对高分子材料的认识(共7页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上一:定义 高分子材料：以为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。二:来源 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。三:分类 1;高分子材料按来源分类. 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。 天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然改性阶段，出现半合成高分子材料。1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用化学合成方法有目的的合成高分子材料的开始。 1953年，德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。 现代，高分子材料已与、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。 2;高分子材料按应用分类. 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子涂料和高分子基复合材料等。 橡胶是一类线型柔性。其间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和两种。 高分子纤维分为天然和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。 塑料是以合成树脂或的天然高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。通常按合成树脂的特性分为和热塑性塑料；按用途又分为通用塑料和。 高分子胶粘剂是以合成为主体制成的。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。 高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质，添加和各种添加剂制得。根据成膜物质不同，分为油脂涂料、天然树脂涂料和。 高分子基复合材料是以高分子化合物为基体，添加各种增强材料制得的一种复合材料。它综合了原有材料的性能特点，并可根据需要进行材料设计。 。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子和医用、等。 高聚物根据其机械性能和使用状态可分为上述几类。但是各类高聚物之间并无严格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工艺，可以制成塑料，也可制成纤维，比如尼龙就是如此。而聚氨酯一类的高聚物，在室温下既有玻璃态性质，又有很好的弹性，所以很难说它是橡胶还是塑料。 3; 按高分子主链结构分类. 碳链高分子：分子主链由C原子组成，如： PP、PE、PVC 杂链高聚物：分子主链由C、O、N等原子构成。如：聚酰胺、聚酯 元素有机高聚物：分子主链不含C原子，仅由一些杂原子组成的高分子。如：硅橡胶 4;其它分类 按高分子主链几何形状 分类：线型高聚物，支链型高聚物，体型高聚物。 按高分子排列情况分类：结晶高聚物，非晶高聚物。四:性能介绍 高的结构决定其性能，对结构的控制和改性，可获得不同特性的高分子材料。高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点，使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、人体器官等。人工合成的纤维、和等也是如此。一般称在生活中大量采用的，已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有特殊用途与功能的为功能高分子五: 化合物特征 一是大，二是具有多分散性。即高分子化合物与不同，它在聚合过程后变成了不同分子量大小的许多高聚物的混合物。我们所说的某一高分子的分子量其实都是它的一种平均的分子量，当然计算也以不同的权重方式分为了、粘均分子量、重均分子量等。而小分子的分子量固定，都由确定分子量大小的分子组成。这是高聚物与小分子一个特征区别。六: 名称和用途 1塑料 塑料根据加热后的情况又可分为热塑性塑料和热固性塑料。 加热后软化，形成高分子熔体的塑料成为热塑性塑料。主要的热塑性塑料有聚乙烯（PE1）、聚丙烯（PP 2）、聚苯乙烯（PS 3）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗称有机玻璃 4）、聚氯乙烯（PVC 5）、尼龙（Nylon 6)、聚碳酸酯（PC 7）、聚氨酯（PU 8 ）、聚四氟乙烯（特富龙, PTFE 9）、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE 10 )。 加热后固化，形成交联的不熔结构的塑料称为热固性塑料。常见的有环氧树脂11, 酚醛塑料, 聚酰亚胺,三聚氰氨甲醛树脂等。塑料的加工方法包括注射，挤出，膜压，热压，吹塑等等。 2橡胶 橡胶又可以分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯。合成橡胶的主要品种有丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶 高分子材料、硅橡胶、氟橡胶等等。 3纤维 合成纤维是高分子材料的另外一个重要应用。常见的合成纤维包括尼龙、涤纶、腈纶聚酯纤维，芳纶纤维等等。 4涂料 涂料是涂附在工业或日用产品表面起美观或这保护作用的一层高分子材料、 常用的工业涂料有环氧树脂，聚氨酯等。 5黏合剂黏和剂是另外一类重要的高分子材料。人类在很久以前就开始使用，树胶等天然高分子材料做黏合剂。现代黏合剂通过其使用方式可以分为聚合型，如环氧树脂；热融型，如尼龙，聚乙烯；加压型，如天然橡胶；水溶型，如淀粉。七: 相关介绍 1;新型高分子材料 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、和涂料等。其中，被称为现代高分子的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和所无法取代的优点而获得迅速的发展，但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质，即所谓的通用高分子，它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。而现代工程技术的发展，则向高分子材料提出了更高的要求，因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和化方向发展，这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。 2;高分子分离膜 是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜，以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力，使混合物、液体混合物或有机物、无机物的等分离技术相比，具有省能、高效和洁净等特点，因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。膜分离过程主要有反渗透、超滤、微滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离膜的高分子材料有许多种类。现在用的较多的是聚枫、聚烯烃、脂类和有机硅等。膜的形式也有多种，一般用的是平膜和空中纤维。推广应用高分子分离膜能获得巨大的经济效益和社会效益。例如，利用离子交换膜电解食盐可减少污染、节约能源:利用反渗透进行海水淡化和脱盐、要比其它方法消耗的能量都小;利用从空气中富集氧可大大提高氧气回收率等。 3;高分子磁性材料 高分子磁性材料，是人类在不断开拓磁与高分子聚合物(合成树脂、橡胶)的新应用领域 的同时，而赋予磁与高分子的传统应用以新的涵义和内容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石，以后才利用磁铁矿(铁氧体)烧结或铸造成磁性体，现在工业常用的磁性材料有三种，即铁氧体磁铁、稀土类磁铁和铝镍钴合金磁铁等。它们的缺点是既硬且脆，加工性差。为了克服这些缺陷，将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成的高分子磁性材料便应运而生了。这样制成的复合型高分子磁性材料，因具有比重轻、容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品，还能与其它元件一体成型等特点，而越来越受到人们的关注。高分子磁性材料主要可分为两大类，即结构型和复合型。所谓结构型是指并不添加无机类磁粉而高分子中制成的磁性体。目前具有实用价值的主要是复合型。 4;光功能高分子材料 所谓光功能高分子材料，是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。目前，这一类材料已有很多，主要包括、光记录材料、光加工材料、光学用塑料(如塑料透镜、接触眼镜等)、光转换系统材料、光显示用材料、光导电用材料、光合作用材料等。光功能高分子材料在整个社会材料对光的透射，可以制成品种繁多的线性，像普通的安全玻璃、各种透镜、棱镜等;利用高分子材料传播特性，又可以开发出非线性光学元件，如、塑料石英复合光导纤维等;而先进的元件兴盘的基本材料就是高性能的有机玻璃和聚碳酸脂。此外，利用高分子材料的光化学反应，可以开发出在电子工业和印刷工业上得到广泛使用的、光固化涂料及粘合剂;利用高分子材料的能量转换特性，可制成光和光致变色材料;利用某些高分子材料的折光率随而变化的特性，可开发出光弹材料，用于研究力内部的应力分布等。 5;高分子复合材料 高分子材料和另外不同组成、不同形状、不同性质的物质复合粘结而成的。最大优点是博各种材料之长，如高强度、质轻、耐温、耐腐蚀、绝热、绝缘等性质，根据应用目的，选取高分子材料和其他具有特殊性质的材料，制成满足需要的复合材料。高分子复合材料分为两大类：高分子结构复合材料和高分子。以前者为主。高分子结构复合材料包括两个组分：增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物，如玻璃纤维、氮化硅晶须、及以上纤维的织物。基体材料。主要是起粘合作用的胶粘剂，如不饱合、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂，这种复合材料的比强度和比模量比金属还高，是国防、尖端技术方面不可缺少的材料。八:发展研究 从十九世纪开始，人类开始使用改造过的天然高分子材料。火化橡胶和（赛璐珞）是两个典型的例子。进入二十世纪之后，高分子材料进入了大发展阶段。首先是在1907年，Leo Bakeland发明了酚醛塑料。1920年Hermann Staudinger提出了高分子的概念并且创造了Makromolekule这个词。二十世纪二十年代末，聚氯乙烯开始大规模使用。二十世纪三十年代初，聚苯乙烯开始大规模生产。二十世纪三十年代末，尼龙开始生产。 随着现代化的发展，设备的集群规模和自动化程度越来越高，同时针对设备的安全连续生产的要求也越来越高，传统的以金属修复方法为主的设备维护已经远远不能满足针对更多高新设备的维护需求，对此需要研发更多针对设备预防和现场解决的新技术和材料，为此诞生了包括高分子复合材料在内的更多新的维护技术和材料，以便解决更多问题，满足新设备运行环境的维护需求。 正基于此，二十世纪后期，世界发达国家以美国（）公司为代表的研发机构，研发了以高分子材料和复合材料技术为基础的高分子复合材料，它是以高分子复合聚合物与金属粉末或陶瓷粒组成的双组分或多组分的复合材料，它是在高分子化学、和等学科基础上发展起来的高技术学科。它可以极大解决和弥补金属材料的应用弱项，可广泛用于设备部件的磨损、冲刷、腐蚀、渗漏、裂纹、划伤等修复保护。高分子复合材料技术已发展成为重要的现代化应用技术之一。 在经历了二十世纪的大发展之后高分子材料对整个世界的面貌产生了重要的影响。时代杂志认为塑料是二十世纪人类最重要的发明。高分子材料在文化领域和人类的生活方式方面也产生了重要的影响。 九:合成加工 高分子材料在加工之前，要先进行合成，把单体合成为聚合物进行造粒，然后才进行熔融加工。高分子材料的合成方法有、和。这其中起了很重要的作用，和过氧类引发剂都是常用的引发剂，往往对高分子材料性能的改进和成本的降低也有很明显的作用。 加工工艺 高分子材料的加工成型不是单纯的物理过程，而是决定高分子材料最终结构和性能的重要环节。除胶粘剂、涂料一般无需加工成形而可直接使用外、橡胶、纤维、塑料等通常须用相应的成形方法加工成制品。一般常用的成形方法有挤出、注射、压延、吹塑、模压或传递模塑等。橡胶制品有塑炼、混炼、压延或挤出等成形工序。纤维有纺丝溶体制备、纤维成形和卷绕、后处理、初生纤维的拉伸和热定型等。 在成型过程中，聚合物有可能受、及作用时间等变化的影响，导致高分子降解、交联以及其他化学反应，使聚合物的聚集态结构和发生变化。因此加工过程不仅决定高分子材料制品的外观形状和质量，而且对材料超分子结构和织态结构甚至链结构有重要影响。医用高分子材料在医疗中的应用研究 所谓高分子一般是指由许重复单元共价连接而成的、分子量很的一类子，材料也称聚合物，往往具有粘弹性，而医用高分子材料是一类可对有机体进行、替代与，具有特殊功能的新型材料1，是科学技术中的一个正在发展的新领域，不仅技术含量和经济价值高，而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义，通常用于对生物体进行诊断、治疗以及替换或修复、合成或再生损伤组织和。目前，医用高分子材料的发展可谓异军突起，其应用如雨后遍及整个医学领域，用量也在持续稳定地增长。1;医用高分子材料的需求 现代医学的进步并不单纯是医疗手段革新的结果，它已经越来越依赖于医用材料、医疗器械以及新药的发展。广义地说，生物医用材料泛指医学中使用到的各类材料，其中单是治疗器官的衰竭和组织的缺损所涉及的医用材料就十分惊人，以美国为例，每年有以百万计的人患有各组织、器官的丧失或功能障碍方面的疾病，需进行800万次进行修复，年耗资超过400亿美元，器官衰竭和组织缺损所需治疗费占整个医疗费用的一半，中国是一个人口大国，患者的数量十分庞大，随着人民生活水平的提高和对于质量的追求，我国在此方面的医疗费用也在不断增加。可见，是一个巨大的产业，生物材料的不可缺少性、尤其是材料动辄上万元的价格决定了我国必须加强具有自主知识产权的生物材料的研究开发，此外，伴随我国医疗制度的改革，必须自费的医疗费用中的一大块是生物材料，尤其是进口材料，给工薪阶层带来了沉重负担。因此，加强材料的研发不仅是一个科学技术问题，还是一个重要的经济和政治问题2。2;医用高分子材料的分类 目前医用高分子材料主要有非降解型和生物降解型两种。     非降解型医用高分子材料  主要是聚氨酯、聚丙烯酸酯等，广泛用于、人工脏器、骨和等人体软、硬组织及器官的修复和制造、粘、材料涂层、人工等。其特点是大多数不具有生物活性，与组织不易牢固结合，易导致毒性、性等。  2.2  生物降解型医用高分子材料  生物降解型医用高分子材料的主要成分是聚、及改性的天然和等，在上主要用于暂时执行替换组织和器官的功能，或作缓释和送达载体、可性缝线、创伤敷料等3。其特点是易降解，降解产物经排出体外，对组织无影响，目前已成为医用高分子材料发展的方向。 3;医用高分子材料的应用 3.1  人工脏器  作为软组织材料的一个重要组成部分的，其应用前景已为人们所看好。随着人工脏器的不断完善，其在临床上的应用必将越来越广泛。主要包括：人工肺、人工肾(型、型、型)、人工、人工胰脏(如：可采用包膜法，即在移植的异体或动物胰岛表面覆盖一层高分子半透膜，能允许向膜外渗透，但阻止和进入膜内而引起排异损伤)、人工、起搏器电极的高分子包覆层、人工心脏、人工血管、人工喉、人工、人工、人工等。 3.2  人工组织  指用于科、科、骨科、创伤外科和外科等医用材料，主要包括：牙科材料(蛀牙填补用、假牙和人工、人工齿冠材料和硅牙托软衬垫等)，材料(人工角膜、人工、人工体、人工、人工视网膜、人工泪道、隐形眼镜)，骨科材料(人工、人工骨、材料等)，与韧带材料 (人工肌肉、人工韧带)，皮肤科材料(人工皮肤，含层压型人工皮肤、甲壳素人工皮肤、质人工皮肤、组织膨胀器等)，整形外科材料(人工，一般为硅橡胶包膜内填充硅或空气，人工鼻及鞍鼻整形、人工下颌骨、人工耳朵)，假肢(支撑或外层装饰等)，人造(含人造水溶性聚合物辅以营养液)。    3.3  和医疗用具相关的医用材料  一次性高分子用品(注射器、袋等)、高分子绷带材料(弹性绷带、高分子代用绷带、防滑脱绷带)、医用缝合线、护理用高分子材料，如：性树脂(尿不湿、卫生巾、弹性冰、防护理材料)等。    3.4  药用高分子  高分子缓释药物载体：时间控制缓释体系（如康泰克等，情形为零级释放)、部位控制缓释体系(脉冲释放方式)。    高分物(带有高分子链的药物和具有药效的高分子)：抗癌高分子药物(非靶向、靶向)、用于的高分子药物(治疗硬化、抗血栓、)、抗菌和抗高分子药物、抗辐射高分子药物、高分子剂。    药物制剂和包装用高分子材料(这里的包装材料不涉及装材料，特指药物在制备过程中的高分子材料，它们往往对提高药效、方便药物起作用等方面有一定效果)；药物制剂用高分子材料(液状制剂中的高分子增稠剂、稀释剂、分和消泡剂；固体制剂中的高分子粘合剂、包衣剂、和涂)、微胶囊等。 4;医用高分子材料的发展方向 我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快，现有医用高分子材料 60多种，制品达400余种，然而我国医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段，还没有能够建立在分子设计的基础上，因此应该以材料的结构与性能关系，材料的化学组成、表面性质和生命体组织的之间的关系为依据来研究开发新材料。医用高分子材料的研究和发展方向主要包括以下几方面。    4.1  组织工程材料  组织工程是应用与工程的原理和方法构建一个生物装置，来维护、增进人体和组织的生长，以恢复受损组织或器官的功能，它的主要任务是实现受损组织和器官的修复或再建，延长寿命和提高健康水平。    4.2  生物医用药物控释材料及载体材料  高分子药物控制释放体系不仅能提高药效，简化给药方式，大大降低药物的毒，而且纳米靶向控制释放体系使药物在预定的部位，按设计的剂量，在需要的时间范围内，以一定的速度在体内缓慢释放，从而达到治疗某种疾病或调节生育的目的4；而治疗是导入正常基因于特定的细胞()中，对缺损或致病的基因进行修复，或者导入能够表达出具有治疗功能的蛋基因，或导入能阻止体内致病基因合成蛋白质的基因片段来组织致病基因作用，从而达到治疗的目的。    4.3  复合生物材料  复合生物材料具有强度高、好的特点，目前已广泛用于临床，通过具有不同性能材料的复合，可以达到“取长补短”的效果，可以有效地解决材料的强度、韧性及生物相容性问题，是生物材料新开发的有效手段。专心-专注-专业