天然高分子材料的特點精選(九篇)

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第1篇：天然高分子材料的特點范文

關鍵詞：高分子材料可降解生物

我國目前的高分子材料生產和使用已躍居世界前列，每年產生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進行生物可降解，以盡量減少對人類及環(huán)境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如細菌、霉菌及藻類作用下，可完全降解為低分子的材料。這類材料儲存方便，只要保持干燥，不需避光，應用范圍廣，可用于地膜、包裝袋、醫(yī)藥等領域。生物可降解的機理大致有以下3種方式：生物的細胞增長使物質發(fā)生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。按照上述機理，現將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。

1、生物可降解高分子材料概念及降解機理

生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。

生物可降解的機理大致有以下3種方式：生物的細胞增長使物質發(fā)生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，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，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協(xié)同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內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外，還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環(huán)境有關。

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微生物生產型

通過微生物合成的高分子物質。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ICI公司生產的“Biopol”產品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定結構的共聚物，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，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙?；嗵堑裙不熘频谩?/p>

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，使所得產品具有相當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

通過化學修飾和共混等方法，對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，而且產量小，限制了它們的應用。

3.1.2化學合成法

模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發(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構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段?；瘜W合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，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)酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。

;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，得益于非水酶學的發(fā)展，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。

3.3酶促合成法與化學合成法結合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學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法聯(lián)合使用來合成生物可降解高分子材料新晨

4、生物可降解高分子材料的應用

目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環(huán)境污染問題，以保證人類生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通常，對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫(yī)用材料。目前，我國一年約生產3000多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統(tǒng)的糖衣片，而國際上發(fā)達國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國的片劑制造水平與國際先進水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。

參考文獻：

第2篇：天然高分子材料的特點范文

高分子材料：以高分子化合物為基礎的材料，高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料，由千百個原子彼此以共價鍵結合形成相對分子質量特別大、具有重復結構單元的有機化合物。

高分子的分子量從幾千到幾十萬甚至幾百萬，所含原子數目一般在幾萬以上，而且這些原子是通過共價鍵連接起來的。高分子化合物中的原子連接成很長的線狀分子時，叫線型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子連接成網狀時，這種高分子由于一般都不是平面結構而是立體結構，所以也叫體型高分子。

二、高分子材料的結構特征

高分子材料的高分子鏈通常是由103~105個結構單元組成，高分子鏈結構和許許多多高分子鏈聚在一起的聚集態(tài)結構形成了高分子材料的特殊結構。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的結構特征(如同分異構體、幾何結構、旋轉異構)外，還具有許多特殊的結構特征。高分子結構通常分為鏈結構和聚集態(tài)結構兩個部分。鏈結構是指單個高分子化合物分子的結構和形態(tài)，所以鏈結構又可分為近程和遠程結構。近程結構屬于化學結構，也稱一級結構，包括鏈中原子的種類和排列、取代基和端基的種類、結構單元的排列順序、支鏈類型和長度等。遠程結構是指分子的尺寸、形態(tài)，鏈的柔順性以及分子在環(huán)境中的構象，也稱二級結構。聚集態(tài)結構是指高聚物材料整體的內部結構，包括晶體結構、非晶態(tài)結構、取向態(tài)結構、液晶態(tài)結構等有關高聚物材料中分子的堆積情況，統(tǒng)稱為三級結構。

三、高分子材料按來源分類

高分子材料按來源分，可分為天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。

天然高分子材料包括纖維素、蛋白質、蠶絲、橡膠、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物為基礎的，如各種塑料，合成橡膠，合成纖維、涂料與粘接劑等。

四、生活中的高分子材料

生活中的高分子材料很多，如蠶絲、棉、麻、毛、玻璃、橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復合材料等。下面就以塑料和纖維素舉例說明。

（一）、塑料

塑料是一種合成高分子材料，又可稱為高分子或巨分子，也是一般所俗稱的塑料或樹脂，可以自由改變形體樣式。是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、劑、色料等添加劑組成的，它的主要成分是合成樹脂。

塑料主要有以下特性：①大多數塑料質輕，化學性穩(wěn)定,不會銹蝕；②耐沖擊性好；③具有較好的透明性和耐磨耗性；④絕緣性好，導熱性低；⑤一般成型性、著色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐熱性差，熱膨脹率大，易燃燒；⑦尺寸穩(wěn)定性差，容易變形；⑧多數塑料耐低溫性差，低溫下變脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶劑。塑料的優(yōu)點1、大部分塑料的抗腐蝕能力強，不與酸、堿反應。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、質輕。4、容易被塑制成不同形狀。5、是良好的絕緣體。6、塑料可以用于制備燃料油和燃料氣，這樣可以降低原油消耗。塑料的缺點1、回收利用廢棄塑料時，分類十分困難，而且經濟上不合算。2、塑料容易燃燒，燃燒時產生有毒氣體。3、塑料是由石油煉制的產品制成的，石油資源是有限的。

塑料的結構基本有兩種類型：第一種是線型結構，具有這種結構的高分子化合物稱為線型高分子化合物；第二種是體型結構，具有這種結構的高分子化合稱為體型高分子化合物。線型結構（包括支鏈結構）高聚物由于有獨立的分子存在，故有彈性、可塑性，在溶劑中能溶解，加熱能熔融，硬度和脆性較小的特點。體型結構高聚物由于沒有獨立的大分子存在，故沒有彈性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶脹，硬度和脆性較大。塑料則兩種結構的高分子都有，由線型高分子制成的是熱塑性塑料，由體型高分子制成的是熱固性塑料。轉

塑料的應用：透明塑料制成整體薄板車頂。薄板車頂的新概念基于透明靈活的聚碳酸酯或硅樹脂材料，可以被永久性地塑造成單個的聚碳酸酯薄板，也可作為可折疊鉸鏈和封條。拜耳材料科技研發(fā)的原型總共配備了四個靈活的薄板部件，形成了四扇“頂窗”，每扇窗都可單獨打開和關閉。導軌用于連接薄板部件，形成一個牢固、透明的聚碳酸酯車頂外殼。一個同樣透明的管子沿車頂結構中央縱向放置，在“頂窗”打開后用來調節(jié)折疊薄板。這樣可以形成三維立體結構，組件比平坦的薄板更加牢固。同時也大大降低了單個組件的數量。

（二）、纖維素

纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機溶劑。是植物細胞壁的主要成分。纖維素是世界上最豐富的天然有機物，占植物界碳含量的50%以上。纖維素是自然界中存在量最大的一類有機化合物。它是植物骨架和細胞的主要成分。在棉花、亞麻和一般的木材中，含量都很高。

纖維素的結構：纖維素是一種復雜的多糖，分子中含有約幾千個單糖單元，即幾千個（C6H10O5）；相對分子質量從幾十萬至百萬；屬于天然有機高分子化合物；纖維素結構與淀粉不同，故性質有差異。

第3篇：天然高分子材料的特點范文

關鍵詞：合成類高分子材料 生物可降解 藥物載體 生物醫(yī)學

Doi：10.3969/j.issn.1671-8801.2013.08.066

【中圖分類號】R-0 【文獻標識碼】B 【文章編號】1671-8801（2013）08-0070-02

生物可降解高分子材料在主鏈上一般含有可以水解的基團，如酯、酸酐、碳酸酐、酰胺或氨酯鍵等，在活體環(huán)境中，這些基團可以通過簡單的化學反應或者酶催化作用而降解[1]，降解產物為水、二氧化碳等小分子，從而能夠被生物體代謝、吸收或排除，對人體無毒無害，而且這類材料具有良好的生物相容性和親和性，物理化學性質可調節(jié)等優(yōu)點，可用于受損生物體組織和器官的修復、重建以及藥物載體材料。

1 生物可降解高分子材料的分類

生物可降解高分子材料按其來源可以分為天然的和合成的兩大類。天然的可降解高分子如殼聚糖、明膠、纖維素、淀粉等，因具有良好的生物相容性和可降解特性而被廣泛用作藥物載體材料[2]。Hejazi等[3]用化學交聯(lián)的方法制備的四環(huán)素-殼聚糖微球，研究發(fā)現，通過調節(jié)PH改變微球中谷氨酰胺帶電性質，可實現藥物的靶向釋放。淀粉微球在鼻癌治療中的應用也越來越引起關注[4]。明膠是動脈栓塞療法治療腫瘤的常用天然基質材料。近年來研制的抗腫瘤明膠微球如甲氨蝶呤明膠微球、羥基喜樹堿明膠微球等，研究證明其治療效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)給藥方法，且理化性質穩(wěn)定。然而，天然高分子大多具有熱塑性差、成型加工困難、耐水性差，單獨使用時性能差等缺點，應用中受到很多限制。

2 合成類高分子材料的分類

2.1 生物合成類高分子材料。合成類高分子材料可分為生物合成和化學合成降解高分子。生物合成可降解高分子主要是由微生物或酶合成，如聚羥基烷酸酯（PHAs），其具有良好的生物相容性，已被應用于藥物載體、手術縫合線、植入材料、骨夾等生物醫(yī)學裝置。但是PHAs力學強度差、降解過慢，適合長期植入材料，為了滿足實際要求，往往將不同種類的PHAs按一定比例共混，調節(jié)材料的強度和降解速度。Hu等[5]制備了PHAs類聚酯的三元共聚物，研究發(fā)現其具有較粗糙的表面，親水性優(yōu)于PLA等，材料表面的骨髓基質細胞生長量和成骨性都優(yōu)于其它PHAs類聚酯。然而這種材料價格較為昂貴，限制了它的臨床推廣。

2.2 化學合成類高分子材料。

2.2.1 脂肪族聚酯類?；瘜W合成的可降解高分子材料主要有聚酯類、聚碳酸酯、聚氨酯類和聚酸酐類等。脂肪族聚酯類是目前研究最多、應用最廣的生物可降解合成高分子，常見的有聚乙交酯（PGA）、聚丙交酯（PLA）、聚己內酯（PCL）及其共聚物，它們具有良好的生物相容性、成膜性好、化學穩(wěn)定性高、降解產物無毒無害、降解速度和物理化學性能可以通過調節(jié)聚合物組分、組成比例和分子量來實現，其單體大部分來源于植物、石油、天然氣等再生資源，因此成為目前應用最廣泛的合成類生物降解高分子材料[6]。聚乳酸（PLA）材料韌性差且降解慢，而PGA力學強度大，加工成型難度大，降解速度快，所以兩者共聚可以取長補短，通過調節(jié)兩組分比例和分子量改變共聚物的特性來滿足實際應用要求。有時也會加入其它的聚合物來改善共聚物的性能，如把親水性的聚乙二醇（PEG）（B段）插入到PLGA、PCL、LA或GA（A段）的鏈段中，形成溫度敏感型嵌段共聚物ABA或BAB類型，用于調節(jié)共聚物的親水性和降解速度。Ruan等[7]合成了PLA-PEG-PLA嵌段共聚物，并作為水溶性抗癌藥物紫杉醇的藥物載體，研究表明PEG的加入提高了聚合物的親水性和釋藥速率。

2.2.2 聚磷酸酯類。聚磷酸酯類最近幾年報道較多，在生物醫(yī)學、塑料工業(yè)、飼料行業(yè)等都有應用，但在藥物控釋領域研究尤為突出。主要原因有三[8]，其一，聚磷酸酯中的五價磷原子結構使其更容易被修飾和功能化，可直接接枝藥物分子或活性分子；其二，磷酸酯類大量存在于人體內，而且是細胞膜的主要組成之一，因此聚磷酸酯類在生物體內具有很好的細胞親和性和細胞膜通透能力，而且易被水解和被酶分解；其三，腫瘤細胞內磷酸酯酶和磷酰胺酶等的含量和活性都高于正常細胞，聚磷酸酯載藥微粒易被分解而釋放藥物，達到靶向釋放的目的。因此，聚磷酸酯作為抗腫瘤藥物的載體越來越受到重視。具有提高人體白細胞作用的茜草雙酯和磷酰二氯縮聚反應合成的聚磷酸酯，可以作為抗腫瘤藥物5-Fu的載體，降解釋放的茜草雙酯和5-Fu可達到治療癌癥放化療引起的白細胞減少癥和抗癌的雙重功效[9]。Wang等人[10]用含陽離子的聚磷酸酯與其他聚合物合成三嵌段共聚物納米膠束，作為帶負電的小干擾RNA的基因載體，可較好的沉默細胞異性蛋白的表達。聚磷酸酯在組織工程領域也引起越來越多的關注。聚磷酸酯與對苯二甲酸乙酯的共聚物，可作為神經導管材料，生物相容性好，有利于神經再生長[11]。

2.2.3 聚氨基酸類。聚氨基酸具有很好的生物相容性和可降解特性，無毒無害，已廣泛應用于藥物載體、組織工程材料等生物醫(yī)學領域。但因其降解性能難控，實際應用中常通過與其他化合物共聚，改變各組分比例、分子量等手段得到具有新特征的材料，如聚賴氨酸-聚乙二醇共聚物、聚天冬氨酸-聚乙烯醇共聚物、聚谷氨酸-氧化硅接枝共聚物、聚氨基酸-聚乳酸共聚物等。目前，研究最熱的是聚氨基酸-聚乳酸共聚物。聚乳酸具有親水性差、細胞親和性不理想、結晶度高、降解慢的缺點，對聚乳酸的改性成為研究的重點。聚氨基酸含有羥基、氨基、羧基等多個活性官能團，可以固定蛋白質、多肽等生物活性因子，將聚氨基酸與聚乳酸共聚，不僅可以改善聚乳酸的親水性、細胞親和性和降解速度，還可以引入活性基團。葉瑞榮[12]等人用直接熔融法合成聚（乳酸-甘氨酸）和聚（乳酸-天冬氨酸），研究發(fā)現，改性后的聚乳酸為無定型態(tài)，結晶度降低，親水性和降解速度均提高，可作為藥物緩釋材料。嚴瓊姣等人[13]用3S-[4-（芐氧羰基氨基）丁基]-嗎啉-2，5-二酮和丙交酯共聚，制備了RGD多肽接枝聚（乳酸-羥基乙酸-L-賴氨酸）共聚物，RGD修飾后的共聚物具有很好的神經細胞親和性和親水性，可作為神經修復支架材料。

2.2.4 聚碳酸酯。聚碳酸酯是一類環(huán)境友好型和生物相容性較好的高分子材料，因主鏈和側基的不同而種類繁多，可通過引入功能化側基（如羧基、羥基、氨基、雙鍵等）和化學設計分子主鏈等方式，改變其親水性、降解速度和熱力學性能，同時還可以接入多肽、抗體等活性基團。近年來在藥物控釋系統(tǒng)、手術縫合線、骨固定材料等領域應用越來越廣泛。聚碳酸酯根據主鏈結構的不同，可分為脂肪族聚碳酸酯和含芳香族主鏈的聚碳酸酯。聚碳酸三亞甲基酯（PTMC）是最常見、研究最多的線型脂肪族聚碳酸酯，在體內生物酶的作用下可加速其降解[14]。聚碳酸酯可通過引入功能化側基、物理共混和化學共聚的方法進行改性。Zhuo等[15]以甘油為起始原料合成了主鏈含有羥基的聚碳酸酯，研究證明該聚合物具有較好的生物相容性，羥基的引入改善了聚合物的親水性和降解特性。Albert-stson等[16]制備了以PTMC為載體的阿米替林釋藥模，但是藥物釋放速度很慢，通過PTMC與一定量的聚酸酐共混，可明顯提高阿米替林的釋放速度。商品名為Maxon的生物可吸收手術縫合線就是由32.5%（摩爾比）的TMC與GA共聚得到的Poly（GA-co-TMC），該聚合物具有很好的彈性，彌補了PTMC降解速度慢的缺點[17]。

2.2.5 聚酸酐類。聚酸酐類最早由Bucher和Slade在1909年合成。直到八十年代，人們發(fā)現它的易水解特性才將其應用到藥物緩釋體系中。聚酸酐具有以下特點：①表面溶蝕的降解特性。其在人體內的藥物釋放接近零級釋放，且無藥物暴釋現象。②降解速度可調節(jié)。可以通過調節(jié)共聚物的組成、組分比例和分子量等調節(jié)降解速度和藥物釋放速度。③具有良好的生物相容性，對人體無毒害作用。④在藥物釋放領域具有良好的藥物穩(wěn)定作用。目前，用聚酸酐局部控制給藥體系治療實體瘤癌癥已引起高度重視，成為研究的熱點。美國FDA已批準其用于復發(fā)惡性腦瘤的輔助化療。

3 應用和發(fā)展趨勢

目前，合成類生物可降解高分子材料在藥物控釋體系、組織工程、手術縫合線、超聲造影等領域已經得到廣泛的關注和應用。在藥物控釋領域，根據作用部位不同，可加工成微球、纖維、片劑、膜、棒、納米乳和亞納米乳等。為了提高藥物的靶向性，納米顆粒和磁性納米顆粒成為研究的熱點。單個的聚合物材料因自身缺點往往不能滿足生物醫(yī)學的要求，常與其他高分子共聚、共混或引入活性官能團，通過改變各組分配比、分子量、制備方法和條件等因素，或對側基進行功能化修飾，制備出符合現實要求的、兼顧各自優(yōu)點的新型高分子材料。當然，新型材料制備的經濟成本和工藝實現工業(yè)化等問題也應引起重視。未來，合成類生物可降解高分子材料在生物醫(yī)學領域的應用會越來越廣闊。

參考文獻

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第4篇：天然高分子材料的特點范文

關鍵詞：RGD高分子材料；周圍神經；修復；生物學評價

中圖分類號：R745 文獻標識碼：A 文章編號：1673-2197(2008)04-015-04

新型生物材料近年來迅猛發(fā)展，材料的組成、形態(tài)、植入部位及用途日趨復雜，隨著組織工程研究的日益深入，人工合成的高分子材料及各種具有神經營養(yǎng)作用的生長因子復合材料進行神經缺損的修復越來越受到重視[1-4]，隨之對材料的評價相應也提出了更高的要求。對生物材料進行有效性和安全性評價是生物材料進入臨床前的關鍵環(huán)節(jié)[5]。本實驗從體內和體外實驗對自行設計的仿生材料RGD高分子材料進行了生物學評價。

1 材料與方法

1.1 復合材料的制備

以神經基底膜結構與組成的分析研究為基礎，設計并制備了RGD高分子復合材料〔RGD多肽接枝聚(羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸)/PDLLA/β-TCP〕，尺寸為 12mm×6mm×0.3 mm的薄膜，動物實驗前將膜縫制成直徑為1.5mm長12mm的導管。

1.2 體內評價實驗

選擇體重約250g 的SPF級Wistar (由武漢疾病控制中心實驗動物所提供)，分離單側坐骨神經，切斷，造成10 mm缺損，將RGD導管對動物模型離段神經進行橋接。分別于3個月、6個月取材，進行組織學觀察。三頭肌濕重比，電生理測定，電鏡及光鏡下的觀察。

1.3 體外評價實驗

(1)材料的體外降解實驗：將材料置于模擬體液中，測定其介質PH值的變化和測定材料質量損耗率。(2)細胞活力的測定：將分離純化的外周神經膠質細胞即雪旺細胞置于材料培養(yǎng)基中進行體外培養(yǎng)，然后采用四甲基偶氮唑鹽(MTT)法進行細胞活力的測定?？梢苑从郴罴毎麛盗亢图毎x活性，從而間接反映生物材料的細胞毒性。(3)形態(tài)學觀察：在相差倒置顯微鏡下觀察細胞在生物材料表面或在其浸提液中的生長狀況，進行細胞粘附、增殖和分化，細胞數目，細胞突起長度等多種指標。將RSC96細胞制成密度為106大小的細胞懸液，接種到24孔板中的復合膜上，每孔1ml，置于培養(yǎng)箱中，隔天換液，培養(yǎng)5天后取出，用戊二醛固定后，掃描電鏡觀察材料上細胞的生長情況。

2 結果

2.1 體內評價結果

2.1.1 電生理檢測

術后所有大鼠術側即右側小腿三頭肌萎縮，6個月較3個月有所恢復 (見表1)。血管的再生和重建，反映了生物材料與宿主組織間良好的相容性。檢測右側坐骨神經傳導速度(見表2)，結果顯示，再生神經已經生長通過缺損段，運動神經傳導速度(motor nerve conduction velocity，MNVC)反應了神經干的傳導功能，再生軸突髓鞘化和成熟程度的指標。6個月時RGD高分子材料神經傳導速度達64.24±0.79m/s，與自體神經移植接近(P>0.05)。

2.1.2 亞甲藍多色液染色

3個月后，再生神經亞甲藍染色圖片顯示神經纖維密度大，有髓神經多，髓鞘大，多呈圓形圖。移植6個月神經纖維直徑較3個月顯著增大，髓鞘厚度也有所增加，神經纖維密度大，但較自體神經組密度稍小，軸突直徑和厚度與自體神經移植相當。

2.1.3 HE染色

HE染色片光鏡下觀察，3個月后RGD高分子材料組再生神經外膜完整，再生神經截面呈橢圓形，可清晰分辨出神經外膜，神經束膜和材料區(qū)，神經纖維數目多，大小均勻，成熟良好，在材料區(qū)可見RGD復合材料已成碎片狀，內有細胞長入，材料外層有纖維組織包裹。6個月后，材料降解較3個月時多，碎片有所減少，材料區(qū)內有細胞長入，外層有纖維組織包裹。

2.1.4 透射電鏡觀察結果

移植3個月后，雪旺細胞較多，雪旺細胞功能活躍，細胞器豐富，胞質內含有豐富的內質網，神經絲和微管，游離白體發(fā)達，細胞外層基板連續(xù)，結構完好，軸突內線粒體多，結構完好，軸突內神經絲略松散；髓鞘板層結構致密。6個月后，再生神經纖維數目較多，與自體神經移植數目相當。與3個月相比，再生神經纖維的軸突面積明顯增大。

2.1.5 免疫組化染色分析

S-100免疫組化染色片顯示移植3個月后，S-100陰性片子由于無S-100蛋白表達，背底呈淡藍色，無陽性反應，6個月后陽性部位較少。

2.1.6 材料的掃描電鏡觀察

體內植入3個月后，復合膜中RGD高分子材料部分降解，形成孔隙，6個月后，孔隙進一步變大并連通(圖1、2)

圖1 3個月 電鏡掃描

圖2 6個月 電鏡掃描

2.2 體外評價結果

2.2.1 膜質量損耗率的變化及介質PH值的變化

RGD高分子材料降解速度較快，在第4周時膜損耗率超過30%，第12周時超過50%，第24周時膜損耗率已達到70%。pH值下降較快，24周內的降解pH值基本呈下降趨勢，第2周左右達6.8，呈微酸性(圖3)。

圖3 RGD復合材料體外降解3個月分子量的變化

2.2.2 細胞活力的測定

雪旺細胞在RGD高分子材料上能夠較好地增殖，與空白對照組相差不大，尤其是在培養(yǎng)7天以后，其增殖能力良好。

2.2.3 形態(tài)學觀察

在相差倒置顯微鏡下觀察RSC96細胞在RGD高分子材料上的生長圖片，細胞生長狀況良好，密度較大，RGD為多孔材料，孔隙直徑在3.8um~7.6um之間，部分細胞向膜的孔隙中生長，細胞突起于膜片表面及孔隙中交織；細胞平鋪于材料表面生長，由于RGD高分子材料降解速率快，膜表面孔徑較大，直徑在1.5~30um之間，部分細胞向膜孔隙中生長( 圖4，5)。

圖4 掃描電鏡觀察RSC96細胞 RGD×2000

圖5 在材料上的生長情況 RGD×3000

3 討論

神經修復材料的基本要素：理想的神經修復用支架材料應具備以下幾個特點：①良好的生物相容性，無毒性反應；②可降解性，避免二次手術取出；材料降解速率與組織再生完成的時間匹配；③通透性，材料應具有微孔或網眼結構以保證一定的通透性，使氧氣、小分子營養(yǎng)物質等可進入到再生神經短段微環(huán)境中；④合適的可塑性和力學性能；能在一定時限內保持其外形和結構的完整性[6]。目前，用于神經修復的支架材料主要是一些可降解的天然基質材料和人工合成材料。生物活性分子RGD 肽(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸) 作為天然ECM 重要組成，是目前應用最廣、最有效的促黏附肽[7]。

RGD高分子材料的制備及原理：運用仿生學原理模擬細胞外基質蛋白與其周圍細胞的相互作用，用物理或化學的方法在材料上接上粘附性蛋白或多肽以賦予材料生物信號，促進細胞粘附到材料上。本實驗將L-賴氨酸與α-羥基酸(羥基乙酸，乳酸)共聚制備聚(乳酸-羥基乙酸-L-賴氨酸)，然后通過L-賴氨酸的側氨基引入短肽RGD高分子材料，得到RGD高分子材料多肽接枝聚(乳酸-羥基乙酸-L-賴氨酸)，再將RGD高分子材料多肽接枝聚與PLA復合，所得的RGD高分子材料高分子復合材料兼具天然基質材料和人工合成材料兩者的優(yōu)點。乳酸和羥基乙酸的共聚物(PLGA)，屬于α- 羥基酸衍生的脂肪族聚脂，降解性能和力學性能較好；具有很好的生物相融性，在生物體內的最終降解產物為水和CO2無毒的生物小分子而被人體直接吸收[8]，被美國FDA 認證為可應用于人體的可降解材料、藥物釋放控制體系和其它人體植入的裝置[7，9]。天然基質材料精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸 ((Arg-Gly- Asp，RGD)，因其含有特定的氨基酸序列而具有細胞識別信號，有利于細胞粘附；另一方面，PLA的降解產物顯酸性，易導致局部炎癥反應，而β-磷酸三鈣(β-TCP)在體內水解呈弱堿性，與人體骨骼組織的無機成份相似，具有良好的生物相容性，易被生物降解吸收，無毒副作用，加入β-TCP可緩解PLA降解造成的局部酸性環(huán)境。

有研究顯示神經導管移植排斥反應的最明顯表現就是在神經移植物的局部有大量的單核細胞浸潤膜內外，神經外膜消失，神經內血管減少，雪旺細胞大量喪失并被單核細胞替代[10]。本實驗顯示PRGD高分子材料導管能有效誘導缺損段神經與遠端貫通，所有的神經導管局部未見上述反應，說明該材料具有良好的組織相容性。導管內再生神經生長良好，與自體神經相當證實其良好的修復效果。材料降解速率快，第12周時超過50%，24周時超過70%，無需二次手術取出，同時使用方法簡單，對于顯微外科技術要求較低，易于被臨床接受。體外培養(yǎng)結果表明這種套管能使雪旺細胞黏附于其上生長，我們將進一步通過在套管內添加活性細胞如雪旺細胞和活性神經營養(yǎng)因子來改善神經修復效果，以尋求一種更好的組織工程化的人工神經，使周圍神經再生的效果最大、最優(yōu)化。

參考文獻：

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Biocompatibility Estimation of RGD Macromolecule Biomaterials for Restoring Peripheral Nerve

Wang Yonghong，Yi Yixia，Yan Qiongjiao，LI Shipu

第5篇：天然高分子材料的特點范文

關鍵詞：園林設計地面鋪裝新工藝應用

Abstract: this paper introduces the modern landscape design ground shop of new technology of the application. On the color art floor system performance and advantages, facing high polymer material characteristics, construction procedure and later maintenance and requirements for the shallow will be discussed.Key Words: garden design, ground shop, the new technology application

中圖分類號：O434.19 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）04-0229-2

近幾年來，我國的園林景觀事業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展?，F代園林景觀設計秉承“改善人居環(huán)境，和諧天地萬物，塑造景觀精品”的理念，以改善環(huán)境為己任，追求天地萬物之和諧，營造人性化空間，打造和諧人居環(huán)境。園林景觀中的地面鋪裝是園林空間界面的一個重要方面，在與整個景觀設計的協(xié)調一致中，給人以獨特的藝術感受，尤其是經過不同設計風格、不同材質、不同施工工藝的創(chuàng)新、運用，結合其相應的環(huán)境、文化等要素，會產生出奇制勝的效果。

在園林景觀設計中地面鋪裝新工藝的開發(fā)使用上，最具代表性的是彩色壓模藝術地坪及高承載透水地坪道路鋪裝，通過復合著色技術可呈現天然石材的色澤及圖案，如木紋、石塊、古代磚、花崗巖、砂巖等，形成一種自然、輕松、古樸、有藝術韻味的藝術地坪系統(tǒng)。廣泛地應用于市政、園林、廣場以及高檔住宅項目中。該產品是一種全新的、經濟的綠色環(huán)保復合材料，可直接作用于混凝土表面，與混凝土發(fā)生物理融合、滲透和化學反應，逼真再現天然石材、磚材、板材的質地、色澤和紋理。

一、彩色藝術地坪系統(tǒng)整體性能及優(yōu)點

彩石藝術壓模地坪是具有較強的藝術性和特殊裝飾要求的地面材料。是一種即時可用的含特殊納米礦物骨料，無機顏料及添加劑的高強度耐磨材料。其優(yōu)點是易施工、一次成型、使用期長、施工快捷、修復方便不易褪色等，同時又彌補了普通彩色道板磚的整體性差、高低不平、易松動、使用周期短等不足。

混凝土彩色藝術地坪是通過對混凝土表面進行彩色滲透強化處理，采用壓印、養(yǎng)護和密封保護等多道處理工藝而形成的。彩色藝術地坪的色彩、強度、耐磨性、防滑性、防水性等都能達到天然石材的真實感和強度，可以承受高流量人群和載重車輛的通行。

彩色藝術地坪擁有幾十種標準顏色和十幾種造型模具，通過復合著色技術可呈現天然石材的色澤及圖案，如木紋、石塊、古代磚、花崗巖、砂巖等，形成一種自然、輕松、古樸、有藝術韻味的藝術地坪系統(tǒng)。

彩石硬化劑材料制作的彩色壓模地坪具有抗耐磨、防滑、抗凍、不易起塵、易清潔、高強度、耐沖擊、且色彩和款式方面有廣泛的選擇性、靈活性、成本低和優(yōu)質環(huán)保等特點，在園林、市政、停車場、公園小道、商業(yè)街區(qū)和文化娛樂設施領域可以廣發(fā)應用。

二、彩色藝術地坪系統(tǒng)飾面高分子材料特點

1.超高強度：通過材料的合理選擇與配比，彩色藝術飾面高分子材料的強度可達80 ～ 100Mpa，是傳統(tǒng)混凝土材料2-4倍。

2.高耐磨性：傳統(tǒng)裝飾材料技術由于材料的配比、現場施工養(yǎng)護不良等原因，導致裝飾表面粉化老化、耐磨性差、脫色起皮，而彩色藝術飾面高分子材料則克服了這一問題，可廣泛應用于庭院、住宅小區(qū)、市政地面、路面、墻面、造型的美化建設。

3.豐富多彩：由于色彩和模具的可調可選擇性及表面處理技術，彩色藝術飾面高分子材料具有豐富的色彩及圖案供設計師選擇，貼近自然，仿木、仿石、仿古等等，易于和環(huán)境相協(xié)調，從而設計出不同特色的建筑外觀、居住小區(qū)以利于城市的美化。

4.立體質感：不同的特定模具造型賦于建筑飾面以不同的立體質感，同傳統(tǒng)的平面裝飾形成鮮明對比，更易于展示現代都市的建筑風格。

5.快速施工：彩色藝術飾面高分子材料將建筑物及環(huán)境的使用功能要求與裝飾效果結合起來一次完成，因此具有施工簡單、迅速和整體性好的特點。

6.成本低廉：根據高分子材料復合原理，對裝飾物罩面、飾面和基體按功能分別優(yōu)化設計從而節(jié)約了材料費用，同時采用彩色印模技術一次施工工藝，大大的降低了二次裝飾裝修的施工費用，從而具有較好的經濟效益。

三、彩石藝術地坪施工步驟

1.砼表面拉毛處理：在混凝土表面初凝前加上1cm水泥漿用手工鐵板將混凝土表面水砂漿抹均勻找平并拉毛表面。

2.撒布彩石硬化材料：將規(guī)定用量的2/3硬化劑壓模地坪均勻撒布在初凝階段的混凝土表面，待硬化材料吸水潤濕后用手工鐵板找平收光完成第一次作業(yè)，待硬化材料初凝至一定階段階段，再進行第二次1/3材料撒布收光找平作業(yè)。

3.找平收光硬化材料：根據混凝土的硬化情況，實行至少三次以上的手工鐵板收光找平作業(yè)，且收光操作應相互應交錯進行。

4.撒布彩石脫模粉：在硬化材料初凝一定階段，表面干燥無明顯水份的情況下均勻撒布一層與硬化材料配套的脫模粉。

5.用模具壓制圖案，保持模具固定平整，壓制圖案要一次成型不能重壓。

6.實現各種設計款式、紋理和色彩，也可以多種色彩交互設計。

四、彩石藝術地坪后期養(yǎng)護及要求

1.彩石硬化壓模地坪材料的施工一般在室外進行，應防止在雨天及大風天氣進行，施工環(huán)境溫度一般在日均溫度5攝氏度以上。

2.沖洗地坪表面：待硬化壓模地坪完全干燥凝固成型至少3-4天后方可用水或去污劑清洗表面，清洗表面一定在保證整個地坪清洗程度一致，否則會造成地面顏色深淺不一。

3.涂敷密封劑：待清洗硬化壓模地坪表面完全干澡無水分后至少一天以上方可涂敷液體亮光劑達到養(yǎng)護和增強光亮作用，使藝術壓模地坪表面防污染防滑并再次強化。完成后藝術壓模地坪除了很好的裝飾性以外，其物理性能也非常穩(wěn)定。

4.藝術壓模地坪養(yǎng)護階段必須防止人員隨便進出或進行其它項目的施工操作。

五、結語

伴隨著社會的進步與園林的發(fā)展，園林中地面鋪裝所選用材料種類、質感的變化和發(fā)展也是一種必然的趨勢。這就要求廣大的園林設計者在選材、造型、紋樣等過程中既不故步自封，不懷疑和排斥新事物的使用和推廣，也不盲目追新求奇，鋪張浪費。堅持科學發(fā)展觀，以市場為契機，不斷開拓創(chuàng)新，勇于推陳出新，探索和嘗試事物的使用，為園林事業(yè)的百花齊放貢獻一份力量。

參考文獻：

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[3]李婧瑜梁家年.淺議中國園林地面鋪裝藝術[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊.2009，02.

第6篇：天然高分子材料的特點范文

關鍵詞：高分子材料；成型加工；技術分析

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.025

0 引言

高分子材料在生活中非常常見，例如棉花、天然橡膠等，為人們的生活提供了重要的便利。但是對于材料使用來說，高分子材料制品的性能與加工技術是密切聯(lián)系的。通過溫度、壓力等共同作用將材料的形態(tài)進行改變，并提升其性能。而我國現階段的高分子材料成型加工技術也得到了穩(wěn)定發(fā)展，技術比較全面。

1 高分子材料成型加工技術的內涵

高分子材料成型加工技術主要是通過溫度的作用，讓其整體的狀態(tài)發(fā)生改變，再進行形態(tài)重塑。而具體的類型有聚合物加工、高分子熔體加工等多個方面。近年來這項技術在工業(yè)領域也取得了巨大的突破。針對于現階段的形勢來看，該技術的主要目的在于提升生產率和使用性能，并朝著可持續(xù)發(fā)展的方向而發(fā)展。所以在未來也能實現大規(guī)模的生產，在一定程度上減少生產的能源消耗和成本[1]。

2 具體的技術種類

2.1 吹塑技術

也稱中空吹塑，一種發(fā)展迅速的塑料加工方法熱塑性樹脂經擠出或注射成型得到的管狀塑料型坯，趁熱或加熱到軟化狀態(tài)，置于對開模中，閉模后立即在型坯內通入壓縮空氣，使塑料型坯吹脹而緊貼在模具內壁上，經冷卻脫模，即得到各種中空制品。這種技術細化可以分為上引、下引和平引。

2.2 注塑技術

該技術一般運用于生產結構復雜的塑料產品。由于這種技術可以在大多數的環(huán)境下發(fā)揮作用，因而使用范圍比較廣泛，且生產周期相對較短，可以保障在短時間內的生產效率，也是我國現階段常用的一項技術。以現階段塑料的品質來看，大多數的塑料都可以利用這項技術。如果要實現產品質量與外觀的雙重標準，就需要利用到一些具體的機械設備，例如擠出機。在設備設計和運用上都需要進行合理規(guī)劃[2]。而注塑技術的特點也包含了很多方面，比如可以對惰性氣體進行組合，也可以對模具加熱、移動進行成型等，涉及了多個領域。

2.3 壓制成型技術

壓制成型是利用壓力將置于模具內的粉料壓緊至結構緊密，稱為具有一定形狀和尺寸的坯體的成型方法。壓制成型的坯體水分含量低，坯體致密，干燥收縮小，產品的形狀尺寸準確，質量高。另外，成型過程簡單，生產量大，便于機械化的大規(guī)模生產，對具有規(guī)則幾何形狀的扁平制品尤為適宜。具有壓制成型廣泛用于建筑陶瓷、耐火材料等產品的生產。影響壓制成型坯體質量的工藝因素主要有成型壓力、壓制制度，粉料的工藝性能及模具的適用等。但是這種技術有一定的局限性。那就是當制品的厚度超過壓制范圍時，其作用會有明顯的下降，此時可以通過吹塑法來提升生產效率。

2.4 擠出成型

擠出成型的要點在于將塑化的高分子材料通過旋轉加壓，利用擠出機來進行成型。此時材料可以通過牽引設備從設備口引出，配合冷卻定型后最終得到需要的產品類型。在目前的工業(yè)生產中這項技術主要是對高分子材料的塑化和成型，以得到性能更好的二次產品[3]。

2.5 注射成型

注射成型技術主要運用于熱塑性塑料的成型，也可以用于熱固性塑料的成型。其技術原理在于通過加熱，將材料進行升溫，變?yōu)檎沉鲬B(tài)，然后施加壓力，讓材料進入設備模型內進行冷卻。

3 高分子材料成型加工技術的未來研究方向

3.1 聚合物加工技術

聚合物加工技術主要是通過擠出機的工作原理而發(fā)展的基礎?，F階段的技術水平下，已經可以研發(fā)出進行連續(xù)反應的擠出機。國外的十螺桿擠出機可以解決作為反應器的包括雙螺桿和四螺桿擠出機在內的其它擠出機所存在的問題。但傳統(tǒng)擠出機具有一定的缺陷，即在運行當中會出現一定的問題。但是隨著經濟的不斷發(fā)展，聚合物反應加工技g也得到了更加迅速的發(fā)展。而很多企業(yè)在近年來主要使用的收視傳統(tǒng)的混合設備進行改造，但是這種模式在化學反應的發(fā)生上面比較難控制，而反應的具體結果也具有一定的不確定性。在這種形勢下，技術研究的成本相對比較大。未來這種技術會有更完善的發(fā)展體系，例如引入電磁場并發(fā)揮其優(yōu)勢，對加工過程中的化學反應進行有效控制，實現生產效率的提升。

3.2 新材料的使用

該技術在未來也必然會得到推廣使用。相比于傳統(tǒng)技術來說，該技術的方式比較簡單，且能源的消耗低，也不會對環(huán)境產生嚴重的污染。而該技術主要利用光盤及PC樹脂生產和運輸環(huán)節(jié)等步驟整合為一種連續(xù)的成型技術，最大的優(yōu)勢在于在提升生產質量的同時實現了能源的節(jié)約。未來這種技術在強大振動力場的作用之下，聚合物的優(yōu)勢會被更加充分利用，提升產品的性能。又例如熱塑性彈性體全硫化制備，實現橡膠在混煉過程中的動態(tài)全硫化，可以解決共混物在共混加工過程中的反轉問題。

4 結語

通過研究，可以看出隨著科學水平的不斷提升，我國的工業(yè)領域也得到了長足的進步，在高分子材料方面的研究也一直在進行。而高分子材料成型加工技術的有效運用，也是我國工業(yè)發(fā)展的重要標志。因此作為相關的企業(yè)，需要在當前的技術模式下不斷完善和優(yōu)化，并深入研究工作，充分發(fā)揮主觀能動性掌握有著我國自主知識產權的先進技術，實現質的跨越，有效地對高分子材料進行加工，促進相關產業(yè)的發(fā)展和進步。

參考文獻：

[1]馮軍.對高分子材料成型加工技術關鍵點的分析[J].科技與企業(yè)，2014，05（17）：324-324.

第7篇：天然高分子材料的特點范文

【關鍵詞】環(huán)保購物袋；可降解；油墨；石頭紙

0.前言

隨著人們生活水平的不斷提高，人們的環(huán)保觀念也不斷提升。大家對過度包裝浪費資源，包裝物棄置污染環(huán)境等情況不斷發(fā)出聲討。國家也出臺了“限塑”令，通過有償使用減小購物袋的用量。但作為日常生活必不可少的用品，大部份購物袋在使用完后仍然會被丟棄成為生活垃圾。絕大部分最終作為塑料垃圾進入環(huán)境，而塑料大多化學性能穩(wěn)定，在自然環(huán)境中分解需要100～300年。如果用焚燒方法處理，焚燒設施不僅需投入大量資金，焚燒時還會有二惡英等多種有毒物質產生，造成二次污染。而對于回收利用，收集或即使強制收集進行回收利用，它的經濟效益也不太好。所以要從根本上解決廢塑料的環(huán)境污染問題，就應該用能降解或易降解的購物袋代替普通塑料購物袋。現在筆者根據多年的印刷和油墨生產實踐經驗，應如何為制造可降解環(huán)保購物袋的幾點應用體會，愿與大家共同探討。

1.制造可降解環(huán)保購物袋材料

制造新型可解環(huán)保購物袋，最重要的是要選用合適的材料。首先就是選用無污染的可降解材料替代普通塑料薄膜，還有就是選用合適的環(huán)保型印刷油墨。這樣才有可能制造出符合環(huán)保要求的購物袋。

1.1環(huán)?；牡倪x擇

目前可用的可降解材料有以下幾種：

1.1.1光降解塑料

光降解塑料一般是指在光（紫外光）的照射下，引起光化學反應而使大分子鏈斷裂和分解的塑料。光降解塑料可分為添加型和合成型兩類。添加型是在高分子材料中添加光敏劑，由光敏劑吸收光能后產生自由基，促使高分子材料發(fā)生氧化作用后進而引發(fā)聚合物分子鏈斷裂使其降解。降解式將光敏基團（如羧基、雙鍵等）導入高分子結構內賦予材料光降解的特性。常用的光敏劑有過渡金屬絡合物、硬脂酸鹽、N，N-二丁基二硫代氨基甲酸鐵等，用量約1%～3%（質量）。合成型光降解塑料是通過共聚反應在塑料的高分子主鏈上引入羰基等感光基團而賦予其光降解特性的，并可以通過調節(jié)光敏基團的含量來控制光降解活性?，F在已知以一氧化碳或乙烯酮類為光敏單體與烯烴類單體共聚，可合成含羰基結構的聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC）等光降解聚合物。光降解塑料只能在光照下降解，受氣候環(huán)境、地理因素制約很大，如果埋地部分不能降解，而且價格較高，因此光降解塑料很難廣泛推廣使用。

1.1.2生物降解塑料

生物降解能很好的解決埋地部分不能降解的問題。目前研究開發(fā)的生物降解材料有天然高分子材料、微生物合成高分子材料、 人工合成高分子材料以及共混性高分子（添加型）材料。天然高分子型是利用淀粉、纖維紊、甲殼質、蛋白質等天然高分子材料制備的生物降解材料。其特點是貯存運輸方便，只要保持干燥，不需避光，應用范圍廣，不但可以用于農用地膜、包裝袋，而且廣泛用于醫(yī)藥領域。生物合成的完全生物降解塑料是微生物把某些有機物作為食物源，通過生命活動合成的高分子化合物。通過微生物合成而得到的生物降解塑料以聚羥基脂肪酸酯（PHA）類為多，其中最常見的有聚3-羥基丁酸酯（PHB）、聚羥基戊酸酯（PHV）及PHB和PHV的共聚物（PHBV）。化學合成法合成的生物降解塑料大多是在分子結構中引入能被微生物降解的含酯基結構的脂肪族聚酯，目前具有代表性的產品有聚己內酯（PCL），聚琥珀酸丁二醇酯（PBS），聚乳酸（PLA），以及最近國內研究最熱的二氧化碳基生物降解塑料等。另外按降解方法分生物降解可以分為：（1）生物物理降解法：當微生物攻擊侵蝕高聚物材料后由于生物細胞的增長使聚合物組分水解、電離或質子化而分裂成低聚物碎片，聚合物分子結構不變，這是聚合物生物物理作用而發(fā)生的降解過程。（2）生物化學降解法：由于微生物或酶的直接作用，使聚合物分解或氧化降解成小分子，直至最終分解成為二氧化碳和水，這種降解方式屬于生物化學降解方式。同樣生物降解塑料也存在價格較高

1.1.3光-生物雙降解塑料

光-生物雙降解塑料具有光、生物的雙重降解性。是當前世界降解塑料的主要開發(fā)方向之一。試驗表明光-生物雙降解塑料可在一個特定時間內（通常為9個月～5年）在環(huán)境中能完全分解。但由于合成型光降解塑料成本較高，研究較少。目前研究較多的是摻混型光一生物雙降解塑料。

1.1.4石頭紙

石頭紙是一種由碳酸鈣研磨粉與高分子聚合物、膠合劑為原材料的新型材料，廣義上說石頭紙也是光-生物雙降解類材料。石頭紙具有既可替代傳統(tǒng)的植物纖維紙張、專業(yè)性紙張，又能替代傳統(tǒng)的大部分塑料薄膜，且具有成本低、可控性降解的特點，能夠為使用者節(jié)省大量的成本，且不會產生污染。從替代塑料包裝物角度看，它能為國家節(jié)省大量的石油資源，產品使用后能夠降解，不會造成二次白色污染。另外石頭紙與上面進過的幾種可降解塑料相比，還具有不可燃性，可書寫和辦公室打印，適用于大多數印刷方式，包括膠?。率接∷ⅰ⑵桨嬗∷ⅲ?、凹版印刷、凸版印刷、絲網印刷、輪轉印刷等。最重要目前已經能大量工業(yè)化生產，這是用于生產非塑料型環(huán)保購物袋的理想新材料。當然石頭紙也有一些不足的地方：就是石頭紙因含有大量的碳酸鈣而不透明性，硬度也偏大而導致抗屈拆性差等。

表1 幾種可降解基材性能對比表

1.2印刷油墨的選擇

印刷油墨是制造購物袋必不可少的組成部分。須然印刷油墨占購物袋的成本很小，只占3%～5%左右。但對于一個購物袋是否符合環(huán)保要求就尤為重要了。選擇印刷油墨要注意以下幾點：

1.2.1油墨的可降解性

油墨的連結料多為高分子聚合物，本質上也是一種塑料。因此現用大部分印刷油墨降解性能較差，如果將這些油墨和塑料一起填埋處理，讓其自然降解，一般需要50年以上才能在環(huán)境中能完全分解。因此為配套降解基材，必需選用以可快速降解的連結料所生產的油墨?，F在市面上能找到的可降解油墨有以大豆油油墨、聚乙烯醇油墨、聚酮油墨，這幾類油墨通常只需5～10年即可完全降解。

1.2.2油墨中的重金屬含量

眾所周知人體如果攝入過量的重金屬，可造成嚴重的生理損害，引發(fā)多種疾病。重金屬進入人的機體后，會在人體內部積聚下來，并可能轉化為毒性更強的金屬化合物。以鎘為例，鎘元素進入人體后，在體內形成鎘硫蛋白，通過血液到達全身，并有選擇性地蓄 積于腎、肝中。情況嚴重時，使骨骼的生長代謝受阻礙，從而造成骨骼疏松、萎縮、變形等。慢性鎘中毒主要影響腎臟，最典型的例子是日本著名的公害病——痛痛病。慢性鎘中毒還可引起貧血。油墨中的重金屬通常來自于顏料，特別是一些重金屬化合物顏料，如鎘紅、鉻紅、鉻黃及銀朱等。另外可溶性重金屬鹽毒性大易于進入人體，因此我國、歐盟、美國都制定了油墨（涂料）涂層中可溶性重金限制：（見下表）

1.2.3油墨中其它有毒有害物質

油墨中可能存在有毒有害物質有：（1）連結料生產合成時殘留的單體，如劇毒物游離甲苯二異氰酸酯；（2）顏料生產合成時殘留的強致癌物多氯聯(lián)苯（PCB）、芳胺（MAK-Ⅲ）；（3）溶劑殘留導致苯、甲苯、二甲苯、甲醛超量。許多國家嚴格控制油墨干膜中的有毒有害物質含量。以甲醛為例：日本要求甲醛含量

2.結語

隨著近年不斷有新材料的發(fā)明，并逐步進入實用化、產業(yè)化。帶動更多環(huán)境友好的產品將進入我們的生活。我們相信，在不久的將來，真正可降解型環(huán)保購物袋會進入我們的生活，使“白色污染”會逐漸從環(huán)境中消失。我更期待這些環(huán)保新技術、新發(fā)明將為人類與自然的真正和諧作出巨大的貢獻。

【參考文獻】

[1]劉彥平，楊志遠，楊建業(yè).我國生物全降解塑料的研究進展.[期刊論文]-塑料工業(yè)，2006，（z1）.

[2]王廣文.生物塑料和降解塑料的研究進展.[期刊論文]-塑料科技，2011，5.

第8篇：天然高分子材料的特點范文

關鍵詞：纖維素 化學改性 熱塑性加工

0 引言

石油基高聚物由于其良好的使用性和加工性，在工業(yè)生產和日常生活中占據有重要地位，但是由于其難降解性對環(huán)境造成的危害以及石油資源的日益枯竭，人們愈加重視開發(fā)可再生的替代材料。纖維素是自然界最豐富的可再生資源，廣泛存在于綠色植物以及海洋生物中，具有可再生性，生物可降解性和天然的生物相容性，并且具有低密度、高強度和剛度好的特性，這已使它成為最重要的天然高分子材料。

1 纖維素的化學結構

纖維素是由D-吡喃型葡萄糖單元（AGU）通過β-1、4糖苷鍵以C1椅式構象連接而成的線型高分子。纖維素的一個結構單元中在第2、第3、第6位碳原子上有3個活潑的羥基基團，其中C2、C3位上的羥基是仲羥基，C6位上是伯羥基。由于大量羥基的存在，使纖維素分子之間與纖維素分子內部形成了密度很高的氫鍵，導致纖維素在受到高溫作用時在融化之前就分解了，因此無法直接用注射、擠出等傳統(tǒng)的熱塑性加工方法生產纖維素制品。為了可以使用熱塑性加工的方法生產纖維素制品，必須對其進行化學改性，利用與羥基有關的一系列化學反應，如酯化，醚化，接枝共聚等反應合成纖維素衍生物，則有可能實現熱塑性加工。

2 纖維素酯類

纖維素酯類包括有機酸酯與無機酸酯。纖維素無機酸酯中比較重要的是硝化纖維素。硝化纖維素是由纖維素在25-40℃經過硝酸和濃硫酸混合算硝化而成的酯類，混合酸中，硝酸參與酯化反應，濃硫酸則起著使纖維素溶脹和吸水的雙重作用。不同取代度的硝化纖維素應用于不同的地方，高硝化纖維素可用作火藥，低硝化的纖維素可用作塑料、片基薄膜等。纖維素有機酸酯中比較重要的是醋酸纖維素。醋酸纖維素是以硫酸為催化劑經冰醋酸或者醋酐乙酰化而成的酯類，理論上可以得到取代度為3的醋酸纖維素，但是由于纖維素的高結晶度的影響，產物的取代度往往在2.2-2.8之間，可以用作塑料、纖維、薄膜等。現在作為商品使用的纖維素酯類有一個普遍的缺點：其融化溫度和熱分解溫度之間的溫度間隙太小，在加工的過程中，經常需要加入增塑劑來加寬加工溫度，但是增塑劑在材料的使用和加工過程中泄露和揮發(fā)比較嚴重，使材料的使用性能受到了影響。

3 纖維素醚類

纖維素醚是由纖維素與NaOH反應后，與各種功能單體如單氯甲烷、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等進行醚化反應，經水洗副產物鹽及纖維素鈉而得到。纖維素醚一般根據其離子性分為4類[1]：非離子纖維素醚：主要是纖維素烷基醚，包括甲基纖維素醚、甲基羥乙基纖維素醚等。陰離子纖維素醚：主要是羧甲基纖維素鈉、羧甲基羥乙基纖維素鈉。陽離子纖維素醚：陽離子纖維素醚主要有3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨纖維素醚。兩性離子纖維素醚：兩性離子纖維素醚的分子鏈上既有陰離子基團又有陽離子基團。

4 纖維素接枝改性

接枝改性方法可以引入不同的支鏈聚合物，在纖維素材料固有的優(yōu)點的基礎上，得到同時具有纖維素主鏈和支鏈聚合物雙重性能的功能材料，從而大大擴展了纖維素的應用范圍。但由于纖維素分子中存在大量的氫鍵導致纖維素材料的高結晶度，使需要接枝反應底物通常無法進入纖維素內部，反應只發(fā)生在材料表面部分，這大大增加了反應難度，纖維素的接枝改性也很難以實現工業(yè)化。因此，更多的是使用熔化性好的纖維素衍生物進行接枝改性。例如，在二醋酸纖維素(CDA)引入生物高分子基團不僅可以降低加工溫度，而且還可以使CDA的接枝共聚物具有一定的生物學性質。聚乳酸是一種無毒，具有優(yōu)良的加工性能，生物降解性能、力學性能和生物相容性的高分子材料。Teramoto[2]的合成一系列不同接枝率的醋酸纖維素-聚乳酸接枝共聚物，發(fā)現該共聚物的玻璃化轉變溫度Tg和聚乳酸的摩爾取代度(MS)有關系，當0＜MS≤8 時玻璃化溫度大幅上升，當MS≥14時聚乳酸側鏈開始結晶。因為聚乳酸是可降解材料，聚乳酸短鏈引入纖維素分子將得到可以完全降解的高分子材料，乙基纖維素(EC)當第一個工業(yè)化非離子纖維素醚，其質地堅韌，在很寬的溫度范圍也可以把機械強度和靈活性。乙基纖維素為疏水型聚合物，引入親水性高分子短鏈后將得到兩個親密型共聚物。Shen等[3]采用原子轉移自由基聚合（ATRP）方法，引發(fā)了苯乙烯（St）核甲基丙烯酸甲酯（MMA）接枝乙基纖維素的反應，分別合成了高接枝率的共聚物EC-g-PSt，EC-g-PMMA，發(fā)現刷狀接枝物能被云母吸附，并且分子呈棒狀，TEM和AFM結果顯示了接枝物能在丙酮中形成核-殼結構的球狀膠束。

5 結語

纖維素是自然界最豐富的自然資源，在未來石油資源越來越匱乏的情況下，纖維素必將成為重要的工業(yè)原料。本文總結了幾種纖維素熱塑性加工的化學改性的方法，在未來的能源形勢下，將會有更多針對纖維素化學改性的方法從而獲得更加豐富的纖維素衍生物產品。同時，考慮到化學改性的方法環(huán)境污染大，生產周期長，以不進行化學改性而通過其他方法對纖維素直接進行塑性加工的方法也會有較大的發(fā)展。

參考文獻：

[1]張光華，朱軍峰，徐曉鳳.纖維素醚的特點、制備以及在工業(yè)中的應用[J].纖維素科學與技術，2006，14（1）：61～65.

[2]王彥斌，蘇志鋒，趙耀明. 纖維素及其主要衍生物接枝改性的研究進展[J].合成材料老化與應用，2009，38（4）：35-39.

[3]Shen D W ，Yu H，Huang Y.Synthesis of graft copolymer of ethyl cellulose through living poly-merization and its self-assembly[J].Cellulose，2006，13:235-244

第9篇：天然高分子材料的特點范文

關鍵詞： 自由基聚合;陰離子聚合;ATRP

1引言

高分子的合成中，連鎖聚合反應需要活性中心，活性中心可以是自由基、陽離子或陰離子，因此根據活性中心的不同連鎖聚合反應可分為自由基聚合、陽離子聚合和陰（負）離子聚合。

自由基型聚合反應是指在光、熱、輻射或引發(fā)劑的作用下，單體分子被活化變?yōu)榛钚宰杂苫?，并以自由基型聚合機理進行的聚合反應。自由基聚合反應是合成高聚物的一種重要反應，許多塑料、合成橡膠和合成纖維都是通過這種反應合成。

離子聚合中，以陰離子為反應活性中心進行的反應稱為陰離子型聚合反應。陰離子聚合是最早實現活性聚合的聚合物合成方法，在聚合物分子結構設計，新材料開發(fā)方面應用十分廣泛。

2主題

2.1 原子轉移自由基聚合

在高分子材料領域中， 精確控制分子的尺寸、拓撲結構、組成和功能性等，是發(fā)展新材料的前提。然而，由于工業(yè)生產中大多數聚合物都是在更為寬松的條件下通過縮聚、自由基聚合生產出來的，故所得產物的結構難以控制。因此，將活性聚合技術擴展到自由基聚合中是十分必要的。可控/活性自由基聚合（CRP）自產生以來得到人們的廣泛關注， 目前已開發(fā)出多種技術，如NMP（氮氧自由基調控聚合）、ATRP（原子轉移自由基聚合）和衰減轉移體系等。

ATRP 使用過渡金屬作為催化劑，采用過渡金屬的氧化還原反應可使活性增長的高分子鏈與處于休眠的非活性高分子鏈之間形成動態(tài)平衡，從而有效降低了體系中活性種的濃度、抑制了鏈終止反應和不可逆鏈轉移反應，進而實現了“活性”聚合。與其他可控活性聚合方法相比，ATRP不需要很高的聚合溫度，并且可適用單體的范圍更廣。在合成復雜結構聚合物（如嵌段、星型和接枝共聚物等）方面，ATRP 也是最有效的方法之一;此外，ATRP在表面修飾方面也具有簡單易行之特點，可將聚合物接枝至各種無機材料、有機材料和蛋白質材料的表面。

2.1.1 ATRP的動力化模型研究

為了能夠更深入地了解和控制聚合過程，通過ATRP動力學模型化并耦合不同操作方式下的反應器模型已成為必然，它可以更精確地控制大分子鏈結構，如分子量及其分布、共聚組成及組成分布，同時還能優(yōu)化聚合條件。

在聚合反應工程領域，一個完善數學模型的建立對于傳統(tǒng)的實驗和經驗是有力的補充。而建立在第一性原理以及實驗驗證的基礎之上的可靠模型，可以作為實際操作的替代品，用于一些實驗費用高，操作不方便或者不安全的研究中。

2.1.2 ATRP法制備功能高分子材料

在納米無機粒子中，SiO2作為一種優(yōu)良的結構和功能材料，具有高表面活性、高比表面積、低比重、耐高溫、耐腐蝕以及無毒無污染等性能，在陶瓷、塑料、橡膠、涂料和催化劑等許多領域有著廣泛的應用。唐龍祥等采用ATRP法在納米二氧化硅（SiO2）粒子表面接枝聚苯乙烯（PS），并以此對苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（ SBS）進行改性。結果證明具有核殼結構的納米SiO2-g-PS復合粒子在SBS中具有良好的分散性，使SBS的力學性能、熱穩(wěn)定性及高溫玻璃化轉變溫度提高。

磁性高分子微球因兼具無機磁性材料的磁響應性和有機高分子材料的表面功能性，自上世紀七十年代以來，在細胞分離、固定化酶、核酸檢測、靶向藥物、核磁成像等領域的研究應用越來越多。郭衛(wèi)強等在制備磁性微球的過程中引入了ATRP反應，直接在磁性粒子內核上枝節(jié)上對氯甲基苯甲酸，以此為引發(fā)劑，引發(fā)苯乙烯的ATRP反應，然后以此大分子微球引發(fā)丙烯酸的ATRP反應，得到功能化的高分子磁性微球。

北京化工大學的楊鑫超等對天然多糖進行化學修飾，制備具有ATRP引發(fā)位點的多糖引發(fā)劑，然后通過原子轉移自由基聚合，制備以天然多糖為骨架，以不同鏈長的陽離子聚合物為側鏈的陽離子非病毒基因載體，在基因治療中具有良好的應用前景。

2.2陰離子聚合發(fā)展

近二十多年陰負離子聚合在新引發(fā)劑體系、新單體開發(fā)以及聚合理論方面均取得了進展，出現了配伍負離子聚合LAP、阻滯負離子聚合RAP等概念。實現了對聚合物結構、聚合動力學的進一步控制。在工業(yè)方面，陰離子聚合生產規(guī)模和產品應用范圍擴大，同時也開發(fā)出多種新產品，如集成橡膠、負離子合成的高抗沖聚苯乙烯等。國內的負離子產品開發(fā)十分迅速，在加氫型負離子聚合產品方面還取得了突破性發(fā)展。

2. 2.1.負離子聚合制備彈性體

負離子活性聚合發(fā)現于上世紀五十年代，幾年后便有工業(yè)產品面世。首先是苯乙烯類熱塑性彈性體SBS、SIS，緊接著合成出共軛二烯烴均聚

橡膠BR以及共軛二烯烴與苯乙烯的共聚橡膠S-SBR，此后還出現了高韌性聚苯乙烯樹脂。溶聚丁苯是負離子聚合的另一重要產品，主要優(yōu)點表現在能方便地設計分子結構。另外，還可以通過偶聯(lián)制備加工性能好的星型聚合物，也可對活性末端進行改性制備端基極性化產品。

2. 2. 2.負離子聚合設計合成新材料

負離子聚合能夠對聚合物分子結構進行設計和精確控制，其產品正在被廣泛使用且還存在潛在的領域。劉國軍等采用負離子聚合方法設計合成了不同結構的雙親聚合物，然后進行自組裝、光交聯(lián)制備了星形高分子膠束、平頭狀高分子膠束、高分子刷、高分子納米纖維、可調納米孔道的高分子薄膜。雙親性聚合物的自組裝可以和多種學科與行業(yè)結合，如藥物緩釋體系等。北京化工大學采用負離子活性分散聚合制備核殼高分子聚集體。這種聚合物聚集體的殼層可以通過硫化交聯(lián)， 所得材料為自增強彈性體。我們將其稱為彈性基體與補強材料“一體化橡膠”。從國內外發(fā)表文章可以看出，負離子聚合已經成為制備新材料的強有力的工具。

2. 2.3.小結