高分子材料介紹

1、高分子材料的簡介與應(yīng)用高分子材料的簡介與應(yīng)用START高分子材料介紹1聚氨酯的合成方法2前景展望3 1 高分子材料介紹高分子材料介紹 高分子材料：以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。 高分子材料按來源分為天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和進(jìn)化的基礎(chǔ)。人類社會(huì)一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產(chǎn)資料，并掌握了其加工技術(shù)。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等。19世紀(jì)30年代末期，進(jìn)

2、入天然高分子化學(xué)改性階段，出現(xiàn)半合成高分子材料。1907年出現(xiàn)合成高分子酚醛樹脂，標(biāo)志著人類應(yīng)用合成高分子材料的開始。現(xiàn)代，高分子材料已與金屬材料、無機(jī)非金屬材料相同，成為科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要材料。 聚氨酯生物材料聚氨酯生物材料 在眾多的高分子材料中，聚氨酯（PU）是一類具有獨(dú)特性能和多方面用途的新型高分子材料，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用始于20世紀(jì)50年代末，1958年聚氨酯首次用作骨折修復(fù)材料。20世紀(jì)80年代，用聚氨酯彈性體制作的人工心臟移植手術(shù)獲得成功，使聚氨酯材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域煩人應(yīng)用得到了進(jìn)一步的發(fā)展。聚氨酯的結(jié)構(gòu)聚氨酯的結(jié)構(gòu) 聚氨酯（Polyurethane）是聚氨基甲酸酯的簡稱，

3、是一類高分子主鏈上帶有重復(fù)氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)單元（-NHCOO-基團(tuán)）的聚合物總稱聚氨酯主鏈?zhǔn)怯刹ＡЩ瘻囟鹊陀谑覝氐娜嵝枣湺危ㄜ浂危┖筒ＡЩ瘻囟雀哂谑覝氐膭傂枣湺吻抖味傻摹＼浂瓮ǔ榈途畚锒嘣?，賦予聚氨酯以柔性和韌性，硬段通常為二（或多）異氰酸酯與小分子的二元醇或二元胺的縮聚物作擴(kuò)鏈劑，賦予聚氨酯強(qiáng)度和剛度。聚氨酯結(jié)構(gòu)如圖所示，通過調(diào)節(jié)軟段或硬段的結(jié)構(gòu)、長度與分布、相對(duì)比例及改變相對(duì)分子質(zhì)量等方式，可在很大范圍內(nèi)改變聚氨酯的性能，聚氨酯與其它生物材料的結(jié)構(gòu)相比，最主要的特點(diǎn)是具有微相分離結(jié)構(gòu)。微相分離結(jié)構(gòu)由于硬鏈段和軟鏈段在熱力學(xué)上具有自發(fā)分離的傾向，硬鏈段很容易聚集在一起，形成許多微區(qū)，分布

4、于軟段相中。聚氨酯的性質(zhì)不僅與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與微相分離的程度有關(guān)。聚氨酯生物材料聚氨酯生物材料 在眾多的高分子材料中，聚氨酯（PU）是一類具有獨(dú)特性能和多方面用途的新型高分子材料。聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱，是一類高分子主鏈上帶有重復(fù)氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)單元（-NHCOO-基團(tuán)）的聚合物總稱聚氨酯主鏈?zhǔn)怯刹ＡЩ瘻囟鹊陀谑覝氐娜嵝枣湺危ㄜ浂危┖筒ＡЩ瘻囟雀哂谑覝氐膭傂枣湺吻抖味傻摹＼浂瓮ǔ榈途畚锒嘣?，賦予聚氨酯以柔性和韌性，硬段通常為二（或多）異氰酸酯與小分子的二元醇或二元胺的縮聚物作擴(kuò)鏈劑，賦予聚氨酯強(qiáng)度和剛度。聚氨酯結(jié)構(gòu)如圖所示，通過調(diào)節(jié)軟段或硬段的結(jié)構(gòu)、長度與分布、相對(duì)比例及改變相對(duì)

5、分子質(zhì)量等方式，可在很大范圍內(nèi)改變聚氨酯的性能，聚氨酯與其它生物材料的結(jié)構(gòu)相比，最主要的特點(diǎn)是具有微相分離結(jié)構(gòu)。微相分離結(jié)構(gòu)由于硬鏈段和軟鏈段在熱力學(xué)上具有自發(fā)分離的傾向，硬鏈段很容易聚集在一起，形成許多微區(qū)，分布于軟段相中。聚氨酯的性質(zhì)不僅與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與微相分離的程度有關(guān)。 2、聚氨酯的合成方法聚氨酯的合成方法 1.1 合成2-(6-羥基)己氧基-2-氧代-1,3,2-二氧磷雜環(huán)戊烷(HOP) 在一個(gè)干燥的150 ml四頸瓶上分別為機(jī)械攪拌裝置，球形冷凝管，恒壓滴液漏斗和溫度計(jì)，瓶中加入5.05 g（0.05 mol）三乙胺，6.49 g（0.055 mol）1,6-己二醇及75

6、ml無水四氫呋喃。用冰鹽浴將溶液冷卻至-20 ，在攪拌的同時(shí)滴加7.13 g（0.05 mol COP）及10 ml THF的混合液，2 h滴加完畢后，再在-20 攪拌2 h，撤去冰鹽浴自然升溫至室溫再攪拌1 h。反應(yīng)液靜置后得到大量白色沉淀。水泵抽濾，用THF沖洗濾餅，濾液冷凍30min后再過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去THF。產(chǎn)物為淡黃色粘稠液體。 ClPOOOHOCH2(CH2)4CH2OHHOCH2(CH2)5OPOOOTHF(C2H5)3N 1.2 合成（6-羥基）己基-2-（N-二甲基異丙胺基）乙基磷酸鹽 在一個(gè)100 ml圓柱形鋼筒中加入5.6 g（0.025 mol）HOP和15 ml

7、無水乙腈，1.65 g（0.03 mol）N-二甲基異丙胺和35 ml乙腈中，密封。置于恒溫振蕩器中，在70 條件下反應(yīng)72 h后取出，自然冷卻到室溫。反應(yīng)液用旋轉(zhuǎn)蒸儀除去其中的溶劑，得淺黃色粘稠狀粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn)物溶于甲醇，然后用無水乙醚沉淀析出白色絮狀物，過濾，將濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，得到淺綠色粘稠液體。 HOCH2(CH2)5OPOOONCH3CNHOCH2(CH2)5OPO(CH2)2N(CH3)2OOCH2(CH3)2PU膜的制備膜的制備采用模具成型的方法制備聚氨酯膜，在20 ml DMF中加入1.6 g聚氨酯顆粒進(jìn)行過夜溶脹，然后在70 的條件下機(jī)械攪拌6 h，保證聚氨酯顆粒完全均勻

8、溶解，然后倒入直徑D=10 cm的聚四氟乙烯親水性潔凈基底板上澆鑄成膜，溶劑在50 真空下?lián)]發(fā)48 h后，制得的即為聚空白氨酯薄膜。表面接枝磷銨兩性離子表面接枝磷銨兩性離子PU膜的制備膜的制備 將制得的空白聚氨酯膜用打孔器制成直徑1 cm的小圓模型，取5片空白聚氨酯薄膜，記錄反應(yīng)前的質(zhì)量，將其放在50 ml三頸瓶中，加入一定量的過氧化苯甲酰/丙酮溶液進(jìn)行活化，在冷凝回流的條件下通30 min的氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后升至聚合溫度，當(dāng)溫度穩(wěn)定后緩慢滴加恒壓滴液漏斗中磷銨兩性離子的水溶液，在氮?dú)夥諊路磻?yīng)一定的聚合時(shí)間。停止反應(yīng)后將膜取出，樣品膜分別用蒸餾水和甲醇分別反復(fù)洗滌，然后超聲清洗以除去表面未反應(yīng)的單體極其均聚物，將處理過的樣品放入50 真空烘箱中干燥，記