高分子化學(xué)綜述MicrosoftWord文檔

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)摘要：高分子化學(xué)是研究高分子化合物的合成、化學(xué)反應(yīng)的一門學(xué)科，同時還涉及聚合物的結(jié)構(gòu)和性能。本文是講述我在學(xué)習(xí)了高分子化學(xué)這門課程之后對這門課程的掌握、理解， 關(guān)鍵字：高分子化學(xué) 高分子 聚合物 聚合方法 Abstract：polymer chemistry is a subject of research the polymer compounds synthesis and chemicalreaction，and involving the Polymer str

2、ucture and performance . This article is about my study polymer chemistry in the course of this course after the master, understanding.Key word：Polymer chemistry ; polymer ; Polymerization methods.高分子化學(xué)初步認識1.引言 高分子化學(xué)是研究高分子化合物的合成、化學(xué)反應(yīng)、物理化學(xué)、物理、加工成型、應(yīng)用等方面的一門新興的綜合性學(xué)科。合成高分子的歷史不過80年，所以高分子化學(xué)真正成為一門科學(xué)還不足六十年，

3、但它的發(fā)展非常迅速。目前它的內(nèi)容已超出化學(xué)范圍，因此，現(xiàn)在常用高分子科學(xué)這一名詞來更合邏輯地稱呼這門學(xué)科。狹義的高分子化學(xué)，則是指高分子合成和高分子化學(xué)反應(yīng)。人類實際上從一開始即與高分子有密切關(guān)系，自然界的動植物包括人體本身，就是以高分子為主要成分而構(gòu)成的，這些高分子早已被用作原料來制造生產(chǎn)工具和生活資料。高分子材料的應(yīng)用將會使人類支配改造自然的能力和社會生產(chǎn)力的發(fā)展帶到一個新的水平，對人類的發(fā)展將會出現(xiàn)前所未有的促進。2.高分子化合物2.1高分子化合物的定義 高分子化合物又稱高分子（），高分子是由分子量很大的長鏈分子所組成，高分子的分子量從幾千到幾十萬甚至幾百萬。 而每個分子鏈都是由聯(lián)合的成

4、百上千的一種或多種小分子構(gòu)造而成。高分子的分類有多種，按來源可分為高分子、天然高分子、合成高分子三大類；根據(jù)用途則可分為合成和、合成、合成等；按熱行為可分為和聚合物；按主鏈結(jié)構(gòu)可分為、和三類；另外根據(jù)工業(yè)產(chǎn)量和價格還可分為通用高分子、中間高分子、工程塑料以及特種高分子等等。2.2高分子化合物的分類 高分子化合物中的原子連接成很長的線狀分子時，叫。這種高分子在加熱時可以熔融，在適當(dāng)?shù)娜軇┲锌梢匀芙?。高分子化合物中的原子連接成線狀并帶有較長分支時，叫。這種高分子也可在加熱時熔融，也可在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙?。如果高分子化合物中的原子連接成網(wǎng)狀時，則叫，這種高分子由于一般都不是平面結(jié)構(gòu)而是立體結(jié)構(gòu)，所以也

5、叫。體型高分子加熱時不能熔融，只能變軟和彈性增大；不能在任何溶劑中溶解，只能在某些適當(dāng)?shù)娜軇┲腥苊洝?.3高分子化合物的特性 高分子的特性也即是高分子化合物與低分子物質(zhì)的區(qū)別.主要表現(xiàn)在高分子固體及其溶液的力學(xué)性質(zhì)方面。高分子化合物的基本特性有：1不揮發(fā)性 高分子化合物沒有氣態(tài)，只有液態(tài)與固態(tài)，不揮發(fā)。2優(yōu)良的機械性能 高分子化合物的大分子鏈有較高的柔順性與良好的機械強度。高分子化合物的分子間引力大,尤其是含有極性基團或存在著氫鍵的高分子化合物,其分子間引力更大,具有高的機械強度。大分子的柔順性,使高分子化合物具有良好的彈性與粘流性,可被牽伸成絲或制成薄膜。3良好的電絕緣性 高分子化合物大分子

6、中各個原子彼此以共價鍵結(jié)合,不電離,有良好的電絕緣性。4結(jié)晶性 有些高分子化合物具有結(jié)晶物質(zhì)的特性，有清晰的X光衍射圖象。5溶解性能 高分子化合物溶液的粘度特別高,2%-3%的高分子溶液比同濃度的低分子溶液的粘度高十幾倍至幾百倍。上述特性,取決于組成大分子的原子或官能團的本性、分子量、空間排列(幾何結(jié)構(gòu))、分子形態(tài)（運動著的大分子的統(tǒng)計特性）以及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。2.4高分子化合物的合成反應(yīng)單體聚合成高分子化合物的方法有多種。不同的方法,其反應(yīng)機理不完全相同，得到的高分子化合物性質(zhì)也有差異。1、本體聚合 只有單體及少量引發(fā)劑,而不用溶劑或分散劑的聚合方法,叫本體聚合。所得產(chǎn)品純度高,產(chǎn)率高,不需要后

7、處理設(shè)備,在實驗室和工業(yè)生產(chǎn)中都有應(yīng)用。高分子化合物的制備,可以由一種或一種以上的單體作為初始原料,經(jīng)過合成反應(yīng)而制得;也可由已經(jīng)得到的天然的或合成的高分子化合物，經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化，改性而成為。2、懸浮聚合 將非水溶性的單體以小液滴(0.1-3mm)形式懸浮在水中,加入引發(fā)劑使之發(fā)生聚合,叫懸浮聚合。此法容易除去聚合熱，產(chǎn)品純度比乳液聚合法高，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。3、乳液聚合 在乳化劑存在下,經(jīng)攪拌單體分散于水中成為乳濁液,然后用水溶性引發(fā)劑引發(fā)聚合的方法，稱為乳液聚合。所得聚合物粒子可分散得很細,粒子直徑約1-0.1mm。本法在工業(yè)生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用，如丙烯酸甲酯漿料的制造。4、溶液聚合 單體在

8、溶劑中引發(fā)聚合稱為溶液聚合。在合成樹脂生產(chǎn)中應(yīng)用得較少,但有些品種卻需要用溶液聚合法進行生產(chǎn)，例如，聚醋酸乙烯、聚丙烯腈或聚丙烯酰胺等的制造。2.5高分子化合物分子量分子量是決定高分子化合物性能的一個重要因素，與高分子化合物的物理機械性能有著密切關(guān)系。大量的實驗證明,高分子化合物的分子量一定要達到某一數(shù)值后,才能顯示出其有價值的機械強度。上漿用的聚乙烯醇，分子量應(yīng)在1300以上，若超過80000已不適用于經(jīng)紗上漿。 必須注意,每種低分子化合物,都有其恒定的分子量。但是,對高分子化合物來說，由于形成過程的復(fù)雜性,構(gòu)成每一個大分子結(jié)構(gòu)單元數(shù)目并不是完全相同,故其分子量也不象低分子化合物那樣固定不變

9、。實際上，一種高分子化合物是由組分相同、結(jié)構(gòu)單元（鏈節(jié)）相同,但鏈節(jié)數(shù)目不同的大分子混合聚集而成。聚合物的這種特性稱為多分散性，聚合物分子量是一個平均值。3.高分子化學(xué)3.1高分子化學(xué)的定義高分子化學(xué)作為化學(xué)的一個分支學(xué)科，是在20世紀(jì)30年代才建立起來的一個較年輕的學(xué)科。然而，人類對天然高分子物質(zhì)的利用有著悠久的歷史。早在古代，人們的生活就已和天然高分子物質(zhì)結(jié)成了息息相關(guān)的關(guān)系。高分子物質(zhì)支撐著人們的吃穿住各方面，作為人類食物的蛋白質(zhì)和淀粉，以及用紡織成為衣物的棉、毛、絲等都是天然的高分子物質(zhì)。在我國古代時，人們就已學(xué)會利用蠶絲來紡織絲綢；漢代，人們又利用天然高分子物質(zhì)麻纖維和竹材纖維發(fā)明了

10、對世界文明有巨大失去作用的造紙術(shù)。在那時，中國人已學(xué)會利用油漆，后來傳至周邊國家乃至世界?？梢哉f，古代中國在天然高分子物質(zhì)的加工技術(shù)上，例如絲織業(yè)、造紙術(shù)和油漆制造，是處于世界領(lǐng)先地位的。3.2高分子化學(xué)的發(fā)展簡史高分子化學(xué)的發(fā)展主要經(jīng)歷了天然高分子的利用與加工、天然高分子的改性、合成高分子的生產(chǎn)和高分子科學(xué)的建立四個時期。從三十年代起隨著合成高分子的發(fā)展而逐漸建立起來與高分子相關(guān)的反應(yīng)動力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、高分子物理、生物高分子等分支學(xué)科，形成了一門系統(tǒng)的高分子科學(xué)。歐洲工業(yè)革命之以后，許多天然的高分子物質(zhì)日益成為生產(chǎn)不可缺少的原料，促使人們?nèi)パ芯亢烷_發(fā)高分子物質(zhì)。這時，人們首先遇到

11、了對天然橡膠以及天然纖維的利用和改進。橡膠的產(chǎn)地在熱帶，最早對它的利用也開始于這個地區(qū)。哥倫布航海時，曾在拉西美洲的海地看當(dāng)?shù)厝擞锰烊恍纬傻南鹉z球進行游戲。1530年，歐洲人恩希拉介紹了在巴西、圭亞那等地區(qū)的人們利用粗糙的橡膠制作容器防曬布等日用品的情況。然而，在將橡膠用于制造之前，人們面臨著諸多的工藝難題，科學(xué)家們都在努力探尋這些難題的解決辦法。首先是黑立桑和馬凱爾在1763年發(fā)現(xiàn)橡膠可溶于松節(jié)油和乙醚。1823年，馬辛托希用石腦油處理橡膠乳液，得到了常溫時發(fā)粘而遇冷則變脆的成品，但顯然不能投入使用。1832年1850年，人們終于反復(fù)的試驗，使天然橡膠經(jīng)加工后有了人們想要的性能，這一工作主要

12、是由德國人呂德斯杜夫和美國人古德意完成的同時，科學(xué)家們也在進行著對天然纖維素的改性試驗。1832年1845年，通過勃萊孔諾和申拜思的努力，制得了硝化纖維，這一成果曾在一戰(zhàn)時用為制作無煙炸藥。之后，二硝酸纖維被他的同事制作模塑制品，但因其硬度太高而不易制造。1872年，海得以梓腦作為增塑劑，用二硝酸纖維制成了柔韌的塑料，后被廣泛用于制作照相底片及電影膠片等等。1885年，法國人夏東奈將由棉花制成的硝化纖維用NH4HS進行脫硝處理，得到了人造絲。這一成果在1889巴黎博覽會展出之后，于當(dāng)年建立了最早的人造絲工廠。1892年，英國人克勞斯和貝汶，在1844年制得的脫硝硝化纖維的基礎(chǔ)上，用氫氧化納和二

13、硫化碳進行再處理，得到了粘膠纖維，其性能比夏東奈的人造絲更好。1903年，邁爾制得了醋酸纖維。在成功實現(xiàn)了對橡膠和纖維素的改性之后，人們轉(zhuǎn)而注意到了高分子合成的試驗，在一時期，科學(xué)家們通過努力，實現(xiàn)了對兩種高分子化合中物的人工合成。首先是酚醛樹脂，再者是合成橡膠。1872年，拜爾就已提出來，苯酚和甲醛在酸的作用下，能夠形成樹脂狀的物質(zhì)?？巳R貝格在1891年，對這種樹脂狀物進行了濃鹽酸處理，得到了一種多孔物質(zhì)，該物質(zhì)不能燒熔也難溶于水，遺憾的是由于無法結(jié)晶提純，他不得不終止了實驗。直到1970年，美國人貝克蘭利用對反應(yīng)的控制，得到了兩種不同的樹脂，一種是可溶的樹脂，叫作蟲膠代用品，是第一步實驗的

14、產(chǎn)品；另一種是不溶也不熔的樹脂，是實驗第三步的產(chǎn)品。如果在實驗第三階段時加入本粉，則可使產(chǎn)品提高韌性。這樣最早的合成塑料酚醛樹脂產(chǎn)生了，它被推廣用作制造絕緣材料。1909年，霍夫曼和庫特爾首先提出了關(guān)于C5H8的熱聚合專利。1910年，海立斯和麥修斯用鈉做試驗，也得到了C5H8。1912年，美國紐約展出了用合成橡膠制成的輪胎，從而向世界宣布橡膠的人工合成實現(xiàn)了。長期以來，人們對某些高分子物質(zhì)的研究取得了一定的成果，但對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究還較膚淺。1913年，通過威爾斯仄特和崔曼斯特等人的研究，得出了淀粉的通式為（C6H10O5）n，而且知道淀粉的水解物都是葡萄糖，然而，直到1922年，霍厄塞仍然認

15、為淀粉的溶液具有橡膠的性質(zhì)是由于它們的環(huán)狀二聚體通過“部分價鍵”而聚集在一起的原因。1906年，費歇爾提出它具有多肽結(jié)構(gòu)，并合成了分子量接近1000的多肽。1910年，華克斯不同意海立斯的環(huán)式結(jié)構(gòu)單元，因為他認為天然橡膠分子是環(huán)狀結(jié)構(gòu)單元，靠“部分”價鍵結(jié)合成直鏈的見解是缺乏根據(jù)的。他說，天然橡膠通過干餾并不能得到海立斯所說的環(huán)式結(jié)構(gòu)單元，并且天然橡膠與溴反應(yīng)后仍然保留著像膠，然而這時已經(jīng)沒有雙鍵，更不可能有所謂“部分”價鍵。1920年，有機化學(xué)家畢克斯以關(guān)于聚合反應(yīng)一文對以上的各種觀點進行了反駁，他不同意把天然橡膠和纖維素的結(jié)構(gòu)歸結(jié)為多元的環(huán)的物理締合方式，并明確提出，成為環(huán)狀化合物和成為共

16、價鍵結(jié)構(gòu)的長鏈高分子化合根本不是一回事。畢克斯于1922年，將天然橡膠加氫，發(fā)現(xiàn)其“溶液”仍然具有膠體性質(zhì)?；谝陨系某晒?，他在1924年明確提出了天然橡膠分子是高分子量的大分子，并認為這些高分子量的大分子不管溶于何物，其膠體是與小分子締合得來的膠體是不同的。畢克斯的這種大分子的概念提出以后，在當(dāng)時并沒有立即接受，不少化學(xué)家仍然堅持環(huán)式結(jié)構(gòu)的見解。1926年，斯本先和多爾研究指出，前人認為整個分子不含大于晶胞的觀點是錯誤的，他們認為纖維素分子可以從一個晶胞長入另一個晶胞而成為直鏈形狀。1928年，施道丁格表示同意這個觀點，并進一步提出，纖維素和橡膠分子的晶胞的大小或晶體的大小與線形高分子的長度

17、無關(guān)，其依據(jù)是一個大分子可以通過好些晶胞從一個結(jié)晶區(qū)越過無定形區(qū)從而進入另一個結(jié)晶區(qū)。這恰恰是對當(dāng)時存在的環(huán)式結(jié)構(gòu)說的一個有務(wù)指正。1928年，邁耶和馬克提出他們的觀點，說橡膠分子的硫化就是使大分子間形成共價交聯(lián)，區(qū)別了線形高分子與網(wǎng)狀高分子。1930年，施道丁格又進一步提出了高分子稀溶液的粘度和分子量之間的關(guān)系，從而引起了定量測定高分子分子量的興起。1932年，施丁格發(fā)表了一部關(guān)于高分子有機化合物的總結(jié)性論著，高分子化學(xué)建立了。在此之后，高分子化學(xué)理論迅速發(fā)展，高分子工業(yè)也蓬勃興起。以后的40年間高分子化學(xué)及工業(yè)達到飛速發(fā)展階段。第二次世界大戰(zhàn)刺激了高分子化學(xué)和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，德國首先合成了

18、橡膠，美國也加速發(fā)展高分子工業(yè)。戰(zhàn)后由于消費品的需求量增加，高分子化學(xué)的系統(tǒng)研究大規(guī)模地開展起來。中國的高分子化學(xué)及高分子工業(yè)也是在戰(zhàn)后，特別是1949年之后，才真正成長發(fā)展起來。高分子化學(xué)的發(fā)展主要經(jīng)歷了天然高分子的利用與加工、天然高分子的改性、合成高分子的生產(chǎn)和高分子科學(xué)的建立四個時期。從三十年代起隨著合成高分子的發(fā)展而逐漸建立起來與高分子相關(guān)的反應(yīng)動力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、高分子物理、生物高分子等分支學(xué)科，形成了一門系統(tǒng)的高分子科學(xué)。3.3高分子化學(xué)的研究領(lǐng)域 目前專家同行公認的一些學(xué)科前沿領(lǐng)域大致可以歸納為： 一、高分子化學(xué)。新的高分子化合物的分子設(shè)計與合成，新的聚合反應(yīng)及方法是貫

19、穿的兩條總線，例如活性聚合、納米粒子合成、超分子體系自組裝等；二、高分子物理。高分子鏈結(jié)構(gòu)的研究、聚合物的聚集狀態(tài)結(jié)構(gòu)以及其結(jié)構(gòu)與性能、功能之間的關(guān)系研究作為主線，例如利用原子力顯微鏡技術(shù)探究材料表面的微觀電子原子的排列結(jié)構(gòu)、利用光散射技術(shù)探究其動態(tài)聚集的分子大小及分布、借助數(shù)學(xué)和計算機兩大工具進行實驗現(xiàn)象的模擬和理論解釋等；三、功能高分子以及新技術(shù)研究。目前主要有光電磁功能高分子、高分子液晶顯示技術(shù)、分子器件、高分子藥物、控制藥物釋放材料、醫(yī)療診斷材料、人體組織修復(fù)材料和代用品、微小機械材料和各種敏感檢測材料等。此外，通用高分子的改性技術(shù)、天然高分子的改性和利用、聚合物生物降解材料以及聚合物

20、資源的再生利用技術(shù)等，涉及到節(jié)約成本、廢物利用、環(huán)境保護、可持續(xù)性發(fā)展等關(guān)乎人類生存環(huán)境的重大課題；四、高分子工程。聚合物反應(yīng)工程和聚合物成型的問題就成為制約高分子工業(yè)發(fā)展的一個關(guān)鍵，也是科研領(lǐng)域能否得到足夠的資金支持和智力支持而得以持續(xù)進步的關(guān)鍵。高分子化學(xué)的研究范圍涉及天然高分子和合成高分子。天然高分子存在于棉、麻、毛、絲、角、革、膠等天然材料中以及動植物機體細胞中，其基本物質(zhì)統(tǒng)稱為生物高分子。合成高分子包括通用高分子（常用的塑料、合成纖維、合成橡膠、涂料、粘合劑等）、特殊高分子（具有耐高溫、高強度、高模量等性能）、功能高分子（具有光、電、磁等物理特性以及催化、螯合、離子交換等化學(xué)性質(zhì)）、

21、仿生高分子（具有模擬生物生理特性）以及各種無機高分子、復(fù)合高分子和高分子復(fù)合材料等。高分子化學(xué)的發(fā)展主要經(jīng)歷了天然高分子的利用與加工、天然高分子的改性、合成高分子的生產(chǎn)和高分子科學(xué)的建立四個時期。從三十年代起隨著合成高分子的發(fā)展而逐漸建立起來與高分子相關(guān)的反應(yīng)動力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、高分子物理、生物高分子等分支學(xué)科，形成了一門系統(tǒng)的高分子科學(xué)。4.高分子材料4.1高分子材料的定義高分子材料是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料。我們接觸的很多天然材料通常是高分子材料組成的，如天然橡膠、棉花、人體器官等。人工合成的化學(xué)纖維、塑料和橡膠等也是如此。一般稱在生活中大量采用的，已經(jīng)形成工業(yè)化生產(chǎn)

22、規(guī)模的高分子為通用高分子材料，稱具有特殊用途與功能的為功能高分子。 高分子它是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。 樹枝，獸皮，稻草等天然高分子材料是人類或者類似人類的遠古智能生物最先使用的材料。在歷史的長河中，紙，樹膠，絲綢等從天然高分子加工而來的產(chǎn)品一直同人類文明的發(fā)展交織在一起。4.2高分子材料主要種類 4.2.1 高分子導(dǎo)電材料與傳統(tǒng)導(dǎo)電材料相比較,導(dǎo)電高分子材料具有許多獨特的性能。導(dǎo)電高聚物可用作雷達吸波材料、電磁屏蔽材料、抗靜電材料等。介紹了導(dǎo)電高分子材料的結(jié)構(gòu)、種類及導(dǎo)電機理、合成方法、導(dǎo)電高分子材料的應(yīng)用、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。根據(jù)加入基體聚合物中導(dǎo)電成分的不同

23、,復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料可分為兩類:填充復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料和共混復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料。填充復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料一般是將抗靜電劑及各種導(dǎo)電材料加入到基體聚合物中復(fù)合而成。抗靜電劑多為極性或離子型表面活性劑;導(dǎo)電材料主要有碳系材料、金屬系材料、金屬氧化物系材料、各種導(dǎo)電金屬鹽類物質(zhì)以及復(fù)合填料等。共混復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料是將親水性聚合物或結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子與基體高分子進行共混,它們是抗靜電材料和電磁屏蔽材料的主要用料,其用途十分廣泛。4.2.2 功能高分子材料對物質(zhì)、能量和信息具有傳輸、轉(zhuǎn)換或貯存作用的高分子及其復(fù)合材料稱為功能高分子材料, 通常也可簡稱為功能高分子, 有時也稱為精細高分子或特種高分

24、子(包括高性能高分子)7。請注意，不可將功能高分子和功能高分子材料混為一談，這兩者是有明顯區(qū)別的。功能高分子材料從組成和結(jié)構(gòu)上可以分為結(jié)構(gòu)型和復(fù)合型兩大類。結(jié)構(gòu)型功能高分子材料是指在高分子鏈中具有特定功能基團的高分子材料，這種材料所表現(xiàn)的特定功能是由高分子本身的因素決定的。構(gòu)成結(jié)構(gòu)型功能高分子材料中的高分子叫功能高分子，而復(fù)合型功能高分子材料，是指以普通高分子材料為基體或載體，與具有某些特定功能（如導(dǎo)電、導(dǎo)磁）的其它材料進行復(fù)合而制得的功能高分子材料，這種材料的特殊功能不是由高分子本身提供的。功能高分子是20 世紀(jì)60 年代末迅速發(fā)展起來的新型高分子材料。功能高分子的內(nèi)容豐富、品種繁多、發(fā)展迅

25、速, 已成為新技術(shù)革命必不可少的關(guān)鍵材料, 必將對21 世紀(jì)人類社會生活產(chǎn)生巨大影響。對物質(zhì)、能量和信息具有傳輸、轉(zhuǎn)換或貯存作用的高分子及其復(fù)合材料稱為功能高分子材料, 通常也可簡稱為功能高分子, 有時也稱為精細高分子或特種高分子(包括高性能高分子)7。功能高分子是高分子化學(xué)的一個重要領(lǐng)域，它是研究各種功能性高分子材料的分子設(shè)計和合成、結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系以及作為新材料的應(yīng)用技術(shù)。它主要包括化學(xué)功能高分子材料、光功能高分子材料、電、磁功能高分子材料、聲功能高分子材料、高分子液晶、醫(yī)用高分子材料幾部分，這一領(lǐng)域的研究主要包括研究分子結(jié)構(gòu)、組成與形成各種特殊功能的關(guān)系，也就是從宏觀乃至深入到微觀，以及從

26、半定量深入到定量，從化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)原理來闡述特殊功能的規(guī)律性，從而探索和合成出新的功能性材料。生物醫(yī)用高分子材料分合成和天然兩大類，下面我們就分別對這兩種材料進行詳細的論述。天然生物材料是指從自然界現(xiàn)有的動、植物體中提取的天然活性高分子，如從各種甲殼類、昆蟲類動物體中提取的甲殼質(zhì)殼聚糖纖維，從海藻植物中提取的海藻酸鹽，從桑蠶體內(nèi)分泌的蠶絲經(jīng)再生制得的絲素纖維與絲素膜，以及由牛屈肌腱重新組構(gòu)而成的骨膠原纖維等。這些纖維由于他們來自生物體內(nèi)且都具有很高的生物功能和很好的生物適應(yīng)性，在保護傷口、加速創(chuàng)面愈方面具有強大的優(yōu)勢，已引起國內(nèi)外醫(yī)務(wù)界廣泛的關(guān)注。自然界廣泛存在的天然生物材料仍有著人工材料無可

27、比擬的優(yōu)越性能。例如：迄今為止再高明的材料學(xué)家也做不出具有高強度和高韌性的動物牙釉質(zhì)，海洋生物能長出色彩斑斕、堅閶義不被海水腐蝕的貝殼等等。甲殼素又稱幾丁質(zhì)（chitin），廣泛存在于蝦、蟹等甲殼動物及昆蟲、藻類和細菌中，是世界上僅次于纖維素的第二大類天然高分子化合物。它是一種惰性多糖，用濃堿脫去乙?；赊D(zhuǎn)變成聚殼糖（chintosan）。甲殼素、聚殼糖及其衍生物具有良好的生物相容性和生物降解性。降解產(chǎn)物帶有一定正電荷，能從血液中分離出血小板因子，增加血清中H-6水平，促進血小板聚集或凝血素系統(tǒng)，作為止血劑有促進傷口愈合，抑制傷口愈合中纖維增生，并促進組織生長的功能，對燒、燙傷有獨特療效。比如

28、家蠶絲脫膠后可得到純絲素蛋白成分，絲素蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的生物醫(yī)學(xué)材料，具有無毒、無刺激性、良好的血液相容性和組織相容性。根據(jù)研究報道，由于天然高分子醫(yī)用材料的獨特臨床效果，它的應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。由于天然材料的有限，人們需要大量的生物材料來維持他們的健康。合成高分子材料因與人體器官組織的天然高分子有著極其相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性能，因而可以植入人體，部分或全部取代有關(guān)器官。因此，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了最為廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的重要支柱材料。與天然生物材料相比，合成高分子材料具有優(yōu)異的生物相容性，不會因與體液接觸而產(chǎn)生排斥和致癌作用，在人體環(huán)境中的老化不明顯。通過選用不同成分聚合物和添加劑，改變表面

29、活性狀態(tài)等方法可進一步改善其抗血栓性和耐久性，從而獲得高度可靠和適當(dāng)有機物功能響應(yīng)的生物合成高分子材料。目前，使用于人體植入產(chǎn)品的高分子合成材料包括聚酰胺、環(huán)氧樹脂、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、硅橡膠和硅凝膠等。應(yīng)用場合涉及組織粘合、手術(shù)縫線、眼科材料(人工玻璃體、人工角膜和人工晶狀體等)、軟組織植入物(人工心臟、人工腎、人工肝等)和人工管形器(人工器官、食道)等。4.2.3 高分子智能材料“智能材料”這一概念是由日本的高木俊宜教授于1989年提出來的。所謂智能材料，就是具有自我感知能力，集累積傳感、驅(qū)動和控制功能于一體的材料，也是具有感知功能

30、即識別功能、信息處理功能以及執(zhí)行功能的材料，具備感知、反饋、響應(yīng)三大基本要素。它不但可以判斷環(huán)境，而且可以順應(yīng)環(huán)境，通過感知周圍環(huán)境的變化，適時做出相應(yīng)措施，達到自適應(yīng)的目的。智能材料可分為智能金屬材料，智能無機非金屬材料，智能高分子材料。智能高分子材料又稱智能聚合物、機敏性聚合物、刺激響應(yīng)型聚合物、環(huán)境敏感型聚合物，是一種能感覺周圍環(huán)境變化，而且針對環(huán)境的變化能采取響應(yīng)對策的高分子材料。 智能高分子材料具有多水平結(jié)構(gòu)層次，較弱的分子間作用力，側(cè)鏈易引入官能團，便于分子設(shè)計和精細控制等優(yōu)點，這樣因此更利于對環(huán)境的感知并實現(xiàn)對環(huán)境的響應(yīng)。5.高分子材料在生活中的應(yīng)用5.1塑料 塑料是我們生活中應(yīng)用最廣泛的高分子材料制品。當(dāng)今，我們的大多數(shù)生活日用品都是由塑料制成。塑料根據(jù)加熱后的情況又可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。加熱后軟化，形成高分子熔體的塑料成為熱塑性塑料，主要的熱塑性塑料有聚乙烯（PE1）、聚丙烯（PP 2）、聚苯乙烯（PS 3）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗稱有機玻璃 4）、聚氯乙烯（PVC 5）、尼龍（Nylo