部分高分子材料老化研究进展

部分高分子材料老化研究进展

高晓敏,何　舟,杨雪海

　收稿日期:2004206214(中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳,621900)

摘要:分析了部分高分子材料在贮存过程中因不同的温、湿度环境造成性能老化的相关资料,总结了用于表征高分子材料老化性能的方法,举例说明了其应用,并对其老化模拟情况进行了汇总。

关键词:高分子材料,老化

中图分类号:T Q31716

Age i n g Research Rev i ew of Severa l Polym er Com pounds

G AO Xiao2m in,HE Zhou,Y ANG Xue2hai

(I nstitute of Che m icalMaterials,CAEP,M ianyang621900,Sichuan,China)

　Abstract:Relative research results of s o me poly mer co mpounds ageing caused by different te mperature,hu m idity were analyzed.Several methods used t o characterize and si m ulate ageing of poly mer compounds were su mmarized.

　Key words:poly mer compound,ageing

由于高分子材料具有优于传统结构材料的许多潜在性能,使得它们在军民品领域的用途越来越广。高分子材料质量轻、强度高、抗腐蚀性能好,具有很好的保护性能,大量用于宇航、武器运输工具、船舶和民用结构材料等领域。但是由于这些材料对环境条件如温度及湿度很敏感,易于由此引起老化,从而影响了它们的耐久性。而要使一种包含高分子材料的产品具有可信度,一个基本要求就是必须了解它们的老化情况,以便寻求更好的方法来预测其寿命、减缓其老化速度。由此,我们收集了几种高分子材料在温、湿条件下的性能变化的研究资料,收集了高分子材料老化性能表征方法、预测和模拟相关资料,并对其进行分析总结,以期对相关研究工作者有所启发。

1　高分子材料在温、湿度条件下的性能变化

大量研究表明,玻璃态高分子材料多数处于热力学的非平衡态,在其玻璃化转变温度以下贮存过程中会逐渐向稳定的平衡态转变,导致材料的密度、熵和焓的变化,从而使高分子材料的物性发生变化。在低温贮存条件下高聚物通过链段的微布朗运动使其凝聚态结构经历了从非平衡态过度的弛豫过程,因此高分子材料的贮存老化与温度有关。高分子材料在贮存、使用过程中难免受到水分和湿气的侵蚀,使其发生吸湿、水解等变化,固而还应关注高分子材料的老化与湿度的关系。

111　环氧树脂在温、湿度条件下的性能变化

Bo wles K J通过评价石墨纤维增强环氧树脂的表面破坏层的增长情况及断层表面降解对材料整个热氧稳定性的作用,得到了四个关于纤维增强材料T650235/P N I R215的热氧化行为的重要结论[1]:(1)在损失重量对老化时间的曲线中有三个失重阶段;

(2)切口边缘破坏深度与材料厚度有关;(3)在试样准备过程中,去除了诱导老化切口边缘破坏的力学试验样品的实际失重量比有较多切口边缘暴露于破坏环境中的试样要少得多;(4)失重曲线的外推法可用来对试样在高温下更长时间的实际失重量进行更准确的估计。

文献[2]报道了环氧体系中催化剂对热性能、流变学和力学性能的影响,进行了N2苄基吡嗪嗡六氟锑酸盐(BPH)和N2苄基喹喔啉嗡六氟锑酸盐(BQH)两种阳离子潜热催化剂固化缩水甘油醚双酚A(DGE BA)环氧树脂的研究。环氧体系的热性能用

差示扫描量热法表征,DGE BA和潜热催化剂的固化

反应用近红外光谱表征,混合体系的流变学性能用流变仪在等温条件下测试,试样的力学性能通过样品的屈服强度、断裂强度(K

I C

)和冲击试验表征,样品的断面形貌用扫描电子显微镜表征。实验表明: DGE BA/BQH体系的转化率和固化活化能高于DGE2 BA/BPH体系。体系交联反应活化能与固化反应动力学得到相似的结果。DGE BA/BQH体系的屈服强

度、断裂强度(K

I C

)和冲击性能高于DGE BA/BPH体系。这是因为BQH催化剂中取代的苯基增加了环氧体系的交联密度和结构稳定性。

W it old B r ost o w开发了一个用于受温度和时间影响的环氧体系固化过程的分析公式[3]。利用复数粘度或储存模量来衡量其固化过程。该公式以热固性体系的等温粘度随时间变化的曲线为基础,建立了等温参数的温度依赖关系,得到了一个简单公式。将该公式用于两个有较大差别的热固性环氧体系,发现可以提供可靠的预测能力。该公式有可能用于大多数热固性材料体系的固化过程预测,并不仅仅局限于环氧体系。另外,该公式可用于辨别实验结果的准确性。

文献[4]报道了将包含HT BN橡胶且用E玻璃纤维增强的环氧树脂体系在三种介质中浸没一段时间后考核材料压缩失效的屈服应力和断裂特征。实验表明,与干燥样品相比,浸没于海水中样品的强度下降了,在将海水换为蒸馏水后强度的下降情况仍然没有改变。当在海水中加入HCl时,强度值略有上升。这些变化归因于各种因素:例如介质进入样品引起样品界面失效、体系形变等。断裂特征表明界面出现分离现象,根据测试样品是否浸没于介质中,测试出分离界面上出现散布杂质、洁净表面、或者白色涂层基质。

S UN I L K.K ARAD认为固化条件(时间和温度)对热固性材料的物理性能有很大的影响[5]。对于吸湿系统,它也会影响水分的扩散速度和平衡浓度。他们研究了后固化时间和温度对吸湿性能和氰酸酯改性环氧树脂粘弹性的影响,发现在相对湿度96%和50℃等温条件下,水分的吸收随着固化温度的提高而增加,但扩散系数随交联密度的增加而线性减小。与低交联密度的树脂相比,具有高交联密度和高的玻璃转化温度的树脂在塑化时湿度对玻璃转化温度降低的影响更大。112　橡胶密封材料在温、湿度条件下的性能变化Celina用包括溶胀、详细的模量描绘及N MR松弛测试的技术手段,用可对高温老化数据做线性外推的A rrhenius方法,通过大量数据重合及高灵敏的氧耗测试手段,研究了一种交联的端羟基聚丁二烯(HTP B)/异佛尔酮二异氢酸酯(I P D I)聚氨酯橡胶在25℃～125℃温度间的氧化热老化情况,考核了老化与伸长率变化、力学硬化、聚合物网络性质、密度、O2渗透性和分子动力学间的关系[6]。研究认为在A rrhenius图中观察到的氧化速率的曲率与以前用该技术对其它橡胶材料评估的结果相似。初级的凝胶/网络性质显示在更高温度时交联是主要的过程。

Celina还描述了一项针对丁基材料,应用高温压缩应力松弛(CS R)技术结合传统电炉加热老化法的研究[7]。当力学张力与电炉老化相结合时,结果显示出初步的协同效应。这与CS R结果一样复杂,属于A rrhenius行为。作者将模型与实验相结合指出,在传统的CSR实验中限制性扩散氧化(DLO)异常是主要的。一种新CS R方法让他们消除了DLO效应,恢复了A rrhenius行为。不仅如此,从25℃～70℃温度间的活化能(Ea)与在相同温度范围内无张力材料的伸长率和氧耗率的活化能相等。这有力地表明相同的、根本的氧化反应决定了有张力和无张力材料的降解速率。因此作者利用接近23℃时的超灵敏的耗氧率来表明在外推到70℃时,CSR活化能可能保持不变,这样可对丁基密封垫圈的室温寿命作出非常准确的预估。

St ott,B. A.等试图研究一种耐260℃或以上温度的可浇铸炸药、T ACOT、T AT B、DAT B、T NC及其它材料。其中T NC能与各类型粘结剂混合,这些粘结剂包括环氧树脂类、聚酯类、乙烯类、塑料溶胶、硅橡胶和各种混合物[8]。他们指出在耐热方面,硅橡胶是最有希望的。然而它的粘度高,要求使用稀释剂,但加入稀释剂后,又会导致固化困难,并且它的热力学分解性能不好,影响了爆轰性能。环氧树脂类和聚酯类在相当低的温度下,表现出放热,在某些情况下,这些热量足够点燃具有低自燃点的炸药装填物。

J ingyiW ang报道了天然橡胶(NR)和含50%炭黑(C B)的NR在从室温到低于玻璃化转变温度(Tg)下的寿命光谱的温度依赖性初步结果[9]。附带还研究了含或不含CB N115和N762的Sn2SS BR、Dura2

dene706、709、711和丁基橡胶。得知不同类型的CB有不同的结构,其接近Tg的寿命表现也不同。

Mpatel等在封闭容器中、温度高达80℃的惰性气体环境中对固化后的RT V5370硅橡胶进行了热老化研究[10]。实验中将橡胶样品在水存在下、封闭在惰性气体中和暴露在空气中,190℃老化48h。测试样品的手段包括:力学性能测试、I RHD橡胶硬度、热重分析、差示扫描量热、红外光谱分析以及对甲苯材料类与甲苯可提取物的G D2MS分析。总之,封闭系统(包括“水解”物质)中老化的样品都表现出一种普遍的降解机理。这种降解机理可能是酸加速了硅网络的水解(通过水合氢离子),就如同22乙基己酸存在时表现出的一样。

为寻求用更好的方法来预测聚合物材料的寿命,保护武器内部免受外界氧气和水蒸汽侵蚀,有学者对作为密封材料的密封垫(O型环、垫圈)给予了关注[11]。他们认为也许最重要的O型环材料是在军事上有各种用途的丁基橡胶。但是,虽然从防水渗透的角度来看丁基橡胶是最适宜的选择,但从老化的角度来看丁基橡胶勉强够格。他们的目的是得到一个能预测密封垫寿命的更好的方法,并把这些方法应用于一种重要的丁基材料Paker化合物B612270的研究中。

H1Hu利用瞬时蠕变测试方法研究了湿度和温度与聚合物复合材料I M7/97723物理老化之间的关系[12]。利用离轴试样获得不同老化时间后的瞬时柔量,其测试条件有两种:(1)干燥试样在不同的等温条件下测试;(2)湿度不同的试样在23℃的等温条件下测试。选择23℃至干燥条件下的数据作为参考值。评估了湿度和温度在物理老化过程中对弹性柔量和蠕变柔量的等效作用。对于弹性柔量,评估了所有老化时间下的等效作用,对于老化对蠕变柔量的影响,只评估了所选择的老化时间下的等效作用。这样的等效作用可以使我们用等效温度测试替代湿度蠕变对试样物理老化的作用。

2　高分子材料的老化性能表征技术及应用

在进行高分子材料的贮存老化研究时,其老化性能变化的表征方法对正确反映老化现象、认识并探索老化机理、寻求老化根源进而采取合理的措施有着非常重要的作用。211　正电子湮灭寿命谱法

McGervey,J. D.利用正电子湮灭寿命谱法定量表征非晶形高聚物材料内部分子级结构的无序以及提高对这种材料的分子无序和性能函数之间关系的认识[13]。特别关注的是表征其在绝热退火过程中自由体积的变化,这也是众所周知的高分子玻璃态材料在力学性能方面产生物理老化效应如脆化的根源。212　核磁共振波谱法

了解氧化降解机理是预测高聚物材料老化过程的重要目标。核磁共振波谱学以前曾被用于研究高聚物的降解,包括质子(1H)和13C的研究。由于高聚物未降解部分产生的大量信号的干扰,使以前的核磁共振研究以及其它的光谱学研究变得很复杂。

A la m,T.M1等讨论了应用氧17核磁共振谱从分子水平上探测高聚物氧化降解的过程[14]。由于自然界氧17的含量较低(01037%),且其I=2/5的核旋转产生明显的四极矩,因而其在高聚物中的研究受到限制。通过应用在加速老化过程中富集到的氧气,氧17含量少及背景信号干扰的困难就都得到了解决。由于样品充足,因而所有观察到的核磁共振谐振都是氧化降解的直接结果,故他们认为氧17核磁共振波谱可以提供一个独特的探测方法。

文献[15]报道了在丁腈橡胶老化中,1H旋转2晶格和旋转耦合核磁共振松弛时间发生了明显变化。核磁共振缩微图象揭示了老化样品中的不同类型变化。在老化进行时,主要发生了加成的链交联,聚合物链的分裂似乎没有贡献,且不存在旋转2晶格的空间分配。

213　拉曼光谱法

V.O teino2A lego将拉曼光谱法用于监控两种复合物系统的降解过程,这两种系统分别是:用于海军工业的乙烯基酯材料增强橡胶及高温双马来酰亚胺/碳纤维宇航复合物[15]。拉曼光谱研究初步显示在温湿老化过程中,在固化后乙烯基酯树脂中增强橡胶粒子被浸提消失了[16]。老化过程中的质量增加说明浸提过程是与吸水过程并行的。双马来酰亚胺/碳纤维复合物在高温老化过程中,还可观察到交联度的增大。这种交联趋势随着碳纤维束含量的增大而减弱。

214　硬度试验压头测量法

S.Q.Bunay认为用于监测聚合物电缆材料老

化降解状况的最有应用前景之一的无损检测方法是硬度测量[17]。在这类检测实验中,将一个小电极(通带有削短的圆形头)放在材料表面上,在一定条件下测量加载/释放曲线,曲线的斜率为压头模量,该模量与大多数电缆和密封材料的老化降解状况关系密切,该方法可用于聚合物材料的热老化和射线老化的监测[17]。近来由I A E A电缆老化合作研究项目验证了该技术的重现性。这些实验表明:该技术具有适用性,但需要建立标准实验方法以对比不同实验室的压头数据。

3　高分子材料老化模拟

进行材料老化模拟研究,对预测高分子材料贮存老化性能,了解老化机理有重要意义。对高分子材料进行模拟研究的资料较少,而且零散,本段收集了聚合物材料受热老化的模拟资料。

311　高温破坏的模拟方法

B rins on,L.C.等的研究主要包括两个部分[18]:第一部分是聚合物基材老化和破坏的协同效应的模拟方法;第二部分研究聚合物材料对高温、再活化老化和破坏的响应。就模拟方法来说,发展了聚合物材料片材在高温下破坏的模拟方法。模拟方法最主要的特征是可以预测粘弹性层状材料的破坏进程,并跟踪在线性粘弹性范围内层状材料在大负载下的机械响应。通过研究聚合物基体材料的微裂纹和物理老化结果来评价老化对破坏积累的影响,及微裂纹的发展和破坏对老化和粘弹行为的影响。在室温和90℃下,选用(+/-45/903)和(02/903)片层,对试样中心加载以研究微裂纹。结果表明:当老化时间一定时,破坏发展,高温和粘弹性对破坏方式有较大影响。一些结果与我们的常识相反,包括高温下样品(+/-45/903)低应变下导致断裂和彻底破坏的方式,横裂纹的断裂强度随温度升高而增加。在(+/-45/903)样品中,在断裂之前完全没有横裂纹出现,在(02/903)中横裂纹得到了抑制,没有发现严重破坏对老化和粘弹性参数有明显影响。312　固化和降解的对等反应模型

文献[19]报道了对一种新的用于电子工业的环氧树脂模塑化合物进行了差示扫描量热法和热重分析研究。用对等反应模型分析了固化和热降解的反应动力学。结果表明,固化和降解的过程十分复杂,活化能的大小依赖于反应程度。

313　老化性能和结构变化模拟仿真

为了改进聚合物基材的加速老化研究和分析方法,进而开发出能在材料整个使用期内预测其力学性能变化的更可靠的方法[20]。Los Ala mos选择了与LANL及工业上都有关联的两个模拟系统进行深入分析,并设计了加速老化实验装置。他们还开发和应用了表征材料相关力学性能和表征化学与结构变化的多种实验方法,设计和应用理论处理和模拟仿真来解释这些结果并将它们融合成一个全面的系统模型。

314　预测疲劳寿命的失效模型

文献[21]论述了由主要用于金属和复合材料疲劳寿命预测的Pal m gren2M iner规则所得的失效模型的原理,并提出了最有可能用于环境温度下聚合物材料的方法[20]。他们首先概述了当聚合物降解数据在一个给定温度范围内严格满足时2温等效原理时的预期结果,认为当材料在该范围内的某一初始温度发生损伤后,改变其温度,则其在第二个温度下的残余寿命应该与前一阶段的老化时间有线性关系。预期的线性关系意味着可以通过加速老化估计聚合物的残余寿命和使用寿命。他们称这种常规的温度步进方法为“磨损方法”。其次,他们概述了时2温等效原理无效时磨损实验的预期结果。然后分别对一种时2温叠加有效的材料和一种被证明是时2温叠加无效的材料做出的磨损实验结果进行了分析,分析数据时,作者引入了一个被称为时间2降解等效的程序。该程序不仅用所有实验数据代替每个数据集中的单一数据点,而且用它能够确定任何“相互影响”的重要性。

4　结束语

在各种相关文献中,对高分子材料的老化性能进行系统研究的报道比较少,而且各国研究人员采用的具体研究对象和方法也不尽相同,故而得出的结论也有不一致之处。但总的看来,温度、湿度是引发材料老化,进而使性能发生变化的重要因素。分析比较国内和国外贮存老化研究文献,我们可以看出国内对各类材料贮存老化现象的探索比较多,与国外相比,我们的研究不够透彻,对老化机理深入的探讨欠缺。由此,建议加强对高分子材料老化性能的机理研究,从理论出发,找出促使材料老

化、性能变化、最终失效的根源所在,从而改善上述材料在贮存老化过程中对环境的适应性能。

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高分子材料的环境行为与老化机理研究进展.

高分子材料的环境行为与老化机理研究进展 刘景军,李效玉 (北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029 摘要:总结了有关高分子材料在环境因素作用下老化研究的历史与现状,阐述了环境场(如光、热和化学介质对高分子老化的影响,提出了材料老化的一些主要机理。在探讨了一些新研究手段的发展和取得的成果的基础上,进而展望了高分子材料老化及防护措施的研究动向和发展趋势。 关键词:高分子;老化;环境因素;机理;进展 高分子学科自上世纪20年代提出高分子结构的大分子观念以来,在短短几十年间已取得惊人的进展,产量如此之大,发展如此之快,其速度也是其它学科难以比拟的。无论是在超高温的工程技术,还是超低温的冷冻技术,也不管是太空的宇航,还是大海的深潜,都离不开高分子材料。假如19世纪是蒸汽机和电的时代,那么20世纪则是原子能和高分子时代。高分子材料的优点在于是可利用的再生资源,而且可实现分子设计,不但可以用于结构材料,而且在功能性材料方面有着广泛的发展前景。然而,高分子材料的老化与防止问题,已成为一个非常重要的问题,其实际老化造成的危害要比人们想象中的严重得多,尤其是在苛刻环境条件下,常导致设备过早失效,材料大量流失,不但使经济上受到很大损失,导致资源的浪费,甚至因材料的失效分解对环境的污染,高分子的老化失效问题已成为限制高分子材料进一步发展和应用的关键问题之一。学者们认为,国际上目前还有许多老化的基本问题需进一步研究:如:在老化试验中,人工加速的寻求;各种防老剂间的协同效应研究;超分子结构和老化的关系;光引发机理和光稳定机理仍需进一步研究;自毁性高分子研究和应用以及废高分子材料的回收利用等[1~15]。国内外有众多的学者从事这方面的工作,取得了一些进展[15~25]。综合相关的文献报道看,目前老化研究主要集中在探讨这些材料老化的规律、机理,以及环境因素对材料老化的影响等方面,取得了一些有价值的结果。这些工作对于发展新的实验技术和测试方法,改善材料的生产技术、研制特种材料、逐步达到按指定性能设计新材料等具有重大的指导作用。

高分子材料老化类型

本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.wendangku.net/doc/5514070831.html,） 高分子材料老化类型 塑料的老化主要是环境降解，其降解主要有热老化、大气老化、机械降解、化学降解、应力开裂、离子化辐射、磨蚀和腐蚀、生物降解。同一种塑料在加工和使用过程中会同时受到几个因素的影响，即有几种老化过程同时发生，一般说来几种老化过程的结合往往使材料损坏更加严重。但实际过程中单一的老化过程是很少的，往往是几种过程的结合。 其实树脂合成出来后，从加工到使用等一系列过程中都会发生老化。 原始树脂首先遇到的环境老化是在塑料加工厂，塑料粒子在热、微量湿度和氧的作用下进行挤出、注射模压及其它加工过程，有热老化和力老化；产品中存留残余应力，使老化更加容易；塑料容器或制品离开加工厂，在运输和贮存过程中要受阳光的照射，大气降解、辐射降解会发生;最后制品的使用过程中，例如包装有机溶剂或洗涤剂溶液会产生环境应力，会发生化学降解、环境应力开裂等老化。当塑料制品到达废品收集箱，并进入循环回收过程，塑料亦要经历一系列老化过程，非常复杂。塑料的老化程度限制着制品的再生利用性。 严重老化的塑料只能进行四级循环。以下分别介绍几种常见的高分子材料老化过程。 1、热老化过程 热老化在高分子材料加工和使用过程中都会遇到。热老化通常分为三个过程:热降解、热氧化降解和水解。热降解过程也有自由基产生、增长和结合过程。自由基的反应过程伴随着无规链剪断、交联和解聚过程。交联是热降解中出现的一个明显过程，可以在聚合物结构中引入微凝胶。如PE、PVC、PC在150~200℃以上会发生交联。

高分子链在热的作用下会发生链剪断过程，剪断地点往往在分子链的薄弱点上或反应点上。若反应点在链的末端，则发生解聚反应，形成单体产物，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲醋降解会分别产生大量的单体苯乙烯(st)、甲基丙烯酸甲醋(MMA）；若反应点在分子链的任何处发生，会发生无规链剪断，通常不形成单体或形成的单体非常少。 热氧化降解与热降解类似，主要在降解过程中有氧的存在。氧的存在往往影响降解过程，降解产物往往是氧化物，如醇、醛、酸等物质。高分子在氧存在下会发生氧化反应，同时容易产生自由基，然后进行自由基的增长和终止反应，最重要的特点是在此过程中，有含氧自由基的参与。湿气的作用会使聚合物发生水解，加速老化，尤其对缩聚形成的高分子如PET、聚酰胺、聚碳酸酯等。水可以自然地吸附于树脂表面，在加工前如不进行适当的干燥处理，在加工过程中易发生水解反应而使树脂的分子量降低，甚至降低材料的性能，不能满足使用要求。 2、一些聚合物的热老化 ①聚烯烃 聚乙烯在无氧状态下在200~290℃会发生交联和链剪断反应，但是温度高时，以剪断为主。交联反应与叔碳原子有关，叔碳原子多少决定着交联反应发生的难易程度。低密度聚乙烯比高密度聚乙烯易发生交联反应，这与分子链上氢原子被抽提的难易程度有关。支化PE的支化程度高，其分解速率高。在氧存在下，支化聚烯烃也比线型聚烯烃 更易氧化。聚烯烃氧化后性能显著降低，1gLDPE树脂与5X10-7g氧反应后的性能变化如下表所示。 聚烯烃降解程度不仅依赖于聚合物的化学结构，还依赖于聚合物的结晶结构。结晶聚合物比非结晶聚合物的热氧化困难，原因是氧在非晶区的扩散比在结晶区的扩散更快。大家知道，HDPE的结晶度比LDPE高，在相同条件下比较它们的热氧化性，发现LDPE 对氧的摄取比HDPE}决，HDPE的降解要慢于LDPE。当温度提高时，随结晶结构的破坏，聚合物的氧化降解更加容易。

光敏高分子材料的研究进展

光敏高分子材料的研究进展 骆海强，重庆大学化学化工学院应用化学2班 摘要：由于当今材料科学技术的快速更迭，高分子材料逐渐成为材料科学领域中极具发展潜力的一类材料。在可利用能源不断缩减的今天，光敏高分子材料的研究力度大大提升，逐渐成为现代生活中不可或缺的部分。本文分别对光敏高分子材料的四大类——感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料本身的特性及应用进行了综述性概括，以便快捷了解光敏高分子材料的特点。 0前言 随着材料科学技术相关研究人员在该领域的不断探索，高分子材料无论是在科研领域还是社会生活中，都扮演着极为重要的角色。在光电材料研究风气盛行的当下，太阳能电池、太阳能汽车等光能利用、转化设备普及的大环境下，光敏高分子材料的研究力度渐渐增加，也得到了许多理想的科研成果， 1光敏高分子材料概述 在光照下能表现出特别性能的高分子聚合物即为光敏高分子材料，是材料科学里一类主要的功能高分子材料，所触及范畴也较为普遍，如光致抗蚀剂、光导电高分子、高分子光敏剂等功能材料。 光敏高分子材料根据其自身在光照条件下所产生的反应类型及其展现出的特征性能，可以分成如下四类：感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料。 现基于以上分类，对各种材料进行阐述。 2 感光性高分子材料 在光照下可以进行光化学反应的高分子材料常被称为感光性高分子材料。

根据其用途可分为光敏涂料和光刻胶。 2.1光敏涂料 2.1.1光敏涂料的作用机理 光敏涂料具有光敏固化功能，可以利用光交联反应或光聚合反应，使其中的低聚物聚合成膜或网状。经过恰当波长照射后，光敏涂料会快速固化，获得膜状物。因为固化过程较为稳定不易挥发溶剂，从而降低了排放，提高了材料利用，保障了安全性。而且由于是在覆盖之后才发生的交联，使图层交联度更好，机械强度也更稳固。 2.1.2光敏涂料的中常见低聚物的类型 以铁酸锌环氧酯错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。涂料为一类的环氧树脂型低聚物，在紫外光的处理下，给电冰箱表面上漆，能够是冰箱表面具有很好的柔顺性且不宜脱落。以含氟丙烯酸酯预聚物错误!未找到引用源。为一类的不饱和聚酯型低聚物，与光引发剂等结合后形成的混合型涂料，其硬度、耐挂擦力、附着力等性能大大提高。此外还有聚氨酯型低聚物错误!未找到引用源。及聚醚型低聚物。 2.2光刻胶（光致抗蚀剂） 2.2.1光刻胶的作用机理 生产集成电路的现有工艺中，通常会用这类感光性树脂覆盖在氧化层从而避免其被活性物质腐蚀。将设计好的图案曝光、显影，改变了其溶解性，其中树脂发生化学反应后去除了易溶解的物质，氧化层表面留下不溶部分，从而避免氧化层被活性物质腐蚀。 2.2.2光刻胶的分类 正性光刻胶和负性光刻胶错误!未找到引用源。是根据曝光前后涂膜的溶解性来分类的。其中正性光刻胶受光后会降解，被显影液所消融；而与之相反，在光照后，负性光刻胶获得的图形恰好与掩膜板图形互补，即曝光处会发生交链反应形成不溶物残余在表面形成图像，而非曝光处则如正性光刻胶同样被消融，。 根据光刻胶所吸收的光的紫外波长，还可将其分为深紫外(i-线，g-线)光刻胶，远紫外(193 nm)光刻胶和极紫外(13. 5nm)光刻胶错误!未找到引用源。。Lawrie等错误!未找到引用源。经过多次实践合成了一种感光灵敏度为4~6 mJ/cm2、分辨率为22.5 nm的

高分子材料老化研究

高分子材料老化研究 前言 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶黏剂和涂料等。而塑料、合成橡胶、合成纤维被称为三大合成高分子材料，被应用于广泛的领域。然而高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于内外因素的综合影响，逐步发生物理化学性质变化，物理机械性能变坏，以致最后丧失使用价值，这一过程称为“老化”。 高分子材料的老化缩短了制品的使用寿命，并影响制品使用的经济性和环保性，限制了制品的应用范围。因此，研究引发高分子材料老化的原因及其微观机理具有非常重要的意义。 表现现象 物理老化的特征： 微观上：聚合物的堆砌密度增加，高分子的自由体积减小；高分子链段活动性减小；宏观上：力学性能模量和强度增大，伸长率和冲击强度下降。 化学老化的特征： 高分子在聚合、加工、贮存、使用过程中，要经受各种外界环境因素，如热、光照、氧、臭氧、湿气、空气中的污染物、机械应力、高能辐射以及聚合物本身内在因素的影响，使高分子材料产生降解，性能逐渐下降，使部分性能丧失，最后失去使用价值。 老化现象主要有以下四种种变化: (1)外观的变化：出现污渍、斑点、银纹、裂缝、喷霜、粉化、发粘、翘曲、鱼眼、起皱、收缩、焦烧、光学畸变以及光学颜色的变化； (2)物理性能的变化：包括溶解性、溶胀性、流变性能以及耐寒、耐热、透水、透气等性能的变化； (3)力学性能的变化：张力强度、弯曲强度、剪切强度、冲击强度、相对伸长率、应力松驰等性能的变化； (4)电性能的变化：表面电阻、体积电阻、介电常数、电击穿强度等的变化。 高分子材料老化基本类型 1、热降解： 在纯粹热的作用下，聚合物分子量变小。分三种形式。 1）、解聚：在大分子末端断裂，生成活性较低的自由基，按连锁机理逐一脱除单体，PMMA。 2）、无规断链：主链任何处都可能断链，分子量迅速下降，单体收率低。PE、PS 等。 3)、侧基（取代基）脱除：PVC、PAN等。 2、热空气（氧）老化 高分子材料在热和氧共同作用下，按照自由基反应机理进行，导致聚合物降解和

功能高分子材料聚合方法的研究进展

功能高分子材料聚合方法的研究进展 摘要：本文简述了对功能高分子材料的认识，功能高分子材料的特征和功能高分子材料的分类。并展望了功能高分子材料未来发展方向及其意义。 关键字：高分子；材料；应用；发展 材料是人类赖以生存和发展的物质基础。是人类文明的重要里程碑，如今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱。进入本世纪80年代以来。一场与之相适应的“新材料革命”蓬勃兴起。功能材料是新材料发展的方向．而功能高分子材料占有举足轻重的地位。由于其原料丰富、种类繁多，发展十分迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料[1]。 1功能高分子材料 功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。功能高分子材料是上世纪60年代发展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。近年来，功能高分子材料的年增长率一般都在10％以上，其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50％[2]。 2功能高分子材料的发展现状 2.1反应性高分子 反应性高分子是带有反应性官能团的高分子。可分为高分子试剂、高分子催化剂和离子交换树脂，具有广泛的应用前景，1984年诺贝尔化学奖得主就是由于多肽的固相合成法获得成功而被授与的。高分子催化剂与常规催化剂相比，优势明显，如可随时终止反应、稳定性高、可连续操作和反复使用等。尤其是高分子固定化酶催化剂，催化速度为常规催化剂的千百倍。离子交换树脂具有离子交换功能，目前发展方向主要是特种离子交换树脂，如螯合树脂、蛇笼树脂和耐热性离子交换树脂等[3]。 2.2吸附分离功能高分子 吸附分离功能高分子材料主要是指那些对某些特定离子或分子有选择性亲

功能高分子材料研究进展

功能高分子材料研究进展 摘要 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 关键词:高分子材料；功能高分子；功能材料； Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords：high polymer materials; functional polymer; functional Materials;

生物医用高分子材料研究进展及趋势

生物医用高分子材料研究进展及趋势

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文生物医用高分子材料的研究及发展趋势

学院名称：材料科学与工程 专业班级：金属1302 学生姓名：钱振 指导教师姓名：王宝志 2016年 10 月 生物医用高分子材料的研究及发展趋势 钱振 学号：63 班级：金属1302 材料科学与工程学院 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，分子材料在各领域得到了显著应用，在医用领域应用更多，本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件，概述了医用高分子材料的研究现状及其用途，并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词：生物材料，生物医用高分子材料，现状，应用，展望 1.引言 生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，它是生物学、医学、化学、 物理学和材料学交叉形成的边缘学科，是用于人工组织或器官制备、高性能医疗

器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。 生物医用材料，简称生物材料(BiomaterialS)，是一类具有特殊性能或功能，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[，生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等）。 2.研究现状 生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料取得了长足的进展，目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展，医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。 生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分，它发展最早、应用最广泛、用量最大、品种繁多，主要包括：塑料、橡胶、纤维、粘合剂等。随着医学的发展，这些材料在医学领域得到广泛的应用。如:膨体聚四氟乙烯人造血管、聚矾中空纤维人工肾、硅橡胶医用导管、介入栓塞材料、介入诊疗导管以及护理方面使用的一次性医疗用品等，都是由高分子材料制成的。这些产品在临床诊断、治疗、护理等方面起着越来越重要的作用。正是由于高分子材料在医学上的独特作用，因而在高分子化学上出现了一个新的分支—医用高分子(Medical highpolymers)。它是把高分子化学的理论、研究方法、临床医学的需要结合起来，用于研究生物体的结构、生物体器官的功能及医用材料的应用等的一门年轻而边缘性的学科]4[。

仿生材料电活性聚合物_人工肌肉_的研究进展

仿生材料电活性聚合物/人工肌肉0的研究进展 李晓锋梁松苗李艳芳王永鑫徐坚* (高分子物理与化学国家重点实验室,中国科学院化学研究所,北京100080) 摘要:自古以来,自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。20世纪中期,人们越来越深刻认识到大自然的启发对于开发新材料和新技术的重要性,从而提出仿生学概念并建立仿生学这一学科。随 着研究的发展,仿生学已成为自然科学的一个前沿和焦点。进入21世纪以来,随着机器人开发的不断深入以 及人们对智能机械系统的强烈需求,作为机器人和智能机械系统驱动关键的人工肌肉已成为仿生领域的研究 重点。电活性聚合物驱动器具有应变高、柔软性好、质轻、无噪声等特点,与肌肉有着极为相似的特性,甚至在 一些方面的性能已经超过了肌肉,被公认为是最合适的仿肌肉材料,称之为/人工肌肉0。近二十年来,在电活 性聚合物驱动材料方面取得的研究进展使得仿生的/人工肌肉0研究得以飞速发展。 关键词:仿生;人工肌肉;电活性聚合物;驱动器 引言 肌肉是生物学上可收缩的组织,具有信息传递、能量传递、废物排除、能量供给、传动以及自修复功能,一直以来就是研究者开发驱动器灵感的来源,人类很早就致力于仿生物肌肉的/人工肌肉0研发。上世纪50年代,M cKibben首次研制了气动驱动器,并发展成为商业上的Mc Kibben驱动器[1],但是作为人工肌肉材料,M cKibben驱动器体积大,而且受到辅助系统的限制。形状记忆合金也被尝试用作人工肌肉材料[2],与同时代的驱动材料相比,具有高能量密度和低比重等特点,但同样存在许多不利因素,如形变不可预知性,响应速度慢以及使用尺寸受限等,这些都制约了其在人工肌肉材料方面的发展。电活性陶瓷是人工肌肉的另一个备选材料,其响应速度较形状记忆合金快,但是脆性大,只能获得小于1%的应变[3]。由于受材料的限制,人工肌肉的研究一直出于缓慢发展阶段,直到一类新型材料)))电活性聚合物(Electroactive polymers,E AP)的出现。E AP可以产生的应变比电活性陶瓷大两个数量级,并且较形状记忆合金响应速度快、密度小、回弹力大,另外具有类似生物肌肉的高抗撕裂强度及固有的振动阻尼性能等[4]。EA P的出现给人工肌肉领域以新的冲击,从上个世纪90年代初开始,基于电活性聚合物材料的人工肌肉驱动器得到快速发展。 电活性聚合物驱动材料是指能够在电流、电压或电场作用下产生物理形变的聚合物材料,其显著特征是能够将电能转化为机械能。EA P开发应用可追溯到1880年,伦琴发现一端固定的橡胶条在电场下可以发生长度的改变[5]。之后在1925年压电聚合物被发现,但由于应变和做功很小,只被用作传感器[6]。1949年Katchalsky[7]发现胶原质纤维在酸碱溶液中可重复收缩和膨胀,这是聚合物材料的化学响应性首次被发现。1969[8]年,研究者发现PVD F材料具有较大的压电效应,人们开始把目光投向其它聚合物体系,之后大量具有铁电性质的电活性聚合物材料被开发出来。人工肌肉研究最大的发展发生在最近十几年,应变可以达到380%甚至更大的材料已被研制出[9]。随着E AP材料研究的不断深入和发展,其巨大的应用前景已呈现在人们面前。E AP材料可作为人工肢体和人造器官、内窥镜导管、供宇航员和残疾人用的增力外骨架以及制作机器人肌肉,可用于制造尺寸更加细小的器件用于基因工程来操作细胞。利用电活性聚合物可实现设备与器件的小型化,从而推动微电子机械技术的发展。目前国际上研究目标之一是制造/昆虫0机器人,可用于军事、医疗等领域。利用电活性聚合物模仿鱼尾作为推进器,可用于制 基金项目:国家自然科学基金(50425312,50521302,50673097),973项目(2007CB936400)和中国科学院方向性创新项目; *作者简介:李晓锋(1982-),男,博士研究生,从事凝胶电场驱动研究; *通讯联系人,E2mail:jxu@https://www.wendangku.net/doc/5514070831.html,.

生物功能材料的研究进展

生物功能材料的研究进展 随着人民生活水平的提高，人们对于医疗保健方面的要求也越来越强，使得对于生物医用材料的要求也越苛刻。本文详细阐述了生物医用功能高分子材料近年来的应用研究及发展状况，综述了国内外生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果，展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。 生物功能材料和加工技术的发展, 使得人工合成材料在医学上的应用, 变得越来越广泛。数十年的医学发展和临床应用, 证明医用高分子材料在人体内外, 获得了成功的应用, 而医学的进步, 又给高分子材料提出了大量新的课题, 使其向“精细化”, “功能化”的方向发展, 赋予了高分子材料以新的生命力。 生物医用高分子材料分合成和天然两大类，下面我们就分别对这两种材料进行详细的论述。 ﹙1﹚天然生物材料 天然生物材料是指从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子，如从各种甲壳类、昆虫类动物体中提取的甲壳质壳聚糖纤维，从海藻植物中提取的海藻酸盐，从桑蚕体内分泌的蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜，以及由牛屈肌腱重新组构而成的骨胶原纤维等。这些纤维由于他们来自生物体内且都具有很高的生物功能和很好的生物适应性，在保护伤口、加速创面愈方面具有强大的优势，已引起国内外医务界广泛的关注。自然界广泛存在的天然生物材料仍有着人工材料无可比拟的优越性能。例如：迄今为止再高明的材料学家也做不出具有高强度和高韧性的动物牙釉质，海洋生物能长出色彩斑斓、坚阊义不被海水腐蚀的贝壳等等。甲壳素又称几丁质（chitin），广泛存在于虾、蟹等甲壳动物及昆虫、藻类和细菌中，是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。它是一种惰性多糖，用浓碱脱去乙酰基可转变成聚壳糖（chintosan）。甲壳素、聚壳糖及其衍生物具有良好的生物相容性和生物降解性。降解产物带有一定正电荷，能从血液中分离出血小板因子，增加血清中H-6水平，促进血小板聚集或凝血素系统，作为止血剂有促进伤口愈合，抑制伤口愈合中纤维增生，并促进组织生长的功能，对烧、烫伤有独特疗效。比如家蚕丝脱胶后可得到纯丝素蛋白成分，丝素蛋白是一种优质的生物医学材料，具有无毒、无刺激性、良好的血液相容性和组织相容性。根据研究报道，由于天然高分子医用材料的独特临床效果，它的应用前景相当广阔。﹙2﹚合成生物材料 由于天然材料的有限，人们需要大量的生物材料来维持他们的健康。合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能，因而可以植入人体，部分或全部取代有关器官。因此，在现代医学领域得到了最为广泛的应用，成为现代医学的重要支柱材料。与天然生物材料相比，合成高分子材料具有优异的生物相容性，不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用，在人体环境中的老化不明显。通过选用不同成分聚合物和添加剂，改变表面活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性，从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生物合成高分子材料。目前，使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡胶和硅凝胶等。应用场合涉及组织粘合、手术缝线、眼科材料(人工玻璃体、人工角膜和人工晶状体等)、软组织植入物(人工心脏、人工肾、人工肝等)和人工管形器(人工器官、食道)等。 合成医用高分子材料发展的第一阶段始于1937年，其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料，如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年，其标志是医用级有机硅

智能化高分子的研究进展

智能化高分子的研究进展 摘要：近年来，在新材料领域中正在兴起一门新的分支学科——智能高分子材料。本文对一些智能高分子材料在各个领域的研究及应用做出综述性的阐述，并对该领域的发展做出一些展望。 关键字：智能高分子材料（Intelligent Polymer Materials）特征应用发展智能高分子材料 智能高分子材料（Intelligent Polymer Materials）又称智能聚合物，机敏性聚合物，刺激相应型聚合物，环境敏感型聚合物。智能高分子材料是一种能够通过对周围的环境变化的感觉，针对这个变化采取一定反应的高分子材料。智能高分子材料它在模仿生命系统中同时具有感知和驱动双重功能的材料，即不仅能够感知外界环境或内部状态所发生的变化，而且能够通过材料自身的或外界的某种反馈机制，实时地将材料的一种或多种性质改变，做出所期望的具有某种响应的材料，又称机敏材料。目前智能高分子材料主要研究，记忆功能高分子材料、智能高分子凝胶、智能药物释放系统、聚合物电流变流体、智能高分子膜、智能纺织品、智能橡塑材料、生物材料的仿生化、智能化等等。 表1智能材料的分类 分类方法智能材料种类 按材料的种类 金属类智能材料非金属类智能材料高分子类智能材料智能复合材料 按材料的来源 天然智能材料合成智能材料建筑用智能材料工业用智能材料

按材料的应用领域军用智能材料 医用智能材料 航天用智能材料 按材料的功能半导体；压电体；电致流变体按电子结构和化学键金属；陶瓷；聚合物；复合材料 20世纪80年代，人们提出智能材料的概念，20世纪90年代以来，美国、日本、意大利、英国等国家都在大力加强对智能材料的基础研究和应用研究。智能材料要求材料体系集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样的具有智能属性的材料。其概念设计可以从以下观点构思：(1)材料开发的历史——由结构材料、功能材料进而到智能材料；(2)人工智能在材料的水平反映——生物计算机的未来模式；(3)从材料设汁的立场制造智能材料；(4}软件功能引入材料；(5)人们对材料的期望；(6)能量传递；(7)材料具有时间轴，要求材料有寿命预告、自修复、自分解，甚至自学习、自增殖、自净化功能和可对应外部刺激时间轴积极自变的动态功能。智能高分子材料在信息、电子、宇宙、海洋科学、生命科学等领域得到了大力的发展和应用。 记忆功能高分子材料 形状记忆高分子材料（shape memory polymer，SMP）就是运用现代高分子物理学理论和高分子合成及改性技术，对通过高分子材料进行分子组合和改性获得的一类高分子材料。例如：聚乙烯，聚酰胺等高分子材料进行分子设计及分子结构的调整，使他们在一定的条件下，被赋予一定的形状初始态（initial state）当外部的环境发生变化之后，他可以相应地改变形状并将其固定变形态（varrable morphology）。如果环境以特定的方式和规律再次发生变化，它便可逆的恢复到初始态。形状记忆过程可简单表达为：初始形状的制品→2次形变→形变固定→形变恢复。 根据实现记忆功能的条件的不同，可以将SMP分为以下四种。 （1）热致SMP。（2）电致SMP。（3）光致SMP。（4）化学感应型SMP。目前研究最多，并投

耐老化高分子材料的研究及应用

耐老化高分子材料的研究及应用 聚合物及其制品在使用或贮存过程中，由于受众多环境因素（光、热、氧、潮湿、应力、化学侵蚀等）的影响，其性能（强度、弹性、硬度、颜色等）逐渐变坏，如外观上变色发黄、变软发粘，变脆发硬，物化性质上分子量、溶解度、玻璃化温度的增减，力学性能上强度、弹性的消失等等，这些现象统称为老化。其实它跟金属的腐蚀是相似的。 高分子的老化方式主要有光氧化、热氧化、化学侵蚀、生物侵蚀等。 一、光氧化 涂料、塑料、橡胶、合成纤维等制品在日光或强的荧光下(因为含有害紫外线较普通荧光灯多），因吸收紫外线而引发自我氧化，导致聚合物降解，使制品的外观和物理机械性能恶化，这一过程称为光氧化还原或光老化 聚合物在光的照射下，分子链的断裂取决于光的波长与聚合物的键能，各种键的离解能为167～586kJ/mol 。在可见光范围内，聚合物一般不被离解，但呈激发状态。应此在氧存在下，聚合物易发生光氧化过程。例如聚烯烃RH，被激发了的C —H 键容易与氧作用。 —RH+ O2 —→R?+?O—OH R?+O2—→R—O—O?—RH→R—O2H+R? 此后开始连锁式的自动氧化降解过程。水、微量的金属元素特别是过渡金属及其化合物都能加速光氧化过程。为延缓或防止聚合物的光氧化过程，需要加入光稳定剂。 光稳定剂凡能屏障或抑制光氧化还原或光老化过程而加入的一些物质称为 光稳定剂。太阳辐射的电磁波在通过空间和臭氧层时，290nm以下和3000nm以

上的射线几乎都被滤除，实际到达地面的为290nm—3000nm的电磁波，其中波长范围为400—800nm（约占40%）的是可见光，波长约为800—3000nm（约占55%）的是红外线，而波长约为290—400nm（仅占5%）的是紫外线，其中，紫外线对聚合物的破坏作用最大。为了阻止紫外线对高分子材料的老化作用，可以加入光稳定剂。工业上对光老化的有效防止阻缓，多以两种以上有不同作用机理的抗老化剂复配，因为各种抗老化剂特别是光吸收剂都有自身对紫外线不同的吸收波段。复配配方如：二笨甲酮+苯并三唑类加受阻胺(HAL)类，可以起到单一光稳定剂所无法达到的最佳效果。 表-1 西欧各种塑料使用光稳定剂的量……○1 目前工业上使用的光稳定剂有：光屏蔽剂、紫外光吸收剂和能量转移剂（又称淬灭剂）等。 （1）光屏蔽剂

生物医用高分子材料研究进展及趋势

JI A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文 生物医用高分子材料的研究及发展趋势 学院名称：材料科学与工程 专业班级：金属1302 学生姓名：钱振 指导教师姓名：王宝志 2016年10 月

生物医用高分子材料的研究及发展趋势 钱振 学号：63 班级：金属1302 材料科学与工程学院 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，分子材料在各领域得到了显著应用，在医用领域应用更多，本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件，概述了医用高分子材料的研究现状及其用途，并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词：生物材料，生物医用高分子材料，现状，应用，展望 1.引言 生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，它是生物学、医学、化学、物理学和材料学交叉形成的边缘学科，是用于人工组织或器官制备、高性能医疗器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。 生物医用材料，简称生物材料(BiomaterialS)，是一类具有特殊性能或功能，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[，生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等）。 2.研究现状 生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料取得了长足的进展，目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程、材料科

仿生材料学研究进展

仿生材料学研究进展 摘要：本文介绍了可降解塑料的研究进展，论述了仿生材料学研究进展及其种类，重点介绍了当前研究热点：表面仿生超疏水材料、聚乙烯三元复合仿生材料、植物叶片仿生伪装材料、仿生层状结构壳聚糖医用材料… 关键词：表面仿生超疏水材料、聚乙烯三元复合仿生材料、植物叶片仿生伪装材料、仿生层状结构壳聚糖医用材料 1.引言 仿生材料学以阐明生物体材料结构与形成过程为目标,用生物材料的观点来思考人工材料,从生物功能的角度来考虑材料的设计与制作。仿生材料的当前研究热点包括贝壳仿生材料、蜘蛛丝仿生材料、骨骼仿生材料、纳米仿生材料等,它们具有各自特殊的微结构特征、组装方式及生物力学特性。仿生材料正向着复合化、智能化、能动化、环境化的趋势发展,给材料的制备及应用带来革命性进步。 2.仿生材料 我们在现实生活中接触过许多动物与植物,它们都属于生物的范畴。在地球上所有生物都是由理想的无机或有机材料通过组合而形成.动植物为了铸造自己身体所用的材料在有机系列里有纤维素、木质素、甲壳质、蛋白质和核酸等等,其构造非常复杂。许多生物体的某些构成材料是我们完全不知道的,这些材料大多数是在常温常压的条件下形成,并能发挥出特有的性能。当人们对这些生物现象有了充分的理解之后,把它们应用于材料科学技术方面,就是仿生材料.

2.1表面仿生超疏水材料 自然界中的超疏水现象近年来，基于仿生科学而进行的各种新型材料的开发和研究正在各个领域广泛开展，人们对于超疏水表面的研究就是受到荷叶“出淤泥而不染”这种现象的启发而不断发展起来的。固体表面的润湿性可以用表面和水的接触角来衡量，通常将接触角小于900的固体表面称为亲水表面，接触角大于900的表面称为疏水表面，而将接触角大于150。的表面称为超疏水表面llI。自然界中，水滴在荷叶表面上可以自由滚动，当水滴滚动时可以将附着在表面上的灰尘等污染物带走，从而使表面保持清洁。因此，超疏水表面 又被称为自清洁表面。20世纪90年代，德国波恩大学的植物学家Wilhelm Barthlott针对荷叶表面不沾水这一特殊现象进行了一系列的实验，发现了荷叶的疏水性与自我洁净的关系，创建了“荷叶效应”(Lotus effect)--i百-Jt21。此后，超疏水表面在世界范围内引起了极大的关注，并且逐渐成为仿生纳米材料技术中的热点之一。这种表面在国防、工农业生产和日常生活等许多领域都有着极其重要的应用前景。例如，将其应用在高降雪地区的室外天线上，可以防止积雪，以保证信号畅通13J：用于石油管道中，可以防止石油对管道壁粘附；作为汽车、飞机、航空器等的挡风玻璃，不仅可以减少空气中灰尘等污染物的污染，还能够使其在高湿度环境或雨天保持干燥：用于水中运输工具或水下核潜艇上，可以减少水的阻力，提高行驶速度；用于微流体装置中，可以实现对流体的低阻力、无漏损传送；也可以用它来修饰纺织品，做防水和防污的服装等等。

高分子高能材料研究进展

高分子高能材料研究进展材料化学091班 091304131 洪荣

摘要: 系统地介绍了几类新一代功能高分子材料，旨在为进一步的研究开发与应用。提供有价值的参考方法，在分析现有功能高分子材料结构特征的基础上着重阐述了几种新一代功能高分子材料的性能特点、功能原理及发展动态。介绍了几种新型功能高分子材料的发展及应用,包括二氧化碳功能高分子材料、形状记忆功能高分子材料、糠醛系功能高分子材料、导电高分子材料、生态可降解高分子材料等,并展望了功能高分子的未来。 关键词:功能高分子材料;进展;导电；医用；复合；生物降解；智能；展望。 功能高分子材料是对物质、能量、信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料的一类高分子材料,有时也被称为精细高分子或者特种高分子(包括高性能高分子) 。其于20 世纪60 年代迅速发展起来的新型高分子材料,内容丰富、品种繁多、发展迅速,已成为新技术革命必不可少的关键材料。功能高分子材料分为两类:一类是在原来高分子材料的基础上,使其成为更高性能和功能的高分子材料,另一类是具有新型功能的高分子。而功能高分子材料又分为:化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电功能高分子材料、高分子液晶等。新型功能高分子材料因为其特殊的功能而受到人们广泛关注。

二氧化碳功能高分子材料 CO2 是污染环境的废气,不活泼且难以利用,作为一种配位能力较强的物质,它具有与金属形成种种络合物的能力,故CO2 有很多机会被活化而参加某些化学反应,在一定条件下CO2 能插入到金属、碳、硅、氢等元素组成的化学键中,反应过程中CO2的碳或与被插入键较贫电子的一端连接。它与其他共聚单体轮流与催化剂金属络合物而插入金属杂原子键中。这种插入反应是制备各种羧酸或羧酸盐、氨基甲酸酯、碳酸酯、有机硅、有机磷化合物的基础,作为可聚合单体, 利用CO2 可得到许多有机物。 自 1969 年, Inoue S.等报道二氧化碳与环氧丙烷(PO)共聚制备高交替的聚丙撑碳酸酯（PPC）以来,以二氧化碳作为单体合成全降解脂肪族聚碳酸酯已成为各国化学家研究的热点之一。在此领域，研究最为广泛的是二氧化碳与PO共聚合成PPC 和二氧化碳与环氧环己烷(CHO)共聚合成聚环己撑碳酸酯(PCHC)。但由于PPC 的玻璃化转变温度低（35-40℃左右）和PCHC 较脆而大大限制了它们的应用范围。用稀土三元催化剂合成了二氧化碳、环氧丙烷和环氧环己烷的三元共聚物,并研究了单体配比对三元共聚物的组成、微结构、热力学性能和力学性能的影响。 以CO2 为基本原料与其他化合物在不同催化剂作用下,可缩聚合成多种共聚物,其中研究较多、已取得实质性进展、并具有应用价值和开发前景的共聚物是由CO2 与环氧化合物通过开键、开环、缩聚制得的CO2 共聚物脂肪族碳酸酯。目前只有美、日、韩等国已建成脂肪

高分子材料的老化和防老化

高分子材料的老化和防老化 研究高分子材料的老化和防老化是一个很实际的问题，也是一个很复杂的问题。 高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这种现象就是老化。老化是一种不可逆的变化，它是高分子材料的通病。担是人们可以通过对高分子老化过程的研究，采取适当的防老化措施，提高材料的耐老化的性能，延缓老化的速率，以达到延长使用寿命的目的。 （1）发和老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基，等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体（如、、、等）、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫，等等。 从结构上的原因来说，聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化，因为C—F键的键能比C—H键的键能大，它起着保护碳链的作用。聚丙烯不如聚乙烯耐老化，这是因为聚丙烯的碳链上有甲基，甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。由于聚酰胺链上有羧基，聚酯纤维中的酯键容易水解，因此也容易老化。又如二烯烃聚合的橡胶中含C=C双键，容易发生热氧老化、光氧老化、臭氧老化。由于橡胶常在应力条件下使用，比较容易发生臭氧龟裂，因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。

氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子，因而较耐老化。 聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种 老化现象如前所述。有的聚合物没有上述情况也会发生老化，如受到辐射特别是高能辐射时，化学键就会发生断裂，即使是近紫外光辐射也能足够打开一般的单键（C—H、O—H 那样的强键除外）。 （2）防止老化的措施 从发生老化的原因来看，一个主要原因是在高分子结构本身。因此，改善高分子的结构以提高老化的能力是很重要的。例如，橡胶在硫化以后，依然存在着不饱和双键，而橡胶制品在使用时又难于避免日光、氧气、臭氧等的侵蚀，所以人们研究合成新的品种就应避免或大大减少橡胶的高分子链 上的双键。当纳塔①等人用络合催化剂定向聚合了聚乙烯以后，他们就预测可以用乙烯和丙烯两种单体经共聚制成弹性体，后来，果然合成了二元乙两橡胶，乙丙橡胶区别于其他合成橡胶在结构上的一大特点就是主链中不含双键，完全饱和，使它成为最耐臭氧、耐化学品、耐高温的耐老化橡胶。但是，乙丙橡胶也带来聚二烯橡胶所没有的缺点，如硫化速率慢，不易跟金属粘合等。于是人们又研究在乙丙橡胶上接上易硫化的第三单体，以提高硫化速率。目前，乙丙橡胶已成为合成橡胶中有发展前途的一个品种。高分子科学和生产工艺的发展，将不断地改进高聚物的性能，使它们延缓老化