天然高分子材料的特点精选(九篇)

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第1篇：天然高分子材料的特点范文

关键词：高分子材料可降解生物

我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列，每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解，以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如细菌、霉菌及藻类作用下，可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理，现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。

1、生物可降解高分子材料概念及降解机理

生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。

生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为，高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先，微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合，通过水解切断高分子链，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摄入人体内，经过种种的代谢路线，合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量，最终都转化为水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外，还与材料温度、酶、PH值、微生物等外部环境有关。

2、生物可降解高分子材料的类型

按来源，生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类。按用途分类，有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。

2.1微生物生产型

通过微生物合成的高分子物质。这类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，可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ICI公司生产的“Biopol”产品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低，强度及耐热性差，无法应用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔点较高，强度好，是应用价值很高的工程塑料，但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定结构的共聚物，这种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

自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子，这些高分子可被微生物完全降解，但因纤维素等存在物理性能上的不足，由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求，因此，它大多与其它高分子，如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。

2.4掺合型

在没有生物可降解的高分子材料中，掺混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得产品具有相当程度的生物可降解性，这就制成了掺合型生物可降解高分子材料，但这种材料不能完全生物可降解。

3、生物可降解高分子材料的开发

3.1生物可降解高分子材料开发的传统方法

传统开发生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化学合成法和微生物发酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通过化学修饰和共混等方法，对自然界中存在大量的多糖类高分子，如淀粉、纤维素、甲壳素等能被生物可降解的天然高分子进行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法虽然原料充足，但一般不易成型加工，而且产量小，限制了它们的应用。

3.1.2化学合成法

模拟天然高分子的化学结构，从简单的小分子出发制备分子链上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，这些高分子化合物结构单元中含有易被生物可降解的化学结构或是在高分子链中嵌入易生物可降解的链段。化学合成法反应条件苛刻，副产品多，工艺复杂，成本较高。

3.1.3微生物发酵法

许多生物能以某些有机物为碳源，通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。但利用微生物发酵法合成产物的分离有一定困难，且仍有一些副产品。

;3.2生物可降解高分子材料开发的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶学的发展，酶在有机介质中表现出了与其在水溶液中不同的性质，并拥有了催化一些特殊反应的能力，从而显示出了许多水相中所没有的特点。

3.3酶促合成法与化学合成法结合使用

酶促合成法具有高的位置及立体选择性，而化学聚合则能有效的提高聚合物的分子量，因此，为了提高聚合效率，许多研究者已开始用酶促法与化学法联合使用来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应用

目前生物可降解高分子材料主要有两方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解决环境污染问题，以保证人类生存环境的可持续发展。通常，对高聚物材料的处理主要有填埋、焚烧和再回收利用等3种方法，但这几种方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物医用材料。目前，我国一年约生产3000多亿片片剂与控释胶囊剂，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是传统的糖衣片，而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我国的片剂制造水平与国际先进水平有很大的差距。国外片剂和薄膜衣片多采用羟丙基甲纤维素，羟丙纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、羟甲基纤维素钠、微晶纤维素、羟甲基淀粉钠等。

参考文献：

第2篇：天然高分子材料的特点范文

高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。

高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。

二、高分子材料的结构特征

高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。

三、高分子材料按来源分类

高分子材料按来源分，可分为天然高分子材料、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纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物为基础的，如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。

四、生活中的高分子材料

生活中的高分子材料很多，如蚕丝、棉、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。下面就以塑料和纤维素举例说明。

（一）、塑料

塑料是一种合成高分子材料，又可称为高分子或巨分子，也是一般所俗称的塑料或树脂，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。

塑料主要有以下特性：①大多数塑料质轻，化学性稳定,不会锈蚀；②耐冲击性好；③具有较好的透明性和耐磨耗性；④绝缘性好，导热性低；⑤一般成型性、着色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；⑦尺寸稳定性差，容易变形；⑧多数塑料耐低温性差，低温下变脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶剂。塑料的优点1、大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、质轻。4、容易被塑制成不同形状。5、是良好的绝缘体。6、塑料可以用于制备燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。塑料的缺点1、回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。2、塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。3、塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。

塑料的结构基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，故没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。转

塑料的应用：透明塑料制成整体薄板车顶。薄板车顶的新概念基于透明灵活的聚碳酸酯或硅树脂材料，可以被永久性地塑造成单个的聚碳酸酯薄板，也可作为可折叠铰链和封条。拜耳材料科技研发的原型总共配备了四个灵活的薄板部件，形成了四扇“顶窗”，每扇窗都可单独打开和关闭。导轨用于连接薄板部件，形成一个牢固、透明的聚碳酸酯车顶外壳。一个同样透明的管子沿车顶结构中央纵向放置，在“顶窗”打开后用来调节折叠薄板。这样可以形成三维立体结构，组件比平坦的薄板更加牢固。同时也大大降低了单个组件的数量。

（二）、纤维素

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。纤维素是自然界中存在量最大的一类有机化合物。它是植物骨架和细胞的主要成分。在棉花、亚麻和一般的木材中，含量都很高。

纤维素的结构：纤维素是一种复杂的多糖，分子中含有约几千个单糖单元，即几千个（C6H10O5）；相对分子质量从几十万至百万；属于天然有机高分子化合物；纤维素结构与淀粉不同，故性质有差异。

第3篇：天然高分子材料的特点范文

关键词：合成类高分子材料 生物可降解 药物载体 生物医学

Doi：10.3969/j.issn.1671-8801.2013.08.066

【中图分类号】R-0 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801（2013）08-0070-02

生物可降解高分子材料在主链上一般含有可以水解的基团，如酯、酸酐、碳酸酐、酰胺或氨酯键等，在活体环境中，这些基团可以通过简单的化学反应或者酶催化作用而降解[1]，降解产物为水、二氧化碳等小分子，从而能够被生物体代谢、吸收或排除，对人体无毒无害，而且这类材料具有良好的生物相容性和亲和性，物理化学性质可调节等优点，可用于受损生物体组织和器官的修复、重建以及药物载体材料。

1 生物可降解高分子材料的分类

生物可降解高分子材料按其来源可以分为天然的和合成的两大类。天然的可降解高分子如壳聚糖、明胶、纤维素、淀粉等，因具有良好的生物相容性和可降解特性而被广泛用作药物载体材料[2]。Hejazi等[3]用化学交联的方法制备的四环素-壳聚糖微球，研究发现，通过调节PH改变微球中谷氨酰胺带电性质，可实现药物的靶向释放。淀粉微球在鼻癌治疗中的应用也越来越引起关注[4]。明胶是动脉栓塞疗法治疗肿瘤的常用天然基质材料。近年来研制的抗肿瘤明胶微球如甲氨蝶呤明胶微球、羟基喜树碱明胶微球等，研究证明其治疗效果明显优于传统给药方法，且理化性质稳定。然而，天然高分子大多具有热塑性差、成型加工困难、耐水性差，单独使用时性能差等缺点，应用中受到很多限制。

2 合成类高分子材料的分类

2.1 生物合成类高分子材料。合成类高分子材料可分为生物合成和化学合成降解高分子。生物合成可降解高分子主要是由微生物或酶合成，如聚羟基烷酸酯（PHAs），其具有良好的生物相容性，已被应用于药物载体、手术缝合线、植入材料、骨夹等生物医学装置。但是PHAs力学强度差、降解过慢，适合长期植入材料，为了满足实际要求，往往将不同种类的PHAs按一定比例共混，调节材料的强度和降解速度。Hu等[5]制备了PHAs类聚酯的三元共聚物，研究发现其具有较粗糙的表面，亲水性优于PLA等，材料表面的骨髓基质细胞生长量和成骨性都优于其它PHAs类聚酯。然而这种材料价格较为昂贵，限制了它的临床推广。

2.2 化学合成类高分子材料。

2.2.1 脂肪族聚酯类。化学合成的可降解高分子材料主要有聚酯类、聚碳酸酯、聚氨酯类和聚酸酐类等。脂肪族聚酯类是目前研究最多、应用最广的生物可降解合成高分子，常见的有聚乙交酯（PGA）、聚丙交酯（PLA）、聚己内酯（PCL）及其共聚物，它们具有良好的生物相容性、成膜性好、化学稳定性高、降解产物无毒无害、降解速度和物理化学性能可以通过调节聚合物组分、组成比例和分子量来实现，其单体大部分来源于植物、石油、天然气等再生资源，因此成为目前应用最广泛的合成类生物降解高分子材料[6]。聚乳酸（PLA）材料韧性差且降解慢，而PGA力学强度大，加工成型难度大，降解速度快，所以两者共聚可以取长补短，通过调节两组分比例和分子量改变共聚物的特性来满足实际应用要求。有时也会加入其它的聚合物来改善共聚物的性能，如把亲水性的聚乙二醇（PEG）（B段）插入到PLGA、PCL、LA或GA（A段）的链段中，形成温度敏感型嵌段共聚物ABA或BAB类型，用于调节共聚物的亲水性和降解速度。Ruan等[7]合成了PLA-PEG-PLA嵌段共聚物，并作为水溶性抗癌药物紫杉醇的药物载体，研究表明PEG的加入提高了聚合物的亲水性和释药速率。

2.2.2 聚磷酸酯类。聚磷酸酯类最近几年报道较多，在生物医学、塑料工业、饲料行业等都有应用，但在药物控释领域研究尤为突出。主要原因有三[8]，其一，聚磷酸酯中的五价磷原子结构使其更容易被修饰和功能化，可直接接枝药物分子或活性分子；其二，磷酸酯类大量存在于人体内，而且是细胞膜的主要组成之一，因此聚磷酸酯类在生物体内具有很好的细胞亲和性和细胞膜通透能力，而且易被水解和被酶分解；其三，肿瘤细胞内磷酸酯酶和磷酰胺酶等的含量和活性都高于正常细胞，聚磷酸酯载药微粒易被分解而释放药物，达到靶向释放的目的。因此，聚磷酸酯作为抗肿瘤药物的载体越来越受到重视。具有提高人体白细胞作用的茜草双酯和磷酰二氯缩聚反应合成的聚磷酸酯，可以作为抗肿瘤药物5-Fu的载体，降解释放的茜草双酯和5-Fu可达到治疗癌症放化疗引起的白细胞减少症和抗癌的双重功效[9]。Wang等人[10]用含阳离子的聚磷酸酯与其他聚合物合成三嵌段共聚物纳米胶束，作为带负电的小干扰RNA的基因载体，可较好的沉默细胞异性蛋白的表达。聚磷酸酯在组织工程领域也引起越来越多的关注。聚磷酸酯与对苯二甲酸乙酯的共聚物，可作为神经导管材料，生物相容性好，有利于神经再生长[11]。

2.2.3 聚氨基酸类。聚氨基酸具有很好的生物相容性和可降解特性，无毒无害，已广泛应用于药物载体、组织工程材料等生物医学领域。但因其降解性能难控，实际应用中常通过与其他化合物共聚，改变各组分比例、分子量等手段得到具有新特征的材料，如聚赖氨酸-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，研究最热的是聚氨基酸-聚乳酸共聚物。聚乳酸具有亲水性差、细胞亲和性不理想、结晶度高、降解慢的缺点，对聚乳酸的改性成为研究的重点。聚氨基酸含有羟基、氨基、羧基等多个活性官能团，可以固定蛋白质、多肽等生物活性因子，将聚氨基酸与聚乳酸共聚，不仅可以改善聚乳酸的亲水性、细胞亲和性和降解速度，还可以引入活性基团。叶瑞荣[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），研究发现，改性后的聚乳酸为无定型态，结晶度降低，亲水性和降解速度均提高，可作为药物缓释材料。严琼姣等人[13]用3S-[4-（苄氧羰基氨基）丁基]-吗啉-2，5-二酮和丙交酯共聚，制备了RGD多肽接枝聚（乳酸-羟基乙酸-L-赖氨酸）共聚物，RGD修饰后的共聚物具有很好的神经细胞亲和性和亲水性，可作为神经修复支架材料。

2.2.4 聚碳酸酯。聚碳酸酯是一类环境友好型和生物相容性较好的高分子材料，因主链和侧基的不同而种类繁多，可通过引入功能化侧基（如羧基、羟基、氨基、双键等）和化学设计分子主链等方式，改变其亲水性、降解速度和热力学性能，同时还可以接入多肽、抗体等活性基团。近年来在药物控释系统、手术缝合线、骨固定材料等领域应用越来越广泛。聚碳酸酯根据主链结构的不同，可分为脂肪族聚碳酸酯和含芳香族主链的聚碳酸酯。聚碳酸三亚甲基酯（PTMC）是最常见、研究最多的线型脂肪族聚碳酸酯，在体内生物酶的作用下可加速其降解[14]。聚碳酸酯可通过引入功能化侧基、物理共混和化学共聚的方法进行改性。Zhuo等[15]以甘油为起始原料合成了主链含有羟基的聚碳酸酯，研究证明该聚合物具有较好的生物相容性，羟基的引入改善了聚合物的亲水性和降解特性。Albert-stson等[16]制备了以PTMC为载体的阿米替林释药模，但是药物释放速度很慢，通过PTMC与一定量的聚酸酐共混，可明显提高阿米替林的释放速度。商品名为Maxon的生物可吸收手术缝合线就是由32.5%（摩尔比）的TMC与GA共聚得到的Poly（GA-co-TMC），该聚合物具有很好的弹性，弥补了PTMC降解速度慢的缺点[17]。

2.2.5 聚酸酐类。聚酸酐类最早由Bucher和Slade在1909年合成。直到八十年代，人们发现它的易水解特性才将其应用到药物缓释体系中。聚酸酐具有以下特点：①表面溶蚀的降解特性。其在人体内的药物释放接近零级释放，且无药物暴释现象。②降解速度可调节。可以通过调节共聚物的组成、组分比例和分子量等调节降解速度和药物释放速度。③具有良好的生物相容性，对人体无毒害作用。④在药物释放领域具有良好的药物稳定作用。目前，用聚酸酐局部控制给药体系治疗实体瘤癌症已引起高度重视，成为研究的热点。美国FDA已批准其用于复发恶性脑瘤的辅助化疗。

3 应用和发展趋势

目前，合成类生物可降解高分子材料在药物控释体系、组织工程、手术缝合线、超声造影等领域已经得到广泛的关注和应用。在药物控释领域，根据作用部位不同，可加工成微球、纤维、片剂、膜、棒、纳米乳和亚纳米乳等。为了提高药物的靶向性，纳米颗粒和磁性纳米颗粒成为研究的热点。单个的聚合物材料因自身缺点往往不能满足生物医学的要求，常与其他高分子共聚、共混或引入活性官能团，通过改变各组分配比、分子量、制备方法和条件等因素，或对侧基进行功能化修饰，制备出符合现实要求的、兼顾各自优点的新型高分子材料。当然，新型材料制备的经济成本和工艺实现工业化等问题也应引起重视。未来，合成类生物可降解高分子材料在生物医学领域的应用会越来越广阔。

参考文献

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第4篇：天然高分子材料的特点范文

关键词：RGD高分子材料；周围神经；修复；生物学评价

中图分类号：R745 文献标识码：A 文章编号：1673-2197(2008)04-015-04

新型生物材料近年来迅猛发展，材料的组成、形态、植入部位及用途日趋复杂，随着组织工程研究的日益深入，人工合成的高分子材料及各种具有神经营养作用的生长因子复合材料进行神经缺损的修复越来越受到重视[1-4]，随之对材料的评价相应也提出了更高的要求。对生物材料进行有效性和安全性评价是生物材料进入临床前的关键环节[5]。本实验从体内和体外实验对自行设计的仿生材料RGD高分子材料进行了生物学评价。

1 材料与方法

1.1 复合材料的制备

以神经基底膜结构与组成的分析研究为基础，设计并制备了RGD高分子复合材料〔RGD多肽接枝聚(羟基乙酸-L-赖氨酸-乳酸)/PDLLA/β-TCP〕，尺寸为 12mm×6mm×0.3 mm的薄膜，动物实验前将膜缝制成直径为1.5mm长12mm的导管。

1.2 体内评价实验

选择体重约250g 的SPF级Wistar (由武汉疾病控制中心实验动物所提供)，分离单侧坐骨神经，切断，造成10 mm缺损，将RGD导管对动物模型离段神经进行桥接。分别于3个月、6个月取材，进行组织学观察。三头肌湿重比，电生理测定，电镜及光镜下的观察。

1.3 体外评价实验

(1)材料的体外降解实验：将材料置于模拟体液中，测定其介质PH值的变化和测定材料质量损耗率。(2)细胞活力的测定：将分离纯化的外周神经胶质细胞即雪旺细胞置于材料培养基中进行体外培养，然后采用四甲基偶氮唑盐(MTT)法进行细胞活力的测定。可以反映活细胞数量和细胞代谢活性，从而间接反映生物材料的细胞毒性。(3)形态学观察：在相差倒置显微镜下观察细胞在生物材料表面或在其浸提液中的生长状况，进行细胞粘附、增殖和分化，细胞数目，细胞突起长度等多种指标。将RSC96细胞制成密度为106大小的细胞悬液，接种到24孔板中的复合膜上，每孔1ml，置于培养箱中，隔天换液，培养5天后取出，用戊二醛固定后，扫描电镜观察材料上细胞的生长情况。

2 结果

2.1 体内评价结果

2.1.1 电生理检测

术后所有大鼠术侧即右侧小腿三头肌萎缩，6个月较3个月有所恢复 (见表1)。血管的再生和重建，反映了生物材料与宿主组织间良好的相容性。检测右侧坐骨神经传导速度(见表2)，结果显示，再生神经已经生长通过缺损段，运动神经传导速度(motor nerve conduction velocity，MNVC)反应了神经干的传导功能，再生轴突髓鞘化和成熟程度的指标。6个月时RGD高分子材料神经传导速度达64.24±0.79m/s，与自体神经移植接近(P>0.05)。

2.1.2 亚甲蓝多色液染色

3个月后，再生神经亚甲蓝染色图片显示神经纤维密度大，有髓神经多，髓鞘大，多呈圆形图。移植6个月神经纤维直径较3个月显著增大，髓鞘厚度也有所增加，神经纤维密度大，但较自体神经组密度稍小，轴突直径和厚度与自体神经移植相当。

2.1.3 HE染色

HE染色片光镜下观察，3个月后RGD高分子材料组再生神经外膜完整，再生神经截面呈椭圆形，可清晰分辨出神经外膜，神经束膜和材料区，神经纤维数目多，大小均匀，成熟良好，在材料区可见RGD复合材料已成碎片状，内有细胞长入，材料外层有纤维组织包裹。6个月后，材料降解较3个月时多，碎片有所减少，材料区内有细胞长入，外层有纤维组织包裹。

2.1.4 透射电镜观察结果

移植3个月后，雪旺细胞较多，雪旺细胞功能活跃，细胞器丰富，胞质内含有丰富的内质网，神经丝和微管，游离白体发达，细胞外层基板连续，结构完好，轴突内线粒体多，结构完好，轴突内神经丝略松散；髓鞘板层结构致密。6个月后，再生神经纤维数目较多，与自体神经移植数目相当。与3个月相比，再生神经纤维的轴突面积明显增大。

2.1.5 免疫组化染色分析

S-100免疫组化染色片显示移植3个月后，S-100阴性片子由于无S-100蛋白表达，背底呈淡蓝色，无阳性反应，6个月后阳性部位较少。

2.1.6 材料的扫描电镜观察

体内植入3个月后，复合膜中RGD高分子材料部分降解，形成孔隙，6个月后，孔隙进一步变大并连通(图1、2)

图1 3个月 电镜扫描

图2 6个月 电镜扫描

2.2 体外评价结果

2.2.1 膜质量损耗率的变化及介质PH值的变化

RGD高分子材料降解速度较快，在第4周时膜损耗率超过30%，第12周时超过50%，第24周时膜损耗率已达到70%。pH值下降较快，24周内的降解pH值基本呈下降趋势，第2周左右达6.8，呈微酸性(图3)。

图3 RGD复合材料体外降解3个月分子量的变化

2.2.2 细胞活力的测定

雪旺细胞在RGD高分子材料上能够较好地增殖，与空白对照组相差不大，尤其是在培养7天以后，其增殖能力良好。

2.2.3 形态学观察

在相差倒置显微镜下观察RSC96细胞在RGD高分子材料上的生长图片，细胞生长状况良好，密度较大，RGD为多孔材料，孔隙直径在3.8um~7.6um之间，部分细胞向膜的孔隙中生长，细胞突起于膜片表面及孔隙中交织；细胞平铺于材料表面生长，由于RGD高分子材料降解速率快，膜表面孔径较大，直径在1.5~30um之间，部分细胞向膜孔隙中生长( 图4，5)。

图4 扫描电镜观察RSC96细胞 RGD×2000

图5 在材料上的生长情况 RGD×3000

3 讨论

神经修复材料的基本要素：理想的神经修复用支架材料应具备以下几个特点：①良好的生物相容性，无毒性反应；②可降解性，避免二次手术取出；材料降解速率与组织再生完成的时间匹配；③通透性，材料应具有微孔或网眼结构以保证一定的通透性，使氧气、小分子营养物质等可进入到再生神经短段微环境中；④合适的可塑性和力学性能；能在一定时限内保持其外形和结构的完整性[6]。目前，用于神经修复的支架材料主要是一些可降解的天然基质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) 作为天然ECM 重要组成，是目前应用最广、最有效的促黏附肽[7]。

RGD高分子材料的制备及原理：运用仿生学原理模拟细胞外基质蛋白与其周围细胞的相互作用，用物理或化学的方法在材料上接上粘附性蛋白或多肽以赋予材料生物信号，促进细胞粘附到材料上。本实验将L-赖氨酸与α-羟基酸(羟基乙酸，乳酸)共聚制备聚(乳酸-羟基乙酸-L-赖氨酸)，然后通过L-赖氨酸的侧氨基引入短肽RGD高分子材料，得到RGD高分子材料多肽接枝聚(乳酸-羟基乙酸-L-赖氨酸)，再将RGD高分子材料多肽接枝聚与PLA复合，所得的RGD高分子材料高分子复合材料兼具天然基质材料和人工合成材料两者的优点。乳酸和羟基乙酸的共聚物(PLGA)，属于α- 羟基酸衍生的脂肪族聚脂，降解性能和力学性能较好；具有很好的生物相融性，在生物体内的最终降解产物为水和CO2无毒的生物小分子而被人体直接吸收[8]，被美国FDA 认证为可应用于人体的可降解材料、药物释放控制体系和其它人体植入的装置[7，9]。天然基质材料精氨酸-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细胞识别信号，有利于细胞粘附；另一方面，PLA的降解产物显酸性，易导致局部炎症反应，而β-磷酸三钙(β-TCP)在体内水解呈弱碱性，与人体骨骼组织的无机成份相似，具有良好的生物相容性，易被生物降解吸收，无毒副作用，加入β-TCP可缓解PLA降解造成的局部酸性环境。

有研究显示神经导管移植排斥反应的最明显表现就是在神经移植物的局部有大量的单核细胞浸润膜内外，神经外膜消失，神经内血管减少，雪旺细胞大量丧失并被单核细胞替代[10]。本实验显示PRGD高分子材料导管能有效诱导缺损段神经与远端贯通，所有的神经导管局部未见上述反应，说明该材料具有良好的组织相容性。导管内再生神经生长良好，与自体神经相当证实其良好的修复效果。材料降解速率快，第12周时超过50%，24周时超过70%，无需二次手术取出，同时使用方法简单，对于显微外科技术要求较低，易于被临床接受。体外培养结果表明这种套管能使雪旺细胞黏附于其上生长，我们将进一步通过在套管内添加活性细胞如雪旺细胞和活性神经营养因子来改善神经修复效果，以寻求一种更好的组织工程化的人工神经，使周围神经再生的效果最大、最优化。

参考文献：

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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点范文

关键词：园林设计地面铺装新工艺应用

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

中图分类号：O434.19 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）04-0229-2

近几年来，我国的园林景观事业有了突飞猛进的发展。现代园林景观设计秉承“改善人居环境，和谐天地万物，塑造景观精品”的理念，以改善环境为己任，追求天地万物之和谐，营造人性化空间，打造和谐人居环境。园林景观中的地面铺装是园林空间界面的一个重要方面，在与整个景观设计的协调一致中，给人以独特的艺术感受，尤其是经过不同设计风格、不同材质、不同施工工艺的创新、运用，结合其相应的环境、文化等要素，会产生出奇制胜的效果。

在园林景观设计中地面铺装新工艺的开发使用上，最具代表性的是彩色压模艺术地坪及高承载透水地坪道路铺装，通过复合着色技术可呈现天然石材的色泽及图案，如木纹、石块、古代砖、花岗岩、砂岩等，形成一种自然、轻松、古朴、有艺术韵味的艺术地坪系统。广泛地应用于市政、园林、广场以及高档住宅项目中。该产品是一种全新的、经济的绿色环保复合材料，可直接作用于混凝土表面，与混凝土发生物理融合、渗透和化学反应，逼真再现天然石材、砖材、板材的质地、色泽和纹理。

一、彩色艺术地坪系统整体性能及优点

彩石艺术压模地坪是具有较强的艺术性和特殊装饰要求的地面材料。是一种即时可用的含特殊纳米矿物骨料，无机颜料及添加剂的高强度耐磨材料。其优点是易施工、一次成型、使用期长、施工快捷、修复方便不易褪色等，同时又弥补了普通彩色道板砖的整体性差、高低不平、易松动、使用周期短等不足。

混凝土彩色艺术地坪是通过对混凝土表面进行彩色渗透强化处理，采用压印、养护和密封保护等多道处理工艺而形成的。彩色艺术地坪的色彩、强度、耐磨性、防滑性、防水性等都能达到天然石材的真实感和强度，可以承受高流量人群和载重车辆的通行。

彩色艺术地坪拥有几十种标准颜色和十几种造型模具，通过复合着色技术可呈现天然石材的色泽及图案，如木纹、石块、古代砖、花岗岩、砂岩等，形成一种自然、轻松、古朴、有艺术韵味的艺术地坪系统。

彩石硬化剂材料制作的彩色压模地坪具有抗耐磨、防滑、抗冻、不易起尘、易清洁、高强度、耐冲击、且色彩和款式方面有广泛的选择性、灵活性、成本低和优质环保等特点，在园林、市政、停车场、公园小道、商业街区和文化娱乐设施领域可以广发应用。

二、彩色艺术地坪系统饰面高分子材料特点

1.超高强度：通过材料的合理选择与配比，彩色艺术饰面高分子材料的强度可达80 ～ 100Mpa，是传统混凝土材料2-4倍。

2.高耐磨性：传统装饰材料技术由于材料的配比、现场施工养护不良等原因，导致装饰表面粉化老化、耐磨性差、脱色起皮，而彩色艺术饰面高分子材料则克服了这一问题，可广泛应用于庭院、住宅小区、市政地面、路面、墙面、造型的美化建设。

3.丰富多彩：由于色彩和模具的可调可选择性及表面处理技术，彩色艺术饰面高分子材料具有丰富的色彩及图案供设计师选择，贴近自然，仿木、仿石、仿古等等，易于和环境相协调，从而设计出不同特色的建筑外观、居住小区以利于城市的美化。

4.立体质感：不同的特定模具造型赋于建筑饰面以不同的立体质感，同传统的平面装饰形成鲜明对比，更易于展示现代都市的建筑风格。

5.快速施工：彩色艺术饰面高分子材料将建筑物及环境的使用功能要求与装饰效果结合起来一次完成，因此具有施工简单、迅速和整体性好的特点。

6.成本低廉：根据高分子材料复合原理，对装饰物罩面、饰面和基体按功能分别优化设计从而节约了材料费用，同时采用彩色印模技术一次施工工艺，大大的降低了二次装饰装修的施工费用，从而具有较好的经济效益。

三、彩石艺术地坪施工步骤

1.砼表面拉毛处理：在混凝土表面初凝前加上1cm水泥浆用手工铁板将混凝土表面水砂浆抹均匀找平并拉毛表面。

2.撒布彩石硬化材料：将规定用量的2/3硬化剂压模地坪均匀撒布在初凝阶段的混凝土表面，待硬化材料吸水润湿后用手工铁板找平收光完成第一次作业，待硬化材料初凝至一定阶段阶段，再进行第二次1/3材料撒布收光找平作业。

3.找平收光硬化材料：根据混凝土的硬化情况，实行至少三次以上的手工铁板收光找平作业，且收光操作应相互应交错进行。

4.撒布彩石脱模粉：在硬化材料初凝一定阶段，表面干燥无明显水份的情况下均匀撒布一层与硬化材料配套的脱模粉。

5.用模具压制图案，保持模具固定平整，压制图案要一次成型不能重压。

6.实现各种设计款式、纹理和色彩，也可以多种色彩交互设计。

四、彩石艺术地坪后期养护及要求

1.彩石硬化压模地坪材料的施工一般在室外进行，应防止在雨天及大风天气进行，施工环境温度一般在日均温度5摄氏度以上。

2.冲洗地坪表面：待硬化压模地坪完全干燥凝固成型至少3-4天后方可用水或去污剂清洗表面，清洗表面一定在保证整个地坪清洗程度一致，否则会造成地面颜色深浅不一。

3.涂敷密封剂：待清洗硬化压模地坪表面完全干澡无水分后至少一天以上方可涂敷液体亮光剂达到养护和增强光亮作用，使艺术压模地坪表面防污染防滑并再次强化。完成后艺术压模地坪除了很好的装饰性以外，其物理性能也非常稳定。

4.艺术压模地坪养护阶段必须防止人员随便进出或进行其它项目的施工操作。

五、结语

伴随着社会的进步与园林的发展，园林中地面铺装所选用材料种类、质感的变化和发展也是一种必然的趋势。这就要求广大的园林设计者在选材、造型、纹样等过程中既不故步自封，不怀疑和排斥新事物的使用和推广，也不盲目追新求奇，铺张浪费。坚持科学发展观，以市场为契机，不断开拓创新，勇于推陈出新，探索和尝试事物的使用，为园林事业的百花齐放贡献一份力量。

参考文献：

[1]禹晓峰.从透水性材料谈园林铺装设计[J].北京林业大学.2007，05.

[2]丁丽丽.城镇园林铺装设计的研究[J].农村科技.2008，10.

[3]李婧瑜梁家年.浅议中国园林地面铺装艺术[J].科技创业月刊.2009，02.

第6篇：天然高分子材料的特点范文

关键词：高分子材料；成型加工；技术分析

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见，例如棉花、天然橡胶等，为人们的生活提供了重要的便利。但是对于材料使用来说，高分子材料制品的性能与加工技术是密切联系的。通过温度、压力等共同作用将材料的形态进行改变，并提升其性能。而我国现阶段的高分子材料成型加工技术也得到了稳定发展，技术比较全面。

1 高分子材料成型加工技术的内涵

高分子材料成型加工技术主要是通过温度的作用，让其整体的状态发生改变，再进行形态重塑。而具体的类型有聚合物加工、高分子熔体加工等多个方面。近年来这项技术在工业领域也取得了巨大的突破。针对于现阶段的形势来看，该技术的主要目的在于提升生产率和使用性能，并朝着可持续发展的方向而发展。所以在未来也能实现大规模的生产，在一定程度上减少生产的能源消耗和成本[1]。

2 具体的技术种类

2.1 吹塑技术

也称中空吹塑，一种发展迅速的塑料加工方法热塑性树脂经挤出或注射成型得到的管状塑料型坯，趁热或加热到软化状态，置于对开模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空制品。这种技术细化可以分为上引、下引和平引。

2.2 注塑技术

该技术一般运用于生产结构复杂的塑料产品。由于这种技术可以在大多数的环境下发挥作用，因而使用范围比较广泛，且生产周期相对较短，可以保障在短时间内的生产效率，也是我国现阶段常用的一项技术。以现阶段塑料的品质来看，大多数的塑料都可以利用这项技术。如果要实现产品质量与外观的双重标准，就需要利用到一些具体的机械设备，例如挤出机。在设备设计和运用上都需要进行合理规划[2]。而注塑技术的特点也包含了很多方面，比如可以对惰性气体进行组合，也可以对模具加热、移动进行成型等，涉及了多个领域。

2.3 压制成型技术

压制成型是利用压力将置于模具内的粉料压紧至结构紧密，称为具有一定形状和尺寸的坯体的成型方法。压制成型的坯体水分含量低，坯体致密，干燥收缩小，产品的形状尺寸准确，质量高。另外，成型过程简单，生产量大，便于机械化的大规模生产，对具有规则几何形状的扁平制品尤为适宜。具有压制成型广泛用于建筑陶瓷、耐火材料等产品的生产。影响压制成型坯体质量的工艺因素主要有成型压力、压制制度，粉料的工艺性能及模具的适用等。但是这种技术有一定的局限性。那就是当制品的厚度超过压制范围时，其作用会有明显的下降，此时可以通过吹塑法来提升生产效率。

2.4 挤出成型

挤出成型的要点在于将塑化的高分子材料通过旋转加压，利用挤出机来进行成型。此时材料可以通过牵引设备从设备口引出，配合冷却定型后最终得到需要的产品类型。在目前的工业生产中这项技术主要是对高分子材料的塑化和成型，以得到性能更好的二次产品[3]。

2.5 注射成型

注射成型技术主要运用于热塑性塑料的成型，也可以用于热固性塑料的成型。其技术原理在于通过加热，将材料进行升温，变为粘流态，然后施加压力，让材料进入设备模型内进行冷却。

3 高分子材料成型加工技术的未来研究方向

3.1 聚合物加工技术

聚合物加工技术主要是通过挤出机的工作原理而发展的基础。现阶段的技术水平下，已经可以研发出进行连续反应的挤出机。国外的十螺杆挤出机可以解决作为反应器的包括双螺杆和四螺杆挤出机在内的其它挤出机所存在的问题。但传统挤出机具有一定的缺陷，即在运行当中会出现一定的问题。但是随着经济的不断发展，聚合物反应加工技g也得到了更加迅速的发展。而很多企业在近年来主要使用的收视传统的混合设备进行改造，但是这种模式在化学反应的发生上面比较难控制，而反应的具体结果也具有一定的不确定性。在这种形势下，技术研究的成本相对比较大。未来这种技术会有更完善的发展体系，例如引入电磁场并发挥其优势，对加工过程中的化学反应进行有效控制，实现生产效率的提升。

3.2 新材料的使用

该技术在未来也必然会得到推广使用。相比于传统技术来说，该技术的方式比较简单，且能源的消耗低，也不会对环境产生严重的污染。而该技术主要利用光盘及PC树脂生产和运输环节等步骤整合为一种连续的成型技术，最大的优势在于在提升生产质量的同时实现了能源的节约。未来这种技术在强大振动力场的作用之下，聚合物的优势会被更加充分利用，提升产品的性能。又例如热塑性弹性体全硫化制备，实现橡胶在混炼过程中的动态全硫化，可以解决共混物在共混加工过程中的反转问题。

4 结语

通过研究，可以看出随着科学水平的不断提升，我国的工业领域也得到了长足的进步，在高分子材料方面的研究也一直在进行。而高分子材料成型加工技术的有效运用，也是我国工业发展的重要标志。因此作为相关的企业，需要在当前的技术模式下不断完善和优化，并深入研究工作，充分发挥主观能动性掌握有着我国自主知识产权的先进技术，实现质的跨越，有效地对高分子材料进行加工，促进相关产业的发展和进步。

参考文献：

[1]冯军.对高分子材料成型加工技术关键点的分析[J].科技与企业，2014，05（17）：324-324.

第7篇：天然高分子材料的特点范文

【关键词】环保购物袋；可降解；油墨；石头纸

0.前言

随着人们生活水平的不断提高，人们的环保观念也不断提升。大家对过度包装浪费资源，包装物弃置污染环境等情况不断发出声讨。国家也出台了“限塑”令，通过有偿使用减小购物袋的用量。但作为日常生活必不可少的用品，大部份购物袋在使用完后仍然会被丢弃成为生活垃圾。绝大部分最终作为塑料垃圾进入环境，而塑料大多化学性能稳定，在自然环境中分解需要100～300年。如果用焚烧方法处理，焚烧设施不仅需投入大量资金，焚烧时还会有二恶英等多种有毒物质产生，造成二次污染。而对于回收利用，收集或即使强制收集进行回收利用，它的经济效益也不太好。所以要从根本上解决废塑料的环境污染问题，就应该用能降解或易降解的购物袋代替普通塑料购物袋。现在笔者根据多年的印刷和油墨生产实践经验，应如何为制造可降解环保购物袋的几点应用体会，愿与大家共同探讨。

1.制造可降解环保购物袋材料

制造新型可解环保购物袋，最重要的是要选用合适的材料。首先就是选用无污染的可降解材料替代普通塑料薄膜，还有就是选用合适的环保型印刷油墨。这样才有可能制造出符合环保要求的购物袋。

1.1环保基材的选择

目前可用的可降解材料有以下几种：

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，引起光化学反应而使大分子链断裂和分解的塑料。光降解塑料可分为添加型和合成型两类。添加型是在高分子材料中添加光敏剂，由光敏剂吸收光能后产生自由基，促使高分子材料发生氧化作用后进而引发聚合物分子链断裂使其降解。降解式将光敏基团（如羧基、双键等）导入高分子结构内赋予材料光降解的特性。常用的光敏剂有过渡金属络合物、硬脂酸盐、N，N-二丁基二硫代氨基甲酸铁等，用量约1%～3%（质量）。合成型光降解塑料是通过共聚反应在塑料的高分子主链上引入羰基等感光基团而赋予其光降解特性的，并可以通过调节光敏基团的含量来控制光降解活性。现在已知以一氧化碳或乙烯酮类为光敏单体与烯烃类单体共聚，可合成含羰基结构的聚乙烯（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，受气候环境、地理因素制约很大，如果埋地部分不能降解，而且价格较高，因此光降解塑料很难广泛推广使用。

1.1.2生物降解塑料

生物降解能很好的解决埋地部分不能降解的问题。目前研究开发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、纤维紊、甲壳质、蛋白质等天然高分子材料制备的生物降解材料。其特点是贮存运输方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，不但可以用于农用地膜、包装袋，而且广泛用于医药领域。生物合成的完全生物降解塑料是微生物把某些有机物作为食物源，通过生命活动合成的高分子化合物。通过微生物合成而得到的生物降解塑料以聚羟基脂肪酸酯（PHA）类为多，其中最常见的有聚3-羟基丁酸酯（PHB）、聚羟基戊酸酯（PHV）及PHB和PHV的共聚物（PHBV）。化学合成法合成的生物降解塑料大多是在分子结构中引入能被微生物降解的含酯基结构的脂肪族聚酯，目前具有代表性的产品有聚己内酯（PCL），聚琥珀酸丁二醇酯（PBS），聚乳酸（PLA），以及最近国内研究最热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为：（1）生物物理降解法：当微生物攻击侵蚀高聚物材料后由于生物细胞的增长使聚合物组分水解、电离或质子化而分裂成低聚物碎片，聚合物分子结构不变，这是聚合物生物物理作用而发生的降解过程。（2）生物化学降解法：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，直至最终分解成为二氧化碳和水，这种降解方式属于生物化学降解方式。同样生物降解塑料也存在价格较高

1.1.3光-生物双降解塑料

光-生物双降解塑料具有光、生物的双重降解性。是当前世界降解塑料的主要开发方向之一。试验表明光-生物双降解塑料可在一个特定时间内（通常为9个月～5年）在环境中能完全分解。但由于合成型光降解塑料成本较高，研究较少。目前研究较多的是掺混型光一生物双降解塑料。

1.1.4石头纸

石头纸是一种由碳酸钙研磨粉与高分子聚合物、胶合剂为原材料的新型材料，广义上说石头纸也是光-生物双降解类材料。石头纸具有既可替代传统的植物纤维纸张、专业性纸张，又能替代传统的大部分塑料薄膜，且具有成本低、可控性降解的特点，能够为使用者节省大量的成本，且不会产生污染。从替代塑料包装物角度看，它能为国家节省大量的石油资源，产品使用后能够降解，不会造成二次白色污染。另外石头纸与上面进过的几种可降解塑料相比，还具有不可燃性，可书写和办公室打印，适用于大多数印刷方式，包括胶印（柯式印刷、平版印刷）、凹版印刷、凸版印刷、丝网印刷、轮转印刷等。最重要目前已经能大量工业化生产，这是用于生产非塑料型环保购物袋的理想新材料。当然石头纸也有一些不足的地方：就是石头纸因含有大量的碳酸钙而不透明性，硬度也偏大而导致抗屈拆性差等。

表1 几种可降解基材性能对比表

1.2印刷油墨的选择

印刷油墨是制造购物袋必不可少的组成部分。须然印刷油墨占购物袋的成本很小，只占3%～5%左右。但对于一个购物袋是否符合环保要求就尤为重要了。选择印刷油墨要注意以下几点：

1.2.1油墨的可降解性

油墨的连结料多为高分子聚合物，本质上也是一种塑料。因此现用大部分印刷油墨降解性能较差，如果将这些油墨和塑料一起填埋处理，让其自然降解，一般需要50年以上才能在环境中能完全分解。因此为配套降解基材，必需选用以可快速降解的连结料所生产的油墨。现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，这几类油墨通常只需5～10年即可完全降解。

1.2.2油墨中的重金属含量

众所周知人体如果摄入过量的重金属，可造成严重的生理损害，引发多种疾病。重金属进入人的机体后，会在人体内部积聚下来，并可能转化为毒性更强的金属化合物。以镉为例，镉元素进入人体后，在体内形成镉硫蛋白，通过血液到达全身，并有选择性地蓄 积于肾、肝中。情况严重时，使骨骼的生长代谢受阻碍，从而造成骨骼疏松、萎缩、变形等。慢性镉中毒主要影响肾脏，最典型的例子是日本著名的公害病——痛痛病。慢性镉中毒还可引起贫血。油墨中的重金属通常来自于颜料，特别是一些重金属化合物颜料，如镉红、铬红、铬黄及银朱等。另外可溶性重金属盐毒性大易于进入人体，因此我国、欧盟、美国都制定了油墨（涂料）涂层中可溶性重金限制：（见下表）

1.2.3油墨中其它有毒有害物质

油墨中可能存在有毒有害物质有：（1）连结料生产合成时残留的单体，如剧毒物游离甲苯二异氰酸酯；（2）颜料生产合成时残留的强致癌物多氯联苯（PCB）、芳胺（MAK-Ⅲ）；（3）溶剂残留导致苯、甲苯、二甲苯、甲醛超量。许多国家严格控制油墨干膜中的有毒有害物质含量。以甲醛为例：日本要求甲醛含量

2.结语

随着近年不断有新材料的发明，并逐步进入实用化、产业化。带动更多环境友好的产品将进入我们的生活。我们相信，在不久的将来，真正可降解型环保购物袋会进入我们的生活，使“白色污染”会逐渐从环境中消失。我更期待这些环保新技术、新发明将为人类与自然的真正和谐作出巨大的贡献。

【参考文献】

[1]刘彦平，杨志远，杨建业.我国生物全降解塑料的研究进展.[期刊论文]-塑料工业，2006，（z1）.

[2]王广文.生物塑料和降解塑料的研究进展.[期刊论文]-塑料科技，2011，5.

第8篇：天然高分子材料的特点范文

关键词：纤维素 化学改性 热塑性加工

0 引言

石油基高聚物由于其良好的使用性和加工性，在工业生产和日常生活中占据有重要地位，但是由于其难降解性对环境造成的危害以及石油资源的日益枯竭，人们愈加重视开发可再生的替代材料。纤维素是自然界最丰富的可再生资源，广泛存在于绿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、高强度和刚度好的特性，这已使它成为最重要的天然高分子材料。

1 纤维素的化学结构

纤维素是由D-吡喃型葡萄糖单元（AGU）通过β-1、4糖苷键以C1椅式构象连接而成的线型高分子。纤维素的一个结构单元中在第2、第3、第6位碳原子上有3个活泼的羟基基团，其中C2、C3位上的羟基是仲羟基，C6位上是伯羟基。由于大量羟基的存在，使纤维素分子之间与纤维素分子内部形成了密度很高的氢键，导致纤维素在受到高温作用时在融化之前就分解了，因此无法直接用注射、挤出等传统的热塑性加工方法生产纤维素制品。为了可以使用热塑性加工的方法生产纤维素制品，必须对其进行化学改性，利用与羟基有关的一系列化学反应，如酯化，醚化，接枝共聚等反应合成纤维素衍生物，则有可能实现热塑性加工。

2 纤维素酯类

纤维素酯类包括有机酸酯与无机酸酯。纤维素无机酸酯中比较重要的是硝化纤维素。硝化纤维素是由纤维素在25-40℃经过硝酸和浓硫酸混合算硝化而成的酯类，混合酸中，硝酸参与酯化反应，浓硫酸则起着使纤维素溶胀和吸水的双重作用。不同取代度的硝化纤维素应用于不同的地方，高硝化纤维素可用作火药，低硝化的纤维素可用作塑料、片基薄膜等。纤维素有机酸酯中比较重要的是醋酸纤维素。醋酸纤维素是以硫酸为催化剂经冰醋酸或者醋酐乙酰化而成的酯类，理论上可以得到取代度为3的醋酸纤维素，但是由于纤维素的高结晶度的影响，产物的取代度往往在2.2-2.8之间，可以用作塑料、纤维、薄膜等。现在作为商品使用的纤维素酯类有一个普遍的缺点：其融化温度和热分解温度之间的温度间隙太小，在加工的过程中，经常需要加入增塑剂来加宽加工温度，但是增塑剂在材料的使用和加工过程中泄露和挥发比较严重，使材料的使用性能受到了影响。

3 纤维素醚类

纤维素醚是由纤维素与NaOH反应后，与各种功能单体如单氯甲烷、环氧乙烷、环氧丙烷等进行醚化反应，经水洗副产物盐及纤维素钠而得到。纤维素醚一般根据其离子性分为4类[1]：非离子纤维素醚：主要是纤维素烷基醚，包括甲基纤维素醚、甲基羟乙基纤维素醚等。阴离子纤维素醚：主要是羧甲基纤维素钠、羧甲基羟乙基纤维素钠。阳离子纤维素醚：阳离子纤维素醚主要有3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵纤维素醚。两性离子纤维素醚：两性离子纤维素醚的分子链上既有阴离子基团又有阳离子基团。

4 纤维素接枝改性

接枝改性方法可以引入不同的支链聚合物，在纤维素材料固有的优点的基础上，得到同时具有纤维素主链和支链聚合物双重性能的功能材料，从而大大扩展了纤维素的应用范围。但由于纤维素分子中存在大量的氢键导致纤维素材料的高结晶度，使需要接枝反应底物通常无法进入纤维素内部，反应只发生在材料表面部分，这大大增加了反应难度，纤维素的接枝改性也很难以实现工业化。因此，更多的是使用熔化性好的纤维素衍生物进行接枝改性。例如，在二醋酸纤维素(CDA)引入生物高分子基团不仅可以降低加工温度，而且还可以使CDA的接枝共聚物具有一定的生物学性质。聚乳酸是一种无毒，具有优良的加工性能，生物降解性能、力学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纤维素-聚乳酸接枝共聚物，发现该共聚物的玻璃化转变温度Tg和聚乳酸的摩尔取代度(MS)有关系，当0＜MS≤8 时玻璃化温度大幅上升，当MS≥14时聚乳酸侧链开始结晶。因为聚乳酸是可降解材料，聚乳酸短链引入纤维素分子将得到可以完全降解的高分子材料，乙基纤维素(EC)当第一个工业化非离子纤维素醚，其质地坚韧，在很宽的温度范围也可以把机械强度和灵活性。乙基纤维素为疏水型聚合物，引入亲水性高分子短链后将得到两个亲密型共聚物。Shen等[3]采用原子转移自由基聚合（ATRP）方法，引发了苯乙烯（St）核甲基丙烯酸甲酯（MMA）接枝乙基纤维素的反应，分别合成了高接枝率的共聚物EC-g-PSt，EC-g-PMMA，发现刷状接枝物能被云母吸附，并且分子呈棒状，TEM和AFM结果显示了接枝物能在丙酮中形成核-壳结构的球状胶束。

5 结语

纤维素是自然界最丰富的自然资源，在未来石油资源越来越匮乏的情况下，纤维素必将成为重要的工业原料。本文总结了几种纤维素热塑性加工的化学改性的方法，在未来的能源形势下，将会有更多针对纤维素化学改性的方法从而获得更加丰富的纤维素衍生物产品。同时，考虑到化学改性的方法环境污染大，生产周期长，以不进行化学改性而通过其他方法对纤维素直接进行塑性加工的方法也会有较大的发展。

参考文献：

[1]张光华，朱军峰，徐晓凤.纤维素醚的特点、制备以及在工业中的应用[J].纤维素科学与技术，2006，14（1）：61～65.

[2]王彦斌，苏志锋，赵耀明. 纤维素及其主要衍生物接枝改性的研究进展[J].合成材料老化与应用，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点范文

关键词： 自由基聚合;阴离子聚合;ATRP

1引言

高分子的合成中，连锁聚合反应需要活性中心，活性中心可以是自由基、阳离子或阴离子，因此根据活性中心的不同连锁聚合反应可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴（负）离子聚合。

自由基型聚合反应是指在光、热、辐射或引发剂的作用下，单体分子被活化变为活性自由基，并以自由基型聚合机理进行的聚合反应。自由基聚合反应是合成高聚物的一种重要反应，许多塑料、合成橡胶和合成纤维都是通过这种反应合成。

离子聚合中，以阴离子为反应活性中心进行的反应称为阴离子型聚合反应。阴离子聚合是最早实现活性聚合的聚合物合成方法，在聚合物分子结构设计，新材料开发方面应用十分广泛。

2主题

2.1 原子转移自由基聚合

在高分子材料领域中， 精确控制分子的尺寸、拓扑结构、组成和功能性等，是发展新材料的前提。然而，由于工业生产中大多数聚合物都是在更为宽松的条件下通过缩聚、自由基聚合生产出来的，故所得产物的结构难以控制。因此，将活性聚合技术扩展到自由基聚合中是十分必要的。可控/活性自由基聚合（CRP）自产生以来得到人们的广泛关注， 目前已开发出多种技术，如NMP（氮氧自由基调控聚合）、ATRP（原子转移自由基聚合）和衰减转移体系等。

ATRP 使用过渡金属作为催化剂，采用过渡金属的氧化还原反应可使活性增长的高分子链与处于休眠的非活性高分子链之间形成动态平衡，从而有效降低了体系中活性种的浓度、抑制了链终止反应和不可逆链转移反应，进而实现了“活性”聚合。与其他可控活性聚合方法相比，ATRP不需要很高的聚合温度，并且可适用单体的范围更广。在合成复杂结构聚合物（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在表面修饰方面也具有简单易行之特点，可将聚合物接枝至各种无机材料、有机材料和蛋白质材料的表面。

2.1.1 ATRP的动力化模型研究

为了能够更深入地了解和控制聚合过程，通过ATRP动力学模型化并耦合不同操作方式下的反应器模型已成为必然，它可以更精确地控制大分子链结构，如分子量及其分布、共聚组成及组成分布，同时还能优化聚合条件。

在聚合反应工程领域，一个完善数学模型的建立对于传统的实验和经验是有力的补充。而建立在第一性原理以及实验验证的基础之上的可靠模型，可以作为实际操作的替代品，用于一些实验费用高，操作不方便或者不安全的研究中。

2.1.2 ATRP法制备功能高分子材料

在纳米无机粒子中，SiO2作为一种优良的结构和功能材料，具有高表面活性、高比表面积、低比重、耐高温、耐腐蚀以及无毒无污染等性能，在陶瓷、塑料、橡胶、涂料和催化剂等许多领域有着广泛的应用。唐龙祥等采用ATRP法在纳米二氧化硅（SiO2）粒子表面接枝聚苯乙烯（PS），并以此对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（ SBS）进行改性。结果证明具有核壳结构的纳米SiO2-g-PS复合粒子在SBS中具有良好的分散性，使SBS的力学性能、热稳定性及高温玻璃化转变温度提高。

磁性高分子微球因兼具无机磁性材料的磁响应性和有机高分子材料的表面功能性，自上世纪七十年代以来，在细胞分离、固定化酶、核酸检测、靶向药物、核磁成像等领域的研究应用越来越多。郭卫强等在制备磁性微球的过程中引入了ATRP反应，直接在磁性粒子内核上枝节上对氯甲基苯甲酸，以此为引发剂，引发苯乙烯的ATRP反应，然后以此大分子微球引发丙烯酸的ATRP反应，得到功能化的高分子磁性微球。

北京化工大学的杨鑫超等对天然多糖进行化学修饰，制备具有ATRP引发位点的多糖引发剂，然后通过原子转移自由基聚合，制备以天然多糖为骨架，以不同链长的阳离子聚合物为侧链的阳离子非病毒基因载体，在基因治疗中具有良好的应用前景。

2.2阴离子聚合发展

近二十多年阴负离子聚合在新引发剂体系、新单体开发以及聚合理论方面均取得了进展，出现了配伍负离子聚合LAP、阻滞负离子聚合RAP等概念。实现了对聚合物结构、聚合动力学的进一步控制。在工业方面，阴离子聚合生产规模和产品应用范围扩大，同时也开发出多种新产品，如集成橡胶、负离子合成的高抗冲聚苯乙烯等。国内的负离子产品开发十分迅速，在加氢型负离子聚合产品方面还取得了突破性发展。

2. 2.1.负离子聚合制备弹性体

负离子活性聚合发现于上世纪五十年代，几年后便有工业产品面世。首先是苯乙烯类热塑性弹性体SBS、SIS，紧接着合成出共轭二烯烃均聚

橡胶BR以及共轭二烯烃与苯乙烯的共聚橡胶S-SBR，此后还出现了高韧性聚苯乙烯树脂。溶聚丁苯是负离子聚合的另一重要产品，主要优点表现在能方便地设计分子结构。另外，还可以通过偶联制备加工性能好的星型聚合物，也可对活性末端进行改性制备端基极性化产品。

2. 2. 2.负离子聚合设计合成新材料

负离子聚合能够对聚合物分子结构进行设计和精确控制，其产品正在被广泛使用且还存在潜在的领域。刘国军等采用负离子聚合方法设计合成了不同结构的双亲聚合物，然后进行自组装、光交联制备了星形高分子胶束、平头状高分子胶束、高分子刷、高分子纳米纤维、可调纳米孔道的高分子薄膜。双亲性聚合物的自组装可以和多种学科与行业结合，如药物缓释体系等。北京化工大学采用负离子活性分散聚合制备核壳高分子聚集体。这种聚合物聚集体的壳层可以通过硫化交联， 所得材料为自增强弹性体。我们将其称为弹性基体与补强材料“一体化橡胶”。从国内外发表文章可以看出，负离子聚合已经成为制备新材料的强有力的工具。

2. 2.3.小结