高分子材料的研究范文

導語：如何才能寫好一篇高分子材料的研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵字】生物降解;高分子;材料

隨著經濟的不斷發展，人們生活水平的不斷提高，大量的高分子材料在各個領域發揮重要作用，而廢棄的高分子材料對環境的污染也日益嚴重。廢棄塑料的處理方法主要分為掩埋和焚燒，這兩種方法都會產生新的污染物污染環境。針對這一問題，許多國家實行了3R工程，3R指的是減少使用（Reduction）、重復使用（Reuse）、循環回收（Recycle）。但這只是減少了廢棄塑料的使用，沒有從根本上解決問題。如今，各種存在的處理廢棄塑料的方法都會造成污染，因此研究與開發環境可接受的降解性高分子材料是解決環境污染的重要方法。

1生物可降解高分子材料的用途

生物可降解高分子材料也被稱為“綠色生態高分子材料”，它在環境日益污染的今天發揮著重要的作用，主要分為以下幾個部分。

1.1解決環境污染問題

利用生物可降解高分子的生物可降解性有效解決環境污染問題。據統計，目前世界的高分子材料的產量已經超過1.2億噸，這些高分子材料在被使用后產生了大量廢棄物，這些廢棄物變成污染源，造成地下水與土壤的嚴重污染，進一步危害動植物的生長，對人類更是極其不利。20世紀90年代初期，在可以用來處理固體廢物垃圾填埋的場地用完以后，一些發達國家開始向落后國家出口垃圾，這一行為對發展中國家的影響是巨大的。一系列環境危機引發了人類的覺醒，發展可降解的環境友好型的材料成了科學家們的主要研究的方向，生物可降解高分子材料的出現為人類解決了這一難題，它能在一定條件下，利用微生物分泌酶的作用進行分解，大大減少了對環境的污染。

1.2生物可降解高分子在醫療器材中的使用

利用生物可降解高分子的特性可以制作生物醫用材料。使用可降解高分子制作成的藥物可以在人體內分解，參與人體的新陳代謝。在生物可降解分子研究的初期，研究內容主要集中于部分降解的可崩潰型高分子材料的研究，但現在這一研究已經逐漸被否定。目前許多國家仍然在不斷研究與發展生物可降解性的高分子材料，然而由于技術水平與成本的制約，生物可降解高分子的研究還沒有達到令人滿意的程度。

1.3生物可降解高分子材料在包裝行業中的應用

眾所周知，包裝行業中使用高分子材料的情況非常多，大量的廢棄包裝材料對環境的污染程度是可想而知的。目前市面上各種包裝材料主要以聚乳酸為首。聚乳酸具有良好的隔水性和透明性。作為基本材料的乳酸是人體可接受的固有物質之一，這使得聚乳酸對人體無毒無害，被廣大消費者接受。而傳統的包裝材料由合成樹脂構成，由于傳統樹脂的分解性不強，廢棄的包裝材料造成了40%的城市垃圾，成為最主要的環境污染源。

2生物可降解高分子的降解機理

生物降解指微生物的分解作用，在高分子領域指的是高分子材料在溶劑化，簡單水解和酶反應等條件下，轉化為相對簡單的中間產物或小分子的過程。高分子材料的生物降解主要由水合作用，強度損失，物質整體化喪失和質量損失4個階段組成。水合作用是指由范德華力氫鍵所維系的二次、三次結構的破裂而引發的水合作用。接下來在化學作用或酶的催化作用下，高分子主鏈可能破裂，造成高分子材料的強度降低。而高分子主鏈、交聯劑、外懸基團的開裂會進一步造成交聯高分子材料強度的降低，高分子鏈進一步斷裂。高分子鏈的不斷斷裂造成質量損失和相對分子質量的降低，相對分子質量低到一定程度后就會被酶分解代謝稱為水和二氧化碳等。由此可見，生物的降解過程并非是單一的化學反應，而是復雜的生物物理，生物化學的協同作用，是物理化學生物相互影響促進的過程。

3影響生物可降解高分子降解性的因素

3.1生物高分子的分子主鏈的影響

四大通用塑料聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯都具有C―C鍵為主鍵的結構，使得它們對微生物的阻抗性很高，而根據研究表明，當聚合物的主鏈上含有C-O，C-N鍵時，聚合物對生物降解的敏感性大大提高。因此，根據共聚原理，想要制備出生物降解塑料就必須要在聚合物中引入易于生物降解的化學鍵。

3.2支化與分子量對生物高分子降解的影響

國外研究表明，對分子量范圍為170～620的線性與支鏈型碳氫聚合物的生物降解性進行分析比較，結果表明支鏈型聚合物的真菌生長速度與線性聚合物相比明顯小得多，也就是說線性的碳氫聚合物更易于降解。同時分子量的大小對高分子材料的影響也是巨大的，例如PS、PE、聚丁二烯和聚異丁烯只有在分子量小于特定值后才能夠被菌種所分解。

3.3降解環境對生物高分子降解的影響

雖然材料結構是決定生物大分子降解的主要因素，但是環境對生物大分子材料的降解也有一定的影響作用。降解環境主要指降解過程中的水，溫度，酸堿度和氧濃度等。水是微生物生長與代謝的基本條件，只有水的供應量足夠，微生物才可以進行分解材料。而溫度對微生物也有影響，每一種微生物都有適合其生長的最佳溫度與酸堿度，一般來說真菌生長在酸性條件下，而細菌在堿性條件下的生長更加迅速，想要提高降解效率，就必須要保證微生物的正常生長，為微生物提供合適的溫度，酸堿度等生長環境。

4生物可降解高分子的前景展望

由于我國生物高分子技術的研究并不成熟，國內的生物可降解高分子的開發與應用還存在一些問題。比如：產品價格過高，產品的性能和用途受到限制，產品生產技術不夠成熟等。盡管高分子市場存在許多不足，隨著人們環保意識的增強和我國環保法規的不斷完善，生物可降解高分子的市場仍在迅速增長。塑料薄膜、包裝材料、醫用材料等領域生物可降解高分子材料的研究將會得到更好的發展。目前針對如何解決市場出現的問題，研究者正在不斷努力，降低開發生產成本，對現有的可降解高分子進行性能改進，以獲取更高質量的高分子材料。研究開發低成本，高性能，具有降解時控性，高效性和徹底性的生物高分子材料成為高分子領域的主要研究方向。

【參考文獻】

[1]王身國.生物降解高分子――一類重要的生物材料 1.脂肪族聚酯的本體改性[J].高分子通報，2011，（10）：1-14.

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關鍵詞：功能高分子材料；研究現狀；發展前景

一、功能高分子材料的概念及開發意義

功能高分子材料，是指具有一定傳遞或存儲物質、信息及能量作用的高分子和高分子復合材料。這使得功能高分子材料不僅具有原來的力學性能，同時還兼具如光敏性、導電性、化學反應活性、生物相容性、選擇分離性、能量轉換性等一系列其他特定性能。按照其功能劃分，功能高分子材料主要可分為4類：①物理功能：具體包括超導、導電、磁化等功能；②化學功能：具體包括光的聚合、降解、分解等；③生物功能：具體來說包括生理組織及血液的適應性等；④介于化學、物理之間的功能：主要是指高吸水、吸附等功能方面。

功能高分子材料由于具備特殊的功能，受到了各個領域的廣泛重視，特別是其不可替代的諸多特性都為很多領域的技術進步提供了基礎和前提，甚至已經因此而誕生出了一批先進的、符合社會發展潮流的新產品。因此，當前各國都加大了對功能高分子材料的人力物力財力投入，面對時間各國的競爭，我國也需要盡快加大對功能高分子材料的研發力度，從而擺脫我國國防、電子、醫藥和其他尖端領域嚴重依賴國外功能高分子材料市場的困境。

二、功能高分子材料的研究現狀分析

目前針對功能高分子材料的研究和應用現狀，主要集中于功能高分子材料的光功能、電功能、生物功能以及反應型功能應用這幾個方面：

1.光功能高分子材料

目前的光功能功能高分子材料的研究和應用主要體現在光固化材料、光合作用材料、光顯示用材料以及太陽能光板這幾個方面，這些具體的應用能通過對光的吸收、儲存、傳輸、以及轉換功能，實現對光能的有效利用。例如，目前已經能夠通過光功能高分子材料的運用實現光傳導來幫助植物的光合作用。此外，運用光功能高分子材料實現手機的太陽能充電也已經成為現實。

2.電功能高分子材料

電功能高分子材料，除了具備良好的導電性能外，其電導率還能根據應用狀況的不同，在半導體、金屬態和絕緣體的范圍進行變化。此外，由于電功能高分子材料一般密度較小、易于加工，同時具備良好的耐腐蝕性，在當前的工業領域中也被廣泛的應用。

3.生物功能高分子材料

生物功能高分子材料在生物領域被廣泛的應用。如常見的有，由生物功能高分子材料所制成的人體植入物（視網膜植入物、腦積水引流裝置等）以及人體義肢等。

4.反應型功能高分子材料

這種高分子材料是一種具備很強化學活性的高分子材料，能夠有效的促進化學反應。它是通過對構建高分子骨架，并將小分子反應活性物質通過離子鍵、共價鍵、配位鍵或物理吸附作用進行骨架填充，以實現高分子功能才能的強化化學合成與化學反應的效果。

三、功能高分子材料的發展前景及趨勢分析

功能高分子材料具備很多優勢特征，這些都使得其更加符合經濟發展和社會發展的需求，這也使得功能高分子材料的研究工作在各國的競爭中日益白熱化。而去隨著投入的不斷深化，和技術的不斷完善。新型功能高分子材料必然在我們的尖端科學及日常生產生活中扮演越來越重要的角色。功能高分子材料的幾種發展趨勢。

1.復合高分子材料

目前，功能高分子材料正逐步由均質材料向著復合高分子材料的方向發展，同時其材料的功能也向著多功能材料的方面發展。復合高分子材料往往是在一種基體材料（如金屬、陶瓷、樹脂等）上，加入增強或增韌作用的高聚物，再通過將多相物復合成一體，就形成了新的復合高分子材料，這種高分子材料能夠充分發揮各相的性能優勢，因此具有廣泛的發展應用前景。在今后的發展中，航天科技、醫療衛生、生活家居、甚至汽車制造等領域，都需要各種高性能的復合高分子材料。

2.環境友好型高分子材料

經濟的粗放發展，給整個地球h境都帶來了深重的災難，而隨著人們對環保問題的日益重視，各國對各種材料的生態可降解性要求也日益突出。因此，環境友好型高分子材料的開發和深入研究工作，也引起了各國的重視。當前，生物降解技術和環境友好型高分子材料技術大多掌握在發到國家，我國目前還處于追趕階段。隨著世貿組織對環保觀念的更加重視，環境友好型高分子材料在產品中的應用優勢也將日益顯著，為了把握這一趨勢，我國要積極開發研究出有自主知識產權的生物降解技術和環境友好高分子材料。

環境友好型高分子材料，通過易水解的高分子的作用在各種生物酶的作用下，能夠加速材料的水解反應，幫助材料進行生物降解。這種高分子材料目前研究的重點方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及緩釋性等方向。

3.隱身性能高分子材料

隱身性能高分子材料的研究應用主要在軍事領域，其也是當前各國的尖端軍事技術的研究方向之一。以往的隱身材料多采用超微粒子和細微粉，實踐證實，通過吸收衰減層、激發變換層以及反射層等多層材料的微波吸收，能夠取得一定的吸波效果，達到隱身的目的。但是，由于材料制備復雜，且雷達技術的日益發展，給隱身技術提出了更高的挑戰。此后，隱身性能高分子材料必然是向著厚度更小、質量更輕、功能更多以及頻帶更寬的方向發展。

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關鍵詞:高分子材料 抗靜電 研究 

 

 

靜電廣泛地存在于自然界和日常生活之中，如人們每時每刻呼吸的空氣每厘米就含有100500個帶電粒子；自然界的雷電；干燥季節里人身上化纖衣物由于摩擦起電而粘附在身體上，這一切都是比較常見的靜電現象。實際上，靜電在生物工程中有著重要的應用。 

 

一、高分子抗靜電的方法概述 

 

高聚物表面聚集的電荷量取決于高聚物本身對電荷泄放的性質，其主要泄放方式為表面傳導、本體傳導以及向周圍的空氣中輻射，三者中以表面傳導為主要途徑。因為表面電導率一般大于體積電導率，所以高聚物表面的靜電主要受組成它的高聚物表面電導所支配。因此，通過提高高聚物表面電導率或體積電導率使高聚物材料迅速放電可防止靜電的積聚。抗靜電劑是一類添加在樹脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除靜電產生的化學添加劑，添加抗靜電劑是提高高分子材料表面電導率的有效方法，而提高高聚物體積電導率可采用添加導電填料、添加抗靜電劑或與其它導電分子共混技術等。 

（一）添加導電填料 

這類方法通常是將各種無機導電填料摻入高分子材料基體中，目前此方法中所使用的無機導電填料主要是碳系填料、金屬類填料等。 

（二）與結構型導電高分子材料共混 

導電高分子材料中的高分子（或聚合物）是由許多小的重復出現的結構單元組成，當在材料兩端加上一定的電壓，材料中就有電流通過，即具有導體的性質，凡同時具備上述兩項性質的材料稱為導電高分子材料。與金屬導體不同，它屬于分子導電物質。根本上講，此類導電高分子材料本身就可以作為抗靜電材料，但由于這類高分子一般分子剛性大、不溶不熔、成型困難、易氧化和穩定性差，無法直接單獨應用，一般作導電填料與其它高分子基體進行共混，制成抗靜電復合型材料，這類抗靜電高分子復合材料具有較好的相容性，效果更好更持久。 

（三）添加抗靜電劑法 

1.有機小分子抗靜電劑。有機小分子抗靜電劑是一類具有表面活性劑特征結構的有機物質，其結構通式為ryx，其中r為親油基團，x為親水基團，y為連接基。分子中非極性部分的親油基和極性部分的親水基之間應具有適當的平衡與高分子材料要有一定的相容性，c12以上的烷基是典型的親油基團，羥基、羧基、磺酸基和醚鍵是典型的親水基團，此類有機小分子抗靜電劑可分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性離子型4大類：陽離子型抗靜電劑；陰離子型抗靜電劑；非離子型抗靜電劑；兩性型抗靜電劑。 

導電機理無論是外涂型還是內加型，高分子材料用抗靜電劑的作用機理主要有以下4種：（1）抗靜電劑的親水基增加制品表面的吸濕性，吸收空氣中的水分子，形成“海一島”型水性的導電膜。（2）離子型抗靜電劑增加制品表面的離子濃度，從而增加導電性。（3）介電常數大的抗靜電劑可增加摩擦體間隙的介電性。（4）增加制品的表面平滑性，降低其表面的摩擦系數。概括起來一是降低制品的表面電阻，增加導電性和加快靜電電荷的漏泄；二是減少摩擦電荷的產生。 

2.永久性抗靜電劑。永久性抗靜電劑是一類相對分子質量大的親水性高聚物，它們與基體樹脂有較好的相容性，因而效果穩定、持久、性能較好。它們在基體高分子中的分散程度和分散狀態對基體樹脂抗靜電性能有顯著影響。親水性聚合物在特殊相溶劑存在下，經較低的剪切力拉伸作用后，在基體高分子表面呈微細的筋狀，即層狀分散結構，而中心部分呈球狀分布，這種“蕊殼”結構中的親水性聚合物的層狀分散狀態能有效地降低共混物表面電阻，并且具有永久性抗靜電性能。

二、我國高分子材料抗靜電技術的發展狀況 

 

我國許多科研機構和生產企業已陸續開發出一些品種，以非離子表面活性劑為主，目前常用的品種有，大連輕工研究院開發的硬化棉籽單甘醇、abps（烷基苯氧基丙烷磺酸鈉）、dpe（烷基二苯醚磺酸鉀）；上海助劑廠開發目前多家企業生產的抗靜電劑sn（十八烷基羥乙基二甲胺硝酸鹽），另外該廠生產的抗靜電劑pm（硫酸二甲酯與乙醇胺的絡合物）、抗靜電劑p（磷酸酯與乙醇胺的縮合物）；北京化工研究院開發的asa一10（三組份或二組份硬脂酸單甘酯復合物）、asa一150（陽離子與非離子表面活性劑復合物），近年來又開發出ash系列、asp系列和ab系列產品，其中asa系列抗靜電劑由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非離子表面活性劑；asb系列產品則為有機硼表面活性劑（主要是硼酸雙多元醇脂與環氧乙烷加成物的脂肪酸酯）與其他非離子表面活性劑復合而成；ash和asp系列主要是陽離子與非離子表面活性復合而成，杭州化工研究所開發的hz一1（羥乙基脂肪胺與一些配合劑復合物）、ch（烷基醇酰胺）；天津合成材料工業研究所開發的ic一消靜電劑（咪唑一氯化鈣絡合物）；上海合成洗滌劑三廠開發生產的sh系列塑料抗靜電劑，已經形成系列產品，在使用效果和性能上處于國內領先地位，部分品種可以替代進口，如sh一102（季銨鹽型兩性表面活性劑）、sh一103、104、105等（均為季銨鹽型陽離子表面活性劑），sh抗靜電劑屬于結構較新的帶多羥基陽離子表面活性劑；濟南化工研究所jh一非離子型抗靜電劑。（聚氧乙烯烷基胺復合物）等；

河南大學開發的kf系列等，如kf一100（非離子多羥基長碳鏈型抗靜電劑）、kf-101（醚結構、多羥基陽離子永久型抗靜電劑），另外還有聚氧乙烯醚類抗靜電劑，聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯專用抗靜電劑202、203、204等；抗靜電劑tm系列產品也是目前國內常用的，主要用于合成纖維領域。 

從抗靜電劑發展來看，高分子型的永久抗靜電劑是最為看好的產品，尤其是在精密的電子電氣領域，目前國內多家科研機構利用聚合物合金化技術開發出高分子量永久型抗靜電劑方面已取得明顯進展。 

 

三、結語 

 

我國合成材料抗靜電劑行業發展前景較好，針對目前國內研究、生產、應用與需求現狀，對我國合成材料抗靜電劑工業發展提出以下建議。 

（一）加大新品種開發力度 

近年來國外開發的高性能伯醇多聚氧化乙醚類非離子型表面活性劑；用于聚碳酸酯的脂肪酸單縮水甘油酯；用于磁帶工業的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物；適應于聚烯烴、聚氯乙烯、聚氨酯等多種合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等，總之國內科研院所應根據我國合成材料制品要求，開發出多種高性能、環保無毒的抗靜電品種，并不斷強化應用技術研究，以滿足國內需求。 

（二）加快復

合抗靜電劑和母粒的研究與生產 

今后要加快多種結構抗靜電劑及其他塑料助劑的復配，向適應范圍廣、效率高、系列化、多功能、復合型等方向發展。另外合成材料多功能母粒作為助劑已經成為今后合成樹脂加工改性的重要原材料，如著色、阻燃、抗菌、成核等母粒在國內開發方興未艾，國內要加快抗靜電母粒的開發與研究，促進我國抗靜電劑工業發展。 

 

參考文獻： 

[1]高緒珊、童儼，導電纖維及抗靜電纖維[m]．北京：紡織工業出版社，1991．148154． 

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關鍵詞：高分子材料，就業能力，實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）05-0225-02

一、引言

隨著科學技術和經濟環境的變化，高校畢業生的就業形勢呈現日益復雜的趨勢。社會對人才的技能、經驗、實踐能力以及綜合素質提出了越來越高的要求[1-2]。高分子材料以其突飛猛進的發展態勢和廣闊的應用前景成為了21世紀最具生命力的新型產業。眾多與高分子材料相關的行業發展迅猛，社會對兼具創新和實踐能力的高分子材料專業的人才需求量越來越大，這無疑為畢業生提供了極好的就業前景[3]。如何提高大學生的就業能力，以更好地服務社會成為擺在高等院校人才培養方面的重要課題。

高分子材料是一門應用性和實踐性極強的專業，其實踐教學在一定程度上決定了人才培養的質量和水平。實驗教學是重要的實踐教學環節，它是提高高分子材料專業大學生操作能力、溝通能力、協作能力和綜合素質的最重要最直接的手段。因此，高校高分子材料專業要通過建立科學的專業實驗教學體系，積極探索實驗教學改革，以全面提高大學生的就業能力。

本文立足于我校的高分子材料專業，基于就業能力提升這一核心，提出了幾點關于高分子材料專業實驗教學改革的建議。

二、實驗教學現狀分析

實驗教學環節是學生獲取專業知識的重要手段，對學生實踐與創新能力的培養起到舉足輕重的作用[4]。然而，傳統的實驗教學驗證性實驗居多，注重培養學生的實驗操作技能，而忽視了學生的自主性、創造性思維的培養。一般，高分子專業實驗教學體系由三大塊構成即材料合成實驗、材料成型加工實驗和材料性能測試實驗。三塊實驗內容各自獨立展開，相互之間沒有聯系，缺乏知識點之間的串聯及各部分間的邏輯性和系統性，不利于學生從整體上掌握知識。由于經費不足、缺乏激勵機制等種種原因，大部分本科生僅限于實驗課和做畢業論文時進行實驗研究，缺少實驗訓練的機會，對廣泛提升本科生的就業能力所起的作用也非常有限。因此，如何利用實驗教學中心平臺，建立合理的面對本科生的開放機制，是實驗教學體系改革的重要內容。

三、實驗教學改革舉措

針對以上實驗教學中出現的問題，我們提出了幾點改革措施，以期能夠促進大學生就業及提高大學生就業質量。

1.構建系統化實驗教學體系。為了改善實驗教學效果，需要加強高分子材料專業的實驗教學體系的系統性。將高分子化學實驗、高分子物理實驗以及高分子成型加工實驗等多門課程有機組合起來，利用不同課程間實驗項目的關聯性，形成多條跨越不同課程的實驗項目鏈，構建出環環相扣、高度系統化的高分子專業實驗教學體系。

例如，聚苯乙烯塑料的制備實驗，它可以涵蓋三個緊密相連的實驗項目。利用高分子化學知識，從苯乙烯單體的懸浮聚合實驗開始，獲得聚苯乙烯粉體;再利用高分子物理知識，經由GPC凝膠滲透色譜分析所合成的聚苯乙烯的分子量及分子量分布，以確定聚苯乙烯的基本性能;再利用高分子成型加工實驗，將聚苯乙烯粉體制成高分子塑料樣條，對其拉伸、沖擊等性能進行測試。將以上三個實驗安排在同一個學期，按順序依次開展實驗，能夠加強知識的連貫性，便于學生從整體上理解和掌握高分子材料的專業知識，從而提高學生的專業能力、學習能力和實踐能力，為促進就業打下堅實的基礎。

2.開展多層次實驗教學。積極推行實驗課程改革，開展多層次實驗教學，降低驗證性實驗的比例，開設綜合性實驗，增設設計性實驗，可以提升大學生的專業能力和培養創造性思維能力，從而使學生在就業競爭中展現出良好技能。

單一的驗證性實驗，缺乏對學生綜合能力的訓練。為了將高分子材料的專業知識有機地串聯起來、靈活運用，需要開設一定比例的綜合性實驗。例如，開設“聚苯胺的制備和導電性測試”這一綜合性實驗。學生不僅能理解聚合物的結構，還能掌握聚苯胺的合成方法及性能測試方法。通過這一實驗，能夠把聚合物的“結構”與“性能”兩大方面很好地結合起來，即加深了對相關知識的理解，又提高了學生綜合運用知識的能力。

單一的驗證性實驗，只要求學生掌握簡單操作，沒有充分發揮學生的主觀能動性。增加設計性實驗，以學生為主、教師指導為輔，給學生發揮潛能提供更大的空間，為提高學生的就業能力奠定扎實的基礎。例如，“海藻酸鈉溶液的流變性研究”就是一個很好的設計性實驗。根據實驗任務，學生自己查閱相關文獻、設計實驗方案并付諸實施。這個過程要求學生動手、動腦、交流、協作，切實得到科學研究的一般邏輯過程訓練。設計性實驗既提高了學生的主觀積極性，又增強了學生分析問題和解決問題的能力。

3.依托科研項目拓展實驗教學。我校的高分子材料專業本科生除了實驗課和做畢業論文之外，很少從事科研實驗。只有極少數同學因為參與大學生創新項目或學科競賽而進行實驗研究。從普遍提高本科生的實踐能力角度來看還遠遠不夠，需要學校方面加大對大學生創新項目的支持力度，為更多的學生提供科研實驗的機會。

另外，為了提高本科生的科研能力，設立導師專項基金，由導師的課題經費中撥出一部分用于本科生實驗。導師重點選拔一些興趣高、素質好的學生，在大二提前進入實驗室學習，參與科研項目，這個措施對提高本科生創新能力和科研能力很有效，有些本科生在本科階段已經發表了科研論文，有些本科生畢業后就直接進入導師實驗室做碩士論文。不過，對于本專業興趣不高的學生起不到太大作用。

4.建立長效激勵機制。為了調動大學生主動進行創新實驗的積極性，需要建立長效激勵機制。對于創新型實驗完成優秀者、完成自主創新項目者、發表科研論文或專利者等取得創新成果的學生給以增加學分的獎勵，同時在保研、評獎學金等方面作為重要參考。這一舉措可以大大增加大學生參加創新實踐活動的機會，提升大學生就業競爭力。

5.完善實驗成績評定辦法。受儀器設備條件的限制，學生單人操作的條件不具備，一般采取分組實驗的形式，如何保證每個學生都能得到實驗操作訓練，需要完善實驗成績評定辦法。實驗報告是實驗教學的一個重要環節。透過實驗報告可以反應出學生對實驗項目的理解和掌握情況。但是，單單依據實驗報告評定成績并不合理。通過課前提問考察學生的預習情況，觀察實驗過程中學生的操作能力、協作能力，并做好記錄，以此作為評定實驗成績的重要依據，更能激發學生參與實驗的興趣，提高學生做實驗的主動性。通過完善實驗成績評定辦法，可以被迫式加強大學生參與實驗的力度，從而提高大學生的實踐能力。

四、小結

面對就業市場對高分子材料專業人才提出的越來越高的要求，進行實驗教學改革提升本科生的就業能力具有重要的現實意義。本文提出從實驗教學體系系統化、開展多層次實驗、依托科研項目拓展實驗、建立長效激勵機制和完成成績評定辦法五個方面進行實驗教學改革的建議，以期有效提升本專業大學生的就業能力。

參考文獻：

[1]管天球.地方高校本科應用型人才培養模式研究與實踐[J].中國高等教育，2008，（15）：69.

[2]田仲富，王也，劉曉義.如何提高理科大學生就業能力[J].黑龍江教育?理論與實踐，2014，（3）;21.

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關鍵詞：高分子材料；成型；控制

0 前言

作為一種實際應用效果良好的材料，高分子材料在近期得到了廣泛的應用。研究高分子材料成型及控制，能夠更好地提升其實踐水平，從而有效保證高分子材料的整體效果。本文從概述高分子材料的相關內容著手本課題的研究。

1 概述

現階段我國在高分子合成材料方面取得了很大的進步，相關行業的生產活動也在不斷發展壯大，高分子材料成型加工技術被運用與汽車等工業生產活動之中。高分子合成材料行業已經發展成為我國的重要經濟類產業，是國民經濟的重要組成部分。由于高分子材料的特性，必須加強對高分子材料的系統性研究，了解高分子材料的成型過程以及控制對策，為高分子材料工業的發展提供依據，是我國科研工作的重要任務。高分子材料成型加工技術屬于一門重要的科學，國內外著名的專家學者都對其予以高度關注，將與化學、物理等方面的專業內容融入到高分子材料成型加工技術中，為研究工作的開展提供科學依據。

2 高分子材料的基本成型方法

2.1 擠出成型

高分子材料的基礎成型是通過螺桿旋轉加壓的方式，不間斷的將已經成型的材料由有機筒擠出來，擠入到機頭中去，熔融物料通過機頭口模成型為與口模形狀相仿的型坯，然后借助相應的牽引工具把成型的材料不斷的在模具中提取出來，并對其進行冷卻處理，進而得到相應的形狀。擠出成型是一項系統性的工程，由入料、塑化、成型以及定性等過程，每個環節都對高分子材料的成型起到關鍵性的作用。

2.2 吹塑成型

吹塑就是通過中空吹塑的方式來實現的，主要是依靠氣體的壓力，來促使處于閉合狀態的熱熔型胚發生鼓脹，進而形成中空制品的技術過程。吹塑成型是高分子材料成型的另一種主要方式，具有發展快、效率高的特點。吹塑成型的主要加工模式是擠出、注塑和拉伸，是目前常用的三種吹塑方法。

2.3 注塑成型

一般情況下，我國高分子材料加工行業普遍采用的成型方法是注塑成型，其面對的生產對象大都是空間感強、立體式的材料形狀，在塑料生產方面具有諸多的優勢，受到了企業的廣泛關注和應用。注塑成型方式應用的范圍相對較廣，成型操作所需時間短、多樣的花色、生產效率高等等優點，是高分子材料成型最具實用性的方法。

3 現階段高分子材料成型技術的優化與創新分析

3.1 聚合物動態反應加工技術及設備

現階段，通過對國內外高分子材料成型技術的研究，大都采用反應加工設備來開展工作，但是，該反應加工設備的原理是在原有的混合、混煉設備上進行完善與優化所生產的產品，其還存在多方面的問題，處于不成熟階段，傳熱、混煉過程等都是其中的典型問題。另一方面，設備引進和使用投資大、能耗高，噪音污染嚴重、密封困難。

利用聚合物動態反應加工技術及設備來創新與優化高分子材料成型加工工作，相較于傳統的技術有了很大的進步，加工原理以及設備的組成都有所不同。此種技術的應用，其核心內容是將電磁場條件下的機械振動廠投入到高分子材料的機頭擠出操作中，能夠實現對化學反應、生成物的聚合結構、制品的各項變化等的控制，起到了良好的應用效果。

3.2 新材料制備新技術

信息與科學技術的不斷發展，在各個領域都得到了廣泛的應用，為了優化和升級高分子材料成型加工技術，可將信息存儲光盤應用到加工技術中，利用盤基來直接實現反應成型技術的構建，整個成型技術形成動態式、鏈條式的操作流程，樹脂的生產與加工、儲備與運送，再到盤基的成型，探索出酯交換的鏈條式生產與加工技術，能有效控制能源的使用率、提高成品的質量。

新材料制備新技術的出現，為高分子材料加工行業的發展提供了發展契機，動態全硫化制備技術也是其中的代表，是我國科學技術不斷發展的重要體現，新技術的應用與振動力場具有密切的聯系，可以更為直觀有效的控制硫化的整個過程，能很好的應對硫化過程中所遇到與相態有關的反轉類問題。針對此項技術，科學家應致力于研究與技術相匹配的更具全面化的設備，為我國高分子材料加工水平提供技術支撐。

4 高分子材料在成型過程中的控制

近年來，我國由于綜合國力的提升，在科學領域取得了一項又一項矚目的成績，其中高分子材料在成型過程中的控制是研究的主要課題之一。高分子材料在一定條件下極易發生結構上變化，溫度、外力等都是影響高分子材料所形成的聚合物的結構與形態，同時在外部條件的影響下，高分子材料還會發生聚集形態上的變化，一系列的問題都是現階段科學家研究的主要問題。通過不斷的研究，科學家得出了一系列的成果，實現對新型高分子材料的開發，形成了多元化的高分子材料群體，并投入實際的應用之中，促進了高分子材料工業的發展。通過研究，科學家發現，大部分聚合物多相體系存在不相溶的現象，制約著成型過程中的控制工作，為了改善此類情況，可以適當的融入第三組分。在聚合物生產與加工的過程中，所研制出的產品會處于溫度不穩定的環境中，由于制品極易受到溫度的影響而發生形態和結構上的變化，進而影響其性能，應加強對制品溫度的控制。由于制品的溫度會隨著時間推移為發生動態上的變化，可見，了解在非等溫場條件下，聚合物、共混物制品溫度與時間的變化關系是非常關鍵的，并對變化的規律進行總結，可為成型過程中的形態結構控制提供依據。

5 結語

本文以高分子材料成型方法和控制進行了具體性的分析，我們可以發現，高分子材料的多項優勢決定了其在實踐中的應用地位，有關人員應該從其客觀實際需求出發，充分利用自身有利條件，研究制定最為符合實際的成型及控制實施方案。

參考文獻：

[1]楊帆.淺析高分子材料成型加工技術[J].應用科學，2011（08）：66-68.

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關鍵詞：脈沖激光技術；高分子材料；材料加工

近年來，脈沖激光技術已經得到了相對比較廣泛的應用，并且該種精密的加工技術越來越受到社會與人們的關注，主要原因在于脈沖激光技術能夠在加工高分子材料的過程中得到比較高的加工精度，并且能夠進行材料表面的加工，使得材料的表面形成多孔結構與周期結構等。更加能夠實現對塊體材料、透明材料的內部加工與改性等。可以說，脈沖激光技術比較適用于其他加工技術無法實現的復雜形狀元器件的加工以及高精度元器件的加工。脈沖激光技術在高分子材料加工的過程中所產生的瞬間功率比較大，幾乎能夠與任何材料產生相互的作用，本文對脈沖激光技術在高分子材料加工中的應用進行研究，希望能夠促使高分子材料加工更加良好的依據脈沖激光技術獲得發展。

1脈沖激光及其折射率改性

所謂脈沖主要便是指隔一段相同的是假案發出的電波、光波等機械形式。脈沖激光則主要是指脈沖工作方式的激光器發出的光脈沖，脈沖激光具有其獨特的工作必要性，其能夠進行信號的發送并且減少熱量的產生。一般情況下，脈沖激光比較短，其時間幾乎已經達到了“皮秒”的級別。脈沖激光器在工作中需要由激光泵浦源持續性的提供能量，由此方能夠長期間產生并且輸出脈沖激光。高分子材料加工領域目前對脈沖激光技術有所應用。就高分子材料而言，其材料的折射率與其密度之間呈現正比關系，并且包括末端基、添加劑與雜志等化學組成、分子趨向、鏈間結合力等均與熱歷史存在關系。在高分子材料加工應用脈沖激光技術時，與其他改性技術相比較而言，脈沖激光技術能夠誘導高分子材料改性技術對其財力下性能產生最小的影響，并且脈沖激光技術能夠在高分子材料的表面將原有的化學鍵打破，并且能夠形成全新的化學鍵，以此改變高分子材料的特性。

2高分子材料加工對脈沖激光技術的應用

2.1激光燒燭產生表面多孔結構

激光燒燭產生表面多孔結構能夠有效的促進高分子材料與生物組織交界面上的細胞黏附與增殖，使得生物醫學領域的眾多學者均對其予以了較高的關注。高分子材料表面的孔洞會在材料表面熱化的情況下形成，并且應力在整個孔洞形成的過程中發揮著極為重要的作用。受應力波的影響，高分子材料的黏度會下降，而高分子材料本身又存在著因應力波作用而產生的孔洞長大的核，即自由體積孔洞，該自由體積孔洞的總體積會在溫度上升的情況隨著應力的下降而增加。就該方面高分子材料對脈沖激光技術的應用情況已經有部分學者展開了研究，并且認為在248nm的脈沖激光輻照下高分子材料膠原薄膜的鏈結構穩定性會發生一定改變，其能夠將原有的氫鍵網絡打破，并且經過紅外吸收光譜、拉曼光譜、熒光分析等發現高分子材料膠原主鏈的部分會出現光熱分解現象，在激光燒燭時會將光機械作為主要作用力，而后發生光化學轉變。該種狀態下生物的相容性會發生改善，即細胞黏著與細胞生長會發生改變。

2.2激光燒燭產生表面周期結構

高分子材料一般不會吸收長波長激光，其只有在激光強度十分高的情況下方能夠有效的實現多光子的吸收。此時脈沖激光輻照在高分子材料表面時便會形成一定的表面周期結構，且存在波長效應，其中，長脈沖激光器只能夠形成紫外波段激光器，而超短脈沖激光器則能夠在紫外波段和紅外波段均形成激光器。激光燒燭所產生的高分子材料表面周期結構一般可以向其納入到波長量級，并且在對偏振態、激光波長與入射角度等參數進行改變的情況下，高分子材料表面結構亦能夠發生相應的改變。經過對激光燒燭產生表面周期結構進行研究可以發現，其形成的機理主要包括兩點：①入射脈沖激光束與高分子材料的表面散射光之間能夠相互調制；②脈沖激光的強度調制能夠轉化成為高分子材料表面的改性結構。在激光燒燭產生表面周期結構的該兩點形成機理相互聯情況下，脈沖激光輻照將能夠促使高分子材料產生表層的熱化，繼而在溫度梯度的影響下導致高分子鏈不斷擴散，最終形成表面周期結構。

2.3塊體材料加工對脈沖激光技術的應用

高分子材料會對不同波長的光進行吸收，紫外脈沖激光加工需要對高分子材料的該點特性會產生依賴性。一般情況下，大部分的透明高分子材料均屬于弱吸收體，其能夠吸收的波段一般保持在193mm以下的真空紫外區。若入射的脈沖激光光子能量明顯要大于高分子材料的化學鍵能時可以將原有的化學鍵直接打破，此時高分子材料將會被離解成為單體產生脈沖激光燒燭，但是并不會產生液相，屬于典型的光化學過程，其所產生的熱影響亦最小。對于塊體材料加工對脈沖激光技術的應用方面，部分學者發現利用飛秒激光技術進行PCL片材的加工將能夠在加工的過程中于加工邊緣發現存在著熱退火形成的晶球以及快速冷卻形成的非晶組成熱影響區域。與此同時，紫外波段光子能量若超過了高分子材料中大部分分子鍵能，則亦會產生光化學作用。

3結束語

綜上所述，脈沖激光技術加工高分子材料具有十分復雜的機理，且不同的脈沖激光加工技術會對加工工藝、加工材料等提出不同的要求，因而高分子材料的脈沖激光燒燭在各界均有著比較大的爭議性。比較典型的高分子材料在脈沖激光技術加工下的光熱與光化學特點有：短波長激光的光子能量比較大，能夠直接打破高分子材料的化學鍵，并且能夠對高分子材料進行光化學降解。若將脈沖激光中脈沖的寬度縮短將能夠有效地提高多光子吸收截面，此時的加工效率也將能夠有效提高。鑒于此，脈沖激光能夠成為我國現階段以及未來工業高分子材料加工的首選技術，并且在不斷地研究與探索下，脈沖激光技術將能夠進一步的完善與應用，推動我國社會與經濟水平全面提升，并且提高我國在國際方面的影響力。

參考文獻

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[2]直妍.激光技術在材料加工中的應用與發展趨勢[J].熱加工工藝，2014，（1）：22–23.

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關鍵詞：功能高分子材料；教學探討；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）32-0139-02

一、引言

《功能高分子材料》是材料化學、高分子材料、復合材料和應用化學專業的主干綜合性課程，同時是一門以高分子化學和物理為基礎，與生物學、物理學和醫學等學科都有交叉的交叉學科。隨著科技迅速發展，當前社會領域內對功能高分子的應用更為普遍，因其種類多、內容豐富成為新技術革命中不可或缺的關鍵材料并充斥在人類生活中，這使得《功能高分子材料》課程的教學顯得尤為重要。高分子材料的功能化主要體現在對其組成及結構上的設計，而《功能高分子材料》的教學目的就是讓學生在掌握關于功能高分子材料基本知識的基礎上，可以制備和設計功能高分子材料。因此，提高對《功能高分子材料》課程教學方法的重視，打破傳統的教學方式，對于培養出運用功能高分子材料的高素質優秀人才尤為重要。

二、教學內容和課程特點

《功能高分子材料》是一門專業選修課，同時是一門重要的核心主干課程，不僅要求學生了解并掌握高分子材料的基礎知識，更要求學生具備動手設計和制備有關的功能高分子材料的能力。而這也就要求在功能高分子材料的教學過程中，始終貫穿高分子材料的分子“設計―結構―性能”之間的關系，這往往需要學生運用和掌握大量的高分子化學與高分子物理的基礎知識。

三、目前《功能高分子材料》課程教學現狀與存在的部分問題

首先，功能高分子是一門結構復雜、跨學科性強的專業學科。因此，該門課程在教學內容的選擇上不能拘泥于在傳統模式中選取某一本教材內容進行教授，而是應需要進一步的去完善和提煉綜合各版本的優勢內容，再進行教學內容的選取；其次，晦澀難懂的教學重點是要求學生理解高分子材料是怎樣從組成、結構上進行設計而使材料功能化的，但理論知識往往比較刻板生硬，使得學生學習興趣低下。那么，如何提高學生學習積極性是教學關鍵。傳統的“填鴨式”教學并不適用于這門課程，因為在缺乏以學生興趣作為保障的前提下，我們很難將內容多、更新快、知識點晦澀、難點較多的功能高分子材料這門學科講清楚。因此，教師應充分考慮更新教學手段、教學方法以及考核方式，提高自身專業素養并調動學生積極性來克服這一困境。

四、《功能高分子材料》課程教學改革方法與實踐

1.教材的選定和內容的精講。目前多數學校對于這門課程安排的課時、學時較短，主要集中于學生找工作和考研的大四階段。那么，這就有賴于授課教授前期對課程教學內容的精心設計，更要求教師掌握當代先進的高分子材料的前沿知識和發展進程，不斷更新自我的知識結構，對課程內容進行系統的分析和歸納，突出課程重點，授課時選擇精練重點，深入淺出進行授課，從而解決教學內容多與學時少之間的矛盾。其次，功能高分子是一門相對新興的前沿學科，因此選擇其內容要跟隨時代的發展，不可將陳舊的知識拿來反復陳述，而是要跟上科學步伐不斷更新、充實和完善授課內容，教師應多方面的關注功能高分子材料領域的前沿動態，不斷積累并更新自己的知識量，將先進的學術成果及時應用到平時的教學過程中，使得學生對高分子材料充滿好奇，從而提高學生學習功能高分子的積極性，進而牢固掌握高分子材料的基礎知識。

2.多媒體教學與傳統教學方式相結合。多媒體教學越來越廣泛的應用于現代教學中，相比傳統的板書口述的傳輸途徑，多媒體具有生動形象的圖片和模型、涵蓋的信息更廣、交互性更強的特點，更容易令學生理解和接受教學過程中復雜的知識難點。近些年，越來越多的課程都已經實行多媒體教學，由于功能高分子材料這門課程的新概念多并且涉獵領域廣，引入多媒體輔助教育將更有利于學生直觀感受有關功能高分子設計的實例，尤其是教師可利用各種軟件、網絡資源和視頻，生動地展示各種原理模型，把抽象枯燥的功能高分子材料課程變得更加具象、具體，以此調動學生的各種感官、啟發學生思考，從而激發學生參與到功能高分子學習中來的興趣，加強學生對高分子材料中的教學難點的理解和掌握。然而任何事物都是具有兩面性的，不能過分依賴多媒體教學，在教學過程中，對于某些特別重要的理論公式的學習和推導，通過多媒體教學難以使學生在較短的時間內完全理解，這時教師就應該采用傳統的板書教學方式，通過板書并逐漸講解過程使得學生能夠慢慢理解，加強學生的記憶。總之，多種教學方法有機的結合才能達到完美的理想效果。

3.強化理論與實踐緊密結合，培養創新性思維。教師在傳授功能高分子材料的理論知識的同時應開設與此課程相關的開放實踐課程，如開放性的設計實驗。在教師指導下，學生自己動手設計、操作并最終提交實驗結果，在整個實驗操作中不僅需要現實性的應用學到的理論知識，還可以鍛煉學生的自主創新能力。這種自己動手操作設計實驗的方式不僅培養了學生的動手能力，更加深了學生對所學知識的理解；還可以帶學生去功能高分子材料的工廠參觀，切身感受理論結合實際的生產過程，開闊學生的視野，教學實踐相結合使得教學成果更為顯著。

4.從生活實際出發，激發學生學習動力。教師在教學活動中介紹功能高分子材料的時候，可以以生活中的實際例子或新聞報道中的最新科技進展為例子，讓學生認識到功能高分子材料的重要性，同時讓學生對最新的研究成果有所了解，從而提高學生們對科學研究的興趣。例如，教師可以以環保問題為切入點，介紹對于廢水、廢氣處理方面的功能高分子材料；在講解導電高分子材料時，可以用“諾貝爾化學獎科學貢獻―導電聚乙炔發現”的案例切入；在講電致發光功能高分子材料時，可以先從熟悉的智能計算機談起，慢慢講解其屏幕發光機理和應用機制；講解吸波材料時，教師則可以從各國隱身戰斗機的發展入手，從材料的特殊功能入手，再慢慢引出高分子材料的不足之處，從而引導學生主動思考、發掘原因，引導學生獲取解決問題的方法，感受到成功的樂趣增進自信，提高學習功能高分子的學習動機。總之，要讓學生在學習中建立起功能高分子材料與現實生活的緊密聯系，感受到功能高分子學習在未來職業和社會生活中的作用。

5.教學手段多樣化，增強教與學的互動性。采取多種教學手段并用，增強互動性教學在功能高分子材料這門學科中是非常重要的，尤其是教與學的互動性，在一定程度上可以促進學生的學習興趣，在互動中得到對知識的理解和掌握。在互動性教學中，教師可以提出一些問題并適當的給學生安排一些課下查閱資料的任務，鍛煉學生的文獻檢索能力，并能在文獻中了解和掌握更為前沿的學科知識；更可以放手安排讓學生在講臺上講授，這樣不僅可以促進學生對知識的掌握，還可以鍛煉學生的膽量和演講能力。此外，還可以鼓勵學生撰寫一些功能高分子材料相關的綜述性論文，在培養學生論文寫作能力的同時也對功能高分子材料領域有一個廣博的認知。總的來說，互動模式可以督促學生主動對知識進行獲取，增強學習的效果。

6.科研與教學相融合，以科研促進教學。在功能高分子材料教學過程中，應將教學和科研有機的結合起來。科研教學一體化不但能夠提高教師水平，把握前沿的功能高分子材料的知識，更能豐富關于功能高分子材料的教學內容，為學生營造濃郁的學術氛圍，提高學生的科研素養和創新能力，進而全面提高關于功能高分子材料的教學質量。

7.改革考核方式，端正學習態度。學生的考核情況是反應教學效果的標準，教師應該隨時注意自己的教學效果，隨時做好查漏補缺的工作，并積極調整教學方式以達到預期的教學效果。傳統的考核方式主要是通過考試成績來評價這門課的教學效果，而在這種情況下，學生往往是陣前磨槍，突擊復習，這種瞬時記憶導致學生知識點很快被忘卻。因此，改革考核方式變得尤為重要。首先，重視課堂表現力和出勤率，培養學生上課的紀律性和交流思考能力，該方面要占總成績的30%；其次，要注重課堂報告和文獻檢索能力，從而鍛煉學生檢索資料、撰寫報告以及演講能力，并占總成績的20%；再次，為了培養學生理論聯系實踐的創新性思維能力，那么設計性試驗和課后作業要占總成績的20%；最后就是考查學生對概念、原理、性能以及實驗設計方案的掌握，占總成績的30%。這種全新的考核方式能夠有效促進學生素質的提高，使得分數不再是衡量學生的標準，對功能高分子材料課程教學效果的提升起到了重要的作用。

五、結語

在隨著科技的發展，功能高分子材料科學也在飛速發展，這就要求高分子專業的人才的素質也要與時俱進。因此，在功能高分子材料的課程教學過程中，教師要不斷提升自身素質，并及時掌握高分子材料研究的前沿內容，系統歸納課程內容，改變教學觀念運用多重教學手段，采用理論與實踐結合的教學思路，培養學生獨立思考、解決問題的能力，調動學生自主性和積極性，為該科研領域不斷輸送優秀人才。

參考文獻：

[1]齊民華.功能高分子材料課程教學改革的思考[J].廣東化工，2011，（05）.

[2]周立，孫榮欣.《功能高分子材料》課程教學改革的探索[J].科技信息，2010，（21）.

[3]吐爾遜?阿不都熱依木，如仙古麗?加馬力.關于《功能高分子材料與化學》課程教學的幾點思考[J].廣東化工，2011，（11）.

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關鍵詞:高分子材料 化學 分子

中圖分類號:U465.4文獻標識碼:A

高分子材料:macromolecular material,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,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。

一、按特性分析高分子材料

高分子材料按特性分為橡膠、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。

①橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。其分子鏈間次價力小,分子鏈柔性好,在外力作用下可產生較大形變,除去外力后能迅速恢復原狀。有天然橡膠和合成橡膠兩種。

②高分子纖維分為天然纖維和化學纖維。前者指蠶絲、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子為原料,經過紡絲和后處理制得。纖維的次價力大、形變能力小、模量高,一般為結晶聚合物。

③塑料是以合成樹脂或化學改性的天然高分子為主要成分,再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。其分子間次價力、模量和形變量等介于橡膠和纖維之間。通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料;按用途又分為通用塑料和工程塑料。

④高分子膠粘劑是以合成天然高分子化合物為主體制成的膠粘材料。分為天然和合成膠粘劑兩種。應用較多的是合成膠粘劑。

⑤高分子涂料是以聚合物為主要成膜物質,添加溶劑和各種添加劑制得。根據成膜物質不同,分為油脂涂料、天然樹脂涂料和合成樹脂涂料。⑥高分子基復合材料是以高分子化合物為基體,添加各種增強材料制得的一種復合材料。它綜合了原有材料的性能特點,并可根據需要進行材料設計。

二、現代新型高分子材料

高分子材料包括塑料,盡管高分子材料因普遍具有許多金屬和無機材料所無法取代的優點而獲得迅速的發展,但目前業已大規模生產的還是只能尋常條件下使用的高分子物質,即所謂的通用高分子,它們存在著機械強度和剛性差、耐熱性低等缺點。而現代工程技術的發展,則向高分子材料提出了更高的要求,因而推動了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發展,這樣就出現了許多產量低、價格高、性能優異的新型高分子材料。

1.高分子分離膜

高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇性透過功能的半透性薄膜。采用這樣的半透性薄膜,以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動力,使氣體混合物、液體混合物或有機物、無機物的溶液等分離技術相比,具有省能、高效和潔凈等特點,因而被認為是支撐新技術革命的重大技術。膜分離過程主要有反滲透、超濾、微濾、電滲析、壓滲析、氣體分離、滲透汽化和液膜分離等。用來制備分離、滲透汽化和液膜分離等。用來制備分離膜的高分子材料有許多種類。現在用的較多的是聚楓、聚烯烴、纖維素脂類和有機硅等。膜的形式也有多種,一般用的是平膜和空中纖維。推廣應用高分子分離膜能獲得巨大的經濟效益和社會效益。例如,利用離子交換膜電解食鹽可減少污染、節約能源:利用反滲透進行海水淡化和脫鹽、要比其它方法消耗的能量都小;利用氣體分離膜從空氣中富集氧可大大提高氧氣回收率等。

2.高分子磁性材料

高分子磁性材料,是人類在不斷開拓磁與高分子聚合物的新應用領域的同時,而賦予磁與高分子的傳統應用以新的涵義和內容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石,以后才利用磁鐵礦(鐵氧體)燒結或鑄造成磁性體,現在工業常用的磁性材料有三種,即鐵氧體磁鐵、稀土類磁鐵和鋁鎳鈷合金磁鐵等。它們的缺點是既硬且脆,加工性差。為了克服這些缺陷,將磁粉混煉于塑料或橡膠中制成的高分子磁性材料便應運而生了。這樣制成的復合型高分子磁性材料,因具有比重輕、容易加工成尺寸精度高和復雜形狀的制品,還能與其它元件一體成型等特點。

3.光功能高分子材料

光功能高分子材料,是指能夠對光進行透射、吸收、儲存、轉換的一類高分子材料。目前,這一類材料已有很多,主要包括光導材料、光記錄材料、光加工材料、光學用塑料、光轉換系統材料等。光功能高分子材料在整個社會材料對光的透射,可以制成品種繁多的線性光學材料,又可以開發出非線性光學元件,如儲存元件興盤的基本材料就是高性能的有機玻璃和聚碳酸脂。此外,利用高分子材料的光化學反應,可以開發出在電子工業和印刷工業上得到廣泛使用的感光樹脂、光固化涂料及粘合劑;利用高分子材料的能量轉換特性,可制成光導電材料和光致變色材料;利用某些高分子材料的折光率隨機械應力而變化的特性,可開發出光彈材料,用于研究力結構材料內部的應力分布等。

4.高分子復合材料

高分子材料和另外不同組成、不同形狀、不同性質的物質復合粘結而成的多相材料。高分子復合材料最大優點是博各種材料之長,如高強度、質輕、耐溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣等性質,根據應用目的,選取高分子材料和其他具有特殊性質的材料,制成滿足需要的復合材料。高分子復合材料分為兩大類:高分子結構復合材料和高分子功能復合材料。以前者為主。高分子結構復合材料包括兩個組分:①增強劑。為具有高強度、高模量、耐溫的纖維及織物,如玻璃纖維、氮化硅晶須、硼纖維及以上纖維的織物。②基體材料。主要是起粘合作用的膠粘劑,如不飽合聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺等熱固性樹脂及苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂,這種復合材料的比強度和比模量比金屬還高,是國防、尖端技術方面不可缺少的材料。

三、高分子材料的合成與加工

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一、生物醫用高分子材料的特點

生物醫用高分子材料是一種聚合物材料，主要用于制造人體內臟、體外器官、藥物劑型及醫療器械。按照來源的不同，生物醫用高分子材料可以分為天然生物高分子材料和合成生物高分子材料2種。前者是自然界形成的高分子材料，如纖維素、甲殼素、透明質酸、膠原蛋白、明膠及海藻酸鈉等；后者主要通過化學合成的方法加以制備，常見的有合聚氨酯、硅橡膠、聚酯纖維、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。按照材料的性質，生物醫用高分子材料可以分為非降解材料和降解材料。前者主要包括聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴，芳香聚酯、聚硅氧烷等；后者包括聚乙烯亞胺—聚氨基酸共聚物、聚乙烯亞胺—聚乙二醇—聚（β-胺酯）共聚物、聚乙烯亞胺—聚碳酸酯共聚物等。

生物醫用高分子材料作為植入人體內的材料，必須滿足人體內復雜的環境，因此對材料的性能有著嚴格的要求。首先，材料不能有毒性，不能造成畸形；其次，生物相容性比較好，不能與人體產生排異反應；第三，化學穩定性強，不容易分解；第四，具備一定的物理機械性能；第五，比較容易加工；最后，性價比適宜。其中最關鍵的性能是生物相容性。

根據國際標準化組織（InternationalStandardsOrganization，ISO）的解釋，生物相容性是指非活性材料進入后，生命體組織對其產生反應的情況。當生物材料被植入人體后，生物材料和特定的生物組織環境相互產生影響和作用，這種作用會一直持續，直到達到平衡或者植入物被去除。生物相容性包括組織相容性、細胞相容性和血液相容性。

二、生物醫用高分子材料的發展歷史

人類對生物醫用高分子材料的應用經過了漫長的階段。根據記載，公元前3500年，古埃及人就用棉花纖維和馬鬃縫合傷口，此后到19世紀中期，人類還主要停留在使用天然高分子材料的階段；隨后到20世紀20年代，人類開始學會對天然高分子材料進行改性，使之符合生物醫學的要求；再后來人類開始嘗試人工合成高分子材料；20世紀60年代以來，生物醫用高分子材料得到了飛速發展和廣泛的普及。1949年，美國就率先發表了研究論文，在文中第1次闡述了將有機玻璃作為人的頭蓋骨、關節和股骨，將聚酰胺纖維作為手術縫合線的臨床應用情況，對醫用高分子的應用前景進行了展望。這被認為是生物醫用高分子材料的開端。

在20世紀50年代，人類發現有機硅聚合物功能多樣，具有良好的生物相容性（無致敏性和無刺激性），之后有機硅聚合物被大量用于器官替代和整容領域。隨著科技的發展，20世紀60年代，美國杜邦公司生產出了熱塑性聚氨酯，這種材料的耐屈撓疲勞性優于硅橡膠，因此在植入生物體的醫用裝置及人工器官中得到了廣泛應用。隨后人工尿道、人工食道、人工心臟瓣膜、人工心肺等器官先后問世。生物醫用高分子材料也從此走上快速發展的道路。

三、生物醫用高分子材料的發展現狀、前景和趨勢

據相關研究調查顯示，我國生物醫用高分子材料研制和生產發展迅速。隨著我國開始慢慢進入老齡化社會和經濟發展水平的逐步提高，植入性醫療器械的需求日益增長，對生物醫用高分子材料的需求也將日益旺盛。2015年1月28日，中國醫藥物資協會的《2014中國單體藥店發展狀況藍皮書》顯示，2014全年全國醫療器械銷售規模約2556億元，比2013年度的2120億元增長了436億元，增長率為20.06%。但是相比于醫藥市場總規模（預計為13326億元）來說，醫藥和醫療消費比為1∶0.19還略低，因此業內普遍認為，醫療器械仍然還有較廣闊的成長空間，生物醫用高分子材料也將迎來良好的發展前景。

根據evaluateMedTech公司基于全球300家頂尖醫療器械生產商的公開數據而得出的報告《2015-2020全球醫療器械市場》預測，2020年全球醫療器械市場將達到4775億美元，2016-2020年間的復合年均增長率為4.1%。世界醫療器械格局的前6大領域包括：診斷、心血管、影像大型設備、骨科、眼科、內窺鏡，其中生物醫用高分子材料在其中都得到了廣泛的應用。

以往的醫學研究對組織和器官的修復，更多是選擇一種替代品，實現原有組織和器官的部分功能。隨著再生醫學和干細胞技術的迅速發展，利用生物技術再生和重建器官、個性化治療和精準醫學已經成為趨勢。因此傳統的生物醫藥高分子材料已經不能滿足現有的需求，需要模擬生物的結構，恢復和改進生物體組織與器官的功能，最終實現器官和組織的再生，這也是生物醫用高分子材料未來的發展方向。

生物醫用高分子材料在醫療器械領域中得到了非常廣泛的應用，主要體現在人工器官、醫用塑料和醫用高分子材料3個領域。

1.人工器官

人工器官指的是能植入人體或能與生物組織或生物流體相接觸的材料；或者說是具有天然器官組織或部件功能的材料，如人工心瓣膜、人工血管、人工腎、人工關節、人工骨、人工肌腱等，通常被認為是植入性醫療器械。人工器官主要分為機械性人工器官、半機械性半生物性人工器官、生物性人工器官3種。第1種是指用高分子材料仿造器官，通常不具有生物活性；第2種是指將電子技術和生物技術結合；第3種是指用干細胞等純生物的方法，人為“制造”出器官。目前生物醫用高分子材料主要應用在第1種人工器官中。

目前，植入性醫療器械中骨科占據約為38%的市場份額；隨后是心血管領域的36%；傷口護理和整形外科分別為8%左右。人工重建骨骼在骨科產品市場中占據了超過31%的市場份額，主要產品是人工膝蓋，人工髖關節以及骨骼生物活性材料等，主要應用的生物醫用高分子材料有聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚左旋乳酸、乙醇酸共聚物、液晶自增強聚乳酸、自增強聚乙醇酸等。心血管產品市場中支架占據了一半以上的市場份額，此外還有周邊血管導管移植、血管通路裝置和心跳節律器等。

目前各國都認識到了人工器官的重要價值，加大了研發力度，取得了一些進展。2015年，美國康奈爾大學的研究人員開發出了一種輕量級的柔性材料，并準備將其用于創建一個人工心臟。在我國，3D打印人工髖關節產品獲得國家食品藥品監督管理總局（CFDA）注冊批準，這也是我國首個3D打印人體植入物。

人工器官未來發展趨勢是誘導被損壞的組織或器官再生的材料和植入器械。人工骨制備的發展趨勢是將生物活性物質和基質物質組合到一起，促進生物活性物質的黏附、增殖和分化。血管生物支架的發展趨勢是聚合物共混技術，如海藻酸鈉/殼聚糖、膠原/殼聚糖、膠原/瓊脂糖、殼聚糖/明膠、殼聚糖/聚己內酯、聚乳酸/聚乙二醇等體系。

2.醫用塑料

醫用塑料，主要用于輸血輸液用器具、注射器、心導管、中心靜脈插管、腹膜透析管、膀胱造瘺管、醫用粘合劑以及各種醫用導管、醫用膜、創傷包扎材料和各種手術、護理用品等。注塑產品是醫用塑料制品當中產量最大的品種。與普通塑料相比，醫用塑料要求比較高，嚴格限制了單體、低聚物、金屬離子的殘留，對于原材料的純度要求很高，對加工設備的要求也非常嚴格，在加工和改性過程中避免使用有毒助劑，通常具有表面親水、抗凝血等特殊功能。常用醫用塑料包括聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、熱塑性聚氨酯（TPU）、聚碳酸酯（PC）、聚酯（PET）等。

目前醫用塑料市場約占全球醫療器械市場的10%，并保持著每年7%～12%的年均增長率。統計數據顯示，美國每人每年在醫用塑料領域消費額為300美元，而我國只有30元，由此可見醫用塑料在我國的發展潛力非常大。

我國醫用塑料制品產業經過多年的發展，取得了長足的進步。中國醫藥保健品進出口商會統計數據顯示，2015年上半年，紗布、繃帶、醫用導管、藥棉、化纖制一次性或醫用無紡布物服裝、注射器等一次性耗材和中低端診斷治療器械等成為我國醫療器械的出口大戶。但是也必須清醒地認識到，我國的醫用塑料發展水平還比較落后。醫用塑料的原料門類不全、生產質量標準不規范、新技術和新產品的創新能力薄弱，導致一些高端原料導致國內所需的高端產品原料還主要靠進口。

目前各國都認識到了醫用塑料的重要價值，加大了研發力度，取得了一些進展。2015年，英國倫敦克萊蒙特診所率先開展了塑膠晶狀體移植手術，不僅可以治療遠視眼或近視眼，還可以恢復患有白內障和散光者的視力；住友德馬格公司推出一種聚甲醛（POM）齒輪微注塑設備，在新型白內障手術器械中具有重要作用；美國美利肯公司開發了一項技術，可使非處方藥和保健品塑料瓶的抗濕性和抗氧化性提高30%；MHT模具與熱流道技術公司開發出了PET血液試管，質量不足4g，優于玻璃試管；Rollprint公司與TOPAS先進高分子材料公司合作，采用環烯烴共聚物作為聚丙烯腈樹脂的替代品，以滿足苛刻的醫療標準；美國化合物生產商特諾爾愛佩斯推出了一款硬質PVC，以取代透明醫療零部件中用到的PC材料，如連接器、止回閥、Y接頭、套管、魯爾接口配件、過濾器、滴注器和蓋子，以及樣本容器。

未來醫用塑料的發展趨勢是開發可耐多種消毒方式的醫用塑料，改善現有醫用塑料的血液相容性和組織相容性，開發新型的治療、診斷、預防、保健用塑料制品等。

3.藥用高分子材料，

藥用高分子材料在現代藥物制劑研發及生產中扮演了重要的角色，在改善藥品質量和研發新型藥物傳輸系統中發揮了重要作用。藥用高分子材料的應用主要包括2個方面：用于藥品劑型的改善以及緩釋和靶向作用，此外還可以合成新的藥物。

藥物緩釋技術是指將衣物表面包裹一層醫用高分子材料，使得藥物進入人體后短時間內不會被吸收，而是在流動到治療區域后再溶解到血液中，這時藥物就可以最大限度的發揮作用。藥物緩釋技術主要有貯庫型（膜控制型）、骨架型（基質型）、新型緩控釋制劑（口服滲透泵控釋系統、脈沖釋放型釋藥系統、pH敏感型定位釋藥系統、結腸定位給藥系統等）。

貯庫型制劑是指在藥物外包裹一層高分子膜，分為微孔膜控釋系統、致密膜控釋系統、腸溶性膜控釋系統等，常用的高分子材料有丙烯酸樹脂、聚乙二醇、羥丙基纖維素、聚維酮、醋酸纖維素等。骨架型制劑是指向藥物分散到高分子材料形成的骨架中，分為不溶性骨架緩控釋系統、親水凝膠骨架緩控釋系統、溶蝕性骨架緩控釋系統，常用的高分子材料有無毒聚氯乙烯、聚乙烯、聚氧硅烷、甲基纖維素、羥丙甲纖維素、海藻酸鈉、甲殼素、蜂蠟、硬脂酸丁酯等。

我國的高分子基礎研究處于世界一流，但是藥用高分子的應用發展相對滯后，品種不夠多、規格不完整、質量不穩定，導致制劑研發能力與國際產生差距。國內市場規模前10大種類分別為明膠膠囊、蔗糖、淀粉、薄膜包衣粉、1，2-丙二醇、PVP、羥丙基甲基纖維素（HPMC）、微晶纖維素、HPC、乳糖。高端藥用高分子材料幾乎全部依賴進口。專業藥用高分子企業則存在規模小、品種少、技術水平低、研發投入少的問題。

目前，藥物劑型逐步走向定時、定位、定量的精準給藥系統，考慮到醫用高分子材料所具備的優異性能，將會在這一發展過程中發揮關鍵性的作用。未來發展趨勢是開發生物活性物質（疫苗、蛋白、基因等）靶向控釋載體。

四、結語

雖然生物醫用高分子材料的應用已經取得了一些進展，但是，隨著臨床應用的不斷推廣，也暴露出不少問題，主要表現出功能有局限、免疫性不好、有效時間不長等問題。如植入血管支架后，血管易出現再度狹窄的情況；人工關節有效期相對較短，之所以出現這些問題，主要原因是人體與生俱來的排異性。

生物醫用高分子材料隸屬于醫療器械產業，其發展備受政策支持。國務院于2015年5月印發的《中國制造2025》明確指出，大力發展生物醫藥及高性能醫療器械，重點發展全降解血管支架等高值醫用耗材，以及可穿戴、遠程診療等移動醫療產品。可以預見，在未來20～30年，生物醫用高分子材料就會迎來新一輪的快速發展。

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篇10

一、高分子化學的內涵

1．何為高分子化學

顧名思義，高分子就是相對分子質量很高的分子，它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物，又稱聚合物或高聚物，是結構上由重復單元（低分子化合物—單體）連接而成的高相對分子質量化合物。高分子的相對分子質量非常的大，小到幾千，大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支，同樣也是從事制造和研究分子的科學，但其制造和研究的對象都是大分子，即由若干個原子按一定規律重復地連接成具有成千上萬甚至上百萬質量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子，稱為高分子、大分子或聚合物。

2．高相對分子質量與高強度

相對分子質量和物質的性質是密切相關的，是決定物質性質的一個重要因素。只有相對分子質量高的化合物才有一定的機械力學性能，才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直鏈的烷烴化合物，但是分子量變化很大，其機械力學性能因而也有極大的區別。

3．高分子科學的主要內容

既然高分子化學是制造和研究大分子的科學，對大分子的反應和方法的研究，顯然是高分子化學最基本的研究內容。高分子科學不僅是研究化學問題，也是一門系統的科學。高分子科學的主要內容有：如何將低分子化合物連接成高分子化合物，即聚合反應的研究。高分子化合物的結構與性質關系。不同性質的高分子，其結構必然是不同的。為了得到不同性質的高分子，就要去合成具有特殊結構的高分子。

二、高分子材料化學的應用

材料是人類社會文明發展階段的標志，是人類賴以生存和發展的物質基礎。它是指經過某種加工，具有一定結構、組分和性能，并可應用于一定用途的物質。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現和廣泛應用，把人類由工業社會推向信息和知識社會。可以說某一種新材料的問世及其應用，往往會引起人類社會的重大變革，材料是人類文明的重要標志。如果說現在人人離不開高分子材料，家家離不開高分子材料，處處離不開高分子材料，是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應用是以高分子材料的形式出現的，高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統合成材料，另外許多精細化工材料也都是高分子材料。

第一，塑料：一類是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等；另一類叫工程塑料，其強度大，如汽車零部件、保險杠、洗衣機內的滾筒、電器的外殼等。

第二，纖維：人們開發出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物，通過不同的加工，生產出了各種纖維制品，極大地滿足著人類的需要。