高分子材料的特征范文

导语：如何才能写好一篇高分子材料的特征，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：功能高分子材料；研究现状；发展前景

一、功能高分子材料的概念及开发意义

功能高分子材料，是指具有一定传递或存储物质、信息及能量作用的高分子和高分子复合材料。这使得功能高分子材料不仅具有原来的力学性能，同时还兼具如光敏性、导电性、化学反应活性、生物相容性、选择分离性、能量转换性等一系列其他特定性能。按照其功能划分，功能高分子材料主要可分为4类：①物理功能：具体包括超导、导电、磁化等功能；②化学功能：具体包括光的聚合、降解、分解等；③生物功能：具体来说包括生理组织及血液的适应性等；④介于化学、物理之间的功能：主要是指高吸水、吸附等功能方面。

功能高分子材料由于具备特殊的功能，受到了各个领域的广泛重视，特别是其不可替代的诸多特性都为很多领域的技术进步提供了基础和前提，甚至已经因此而诞生出了一批先进的、符合社会发展潮流的新产品。因此，当前各国都加大了对功能高分子材料的人力物力财力投入，面对时间各国的竞争，我国也需要尽快加大对功能高分子材料的研发力度，从而摆脱我国国防、电子、医药和其他尖端领域严重依赖国外功能高分子材料市场的困境。

二、功能高分子材料的研究现状分析

目前针对功能高分子材料的研究和应用现状，主要集中于功能高分子材料的光功能、电功能、生物功能以及反应型功能应用这几个方面：

1.光功能高分子材料

目前的光功能功能高分子材料的研究和应用主要体现在光固化材料、光合作用材料、光显示用材料以及太阳能光板这几个方面，这些具体的应用能通过对光的吸收、储存、传输、以及转换功能，实现对光能的有效利用。例如，目前已经能够通过光功能高分子材料的运用实现光传导来帮助植物的光合作用。此外，运用光功能高分子材料实现手机的太阳能充电也已经成为现实。

2.电功能高分子材料

电功能高分子材料，除了具备良好的导电性能外，其电导率还能根据应用状况的不同，在半导体、金属态和绝缘体的范围进行变化。此外，由于电功能高分子材料一般密度较小、易于加工，同时具备良好的耐腐蚀性，在当前的工业领域中也被广泛的应用。

3.生物功能高分子材料

生物功能高分子材料在生物领域被广泛的应用。如常见的有，由生物功能高分子材料所制成的人体植入物（视网膜植入物、脑积水引流装置等）以及人体义肢等。

4.反应型功能高分子材料

这种高分子材料是一种具备很强化学活性的高分子材料，能够有效的促进化学反应。它是通过对构建高分子骨架，并将小分子反应活性物质通过离子键、共价键、配位键或物理吸附作用进行骨架填充，以实现高分子功能才能的强化化学合成与化学反应的效果。

三、功能高分子材料的发展前景及趋势分析

功能高分子材料具备很多优势特征，这些都使得其更加符合经济发展和社会发展的需求，这也使得功能高分子材料的研究工作在各国的竞争中日益白热化。而去随着投入的不断深化，和技术的不断完善。新型功能高分子材料必然在我们的尖端科学及日常生产生活中扮演越来越重要的角色。功能高分子材料的几种发展趋势。

1.复合高分子材料

目前，功能高分子材料正逐步由均质材料向着复合高分子材料的方向发展，同时其材料的功能也向着多功能材料的方面发展。复合高分子材料往往是在一种基体材料（如金属、陶瓷、树脂等）上，加入增强或增韧作用的高聚物，再通过将多相物复合成一体，就形成了新的复合高分子材料，这种高分子材料能够充分发挥各相的性能优势，因此具有广泛的发展应用前景。在今后的发展中，航天科技、医疗卫生、生活家居、甚至汽车制造等领域，都需要各种高性能的复合高分子材料。

2.环境友好型高分子材料

经济的粗放发展，给整个地球h境都带来了深重的灾难，而随着人们对环保问题的日益重视，各国对各种材料的生态可降解性要求也日益突出。因此，环境友好型高分子材料的开发和深入研究工作，也引起了各国的重视。当前，生物降解技术和环境友好型高分子材料技术大多掌握在发到国家，我国目前还处于追赶阶段。随着世贸组织对环保观念的更加重视，环境友好型高分子材料在产品中的应用优势也将日益显著，为了把握这一趋势，我国要积极开发研究出有自主知识产权的生物降解技术和环境友好高分子材料。

环境友好型高分子材料，通过易水解的高分子的作用在各种生物酶的作用下，能够加速材料的水解反应，帮助材料进行生物降解。这种高分子材料目前研究的重点方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及缓释性等方向。

3.隐身性能高分子材料

隐身性能高分子材料的研究应用主要在军事领域，其也是当前各国的尖端军事技术的研究方向之一。以往的隐身材料多采用超微粒子和细微粉，实践证实，通过吸收衰减层、激发变换层以及反射层等多层材料的微波吸收，能够取得一定的吸波效果，达到隐身的目的。但是，由于材料制备复杂，且雷达技术的日益发展，给隐身技术提出了更高的挑战。此后，隐身性能高分子材料必然是向着厚度更小、质量更轻、功能更多以及频带更宽的方向发展。

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关键字：新型高分子材料；高分子材料应用；新型高分子材料的开发

引言：

高分子材料是指由相对分子质量较大的化合物分子构成的材料。按其来源，高分子材料可分为天然，合成，半合成材料，包括了塑料，合成纤维，合成橡胶，涂料，粘合剂和高分子基复合材料。从1907年高分子酚醛树脂的出现以来，高分子材料因其普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展。然而，现在大规模生产的还只是在寻常条件下能够使用的高分子物质，即通用高分子。它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点，而现代工程技术的发展对高分子材料提出了更高的要求。于是新型高分子材料的开发与应用尤为重要。纳米、导电、生物医用、生物可降解、耐高温、高强度、高模量、高冲击性、耐极端条件等高性能的新型高分子材料的开发与应用不但能解决现阶段的高分子材料所面临的问题，而且也将积极地推动高分子材料向功能化、智能化、精细化方向的发展。与此同时，我国十二五计划也将高分子材料的开发研究纳入了其中，作为其重要研究方向之一的新型高分子材料的开发研究必将会极大地推动我国材料技术的发展。

一、简述高分子材料

1.高分子材料

高分子材料（macromolecular material），以高分子化合物为基础的材料。基本成分为聚合物，或以其含有的聚合物的性质为其主要性能特征的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，通常分子量大于10000，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合体。

2.国内外高分子材料开发现状

高分子材料与金属材料和无机非金属材料共同构成了应用性材料科学的最重要的三个领域。高分子材料凭借其独特的优势占领了巨大的市场。

世界高分子材料工业正在高速地发展着。世界合成树脂量从1950年的1.5M工增长到2005年的212M工，每年大概以5%的增长率在迅速地增长。现在塑料的产量早已超过了木材和水泥等结构材料的总产量。合成橡胶的产量也已超过了天然橡胶，而合成纤维的年产量在上个世纪80年代就已经达到了棉花、羊毛等天然和人造纤维的2倍。对于我国而言，目前我国是世界上最大的树脂进口国，每年进口的树脂数量大约是世界树脂总贸易的25%到30%。我国的树脂合成工业正高速地发展当中，树脂合成能力也在飞速地提高中。然而与西方发达国家仍然存在着差距。

3.开发新型高分子材料的重要意义和途径

自上世纪30年代高分子材料的出现开始到现代，世界工业科学不再只是满足与对基础高分子材料的开发研究，从90代开始，科学家们就将注意力集中到了高功能，高智能的高分子材料开发上。现代工业对于新型高分子材料的需求日益强烈。像纳米高分子材料，通常是将纳米微粒与聚合物基材进行复合，利用其特殊性质来开发新产品，这比研究全新的聚合物材料投资少，周期短，生产成本低。与普通改性材料不同，纳米粒子具有特殊的表面效应、体积效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等，这些效应的综合作用导致了改性后的高分子材料具有特殊性能。比如，纳米粒子巨大的比表面积产生的表面效应，可使经纳米粒子改性后的高分子材料的机械性能、热传导性、触媒性质、破坏韧性等均与一般材料不同，有的材料还具有了新的阻燃性和阻隔性。

新型高分子材料的开发主要是集中在制造工艺的改进上，以提高产品的性能，减少环境的污染，节约资源。就目前而言，合成树脂新品种、新牌号和专用树脂仍然层出不穷，以茂金属催化剂为代表的新一代聚烯烃催化剂开发仍然是高分子材料技术开发的热点之一。在开发新聚合方法方面，着重于阴离子活性聚合、基团转移聚合和微乳液聚合的工业化。在第二次世界大战中发展起来的高分子复合技术，以及出现于50年代的高分子合金化技术后。新的复合技术和合金化技术层出不穷。新型高分子材料的开发，不但能够满足现代工业发展对于材料工业的高要求，更能够促进能源与资源的节约，减少环境的污染，提高生产能力，更能体现出现代科技的高速发展。

二、新型高分子材料的应用

现代高分子材料是相对于传统材料如玻璃而言是后起的材料，但其发展的速度应用的广泛性却大大超越了传统材料。高分子材料既可以用于结构材料，也可以用于功能材料。

现阶段新型高分子材料大致包括高分子分离膜，高分子磁性材料，光功能高分子材料，高分子复合材料这几大类：

第一，高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择透过的半透性薄膜。采用这样的薄膜，以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力，与以往传统的分离技术相比，更加的省能、高效和洁净等，被认为是支撑新技术革命的重大技术。

第二，高分子磁性材料是磁与高分子材料相结合的新的应用。早期磁性材料具有硬且脆，加工性差等缺点。将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成的高分子磁性材料，这样制成的复合型高分子磁性材料，比重轻、容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品，还能与其它元件一体成型等。

第三，光功能高分子材料，是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。目前，这一类材料已有很多，应用也很广泛。

第四，高分子复合材料是指高分子材料和不同性质组成的物质复合粘结而成的多相材料。高分子复合材料最大优点具有各种材料的长处，如高强度、质轻、耐温、耐腐蚀、绝热、绝缘等性质。

这些新型的高分子材料在人类社会生活，工业生产，医药卫生和尖端技术等方方面面都有着广泛的应用。例如，在生物医用材料界上，研制出的一系列的改性聚碳酸亚丙酯（PM-PPC）新型高分子材料是腹壁缺损修复的高效材料：在工业污水的处理上，在不添加任何药剂的情况下，利用新型高分子材料物理法除去油田中的污水：开发的聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂复合材料，这些材料比强度和比模量比金属还高，是国防、尖端技术方面不可缺少的材料；同样，在药物传递系统中应用新型高分子材料，在药剂学中应用，在包转材料中的应用等等。新型高分子材料已经渗透于人类生活的各个方面。

三、综述

材料是人类用来制造各种产品的物质，是人类生活和生产的物质基础，是一个国家工业发展的重要基础和标志。作为材料重要组成部分的高分子材料随着时代的发展，技术的进步，越来越能影响人类的生活。新型高分子材料的不断开发像纳米技术、荧光技术、导电技术、生物技术等的实施必将使得高分子材料在工业化的应用中不断进步。区别于我们已经开发研究成熟的一些传统材料，高分子材料的研究开发存在着无穷的潜力。正如一些科学家预言的那样，新型高分子材料的开发将有可能会带来现代材料界的一次重大革命。

参考文献：

[1]程晓敏，高分子材料导论[M]，安徽大学出版社2006，

[2]于金海，应用新型可降解材料修复腹壁缺损的实验研究[J].中国知网论文总库2010

[3]赵利利，论新型高分子材料的开发与应用[J]，科技致富向导，2011.（02）.

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【关键词】高分子材料成型加工 教学改革 课程设计

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2014）14-0010-02

在高分子科学的学科构架中，形成了高分子化学、高分子物理、高分子工程三个基础性分支学科，以及功能高分子及高分子新材料两个综合性研究领域。高分子材料成型加工属于高分子工程研究的范畴，高分子工程的主要研究线索是，研究在外场（剪切力、振动力、温度、压力等）作用下，高分子的链运动、相态及结构的变化规律和控制条件，从而发展聚合物成型的新方法和新技术。

高分子材料是材料领域的后起之秀，它具有许多其他材料不可比拟的突出性能，在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域已成为不可缺少的材料。大多数高分子材料需要经过成型加工才能形成制品，无论金属、陶瓷、玻璃还是天然材料，没有哪一种材料能像高分子材料那样，其最终结构与性能都强烈依赖于加工过程。高分子材料加工过程是控制聚合物制品结构和性能的中心环节，内容涉及高分子物理、高分子化学、聚合物流变学、机械、计算机模拟等多学科，其任务是了解高分子材料的加工特性，确定最适宜加工条件，制取最佳性能产品，为合成具有预期性能的高分子材料提供理论依据。

高分子材料成型加工是高分子材料与工程专业最重要的专业核心课程之一。高分子材料成型加工的工程本质决定了它是一门多学科交叉、科学与工程紧密结合的学科。为使学生建立起大工程的观点，理解其精髓，本课程的讲授会涉及以上诸多学科的内容，要使学生在有限的学时内掌握这门课的基本内容，并且通过对高分子材料成型加工课程的学习，具有高分子材料及其制品设计、生产和研究的科学思维以及创新研究素质，无论对授课老师还是学生而言都是一个新的挑战。笔者结合自身讲授高分子材料成型加工课程的教学实践，在课程体系、教学内容、教学方法等方面提出以下几点看法。

一 加强课程的横向联系

高分子材料的生产有三大关键要素：适宜的材料组成、正确的成型加工方法、配套的成型机械及成型模具。要生产出一个有使用价值，能够利用现有成型设备进行加工的高分子材料制品，必须同时满足以上三个要素。高分子材料生产三个要素之间相互联系、相互影响，是一个不可分割的有机整体。从这个意义上来看，高分子材料成型加工与成型机械的联系应是非常密切的。

高分子材料成型加工与高分子材料成型机械是高分子材料与工程专业的两门专业基础课，这两门课程在本质上有密切的联系，高分子材料成型加工课程包括原材料树脂、助剂、配方设计、成型设备、成型模具、工艺条件及控制等方面，高分子材料成型设备课程主要讲述不同加工方法所采用的成型设备，如开炼机、密炼机、挤出机、注塑机、压延机、中空吹塑机等，从其包括的课程内容看，成型加工和成型机械相互渗透、相互联系，也有交叉重叠的内容，因此有必要对这两门课程的教学内容从整体的高度重新进行规划。

在这个原则的指导下，教师在教学中可以按照原材料、设备、工艺这三大要素组织教学内容，从而把两门课的知识点有机地融合起来，加强课程的横向联系，打破传统的教学模式，培养学生的大工程观。如在讲授聚氯乙烯（PVC）管材挤出成型工艺这部分内容时，教师首先讲授挤出所用的原材料配方（PVC树脂、各种助剂），由于PVC树脂牌号众多，不同牌号的树脂制备方法不同，树脂的性能也不同，在加工过程中所选用的工艺也会有所差异，因此，教师在开始讲授成型工艺时，有必要使学生具备原材料选择这个意识。然后介绍管材成型所需的设备（包括挤出机类型、机头口模、螺杆结构、螺杆组合、传动系统、控制系统、辅机）。如在讲解螺杆时，可分析各种螺杆结构参数对成型加工的影响，各种不同混合、混炼元件的螺杆组合所具有的加工特性，并结合PVC管材生产工艺特点，讲解生产PVC管材所用螺杆的选用原则。在讲解挤出机机头口模时，可将机头口模流道的设计、口模类型等涉及成型机械的内容引入课堂中，使学生掌握有关机头口模设计的基本原则。最后，讲授PVC管材生产的工艺条件及控制方法（螺杆转速、牵引速度、挤出机及机头温度）及其对制品性能的影响。

教学内容改革是21世纪高等教育教学改革的重点，将高分子材料成型加工与成型机械有机结合起来，重新组织课程内容既有利于教师的教学与学生的学习，增强理论教学的课堂教学效果，同时节约下来的理论教学课时可用于实践教学环节，培养学生的动手能力和创新意识，提高在社会上的竞争力，也符合高分子材料加工行业对本专业毕业生所提出来的越来越高的要求。

二 按课程主线组织教学内容

本课程以“材料―成型加工―制品性能”这条高分子材料成型加工的主线组织教学内容，重点了解和掌握高分子材料、成型加工工艺、制品性能三者的关系；材料的不同与成型加工方法的关系；同样的材料用不同的加工工艺方法或加工工艺条件，所得制品的性能为何不同；制品的性能

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* 基金项目：广东石油化工学院教育科学研究基金项目

与材料本身的性质有何关系等，强调了成型加工对制品性能的重要性，即高分子材料最终的结构与性能强烈依赖于加工过程这一独特之处，这是本课程的主题思想――高分子材料的工程特征，教师在教学过程中，将这一主题思想贯彻始终是本课程教学的首要目标。

在教学过程中，任课教师应将高分子科学基础理论与实际生产和日常用品的例子相结合，与学生进行分析和讨论，启发学生在学习过程中牢牢抓住本课程的主题思想。对于聚合物来说，具体结构决定了它的性能，同一种链结构的聚合物，由于成型加工条件的不同，分子链的排列与堆砌方式会有所不同，从而形成不同的聚集态结构，聚集态结构不同，制品性能也大不相同。如生产聚丙烯注塑件时，聚丙烯注塑制品最终的物理性能不仅与本身分子量和结晶性等有关，而且与注射工艺条件的控制有关。不同的工艺条件导致聚丙烯具有不同的微观结构，而微观结构又直接影响聚丙烯注塑制品的强度、韧性、硬度以及成型加工等性能。如聚丙烯注塑件的光学性能会受到注射成型条件的影响，聚丙烯注塑件在冷却过程中，由于塑件不同部位的温度场、应力场的分布不同，从而会造成注塑件内不均匀的体积收缩和密度分布，因此严重影响了塑件的光学性能和力学性能。这些例子很好地体现了“高分子材料―成型加工―制品性能”这条高分子材料成型加工的主线。

三 对教学方法进行改革

1.多媒体教学

高分子材料成型加工属于专业技术课，教学内容具有很强的理论性和实践性，许多内容涉及成型机械的结构以及具体的操作过程，在学生大多缺少实际感性认识的情况下，单纯依靠文字的板书进行课堂教学，学生难以理解，教学效果不理想。因此，课堂讲授可借鉴国内一些院校的聚合物成型加工精品课程网站的教学资源来制作多媒体课件，通过结合所用的教材，有选择性地将多媒体动画仿真和图片资料补充到电子课件中，不断修改完善课件内容，增加课堂信息量，提高教学效果，激发学生的学习兴趣。为了加深学生对实际生产过程各种机械设备、操作工艺的认识，教师可通过收集各种高分子材料成型加工厂的生产视频，然后在课堂上进行播放讲解，可增加学生对高分子材料成型加工工艺的感性认识。如在讲薄膜的中空吹塑时，大多数学生对旋转机头的工作方式比较陌生，笔者通过给学生播放带有旋转机头口模的中空吹塑生产过程，学生在录像中可以很直观地看到旋转机头在工作中的运行情况，以及旋转机头如何调整薄膜厚度的工作原理，这些都使学生感受到课本的理论知识并不是枯燥的，它来源于生产实际，并对生产实际起到指导作用。

除了在课堂上引入多媒体课件外，教师还可向学生推荐一些著名的专业网站，包括美国塑料工程师学会（SPE）、美国塑料工业协会（SPI）、中国注塑技术论坛、聚合物技术网等，鼓励学生了解加工工程的前沿发展，从而提高学生的学习兴趣。

2.案例教学

为了提高学生分析问题和解决问题的能力，经常以日常生活中常用高分子材料制品进行案例教学，帮助学生认知高分子材料成型加工的整个过程，如日常用到的笔记本外壳、空调外壳、排水管、薄膜、泡沫塑料、汽车轮胎等，启发学生去思考，然后进行讨论，针对常用制品分析所用的原材料、成型方法和工艺，使学生在看得见、摸得着的实例中体会所学知识，这样的教学方法提升了学生学习效率和学习效果。在实际教学中，教师可给学生提供一些案例，如某个工厂某批次的注射件出现了应力开裂现象，试让学生讨论分析其中的原因，并提出解决方案。通过课堂讨论，学生从这一案例中可学到包括原材料、成型方法、成型工艺条件（温度、压力）、制品性能（应力开裂）在内的许多知识点，很好地将高分子材料基础理论与生产实际相结合，学生可以充分理解“高分子材料―成型加工―制品性能”这一课程的主题思想。

3.课程设计

作为大工程观教育理念的一部分，培养具有敏锐工程师意识的学生是工科教学的一个重要目标，高分子材料成型加工课程作为一门实践性很强的学科，可为学生将来走进企业站稳脚跟打下良好的基础，因此，在教学中引入项目教学的理念，让学生利用各种校内外的资源及自身的经验，通过完成给定的工作任务来获得知识与技能。本专业的课程设计是以高分子材料生产流程为主线，实现项目教学，以培养学生的创新能力。

设计内容可以典型的通用高分子材料（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等）的生产任务为依托建构、设计出一个高分子材料产品生产项目（包括厂址的选择、原料选择、配方设计、高分子材料加工方法、设备的选型以及生产成本的核算等）。它有效地解决了传统教学中理论与实践相脱离的弊端，使理论教学内容与实践教学内容通过课程设计紧密地结合在一起。在设计的过程中，学生通过互联网查找大量的资料、数据，通过到企业调查，掌握了许多第一手资料，在这个过程学生可以概括性地知道所学专业的主要工作内容及其在整个生产过程中所起的作用。

四 结束语

高分子材料成型加工是一门实践性很强的专业技术课程。结合该门课程自身的特点，通过采取加强课程间的联系，抓住课程主线教学、改革教学方法等措施，力图改变该课程课堂讲授效果不高、学生学习积极性普遍较低等现象。

在不断深化教学改革的过程中，要想使学生学有所得、融会贯通，首先应提高学生在高分子材料产品的设计、生产和研究等方面的综合应用能力，从而培养具有卓越工程师意识的高分子材料专业技术人才。

参考文献

[1]申长雨、关绍康、张锐.加强课程建设 培养创新人才――“高分子材料成型加工”课程建设随想[J].中国大学教学，2008（3）：52～54

[2]胡杰、袁新华、曹顺生.《高分子材料成型加工》课程教学中的几点思考[J].科技创新导报，2010（4）

[3]李宝铭、张星、郑玉婴.高分子材料成型与加工课程建设初探[J].化工高等教育，2010（3）：39～41

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关键词：可降解高分子材料；光降解；生物降解；光-生物降解

随着经济的发展和人们生活节奏的加快，塑料饭盒、塑料袋等一次性产品开始频繁出现在人们的日常生活中，它们在给人们的生活带来便利的同时，也因其非自然降解性造成了极大的环境问题，即“白色污染”。“白色污染”既是一种视觉污染，也会影响土壤、空气、水体等的质量，因此努力合成并推广使用可降解高分子材料成为当务之急。按照降解机理，可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和光-生物双降解高分析材料三大类。

1.光降解高分子材料

光降解高分子材料的特征是含有光敏基团，可吸收紫外线发生光化学反应，在太阳光的照射下，发生分子链的断裂和分解，由大分子变成小分子。

向塑料基体中加入光敏剂是目前使用比较多的制备光降解塑料的方法。光降解引发剂可以是过渡金属的各种化合物，如：卤化物、脂肪酸盐、酯、多核芳香族化合物等。很多学者都发现TiO2对聚丙烯的光降解有明显的催化作用，等人［1］分析了加有锐钛矿型纳米二氧化钛的聚丙烯纤维在人工加速紫外光降解和自然光降解过程中拉伸断裂伸长率和表面形态的变化情况，得出锐钛矿型纳米TiO2可作为聚丙烯的一种高效光敏剂的结论。除了TiO2，还有很多其它光敏剂，如硬脂酸铈、硬脂酸铁、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸铁、硬脂酸锰等均对聚乙烯薄膜有显著的光敏化作用效果。

在高分子中添加光敏剂制得改性高分子虽然能降解，但只是部分降解，而化学合成的羰基聚合物、Et/CO等，则能完全降解。一氧化碳和烯烃的交替共聚产物——聚酮，因为分子链中含有大量以酮形式存在的羰基，容易在紫外光的照射下发生光降解，羰基键附近的碳链断裂生成酮类、烯类及一氧化碳等低分子物质并返回到物质循环圈中，不存在环境污染，是一种新型的环境友好材料［2］。且有实验证明，分子量大、结晶度低的聚酮光降解性能更好。

2.生物降解高分子

生物降解材料包含完全生物降解高分子和生物破坏性高分子，前者是指在微生物作用下，在一定时间内能完全分解成二氧化碳和水的化合物；而后者在微生物作用下，仅能被分解成散落碎片。

2.1 淀粉降解塑料

淀粉是天然高分子化合物，具有可再生、价格便宜、生物降解性等优点，成为近年来研究的热点。淀粉降解塑料泛指组成中含有淀粉或其衍生物的塑料，发展至今已经过了四个时期：填充型淀粉塑料，光/生物双降解型塑料，共混型塑料和全淀粉热塑性塑料。

填充型淀粉塑料一般是烯烃类聚合物中加入廉价的淀粉作为填充剂，其中淀粉含量在10%30%，仅淀粉能降解，被填充的PE、PVC等塑料需要几百年才能达到完全生物降解。光/生物双降解型是由光敏剂、淀粉、合成树脂及少量助剂等制成，其降解机理是先降解的淀粉可使高聚物母体变得疏松，增大表面/体积比，同时光敏剂、促氧剂等物质被光、热、氧引发，发生光氧化和自氧化作用，导致高聚物分子量下降并被微生物消化［3］。接下来人们发现，通过共混能解决淀粉粘性高、抗湿性低及与一些聚合物不相容等缺点，于是开始将淀粉与聚烯烃类等一些不可降解聚合物混合来提高淀粉的强度，但这类产品不能完全降解；后来便试图将其与PCL、PEG等可降解聚合物共混，制得了很多可完全降解材料。全淀粉热塑性塑料含淀粉70%-90%,其余组成是一些可光降解的加工助剂，使用后能在环境中完全降解，但天然淀粉不具有热塑性，必须先利用物理场作用使其分子结构无序化后才能在塑料机械中加工成型。

2.2 化学合成型生物降解高分子［4］

酯基在自然界中容易被微生物或酶分解，所以常采用含有酯基结构的脂肪族聚酯来合成生物降解高分子材料，工业化的有聚乳酸和聚己内酯。

聚乳酸是以淀粉、糖蜜等为原料，发酵制得的易生物降解的热塑性材料，因乳酸存在一个羟基和一个羧基，可通过缩聚反应直接转换成低分子量聚酯，再通过选择适宜的聚合条件来合成目标分子量的聚合物。聚乳酸具有良好的生物可降解性、相容性、透明性、机械性能及物理性能等，被视为新世纪最有发展前途的新型包装材料。聚己内酯也是脂肪族聚酯中应用较为广泛的一种可降解高分子材料，通过己内酯的开环聚合制得，是一种半结晶型聚合物，室温下为橡胶态，具有很好的柔韧性、加工性和生物相容性，土壤中掩埋一年后能被微生物降解掉95%左右，降解产物是二氧化碳和水，被认为是环境友好包装材料。

2.3微生物合成的完全生物降解高分子［21-26］

微生物合成高分子材料是通过用葡萄糖或淀粉类喂养，微生物在体内发酵合成的一类有机高分子材料，主要包括微生物多糖、微生物聚酯和聚氨基酸等。

γ-聚谷氨酸就是利用微生物发酵生成的一种多功能生物高分子，具有生物相容性、可降解、无毒副作用等特性，可用于制备高吸水性树脂,作为一种治疗骨质疏松的重要载体、药物缓释材料,吸附重金属等，具有广泛的应用前景［5］。聚羟基脂肪酸酯是一类由很多细菌在非平衡生长条件（如缺氧、磷等）下合成的线性聚酯，可作为碳源和能源的贮藏性物质，增强细菌的生存能力，在自然界中可被微生物和特定的酶降解为二氧化碳和水，并且具有热可塑性、生物可再生、生物相容性、光学异构性等，可作为生物医用材料、日常消费用塑料制品、生物可降解包装材料、生物能源，已成为可降解生物材料领域研究的热点。

3.光/生物双降解高分子材料

顾名思义，光/生物双降解高分子材料同时具有光、生物双降解功能，将光降解机理与生物降解机理结合起来，可以使二者优缺点互补，达到更好的降解效果。其制备方法主要是在通用高分子材料中添加光敏剂、自动氧化剂、抗氧剂和生物降解助剂等。目前研究比较多的有淀粉和光敏剂光降解树脂合成的光/生物双降解淀粉塑料及可控降解剂共混改性法制得的改性可控光/生物双降解聚丙烯纤维制品等。光/生物双降解淀粉塑料前面已提过，此处不再赘述，而可控双降解聚丙烯纤维制品凭借着其可控降解性、存放性、无毒性等众多优点，必将具有巨大的发展前景。

4.结语

随着“白色污染”的日益加重和石油资源的日益枯竭，加大对高分子废弃物的回收利用率和研制出高效的降解技术都是有效的解决途径，但只有研究出可自然降解的高分子材料才能从根本上解决这些问题，且光-生物双降解高分子材料凭借着其独特的优势将会成为今后的研究重点之一。(作者单位：郑州大学材料科学与工程学院)

参考文献：

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［3］ 范良兵.淀粉降解塑料的制备及性能的研究［D］.广东：华南理工大学，2010:1-8.

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。

【参考文献】

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篇6

[关键词]材料发展、金属材料、无机非金属材料、高分子材料

人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。历史上,材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。历史学家也把材料及其器具作为划分时代的标志:如石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代……

100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁工业的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶,现代平炉和转炉炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。与此同时,铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶,金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后,科学技术迅猛发展,作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世,并得到广泛应用仅半个世纪时间,高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱,并在年产量整理的体积上已超过了钢,成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制备工艺的发展,使陶瓷材料产生了一个飞跃,出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变,许多新型功能陶瓷形成了产业,满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要。

现在人们也按化学成分的不同将材料划分为金属材料,无机非金属材料和有机高分子材料三大类以及他们的复合材料。

金属材料科学主要是研究金属材料的成分组织、结构、缺陷与性能之间内在联系的一门学科。金属材料科学与工程的工作者还要研究各种金属冶炼和合金化的反应过程和相的关系,金属材料的制备方法和形成机理,结晶过程以及材料在制造及使用过程中的变化和损毁机理。对其按化学成份进行分类可以分为钢铁、有色金属以及复合金属材料。按用途分类包括结构材料和功能材料。

篇7

现在用于文物保护的材料主要包括人工合成高分子材料以及天然高分子材料两种，其中对于人工合成高分子材料的使用更加普遍。在保护彩绘类文物通常所使用的材料为PrimalAC33、B72、有机硅等，它们具有颜色变化小、粘结性好、耐老化等特点。但是PrimalAC33的Tg仅为14℃，所以在常温下此材料会因为太软而容易吸灰；同时B72在老化后其可逆性会变差，并且会变得脆、黄。由于上述材料的种种不足，在当今文物保护中对于新材料的研发变得十分重要。而使用物理或化学的方法在高分子材料中混合纳米材料，使其既有纳米材料又具有高分子材料的性能，则现今的文物保护中具有重要作用。将纳米材料的量子尺寸效应用于文物保护中具有很大的优势，相比较宏观大块的材料而言它具有独特的光、热、电、力、光以及化学特征，主要表现如下：

一、同步增强增韧效应

纳米材料的比表面积很大、粒径很小，因此与其它材料具有很强的结合力，在制作复合材料时不仅能提高材料的强度还能够增强材料的韧性。对分散有纳米TiO2的PMMA进行拉伸实验，可知若加入的TiO2为5%，则拉伸强度会增加60%；若加入的TiO2为15%，则拉升强度增加90%。通过实验可知，使用纳米材料能够提高有机质文物的强度，例如年代久远的纺织品、骨角象牙、纸张等，有助于对其进行长期保存。

二、透明及防遮盖特性

纳米材料的粒径都小于100nm，而可见光的波长则为400nm至750nm，因此根据Mie理论可知纳米级材料TiO2相对于可见光而言是透明的特性。所以用纳米材料TiO2所制成的符合材料涂抹是无色、透明的，将其涂在文物的表面可以不改变文物原来的性状。但如果在制备复合材料时纳米材料发生的团聚，那么就可能是材料的实际粒径大于纳米级，降低符合材料的透明性。因此在制备复合材料时必须要保证纳米材料均匀的分散在基体材料之中。

三、抗紫外线和耐老化特性

紫外线对文物具有很大的危害作用，紫外线的照射能够使彩绘文物褪色、变色以及表面的彩绘脱落，能够使的银器变黑，同时使纤维类文物产生光解。而因为一些纳米材料具有抗紫外线的特征，在保护文物免受紫外线损害方面起到了非常重要的作用。例如ZnO、TiO2等纳米材料，它们本身具有半导体的特性，可以通过吸收或者散射紫外线来减小紫外线的通过率。同时，纳米颗粒的量子尺寸效应使其在吸光时产生“宽化”和“蓝移”现象进而增强了对紫外线的吸收作用。

四、疏水疏油性

纳米材料的表面具有很高的化学活性，非常容易与周围的气体小分子结合，从而形成一层非常薄的气体膜，这层薄膜阻止了水分子与油分子吸附在材料的表面，因此使得材料呈现出疏水疏油的特性。纳米材料的这种应用在古代的“黑漆古”铜镜就有所应用，研究发现在“黑漆古”铜镜的表面有一层大约10um的表层，该表层含有纳米SnO2微粒，有效的阻止了外部的空气和水分对文物表面的腐蚀。运用纳米材料的双疏性可以对防止酸雨等对室外文物破坏。

五、抗菌防霉性

根据纳米材料的有效成分可以将其分为光催化型、金属离子型、稀土激活光催化复合型等3类，它们都具有抗菌防霉的作用。其中，都属于光催化纳米材料，它们在文物保护中使用的更为频繁，这类材料的作用机制是利用了纳米粒子的光催化作用。纳米半导体通过以下两种方式进行杀菌：一是光生空穴与光生电子直接与细菌的细胞壁、细胞膜以及细胞内的相关成分产生反应；另一种方式则是和自由基（等）与脂类、酶类、蛋白类、核酸等生物大分子反应，直接作用于生物的细胞结构，或者经过一系列的氧化链式反应后对生物的细胞结构进行破坏。纳米材料的这种性能有利于处于潮湿环境中的丝织物、纸质物等有机物进行保护，极大的保护文物免受防霉杀菌剂以及空气净化剂带来的损坏。

六、呼吸性

材料的呼吸性是指，保护材料在不仅能够阻止外界的液态水进入文物，同时也可以文物让内部的水分通过气体的形式从内部散发，使得文物内外的湿度达到一个相对平衡的状态。对于石质的文物来说，其自身的毛细孔就可以保证文物与外界进行水分交换。一旦使用了高分子保护材料，由于材料具有防水性，会使得文物内部与外界不能很好的进行水分交换，进而在文物的内部会产生了一个很明显的湿度梯度。如果外界的温度发生了变化，那么在不同的湿度交界处就会存在显著的收缩膨胀应力，如果文物长期受到外界温度的变化，这种应力差将对文物产生一个非常大的破坏。

如果将纳米颗粒加入到高分子材料中，使得文物内部产生了很多的微小空隙，进而增加了文物透水透气的性能；并且使用纳米材料也不会影响文物本身的毛细空气，可以保证文物能够顺利的与外界进行水分交换。经实验证明，加入了纳米材料的高分子材料其不仅具有良好的透气性，其本身的憎水水也没有受到影响，所加入的纳米粒子越多材料的通透性就越好。纳米材料的这种性能对于一些石质类、陶瓷类文物的保护作用非常明显，可以增加文物的透气性，防止其内的盐分在温湿度环境下溶解结晶，进而产生往复作用力作用在文物的孔壁，使得文物表面剥落。

七、总结

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关键词：构建原则；创新思维；能力培养；教学模式

职业学校的化学教学是为了提高学生的化学素质，为其他专业课程的学习打好基础。在教学中不能仅关心提高课程内容的理论水平，和化学学科知识技能的传授，更重要是培养学生化学的综合素质和创新意识，最终达到提高综合国力的目的。特别是目前化学与社会、化学与材料、化学与能源、化学与环境、化学与生命科学等的关系越来越密切。社会、生活、生产、科学技术的创新对化学的需要也越来越大。因此原来的职业学校的化学教学模式，已落后于化学的发展。本文对职业学校的化学教学的新模式做些粗浅的探讨。

一、化学教学模式的构建原则

在教学模式在构建过程中应该遵循下面的原则：

1．基础性原则。

职业学校的化学课程是其他专用课程的基础，决定了化学教学是一种基础性的课程，从构建教学模式上来说，主要以化学基本知识的普及为框架渗透有关化学与社会的内容。

2．社会价值原则。

职业学校的学生毕业就是社会的高素质的劳动者，所以在教学模式上“化学与社会”内容十分广泛，作为新的教学模式上应全程体现教学的社会价值。

3．实践性原则。

化学是门实践性比较强的课程，在教学模式构建中，要重视实验环节，使学生既掌握化学实验技术，又培养学生独立工作能力和科学研究与创新能力等，达到理论与实践的统一。

4．发展性原则。

由于新材料、新技术、新能源、环境等方面是知识不断出现，所以在教学模式上要体现现代课程意识，要不断将动态的具有较高价值的新成果引入教学过程。在教学模式上要不断改革。

二、化学教学新模式的类型

遵循上述原则，我们在课改实践中总结出以下基本教学模式

1．主题型教学模式。

“化学—人类进步的关键”这个是化学新课程的总主题，在整个化学教学过程中应该尽可能体现这一主题。在实际教学中我们根据知识体系的结构采取不同的分主题来实施教学。氮族元素结合生物圈中氮的循环，联系农业生产的氮肥，以氮肥为主题；化学反应与能量、原电池原理以开发新能源为主题；硅和硅酸盐工业、金属和合成材料以材料为主题；如糖类、蛋白质、油脂可以人类重要的营养物质为主题；烃以石油化工为主题。

主体型教学模式可以使学生认识到自己所学内容的社会价值及其实用性，有利于学生学习兴趣的激发和保持。

2．用途联系型模式。

在元素化合物教学中应该将现代最新的有价值的有关元素化合物用途纳入教学之中。如在卤素学习时，可联系海水化学资源的开发、利用和饮水与消毒化学；在学习NO的性质时，可联系医学新成就，介绍NO对人体某些疾病的治疗作用，然后提出问题：为什么大量NO吸入人体有害，而少量的NO吸入却能治疗某些疾病？在硅和硅酸盐学习时，可联系新型无机高分子材料等；在学习有机高分子材料时，可联系智能高分子材料、导点高分子材料、医用高分子材料、可降解高分子材料、高吸水性高分子材料等。

用途联系型模式使学生理解学习化学的重要性，激发学生学好化学的社会责任感。

3．情境渗透型模式。

对某些与中学基础知识有密切关系的新的应用型成果可采取情境渗透型模式。例如，进行晶体类型与性质学习时，可以设定情境：将晶体缺陷对晶体生长、晶体的力学性能、电学性能、磁学性能和光学性能等有重要影响，如许多过渡金属氧化物中的价态可以变化并形成非整比化合物，从而使晶体具有特意色彩等光学性质，甚至具有半导性或超导性。讨论具有NaCl型结构的NiO晶体发生晶体缺陷形成的非整比化合物NiXO的结构特征等。

情境渗透型模式，增加了学生学习的亲和力，促进了知识间的联系，培养学生创新意识和创新能力。

4．实验探究式模式。

化学是以实验探究为基本特征的，因此，化学教学也应体现这一特征，并将其作为化学教学的主模式。探究的内容有物质的组成、结构、性质、变化规律以及物质的实用性等。在教学中，可把一些演示实验改为边讲边实验，将验证性实验改为探索性实验。如：联系生物实验“空气中SO2含量的测定”，可让学生联系化学知识设计反应原理，根据具体操作，提出问题：为什么抽拉活塞时不能过快也不能过慢？设计“HCO3－结合H＋容易还是CO32－结合H＋容易”等探索性实验。

实验探究式模式，发挥学生的积极性和主动性，激发学生的求知欲，进而引导学生去探索化学知识的价值活动。

5．调查研究型模式。

对于某些与社会联系紧密的、具有开放性的问题可采用“调查研究型”策略。如：调查食品添加剂的用途、种类；调查合成洗涤剂的成分、性能、种类、价格；调查各种电源的组成、性能、价格、使用寿命等；调查工业污染的现状并提出合理的建议等。

调查研究型模式，通过接触社会、接触生活的方式，进一步使学生认识到化学在社会生活中的应用。

6．专题探究型模式。

化学与能源、材料、环境、人体健康、军事等社会问题领域有着密切的联系，教学中，可以将上述领域内容作为专题组织学生进行交流讨论。教师和学生可以通过查阅图书资料、上网进行充分的讨论前准备。

专题探究型模式，既拓宽了学生对化学的视野，又培养了学生多渠道获取信息的能力，同时也很好的体现了教学的民主性。

综上所述，面对知识经济的挑战，联系当前社会发展的实际，是构建化学教学模式一种科学方法。职业学校里的化学教育，无论是从理论还是从实践的角度来看，都是一个大型的系统工程。在教学中应该根据教学内容的不同合理的选择不同的教学模式。

参考文献：

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1．1材料决定成本

机械设计的本质就是要把机械产品(可能是零部件，也可能是一套设备)在最初的设计要求下设计出来，并投入于实际的使用中。我们知道，有时，一种机械设备有很多种材料都能满足设计要求，但材料不同，其生产成本会存在一定的差异。若在具体的设计中，选择使用价格较高的材料，则会由于其成本过高，而使得生产的机械无法在市场中取得价格优势。成本不止是机械产品在市场中保持竞争力的关键，同时也是企业引进设备时的主要考虑因素。所以，为了使机械设备可以让更多的企业认可，机械设计首先就要把成本问题考虑进去。作为成本的重要组成部分———材料是必须优先考虑的因素。

1．2材料决定性能

一般情况下，材料的特性不同，会表现出不同的性能;但不同材料在一定条件下往往也能表现出同样的性能。这就为材料的选择提供了多种思路。拿我们常见的机械设计材料来说，金属材料的特性在于有良好的性能且有较高的强度，但是有不少金属材料会在潮湿环境下改变其使用性能;高分子材料往往有较强的弹性以及耐腐蚀性，但是在高温条件下很容易出现变形，从而导致性能发生变化。所以我们在选择相应的材料时，一定要考虑其未来的工作环境。因此，机械设计要以合理的成本为前提，同时还要把材料的性能考虑进去，以使得材料可以满足机械设计的根本要求。只有满足使用性能要求，才能够从质量上保证产品能经得起市场的检验。

1．3材料决定质量

对于机械行业而言，往往是一个机械产品设计由多种材料来制成的，尤其是一套设备。若机械设计中使用了合理的材料，机械产品中的一切环节，就可以在机械产品的使用性能得以确保的情况下，把其优点全部体现出来，并尽可能地减少其中的缺点，使机械产品的质量真正收到1+1＞2的效果;相反，机械产品任何一个环节出问题，都会导致整体质量下降，机械设备无法达到相应的效果。所以，质量也是企业引入机械产品时考虑的另一重要因素。只有质量过得硬，才能够在企业中获得较好的口碑，才真正地能立足于市场。

2机械设计中材料的应用特质

2．1金属材料

金属材料在机械设计中是一种非常常见的材料。通常来说，金属材料主要有铁、锡、铝、金、银、铜等，材料不同，产品的价格也会有所不同，同时性能也会有较大的区别。但是，总的来看，金属材料的优势就在于:容易得到、耐磨损、耐热性和导热性强，还有一些金属有较强的硬度和柔韧性。

2．2陶瓷材料

陶瓷材料也是机械设计中一种常用的材料。陶瓷材料的优势在于有较高的硬度，其硬度基本上与金属材料差不多;它也可以承受一定的腐蚀，尤其是对于化学材料的侵蚀不敏感，所以不会有太大的影响;重量不是太重，和同体积金属材料相比，其重量远低于金属。然而，陶瓷材料不仅较硬，且抗冲击能力较差，一旦受到冲击，就很有可能再无法使用;同时陶瓷材料的价格也偏高。

2．3复合材料

复合材料主要指的是两种不同性能的材料的组合，从而达到取长补短的效果。这比单一性能的材料的优势更加明显。复合材料主要有铝不锈钢、玻璃钢、碳纤维等，不同的复合材料往往价格差异较大。考虑到复合材料可以把单一材料的性能优点全部综合在一起，所以复合材料在设计时会被经常使用。在不久的将来，随着人们不断地对材料的性能提出越来越多的要求，会有大量的新型复合材料出现在机械产品中，复合材料也会在机械设计中被越来越多地选用。

2．4高分子材料

在机械设计中，高分子材料虽然使用的频率不高，但是其在一些重要的机械产品中也有使用。主要的高分子材料有纤维材料、塑料材料、橡胶材料等。高分子材料最大的优势在于重量不重，且性价比高，所以有不少的企业喜欢使用。在一些较为特殊的情况下，高分子材料可以使机械产品提升性价比。但高分子材料本身也有自己的不足，例如橡胶材料的耐腐蚀性差，如果有化学物品出现侵蚀，就会使其原有性能失去;塑料材料耐高温性差，若是碰到了高温环境，就会进一步降低其使用性能。

3机械设计中材料的选择与应用要关注的因素

3．1性能因素

机械的设计对材料的要求主要体现在对材料性能的要求上。材料的性能符合设计的标准时，设计出来的产品才能保证其质量;当材料无法满足设计诸多方面的要求时，意味着设计就无法达到预期的效果。比如，有些产品在强度和载荷等方面有严格的要求，这就要求选择的材料必须满足产品生产所需的性能，如果在设计的环节忽视了产品的性能要求，设计出来的产品将会受到材料的制约无法生产，或者即便能够生产，也达不到设计要求。所以在产品设计的环节，考虑生产产品的材料性能是非常重要的。

3．2工艺因素

产品从设计到成品还要经历一个重要的环节，就是产品的加工。而产品的加工，不仅会受到设计理念的影响，还会因为加工工艺的差异导致产品质量下降、性能降低等问题。因为产品的加工是复杂的环节，包括了多种工艺流程，每一个流程中的细小疏漏和差异都会对产品的性能产生一定的影响。比如说在焊接产品的过程中，焊接强度的不同，工人焊接技术的差异，都会对产品的加工质量产生一定的影响。所以在考虑材料性能的同时还应该考虑加工工艺对材料的使用产生的影响。

3．3环境因素

产品的加工对环境也有一定的要求。比如说金属材料在一定的温度条件下，受其热胀冷缩的特征影响，会出现变形或者其他难以预测的情况，所以在对原材料进行设计的过程中应该考虑生产场地的温度、湿度等环境因素，当金属原材料在特殊环境中进行加工生产时，会因为环境的不同导致产品的性能降低，从而导致产品的质量出现无法弥补的问题，给企业带来损失。因此在设计机械产品前，应该充分分析生产环境会对产品加工带来哪些影响，适当调整产品加工的时间，确保产品的质量。

3．4价格因素

篇10

关键词： 自由基聚合;阴离子聚合;ATRP

1引言

高分子的合成中，连锁聚合反应需要活性中心，活性中心可以是自由基、阳离子或阴离子，因此根据活性中心的不同连锁聚合反应可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴（负）离子聚合。

自由基型聚合反应是指在光、热、辐射或引发剂的作用下，单体分子被活化变为活性自由基，并以自由基型聚合机理进行的聚合反应。自由基聚合反应是合成高聚物的一种重要反应，许多塑料、合成橡胶和合成纤维都是通过这种反应合成。

离子聚合中，以阴离子为反应活性中心进行的反应称为阴离子型聚合反应。阴离子聚合是最早实现活性聚合的聚合物合成方法，在聚合物分子结构设计，新材料开发方面应用十分广泛。

2主题

2.1 原子转移自由基聚合

在高分子材料领域中， 精确控制分子的尺寸、拓扑结构、组成和功能性等，是发展新材料的前提。然而，由于工业生产中大多数聚合物都是在更为宽松的条件下通过缩聚、自由基聚合生产出来的，故所得产物的结构难以控制。因此，将活性聚合技术扩展到自由基聚合中是十分必要的。可控/活性自由基聚合（CRP）自产生以来得到人们的广泛关注， 目前已开发出多种技术，如NMP（氮氧自由基调控聚合）、ATRP（原子转移自由基聚合）和衰减转移体系等。

ATRP 使用过渡金属作为催化剂，采用过渡金属的氧化还原反应可使活性增长的高分子链与处于休眠的非活性高分子链之间形成动态平衡，从而有效降低了体系中活性种的浓度、抑制了链终止反应和不可逆链转移反应，进而实现了“活性”聚合。与其他可控活性聚合方法相比，ATRP不需要很高的聚合温度，并且可适用单体的范围更广。在合成复杂结构聚合物（如嵌段、星型和接枝共聚物等）方面，ATRP 也是最有效的方法之一;此外，ATRP在表面修饰方面也具有简单易行之特点，可将聚合物接枝至各种无机材料、有机材料和蛋白质材料的表面。

2.1.1 ATRP的动力化模型研究

为了能够更深入地了解和控制聚合过程，通过ATRP动力学模型化并耦合不同操作方式下的反应器模型已成为必然，它可以更精确地控制大分子链结构，如分子量及其分布、共聚组成及组成分布，同时还能优化聚合条件。

在聚合反应工程领域，一个完善数学模型的建立对于传统的实验和经验是有力的补充。而建立在第一性原理以及实验验证的基础之上的可靠模型，可以作为实际操作的替代品，用于一些实验费用高，操作不方便或者不安全的研究中。

2.1.2 ATRP法制备功能高分子材料

在纳米无机粒子中，SiO2作为一种优良的结构和功能材料，具有高表面活性、高比表面积、低比重、耐高温、耐腐蚀以及无毒无污染等性能，在陶瓷、塑料、橡胶、涂料和催化剂等许多领域有着广泛的应用。唐龙祥等采用ATRP法在纳米二氧化硅（SiO2）粒子表面接枝聚苯乙烯（PS），并以此对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（ SBS）进行改性。结果证明具有核壳结构的纳米SiO2-g-PS复合粒子在SBS中具有良好的分散性，使SBS的力学性能、热稳定性及高温玻璃化转变温度提高。

磁性高分子微球因兼具无机磁性材料的磁响应性和有机高分子材料的表面功能性，自上世纪七十年代以来，在细胞分离、固定化酶、核酸检测、靶向药物、核磁成像等领域的研究应用越来越多。郭卫强等在制备磁性微球的过程中引入了ATRP反应，直接在磁性粒子内核上枝节上对氯甲基苯甲酸，以此为引发剂，引发苯乙烯的ATRP反应，然后以此大分子微球引发丙烯酸的ATRP反应，得到功能化的高分子磁性微球。

北京化工大学的杨鑫超等对天然多糖进行化学修饰，制备具有ATRP引发位点的多糖引发剂，然后通过原子转移自由基聚合，制备以天然多糖为骨架，以不同链长的阳离子聚合物为侧链的阳离子非病毒基因载体，在基因治疗中具有良好的应用前景。

2.2阴离子聚合发展

近二十多年阴负离子聚合在新引发剂体系、新单体开发以及聚合理论方面均取得了进展，出现了配伍负离子聚合LAP、阻滞负离子聚合RAP等概念。实现了对聚合物结构、聚合动力学的进一步控制。在工业方面，阴离子聚合生产规模和产品应用范围扩大，同时也开发出多种新产品，如集成橡胶、负离子合成的高抗冲聚苯乙烯等。国内的负离子产品开发十分迅速，在加氢型负离子聚合产品方面还取得了突破性发展。

2. 2.1.负离子聚合制备弹性体

负离子活性聚合发现于上世纪五十年代，几年后便有工业产品面世。首先是苯乙烯类热塑性弹性体SBS、SIS，紧接着合成出共轭二烯烃均聚

橡胶BR以及共轭二烯烃与苯乙烯的共聚橡胶S-SBR，此后还出现了高韧性聚苯乙烯树脂。溶聚丁苯是负离子聚合的另一重要产品，主要优点表现在能方便地设计分子结构。另外，还可以通过偶联制备加工性能好的星型聚合物，也可对活性末端进行改性制备端基极性化产品。

2. 2. 2.负离子聚合设计合成新材料

负离子聚合能够对聚合物分子结构进行设计和精确控制，其产品正在被广泛使用且还存在潜在的领域。刘国军等采用负离子聚合方法设计合成了不同结构的双亲聚合物，然后进行自组装、光交联制备了星形高分子胶束、平头状高分子胶束、高分子刷、高分子纳米纤维、可调纳米孔道的高分子薄膜。双亲性聚合物的自组装可以和多种学科与行业结合，如药物缓释体系等。北京化工大学采用负离子活性分散聚合制备核壳高分子聚集体。这种聚合物聚集体的壳层可以通过硫化交联， 所得材料为自增强弹性体。我们将其称为弹性基体与补强材料“一体化橡胶”。从国内外发表文章可以看出，负离子聚合已经成为制备新材料的强有力的工具。

2. 2.3.小结