功能高分子材料论文黄俊强
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完美的蜕变——吃得苦中苦,方为人上人学院:化工与环境工程学院 班级:高分子专08-1 姓名:黄俊强 学号:***********摘要:炎炎夏日,漫漫暑假!作为即将上大三的大专生的我,炎炎夏日,漫漫暑假!作为即将上大三的大专生的我,20102010年的是我人生学习生涯的最后一个暑假!生学习生涯的最后一个暑假!转眼间,转眼间,转眼间,很快就要毕业面临就业的压力!很快就要毕业面临就业的压力!很快就要毕业面临就业的压力!而当今很而当今很多公司招聘都要求应聘者有工作经验,作为当届毕业生的我们只懂“纸上谈兵”,缺少锻手能力,更何况是工作经验呢?“纸上学来终觉浅,凡知此事需躬行”!——刚好有2010年这个漫长的暑假作为契机,我选择到东莞市长安沙头旭辉饰盒制品厂打暑假工作为我此次的暑假社会实践,打工当中的酸甜苦辣,让我这一朵大学里的温室花朵有了一次完美的蜕变——吃得苦中苦,方为人上人!朵大学里的温室花朵有了一次完美的蜕变——吃得苦中苦,方为人上人!此次我暑假社会实践活动的时间为:此次我暑假社会实践活动的时间为:20102010年7月26日到8月26日,为期一个月。
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博士:新颖形态功能高分子材料的设计、合成与性能研究,毕业,毕业专题,博士:新颖形态功能高分子材料的设计、合成与性能研究新颖形态功能高分子材料的设计、合成与性能研究于清波;【导师】沈玉华;谢安建;【基本信息】安徽大学,高分子化学与物理,2013,博士【摘要】本文旨在新颖形态(空核/孔壳结构、光控交联胶束以及有序微凝胶晶态结构)功能高分子材料的设计、合成及其在环境、医药等领域的应用研究。
随着功能高分子材料在抗癌药物载体和环境友好等应用方面的不断发展,越来越多的新颖形态功能高分子材料走进人们的视野。
系统总结、评述了特殊形态的功能高分子材料的设计、制备及其相关应用进展;开发了空核/孔壳结构聚砜微球,并应用于油水分离方面的研究;设计合成了两种光控释药的交联胶束载体(葡聚糖-血红素,聚乙烯醇-血红素)以实现化疗、光动力学疗法相结合的多重抗癌作用;合成了有序结构的晶态聚丙烯酸微凝胶;利用现代仪器技术,分析和表征不同聚合物材料的合成及其在乳液体系下的各种新颖形态的形成情况。
本的主要内容如下:1.利用溶剂蒸发法制备出粒径均一的孔状聚砜微球。
通过对乳化剂类型、反应温度、乳液类型等实验参数的调控,掌握多孔聚砜微球的形态控制因素。
实验结果表明所选用的乳化剂类型对孔状聚砜微球的形成起着至关重要的作用,利用油酸作为乳化剂可以得到空核/孔壳结构聚砜微球。
接触角测试结果表明,不同形貌的聚砜微球的疏水亲油性能并没有明显的改变。
然而在油水分离上却存在一定差距,其中空核/孔壳结构聚砜微球具有最佳吸油能力,究其原因在于这种特殊的空核/孔壳结构不仅有利于漂浮性能,更可以作为油的储仓,吸附大量漂浮在水面的油,其吸油能力达到了33.6g/g,是原始聚砜粉末的44.8倍。
该聚砜微球制备简单,并且由于其特殊的孔隙结构有望在油水分离、环境净化方面得到广泛应用。
2.设计开发了基于血红素中双键交联的葡聚糖(聚乙烯醇)胶束,用于化疗药物5-氟尿嘧啶的装载和光控释放,以及与光动力学疗法的协同抗肿瘤作用。
功能高分子材料课程论文生物降解高分子材料的研究现状及应用前景姓名:黄俊强班级:高分子08-1班老师:齐民华日期:生物降解高分子材料的研究现状及应用前景摘要:目前,处理高分子材料的一些传统方法,如焚烧法、掩埋法、熔融共混挤出法、回收利用等都存在一定的缺陷和局限性,给环境保护带来严重的困难。
因此,开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。
生物降解高分子是指通过自然界或添加的微生物的化学作用,将高分子物质分解成小分子化合物,再进入自然的循环过程。
论述了生物降解高分子材料的研究现状,并对生物降解高分子材料的降解机理、影响因素及其在医学、农业、包装业和其他领域的潜在应用前景进行了探讨。
关键词:生物降解高分子材料定义降解机理影响因素研究现状应用前景0 引言随着大量高分子材料在各个领域的使用,废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。
塑料是应用最广泛的高分子材料,按体积计算已居世界首位,由于其难以降解,随着用量的与日俱增,废塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害。
目前,处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性,给环境带来严重的负荷,因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。
生物降解高分子是指通过自然界或添加的微生物的化学作用,将高分子物质分解成小分子化合物,再进入自然的循环过程,这种方法简洁有效,而且对环境的保护有积极的作用。
同时,随着高新技术的发展,生物降解高分子材料也满足了医学和农业及其他方面的需求,成为近年来研究的热点。
1.生物降解高分子材料的定义和分类生物降解高分子材料( Biodegradable polymeric materials)是指在一定的条件下,一定的时间内, 能被微生物( 细菌、真菌、霉菌、藻类等) 或其分泌物在酶或化学分解作用下发降解的高分子材料。
生物降解的高分子材料具有以下特点: 易吸附水, 含有敏感的化学基团, 结晶度低,分子量低,分子链线性化程度高和较大的比表面积等。
功能高分子材料及研究进展中南大学班级:材料0802班学号:0604080*** 姓名:**高分子材料:macromolecular material,以高分子化合物为基础的材料。
高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料,高分子是生命存在的形式。
所有的生命体都可以看作是高分子的集合。
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%。
功能材料的概念最早由美国贝尔实验室J. A. Morton博士提出,主要指具有声、光、电、磁、热、化学、生物学等功能及转换功能的一类材料。
功能高分子是功能材料中的新军,由于高分子材料具有轻、强、耐腐蚀、原料丰富、种类繁多、制备简便、易于分子设计等特点,功能高分子材料的研究和发展十分迅速,成为近年来高分子科学最活跃的研究领域。
功能高分子及有关新技术研究的前沿领域包括:电子功能聚合物及信息技术研究(光电磁功能高分子、高分子液晶显示技术、电致发光技术、塑料高密度电池、分子器件、非线性光学材料、高密度记录材料等)、医药功能高分子及卫生保健技术研究(高分子药物、控制药物释放材料、医用材料、医疗诊断材料、人体组织修复材料等)、信息高分子的合成及应用技术等。
此外,通用高分子的改性技术、天然高分子的利用及改性、聚合物生物降解材料及聚合物资源的再利用技术等,也归属于这一领域。
本章重点选择电子功能高分子及电光技术、医药功能高分子及卫生保健技术、环境友好高分子材料——完全生物降解高分子材料的应用予以介绍。
第25卷第1期高分子材料科学与工程Vol.25,No.1 2009年1月POLYMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGJan.2009聚氨酯弹性体/碳纳米管复合材料的制备与性能伍金奎,王 峰,夏和生(高分子材料工程国家重点实验室,四川大学高分子研究所,四川成都610065)摘要:通过三种方法制备了碳纳米管(CN T s)改性的热塑性聚氨酯弹性体(T P U ),研究了碳纳米管对热塑性聚氨酯弹性体的增强、增韧效果。
考察了T P U/CNT s 复合材料的力学性能、热性能及流变性能。
结果表明,碳纳米管能有效地实现对T PU 的增强和增韧,在CNT 含量为1%时,拉伸强度从5416M Pa 提高到6610M Pa,断裂伸长率从684%提高到801%。
SEM 表明CN T 在T P U 中分散性良好。
通过XRD 、DSC 和T GA 表征了复合材料的微观结构和热性能。
关键词:碳纳米管;聚氨酯弹性体;固相力化学中图分类号:T B383 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2009)01-0111-04收稿日期:2008-01-28基金项目:国家自然科学基金面上项目(50673060),973国家重点基础研究发展计划资助(2007CB714701)和四川省杰出青年学科带头人培养计划(06ZQ026-032)通讯联系人:夏和生,主要从事聚合物纳米复合材料、力化学研究, E -mail:xi ahs@碳纳米管(CNTs)具有长径比大、力学强度高、良好的电导率和热导率等优点,成为聚合物理想的增强纤维[1]。
碳纳米管/聚合物复合材料[2]既能保持聚合物基体的弹性、强度和模量等性能,又能使电导率和热导率得到提高。
制备碳纳米管/聚合物复合材料的方法有原位聚合法[3]和机械共混法(包括溶液共混、熔融共混和固相共混[4~6])。
但这两种方法面临的问题是:(1)实现CNTs 在基体中的均匀分散而不出现团聚和缠结;(2)需改善CNTs 与聚合物基体间的相互作用力。
新型功能高分子材料的制备及其在生物目标物识别中的应用一、概述随着科技的飞速发展,新型功能高分子材料已成为材料科学领域的研究热点。
这类材料不仅具备传统高分子材料的优良性能,如可加工性、稳定性等,还赋予了特殊的功能性,如生物相容性、识别性等,从而使其在生物目标物识别等领域展现出广阔的应用前景。
生物目标物识别是一种具有高度选择性和灵敏度的生物分析方法,对于疾病的早期诊断、药物筛选以及生物监测等领域具有重要意义。
新型功能高分子材料作为生物目标物识别的新型载体,能够通过特定的化学修饰或结构设计,实现对生物分子的高效识别与分离。
目前,新型功能高分子材料的制备方法多种多样,包括共聚、交联、接枝等化学方法,以及模板法、自组装等物理方法。
这些方法不仅能够调控材料的微观结构和性能,还能够实现功能化修饰,提高材料的生物相容性和识别能力。
在生物目标物识别方面,新型功能高分子材料的应用已取得了显著进展。
例如,通过设计具有特定识别位点的功能高分子材料,可以实现对蛋白质、核酸等生物大分子的高效捕获与检测。
这些材料还可用于构建生物传感器、药物载体等生物医用器件,为疾病的诊断和治疗提供新的手段。
新型功能高分子材料在生物目标物识别领域具有巨大的应用潜力。
未来,随着制备技术的不断完善和应用领域的不断拓展,这类材料有望为生物医学领域的发展提供强有力的支持。
1. 新型功能高分子材料的定义与发展背景新型功能高分子材料是指通过在高分子链上引入特定功能性基团或结构,使其具备特定功能或性能的一类高分子材料。
这些功能包括但不限于光、电、磁、生物识别等。
随着科学技术的不断发展,人们对材料的需求不再局限于其基本的物理化学性能,而是更加注重其功能性。
新型功能高分子材料的研究与开发应运而生。
这一领域的发展可以追溯到20世纪60年代,当时研究人员开始探索如何通过化学改性来赋予高分子材料特定的功能。
真正意义上的新型功能高分子材料的发展始于20世纪80年代,随着纳米技术、生物技术等新兴领域的兴起,为该领域注入了新的活力。
功能高分子材料课程论文生物降解高分子材料的研究现状及应用前景姓名:黄俊强班级:高分子08-1班老师:齐民华日期:2010.12.18生物降解高分子材料的研究现状及应用前景摘要:目前,处理高分子材料的一些传统方法,如焚烧法、掩埋法、熔融共混挤出法、回收利用等都存在一定的缺陷和局限性,给环境保护带来严重的困难。
因此,开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。
生物降解高分子是指通过自然界或添加的微生物的化学作用,将高分子物质分解成小分子化合物,再进入自然的循环过程。
论述了生物降解高分子材料的研究现状,并对生物降解高分子材料的降解机理、影响因素及其在医学、农业、包装业和其他领域的潜在应用前景进行了探讨。
关键词:生物降解高分子材料定义降解机理影响因素研究现状应用前景0 引言随着大量高分子材料在各个领域的使用,废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。
塑料是应用最广泛的高分子材料,按体积计算已居世界首位,由于其难以降解,随着用量的与日俱增,废塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害。
目前,处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性,给环境带来严重的负荷,因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。
生物降解高分子是指通过自然界或添加的微生物的化学作用,将高分子物质分解成小分子化合物,再进入自然的循环过程,这种方法简洁有效,而且对环境的保护有积极的作用。
同时,随着高新技术的发展,生物降解高分子材料也满足了医学和农业及其他方面的需求,成为近年来研究的热点。
1.生物降解高分子材料的定义和分类生物降解高分子材料( Biodegradable polymeric materials)是指在一定的条件下,一定的时间内, 能被微生物( 细菌、真菌、霉菌、藻类等) 或其分泌物在酶或化学分解作用下发降解的高分子材料。
生物降解的高分子材料具有以下特点: 易吸附水, 含有敏感的化学基团, 结晶度低,分子量低,分子链线性化程度高和较大的比表面积等。
按照来源, 生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类;按照用途,分为医用和非医用生物降解高分子材料两大类;按照原料组成和制造工艺不同可分为天然高分子合成材料、微生物合成高分子材料和化学合成生物可降解高分子材料。
天然高分子包括淀粉、纤维素、甲壳质、木质素等,这些高分子可被微生物完全降解, 但因纤维素等存在物理性能上的不足,不能满足工程材料的性能要求, 因此,它大多与其它高分子, 如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混, 得到有使用价值的生物降解材料; 微生物合成高分子是生物通过各种碳源发酵制得的一类高分子材料, 主要包括微生物聚酯、聚乳酸及微生物多糖, 具有生物可降解性, 具有代表性的是聚β- 羟基烷酸系列聚酯,可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。
由于在自然界中酯基容易被微生物或酶分解,所以化学合成生物降解高分子材料大多是分子结构中含有酯基结构的脂肪族聚酯。
可以用化学合成法生产的有生物降解高分子包括聚乳酸( PLA) 、聚己内酯( PCL) 、多酚、聚苯胺、聚碳酸酯等。
2.生物降解高分子材料的降解机理一般高分子材料的生物降解可分为完全生物降解机理和光—生物降解机理。
完全生物降解机理大致有三种途径: ①生物物理作用: 由于生物细胞增长而使聚合物组分水解, 电离质子化而发生机械性的毁坏, 分裂成低聚物碎片;②生物化学作用:微生物对聚合物作用而产生新物质( CH4、CO2 和H2O);③酶直接作用:被微生物侵蚀部分导致材料分裂或氧化崩裂。
而光—生物降解机理则是材料中的淀粉等生物降解剂首先被生物降解,增大表面/体积比,同时, 日光、热、氧引发光敏剂等使高聚物生成含氧化物, 并氧化断裂,分子量下降到能被微生物消化的水平。
进一步研究发现, 不同的生物降解高分子材料的生物降解性与其结构有很大关系, 包括化学结构、物理结构、表面结构等。
3.影响生物降解的因素生物降解高分子在制造和使用过程中应保持稳定,并要求在废弃后及时进行生物降解,因此影响生物降解性的因素成为人们关注的焦点之一。
环境因素是指水、温度、pH 值和氧的浓度。
水是微生物生成的基本条件,因此聚合物能保持一定的湿度是其可生物降解的首要条件。
每一种微生物都有其适合生长的最佳温度,通常真菌的适宜温度为20℃~28℃,细菌则为28℃~37℃。
一般来说,真菌适宜长在酸性环境中,而细菌适宜长在微碱性条件下。
真菌为好氧型的,细菌则可在有氧或无氧条件下生长。
材料的结构是决定其是否可生物降解的根本因素。
一般情况下只有极性高分子材料才能与酶相粘附并很好地亲和,因此高分子材料具有极性是生物降解的必要条件。
高分子的形态、形状、分子量、氢键、取代基、分子链刚性、对称性等均会影响其生物降解性。
另外,材料表面的特性对微生物降解也有影响,粗糙表面材料比光滑表面材料更易降解。
4.各类材料的研究现状按照材料来源的不同,其主要分为天然高分子材料、合成高分子材料和掺混型高分子材料。
4.1 天然高分子材料天然高分子物质如淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等来源丰富、价格低廉,特别是利用它们制备的生物高分子材料可完全降解,具有良好的生物相容性,且安全无毒,由此形成的产品兼具天然再生资源的充分利用和环境治理的双重意义,因而受到各国的重视。
在天然高聚物中,淀粉是被研究得最多的一种材料,研究工作主要是通过共混改性来制备薄膜。
如意大利Feruzzi 公司利用70%的变性淀粉与30%的聚乙烯醇共混制备出降解塑料,我国在淀粉与低密聚乙烯共混制备农膜方面也已开展了卓有成效的工作。
尽量提高淀粉含量并保持优良的力学性能是其中的技术关键,即如何让薄膜具备完全的分解性是其中存在着的一个尚待解决的问题,在国外已有利用遗传学方法生产直链淀粉的报道,这项研究将为制备全淀粉型降解薄膜提供技术支持。
纤维素及其衍生物同样也是重要的生物降解原料,它们在石油开采、造纸业、印刷业、农业、高吸水性材料以及粘接剂方面均有广泛的应用。
日本四国工业技术实验所用纤维素和从甲壳素制得的脱乙酰壳糖复合制备薄膜,该薄膜具有与通用薄膜同样的强度,并可在两个月后完全降解。
近几年,利用纤维素和淀粉制备发泡材料也有着较多的研究。
甲壳素及其衍生物——壳聚糖是另一类有发展前途的多糖。
它们在自然界中的含量仅次于纤维素,可生物降解,也可在体内降解并有抗菌作用。
基于甲壳素——壳聚糖的可生物降解的新型材料是近年来研究的热点之一。
4.2 合成高分子材料天然高分子材料虽然价格低廉、能完全降解,但是合成的高分子材料却具有更多的优点。
它可以从分子化学的角度来设计分子主链的结构,从而来控制高分子材料的物理性能,而且可以充分利用来自自然界中提取或合成的各种小分子单体。
合成高分子主要有化学合成、微生物合成和最新研究的酶促合成高分子。
目前,开发的合成高分子产品主要有聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚丁二醇丁二酸酯(PBS)等。
除了脂肪族聚酯外,多酚、聚苯胺、聚碳酸脂、聚天冬氨酸等也已相继开发成功。
◆聚乳酸(PLA)聚乳酸是一种典型的完全生物降解性高分子材料,有关聚乳酸的研究一直是生物降解性高分子材料研究领域的热点。
目前,合成聚乳酸的方法主要有直接法和间接法两种。
直接法合成聚乳酸是在脱水剂的存在下,乳酸分子间受热脱水,直接缩聚成低聚物,然后在继续升温,低分子量的聚乳酸扩链成更高分子量的聚乳酸。
早在20世纪30年代,美国化学家Carothers.W.H 就通过乳酸的直接缩聚合成了聚乳酸,但得到的聚乳酸分子量并不高,没有价值,直到70年代,经过改进合成工艺条件,聚乳酸的分子量有所提高,近20年来聚乳酸直接缩聚合成方法的研究工作有了较大的突破,研究表明使用高沸点溶剂可以有效降低反应体系的粘度,加入有机碱类,促使丙交酯的分解,从而有利于形成高分子量的聚乳酸。
间接合成聚乳酸主要是为了得到高分子量的聚乳酸,一般是先将乳酸齐聚成低分子量的聚乳酸,然后在高温高真空下裂解成乳酸的环状的二聚体丙交酯,粗丙交酯经过分离钝化,在引发剂的存在下开环聚合得到高分子的聚乳酸。
聚乳酸的应用主要表现在生态学和生物医学两个方面。
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,聚乳酸塑料在工农业生产领域应用广泛,由于聚乳酸塑料韧性好,故适合加工成高附加值的薄膜,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。
聚乳酸作为医用生物可吸收高分子材料是目前生物降解高分子材料最活跃的研究领域,聚乳酸在生物医学上的应用主要表现在缝合线、药物控释载体、骨科内固定材料、组织工程支架等方面。
一些公司已开发出聚乳酸产品并获得实用,如日本岛津制作所三井东压化学公司生产的PLA 聚合物以Lacty 产品投入市场。
◆聚己内酯(PCL)在90℃,己内酯在催化剂的作用下可聚合成聚己内酯。
美国UC 公司已有产品Tone P-767 和P-787,聚合物是高度结晶的,大约在60℃熔化,当温度高于250℃时,聚合物分解成单体。
UC 公司Tone 商品用作涂料和弹性体虽已有几十年的历史,但最近几年才开始以生物降解产品投放市场。
◆聚二元酸酯系列[7] 由丁二酸(和己二酸)与乙二醇、丁二醇等形成的脂肪族聚酯及其共聚物具有良好的生物降解性。
日本昭和高分子株式会社用两年时间开发出此类产品,命名Bionolle,目前已用来生产包装瓶、薄膜等,产品应用还在开发,以推广此类聚酯的应用我国对聚丁二醇丁二酸酯进行了共聚改性,改性的共聚物材料性能接近Bionolle 的性Dupont和BASF 公司也分别用脂肪族二元酸酯改性PET 和PBT,制造生物降解材料。
4.3 掺混型高分子材料掺混型高分子材料主要是指将两种或两种以上的高分子物共混或共聚,其中至少有一种组分是可生物降解的,该组分采用淀粉、纤维素、壳聚糖等天然高分子。
如美国Warner-Lambert公司的“Novon”的主要原料为玉米淀粉,添加可生物降解的聚乙烯醇,该产品具有良好成型性,可完全生物降解,这是一类很有发展前途的产品,是90年代国外淀粉掺混型降解高分子材料的主攻方向。
5.生物降解高分子材料的应用目前,应用最广,发展最快,研究最热的当推医用生物降解高分子材料。
在医药领域上,生物降解高分子材料的一项重要应用是药物控制释放,其作为药物控制释放载体的研究吸引了世界各国的研究工作者,成为研究的热点。
用生物降解高分子作为载体的长效药物入体内,在药物释放完之后不需要再经手术将其取出,这可以减少用药者的痛苦和麻烦。
因生物降解高分子是抗癌、青光眼、心脏病、高血压、止痛、避孕等长期服用药物的理想载体。