酯交联体吸附树脂

3. 其他类型高分子吸附树脂:聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚酰胺、聚乙烯亚胺、纤维素衍生物等。

21. 离子型高分子吸附剂的原理是什么?

骨架上的离子基团与不同的反离子通过静电引力发生作用,从而吸附环境中的各种反离子。

22. 如何改善高吸水性高分子材料的性能?

1. 树脂化学结构的影响:提高亲水性基团、可离子化基团

2. 聚合物链段结构:适当的交联。交联度越高,机械强度越好;但是高交联度将限制溶胀程度,交联度与量成反比。

3. 外部因素:水溶液的组成、温度、压力等。

23. 以氧为配位原子的螯合基团有哪些?各有什么特点?

1. 醇类螯合树脂

2. β-二酮螯合树脂

3. 酚类螯合树脂

4. 羧酸型螯合树脂

5. 冠醚型螯合树脂

24. 螯合树脂、离子型高分子树脂、高吸水性高分子材料吸水能力的定义

螯合树脂—高分子螯合剂通常也称熬合树脂,是高分子骨架上连接有能够对金属离子进行配位的螯合功能基,对分子具有选择性螯合作用的材料。

离子型高分子树酯—离子型吸附树脂是一种在聚合物骨架上含有离子交换基团的功能高分子材料。

最大吸水量—达平衡时的吸水量被称为最大吸水量。有时也用24小时吸水量来代替最大吸水量。

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8.导电聚合物的分类

根据材料的组成分为复合型导电高分子材料和结构导电高分子材料。结构导电高分子材料按结构特征和导电机理流子为自由电子的电子导电聚合物,载流子为聚合物分子间迁移的正负离子的粒子性导电聚合物,以氧化还原为移机理的氧化还原性导电聚合物。

9.电导型聚合物的结构特征及常见的几种聚合物结构

线性共轭电子体系(共轭π-键)。碳-氮、碳-硫、氮-硫共轭体系。聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚苯硫醚

聚苯亚乙烯。

10.掺杂的涵义及机制

掺杂是指在纯净的无机半导体材料中,加入少量不同价态的第二种物质,改变半导体材料中空穴和自由电子的分-

在聚合物空轨道中加入电子或从占有轨道中拉出电子,改变现有л 电子能带的能级,出现能量居中的半充满能能带间的能量差,使自由电子和空穴迁移时的阻碍减小。

导电高分子在“掺杂”之后其链结构上存在着离子自由基,又称偶极子或孤子,这类偶极子(孤子)的存在与跃迁了导电性。

电荷转移络合物机制:掺杂时,高分子链给出或接受电子,掺杂剂将被还原或氧化,所形成的掺杂剂离子与高分成合物以保持电中性。

质子酸机制:高分子链与掺杂剂之间并无电子的迁移,而是掺杂剂的质子附加于主链的碳原子上,而质子所带电般共轭链上延展开来。

11.渗滤阀值的涵义

“渗滤阀值”现象----随导电粒子含量增加,开始时电导率增加极少,当加入的导电粒子达到某一含量后,电导率有剧增十个数量级以上。

12.导电复合材料的导电机理及常见性质

导电机制

粒子导电----从通过接触的导体粒子链来导电,粒子之间的接触电阻与接触数是决定导电的关键。

隧道导电机制----把非常薄的非导体夹在导体中时,电场作用下电子仅需越过非常低的势垒而移动的现象。

开关效应-----电压与电流的关系急剧发生变化的现象。表现:在一定温度下增加电压,在某一电压时有非导体剧体;在一定电压下升温,在某一温度区域由良导体变为绝缘体。

压敏、拉敏效应----在外场压力作用下,复合材料由高阻态转变为低阻态,称为压敏效应,反之在拉力作用下,转变为高阻态,则为拉敏效应。目前具有具有两种效应的导电复合材料的基体多限于弹性体。

热敏效应----电阻率随温度的升高而增加或降低可分为:正温度系数(PTC)材料和负温度系数(NTC)材料。

13.离子导电聚合物的导电机理

离子同高分子链上的极性基团络合,在电场作用下,随着高弹区中分子链段的热运动,离子与极性基团不断发生络合解络合过程,从而实现离子的迁移。离子的迁移主要发生在聚合物的非晶区。

14.离子导电聚合物对高分子基质的要求

高分子基质具备的特征

1)含有一些给电子能力很强的原子或基团,它们能与阳离子形成配位键。

2)配位中心间距离适当以便形成多元配位键。

3)高分子链足够柔顺。

大多数高分子电解质以PEO(聚氧化乙烯)或改性PEO为基质。

范文七: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

范文八: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。

范文九: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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范文十: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