生物降解高分子材料
肖群
（东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨 150040）
摘要：高分子材料在日常生活中的使用量越来越大．然而高分子材料给人们生活带来便利、改善生活品质的同时，其使用后的大量塑料废弃物也与日俱增。给人类赖以生存的环境造成了不可忽视的负面影响。本文简要介绍生物降解高分子材料的定义、降解机理及影响因素的基础上，较为全面的阐述了当前生物降解高分子材料的应用领域。
关键词：生物降解，医用生物材料，
1 前言
聚合物工业蓬勃发展的同时也导致了环境污染的加剧，引起了人们对聚合物废料处理的关注。目前全世界每年生产塑料约1．2亿吨．用后废弃的大约占生产量的50％～60％。废塑料的处理以掩埋和焚烧为主，但这两种处理方法会产生新的有害物质。对此，一些国家实行了3R工程，即减少使用、重复使用和回收循环。但对一些回收困难、不宜回收或需要追加很大能量才能回收的领域(如食品包装、卫生用品)，实施3R工程很困难，而如果使用生物降解材料则十分有利[1]。
2生物降解高分子材料定义降解机理
2．1生物降解高分子定义
根据美国ASTM定义生物降解高分子材料是指在一定的条件下．一定的时间内能被细菌、霉菌、藻类等微生物降解的高分子材料[2，3,4]。真正的生物降解高分子在有水存在的环境下，能被酶或微生物水解降解，从而高分子主链断裂，分子量
逐渐变小，以致最终成为单体或代谢成CO
2和H
2
O[5]。
2.2生物降解高分子材料的降解机理
生物降解机理和光一生物降解机理．完全生物降解机理大致有三种途径：①生物物理作用：由于生物细胞增长而使聚合物组分水解，电离质子化而发生机械性的毁坏．分裂成低聚物碎片：②生物化学作用：微生物对聚合物作用而产生新
物质(CH
4、C0
2
和H
2
0)：③酶直接作用：被微生物侵蚀部分导致材料分裂或氧化崩
裂。而光一生物降解机理则是材料中的淀粉等生物降解剂首先被生物降解，增大表面／体积比，同时，日光、热、氧引发光敏剂等使高聚物生成含氧化物，并氧化断裂．分子量下降到能被微生物消化的水平。进一步研究发现．不同的生物降解高分子材料的生物降解性与其结构有很大关系，包括化学结构、物理结构、表面结构等。
对不同种类的生物降解材料而言．它们降解机理的不同决定了它们具有不同的性质。天然降解高分子材料．其本身来源于生物体，能保证足够的细胞及组织亲和性．降解周期一般较短．最终降解产物为多糖或氨基酸．容易被机体吸收．但是这种材料力学性能差。难于满足组织构建的速度要求，应用时需要进行改性。化学合成的生物降解材料的组成、结构和降解行为更易于控制。比如降解速度和强度可调．易构建高孔隙率三维支架．但材料本身对细胞亲和力弱．往往需要引入适量能促进细胞黏附和增值的活性基团、生长因子或黏附因子等。[6]
3生物降解高分子材料的种类及降解过程
3.1生物降解高分子材料的种类
根据降解机理和破坏形式可将生物降解高分子分为完全生物降解高分子和生物破坏高分子两种：①完全生物降解高分子：指在微生物作用下，在一定时间内完全分解为CO：和H20的化合物。②生物破坏性(或称崩解)高分子：指在微生物的作用下高分子仅能被分解为散乱的碎片。
根据生产方法。又可分为以下3种。
(1)微生物生产高分子。通过微生物发酵获得高分子材料．较有代表的如英国ICI公司开发的3一羟基丁酸和3一羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)及其衍生物(商品名为Biop01)和日本东京工业大学开发的聚羟基丁酸酯(PHB)。这类产品具有较高的生物降解性．但价格昂贵，目前只在高档消费品中应用。
(2)合成高分子材料。如已成为研究开发热点的聚乙烯醇和主要活跃在医疗领域的聚乳酸(PLA)等，另外还有美国Union Carbide公司以聚己内酯(PCL)为原料开发的商品名为“Tone”的产品(售价在4．4美ff．／kg左右)。
(3)天然高分子材料。生物降解材料的研究和开发在很大程度上取决于天然原料的利用。因为人们已非常清楚地认识到天然原料基本上能在自然界降解而且以其为原料的合成材料通常也会生物降解。如纤维素、淀粉、蛋白质、甲壳素、木质素、单宁和树皮等原料合成的塑料，都是很好的生物降解化合物。在一些发达国家，已达到一定的开发利用水平，特别是通过化学修饰和共聚等方法对这些高分子进行改性，可以合成许多有用的环境可降解高分子材料。添加剂型生物降解塑料是指将生物可降解成分以添加剂的形式加到原料中而制成的塑料。如普通的PE、PP、PS中添加淀粉或淀粉衍生物的塑料。这类产品虽然在技术和应用上还存在一些问题。但其价格相对低廉。
3．2 生物降解的过程
生物降解过程主要分为3个阶段：(1)高分子材料的表面被微生物黏附．微生物黏附表面的方式受高分子材料表面张力、表面结构、多孔性、温度和湿度等环境的影响。(2)微生物在高分子材料表面上所分泌的酶作用下，通过水解和氧化等反应将高分子断裂成低相对分子质量的碎片。(3)微生物吸收或消耗低相对
分子质量的碎片，一般相对分子质量低于500，经过代谢最终形成C0
2、H
2
0及生
物量。
4生物降解高分子的应用
4.1 聚合物超细纤维组织工程支架
组织缺损和创伤修复的研究和发展与生物材料同步。在上世纪60年代中期。合成性纤维开始用于烧伤治疗的人工皮肤。在70年代致力于对植入物的人工表面处理．避免引起血液凝集。如在材料表面引入肝素复合物涂层等。1987年提出了“组织工程”的概念．为修复病损的组织和器官提供了一种新的治疗途径，它是建立在细胞培养、天然材料提纯、人工材料合成、移植技术等基础上的一门学科．其中支架材料起着支撑细胞生长、引导组织再生、控制组织结构和释放生物活性冈子等作用．是决定其成败的关键因素之一。具有良好生物相容性的可生物降解高分子合成材料经过适宜的制备T艺。构建具有仿细胞外基质结构、适当力学强度、生物活性物质载体功能的组织工程支架，逐渐成为新的研究热点。制备三维多孔支架的方法有纤维粘接法、相分离法、气体发泡法、溶液浇注2沥滤法、同体自由成型法、颗粒烧结法等。聚合物纳米纤维的一个独特性能是它与生物天然的细胞外基质结构类似。纤维间结合较弱，即使较小的孔细胞也可进入，
从而提高了支架材料的细胞渗透性。细胞进入后可调节其生长空间，尺寸比细胞小的纤维可与细胞产生较强的相瓦作用，同时细胞沿纤维走向有一定的趋向性。目前相分离法、自组装法、模板法和静电纺丝法町用于构建超细纤维组织工程支架。‘聚乳酸及其共聚物等的电纺超细纤维制成三维多孔材料已尝试作为细胞生长和组织形成的骨架．但目前主要是探讨纤维的组成、直径及表观形貌对细胞粘附及生长行为的影响。
4.2医学领域
生物降解高分子材料在生物医学领域具有十分重要的应用，它的主要应用表现在以下几方面：
4.2.1 药物控制释放载体
这是当今医用高分子研究中最热门的领域之一。缓释系统是指药物能在指定时间内按预定的速度释放到指定的部位。它可控制药物在体内的释放速率，使药物在体内能够保持有效浓度，减小或消除副作用，特别是在植入或附于病区时，则更能显示其优越性[16]。生物降解高分子材料与不可降解的聚合物．药物缓释体系相比，它们主要具有3大优点：①缓释速率主要南载体的降解速率控制，对药物性质的依赖较小，药物包裹量和几何形状等参数的选择范围更广。②释放速率更为稳定。在理想的情况下，释放速率可维持恒定，达到零级释放动力学模式。
③更适于不稳定药物的释放要求[17]。用作药物载体的材料可以是非生物降解性材料，也可以是生物可降解性材料，不同性质的药物载体具有不同的药物释放行为[18]。由于一般高分子作为药物载体时随着载体中药含量的减少，药物的释放速率亦减小，因此无法保持药物的恒量释放。而生物可降解性高分子材料用作药物控制释放载体时，虽然药物释放速率同样会随着药物在载体中的浓度下降而下降，但由于随着药物载体逐渐降解，药物载体结构逐渐变得疏松，导致药物在载体中扩散、溶解及释放的阻力减小，结果可加快药物的释放速率。当正好与由含药量减少所引起的释药速率的减少相一致时，就可实现药物的长期恒量释放。此外，当用生物降解高分子材料作为载体的长效药物植入体内，在药物释放完了后也不需要再经手术将其取出，这可减少用药者的痛苦和麻烦。目前作为药物载体被广泛研究的生物降解性高分子有聚磷酸酯、聚酯、聚酸酐、聚磷腈、聚碳酸酯类高分子聚合物。聚磷酸酯是一种生物相容性好、结构较易进行修饰和功能化的生物降解高分子，早在20世纪80年代，Penczek等就提出了聚磷酸酯作为药物缓释载体的研究。李晓玺1201等利用醋酸酯淀粉作为药物释放的载体。此外还有海藻酸盐、甲壳素、纤维素衍生物等天然高聚物。
4.2.2外科手术缝合线
生物降解性手术缝合线既可缝合伤口，又可在伤口愈合后自动降解，不需再拆除，所以发展越来越快。如用生物可吸收的聚乳酸、胶原蛋白制成的手术缝合线，可免除手术后再拆线的痛苦和麻烦。用聚乳酸制成的骨钉、骨I古I定板，可在骨折痊愈后不需再行手术取出，从而可大大减轻病人的痛苦。最初采用的生物吸收性缝合线是肠线，存在机械强度损失快，处理不方便，必须用湿的缝合线缝合伤口，易引起组织发炎，分解速率过快等缺点。后来改用聚乙交酯(PGA)、聚三．乳酸类(PLLA)及其共聚物制成的复丝，目前已商业化。再后来又研制了更柔软的、低模量的聚葡糖酸酪。另外，三一乳酸和己内酯的共聚物(CL．LA)是生物吸收性的弹性材料，在临床上的应用也已开始研究。同时研究发现用甲壳素制成的缝合线无毒，机械性能良好，易打结，在胆汁、胰液中拉力强度的延续性比聚乙交酯纤维好，在使用初始的1～l 5天强度很好，而此后强度迅速下降，有利于
生物体的迅速吸收。Goosen的研究表明，甲壳素缝合线对消化酶、感染组织及尿液等耐受性比肠线和PGA线要好。侯春林口知等进行的动物体内试验也充分表明了甲壳素缝合线的性能明显优于肠线。聚乳酸及其共聚物作为外科手术缝合线时，因其具有在伤口愈合能自动降解并吸收，术后无需拆除缝合线，17．其具有较强的万方数据陈志祥等·生物降解高分子材料在医药领域中的应用抗张强度，能有效地控制聚合物的降解速率，随着伤口的愈合,缝线自动缓慢降解等优点。所以，一经问世，立即受到医生们的青睐，目前已广泛用于各种手术。此外，聚酰胺酸酐具有良好的力学性能和热性能，也可用于外科缝合线[15]。
4.2.3组织工程材料
组织l：程学是近l 0年来新兴的一门交叉科学，它是应用程学的原理和方法来了解正常和病理的哺乳类组织结构一功能关系，以及研制生物代用品以恢复、维持或改善其功能的一门科学口。组织程等技术的创立标志着生物医学材料科学的发展进入了一个崭新的阶段。组织工程的核心是建立南细胞和生物材料所构成的夏维复合体，其中由生物材料所构成的细胞支架的作用是为细胞增殖提供空间，使细胞按照生物材料支架的构形分化、增殖，最终成为所要求的组织或器官。因此，细胞支架不但应使细胞能进行气体交换、排除代谢废物，同时还能为细胞增殖提供营养物质[16]。组织引导再生(guided tissue regeneration，GTR)是近几年发展起来的一项促进组织再生性愈合的新理论及新技术，医用组织引导再生材料的研究是国内外生物材料研究的热点之一。我们所期待的降解材料是先选择性地引导组织再生，当这一过程完成时，材料完全降解或被组织吸收。据Flei sher、Magnusson、Blumenthal等的研究报道[15]，乳酸与乙交酯共聚物膜、聚乳酸膜和胶原膜等是一类较理想的GTR材料。孙毅等报道聚吡咯在神经组织、皮肤、肝脏、肾上腺、骨和血管中都有广泛的应用。此外，聚乙交酯(PGA)、聚乳酸(PLA)及乳酸与乙交酯的共聚物(PLGA)用于组织工程进行肝的再生，具有很好的生物适应性。
4.3农业方面
生物降解高分子材料的第二大应用领域是农业。我国是农业大国．每年农用薄膜、地膜、农副产品保鲜膜、育秧钵及化肥包装袋等用量很大。普通农用薄膜难回收，在自然环境中不易降解，不仅污染环境．而且残弃的塑料膜在土壤巾逐步积累。会使土壤透气性降低．阻碍农作物根系发育和对水分、养分的吸收，导致农作物减产。生物降解高分子材料可在适当的条件下经有机降解过程成为混合肥料。或与有机废物混合堆肥。特别是用甲壳素／壳聚糖制备的生物降解高分子材料或含有甲壳素，壳聚糖的生物降解高分子材料，其降解产物不但有利于植物生长，还可改良土壤环境。现在开发使用的可生物降解农用地膜可在田里自动降解．变成动、植物可吸收的营养物质，这样不但减轻了环境污染．还有益于植物的生长．达到循环利用的目的。除此之外。农用生物降解高分子材料开发的丰要产品还有育苗钵、肥料袋、堆肥袋等。
5可生物降解聚合物的研究和应用展望
在可生物降解聚合物合成方面，旨在赋予聚合物组成、结构、分子量等物理特征、降解行为和降解速度的町调性。在功能性可生物降解聚合物方面。提高对环境刺激的快速响应性、灵敏性和可准确同复性。并拓展在生物医用领域的应用将是研究重点。在生物活性大分子控释体系方面．生物活性大分子的高级、甚至一级结构在制备和释放过程中受到物理、机械、化学等因素的作用产生了不可逆的变化。除控制药物释放靶区、释放量及速率外．保持蛋白和多肽药物在制剂制
备、释放过程中的生物活性仍然是需要解决的关键fbj题。在组织工程支架材料方面．研究如何在可生物降解聚合物支架上引入生物学、化学、物理学和力学信号。并在不同时期通过一种或多种信号的协同作用．诱导多细胞定位分布、定向分化和协调扩增。确保其沿预定的途径扩增、分化并最终形成特定的组织。在可生物降解聚合物产业化方面。一是建立快速、简便的生物降解性的评价方法．能反映聚合物在自然界中生物降解的实际情况；二是进一步研究可生物降解聚合物的分解速率、分解彻底性、降解过程和机理．开发可控制降解速率的技术：三是通过结构和组成优化、加工技术及形态结构控制等，开发调控材料性能新手段；四是为了提高与其他聚合物的竞争力．必须研究和开发具有自主知识产权的新方法、新工艺和新技术．简化合成路线．降低生产成本，从而参与国际竞争。
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四川工业学院学报 Journa l of S ich ua n Uni vers ity o f Sc ience and Tec hnolog y 文章编号:1000-5722(2003)增刊-0145-03 收到日期:2003-03-22 基金项目:中国石油天然气集团公司中青年创新基金项目(部(基)349):四川工业学院人才引进项目(0225964) 作者简介:王周玉(1977-),女,四川省彭州市人,西华大学生物工程系助教,硕士,主要从事高聚物的合成、改性性质及其应用的研究。 可生物降解高分子材料的分类及应用 王周玉,岳 松,蒋珍菊,芮光伟,任川宏 (西华大学生物工程系,四川成都 610039) 摘 要: 本文作者对天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料及掺混型高分子材料四类生物降解高分子材料进行了综述,并对可生物降解高分子材料在包装、餐饮业、农业及医药领域的应用作了简要介绍。 关键词: 生物降解;高分子材料;应用 中图分类号:O631.2 文献标识码:B 0前言 塑料是应用最广泛的高分子材料,按体积计算已居世界首位,由于其难以降解,随着用量的与日俱增,废弃塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害。意大利、德国、美国等国家已率先以法律形式,规定了必须使用降解性塑料的塑料产品范围;我国目前的塑料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨不可降解的废旧物,严重污染着环境和危害着我们的健康。可见开发可降解高分子材料、寻找新的环境友好高分子材料来代替塑料已是当务之急。 降解高分子材料[1]是指在使用后的特定环境条件下,在一些环境因素如光、氧、风、水、微生物、昆虫以及机械力等因素作用下,使其化学结构能在较短时间内发生明显变化,从而引起物性下降,最终被环境所消纳 的高分子材料。根据降解机理[1,2] 的不同,降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料、光-生物降解高分子材料、氧化降解高分子材料、复合降解高分子材料等,其中生物降解高分子材料是指在自然界微生物或在人体及动物体内的组织细胞、酶和体液的作用下,使其化学结构发生变化,致使分子量下降及性能发生变化的高分子材料。生物降解高分子材料的应用广泛,在包装、餐饮业、一次性日用杂品、药物缓释体系、医学临床、医疗器材等诸多领域都有广阔的应用前景,所以开发生物降解高分子材料已成为世界范围的研究热点。 1 生物降解高分子材料的分类 根据生物降解高分子材料的降解特性可分为完全 生物降解高分子材料(Biodegradable materials)和生物破坏性高分子材料(或崩坏性,Biodestruc tible ma terials);按照其来源的不同主要分为天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料和掺混型高分子材料四类。 1.1 天然高分子材料 [3,4] 天然高分子物质如淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等来源丰富、价格低廉,特别是天然产量居首位的纤维素和甲壳素,年生物合成量超过1010 吨。利用它们制备的生物高分子材料可完全降解、具有良好的生物相容性、安全无毒,由此形成的产品兼具天然再生资源的充分利用和环境治理的双重意义,因而受到各国的重视,特别是日本。如日本四国工业技术实验所用纤维素和从甲壳素制得的脱乙酰壳聚糖复合,采用流延工艺制成的薄膜,具有与通用薄膜同样的强度,并可在2个月后完全降解;他们还对壳聚糖)淀料复合高分子材料进行了大量的研究工作,发现调节原料的比例、热处理温度,可改变高分子材料的强度和降解时间。 天然高分子材料虽然具有价格低廉、完全降解等诸多优点,但是它的热力学性能较差,不能满足工程高分子材料加工的性能要求,因此对天然高分子进行化学修饰、天然高分子之间的共混及天然高分子与合成高分子共混以制得具有良好降解性、实用性的生物降解高分子材料是目前研究的一个主要方向。1.2 微生物合成高分子材料[3,4,5] 微生物合成高分子材料是由生物通过各种碳源发
可降解高分子材料 1 可生物降解高分子材料的定义 可生物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。 2 生物降解高分子材料降解机理 生物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(有机酸、酯等)；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。降解除有以上生物化学作用外，还有生物物理作用，即微生物侵蚀聚合物后，由于细胞的增大，致使高分子材料发生机械性破坏。因此，生物降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物降解的机理尚未完全阐述清楚：除了生物降解外，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。 人们深入研究了不同的生物可降解高分子材料的生物降解性，发现与其结构有很大关系，包括化学结构、物理结构、表面结构等。高分子材料的化学结构直接影响着生物可降解能力的强弱，一般情况下：脂肪族酯键、肽键>氨基甲酸酯>脂肪族醚键> 亚甲基。当同种材料固态结构不同时，不同聚集态的降解速度有如下顺序：橡胶态>玻璃态>结晶态。一般极性大的高分子材料才能与酶相粘附并很好地亲和，微生物粘附表面的方式受塑料表面张力、表面结构、多孑L性、环境的搅动程度以及可侵占表面的影响。生物可降解高分子材料的降解除与材料
1.高分子，又称（聚合物），一个大分子往往由许多简单的（结构单元）通过（共价键）重复键接而成。 2.（玻璃化温度）和（熔点）是评价聚合物耐热性的重要指标。 3.（缩聚反应）是缩合聚合反应的简称，是指带有官能团的单体经许多次的重复缩合反应而逐步形成聚合物的过程，在机理上属于（逐步聚合），参加反应的有机化合物含有（两个）以上官能团。 4.缩聚反应按缩聚产物的分子结构分类分为（线型）缩聚反应和（体型）缩聚反应。 一、名词解释（1分×20=20分） 1.阻聚剂：具有阻聚作用的物质称为~ 23 2.笼闭效应：聚合体系中引发剂浓度很低，引发剂分子处于在单体或溶剂的包围中，就像关在“笼子”里一样，笼子内的引发剂分解成的初级自由基必须扩散并冲出“笼子”后，才能引发单体聚合。 3. 引发剂效率：引发聚合的部分引发剂占引发剂分解或消耗总量的分率。28 4.自动加速效应（autoacceleration effect）:p40 又称凝胶化效应。在自由基聚合反应中，由于聚合体系黏度增大而使活性链自由基之间碰撞机会减少，难于发生双基终止，导致自由基浓度增加，此时单体仍然能够与活性链发生链增长反应，从而使聚合速率自动加快的现象。 5.半衰期：引发剂分解至起始浓度一半时所需要的时间。27 三、简答题（5分×3=15分） 1. 根据预聚物性质与结构不同预聚物分为那几种？ 根据预聚物性质与结构不同分为：无规预聚物和结构预聚物。 2.反应程度与转化率是否为同一概念？ 反应程度与转化率根本不同。 转化率：参加反应的单体量占起始单体量的分数。是指已经参加反应的单体的数目。 反应程度：是参加反应的官能团数占起始官能团数的分数，用P表示。反应程度可以对任何一种参加反应的官能团而言是指已经反应的官能团的数目。 3.自由基聚合反应转化率-时间曲线特征 诱导期:初级自由基为阻聚杂质所终止，无聚合物形成，聚合速率零。若严格取除杂质，可消除诱导期。 初期：单体开始正常聚合，转化率在5％～10％以下（研究聚合时）或10％～20％（工业上）以下阶段称初期； 此时转化率与时间近似呈线性关系，聚合恒速进行。 中期：转化率达10％～20％以后，聚合速率逐渐增加，出现自动加速现象，直至转化率达50％~70%，聚合速率才逐渐减慢。 后期: 自动加速现象出现后聚合速率逐渐减慢，直至结束，转化率可达90％～100％。 四、问答题（15分×3=45分） 1.自由基聚合与缩聚反应的特征比较 自由基聚合： 1）由基元反应组成，各步反应的活化能不同。引发最慢。 2）存在活性种。聚合在单体和活性种之间进行。 3）转化率随时间增长，分子量与时间无关。 4）少量阻聚剂可使聚合终止。 线形缩聚： 1）聚合发生在官能团之间，无基元反应，各步反应活化能相同。 2）单体及任何聚体间均可反应，无活性种。 3）聚合初期转化率即达很高，官能团反应程度和分子量随时间逐步增大。 4）反应过程存在平衡。无阻聚反应。 2.常用的逐步聚合方法有几种？各自的主要特点是什么？ 熔融缩聚： 优点：生产工艺过程简单，生产成本较低。可连续法生产直接纺丝。聚合设备的生产能力高。 缺点：反应温度高，要求单体和缩聚物在反应温度下不分解，单体配比要求严格；反应物料粘度高，小分子不易脱除。局部过热可能产生副反应，对聚合设备密封性要求高。 适用范围：广泛用于大品种缩聚物，如聚酯、聚酰胺的生产。 溶液缩聚： 优点：溶剂存在下可降低反应温度,避免单体和产物分解，反应平稳易控制。 可与产生的小分子共沸或与之反应而脱除。聚合物溶液可直接用作产品 缺点：溶剂可能有毒，易燃，提高了成本。增加了缩聚物分离、精制、溶剂回收等工序。
一、名词解释(每题5分，共50分) 1. 有机高分子 :高分子是由一种或几种结构单元多次（103～105）重复连接起来的化合物。它们的组成元素不多，主要是碳、氢、氧、氮等，但是相对分子质量很大，一般在10 000以上，可高达几百万。因此才叫做高分子化合物 2. 加聚反应:加聚反应（Addition Polymerization）：即加成聚合反应，一些含有不饱和键(双键、叁键、共轭双键)的化合物或环状低分子化合物，在催化剂、引发剂或辐射等外加条件作用下，同种单体间相互加成形成新的共价键相连大分子的反应就是加聚反应。烯类单体经加成而聚合起来的反应。加聚反应无副产物。高中化学，特别是选修5经常接触。一般我们说的加聚反应指的就是链增长聚合反应。 3. 引发剂的引发效率:引发单体的初级游离基占引发剂分解的初级游离基的百分数。通常小于1。这是由笼蔽效应和诱导分解造成的。同一引发剂在引发不同活性单体时的效率通常不同。引发较低活性单体时的引发效率较高。 4. 溶剂化作用 : 溶剂效应对反应的影响的关注历史悠久。不同的溶剂可以影响反应速率，甚至改变反应进程和机理，得到不同的产物。溶剂对反应速率的影响十分复杂，包括反应介质中的离解作用、传能和传质、介电效应等物理作用和化学作用，溶剂参与催化、或者直接参与反应（有人不赞成将溶剂参与反应称作溶剂效应）。溶剂化作用是溶剂分子通过它们与离子的相互作用，而累积在离子周围的过程。该过程形成离子与溶剂分子的络合物，并放出大量的热。溶剂化作用改变了溶剂和离子的结构。溶剂化作用也是高分子和溶剂分子上的基团能够相互吸引，从而促进聚合物的溶解。 5. 结构单元：构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接起来的原子组合称为结构单元。 6. 远程结构：远程结构是化学用语，指由若干个重复单元组成的大分子的长度和形状。 7. 高分子材料：高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂（助剂）所构成的材料 8. 体形高分子：许多重复单元以共价键连接而成的网状结构高分子化合物。这种网状结构，一般都是立体的，所以这种高分子既称为体型高分子，又称网状高分子。 9. 溶胀：溶胀是高分子聚合物在溶剂中体积发生膨胀的现象 10. 聚合度：聚合度（DP、X n）(Degree of Polymerization) ：衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以n表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含单个结构单元数目。 二、简答题（每题10分，共50分） 1. 简述高分子的溶解。答：高分子溶液（macromolecular solution)是胶体的一种，在合适的介质中高分子化合物能以分子状态自动分散成均匀的溶液，分子的直径达胶粒大小。
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目录 中国可降解高分子材料行业上下游产业链分析 (3) 第一节可降解高分子材料行业上下游产业链概述 (3) 第二节可降解高分子材料上游行业发展状况分析 (3) 一、上游原材料市场发展现状 (3) 二、上游原材料供应情况分析 (4) 三、上游原材料价格走势分析 (4) 四、上游原材料行业前景分析 (4) 第三节可降解高分子材料下游行业需求市场分析 (4) 一、下游行业发展现状分析 (4) 二、下游行业需求状况分析 (9) 三、下游行业需求前景分析 (10) 2
3 中国可降解高分子材料行业上下游产业链分析 第一节 可降解高分子材料行业上下游产业链概述 图表- 1：可降解高分子材料产业链 以PLA 为例，聚乳酸全名为PolyLacticAcid(PLA)，又名玉米淀粉树酯，学名为Polylactide ，是一种丙交酯聚酯。聚乳酸为一多用途可堆肥的高分子聚合物，完全由植物中萃取出淀粉→经过发酵→去水→聚合等过程制造而成，无毒性。 其上游为淀粉、纤维素等原材料行业，下游行业应用范围较为广泛，主要包含医疗、食品包装、日用品等多个行业。 第二节 可降解高分子材料上游行业发展状况分析 一、上游原材料市场发展现状 作为生物塑料家族中的当家品种，聚乳酸(PLA)目前是产业化最成熟、产量最大、应用最广泛、价格最低的生物基塑料，是未来最有希望撼动石油基塑料传统地位的降解材料，也将成为生物塑料的主力军。 由于我国农业基础较为发达，淀粉酶以及纤维素等相关产品的数量较多，供给较为充足。
高分子化学期末试题 一、一、填空题 1、Lewis酸通常作为-------型聚合的引发剂，Lewis碱可作为-------型聚合的引发剂。 二组份Ziegler-Natta催化剂是由-------组成的主催化剂和由------组成的共催化剂组成。 2、自由基聚合的特征是-------、-------、-------；阴离子聚合的特征是-------、-------、-------； 阳离子聚合的特征是-------、-------、-------、-------。 3、引发剂引发自由基聚合初期的聚合速率方程是-------。欲提高自由基聚合的聚合物 的分子量，可采用-------（提高或降低）聚合温度、-------（提高或降低）引发剂浓度的方法。 4、用动力学方程推倒自由基二元共聚组成方程时做了5个假定。它们是-------、-------、 -------、-------、-------。 5、单体的相对活性习惯上用-------判定，自由基的相对活性用-------判定。在用Q、e 值判断共聚行为时，Q值代表-------，e值代表-------；若两单体的Q、e值均接近，则趋向于-------共聚；若Q值相差大，则-------；若e值相差大，则-------。Q-e方程的最大不足是-------。 6、从竞聚率看，理想共聚的典型特征为-------。某对单体共聚，r1=0.3，r2=0.1，该共 聚属-------共聚，画出共聚组成曲线-------；若起始f10=0.5，所形成的共聚物的瞬间组成为F10，反应到t时刻，单体组成为f1，共聚物瞬间组成为F1，则f1-------f10（大于或小于），F1-------F10（大于或小于）。 7、从热力学角度看，三、四元环状单体聚合的主要推动力是-------，而十二元以上环 状单体的聚合能力比环烷烃的聚合能力--------（大或小）；从动力学角度看，杂环单体的聚合能力比环烷烃的聚合能力-------（大或小）。 8、线形缩聚的主要实施方法有-------、-------、-------、-------四种方法，其中-------聚合 方法必须采用高活性单体。 9、按参加反应的单体种类，可将逐步聚合分成-------、-------和-------；按反应热力学 特征可将逐步聚合分成-------和-------。 10、体型缩聚的预聚物可分为-------和-------两类，属于前者的例子有-------和--------， 属于后者的例子有-------和-------。 11、顺丁橡胶采用-------交联，二元乙丙橡胶采用-------交联。PMMA热降解的主 要产物是，PVC受热时发生--------。 12、邻苯二甲酸酐与甘油按下列分子摩尔比例反应，用Carothers方法计算凝胶点。 ①邻苯二甲酸酐：甘油=3.00：2.00②邻苯二甲酸酐：甘油=3.00：1.96。 二、二、完成下列反应式和合成聚合物的反应式 1、聚丙烯酰胺的合成 2、IIR的合成 3、聚甲醛的合成 4、PET的合成 5、HIPS的合成 6、苯乙烯阳离子交换树脂的合成 7、维尼纶的合成 8、 9、 H2C C H 2
PE物理性能：无味、无毒、乳白色蜡状固体；密度0.91~0.96g/cm3；透水率低而气性较大，易燃. 力学性能：一般，软而韧取决因素：密度(结晶度)、分子量化学稳定性：良好60℃以下一般不溶于溶剂，只是不耐强氧热性能：耐热性不高T g在塑料中是很低的，LDPE使用温度<80℃，HDPE使用温度<121℃； 表面能低，粘附性差电性能：优异（无极性、吸湿性低） PE的介电损耗和常数几乎与温度和频率无关，可用于高频绝缘（+抗氧剂）环境性能：日光照射使制品变脆原因：氧化生成的羰基吸收光波 某些高能射线照射，引起交联和变色（+炭黑）；环境应力开裂：PE在活性物质（酯类、金属皂类、磺化醇类、有机硅液体、潮湿土壤等）作用下产生应力开裂现象。LDPE优于HDPE 改善途径：提高PE分子量、降低分子量分散性、分子链交联 加工前原料可以不必干燥PE的吸湿性很低 注意选择合适的熔融流动速率（MFR） 注塑和薄膜吹塑成型：PE熔体流动速率要高，分子量分布要窄，支链要少； 挤出和中空吹塑成型：PE熔体流动速率要低，分子量分布要宽，以保证制品表面光滑6) 乙烯共聚物——乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA） 无规共聚物，高压下自由基聚合； EVA性能与VAc含量有关VAc含量增加，弹性、透明性等提高，而刚性、耐磨性、电绝缘性减弱；如含量10~20%时为塑性材料，>30%时为弹性材料用途：薄膜、涂料、粘合剂等其他乙烯共聚物乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA） 类似橡胶的半透明固体，具有很好的回弹性乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（EMA）具有很高的热稳定性乙烯-丙烯酸类共聚物（EAA）透明性，对金属有很好的粘接性 乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）极好的阻隔材料离子聚合物热塑性弹性体 2.2聚丙烯 耐化学药品性：非极性——很好的耐化学腐蚀性，在室温下不溶于任何溶剂，仅不耐强氧化剂环境性能：叔碳上的氢——耐候性差：抗氧剂和光稳定剂其它性能：易燃（IO为17.4）、表面能低。 氧指数：在规定条件下，试样在氧、氮混合气流中，维持平稳燃烧所需的最低氧气浓度，以氧所占体积百分数表示IO＜22：易燃材料；IO在22～27：可燃材料；IO＞27：难燃材料2.5聚苯乙烯 无色、无味的透明刚性固体，透光率达88%-90%，质硬，落地有金属般的声音。相对密度1.04-1.07之间，尺寸稳定性好，易燃烧，伴有浓烟。 力学性能：硬而脆的材料，拉伸、弯曲等性能在通用塑料中是很高的，但冲击强度很低。热性能：耐热性很差，热变形温度在70-95℃，最高使用温度为60-80℃。热导率低，不随温度变化而变化，是良好的绝热保温材料。 化学性能：化学稳定性好，可耐各种酸、碱。但可溶于苯、甲苯等有机溶剂。 加工性能PS是非晶聚合物，没有明显的熔点，开始熔融到分解的温度很宽(120-180℃)，热稳定性好，成型加工容易。吸湿率低，约为0.01%-0.2%，加工前不需干燥。制品有内应力，对其进行热处理，一般为60-80℃下处理1-2h.主要成型方法为注射、挤出和发泡。 两类酚醛树脂的共性强度及模量、使用温度高，但抗冲击性能较差；耐化学药品性能优良，仅不耐强氧化剂、浓硫酸、硝酸的腐蚀；电绝缘性能较好，只是电性能会受到温度和湿度的影响；尺寸稳定性、阻燃性能好；吸水性较大（含酚基）——制品膨胀，电性能、拉伸强度、弯曲强度下降，冲击强度上升。 2.8 氨基树脂氨基树脂（Amino resins,AF)：含有氨基或酰胺基的化合物与醛类化合物缩聚产物。合成原理：由加成反应和缩合反应得到线性或带有支链的预聚物通过加热和加入固化
生物降解高分子材料 肖群 （东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨 150040） 摘要：高分子材料在日常生活中的使用量越来越大．然而高分子材料给人们生活带来便利、改善生活品质的同时，其使用后的大量塑料废弃物也与日俱增。给人类赖以生存的环境造成了不可忽视的负面影响。本文简要介绍生物降解高分子材料的定义、降解机理及影响因素的基础上，较为全面的阐述了当前生物降解高分子材料的应用领域。 关键词：生物降解，医用生物材料， 1 前言 聚合物工业蓬勃发展的同时也导致了环境污染的加剧，引起了人们对聚合物废料处理的关注。目前全世界每年生产塑料约1．2亿吨．用后废弃的大约占生产量的50％～60％。废塑料的处理以掩埋和焚烧为主，但这两种处理方法会产生新的有害物质。对此，一些国家实行了3R工程，即减少使用、重复使用和回收循环。但对一些回收困难、不宜回收或需要追加很大能量才能回收的领域(如食品包装、卫生用品)，实施3R工程很困难，而如果使用生物降解材料则十分有利[1]。 2生物降解高分子材料定义降解机理 2．1生物降解高分子定义 根据美国ASTM定义生物降解高分子材料是指在一定的条件下．一定的时间内能被细菌、霉菌、藻类等微生物降解的高分子材料[2，3,4]。真正的生物降解高分子在有水存在的环境下，能被酶或微生物水解降解，从而高分子主链断裂，分子量 逐渐变小，以致最终成为单体或代谢成CO 2和H 2 O[5]。 2.2生物降解高分子材料的降解机理 生物降解机理和光一生物降解机理．完全生物降解机理大致有三种途径：①生物物理作用：由于生物细胞增长而使聚合物组分水解，电离质子化而发生机械性的毁坏．分裂成低聚物碎片：②生物化学作用：微生物对聚合物作用而产生新 物质(CH 4、C0 2 和H 2 0)：③酶直接作用：被微生物侵蚀部分导致材料分裂或氧化崩 裂。而光一生物降解机理则是材料中的淀粉等生物降解剂首先被生物降解，增大表面／体积比，同时，日光、热、氧引发光敏剂等使高聚物生成含氧化物，并氧化断裂．分子量下降到能被微生物消化的水平。进一步研究发现．不同的生物降解高分子材料的生物降解性与其结构有很大关系，包括化学结构、物理结构、表面结构等。 对不同种类的生物降解材料而言．它们降解机理的不同决定了它们具有不同的性质。天然降解高分子材料．其本身来源于生物体，能保证足够的细胞及组织亲和性．降解周期一般较短．最终降解产物为多糖或氨基酸．容易被机体吸收．但是这种材料力学性能差。难于满足组织构建的速度要求，应用时需要进行改性。化学合成的生物降解材料的组成、结构和降解行为更易于控制。比如降解速度和强度可调．易构建高孔隙率三维支架．但材料本身对细胞亲和力弱．往往需要引入适量能促进细胞黏附和增值的活性基团、生长因子或黏附因子等。[6] 3生物降解高分子材料的种类及降解过程
生物可降解高分子材料的发展现状与前景综述Present Development and Prospects of Biodegradable Polymer 张璐，浙江大学工科试验班1128班，jangru@https://www.doczj.com/doc/2716645927.html, 摘要：本文介绍了生物可降解高分子材料的定义和降解原理，并概述了生物可降解材料的种类，例如天然高分子材料，合成高分子材料和掺混型高分子材料，同时介绍了可降解高分子材料在环境保护、医疗保健、食品包装等领域的应用，并对其未来发展作了展望。 关键字：可降解高分子材料，分类，应用，发展前景 Abstract: This paper introduces the definition and degradation mechanism of biodegradable polymer, and summarizes the types of biodegradable materials, such as naturally occurring polymers, synthetic polymers and mixing type. Besides, the application of biodegradable polymer in environment protecting, medical science and other areas and the development prospect of this material are also include. Keywords：degradable polymer, classification, application, development prospect 当前社会，在经济快速发展和科学技术突飞猛进的同时，谋求绿色发展已经越来越成为时代的重要趋势。这种发展理念不仅体现在经济活动上，也体现在生物、化学等基础学科领域。就高分子材料方面而言，我国目前的高分子材料生产和使用已位居世界前列，每年产生数百万吨的废弃物，既造成了环境破坏，又极大地制约了学科本身的发展。为了解决这种矛盾，生物可降解高分子材料应运而生。作为一种新型的环境材料，生物可降解高分子材料很好平衡了经济与环境之间的需求，同时也为医疗保健等领域作出了长足的贡献。它的研究和迅速发展，已经受到人们越来越多的关注。 1 生物可降解高分子材料的定义及降解原理 可降解高分子材料，是一种环保高分子材料，它是在一定条件下，能在微生物分泌酶的作用下由大分子分解为小分子的材料[1]。 高分子材料的生物降解过程可分为4个阶段：水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。高分子水合
绪论 一、选择题 1、美国科学家艾伦?黑格、艾伦?马克迪尔米德以及日本 科学家白川英树由于在____领域的开创性贡献，荣获 2000年的诺贝尔化学奖。 A、纳米材料 B、配位聚合 C、基团转移聚合 D、导 电聚合物 2、高分子的概念是20世纪二十年代由_______首先提出的。 A、 Carothers B、Staudinger C、Flory 4、尼龙-610的单体为______。 A、癸二酸； B、己二胺 C、己二酸 D、癸二胺 5、有机玻璃、尼龙－6 、电木、Teflon分别是______。 A、酚醛树脂； B、聚四氟乙烯 C、聚甲基丙烯酸甲酯 D、聚己内酰胺 二、填空题 1、大多数加聚反应属于_____________聚合机理。 2、聚合物按大分子主链的化学组成可分_________、 _________、_________。 3、塑料按其受热行为的不同可分为塑料和塑料。 三、写出下列高分子的重复单元的结构式 PE、PS、PVC、尼龙—66，涤纶 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
四、求下列混合物的数均聚合度、质均聚合度好分子量分布指数 组分1：质量分数=0.6，分子量=1x104 组分2：质量分数=0.4，分子量=1x105 第二章逐步聚合 一、选择题 1、当m为_________时，进行缩聚反应易于环 化。 A、5； B、6； C、3和4； D、2 2、在低转化率时就能获得高分子量聚合物的方法是___。 A、熔融缩聚； B、固相缩聚； C、界面缩聚； D、溶液缩聚 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
3、缩聚反应中，所有单体都是活性中心，其动力学特点是__。 A、单体慢慢消失，产物分子量逐步增大； B、单体逐步消失，产物分子量很快增大； C、单体很快消失，产物分子量逐步增大； 4、在己二酸和己二醇缩聚反应中加入0.4%的对甲苯磺酸起 到的作用为 _____。 A、提高聚合速率； B、控制分子量； C、链转移剂； 5、合成线型酚醛预聚物的催化剂应选用 _______。 A、过氧化氢； B、草酸； C、正丁基锂； D、氢氧化钙 第三章自由基聚合 一、选择题 1、苯乙烯在除溶剂种类外其它条件均相同的情况下分别在下列四种溶剂中进行自由基聚合，则在__ ______中得到的聚合物的分子量最小。 A、乙苯； B、苯； C、异丙苯； D、甲苯 2、生产聚氯乙烯时，决定产物分子量的因素是 __________。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
名词解释： 1.降解:聚合物在成型、贮存或使用过程中，因外界因素如物理的（热、力、光、电、超声波、核辐射等），化学的（氧、水、酸、碱、胺等）及生物的（霉菌、昆虫等）等作用下所发生的聚合度减少的过程。 2.比热容单位质量材料升高1度时所需的热量,单位KJ/Kg.K 3.表观密度指料粒在无外压力下包含空隙时的密度 4.解取向:在热的作用下取向的大分子链趋向紊乱无序的自发过程称为解取向。 5.拉伸取向:大分子链、链段等结构单元在拉伸应力作用下沿受力方向的取向。 6.偶联剂:增强塑料中，能提高树脂和增强材料界面结合力的化学物质. 偶联剂分子是一类多官能团物质，它的一端可与无机物表面的化学基团反应，形成牢固的化学键合，另一端则有亲有机物的性质，可与有机物分子反应或物理缠绕，从而把两种性质不同的材料牢固结合起来。 7.抗静电剂:是一类能够降低塑料表面电阻率,增大漏电速率,使静电不能在塑料表面积累的化合物. 8.注射速率:指注射机单位时间内的最大注射量,是螺杆的横截面积与其前进速度的乘积. 9.挤出胀大:亦称出口膨胀，是指塑料熔体被强迫挤出口模时，挤出物尺寸大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象。 10压延效应:是将接近粘流温度的物料通过一系列相向旋转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压或延展作用，成为具有一定厚度和宽度的薄片状制品。 1.熔点Tm 是指结晶性聚合物中大分子链从有序状态转变到无序粘流态所需要的温度。 2结晶度 不完全结晶的高聚物中晶相所占的质量分数或体积分数。 3.取向 高聚物分子和某些纤维状填料，在成型过程中由于受到剪切流动（剪切应力）或受力拉伸时而沿受力方向作平行排列的现象。 4.等规度 聚合物中等规异构体所占比例称为等规指数，又称等规度。 5固化速率:是热固性塑料成型时特有的也是最重要的工艺性能.它衡量热固性塑料成型时化学反应的速度 等规指数：聚合物中等规异构体所占的比例。 比热容：单位质量材料升高1℃时所需要的热量，单位为KJ/Kg?K。 熔体质量流动速率：在一定的温度和载荷下，熔体每10分钟从标准的测定仪所挤出的物料质量，单位g/10min。 热塑性塑料：加热时可以变软以至熔融流动并可塑制成一定形状，冷却后固化定
高分子化学期末参考试题 1.高分子，又称（聚合物），一个大分子往往由许多简单的（结构单元）通过（共价键）重复键接而成。 2.（玻璃化温度）和（熔点）是评价聚合物耐热性的重要指标。 3.（缩聚反应）是缩合聚合反应的简称，是指带有官能团的单体经 许多次的重复缩合反应而逐步形成聚合物的过程，在机理上属于（逐步聚合），参加反应的有机化合物含有（两个）以上官能团。 4.缩聚反应按缩聚产物的分子结构分类分为（线型）缩聚反应和（体型）缩聚反应。 5.自由基聚合反应转化率-时间曲线特征 诱导期:初级自由基为阻聚杂质所终止，无聚合物形成，聚合速率零。 若严格取除杂质，可消除诱导期。 初期：单体开始正常聚合，转化率在5％～10％以下（研究聚合时）或10％～20％（工业上）以下阶段称初期；此时转化率与时间 近似呈线性关系，聚合恒速进行。 中期：转化率达10％～20％以后，聚合速率逐渐增加，出现自动加速现象，直至转化率达50％~70%，聚合速率才逐渐减慢。 后期: 自动加速现象出现后聚合速率逐渐减慢，直至结束，转化率可达90％～100％。 6.自由基聚合与缩聚反应的特征比较 自由基聚合： 1）由基元反应组成，各步反应的活化能不同。引发最慢。 2）存在活性种。聚合在单体和活性种之间进行。
3）转化率随时间增长，分子量与时间无关。 4）少量阻聚剂可使聚合终止。 线形缩聚： 1）聚合发生在官能团之间，无基元反应，各步反应活化能相同。2）单体及任何聚体间均可反应，无活性种。 3）聚合初期转化率即达很高，官能团反应程度和分子量随时间逐步增大。 4）反应过程存在平衡。无阻聚反应。 7.常用的逐步聚合方法有几种？各自的主要特点是什么？ 熔融缩聚：优点：生产工艺过程简单，生产成本较低。可连续法生产直接纺丝。聚合设备的生产能力高。 缺点：反应温度高，要求单体和缩聚物在反应温度下不分解，单体配比要求严格；反应物料粘度高，小分子不易脱除。局部过热可能产生副反应，对聚合设备密封性要求高。 适用范围：广泛用于大品种缩聚物，如聚酯、聚酰胺的生产。 溶液缩聚： 优点：溶剂存在下可降低反应温度,避免单体和产物分解，反应平稳易控制。 可与产生的小分子共沸或与之反应而脱除。聚合物溶液可直接用作产品 缺点：溶剂可能有毒，易燃，提高了成本。增加了缩聚物分离、精制、溶剂回收等工序。
川大高分子材料专业外语期末考试复习资料 一、单词 1. Material Polyethylene（PE）, polypropylene（PP）, polyamide（PA）, polyester（聚酯）Polystyrene（PS）, polycarbonate(PC), polyvinyl chloride(PVC), polymethyl methacrylate(PMMA) Synthesis(合成), polymerization（聚合）, catalyst（催化剂）, chemical reactivity（化学反应）, monomer（单体） Thermoplastic（热塑性）, thermoset（热固性）, elastomer（弹性体） 2. Structure double bond（双键）, repeat unit（重复单元）, conformation（构象）, pendant group（侧基）, branch chain（支链）, coil（线团） number average molecular weight （数均分子量） intermolecular attraction（分子间作用力）, hydrogen bonding（氢键）, entanglement（缠结）, orientation（取向） Amorphous（非晶的）, crystalline（结晶的）, crosslinked （交联） Nucleation（成核）, folded chain model（折叠连模型）, spherulite （球晶） Blend（混合）, composite（合成的）, morphology（形态学）, composition（合成物）, component （零部件）, matrix phase（基体相） Infrared spectroscopy （红外光谱） differential scanning calorimetry（DSC） X-ray diffraction（X衍射） 3. Property glass transition temperature（玻璃化温度）, melting point（熔点）, decomposition（分解）, degradation（降解）, thermal stability（热稳定性）, coefficient of thermal expansion（热膨胀系数） impact toughness（冲击韧性）, tensile strength（拉伸强度）, reinforcement（增强）, melt index （熔融指数） Modulus（模量）, stress-strain curve（应力-应变曲线）, elongation at break（断裂伸长率）, deformation（形变） Creep（蠕变）, stress relaxation（应力松弛）, annealing（退火） shear-thinning / thickening（剪切变稀/增稠） Pseudoplastic（假塑性）, viscoelasticity（粘弹性） 4. Processing twin-screw extruders（双螺杆挤出机） injection molding（注塑成型） Die（模具）, mold（模具、制模）, cavity（中空的） processing aids / additives（加工助剂）, filler（填料） Melt（融化）, plasticizing（增塑）, solidify（固化） 二、段落 1、Because of the close connection between the terms resins, plastics, and polymers, they are sometimes used interchangeably, although correctly used there are differences. To summarize, polymers are any material made up of molecular chains; plastics are synthetic（合成的）,
III降解高分子材料 1简述 降解性高分子(又称生物可降解塑胶)，在日本又称为绿色塑胶，是可以在自然界降解的塑胶材质。在有足够的湿度、氧气与适当微生物存在的自然掩埋或堆肥环境中，可被微生物所代谢分解产生水和二氧化碳或甲烷，对环境危害较小。由降解性高分子构成。基本上，生物塑胶并不是什麼新概念。由木材和棉花制成的赛璐珞，早在1850年代就被发明出来作为象牙撞球的替代品。但就像其他早期发明的可循环塑胶一样，赛璐珞缺乏合成塑胶的可变性和发展性，因此现在多半只能拿来做领口衬料和桌球。 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。 2生物降解高分子材料降解机理 按美国ASTM定义：生物降解高分子材料是指在细菌、真菌、藻类等自然界存在的微生物作用下能发生化学、生物或物理作用而降解或分解的高分子材料。般高分子材料的生物降解可分为完全生物降解和光一生物降解b。完全生物降解 大致有三种途径： (1) 生物化学作用：微生物对聚合物作用而产生新物质(C，C02和H 0)。 (2) 生物物理作用：由于生物细胞增长而使聚合物组分水解、电离质子化而发生机械性的毁坏，分裂成低聚物碎片。 (3) 酶直接作用：被微生物侵蚀部分导致材料分裂或氧化崩裂。而光一生物降解则是材料中淀粉等生物降解剂首先被生物降解，增大表面积/体积比，同时, 日光、热、氧引发光敏剂等使聚合物生成含氧化物，并氧化断裂，分子量下降到 能被微生物消化的水平， 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、
1.高分子是由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在一万以上的化合物。 2.按加工方法及使用性能分类（五大通用高分子材料）： 纤维：一种细长形状（长径比>10mm）、截面积较小(<0.05mm2)的物体莫达尔纤维湿模量较高、高强力纤维均匀 主要特征：长径比较大，结晶性好； 主要性能：弹性模量大，塑性形变小，强度高 塑料：塑料是一种以高分子有机物质为主要成分的材料，在一定条件下可加工成一定形状并且在常温下保持其形状不变的材料。 主要特征：使用温度在玻璃化温度以下； 主要性能：①大多数塑料质轻，化学性稳定，不会锈蚀；②耐冲击性好；③具有较好的透明性和耐磨耗性；④绝缘性好，导热性低；⑤一般成型性、着色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；⑦尺寸稳定性差，容易变形；⑧多数塑料耐低温性差，低温下变脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶剂。 塑料可区分为热固性与热塑性二类，前者无法重新塑造使用，后者可以再重复生产。热固性指在受热或其他条件下能固化或不溶特性的塑料：酚醛树脂、环氧树脂。热塑性：指具有加热软化、冷却硬化的塑料，如ABS、聚苯乙烯 橡胶：以合成（或天然）的高分子化合物为基本成分的高弹性的高分子材料，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的高弹性的高分子化合物。 主要特征：使用时温度在其玻璃化温度以上； 主要性能：高弹性、高绝缘性、拉伸强度高、耐磨性好、加工性好 涂料：应用于物体表面并能结成坚韧保护膜或装饰作用的物质的总称 主要特征：分子量较低，成膜性好，耐久性好； 主要性能：耐污染性好，耐高温性、耐久性好，耐碱性好，低成膜温度。 胶黏剂：能把各种材料紧密黏合在一起的物质，具有应力分布连续，重量轻，或密封，多数工艺温度低等特点。 主要特征：极性高，粘结力强 主要性能：粘结性能好，较好的耐热性，耐老化性好，容易改性，制造成本较低，电绝缘性好。 3.举例说明通用工程塑料有哪些材料？ 聚酰胺（PA）,聚碳酸酯（PC）,聚甲醛（POM）,聚苯醚（PPO）热塑性聚酯（PBT和PET）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）超高分子量聚乙烯（UHMWPE） 4.举例说明特种工程塑料有哪些材料？ 聚砜（PSF）,芳香族聚酰胺（PARA）,聚酰亚胺（PI）,聚苯硫醚（PPS）,聚芳酯（PAR）,聚苯酯,聚醚酮（PEK）,氟塑料（F） 5高性能纤维有哪些材料？其高性能表现在哪些方面？ 1）、玻璃纤维 (1)拉伸强度高，伸长小(3%)；(2)弹性系数高，刚性佳；(3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大； (4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳；(5)吸水性小；(6)尺度安定性，耐热性均佳；(7)加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品；(8)透明可透过光线；(9)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成；(10)价格便宜；(11)不易燃烧，高温下可熔成玻璃状小珠。 2）、碳纤维 碳纤维具有低密度、强度高、模量高、耐高温、耐化学腐蚀、低电阻、高热传导系数、低膨胀系数、耐辐射等一系列性能 3）、芳纶纤维 （1）力学性能：拉伸强度高、抗冲击性能好；弹性模量高、断裂伸长率大、密度小；（2）热稳定性：热稳定性好，耐高温；（3）化学性能：良好介质性能，耐中性药品性能强，耐酸碱性能，耐水性不好。 4）、玄武岩纤维