高分子材料的研究进展精选(九篇)

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第1篇：高分子材料的研究进展范文

    一、影响高分子材料老化的环境因素

    1.太阳光对高分子的影响

    目前太阳光是影响高分子材料老化的主要原因,而且是不可避免的,太阳光中含有大量的紫外线,是最容易被高分子材料中的醛基和酮基所吸收,从而产生复杂的化学反应;另一部分太阳光中的红外线,红外线接触高分子材料后,使得高分子材料吸收温度迅速上升,这就加剧了高分子材料的热老化性,从而降低了使用寿命。

    2.空气中氧对高分子的影响

    氧无处不在,而且属于极活泼气体,在高分子材料表面受到太阳光照射后极易发生氧化反应,像我们平时看到的铜绿,所谓的铜绿就是铜在光的照射下发生氧化反应而形成表面的一层保护介质。这样的现象还有很多,并且为无法避免不可逆的,然而高分子材料和我们息息相关,在日常的加工、运输、使用过程中都不可避免的接触氧,所以氧也是导致高分子材料老化的主要因素。

    3.外部作用——机械力对高分子材料的影响

    高分子材料在使用过程中不可避免的接触外部因素作用,外部作用在一定程度下导致了高分子材料的老化进程。例如汽车轮胎,它属于高分子材料橡胶,橡胶的突出特点是分子链柔性好,在外部车轮和车承载力的作用下,易发生较大程度的变形,由于它特殊的分子原理可迅速恢复,如果长时间施加机械力,橡胶内的分子链受到破坏发生变形导致龟裂,加速了高分子材料的老化过程。

    4.水和电对高分子材料的影响

    由于高分子材料的分子内部结构特殊,含有一种亲和水性很好的物质,在高分子材料遇到水后易破坏分子结构而易被水解;高分子内部的组织键对电的反应更加敏感,一旦接通电源,分子就形成了大量不规则运动而剧烈反应,有效的破坏了分子弱键,导致高分子材料失效电解游离。

    二、高分子材料老化的具体表现

    高分子材料老化顾名思义就是通过外部作用破坏了高分子内部结构,分子量变小,生成新的物质或发生降解的过程。一般分为物理老化和化学老化,物理老化可逆转比较好恢复,例如,一些高分子材料在外部压力作用下产生变形,但去除外力后即可恢复原状。还有一些高分子材料受潮后绝缘性降低,表现为失效,但干燥后即可利用。化学老化就较复杂了,它是高分子内部键和键之间发生的不可逆现象,较能控制和恢复。老化后的材料强度降低、韧性、稳定性、耐热性及颜色等各方面都出现不同程度的破坏和降低,影响其正常使用功能。高分子材料老化外观主要表现为颜色变淡,出现斑点、龟裂、粉化等现象;内部老化则表现为水解、电解、冲击强度、抗拉强度等减低,从而达到高分子材料的疲劳极限,丧失其使用价值。

    三、缓解老化的具体措施

    现阶段,研究高分子材料老化和抗老化问题是一个实际关键性问题,由于高分子材料内部结构比较复杂,反应条件成熟,反应机理无法避免,所以对高分子研究领域内还无法真正杜绝其老化现象,只能对老化做辅的延缓作用,从而增加高分子材料的使用寿命。

    1.物理防护措施

    物理防护就是应用外部因素影响高分子的作用,它可以完全控制一般的物理老化,对实质性的化学老化起到一定的延缓作用。例如,常年暴晒和雨淋的大棚塑料薄膜,经日照后分子受热发生氧化,促使透明度降低,薄膜脆化,如何延长塑料薄膜的使用寿命,增大农民的经济效益,人们利用在薄膜上覆盖草栅,降低塑料薄膜和日光接触时间,从而达到了延长塑料寿命的目的。其次,在高分子材料中加一种延缓剂、防老剂来增加抗老化机理。例如,机械设备一般都是用机械材料(铁、铜、钢等)通过键槽连接组成的一个具有规范运动的主体,但因长期暴露在空气中,设备表面经常看到锈迹斑斑,影响了设备的美观,人们就针对此现象发明了油漆,油漆涂在设备表面有效阻止了设备与空气接触的面积,起到了使之无法氧化的目的。像运用物理方法保护高分子材料老化的现象还有很多,它成本低实施简单,现已被人们广泛利用。

    2.改变高分子本身易老化的特点

    引起高分子材料老化的最主要原因是其本身的弱键或不饱和双键,由于分子内部存在弱键、不饱和键使得高分子材料特别不稳定,易于和空气中的氢键氧键发生反应生成新的物质,如改变其不稳定键使之成为饱和键,那它抗老化性就大大增加。例如橡胶中的碳-碳键极易与空气发生臭氧老化和光氧老化。针对这一现象,在橡胶中加入氯原子键,氯原子键有很好的吸附电子基功能,从而提高了橡胶的抗老化性。举一反三,像这种在高分子材料中加入键基减少支链使其稳定,也是我们提高抗老化的有力措施。

第2篇：高分子材料的研究进展范文

关键词：高分子材料；可降解；生物

中图分类号：TQ464 文献标识码:A

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。

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

[1]侯红江，陈复生，程小丽，辛颖.可生物降解材料降解性的研究进展[J].塑料科技，2009，(03):89-93.

[2]翟美玉，彭茜.生物可降解高分子材料[J].化学与粘合，2008，(05).

第3篇：高分子材料的研究进展范文

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4篇：高分子材料的研究进展范文

【关键字】高分子材料；成型加工技术；进展研究

中图分类号：O63 文献标识码：A 文章编号：

1前言

近些年来，随着科学技术的不断发展，高分子材料在众多领域中被广泛的应用。高分子材料主要是通过对商品的制造来凸显其价值所在。就目前而言，高分子材料成型加工技术也越来越受到广泛的关注，因此，要想充分的利用高分子材料，就要对其成型加工进行深入的研究和探讨。

2高分子材料成型加工技术的发展状况

近些年来，就高分子材料而言，其合成工业的发展有了很大的突破。其中取得进步最大的就是造粒用挤出机，通过对其结构的改进，使得其产量有了很大的提高。在20世纪60年代进行造粒主要采用的是单螺杆的结构挤出机，这样产量就相对较少；到了70年代到80年代的时候，有了一定的改善，主要采用的是连续混炼机和单螺杆挤出机相结合来进行造粒，这时的产量就有了一定的提高；在80年代中期之后，进行造粒主要采用的就是双螺杆挤出机和齿轮泵相结合的模式，这是的产量已经提升很大的一个高度；到了2010年的时候产量已经提升了3亿吨的产量。除此之外，通过对高分子材料合成技术的应用，可以对树脂的分子结构进行简单明了的控制，因此可以进行大规模的生产运作，并且还可以有效的降低生产成本。

就目前而言，高分子材料的成型加工技术主要追求的就是提高生产率、提高使用性能以及降低生产升本。而在制作的方面所追求的就是尺寸变小、质量变轻。在加工成型方面，主要追求的就是研发的周期逐渐变短，而且要注重环保。

3对于高分子材料成型加工技术的研究探析

3.1对聚合物的动态反应加工技术的探析

聚合物的反应加工技术是通过对双螺杆挤出机的发展基础而逐渐发展起来的。目前已经研发出一种能够进行连续反应和混炼相结合的螺杆挤出机，这种螺杆挤出机具有自己独特的优势，摆脱了传统挤出机运行是所存在的问题。随着我国经济的不断发展，对于聚合物反应成型加工技术也有了更大的需求。对于进行聚合物反应成型加工技术的主要反应挤出的主要设备，即PC连续化生产以及尼龙生产。近些年来，大多数国内外的企业所使用的反应加工设备都是较为传统的混合混炼相结合的设备来进行产品的改造。这样传统的模式存在很多的问题，比如说，在传热或者传质的过程当中，对于混炼和化学反应都很难进行控制，而且反应的产物分子数量和分布情况都具有不可控制性。除此之外，这种模式的设备话费量较大，耗能又较高，噪音比较大，这样也使得在进行加工的时候经常会出现问题。而聚合物动态反应加工过技术不同于传统的反应加工技术，无论在结构设计上还是在反应原理上都有了很大的改观和创新，这种技术主要是在聚合物反应基础的过程中引入电磁场并且引发机械振动场的作用，这样就可以对加工过程中发生的化学反应以及对反应所生成的物质的状态结构进行有效的控制。

聚合物的动态反应加工技术最重要的优点就是对聚合物的化学性能和预聚物混合混炼过程或者对停滞时间的分布进行可有效的控制，并且对聚合物在进行反应加工的过程中由于振动力场的作用其质量和能量的传递以及平衡问题进行了有效的保持和解决，与此同时，还在技术上有效的对设备的结构集成化进行了合理的解决。除此之外，这种新技术设备不但体积重量相对较小，耗能量还较小，噪音又小，而且其可靠性又高。正是由于这些优势，使得这种技术受到了广泛的欢迎。

3.2对基于动态反应加工技术的新材料制作技术研究

这种技术不同于以往的传统技术方式，其具有步骤简单、周期较短、耗能较低而且在储运过程中不易受到污染等优点，这种技术主要是将光盘级的PC树脂生产、中间的储运以及光盘盘基成型这三个步骤集合为一种新型的具有动态连续反应的成型技术。而这种新型的技术主要是进行对酯交换连续化生产技术的研究，并且对光盘注射成型的装备进行研发，从而能够有效的对生产产品的质量进行控制，并且能够达到节能低耗的作用。聚合物的这种新技术主要实在强大振动的剪切力场的作用之下，对高分子颗粒的表面特性以及功能结构进行具体的设计，并且在设计好的加工环境之下，可以选择不嫁或者少加化学改性剂的前提之下，充分的利用聚合物的性质，对高分子颗粒进行原位表面的改性、原位包覆以及强制的分散等环节。

4对于高分子材料成型方法的具体分析

4.1对于挤出成型的分析

这种方法主要是将塑化成型的高分子材料通过采用螺杆旋转加压的方式，通过挤出机进行连读的挤出成型。高分子熔融物就会通过挤出机的机口成型，并且通过相应的牵引装置将成型的产品从机口连续的引出，在这个过程中还要对其进行冷确定型，从而制作出所需要的产品。挤出成型这种方法主要是通过对高分子材料进行加料、塑化、成型以及冷却定型步骤来实现产品的制作。

4.2对于注塑成型技术的分析

4.2.1对于注塑成型技术的概括

这种技术主要用来生产结构复杂的塑料制品。因为这种技术的应用范围相对较广泛，成型的周期又相对较短，再加上产品生产的效率较高，对于尺寸较为精密，因此这种技术获得了广泛的应用，也是目前进行塑料加工使用最多的技术。就目前而言，绝大部分的塑料之所都可以使用注塑成型技术。如果想要使得制作出来的产品外观和内在的质量都达到标准，那么就要对原料的配方、挤出机的运行水准、对挤出机的设计和进行加工的精密程度都有着密切的关系。在进行成型的过程中，不但要注意过程的步骤和细节，而且还要注意成型的温度、挤出机工作的速度等等因素。

4.2.2对于注塑成型技术的技术组合分析

可以通过对不同材料进行不同的组合为特点的注塑成型技术；可以通过对惰性气体进行组合的注塑成型技术；可以通过对化学反应的整个过程为特点的注塑成型技术；可以通过压缩或者压制过程进行组合为特点的注塑成型技术；可以通过混合婚配进行组合为特点的注塑成型技术；可以通过对取向或者延伸的过程进行组合为特点的注塑成型技术；可以通过对模具移动或者加热进行组合为特点的注塑成型技术等等。

4.3对于吹塑成型技术的分析

这种技术主要通过气压的压力作用使得闭合在模具中的具有热熔性的分子材料进行吹塑，因此可以形成中空的制品。这种方法指目前发展最快的一种成型的方法。这种技术不仅设备的花费较低，适应性较强，而且可以制作较为复杂的制品。因此，这种方法也获得了广泛的应用。

5结束语

随着我国科学技术水平的不断提高，工业生产领域也随之有了很大的进步和发展，然而对于高分子材料的研究也有了进一步的突破，越来越多的领域也都随之投入到了对高分子材料研究的行列中。因此，对于高分子材料成型加工技术的研究也就变得越来越重要，只有不断的对高分子材料成型的加工技术进行深入的研究和分析，才能够有效的控制高分子材料成型的过程，因而才能够有效的促进对高分子材料的研究的发展和进步。

【参考文献】

[1]王勇,黄锐.炭黑复合导电高分子材料成型加工研究进展[J].工程塑料应用,2003(3).

[2]黄汉雄.高分子材料成型加工装备及技术的进展、趋势与对策(上)[J].橡塑技术与装备,2006(5).

第5篇：高分子材料的研究进展范文

关键词：高分子材料 生物质 加工改性

一、生物质高分子材料PHA的概述

近年来，我国对生物可降解高分子材料进行了深入地研究和开发，尤其是聚羟基脂肪酸酯PHA颇受关注。聚羟基脂肪酸酯是细菌胞内合成的一种高分子化合物，在营养不平衡的环境下，细菌把多余的物质转换为探源和能源的储备物，同时将水溶性小分子转换为水不溶性的大分子PHA。PHA因具有某些合成塑料如聚丙烯、聚乙烯的物化特性，又具有独特的生物可降解行、光学活性、生物兼容性、气体相隔性以及压电性等被认为是可替代传统的由石油合成的、不可降解的塑料，PHA被称为新型的生物可降解塑料。

PHA结构多样，且因其自身结构变化拥有较多的新材料性能，所以应用前途比较广泛。在食品包装材料、卫生材料、纸涂层材料、光学材料、电子工程材料以及一些一次性用品，如高档包装材料、新型医学材料骨钉、骨板等方面广泛应用。

PHA由具有光学活性的R构型降级脂肪酸单体组成，是一种线性可降解聚酯，其单体组成对自身的物理性质起决定性作用，常见的PHA材料主要有以下几种：聚β-羟基丁酸酯（PHB）、聚-3-羟基丁酸-3-羟基戊酸之（PHBV）、聚-3-羟基丁酸-3-羟基己酸酯（PHBHHX）、聚-3-羟基丁酸-4-羟基丁酸酯（P3/4HB）等。

二、聚合物的加工改性

经过高分子材料科学成熟的发展，通过共混、共聚和表面改性等手段对高分子材料进行化学改性或物理改性以此达到提高聚合物某些性能引起了人们广泛的重视。将不同的聚合物混合，或者将种类相同但相对分子质量不同的聚合物进行混合，或者把聚合物和其他物料相互混合形成新的共混聚合物，通过以上的手段都可以实现聚合物的共混改性，聚合物共混改性后不单单是改变了聚合物的性能，更是开发了新型聚合物材料的崭新功能，因此，聚合物的共混改性已经发展为当今世界高分子材料工程科学中最为活跃的领域之一。PHB作为PHA中最具代表性的生物塑料，在生活的各个领域都有着广泛的应用前景，下面以PHB为例，探究一下生物质材料的加工改性。

三、PHB的加工改性研究

1.制备聚合物

1.1制备单端枪击聚羟基丁酸酯（PHB-OH）

用甲醇打断大的PHB分子链，对PHB片段封端，从而可以制的只有一端含羟基的PHB片段（PHB-OH）。制备方法如下：氯仿作为溶剂，硫酸作为催化剂，将15gPHB溶于150ml的氯仿中，75°C回流30min后，取2.5nl浓硫酸溶于50ml甲醇中，冰浴冷却之后逐滴地滴加到上述的回流流体中，根据自己需要可以控制回流时间，至设定时间后冷却至室温，然后大量蒸馏水洗涤、分液、静置分层后弃去水层，有机层洗涤两次后，用无水硫酸镁干燥过夜，过滤，滤液使用无水甲醇沉淀，减压过滤，将产物放在40°C的真空烘箱里面干燥48小时以上，即成。

1.2制备不饱和端基低聚物

取1.5g干燥的PHB-OH放在事先干燥好的四口瓶中，加入50ml除水的二氯甲烷和0.2ml的三乙胺，30°C油浴中磁子搅拌，完全溶解后，低价溶有0.3ml的丙烯酰氯的二氯甲烷30ml，继续反应3小时，过滤沉淀，滤液使用适量饱和的碳酸氢钠洗涤两次，使用蒸馏水洗涤三次，然后用无水硫酸镁干燥过夜，过滤之后的滤液使用甲醇沉淀，减压过滤，最后产物常温真空干燥，即成。

2.运用傅里叶变换红外光谱仪对聚合物材料进行定性表征

对于已经提纯过的待测样品，将其配置成10mg/ml的氯仿溶液，然后滴3滴在KBr镜片上面，在红外灯的照射下干燥形成薄膜。之后用Nicolet IR200幸好傅里叶变化红外光谱仪对其进行32次的扫描，（该仪器分辨力为1cm-1）。观察得到的红外图谱，可以确定待测物中的基因。

3.材料热学性能测试

聚合材料的热学性能测试，取少量样品，通过热失重分析仪或者示差扫描量热仪对样品温度曲线进行分析。

4.材料的力学性能测试

取少量待测样品，将其裁剪成哑铃型样条，使用CMT4000型号微机控制电子万能试验机，移动千分尺，岑亮样条的宽度、厚度、起始标距，待位移回零之后，在室温下仪5mm/min进行拉伸，用计算机记录材料的应力-应变曲线，通过实验，得到材料弹性模量、拉伸强度以及断裂伸长率等参数。

5. PHB物理改性研究

使用增塑剂DOS，形成PHB/DOS共混体系。经实验验证，共混体系随着增塑剂DOS的含量增加，材料的拉伸强度和杨氏模量降低，断裂的伸长率不明显，当共混体系中DOS含量达到35%时，共混体系的机械性最好，但对于共混体系来说，DOS的增塑效果并不明显，因此，DOS常作为辅助增塑剂。

使用乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）增塑PHB体系，和DOS对比，ATBC增塑效果较明显，因为ATBC自身的机型和分子量相对比较小，能很好的茶道PHB的链段之间，增加PHB链间的距离，减小高分子链间产生的相对滑移摩擦力，从而达到较好的增速效果。

四、结语

PHB作为生物质高分子材料PHA的一类，有其显著的缺点，PHB比较脆，但通过对PHB的加工改性，可以弥补其缺点，更好地发挥它的优势。本文通过制备共混材料、测试其热学性和力学性，选取增塑剂材料来改善PHB的热学性能，以及使用物理方法加工改性材料，上述一系列的加工改性方法表明了，我们可以通过物理的、化学的加工改性方法提高PHA类材料的综合性能，赋予PHA材料新的使用性能，使其拥有更美好的发展前景。

参考文献

第6篇：高分子材料的研究进展范文

关键词：缓释药剂；控释药剂；临床应用

【中图分类号】R283 【文献标识码】B 【文章编号】1672-3783(2012)08-0279-02

1 引言

药物一般以制剂的形式用于预防、治疗和诊断疾病，其有效性、安全性、合理性及精密性反映出医药水平，并决定药物效果。第一代剂型指药物经过简单加工的供口服和外用的膏丹丸散，药物活性较低。第二代剂型随着给药途径的扩大和工业的机械化和自动化而出现的，包括片剂、注射剂、胶囊剂和气雾剂，第二代剂型的药物活性大大提高，现已在临床上广泛应用。第三代剂型利用新型药用辅料，通过膜控技术、骨架阻滞技术及包衣技术等来控制片剂、胶囊剂的释药速度，从而实现定时、定速释放，能延睦有效血药浓度的持续时间，提高用药的安全度和减少不良反应。

2 缓释、控释制剂的涵义

2.1 缓释、控释制剂的定义：缓释制剂指用药后能在较长时间内持续释放药物进而达到持续作用的制剂。控释制剂指在较长时间内药物能以一级的预定速度自动释放，使血药浓度长时间恒定维持在有效浓度范围内的制剂。广义的控释制剂一般指控制释放药物的速度、方向及时间的制剂，包括靶向制剂和透皮吸收试剂等。狭义的控释制剂指以零级或接近零级的速度在预定的时间内释放的制剂。缓释、控释药物制剂可以利用药剂学设计获得减慢药物释放速率的药理屏障，药物依靠自由扩散、基本骨架的生物降解或者溶蚀及渗透压的作用突破药理屏障，是一种长效制剂。

缓释控释制剂和药物在体内浓度有关，而与给药时间无关。可见，缓释制剂和控释制剂的主要区别是控释制剂按照零级速率释放药物，药剂释放量不受时间影响，释放速度是恒速或者接近恒速，血药浓度平稳，峰谷波动很小。

2.2 缓释、控释制剂的优点：目前，提高医疗质量和制剂质量的期望促进了药物制剂发展，缓释、控释制剂的开发设计也是制剂研究的一个重点课题。理想的缓释制剂应该具备普通制剂的优点。缓释、控释药物的优点一般包括给药次数少、峰谷血药浓度波动小、降低肠胃不良反应、释放缓慢、降低吸收速率和安全经济等。

3 缓释、控释制剂技术

3.1 释药类型

（1）定位释放技术：此技术可在特定吸收部位实现药物的吸收。即提高药物在口腔或胃肠道适当部位的滞留时间，释放定量药物以达到提高局部治疗的目的。如使用比重小于水并且具有高黏性的材料可使药物在胃内滞留。而对于只能在小肠释放的药物则需要减少药物在胃内的讲解，使用小肠定位给药系统可以实现定位 释放。

（2）定时释放技术：此技术根据患者的生理条件和病情特点，释放需要量的药物，获得最佳治疗效果，也称为脉冲释放。例如，研究某些疾病发作的时间规律和药物时辰动力学，调节聚合物材料的溶蚀速度，进而在预定时间释药。目前此技术主要应用在治疗晚上或清晨发作的疾病，包括高血压、哮喘、心绞痛及风湿性关节炎等。

（3）定速释放技术：制剂以一定速率在体内释放药物，基本符合零级释放的动力学规律，口服后在一定时间内能使药物释放和吸收速率与体内代谢速率保持相关性。此技术可以减少服药次数、血药浓度波动，增加患者服药的积极性，并利用片剂几何形状的改变控释药物的释放，如环形骨架片、迭层扩散骨架片和双凹形带孔包农片等。

3.2 缓释、控释制剂剂型：缓释、控释制剂的药物范围应用广泛，特别适宜于临床药剂。包括作用强的药物、半衰期过短或过长药物、头孢类抗生素及成瘾性药物等应用于特殊医疗的药物，其品种已囊括抗心律失常药、激素降高血压药、抗生素、解热镇痛药和抗组织胺药等各方面；其类型包括骨架型缓释制剂、包衣缓释制剂、缓释膜剂、微囊缓释制剂和缓释栓剂等。

4 研究进展

药物迅速在作用部位达到理想有效浓度，并维持此浓度适当时间，而在机体其他部位无药物分布或药物浓度处于最低范畴，药物应在治疗目完成后消除，这才是一种完美的缓释、控释制剂。近年随着缓释、控释技术的研究、开发及利用，临床需求得到极大满足，也为广大患者提供了极大的便利。特别是生物制药和医用高分子材料等研究的不断深入，不断开发出来的各类新型药物剂型有稳定储藏、纳米微粒、控时缓释的趋势，其药理控制更精确，利用率更高且副作用低。现代研究考虑药物的水溶性、油水分配系数、化学稳定性以及蛋白结合率等理化性质和生物学性质；研究生理因素的影响，包括患者疾病状态、给药部位、首过效应、胃肠蠕动、血流供应、药物作用的靶器官等生理因素。

缓释、控释技术的研究热点主要集中在新剂型、新材料及辅料种类、释药技术、新工艺等方面。

（1）缓释、控释新型制剂如多功能的高分子材料已广泛应用于制剂成型及工艺过程之中。在口服固体剂型中以口腔崩解片为代表的速溶固体制剂，在口腔内遇到唾液十几秒内迅速分解，患者不需要水也可服药。这种新型药剂服用方便、起效快且生物利用度高。

（2）高分子辅料在制剂成型和制作工艺过程中应用广泛，现在各种制备缓释制剂的辅料可达40多种，多为天然产物和其简单提取物。

（3）定速释放技术中用聚合树脂制成双氯芬酸钠包衣缓释片，其缓释时间可达到10小时；用亲水性高分子材料HPMC为骨架材料，制成了aspirin溶胀缓释制剂。定位释放技术利用固体分散技术制备了胃内漂浮剂，进而提高生物利用度；或鉴于结肠内菌落可消化壳聚糖，将药剂制成微球或胶囊药等。而现在研究更注重于定速、定时及定位技术三者的结合，如结肠释药制剂。

缓释、控释药物制剂的研究范畴很广，技术研究的进展也非常迅猛，其优点受到临床重视。研究有效经济安全的缓释、控释药物制剂是医药工作者的重任。

参考文献

[1] 朱丽芳.缓释、控释药物制剂的研究进展及临床应用[J].当代医学,2011,17(18):26-27

[2] 王定营.缓释、控释药物制剂的研究进展及临床应用[J].吉林医学,2008,29(5):426-428

[3] 庞惠民,邹霭珍,张灼赞等.缓释、控释药物制剂的使用现状分析及应用进展[J].当代医学,2012,18(17):142-143

第7篇：高分子材料的研究进展范文

关键词：计算机；科学技术；材料；高分子；制备

中图分类号：TB383.1 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

从概念上来看，计算机高分子复合材料则是属于将高聚物以及相应增强材料或者是填充材料有机组成的多相复合体，这种材料的基体是有机聚合物，在此基础上连续纤维是增强材料组成。高分子复合材料之所以可以属于理想载体，这主要是其所拥有的高模量特性与高强度纤维。拥有特别好粘结性能的基体材料可以牢固粘合纤维，还可以让纤维对剪切载荷与压缩承受。具备特别优良的复合在基体与纤维两者从而能够将这两者的优点充分显示，还让结构设计可以做到最佳状态实现。针对这样的情况，高分子复合材料是属于一类最广泛应用与最迅速发展的复合材料。

一、计算机高分子复合材料特性与结构

（一）特性。一是用于良好的耐疲劳性能。相对来说计算机高分子复合材料包含着基体与纤维界面可以对扩散裂纹进行有效的阻止，相当一部分金属材料疲劳强度极限是这种金属材料拉伸极限的三成至五成，那么聚酯复合材料或者是碳纤维相对来说则是这种材料拉伸极限的七成至八成范围之内；二是比模量与比强度都大。在计算机高分子复合材料当中，在玻璃纤维复合材料中往往不管是比模量还是比强度都会比较高，比强度聚合物材料当中的增强有机纤维、硼纤维、碳纤维是三倍至五倍的钛合金强度，而在进行比模量则是四倍以上的金属所具备的模量，那么所具备的性能在某一特定范围内在不同纤维排列进行变动；三是良好减震性。不仅计算机结构形状影响受力结构自震频率，自震频率和结构材料比模量平方根呈现正比例关系，这也就是指复合材料具备比较高的比模量，那么相应也会存在着比较高的自震频率。而且在这一过程当中，复合材料存在吸振能力在界面上，这样就可以对阻尼振动在所使用材料。从相关试验结果显示，停止振动轻合金梁必须九秒，同样大小的振动停止在碳纤维复合材料梁仅仅是2.5秒；四是可设计性的各向异性与性能。各向异性这是高分子复合材料的一个突出特点，那么性能可设计性预期存在相关性。按照不同工程结构使用条件与载荷分布，那么在对铺层设计与相应材料选取以便来对既定要求满足；五是统一性的结构和材料。在对高分子复合材料进行制造的过程当中，还应该做到对相应制件获取，也就是所谓的一次成型，一次成型同样可以使用在复杂形状结构的大型制件当中，往往从一般的工程塑料实现却比较困难；六是过载时拥有良好的安全性。往往存在着足够的增强纤维在符合材料当中，如果过载材料摈弃少量的纤维断裂的时候，那么则会将相应的载荷在尚未破坏的纤维当中实施迅速的重新分配，那么可以在短时间内整个构建并不会对相应承载能力失去。

（二）结构。往往聚合物这是计算机高分子复合材料的基体，那么精彩使用的则有酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、各种热塑性聚合物、环氧树脂。往往基体从一边意义上比较是属于单一性质的聚合物，那么其中聚合物是其中的主要成分，还应该将其他的辅助材料包含其中。在这些基体材料当中，相应的其他组成成分还有稀释剂、固化剂、催化剂、增韧剂等，这些辅助材料同样是属于高分子复合材料基体当中必不可少的组成成分。正是在高分子复合材料当中加入这些辅助材料，这样就可以将形式多样的使用性能提供给复合材料，将成本有效降低，将应用范围扩大，将工艺性进行改进。

对聚合物性质与结构的关系进行了解则是对聚合物结构实施研究的根本目的，这样就可以对聚合物材料能够正确的使用与选择，从而可以对聚合物极其复合材料的成型加工工艺条件更好掌握。将其性能进行有效改变，达到具备指定性能的聚合物合成与设计的目的。

那么在高分子复合材料当中，相应的结构性能主要包含着：将外界环境状态进行隔绝以便做到对内部物体实施相应的保护；对装置各个仪器、配件等这些附件的空间进行提供；结构当中可能承受的各种载荷，以便做到对使用寿命内的安全做到确保。

二、计算机高分子复合材料制备

从本质上来看，制备计算机高分子复合材料其主要就是设计配方。配方的设计绝对不属于经验性与简单组合各种原料，这是属于充分研究计算机高分子材料性能和结构关系背景下实施综合所获得的结果。如果相应的制品具备良好的效果，并不应该将其停留在设计配方的层面，还包含着成型设备选型与设计成型加工工艺，设计模具、设计制品外观、设计结构等。有鉴于此，那么对其进行更为严格的规定，这也就是指设计制品。相应的部分就是设计配方，要想获得比较好的制品，除开相应的配方设计比较好，还应该依赖于其他要素对其进行配合。

而针对制品所做的设计则是立足于科学判断与预测制品的使用性能、结构、形状等因素，从而对计算机高分子材料实施正确选用与充分把握。在设计制品的过程当中所把握的原则为经济、高效、实用，按照这样的思路，这也就是指计算机制品生产效率要高、实用性要强、成本要低、成型加工工艺要好，以便做到对人们需求的满足。而且在这一过程当中，还应该对能够进行选择的计算机高分子化合物多样性的品种、计算机制品应用领域特殊性等这些因素进行考虑。

根据相关文献资料显示，当前往往具备两种设备配方的方法：一是多因素的变量配方设计方法，从这种方法的适用范围来看，往往是只能一个因素影响材料制品性能的佩服。通常具体来看主要有斐波那契搜集法、平分法、逐步提高法、抛物线法、黄金分割法、分批实验法等；另外一个则是指多因素变量配方设计方法，这种方法则是指制品的性能受到两个或者是两个以上因素影响的佩服。具体来看，主要有回归分析法、正交设计法。

三、结束语

总而言之，在计算机高分子复合材料拥有各种各样的制备方法，如果选取的材料不同，那么相应的加工方法也并不相同，甚至在同一种材料当中也可以具备好几种方法，这样就必须按照实际情况来实施相应的选择与斟酌，在对生产成本降低的过程中，还应该做到对优质产品获得，这样就能够得到最佳的性价比。可是在研究过程还看到虽然高分子复合材料拥有比较好性能，更广应用范围，可是依然存在着部分缺点，这就应该在今后对其实施进一步改善研究。

参考文献：

[1]李侃社，王琪.导热高分子材料研究进展[J].功能材料，2002（02）.

第8篇：高分子材料的研究进展范文

关键词：导电高分子　纳米复合材料　应用

确切来说，聚乙炔具有导电功能的发现是在上个世纪的1977年，距今也才四十五年的时间；而纳米技术融合到导电高分子技术中的发展更短，不到二十年的时间，在这么短的时间里，导电高分子的研究已经取得了飞跃的发展，同时导电高分子材料也被应用在了众多的领域众多的产品中，给我们的生活生产起着重要的作用；从这项技术的发展中可以看出，其应用的背景远不止目前这些。顾名思义，导电高分子中纳米复合材料应该具备有两个特点，一个是纳米功能，另一个是导电性；本文主要探讨导电高分子技术中的纳米复合材料的应用现状，同时对其发展略表看法。

一、导电高分子中纳米复合材料的应用

在导电高分子技术领域中，纳米复合材料的优点非常多。从产品的特点来说，其具有高弹性、高可塑性、低密度、耐腐蚀性、质量轻、柔软和加工性能好等特点，另外其电导率的范围非常宽，具有半导体的特点；从经济层面上来说，这种材料的价格也很便宜。导电高分子材料包括纳米复合材料的经济利用价值非常高，其不仅在我国经济生产中具有重要作用，在进行科学实验中也是意义重大；在这样的时代背景下，其商业价值已经不用明说了。目前，不仅是科学研究机构，就连很多企业都已经开始进行纳米复合材料的研究工作了。具体来说，导电高分子的纳米复合技术和材料的应用包括：

1.在电子元件特别是在晶体管和二极管上的应用

纳米复合技术及其产品在电子器件中的应用非常广泛（其他的导电高分子技术在这方面的应用同样非常广泛），且从目前的形式来说，其应用前景仍然非常大。在上世纪聚乙炔的导电性能被发现后，人们很快就在导电聚合物的基础上研究出了一种可以弯曲并且也非常薄的电子元件，这种电子元件就是发光二级管；发光二级管的出现意义非常重大，其象征着导电高分子向着实用化迈出了第一步。另外，导电高分子很快也应用到了场效应管中，这种应用很有可能会带来下一步高分子材料的规模性应用。另外，纳米复合技术及其材料还被应用到了高分子的发光二极管中，这项应用时至今日仍然是社会讨论和研究的热门课题。就目前纳米复合技术及其材料在电子器件中的应用之一“发光二极管”在性能上已经非常成熟，完全可以和那些无机的发光材料相提并论了。另外，除了聚乙炔，还出现了新的材料比如聚噻吩和聚吡咯，这些材料所制成的二极管都已经陆陆续续被用在商业中，制成商业产品了。纳米复合技术及其材料所制成的发光二极管在性能上相对传统的二极管而言，具有成本低、可弯曲、可调色和面积大等特点。另外，纳米复合技术及其材料已经进入到电子器件的寿命和发光效率的研究领域了；这表明这种先进的科学技术的应用领域将会更加巨大，另外，这项研究也是实现导电高分子技术更加实用化的有效途径。

2.在电磁屏蔽领域上的应用

在导电高分子技术出现之前，人们用来对电磁进行屏蔽的材料一般都是铜，这种屏蔽材料和方法自身在性能上的不足导致了电磁干扰的情况非常严重；另外，使用铜来进行电磁的屏蔽并不能很好地满足手机、电脑、电视机、计算机房和一些医疗设备比如心脏的起搏器等的需求。在对人体健康愈加重视的今天，对相关的设备进行良好的电磁屏蔽已经越来越被重视。通过对导电高分子技术的研究也实验发现，在对电磁进行屏蔽的过程中将导电高分子特别是纳米复合的技术及其材料融合在其中，不仅能够起到防止静电、对电磁进行屏蔽的特点，还具有成本低和可塑性强不受形状影响的优异性能，是一种屏蔽电磁干扰的理想材料。随着研究的不断深入和发展，目前，导电高分子中的纳米复合技术及其材料应经被应用在电脑的屏保中了，这项应用能够有效防止电脑的电磁对人体的辐射。另外，在众多的纳米复合材料之中，聚苯胺的防电磁辐射性能最受重视。

3.在电池中的应用

纳米复合技术及其材料本身具有很好的掺杂与脱掺杂性能，如果将其应用在电池中，将会带来良好的效果。目前，对于高分子材料中的聚乙炔材料电池的研究已经基本成功了，这款由日本生产出来的电池比传统的电池要更加轻便，因此受到了消费者的青睐。另外，聚吡咯也具有很好的稳定性和高掺杂度，这种材料对电的敏感性也非常高，即使是在纺织物中图上这种材料，也能让其具有良好的导电性；所以，聚吡咯正在被研究应用在对低浓度、可发挥的有机物进行监测的传感器中，这种传感器具有很高的灵敏度。另一种纳米复合材料乙烯也已经开始使用在太阳能的电池中以及二次电池中；这种材料的使用有可能会使二次电池成为更加大众的商品，但是这种材料在稳定性和耐久性中的问题目前还没有得到很好的解决。另外，导电高分子的纳米复合技术及其材料在太阳能电池中的应用也已经开始尝试了。和一般的无机光电材料比较，这种导电高分子的材料具有价格便宜、能够规模生产、制造简单和对太阳光中的物质进行筛选选择等优点，但是这种材料也具有稳定性较差、阻值比较高的缺陷。

4.在导电橡胶中的应用

导电高分子材料本身具备良好的导电性，通过不同的纳米复合技术掺杂和加工所生产出来的聚乙炔在导电性能上可以达到铜的效果，只是目前这种高分子的材料的导电稳定性不够，所以还没有被广泛使用。不过，通过纳米复合技术研究出来的导电橡胶的使用意义非常大。这种导电的橡胶在一般情况下并不会导电，不过，只要对其施加压力，就能够使其产生导电的效果，并且这种导电的效果只是出现在被施加压力的部位，没有被施加压力的地方的绝缘性能非常好。目前，这种导电橡胶已经被广泛应用在防爆开关、压敏传感器、医用电极、加热原件和高级的自动把柄中去了。

二、导电高分子中纳米复合技术的前景

虽然纳米复合技术在屏蔽电磁干扰、光电子原件、能源等方面都已经得到了很多的应用，但是其实用化还是没有得到充分的利用，甚至说其应用尚未实现实用化。目前，这些材料很多还是停留在“材料”的层面上，而产品层面还是比较少。在未来的研究工作中，主要研究的方向有：

1.对纳米复合技术及其材料在稳定性和加工型方面的研究。就目前来说，导电高分子的材料很多在导电性、加工性和稳定性的融合上还做得很不足，解决这一问题的一个比较有效的方向是对可溶性的纳米复合材料进行合成。

2.对纳米复合技术及其材料在自掺杂和不掺杂方面的研究。材料不稳定以及掺杂剂本身不稳定往往会对纳米复合材料在导电性能方面产生影响，所以对纳米复合技术及其材料在自掺杂和不掺杂方面的研究能够有效结局材料在稳定性方面存在的问题。

3.对纳米复合技术及其材料在绿色生产上的研究。这项工作同样引起了很大的关注。在研究的过程中如果能够解决导电高分子的纳米复合材料在加工上更加绿色的要求，将是一场对传统的电子元件提出挑战的革命。

参考文献

[1]王彦红, 王景慧, 岳建霞, 罗青枝, 王德松. 导电高分子纳米复合材料研究进展[J]. 化工时刊, 2007,(01) .

[2]柯一礼. 导电聚苯胺的研究及其应用前景[J]. 建材世界, 2009,(05) .

第9篇：高分子材料的研究进展范文

1 组织工程ACL种子细胞的选择

组织工程ACL的关键要素之一就是要选择合适的种子细胞。ACL细胞作为韧带结构和功能的基本单位，在体外培养时可以较好地保持韧带细胞表型，分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原的能力强，有利于韧带组织重建。Cooper JA等［1］将分离培养的兔ACL、内侧副韧带(MCL)、髌韧带、跟腱4种成纤维细胞分别种植于三维编织的聚乳酸(PLLA)ACL支架材料上，结果发现ACL细胞分泌I、Ⅲ型胶原和纤连蛋白(fibronectin，FN)的基因表达水平高于其它3种成纤维细胞，认为作为组织工程ACL的种子细胞，ACL细胞可能优于其它3种成纤维细胞。但ACL细胞同样存在来源限制的问题，体外培养时细胞增殖较缓慢，如能解决其快速增殖的问题，不失为理想的种子细胞。

骨髓基质干细胞(bone marrow stromal cells，BMSc)具有向多种组织细胞分化的潜能，可以促进韧带组织修复。Ge Z［2］、Van Eijk F［3］等对分离培养的ACL、MCL、皮肤成纤维细胞和BMSc进行比较研究，发现BMSc分泌细胞外基质(ECM)能力强、细胞增殖快，认为就细胞增殖而言，作为组织工程ACL的种子细胞，BMSc优于其它3种细胞。但韧带细胞表面没有特殊标记物［4］，BMSc如何向韧带细胞诱导分化尚无统一认识。有研究表明，在体外特定条件下，应用机械应力［5］、选择利用生长因子［6］和骨形态发生蛋白12(BMP12)可诱导BMSc向韧带样细胞分化［7］。但目前在体外培养的条件下，BMSc向韧带细胞诱导分化的方法和技术还不成熟。而且BMSc能否在关节内环境下继续增殖并促进韧带修复尚不清楚。BMSc要作为组织工程ACL的种子细胞尚需进行进一步研究。

2 生长因子在组织工程ACL中的作用

大量研究表明，一定量的生长因子可以促进韧带细胞增殖，有助于损伤韧带修复并能促进新生韧带血管化和增强其力学性质［8］。沈雁等［9］将成纤维细胞生长因子(aFGF、bFGF)、表皮细胞生长因子(EGF)加入体外分离培养的兔ACL细胞中，结果发现单独应用aFGF、bFGF或联用EGF都可以促进ACL细胞增殖；Steinert SA等［10］使用转化生长因子β(TGFβ)治疗老鼠MCL，发现其力学性质明显增强，认为TGFβ是促进韧带修复的重要生长因子。Hankemeier　S等［11］的研究发现使用低剂量FGF2(3 ng／ml)可以促进BMSC增殖并可提高ECM和细胞骨架成分蛋白mRNA转录水平，有助于韧带组织工程构建。但生长因子参与韧带形成的调节信号还知之甚少，有待于进一步研究［12］。目前，有关生长因子的研究主要集中在促进细胞有丝分裂方面。有关各种生长因子的作用机理、生长因子有效生理浓度的选择、利用转基因技术将目的基因导入种子细胞使生长因子可持续表达、结合可生物降解聚合物的缓释系统可使生长因子缓慢释放并持续作用等方面还需进一步探讨，可能成为今后研究生长因子的重点之一。

3 组织工程ACL支架材料的研究进展

组织工程ACL的另一个重要方向是研制和选择合适的支架材料。理想的ACL支架材料应具有以下特点：符合生物安全性要求；生物相容性良好；可生物降解性，既不会降解过快而重建失败，又不会延迟降解产生应力遮挡而影响新生组织长入；力学性能良好，重建后膝关节功能可恢复到损伤前水平并能进行早期功能锻炼，而且随着支架材料降解，在新生韧带形成前，其力学性能可保持；利于宿主组织长入，支架材料能与体内局部环境进行机械信号或生化信号联系；有一定的孔径、孔隙率和较高的比表面积；固定方法简单可靠，尽可能减少并发症等。

目前用于组织工程ACL的支架材料主要有：合成高分子材料、天然高分子材料及其复合材料。

3.1 合成高分子材料

组织工程中研究和应用最多的合成高分子材料是聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)及其共聚物(PLGA)，这类高分子材料已获FDA通过，可以用于组织工程。大量实验证明，这类材料具有良好的生物相容性、可生物降解性、力学性质可调、材料可塑性好。缺点是这类材料疏水性强、细胞黏附能力差、材料柔韧性差，经过必要的修饰后可增加细胞黏附能力。而作为组织工程ACL，其柔韧性不足的问题尚需进一步解决。

Sharon L.Bourke等［13］分三阶段使用聚碳酸酯纤维(polyDTE carbonate)在体外构建组织工程ACL，结果发现该材料可诱导新生组织长入，人和兔的成纤维细胞可以在材料上黏附和增殖，体外降解后该材料可以很好地保持其力学性质，其抗张强度也达到人ACL要求，经过进一步研制有望成为组织工程ACL支架材料，但其生物降解性能否满足理想支架材料的要求尚需进行研究。潘政军等［14］使用聚乙烯醇-胶原(PVA／COL)复合材料在体外初步构建组织工程ACL，结果发现该复合材料具有较好的生物相容性，并能制成具有一定孔径和孔隙率的支架材料，有较好的柔韧性和一定的抗张强度，如果能通过编织或改进制备技术有望成为理想的组织工程ACL支架材料。

近年来，有学者使用三维编织技术构建组织工程ACL，编织后的材料可形成具有一定孔径和孔隙率的三维支架，其力学性能也增加，可以达到人ACL的力学要求，拓展了材料的使用范围。Helen U．Lu［15］等使用三维编织技术对PLA、PGA、PLGA纤维分别进行三维编织来构建兔ACL。实验证明，经过编织的支架材料具有较高的孔隙率和合适的孔径结构，其力学性质，如最大拉应力、抗张强度与兔ACL力学性质相似。材料经过FN修饰后可促进兔ACL细胞黏附、增殖和分泌ECM。利用PLLA纤维编织构建的人ACL支架材料，其最大拉应力可以满足人正常生理活动的需要［16］。使用编织材料是构建组织工程ACL的发展趋势。编织后的支架材料可以较好地模拟ACL纤维走向，支架材料的骨隧道和关节内部分的纤维可以形成不同的孔径结构，有利于新生组织长入，为韧带血管化和再生创造了条件［17，18］。

3.2 天然高分子材料

用于组织工程支架材料研究最多的天然高分子材料是胶原纤维。大量研究表明，胶原纤维具有良好的生物相容性、可生物降解性、对组织修复具有促进作用、经过处理基本可消除抗原性、无异物及毒性反应。而且胶原作为韧带基质的主要成分，其独特的序列结构为韧带细胞长入提供特殊的微环境并对维持韧带力学特性起着重要作用［19］。研究表明，使用未交联的胶原纤维制作的韧带支架材料其弹性模量和抗张强度均不能满足组织工程ACL的力学要求［20］。因此常需与其它弹性模量大或抗张强度高的高分子材料聚合构建组织工程韧带支架材料［21］。交联后胶原纤维的弹性模量和抗张强度大大提高［22］。但因使用了戊二醛、碳化二亚胺(EDC)等交联剂，可能会对种子细胞黏附和增殖产生不利影响。如何提高胶原纤维的力学性能仍是今后研究的重点。

异种组织材料也是组织工程ACL研究的热点。王昆等［23］使用猪肌腱通过消毒、去杂质、环氧化物交联、多方位去抗原处理等技术已初步研制成生物型人工韧带，其力学强度达到了人ACL正常生理活动的要求。体外实验证明该支架材料有较好的生物相容性，通过进一步研制有望成为组织工程ACL支架材料。异种小肠黏膜下层(small intestinal submucosa，SIS)也可作为组织工程ACL支架材料［24］。该材料具有完整的力学性能和多孔结构，允许细胞长入、生长因子渗透和血管再生，因有助于促进组织修复和重建而得到广泛关注。

Tokifumi Majima等［25］使用天然高分子材料海藻酸盐和壳聚糖通过聚合研制成复合纤维支架材料。实验证明，兔肌腱成纤维细胞可以在该支架材料上黏附、增殖并能分泌I型胶原，其抗张强度达200 MPa以上，有望作为韧带重建的理想支架材料。但其降解性能能否满足ACL的要求仍有待于进一步研究。

Gregory H．Altman等［26］使用蚕丝纤维构建组织工程ACL获得了初步成功。实验证明，蚕丝纤维具有良好的生物相容性、优良的力学性能和弹性、可以在体内通过水解而缓慢降解，是构建组织工程ACL的理想材料。特别是材料编织后，其力学性质，如极限拉伸强度(ultimate tensile strength，UTS)、线性刚度(linearstiffness)、屈服点拉应力、拉伸率等与人ACL的各项生物力学指标非常相似，而且有较强的耐疲劳性能。体外实验发现，BMSC可以在支架材料上黏附、增殖并能分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原和黏蛋白C(tenascinC)等ECM，是目前组织工程ACL较为理想的支架材料。以蚕丝纤维编织构建组织工程ACL的研究仍在进行中。 　　4 展望

目前，组织工程ACL在某些方面取得了一定的进展，但与临床要求尚有一段距离，在很多方面仍需进一步研究和探索，如促进ACL细胞快速大量增殖的技术、生长因子的持续表达、理想的组织工程ACL支架材料的研制、组织工程ACL的固定、支架材料与界骨面之间的愈合、如何促进支架材料的血管化和韧带化等。

【参考文献】

［1］ Cooper JA， Bailey LO， Carter JN， et al. Evaluation of the anterior cruciate ligament，medial collateral ligament，achilles tendon and patellar tendon as cell sources for tissueengineered ligament［J］. Biomaterial， 2006，27(13):2747-2754.

［2］ Ge Z， Goh JC， Lee EH. Selection of cell source for ligament tissue engineering［J］.Cell Transplant， 2005，14(8):573-583.

［3］ Van Eijk F， Saris DB， Riesle J， et al. Tissue engineering of ligaments: a comparison of bone marrow stromal cells， anterior cruciate ligament， and skin fibroblasts as cellsource［J］. Tissue Eng，2004，10(5-6):893-903.

［4］ VunjakNovakovic G， Gregory A， Rebecca H， et al. Tissue engineering of ligaments［J］. Annu Rev Biomed Eng， 2004，6:131-156.

［5］ Altman GH， Horan R， Martin I， et al. Cell differentiation by mechanical stress［J］.FASEB J， 2001，16:270-272.

［6］ Jodie E， Moreau， Jingsong C ， et al. Growth factor induced fibroblast differentiation from human bone marrow stromal cells in vitro［J］. Joumal of　Orthopaedic Research 2005，(23):164-174.

［7］ 曲彦隆，孟祥文，周晓光，等.BMP-12诱导下对骨髓基质干细胞分化潜能及生物学行为影响的实验研究［J］.伤残医学杂志，2005，13(4)：1-3.

［8］ John AK， Clemente I， Scott AR. Tissueengineered ligament: cells，matrix， and growth factors［J］. Tissue Engingering in Orthopedic Surgery， 2000， 31(3):437-452.

［9］ 沈雁，陈鸿辉，李贤让，等.成纤维细胞生长因子和表皮生长因子及复合因子对兔ACL、MCL体外增殖作用［J］. 中国修复重建外科杂志，2005，19(3)：229-233.

［10］Steinert SA， Palmer GD，Evans CH. Gene therapy in the musculosketal system［J］.Current Opinion in Orthopaedics， 2004，15:318-324.

［11］Hankemeier S， Keus M， Zeichen J，et al. Modulation of proliferation and　differentiation of human bone marrow stromal cells by fibroblast growth factor 2:potential implications for tissue engineering of tendons and ligaments［J］. Tissue Eng，2005，11(1-2):41-49.

［12］James CG， Hongwei OY， Sweehin TEOH， et al. Tissueengineering approach to the repair and regeneration of tendon and ligaments［J］.Tissue Enigneering，2003， (9):31-43.

［13］Sharon L， Bourke， Joachim K.Dunn. Preliminary development of anovel resorbable synthetic polymer fiber for anterior cruciate ligament　reconstruction［J］.Tissue Engineering， 2004，10(1/2):43-52.

［14］潘政军，陈鸿辉，叶春婷，等.聚乙烯醇/胶原共聚物在组织工程前交叉韧带支架材料中的实验研究［J］.中国矫形外科杂志，2004，12(5)：368-370.

［15］Helen HL， James AC， Sharron M， et al. Anterior cruciate ligament regeneration using braided biodegradable scaffolds: in vitro optimization studies［J］.Biomaterials， 2005，26，4805-4816.

［16］James AC， Helen HL， Frank KK， et al. Fiberbased tissueengineered scaffold for ligament replacement: design considerations and in vitro evaluation［J］.Biomaterials， 2005，26，1523-1532.

［17］Cato TL，Joseph WF. Ligament tissue engineering: An　evolutionary materials science approach［J］. Biomaterials， 2005，26，7530-7536.

［18］Z. GE，JCH GOH， L WANG， et al. Characterization of knitted polymeric scaffolds for potential use in ligament tissue engineering［J］. J Biomater Sci Polymer Edn， 2005，16(9):1179-1192.

［19］Paolo P， Provenzano， Ray V Jr. Collagen fibril morphology and organization:implications for force transmission in ligament and tendon［J］. Matrix Biology， 2006，25:71-84.

［20］Noth U， Schupp K， Heyer A， et al. Anterior cruciate ligament constructs fabricated from human mesenchymal stem cells in a collagen type I hydrogel［J］.Cytotherapy， 2005，7(5):447-455.

［21］Guoping C， Takashi S， Masataka S，et al. Application of PLGAcollagen hybrid mesh for threedimensional culture of canine anterior cruciate ligament cells［J］. Materials Science and Engineering C， 2004，24:861-866.

［22］Eileen G， Andrea NL， Darryl AD，et al. Mechanical characterization of collagen fibers and scaffolds for tissue engineering［J］.Biomaterials， 2003，24:3805-3813.

［23］王昆，蔡道章.生物型人工韧带的制备及体外形态学、细胞相容性和力学特性的观察［R］.2005，广东省人体生物组织工程学会第三次学术会议文稿.

［24］Volker M，Steven DA， Thomas WG， et al. The use of porcine small intestinal submucosa to enhance the healing of the medial collateral ligament:a functional tissue engineering study in rabbits［J］. Journal of Orthopaedic Research，2004，22:214-220.