時(shí)間：2024-01-16 10:21:55
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高分子材料的降解，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：可降解高分子材料；光降解；生物降解；光-生物降解
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活節(jié)奏的加快，塑料飯盒、塑料袋等一次性產(chǎn)品開始頻繁出現(xiàn)在人們的日常生活中，它們?cè)诮o人們的生活帶來便利的同時(shí)，也因其非自然降解性造成了極大的環(huán)境問題，即“白色污染”。“白色污染”既是一種視覺污染，也會(huì)影響土壤、空氣、水體等的質(zhì)量，因此努力合成并推廣使用可降解高分子材料成為當(dāng)務(wù)之急。按照降解機(jī)理，可降解高分子材料可分為光降解高分子材料、生物降解高分子材料和光-生物雙降解高分析材料三大類。
1.光降解高分子材料
光降解高分子材料的特征是含有光敏基團(tuán)，可吸收紫外線發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，在太陽光的照射下，發(fā)生分子鏈的斷裂和分解，由大分子變成小分子。
向塑料基體中加入光敏劑是目前使用比較多的制備光降解塑料的方法。光降解引發(fā)劑可以是過渡金屬的各種化合物，如：鹵化物、脂肪酸鹽、酯、多核芳香族化合物等。很多學(xué)者都發(fā)現(xiàn)TiO2對(duì)聚丙烯的光降解有明顯的催化作用，等人［1］分析了加有銳鈦礦型納米二氧化鈦的聚丙烯纖維在人工加速紫外光降解和自然光降解過程中拉伸斷裂伸長(zhǎng)率和表面形態(tài)的變化情況，得出銳鈦礦型納米TiO2可作為聚丙烯的一種高效光敏劑的結(jié)論。除了TiO2，還有很多其它光敏劑，如硬脂酸鈰、硬脂酸鐵、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸鐵、硬脂酸錳等均對(duì)聚乙烯薄膜有顯著的光敏化作用效果。
在高分子中添加光敏劑制得改性高分子雖然能降解，但只是部分降解，而化學(xué)合成的羰基聚合物、Et/CO等，則能完全降解。一氧化碳和烯烴的交替共聚產(chǎn)物——聚酮，因?yàn)榉肿渔溨泻写罅恳酝问酱嬖诘聂驶菀自谧贤夤獾恼丈湎掳l(fā)生光降解，羰基鍵附近的碳鏈斷裂生成酮類、烯類及一氧化碳等低分子物質(zhì)并返回到物質(zhì)循環(huán)圈中，不存在環(huán)境污染，是一種新型的環(huán)境友好材料［2］。且有實(shí)驗(yàn)證明，分子量大、結(jié)晶度低的聚酮光降解性能更好。
2.生物降解高分子
生物降解材料包含完全生物降解高分子和生物破壞性高分子，前者是指在微生物作用下，在一定時(shí)間內(nèi)能完全分解成二氧化碳和水的化合物；而后者在微生物作用下，僅能被分解成散落碎片。
2.1 淀粉降解塑料
淀粉是天然高分子化合物，具有可再生、價(jià)格便宜、生物降解性等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來研究的熱點(diǎn)。淀粉降解塑料泛指組成中含有淀粉或其衍生物的塑料，發(fā)展至今已經(jīng)過了四個(gè)時(shí)期：填充型淀粉塑料，光/生物雙降解型塑料，共混型塑料和全淀粉熱塑性塑料。
填充型淀粉塑料一般是烯烴類聚合物中加入廉價(jià)的淀粉作為填充劑，其中淀粉含量在10%30%，僅淀粉能降解，被填充的PE、PVC等塑料需要幾百年才能達(dá)到完全生物降解。光/生物雙降解型是由光敏劑、淀粉、合成樹脂及少量助劑等制成，其降解機(jī)理是先降解的淀粉可使高聚物母體變得疏松，增大表面/體積比，同時(shí)光敏劑、促氧劑等物質(zhì)被光、熱、氧引發(fā)，發(fā)生光氧化和自氧化作用，導(dǎo)致高聚物分子量下降并被微生物消化［3］。接下來人們發(fā)現(xiàn)，通過共混能解決淀粉粘性高、抗?jié)裥缘图芭c一些聚合物不相容等缺點(diǎn)，于是開始將淀粉與聚烯烴類等一些不可降解聚合物混合來提高淀粉的強(qiáng)度，但這類產(chǎn)品不能完全降解；后來便試圖將其與PCL、PEG等可降解聚合物共混，制得了很多可完全降解材料。全淀粉熱塑性塑料含淀粉70%-90%,其余組成是一些可光降解的加工助劑，使用后能在環(huán)境中完全降解，但天然淀粉不具有熱塑性，必須先利用物理場(chǎng)作用使其分子結(jié)構(gòu)無序化后才能在塑料機(jī)械中加工成型。
2.2 化學(xué)合成型生物降解高分子［4］
酯基在自然界中容易被微生物或酶分解，所以常采用含有酯基結(jié)構(gòu)的脂肪族聚酯來合成生物降解高分子材料，工業(yè)化的有聚乳酸和聚己內(nèi)酯。
聚乳酸是以淀粉、糖蜜等為原料，發(fā)酵制得的易生物降解的熱塑性材料，因乳酸存在一個(gè)羥基和一個(gè)羧基，可通過縮聚反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成低分子量聚酯，再通過選擇適宜的聚合條件來合成目標(biāo)分子量的聚合物。聚乳酸具有良好的生物可降解性、相容性、透明性、機(jī)械性能及物理性能等，被視為新世紀(jì)最有發(fā)展前途的新型包裝材料。聚己內(nèi)酯也是脂肪族聚酯中應(yīng)用較為廣泛的一種可降解高分子材料，通過己內(nèi)酯的開環(huán)聚合制得，是一種半結(jié)晶型聚合物，室溫下為橡膠態(tài)，具有很好的柔韌性、加工性和生物相容性，土壤中掩埋一年后能被微生物降解掉95%左右，降解產(chǎn)物是二氧化碳和水，被認(rèn)為是環(huán)境友好包裝材料。
2.3微生物合成的完全生物降解高分子［21-26］
微生物合成高分子材料是通過用葡萄糖或淀粉類喂養(yǎng)，微生物在體內(nèi)發(fā)酵合成的一類有機(jī)高分子材料，主要包括微生物多糖、微生物聚酯和聚氨基酸等。
γ-聚谷氨酸就是利用微生物發(fā)酵生成的一種多功能生物高分子，具有生物相容性、可降解、無毒副作用等特性，可用于制備高吸水性樹脂,作為一種治療骨質(zhì)疏松的重要載體、藥物緩釋材料,吸附重金屬等，具有廣泛的應(yīng)用前景［5］。聚羥基脂肪酸酯是一類由很多細(xì)菌在非平衡生長(zhǎng)條件（如缺氧、磷等）下合成的線性聚酯，可作為碳源和能源的貯藏性物質(zhì)，增強(qiáng)細(xì)菌的生存能力，在自然界中可被微生物和特定的酶降解為二氧化碳和水，并且具有熱可塑性、生物可再生、生物相容性、光學(xué)異構(gòu)性等，可作為生物醫(yī)用材料、日常消費(fèi)用塑料制品、生物可降解包裝材料、生物能源，已成為可降解生物材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
3.光/生物雙降解高分子材料
顧名思義，光/生物雙降解高分子材料同時(shí)具有光、生物雙降解功能，將光降解機(jī)理與生物降解機(jī)理結(jié)合起來，可以使二者優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，達(dá)到更好的降解效果。其制備方法主要是在通用高分子材料中添加光敏劑、自動(dòng)氧化劑、抗氧劑和生物降解助劑等。目前研究比較多的有淀粉和光敏劑光降解樹脂合成的光/生物雙降解淀粉塑料及可控降解劑共混改性法制得的改性可控光/生物雙降解聚丙烯纖維制品等。光/生物雙降解淀粉塑料前面已提過，此處不再贅述，而可控雙降解聚丙烯纖維制品憑借著其可控降解性、存放性、無毒性等眾多優(yōu)點(diǎn)，必將具有巨大的發(fā)展前景。
4.結(jié)語
隨著“白色污染”的日益加重和石油資源的日益枯竭，加大對(duì)高分子廢棄物的回收利用率和研制出高效的降解技術(shù)都是有效的解決途徑，但只有研究出可自然降解的高分子材料才能從根本上解決這些問題，且光-生物雙降解高分子材料憑借著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)將會(huì)成為今后的研究重點(diǎn)之一。(作者單位：鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院)
參考文獻(xiàn)：
［1］ ，嚴(yán)玉蓉，趙耀明.納米二氧化鈦催化光降解聚丙烯纖維的研究［J］.合成材料老化與應(yīng)用，2005,34（1）：8-12.
［2］ 鄒麗萍.綠色高分子材料聚酮的合成研究［D］.昆明：昆明理工大學(xué)，2007:1-5.
［3］ 范良兵.淀粉降解塑料的制備及性能的研究［D］.廣東：華南理工大學(xué)，2010:1-8.
1、生物可降解高分子材料概念及降解機(jī)理
生物可降解高分子材料是指在一定的時(shí)間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。
生物可降解的機(jī)理大致有以下3種方式：生物的細(xì)胞增長(zhǎng)使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞；微生物對(duì)聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì)；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。一般認(rèn)為，高分子材料的生物可降解是經(jīng)過兩個(gè)過程進(jìn)行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結(jié)合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內(nèi)，經(jīng)過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉(zhuǎn)化為微生物活動(dòng)的能量，最終都轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。
因此，生物可降解并非單一機(jī)理，而是一個(gè)復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)協(xié)同作用，相互促進(jìn)的物理化學(xué)過程。到目前為止，有關(guān)生物可降解的機(jī)理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機(jī)體內(nèi)的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關(guān)外，還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環(huán)境有關(guān)。
2、生物可降解高分子材料的類型
按來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。
2.1微生物生產(chǎn)型
通過微生物合成的高分子物質(zhì)。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。如英國(guó)ICI公司生產(chǎn)的“Biopol”產(chǎn)品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點(diǎn)低，強(qiáng)度及耐熱性差，無法應(yīng)用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔點(diǎn)較高，強(qiáng)度好，是應(yīng)用價(jià)值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定結(jié)構(gòu)的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。
2.3天然高分子型
自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質(zhì)素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨(dú)制成的薄膜的耐水性、強(qiáng)度均達(dá)不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質(zhì)制得的脫乙酰基多糖等共混制得。
2.4摻合型
在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產(chǎn)品具有相當(dāng)程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。
3、生物可降解高分子材料的開發(fā)
3.1生物可降解高分子材料開發(fā)的傳統(tǒng)方法
傳統(tǒng)開發(fā)生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通過化學(xué)修飾和共混等方法，對(duì)自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進(jìn)行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產(chǎn)量小，限制了它們的應(yīng)用。
3.1.2化學(xué)合成法
模擬天然高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從簡(jiǎn)單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結(jié)構(gòu)單元中含有易被生物可降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學(xué)合成法反應(yīng)條件苛刻，副產(chǎn)品多，工藝復(fù)雜，成本較高。
3.1.3微生物發(fā)酵法
許多生物能以某些有機(jī)物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發(fā)酵法合成產(chǎn)物的分離有一定困難，且仍有一些副產(chǎn)品。
3.2生物可降解高分子材料開發(fā)的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學(xué)的發(fā)展，酶在有機(jī)介質(zhì)中表現(xiàn)出了與其在水溶液中不同的性質(zhì)，并擁有了催化一些特殊反應(yīng)的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點(diǎn)。
3.3酶促合成法與化學(xué)合成法結(jié)合使用
酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學(xué)聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學(xué)法聯(lián)合使用來合成生物可降解高分子材料
【關(guān)鍵詞】功能材料；高分子；現(xiàn)狀；發(fā)展
材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類文明的重要里程碑，如今有人將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱。進(jìn)入本世紀(jì)80年代以來，一場(chǎng)與之相適應(yīng)的“新材料革命”蓬勃興起。功能材料是新材料發(fā)展的方向，而功能高分子材料占有舉足輕重的地位，由于其原料豐富、種類繁多，發(fā)展十分迅速，已成為新技術(shù)革命必不可少的關(guān)鍵材料[1]。
1.功能高分子材料
功能高分子材料在其原有性能的基礎(chǔ)上，賦予其某種特定功能。諸如：化學(xué)性、導(dǎo)電性、光敏性、催化性，對(duì)特定金屬離子的選擇螯合性，以及生物活性等特殊功能，這些都與在高分子主鏈和側(cè)鏈上帶有特殊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)基團(tuán)密切相關(guān)。
2.功能高分子材料的研究現(xiàn)狀
在原來高分子材料的基礎(chǔ)上，可將功能高分子材料分為兩類：一類是以改進(jìn)其性能為目的的高功能高分子材料；另一類是為賦予其某種新功能的新型功能高分子材料[2]。
2.1高功能高分子材料
2.1.1化學(xué)功能高分子材料
化學(xué)功能高分子材料通常具有某種化學(xué)反應(yīng)功能，它將具有化學(xué)活性的基團(tuán)連接到以原有主鏈鏈為骨架的高分子上。離子交換樹脂是一種帶有可交換離子的活性基團(tuán)、具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶的交聯(lián)聚合物，在水中具有足夠大的凝膠孔或大孔結(jié)構(gòu)，由于它具有高效快速分析和分離功能，目前已廣泛用于硬水軟化、廢水凈化、高純水制備、海水淡化、溶液濃縮和凈化、海水提鈾，特別是在食品工業(yè)、制藥行業(yè)、治理污染和催化劑中應(yīng)用的更為廣泛。
2.1.2光功能高分子材料
在光的作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)光的傳輸、吸收、貯存、轉(zhuǎn)換的高分子材料即為光功能高分子材料。近年來，在數(shù)據(jù)傳輸、能量轉(zhuǎn)換和降低電阻率等方面的應(yīng)用增長(zhǎng)迅速。感光性樹脂由感光基團(tuán)或光敏劑吸收光的能量后，迅速改變分子內(nèi)或分子間的化學(xué)結(jié)構(gòu)，引起物理和化學(xué)變化。光致變色高分子具有光色基團(tuán)，不同波長(zhǎng)的光對(duì)其照射時(shí)會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，而當(dāng)其受到特定波長(zhǎng)照射后又會(huì)恢復(fù)為原來的顏色。利用這種可逆反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)、信號(hào)的顯示和材料的隱蔽，應(yīng)用前景十分誘人。
2.1.3電功能高分子材料
依據(jù)材料的結(jié)構(gòu)和組成，可將導(dǎo)電高分子分為兩大類：一類是依靠高分子結(jié)構(gòu)本身所能提供的載流子導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子，在電致顯色、微波吸收抗靜電、等領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。另一類是高分子材料本身不具有導(dǎo)電性能，依靠添加在其中的炭黑或金屬粉導(dǎo)電的復(fù)合型導(dǎo)電高分子，具有制備方便，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，常用作導(dǎo)電橡膠電磁波屏蔽材料和抗靜電材料。
2.1.4生物醫(yī)用高分子材料
生物醫(yī)用高分子包括醫(yī)用高分子和藥用高分子兩大類。
醫(yī)用高分子材料材料科學(xué)應(yīng)用于生物醫(yī)療的交叉學(xué)科，將加工后的無生命的材料用來取代或恢復(fù)某些組織器官的功能。醫(yī)用高分子材料作用于人體必須具備生物相容性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕老化、易于加工等優(yōu)點(diǎn)，主要用于人工器官、治療疾患、診斷檢查等醫(yī)療領(lǐng)域中。目前，醫(yī)用功能高分子材料在心血管的植入、局部整形和眼睛系統(tǒng)的矯正等方面獲得了較大成果。
新型高分子藥物，具有緩釋、長(zhǎng)效、低毒的特點(diǎn)，分為兩類：一類藥物即為高分子本身，可以直接用作藥物，也可以通過合成獲得某些療效。另一類高分子藥物高分子本身沒有藥用價(jià)值，而是作為藥物的載體，以離子鍵或共價(jià)鍵的形式連接具有藥理活性的低分子化合物，制成高分子藥物控制釋放制劑。一方面達(dá)到將最小的劑量在作用于特定部位產(chǎn)生治效的目的；另一方面使藥物的釋放速率可控，在提高療效的同時(shí)降低了毒副作用[3]。
2.2新型功能高分子材料
2.2.1高吸水性高分子材料
近年來開發(fā)的高吸水性樹脂是一種新型功能高分子材料，它可吸收自身重量數(shù)百倍至上千倍的水，自身含有強(qiáng)親水性基團(tuán)同時(shí)具有一定交聯(lián)度。此外，高吸水性樹脂的保水性能極好，即使受壓也不會(huì)滲水，而且具有吸收氨等臭氣的功能。高吸水性樹脂在石油、化工、輕工、建筑等部門被用作堵水劑、脫水劑、增粘劑、密封材料等；在農(nóng)業(yè)上可以做土壤改良劑、保水劑、植物無土栽培材料、種子覆蓋材料，并可用以改造沙漠，防止土壤流失等；在日常生活中，高吸水性樹脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋墊、一次性尿布等。
2.2.2 CO2功能高分子材料
在不同催化劑作用下，以CO2為基本原料與其他化合物縮聚成多種共聚物。其中研究較多、已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展、并具有應(yīng)用價(jià)值和開發(fā)前景的共聚物是由CO2與環(huán)氧化合物通過開鍵、開環(huán)、縮聚制得的CO2共聚物脂肪族碳酸酯。把長(zhǎng)期以來因石化能源燃燒和代謝而排放的污染環(huán)境、產(chǎn)生溫室效應(yīng)的CO2視為一種新的資源。利用它與其他化合物共聚，合成新型CO2共聚物材料，對(duì)解決當(dāng)今世界日趨嚴(yán)重的CO2含量增高等問題有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2.2.3形狀記憶功能高分子材料
形狀記憶功能材料的特點(diǎn)是形狀記憶性，它是一種能循環(huán)多次的可逆變化。即具有特定形狀的聚合物受到外力作用，發(fā)生變形并被保持下來；一旦給予適當(dāng)?shù)臈l件（力、熱、光、電、磁），就會(huì)恢復(fù)到原始狀態(tài)。根據(jù)不同的觸發(fā)材料記憶功能的條件，可將其分為電致型、光致型、熱致型和酸堿感應(yīng)型。形狀記憶高分子材料是高分子功能材料研究新分支，在電子、印刷、紡織、包裝和汽車工業(yè)中具有良好的發(fā)展前景。
2.2.4生態(tài)可降解高分子材料
隨著人類對(duì)環(huán)境的重視，材料的可降解性成為新的性能指標(biāo)，因此生態(tài)可降解高分子材料受到廣泛重視。目前我國(guó)生態(tài)可降解性高分子材料的發(fā)展還處于復(fù)制和仿制國(guó)外產(chǎn)品的初級(jí)階段，國(guó)外產(chǎn)品占據(jù)主要市場(chǎng)。高分子的降解主要是各種生物酶的水解，其中聚乳酸類高分子是已開發(fā)應(yīng)用于生命科學(xué)新型生物可降解材料，盡管已形成了多個(gè)品種，但目前應(yīng)用的生物可降解材料在生物相容性、理化性能、控制其降解速率和緩釋性等方面仍存在較多問題，有待進(jìn)一步研究[4]。
3.開發(fā)功能高分子材料的重要意義
功能高分子材料其獨(dú)特的功能和不可替代的特性已帶來各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步，甚至質(zhì)的飛躍，且在各行業(yè)已產(chǎn)生相當(dāng)高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，并導(dǎo)致許多新產(chǎn)品的出現(xiàn)。隨著人們對(duì)有機(jī)高分子材料研究的逐步深入和加強(qiáng)，功能高分子材料的方向包括兩方面：一方面，改進(jìn)通用有機(jī)高分子材料，在不斷提高它們的使用性能的同時(shí)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。另一方面，與人類自身密切相關(guān)、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強(qiáng)。因此，功能高分子材料是未來材料科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，必將影響人類的生產(chǎn)和生活產(chǎn)[5]。
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞:高分子材料；老化；因素；應(yīng)對(duì)措施
中圖分類號(hào)：TU5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
前言：配方的構(gòu)成和材料本身的性質(zhì)是引起高分子材料發(fā)生老化的主觀原因。外部的施力、自然條件的急劇變化以及生物、微生物的侵蝕是引起高分子材料發(fā)生老化的客觀原因。主觀因素和客觀因素的結(jié)合加劇了高分子材料的老化。
1、環(huán)境因素對(duì)高分子材料老化行為的影響
1.1 太陽光環(huán)境影響效應(yīng)
在 GJB 150.7A 中，指出了太陽光的環(huán)境效應(yīng)，包括熱效應(yīng)和光化學(xué)效應(yīng)。太陽光的熱效應(yīng)主要由紅外部分產(chǎn)生，與高溫試驗(yàn)不同，太陽輻射的熱效應(yīng)具有方向性，并產(chǎn)生熱梯度，所以它可導(dǎo)致高分子材料不同部位以不同速率膨脹和收縮，從而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力并破壞材料結(jié)構(gòu)，材料的熱膨脹系數(shù)越高，其熱效應(yīng)越明顯。光化學(xué)效應(yīng)主要由太陽光中紫外線部分產(chǎn)生，這是因?yàn)樽贤饩€波長(zhǎng)很短，具有能引起高分子鏈上各種化學(xué)鍵斷裂所需的能量。太陽光的熱效應(yīng)和光化學(xué)效應(yīng)互相促進(jìn)，熱可影響光化學(xué)反應(yīng)速率，加速其破壞作用，反過來，光化學(xué)反應(yīng)可以改變材料表面粗糙度和顏色，進(jìn)而影響熱量的吸收和反射。在太陽光的作用下，高分子材料在外觀、物性、力學(xué)性能和電性能等方面均發(fā)生變化。以橡膠為例，太陽光老化可導(dǎo)致其光澤度、顏色、交聯(lián)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、絕緣強(qiáng)度、介電強(qiáng)度等性能發(fā)生劣化。
1.2溫度和氧氣的影響
如果溫度升高，高分子鏈的運(yùn)動(dòng)就會(huì)變得比平時(shí)更加激烈，而化學(xué)鍵的離解能有一定的范圍，如果溫度過高超出了這一范圍，基團(tuán)會(huì)立即脫落，高分子鏈也會(huì)發(fā)生熱降解。實(shí)際情況表明，不在少數(shù)的書本都介紹了高分子材料的熱降解的相關(guān)內(nèi)容。材料的力學(xué)結(jié)構(gòu)在很大程度上會(huì)受到溫度降低的影響，在緯度較高的地區(qū)或南北兩極，塑料更容易遭到低溫度的破壞。針對(duì)結(jié)晶型塑料來講，一旦玻璃化溫度高于環(huán)境溫度，將不利于高分子鏈段的自由運(yùn)動(dòng)，塑料硬化、易斷是主要表現(xiàn);無定型塑料卻不容易受到極寒環(huán)境的影響和破壞。眾所周知，氧的滲透性很好，這個(gè)特點(diǎn)也因此成為加劇高分子材料老化的罪魁禍?zhǔn)祝瑹o定型聚合物和結(jié)晶型聚合物相比，耐氧化能力明顯要弱一些。此外，氧氣是影響、破壞材料的主要因素，橡膠一旦與氧氣結(jié)合，都會(huì)降低塑料物品的使用年限，使其化學(xué)性能發(fā)生完全的改變。過氧化物一旦發(fā)生氧化反應(yīng)，其組成分子就會(huì)慢慢的積累到一
起，當(dāng)全部積累到一起后，就會(huì)發(fā)生分解，這種分解不是雜亂無章的，隨后，交聯(lián)或支化反應(yīng)就會(huì)發(fā)生，材料的種類不同、老化發(fā)生的條件不同。這些都導(dǎo)致高分子材料發(fā)生老化前后性質(zhì)的不同。
氧與高分子材料大分子的自由基型自動(dòng)催化反應(yīng)歷程如下:
1.3濕度的影響
高分子材料容易受到濕度的影響，高分子材料如果被暴露在高濕度和強(qiáng)紫外線下，自身的性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變。高分子材料如果受到濕度的影響，會(huì)使自身的柔軟性降低，導(dǎo)致不能過度的彎曲；而強(qiáng)烈的紫外線照射直接會(huì)降低高分子材料的可延展性、可伸拉性。
1.4化學(xué)介質(zhì)的影響
化學(xué)介質(zhì)一旦深入到高分子材料的內(nèi)部，就會(huì)發(fā)生對(duì)其共價(jià)鍵與次價(jià)鍵作用。聚合物的共價(jià)鍵一旦與少量的侵入相接觸，就立馬會(huì)發(fā)生反應(yīng)，聚合物的大分子結(jié)構(gòu)被迫改變，如斷鏈、交聯(lián)、滲透物的加成等，或這些反應(yīng)的綜合。這個(gè)化學(xué)過程是不可逆的，也是不可避免的，聚合物及其添加劑的化學(xué)性質(zhì)會(huì)因此而發(fā)生改變，另外，發(fā)生改變的還有滲入介質(zhì)本身的化學(xué)性質(zhì)。雖然，在滲入介質(zhì)對(duì)聚合物分子鏈間的次價(jià)鍵的破壞過程沒有化學(xué)結(jié)構(gòu)變化發(fā)生，但作為整體的高分子材料來說，物理變化并不少見，反而是顯而易見的，例如環(huán)境應(yīng)力龜裂、增塑、低分子添加劑遷移等等。
1.5光老化
離解能的相對(duì)大小及高分子化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)光波的敏感性決定了聚合物受光的照射是否引起分子鏈的斷裂。關(guān)于光氧化降解過程和防止這種降解過程的發(fā)生，第一要把陽光吸收進(jìn)來，用于吸收陽光的主要是構(gòu)成物質(zhì)的分子和原子，二者通常處于相對(duì)活躍的狀態(tài)，而且它們各自吸收的光的波長(zhǎng)具有特定的范圍。紫外波長(zhǎng)300～400nm，能被含有羰基及雙鍵的聚合物吸收，而使大分子鏈斷裂，改變聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能。
2、防老化措施
對(duì)于結(jié)晶型塑料及橡膠，要求使用溫度應(yīng)處于玻璃化溫度以上，但是環(huán)境的溫度過低會(huì)使玻璃化溫度高于材料的使用溫度，這樣一來，就會(huì)改變材料的物理性能，最終使材料的使用價(jià)值得不到徹底的發(fā)揮。生產(chǎn)加工高分子材料的時(shí)候，為了適當(dāng)?shù)亟档筒ＡЩ瘻囟龋梢越档筒牧系慕Y(jié)晶度、提高大分子鏈的柔性和適當(dāng)降低交聯(lián)度; 還可以把增塑劑添加到已經(jīng)成型的材料當(dāng)中，這樣做不僅有利于增強(qiáng)材料的可塑性，而且可以使玻璃化溫度得以降低，而材料的耐寒性得以提升。還存在一部分高分子材料，如果使用環(huán)境的溫度過高，也會(huì)加劇發(fā)生老化的可
能性，增加高分子鏈的剛性如在側(cè)鏈中引入苯環(huán)，適當(dāng)提高材料的結(jié)晶度、交聯(lián)程度和相對(duì)分子質(zhì)量，可以提高熔點(diǎn)或粘流溫度，但是這樣做不利于保持材料固有的可加工性。穩(wěn)定化是光氧老化的主要防護(hù)措施，削弱強(qiáng)烈的紫外線對(duì)高分子
材料的照射與破壞是各種穩(wěn)定化措施的主要目的。提高抗光氧老化的效果，“純”化以及高分子的自身結(jié)構(gòu)也是不錯(cuò)的出發(fā)點(diǎn)。就目前來說，防止高分子材料的光氧老化的主要方法就是添加穩(wěn)定劑。
2.1光屏蔽劑―――涂層和顏料:涂層就是為高分子材料涂抹一層保護(hù)膜，這層保護(hù)膜也是一種高分子材料，具有良好的光屏蔽作用，而且它吸收強(qiáng)紫外線的能力較強(qiáng)；許多顏料可以屏蔽光線，如果將其涂抹在高分子材料的表面，不僅可以著色，還可以防止紫外線的直接攻擊，對(duì)高分子材料起到很好的保護(hù)作用，按常理來說，顏料的顏色越深，其防護(hù)效果越明顯，由此可見，炭黑是最好的顏料選擇，它一方面可以使得游離基無法逃離，能夠?qū)⒂坞x基穩(wěn)定的留住，另一方面它具有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)化功能，這里的轉(zhuǎn)化的源物質(zhì)是其本身吸收到的能量，轉(zhuǎn)化后的物質(zhì)是紅外線，與一般的輻射性質(zhì)不同，這種紅外輻射危害極小，甚至為零。
2.2猝滅劑:一部分化學(xué)物質(zhì)起光穩(wěn)定作用不是因?yàn)槲樟俗贤夤猓涔夥€(wěn)定效果的實(shí)現(xiàn)和發(fā)揮有兩種途徑：第一，通過一系列的化學(xué)反應(yīng)達(dá)到目的；第二，化學(xué)物質(zhì)的分子之間的相互轉(zhuǎn)換。
2.3受阻胺(HALS)類光穩(wěn)定劑:20世紀(jì)70年代初期，受阻胺類光穩(wěn)定劑誕生，其穩(wěn)定效果是非常明顯的，它們是空間阻礙胺類哌啶系衍生物。受阻胺類光穩(wěn)定劑使得高分子材料不容易受到光的影響，功能繁多。不論是在我國(guó)國(guó)內(nèi)，還是國(guó)外許多國(guó)家都在研究怎樣避免霉菌對(duì)高分子材料造成破壞，有兩個(gè)措施可以有效地防止霉菌的侵蝕，第一種是涂抹防霉專用劑。第二種是在其表面涂抹另外一層材料，簡(jiǎn)單來說就是涂層法。涂層法又叫屏蔽法，而這種方法較為復(fù)雜、麻煩，涂層的粘接性不夠強(qiáng)，容易脫落，脫落之后容易遭到侵蝕，總的來說，就是存在很多亟待解決的問題，因而第二種方法，即防霉劑的運(yùn)用受到大多數(shù)人的青睞。聚酯、聚縮醛、聚酰胺和多糖類高聚物在酸或堿催化下，遇水發(fā)生水解的可能性較大，某些區(qū)域一旦酸性氣體較多，大氣污染濃烈，酸雨頻發(fā)，就會(huì)阻礙和限制這種高分子材料的使用。為了防止這種材料出現(xiàn)水化解體，把一層防護(hù)蠟或防水薄膜覆蓋在在這類材料的表面是較為常用，也是較為實(shí)用的辦法。
3、結(jié)束語
綜上所述，由于經(jīng)濟(jì)、科技條件的制約，加之高分子材料自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、難以捉摸性，導(dǎo)致我們很難將其老化的原理搞得明白、透徹，對(duì)其研究還有很長(zhǎng)的路要走，所以，加大對(duì)高分子材料老化性能的機(jī)理研究勢(shì)在必行，盡最大努力找出哪些因素加劇了高分子材料的老化，并且具體問題具體分析，研究具有針對(duì)性、可行性的解決措施。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞:建筑材料;高分子材料;回收利用
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐步提高，社會(huì)發(fā)展的范圍也得到擴(kuò)大，現(xiàn)代建筑材料中，主要應(yīng)用以塑料、橡膠、纖維為主的高分子材料作為主要的建筑材料，高分子材料在建筑材料中的應(yīng)用，可以降低建筑的成本，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代建筑的使用壽命得到延長(zhǎng)，但建筑材料中廢舊高分子材料應(yīng)用的回收不當(dāng)，對(duì)社會(huì)環(huán)境造成較大的污染，結(jié)合高分子材料的特性，對(duì)高分子的回收利用進(jìn)行探究。
1廢舊高分子材料的危害分析
高分子材料主要是由塑料、橡膠以及纖維等資源，是一種新型符合建筑材料，廢舊的分子如果不能得到及時(shí)降解，則會(huì)在太陽光的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生以二氧化硫?yàn)橹鞯奈廴練怏w［1］，對(duì)造成大氣污染，同時(shí)，高分子中的塑料成分中含有大量的聚乙烯，可降解性較差，從而在社會(huì)中產(chǎn)生有色污染垃圾，對(duì)社會(huì)環(huán)境造成直接污染，嚴(yán)重影響了社會(huì)環(huán)境的建設(shè)。結(jié)合以上對(duì)高分子材料的危害的分析，提出高分子在現(xiàn)代建筑材料中回收利用的分析措施，實(shí)現(xiàn)高分子在建筑材料中應(yīng)用的進(jìn)一步探究。
2建筑材料中廢舊高分子的回收利用
2．1建筑材料墻體的應(yīng)用
高分子在建筑材料中的應(yīng)用，可以作為建筑材料墻體，高分子轉(zhuǎn)換為玻璃塑料混合墻體，高分子的主要材質(zhì)中塑料可以到達(dá)塑性的作用，從而實(shí)現(xiàn)建筑材料的外部形態(tài)結(jié)構(gòu)得到穩(wěn)固，大大提高了現(xiàn)代建筑墻體的穩(wěn)定性和固定性，此外，高分子制作的新型融合性結(jié)構(gòu)中充分發(fā)揮高分子抗壓，耐高溫的特點(diǎn)，而新型建筑墻體中融合了玻璃材質(zhì)，使廢舊高分子轉(zhuǎn)化后的建筑墻體可以達(dá)到比傳統(tǒng)墻體建結(jié)構(gòu)更加完善的建筑穩(wěn)定性受壓能力，為廢舊高分子的二次利用提供了應(yīng)用的新范圍［2］，為我國(guó)現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展提供新的符合材料。
2．2金屬橡膠混凝土
金屬橡膠混凝土是現(xiàn)代建筑中應(yīng)用的一種新型建筑材料，主要由不同硬度的金屬，塑料、橡膠等部分組成［3］。金屬橡膠混凝土的應(yīng)用能夠解決現(xiàn)代墻體建筑中存在的墻體裂縫等問題，可以提高施工建筑的密封性。例如:應(yīng)用傳統(tǒng)的建筑材料進(jìn)行施工建筑中，施工材料受到墻體的壓力或者溫度的影響，容易出現(xiàn)墻體裂縫或者密封性降低的情況發(fā)生，導(dǎo)致建筑施工的質(zhì)量出現(xiàn)問題，采用金屬橡膠混凝土后，墻體施工后，應(yīng)用新型混凝土對(duì)墻體建筑充的對(duì)接縫進(jìn)行外部填充，新型混凝土中含水量較低，能夠解決墻體施工建筑中施工開裂的問題，提高了現(xiàn)代建筑的施工質(zhì)量。
2．3混合建筑保溫層的轉(zhuǎn)化
高分子材料在建筑應(yīng)用材料中的回收利用，轉(zhuǎn)化為混合建筑保溫層，是直接的綜合利用的體現(xiàn)。現(xiàn)代建筑中墻體保溫層建筑是主要的建筑問題之一，傳統(tǒng)的墻體保溫層采用雙層保溫板，但保溫板經(jīng)過一段時(shí)間的應(yīng)用后，受到墻體中水泥的侵蝕，使保溫板的保溫效果下降，用戶入住后，一段時(shí)間后室內(nèi)溫度明顯降低，房屋建筑的保溫效果下降，高分子可以轉(zhuǎn)化為泡沫保溫層，新型高分子混合泡沫保溫層的主要成分是塑料和橡膠，可以抵抗水泥長(zhǎng)時(shí)間的形侵蝕，到達(dá)保證保溫層長(zhǎng)期持久豹紋的效果。此外，新型混合保溫層具有較好的吸聲作用，能夠達(dá)到施工墻體建筑保溫效果好的同時(shí)增強(qiáng)了墻體的隔音效果，完善我國(guó)建筑施工技術(shù)水平的進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)廢舊高分子的綜合應(yīng)用。
2．4新型防水符合材料
高分子材料在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，為我國(guó)建筑施工的材料創(chuàng)新應(yīng)用提供了更加全面的應(yīng)用范圍。高分子材料的應(yīng)用，可以達(dá)到新型防水材料的使用。現(xiàn)代建筑施工中，采用硅酸水泥和粉煤灰以及聚乙烯作為主要的構(gòu)成材料，新型防水材料的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)外墻墻體建設(shè)與保溫層之間的隔水性增強(qiáng)［4］，能夠打破傳統(tǒng)墻體建筑保溫層中保溫層受到外部墻體滲水的影響情況，新型防水材料中聚乙烯可以使施工材料表面形成保護(hù)膜，達(dá)到及時(shí)阻隔外部墻體滲入到墻體中水分的作用，實(shí)現(xiàn)我國(guó)整體建筑施工墻體的防水性得到大大提高。例如;新型符合防水層可以將外部墻體滲入的水分進(jìn)行阻隔，聚乙烯將深入的水分轉(zhuǎn)接給粉煤灰，粉煤灰吸收水分，保持保溫層的環(huán)境干燥，達(dá)到保護(hù)墻體保溫性，延長(zhǎng)墻體使用壽命的作用。
2．5復(fù)合地板的應(yīng)用
高分子在建筑材料中的回收利用，體現(xiàn)為復(fù)合地板的應(yīng)用，新型建筑材料的施工建筑具有加強(qiáng)的耐用性，復(fù)合地板的主要材料是由傳統(tǒng)的木質(zhì)材質(zhì)和聚乙烯作為主要的材質(zhì)，地板的木質(zhì)材料保留了傳統(tǒng)地板中木質(zhì)地板材質(zhì)問題，同時(shí)融合聚乙烯可以提高地板的防水性和耐磨性，表面的聚乙烯薄膜能夠達(dá)到保護(hù)地板日常應(yīng)用中與堅(jiān)硬物體之間的摩擦痕跡，增強(qiáng)地板的耐磨程度;此外，新型符合地板可以保護(hù)地板不受到蛀蟲的影響，延長(zhǎng)地板在實(shí)際的使用壽命。
3結(jié)論
高分子是現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)中經(jīng)常應(yīng)用的一種建筑材料，結(jié)合建筑材料對(duì)廢舊高分子技術(shù)的探究分析，實(shí)現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展材料綜合應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展資源的綜合利用。
作者:陳玲琳 單位:湖北工業(yè)大學(xué)
參考文獻(xiàn)：
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［2］呂洋，孔令元．淺析廢舊高分子材料在墻體建筑中的回收與利用［J］．科技視界，2013(32):198．
關(guān)鍵詞：高分子材料；導(dǎo)電；2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；摻雜乙炔
說到導(dǎo)電高分子材料，我們就不得不談?wù)勂錁?gòu)成，導(dǎo)電高分子是由具有共軛π鍵的高分子經(jīng)過化學(xué)或者電化學(xué)“摻雜”，使其由絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體的一類高分子材料。也有一些人認(rèn)為，某一類具有導(dǎo)電功能（包括半導(dǎo)電性、金屬導(dǎo)電性和超導(dǎo)電性）、電導(dǎo)率在10-6S/m以上的物質(zhì)與高分子聚合物混合后的產(chǎn)物也可以稱之為導(dǎo)電高分子材料。
導(dǎo)電高分子材料的特點(diǎn)：
第一，室溫電導(dǎo)率范圍大，導(dǎo)電高分子材料的電導(dǎo)率可以在絕緣體與半導(dǎo)體導(dǎo)電區(qū)間內(nèi)變化。目前為止，任何一種高分子材料都不能進(jìn)行比擬，擁有很廣闊的前景，可以用于線路信號(hào)的屏蔽、特種導(dǎo)線的選材、防靜電等一系列用途。
第二，絕緣體與半導(dǎo)體之間轉(zhuǎn)換完全可逆，由于其是由共軛π鍵的高分子經(jīng)過化學(xué)或者電化學(xué)“摻雜”，將絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體的高分子材料，因而將導(dǎo)電高分子材料通過特殊技術(shù)，將其“脫雜”，就可以變成絕緣體，將其“摻雜”，就可以成為半導(dǎo)體，這也是導(dǎo)電高分子材料的一大特性。
第三，絕緣體與半導(dǎo)體之間氧化還原完全可逆，一切物質(zhì)的反應(yīng)都伴隨著能量的變化，而所有的物質(zhì)都會(huì)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，而導(dǎo)電高分子材料在摻雜、“脫雜”過程中，發(fā)生了氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)，因此，其氧化還原也是完全可逆的。
總的來說，導(dǎo)電高分子材料由于具有密度小、易加工、耐腐蝕、可大面積成膜以及電導(dǎo)率可在十?dāng)?shù)個(gè)數(shù)量級(jí)的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，不僅可成為多種金屬材料和無機(jī)導(dǎo)電材料的替代品，而且已成為工業(yè)部門和尖端技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的一類高分子材料。在黑格等人才發(fā)現(xiàn)第一個(gè)導(dǎo)電的高分子材料后，科學(xué)家們又相繼開發(fā)出了聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯硫醚、聚酞菁類化合物等能導(dǎo)電的高分子材料。
導(dǎo)電高分子材料的用途：
導(dǎo)電高分子材料具有良好的導(dǎo)電性和電化學(xué)可逆性，可用作充電電池的電極材料。利用聚乙炔薄膜制作的可充電電池，經(jīng)300次循環(huán)充放電試驗(yàn)后，充放電效果依舊沒有明顯的衰退，這樣的試驗(yàn)足以說明導(dǎo)電高分子材料已具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。而美國(guó)科學(xué)家Jeskocheim利用聚吡咯和聚氧化乙烯固態(tài)電介質(zhì)膜試制了光電池試驗(yàn)后，更加向我們證明了這種重量較輕、易成形、工藝簡(jiǎn)單，并能生成大面積膜，且綠色環(huán)保的導(dǎo)電高分子材料具有十分誘人的發(fā)展前景。
經(jīng)過世界范圍內(nèi)科學(xué)家們多年的廣泛研究，導(dǎo)電高分子材料在新能源材料方面的應(yīng)用已獲得了很大的發(fā)展，但離實(shí)際大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用還有一定的距離。由于其加工性不好、價(jià)格較其他的導(dǎo)電材料昂貴、穩(wěn)定性不高等因素，并沒有很快地進(jìn)入大眾家庭中。
導(dǎo)電高分子材料通常分為復(fù)合型和結(jié)構(gòu)型兩大類：
第一，復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料。由通用的高分子材料與各種導(dǎo)電性物質(zhì)通過分散聚合、層積復(fù)合或表面形成導(dǎo)電膜的方式制得。常用的導(dǎo)電填料有炭黑、金屬粉、金屬箔片、金屬纖維、碳纖維等。其由于復(fù)合方式的不同又可分為表面鍍膜型（將金屬等導(dǎo)電材料通過各種工藝方法涂覆于聚合物材料的表面，使其形成具有導(dǎo)電特性的聚合物材料）和復(fù)合填充型（通常在絕緣體中加入導(dǎo)電性填料，填充劑采取一定方法而制得）。主要品種有導(dǎo)電塑膠、導(dǎo)電纖維織物、導(dǎo)電涂料以及透明導(dǎo)電薄膜等。其性能與導(dǎo)電填料的種類、用量、粒度和狀態(tài)以及它們?cè)诟叻肿硬牧现械姆稚顟B(tài)有很大的關(guān)系。
第二，結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料。是指高分子結(jié)構(gòu)本身或經(jīng)過摻雜之后具有導(dǎo)電功能的高分子材料。根據(jù)電導(dǎo)率的大小又可分為高分子半導(dǎo)體、高分子金屬和高分子超導(dǎo)體。導(dǎo)電高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是必須要具有線型或面型大共軛體系，在熱或光的作用下通過共軛π電子的活化而進(jìn)行導(dǎo)電，電導(dǎo)率一般在半導(dǎo)體的范圍。采用摻雜技術(shù)可使這類材料的導(dǎo)電性能大大提高。例如，摻雜乙炔結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料用于試制輕質(zhì)塑料蓄電池、太陽能電池以及傳感器件等。但目前這類材料由于技術(shù)不成熟，還存在各種問題，尚未進(jìn)入實(shí)用階段。
在電子工藝方面，導(dǎo)電高分子材料取得了突破性的進(jìn)展：
第一，電解沉淀中的應(yīng)用。以往使用沉淀方法印刷電路的過程中，首先在基板上鍍上一層金屬銅，過去的沉淀方法需要催化劑才可完成，而這些催化劑往往有毒。而現(xiàn)在，使用新型導(dǎo)電高分子材料，如將聚吡咯作為預(yù)涂層，涂在基板上，可以避免以上的問題，且無毒、加工簡(jiǎn)單、附著性好、沉淀在涂層上的金屬不易剝離，還可以實(shí)現(xiàn)穿孔電鍍。
第二，在電容器上的應(yīng)用。在兩電極間加入高分子固體電解質(zhì)，施加一低于電極和電解質(zhì)分解電位電壓的直流電壓，通過電流的導(dǎo)通作用使離子向一端電極移動(dòng)，從而使電解質(zhì)和電極之間形成雙電層，這種雙電層具有容量大的特性，可作為高容量的電容器。
第三，傳感器方面的應(yīng)用。在固體電解質(zhì)中有許多材料對(duì)離子的透過具有選擇性，因此高分子固態(tài)電解質(zhì)薄膜兩側(cè)如果出現(xiàn)了某種特定離子的濃度差，通過測(cè)定其產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，就能將高分子固體電解質(zhì)用作離子傳感材料。這種傳感材料同時(shí)具有不必活化、響應(yīng)速度快、重現(xiàn)性好、內(nèi)阻小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
在美國(guó)和歐洲，導(dǎo)電高分子聚合物的回收已經(jīng)從90年代的機(jī)械回收發(fā)展到原料回收和焚燒能量回收一體化。相比之下，我國(guó)在該領(lǐng)域的起步較晚，隨著對(duì)導(dǎo)電高分子材料導(dǎo)電機(jī)理研究的不斷深入，由于導(dǎo)電高分子復(fù)合材料具有極強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性，在我國(guó)一般采用以下兩種方法回收廢棄材料：
第一，物理法回收利用廢舊導(dǎo)電高分子材料，對(duì)廢舊高分子材料經(jīng)收集、分離、提純、干燥等程序之后，加入穩(wěn)定劑等各種助劑，重新造粒，并進(jìn)行再次加工生產(chǎn)的過程。對(duì)于導(dǎo)電高分子材料來說，物理法是最為合適的方法了，早在導(dǎo)電高分子材料的生產(chǎn)公司在單體的選擇、合成、材料的制備階段就考慮到材料使用后可回收利用性，制備易于解聚、降解、可循環(huán)再生利用的導(dǎo)電高分子材料。為材料使用后的降解、解聚創(chuàng)造條件。
第二，通過燃燒廢舊導(dǎo)電高分子材料的能量回收。
在不久的將來，功能強(qiáng)大的導(dǎo)電高分子材料必然會(huì)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生越來越多的聚合物廢料。充分利用資源和減少環(huán)境污染是人們使用這一材料的最終目的，在世界能源日趨緊張的情況下，循環(huán)利用顯得更為重要。我們應(yīng)將更加致力于材料的循環(huán)研究，應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)、現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)、設(shè)計(jì)和優(yōu)化等，消除這一類物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響。
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作者簡(jiǎn)介：劉宇航（1995―），男，遼寧興城人，沈陽理工大學(xué)。
關(guān)鍵詞：高分子塑料；成型工藝；分析探討；未來發(fā)展
中圖分類號(hào)：TB32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
一、高分子塑料的概述
1高分子塑料定義
高分子塑料是指以高分子化合物為主要成分的所有材料。從物理概念來說，高分子化合物的分子量應(yīng)該在1000以上。目前我們所使用的塑料，它就是一種合成的高分子化合物，一般把它稱之為高分子或者巨分子，它是利用單體原料以合成或縮合反應(yīng)聚合而成的，并由合成樹脂及填料、穩(wěn)定劑、色料等添加劑組合而成的。而根據(jù)它的特點(diǎn)來說，它可以自由改變形體樣式。
2高分子塑料的特性
單就高分子塑料的特性來說，除了它可以自由改變形體樣式以外，它還具有一定的粘彈性，它在外力作用下會(huì)發(fā)生高彈性變形和粘性流動(dòng)，其變形與時(shí)間有關(guān)。還具體低強(qiáng)度和高比強(qiáng)度。一般地高分子塑料強(qiáng)度很低，但是由于它的密度很低，所以比強(qiáng)度較高。
除此之外，還有一定的高耐磨性、高絕緣性、膨脹性、高化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性低、熱穩(wěn)定性差等諸多特點(diǎn)。
3高分子塑料的分類
分析了高分子塑料定義、特性外，我們?cè)賮砜此姆诸悺Ｄ壳霸谖覈?guó)現(xiàn)階段我們把它分為七大類。具體如下：高分子膠粘劑、橡膠、塑料、高分子涂料、纖維、功能高分子材料和高分子基復(fù)合材料。下面筆者根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)分別對(duì)這七大類做一詳細(xì)的說明介紹，僅供參考。
第一類是高分子膠粘劑。它是以合成天然高分子化合物為根本的一種膠粘材料。而在實(shí)際應(yīng)用中我們又把它分為天然和合成膠粘劑，不完全統(tǒng)計(jì)應(yīng)用較多的是合成膠粘劑。
第二類是橡膠。從物理概念來說，它的分子鏈間次價(jià)力小，分子鏈柔性好，一般地在外力作用下可產(chǎn)生較大的形變，不穩(wěn)定，而在除去外力作用下，很快就能迅速恢復(fù)原狀。
第三類是塑料。塑料在我們的生活生產(chǎn)中聽到的比較多。一般來講它是以合成樹脂或化學(xué)改性的天然高分子為主要的成分，加入填料、增塑劑和其他添加劑組合而成。我們通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料。
第四類是高分子涂料。這個(gè)類型的主要是以聚合物為主，在生產(chǎn)中再添加溶劑和各種添加劑制得。一般把它分為油脂涂料、天然樹脂涂料和合成樹脂涂料三中，在日常生活中很常見。
第五類是纖維。這個(gè)也是在平時(shí)聽到最多的一種塑料，一般分為天然纖維和化學(xué)纖維兩種。物理學(xué)分析我們得出纖維具有次價(jià)力大、形變能力小、模量高等特點(diǎn)，一般為結(jié)晶聚合物。
第六類是功能高分子材料。現(xiàn)在我們已經(jīng)采用的是高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料等待。它具有物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)換、磁性、傳遞和儲(chǔ)存等特殊功能。
最后一種是高分子基復(fù)合材料。這種材料綜合了原有材料的性能特點(diǎn)，在實(shí)際使用中我們根據(jù)需要進(jìn)行材料的任意設(shè)計(jì)。
4高分子塑料的應(yīng)用
如果說塑料的應(yīng)用，我們大家都不陌生，在生活生產(chǎn)中都常見，而提到高分子塑料的應(yīng)用，大部分人都比較陌生，而實(shí)際上，我們?cè)谏钪谢蚨嗷蛏俣悸牭揭姷竭^，只是加以高分子就難以理解了。經(jīng)過多年的工作體會(huì)和實(shí)際工作操作，現(xiàn)筆者就高分子塑料的應(yīng)用做一闡述。具體如下。
從軍事尖端大方面來說，高分子塑料的應(yīng)用已經(jīng)涉及到軍事及尖端技術(shù)上，無形中它促使了高分子合成和加工技術(shù)的發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)它已經(jīng)成為一種獨(dú)立的專門工程技術(shù)。
從高分子材料科學(xué)研究上來看，它是年輕而新興的學(xué)科。我們的科學(xué)家主要集中于結(jié)構(gòu)和組成與材料的性質(zhì)、探索加工工藝，對(duì)各種環(huán)境因素對(duì)材料性能的影響，其主要目的是為了進(jìn)一步開發(fā)新材料、新工藝等。目前，從一些材料上看高分子材料已經(jīng)和金屬材料等并駕齊驅(qū)，在國(guó)際上我們把它列為一級(jí)學(xué)科，這是很高的級(jí)別。
二、高分子塑料加工工藝
上文我們分析了高分子塑料的定義，特性，分類及應(yīng)用，從大的方面我們有了一個(gè)感官的認(rèn)識(shí)和了解，下面筆者再結(jié)合實(shí)際談?wù)勊募庸すに嚒Ｒ员阍趯?shí)際中進(jìn)一步總結(jié)應(yīng)用。首先我們先來了解高分子塑料在加熱中出現(xiàn)的物理和化學(xué)變化。先來看物理變化。
1高分子塑料的物理變化。一般地，高分子塑料在等溫條件下會(huì)結(jié)晶，我們把它稱為靜態(tài)結(jié)晶。但實(shí)際在加工過程中，它大多數(shù)情況下結(jié)晶都不是等溫的，筆者認(rèn)為這些因素都會(huì)影響結(jié)晶過程。實(shí)踐中我們得出，熔化溫度與在該溫度的停留時(shí)間會(huì)影響聚合物中可能殘存的微小有序區(qū)域或晶核的數(shù)量。
另外，高分子塑料如果在紡絲、薄膜拉伸、擠出等成型加工過程中會(huì)受到高應(yīng)力作用，這個(gè)時(shí)候它就會(huì)有加速結(jié)晶作用的傾向；如果在剪切或拉伸應(yīng)力作用下，熔體中會(huì)生成長(zhǎng)串的纖維狀晶體，隨應(yīng)力或應(yīng)變速率增大，它的晶體中伸直鏈含量增多，晶體熔點(diǎn)升高。
經(jīng)過多年的實(shí)踐，筆者得出這樣一個(gè)結(jié)論：就是說高分子塑料的分子鏈結(jié)構(gòu)與結(jié)晶過程有很大的關(guān)系。具體來說，如果分子量愈高，大分子及鏈段結(jié)晶的重排運(yùn)動(dòng)愈困難，高分子的結(jié)晶能力一般隨分子量的增大而降低，這是成反比的，需要我們加以注意。
2高分子塑料的化學(xué)變化是指高分子塑料在高溫和應(yīng)力作用下，受到熱和應(yīng)力的作用它的大分子結(jié)構(gòu)發(fā)生的一系列變化。這個(gè)變化中會(huì)發(fā)生輕微的降解物質(zhì)，這個(gè)物質(zhì)釋放出來后會(huì)產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)。所以，我們?cè)趯?shí)際加工的過程中，要嚴(yán)格控制原材料指標(biāo)，并使用合格的原材料，在配方中我們還要考慮使用抗氧劑、穩(wěn)定劑等輔材料來增強(qiáng)高分子對(duì)降解的抵抗能力，確保生產(chǎn)安全。
3高分子塑料成型加工工藝
在明確了高分子塑料的物理和化學(xué)變化后，下面我們進(jìn)一步闡述它的成型加工工藝。具體如下：
現(xiàn)階段高分子塑料成型加工一般包括原料的配制和準(zhǔn)備、成型及制品后加工等諸多過程。從它的加工工藝定義出發(fā)，一般地是通過溫度的作用，讓高分子塑料受熱熔化，經(jīng)過高分子塑料成型設(shè)備加工成具有一定結(jié)構(gòu)形狀的產(chǎn)品過程。筆者統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)階段有擠出成型工藝、擠出注射技術(shù)、壓延成型、氣體輔助注射技術(shù)等。
3.1擠出成型工藝。這個(gè)工藝原理采用的是利用螺桿旋轉(zhuǎn)加壓，將塑料生產(chǎn)物料用擠出機(jī)擠入機(jī)頭，形成具備口模形態(tài)的型坯，完成冷卻定型，塑化等基本工藝流程。這個(gè)技術(shù)對(duì)成型工藝發(fā)展的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但需要加以注意的是，在實(shí)際的加工過程中，我們?yōu)榱舜_保工藝流程質(zhì)量，在生產(chǎn)物料制備、模具設(shè)計(jì)方面我們的工作人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格監(jiān)督控制，確保質(zhì)量有所提升。
3.2擠出注射工藝。擠出注射工藝它的突出優(yōu)點(diǎn)是可以更加靈活地調(diào)節(jié)復(fù)合物的配方，省去了造粒、包裝等工序，可以降低設(shè)備費(fèi)用和減少了生產(chǎn)時(shí)間。
3.3吹塑成型工藝。在這個(gè)工藝中，筆者僅僅拿出其中一個(gè)工藝來討論——多層吹塑成型工藝。這個(gè)工藝可以用于要求反滲透性能良好的制備品加工中。在生產(chǎn)中它能夠?qū)崿F(xiàn)原料的不斷更換。對(duì)于那些大型燃油箱容器的生產(chǎn)時(shí)的冷卻工藝處理來說，這個(gè)時(shí)候就急需要減少模腔內(nèi)壓力。我們可以采取將熔料儲(chǔ)存在擠出螺桿前端的熔槽中，在高速下擠出型坯，以最大限度減少型坯壁厚的變化，確保消除垂縮和擠出膨脹現(xiàn)象。
3.4注射成型工藝。筆者認(rèn)為，該工藝是塑料加工生產(chǎn)中最為實(shí)用且最為普遍的一種工藝。在生產(chǎn)中可以配合設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)用情況下，實(shí)現(xiàn)高分子塑料生產(chǎn)工藝的價(jià)值。經(jīng)過筆者的實(shí)踐分析來看，這種工藝具有應(yīng)用范疇廣、生產(chǎn)效率較高以及工藝操作簡(jiǎn)單等很多的特性。在目前的生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛，生產(chǎn)效率也很高。
三、高分子塑料成型加工工藝未來發(fā)展
隨著目前科技的日益發(fā)展和實(shí)際的需求情況來看，高分子塑料成型加工工藝已取得了一定的成果。這主要體現(xiàn)在向高性能化方向發(fā)展。比如說用化學(xué)或物理的方法來控制發(fā)光倍率的發(fā)泡制品，具有分離機(jī)能和透析機(jī)能的離子膜。
再有就是向精密化發(fā)展。比如說，我們使用的超微指令的激光唱盤、計(jì)算機(jī)光盤等。最后是向優(yōu)質(zhì)化發(fā)展。我們可以采用與其他成型加工技術(shù)組合的加工方法，比如擠出壓縮法等。還有就是以磁帶為代表的記憶制品，像錄像帶，以及高絕緣等。
結(jié)語
本文對(duì)高分子塑料材料的定義、特性、分類及加工工藝，未來發(fā)展分別做了闡述，這讓我們不難看出，高分子塑料材料在實(shí)際應(yīng)用中不但取得了一定的成績(jī)，而且還向高度集成化、精度控制自動(dòng)化等特性方面快步發(fā)展。換句話說，高分子塑料材料是通過制造成各種制品來實(shí)現(xiàn)其使用價(jià)值的，我們從應(yīng)用角度來講，以對(duì)高分子材料賦予形狀為主要目的成型加工技術(shù)有著重要的意義。
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關(guān)鍵詞 高分子材料 智能高分子材料 響應(yīng)速率 進(jìn)展
智能高分子凝膠
高分子凝膠是指三維高分子網(wǎng)絡(luò)與溶劑組成的體系，網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)使其不溶解而保持一定的形狀，因?yàn)槟z結(jié)構(gòu)中含有親溶劑性基團(tuán)，使之可被溶劑溶脹而達(dá)到平衡體積。這類高分子凝膠可隨環(huán)境條件的變化而產(chǎn)生可逆的、非連續(xù)性的體積變化。高分子凝膠的溶脹收縮循環(huán)使之可應(yīng)用于化學(xué)閥、吸附分離、傳感器和記憶材料等領(lǐng)域；循環(huán)提供的動(dòng)力可用來設(shè)計(jì)“化學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)”；網(wǎng)孔的可控性適用于智能藥物釋放體系。高分子凝膠的刺激響應(yīng)性包括物理刺激（如熱、光、電場(chǎng)磁場(chǎng)、力場(chǎng)、電子線和射線）響應(yīng)性和化學(xué)刺激（如值、化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)）響應(yīng)性。隨著智能高分子材料的深入研究，發(fā)展具有多重響應(yīng)功能的“雜交型”智能高分子材料已成為這一領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。例如，劉鋒等合成的羧基含量不同的 值敏感及溫度敏感水凝膠聚（異丙基丙烯酰胺丙烯酸）及含有聚二甲基硅氧烷的聚（異丙基丙烯酰胺 丙烯酸），可使吸附在水凝膠中的木瓜酶隨著生物體內(nèi)環(huán)境的變化而自行完成藥物的控制釋放。紫外線輻射法合成的甲基丙酰胺，二甲氨基乙酯水
目前，具有化學(xué)閥功能的高分子膜應(yīng)用范圍還比較窄，尚依賴于新材料領(lǐng)域的不斷發(fā)展。
形狀記憶高分子材料
形狀記憶高分子材料是利用結(jié)晶或半結(jié)晶高分子材料經(jīng)過輻射交聯(lián)或化學(xué)交聯(lián)后具有記憶效應(yīng)的原理而制造的一類新型智能高分子材料。形狀記憶過程可簡(jiǎn)單表述為：初始形狀的制品―二次形變―形變固定―形變回復(fù)。其性能的優(yōu)劣，可用形狀回復(fù)率、形變量等指標(biāo)來評(píng)價(jià)。在醫(yī)療領(lǐng)域， 形態(tài)記憶樹脂可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石膏繃扎， 具有生物降解性的形狀記憶高分子材料可用作醫(yī)用組合縫合器材、 止血鉗等。在航空領(lǐng)域， 形狀記憶高分子材料被用作機(jī)翼的振動(dòng)控制材料。利用高分子材料的形狀記憶智能可制備出熱收縮管和熱收縮膜等。近幾年來， 我國(guó)已先后開發(fā)出石油化工、通信光纜等領(lǐng)域的熱收縮制品及天然氣、市政工程供水及其他管道接頭焊口和彎頭的密封與防腐的輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮片。聚全氟乙丙烯樹脂熱收縮管是一種新型的熱收縮材料，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，能長(zhǎng)期在―260攝氏度至205攝氏度下使用，并保持原有聚全氟乙丙烯樹脂優(yōu)異的電氣性、耐化學(xué)腐蝕性 。以對(duì)苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸、乙二醇為原料，采用間歇聚合法可合成熱收縮膜用共聚酯切片，采用雙向拉伸工藝制得的新型包裝膜―― ― 熱收縮性雙軸拉伸共聚酯膜，可用作精密電子元件及電纜包覆材料。目前，形狀記憶聚氨酯、聚降冰片烯、聚苯乙烯的研究開發(fā)有著誘人的發(fā)展前景。
智能織物
將聚乙二醇與各種纖維 （如棉、聚酯或聚酰胺聚氨酯）共混物結(jié)合，使其具有熱適應(yīng)性與可逆收縮性。所謂熱適應(yīng)性是賦予材料熱記憶特性，溫度升高時(shí)纖維吸熱，溫度降低時(shí)纖維放熱，此熱記憶特性源于結(jié)合在纖維上的相鄰多元醇螺旋結(jié)構(gòu)間的氫鍵相互作用。 溫度升高時(shí)，氫鍵解離，系統(tǒng)趨于無序狀態(tài)，線團(tuán)弛豫過程吸熱。當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，氫鍵使系統(tǒng)變?yōu)橛行驙顟B(tài)，線團(tuán)被壓縮而放熱。這種熱適應(yīng)織物可用于服裝和保溫系統(tǒng)，包括體溫調(diào)節(jié)和燒傷治療的生物醫(yī)學(xué)制品及農(nóng)作物防凍系統(tǒng)等領(lǐng)域[4] 。
當(dāng)前，分子納米技術(shù)與計(jì)算機(jī)、檢測(cè)器、微米或納米化機(jī)器的結(jié)合，又使織物的智能化水平得到了進(jìn)一步提高。自動(dòng)清潔織物和自動(dòng)修補(bǔ)的織物等更加引起人們的關(guān)注 。
智能高分子膜
高分子薄膜在智能方面研究較多的是選擇性滲透、選擇性吸附和分離等。高分子膜的智能化是通過膜的組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài)的變化來實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)在研究的智能高分子膜主要是起到“化學(xué)閥”的作用。對(duì)智能高分子膜的研究主要集中在敏感性凝膠膜、敏感性接枝膜及液晶膜方面。用高分子凝膠制成的膜能實(shí)現(xiàn)可逆變形，也能承受一定關(guān)的靜壓力。目前報(bào)道的主要有聚甲基丙烯酸聚乙二醇、聚乙烯醇聚丙烯酸共混物等。高分子接枝膜可通過表面接枝和膜孔內(nèi)接枝的方法來制得，其作用機(jī)理基本相同。膜的孔徑變化是建立在溶質(zhì)分子與接枝于膜中的高分子鏈的相互作用基礎(chǔ)之上。目前，具有化學(xué)閥功能的高分子膜應(yīng)用范圍還比較窄，尚依賴于新材料領(lǐng)域的不斷發(fā)展。
智能高分子復(fù)合材料
智能高分子材料在工業(yè)、建筑、航空、醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。復(fù)合材料大都用作傳感器元件。新的智能復(fù)合材料具有自愈合、自應(yīng)變等功能。在航空領(lǐng)域，美國(guó)一研究所正在研制用復(fù)合材料制成的貼在機(jī)冀上的“智能皮”，以取代起飛、轉(zhuǎn)向、降落所必需的尾翼和各種襟翼。這些“智能皮”可以根據(jù)飛行員和飛機(jī)電腦的指令改變外形，起到與飛機(jī)尾翼和襟翼相同的作用。在建筑領(lǐng)域，利用復(fù)合材料的自診斷、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)功能，可用于快速檢測(cè)環(huán)境溫度、濕度，取代溫控線路和保護(hù)線路。用具有電致變色效應(yīng)和光記憶效應(yīng)的氧化物薄膜制備自動(dòng)調(diào)光窗口材料，既可減輕空調(diào)負(fù)荷又可節(jié)約能源，在智能建筑物窗玻璃領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
其它功能的高分子材料
高分子薄膜
高分子薄膜在智能方面研究較多的是選擇性滲透、選擇性吸附和分離等。如殼聚糖、絲素蛋白合金膜在不同的pH值緩沖溶液中或不同濃度的Al3 +溶液中交替溶脹、 收縮的行為具有良好的重復(fù)可逆性符合作為人工肌肉的條件；而控制異丙醇 - 水體系中添加的 Al3 +濃度 ，可以控制配合物膜的溶脹 ，進(jìn)而控制膜的自由體積 ，以達(dá)到作為化學(xué)閥門控制膜的滲透蒸發(fā)通量的目的。
液晶聚合物
液晶高分子通過熔融或溶解呈液晶狀態(tài)，它有經(jīng)成型加工而實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的分子排列結(jié)構(gòu)的主鏈型將液晶規(guī)則地配置在側(cè)鏈或末端，通過電場(chǎng)或磁場(chǎng)作用而控制分子排列的側(cè)鏈型，通過引入含有抑制成分的液晶化合物而具有不對(duì)稱識(shí)別性能和強(qiáng)感應(yīng)性的化學(xué)活性液晶等。
目前，我國(guó)智能高分子材料的研究與開發(fā)存在著不足，與世界先進(jìn)水平相比尚有相當(dāng)大的差距，影響了我國(guó)信息、航天、航空、能源、建筑材料、航海、船舶、軍事等諸多部門的發(fā)展，有時(shí)甚至成為制約某些部門發(fā)展的關(guān)鍵因素。國(guó)外智能高分子材料正處于研究開發(fā)階段，各發(fā)達(dá)國(guó)家都對(duì)其相當(dāng)重視。因此，21世紀(jì)智能高分子材料會(huì)被更加廣泛的應(yīng)用，從而引導(dǎo)材料學(xué)的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)
[1] 貢長(zhǎng)生，張克立. 新型功能材料[M] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001
針對(duì)普通合成纖維在使用中出現(xiàn)的自然分解周期太長(zhǎng)等弊端，世界各國(guó)主要在防生物附著網(wǎng)具材料、可降解高分子網(wǎng)具材料和超高強(qiáng)纖維材料等方面進(jìn)行了研究并逐步應(yīng)用到漁業(yè)生產(chǎn)中。
1.1防生物附著網(wǎng)具材料
隨著海洋漁業(yè)資源日漸衰退和相關(guān)“漁業(yè)協(xié)定”相繼生效，我國(guó)大力發(fā)展海水養(yǎng)殖業(yè)（抗風(fēng)浪網(wǎng)箱養(yǎng)殖，圍網(wǎng)養(yǎng)殖等），但目前網(wǎng)箱和圍網(wǎng)養(yǎng)殖面臨著海洋生物附著網(wǎng)具現(xiàn)象嚴(yán)重的難題。國(guó)內(nèi)外一些研究機(jī)構(gòu)紛紛進(jìn)行了防海洋生物附著網(wǎng)具材料的研究，根據(jù)不同海區(qū)的具體情況在原有材料中加入不同的防生物附著配方可以有效地解決海洋生物附著問題。海水中泥沙含量較大的海區(qū)，防止海洋生物附著的關(guān)鍵在于防止泥沙的大量附著，防生物附著劑配方抗泥性成為關(guān)鍵。在網(wǎng)具材料的制作中加入正電性水處理劑可有效吸附海水中的泥沙并使其快速沉降，也可使網(wǎng)具材料帶有與泥沙相同的電荷，從而減少海水泥沙的附著。無機(jī)銅鹽是船抗腐蝕添加劑的主要成分，同樣它對(duì)網(wǎng)具材料抗生物附著也有同樣的效果，銅離子可降低生物體中酶的活性，從而降低生物的生存代謝以達(dá)到降低生物壽命減少生物附著網(wǎng)具的目的。在網(wǎng)具材料中加入能吸收海水中氦核的有效成份，可以使網(wǎng)具表面富聚射線，氦核具有很強(qiáng)的電離作用和電離密度，對(duì)生物組織細(xì)胞有很強(qiáng)的殺傷作用，可有效防止生物附著。
1.2可降解高分子網(wǎng)具材料
生物降解高分子材料是指在一定條件下，一定的時(shí)間內(nèi)能被細(xì)菌、霉菌、藻類等微生物降解的高分子材料。真正的生物降解高分子是在水存在的環(huán)境下，能被酶或微生物水解降解，從而高分子主鏈斷裂，分子量逐漸變小，以致最終成為單體或代謝成二氧化碳和水。影響材料生物降解性能的因素有環(huán)境因素和材料的結(jié)構(gòu)。環(huán)境因素是指水、溫度、PH值和氧濃度。雖然環(huán)境因素影響材料的降解性能，但是材料的結(jié)構(gòu)是決定其是否生物降解的根本因素。易降解高分子結(jié)構(gòu)通常為直鏈、橡膠態(tài)玻璃態(tài)、脂肪族高分子，而且具有低相對(duì)分子量和良好的親水性（含有羥基、羧基的生物降解性高分子，不僅因?yàn)槠漭^強(qiáng)的親水性，而且由于其本身的自催化作用，所以比較容易降解），此外表面粗糙也可以促進(jìn)材料的降解。目前我國(guó)網(wǎng)具所使用的材料大都是普通合成纖維，如PA網(wǎng)線材料，這種材料雖然較之棉、麻等天然材料來講有較大的強(qiáng)度，在吸水性方面也有很大的改觀，但是其天然分解周期太長(zhǎng)，廢棄的網(wǎng)具丟棄在海中往往會(huì)給海洋環(huán)境帶來極大的污染，同時(shí)大量的廢棄網(wǎng)具漂浮在海上也會(huì)給我們以后的捕撈活動(dòng)帶來干擾。生物可降解高分子網(wǎng)具材料在生態(tài)漁業(yè)中的地位不言而喻，世界各國(guó)正在極力開展研究和開發(fā)工作并推廣應(yīng)用，前景十分廣闊。但要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣還必須解決以下幾個(gè)問題：一是降低成本，目前可降解高分子網(wǎng)具材料是其他普通材料價(jià)格的5.~6倍；二是材料的精細(xì)化，即根據(jù)不同的作業(yè)方式調(diào)節(jié)其在降解時(shí)間和生物相容性等方面的性能；三是新穎結(jié)構(gòu)的生物可降解高分子網(wǎng)具材料有待于進(jìn)一步的研究。
1.3超高強(qiáng)纖維材料
70年代初美國(guó)開發(fā)了凱芙拉（Kevlar)超高強(qiáng)聚芳胺纖維（PPTA，也就是常說的芳綸)，1979年荷蘭開發(fā)了迪尼瑪（Dyneema)超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE)，這些超高強(qiáng)度纖維的拉伸強(qiáng)度為常規(guī)聚乙烯、聚酰胺纖維的4-5倍以上，超高強(qiáng)度纖維還具有結(jié)節(jié)強(qiáng)度高和抗老化性能好等特點(diǎn)。相同斷裂強(qiáng)力和結(jié)節(jié)強(qiáng)力下，用這些超高強(qiáng)纖維制成的網(wǎng)線比常規(guī)纖維直徑減少了一半左右，從而減少了網(wǎng)具在水下的阻力，減少了拖網(wǎng)等作業(yè)過程中的能源損耗。由于超高強(qiáng)度纖維這些良好的漁用性能，80年代末開始，這些纖維就被廣泛用于漁業(yè)，這些材料在漁業(yè)中的應(yīng)用使得高效、節(jié)能、網(wǎng)具大型化取得突破性的進(jìn)展。提高捕撈效率：如大型中層拖網(wǎng)采用超高分子量聚乙烯纖維后，網(wǎng)口周長(zhǎng)增加了41%，由原先的1100m擴(kuò)大到現(xiàn)在的1550m，在保持漁船拖曳功率不變的情況下，可以增大網(wǎng)具尺寸或者適量增大漁船拖曳速度進(jìn)而提高捕撈效率。減少能耗：在捕撈作業(yè)中使用超高強(qiáng)纖維可以在保持?jǐn)嗔褟?qiáng)度和結(jié)節(jié)強(qiáng)度不變的前提下，減少網(wǎng)具網(wǎng)線的直徑，減少水流對(duì)網(wǎng)具的作用力，從而達(dá)到減少油耗的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在愛爾蘭北海水流湍急的海域，網(wǎng)具使用超高分子量聚乙烯纖維后，在鱈魚拖網(wǎng)作業(yè)中使用294kw的漁船能替代原先441kw-515kw的漁船作業(yè)，每天可減少近2t油耗。捕撈網(wǎng)具大型化：目前世界網(wǎng)具發(fā)展總趨向?yàn)橐?guī)格大型化，使用超高強(qiáng)纖維恰好可以迎合這一點(diǎn)，采用超高強(qiáng)纖維可以使繩索、網(wǎng)線直徑變細(xì)，網(wǎng)具的重量和體積減少，在保證起網(wǎng)設(shè)備動(dòng)力不變的情況下可以使網(wǎng)具大型化，這對(duì)捕撈海洋中分布較為分散的資源十分有利。超高強(qiáng)纖維的使用也給網(wǎng)箱和圍網(wǎng)養(yǎng)殖帶來了福音，網(wǎng)線直徑變細(xì)增加了網(wǎng)箱和圍網(wǎng)的過濾性能，同時(shí)也有效地減少了水生生物在網(wǎng)線上的附著，有利于內(nèi)外水體的交換和餌料的進(jìn)出。網(wǎng)線強(qiáng)度的增加在加大網(wǎng)箱和圍網(wǎng)的抗風(fēng)浪性能的同時(shí)也防止網(wǎng)箱和圍網(wǎng)外掠食魚類破壞網(wǎng)箱和圍網(wǎng)而進(jìn)入網(wǎng)箱或圍網(wǎng)內(nèi)盜食的現(xiàn)象，為海洋網(wǎng)箱和圍網(wǎng)養(yǎng)殖提供了保障。
2.高新網(wǎng)具材料在我國(guó)使用現(xiàn)狀及前景
我國(guó)現(xiàn)代漁業(yè)起步較晚，自20世紀(jì)90年代以來我國(guó)各大水產(chǎn)研究所在其他漁業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)高新網(wǎng)具材料研究的基礎(chǔ)上對(duì)這些高新網(wǎng)具材料都紛紛進(jìn)行了研究和試制，在防生物附著網(wǎng)線材料、抗污染網(wǎng)線材料等研究方面已經(jīng)取得了一定的成果。由于這些高新網(wǎng)具材料成本較之以前的普通合成纖維高出很多，加上我國(guó)漁民和漁業(yè)公司對(duì)這些高新網(wǎng)具材料認(rèn)識(shí)不足，環(huán)境保護(hù)觀念不足，國(guó)家對(duì)這些材料的宣傳和推廣力度不夠，受傳統(tǒng)觀念的制約等，這些高新網(wǎng)具材料并未大規(guī)模投入實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。在全世界漁業(yè)資源逐漸枯竭的現(xiàn)在，如何在不損傷現(xiàn)有漁業(yè)資源的前提下實(shí)現(xiàn)漁業(yè)資源的最大最高效化利用已經(jīng)成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)，完成漁業(yè)的改革要先從漁具的改革開始。我國(guó)是漁業(yè)大國(guó)，漁業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的一部分，完成漁具材料的改革對(duì)我國(guó)漁業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。實(shí)現(xiàn)高新網(wǎng)具材料在我國(guó)普及需要國(guó)家的大力推廣，讓人們了解這些高新材料的優(yōu)點(diǎn)及這些材料推廣的必然性，從根本上改變?nèi)藗兊膫鹘y(tǒng)觀念，慢慢接受這些材料。
3.結(jié)語
士卓曼種植體屬于瑞士。士卓曼品牌是瑞士人Reinhard Straumann老先生于1954年創(chuàng)造發(fā)明，而他又另外組織創(chuàng)立了ITI口腔種植研究會(huì)。因此，臨床醫(yī)生常將士卓曼叫做iti。迄今為止，Straumann種植體系統(tǒng)軟件，士卓曼有超出35年的科學(xué)研究和臨床醫(yī)學(xué)的工作經(jīng)驗(yàn)，有超出700篇專業(yè)論文報(bào)道，超出70國(guó)的臨床醫(yī)生在應(yīng)用。
口腔種植體：
口腔種植體又稱為牙種植體，還稱為人工牙根。是通過外科手術(shù)的方式將其植入人體缺牙部位的上下頜骨內(nèi)，待其手術(shù)傷口愈合后，在其上部安裝修復(fù)假牙的裝置。
陶瓷材料類：包括生物惰性陶瓷、生物活性陶瓷、生物降解性陶瓷等。具有機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕，無刺激和毒性，與組織相容性等特點(diǎn)。目前在臨床上也在使用。
碳素材料類：包括玻璃碳、低溫各向同性碳等。優(yōu)點(diǎn)是生物體內(nèi)有較高的穩(wěn)定性，無生物降解作用。
金屬與合金材料類：包括金、316L不銹鋼（鐵一鉻一鎳合金）、鑄造鈷鉻合金、鈦及合金等。其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、剛性好，但生物機(jī)械適應(yīng)性和組織、骨適應(yīng)性均較差。
高分子材料類：包括丙烯酸酯類、聚四氟乙烯類等。某些高分子材料與人體結(jié)構(gòu)中的天然高分子有較近似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但易被生物體降解并刺激生物體。
復(fù)合材料類：即以上兩種或兩種以上材料的復(fù)合，如金屬表面噴涂陶瓷等。人體牙齒往往是包含著有機(jī)物和無機(jī)物復(fù)雜成分的復(fù)合體。上述單一材料由于受到單一結(jié)構(gòu)的限制，往往不能滿足生物體的要求，因此復(fù)合材料的應(yīng)用已日趨廣泛。如碳涂層金屬?gòu)?fù)合材料、多孔涂層氧化鋁材料等，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，使性能更為完善。
（來源：文章屋網(wǎng) ）
關(guān)鍵詞：膠原生物醫(yī)用材料；優(yōu)勢(shì)；臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用
生物醫(yī)學(xué)材料是一類對(duì)人體細(xì)胞、組織、器官具有增強(qiáng)、替代、修復(fù)、再生作用的新型功能材料。它有獨(dú)特的基本要求：①具有生物相容性，要求材料在使用期間，同機(jī)體之間不產(chǎn)生有害作用，不引起中毒、溶血、凝血、發(fā)熱、過敏等現(xiàn)象；②具有生物功能性，在生理環(huán)境的約束下能夠發(fā)揮一定的生理功能；③具有生物可靠性，無毒性，不致癌、不致畸、不致引起人體組織細(xì)胞突變和組織細(xì)胞反應(yīng)（即“三致物質(zhì)”），有一定的使用壽命，具有與生物組織相適應(yīng)的物理機(jī)械性能；④化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗體液、血液及酶的作用；⑤針對(duì)不同的使用目的具有特定功能。按生物醫(yī)用材料性質(zhì)的不同可分為四大類：①醫(yī)用金屬材料。主要用于硬組織的修復(fù)和置換，有鈷合金（Co-Cr-Ni）、不銹鋼、鈦合金（Ti-6Al-4V）、貴金屬系、形狀記憶合金、金屬磁性材料等7類，廣泛用于齒科填充、人工關(guān)節(jié)、人工心臟等。②醫(yī)用高分子材料。有天然與合成兩類，通過分子設(shè)計(jì)與功能拓展，即合金化、共混、復(fù)合（ABC）等技術(shù)手段，可獲得許多具有良好物理機(jī)械性能和生物相容的新型生物材料。③生物陶瓷材料。有惰性生物陶瓷（氧化鋁陶瓷材料、醫(yī)用碳素材料等）和生物活性陶瓷（羥基磷灰石、生物活性玻璃等）。④醫(yī)用復(fù)合材料。由兩種或者兩種以上不同性質(zhì)材料復(fù)合而成，取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到功能互補(bǔ)。主要用于修復(fù)或者替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能以及人工器官的制造。膠原屬于細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，根據(jù)分子結(jié)構(gòu)決定功能和性質(zhì)的原則。其分子量大小、形狀、化學(xué)反應(yīng)以及獨(dú)特的生物分子等對(duì)功能、性質(zhì)起著決定性作用。膠原來源廣泛，資源豐富，性質(zhì)特殊。是21世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)材料研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)和重點(diǎn)[1]。
1膠原生物醫(yī)學(xué)材料的優(yōu)勢(shì)
（1）低免疫源性。組織膠原具有一定的免疫性，20世紀(jì)90年代研究發(fā)現(xiàn)，其免疫源性來自于端肽及變性膠原和非膠原蛋白質(zhì)，在提取膠原時(shí)，除去端肽及純化分離掉變性膠原和非膠原蛋白，能得到極弱免疫原性的膠原材料。（2）與宿主細(xì)胞及組織之間的協(xié)調(diào)作用。其特點(diǎn)：①膠原有利于細(xì)胞的存活和促進(jìn)不同類型細(xì)胞的生長(zhǎng)；②膠原不但可增加細(xì)胞黏結(jié)，而且有利于控制細(xì)胞的形態(tài)、運(yùn)動(dòng)、骨架組裝及細(xì)胞增殖與分化。（3）止血作用。膠原的四級(jí)特殊結(jié)構(gòu)能使血小板活化、釋放出顆粒成分，起到迅速凝血的作用。（4）可生物降解性。膠原是一種特殊的生物降解材料，其降解性作為器官移植的基礎(chǔ)。（5）物理機(jī)械性能。膠原的三螺旋結(jié)構(gòu)以及自身交聯(lián)而成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其具有很高的強(qiáng)度，可滿足機(jī)體對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的要求；另外通過進(jìn)一步的交聯(lián)增強(qiáng)其強(qiáng)度，而且采用不同的交聯(lián)劑可獲得不同的強(qiáng)度和韌性材料。通過復(fù)合和接枝共聚能獲得更多性能優(yōu)良的材料。（6）組織工程（Tissueengineering）。膠原的優(yōu)良特性使其在組織工程中扮演更重要的角色，大量應(yīng)用于臨床，前景廣闊。
2膠原在生物臨床醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用
[2]（1）手術(shù)縫合線。當(dāng)前應(yīng)用的天然與合成材料制備縫合線均存在這樣那樣的不足和缺陷，或者不能自然吸收，需要拆線；或者與組織反應(yīng)大，引起發(fā)炎、造成傷口瘢痕明顯；或者吸收時(shí)間過長(zhǎng)等。而膠原制備的縫合線既有與天然絲一樣的高強(qiáng)度，又有可吸收性；使用時(shí)有優(yōu)良的血小板凝聚性能，止血效果好，有較好的平滑性和彈性，縫合結(jié)頭不易松散，操作過程中不易損傷肌體組織。可采用復(fù)合與交聯(lián)改性方法提高縫合線功能和性能，制備的可吸收縫合線有：①純膠原可吸收縫合線；②膠原/聚乙烯醇共混復(fù)合；③膠原/殼聚糖復(fù)合可吸收縫合線；④膠原/殼聚糖/聚丙烯酰胺復(fù)合可吸收縫合線。（2）止血纖維。膠原纖維是一種天然的止血?jiǎng)┖湍牧希抑寡δ軆?yōu)異。膠原纖維是一種集止血、消炎、促愈為一體，可被組織吸收，無毒、無副作用的醫(yī)用功能纖維，相比于以前使用的氧化纖維素、羧甲基纖維素及明膠海綿等止血材料，其效果要好的多。（3）止血海綿。膠原海綿有良好的止血作用，能使創(chuàng)口滲血區(qū)血液很快凝結(jié)，被人體組織吸收，一般用于內(nèi)臟手術(shù)時(shí)的毛細(xì)血管滲出性出血。臨床應(yīng)用于普外科、心血管外科、整形外科、泌尿外科、骨科、皮膚科、燒傷科、婦產(chǎn)科以及口腔科、耳鼻喉科、眼科等幾乎所有的手術(shù)。（4）代血漿。當(dāng)人體由于外傷或其他原因發(fā)生意外急性失血時(shí)，最佳方法必須立刻輸血，但眾所周知，血液來源非常困難！而且不能長(zhǎng)久保存，輸血之前還需鑒定血型和配型。因此，尋找理想的代用品成為人們的夢(mèng)想。20世紀(jì)50年明膠代血漿受到重視，且符合血漿的條件和性質(zhì)，國(guó)外已大量使用，我國(guó)正在積極推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化。國(guó)外明膠類代血漿有脲交聯(lián)明膠、改性液體明膠和氧化聚明膠3種。國(guó)內(nèi)有氧化聚明膠、血安定（Gelofu-sine）海星明膠和血代（Haemaccel）。（5）水凝膠。水凝膠是一些由親水大分子吸收了大量水分形成的溶脹交聯(lián)狀態(tài)的半固體（三維網(wǎng)絡(luò)），能保持大量水分而不溶解，具有良好的溶脹性、柔軟性和彈性，以及較低的表面張力等特殊性質(zhì)。交聯(lián)方式有共價(jià)鍵、離子鍵和次級(jí)鍵（范德華力、氫鍵等）。水凝膠是高分子凝膠中的一類，可分為物理凝膠和化學(xué)凝膠。為改善性能需對(duì)天然高分子與合成高分子進(jìn)行共混復(fù)合制備新型水凝膠（互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠），現(xiàn)已取得很大進(jìn)展。制成的復(fù)合材料有膠原/聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠、膠原/聚乙烯醇水凝膠、膠原/聚異丙酰胺水凝膠、膠原/殼聚糖水凝膠等。（6）敷料。敷料是能夠起到暫時(shí)保護(hù)傷口、防止感染、促進(jìn)愈合作用的醫(yī)用材料。有普通敷料（常用植物纖維紗布）、生物敷料（膠原蛋白及其改性產(chǎn)品以及左旋糖酐、殼聚糖、淀粉磷酸酯等）、合成敷料和復(fù)合敷料等四種。開發(fā)使用的品種有海綿型敷料、膠原膜敷料、凝膠敷料。（7）人工皮膚。
人工皮膚是在創(chuàng)傷敷料基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種皮膚創(chuàng)傷修復(fù)材料和損傷皮膚的替代品。其制備方法采用復(fù)合與交聯(lián)法，一是提高膠原的機(jī)械強(qiáng)度；二是膠原與其他天然高分子進(jìn)行雜化改善機(jī)械性能和生物活性。（8）人工血管。人工血管是近年來組織工程（一門多學(xué)科的交叉科學(xué)）研究的重點(diǎn)之一。當(dāng)今臨床應(yīng)用的人工血管主要是人工合成材料制成的，最早是滌綸纖維編織的人工血管，但只能對(duì)大口徑血管有較短的替代作用。后來開發(fā)聚四氟乙烯（PTFE）、聚氨酯（PU）、膨體聚四氟乙烯（ePTFE），并采取多種方法進(jìn)行改性，以適應(yīng)血管植入的要求。此外，還有生物降解材料如聚乙醇酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、聚乳酸異構(gòu)體（PLLA）等。（9）人工食管。分為兩種，一種是用自身的其他組織或器官（如結(jié)腸、空腸、胃、胃管和游離的空腸等）加工而成，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于臨床，優(yōu)缺互見；另一種是人工合成材料加工而成，比如塑料管、金屬管、PTFE管、硅膠管等，效果均不理想。最早制成使用的聚乙烯（PE）管，此后發(fā)展了PTFE、硅橡膠、硅膠涂覆的滌綸編織管（PET）、碳纖維管等。近年以來，使用聚乙烯醇（PVA）、PLA降解塑料。用降解塑料制作無細(xì)胞支架的人工食管、組織工程化食管等。（10）心臟瓣膜。分為機(jī)械瓣膜（金屬瓣）和生物瓣膜。心臟瓣膜支架材料有可降解合成高分子和生物高分子。可降解合成高分子有PLA、PGA及二者共聚物（PGLA），此外還有聚β—羥基烷酸酯、聚羥基丁酸酯（PHB）；生物高分子材料有膠原、纖維蛋白凝膠、去細(xì)胞瓣膜支架等。（11）骨的修復(fù)和人工骨。目前仍以金屬（不銹鋼、鈷鉻合金、鈷鎳合金、鈦合金）為主；高分子材料，諸如PTFE、聚硅氧烷、高密度聚乙烯（HDPE）、陶瓷（結(jié)晶氧化鋁、羥基磷灰石）以及復(fù)合材料。膠原以其獨(dú)特的性能成為不可或缺的生物材料，在骨修復(fù)中起舉足輕重作用。①在組織引導(dǎo)再生術(shù)中（guidedtissueregeneration,GTR）能起到“誘導(dǎo)成骨”、“傳導(dǎo)成骨”，實(shí)現(xiàn)再生修復(fù)和骨愈合的作用。②組織工程化骨組織的構(gòu)建。包括三個(gè)方面：一是尋求能夠作為細(xì)胞移植與引導(dǎo)新骨生長(zhǎng)的支架結(jié)構(gòu)作為細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的替代物；二是種子細(xì)胞；三是組織工程骨的組織還原（骨缺損修復(fù)）。（12）角膜與神經(jīng)修復(fù)。角膜膠原膜和組織工程化角膜；人工神經(jīng)支架采用膠原、膠原/殼聚糖或膠原/糖胺聚糖等。（13）藥物載體。藥物載體由高分子材料充當(dāng)，大多數(shù)為傳遞系統(tǒng)，其主要成分是膠原和明膠。有膠原膜、膠原海綿、藥用膠囊和微膠囊和丸劑與片劑。（14）固定化酶載體。膠原可作為細(xì)胞或酶的載體，其特點(diǎn)：①膠原本身是蛋白質(zhì)，對(duì)酶和細(xì)胞的親和性是其他材料不可及的；②膠原蛋白成膜性好，可制成各種酶膜；③膠原蛋白肽鏈上具有許多官能團(tuán)，諸如羧基、氨基、羥基等，易于吸附和固化。膠原蛋白有很好的生物相容性，在體內(nèi)可被逐步吸收，交聯(lián)接枝共聚后賦予了材料良好的物理機(jī)械性能，且可在體內(nèi)長(zhǎng)期保存。廣泛應(yīng)用于人體的各個(gè)部位。生物醫(yī)學(xué)材料在人體的應(yīng)用部位，詳見圖1[3]。
3結(jié)語
隨著社會(huì)文明的不斷進(jìn)步，生命至上理念不斷深入人心，天賦人權(quán)，生命是任何人都不能剝奪的最高權(quán)利，人類對(duì)身心健康和生活質(zhì)量越來越重視。當(dāng)前，新型材料更多的應(yīng)用于醫(yī)藥和臨床，尤其如膠原基生物材料，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和優(yōu)異的性能在這一領(lǐng)域大顯身手。科技改變未來、改變生活，天然高分子與合成高分子材料通過共混、復(fù)合、合金化、納米化等技術(shù)手段，制備成多種新穎獨(dú)特的新材料和新產(chǎn)品。尤其應(yīng)用于臨床和組織器官工程挽救了數(shù)以萬計(jì)的人類生命并提高了生命質(zhì)量和延長(zhǎng)了壽命。隨著3D打印技術(shù)在生物醫(yī)療領(lǐng)域的快速發(fā)展，如何制備出適合3D打印的不同類型膠原蛋白材料，并保證在打印過程中蛋白不變性、強(qiáng)度可控、易塑性等成為研究的新課題[4]。當(dāng)今，是生物高分子時(shí)代，隨著科技發(fā)展日新月異，生命科學(xué)和生物材料研究的不斷深入。生物醫(yī)藥是“十四五”的新興產(chǎn)業(yè)鏈。膠原在生物醫(yī)學(xué)、醫(yī)藥、組織器官工程和臨床醫(yī)學(xué)的應(yīng)用將更加光明，潛力非常巨大。開發(fā)應(yīng)用必將成為廣大科研人員研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，我們將拭目以待有更多的新型材料和產(chǎn)品為人類的健康服務(wù)并造福人類。
關(guān)鍵詞：不飽和脂肪族聚酯；聚氨酯粘合劑；探索
前言
現(xiàn)如今，脂肪族聚酯這一類型的可生物降解型高分子材料極受研究重視，其在各個(gè)領(lǐng)域方面都展現(xiàn)出極其優(yōu)良的品性。如何更好地開發(fā)利用這類材料，使其在最低成本、最小危害和污染環(huán)境的狀況下更多的造福人類，已成為不容忽視的現(xiàn)狀，并且由脂肪族聚酯合成的聚氨酯粘合劑具有極高的應(yīng)用價(jià)值，如何對(duì)其進(jìn)行更好的完善，發(fā)揮其更大的作用等問題，也是下文主要探索研究的方向。
1 關(guān)于不飽和脂肪族聚酯
1.1 脂肪族聚酯的研究敘述
脂肪族聚酯的主鏈大都是由脂肪族結(jié)構(gòu)單元通過易水解的酯鍵連接而成，大都具備良好的力學(xué)性能和機(jī)械性能，可由微生物為介質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量、二氧化碳和水。脂肪族聚酯可以分為飽和脂肪族聚酯和不飽和脂肪族聚酯。根據(jù)分子原理的解析，可以通過化學(xué)合成法如直接縮聚聚合和開環(huán)聚合的方法、微生物發(fā)酵法、酶催化等一系列方法合成脂肪族聚酯，由于同為分子材料，最好采用脂肪酶等生物酶進(jìn)行合成，不僅催化作用快，且使用過的酶還可以重復(fù)利用，極大降低成本。
1.2 不飽和脂肪族聚酯的合成
不飽和脂肪族聚酯具有雙鍵的特性，其主鏈中含有酯基和不飽和的非芳族鍵。雙鍵的存在使得聚酯具有一定的交聯(lián)性能，在高溫有氧的條件下可以打開，并且經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，雙鍵對(duì)于不飽和脂肪族聚酯的生物降解性與飽和脂肪族聚酯相比沒有太大的影響，但在高溫條件下發(fā)生的交聯(lián)卻會(huì)降低生物降解性，交聯(lián)度越高，生物降解性越差。這也是脂肪族聚酯的產(chǎn)品雖性能優(yōu)良卻不能單獨(dú)用其做降解材料的原因。但不飽和脂肪族聚酯在發(fā)生交聯(lián)后卻也可以有效的提高產(chǎn)品的粘合度，利于粘合效果提升。
傳統(tǒng)方法中合成不飽和脂肪族聚酯，多是采用金屬有機(jī)催化劑，這種方法的反應(yīng)條件多為高溫，合成過程中容易使不飽和脂肪族聚酯的雙鍵發(fā)生交聯(lián)，降低其生物降解性，且對(duì)環(huán)境的污染程度較高，于是人們不斷探索新的合成方式。與金屬有機(jī)催化劑相比，以生物酶作為反應(yīng)條件的方法更加便捷有效，酶的成本較低且反應(yīng)靈活，可以重復(fù)利用，排放的污染物相對(duì)極少，值得探究使用。
接下來便探討不飽和脂肪族聚酯的合成。我們可以把月桂酸和正丙醇作為標(biāo)準(zhǔn)底物，在最適宜溫度65攝氏度下，以固定化脂肪酶N435為催化劑制成丙基月桂酸酯，接著以己二酸和己二醇為原料，采用直接酯化-縮聚的方法合成飽和脂肪族聚酯――聚己二酸己二醇酯，在此基礎(chǔ)上再加入少量不飽和脂肪酸，由此合成不飽和脂肪族聚酯。當(dāng)然，這只作為合成的一種方法，合成期間，要時(shí)刻檢測(cè)酶的活性和PH值的控制，爭(zhēng)取達(dá)到最優(yōu)效果。
2 對(duì)于聚氨酯粘合劑的研究
2.1 聚氨酯粘合劑的發(fā)展
聚氨酯是自20世紀(jì)30年代在多種合成材料中脫穎而出的一種新型高分子材料，具有極其廣闊的發(fā)展空間。由聚氨酯為材料的粘合劑在分子中含有氨酯基或異氰酸酯基，性能優(yōu)良，在各行各業(yè)中均受到廣泛應(yīng)用，深受大眾喜愛和使用。它的化學(xué)活潑性強(qiáng)，容易與多種化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而對(duì)大多的化學(xué)材料與物質(zhì)具有吸附和粘合的作用。雖然耐濕熱的性能較差，但是其抗低溫的效果遠(yuǎn)超過其他的粘合劑，并且，聚氨酯粘合劑的抗磨、防衰老、抗擊打能力與耐油性在其他的粘合劑面前也是數(shù)一數(shù)二的。從普通的制衣制鞋業(yè)發(fā)展到富麗的裝潢業(yè)裝飾，無一不因聚氨酯粘合劑的優(yōu)良性能而大規(guī)模采用。因其原料易得，價(jià)格便宜，擁有極佳的粘合度，可以將不同的金屬等物體粘結(jié)在一起，唯一稍顯不足的便是聚氨酯粘合劑不耐高溫，在溫度高之地便會(huì)融化，這也是國(guó)內(nèi)相關(guān)科技人員需要著重研究的方向，爭(zhēng)取早日研制出耐高溫的聚氨酯粘合劑，減少使用者的顧慮。
2.2 聚氨酯粘合劑的改進(jìn)方向
由上文可知，大多數(shù)聚氨酯粘合劑性能優(yōu)良，使用方便，但是卻不耐高溫，在濕熱的環(huán)境下特別容易遇熱分解，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量下降，與使用者帶來諸多不便，因此，針對(duì)聚氨酯現(xiàn)下的缺點(diǎn)，我們應(yīng)根據(jù)具體情況對(duì)癥下藥，研制出與之相應(yīng)的解決方案，以便為聚氨酯粘合劑的發(fā)展做出打算。
下面我們可以參照書籍，嘗試親手制作聚氨酯粘合劑，感受其中的奧秘。首先將不飽和脂肪族聚酯放入燒瓶中，在高溫真空狀況下放置處理2小時(shí)，之后加入溶劑丁酮，加入一定量的二月桂酸二丁基錫，催化反應(yīng)5小時(shí)后，將產(chǎn)物進(jìn)行80度減壓蒸餾，最后得到一般質(zhì)量的聚氨酯，可知聚氨酯的合成原料少不了不飽和脂肪族聚酯。同時(shí)我們也知道聚氨酯不耐水性，因此在合成粘合劑的過程中，一定要嚴(yán)格控制水分，配備的器具一律保持清潔干燥，以防合成的粘合劑質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。如果想要加快獲得進(jìn)程，也可適當(dāng)加入合適的反應(yīng)催化劑。除此之外，想要合成聚氨酯粘合劑，還可以采用一步法，即是將聚酯二醇或者聚醚二醇直接同二異氰酸酯放在一處進(jìn)行反應(yīng)；或是預(yù)先制出預(yù)聚體，然后加入小分子二元醇擴(kuò)鏈劑進(jìn)行反應(yīng)。根據(jù)研究表明，聚氨酯粘合劑根據(jù)粘結(jié)的物體不同，所粘結(jié)的方式也不盡相同。具體來說，大致可分為兩大類方法。聚氨酯粘結(jié)和異氰酸酯粘結(jié)。前一種粘結(jié)方法的物體較多，根據(jù)聚氨酯不同的類型、特性，又分出了許多其他方法的分支，一般以反應(yīng)特性、用途、特征作為選擇標(biāo)準(zhǔn)，研制出的產(chǎn)品多為多異氰酸酯膠粘劑、含異氰酸酯基的聚氨酯膠粘劑等。前者較少單獨(dú)使用，一般作為交聯(lián)劑或者混進(jìn)其他粘劑中；后者的主要成分主要為含異氰酸酯基的粘合劑，應(yīng)用也很廣泛，適宜與多種材料相粘合，具有極高的粘附性，容易同多元醇發(fā)生作用固化為粘結(jié)層。
據(jù)此，根據(jù)聚氨酯粘合劑不耐高溫的特性，我們可從提高聚氨酯粘合劑的耐高溫和耐水性兩方面進(jìn)行著手。在提高耐高溫方面，據(jù)研究聚氨酯粘合劑在高溫條件下的分子運(yùn)動(dòng)時(shí)可發(fā)現(xiàn)，其中分子量較低的直鏈安酯基分子，在高溫條件下分子間的熱運(yùn)動(dòng)較劇烈，使得聚氨酯容易軟化，對(duì)此，可通過增強(qiáng)分子間的引力、作用力，在分子鏈中引入阻力較大的環(huán)狀剛性鏈段，使分子鏈發(fā)生交聯(lián)，適當(dāng)提高聚氨酯中硬段的含量，從而提升粘合劑抗熱的能力。然后針對(duì)聚氨酯不耐水性的缺點(diǎn)，可以添加適當(dāng)?shù)乃夥€(wěn)定劑進(jìn)行改善，采用長(zhǎng)鏈二元酸和二元醇原料，降低聚氨酯中易水解部分的密度，在分子鏈中引進(jìn)少量的有機(jī)硅，從而更好改善粘合劑的耐水性。
Y束語
通過上文的講解，我們了解到如今以聚氨酯為代表的高分子化合材料日益興起，發(fā)展范圍也不斷擴(kuò)大。以不飽和脂肪族聚酯為主要原料進(jìn)行合成的聚氨酯粘合劑在各方面性能優(yōu)良，價(jià)格便宜，適宜大范圍使用和推廣，唯一不足便是其耐高溫和耐水性不足，在濕熱條件下易使產(chǎn)品失去粘性，極大損害產(chǎn)品質(zhì)量，也為使用帶來各種不便。針對(duì)此缺陷，上文已經(jīng)提出相應(yīng)的解決措施，希望能為相關(guān)從事人員提供借鑒，也希望聚氨酯粘合劑獲得更遠(yuǎn)更長(zhǎng)久的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
