功能分子

功能分子（精选十篇）

功能分子 篇1

关键词：功能高分子,学习激情,多媒体,与时俱进

《功能高分子》是高分子材料、材料化学、应用化学和复合化学专业的主要课程,以基础化学、高分子化学和高分子物理为基础,涉及面极为广泛[1]。在我校是面向应用化学专业、化学工程与工艺专业和化学专业的一门本科选修课程,主要讲述了医用高分子材料、感光性高分子、高吸水性树脂、吸附分离功能高分子、高吸水树脂、高分子分离膜与膜分离技术和导电高分子等功能高分子材料。本课程的教学目的是让非高分子材料专业学生结合已学习过的基础化学的知识进一步延展到当今科技发展中的新型材料。

材料涉及到生活的方方面面,比如在环保、农业、工业、军事以及国防方面,可谓无处不在,所以对于理工科本科毕业生来说,了解身边的材料和扩大知识面是非常有帮助的。所以,虽然本课程只是一门选修课,但其重要性一点也不低。那么怎么讲这门课才能让学生爱听,坚持听呢?

1 多媒体授课形式

多媒体和传统的板书在教学中有很大的差异,对于这门综述性和进展性的课程有两大特点,一是知识量大,二是图片和视频资料丰富。例如人工心脏、人工肺以及人工关节等等都比较复杂,对于学生来说也比较抽象的,所以采用图片的形式展现人工脏器非常生动。还有关于吸水性树脂的制备以及应用就有很好的视频资料,能清楚地介绍吸水性树脂在生活和工农业中的应用。这些辅助手段能帮助同学们更好地了解该材料的使用和发展情况,也可以调动学生的学习积极性和热情。这点是传统的板书授课所达不到的效果。

2 授课内容与时俱进

因为本课程是一门选修课,不像是必修课那样对学生的基础知识和技能要求严格。所以笔者尽可能地把当今国内外一些新材料的发展与应用情况展现给学生。主要讲解国内外功能高分子材料的发展和应用的历史、现阶段的研究和应用状况以及有待解决的问题。所以知识来源有三个方面,一是《功能高分子材料》(潘才元编著)中的基础知识;二是国内外近几年新发表的文献和专利,了解行业发展动态;三是国内相关会议,参加会议报告的人会在会议上展现自己近来所做的研究方向和内容,也是非常有借鉴价值的。像刚刚结束的“中国化学会第十二届全国应用化学年会”中有各大学和研究机构都在做能源与材料这一块的研究。所以在这里可以学习和借鉴到很多东西,也可以和一些专家当面讨论。

3 授课形式多样化

该课程主要是综述,所以可以采用学生做报告的形式。笔者第一次采用学生作报告的形式效果非常差,因为学生都是千篇一律地拷贝一些网上的东西,因为搜索技能不够,所摘录知识也都是一些陈旧不堪的重复性的资料,学生也不加消化地讲解,听者也索然寡味。笔者吸取经验,第二次要求学生作报告时,不是简单地让学生下去查资料,而是提前三周布置任务,然后列出计划步步引导,让学生关注身边的功能高分子材料,了解2010年在上海召开的世博会中新型材料,再查国内外最新文献以及专利了解功能高分子材料的发展状况。最后一个环节是做幻灯片,这对于大二的学生来说还比较陌生,所以笔者想通过该课程的学习能使学生掌握两个技能,一是搜索资料的能力,二是能做出既有欣赏性又有实用性的幻灯片。用近一个月的准备时间,也收到了预期的效果,每个组派一个代表做陈述,然后提问。课堂气氛活跃,同学们提的问题也非常有针对性、代表性和新意。

4 提高学生的功能高分子的设计能力

功能高分子材料的研究目的是为现有材料的利用和新型功能的开发提供理论依据。因此研究材料的功能与结构的关系具有重要的地位。

功能高分子材料之所以能够在应用中表现出许多独特的性质,主要与其结构中所含的功能基团有关,同时承载这些官能团的高分子骨架对功能性发挥也起着至关重要的作用,另外通过一些特殊的工艺所得到的凝聚态结构与宏观形态也将影响高分子材料的功能性。

在设计功能高分子合成路线时,要考虑功能化合物与高分子的差别和高分子化过程中对功能的影响,应该遵守四个原则:一是有利于功能的发挥;二是避免功能基团参与反应;三是功能基团与高分子骨架的匹配;四是高分子骨架与功能基团的各种效应[2]。

近年来高分子合成方法有三种类型,一是功能性小分子材料的高分子化;二是已有高分子材料的功能化;三是多功能材料的复合以及已有功能高分子材料的功能扩展。介绍具有代表性的功能高分子设计的基本思路和方法,以开阔同学们的视野和科研思路,激发他们的学习热情。

5 结 语

师者传道授业解惑!教师首先应进行教材分析和学情分析,再采用比较适合的教学方法,在知识和技能的传授中突出重难点,了解学生的情感态度与价值观,做到教学方法灵活多样,教学内容及时更新,这样才能提高学生的学习积极性和主动性。

本课程在我校以选修课开设,选修的人数非常多,可见同学们对于功能高分子这一领域非常感兴趣。面对非高分子材料专业的学生,选择由浅入深,面面俱到。为了提高教学水平,我们还会继续努力提高业务能力,理论联系实际,使学生在这门课程的学习中得到切实的收获。

参考文献

[1]周立,孙荣欣.《功能高分子材料》课程教学改革的探索[J].科技信息,2010(21):151.

功能高分子材料概论论文 篇2

(理工类)

课程名称:____ 功能高分子材料概论_ ___ 论文题目:__ 生物医用高分子材料的现状、研究进展 学 院: 先进材料与能源中心 ______ 学生姓名:_ 陈____俊 _______ 学

号: 2120*** ______ 完成时间: 2013 年 12月15日___ ________

摘要：了解生物医用功能高分子材料近年来的现状、发展方向及应用研究，综述国内外生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果，展望对未来的生物医用高分子材料的发展趋势，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：功能高分子材料；生物医用高分子材料 生物医用高分子材料的现状

生物医用高分子材料(Poly-meric biomaterials)是指在生理环境中使用的高分子材料[1],它们中有的可以全部植入体内,有的也可以部分植入体内而部分暴露在体外, 或置于体外而通过某种方式作用于体内组织。医用高分子材料需长期与人体体表、血液、体液接触, 有的甚至要求永久性植入体内[2]。因此,这类材料必须具有优良的生物体替代性(力学性能、功能性)和生物相容性[3]。生物医用高分子材料需要满足的基本条件:在化学上是不活泼的,不会因与体液或血液接触而发生变化;对周围组织不会引起炎症反应;不会产生遗传毒性和致癌;不会产生免疫毒性;长期植入体内也应保持所需的拉伸强度和弹性等物理机械性能;具有良好的血液相容性;能经受必要的灭菌过程而不变形;易于加工成所需要的、复杂的形态[4]。医用高分子材料的特殊要求

医用高分子材料是要用在人身上的, 必须对人体组织无害, 所以对其要求十分严格, 总体上可以概括为以下四个方面: 1)生物功能性: 因各种生物材料的用途而异,如: 作为缓释药物时, 药物的缓释性能就是其生物功能性。

2)生物相容性: 可概括为材料和活体之间的相互关系, 主要包括血液相容性和组织相容性。组织相容性主要指无毒性, 无致癌性, 无热原反应, 无免疫排斥反应, 不破坏邻近组织等。血液相容性一般指不引起凝血, 不破坏红细胞, 不破坏血小板, 不改变血中蛋白, 不扰乱电解质平衡。

3)化学稳定性: 耐生物老化性或可生物降解性。对于长期植入的医用高分子材

料, 生物稳定性要好;对于暂时植入的医用高分子材料, 则要求在确定时间内降解为无毒的单体或片段.通过吸收、代谢过程排出体外。

4)生产加工性：首先, 严格控制用于合成医用高分子材料的原料纯度, 不能带入有害物质, 重金属含量不能超标；其次, 材料加工助剂必须符合医用标准；第三, 对于体内应用的高分子材料, 生产环境应当具有符合标准的洁净级别；第四, 便于消毒灭菌(紫外灭菌、高压煮沸、环氧乙烷气体消毒和酒精消毒等)。正因为对于医用高分子材料的要求严格, 相关的研发周期一般较长, 需要经过体外实验、动物实验、临床实验等不同阶段的试验, 材料市场化需要经国家药品和医疗器械检验部门的批准, 且报批程序复杂, 费用高。这也是生物材料的市场价格居高不下的一个重要原因。生物医用高分子材料的种类

生物医用高分子材料按性质可分为非降解和可生物降解两大类。非生物降解的生物医用高分子包括：聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等，其在生理环境中能长期保持稳定，不发生降解、交联或物理磨损等，并具有良好的力学性能。可生物降解的生物医用高分子材料则包括胶原、脂肪族聚酯、聚氨基酸、聚己内酯等，这些材料能在生理环境中发生结构性破坏，且降解产物能通过正常的新陈代谢被基体吸收或排出体外。非降解和可生物降解生物医用高分子材料在生物医学领域各具有自己独特的发展地位，然而，随着生物医学和材料科学的发展，人们对生物医用高分子材料提出了更高的要求，可生物降解生物医用高分子材料越来越得到人们的亲睐。因此，在这里主要讨论可生物降解医用高分子材料的种类。

根据来源来划分，可生物降解医用高分子材料可分为天然可生物降解和合成可生物降解两大类。生物医用高分子材料的应用

根据不同的角度、目的甚至习惯，医用高分子材料应用有不同的分类方法，尚无统一标准。主要在人造器官、人造组织、以及其它的一些高分子药剂等。4.1人造器官

（1）人工肾：四十年前荷兰医生用赛璐洛玻璃纸作为透析膜, 成功地滤除了患者血液中的毒素。目前人工肾以中空丝型最为先进, 其材质有醋酸纤维, 赛

璐洛和聚乙烯醇。其中以赛璐路居多, 占98%, 它是一种亲水性的、气体和水都能通过的材料, 同时要求有很好的选择过滤性, 病人的血液从人工肾里流过由它们所构成的中空丝膜, 就可将尿素、尿酸,Ca2+等物质通过, 并留在人工肾里继而排出, 而人体所需的营养、蛋白质却被挡住,留在血液里返回人体, 从而对血液起到过滤作用, 目前中空纤维膜已在西德的恩卡公司、日本旭化成和夕沙毛公司研究成功, 并用于工业化生产。（2）人工肺：人工肺并不是对于人体肺的完全替代，而是体外执行血液氧交换功能的一种装置，目前以膜式人工肺最为适合生理要求,它是以疏水性硅橡胶, 聚四氟乙烯等高分子材料制成。(3)人工心脏：1982年美国犹他大学医疗中心, 成功地为61岁的牙科医生克拉克换上了Jarvak一7型人工心脏, 打破了人造心脏持久的世界纪录, 美国人工心脏专家考尔夫博士指出闭,人工心脏研制成功与否取决于找到合适的弹性体, 作为人工心脏主体心泵的高分子材料,现在所用的材料主要为硅橡胶。（4）其它，如人工心脏瓣膜、心脏起搏器电极的高分子包覆层、人工血管、人工喉、人工气管、人工食管、人工膀胱等。4.2人造组织

指用于口腔科、五官科、骨科、创伤外科和整型外科等的材料，包括：(1)牙科材料：主要采用聚甲基丙烯酸甲酯系、聚砜和硅橡胶等，如蛀牙填补用树脂、假牙和人工牙根、人工齿冠材料和硅橡胶牙托软衬垫等；(2)眼科材料：这类材料特别要求具有优良的光学性质、良好的润湿性和透氧性、生物惰性和一定的力学性能，主要制品有人工角膜(PTFE、PMMA)、人工晶状体(硅油、透明质酸水溶液)、人工玻璃体、人工眼球、人工视网膜、人工泪道、隐型眼镜(PMMA、PHEMA、PVA)等；；(3)骨科材料：人工关节、人工骨、接骨材料(如骨钉)等，原材料主要有高密度聚乙烯、高模量的芳香族聚酰胺、聚乳酸、碳纤维及其复合材料；(4)肌肉与韧带材料：人工肌肉、人工韧带等，原材料有PET、PP、PTFE、碳纤维等；(5)皮肤科材料：人工皮肤，含层压型人工皮肤、甲壳素人工皮肤、胶原质人工皮肤、组织膨胀器。4.3药用高分子

(1)高分子缓释药物载体：药物的缓释是近年来人们研究的热点。目前的部分药物尤其是抗癌药物和抗心血管病类药物(如强心苷)具有极高的生物毒性而

较少有生物选择性，通常利用生物吸收性材料作为药物载体，将药物活性分子投施到人体内以扩散、渗透等方式实现缓慢释放。通过对药物医疗剂量的有效控制，能够降低药物的毒副作用，减少抗药性，提高药物的靶向输送，减少给药次数，减轻患者的痛苦，并且节省财力、人力、物力。目前存在时间控制缓释体系(如“新康泰克”等，理想情形为零级释放)、部位控制缓释体系(脉冲释放方式)。近年来研究较多的是利用聚合物的相变温度依赖性(如智能型凝胶)，在病人发烧时按需释放药物，还有利用敏感性化学物质引致聚合物相变或构象改变来释放药物的物质响应型释放体系。(2)高分子药物(带有高分子链的药物和具有药理活性的高分子)：如抗癌高分子药物(非靶向、靶向)、用于心血管疾病的高分子药物(治疗动脉硬化、抗血栓、凝血)、抗菌和抗病毒高分子药物(抗菌、抗病毒、抗支原体感染)、抗辐射高分子药物、高分子止血剂等。将低分子药物与高分子链结合的方法有吸附、共聚、嵌段和接枝等。第一个实现高分子化的药物是青霉素(1 962年)，所用载体为聚乙烯胺，以后又有许多的抗生素、心血管药和酶抑制剂等实现了高分子化。天然药理活性高分子有激素、肝素、葡萄糖、酶制剂等。生物医用高分子材料的发展方向

（1）可生物降解医用高分子材料因其具有良好的生物降解性和生物相容性而受到高度重视, 无论是作为缓释药物还是作为促进组织生长的骨架材料, 都将得到巨大的发展。

（2）1906 年En rililich 首次提出药物选择性地分布于病变部位以降低其对正常组织的毒副作用, 使病变组织的药物浓度增大, 从而提高药物利用率这一靶向给药的概念。此后一个世纪以来, 靶向药物的载体材料一直吸引了医药工作者的兴趣。其中高分子纳米粒子以其特有的优点是近年来国内外一个极为重要的研究热点。

（3）任何一种材料都是通过其表面与环境介质相接触的, 因此材料的开发与应用必然涉及其表面问题的研究。一般高分子材料的表面对外界响应性较弱, 但有些高分子表面的结构形态会因外界条件(如pH、温度、应力、光及电场等)的改变在极短时间内发生相应的变化, 从而造成表面性质的改变, 此乃智能高分子表面。因此设计这类智能表面将是生物医用高分子材料发展的一个重要方面。

（4）随着科学的发展,由高分子材料制成的人工脏器正在从体外使用型向内

植型发展,为满足医用功能性、生物相容性的要求,把酶和生物细胞固定在合成高分子材料上,从而制成各种脏器，将使生物医用高分子材料发展前景越来越广阔。

（5）通常,在组织工程的应用中,高分子材料支架要负载上生长因子,以促进组织在生物体内的再生,另一方面,把特殊的粘附因子,如粘连蛋白结合到支架上,可使聚合物表面能够促进对某种细胞的粘附,而排斥其它种类的细胞,即支架对细胞进行有选择的粘附。为了使生长因子和粘附因子能够结合到可降解高分子材料上,就需要对材料进行表面改性,而有时表面改性很困难, 因此，可利用与天然聚合物杂化的方法来达到上述目的, 同时由于这些材料有良好的机械性能,又可以弥补天然聚合物强度不高、稳定性差的缺点。可见，生物杂化材料在这方面的表现是相当突出的, 必将成为医用生物高分子材料发展的一个主要趋势。

6.生物医用高分子材料的研究进展

近年来, 美国、欧洲和日本对生物医用高分子材料的研究与开发突飞猛进, 从人工器官到高效缓释高分子药物都取得了很多成果和巨大效益。据美国健康工业制造者协会资料报告, 1995 年世界市场达1 200 亿美元, 美国为510 亿美元, 预计在21 世纪将成为国民经济的支柱产业。

目前, 除人脑外的大部分人体器官都可用高分子材料来制作, 有保健作用的功能高分子也在开发之中。目前植入的人工器官市场已达30 亿美元/ a,人工心脏导管市场的年增长率为10 %, 1999 年达到6 亿美元。预计药物释放系统的营业额将1993 年的50 亿美元增长到2000 年的70 亿美元。目前, 生物材料制品的总产值已达40 亿美元, 其中生物高分子及制品的产值为25 亿美元。据统计: 截至1990 年, 美国、日本和西欧等国发表的有关医用高分子的学术论文和专利已超过3 万篇。

我国生物医学高分子研究起步较晚。自20 世纪70 年代末起, 北京大学和南开大学从事这一领域的研究。“九五”期间由何炳林与卓仁禧主持的国家自然科学基金重大项目组织大批科研力量进行研究, 在此领域取得了显著成绩。1998 年“生物医学高分子”项目获教育部科技进步一等奖。例如, 冯新德等设计合成的链段化聚醚氨酯以及由铈离子引发的接枝聚合物, 具有良好的抗凝血性能；通过丙交酯与己内酯的开环共聚合反应制备了恒速降解的生物降解高分子, 可用作药物缓释材料。何炳林等根据分子识别原理设计合成的血液净化材料不仅可通

过血液灌流清除肝衰竭[5]、肾衰竭、自免疫疾病患者体内积蓄的内源性物质[6] , 而且还可以救治安眠药等药物中毒患者, 已在临床试用千余例;在医用固定化酶和高分子修饰酶研究中, 发展了若干有效的反应方法, 使生物高分子保持高活性的前提下达到较高的固载量[7]。卓仁禧等不仅设计合成了大量的始于药物控释的生物降解聚磷酸酯, 而且发展了以4-二甲氨基吡啶催化磷酸酯的缩聚反应制备高分量聚磷酸酯[8] 和用脂肪酶催化含磷杂环化合物的开环聚合方法[9] , 并研究发现聚磷酸酯的免疫活性[10]。林思聪等提出设计抗凝血材料的表面结构的“维持正常构象”假说, 并发展了聚氨酯、聚硅氧烷、聚烯烃的表面接枝反应, 合成了多种表面抗凝血性能良好的新材料[11]。这些研究成果不仅在国际上产生了重要影响, 而且对于我国生物医用高分子领域的发展奠定了基础。如1988 年在昆明召开了国际高分子生物材料讨论会, 它是继在日本召开的Biomaterial Congress的Post-symposium。此外, 在天津、桂林、武汉、昆明也召开过多次国际生物医学高分子讨论会。目前, 国内主要有十几个高校和研究机构从事生物医用高分子研究, 研究队伍不断扩大, 研究方向几乎包括生物医用高分子的各个方面。

参考文献

功能分子 篇3

【关键词】功能材料；高分子；现状；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

功能高分子材料在其原有性能的基础上，赋予其某种特定功能。诸如：化学性、导电性、光敏性、催化性，对特定金属离子的选择螯合性，以及生物活性等特殊功能，这些都与在高分子主链和侧链上带有特殊结构的反应性功能基团密切相关。

2.功能高分子材料的研究现状

在原来高分子材料的基础上，可将功能高分子材料分为两类：一类是以改进其性能为目的的高功能高分子材料；另一类是为赋予其某种新功能的新型功能高分子材料[2]。

2.1高功能高分子材料

2.1.1化学功能高分子材料

化学功能高分子材料通常具有某种化学反应功能，它将具有化学活性的基团连接到以原有主链链为骨架的高分子上。离子交换树脂是一种带有可交换离子的活性基团、具有三维网状结构、不溶的交联聚合物，在水中具有足够大的凝胶孔或大孔结构，由于它具有高效快速分析和分离功能，目前已广泛用于硬水软化、废水净化、高纯水制备、海水淡化、溶液浓缩和净化、海水提铀，特别是在食品工业、制药行业、治理污染和催化剂中应用的更为广泛。

2.1.2光功能高分子材料

在光的作用下，实现对光的传输、吸收、贮存、转换的高分子材料即为光功能高分子材料。近年来，在数据传输、能量转换和降低电阻率等方面的应用增长迅速。感光性树脂由感光基团或光敏剂吸收光的能量后，迅速改变分子内或分子间的化学结构，引起物理和化学变化。光致变色高分子具有光色基团，不同波长的光对其照射时会呈现不同的颜色，而当其受到特定波长照射后又会恢复为原来的颜色。利用这种可逆反应可以实现信息的存储、信号的显示和材料的隐蔽，应用前景十分诱人。

2.1.3电功能高分子材料

依据材料的结构和组成，可将导电高分子分为两大类：一类是依靠高分子结构本身所能提供的载流子导电的结构型导电高分子，在电致显色、微波吸收抗静电、等领域显示出广阔的应用前景。另一类是高分子材料本身不具有导电性能，依靠添加在其中的炭黑或金属粉导电的复合型导电高分子，具有制备方便，实用性强的特点，在许多领域发挥着重要的作用，常用作导电橡胶电磁波屏蔽材料和抗静电材料。

2.1.4生物医用高分子材料

生物医用高分子包括医用高分子和药用高分子两大类。

医用高分子材料材料科学应用于生物医疗的交叉学科，将加工后的无生命的材料用来取代或恢复某些组织器官的功能。医用高分子材料作用于人体必须具备生物相容性、化学稳定性、耐腐蚀老化、易于加工等优点，主要用于人工器官、治疗疾患、诊断检查等医疗领域中。目前，医用功能高分子材料在心血管的植入、局部整形和眼睛系统的矫正等方面获得了较大成果。

新型高分子药物，具有缓释、长效、低毒的特点，分为两类：一类药物即为高分子本身，可以直接用作药物，也可以通过合成获得某些疗效。另一类高分子药物高分子本身没有药用价值，而是作为药物的载体，以离子键或共价键的形式连接具有药理活性的低分子化合物，制成高分子药物控制释放制剂。一方面达到将最小的剂量在作用于特定部位产生治效的目的；另一方面使药物的释放速率可控，在提高疗效的同时降低了毒副作用[3]。

2.2新型功能高分子材料

2.2.1高吸水性高分子材料

近年来开发的高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，它可吸收自身重量数百倍至上千倍的水，自身含有强亲水性基团同时具有一定交联度。此外，高吸水性树脂的保水性能极好，即使受压也不会渗水，而且具有吸收氨等臭气的功能。高吸水性树脂在石油、化工、轻工、建筑等部门被用作堵水剂、脱水剂、增粘剂、密封材料等；在农业上可以做土壤改良剂、保水剂、植物无土栽培材料、种子覆盖材料，并可用以改造沙漠，防止土壤流失等；在日常生活中，高吸水性树脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋垫、一次性尿布等。

2.2.2 CO2功能高分子材料

在不同催化剂作用下，以CO2为基本原料与其他化合物缩聚成多种共聚物。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。把长期以来因石化能源燃烧和代谢而排放的污染环境、产生温室效应的CO2视为一种新的资源。利用它与其他化合物共聚，合成新型CO2共聚物材料，对解决当今世界日趋严重的CO2含量增高等问题有重要的现实意义。

2.2.3形状记忆功能高分子材料

形状记忆功能材料的特点是形状记忆性，它是一种能循环多次的可逆变化。即具有特定形状的聚合物受到外力作用，发生变形并被保持下来；一旦给予适当的条件（力、热、光、电、磁），就会恢复到原始状态。根据不同的触发材料记忆功能的条件，可将其分为电致型、光致型、热致型和酸碱感应型。形状记忆高分子材料是高分子功能材料研究新分支，在电子、印刷、纺织、包装和汽车工业中具有良好的发展前景。

2.2.4生态可降解高分子材料

随着人类对环境的重视，材料的可降解性成为新的性能指标，因此生态可降解高分子材料受到广泛重视。目前我国生态可降解性高分子材料的发展还处于复制和仿制国外产品的初级阶段，国外产品占据主要市场。高分子的降解主要是各种生物酶的水解，其中聚乳酸类高分子是已开发应用于生命科学新型生物可降解材料，尽管已形成了多个品种，但目前应用的生物可降解材料在生物相容性、理化性能、控制其降解速率和缓释性等方面仍存在较多问题，有待进一步研究[4]。

3.开发功能高分子材料的重要意义

功能高分子材料其独特的功能和不可替代的特性已带来各个领域技术进步，甚至质的飞跃，且在各行业已产生相当高的经济和社会效益，并导致许多新产品的出现。随着人们对有机高分子材料研究的逐步深入和加强，功能高分子材料的方向包括两方面：一方面，改进通用有机高分子材料，在不断提高它们的使用性能的同时，扩大其应用范围。另一方面，与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强。因此，功能高分子材料是未来材料科学与工程技术领域的重要发展方向，必将影响人类的生产和生活产[5]。

【参考文献】

［１］张恒翔，蔡建，邱莎莎.功能高分子材料在军用包装中的应用[J].包装工程，2011，（23）：60～62.

［２］杨晓红，王海英.新型有机高分子材料发展[J].科技资讯，2009，（4）：7.

［３］杨北平，陈利强，朱明霞.功能高分子材料发展现状及展望[J].广州化工，2011，（6）：17～18.

［４］王正伟，刘吉平，王君等.新型功能高分子材料研究[J].现代化工，2007，（S2）：514～516.

新型功能高分子材料 篇4

1 新型功能高分子材料的研究现状

1.1 二氧化碳功能高分子材料

国内外化学专家十分关注碳化学的发展, 把长期以来因石化能源燃烧和代谢而排放的污染环境、产生温室效应的CO2视为一种新的资源, 利用它与其他化合物共聚, 合成新型CO2共聚物材料。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、韩等国已建成脂肪族碳酸酯共聚物生产线。美国的Air Products and Chemicals公司于20世纪90年代初通过购置日本专利, 并申请了改进催化剂的美国专利后, 已建成20 kt/a的生产能力, 并已有商品出售, 主要用做牛肉的保鲜材料;日本也形成了3~4 t/a的生产能力;韩国正在筹建年产3 t/a的生产线。由于产品成本昂贵, 具有些性能有待改善, 该产品目前仍未获推广使用[1]。我国中科院长春应用应化所在中科院重点项目的支持下开展了可生物降解CO2聚合物的合成及加工研究, 该技术已通过吉林省技术鉴定, 并在国内申请了3项有关稀土复合催化剂和聚合方法的专利, 正加紧产品的应用开发工作。中科院广州化学所关于“二氧化碳聚合与利用技术”项目经多年研究, 目前已有所突破。该所研制的CO2共聚物可以采用普通塑料工艺与设备加工日常使用的塑料快餐盒和饮料瓶, 除具有较好的降解性能外, 某些性能还优于普通塑料。

1.2 形状记忆功能高分子材料

形状记忆高分子材料是是一类新型的功能高分子材料。依据实现记忆功能的条件不同, 可分为感温型、感光型和感酸碱型等多种类型。目前研究最多并投入使用的主要是热敏型的形状记忆高分子材料, 也叫热收缩材料。这类形状记忆高聚物一般是将已赋型的高分子材料加热到一定的温度, 并施加外力使其变形, 在变形状态下冷却、冻结应力, 当再加热到一定温度时释放材料的应力, 并自动恢复到原来的赋型状态, 高分子材料的这种特性称为材料的记忆效应。20世纪60年代初, 英国科学家A.Charlesby在其所著的《原子辐射与聚合物》一书中[2]首次报到了经辐射交联后的聚乙烯具有记忆效应。美国国家航空航天局 (NASA) 考虑到其在航空航天领域的潜在应用价值, 对不同牌号的聚乙烯辐射交联后的记忆特性又进行了研究[3], 证实了辐射交联聚乙烯的形状记忆性能。20世纪80年代初, 美国Ray-chem, RDI公司进一步将交联具有聚烯烃类形状记忆聚合物商品化, 广泛应用于电线、电缆、管道的接续与防护, 至今F系列战斗机上的电线仍在广泛应用这类记忆材料。国内长春应化所、西北核技术研究所等单位在20世纪80年代后期以来也有研究和生产[4,5], 近年来又先后发现了聚降冰片烯、反式聚异戊二烯[6,7]、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氨酯[8,9]、聚酯等聚合物也具有明显的形状记忆效应, 并有重要应用前景。目前形状记忆聚合物应用最为广泛的是交联聚烯烃类, 例如:聚乙烯[10]、乙烯-醋酸乙烯共聚物 (EVA) 、聚氯乙烯[11]、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯[12,13]等。近年来还发现反式1, 4-聚异戊二烯 (TP) 、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚降冰片烯[6]等也可制备形状记忆材料。其次由芳香族的二异氰酸酯与具有一定分子量的端羟基聚醚或聚酯反应生成氨基甲酸酯的预聚体, 再用多元醇如丁二醇等扩链后可生成具有嵌段结构的聚氨酯, 具有形状记忆效应。脂肪族或芳香族的多元羧酸 (如偏苯三甲酸) 或其酯 (如间苯二甲酸二丙烯醇酯) 与多元醇 (如乙二醇、丁二醇、三羟甲基丙烯、季戊四醇等) 或羟基封端的聚醚 (如聚乙二醇) 反应可形成具有嵌段结构的的聚酯, 这种聚酯用过氧化物交联或辐射交联后可获得形状记忆功能。例如54.5 mol的间苯二甲酸二丙烯醇酯与27.5 mol的乙二醇和18.2 mol的丁二醇反应后, 再用2份过氧化二异丙苯引发交联, 可得到具有形状记忆功能的聚酯产品。形状记忆聚合物和记忆合金相比, 具有感应温度低、低廉、易加工成型、适应范围广等特点, 因此受到人们广泛的关注, 并在形状记忆聚合物品种的开发、应用等方面取得了很大的进展。

1.3 糠醛系功能高分子材料

糠醛存在于许多天然化合物中, 从分子结构考虑, 糠醛属于多功能团化合物, 所含醛基、环醚键及其共轭烯键均具有反应性。通过糠醛系树脂的功能化反应, 或通过制备糠醛系功能单体并进一步聚合反应, 皆可制得糠醛系功能高分子材料, 然而因为醛基的反应性较大可较容易地制备功能性单体, 所以通过功能性单体的聚合来制备糠醛系功能高分子材料则相应的更为简便, 这也是糠醛系功能高分子材料研制过程的特点。在特定的反应条件下, 糠醛系衍生物经开环及交联反应后, 生成了具有高度共轭不饱和大π键结构, 随着体系共轭程度的增大, 电子离域性显著增加, 这为电子的迁移提供了可能性并会赋予其半导体性能, 从而为这种材料在电学方面的应用提供了可能。周朝华[14]通过测定糠醛树脂的ESR讯号, 证实了该树脂中具有未成对电子, 得到的g因子为2.0088。叶林等[15]合成了具有芳环和呋喃环结构的苯胺糠醛聚合物 (PAF) , 研究了I2掺杂对PAF性能的影响。Sharma等[15]将糠醛在酸性条件下于100~150℃热诱导24 h得糠醛树脂, 研究了糠醛树脂薄膜的电学与光学性能, 指出了这种聚合物颜色是来自于聚合物中未成对电子和共轭Π-Π跃迁的共轭吸收, 并同时通过J-V、C-V和光电转换研究了这种树脂的光电性能, 结果表明这种树脂亦具有良好的半导体性能。Mayer等[16]用间苯二酚糠醛生成的水凝胶和有关聚合物制备了具有高能量密度的双层电容器或用CO2作电极的电池。糠醛系高分子高度共轭的大π键结构对光具有良好的吸收性能, 其半导体性能又有利于提高光热转换效率, 因此糠醛系光热转换和耐热高分子的研究将具有理论和实际意义。Santosh等[17]将热处理过的糠醛树脂作为颜料, 酚醛树脂作为粘结剂, 制成太阳能热水器光热转换涂层。Garcia等[18]利用溶胶凝胶技术, 以硫酸、对甲苯磺酸等作为引发剂, 制备出有Si O2粒子均匀分布的聚糠醛复合薄膜。刘刚等[18]将无机半导体Fe2O3纳米氧化物与糠醛树脂复合, 借助无机、有机半导体材料及纳米粒子的协同效应, 进一步提高了糠醛系高分子材料的光热转换性能。以糠醛衍生物为原料合成离子交换树脂的研究工作, 最早见于1949年日本小田良平用糠酸制备无定形羧酸型阳离子交换树脂的报道。周朝华等[19]通过糠酸的反相悬浮缩聚合成了珠状糠酸阳离子交换树脂, 并对所得糠酸树脂的强度、静态交换量、静态交换速度、膨胀系数等性能进行了测定。Tsveshko[20]通过糠醛与对羟基苯甲酸、水杨酸合成出了高交换容量、化学稳定性好的弱酸性离子交换树脂, 并发现这种树脂对Cu2+具有很高的选择性。Amin等[21]先通过糠醛与联苯胺反应生成希夫碱, 然后采用凝胶技术与焦性没食子酸、水杨酸、对苯二酚等反应合成出同时带弱酸与弱碱交换基的两性离子交换树脂。糠醛系高分子材料所具有的三维网络结构、呋喃环、共轭不饱和大π键以及醛基、羟基等功能基, 使其具有刚性大、耐热、耐酸碱和半导体性能, 无论作为热固性树脂还是用作功能材料, 都具有其特殊的性能和广阔的应用场所, 在高性能树脂、半导体材料、光电材料、光热转换材料、磁性材料、催化、耐辐射及耐高温等高性能复合材料等材料领域具有潜在应用价值。

1.4 导电高分子材料

导电高分子材料科学是近年来发展较快的领域, 自1977年第一个导电高分子聚乙炔 (PAC) 发现以来, 对导电聚合物的合成、结构、导电机理、性能、应用等方面有许多新认识, 现已发展成为一门相对独立的学科。从导电机理的角度看, 导电高分子大致可分为2大类:一类是复合型导电高分子材料, 它是指在普通的聚合物中加入各种导电性填料而制成的, 这些导电性填料可以是银、镍、铝等金属的微细粉末、导电性碳黑、石墨及各种导电金属盐等, 此类导电高分子材料在国内外已得以广泛的应用, 如抗静电、电磁波屏蔽、微波吸收、电子元件中的电极等。还有一类是结构型导电高分子材料, 即依靠高分子本身产生的导电载流子导电, 这类导电高分子材料一般经“掺杂” (P型掺杂或N型掺杂) 后具有高的导电性能 (电导率增加几个数量级) , 多为共轭型高聚物。目前研究较多的导电高分子有聚乙炔 (PAC) 、聚苯胺 (PAN) 、聚吡咯 (PPY) 、聚噻吩 (PTP) 、聚对苯撑 (PPP) 、聚苯基乙炔等。

1.5 生物可降解高分子材料

目前具有生物可降解性的高分子材料主要以国外产品为主, 国内这方面还远远不能满足需要, 尚处于国外产品的复制和仿制阶段。聚乳酸类高分子是目前已开发应用于生命科学新增长点———组织工程的生物可降解材料。聚乳酸高分子材料已形成了多种品种, 如未经编织的单纤维合成材料、经编织的网状合成材料、具有包囊的多孔海绵状材料等。尽管如此, 目前应用的生物可降解材料在生物相容性、理化性能、降解速率的控制及缓释性等方面仍存在诸多未解决的问题, 有待进一步研究。

2 展望

功能分子 篇5

苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)杀虫蛋白与昆虫中肠细胞膜上受体的结合是Bt毒素作用的关键环节和决定Bt杀虫蛋白选择性的关键因素.受体与Bt杀虫蛋白结合能力的改变可能是昆虫对Bt产生抗性的.主要原因,也因此成为近年来国际上的研究热点和焦点,并取得了突破性的进展.该文就昆虫体内Bt毒素的4种受体:氨肽酶N、类钙粘蛋白、碱性磷酸酶以及最近报道的糖脂类受体的结构、功能、受体与毒素的结合特性、受体基因在离体细胞中的表达特性以及受体基因的突变与害虫对Bt毒素的抗性等方面进行了综述.

作 者：王莉 李学锋 徐宝仁 吴青君 张友军 WANG Li LI Xue-Feng XU Bao-Ren WU Qing-Jun ZHANG You-Jun  作者单位：王莉,WANG Li(中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京,100081;中国农业大学理学院,北京,100094)

李学锋,LI Xue-Feng(中国农业大学理学院,北京,100094)

《功能高分子》教学实践与体会 篇6

针对功能高分子课程的以上任务特点,在教学中如何让学生更好地掌握理解该课程,对于授课教师而言需要较多的努力与实践。如何在课堂教学中真正做到以学生为主体、以教师为主导,在传授基本理论、基本知识和基本技能的同时,努力培养学生的创新意识和能力,是一个值得探讨的重要课题[2]。在此过程中,作者有以下一些体会和感受。

1 结合实际应用、结合科研的最新成果精心备课

功能高分子是新兴的学科,其内容随着时间的推移在不断充实和完善。教师应关注学科进展,不断汲取学术上的新思想和新成果,扩充知识、积累素材,备课过程中,及时充实到教学内容中去,做到“常教常新、常教常精”,使自己的授课内容与时俱进。比如,用于制造人工器官和高效药物载体的医用高分子材料,用于信息科技的各种光、电、磁功能高分子材料;还有高分子分离膜以及“见光变形”新型塑料等[3]。通过科研新成果的介绍,能够充分调动学生的好奇心,加深对专业的了解,提高他们的学习兴趣。

各种类型的功能高分子材料在实际生活、社会生产中已经获得了广泛的应用,比如,具有三维空间结构的高吸水性树脂,既可以用于农业保墒,又可以用于卫生用品,如婴儿纸尿裤,还可以用于建筑领域,在授课过程中,结合原理、结构等的讲述,适当举例相应的功能高分子材料产品,可使学生认识到功能高分子在社会生活中的重要作用,明确所学内容与今后学习、工作与实际中的作用,激励学习信心。

另外,随着地球自然资源的不断消耗,能源短缺问题日趋严峻,环保话题越来越受到关注,对于高分子材料专业的学生,学校有必要在教学中加入相关知识内容,比如介绍可降解高分子可以用于包装材料、医疗卫生以及农业等领域,其中可降解高分子所制成的绿色农药对农作物无药害,使用后在农产品以及土壤、大气、水体中无残留或即使有微量残留也可以在短期内降解,生成无毒天然物质而完全融入大自然,即优良的环境相容性[4],对于环境保护和人体健康有重要意义。在讲授光功能高分子时,可以结合光固化涂料的介绍,说明这种涂料在减少环境污染方面的优势[5]。这样理论与实际相结合,进一步加深学生对于课程内容的理解,使学生在学习的时候,能有意识地不断培养自己的环保观念,在日后的生产和科研开发工作中突出环境保护观念,坚持可持续发展的理念,成为适应社会和未来发展的有用人才[6]。

2 理清脉络、紧抓主线

《功能高分子》课程涉及功能高分子的特性、结构、制备及应用等几个方面的知识,在授课时我们始终贯穿“高分子的结构决定其性能,性能反映结构,性能是应用的基础”这一主线,在介绍每一类型的功能高分子时,都是以制备方法-结构特点-性能特征-应用等环节相互关联、相互印证,这样使得学生思路明确,容易掌握。比如:以离子交换树脂为例,离子交换树脂的应用特点要求其结构上具有球形外观和球内部的孔结构,因而决定了这种类型的树脂在设计和制备时,重点考虑因素为球形的控制(悬浮聚合方法),孔的控制(致孔方法)[3]。通过这样前后呼应的关系,使学生不仅知其然,而且知其所以然,真正掌握这类材料的设计制备方法。

3 调动学生积极性,启发式教学

《功能高分子》是学生在已经掌握了高分子化学、高分子物理基础知识的前提下进行的学习。内容除了基本概念之外,有很多设计路线、研究方法,可以引导学生运用已学知识进行思考。比如:如上所述制备离子交换树脂的部分,讲述树脂的成球时,就可以联系已经学过的高分子化学知识,让学生思考哪种聚聚合方法可以使苯乙烯聚合成球状,为什么除了苯乙烯单体之外,还需要加入交联剂,让学生分析哪些因素在聚合过程中会影响所成球粒的粒径、粒径分布等。另外,在研究功能高分子的一些性能时,可以结合高分子物理中已经学过的知识。这样一来,充分调动学生的学习积极性,让学生变被动听讲为主动思考,充分参与到教学活动中来,不仅加深了学生对已有专业基础理论知识的掌握,同时,提高了他们应用能力,更容易理清学科之间相互交叉、相互关联的关系,进而更好地掌握功能高分子的内容。

4 课后与学生多加交流

大学教师在课堂上传授知识的同时,还应当在课后多与学生交流。师生间相互交流,相互启发讨论是培养创新精神的重要途径[7],一方面可以解答一些学生关于课程本身的疑难问题,有助于促进教学效果,增强学生对知识的掌握;另一方面,教师通过与学生的讨论,可以了解学生对课程的掌握程度,以及对教师教学方法的反馈,有利于教师不断改进教学方法,提高教学水平。

5 结 语

《功能高分子》课程的教学,只有做好备课时结合实际应用与科研精心准备,授课时有重点、思路明确,同时注意调动学生听课注意力、使其主动思考,课后多与学生交流这四个环节,才能达到较好的教学效果,不仅能使学生学到知识,还能提高他们的综合专业素质。

参考文献

[1]赵文元,王亦军.功能高分子材料化学[M].北京:化学工业出版社,2008:1-3.

[2]侯文华.大学化学课堂教学中应该注意的一些问题[J].大学化学,2009,24(3):22-26.

[3]焦剑,姚军燕.功能高分子材料[M].北京:化学工业出版社,2008:1-5.

[4]王磊.可生物降解的天然高分子材料应用于农药的研究现状与展望[J].植物保护,2009,35(5):6-9.

[5]菅晓霞,古志国,任会军,等.UV固化涂料的研究进展[J].山西化工,2008,28(2):32-33.

[6]孟令辉,白永平,黄玉东.高分子材料专业教学应加强环保意识的培养[J].化工高等教育,2004(1):72-73.

小分子柑橘果胶的解酒功能 篇7

酒是一种含乙醇的多组分混合饮料, 乙醇即酒精的主要成分。正常情况下, 人体只能代谢一定量的乙醇, 当喝酒过量时, 乙醇氧化为乙醛的量会增高, 而人体对乙醛的分解在一定时间内是有限的。当乙醛含量过高时, 人体无法及时分解, 乙醛进入血液并被吸收, 会导致人体重要器官和功能严重损伤, 还可能会出现头脑兴奋、头晕目眩、呕吐等不适现象, 即所谓的醉酒。人是否醉酒, 取决于血液中乙醇的浓度。当血液中乙醇浓度在0.05%~0.1%时, 人开始朦胧、畅快地微醉;而达到0.3%时, 人就会口齿不清、步态蹒跚, 即为平时所说的醉酒。如果达到0.7%, 人就会死亡。

天然柑橘果胶 (Citrus Pectin简称“CP”) 水解后的产物—小分子柑橘果胶 (Low molecular Citrus Pectin, 简称“LCP”) 可以有效缓解醉酒, 其作用原理为:人体服用后既能够在胃肠道形成一层保护膜阻止酒精的吸收, 保护胃肠道, 又能激活解酒酶活性, 促进已经吸收的酒精分解成二氧化碳和水, 起到阻止酒精吸收和促进酒精分解的双重解酒功效。

乙醇脱氢酶决定酒量

有的人喝酒一喝就倒, 有的则千杯不醉;有时喝酒能横扫酒场, 有时喝一点就飘忽起来。酒量既因人而异, 也会因状态而异, 酒量是由什么决定的呢?对于乙醇的承受力, 人与人的差异很大。这是由于胃肠吸收能力和肝脏的代谢处理能力不同所致, 也就造成了人之间的酒量不同。

酒精在人体的分解代谢有3条途径—肝脏、皮肤和呼吸系统, 其中约95%通过肝脏的酶系统进行氧化代谢。通过肝脏酶系统进行氧化代谢的方式如下:

多数人体内的乙醇脱氢酶数量基本相等, 但活性会因个体生理状况的改变而改变。有少部分人体内缺乏乙醛脱氢酶, 使乙醛不能被完全分解为乙酸, 而是以乙醛的形态继续留在体内, 使人喝酒后产生恶心欲吐、昏迷等醉酒症状。一般来说, 不善饮酒或酒量在合理标准以下的人, 体内会有乙醛脱氢酶数量不足或完全缺乏的情况。对于善饮酒的人, 如果饮酒过多、过快, 超过了乙醛脱氢酶的分解能力, 也会发生醉酒。因此人的酒量主要由胃对酒精的吸收能力、乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶的活力和数量决定。

解决醉酒的关键在于如何使人体重要器官及中枢神经、血液尽量少接触由乙醇进入人体内产生的有毒物质“乙醛”, 降低乙醛对细胞的氧化能力。一般来讲, 解酒剂能够延缓乙醇氧化成乙醛, 同时加速乙醛分解为乙酸、二氧化碳和水。

适量饮酒可以使人心情愉悦, 保持活力, 并且在社交场合可以缓解气氛, 增进感情, 有一定的养生功效。但是大量快速地饮酒对人体伤害非常大, 特别是空腹喝酒更容易让机体受到重大伤害。首先伤害的是肝脏, 长期过量饮酒的人往往伴随着脂肪肝、酒精肝、肝炎和肝硬化, 同时由于肝脏解毒能力下降, 造成免疫力低下, 容易罹患肿瘤等疾病。其次是伤害胃肠道, 长期大量饮酒的人一般都会有胃炎、胃溃疡或者胃出血的经历。除肝脏和胃肠道的损害外, 饮酒容易引起血压高进而引发相应的心血管疾病。有部分报告指出, 长期酗酒的人往往会出现大脑皮质萎缩、智力衰退、脾气暴躁不安等现象。另外, 孕妇饮酒可以造成对发育中胎儿的伤害, 如胎儿畸型、胎死腹中、生长迟缓及行为缺陷等。如果饮用乙醇酒精量超过250m L则容易造成人的死亡。

在历代中医药书籍或杂志中记载的有解酒作用的中药材如枳椇子—在民间有“千杯不醉枳椇子”的称号。枳椇子能够解酒止呕、止渴除烦、祛风通络、通利二便、醒酒安神, 主治饮酒过度所致的胸膈烦热、头风、口渴心烦等病症。人参对乙醇的解毒作用十分明显, 它不仅能缩短乙醇麻醉的持续时间和加快恢复正常的时间, 还能降低血清中GOT、GPT、ALP和胆红素等含量, 而且能增加与乙醇代谢有关的醇脱氢酶和醛脱氢酶的活性, 同时将代谢所产生的有毒物质乙醛迅速地排出体外, 从而有效地保护乙醇中毒的肝脏。灵芝对多种肝脏损伤有保护作用, 无论在肝脏损害发生前还是发生后, 服用灵芝都可保护肝脏, 减轻肝损伤。灵芝还能促进肝脏对毒物的代谢, 对于中毒性肝炎有确切的疗效。灵芝可明显消除头晕、乏力、恶心、肝区不适等症状, 并可有效地改善肝功能。

工作应酬, 亲朋好友聚会, 酒成为诸多社会关系交织的媒介。为了有效保护身体免于酒精的伤害, 需要了解一些饮酒诀窍。首先不空腹喝酒, 空腹喝酒不但让人的酒量比平时低一半, 更重要的是伤胃和肝。如果来不及吃东西填饱肚子, 在应酬的路上吃两块硬糖或者吃一个富含膳食纤维和VC的水果可以保护肝脏和肠胃道。如果有时间, 最好喝一杯蜂蜜水或者带皮打的苹果汁, 苹果皮中的果胶可以在胃部形成一层保护膜, 减缓酒精在胃部的吸收。喝酒后, 为了防止醉酒后宿醉引起的头痛、胃疼和恶心呕吐现象的发生, 在聚会结束后可以吃一片VB6, 其可以促进新陈代谢, 加强解酒速度, 并有利于肝细胞的再生, 从而促进肝损伤的恢复。除VB6外, 钙片、蜂胶、西红柿、果胶粉、海蜇、葡萄、柚子、南瓜、甘薯等均可以减缓宿醉症状的发生。

小分子柑橘果胶自然的解酒功效

天然植物的解酒功效不可小觑, 经实验发现, 将天然柑橘果胶水解得到的小分子柑橘果胶可在人体胃肠道中形成保护膜并能够进入血液促进酒精分解。

天然柑橘果胶是从柑橘、柠檬、橙子、柚子的果皮、果肉中提取的一种多糖复合物, 其分子是以一种长链碳水化合物结构存在, 其分子结构如左图。

从柑橘果皮中直接提取的果胶分子量约5~30万, 酯化度65%~73%, 主要成分是甲酯化的α (1.4) -D-聚半乳糖醛酸和少量的阿拉伯糖和聚酯糖。天然柑橘果胶一般作为食品工业的添加剂使用, 有很好的胶凝、稳定、乳化、增稠、悬浮功能。果胶也是纯天然无任何毒副作用的水溶性膳食纤维, 在健康食品上有着非常重要的地位, 现已开始逐渐被认识和应用。

天然果胶食用后不能被肠道吸收, 只在肠胃中作用, 对身体有益但其功能仅限于消化系统。而一种全新的改性柑橘果胶, 可以被肠胃吸收而进入血液循环, 膳食纤维能进入血液循环, 这将是健康生活一次质的改变。

改性柑橘果胶 (Modified Citrus Pectin, 简称“MCP”) 又称小分子柑橘果胶是将天然柑橘果胶水解后的产物, 水解后分子量在2000~50000之间, 酯化度2%~30%。水解的作用一是将果胶直链切断以降低分子量, 二是降低酯化度。MCP很容易被肠道吸收而进入血液循环, 并直接刺激全身的免疫系统, 它还可以与血液中的重金属结合进而促使其排出体外。MCP由于具有丰富的半乳糖单体, 所以能产生特殊的抑制肿瘤功能。MCP能明显改善食欲, 有助于增加免疫功能和调节免疫紊乱;降低胆固醇预防动脉粥样硬化, 降血脂、血糖, 治疗和预防肥胖型脂肪肝, 治疗多种癌症, 具有良好的解酒功效。因此, MCP可用于制备增强免疫功能的药品、食品和保健品。

普通果胶由于分子量大、酯化度高, 在水中的溶解度低, 在体内的利用率低。用于解酒时缓解酒精的吸收作用强而对于进入体内的酒精分解作用弱, 对于缓解饮酒后的头痛、恶心症状效果远不如低酯果胶。而低酯果胶采用生物酶解技术将果胶的分子量和酯化度控制在一定范围内, 使果胶的水溶性更好, 既能够在胃肠道形成膜阻止酒精的吸收保护胃肠道, 又能够进入血液促进酒精分解为二氧化碳和水。

果胶和常见的解酒产品相比效果

果胶是来源于植物界的可溶性膳食纤维, 是一种富含半乳糖醛酸的酸性杂多糖, 是植物细胞壁的结构成分, 被FAO/WHO食品添加剂联合委员会推荐为食品添加剂。在牛奶、果冻、饮料、冰淇淋等食品中可用作增稠剂、胶凝剂和稳定剂等被大量使用。因此, 果胶作为食品的原料安全可靠, 完全可以长期食用。

来源于南瓜、甘薯、向日葵盘、豆腐柴、西红柿、火龙果皮、西瓜皮等的低酯果胶都有解酒和抗醉酒活性, 来源于苹果皮、柑桔皮、柠檬皮、胡柚皮等的高分子高酯果胶经过生物酶解技术改造而来的低酯中分子量果胶具有更好的解酒抗醉酒活性。

根据动物实验验证, 果胶具有较好的解酒抗醉酒效果, 低酯果胶和市场上的解酒产品相比, 抗醉酒效果和同类产品相当, 醒酒效果和市场上同类产品相比效果更好。图1和图2为果胶和市场上同类产品解酒、抗醉酒效果的比较。

图1为52度红星二锅头造小鼠醉酒模型在饲喂不同产品后2小时候的醒酒率。醒酒效果方面, 产品果胶远远高于其他产品组。图2为饲喂不同产品后的小鼠, 用52度红星二锅头造醉酒模型在30min的醉倒率。抗醉酒效果方面, 产品果胶和市场上同类产品相当。

《功能高分子材料》课程探索与实践 篇8

1 多媒体传统教学方式和现代信息教学方式等多种教学手段相结合

多媒体教学是指在教学过程中,根据教学目标和教学对象的特点,通过教学设计,合理选择和运用现代教学媒体,并与传统教学手段有机组合,共同参与教学全过程,以多种媒体信息作用于学生,形成合理的教学过程结构,达到最优化的教学效果。应用电子课件,结合动画,图片,文字等形式,使原本抽象的问题形象化,直观地展示出高分子材料中难以理解的教学难点。随着网络通讯的发展,学生获取知识信息的方式已经多元化,不再只是课堂教学。学生可以利用网络获取最新的高分子研究知识,并且利用班级群和微信朋友圈进行班级内部传播。现在大学里面都有网络技术,学生可以利用远程教育学习,这样学生就可以自己随时随地学习,不受时间和地点的限制,也不用再受学校和课堂教学的约束。采用信息技术教学使得教学更加丰富、更加有活力。但是信息教学需要学生自主地学习,没有教学课堂的督促作用,所以需要将多媒体传统教学方式和现代信息教学方式等多种教学手段相结合。

2 教学与科研的互动,让学生做专题调研

培养创新意识和创新能力是当今教育教学所要研究的重大课题,也是提高大学生基本素质的关键。科教融合是高等院校培养创新人才的必经之路。在 《功能高分子材料》课程的教学过程中,将科研引入到课堂教学中来,既激发了学生的求知欲望,师生都能够从中获取学习和研究的灵感; 又丰富了课堂教学的内容,营造了科研氛围,提高了学生的创新能力和意维,为学生以后研究做了很好的引入。 《功能高分子材料》课程知识面广、覆盖领域多,可以针对每节课的内容,让学生自己通过网络、图书馆和wed of science等查找资料,了解当前这种材料的发展趋势,然后再选择一篇具有代表性的科技论文,让学生做 “科技论文汇报”。老师和其他同学一起对这个科技论文进行讨论,同学也可以尽情地改进高分子材料。通过这种方法极大地提高了同学们的积极性,加深了对高分子材料的理解。教学与科研的互动锻炼了学生查阅资料和整理知识点的能力,增强了同学们的创新意识和团队合作精神。

3 教学内容的多元化

科学技术的发展日新月异,高分子材料也得到了快速的发展,每隔一段时间就会有新的功能高分子材料诞生。作为高分子材料的老师,要用最新报道的高分子材料与生活中的实际例子相互结合,让学生意识到功能高分子材料的重要性和实用性,还可以让学生及时了解最新的科研成果,提高对高分子材料的兴趣。例如: 天津 “8. 12”特重大火灾爆炸事件,我们就可以通过这次事件了解灭火材料中的灭火毯,灭火毯其中的一种就是用玻璃纤维做的原材料,介绍玻璃纤维的设计思路和原理,让学生从理论和实际相互结合的角度去理解玻璃纤维材料,还可以让学生通过自己所学的知识对玻璃纤维材料进行改进。通过一些典型的事件达到让学生掌握这种高分子材料的目的。同时,可以就目前材料中一些不足之处,设计出新的高分子材料来替代这些功能不齐全的功能材料,比如: 目前人造骨骼中存在与人体相互不兼容的情况,可以让学生可以让学生提出一些设计来改进这些缺陷。这样学生的学习兴趣就会大大的提高,教学效果也会增强。

4 理论与实践相结合,开设设计性试验

理论与实践从来都是相互促进,理论到实践的过程就是知识的迁移过程,而实践到理论的过程又是知识的总结和升华。因此,实践教学在日常的理论课程中也起着非常重要的作用,它能够将课堂学到的理论知识迁移到课外实践中,巩固学生的创新意思和动手能力,还提高了解决实际问题的能力。而设计性实验正是理论与实践最好的桥梁,设计性实验既要学生充分的掌握理论知识,还要学生动手解决实际问题。例如: “人鱼传说”,在陆地上生活的动物有肺,能够分离空气中的氧气,水里的鱼有鳃,能够分离溶解在水中的氧气,供给身体使用。人们仿造这种特性,制作了高分子薄膜材料,用于制造高浓度氧气、分离超纯水等,以达到节省能源以及高分离率的目的。可以激发学生设计出具有动物肺和鱼鳃那样功能的材料,如果研制成功的话,人类在水底世界的活动将发生一场新的革命。

5 强化实践,培养能力,融入生活

为适应当今社会发展需要,实践教学在人才培养中的地位和作用日益显示出来。功能高分子材料在日常的生活中的应用到处可见,因而需要学生学会观察生活,培养观察能力和思考能力。比如: 火车上的乘务员卖的吸水毛巾,一块吸水毛巾能够吸收大约一斤水。超细纤维毛巾由于纤度极细,大大降低了丝的刚度,作成织物手感极为柔软,纤维细还可增加丝的层状结构,增大比表面积和毛细效应,使纤维内部反射光在表面分布更细腻,使之具有真丝般的高雅光泽,并有良好的吸湿散湿性。而这一生活现象正好与功能高分子的相应的章节相互对应,所以就要学生们仔细地观察生活的中的细节。在每章内容讲授结束时,可以让学生们利用功能高分子材料知识,在紧密结合课堂教学的基础上,思考生活中能够利用高分子材料的地方,这样变相地考查学生对教材理论知识掌握程度和解决实际问题的能力。教学来源于生活,而生活启迪教学内容。

6 建立多元化的考核评价体系

( 1) 考试成绩和成绩的多元化: 闭卷和开卷考试相结合;考试课程与考查课程相结合; 终结成绩评价与平时成绩评价相结合; 终结评价与学生日常学习过程评价相结合; 理论考核成绩与实践环节( 包括实验、实习及实训) 考核成绩相结合; 终结成绩评价与学生参加社会实践活动所取得的成绩相结合,与参加各种学术及科研竞赛成绩相结合,与获取的各种职业技能证相结合; 定性评价与定量评价相结合; 形成性评价与终结性评价相结合。

( 2) 在 “日常教学过程考核”中,重点对日常出勤; 平时作业( 含小论文及实验报告、调查报告) 完成情况; 课堂讨论及发言情况; 平时小测验成绩; 课堂笔记情况; 撰写读书笔记情况; 期末综合测试等情况进行综合评定,评定时还根据课程性质、内容及要求灵活确定这部分成绩所占的比例。这种多元化的考试方式激发了学生的学习兴趣、端正了学生的学习态度。

7 结语

教学内容、教学方式和考核评价的摸索和实践是老师和学生共同进行的一次旅途。在这个旅途中,教师只有努力地提高自己的知识水平、拓展知识面,及时总结教学中的经验,多和学生交流探讨,多尝试新的教学方法和教学手段,才能让学生在快乐中掌握应有的知识。教学的最终目的就是培养学生多方面的综合素质,使学生能够更好地适应社会,为国家的发展做出自己应有的贡献。所以在培养学生的过程中,教学老师还需要不断地思考如何更好地提高教学质量、达到良好的教学效果。在这个过程中,教师需要继续努力、认真思考、完善每一个教学细节,促进自身教学水平的提高。

参考文献

[1]于清波.《功能高分子》教学体会[J].化工过程与装备,2008(3):146-147.

[2]周立,孙荣欣.《功能高分子材料》课程教学改革的探索[J].科技信息,2010(21):151-152.

[3]邹勇进.《功能高分子材料》课程教学的探讨与实践[J].科技信息,2012(11):234.

功能分子共聚改性聚乳酸的研究进展 篇9

1 单官能团功能分子对PLA的共聚改性

1.1 含-OH官能团的功能分子改性

用于改性PLA材料的含-OH官能团的功能分子,最常见的是聚乙二醇(PEG),其主要用于改善材料的亲水性[1]。例如,Pan等[2]分别以一端封闭的PEG-聚乙二醇单甲醚和星型PEG为原料,辛酸亚锡催化丙交酯开环聚合,得到了二嵌段的和四臂星形的PLA共聚物。与线形PLA相比,星形聚合物具有较低的玻璃化转变温度、熔点、结晶度,可作为一种更好的药物缓释载体。

烯类单体甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)具有末端羟基,其与丙交酯开环聚合可得到末端双键功能化的PLA-HEMA大分子单体(MC)。以该MC与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)共聚,可得到一种两亲性接枝共聚物。结果表明,随投料比MC/NVP增大,共聚物膜的亲水性下降。因此,可通过控制投料比调节聚合物的亲水性[3]。

也可利用糖类化合物丰富的-OH基团来改性PLA。例如,蔡晴等[4]采用三甲基硅烷化或乙酰化葡聚糖引发丙交酯开环聚合,得到了梳型的PLA接枝葡聚糖共聚物;Yang等[5]以壳聚糖为原料,通过丙交酯开环法得到了具有良好生物降解性的接枝共聚物,改善了PLA的疏水性,拓宽了其在软组织和药物控释方面的应用。

胆固醇是生物体内天然存在的生理活性物质,对细胞膜具有热力学亲和作用,并且能改变细胞膜的性质,调节磷脂双分子层的结构和动态行为,特有的刚性骨架和羟基结构使其容易发生聚集,能自组装为模拟细胞膜的液晶态结构。因此,Klok等[6]以胆固醇为原料,辛酸亚锡为催化剂,通过与丙交酯开环共聚得到了胆固醇-聚乳酸共聚物。

胆酸也具有高度的生物活性和生物相容性,且其分子3、7、12位上的-OH可引发丙交酯开环共聚。同时,胆酸合成的高分子材料保留了胆酸的手性、自组装、侧基可反应等性能,故胆酸越来越多地被用于药物传送体系和高分子生物材料的制备。例如,卓仁禧研究组[7]以胆酸为原料,采用丙交酯开环法得到了一种三臂的星型共聚物,其较线形PLA对细胞有着更强的粘附力和生长率,并且大大改善了PLA的降解性能,可应用于药物缓释微球。

通常,丙交酯是经LA等合成的,故丙交酯开环聚合法存在丙交酯制备与纯化过程繁琐、溶剂用量大、步骤多、反应时间长、成本高等缺点。因此,我们[8]以外消旋乳酸(D,L-LA)为原料,采用直接熔融共聚法合成胆固醇-聚乳酸共聚物,大大缩短、简化了合成工艺流程。类似地,利用维生素E的酚羟基与D,L-LA直接熔融共聚,也合成维生素E-聚乳酸共聚物,该种新颖的高分子酯可望应用于塑料助剂、化妆品、医药等领域。

1.2 含-COOH官能团的改性

含有-COOH官能团的化合物,可利用其与LA羟基酯化的性质改性PLA。例如,柠檬酸是三羧酸循环中重要的中间产物,对糖和脂肪酸代谢有着极为重要的意义。因此,Yao等[9]以L-乳酸和柠檬酸为原料,SnCl2为催化剂,采用直接熔融缩聚法得到了聚乳酸-柠檬酸共聚物,其可用于组织工程学中PLA的表面改性。

对苯二甲酸含有二个-COOH,也可和LA共聚,实现PLA与PET优势互补的目的。例如,Gao等[10]以对苯二甲酸、乙二醇和LA为原料,通过直接熔融缩聚法得到了无定型的聚(乳酸-乙二酸-对苯二甲酸)共聚物。结果表明,共聚物的热稳定性随着对苯二甲酸单元含量的增大而增大,聚酯的生物降解速率随着LA含量的增大而增大。

1.3 含-NH官能团的改性

氨基可与LA(或PLA)的羧基反应,因此-NH官能团的化合物改性PLA近年来也开始引起关注[1]。例如,苯胺齐聚物具有和聚苯胺相似的电化学性质,但有更好的溶解性,黄利红等[11]以PLA与苯胺齐聚物共聚,得到了以双羧基封端的电活性可生物降解材料—聚乳酸与苯胺五聚体嵌段共聚物,改善了苯胺五聚体的毒性,材料降解后苯胺五聚体等小分子物质可随排泄物一起排出体外。

1.4 含环酯基、环酸酐类官能团的改性

由于酯键易水解,含环酯基官能团的功能分子改性聚乳酸的研究也较多,特别是ε-己内酯[12]。单体碳酸亚乙酯(EC)亦可用于改性PLA,李喜群等[13]以SnCl2为引发剂,在熔融状态下引发丙交酯和EC共聚,得到了一类新的二元无规线形共聚物,并且可通过调节共聚物中EC的比例获得具有不同性能和降解行为的高分子材料。

马来酸酐是一种在生物体内可正常代谢的多官能团物质,分子中双键可和PLA分子进行适当交联,改善材料的力学性能,同时酸酐键将会增大材料的亲水性。王远亮等[14]以马来酸酐改性PLA,并进一步用丁二胺改性,所得共聚物克服了PLA和马来酸酐改性PLA在降解过程中的酸性,提高了PLA的亲水性,并为进一步引入多肽和胶原等生物信号分子提供活性基团,在组织工程中具有重要的应用潜力。

2 多官能功能分子对PLA的共聚改性

多功能团功能分子改性PLA,主要涉及乙醇酸[1]、氨基酸[15]等。特别是氨基酸具有多个活性官能团,可以用来固定具有生物活性的分子,如蛋白质、糖类、多肽等,其支链可以与小肽、药物或交联剂等连接,促进细胞的粘附和生长等。目前,用于与PLA共聚的氨基酸单体,主要有赖氨酸、天冬氨酸、组氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸等。

丙交酯开环法是氨基酸改性PLA主要方法,但其存在反应步骤繁多、反应时间长等缺点。因此,经济有效直接聚合法日益得到研究者的关注。例如,Abe等[16]以L-乳酸和L-丙氨酸为单体,通过缩聚法得到嵌段共聚物聚(乳酸-丙氨酸)。我们[17]以D,L-LA为原料,采用缩聚法分别与丙氨酸、甘氨酸等共聚,得到系列共聚物,其原料易得、合成工艺简单。

近年来,其他一些特殊的多官能团分子改性PLA也成为研究热点。例如,4-羟基脯氨酸的羧基和羟基都是可反应的活性基团,且脯氨酸分子中吡咯环在结构上与血红蛋白密切相关,羟脯氨酸是胶原的组成成分之一。因此,Duan等[18]以4-羟基脯氨酸和不同含量的聚乙二醇与D,L-LA共聚,通过直接熔融缩聚法得到了一种无定形具有新颖降解功能的共聚物。

胆酸作为一种多官能团的天然双亲分子,我们[19]以D,L-LA为原料与其熔融共聚,合成了聚乳酸-胆酸星型共聚物,分子量可满足药物缓释材料的要求,过程操作简单。与仅利用胆酸-OH改性PLA相比[7],我们还利用了胆酸中24位上-COOH参与反应,得到了4臂的不对称星型共聚物。

3 结 语

综上所述,功能分子对PLA的改性正在许多方面展开,并且有了长足进展。可以预见,根据LA、丙交酯、PLA的结构特点,继续开发新型功能分子改性聚乳酸,改善聚乳酸的亲水性、降解性等性能,以拓宽其在生物医学、塑料及化状品等不同领域的应用,仍然是未来的主要研究方向。

功能高分子材料发展现状及展望 篇10

1 功能高分子材料的特点及功能

1)功能高分子材料的特点

功能高分子材料一般是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料,或具体指原有力学性能的基础上,还具有化学反应活性、光敏性等功能高分子及其复合材料、功能高分子有很高的分子量,质轻,密度小,有优良的力学性能,绝缘性能,隔热性能,由于高分子结构的不同,其特点也不尽相同[1]。特定的高分子材料有的有良好的光学性能,如PMMA、PC、PS;有的有超高的力学性能等,功能高分子材料更是涉及了医药、生物工程等各个方面,原料来源也非常丰富,易制备,而现在随着科技发展也应用到生活中的方方面面。

2)功能高分子材料的功能分类

功能高分子材料分四项功能,即离子交换树脂、感光性树脂、高分子试剂、高分子催化剂、高分子增感剂等组成的“化学功能”,导电性高分子、高介电性高分子、高分子光电导体、高分子光生伏打材料等“物理功能”,高分子吸附剂、高分子絮凝剂、高分子表面活性剂、高分子染料、高分子稳定剂等“复合功能”,以及抗血栓、控制药物释放和生物活性等“生物、医用功能”。最后按照功能特性又分为四类,即“分离材料和化学功能材料、电磁功能高分子材料、光功能高分子材料、以及生物医用高分子材料”。根据分类,能对功能高分子材料进行更清晰的了解。

2 功能高分子材料主要种类及现状发展

1)光功能高分子材料

它是指在光的作用下能够产生物理或化学变化的高分子材料,也能够对光进行投射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。这一类材料已有很多,主要包括光导材料、光记录材料、光加工材料、光学用塑料、光转换系统材料等。而目前的发展方向主要是以三个方向来发展,即光导纤维重点开发可以制成低光损耗,长距离传输的高分子光纤制品。光导高分子在光照时导致的效果可以节约材料,其次就是功能高分子材料在太阳能转换中进行研究可向光电转换等方面发展。

2)吸附分离功能高分子材料

吸附分离功能高分子是功能高分子的一个分支,是利用高分子材料与被吸附物的各种相互作用,与其发生暂时或永久结合的材料[2]。该类材料主要针对液体或气体中的分子具有选择性的吸附,从而实现复杂物质体系的分离与各种成分的富集与纯化检测。有效运用吸附分离功能高分子的吸附机理,可以广泛运用于分析检测,治理污染,为环境保护和工业生产领域带来帮助和起到良好的作用。

3 功能高分子的发展趋势和重要意义

1)功能高分子材料扩大领域广泛运用

如今,材料技术的发展逐渐迅速,从均质材料向复合材料发展,从单一结构材料向多功能材料并重,而对先进复合高分子基体材料树脂陶瓷等,加入增强料的纤维等材料组合在一起,充分发挥各相性能优势的结构特征,赋予了功能高分子广阔应用的空间。而今后功能高分子复合材料将向航空航天、医疗卫生、家居生活等众多领域发展,为科技生活带来更多的便利。

2)功能高分子材料的重要意义

如今,现代科技发达的社会,功能高分子材料的独特功能,不仅为物理事业带来一大改革创新,也为我国各个行业领域带来贡献[3]。例如功能高分子材料现在的隐身材料技术就是当今世界各国追求的尖端军事技术之一,国内外的学者都对隐身纳米高分子复合材料进行研究,可见在军事上的大用处,在全世界为之关注的生态环境中,国外研发具有生态可降解性的高分子材料对生态环境保护起到了很大的作用。可见,现在功能高分子材料对我们无论是生活、军事还是生态环境都是极为重要的。

4 结语

综上所述,世界科技与社会的发展,功能高分子材料的功能和特性为我们各个领域带来技术进步。并且为我国及国外的各个行业也产生相当高的社会经济效益。因此在国外发达国家对功能高分子投入大量的人力和财力,我们国家也应当与时俱进,不使我国在国际发展中后退,应当对功能高分子材料的研究大力支持。

参考文献

[1]师兰,郭金毓,哈日巴拉.高分子抗菌材料发展现状与展望[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版),2011,6(01):25-28.