高分子材料发展趋势范文
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篇1
一、生物医用高分子材料的特点
生物医用高分子材料是一种聚合物材料，主要用于制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械。按照来源的不同，生物医用高分子材料可以分为天然生物高分子材料和合成生物高分子材料2种。前者是自然界形成的高分子材料，如纤维素、甲壳素、透明质酸、胶原蛋白、明胶及海藻酸钠等；后者主要通过化学合成的方法加以制备，常见的有合聚氨酯、硅橡胶、聚酯纤维、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。按照材料的性质，生物医用高分子材料可以分为非降解材料和降解材料。前者主要包括聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃，芳香聚酯、聚硅氧烷等；后者包括聚乙烯亚胺—聚氨基酸共聚物、聚乙烯亚胺—聚乙二醇—聚（β-胺酯）共聚物、聚乙烯亚胺—聚碳酸酯共聚物等。
生物医用高分子材料作为植入人体内的材料，必须满足人体内复杂的环境，因此对材料的性能有着严格的要求。首先，材料不能有毒性，不能造成畸形；其次，生物相容性比较好，不能与人体产生排异反应；第三，化学稳定性强，不容易分解；第四，具备一定的物理机械性能；第五，比较容易加工；最后，性价比适宜。其中最关键的性能是生物相容性。
根据国际标准化组织（InternationalStandardsOrganization，ISO）的解释，生物相容性是指非活性材料进入后，生命体组织对其产生反应的情况。当生物材料被植入人体后，生物材料和特定的生物组织环境相互产生影响和作用，这种作用会一直持续，直到达到平衡或者植入物被去除。生物相容性包括组织相容性、细胞相容性和血液相容性。
二、生物医用高分子材料的发展历史
人类对生物医用高分子材料的应用经过了漫长的阶段。根据记载，公元前3500年，古埃及人就用棉花纤维和马鬃缝合伤口，此后到19世纪中期，人类还主要停留在使用天然高分子材料的阶段；随后到20世纪20年代，人类开始学会对天然高分子材料进行改性，使之符合生物医学的要求；再后来人类开始尝试人工合成高分子材料；20世纪60年代以来，生物医用高分子材料得到了飞速发展和广泛的普及。1949年，美国就率先发表了研究论文，在文中第1次阐述了将有机玻璃作为人的头盖骨、关节和股骨，将聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床应用情况，对医用高分子的应用前景进行了展望。这被认为是生物医用高分子材料的开端。
在20世纪50年代，人类发现有机硅聚合物功能多样，具有良好的生物相容性（无致敏性和无刺激性），之后有机硅聚合物被大量用于器官替代和整容领域。随着科技的发展，20世纪60年代，美国杜邦公司生产出了热塑性聚氨酯，这种材料的耐屈挠疲劳性优于硅橡胶，因此在植入生物体的医用装置及人工器官中得到了广泛应用。随后人工尿道、人工食道、人工心脏瓣膜、人工心肺等器官先后问世。生物医用高分子材料也从此走上快速发展的道路。
三、生物医用高分子材料的发展现状、前景和趋势
据相关研究调查显示，我国生物医用高分子材料研制和生产发展迅速。随着我国开始慢慢进入老龄化社会和经济发展水平的逐步提高，植入性医疗器械的需求日益增长，对生物医用高分子材料的需求也将日益旺盛。2015年1月28日，中国医药物资协会的《2014中国单体药店发展状况蓝皮书》显示，2014全年全国医疗器械销售规模约2556亿元，比2013年度的2120亿元增长了436亿元，增长率为20.06%。但是相比于医药市场总规模（预计为13326亿元）来说，医药和医疗消费比为1∶0.19还略低，因此业内普遍认为，医疗器械仍然还有较广阔的成长空间，生物医用高分子材料也将迎来良好的发展前景。
根据evaluateMedTech公司基于全球300家顶尖医疗器械生产商的公开数据而得出的报告《2015-2020全球医疗器械市场》预测，2020年全球医疗器械市场将达到4775亿美元，2016-2020年间的复合年均增长率为4.1%。世界医疗器械格局的前6大领域包括：诊断、心血管、影像大型设备、骨科、眼科、内窥镜，其中生物医用高分子材料在其中都得到了广泛的应用。
以往的医学研究对组织和器官的修复，更多是选择一种替代品，实现原有组织和器官的部分功能。随着再生医学和干细胞技术的迅速发展，利用生物技术再生和重建器官、个性化治疗和精准医学已经成为趋势。因此传统的生物医药高分子材料已经不能满足现有的需求，需要模拟生物的结构，恢复和改进生物体组织与器官的功能，最终实现器官和组织的再生，这也是生物医用高分子材料未来的发展方向。
生物医用高分子材料在医疗器械领域中得到了非常广泛的应用，主要体现在人工器官、医用塑料和医用高分子材料3个领域。
1.人工器官
人工器官指的是能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料；或者说是具有天然器官组织或部件功能的材料，如人工心瓣膜、人工血管、人工肾、人工关节、人工骨、人工肌腱等，通常被认为是植入性医疗器械。人工器官主要分为机械性人工器官、半机械性半生物性人工器官、生物性人工器官3种。第1种是指用高分子材料仿造器官，通常不具有生物活性；第2种是指将电子技术和生物技术结合；第3种是指用干细胞等纯生物的方法，人为“制造”出器官。目前生物医用高分子材料主要应用在第1种人工器官中。
目前，植入性医疗器械中骨科占据约为38%的市场份额；随后是心血管领域的36%；伤口护理和整形外科分别为8%左右。人工重建骨骼在骨科产品市场中占据了超过31%的市场份额，主要产品是人工膝盖，人工髋关节以及骨骼生物活性材料等，主要应用的生物医用高分子材料有聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚左旋乳酸、乙醇酸共聚物、液晶自增强聚乳酸、自增强聚乙醇酸等。心血管产品市场中支架占据了一半以上的市场份额，此外还有周边血管导管移植、血管通路装置和心跳节律器等。
目前各国都认识到了人工器官的重要价值，加大了研发力度，取得了一些进展。2015年，美国康奈尔大学的研究人员开发出了一种轻量级的柔性材料，并准备将其用于创建一个人工心脏。在我国，3D打印人工髋关节产品获得国家食品药品监督管理总局（CFDA）注册批准，这也是我国首个3D打印人体植入物。
人工器官未来发展趋势是诱导被损坏的组织或器官再生的材料和植入器械。人工骨制备的发展趋势是将生物活性物质和基质物质组合到一起，促进生物活性物质的黏附、增殖和分化。血管生物支架的发展趋势是聚合物共混技术，如海藻酸钠/壳聚糖、胶原/壳聚糖、胶原/琼脂糖、壳聚糖/明胶、壳聚糖/聚己内酯、聚乳酸/聚乙二醇等体系。
2.医用塑料
医用塑料，主要用于输血输液用器具、注射器、心导管、中心静脉插管、腹膜透析管、膀胱造瘘管、医用粘合剂以及各种医用导管、医用膜、创伤包扎材料和各种手术、护理用品等。注塑产品是医用塑料制品当中产量最大的品种。与普通塑料相比，医用塑料要求比较高，严格限制了单体、低聚物、金属离子的残留，对于原材料的纯度要求很高，对加工设备的要求也非常严格，在加工和改性过程中避免使用有毒助剂，通常具有表面亲水、抗凝血等特殊功能。常用医用塑料包括聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、热塑性聚氨酯（TPU）、聚碳酸酯（PC）、聚酯（PET）等。
目前医用塑料市场约占全球医疗器械市场的10%，并保持着每年7%～12%的年均增长率。统计数据显示，美国每人每年在医用塑料领域消费额为300美元，而我国只有30元，由此可见医用塑料在我国的发展潜力非常大。
我国医用塑料制品产业经过多年的发展，取得了长足的进步。中国医药保健品进出口商会统计数据显示，2015年上半年，纱布、绷带、医用导管、药棉、化纤制一次性或医用无纺布物服装、注射器等一次性耗材和中低端诊断治疗器械等成为我国医疗器械的出口大户。但是也必须清醒地认识到，我国的医用塑料发展水平还比较落后。医用塑料的原料门类不全、生产质量标准不规范、新技术和新产品的创新能力薄弱，导致一些高端原料导致国内所需的高端产品原料还主要靠进口。
目前各国都认识到了医用塑料的重要价值，加大了研发力度，取得了一些进展。2015年，英国伦敦克莱蒙特诊所率先开展了塑胶晶状体移植手术，不仅可以治疗远视眼或近视眼，还可以恢复患有白内障和散光者的视力；住友德马格公司推出一种聚甲醛（POM）齿轮微注塑设备，在新型白内障手术器械中具有重要作用；美国美利肯公司开发了一项技术，可使非处方药和保健品塑料瓶的抗湿性和抗氧化性提高30%；MHT模具与热流道技术公司开发出了PET血液试管，质量不足4g，优于玻璃试管；Rollprint公司与TOPAS先进高分子材料公司合作，采用环烯烃共聚物作为聚丙烯腈树脂的替代品，以满足苛刻的医疗标准；美国化合物生产商特诺尔爱佩斯推出了一款硬质PVC，以取代透明医疗零部件中用到的PC材料，如连接器、止回阀、Y接头、套管、鲁尔接口配件、过滤器、滴注器和盖子，以及样本容器。
未来医用塑料的发展趋势是开发可耐多种消毒方式的医用塑料，改善现有医用塑料的血液相容性和组织相容性，开发新型的治疗、诊断、预防、保健用塑料制品等。
3.药用高分子材料，
药用高分子材料在现代药物制剂研发及生产中扮演了重要的角色，在改善药品质量和研发新型药物传输系统中发挥了重要作用。药用高分子材料的应用主要包括2个方面：用于药品剂型的改善以及缓释和靶向作用，此外还可以合成新的药物。
药物缓释技术是指将衣物表面包裹一层医用高分子材料，使得药物进入人体后短时间内不会被吸收，而是在流动到治疗区域后再溶解到血液中，这时药物就可以最大限度的发挥作用。药物缓释技术主要有贮库型（膜控制型）、骨架型（基质型）、新型缓控释制剂（口服渗透泵控释系统、脉冲释放型释药系统、pH敏感型定位释药系统、结肠定位给药系统等）。
贮库型制剂是指在药物外包裹一层高分子膜，分为微孔膜控释系统、致密膜控释系统、肠溶性膜控释系统等，常用的高分子材料有丙烯酸树脂、聚乙二醇、羟丙基纤维素、聚维酮、醋酸纤维素等。骨架型制剂是指向药物分散到高分子材料形成的骨架中，分为不溶性骨架缓控释系统、亲水凝胶骨架缓控释系统、溶蚀性骨架缓控释系统，常用的高分子材料有无毒聚氯乙烯、聚乙烯、聚氧硅烷、甲基纤维素、羟丙甲纤维素、海藻酸钠、甲壳素、蜂蜡、硬脂酸丁酯等。
我国的高分子基础研究处于世界一流，但是药用高分子的应用发展相对滞后，品种不够多、规格不完整、质量不稳定，导致制剂研发能力与国际产生差距。国内市场规模前10大种类分别为明胶胶囊、蔗糖、淀粉、薄膜包衣粉、1，2-丙二醇、PVP、羟丙基甲基纤维素（HPMC）、微晶纤维素、HPC、乳糖。高端药用高分子材料几乎全部依赖进口。专业药用高分子企业则存在规模小、品种少、技术水平低、研发投入少的问题。
目前，药物剂型逐步走向定时、定位、定量的精准给药系统，考虑到医用高分子材料所具备的优异性能，将会在这一发展过程中发挥关键性的作用。未来发展趋势是开发生物活性物质（疫苗、蛋白、基因等）靶向控释载体。
四、结语
虽然生物医用高分子材料的应用已经取得了一些进展，但是，随着临床应用的不断推广，也暴露出不少问题，主要表现出功能有局限、免疫性不好、有效时间不长等问题。如植入血管支架后，血管易出现再度狭窄的情况；人工关节有效期相对较短，之所以出现这些问题，主要原因是人体与生俱来的排异性。
生物医用高分子材料隶属于医疗器械产业，其发展备受政策支持。国务院于2015年5月印发的《中国制造2025》明确指出，大力发展生物医药及高性能医疗器械，重点发展全降解血管支架等高值医用耗材，以及可穿戴、远程诊疗等移动医疗产品。可以预见，在未来20～30年，生物医用高分子材料就会迎来新一轮的快速发展。
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篇2
【关键词】生物医学材料；研究现状；生物活性；发展趋势
科学技术的发展，各种新型生物医学材料被研制出来，并在医学领域中得应用。到2000年为止，在全世界高达1600亿美元的医疗市场中，医用生物材料所占比率已经达到了一半，且以20%的增长速度递增。二十世纪80年代是新型生物医学材料辈出的时代，进入到二十世纪90年代，以珊瑚为原材料的骨移植材料、人工皮肤、猪心脏瓣膜在医学领域中得以应用。二十世纪，美国采用新型聚氨酯材料研制出人造血管。中国在生物医学材料的研制方面起步较晚，但是应医学领域需要而对各种生物医学材料有所应用。随着国家对生物医学材料研究的重视，国家开始启动医学生物材料项目，并将生物医学材料纳入到优先发展的产业当中[3]。在中国的“十二五”规划中，还特别指出要将重点发展新型口腔植、人工关节、新型人工血管、人工心瓣膜以及各种人工修复材料等等生物医学材料。
一、生物医学材料研究现状
（一）金属生物材料
在医学领域中，医学金属材料是较早采用的，且应用材料非常广泛，包括不锈钢材料、钛合金材料等等。其中，不锈钢材料具有较强的耐腐蚀性，因此应用效果非常好。由于人体内为较为复杂的电解环境，随着316L不锈钢的应用，解决了这一问题，但是，却不具备生物相容性。钛合金具有良好的耐腐蚀性和生物相容性，具有一定的生物材料强度。钛合金的抗拉强度介于500兆帕至1100兆帕之间，使钛合金的弹性与人体的骨骼弹性更为接近，以使材料植入到人体后，与人的骨骼更为匹配。
（二）高分子生物材料
医用高分子材料的出现，使得医用材料可以用于对损伤的人体器官以修复，以增强器官的恢复功能。目前所使用的医用高分子材料分为可生物降解和非降解的高分子材料。可生物降解的高分子材料植入人体后，可以降解被为对人体无毒无害的CO2、H2O等对人体不会产生刺激性的物质。可生物降解的高分子材料可以是胶原蛋白或者纤维蛋白等等天然材料，也可以是聚乳酸等人工合成高分子材料。非降解的高分子材料属于是惰性的高分子材料。聚乳酸在医学生用于外科缝合线和药物释放的载体。由于其具有可降解性能，当伤口愈合后，就会被人体组织吸收。聚乳酸可以在降解的过程中，将药物释放到人体中，使药物发挥作用。
（三）秃仙物材料
复合生物材料用于医学领域中已经获得了长足发展，但是，由于材料植入人体后，会对人体的生理环境产生抵抗力，因此会存在一些问题有待进一步研究。目前医学领域中所采用的复合生物材料包括有三类，即生物陶瓷复合材料、金属基医用复合材料和高分子复合材料。生物陶瓷复合材料植入到生理环境中后，并不会产生毒性反应，且具有良好的生物活性和生理环境相容性。金属基医用复合材料在医学领域中应用，金属具有单一的生物活性，可以采用生物涂层技术，以提高金属表面的耐磨性和生物相融合。高分子复合材料是一种接近人体自然骨骼的高分子复合材料。人体骨骼本身就是一种层状的复合材料，采用这种复合材料替代，虽然可以起到治疗作用，但是其韧性明显要低于人体自然骨骼。
（四）无机非金属生物材料
无机非金属生物材料具有良好的化学稳定性和生物相容性，主要包括生物活性陶瓷和惰性的无机材料。生物活性陶瓷材料主要用于关节、牙齿等等的硬组织修复。但是，该种材料不会与人体的活体组织结合，从而影响治疗效果。惰性的无机材料以医用碳素材料为主。该种材料具有较高的耐磨性，韧性和强度都非常高，特别是具有良好的抗疲劳性，可以与人体自然骨骼相匹配。骨骼损伤者选择这种材料可以获得良好的治疗效果[2]。此外，医用碳素材料在人体的生理环境中并不会产生毒副作用，良好的化学稳定性和人体亲和性，且具有抗血栓性和抗溶血性。如果对患者执行人工心脏瓣膜手术，医用碳素材料是优先选择的材料。
二、生物医学材料研究的发展趋势
生物医用材料的发展进程中，从简单的结构模仿发展为组织诱导再生，使生物医用材料的单一性能逐渐向综合性能发展。简单的结构与外观的仿制，向智能化仿生发展，使材料的应用已经与现代的医疗技术融合，并共同发展。根据目前医学领域的发展程度，生物医用材料的研究空间还很大，并会涉及到多种学科，包括材料学、工程学、控制论以及生物技术等等，这些学科都会对生物医学的发展产生推动作用。特别是各种新技术、新方法的应用，将生物技术引入到智能化发展的思路，使生物材料不再局限于实验室研究，而会在临床上得以广泛应用，以为医疗做出贡献。
结论
综上所述，生物医学材料属于是交叉学科，为材料学和医学等等多种学科相互结合而形成。作为一门应用于医学领域的新兴学科，所研制的是用于医学组织工程领域的各种新型的人工材料。根据技术含量的不同，生物医学材料可以被划分为金属生物、高分析生物、复合生物和无机非金属生物材料。随着生物医学材料研究的发展，使得生物医用材料智能化发展。
参考文献：
篇3
【关键词】形状记忆；高分子材料；军事应用
1.形状记忆高分子材料简介
形状记忆高分子或形状记忆聚合物（SMP，Shape Memory Polymer）作为一种功能性高分子材料，是高分子材料研究、开发、应用的一个新分支。它是在一定条件下被赋予一定智能高分子材料的形状（起始态），当外部条件发生变化时，它可相应地改变形状，并将其固定（变形态）。如果外部环境发生变化，智能高分子材料能够对环境刺激产生应答，其中环境刺激因素有温度、pH值、离子、电场、溶剂、反以待定的方式和规律再一次发生变化，它便可逆地应物、光或紫外线、应力、识别和磁场等，对这些刺激恢复至起始态。至此，完成记忆起始态固定变形态恢复起始态的循环。
1989年 ，石田正雄认为 ，具有形状记忆性能的高分子可看作是两相结构 ，即由记忆起始形状的固定相和随温度变化能的可逆的固化和软化的可逆相组成。可逆相为物理铰链结构 ，而固定相可分为物理铰链结构和化学铰链结构，以物理铰链结构为固定相的称为热塑SMP，以化学铰链结构为固定相的称为热固性SMP。王诗任等认为 ，形状记忆高分子实际上是进行物理交联或化学交联的高分子，其形状记忆行为实质上是高分子的粘弹性力学行为。他们根据高分子粘弹性理论建立了一套形状记忆的数学模型。总结来说，形状记忆机理可分为：组织结构机理、橡胶弹性理论、粘弹性理论。
2.军事材料特殊性分析
未来战争是高技术条件下的战争。不仅战场环境变得更加恶劣复杂，各种类型的雷达，先进探测器以及精确制导武器的问世，对各类武器和装备构成了严重的威胁。因此，不仅军事装备的质量要求一定可靠，而且，军事装备的再生性和快速制造能力也被提到了新的高度。
军事装备系统的可靠性（The Reliability of Armaments system）是指军事装备系统在规定的时间内，预定的条件下，完成规定效能的能力。要求装备在特定的条件下长期存放和反复使用过程中，不出故障或少出故障，处于正常的使用状态，且能实现其预期效能。因此，军事材料必须拥有极强的性能和超长的工作寿命。军事装备的再生能力，指的是军事装备受到损坏后，能够迅速进行战场抢修的能力。战场再生能力是提高装备战斗力的重要组成部分。形状记忆高分子材料具有许多优异的性能，因此此类材料对于军事方面的贡献就十分明显。在前期制造方面，由于其快速恢复能力，可以在很短的时间内完成对零部件连接、整合，为战争赢得极宝贵先机时间。在对装备恢复方面，我们可以将记忆前的材料制造为较为规则，使用面积较小的部件，单一运输时可以减缩空间，从而提高运输效率，极大地提高了战场的再生能力。
3.形状记忆高分子材料在军事方面应用展望
目前，形状记忆高分子材料在军事方面的成熟应用主要体现在在战机的连接，加固，军事通讯设备，战争医疗设备等方面。
3.1战机接头连接
在军事战斗机上通常装有各种不同直径的管道， 对于一些异径管接头的连接， 形状记忆高分子材料可以大显身手。其大致工艺过程如下： 先将形状记忆高分子材料加工成所要求的管材， 然后对其加热使管材产生径向膨胀， 并快速冷却， 即可制得热收缩套管。应用时， 将此套管套在需要连接的两个管材的接头上，再用加热器将已膨胀的套管加热至其软化点以上（低于一次成形温度）， 膨胀管便收缩到初始形状，紧紧包覆在管接头上。
3.2紧固销钉
在战斗机的制造工艺中， 需应用大量的连接件进行连接。采用形状记忆高分子材料制作紧固销钉，将是战斗机制造业中的一项崭新工艺技术。
（1）先将记忆材料成形为销钉的使用形状；（2）再将销钉加热变形为易于装配的形状并冷却定型；（3）将变形销钉插入欲铆合的两块板的孔洞中；（4）将销钉加热即可回复为一次成形时的形状， 即将两块板铆合固定。
3.3军事通讯设备
形状记忆高分子材料在军事通讯设备方面的应用同记忆合金比较相似。后者在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。而高分子材料通常具有很好的绝缘性能，因此在通讯设施中不需要导电的部件中，用形状记忆高分子材料代替，以获得我们预期的目标，从而提高部队的携带能力。
3.4军事医疗设备
在需要单兵作战的特殊场合，由于单兵的辎重，装备等携带能力的限制，需要在有限的或体积下携带比较充足的医疗设施，从而为军人的生命恢复提供必要的保障。利用低温形状记忆特性的聚合物聚氨酯、聚异戊二烯、聚降冰片烯等可以制备用作矫形外科器械或用作创伤部位的固定材料，比如用来代替传统的石膏绷带。方法有2种：一是将形状记忆聚合物加工成待固定或需矫形部位形状，用热水或热吹风使其软化，施加外力使其变形为易于装配的形状，冷却后装配到待固定或需矫形部位。再加热便可恢复原状起固定作用，同样加热软化后变形，取下也十分方便；二是将形状记忆聚合物加工成板材或片材，用热水或热吹风使其软化，施加外力变形为易于装配形状，在软化状态下装配到待固定或需矫形部位，冷却后起固定作用，拆卸时加热软化取下即可。形状记忆材料与传统的石膏绷带相比具有塑型快、拆卸方便、 透气舒适、干净卫生、热收缩温度低、可回复形变量大的特点，可望在矫形外科领域及骨折外固定领域得到广泛应用。
4.结束语
目前，对形状记忆材料的研究才刚刚开始，尚处于初级阶段。形形状记忆高分子材料虽然具有可恢复形变量大、记忆效应显著、感应温度低、加工成型容易、使用面广、价格便宜等优点，但尚存在着许多不足之处，如形变回复不完全、回复精度低等。因而，在形状记忆高分子材料的分子设计和复合材料研究等方面，还有待于进一步探索。另外，应根据现实需要开发新型的形状记忆高分子或对原有的形状记忆高分子有针对性地进行改性。因此， 在今后的研究工作中， 应充分运用分子设计技术及材料改性技术， 努力提高材料的形状记忆性能及综合性能， 开发新的材料品种， 以满足不同的应用需要。另外， 还应注重新材料的实际应用， 早日形成工业产量，为我国的军事建设及各项国民经济建设服务。
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篇4
关键词：高分子材料 形状记忆效应 自拆卸
中图分类号：TS195 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（c）-0009-02
形状记忆高分子材料（SMP，Shape Memory Polymer）是一种新型的智能材料（Intelligent material），它能感知外部刺激，从而恢复自身形状的功能材料。形状记忆高分子材料种类繁多，用途广泛，其应用在商品防伪、医疗卫生、航空航天等不同领域。形状记忆高分子材料具有形变量大、赋形容易、形状恢复温度易于调整、电绝缘性好等优点[1]；且易于制备具有形状记忆性能的复合物。现在，电子产品（如智能手机等）的升级、换代越来越快。废弃电子产品的回收、处理问题日益突出。废弃电子产品中，含有很多重金属，对环境的潜在危害巨大。垃圾的收集、分类耗费大量的人力、物力；在人力成本大大增加的当下，发展能够自拆卸的构件、器件甚至产品将大大缓解这个问题。形状记忆高分子材料具有的回复自身初始形状的特性，使其在自拆卸构件的设计上具有很大的潜力。本文在讨论形状记忆高分子材料形状记忆效应的基础上，对形状记忆材料在设计、制造自拆卸构件中的应用进行了综述。
1 形状记忆高分子材料的记忆效应及其机理
1.1 形状记忆效应
形状记忆材料是一种刺激、响应型的功能材料。这类材料能够“记住”自己的初始形状。形状记忆效应就是指材料在外界的刺激下，能够改变自身的形状并回复初始形状。不同的材料可以根据外部环境产生的不同刺激（如热、磁、光、化学等），回复自身的初始形状。如果在加热的情况下，回复自身的初始形状，则称之为热驱动的形状记忆效应或热致形状记忆效应。以此类推，可以产生磁致、光致、化学驱动的形状记忆效应。
1.2 形状记忆高分子材料的形状记忆机理
Huang等提出：可以将形状记忆高分子材料看成由两相组成，一相为固定相，另一相为可转变相。当材料受外界环境刺激（如，加热、光照等）时，可转变相变软，聚合物变形后，处于能稳定存在的临时形状；当材料再次受外界刺激后，高分子链运动，驱动聚合物回复初始形状[3]。目前，形状记忆高分子材料仍以热致响应型为主，其产生形状记忆效应的分子机理如图1所示[4]。
当形状记忆聚合物材料加热到转变温度以上时，材料能容易地产生形变（如图1黑色部分所示）；当温度降低到转变温度以下时，材料处于临时形状（如图1灰色部分表示）。图1（a）表示转变温度为熔点的嵌段共聚物。当温度低于可结晶组分的熔融温度时，这些晶体形成物理交联点，使材料能够保持临时形状，并使材料具有一定的机械强度；当温度高于熔点时，晶体相熔融，在链段运动下，材料恢复初始形状。图1（b）表示转变温度为熔点的共价交联聚合物。当在高温拉伸后的高分子链冷却到转变温度以下时，高分子链段产生应变诱导结晶，形成结构不完善的结晶。这些不完善的晶体以及共价交联点，使材料处于稳定的临时形状。当材料处于转变温度以上时，不完善的晶体融化，链段运动，材料回复初始形状。图1（c）表示转变温度为玻璃化温度的高分子材料。该材料可以是共价交联高分子，也可以是无定型高分子。当材料在高于玻璃化转变温度拉伸时，高分子链伸长，产生一定的相对位移；当温度低于玻璃化转变温度时，材料中的无定形高分子链段运动受限，在共价交联点或者纠缠的高分子链（形成物理交联点）作用下使材料获得稳定的临时形状。加热时，这些冻结的无定形高分子链段再次运动，使其恢复到初始形状。
2 自拆卸构件中的形状记忆高分子
自拆卸[5]是指用形状记忆材料制成的自拆卸构件代替传统的连接件，当材料被加热到形状记忆高分子材料的回复温度时，自拆卸构件的连接部分被激发回复初始形状使其失去连接功能，实现产品的主动拆卸。随着研究的深入，自拆卸构件的拆卸方法实现了多样化。通常研究者会通过对热致形状记忆高分子材料进行整体加热以达到激发温度实现自拆卸，加热的方式主要有空气对流加热、水浴加热、红外加热。当然，不同的加热方式，材料实现自拆卸所需时间也不相同。应根据不同的工作环境选择不同的加热介质。自拆卸构件可大大提高废弃产品的拆解效率，促进材料的回收再利用，有助于保护环境。近年来，基于形状记忆高分子材料设计、制造自拆卸构件越来越受关注。
刘志峰、李新宇等利用辐照分别对PVC、PE改性，研究利用辐照高分子制造的可自拆卸构件的形变回复率与回复速度。结果表明：形状记忆高分子的形状记忆效应与聚合物的交联程度密切相关。通过调节辐射剂量来改变高分子的交联程度，可调节材料的激发温度。经4KGy剂量辐照的PVC，其激发温度为85℃；而经100KGy剂量辐照的PE，其激发温度为95℃。此外，形状记忆材料在形变恢复率小于最大变形的80%时变形恢复速度较快，之后回复速度明显下降。且拆卸时间和主动拆解率与加热方式有关，水浴加热方式要优于空气加热，可能与水的传热效果好有关[6]。
还有研究者采用电热激发，来实现产品自拆卸[7]。他们将电热片贴在形状记忆高分子卡扣根部来激发材料回复形变，实现零部件的分离。通过调节电热元件的功率，控制自拆卸的时间，并实现了产品的多级拆卸。实验表明：达到第一级主动拆卸时间为7 s，电热片的功率为0.06 W；达到第三级主动拆卸时间为17 s，电热片的功率为 0.025 W。研究者还利用热风枪加热材料，回复需22 s，而电热片只需7s，可见电热激发效率更高。左兰等[8]提出可以利用PUs的形状记忆效应来制造液晶显示器的支架，将互联网通讯产品上的液晶显示器（LDC）等一些小的电子产品清洁地、无破坏地、快速地剥离下来。ChiodoJ.D.等[9]对利用聚氨酯设计自动拆卸技术做了可行性研究。宋守许等[10]利用形状记忆材料作为液晶显示器支架之间的自拆卸单元，运用ADSM方法对液晶显示器支架进行重新设计，确定了主动拆卸结构的最优尺寸。由此可见，形状记忆高分子材料在工业产品设计、特别是电子产品的应用有巨大的发展潜力。
3 基于形状记忆效应的自拆卸构件的展望
形状记忆聚合物自身具有很多突出的优点，但同样也存在形状回复的精度低、回复响应滞后、形状记忆性能的稳定性等需要改进的地方。目前已有越来越多的研究者利用纳米材料与形状记忆高分子复合制备形状记忆复合物，在保持材料形状记忆特性的基础上，进一步提高材料的其他性能，以适应不同环境下的需求。基于商用高分子材料制备形状记忆高分子复合物材料，将会大大促进形状记忆高分子材料的商业应用。新型智能材料的发展给传统材料的设计观念带来更大的突破。形状记忆高分子材料必将在众多领域（如，电子设备、航空航天、自修复体系、医疗救护等）中得到更加广泛的应用。
（致谢：非常感谢江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目（201311276047X）以及南京工程学院人才引进科研启动项目（YKJ201207）的大力资助。）
参考文献
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篇5
【关键词】生物降解；天然；高分子；药物缓释
近年来，高分子材料被越来越多地应用于生物医药领域，其中尤以可生物降解高分子材料最为引人关注。这类材料不仅具备可生物降解性和生物相容性，还能在体内降解成小分子化合物，从而被基体代谢、吸收或排泄，对人体无毒副作用[1]。生物降解高分子材料被广泛用于药物缓释载体、医用手术缝合线、骨内固定材料、组织工程材料等，其中尤以用作药物缓释载体的研究最为广泛而深入。
药物缓释就是将小分子药物与高分子载体以物理或化学方法结合，在体内通过扩散、渗透等方式，将小分子药物以适当的浓度持续的释放出来。药物缓释体系有利于提高药物疗效、降低毒副作用，使药物能在指定时间内按预定的速度释放到指定的部位，使药物在体内能够保持有效浓度，减小或消除副作用[2]。目前，用于充当药物缓释载体的生物降解高分子材料主要包括天然高分子与合成高分子两大类。本文主要综述了天然生物降解高分子材料在药物缓释领域的应用，并将其分为以下几类：
1、蛋白质类
（1）丝素蛋白
丝素蛋白是一种源于蚕丝的天然高分子材料，其性质稳定、无毒、廉价易得，具有良好的生物降解性和生物相容性。目前，丝素蛋白作为药物缓释载体的研究主要集中于丝素微球、丝素凝胶以及丝素膜三类。
丝素蛋白与其他天然高分子材料可以复合制得缓释微球/微囊。韩龙龙等[3]研究了丝素蛋白-海藻酸盐缓释微胶囊的结构和释药性能。研究发现，复合微囊中的丝素蛋白与海藻酸盐分子间有静电和氢键作用，交联剂戊二醛对微囊外层的丝素蛋白也有交联固化作用，使得丝素蛋白与药物间的物理交联作用加强，药物包封率提高。
水凝胶药物释放系统中，药物通常以包埋或吸附的方式固定在凝胶中。当环境（如温度、pH值或离子强度等）改变时，凝胶表面的孔洞变大，药物便能从孔洞中释放出来[4]。卢敏等[5]制备出具有交联结构的丝素蛋白/聚氨酯（SF/PU）水凝胶。通过扫描电子显微镜（SEM）观察到SF/PU水凝胶具有多孔结构，药物释放时间达到10h以上。马晓晔等[6]通过自由基聚合的方法合成制备了自膨胀PAAS-SF semi-IPN水凝胶（聚丙烯酸钠-丝素半互穿网络水凝胶），发现随着水凝胶中丝素蛋白含量的增加，凝胶的膨胀率增大，压缩强度减小，药物释放速率加快。
丝素蛋白膜是一种多孔网状结构的天然聚氨基酸膜。吴莉[7]以盐酸利多卡因为模型药物，丝素蛋白为膜材，制备了盐酸利多卡因丝素蛋白双层膜。实验证明，双层丝素膜比单层膜有更明显的缓释作用。陈建勇等[8]研究认为离子化药物在丝素膜上的渗透性对外部溶液的pH值有良好的响应性能。当丝素膜荷电与药物离子荷电不同时，药物的渗透速度变慢；当丝素膜的荷电与药物荷电相同时，药物的透过速度加快。因此，可将丝素膜制成药物渗透速度调控膜。
（2）胶原
胶原是人体内含量最丰富的蛋白质，胶原具有生物相容性和弱的免疫原性，并且具有高度亲水性、透氧性等优点，因此是优良的药物载体。胶原膜可解决非水溶性药物的局部给药问题，可将非水溶性药物颗粒均匀分散在胶原基质中，制成混合药膜。
廖红胜等[9]制备了纳米羟基磷灰石/胶原材料复合硫酸庆大霉素缓释系统（nano-HA/C-GM-DDS），并观察其体内释药效力。研究证实，nano-HA/C-GM-DDS在体内有较好的缓慢释放效应，是一种较好的治疗骨组织感染的生物材料。梁兴宇等[10]采用煅烧挂浆法制备了胶原缓释微球复合硫酸钙/冻干骨支架，并且研究该种植体的细胞相容性。结果发现，制得的支架能促进成骨细胞的生长，并且发现细胞有向空隙内部长入的趋势，经过表面修饰后的支架较原来的细胞相容性有了明显提高。
（3）纤维蛋白
纤维蛋白粘合剂是由多种血浆蛋白成分组成的一种复合制剂，其主要成分为纤维蛋白原/ 凝血Ⅷ因子（主体胶）和凝血酶（催化剂），经过简单处理后便可形成纤维蛋白凝胶。该凝胶为三维网状结构，网眼可以形成储药库，将治疗用的药物包合在凝胶内[11]。随着凝胶被逐渐吸收和降解，药物便可缓慢释放，从而产生理想的药物定向缓释作用。
张宏伟等[12]探讨了在大鼠坐骨神经损伤后，局部应用纤维蛋白凝胶（FG）-他克莫司（FK506）药物缓释系统对神经再生的影响。研究证明，FG-FK506药物缓释系统在大鼠坐骨神经再生中起到明显促进作用。Kawasaki等[13]在生物胶缓释作用的体外实验中发现，胶内所含抗肿瘤药物的释放与胶内外药物的浓度差密切相关。白波等[14]认为纤维蛋白凝胶的浓度及含水量对药物的释放有影响，凝胶浓度过高，则网孔越致密，药物贮存效果降低，影响药物的释放速度和时间。
2、壳聚糖类
壳聚糖是一种天然的生物高分子线形多糖，其广泛存在于低等植物菌类、藻类的细胞，节肢动物虾、蟹、昆虫的外壳，贝类、软体动物的外壳中，是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源。壳聚糖具有良好的生物相容性、降解性、低毒性，在药物载体方面得到大量的应用与研究。目前，壳聚糖缓释体系主要分为：壳聚糖微球、壳聚糖纳米粒子、壳聚糖缓释膜、壳聚糖缓释凝胶四种类型。
曲凤华等[15]采用乳化-化学交联法制备壳聚糖微球及壳聚糖-明胶复合物微球。在对壳聚糖药物缓释的研究基础上，对壳聚糖复合明胶后，对药物缓释的影响情况进行了研究探索，研制出阿司匹林壳聚糖-明胶微球，为阿司匹林提供了一种理想的缓释载体。吴永军[16]用红色无定形纳米硒，辅以壳聚糖、玉米淀粉，合成出了纳米硒-壳聚糖复合颗粒，在模拟消化液中研究了复合物的硒缓释行为，考察了模拟消化液酸碱值、缓释温度、缓释时间对硒释放率的影响，得到了含硒复合物的最佳缓释条件。董亮等[17]以壳聚糖和羧甲基壳聚糖混合物作为基质，采用溶剂挥发法制备丹皮酚药膜，以体外释放法研究药膜对丹皮酚的控释能力。结果发现以1∶1的壳聚糖和羧甲基壳聚糖混合为溶质（甘油含量为2%）制备的药膜具有较理想的物理性质和药物缓释能力。林友文等[18]研究了不同配比、不同pH对壳聚糖/甘油磷酸钠（CS/GPS）水凝胶的温敏性及载药凝胶缓释性能影响，发现一定配比CS/GPS体系在37℃具有快速凝胶化特性，证实了温敏性载药凝胶对药物具有缓释作用。
3、淀粉类
淀粉作为一种可生物降解的高分子材料，来源丰富，价格低廉，具有良好的可降解性和生物相容性，尤其是支链淀粉天生具有螺旋状孔洞结构，可作为药物载体制成淀粉微球、淀粉膜等形式。
李仲谨等[19]以可溶性淀粉作为原料，N，N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，采用包埋法制备了氟苯尼考淀粉微球，采用体外动态释药法评价其释药特征。研究发现，氟苯尼考淀粉微球体外释药规律符合一级释放方程和Korsmeyer-Peppas模型方程。李增和等[20]将聚乙烯醇（PVA）溶解后与淀粉（St）共混制得聚乙烯醇/淀粉复合膜，并考察了m（St）∶m（PVA）、反应温度、增塑剂、交联剂用量、反应时间对薄膜性能的影响，优化了实验条件，最终制得拉伸强度、断裂伸长率较大，吸水率和透NH4+率均较低，共混体系的相容性好的薄膜。
4、展望
天然高分子材料相比合成高分子材料，具有更好的生物相容性、低毒性、可降解性。未来在天然高分子材料在药物缓释方面的研究将侧重于多种材料的复合改性（包括与无机材料复合、天然高分子之间复合、与合成高分子复合等）、缓释载体构建以及临床应用研究。随着科技的不断进步，天然高分子必将在医药领域发挥更积极的作用。
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篇6
关键词：涂料学；高分子专业；教学改革；涂料实验
近年来，随着我国对创新型人才培养问题的日益重视，大力加强素质教学，培养和激发学生的创造力的同时，进一步巩固学生的基础知识就显得尤为重要[1]。在我国，无论是在综合性院校、理工科院校，还是职业技术院校，大都开设了高分子的本科专业，包括：高分子化学与物理专业、高分子材料专业以及高分子加工专业等。在课程设置方面，基本都开设了高分子化学、高分子物理和高分子分析方法等基础课程以及高分子专业基础实验。然而我们在教学实践中发现，学生很难将之前开设的基础课程中的知识融会贯通，对生活实例不能做出相应合理的解释。高分子作为一个实用性很强的专业，各门专业课之间有着密切的联系：利用高分子化学知识合成出不同结构的高分子材料，高分子材料的结构将直接影响其性能，在对材料进行加工时又需要运用高分子物理和流变学等知识[2]。如果学生们不能将专业基础知识活学活用、融会贯通，那么他们将很难应对高分子专业相关工作中的实际问题。因此，我们尝试针对高分子专业的培养方案，在开设高分子化学、高分子物理、高分子成型加工以及高分子结构分析方法这些专业课程的基础上，新增了一门《涂料学》课程，安排在第7学期进行，计划学时为32学时。力求通过本课程的学习，巩固之前学到的专业知识并将其融会贯通，同时拓宽学生的知识面，提高其实践能力。为了达到教学目标，培养出基础扎实、有创新思维、创新能力的高素质人才，《涂料学》课程的本科教学内容和教学方法的设计就是必须考虑的首要问题。为此，笔者结合从事涂料课程教学与科研的经验，参考接收本科生进行涂料实习单位的反馈意见，同时结合《涂料学》课程自身特点，做了一些初步的探讨。
一、《涂料学》课程的特点和意义
高分子的主要应用领域集中在涂料、塑料、粘合剂和助剂四方面。进入21世纪以来，我国涂料行业发展迅速，对涂料行业科研技术人才的需求量大大增加[3]。为此，在国内一部分高校中的高分子相关专业开设了涂料相关课程。《涂料学》课程是建立在高分子化学、有机化学、无机化学、胶体化学、表面化学与表面物理、流变学、材料力学、光学和颜色学科基础上的一门综合性学科，但又不是这些学科的简单加和而有其自身理论。对于高分子专业的学生而言，如何能将其学到的无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理等基础知识贯穿统一起来，《涂料学》无疑是一个不二选择。开设涂料课程，一方面使今后从事涂料行业的学生进入工作岗位后，尽快成为行业技术骨干；另一方面对于今后从事非涂料领域的高分子学生而言，课程的学习过程也是对之前学到的化学和材料学基础知识巩固、加强和提高的过程。
二、《涂料学》教学的主要内容
涂料学课程的内容多，课时少，教师难以在短时间内将涂料行业所需的内容讲深、讲透。在课程教学的过程中，教师应该坚持理论结合实际的教学方针，对知识结构优化调整，做到简单而不浅显，深奥而不枯燥。在教学内容上，要注重两方面的统一：一方面注意《涂料学》课程章节间的联系和统一，这门课程涉及到涂料概述、颜料、溶剂、树脂等内容，各部分内容既相对独立，又相互联系；另一方面，要把握《涂料学》课程与无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理等基础知识贯穿统一。教师在教学中应该重点介绍以下内容。
1.涂料的基本知识。这部分内容主要介绍涂料概念、组成、类别、功能以及发展概况。结合日常生活所接触的涂料，使学生掌握涂料的基本概念、分类和作用。让学生们了解到，现代涂料学的发展是以化学，特别是高分子科学为基础，结合界面科学和流变学发展起来的。了解涂料的发展背景和面临的挑战，懂得涂料的发展趋势。通过对目前报道较新的，具有特殊功能的涂料的介绍来激发学生对涂料的兴趣，并为以后进行涂料的科学研究开好头。
2.颜料相关理论。颜料和填料是涂料生产不可缺少的成分之一。其作用不仅是色彩和装饰性，更重要的是改善涂料的物理化学性能，提高涂层的机械强度、附着力、防腐性能、耐光性和耐候性。让学生了解遮盖力、着色力和吸油值等基本概念。在授课过程中，这部分知识与物理化学中的双电层理论联系紧密，可以对以前的基础知识巩固提高。关于颜料的分散是教学的重点。
3.溶剂知识。溶剂是不包括无溶剂涂料在内的，各种液态涂料中所含有的，为使得液态涂料完成施工过程的必要的一类物质。原则上不构成涂膜，也不存留在涂膜中。在授课过程中，这部分知识与有机化学和高分子物理中的极性、溶解力、粘度等相关知识联系紧密，可以对以前的基础知识巩固提高。在教学中，使学生掌握根据溶剂理论选用溶剂和改善涂料性能，了解有机溶剂对环境的危害，开发绿色水性涂料和高固体份涂料是涂料行业的趋势。
4.树脂知识。成膜物质是组成涂料的基础，它具有粘结涂料中其他组分形成涂膜的功能，对涂料和涂膜的性能起到决定性的作用。例如，在丙烯酸树脂章节中的内容与高分子化学基础课中自由基聚合和聚合方法的相关知识密切联系。不饱和聚酯树脂、醇酸树脂和聚氨酯章节中内容与高分子化学基础课中的缩聚和逐步聚合相关内容联系紧密。因此，授课的过程也是对以前的知识复习，深入体会和提高的过程，将这些基本知识与涂料制备技术相互渗透，相得益彰，这也正是开设《涂料学》课程的特色。
三、教学方法
1.教学与生活、生产相结合，注重理论联系实际。涂料是一门理论性和应用性都很强的交叉学科。理论知识比较晦涩，但大多数基本理论知识都已经在本科基础课教学阶段涉及，在涂料课程中只是有针对性的学习，必须与实际结合才能使学得的知识深化和牢固，也才能引起学生的兴趣。在教学的初期阶段，为了使得学生尽快入门，熟悉涂料学，就要将日常生活、生产与涂料结合，介绍生活和生产中涂料的应用，提高学生从心理上对课程的接受程度。众所周知，涂料学的特点是“入门易、学懂难”。为了提高教学效率，改善教学效果，必须要注重理论联系实际。这种联系实际上是基础知识与涂料学的联系；涂料学与实际应用的联系。把涂料学作为有机化学、高分子化学、高分子物理等基础知识实践的对象，会使学生对所学过的基础知识巩固提高，为今后打下坚实的理论基础。在涂料学理论实践过程中，学生可以去涂料生产厂和研究院所参观学习。学习涂料生产方法和检测方法，了解生产设备和检测仪器设备。学生往往很有兴致，注意力高度集中，因此将理论知识寓于合适的实际背景中进行讲授效果明显。
2.开设涂料实验。在高分子化学实验的基础上，开设涂料实验课程[4]。高分子化学实验中，一般开设甲基丙烯酸甲酯（或苯乙烯）的乳液聚合、聚酯合成实验等，可以在这些实验的基础上，进一步开设丙烯酸乳液合成、低分子量聚酯合成以及低分子量聚酯与异氰酸酯固化等，并且可以进一步开设乳胶漆的制造、涂料性能检测等系列实验，让学生自己合成树脂，自己配制涂料，自己对涂料和涂层进行检测。通过实验，不但将课堂所学到的理论知识通过实验巩固提高，而且训练学生进行涂料生产和科学研究的方法，培养学生的动手能力，分析和解决问题的能力。
四、结语
总之，笔者对在高分子专业本科教学中开设《涂料学》课程的必要性、优化教学内容、改进教学方法进行了初探，提出开设《涂料学》课程的必要性：一方面，对于处于专业知识学习的学生而言，通过本课程的学习，加强他们对高分子专业基础知识的巩固，为今后从事高分子相关专业的工作打好坚实的理论基础；另一方面，针对今后从事涂料行业的学生，涂料行业快速发展，科技含量越来越高，涂料学课程的开设正好可以满足涂料行业对大批高层次科研技术人员的需求。
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篇7
【关键词】晶体学；材料化学；课程模块
现代科学技术赖以发展的各种材料主要以固态形式存在。按照基本粒子排列的有序程度，固态物质可以分为晶态、非晶态和准晶态。鉴于大多数材料只存在于晶态之中且晶态材料具有特殊的规则性，在近代自然科学体系中，通过晶态获得微观立体结构信息已成为极其重要的研究渠道。因此，晶体学是材料科学发展的重要支柱。
材料化学是材料科学的重要分支，是一门研究材料的制备、组成、结构、性质及其应用的科学[1-2]。在材料化学的课程学习中，对于材料结构的认识尤为重要[3]。本文结合本科教学实践，分析了《材料化学》课程的特点和存在的问题，阐述了以晶体学为主线的课程设计及教学方法。
1 《材料化学》课程的特点及存在的问题
首先，《材料化学》是材料类专业的重要专业基础课，课程内容多，涵盖了材料的制备、结构、性能及应用。从所涉及的材料来看，包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料、纳米材料、功能材料等。这就要求《材料化学》授课教师的知识面广，在内容组织上不仅能体现不同材料各自的特点，还要强调它们之间的联系。
其次，不同于《无机化学》等课程，作为一个较新的学科和课程，《材料化学》不具备经典、权威教材。目前，各大出版社的《材料化学》教材内容各不相同，有些甚至差别较大。此外，新材料的开发、传统材料的升级一直是研究热点。因此，材料相关的理论和知识日新月异。如何将新技术、新成果引入到《材料化学》课程中，做到知识与时俱进，是课程教学中面临的一个重要问题。
2 以晶体学为主线的《材料化学》课程教学
2.1 课程内容模块化
按照材料化学专业培养目标及山东科技大学人才培养的特点，材料化学课程选用李奇教授编写的《材料化学》作为教材。根据对本课程的理解，以晶体学基本原理为主线，将课程内容进行模块化整合，分为背景模块、晶体学原理模块、金属材料模块、无机非金属材料模块、高分子材料模块和学科前景模块。
2.2 课程设计及教学方法
背景模块主要介绍材料化学课程在材料科学中的地位、材料化学课程内容、学习目的及学习方法，结合实际例子（如摔不碎的纳米陶瓷刀，“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”――金属玻璃等）激发学生对课程的兴趣。
晶体学原理模块中以晶体的周期性和对称性为教学重点，结合宏观实例解释微观的概念和原理。鉴于晶体学原理模块内容较为抽象，在教学过程中采用多媒体与模型（主要是球棍模型）相结合的方式，通过对比教学加强学生对基本概念和原理的掌握。从晶体与非晶体的异同入手引出晶体的周期性和对称性，从晶棱、晶面和晶胞三个层次分析晶体的特点，结合X射线衍射完整讲解晶体学知识，引导学生构建完整的晶体学理论框架。
在学习晶体学知识的基础上，金属材料模块、无机非金属材料模块和高分子材料模块分别从三大类材料各自的结构出发结合制备方法引出材料的性能及应用。在金属材料模块的教学中，结合前期《无机化学》中有关金属晶体的知识，引出“等径圆球密堆积”的模型，从而分析金属单质一维、二维和三维密堆积的基本形式。为了使学生更好的理解二维密堆积中四面体空隙和八面体空隙的产生，在教学中将学生分成若干小组，每组发放一定数量的乒乓球（代表金属单质原子），请学生动手排出密堆积的形式。另外，准备已组合好的模型，让学生从不同角度观察二维密堆积，查找四面体空隙和八面体空隙的位置。通过二维密堆积的详细讲解和学生的动手组装，使学生更好的理解密堆积，为后续金属单质的三维密堆积和合金结构的学习打下良好的基础。
在金属材料中除了金属晶体之外，还涉及到准晶这一特殊的结构。与晶体的长程有序不同，准晶具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性。这部分的教学中着重强调准晶与晶体在结构上的不同，并由此引出其制备和性能的特殊性。
在无机非金属材料模块的教学中，引导学生从比较离子晶体与金属晶体的结构区别入手，结合球棍模型的组装，使学生掌握离子晶体结构的解析方法。着重强调离子晶体结构分析中以往学生经常出现的错误。例如氯化铯（CsCl）晶体的解析，学生在根据晶体结构示意图（图1）进行分析时往往得出其为体心立方结构，但实际上CsCl晶体应该是简单立方结构。该错误的出现是因为学生并未掌握离子晶体结构分析要点。在离子晶体的结构解析中，应首先分析负离子（或正离子）的排列方式，然后查找正离子（或负离子）的位置及其占据的空隙类型，最后分析正负离子的配位数以及每个晶胞中所含正负离子个数。只有按照这样的分析方式才能正确得出晶体结构。在学生熟悉无机材料典型的晶体结构后，引出无机材料的经典制备方法，并比较各种方法间的差异，由此得出材料的性能和应用。在晶态无机材料的教学中，穿插近代科研中比较热门的碳材料（如碳纳米管、石墨烯等）和分子筛材料，分析这些材料的特殊结构及由此衍生出的特殊性质和应用。例如，分子筛材料特殊的孔道结构使其具有择形催化性能并在石油化工领域中有着非常重要的应用。
图1 氯化铯（CsCl）晶体的结构示意图
另一方面，在无机非金属材料中还涉及到非晶态材料。教学过程中通过晶体结构的周期性和对称性，引出非晶态材料（如玻璃等）的结构特点，注重新兴非晶态材料（如金属玻璃）的合成及性能。
在高分子材料模块的教学中，引导学生总结高分子与小分子在结构上的差异，引出高分子的晶态、非晶态、液晶态和取向态。结合偏光显微镜对球晶的观察，使学生进一步明确晶态高分子与金属晶体、离子晶体等的区别。通过高分子材料的晶态没有小分子完善，而其非晶态的有序性却高于非晶态小分子，引出高分子材料具有小分子所不具备的特殊性能和应用。
在前景展望模块，主要从化学的角度针对材料的发展进行分析，使学生认识到材料的特殊魅力。结合材料化学的发展前沿，提高学生对材料学科今后发展趋势的认识，为学生成为材料专业技术人才奠定坚实的基础。
3 结语在材料化学课程教学中，以晶体学为主线将金属材料、无机非金属材料和高分子材料串联在一起。采用比较式教学、多媒体和模型相结合的教学手段，加深学生对材料结构、制备、性能和应用的理解和认识，提升学生分析解决问题的能力。
【参考文献】
[1]米晓云，张希艳，柏朝晖，等.科研对材料化学课程教学的促进作用[J].现代教育科学，2009，1：112-114.
篇8
关键词：缓释制剂；微球；PELA
根据《中华人民共和国药典》2005年版规定， 缓释制剂（sustain release preparation，SRP）系指口服药物在规定释放介质中， 按要求级缓慢地非恒速释放， 与其相应的普通制剂比较， 给药频率减少一半或有所减少， 且能显著增加患者顺应性的制剂[1]。缓释制剂是第三代药物制剂， 这种制剂由于克服了频繁给药的弊端， 有利于降低药物的不良反应， 能在较长时间内维持体内药物有效浓度， 可减少用药的总剂童，用最小剂量达到最大药效， 从而可大大提高患者服药的顺应性， 被广泛用于治疗多种疾病。随着经济和科学技术的发展，新辅料、新材料、新设备和新工艺的不断涌现及药物载体的修饰等， 更为药剂工作者在缓释、控释制剂领城的探索和发展提供了广阔空间[2]。其中非甾体类止痛药由于在止痛消炎方面的良好疗效，以及释放时间短需频繁给药的特点被多次改良为新试剂投放市场。而纳米微球作为缓释药物载体的技术在多做药物研制方面取得成功，本文就近几年来纳米微球非靶向缓释制剂的开发，特别在非甾体类止痛药缓释制剂上的研究进展和发展趋势作一综述。
1.微球缓释制剂
缓释、控释制剂作为一种较新剂型， 它克服了常规制剂一日给药频繁、使用不便而且血药浓度起伏很大、有“峰谷”现象、不良反应多等缺点， 可较持久释放药物， 减少用药频率， 降低血浓峰谷现象， 提高药效和安全度。级释制剂按制剂型可分为片剂、胶囊剂、膜制剂、眼用制剂、微球等[3]
1.1微球制剂
微球（microsphere）是指药物溶解或分散在高分子材料基质中形成的粒径为l-40微米的微小球状实体，而粒径在10―1000nm之间的通常称之为纳米球（又称毫微球、纳米粒）。制备微球的载体材料很多，主要分为天然高分子微球（如淀粉微球、白蛋白微球、明胶微球、壳聚糖等）和合成聚合物微球（如聚乳酸微球）。微球技术作为一种新型给药技术，首先通过调节和控制药物的释放速度实现长效的目的，同时又能保护药物，特别是蛋白质、多肽类药物免遭破坏，掩盖药物的不良口味，减少给药次数和药物刺激，降低毒性和副作用，提高疗效。此外，微球还与某些细胞组织有特殊亲和性，能被器官组织的网状内皮系统所内吞或被细胞融合，集中于靶区逐步扩散释出药物或被溶酶体中的酶降解而释出药物。目前有关微球应用的报道很多，很多微球产品已经进入市场，包括米诺环素可吸收性微球、美国Genetech公司的生长素、日本武田公司的亮丙瑞林微球等。其中亮丙瑞林微球缓释时问长达6个月，仅治疗与激素相关肿瘤的醋酸亮丙瑞林一个产品。2OO6年在美国市场的年销售额就达6.99亿美元，充分显示了这类产品的潜力。微球的应用可分为两大类：靶向和非靶向，本文主要从这非靶向的方面对微球制剂现有的应用进展进行综述，同时还简要介绍微球制剂现在存在的一些问题和解决方法[3]。
2.PELA纳米微球的研究进展
中国科学院成都有机化学研究所将聚乙二醇（PEG）引入聚乳酸（PLA）中，制成聚-DL乳酸-聚乙二醇共聚物（PELA），PELA作为一种可生物降解的高分子材料，是一种以D，L-聚乳酸为硬段，聚乙二醇为软段的高分子共聚物。与以往的高分子共聚物聚乳酸（PLA）相比，提高了微球亲和性，增加了药物在微球储存和降解过程中的稳定性[4]。其分子结构如下：
海藻酸钠在溶液状态下能与金属离子如 Ca、Al等发生化学反应，其结果是金属离子将Na置换出来，并将海藻酸钠的长分子链维系在一起而形成凝胶。海藻酸钠液滴与氯化钙反应形成海藻酸钙凝胶微球的过程是溶胶一凝胶相转移过程。
海藻酸钠浓度过高 （>2.5%）会导致溶液过粘，不利于滴制法的进行，而浓度过低 （
3. 总结
生物可降解聚合物纳米粒作为控释 、缓释制剂已日见倪，虽然目前上市的产品不多，但是用其作疫苗、生长激素胰岛素、抗肿瘤药、避孕药等药物载体的研究正广泛而深的进行，并且许多药物正处在实验室及临床研究阶段。药在体内循环时问延长是药物控释成功的关键，通过聚合物纳米粒进行表面修饰可以达到这些目的。目前这一技术在运动医学相关药物上运用得并不多，通过对相关文献的研究，将生物可降解聚合物纳米微球作为缓释制剂进行研制是有尝试意义的。
参考文献
[1] 中华人民共和国药典.北京；化学工业出版社，2005.
[2] 朱斌，陈晓光.缓释制剂的研究进展[J] .四川职业技术学院学报.2007，11.
[3] 任海霞，朱家壁，汤h .微球制剂的应用研究进展[J].药学进展. 2007，02.
篇9
关键词 热塑性弹性体 TPE 新材料
一、热塑性弹性体概述
自20世纪60年代，橡胶界就提出了热塑性弹性体的概念，并将热塑性弹性体称为继天然橡胶、合成橡胶之后的“第三代”橡胶，属于改性塑料。热塑性弹性体（Thermoplastic Elastomer，以下简称“TPE”）是有机高分子材料，在正常使用温度下，一相为流体；另一相为固体，两相之间相互作用，使得热塑性弹性体在常温下具有橡胶弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料，具有类似于橡胶的力学性能及使用性能、又能按热塑性塑料进行加工和回收，它在塑料和橡胶之间架起了一座桥梁。就加工而言，它是一种塑料；就性质而言，它又是一种橡胶。TPE是近年来发展较快的一种新型高分子材料，它在世界范围内耗用量的增长速度远远高于通用橡胶品种，加工废料可以回收利用，具有省资源、省能源及生产效率高的特点。
二、总体环境分析
（一）市场需求
根据国际市场研究机构Ceresana近期的报告显示，2014年全球TPE销售额达167亿美元，到2022年将以年率4.7%的速度增长，中、美、日、德是TPE最大的消费国，合计占2014年全球TPE需求的63%。[1]亚太地区是全球TPE需求最大的区域，到2017年TPE需求量在全球TPE需求量中所占份额接近50%，[2]其中中国是TPE需求最大的国家，未来对TPE的需求继续以超过8%的速度增长。
“以塑代钢”、“以塑代木”正在成为人类社会生产和消费的一种趋势，我国目前的塑钢比（塑料消费量：钢铁消费量，体积比）只有4U6，还远远低于发达国家和世界平均水平（美国7U3，德国6U4，世界平均1U1），行业发展潜力巨大。
（二）社会价值
TPE生产工序简单、高效、低加工能耗和可重复加工性，不但能够从根本上解决传统热固性橡胶难以回收再利用的问题，缓解石油资源危机和实现可持续发展的目标，还能够从很大程度上实现节能的目的，使其具有节资、节能双重意义，此外，TPE一般不含卤素和增塑剂，燃烧不会产生有毒物质，潜在的经济效益和社会效益很大，属于可持续发展的“绿色”高分子复合材料。
（三）政策扶持
新材料是战略新兴产业发展的基石。《新材料产业“十二五”发展规划》和《关键材料升级换代工程实施方案》制定产业规模目标2万亿元，并初步制定2020年我国新材料产业的发展路径。“十二五”期间我国新材料产业规模稳步增长，年均复合增速保持25%左右，全国超过80%的地区在战略性新兴产业相关发展规划中选择发展新材料产业，预计“十三五”期间新材料产业仍将保持高速增长。
（四）技术水平
目前国内的TPE尚处于发展的初级阶段，尤其是低端弹性体材料的行业集中度低、产品缺乏差异化、技术门槛低，综合竞争能力处于劣势。国内研发集中在科研院所，企业获得国家研发投入的力度小，只有少数的公司能够持续在研发上投入。因此，在技术创新上与跨国企业存在明显的差距，在高端产品上鲜有能同外资形成强烈竞争的公司。
三、行业环境分析
（一）现有竞争者的竞争
少数的跨国巨头，如科腾、日本三菱、德国胶宝等主导着高端产品的市场份额。具有自主知识产权并不断创新的国内品牌企业，如金发科技、银禧科技、宁波市青湖弹性体科技有限公司等也在逐渐壮大，具备高端产品研发和生产能力的公司，存在明显的竞争优势，而一般企业的产品集中在中低端领域，随着下游客户集中度越来越高，议价能力趋强，导致无法满足下游客户的需求而失去竞争力，甚至逐步退出市场，这类的TPE企业也是数量最多的，其规模普遍偏小，利润较薄。
（二）新进入者的威胁
产品生产工艺并不复杂，但是过程控制严格。一方面是根据客户需求量身订制的原料配方，高品质的产品对配方的要求非常高；另一方面是生产过程中工艺系数的调整，需要大量的行业经验积累。
对于并不具备行业背景的公司，由于存在上述的进入壁垒，一般难以在行业内对既有公司形成有力挑战，但是上游供应商一般是“大而全”的化工巨头，如果TPE存在稳定和巨大的利润空间，则可能会吸引供应商突破壁垒进入行业，供应商可以相对容易向下游延伸产业链，基础材料供应商若改变产品开发方向和产品线的设置，可以迅速转换角色为竞争者。
（三）供应商议价能力
跨国企业在原材料供应方面处于寡头垄断的地位，国内仅中石化和中石油具备较高水平的研发和生产能力，但是大部分高质量原材料主要来自跨国企业。国内企业普遍存在对上游原材料供应商依赖程度较高的风险。上游供应商的稀缺导致TPE公司对于化工巨头的价格调整不具备议价能力。
（四）消费者议价能力
相关标准的实施，进一步促使TPE加快取代部分天然橡胶、合成橡胶和塑料，从而有效增加了下游对TPE的需求，从一定程度上降低了客户的议价能力。
对于普通类的TPE产品，由于生产工艺简单，进入门槛低，市场供应量充足，随着下游细分行业的集中度在日趋提高，所以下游客户对此类的产品和公司具备较强的议价能力。此外，下游客户对TPE行业的要求在持续改变，包括差异化、及时服务、产品生命周期越来越短，作为TPE的供应方需要迅速对下游公司的需求做出回应，并及时满足才可能保持竞争力。
（五）替代品的威胁
TPE内部的产品细分存在替代品，但目前暂无相关产品可以对TPE行业进行有效替代。
四、结论
具备环保性质的新材料TPE在全球范围内有着巨大的市场需求，中国已是TPE需求最大的国家，中国政府将新材料列入战略新兴产业，国内材料工业处在蓬勃发展的态势中，TPE行业下游客户对产品的持续创新，在增加TPE产品需求的同时也对TPE的品类和性质提出更高的要求，发展功能性的TPE产品能够有效建立竞争优势，而技术含量低的普通TPE产品则会陷入价格竞争的红海。国内的TPE公司需要加大研发投入，重点发展功能性的产品，有效区隔竞争对手，而不是通过低价走量的模式挣扎在利润微薄的低端产品中。
（作者单位为广东深圳市平安证券有限责任公司）
参考文献
[1] 热塑性弹性体市场预计将年增长4.7%[J].世界橡胶工业，2015.
[2] 2017年全球热塑性弹性体需求量将达到580t[J].橡胶科技，2014.
[3] 热塑性弹性体行业竞争现状、技术创新和发展趋势[J].中国橡胶，2014.
[4] 关注三类投资机会：细分龙头+模式创新+前沿技术[J].中信证券，2015.
篇10
关键词：建筑防水涂料；问题；发展方向
中图分类号：TU5文献标识码： A
引言
建筑防水涂料是由沥青、合成高分子聚合物、合成高分子聚合物与沥青、合成高分子与水泥或以无机复合材料等为主要成膜物质, 掺入适量的颜料、助剂、溶剂等加工制成的溶剂型、水乳型或反应型的, 在常温下呈无固定形状的粘稠状液态或可液化之固体粉末状态的高分子合成材料。将涂料单独或与胎体增强材料复合,分层涂刷或喷涂在需要进行防水处理的基层表面上, 即可在常温条件下形成一个连续、无缝、整体且具有一定厚度的涂膜防水层, 从而满足工业与民用建筑的屋面、地下室、厕浴间和外墙等部位防水抗渗的要求。目前，建筑防水材料主要有沥青基防水涂料、聚合物改性沥青基防水涂、料聚氨酯防水涂料、聚合物乳液防水涂料以及无机防水涂料等众多类别，形成了品种和功能比较齐全的防水材料体系。
一、现有建筑防水涂料的类别
（一）按照涂料的基料和分散介质分类
根据成膜物质不同防水涂料可分为沥青类、高聚物改性沥青( 亦称橡胶沥青类) 、合成高分子类(又可再分为合成树脂类、合成橡胶类)、无机类、聚合物水泥类等五大类。按其涂料状态与形式, 大致可分为溶剂型、反应型、乳液型三大类型。
1.溶剂型防水涂料。溶剂型防水涂料其作为主要成膜物质的高分子材料是以溶解于( 以分子状态存在于) 有机溶剂中所形成的溶液为基料, 加入颜填料、助剂制备而成的,它是依靠溶剂的挥发或涂料组分间化学反应成膜的, 因此施工基本上不受气温影响, 可在较低温度下施工。
2.反应型防水涂料。反应型防水涂料其作为主要成膜物质的高分子材料是以预聚物液态形式存在的, 反应型防水涂料是通过液态的高分子预聚物与相应的物质发生化学反应成膜的一类涂料。反应型防水涂料通常也属于溶剂型防水涂料范畴, 但由于成膜过程具有特殊性，因此单独列为一类。
3.乳液型防水涂料。乳液型防水涂料为单组分水乳型防水涂料, 涂料涂刷在建筑物上以后, 随着水分的挥发而成膜。乳液型防水涂料的品种繁多，主要有：水乳型阳离子氯丁橡胶沥青防水涂料；水乳型再生橡胶沥青防水涂料；聚丙烯酸酯乳液防水涂料；EVA( 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物) 乳液防水涂料; 水乳型聚氨酯防水涂料；有机硅改性聚丙烯酸酯乳液防水涂料等。
（二）按照涂料的组分不同进行分类
根据防水涂料的组分不同, 一般可分为单组分防水涂料和双组分防水涂料两类。单组分防水涂料按液态不同, 一般有溶剂型、水乳型两种；双组分防水涂料, 则以反应型为主。
（三）按使用部位分类
建筑防水涂料按其在建筑物上的使用部位不同，可分为屋面防水涂料，立面防水涂料、地下工程防水涂料等几类。
二、建筑防水涂料的现状和存在问题
（一）沥青基防水涂料
沥青基的防水涂料是水乳型的，这种乳化沥青是冷施工使用的防水涂料，我们将石油沥青促使在乳化剂的作用中，经乳化机的强烈搅拌来制成。让沥青在搅拌机的搅拌中被分散变成细小颗粒，使它并被乳化剂迅速包裹起来，然后形成悬浮在水中的乳化液体。
沥青基防水涂料存在的主要问题在于：沥青没有被改性，它的低温柔性与抗开裂性都不到位，所以只能应用于不是很重要的部分防水工程，它的用量已经逐渐减少，很快会淘汰。
（二）聚合物改性沥青基防水涂料
聚合物改性沥青防水涂料的主要产品有水乳型丁苯橡胶沥青防水涂料、溶剂型以及水乳型氯丁橡胶沥青的防水涂料、溶剂型与水乳型SBS改性沥青涂料，这些产品比沥青基的防水涂料的性能都好，具有很好的市场发展前景。
聚合物改性沥青防水涂料存在的问题：溶剂型聚合物改性沥青防水涂料给环境造成的污染大，水乳型聚合物的改性沥青防水的涂料质量没有完全稳定；聚合物改性沥青防水涂料有时在力学性能与防水性能，耐久性很多方面不够理想。
（三）聚氨酯防水涂料
聚氨酯防水涂料是一种主链上含有较多氨基甲酸酯基因的高性能高分子合成材料，单组分（S）聚氨酯防水涂料是以异氰酸酯、聚醚为主要原料，配以各种助剂制成的反应型柔性防水涂料。多组分（M）聚氨酯防水涂料是由A组分和B组分组成：A组分一般以异氰酸酯与聚醚的多种型号混合物加成聚合而成；B组分是与NCO反应的聚醚、含芳香烃的焦油类物质或无机化合物。广泛适用于工业与民用建筑的屋面、地下室外墙面、厨房和卫生间楼面、地面等部位的防水、防潮。
聚氨酯防水涂料存在的问题：养护过程中温度、湿度必须严格控制，不能有明显的波动；
由于聚氨酯散发出刺鼻的气味，对人的身心健康产生一定的影响；施工温度应在5℃至35℃；调配好的浆料要在1h内用完，否则会造成污染及浪费。
（四）聚合物乳液防水涂料
聚合物乳液防水涂料以聚合物为主料配以一些添料及其他助剂而生产的一种单组分防水涂料。按聚合物的品种能够分为很多种，有丙烯酸酯类乳液防水涂料与乙烯-醋酸乙烯乳液（EVA）类防水涂料等等。聚合物乳液防水涂料是一种高弹性防水材料，主要用于间歇耐水环境的屋面、墙面、地面等。
聚合物乳液防水涂料的问题在于：低温施工性受限制，需5℃以上施工或者创造5℃以上条件方可施工。
三、我国建筑防水涂料的发展展望
由于防水涂料能够刷涂或喷涂在需要进行防水处理且形状复杂、管道纵横、变截面的各种基层表面上, 并能在常温环境下固化形成一个连续、无缝、整体的涂膜防水层, 有利于提高建筑工程的防水抗渗功能。展望未来的防水涂料, 防水涂料呈以下发展趋势：
（一）研发环保型防水涂料成为重点
当前的防水涂料, 属溶剂型的居多。防水涂料中含有大量的有机挥发物，在配漆和施工过程中，大量VOC 排向大气，造成大气污染。同时施工人员在施工过程中不可避免地会吸入部分VOC。它们不但对皮肤具有侵蚀作用, 而且对人体中枢神经系统、造血器官、呼吸系统有刺激和破坏作用, 可引起头疼、恶心、胸闷、乏力、呕吐等症状, 严重时会抽搐、昏迷甚至死亡。目前我们的防水涂料很多为溶剂型，它污染环境，对身体有害，资源浪费大量，因此，应加大开发与推广应用水性的涂料，一是用水代替挥发性有机溶剂，二是提高固含量，三是展粉末涂料。
（二）研制开发多功能防水涂料
现在使用的大多防水涂料的功能都很单一，防水抗渗, 而且施工必须在无明水的基材表面和非下雨天进行，这对防水涂料应用有着很大制约作用。未来的防水涂料将集防水、装饰、保温、隔热等多种功能于一体, 且能在潮湿的基材上进行施工。所以，开发多功能的防水涂料，使它既防水，保温，隔热又能装饰。
（二）开发高性能的防水涂料
由于技术、施工等方面的原因, 目前的防水涂料产品性能相对较差，如拉伸强度较低、延伸率较小、耐候性较差、使用寿命较短等等。未来的防水涂料将向着各项性能较高、对基层伸缩或开裂变形适应性较强、环境适应加强的方向发展。
（三）纳米防水涂料将快速发展
像防水涂料这样的外用涂料，对涂料的耐老化、耐洗刷、抗紫外等性能要求很高。在涂料中加入纳米材料，所得的纳米涂料其耐老化、防渗漏、耐洗刷等性能均得到很大提高, 从而可以提高涂料的档次，延长涂膜的使用寿命。经纳米材料改性后的防水涂料产品外观显得更加饱满、匀和，涂膜光洁细腻，触感优良，防水性好，与基底材料的粘接力大大提高，尤其明显的是改性后的涂料抗紫外线、耐洗刷性能非常优越。
（四）新型防水涂料施工工具得到开发和利用
从施工工艺看，目前，在涂料的施工技术方面，主要是手工刷涂、滚涂，对于大型防水工程来说，耗时、劳动强度大。从材料质量看，需要在施工现场混合均匀的双组分聚氨酯涂料、聚合物乳液水泥涂料必须将粉料充分分散，其中不能够有分散不开的粒、团，建筑防水涂料档次较低，质量也不够稳定，未形成系列产品，且品种和质量方面差距较大。所以开发研制新得施工工具有重要的意义。例如采用双喷头或多喷头喷枪, 能使涂料与胎体增强材料或固化剂等进行混合喷涂, 不但可以加快涂膜固化速度、增加涂膜强度和便于控制涂膜厚度, 而且可以大大增加施工进度、降低劳动强度。
结束语
随着我国建筑业的发展, 防水涂料的应用越来越广泛。但是一些防水涂料还存在诸多问题。随着科学技术的发展，防水涂料产品功能和性能将不断提高，环保型防水涂料将得到推广应用，新的防水涂料施工工具、施工机械将得到有效利用，施工技术水平、施工工艺水平将得到大幅提升，建筑工程的防水防渗将得到可靠的保障。
参考文献
[1]广夏.浅议我国建筑防水涂料[J].建筑工作信息，2013，（8）.
[2]沈春林，苏立荣，李芳等.建筑防水涂料[J].化学工业，2013，（16）.
