高分子材料的應(yīng)用前景精選(九篇)

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第1篇：高分子材料的應(yīng)用前景范文

【關(guān)鍵詞】高分子材料與工程專業(yè)；現(xiàn)狀；發(fā)展前景

一、簡(jiǎn)析高分子材料與工程專業(yè)及其發(fā)展現(xiàn)狀

（一）高分子材料與工程專業(yè)的演變過程

高分子材料又稱為聚合物材料，它是高分子化合物和其他添加劑混合構(gòu)成的單元共價(jià)構(gòu)成。早在1953年，我國(guó)就設(shè)置了高分子類專業(yè)，很多高校陸續(xù)設(shè)置了高分子類專業(yè)，比如：化學(xué)纖維、高分子化學(xué)、復(fù)合材料等專業(yè)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，為高分子材料和工程專業(yè)的結(jié)合和發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件，為了培養(yǎng)具備高分子材料和工程方面的高素質(zhì)人才，教育部于1998年將與高分子材料相關(guān)的工科類專業(yè)統(tǒng)一稱為“高分子材料與工程專業(yè)”，這一歷史性的創(chuàng)新將迎來(lái)嶄新的發(fā)展，期望我國(guó)能在高分子材料的合成改性和加工成型等領(lǐng)域有很好的研究和突破。高分子材料與工程專業(yè)的課程設(shè)置主要有有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理、聚合物流變學(xué)、聚合物成型工藝、聚合物加工原理、高分子材料研究方法等理論知識(shí)，力圖造利于我國(guó)在科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)等領(lǐng)域的發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)新領(lǐng)域的開發(fā)、研究，增強(qiáng)國(guó)力，在世界經(jīng)濟(jì)中站穩(wěn)腳跟。

（二）高分子材料與工程專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

材料是人們賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，高分子材料與我們的生活息息相關(guān)，小到日常使用的毛巾、鼠標(biāo)、油漆，大到汽車輪胎、防彈衣，玻璃鋼等等，都在不斷滿足著人們的種種需求。我國(guó)的高分子材料的消費(fèi)水平還處在一個(gè)很低的階段，高分子材料的生產(chǎn)量無(wú)法滿足市場(chǎng)的需求，高分子材料的品種、制造工藝、技術(shù)等等都遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上世界發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，資源的浪費(fèi)和低利用率，以及對(duì)環(huán)境的污染等等都亟待解決。同時(shí)，高分子材料與工程專業(yè)人才的就業(yè)情況不是很好，截止到2012年，全國(guó)以高分子材料與工程專業(yè)招生的學(xué)校達(dá)到145所，其中教育部直屬院校18所，國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)院校5所，地方院校119所，其它3所，主要分布在北京、湖南、江蘇、河北等27個(gè)省和自治區(qū)、直轄市，招生人數(shù)也在逐年增加，但是畢業(yè)人員的就業(yè)情況卻與之不匹配，很多學(xué)習(xí)這個(gè)專業(yè)的人才在畢業(yè)以后卻沒有從事與該專業(yè)有關(guān)的行業(yè)。此時(shí)，我們需要重新審視，如何保證培訓(xùn)質(zhì)量和就業(yè)問題，培養(yǎng)怎樣的高級(jí)工程技術(shù)人才，才能滿足社會(huì)對(duì)高分子材料與過程專業(yè)人才的需求。與此同時(shí)，我們還需要從環(huán)境、能源方面去考慮，節(jié)約能源、利用新能源、回收利用可降解的產(chǎn)品，保護(hù)環(huán)境，減少資源的浪費(fèi)。

二、高分子材料與工程專業(yè)的發(fā)展前景

高分子材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定了它很容易被改變結(jié)構(gòu)和再加工，這個(gè)特點(diǎn)是其他材料不可比擬、無(wú)法取代的優(yōu)異性能，從而被廣泛應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)、國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，并已成為現(xiàn)代社會(huì)生活中不可缺少的材料。高分子材料與工程專業(yè)的結(jié)合是任何行業(yè)不可或缺和取代的，小到穿衣吃飯、電腦手機(jī)，大到建筑樓房、航空航天。直觀數(shù)據(jù)顯示，高分子材料與工程專業(yè)的就業(yè)率還是很高的，達(dá)到了92%以上。21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)高分子材料工業(yè)取得了令世人矚目的成就，實(shí)現(xiàn)了歷史性的跨越。作為輕工行業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一的塑料行業(yè)，合成樹脂、塑料機(jī)械和塑料制品近幾年一直保持高速增長(zhǎng)，從建筑、裝飾、家電、電子電器、汽車、玩具、辦公設(shè)備等行業(yè)日益廣泛的應(yīng)用發(fā)展來(lái)看，也顯示了中國(guó)高分子材料與工程專業(yè)強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。盡管高分子材料與工程專業(yè)還存在著很多的不足，但是它的發(fā)展前景還是很好的，市場(chǎng)的需求量也很大（包括橡膠、塑料制品、復(fù)合材料等等）。在當(dāng)今的新形勢(shì)下，我們面臨的是挑戰(zhàn)，同樣也是機(jī)遇。我國(guó)要想縮短與世界發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，需要加大高分子材料與工程方面的研究、生產(chǎn)、投入和應(yīng)用，教育部門應(yīng)當(dāng)規(guī)范化辦學(xué)，適當(dāng)?shù)目刂普猩?guī)模，提高教學(xué)質(zhì)量，調(diào)整高分子材料與工程專業(yè)的技術(shù)知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，模擬創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練，培養(yǎng)科學(xué)研究、應(yīng)用研發(fā)、生產(chǎn)工程技術(shù)、營(yíng)銷管理等方面的人才，以此來(lái)適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。據(jù)調(diào)查顯示，72%的高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生可以在科研、教學(xué)、企業(yè)等領(lǐng)域得到很好的發(fā)展，他們?cè)诋厴I(yè)以后能很快找到工作，既可以從事高分子材料的研究，也可以從事加工工藝技術(shù)的開發(fā)或者是在商檢、質(zhì)檢等部門從事材料的檢測(cè)等等，其薪資也屬于中等水平。

總結(jié)：

高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)人民的可支配收入逐漸增加，城市化的進(jìn)程不斷加快中，人們對(duì)更高水平、更高科技化的產(chǎn)品需求加大，綠色環(huán)保成為未來(lái)發(fā)展的需求，因此，社會(huì)需要高分子材料與工程專業(yè)的專業(yè)性人才。有關(guān)高分子材料與工程專業(yè)的行業(yè)有很多，而且涉及范圍很廣，高分子材料與工程專業(yè)的就業(yè)前景廣闊，影響著我們的日常生活（包括生產(chǎn)、教育、建筑、電子計(jì)算機(jī)、軍事等領(lǐng)域），并發(fā)揮著不可或缺的作用。我國(guó)的高分子材料與工程專業(yè)存在著很多不足，需要我們與時(shí)俱進(jìn)，在教育、科學(xué)、汽車、軍事等各個(gè)領(lǐng)域加大投入和創(chuàng)新，運(yùn)用新材料、新技術(shù)，適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不斷改革和創(chuàng)新，從而帶動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，提高我國(guó)的生產(chǎn)力和科技水平。

參考文獻(xiàn)： 

[1]趙長(zhǎng)生. 高分子材料與工程專業(yè)發(fā)展與教育現(xiàn)狀[A]. 中國(guó)化學(xué)會(huì)高分子學(xué)科委員會(huì).2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C].中國(guó)化學(xué)會(huì)高分子學(xué)科委員會(huì)：中國(guó)化學(xué)會(huì)，2011：1. 

[2]趙長(zhǎng)生，顧宜.高分子材料與工程專業(yè)發(fā)展與現(xiàn)狀[J].塑料工業(yè)，2008（01）：70-71. 

第2篇：高分子材料的應(yīng)用前景范文

關(guān)鍵詞：高分子合成 成型加工 創(chuàng)新 發(fā)展走向

工程塑料、合成橡膠、合成纖維的開發(fā)利用，有機(jī)高分子合成材料的生產(chǎn)取得的飛躍式的發(fā)展。近年來(lái)，某些特殊環(huán)境和高科技領(lǐng)域，如：航空、航天、軍事等尖端工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)聚合物材料的性能提出了更高的要求，如高強(qiáng)度、高質(zhì)量等。隨著人們生活水平的提高和高科技的發(fā)展，對(duì)高分子合成品也提出了更高的要求。為了優(yōu)化高分子合成工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)整型升級(jí)，高分子合成逐步走向向結(jié)構(gòu)更精細(xì)、性能更高級(jí)之路，各種特定要求的高強(qiáng)度聚合物的開發(fā)研制越來(lái)越顯迫切。現(xiàn)在的高分子材料主要合成技術(shù)有擠出成型技術(shù)、注射成型技術(shù)、壓制成型技術(shù)、壓延成型技術(shù)這四個(gè)模塊。

一、高分子材料合成加工概況簡(jiǎn)介

21世紀(jì)以來(lái)，高分子合成工業(yè)取得了快速發(fā)展，其中塑料、合成橡膠和合成纖維為主的現(xiàn)代三大高分子材料應(yīng)用廣泛。1869年，美國(guó)化學(xué)家海厄特，通過天然的纖維素加工獲得了“賽璐珞”，這是人類發(fā)明的第一種合成塑料，三年后正式投產(chǎn)，人類應(yīng)用合成高分子材料開始啟動(dòng)。1915年，德國(guó)擺脫了天然橡膠的依賴，加工成型了合成橡膠。1929年來(lái)，尼龍-66的問世，隨后出現(xiàn)了聚氯乙烯、脲醛樹脂、氯丁橡膠等各式合成高分子材料，高分子合成工業(yè)取得了發(fā)展迅猛。近50年來(lái)，高分子合成工業(yè)取得了很大的進(jìn)展。例如，用擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)造粒機(jī)器，極大提高了產(chǎn)量。合成橡膠的廣泛應(yīng)用，制造了橡膠工業(yè)用品和雨衣、膠鞋等生活用品。特種合成橡膠在特殊環(huán)境和高科技領(lǐng)域，如航空、航天、軍事等方面也有極大地應(yīng)用前景。就汽車行業(yè)而言，現(xiàn)代工業(yè)化社會(huì)，節(jié)能、高速、美觀、環(huán)保、乘坐舒適及安全可靠等要求對(duì)汽車越來(lái)越重要?，F(xiàn)在高分子材料加工主要著重于高生產(chǎn)率、高性能、低成本和快捷交貨，成型加工主要是周期短、品種多，并走向集約型，環(huán)保型。

二、高分子材料合成加工技術(shù)

1.擠出成型技術(shù)。擠出成型主要是利用螺桿旋轉(zhuǎn)加壓方式連續(xù)地將塑化好的成型物料從擠出機(jī)的機(jī)簡(jiǎn)中擠入機(jī)頭，在形狀相同的型坯之中把熔融物料，用牽引裝置將成型制品連續(xù)地從模具中拉出，同時(shí)進(jìn)行冷卻定型，制得各種不同的成品。擠出工藝條件又隨擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)、塑料品種、制品類型、產(chǎn)品的質(zhì)量要求等的不同而改變。擠出成型主要包括加料、塑化、成型、定型等過程。

2.注射成型技術(shù)。在塑料制件生產(chǎn)行業(yè)當(dāng)中，注射成型占有非常重要的地位。注射成型技術(shù)是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一，可以用注射模型制造出形狀非常復(fù)雜的塑料制件。注射成型技術(shù)它具有成型周期短、制件尺寸穩(wěn)定、花色品種多、應(yīng)用面廣、產(chǎn)品效率高、模具服役條件好、塑料尺寸精密度好、高自動(dòng)化等許多方面的優(yōu)點(diǎn)。

3.壓制成型技術(shù)。壓制成型技術(shù)是塑料加工成型技術(shù)中歷史最悠久的，它主要依靠外部壓力實(shí)現(xiàn)物料造型的加工技術(shù)。這種技術(shù)的特點(diǎn)是在壓制成型過程中需要很大的壓力，防止成品出現(xiàn)氣泡。

4.壓延成型技術(shù)。壓延成型技術(shù)是將熔融塑化的熱塑性塑料，通過兩個(gè)以上的平行異向德棍隙，經(jīng)過棍筒擠壓和剪切、拉伸是塑料成為一定尺寸，符合要求的成品的高分子材料合成加工技術(shù)。這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化和自動(dòng)化，但是設(shè)備龐大，投資較高，維護(hù)復(fù)雜，因此這種方式受到一定局限。

三、高分子材料成型加工技術(shù)的創(chuàng)新趨勢(shì)

1.聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備。聚合物反應(yīng)加工技術(shù)是以現(xiàn)雙螺桿擠出機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的，它可以解決其他擠出機(jī)在作為反應(yīng)器出現(xiàn)的問題。國(guó)內(nèi)反應(yīng)成型加工技術(shù)的研究開發(fā)還處于起步階段，但我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展強(qiáng)烈要求聚合物反應(yīng)成型加工技術(shù)要有大的發(fā)展。新設(shè)備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應(yīng)性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。該項(xiàng)新技術(shù)使我國(guó)聚合物反應(yīng)加工技術(shù)處于領(lǐng)先地位，并直接作用于國(guó)內(nèi)高分子化工業(yè)的發(fā)展。

2.以動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工設(shè)備為基礎(chǔ)的新材料制備新技術(shù)。動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工設(shè)備為基礎(chǔ)的新材料主要包括了信息存儲(chǔ)光盤盤基直接合成反應(yīng)成型技術(shù)，聚合物、無(wú)機(jī)物復(fù)合材料物理場(chǎng)強(qiáng)化制備新技術(shù)，熱塑性彈性體動(dòng)態(tài)全硫化制備技術(shù)。

新技術(shù)的創(chuàng)新不僅節(jié)能降耗，前景廣闊，更使得工業(yè)發(fā)展不斷向前。

四、高分子材料成型加工技術(shù)的前景展望

第3篇：高分子材料的應(yīng)用前景范文

關(guān)鍵詞：高分子材料；老化；老化原因；防老化措施

1高分子材料及老化現(xiàn)象

1.1高分子材料簡(jiǎn)述

高分子材料是指與人們生活息息相關(guān)的各種常見的材料，如塑料，橡膠，涂料，薄膜，纖維等。高分子材料被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)，航空，建筑，軍事建設(shè)等多種行業(yè)，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)，同時(shí)也提高了人們的生活水平。但是高分子材料經(jīng)常容易在強(qiáng)光，熱輻射，水浸泡等因素作用下發(fā)生降解，失去其利用價(jià)值。

1.2高分子材料老化

高分子材料的老化由于其特性，使用條件的不同，發(fā)生老化的現(xiàn)象和表現(xiàn)出的現(xiàn)象也有很大不同。有的會(huì)變脆，變色，透明度下降等，也有的會(huì)出現(xiàn)彈性下降，變軟，變粘等。歸納為如下幾個(gè)方面：①外觀變化：高分子材料在外觀上的老化現(xiàn)象主要有：出現(xiàn)污漬，裂縫，斑點(diǎn)，銀紋，粉化，發(fā)粘，收縮，或光學(xué)顏色改變；②物理性能改變：高分子性能在物理性能上老化的現(xiàn)象為：流變形能，溶脹性，溶解性變差，同時(shí)耐熱性，透水性，透氣性，耐寒性等也發(fā)生變化；③力學(xué)性能改變：力學(xué)性能的改變主要包括彎曲強(qiáng)度，剪切強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度，沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能下降。同時(shí)，材料的應(yīng)力松弛，相對(duì)伸長(zhǎng)率等性能也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變；④電性能改變：電性能的改變包括介電常數(shù)，表面電阻，體積電阻，電擊穿強(qiáng)度等電化學(xué)性能的改變。

2引發(fā)高分子材料老化的原因

2.1內(nèi)在因素

2.1.1材料的立體歸整性

分子鍵排列規(guī)整的區(qū)域成為結(jié)晶區(qū)，不規(guī)整的區(qū)域成為非結(jié)晶區(qū)。這兩種區(qū)域的分子排布差異很大，一般材料的老化發(fā)生在非結(jié)晶區(qū)，并逐步往結(jié)晶區(qū)蔓延。因此高分子材料的立體規(guī)整性對(duì)材料的老化會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

2.1.2材料的分子量及其分布

材料的分子量和其分布直接影響了材料的老化性能。分子量分布的寬度影響了端基的數(shù)量，而端基的數(shù)量有決定了材料老化的難易程度。

2.1.3材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)

材料的鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)直接影響了材料的性能。維持高分子材料聚集態(tài)的各分子間力中存在著很多弱鍵力，弱鍵很容易斷裂產(chǎn)生自由基，這種自由基反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)會(huì)使高分子材料極速的發(fā)生老化。

2.1.4材料中的雜質(zhì)

高分子材料的加工合成過程有時(shí)會(huì)引入一些雜質(zhì)，或者殘留一些化學(xué)助劑，這些都能引發(fā)高分子材料的老化。

2.2外在因素

①氧氣：由于氧氣的滲透作用，會(huì)與高分子聚合物上的弱鍵發(fā)生反應(yīng)，引起主鏈結(jié)構(gòu)的變化，從而引發(fā)材料的老化；②溫度：溫度的高低直接影響了高分子的性能和分子的斷鏈速率。材料的溫度越高，鏈運(yùn)動(dòng)速率越快，吸收的能量越多。當(dāng)吸收的能量高于化學(xué)鍵的解離能時(shí)，鏈就會(huì)發(fā)生降解導(dǎo)致集團(tuán)的脫落，使材料老化加劇。而當(dāng)溫度降低到一定程度，會(huì)阻礙鏈的運(yùn)動(dòng)速率，使高分子材料變得更硬，更脆；③濕度：水分子對(duì)材料的老化也有一定的影響。由于水分子的滲透性極強(qiáng)，會(huì)逐漸的滲透入分子間使材料發(fā)生溶脹，從而改變了分子間作用力。因此破壞了材料的聚集態(tài)，發(fā)生了老化現(xiàn)象；④光照：當(dāng)高分子材料吸收的光能高于分子鏈斷鍵的解離能時(shí)，會(huì)使分子鏈發(fā)生破壞，同時(shí)材料的結(jié)構(gòu)也被迫發(fā)生改變，從而使材料的性能發(fā)生了改變，引起老化反應(yīng)；⑤生物老化：在高分子材料的加工合成過程中，會(huì)使用一些助劑，助劑的使用同時(shí)也會(huì)引發(fā)霉菌的產(chǎn)生。霉菌微生物的生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生的分解霉和毒素不僅促使材料的被迫降解和老化，還會(huì)使接觸者接觸后感染到一系列疾病。

3高分子材料的放老化措施

3.1高分子材料的熱老化預(yù)防措施

熱老化預(yù)防措施主要通過改變材料的物理性質(zhì)如溫度。增塑劑是一種應(yīng)用范圍廣泛的降低玻璃化溫度的措施，可以使高分子材料在低溫下保持原狀態(tài)不發(fā)生老化。它包括分子增塑和結(jié)構(gòu)增塑兩種形式。分子增塑是指增塑劑在分子水平上與高分子混溶，從而降低了高分子鏈間的相互作用力，增強(qiáng)了材料的柔順性。

3.2高分子材料的氧老化預(yù)防措施

在高分子材料的加工過程中，加入抗氧化物及含硫，磷有機(jī)化合物等，能夠與過氧自由基發(fā)生反應(yīng)，從而降低或終止老化反應(yīng)進(jìn)程。抗氧化劑包括兩種類型，即自由基分解型和自由基受體型。這兩種自由基抗氧劑協(xié)同作用，共同降低材料的老化速度。

3.3高分子材料的生物老化預(yù)防措施

霉菌是加快高分子材料老化的主要威脅。它能夠在極短的時(shí)間內(nèi)使高分子材料發(fā)生老化。

4結(jié)語(yǔ)

高分子材料的結(jié)構(gòu)是及其復(fù)雜的，其功能眾多。但其存在的老化問題也是亟待人們?nèi)ソ鉀Q的。上文已分析，引起高分子材料老化的因素有很多，其內(nèi)部因素和外部因素共同作用引起高分子材料的結(jié)構(gòu)改變，從而發(fā)生一系列的老化問題。在今后的研究中，必須要加大防老化的措施研究，才能從根本上解決高分子的缺陷。

參考文獻(xiàn)： 

第4篇：高分子材料的應(yīng)用前景范文

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)；探討

【中國(guó)分類法】：G420

隨著我國(guó)對(duì)科技應(yīng)用型人才的需求急劇增加，福建工程學(xué)院將立足于建設(shè)成為優(yōu)秀的科技應(yīng)用型大學(xué)，向社會(huì)和企業(yè)培養(yǎng)輸送優(yōu)秀的科技應(yīng)用型人才?？萍紤?yīng)用型本科人才是介于學(xué)術(shù)型人才和技術(shù)型人才之間的工程應(yīng)用型人才[1], 因此，在課程培養(yǎng)模式上應(yīng)有一定的適應(yīng)培養(yǎng)科技應(yīng)用型人才的方法。原有的培養(yǎng)學(xué)術(shù)型人才的教學(xué)方法不再適應(yīng)現(xiàn)在對(duì)科技應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，迫切需要對(duì)一系列本科課程教學(xué)進(jìn)行改革。《高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程是福建工程學(xué)院材料成型與控制工程專業(yè)中極其重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，通常在本科三年級(jí)上學(xué)期開設(shè)，此門課程構(gòu)建了公共基礎(chǔ)課與專業(yè)課程的一個(gè)橋梁，其教學(xué)成果的優(yōu)劣直接關(guān)系到學(xué)生學(xué)習(xí)其它專業(yè)課程。因此，根據(jù)福建工程學(xué)院辦學(xué)定位和特色，本文將對(duì)《高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)方法的改革進(jìn)行研究與探討。

一 、運(yùn)用實(shí)例激發(fā)專業(yè)激情

對(duì)于剛剛接觸專業(yè)課的大三學(xué)生，專業(yè)興趣對(duì)他們的培養(yǎng)十分重要，專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣一旦產(chǎn)生，對(duì)后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)將會(huì)起到事半功倍的效果。那么，我們?nèi)绾蝸?lái)激發(fā)學(xué)生的這種專業(yè)學(xué)習(xí)興趣呢？可以應(yīng)用身邊高分子材料應(yīng)用的實(shí)例來(lái)激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)激情。例如，食物中的蛋白質(zhì)、淀粉、御寒的棉、麻、絲、毛以及皮革，居住建筑的竹木等都是高分子材料；生活中隨處可見的塑料飲料瓶、一次性塑料杯、各種各樣的塑料玩具、尼龍繩、汽車輪胎等同樣也是高分子材料。目前，形形的高分子材料在各個(gè)方面改變著人們的生活方式及生活環(huán)境，在提高人們生活質(zhì)量方面起著極其重要的作用。高分子材料在逐漸替代傳統(tǒng)的金屬、陶瓷等材料，可以說(shuō)人類正在經(jīng)歷高分子材料時(shí)代[2]。那么，如何去合成制備高分子材料呢？如何去表征及測(cè)試高分子材料的結(jié)構(gòu)及性能呢？如何去加工制備高分子材料制品呢？如何去理解探究高分子材料的合成制備、結(jié)構(gòu)和性能三者之間的關(guān)系呢？帶著這些問題的提出，學(xué)生求知心切，想知道原因，將會(huì)大大激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步去學(xué)習(xí)這門專業(yè)基礎(chǔ)課的興趣。

二 、改革教學(xué)方法與手段

目前，基于電視錄像、幻燈片、多媒體課件等多種形式的教學(xué)方法的采用，不僅提高了教學(xué)過程中的信息傳遞量和教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性、先進(jìn)性、趣味性,又加強(qiáng)了學(xué)生與老師的實(shí)時(shí)交流，從而提升了教學(xué)效果[3]。但對(duì)于應(yīng)用性學(xué)科《高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)》來(lái)說(shuō)，扎實(shí)的理論知識(shí)和良好的實(shí)踐技能二者缺一不可。因此，僅僅靠多媒體教學(xué)還不能夠達(dá)到理想的教學(xué)效果。例如，在對(duì)‘聚合物成型加工’這部分內(nèi)容進(jìn)行講解時(shí)，完全可以把課堂搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生邊參觀注塑成型、擠塑成型、吹塑成型、壓延成型以及發(fā)泡成型等成型設(shè)備，老師邊對(duì)這些設(shè)備的原理，加工方法，適合的高分子材料等進(jìn)行詳細(xì)的講解。這種教學(xué)方法使抽象的理論基礎(chǔ)知識(shí)與形象的實(shí)踐應(yīng)用有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情，而且把課堂所學(xué)的理論知識(shí)達(dá)到學(xué)以致用的效果。

三 、改革實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不僅是《高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程建設(shè)的重要組成部分，而且是培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)、創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力的重要途徑。這對(duì)科技應(yīng)用型本科教育尤為重要。因此，在這門課程的教學(xué)過程中，應(yīng)大力改革實(shí)踐教學(xué)的形式和內(nèi)容。對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，多數(shù)采取老師邊操作邊講解的教學(xué)模式，讓實(shí)驗(yàn)基地變成了僅僅是學(xué)生參觀的地方。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)該充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)基地的功能，讓其不僅是學(xué)生參觀的地方，更是學(xué)生把課堂所學(xué)的理論知識(shí)發(fā)揮的地方，讓學(xué)生有更多的時(shí)間自己動(dòng)手操作學(xué)習(xí)。這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，而且更激發(fā)了其認(rèn)真學(xué)好理論知識(shí)的積極性。另外，可以把教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)與科研項(xiàng)目結(jié)合起來(lái)，加大綜合性、創(chuàng)新性實(shí)踐環(huán)節(jié)的比值，使學(xué)生盡早的進(jìn)入科研實(shí)踐活動(dòng)。在解決工程中出現(xiàn)的實(shí)際問題的同時(shí)，學(xué)生得到了系統(tǒng)的科研實(shí)踐能力的訓(xùn)練，同時(shí)避免了知識(shí)陳舊，緊跟科技應(yīng)用前沿，為學(xué)生畢業(yè)后的社會(huì)工作做好充分的知識(shí)與實(shí)踐能力的準(zhǔn)備。

四 、考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)多元化

傳統(tǒng)的采取開卷或閉卷‘一考定終身’的考核方式已經(jīng)無(wú)法滿足科技應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的需要?？己朔绞脚c成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐應(yīng)用能力為主要目標(biāo)。因此，《高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程應(yīng)采取多元化的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，例如，筆試、課程小論文、實(shí)踐創(chuàng)新課題研究、工程應(yīng)用實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)等。通過筆試重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)與理論知識(shí)的理解能力和應(yīng)用能力，檢測(cè)學(xué)生分析解決問題的能力。通過課程小論文側(cè)重培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用材料知識(shí)、自主創(chuàng)新,并快速有效地獲取分析材料信息資源、撰寫科技論文的能力。通過實(shí)踐創(chuàng)新課題研究考查學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和創(chuàng)新能力，并鍛煉和培養(yǎng)其科學(xué)思考問題的思維習(xí)慣。通過工程應(yīng)用實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)考查學(xué)生利用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過以上多元化的考查方式建立起以素質(zhì)教育為本的考核體系，從而形成有利于培養(yǎng)具有良好綜合能力的科技應(yīng)用型人才的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

小結(jié)

為了良好的適應(yīng)培養(yǎng)科技應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方案，課程教學(xué)改革是一項(xiàng)任務(wù)艱巨、涉及面廣、影響深遠(yuǎn)的系統(tǒng)工程。本文對(duì)《高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程在教學(xué)方法與手段、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)多元化等方面的改革進(jìn)行了初步的探討。強(qiáng)調(diào)教師應(yīng)充分在立足于教材的基礎(chǔ)上對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改革，結(jié)合科技應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方案，注重實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，建立科學(xué)的評(píng)判制度評(píng)定學(xué)生成績(jī)，從而形成培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的人才培養(yǎng)模式。

參考文獻(xiàn)

[1]麥茂生，呂力．市域新建本科院校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建[J]．廣西大學(xué)學(xué)報(bào)：哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版，2008，30(11)：137-141．

第5篇：高分子材料的應(yīng)用前景范文

形狀：上段成錐形，下部是圓柱形。

化學(xué)組成：礦泉水和可樂瓶是用的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET。另外食品包裝塑料瓶材料還有聚丙烯PP，高密度聚乙烯HDPE等。

用途：生活中最常見的就是用塑料瓶裝水了，也就是常見的礦泉水。另外就是可以用塑料瓶裝其他物品，比如說(shuō)實(shí)驗(yàn)室中不能用玻璃瓶裝的試劑有時(shí)必須用塑料瓶裝。塑料瓶的用途有很多很多，生活中到處可以見到塑料瓶。

改進(jìn)措施：可以改進(jìn)塑料瓶的生產(chǎn)工藝，如果能將塑料瓶生產(chǎn)成可自動(dòng)降解的，那么我們的環(huán)境將不會(huì)再有更多的白色污染，這是一個(gè)非常有前景的技術(shù)，如果能夠成功，并且價(jià)格能夠和現(xiàn)在的塑料瓶相當(dāng)，那么塑料瓶的用途可能將大大增加！

2．名稱：一次性紙杯。

形狀：上大下小的錐形形狀。

化學(xué)組成：聚乙烯。

性能：柔軟性好、耐沖擊性能好；耐熱性、耐溶劑性、硬度較差。

用途：最好用于裝冷水，不要裝開水。

改進(jìn)措施：如果選用的材料不好，或加工工藝不過關(guān)，在聚乙烯熱熔或涂抹到紙杯過程中，可能會(huì)氧化為羰基化合物。羰基化合物在常溫下不易揮發(fā)，但在紙杯倒入熱水時(shí)就可能揮發(fā)出來(lái)。它既不環(huán)保，也不健康。還有些一次性紙杯生產(chǎn)商購(gòu)買價(jià)格低廉的紙漿，在生產(chǎn)過程中添加熒光漂白劑，有致癌危險(xiǎn)。建議大家，一次性杯不到萬(wàn)不得已不要使用，如果使用最好裝冷水。

3．洗潔精

形狀：粘稠狀

化學(xué)組成：洗潔精的主要成份是:1表面活性劑；其主要作用是產(chǎn)生泡沫及去污；2、洗滌助劑：常用的原料有氫氧化鈉和檸檬酸鈉；3、增稠劑量：其主要作用是增稠，穩(wěn)泡及去污，常用的原料有6501、6502、氯化鈉；4、防腐劑，其主要作用是殺菌，保持，常用的原料有：苯甲酸鈉、甲基異噻唑啉酮等；5、添加劑，其主要作用是處理水質(zhì)，改善氣味，常用的原料有：1、乙二胺四乙酸二鈉，2、EDTA四鈉

性能：去污性能，去油性能等。

用途：可以用來(lái)清洗碗筷，也可以用來(lái)清洗鞋子或衣服上的污濁等。

4．電冰箱外殼

形狀：長(zhǎng)方體或者不規(guī)則多邊形

化學(xué)組成：塑料，金屬等。

性能：支撐冰箱外形，美觀漂亮及減少冰箱成本等等。

改進(jìn)措施：我們都知道，冰箱在使用一段時(shí)間后外形將不再漂亮美觀，主要是由于塑料經(jīng)過長(zhǎng)期的外置于空氣中可能發(fā)生老化，變色等。如果能將塑料的性能改優(yōu)使其老化速度減緩或者不老化，那么將是一件非常有價(jià)值的進(jìn)步，另外就是和上面一樣，如果做到塑料能夠自動(dòng)降解，那么我們的世界將少了一份白色污染。我們的世界也將變得更加美麗！

5．各種醫(yī)用高分子材料制品

醫(yī)用高分子材料是指可以應(yīng)用于醫(yī)藥的人工合成（包括改性）的高分子材料，一般不包括天然高分子材料、生物高分子材無(wú)機(jī)高分子材料等在內(nèi)。隨著生物科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，越來(lái)越多的高分子材料被用于與人類生命健康息息相關(guān)的各種器官和皮膚的替代材料。

醫(yī)用高分子材料大致可分為機(jī)體外使用與機(jī)體內(nèi)使用兩大類。機(jī)體外用的材科主要是制備醫(yī)療用品。如輸液袋、輸液管、注射器等。輸液袋、管可用衛(wèi)生級(jí)聚氯乙烯制造。由于這些高分子材料成本低、使用方便，現(xiàn)已大量使用。機(jī)體內(nèi)用材料又可分為外科用和內(nèi)科用兩類。外科方面有人工器官、醫(yī)用粘合劑、整形材料等。內(nèi)科用的主要是高分子藥物。所謂高分子藥物，就是具有藥效的低分子與高分子載體相綜合的藥物，它具有長(zhǎng)效、穩(wěn)定的特點(diǎn)。

歸納起來(lái)，一個(gè)具備了以下七個(gè)方面性能的材料，可以考慮用作醫(yī)用材料。

第6篇：高分子材料的應(yīng)用前景范文

關(guān)鍵詞：導(dǎo)熱填料；熱導(dǎo)率；絕緣高分子材料；應(yīng)用

填充型導(dǎo)熱絕緣高分子材料通常就是在普通的絕緣高分子材料當(dāng)中加入適量的導(dǎo)熱填料，借助導(dǎo)熱填料之間相互的作用在體系當(dāng)中會(huì)形成與網(wǎng)狀或者是鏈狀導(dǎo)熱網(wǎng)對(duì)其導(dǎo)熱的性能進(jìn)行有效的改進(jìn)和完善，這種材料在材料合成和加工的過程中會(huì)改變分子和鏈節(jié)結(jié)構(gòu)，從而獲得導(dǎo)熱分子結(jié)構(gòu)，當(dāng)前，國(guó)外的高導(dǎo)熱絕緣高分子下料主要是填充型的材料，能夠有效的提高絕緣系統(tǒng)自身的導(dǎo)熱性能。

1 氮化物填料極其應(yīng)用分析

氮化物填料中主要由氮化鋁、氮化硼和氮化硅等物質(zhì)，這種物質(zhì)自身具有非常高的導(dǎo)熱率，同時(shí)，其還具備非常強(qiáng)的點(diǎn)絕緣性能，和耐高溫的特性，所以這種材料也得到了十分廣泛的應(yīng)用。氮化鋁通常是以四面體為單位結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的共價(jià)鍵化合物，其自身具備六方晶體，此外在導(dǎo)熱系數(shù)方面也相對(duì)較高，是一種白色或者是灰白色的晶體，這種材料本身具有非常好的力學(xué)性能，介電性能下降也不是非常的明顯，此外氮化鋁在吸潮之后會(huì)和水發(fā)生分解反應(yīng)，水解所產(chǎn)生的氫氧化鋁會(huì)使得導(dǎo)熱通路出現(xiàn)中斷的問題，這樣也就對(duì)聲子的傳遞構(gòu)成了一定不利的影響，所以產(chǎn)品自身的導(dǎo)熱率比較低。如果只是采用氮化鋁完成填充過程，就能夠體現(xiàn)出非常高的導(dǎo)熱率，但是體系粘度會(huì)呈顯著的上升的趨勢(shì)，這樣一來(lái)也對(duì)其推廣和應(yīng)用產(chǎn)生了較為不利的影響。

氮化硼在結(jié)構(gòu)上是一種六方晶系的層狀結(jié)構(gòu)，其在結(jié)構(gòu)上和石墨有著非常強(qiáng)的相似度，熱膨脹系數(shù)也不是很高，熱穩(wěn)定性很好，但是其在價(jià)格上也相對(duì)比較高，雖然熱導(dǎo)率比較高，填充之后粘度會(huì)在短時(shí)間之內(nèi)上升，這樣也對(duì)材料的應(yīng)用構(gòu)成了一定不利的影響。

氮化硅通常就是采用人工合成的方式將硅和氮元素組合到一起的新型材料，這種材料主要有α和β兩種類型的晶體，都是六方晶體的形式，因?yàn)棣?Si3N4的晶體顆粒當(dāng)中含有晶格應(yīng)力，自由能比β相更高，因此在穩(wěn)定性上并不是很好，β-Si3N4結(jié)構(gòu)當(dāng)中不蹲在晶格應(yīng)力，所以用這種物質(zhì)當(dāng)作填充材料能夠形成顆粒網(wǎng)絡(luò)，這樣也就使得熱導(dǎo)率有了十分顯著的提升，在這樣的情況下，其也具備非常好的力學(xué)性能，在生產(chǎn)的過程中βSi3N4應(yīng)用更為廣泛。研究人員將納米氮化硅為熱導(dǎo)材料來(lái)制作充硅橡膠。制成的橡膠具有非常好的熱導(dǎo)性能、物理性能和加工的性能。

2 氧化物填料應(yīng)用分析

氧化物填料比較常見的有氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅等物質(zhì)。在實(shí)際的應(yīng)用中，其具有非常好的導(dǎo)熱能力，電熱絕緣的性能也得到了非常顯著的改善，氧化物填料主要是采用與氮化物填料相結(jié)合的方式來(lái)完成絕緣高分子材料的填充處理，這樣就可以十分有效的提升材料自身的導(dǎo)熱效率，確保電性能具有非常強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而是的生產(chǎn)的成本降到最低的水平。

針狀的氧化鋁在價(jià)格上存在著非常大的優(yōu)勢(shì)，但是其填充量不不是很大，在液體硅膠當(dāng)中，普通的針狀氧化鋁最大的填充量是300份，所以產(chǎn)品的導(dǎo)熱效率會(huì)受到一定的限制，球形的氧化鋁填充量非常大沒在液體硅膠當(dāng)中，其填充量能夠達(dá)到600-800份，同時(shí)其所得到的產(chǎn)品價(jià)格要比其他的方式更高。在研究中發(fā)現(xiàn)，采用氧化鋁當(dāng)作導(dǎo)熱填充料對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行填充，其填充量達(dá)到9成的時(shí)候，其所制得的多層線路印制板熱導(dǎo)率非常高。

氧化鎂的價(jià)格低，在空氣中易吸潮，增粘性較強(qiáng)，不能大量填充，且耐酸性差，很容易被酸腐蝕，限制了其在酸性環(huán)境中的應(yīng)用。研究人員以MgO（40-325目）為導(dǎo)熱填料共混填充聚苯硫醚（PPS），發(fā)現(xiàn)MgO填充量為80%時(shí)，PPS復(fù)合材料的熱導(dǎo)率達(dá)到3.4W/（m?K），并保持較好的力學(xué)性能和電絕緣性能。

氧化鋅的粒徑及均勻性很好，適合生產(chǎn)導(dǎo)熱硅脂，但其熱導(dǎo)率偏低，不適合生產(chǎn)高導(dǎo)熱產(chǎn)品；質(zhì)輕，增粘性較強(qiáng)，也不適合灌封。

3 碳化物填料及其應(yīng)用

碳化物填料主要是碳化硅和碳化硼填料。碳化硅（SiC）是一種共價(jià)鍵很強(qiáng)的化合物，常見的有六方晶系的α-SiC和立方晶系的β-SiC，類似金剛石結(jié)構(gòu)。碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性能良好、抗沖擊等特性，同時(shí)具有熱導(dǎo)率高、抗氧化、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在微電子工業(yè)中常用于封裝材料中。但是碳化硅在合成過程中產(chǎn)生的碳和石墨難以去除，導(dǎo)致產(chǎn)品純度較低，電導(dǎo)率高，限制了其在絕緣性能要求高的材料中的應(yīng)用；而且其密度大，在有機(jī)硅類膠中易沉淀分層。

研究人員以SiC為導(dǎo)熱填料來(lái)填充環(huán)氧，發(fā)現(xiàn)納米SiC能夠促進(jìn)環(huán)氧樹脂的固化，SiC粒子更易在樹脂體系內(nèi)部形成導(dǎo)熱通路或者導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，減少環(huán)氧樹脂內(nèi)部空隙率，提高了材料的力學(xué)及導(dǎo)熱性能。碳化硼（B4C）是一種耐火材料和超硬材料，熱導(dǎo)率很高，但價(jià)格昂貴，在絕緣高分子材料中應(yīng)用不是很廣泛。還有一些研究人員以碳化硼為導(dǎo)熱填料來(lái)填充天然橡膠材料，發(fā)現(xiàn)碳化硼的加入可以提高天然橡膠的熱擴(kuò)散系數(shù)，且天然橡膠的熱擴(kuò)散系數(shù)經(jīng)過老化后也有所提高。

4 混雜填料的應(yīng)用

將不同種類的填料按一定比例配合使用，可以充分發(fā)揮單一填料的特點(diǎn)，由于混雜效應(yīng)，不但可以提高熱導(dǎo)率，還可降低成本。研究人員將BN、AlN、MgO按照3∶2∶5的比例混合，再與聚醚酮、聚酰亞胺的二甲基甲酰胺溶液共混，結(jié)果發(fā)現(xiàn)模塑物具有較高的導(dǎo)熱性能。還有研究人員用不飽和聚酯、固化劑、玻璃纖維、A1N粉末、CaCO3、硅烷偶聯(lián)劑等混合加工制備成滿足電器.外殼使用要求的導(dǎo)熱高分子材料，其熱導(dǎo)率可提高到1.13W/（mK），且其力學(xué)性能也較好。研究人員將不飽和聚醋、固化劑、玻璃纖維、A1N粉末、MgO，CaCO3、硅烷偶聯(lián)劑等混合，制得材料的熱導(dǎo)率為1.13W/（mK），可用于電器設(shè)備和儀器外殼。

在導(dǎo)熱絕緣高分子材料的成型過程中，溫度、壓力、時(shí)間等因素會(huì)影響體系的綜合性能，因此需選擇合適的工藝方法，使導(dǎo)熱絕緣高分子材料的綜合性能最優(yōu)化。

結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)的機(jī)械、電子和電氣等領(lǐng)域都得到了高度的發(fā)展，這樣一來(lái)也就給導(dǎo)熱絕緣高分子材料提出了更為嚴(yán)格的要求，熱導(dǎo)率高同時(shí)在綜合性能上也有著上佳表現(xiàn)的導(dǎo)熱絕緣高分子材料是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要的趨勢(shì)，這類材料的應(yīng)用會(huì)使得我國(guó)的很多領(lǐng)域有更好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

第7篇：高分子材料的應(yīng)用前景范文

隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展，塑料產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用到人們的生活當(dāng)中，給人類帶來(lái)了許多的便利，與此同時(shí)，由于人們對(duì)其大量需求致使廢棄物中的塑料越來(lái)越多，這對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。因而，現(xiàn)在許多科學(xué)家都在尋找新的環(huán)境友好型材料。其中生物可降解高分子材料就屬于環(huán)境友好型材料，這其中最受人們關(guān)注的就是聚乳酸（PLA），具有良好的生物降解性，在微生物作用下分解為二氧化碳和水，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成危害。人們之所以選擇聚乳酸作為環(huán)境友好型材料來(lái)研究，是因?yàn)榫廴樗峋哂袕?qiáng)度高，透明性好，生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域，包括醫(yī)用、包裝、紡織等。但是由于其結(jié)晶性能差，脆性大等缺點(diǎn)，使其在某些性能方面存在嚴(yán)重的不足，這就嚴(yán)重限制了聚乳酸的應(yīng)用[1]。為了使聚乳酸能夠更好的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，研究者們對(duì)其進(jìn)行表面改性，使其性能得到改善，能夠得到更好的應(yīng)用。

1.生物可降解高分子材料

生物可降解高分子材料是環(huán)境友好型材料中最重要的一類。它是指在一定條件下，一定的時(shí)間內(nèi)，能被細(xì)菌、真菌、霉菌、藻類等微生物或其分泌物在酶或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的一類高分子材料。由于其具有無(wú)毒、生物降解及良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，生物降解高分子被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、一次性用品、農(nóng)業(yè)、包裝衛(wèi)生等領(lǐng)域。按照來(lái)源的不同，可將其分為天然可降解高分子和人工合成可降解高分子兩大類。

天然可降解高分子：有淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等，這類高分子可以自然生長(zhǎng)，并且降解后的產(chǎn)物沒有毒性，但是這類高分子大多不具備熱塑性，加工起來(lái)困難，因此不常單獨(dú)使用，只能與其它高分子材料摻混使用。

人工合成可降解高分子：有聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚乙烯醇、聚己二酸乙二酯等。這類聚酯的主鏈大多為脂肪族結(jié)構(gòu)單元，通過酯鍵相連接，主鏈比較柔軟，容易被自然界中微生物分解。與天然可降解高分子材料相比較，人工合成可降解高分子材料可以在合成時(shí)通過控制溫度等條件得到不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，從而對(duì)材料物理性能進(jìn)行調(diào)控，并且還可以通過化學(xué)或物理的方法進(jìn)行改性[2]。

在以上眾多的天然可降解高分子材料和人工合成可降解高分子材料中，天然可降解高分子材料加工困難，成本高，不被人們選中，因此，人們把目光集中在了人工合成可降解高分子材料中，這其中聚乳酸具有其良好的生物相容性、生物可降解性、優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度和剛性等性能，在諸多人工合成可降解高分子材料中脫穎而出，被人們所選中。

2. 聚乳酸材料

在人工合成可降解高分子材料中，聚乳酸是近年來(lái)最受研究者們關(guān)注的一種。它是一種生物可降解的熱塑性脂肪族聚酯，是一種無(wú)毒、無(wú)刺激性，具有良好生物相容性、強(qiáng)度高、可塑性加工成型的生物降解高分子材料。合成聚乳酸的原料可以通過發(fā)酵玉米等糧食作物獲得，因此它的合成是一個(gè)低能耗的過程。廢棄的聚乳酸可以自行降解成二氧化碳和水，而且降解產(chǎn)物經(jīng)光合作用后可再形成淀粉等物質(zhì)，可以再次成為合成聚乳酸的原料，從而實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)[3]。因此，聚乳酸是一種完全具備可持續(xù)發(fā)展特性的高分子材料，在生物可降解高分子材料中占有重要地位。迄今為止，學(xué)者們對(duì)聚乳酸的合成、性質(zhì)、改性等方面進(jìn)行了深入的研究。

2.1聚乳酸的合成

聚乳酸以微生物發(fā)酵產(chǎn)物-乳酸為單體進(jìn)行化學(xué)合成的，由于乳酸是手性分子，所以有兩種立體結(jié)構(gòu)。

聚乳酸的合成方法有兩種；一種是通過乳酸直接縮合；另一種是先將乳酸單體脫水環(huán)化合成丙交酯，然后丙交酯開環(huán)聚合得到聚乳酸[4]。

2.1.1直接縮合[4]

直接合成法采用高效脫水劑和催化劑使乳酸低聚物分子間脫水縮合成聚乳酸，是直接合成過程，但是縮聚反應(yīng)是可逆反應(yīng)，很難保證反應(yīng)正向進(jìn)行，因此不易得到高分子量的聚乳酸。但是工藝簡(jiǎn)單，與開環(huán)聚合物相比具有成本優(yōu)勢(shì)。因此目前仍然有大量圍繞直接合成法生產(chǎn)工藝的研究工作，而研究重點(diǎn)集中在高效催化劑的開發(fā)和催化工藝的優(yōu)化上。目前通過直接聚合法已經(jīng)可以制備具有較高分子量的聚乳酸，但與開環(huán)聚合相比，得到的聚乳酸分子量仍然偏低，而且分子量和分子量分布控制較難。

2.1.2丙交酯開環(huán)縮合[4]

丙交酯的開環(huán)聚合是迄今為止研究較多的一種聚乳酸合成方法。這種聚合方法很容易實(shí)現(xiàn)，并且制得的聚乳酸分子量很大。根據(jù)其所用的催化劑不同，有陽(yáng)離子開環(huán)聚合、陰離子開環(huán)聚合和配位聚合三種形式。（1）陽(yáng)離子開環(huán)聚合只有在少數(shù)極強(qiáng)或是碳鎓離子供體時(shí)才能夠引發(fā)，并且陽(yáng)離子開環(huán)聚合多為本體聚合體系，反應(yīng)溫度高，引發(fā)劑用量大，因此這種聚合方法吸引力不高；（2）陰離子開環(huán)聚合的引發(fā)劑主要為堿金屬化合物。反應(yīng)速度快，活性高，可以進(jìn)行溶液和本體聚合。但是這種聚合很難制備高分子量的聚乳酸；（3）配位開環(huán)聚合是目前研究最深的，也是應(yīng)用最廣的。反應(yīng)所用的催化劑主要為過渡金屬的氧化物和有機(jī)物，其特點(diǎn)為單體轉(zhuǎn)化率高，副反應(yīng)少，易于制備高分子量的聚乳酸。但是開環(huán)聚合有一個(gè)缺點(diǎn)，所使用的催化劑有一定的毒性，所以目前尋找生物安全性高的催化劑成為配位開環(huán)聚合研究的重要方向。

2.2聚乳酸的性質(zhì)

由于乳酸單體具有旋光性，因此合成的聚乳酸具有三種立體構(gòu)型：左旋聚乳酸（PLLA）、右旋聚乳酸（PDLA）和消旋聚乳酸（PDLLA）。其中PLLA和PDLLA是目前最常用，也是最容易制備的。PLLA是半結(jié)晶型聚合物，具有良好的強(qiáng)度和剛性，但是其缺點(diǎn)是抗沖擊性能差，易脆性斷裂。而PDLLA是無(wú)定形的透明材料，力學(xué)性能較差[5]。

雖然聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性、優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度和阻隔性，但是聚乳酸作為材料使用時(shí)有明顯的不足之處；韌性較差并且極易彎曲變形，結(jié)晶度高，降解周期難以控制，熱穩(wěn)定性差，受熱易分解，價(jià)格昂貴等。這些缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了聚乳酸的應(yīng)用與發(fā)展[6]。因此，針對(duì)聚乳酸樹脂原料進(jìn)行改性成為聚乳酸材料在加工和應(yīng)用之前必不可少的一道工序。

2.3聚乳酸的改性

針對(duì)聚乳酸的以上缺點(diǎn)，研究者們對(duì)其進(jìn)行了增韌改性、增強(qiáng)改性和耐熱改性，用以改善聚乳酸的韌性和抗彎曲變形能力，提高熱穩(wěn)定性，進(jìn)一步增強(qiáng)聚乳酸材料。

2.3.1增韌改性

在常溫下聚乳酸是一種硬而脆的材料，在用于對(duì)材料要求高的領(lǐng)域，需要對(duì)其進(jìn)行增韌改性。增韌改性主要分為共混和共聚兩種方法。但是由于共聚法在聚乳酸的聚合過程中工藝比較復(fù)雜，并且生產(chǎn)成本高，因此在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，主要用共混法來(lái)改善聚乳酸的韌性。共混法是將兩種或兩種以上的聚合物進(jìn)行混合，通過聚合物各組分性能的復(fù)合達(dá)到改性目的[7]。為了拓展聚乳酸材料在工程領(lǐng)域的用途，研究者們常采用將聚乳酸與其它高聚物共混，這樣一方面能夠改善聚乳酸的力學(xué)性能和成型加工性能，另一方面也為獲得新型的高性能高分子共混材料提供了有效途徑。

增韌改性所用的共混法工藝比較簡(jiǎn)便，成本相應(yīng)低一些，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中更加實(shí)用。不過受到聚乳酸本身的硬質(zhì)和高模量限制，共混法改性目前主要方向?yàn)樵鲰g、調(diào)控親水性和降解能力。

2.3.2增強(qiáng)改性

聚乳酸本身為線型聚合物，分子鏈中長(zhǎng)支鏈比較少，這就使聚乳酸材料的強(qiáng)度在一些場(chǎng)合滿足不了使用的要求。因此要對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)改性，使其強(qiáng)度達(dá)到要求。目前主要采用了玻璃纖維增強(qiáng)、天然纖維增強(qiáng)、納米復(fù)合和填充增強(qiáng)等技術(shù)來(lái)對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性，用以提高聚乳酸材料的力學(xué)性能[7]。

目前，植物纖維和玻璃纖維對(duì)增強(qiáng)聚乳酸的力學(xué)性能效果相差不大，但是植物纖維價(jià)格低廉，并且對(duì)環(huán)境友好，因而成為對(duì)聚乳酸進(jìn)行增強(qiáng)改性的常見材料。而填充增強(qiáng)引入了與聚合物基體性質(zhì)完全不同的無(wú)機(jī)組分并且綜合性能提升明顯，因此受到廣泛的關(guān)注。這其中，以納米填充最有成效，填充后可以全面提升聚乳酸的熱穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度、氣體阻隔性、阻燃性等多種性能。此外，聚乳酸具有生物相容性和可降解的特性，因此用做人體骨骼移植、骨骼連接銷釘?shù)柔t(yī)學(xué)材料。

2.3.3耐熱改性

耐熱性差是生物降解高分子材料共有的缺點(diǎn)。聚乳酸的熔點(diǎn)比較低，因此它在高溫高剪切作用下易發(fā)生熱降解，導(dǎo)致分子鏈斷裂，分子量降低，成型制品性能下降。因此需要對(duì)聚乳酸進(jìn)行耐熱改性，用以提高其加工性能，通常采用嚴(yán)格干燥、純化和封端基等方式提高其熱穩(wěn)定性[8]。目前，添加抗氧劑是提高聚合物耐熱性的常用方法，除了采用添加改性或與其它樹脂共混改性來(lái)提高聚乳酸耐熱性，還可以通過拉伸并熱定型的方法提高聚乳酸的耐熱性，與此同時(shí)，還可以改善其聚乳酸復(fù)合材料韌性和強(qiáng)度。在紡織、包裝業(yè)等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用。

從上述幾種改性結(jié)果來(lái)看，與聚乳酸相比，改性后的聚乳酸復(fù)合材料綜合性能等方面都得到了全面的提升，在醫(yī)學(xué)、紡織、包裝業(yè)等領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。因此，聚乳酸復(fù)合材料得到了人們的喜愛與關(guān)注，并逐漸將人們的生活與之緊緊聯(lián)系在了一起。成為國(guó)內(nèi)外研究者所要研究的重點(diǎn)對(duì)象。

3.聚乳酸復(fù)合材料及研究進(jìn)展

3.1聚乳酸復(fù)合材料

經(jīng)過改性劑改性過的聚乳酸復(fù)合材料是一種新型復(fù)合材料，它是以聚乳酸為基體，在其中加入改性劑混合用各種方式復(fù)合而成的。同時(shí)它具備與聚乳酸相同的無(wú)毒、無(wú)刺激性、良好的生物相容性等性質(zhì)，但是在性能方面要都優(yōu)于聚乳酸。聚乳酸復(fù)合材料在柔順性、伸長(zhǎng)率、力學(xué)、電、熱穩(wěn)定性等方面都表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，目前已經(jīng)將其應(yīng)用與醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、紡織、包裝業(yè)和組織工程等[9]領(lǐng)域，應(yīng)用非常廣泛。

聚乳酸復(fù)合材料可以在微生物的作用下分解為二氧化碳和水，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成任何的危害，加上其在各個(gè)方面都具有優(yōu)異的性能，可以用于各個(gè)領(lǐng)域。因此成為了新一代的環(huán)境友好型材料被國(guó)內(nèi)外的研究者們廣泛關(guān)注。目前，就聚乳酸復(fù)合材料的研究，國(guó)內(nèi)外研究者們都取得了一定的成果和進(jìn)展。

3.2聚乳酸復(fù)合材料研究進(jìn)展

由于聚乳酸作為生物相容，可降解環(huán)境友好材料，存在著結(jié)晶速度慢、結(jié)晶度低、脆性大等缺陷，將需要與具有優(yōu)異導(dǎo)電、導(dǎo)熱、力學(xué)性能，生物相容性等優(yōu)點(diǎn)的填料復(fù)合進(jìn)行填充改性[10]。這個(gè)方法成為目前國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。對(duì)于聚乳酸復(fù)合材料的研究以下是國(guó)內(nèi)外研究者的研究進(jìn)展。

盛春英[1]通過溶液共混法制備了聚乳酸/碳納米管復(fù)合物，用紅外光譜和DSC研究了復(fù)合材料的等溫結(jié)晶和非等溫結(jié)晶性能，重點(diǎn)研究了CNTs的種類、管徑、管長(zhǎng)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及聚乳酸分子量對(duì)復(fù)合物結(jié)晶性能的影響，以及等溫結(jié)晶對(duì)復(fù)合材料拉伸性能的影響。

范麗園[2]將左旋聚乳酸和納米羥基磷灰石用含有親水基團(tuán)的JMXRJ改性劑，通過溶液共混法，加強(qiáng)兩者親水性能和結(jié)合能力。以碳纖維為增強(qiáng)體，制備出碳纖維增強(qiáng)改性PLLA基復(fù)合材料。并分析其化學(xué)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶行為、熱性能以及等溫結(jié)晶時(shí)晶球變化。

張東飛等[3]人介紹了碳納米管制備的三種方法，即石墨電弧法、化學(xué)氣相沉積法和激光蒸發(fā)法，并闡述了碳納米管導(dǎo)熱基本機(jī)理，對(duì)碳納米管應(yīng)用于復(fù)合材料熱傳導(dǎo)性能進(jìn)行了研究與展望。

趙媛媛[4]采用溶液超聲法，選用多壁碳納米管作為填充物，制備聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行改性研究。以碳納米管化學(xué)修飾及百分含量的變化對(duì)其在PLLA基體中的分散性、形態(tài)、結(jié)晶行為、力學(xué)性能和水解行為的影響為主要研究對(duì)象。

張凱[5]通過對(duì)有效的碳納米管分布對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)電性能進(jìn)行研究。并重點(diǎn)從形態(tài)調(diào)控角度，調(diào)節(jié)碳納米管在高分子基體中的有效分布，構(gòu)建了高效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。并從晶體排斥、相態(tài)演變、隔離的角度，設(shè)計(jì)三種不同形態(tài)的導(dǎo)電聚乳酸/復(fù)合材料，降低了材料的導(dǎo)電逾滲值。

馮江濤[6]通過采用混酸處理、表面活性劑修飾和表面接枝三種方法對(duì)對(duì)碳納米管表面進(jìn)行修飾，利用溶劑蒸發(fā)法制備聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料，采用紅外吸收光譜、拉曼光譜、偏光顯微鏡、透射電鏡、掃描電鏡、差示掃描量熱分析儀對(duì)復(fù)合材料的表面形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和總結(jié)。

李艷麗[7]通過混合強(qiáng)酸酸化與馬來(lái)酸酐接枝相結(jié)合，對(duì)碳納米管表面修飾，增強(qiáng)了碳納米管與聚乳酸之間的界面相互作用，獲得了碳納米管分散均勻的聚乳酸/碳納米管納米復(fù)合材料。并且研究不同條件下碳納米管對(duì)聚乳酸結(jié)晶行為的影響，發(fā)現(xiàn)碳納米管對(duì)聚乳酸的結(jié)晶有明顯的異相成核作用。

許孔力等[8]人通過溶液復(fù)合的方法制備聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料，并對(duì)其力學(xué)性能和電學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究，而且對(duì)復(fù)合材料的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

李玉[9]通過將聚乳酸與具有優(yōu)異導(dǎo)電、導(dǎo)熱、力學(xué)性能、生物相容性的碳基納米填料進(jìn)行填充改性。考察了靜電紡絲參數(shù)對(duì)聚乳酸纖維的形貌影響，并且考察了不同含量的碳納米管對(duì)復(fù)合纖維形貌和結(jié)構(gòu)的影響。此外，還對(duì)靜電紡絲和溶液涂膜制備工藝對(duì)復(fù)合材料性能影響。

趙學(xué)文[10]通過將碳納米粒子引入聚合物共混體系實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料的功能化與高性能化。并且他們提出一種基于反應(yīng)性碳納米粒子的熱力學(xué)相容策略，有效的提高了不相容共混物的界面粘附力，增強(qiáng)了材料的力學(xué)性能，同時(shí)賦予了導(dǎo)電等功能。

Mosab Kaseem等[11]人通過熱、機(jī)械、電氣和流變性質(zhì)對(duì)聚乳酸基質(zhì)中碳納米管的類型、縱橫比、負(fù)載、分散狀態(tài)和排列的依賴性。對(duì)不同性能的研究表明，碳納米管添加劑可以提高聚乳酸復(fù)合材料的性能。

Mainak Majumder等[12]人通過對(duì)聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料制備和表征方面的研究，

綜述有關(guān)碳納米管在聚乳酸基質(zhì)中分散的有效參數(shù)。并且將聚乳酸與不同材料結(jié)合用來(lái)改變其性能。

Wenjing Zhang等[13]人通過溶液共混制備了一系列PLLA/碳納米管復(fù)合材料。測(cè)試了形態(tài)，機(jī)械性能和電性能。通過研究發(fā)現(xiàn)隨著碳納米管含量達(dá)到其滲透閾值，PLLA/碳納米管復(fù)合材料的體積電阻降低了十個(gè)數(shù)量級(jí)。通過光學(xué)顯微鏡圖像顯示了納米復(fù)合材料的球晶形態(tài)，用差示掃描量熱法（DSC）測(cè)量，其結(jié)果顯示，隨著碳納米管含量的增加，冷結(jié)晶溫度升高。

Eric D等[14]人通過研究在半結(jié)晶聚合物碳納米管復(fù)合材料中，碳納米管被視為可以影響聚合物結(jié)晶的成核劑。但是，由于碳納米管的復(fù)雜性。不同的手性，直徑，表面官能團(tuán)，使用的表面活性劑和樣品制備過程可能會(huì)影響復(fù)合材料結(jié)晶。研究了半晶復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，形態(tài)和相關(guān)應(yīng)用。簡(jiǎn)要介紹聚合物中的結(jié)晶和線性成核。使用溶液結(jié)晶方法揭示了界面結(jié)構(gòu)和形態(tài)。

Kandadai等[15]人通過拉曼光譜分析表明PLLA和碳納米管之間的相互作用主要通過疏水的C-CH3官能團(tuán)發(fā)生。復(fù)合材料的直流電導(dǎo)率隨碳納米管負(fù)載的增加而增加。導(dǎo)電的碳納米管增強(qiáng)的生物相容性聚合物復(fù)合材料可以潛在地用作新一代植入物材料，從而刺激細(xì)胞生長(zhǎng)和通過促進(jìn)物理電信號(hào)傳遞來(lái)使組織再生。

從以上國(guó)內(nèi)外研究者的研究進(jìn)展中，可以看到，大部分的研究者都是通過溶液共混的方法制備聚乳酸復(fù)合材料，這種方法對(duì)于國(guó)內(nèi)外的研究者們來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)便可靠。并且他們將制備好后的聚乳酸復(fù)合材料通過紅外光譜、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、差示掃描量熱、拉曼光譜和偏光顯微鏡等手段進(jìn)行其結(jié)構(gòu)和性能的觀察和分析，發(fā)現(xiàn)聚乳酸復(fù)合材料的性能在各個(gè)方面都有顯著的提高，并且可以應(yīng)用與各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用前景非常廣闊。聚乳酸復(fù)合材料作為新一代性能全面的環(huán)境友好型材料，國(guó)內(nèi)外的研究者們對(duì)聚乳酸復(fù)合材料的研究還在進(jìn)行著，并且對(duì)于它的發(fā)展都有很高的期待。

4.本課題的研究思路及研究?jī)?nèi)容

4.1 研究思路

聚乳酸作為可降解生物材料，同時(shí)又具有生物相容性，力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。碳納米管則具有良好的生物相容性，功能性等優(yōu)點(diǎn)。將兩種材料復(fù)合可以進(jìn)一步改善聚乳酸結(jié)晶性能、力學(xué)性能、賦予其導(dǎo)電性。

對(duì)于聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料的制備可以通過共混法、原位聚合及靜電紡絲法來(lái)制備，目前通常采用溶劑揮發(fā)法制備聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料。通過拉曼光譜、電子能譜、掃描電子顯微鏡、示差掃描量熱來(lái)測(cè)定其結(jié)合能、材料表面形貌以及結(jié)晶、熔融溫度等方面進(jìn)行觀察分析。

第8篇：高分子材料的應(yīng)用前景范文

[關(guān)鍵字]PLA骨釘；生物可降解材料；金屬合金材料；內(nèi)置骨固定材料；二次手術(shù)；并發(fā)癥

[ABSTRACT]In biomedical polymer material field, biodegradable materials increasingly attracted people’s attention. Biocompatibility, no need to reoperation of biodegradable materials bone-screw was becoming hotspot. This paper reviews the bone-screw materials by metal alloy to biodegradable materials, and the development of the PLA’s performance and modification, currently PLA bone-screw research achievements.

[Key words]PLA bone-screw； biodegradable materials；metal alloy materials；the field of medicine； a second surgery； complications

1綜述

骨釘是一種骨內(nèi)固定物，具有固定、維持骨折處的穩(wěn)定的作用。[1]骨折愈合的基本病理過程包括骨折局部血腫機(jī)化、骨痂形成和骨塑形成3個(gè)階段。根據(jù)Wolf定律，生物學(xué)骨折固定的要求為：在骨折愈合早期使骨斷端堅(jiān)強(qiáng)固定；在骨痂形成期（臨床愈合期）使骨折斷端有微動(dòng)；在骨折臨床愈合后進(jìn)入骨塑形期，骨折局部應(yīng)有應(yīng)力通過等。[2]即骨折內(nèi)固定物必須具有在骨折處最小移動(dòng)的幾何對(duì)齊、傳遞壓力功能和避免過度拉或剪切應(yīng)力通過的作用。

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，對(duì)材料的性能提出了復(fù)雜而嚴(yán)格的多功能要求，這是大多數(shù)金屬材料和無(wú)機(jī)材料難以滿足的；而合成高分子材料與生物體（天然高分子）則有著極其相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，具有良好的物理－機(jī)械性能，一定的生物相容性及簡(jiǎn)便的生產(chǎn)、加工成型特性，使其在生物醫(yī)用領(lǐng)域占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。其中，生物可降解高分子最引人注目。因?yàn)獒t(yī)用高分子除具有一定的強(qiáng)度、剛度、韌性及生物學(xué)相容性外，還必須具備一定的生物降解性，以便被生物體內(nèi)吸收或排泄，可以免除患者需二次手術(shù)的痛苦。[3]骨釘也由原來(lái)的金屬合金骨釘向生物可降解材料骨釘發(fā)展。

1.1骨釘材料的發(fā)展

60年代初，骨折部位的內(nèi)固定并不是用骨釘，而是用骨水泥粘接。初期的骨水泥是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），PMMA生物穩(wěn)定，如果固定失敗，將很難從骨中除去而對(duì)人體產(chǎn)生不良影響。于是發(fā)展了非骨水泥方法用螺釘代替粘接，以求早期固定，一旦待新生骨向預(yù)留孔隙間生長(zhǎng)達(dá)到一足應(yīng)力要求后，金屬螺釘將被取出。[4]以金屬螺釘作為骨的內(nèi)固定物標(biāo)志著固定的誕生。重點(diǎn)介紹骨釘材料的兩種類型。

1.1.1金屬型

金屬合金材料（不銹鋼、鈷基合金、鈦合金等）骨釘具有良好的力學(xué)性能，能實(shí)現(xiàn)早期的堅(jiān)強(qiáng)固定，尤其是承受重力的骨，療效可靠。但其有三個(gè)顯著的缺點(diǎn)：①由于金屬合金材料骨釘?shù)牧W(xué)性能和人體致密骨的不匹配，而且其力學(xué)性能不能隨骨折愈合過程而動(dòng)態(tài)變化，出現(xiàn)了醫(yī)學(xué)上的“應(yīng)力遮擋效應(yīng)”，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松或自身骨退化，影響骨愈合后的強(qiáng)度。[5]②這種金屬合金材料材質(zhì)決定了其長(zhǎng)期埋入人體組織體液內(nèi)，易于電解磨損和腐蝕，導(dǎo)致局部的炎癥反應(yīng)和組織壞死。③金屬合金材料骨釘需要進(jìn)行二次去除手術(shù)，增加患者經(jīng)濟(jì)、心理及身體上的負(fù)擔(dān)。

90年代初，生物陶瓷引起了人們的重視。在骨釘領(lǐng)域也得到了應(yīng)用。在金屬合金材料骨釘表面涂上一層Al2O3或ZrO2陶瓷涂層，其隔絕了金屬與骨組織等直接，避免了上述金屬合金材料骨釘?shù)那皟蓚€(gè)缺點(diǎn)。而且含有人體骨組織等形成的化學(xué)元素成分的陶瓷涂層直接和骨組織等形成了礦化物的結(jié)合，對(duì)生物相容性差的金屬合金材料骨釘意義重大。

非晶金剛石涂層具有優(yōu)良的耐用性，即使一些骨釘被安裝了很多次也沒有明顯的分層。由于涂層的惰性和生物多樣性使得機(jī)體產(chǎn)生最低限度的反應(yīng)，提高骨連接的速率。

無(wú)論是生物陶瓷涂層，還是非晶金剛石涂層，這些無(wú)機(jī)涂層對(duì)在一定程度上提高了金屬合金材料骨釘?shù)男阅堋?/p>

1.1.2生物可降解材料骨釘

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，生物可降解材料現(xiàn)己成為骨內(nèi)固定材料研究的熱點(diǎn)。

生物可降解性骨釘具有生物可降解吸收性和力學(xué)性能的衰減性，免除患者需二次手術(shù)的痛苦。生物可降解性骨釘?shù)娜齻€(gè)優(yōu)勢(shì)恰好是金屬合金材料骨釘?shù)娜秉c(diǎn)。在理論上最符合骨折生物學(xué)固定的要求。

使用高強(qiáng)度的可降解吸收性材料作骨內(nèi)固定材料，在骨折早期能實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)固定，隨著自身骨的愈合，可降解材料的強(qiáng)度、剛度不斷衰減，其載荷可逐步轉(zhuǎn)到新生骨上，滿足骨折愈合動(dòng)力學(xué)的要求?？朔藨?yīng)力遮擋，提高了自身骨的修復(fù)效果。因此，高強(qiáng)度的可降解吸收性骨內(nèi)固定材料在骨內(nèi)固定治療中具有重要的科學(xué)意義和廣闊的應(yīng)用前景。[2]

在體內(nèi)能被降解吸收的有機(jī)低分子化合物有許多，但具備骨折內(nèi)固定物所需要的理化特性的卻僅有很少幾種。比較適宜的是聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸和聚對(duì)二氧六環(huán)。除了這些同聚體外，各種聚乙醇酸和聚乳酸的共聚體也必被廣泛試用。這些化合物在化學(xué)結(jié)構(gòu)上屬α－聚酯。[6]特別值得一提的是，聚己內(nèi)酯（PCL）作為骨釘已應(yīng)用于臨床。

可吸收固定物的價(jià)格昂貴。一付55mm纖維增強(qiáng)棒的價(jià)格是同型號(hào)金屬表層多孔螺絲的15倍。一根歐洲進(jìn)口的生物可降解材料骨釘需要一千多元。

1.2目前PLA骨釘?shù)难芯砍晒?/p>

1.2.1聚乳酸（PLA）

聚乳酸（PLA），也稱聚丙交酯，是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由發(fā)酵過程制成乳酸，再通過化學(xué)合成轉(zhuǎn)換成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，聚乳酸制品廢棄后在土壤或水中，3O天內(nèi)[7]會(huì)在微生物、水、酸和堿的作用下徹底分解成CO2和H2O，不污染環(huán)境，這對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料。因此，聚乳酸是一種真正意義上的能完全降解的生物環(huán)保材料，被視為繼金屬材料、無(wú)機(jī)材料、高分子材料之后的“第四類新材料”[8]。

PLA是一種重要的脂肪族聚酯類生物降解材料，無(wú)毒、無(wú)刺激，具有良好的生物相容性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛用作組織工程、人體器官、藥物控制釋放、仿生智能等材料。然而，PLA存在不少缺陷，比如性脆（純的PLA斷裂伸長(zhǎng)率僅為6％[9]）、耐沖擊性差、在自然條件下降解速率較慢、與軟組織的相容性差、合成過程較為復(fù)雜造成產(chǎn)品價(jià)位高等，不利于PLA的廣泛應(yīng)用。因此，對(duì)PLA進(jìn)行改性制備PLA基生物降解性高分子材料成為高分子材料研發(fā)的熱點(diǎn)。[10]PLA改性方法主要有物理改性：如填充、增塑、共混；化學(xué)改性：如嵌段共聚、接枝共聚。

尤其是PLA的脆性大、抗沖擊性差極大的限制了其在骨釘領(lǐng)域的發(fā)展，因此，需要對(duì)其進(jìn)行增韌改性。增韌改性可以通過共混和共聚兩大類方法來(lái)進(jìn)行。其中，共混增韌是獲得新型聚合物材料的最有效方法，且投入少，見效快，效益高。PLA與PBS（聚丁二酸丁二醇酯）、PBAT（聚己二酸-對(duì)苯二甲酸丁二酯）等可生物降解樹脂共混，材料受到?jīng)_擊時(shí)，內(nèi)部會(huì)形成微裂紋而吸收大量的能量，從而起到很好的增韌效果。[11]共聚增韌是通過與其他單體進(jìn)行共聚反應(yīng)，在PLA分子鏈上引入另一種分子鏈，降低分子鏈的規(guī)整度，或者削弱高分子鏈間的相互作用力，可提高PLA的抗沖擊性能。

1.2.2 PLA骨釘?shù)难芯砍晒?/p>

大多數(shù)的PLA骨釘研究結(jié)果表明，在一定時(shí)間內(nèi)，PLA骨釘和金屬合金材料骨釘?shù)闹委熜Ч麩o(wú)顯著性差別，但PLA骨釘不需要二次取出手術(shù)顯示了明顯的優(yōu)勢(shì)。這種優(yōu)勢(shì)使得PLA骨釘、PCL骨釘?shù)壬锟山到獠牧瞎轻數(shù)难芯咳找媸艿街匾暋?/p>

Bostman在五年內(nèi)治療了881例不同類型的骨折患者。在相同的治療時(shí)間內(nèi)，與ASIF型釘板固定作比較，結(jié)果表明無(wú)明顯差異。Verkeyen等人用羥基磷灰石充填聚乳酸（PLLA-HA）材料，研究表明，其具有很高的壓縮強(qiáng)度和抗張強(qiáng)度。[12]1984年Tormala等研制出自增強(qiáng)聚羥基乙酸和自增強(qiáng)聚L乳酸等可吸收性骨內(nèi)固定復(fù)合材料，其強(qiáng)度可與ASIF相媲美，已應(yīng)用于臨床治療腳部骨折。[12]

浙江溫州市第三人民醫(yī)院胸心外科鄒宗望[13]等用左旋聚乳酸骨釘對(duì)19例多發(fā)性肋骨骨折患者治療，結(jié)果均治愈且無(wú)并發(fā)癥。Partio等[14]用左旋聚乳酸螺絲固定51例多處骨折患者無(wú)一失敗。

但在眾多研究成果出現(xiàn)的同時(shí)，有的研究發(fā)現(xiàn)，PLA骨釘植入體內(nèi)會(huì)引發(fā)并發(fā)癥。Bostman等[15]查閱了一個(gè)創(chuàng)傷中心516例用聚乙醇酸或聚乙醇酸和聚乳酸共聚物制作棒治療患者的情況，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)得：固定失敗需再次進(jìn)行手術(shù)的概率為1.2%，切口細(xì)菌感染率為1.7%，遲發(fā)非細(xì)菌性炎性組織反應(yīng)需手術(shù)引流率為7.7%。遲發(fā)炎癥反應(yīng)的主要特點(diǎn)是相當(dāng)持久，手術(shù)后近期內(nèi)患者沒有局部或全身因創(chuàng)口問題的特征。之后，在愈合創(chuàng)口上突然產(chǎn)生疼痛、紅斑及波動(dòng)性膿腫。骨折固定至臨床反應(yīng)出現(xiàn)平均時(shí)間為12周（7-12周）。據(jù)文獻(xiàn)[16]報(bào)道，PLLA植入人體3年后，在緩慢降解的后期出現(xiàn)炎癥和腫脹并發(fā)癥。

1.3總結(jié)

目前，雖然金屬合金骨釘技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是生物可降解材料骨釘不可比擬的優(yōu)勢(shì)――生物可降解吸收性、力學(xué)性能的衰減性和免除患者需二次手術(shù)痛苦，正在推動(dòng)其迅速發(fā)展。PLA的脆性、抗沖擊性差、在自然條件下降解速率較慢、與軟組織的相容性差、合成過程較為復(fù)雜造成產(chǎn)品價(jià)位高等限制了其發(fā)展，尤其脆性、抗沖擊性差極大阻礙了其作為骨釘?shù)呐R床應(yīng)用，所以對(duì)PLA進(jìn)行增韌改性，使其具有骨釘高強(qiáng)度、高抗沖擊性能的要求。目前，PLA骨釘已成為研究的熱點(diǎn)。眾多研究表明，同一時(shí)期內(nèi)，PLA骨釘固定骨折的效果和金屬合金材料無(wú)明顯差別，而且無(wú)需進(jìn)行二次手術(shù)。但也有少部分研究表明PLA骨釘將引發(fā)并發(fā)癥，這將有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] Arto Koistinen, Seppo S. Santavirta, Heikki Kro¨ ger, Reijo Lappalainen. Effect of bone mineral density and amorphous diamond coatings on insertion torque of bone screws.Biomaterials 26 (2005) 56875694.

[2]艾永平等.可降解骨內(nèi)固定材料研究進(jìn)展.中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)，2008，12，49.

[3]傅杰等.生物可降解高分子材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用（1）.武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，21，2.

[4]王遠(yuǎn)亮等.生物可降解聚乳酸骨科材料研究進(jìn)展.功能材料，1995，26，6.

[5]劉東錢等.淺談可吸收骨內(nèi)固定材料在骨科臨床應(yīng)用中的利弊.基層醫(yī)學(xué)論壇，2006，10，6.

[6]季衛(wèi)平.可吸收骨折固定物的研究進(jìn)展.國(guó)外醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程冊(cè)，1992，15，3.

[7]，楊云翠，張小英.聚乳酸的合成及降解機(jī)理的研究.科學(xué)之友：下旬，2009，6，115.

[8]雷燕湘.聚乳酸技術(shù)與市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展前景.當(dāng)代石油石化，2007，15，1.

[9]曾方，王文廣，夏邦富.可生物降解高分子材料的研究進(jìn)展及應(yīng)用.塑料制造，2006，8，33.

[10]楊小玲，王珊，張衛(wèi)紅.聚乳酸基生物降解性高分子材料在醫(yī)用領(lǐng)域的研究進(jìn)展.中國(guó)生化藥物雜志，2010，1，59.

[11]強(qiáng)濤，于德梅.聚乳酸增韌研究進(jìn)展.高分子材料科學(xué)與工程，2010，26，9

[12]王元亮,趙建華.生物可降解聚乳酸骨科材料研究進(jìn)展.功能材料

[13] Qiu, Hongjin; Yang, Jian; Kodali, Pradeep; Koh, Jason; Ameer, Guillermo A. A citric acid-based hydroxyapatite composite for orthopedic implants.2007,10,27.

[14]鄒宗望,楊美高等.可吸收肋骨釘內(nèi)固定治療多發(fā)性肋骨骨折.新醫(yī)學(xué),2008,39,5.

[15]Partio Ek,et al.Acta Orthop Scandinavica Supplementum 1990,237,43.

第9篇：高分子材料的應(yīng)用前景范文

關(guān)鍵詞：聚合物廢料再循環(huán) 化學(xué)再循環(huán) 回收與利用

化學(xué)循環(huán)是聚合物材料循環(huán)的重要方法之一，它指的是在熱和化學(xué)試劑的作用下高分子發(fā)生降解反應(yīng)，形成低分子量的產(chǎn)物，產(chǎn)物可進(jìn)一步利用，如單體可再聚合，油品可進(jìn)行深度加工。目前化學(xué)循環(huán)的主要方法是化學(xué)降解化學(xué)降解可分為解聚、熱裂解、加氫和氣化。

一、聚合物材料化學(xué)循環(huán)發(fā)展的現(xiàn)狀

1.逐步聚合型高分子材料

逐步聚合型高分子材料主要包括聚酯、聚氨酯，聚酯以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯為代表。主要用于薄膜、纖維及織物、飲料瓶等。廢料在催化劑存在下能與多元醇發(fā)生反應(yīng)，其產(chǎn)物與不飽和多元酸縮合可以制成不飽和聚酷樹脂。用不同醇來(lái)醇解可獲得不同的酯，或用作單體或用作增塑劑。PET可在酸性或堿性條件下水解，在強(qiáng)酸（如硫酸、硝酸）介質(zhì)中可常壓水解，水解速度很快，但是酸性水解的耗酸量大，還會(huì)腐蝕設(shè)備，在實(shí)際使用中受到限制；若在堿性（如NaOH）水溶液中水解，需在210～2500C、1.4～2.0MPa條件下反應(yīng)3～sh，反應(yīng)結(jié)束立即用強(qiáng)酸中和，可沉淀出TPA。弱堿（如氫氧化錢）也可以用來(lái)水解PET廢料，獲取原料單體。常壓下的皂化反應(yīng)已應(yīng)用于回收PET膠片中的銀和TPA。聚氨酯是縮聚型高分子材料，可以水解成多元醇和多元胺，利用特制的擠出機(jī)水解，產(chǎn)物經(jīng)純化可得到二元酸和二元胺，二元胺再與光氣反應(yīng)，制備二異氰酸酯，用于 泡沫塑料生產(chǎn)。但此工藝路線的費(fèi)用大，回收效益不高。PU醇解是目前用得比較多的途徑，醇解PU廢料可獲得多元醇混合物，這種混合物目前還不能有效地分離開來(lái)，但這種產(chǎn)物可用作泡沫塑料和彈性體制造中的組分。

2.加聚型聚合物材料

聚苯乙烯（PS）除用作涂料、粘結(jié)劑等外，還用來(lái)裂解制苯乙烯。PS在熱的作用下可以裂解成苯乙烯，其產(chǎn)率在65%，以上。日本科學(xué)家曾在溶劑法對(duì)PS進(jìn)行裂解，在400一500℃分解10～20min，得到的冷凝物經(jīng)蒸餾可得到純度為96%的苯乙烯。利用金屬氧化物作催化劑，在熔融狀態(tài)下（>350℃）進(jìn)行裂解，產(chǎn)物經(jīng)分餾可獲得高純度苯乙烯。此外人們還利用鉛合金作加熱介質(zhì)裂解PS。聚烯烴在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┗蜉椪盏淖饔孟?，可進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成性能良好的材料，如聚乙烯（PE）在交聯(lián)劑（如過氧化物）的作用下交聯(lián)產(chǎn)生性能優(yōu)良的PE材料。廢舊聚烯烴可進(jìn)行氯化，得到的氯化聚烯烴可用在粘結(jié)劑、涂料等方面。此外聚合物聚解制油是常用的循環(huán)方法。

3.混雜聚合物及復(fù)合材料

利用多種聚合物混合物的常用方法是將其裂解制油?；旌衔镌诟邷叵逻M(jìn)行裂解可得到燃?xì)夂陀推?，油品可作燃料，也可直接在煉油廠精煉?；S對(duì)油的有機(jī)氯含量要求比較高 ，一般不超過10*10-6，但從塑料混合物裂解得到油的有機(jī)氯含量可達(dá)（50～200）*10-6，因此在裂解之前或裂解過程中脫鹵非常重要。此外，廢塑料中常含有重金屬元素化合物，裂解油的精煉要考慮催化劑的中毒問題。復(fù)合材料的樹脂大多數(shù)是不飽和聚醋樹脂、環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂等熱固性樹脂，復(fù)合材料廢料除了用作粉末填料、燃燒取熱及化學(xué)助燃料之外，也用來(lái)裂解回收油品、原料等。如玻璃纖維增強(qiáng)塑料在380～450℃常壓分解之后，在450～550℃進(jìn)一步分解，可得到油產(chǎn)物。由于殘?jiān)?，需設(shè)計(jì)特殊的分解爐來(lái)完成裂解過程，其研究工作還在進(jìn)行中。又如酚醛樹脂在實(shí)驗(yàn)硫化床上裂解（722℃），其產(chǎn)物有脂肪族烴（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.24%）、苯酚（8.25%）、炭黑（42.2%）、氣體（24.3%）等。

二、化學(xué)循環(huán)的工藝與設(shè)備

1.反應(yīng)釜

反應(yīng)釜是化學(xué)循環(huán)常用的化工設(shè)備，與其相匹配的設(shè)備有冷凝器、儲(chǔ)罐、蒸餾塔等。原材料（如聚烯烴）在反應(yīng)釜中降解生成的產(chǎn)物可以是單體、化工原料等，如PET裂解后再聚合成PET，也可制造不飽和聚醋樹脂。根據(jù)需要可把反應(yīng)器設(shè)計(jì)成槽式反應(yīng)器，使加熱和清渣方便。也可把反應(yīng)器設(shè)計(jì)成管式反應(yīng)器，裂解溫度可提高，時(shí)間縮短，且可連續(xù)進(jìn)行裂解，適用于PS、PMMA等聚合物的裂解。

2.流化床反應(yīng)器

流化床反應(yīng)器是一種床式反應(yīng)器。德國(guó)w.Kaminsky等人用丙烷燃燒來(lái)加熱載流氣體或水蒸氣，并用加熱器等將砂和載氣加熱到500～900℃，載氣量要足夠大使砂在反應(yīng)器中成流化狀態(tài)。聚合物經(jīng)擠出機(jī)擠入流化床，高分子材料在流化床上發(fā)生裂解反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體和載氣經(jīng)分離、冷凝分離等過程，可得到裂解產(chǎn)物，其中部分裂解氣作燃料而在裂解器中循環(huán)使用。流化床裂解器具有加熱快、效率高、裂解溫度均勻、體系封閉等優(yōu)點(diǎn)。裂解反應(yīng)最好在惰性載氣下進(jìn)行，若以空氣為載氣，產(chǎn)物易氧化，所得到的油的熱能量要低10%。

3.擠出裂解設(shè)備

擠出裂解設(shè)備是由兩臺(tái)擠出機(jī)串聯(lián)而成，第一臺(tái)擠出機(jī)設(shè)有排氣孔。廢舊聚合物材料在第一臺(tái)擠出機(jī)上進(jìn)行低溫裂解，主要目的是除去廢料中產(chǎn)生的HCI；裂解中間產(chǎn)物再進(jìn)入第兩臺(tái)擠出機(jī)，進(jìn)行高溫裂解，使聚合物變成低分子化合物或油或氣體，經(jīng)分離加以利用HCI。裂解反應(yīng)可連續(xù)進(jìn)行，其裂解可有機(jī)械降解和熱降解。除此之外，新的設(shè)備還在研究和開發(fā)中。

三、聚合物材料化學(xué)循環(huán)的發(fā)展前景與展望

高分子材料的化學(xué)循環(huán)還處在幼期，其研究和發(fā)展仍需積極的努力，許多技術(shù)問題有待于解決，其前景是光明的。展望未來(lái)，化學(xué)循環(huán)的發(fā)展將集中在以下幾方面：（1）裂解過程的跟蹤，解決裂解機(jī)理問題；（2）改善現(xiàn)有的化學(xué)循環(huán)技術(shù)，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益；（3）設(shè)計(jì)和優(yōu)化裂解設(shè)備；（4）開發(fā)新的化學(xué)循環(huán)技術(shù)。進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，環(huán)境間題已成為世界共同關(guān)心的問題。聚合物材料的再循環(huán)不僅節(jié)省了資源，而且緩和或解決了環(huán)境的污染問題。化學(xué)循環(huán)是聚合物材料再循環(huán)的重要方面，將會(huì)成為一種新型的化學(xué)工業(yè)。