《高分子材料進(jìn)展課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高分子材料進(jìn)展課件（110頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、高分子材料進(jìn)展 東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院高分子材料進(jìn)展l沈沈 新新 元元l東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院高分子材料進(jìn)展1、金屬材料2、無(wú)機(jī)非金屬材料3、高分子材料4、復(fù)合材料高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展 材料科學(xué)材料科學(xué)：集中于認(rèn)識(shí)材料的本質(zhì)，提出有關(guān)的理論和描述、說(shuō)明材料結(jié)構(gòu)是如何與其成分、性能及行為相聯(lián)系的。材料工程材料工程：瞄準(zhǔn)基礎(chǔ)科學(xué)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的綜合和運(yùn)用，以便發(fā)展、制備、改善和使用材料，滿(mǎn)足具體需要。二者之間很難劃出明確的界線，主要區(qū)別在于著眼點(diǎn)的不同或者說(shuō)各自強(qiáng)調(diào)的中心不同。高分子材料進(jìn)展l

2、二二.高分子材料高分子材料l 高分子材料具備優(yōu)良的性能，在人們的生產(chǎn)和生活中具有重要的作用。近年來(lái)，高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，被應(yīng)用于國(guó)防和航空航天尖端技術(shù)領(lǐng)域。高分子材料進(jìn)展耐熱性，耐寒性，耐老化高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展 高耐磨，高抗沖高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展l各類(lèi)塑料產(chǎn)品各類(lèi)塑料產(chǎn)品高分子材料進(jìn)展炭纖維蜘蛛絲（天然纖維）纖維類(lèi)纖維類(lèi)高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展l建筑物外墻涂料建筑物外墻涂料l隱形飛機(jī)隱形飛機(jī)高分子材料進(jìn)展 揭示高分子材料成分、結(jié)構(gòu)、制造工藝和性能之間的關(guān)系，并以此指導(dǎo)研制具有新性質(zhì)、新功能的新材料極其應(yīng)用的科學(xué)。高分子材料進(jìn)展l（一

3、）學(xué)科分類(lèi)（內(nèi)涵）（一）學(xué)科分類(lèi)（內(nèi)涵）l高分子化學(xué)高分子化學(xué)l高分子物理高分子物理 學(xué)科基礎(chǔ)（研究學(xué)科基礎(chǔ)（研究l高分子工程（成型、聚合工程）高分子工程（成型、聚合工程）大分子的特點(diǎn)）大分子的特點(diǎn)）l l功能高分子（特種）功能高分子（特種）l 派生領(lǐng)域（大分子的應(yīng)用派生領(lǐng)域（大分子的應(yīng)用）l高分子材料（通用）高分子材料（通用）l 分支學(xué)科互相聯(lián)系促進(jìn)發(fā)展，學(xué)科發(fā)展為分支學(xué)科互相聯(lián)系促進(jìn)發(fā)展，學(xué)科發(fā)展為基礎(chǔ)，材料研究為學(xué)科價(jià)值的體現(xiàn)及學(xué)科的基礎(chǔ)，材料研究為學(xué)科價(jià)值的體現(xiàn)及學(xué)科的動(dòng)力，彼此相輔相成。動(dòng)力，彼此相輔相成。高分子材料進(jìn)展l（二）各分支學(xué)科概況（二）各分支學(xué)科概況l1、高分子化學(xué)高分子

4、化學(xué)l（1）學(xué)科主要領(lǐng)域）學(xué)科主要領(lǐng)域ll 新反應(yīng)：配位聚合催化劑，自由基活性聚合，離子型聚合，電化學(xué)聚合，開(kāi)環(huán)移位配合，開(kāi)環(huán)聚合，乳液聚合，新催化劑；ll 新方法：插層聚合，微波聚合，螺桿本體聚合，泡沫懸浮聚合，光誘導(dǎo)表面改性、超支化，磨盤(pán)、超聲法聚合物改性；高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展ll 新聚合物：新聚合物：分子設(shè)計(jì)和共聚（超級(jí)聚烯烴、共聚丙烯），雜化聚合物，合成聚合物接枝生物分子，超支化，CO2共聚物，CO共聚物；ll 新結(jié)構(gòu)：新結(jié)構(gòu)：嵌段型納米結(jié)構(gòu)，微管結(jié)構(gòu)，均勻納米孔結(jié)構(gòu)，表面二維圖案結(jié)構(gòu)高分子材料進(jìn)展l2、高分子物理、高分子物理l（1）學(xué)科主要領(lǐng)域）學(xué)科主要領(lǐng)域ll 高分子溶液

5、鏈行為，鏈相互作用，凝膠，中分子溶劑；ll 高分子凝聚態(tài) 非晶態(tài)，液晶態(tài)，結(jié)晶態(tài)，各種相態(tài)結(jié)構(gòu)，單鏈；ll 亞穩(wěn)態(tài)研究 結(jié)構(gòu)、相態(tài)變化及規(guī)律，動(dòng)態(tài)高分子物理；高分子材料進(jìn)展研究研究高分子溶液是研究單個(gè)高分子鏈結(jié)構(gòu)的最佳方法應(yīng)用應(yīng)用粘合劑涂料溶液紡絲增塑共混高分子材料進(jìn)展TbTgTfTdTgTf高分子材料進(jìn)展ll 復(fù)雜流體復(fù)雜流體 結(jié)構(gòu)、序態(tài)及變化，非結(jié)構(gòu)、序態(tài)及變化，非線性粘彈性；線性粘彈性；ll 聚合物形態(tài)控制聚合物形態(tài)控制 微晶自增強(qiáng)，晶須微晶自增強(qiáng)，晶須共混復(fù)合；共混復(fù)合；新手段新手段 計(jì)算機(jī)方法，數(shù)學(xué)方法，計(jì)算機(jī)方法，數(shù)學(xué)方法，形態(tài)掃描電鏡；形態(tài)掃描電鏡；高分子材料進(jìn)展l3、高分子工程

6、高分子工程 l（1）學(xué)科主要領(lǐng)域）學(xué)科主要領(lǐng)域ll 螺桿剪切（成型流變學(xué)，工藝條件，可螺桿剪切（成型流變學(xué)，工藝條件，可視化及在線檢測(cè)）；視化及在線檢測(cè)）；ll 反應(yīng)加工（聚合后擠出，螺桿中反應(yīng)改反應(yīng)加工（聚合后擠出，螺桿中反應(yīng)改性）；性）；ll 力力化學(xué)加工改性（超聲波、磨盤(pán)）；化學(xué)加工改性（超聲波、磨盤(pán)）；ll 物理場(chǎng)加工（輻射交聯(lián)、微波反應(yīng)增物理場(chǎng)加工（輻射交聯(lián)、微波反應(yīng)增容）；容）；高分子材料進(jìn)展ll 振動(dòng)剪切原理及機(jī)械（降溫振動(dòng)剪切原理及機(jī)械（降溫30。C，正，正弦波式流線，含弦波式流線，含H鍵聚合物成型鍵聚合物成型,茂聚烯茂聚烯烴成型）；烴成型）；ll 控制形態(tài)成型（徑向補(bǔ)加注塑，

7、微晶控制形態(tài)成型（徑向補(bǔ)加注塑，微晶復(fù)合相擠出，晶須復(fù)合擠出）；復(fù)合相擠出，晶須復(fù)合擠出）；ll 新成型工藝（氣輔注塑，吹塑，納米新成型工藝（氣輔注塑，吹塑，納米纖維，纖維，Lyocell纖維）；纖維）；ll 交變剪切（振動(dòng)剪切）下流變及多相交變剪切（振動(dòng)剪切）下流變及多相體系的形態(tài)；體系的形態(tài)；ll 聚合工藝及設(shè)備（溶液聚合，乳液聚聚合工藝及設(shè)備（溶液聚合，乳液聚合，氣相聚合，淤漿聚合及設(shè)備）合，氣相聚合，淤漿聚合及設(shè)備）高分子材料進(jìn)展l4、功能高分子、功能高分子l（1）主要研究領(lǐng)域）主要研究領(lǐng)域ll 電子聚合物及信息材料（光、電、磁聚合電子聚合物及信息材料（光、電、磁聚合物，發(fā)光，激光及防

8、護(hù)，光電轉(zhuǎn)換，光信息物，發(fā)光，激光及防護(hù)，光電轉(zhuǎn)換，光信息存貯，光纖及光路傳輸，場(chǎng)效應(yīng)管，吸波隱存貯，光纖及光路傳輸，場(chǎng)效應(yīng)管，吸波隱身，微帶天線，非線性光學(xué)材料，磁電阻材身，微帶天線，非線性光學(xué)材料，磁電阻材料，防腐蝕，材料、器件及技術(shù)）；料，防腐蝕，材料、器件及技術(shù)）；ll 醫(yī)用材料（醫(yī)療、藥物緩釋、組織工程）；醫(yī)用材料（醫(yī)療、藥物緩釋、組織工程）；ll 其他（反應(yīng)分離膜，智能凝膠及新技術(shù)，其他（反應(yīng)分離膜，智能凝膠及新技術(shù)，相變貯能，電磁流變液，高分子催化劑，吸相變貯能，電磁流變液，高分子催化劑，吸附分離，固定微生物等）附分離，固定微生物等）高分子材料進(jìn)展l5、高分子材料、高分子材料l（

9、1）主要研究領(lǐng)域）主要研究領(lǐng)域ll 工程材料（聚烯烴材料及共聚物設(shè)工程材料（聚烯烴材料及共聚物設(shè)計(jì)）；計(jì)）；ll 復(fù)合材料（納米復(fù)合，環(huán)保型復(fù)合，復(fù)合材料（納米復(fù)合，環(huán)保型復(fù)合，插層復(fù)合）；插層復(fù)合）；ll 建筑材料（鋁塑管，地基注漿材料，建筑材料（鋁塑管，地基注漿材料，水泥減水劑，粉末涂料）；水泥減水劑，粉末涂料）；高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展ll 可環(huán)境降解材料（全淀粉，聚乳酸，可環(huán)境降解材料（全淀粉，聚乳酸，PHB、纖維素，、纖維素，CO2共聚物，降解菌，共聚物，降解菌，聚烯烴膜降解）；聚烯

10、烴膜降解）；ll 天然高分子改性材料（粘膠絲，全天然高分子改性材料（粘膠絲，全淀粉，秸桿資源淀粉，秸桿資源,纖維素可塑成型）纖維素可塑成型）ll 高性能樹(shù)脂（聚酰亞胺分子設(shè)計(jì)，高性能樹(shù)脂（聚酰亞胺分子設(shè)計(jì)，功能化，聚醚酮，雜環(huán)，聚苯，體型有功能化，聚醚酮，雜環(huán)，聚苯，體型有機(jī)硅）；機(jī)硅）；ll 雜化材料（有機(jī)雜化材料（有機(jī)無(wú)機(jī)雜化）；無(wú)機(jī)雜化）；ll 其他（保水化肥）其他（保水化肥）高分子材料進(jìn)展 一一.概念與分類(lèi)概念與分類(lèi) 生物材料（biomedical materials）包括生物醫(yī)學(xué)材料、生物模擬材料和仿生設(shè)計(jì)新材料。生物醫(yī)學(xué)材料是用于與生命系統(tǒng)接觸和發(fā)生相互作用的，并能對(duì)其細(xì)胞、組織和

11、器官進(jìn)行診斷治療、替換修復(fù)或誘導(dǎo)再生的一類(lèi)天然或人工合成的特殊功能材料。生物醫(yī)學(xué)材料包括金屬生物醫(yī)學(xué)材料、無(wú)機(jī)非金屬生物醫(yī)學(xué)材料和高分子生物醫(yī)學(xué)材料。高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展 生物醫(yī)學(xué)高分子材料也稱(chēng)醫(yī)用高分子（Biomedica1 Polymer）材料，它是一類(lèi)用于臨床醫(yī)學(xué)的高分子及其復(fù)合材料。高分子材料進(jìn)展Hip and knee total joint replacements are shown as illustrations on this skeleton.高分子材料進(jìn)展1.按來(lái)源分類(lèi)按來(lái)源分類(lèi)（1）天然醫(yī)用高分子材料 如膠原、明膠、絲蛋白、角質(zhì)蛋白、纖維素、粘多糖、甲殼素及其

12、衍生物等。（2）人工合成醫(yī)用高分子材料 如聚氨酯、硅橡膠、聚酯等。（3）天然生物組織與器官 包括：取自患者自體的組織 取自其他人的同種異體組織 來(lái)自其他動(dòng)物的異種同類(lèi)組織。高分子材料進(jìn)展 合成高分子生物醫(yī)學(xué)材料合成高分子生物醫(yī)學(xué)材料 有四種聚合物是專(zhuān)門(mén)為生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的：聚乙交酯（PGA）聚（丙交酯）（PLA）聚乙交酯-丙交酯（PGLA）聚-對(duì)-二氧雜環(huán)已酮（PDS）高分子材料進(jìn)展 有幾種已工業(yè)化生產(chǎn)的聚合物，雖不是專(zhuān)門(mén)為生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用而生產(chǎn)，但通過(guò)用專(zhuān)門(mén)的技術(shù)進(jìn)行加工后也可以制成供生物醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用的纖維、細(xì)絲、微孔材料和管狀材料。聚四氟乙烯（用做微孔織物和薄膜）聚丙烯（用做微孔薄膜和中空纖

13、維膜)聚丙烯腈（用做中空纖維膜）聚酰胺纖維 高分子材料進(jìn)展2.按材料與活體組織的相互作用關(guān)系分類(lèi)按材料與活體組織的相互作用關(guān)系分類(lèi) 生物惰性（bioinert）高分子材料 指在體內(nèi)不降解、不變性、不引起長(zhǎng)期組織反應(yīng)的生物醫(yī)學(xué)高分子材料，適合長(zhǎng)期植入體內(nèi)。生物活性（bioaciive）高分子材料 指植入高分子材料能夠與周?chē)M織發(fā)生相互作用，一般指有益的作用。生物吸收（bioabsorbable）高分子材料 在體內(nèi)逐漸降解，其降解產(chǎn)物被肌體吸收代謝。高分子材料進(jìn)展l(一）一）對(duì)醫(yī)用高分子材料本身性能的要求對(duì)醫(yī)用高分子材料本身性能的要求l1.耐生物老化性。耐生物老化性。對(duì)于長(zhǎng)期植入的醫(yī)用高分子材料，

14、生物穩(wěn)定性要好，但對(duì)于暫時(shí)植入的醫(yī)用高分子材料，則要求能夠在確定時(shí)間內(nèi)降解為無(wú)毒的單體或片斷，通過(guò)吸收、代謝過(guò)程排出體外。l2.物理和力學(xué)穩(wěn)定性。物理和力學(xué)穩(wěn)定性。針對(duì)不同的用途，在使用期內(nèi)醫(yī)用高分子材料的強(qiáng)度、彈性、尺寸穩(wěn)定性、耐曲撓疲勞性、耐磨性應(yīng)適當(dāng)。對(duì)于某些用途，還要求具有界面穩(wěn)定性。l3.易于加工成型。易于加工成型。l4.材料易得，價(jià)格適當(dāng)。材料易得，價(jià)格適當(dāng)。l5.便于消毒滅菌。便于消毒滅菌。高分子材料進(jìn)展l（二）對(duì)醫(yī)用高分子材料的人體效應(yīng)的要求（二）對(duì)醫(yī)用高分子材料的人體效應(yīng)的要求-生物相容性生物相容性l 生物相容性是描述生物醫(yī)用材料與生物體生物相容性是描述生物醫(yī)用材料與生物體相

15、互作用情況的概念。如果說(shuō)某種材料的生物相互作用情況的概念。如果說(shuō)某種材料的生物相容性好，是指這種材料能夠與肌體相互適應(yīng)，相容性好，是指這種材料能夠與肌體相互適應(yīng)，即材料對(duì)肌體沒(méi)有顯著或嚴(yán)重的不良反應(yīng)，肌即材料對(duì)肌體沒(méi)有顯著或嚴(yán)重的不良反應(yīng)，肌體也不引起材料性能的改變。體也不引起材料性能的改變。l 生物相容性生物相容性包括血液相容性、組織相容性包括血液相容性、組織相容性和生物降解吸收性。和生物降解吸收性。高分子材料進(jìn)展l1.1.血液相容性血液相容性 l 指材料與血液接觸時(shí)，不發(fā)生溶血或凝血。l2.2.組織相容性組織相容性 l 指材料與血液以外的生物組織接觸時(shí)，材料本身的性能滿(mǎn)足使用要求而對(duì)生物體

16、無(wú)刺激性、不使組織和細(xì)胞發(fā)生炎癥、壞死和功能下降，并能按照需要進(jìn)行增殖和代謝。高分子材料進(jìn)展l3 3生物降解吸收性生物降解吸收性l l 指材料在活體環(huán)境中可發(fā)生速度能控制的降解，并能被活體在一定時(shí)間內(nèi)自行吸收代謝或排泄。l 按照在生物體內(nèi)降解方式可分為水解型和酶解型兩種。高分子材料進(jìn)展l（三）具備效果顯示功能（三）具備效果顯示功能l 具有顯示其醫(yī)用效果的功能，即生具有顯示其醫(yī)用效果的功能，即生物功能性。物功能性。l 1.可檢查、診斷疾病l 2可輔助治療疾病l 3.可分別滿(mǎn)足各臟器對(duì)維持或延長(zhǎng)生命功能的性能要求l 4.具備支持活體、保護(hù)軟組織、腦和內(nèi)臟的功能等。l 5.具備可改變藥物吸收途徑，控

17、制藥物釋放速度、部位，并滿(mǎn)足疾病治療要求的功能。高分子材料進(jìn)展l（四）對(duì)醫(yī)用高分子材料生產(chǎn)與加工的要求（四）對(duì)醫(yī)用高分子材料生產(chǎn)與加工的要求l 要防止在醫(yī)用高分子材料生產(chǎn)、加工工要防止在醫(yī)用高分子材料生產(chǎn)、加工工程中引入對(duì)人體有害的物質(zhì)。程中引入對(duì)人體有害的物質(zhì)。l1.嚴(yán)格控制用于合成醫(yī)用高分子材料的原料的純度，不能代入有害雜質(zhì)，重金屬含量不能超標(biāo)。l2.醫(yī)用高分子材料的加工助劑必須是符合醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)。l3.對(duì)于體內(nèi)應(yīng)用的醫(yī)用高分子材料，生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)當(dāng)具有適宜的潔凈級(jí)別。高分子材料進(jìn)展（一）甲殼素類(lèi)纖維（一）甲殼素類(lèi)纖維 l1 1甲殼素的存在甲殼素的存在l 甲殼質(zhì)（chitin）又名幾丁質(zhì)、甲殼素、

18、殼多糖，廣泛存在于節(jié)足動(dòng)物（蜘蛛類(lèi)、甲殼類(lèi)）的翅膀或外殼及真菌和藻類(lèi)的細(xì)胞壁中。在自然界中，甲殼質(zhì)的年生物合成量約100億噸，是地球上除纖維素以外的第二大有機(jī)資源，是人類(lèi)可充分利用的巨大自然資源寶庫(kù)。高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展 甲殼素（原形）甲殼素（細(xì)片）甲殼素（細(xì)粉）高分子材料進(jìn)展2.甲殼素的研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀甲殼素的研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀 l 甲殼質(zhì)及其衍生物工業(yè)正在崛起，研究開(kāi)發(fā)正方興未艾。l 從20世紀(jì)80年代以來(lái)，美國(guó)和日本等國(guó)都已經(jīng)投入了大量人力、物力進(jìn)行這方面的開(kāi)發(fā)與研究。l 我國(guó)的甲殼質(zhì)資源極其豐富，而且曾是研究開(kāi)發(fā)甲殼質(zhì)制品較早的國(guó)家之一。早在1958年，就對(duì)甲殼質(zhì)的性能及生產(chǎn)進(jìn)行過(guò)研究，

19、并用于紡織染整上作上漿劑。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后期，甲殼質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用引起了一些科研院所的重視，并開(kāi)始了在醫(yī)療和保健等領(lǐng)域的研究與開(kāi)發(fā)。l 高分子材料進(jìn)展 甲殼質(zhì)縫合線 甲殼質(zhì)止血棉 甲殼質(zhì)敷料 高分子材料進(jìn)展l1)抗菌、殺菌作用 l 脫乙酰度為30和70的甲殼質(zhì)能提高宿主抗Sendai病毒及大腸桿菌感染能力。殼聚糖可抑制細(xì)菌、霉菌生長(zhǎng)。l2)抗腫瘤作用 l 甲殼質(zhì)可選擇性地凝聚白血病的L1210細(xì)胞，Ehrlich腹水癌C，對(duì)正常的紅血球骨髓細(xì)胞無(wú)影響。高分子材料進(jìn)展l3)促進(jìn)組織修復(fù)及止血作用 l 甲殼質(zhì)及其降解產(chǎn)物都帶有正電荷，可以從血清中分離出血小板因子-4，增加血清中H6水平，或促

20、進(jìn)血小板聚集或凝血素系統(tǒng)。作為止血?jiǎng)┯写龠M(jìn)傷口愈合、抑制傷口愈合纖維增生、并促進(jìn)組織生長(zhǎng)的功能，對(duì)燒、燙傷有獨(dú)特療效。l4)增強(qiáng)免疫力 l 殼聚糖能增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬作用和水解酶的活性，刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生淋巴因子，啟動(dòng)免疫系統(tǒng)，且不增加抗體的產(chǎn)生。l 此外，殼聚糖為天然抗酸劑，具中和胃酸、抗?jié)冏饔茫€可降低腎病患者血清膽固醇、尿素及肌酸水平。在醫(yī)藥、農(nóng)藥制劑開(kāi)發(fā)中作緩釋劑載體輔料，合成人工器官（人工皮膚、粘膜、腿、牙、骨）及骨固定棒材。高分子材料進(jìn)展OCH2OHOHNHCOCH3OCH2OHOHNHCOCH3OOCH2OHOHNH2OCH2OHOHNH2O OO O殼聚糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)殼聚糖的化學(xué)

21、結(jié)構(gòu) 高分子材料進(jìn)展l4.甲殼質(zhì)及殼聚糖的制備甲殼質(zhì)及殼聚糖的制備l以蝦蟹殼為原料，通過(guò)以下步驟制備：l 原料預(yù)處理 l 浸酸 l 堿煮l 氧化脫色 l還原l脫乙酰基 1.高分子材料進(jìn)展蝦、蟹殼漂洗、除砂脫鈣及無(wú)機(jī)組分脫蛋白質(zhì)及脂肪脫堿、漂白水洗、烘干 甲殼質(zhì)產(chǎn)品濃堿處理水洗、烘干殼聚糖粗產(chǎn)品提純 殼聚糖產(chǎn)品高分子材料進(jìn)展l5甲殼質(zhì)、殼聚糖及其衍生物的應(yīng)用甲殼質(zhì)、殼聚糖及其衍生物的應(yīng)用l （1）醫(yī)藥及醫(yī)療領(lǐng)域 l-生產(chǎn)藥物的原料l-藥用輔料 l-人工皮膚（醫(yī)用敷料）l-手術(shù)縫合線 -抗凝劑l-人工器官l-骨修復(fù)材料 l-接觸眼鏡材料高分子材料進(jìn)展l（2）化妝品領(lǐng)域（3）農(nóng)業(yè)領(lǐng)域l-作植物種子處

22、理劑 l-殺菌劑（4）其他 l 高分子材料進(jìn)展l甲殼素類(lèi)纖維紡絲原液的制備l甲殼素類(lèi)纖維的成型 l甲殼素類(lèi)纖維的后處理 高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展 斷裂強(qiáng)度品種 線密度/tex強(qiáng)度/cN.dtex-1伸長(zhǎng)/%打結(jié)強(qiáng)度/cN.dtex-1干強(qiáng)濕強(qiáng)干伸濕伸甲殼素纖維0.17-0.44 0.9 7-2.200.35-0.97 4-83-80.44-1.44殼聚糖纖維0.17-0.440.9 7-2.730.35-1.23 4-86-120.44-1.32 表:甲殼素和殼聚糖纖維的質(zhì)量指標(biāo) 7.7.甲殼素類(lèi)纖維的的結(jié)構(gòu)性能與應(yīng)用甲殼素類(lèi)纖維的的結(jié)構(gòu)性能與應(yīng)用高分子材料進(jìn)展l殼聚糖纖維的掃描電鏡照片殼

23、聚糖纖維的掃描電鏡照片 高分子材料進(jìn)展l 目前甲殼素纖維和殼聚糖纖維的斷裂強(qiáng)度較低，特別是濕強(qiáng)遠(yuǎn)低于干強(qiáng)，這使它們的加工和應(yīng)用受到一定的限制。l 我們制備的殼聚糖纖維經(jīng)中國(guó)紡織工業(yè)協(xié)會(huì)化纖產(chǎn)品檢測(cè)中心測(cè)試。線密度為2.01dtex，斷裂強(qiáng)度為2.02.5cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為9%左，達(dá)到國(guó)外同類(lèi)纖維先進(jìn)水平。高分子材料進(jìn)展l 針織制衣l甲殼素類(lèi)短纖維紡紗l 機(jī)織制衣l 甲殼素類(lèi)短纖維疏棉成網(wǎng)浸軋l烘干裁切包裝消毒醫(yī)用非織造布 高分子材料進(jìn)展甲殼質(zhì)口罩甲殼質(zhì)五指襪甲殼質(zhì)內(nèi)褲高分子材料進(jìn)展l 目前國(guó)外的甲殼素類(lèi)纖維主要用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，特別是日本和美國(guó)利用甲殼素及其衍生物制成可吸收醫(yī)用縫合線

24、和醫(yī)用敷料。l 近年日本開(kāi)發(fā)了服裝用的甲殼素/纖維素共混纖維蟹鱉綸，該纖維具有抗菌、防霉、去臭、吸濕、保溫柔軟、染色性好等優(yōu)點(diǎn)，已引起纖維工作者的高度重視。l 高分子材料進(jìn)展1 1聚乳酸的原料聚乳酸的原料 聚乳酸（PLA）是以乳酸為基本原料制得的。所有碳水化合物富集的物質(zhì)，例如糧食、有機(jī)廢棄物（如玉米芯或其它農(nóng)作物的根、莖、葉、皮，城市有機(jī)廢物，工業(yè)下腳等）都是乳酸生產(chǎn)的原料。我國(guó)發(fā)酵乳酸工業(yè)主要采用玉米、大米、薯干粉等為發(fā)酵原料。乳 酸 菌35 452OHC6H12O6CH3CHCOOH高分子材料進(jìn)展 其是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的羥基羧酸，又名-羥基丙酸、2-羥基丙酸。分子中有一個(gè)不對(duì)稱(chēng)碳原子，所以有

25、D-型和L-型兩種對(duì)映體。L-乳酸的旋光性呈左旋，D乳酸的旋光性呈右旋，DL-乳酸都外消旋體，旋光性為零。l乳酸的結(jié)構(gòu)乳酸的結(jié)構(gòu)高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展2 2聚乳酸的合成聚乳酸的合成 l 聚乳酸的合成方法通常有兩種，即丙交酯（乳酸的環(huán)狀二聚體）的開(kāi)環(huán)聚合和乳酸的直接聚合。l 利用乳酸直接縮聚制備PLA生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，但得到的聚合物分子量低，且 所得聚合物分子量分布較寬，其力學(xué)性能、降解性能等不能滿(mǎn)足生物醫(yī)學(xué)的需要。l 聚乳酸及其共聚物的最大問(wèn)題是價(jià)格相當(dāng)高。分子量超過(guò)100000的聚乳酸通常由價(jià)格很貴的丙交酯聚合制得，因此其在塑料和纖維方面的應(yīng)用受到限制。高分子材料進(jìn)展丙交酯開(kāi)環(huán)聚合:乳酸直

26、接聚合：高分子材料進(jìn)展l 最近，國(guó)外正嘗試用生物合成法制取聚乳酸，即培養(yǎng)、篩選合適的微生物，在體內(nèi)直接合成聚乳酸，并通過(guò)一定的方法提取聚乳酸。該法可達(dá)到清潔生產(chǎn)，同時(shí)可進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品的各種性能指標(biāo)，擴(kuò)大市場(chǎng)應(yīng)用范圍。l 由于聚乳酸均聚物為疏水性物質(zhì)，降解周期不易控制，因此聚乳酸共聚物的合成成了近年來(lái)醫(yī)用生物降解性高分子材料的研究熱點(diǎn)之一。高分子材料進(jìn)展3 3聚乳酸的結(jié)構(gòu)與性能聚乳酸的結(jié)構(gòu)與性能 聚乳酸也稱(chēng)為聚丙交酯，是一種線型聚酯類(lèi)高分子。由于原料乳酸是光活性物質(zhì)，有D型和L型兩種光學(xué)結(jié)構(gòu)體，因此聚乳酸亦有聚D-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚D，L-乳酸（PDLLA

27、）之分。高分子材料進(jìn)展 PLA的基本性能 PLA類(lèi)型PDLAPLLAPDLLA固體結(jié)構(gòu)結(jié)晶性結(jié)晶性非結(jié)晶性熔點(diǎn)/0C180180 Tg/0C 56 熱分解溫度/0C200200180200拉伸率/%20302030 斷裂強(qiáng)度/g.d-14.05.05.06.0 水解性（370C生理鹽水中強(qiáng)度減半時(shí)間）46個(gè)月46個(gè)月23個(gè)月高分子材料進(jìn)展l 聚乳酸可發(fā)生水解反應(yīng)。降解速度與其分子量和結(jié)晶度有關(guān)。l 降解首先發(fā)生在聚合物無(wú)定型區(qū)，材料的外形和質(zhì)量無(wú)明顯變化。l 隨后，結(jié)晶區(qū)大分子開(kāi)始降解，水解反應(yīng)自動(dòng)加速，結(jié)晶區(qū)完全消失，材料明顯失重和溶解直至完全消失。l l 聚乳酸制成的塑料和纖維，廢棄在自然

28、界中能在六個(gè)月內(nèi)被常見(jiàn)的微生物完全分解而消失。高分子材料進(jìn)展l 聚乳酸水解的中間產(chǎn)物為乳酸，它是體內(nèi)糖的正常代謝產(chǎn)物，可參與體內(nèi)生化代謝，最終生成無(wú)害的小分子水和二氧化碳。l 故聚乳酸無(wú)毒、無(wú)刺激性、體內(nèi)可吸收，具良好的生物相容性。l 而且其降解產(chǎn)物二氧化碳和水通過(guò)光合作用又可變成淀粉，這樣可在自然界中循環(huán)。因此，被公認(rèn)為是一種優(yōu)異的“綠色”聚合物，具有可持續(xù)發(fā)展的廣闊使用前景。高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展4聚乳酸纖維的制備技術(shù)聚乳酸纖維的制備技術(shù) 聚乳酸及其共聚物的紡絲可采用溶液紡絲和熔融紡絲來(lái)實(shí)現(xiàn)。聚乳酸的溶液紡絲主要采用干紡-熱拉伸工藝。通過(guò)干紡制得的纖維的機(jī)械性能要優(yōu)于熔紡纖維。但熔紡

29、同溶液紡絲相比具有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)，成為聚乳酸紡絲成形加工的主流。高分子材料進(jìn)展l 我們對(duì)紡絲條件對(duì)聚乳酸的可紡性和初生纖維結(jié)構(gòu)性能的影響進(jìn)行了較詳細(xì)的研究。發(fā)現(xiàn)PLA的紡絲溫度窗口很窄。溫度過(guò)低（207.5）會(huì)產(chǎn)生毛絲嚴(yán)重、生頭困難的現(xiàn)象；過(guò)高（215），制得的初生纖維不能進(jìn)行拉伸。高分子材料進(jìn)展纖維品種Tm()Tg()密度(g/cm3)抗張強(qiáng)度（cN/dtex）模量（cN/dtex）PLA170571.273-540-60PET256691.383-890-100 5.5.聚聚乳酸纖維的性能與應(yīng)用乳酸纖維的性能與應(yīng)用 表 聚乳酸纖維的物理性能 高分子材料進(jìn)展領(lǐng)域舉例服裝運(yùn)動(dòng)服、制服、內(nèi)衣、汗衫

30、等建筑材料種植業(yè)用網(wǎng)和無(wú)紡織物、地面覆蓋增強(qiáng)材料、催熟膜、沙袋等農(nóng)業(yè)、林業(yè)用材料防雜草袋和網(wǎng)、奶酪包布、綁帶、種子袋、農(nóng)用化學(xué)品和化肥袋漁業(yè)用材料魚(yú)網(wǎng)、海帶養(yǎng)殖網(wǎng)、魚(yú)線造紙業(yè)用材料包裝材料家用制品普通用具、室外休閑用具衛(wèi)生醫(yī)療制品尿布、個(gè)人衛(wèi)生用品、手術(shù)縫合線、衛(wèi)生紗布和海綿 表 聚乳酸纖維的應(yīng)用 高分子材料進(jìn)展 在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已在以下四個(gè)方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景。l外科手術(shù)縫線外科手術(shù)縫線 l PLA及其共聚物由于具有生物降解性和體內(nèi)可吸收性，用作外科手術(shù)縫線能夠促進(jìn)傷口愈合并隨后降解吸收。l 具有較強(qiáng)的初始抗張強(qiáng)度和與傷口愈合時(shí)間相吻合的降解速率。1)高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展l骨內(nèi)固定

31、裝置骨內(nèi)固定裝置 PLA纖維可用來(lái)增強(qiáng)PLA，大幅度提高固定材料的初始強(qiáng)度。l組織工程材料組織工程材料 以PLA纖維為原料可以編織或組織工程支架，通過(guò)對(duì)支架微環(huán)境的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和功能的控制，從而開(kāi)發(fā)可移植組織和部件或體外裝置，以達(dá)到可修復(fù)和重建缺失功能的目的。l牙周再生片牙周再生片 牙周片是一種引導(dǎo)性組織再生器具，即采用膜狀物作為屏障，阻控齦組織與根面的接觸，騰出空間供骨膜韌帶及（或）齒槽骨的原有細(xì)胞生長(zhǎng)，達(dá)到牙周病痊愈的效果。以PLA纖維為原料可以編織為人體吸收的牙周再生片。l神經(jīng)導(dǎo)管神經(jīng)導(dǎo)管高分子材料進(jìn)展l其他其他 由于PLA纖維具有很好的力學(xué)性能和生物可降解性，因此用作尿布、繃帶

32、和用即棄工作服等，其廢棄物埋入土壤后可在6個(gè)月內(nèi)被分解掉。高分子材料進(jìn)展l（三）其它醫(yī)學(xué)纖維（三）其它醫(yī)學(xué)纖維l1海藻酸纖維海藻酸纖維l海藻酸是從海藻植物中提煉的多糖物質(zhì)。其化學(xué)結(jié)構(gòu)為C-為羧基的D-甘露糖醛酸和L-葡萄糖酸、-，結(jié)合的共聚物。l 海藻酸纖維可由濕法紡絲制備，將由海藻酸鈉堿性濃溶液經(jīng)過(guò)噴絲板擠出后送入含鈣離子的酸性凝固浴中，海藻酸鈉與鈣離子發(fā)生離子交換，即形成不溶于水的海藻酸鈣纖維，其缺點(diǎn)是斷裂強(qiáng)度較低。l當(dāng)海藻酸鈣纖維用于傷口接觸層時(shí)，它與傷口之間相互作用，會(huì)產(chǎn)生海藻酸鈉、海藻酸鈣凝膠。這種凝膠是親水性的，可使氧氣通過(guò)而細(xì)菌不能通過(guò)，并促進(jìn)新組織的生成，因此是醫(yī)用敷料的理想原

33、料。l 高分子材料進(jìn)展l2聚乙交酯纖維聚乙交酯纖維l 聚乙交酯是由羥乙酸為單體，通過(guò)其二聚體的開(kāi)環(huán)體聚合而成的。與PLA一樣，它也可以制成復(fù)絲，然后編織成手術(shù)縫合線。這種縫合線的強(qiáng)度大于腸衣線，而且與普通腸衣線相比，其炎癥反應(yīng)也少得多。它在活組織內(nèi)大約在1018周被吸收，其吸收周期比PGLA縫合線長(zhǎng)，但其強(qiáng)度保持情況比PGLA縫合線差。早在20世紀(jì)60年代，它就以“Dexon”的商品名投放市場(chǎng)。l 高分子材料進(jìn)展l3聚聚-羥基丁酸酯及其共聚物羥基丁酸酯及其共聚物l 聚-羥基丁酸酯（PHB）是一種微生物合成的聚酯。PHB及其共聚物通稱(chēng)為聚羥基脂肪酸酯（PHA），是將糖類(lèi)喂入細(xì)菌培養(yǎng)產(chǎn)生的。PHA

34、存在于細(xì)胞內(nèi)，通過(guò)萃取取出，PHA重量可占細(xì)菌重的90%。l PHB和PHA具有生物降解性，主要發(fā)生酶降解反應(yīng)，在其它條件下，降解速度很慢或步降解。l PHB和PHA已用在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)和日常生活用品上。在醫(yī)療領(lǐng)域可作中長(zhǎng)期降解用的手術(shù)縫合線、骨釘、棒、板、醫(yī)用敷料、長(zhǎng)效藥物的控制釋放載體。l 與PLA一樣，PHB和PHA可通過(guò)熔體紡絲制成長(zhǎng)絲，然后編織成手術(shù)縫合線。l 高分子材料進(jìn)展l4聚已內(nèi)酯纖維聚已內(nèi)酯纖維l 聚已內(nèi)酯（PCL）是一種半結(jié)晶性聚合物，其熔點(diǎn)為59640C，玻璃化溫度為-600C。其結(jié)構(gòu)重復(fù)單元上有五個(gè)非極性亞甲基和一個(gè)極性酯基，這樣的結(jié)構(gòu)使得PCL具有很好的柔韌性和加工性，其

35、力學(xué)性能與聚烯烴相似。這種材料具有很好的生物相容性和生物降解性。l PCL可紡制成長(zhǎng)絲，然后編織成手術(shù)縫合線，降解時(shí)間在2年左右，常通過(guò)共聚改性而加快其生物吸收速率。l 高分子材料進(jìn)展l(一一)甲殼質(zhì)殼聚糖甲殼質(zhì)殼聚糖l1.甲殼質(zhì)殼聚糖纖維上海市科技發(fā)展基金重大科技項(xiàng)目（3項(xiàng)，19891998）上?？萍歼M(jìn)步三等獎(jiǎng)（1997）國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利（2項(xiàng)，專(zhuān)利號(hào)ZL94116666.X、CN1149093A）實(shí)用新型專(zhuān)利（3項(xiàng)，抗菌襪、抗菌褲、文胸,2001）1998年開(kāi)發(fā)了強(qiáng)度符合服裝用的甲殼質(zhì)纖維，2000開(kāi)發(fā)了甲殼質(zhì)/纖維素共混纖維并批量投放市場(chǎng)，該纖維具有抗菌、防霉、去臭、吸濕、保濕、柔軟、染色性

36、好等優(yōu)點(diǎn),制成的抗菌襪、抗菌褲、嬰兒袍、文胸等經(jīng)醫(yī)院臨床應(yīng)用，證實(shí)它們具有良好的抑菌性能。純紡者抑菌率達(dá)99%以上；混紡者抑菌率達(dá)75%左右，具有良好的保健功能。這是由于殼聚糖分子結(jié)構(gòu)上有獨(dú)特的活性基團(tuán)，對(duì)大腸桿菌、金色葡萄球菌、白念珠菌等具有抑制作用。高分子材料進(jìn)展 表 殼聚糖纖維及純紡織物的抑菌檢驗(yàn)結(jié)果 株振搖1小時(shí)抑菌率（）振蕩0小時(shí)菌落數(shù)（cfu/ml）大腸桿菌（8099）金黃色葡萄球菌（ATCC 6538）白色念珠球菌（ATCC 10231）99.8999.8799.772.71052.9052.9105注：對(duì)照纖維抑菌率5 高分子材料進(jìn)展l2.甲殼質(zhì)醫(yī)用敷料甲殼質(zhì)醫(yī)用敷料l 我們研

37、制的甲殼質(zhì)醫(yī)用敷料，經(jīng)上海二軍大附屬長(zhǎng)海醫(yī)院、瑞金醫(yī)院、中山醫(yī)院等臨床應(yīng)用，證明具有刺激新皮膚生成、加快愈合速率、減少疼痛等功能，對(duì)治愈燒傷、燙傷、褥瘡、體表潰瘍等有著獨(dú)特的療效。已取得生產(chǎn)許可證和衛(wèi)生許可證,并進(jìn)入上海市醫(yī)保范圍。l3.甲殼質(zhì)護(hù)創(chuàng)貼l4.甲殼質(zhì)可吸收縫合線l5.香煙過(guò)濾嘴上?？萍及l(fā)展基金（20012002）l6.放射性種子導(dǎo)管l7.牙周再生片高分子材料進(jìn)展l(二二)PGLAl1.PGLA可吸收縫合線可吸收縫合線l 我們于1996年初開(kāi)始研制PGLA可吸收縫線。經(jīng)國(guó)家醫(yī)藥管理局醫(yī)用高分子質(zhì)量檢測(cè)中心檢測(cè)證明：無(wú)菌，無(wú)熱原反應(yīng)，溶血率小于5%，細(xì)胞毒性反應(yīng)不大于1級(jí)，無(wú)數(shù)敏反應(yīng)，

38、皮內(nèi)數(shù)2級(jí)反應(yīng)指數(shù)不大于0.4，Amex試驗(yàn)為陰性，植入試驗(yàn)無(wú)異常病理改變其它理化指標(biāo)如重金屬含量，抗張強(qiáng)度，降解率等均符合企標(biāo)Q/IVBG011999的規(guī)定要求。該縫線經(jīng)臨床試驗(yàn)，產(chǎn)品強(qiáng)度高，生物相容性好，降解吸收周期為60天左右，病人使用后不需拆線。上海市科技發(fā)展基金（19961998）國(guó)家科技部中小企業(yè)科技創(chuàng)新基金（20012003）上海市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)（2002）上海市科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（1998）國(guó)家醫(yī)藥管理總局產(chǎn)品注冊(cè)證（2002.8準(zhǔn)字號(hào)）高分子材料進(jìn)展l2.PGLA牙周再生片牙周再生片l 根據(jù)口腔科臨床醫(yī)生的需求，我們研制成PGLA牙周再生片。該產(chǎn)品已達(dá)國(guó)際九十年代末水平，屬?lài)?guó)內(nèi)

39、首創(chuàng)。上海市種子基金（2001-2003）l3.PGLA神經(jīng)導(dǎo)管神經(jīng)導(dǎo)管上海市科委重大科技項(xiàng)目（20022004）l空管道l噴涂神經(jīng)生長(zhǎng)因子l等離子體處理l中間加導(dǎo)線高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展謝 謝 各 位高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展 材料科學(xué)材料科學(xué)：集中于認(rèn)識(shí)材料的本質(zhì)，提出有關(guān)的理論和描述，說(shuō)明材料結(jié)構(gòu)是如何與其成分、性能及行為相聯(lián)系的。材料工程材料工程：瞄準(zhǔn)基礎(chǔ)科學(xué)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的綜合和運(yùn)用，以便發(fā)展、制備、改善和使用材料，滿(mǎn)足具體需要。二者之間很難劃出明確的界線，主要區(qū)別在于著眼點(diǎn)的不同或者說(shuō)各自強(qiáng)調(diào)的中心不同。高分子材料進(jìn)展l l l l l l l l 高分子材料進(jìn)展高分子材料進(jìn)展