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高分子材料的研究进展范文1
【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.
高分子材料的研究进展范文2
关键词：微波技术；高分子材料；加工
一、引言
人们的日常生活中常使用微波炉，这种电器设备具有较快的热效率，能够快速加热食物，并且不会流失营养成分。而这种电器正是运用了微波技术，除了在食品领域，该项技术还在其他领域中有着广泛的应用，并取得了理想的效果。以高分子材料加工中对微波技术的应用威力，相较于传统加工技术，微波加热的速率更快，并且基于脉冲技术的支持，能够实现对温度的有效控制。其次，微波加热不会存在热滞后反应，材料能够直接吸收微波，不会通过容器传导而导致能量流失；此外，微波加热的热梯度非常小，具有较强的穿透能力，加热的均匀度也相对理想。对于高分子材料而言，通过微波技术的应用，可以使其性能得到改善，达到理想状态。
二、基本原理与影响因素
就本质而言，微波加热的特点就在于介电位移或材料内部不同电荷的极化以及这种极化不具备迅速跟上交变电场的能力。在高频条件下，与电场相比，极化具有滞后性，并且其阐述的电流与电场同相位的分量存在差别，如此一来就会使材料内部功率散耗。
对于电场强度固定的电磁场而言，材料吸收的微博能与电磁辐射的频率，材料的介电损耗与电场强度之间的关系可以通过下式来表示：
其中P代表单位体积材料吸收的微波功率，K为一常数，f为频率，E为电场强度，[ε']表示介电常数，[tanδ]表示电损耗角正切。
根据（1）式，可以发现在电场强度或材料介电性质发生变化的情况下，材料吸收的微波也随之得到改变，然而大部分高分子材料具有非常小的介电损耗因数，一般情况下微波材料能够透过材料而不产生耗散。
如果加热速率受反应热的影响不予考虑，那么可以用下式来表示加热速率与材料吸收微波能量的关系：
其中[dTdt]表示加热速率，[ρ]表示材料密度，[CV]表示材料的定容比热。
从中不难发现，高分子材料的介电行为在很大程度上决定了加热速率。需要注意的是，[ε'']与温度有着密切联系，因此材料介电行为的函数与温度有关。
三、微波设备
在高分子材料加工中，微波的应用效率以及材料性能在很大程度上取决于微波设备。
现阶段，在实验中有着广泛应用的微波设备主要为商品化的多模式微波炉。这种设备属于多波设备，因此其温度控制难度较大，无法获取需要的加热曲线，在这种设备的应用下，产品性能的均匀性要求往往无法得到满足。其次，微波行波加热器则是基于矩形波导或圆波导产生行波，在设备中微波能会被物料吸收，进而实现加热。对于具有较大介电损耗因数的单位长度材料而言，这种设备具有较强的适用性，而其他材料并不适合这一设备。从上述两种设备的缺陷描述不难发现，微波设备的研究与开发势在必行。
在设备开发的过程中，微波发生器设计具有重要意义，这是提高微博能利用率的有效途径。美国研究人员针对一种间歇加工聚合物材料的单模可调谐振腔进行了开发，这种设备材料主要有金属铜或铝的圆波导，两端采用的金属短路相同，具体如下图所示。
根据上述高分子材料加工中应用的微波设备，不难发现谐振腔具有更强的适用性，该设备能够将微波能耦合进材料，并且现阶段在厚件复合材料的加工中也取得了成功。
自单模可调谐振腔诞生之后，又有更加先进的微波加工系统涌现出来，也就是计算机辅助微波加工系统与计算机控制脉冲微波加工系统。其中计算机控制脉冲微波加工系统可以基于功率输出开关的脉冲，在选定值范围内控制样品温度，与此同时，在反应过程中，该设备还可以对介电损耗因数变化进行检测。
四、研究进展及问题
总而言之，相较于传统加热，微波辐射的特点与优势非常突出，对于高分子材料加工领域的发展而言有着十分重要的影响与作用。再加上近年来相关研究人员围绕微波加工材料性能展开深入研究，并构建起聚合物结构与微波吸收特性的关系，显然在理论层面上为微波技术在高分子材料加工领域中的进一步运用提供了强有力的支持。当然不可否认的是，在聚合物材料加工中，微波技术的应用依然面临着一些困难与阻碍，例如目前相关人员并没有全面了解微波加热的影响因素。很多研究人员开始围绕分子结构与微波加工系统展开设计，希望通过此推动微波技术的应用与发展。在基础理论知识不断增长的背景下，相信在未来加工设计中，微波技术的经济效益将会得到全面提升，为工业的发展提供强有力的支持。此外，加工安全性、设备问题以及加工规模等也是微波技术在应用实践中需要考虑的问题。作为研究人员，必须围绕这些因素予以综合考虑，并采取相应的改进方法，促使高分子材料加工领域中微波技术的价值与作用得到充分发挥。
参考文献：
[1]何德林，王锡臣.微波技术在聚合反应中的应用研究进展[J].高分子材料科学与工程，2001，17（1）：20-25.
[2]张忠海，李建波，袁伟忠等.微波技术在生物可降解聚合物合成中的研究进展[J].高分子通报，2010，（6）：47-52.
高分子材料的研究进展范文3
关键词：高分子材料；化工材料；发展现状
我国自上世纪80年代以来，开始致力于高分子化工材料的研发，并且将高分子化工材料用于多种领域，满足了节能减排、高性能高科技等现代社会发展的要求。除了本文主要介绍三种材料以外，我国在烯类单体聚合、a―烯烃的聚合、乙烯基单体的光聚合与光刻胶等方面也取得很大的研究成果，随着现代科技的发展以及社会发展的进一步需求，高分子化工材料将得到进一步的开发研究，并广泛的应用于农业、工业、医学、生物、能源等领域。高分子智能材料已经成为材料科学发展的一个重要研究领域，全世界各个国家科学家都在为此作不懈的努力。从人类历史发展来看，任何一种重要材料的发明和利用，都能够把人类改造自然，创造社会的能力提高到一个新的高度，并给社会生产力和人类生产生活带来巨大的影响，使人类的物质文明建设和精神文明建设共同向前推进一大步。所以可以肯定的说，未来将会有更多更好更实用的智能材料出现在我们的面前。
一、高分子材料概念描述
所谓高分子材料是指由许多重复单元共价连接而成的，分子量很大的一类分子所组成的相关聚合物，并且具有粘弹性。高分子材料正在向以下几方面发展：高功能化，高性能化，复合化，精细化和智能化。鉴于此，我国的高分子材料在进一步开发通用的基础上，应该重点发展高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以进一步满足市场需要。天然高分子是存在于动物、植物及生物体内的高分子物质，可分为天然纤维、天然树脂、天然橡胶、动物胶等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料，此外还包括胶黏剂、涂料以及各种功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所没有的或较为优越的性能，较小的密度、较高的力学、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性等。
二、高分子材料的应用分析
（一）聚烯烃材料
聚烯烃是高分子化工材料中用量最大的，也是应用范围最广的一种，主要在汽车、建筑、家电等领域得到广泛的应用。聚烯烃是烯烃的聚合物，是由乙烯、丙烯1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃以及某些环烯烃单独聚合或共聚合而得到的一类热塑性树脂的总称，主要通过高压聚合或者低压聚合如溶液法、浆液法等方法生产合成，主要品种有聚乙烯以及以乙烯为基础的一些共聚物、聚丙烯以及以聚丙烯为基础的丙烯共聚物。具有容易加工、综合性能良好、原料丰富，价格低廉等优点。目前，各研究机构正在研究使用过渡金属做催化剂，进行各类烯烃的聚合。近年来，随着节能减排、低碳经济以及可持续发展思想的深入，聚烯烃的合金化、高性能化和多样化成为研究的方向和重点。
（二）高分子智能材料
高分子智能材料是通过有机和合成的方法，使无生命的有机材料变得具有生物功能的一种材料。其功能可随外界条件的变化而有意识地调节、修饰和修复。形状记忆高分子材料是指在一定条件下赋予高分子材料的起始装态，当外部条件发生改变时，它可以改变成相应地形状，并能固定其形态。当外部条件再次发生改变时，智能高分子材料以特定的规律和方式再一次发生变化并恢复至起始态。从而完成从起始记忆态到固定变形态再到恢复起始态的循环过程。自行调温调光的新型建筑材料，成分是由水和聚合物构成的。在低温时聚合物是成串排列的，为透明状，能够透过90%的光线。加热时，这种聚合物就以纤维的形式聚合在一起，成乳白色，能够阻挡90%的光线。并且这种可逆过程是在两三度温差范围内完成的。具有传感功能的高分子材料，这种与传感器结合起来的高分子材料，已成为智能材料的一个新特点。例如，装有压电陶瓷传感器的机器人，可以灵敏地感觉到轴承脱离时摩擦力突然变化的情况，并迅速作出握紧反应。
（三）稀土催化材料
稀土元素具有独特的化学性能和物理组成，以稀土元素为基础的稀土功能材料在信息、生物、新技术、新能源以及环境保护等现代科学技术和现代工业发展中起着十分重要的作用，稀土催化材料比传统的贵金属催化材料相比，具有资源丰度高、成本低、生产工艺水平高以及性能优越等方面的优势。稀土催化材料不仅能够提高生产效率，最重要的是能够节约资源和能源，进而减少环境污染。上世纪60年代，中科院长春应用化学研究所运用稀土化合物组成新型催化剂用于二烯烃的聚合以及橡胶的制备，打破了传统的Z-N催化剂，取得重大研究进展。目前稀土催化材料大量运用在能源环境领域中，如汽车尾气净化、工业废气以及人居环境净化等方面。
（四）生物医用材料
生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。高分子合成的生物医用材料通过分子设计和聚合，能够获得具有良好物理性能和生物相容性的生物材料，其中高分子软材料常用做为人体软组织如血管、食道和指关节等的替代品。合成的高分子硬材料可以用作人工硬脑膜、笼架球形的人工心脏瓣膜的球形阀等；液态的合成材料如室温硫化硅橡胶可以用作注入式组织修补材料。
三、结束语
新型高分子材料对人们的日常生活和工作产生越来越大的影响，本文从几个方面介绍新型智能高分子材料。主要包括高分子材料的含义，发展现状和高分子材料的应用等几方面内容。作为一种与国民经济、高科技技术和现代化生活密切相关重要的材料已经在各个领域中发挥了巨大的作用，人类已经进入了高分子时代。
参考文献：
高分子材料的研究进展范文4
关键词：高分子材料；功能；研究现状；发展前景
前言
在我们的日常生活中，材料随处可见，材料的发展水平直接影响我们的生活质量。高分子材料在我们日常生活的应用中拥有很多的优势，与现代化生产非常吻合，同时它也产生了很高的经济效益等，因此它在工业上发展的十分迅速。在过去，20世纪60年展起来的功能高分子材料是属于那时的一个新兴领域，这个新兴领域同时渗透到能源和电子以及生物三大领等。而如今，21世纪的科技不断创新，也有了新型有机功能高分子材料，它们在人们的生产和生活中扮演着一个越来越重要的角色。
1 功能高分子材料的定义
功能高分子材料是指同时兼顾有两种性能的复合高分子材料，性能一：传统高分子材料的所体现出来的性能，性能二：某些特殊功能的基团所体现出来的性能。一般说来，具有传递信息、转化能量和贮存物质作用的高分子及其复合材料为功能高分子材料，或者还可以理解为具有能量转换的特性、催化特性、化学反应活性、磁性、光敏特性、药理性、导电特性、生物相容性、选择分离性等功能的高分子及其复合材料，同时还具有原有力学性能的基础。
2 功能高分子材料的工程实际应用
目前，在工程上应用较广泛而且具有重要应用价值的一些功能高分子材料主要分为以下几种：光功能高分子、液晶高分子、电功能高分子、吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、医用功能高分子、环境降解功能高分子、高分子功能膜材料等。下文中具体从这几方面阐述：
（1）光功能高分子材料。指在光的作用下能够产生物理变化，如光导电、光致变色或者化学变化，如光交联、光分解的高分子材料，或者在物理或化学作用下表现出光特性的高分子材料。光功能高分子材料主要应用在电子工业和太阳能的开发利用等方面。
（2）液晶高分子材料。液晶高分子是一种新型的功能高分子材料，它是分子水平的微观复合，由纤维与树脂基体在宏观上的复合衍生而来，也可以理解为在柔性高分子基体中以接近分子水平的分散程度分散增强剂（刚性高分子链或微纤维）的复合材料。强度高、模量大是液晶高分子材料的主要特点，它在复合材料、纤维和液晶显示技术等方面的应用非常广泛。
（3）电功能高分子材料。电功能高分子材料主要表现为在特定条件下表现出各种电学性质，如热电、压电、铁电、光电、介电和导电等性质。根据其功能划分，主要包括导电高分子材料、电绝缘性高分子材料、高分子介电材料、高分子驻极体、高分子光导材料、高分子电活性材料等。同时根据其组成情况可以分成结构型电功能材料和复合电功能材料两类。电功能高分子材料在电子器件、敏感器件、静电复印和特殊用途电池生产方面有广泛应用。
（4）吸附分离高分子材料。吸附分离功能高分子按吸附机理分为化学吸附剂、物理吸附剂、亲和吸附剂，按树脂形态分为无定形、球形、纤维状，按孔结构分为微孔、中孔、大孔、特大孔、均孔等，吸附分离功能高分子主要包括离子交换树脂和吸附树脂。
（5）反应型功能高分子材料。反应功能高分子是有化学活性、能够参与或促进化学反应进行的一种高分子材料。它是将小分子反应活性物质通过共价键、离子键、配位键或物理吸附作用结合于高分子骨架，主要用于化学合成和化学反应。
（6）医用功能高分子材料。在生物体产生生理系统疾病时，一些特殊的功能高分子材料有对疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的作用，此类特殊的功能高分子材料称为医用功能高分子材料。一般来说，医用功能高分子材料多用于对生物体进行疾病的诊断和疾病的治疗以及修复或替换生物体组织或器官和合成或再生损伤组织或器官，具有延长病人生命、提高病人生存质量等作用，在医疗方面被广泛应用。
（7）环境降解高分子材料。高分子材料在发生降解反应的条件有许多，如机械力的作用下发生的降解称为机械降解，此外在化学试剂的作用下可发生化学降解，在氧的作用下可发生氧化降解，在热的作用下可发生热降解，在光的作用下可发生光降解，在生物的作用下可发生生物降解等。具有此类功能的高分子称为环境降解高分子材料。
（8）高分子功能膜材料。高分子功能膜是一种具有选择性透过能力的膜型材料，同时也是具有特殊功能的高分子材料，一般称为分离膜或功能膜。使用功能膜分离物质具有以下突出的优点：具有较好的选择性透过性，透过产物和原产物位于膜的两侧，便于产物的收集；分离时不发生相变，同时也不耗费相变能。从功能的角度，高分子分离膜具有识别物质和分离物质的功能，此外，它还有转化物质和转化能量的其它功能。利用其在不同条件下显出的特殊性质，已经在许多领域获得应用。
3 功能高分子材料的发展前景
人类赖以生存和发展的物质基础离不开材料，材料的发展关系到社会发展和国民经济以及国家的安全，同时也是体现国家综合实力的重要标志。高新技术和现代工业发展的基石离不开高分子材料，国民经济基础产业以及国家安全不可或缺的重要保证同样也离不开高分子材料。而功能高分子材料由于其优越性，使得其在材料行业中发展迅速。
未来材料科学与工程技术领域研究的重要发展方向离不开功能高分子材料，材料、信息和能源理所当然的被评为新科技革命时代的三大根基，信息和能源发展离不开材料领域中功能高分子材料作为它们物质基础所起到的重要作用，新型功能高分子材料的研究与发展主要取决于现代学科交叉程度高这一特点。在传统的三大合成材料以外，陆陆续续又出现了具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料以及功能高分子膜，同时也出现了生物高分子材料，隐身高分子材料等许多具有特殊功能的高分子材料，与此同时功能高分子材料的发展速度依然保持着加快的状态，显然它们对新技术革命影响非常之大。这些新型的功能高分子材料在我们的尖端科学技术领域和工农业生产以及日常生活中扮演着越来越重要的角色，21世纪人类社会生活必将与功能高分子材料密切相关。
4 结束语
功能高分子材料是一门研究高分子材料变化规律以及实际应用技术的一门学科，在高分子材料科学领域中的发展速度是最快的，同时也是与其它科学领域交叉最为密切的一个研究领域。它是以高分子物理、高分子化学等相关学科为基础，同时与物理学和生物学以及医学密切联系的一门学科。因此学习这门学科能让我们很好的将高分子学科的知识综合运用起来，进而使我们对高分子学科有更深刻的认识，让我们受益匪浅。
参考文献
[1]张青，陈昌伦，吴狄.功能高分子材料发展与应用[J].广东化工，2015，42（06）：119-120.
[2]武帅，鲁云华.功能高分子材料发展现状及展望[J].化工设计通讯，2016，42（04）：82.
[3]赖承钺，郑宽，赫丽萍.高分子材料生物降解性能的分析研究进展[J].化学研究与应用，2010，03（01）：1-7.
高分子材料的研究进展范文5
关键词：热致型形状记忆；高分子材料；制备技术；智能材料 文献标识码：A
中图分类号：TB324 文章编号：1009-2374（2015）11-0009-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.11.005
具备形状记忆功能的材料是新型感应型材料，是属于智能材料的范畴，因其能够感应环境变化并能对变化作出相应的响应，并且可据以调整位置、形状、应变等力学参数，可在特定条件下恢复到原先设定的状态。相当于具备一定的固定原始状态的材料经过特定形变并固定成为另外一种形状后，通过处理有条件可以恢复到原始状态的材料。热致型记忆高分子材料制备方法简便，控制形变的方法较易，应用范围非常广泛，因而成为目前研究与开发领域较活跃的形状记忆高分子。本文对热致型形状记忆高分子材料的形状记忆原理、制备方法和其中的几种重要类型进行综述和评论。
1 热致型形状记忆原理
热致型形状记忆高分子的形状记忆与其玻璃化转变温度有关。在高分子材料的内部存在着不完全相容或完全不相容的两相或多相，一般称作固定相（记忆初始状态）和可逆相（可随温度变化发生固化或软化）。
当外界温度在分子的玻璃化转变温度以下时，分子的可逆相和固定相都处在冻结的状态，即其分子链被冻结，整个材料分子均处在玻璃态；对应地，当外界温度在玻璃化转变温度以上时，分子链段发生运动，材料分子处于高弹状态，此时加以外力，材料分子可发生形变。温度下降过程中，材料分子会逐渐冷却，若保持外力一直存在，材料的形状可维持不变，冷却完成后，材料分子链段冻结，相当于可逆相处在冻结的状态，在高温时被赋予的形状可保持。
温度再次达到玻璃化温度以上时，材料分子的链段会解冻并逐渐恢复运动，同时在固定相的作用下，高分子材料的形状可以恢复到初始形状。由此可知，组成可逆相的分子结构对记忆温度有影响，组成固定相的分子结构影响形变的恢复。
2 热致型形状记忆高分子材料的制备技术
2.1 交联
聚合物改性的一种常用方法是交联。交联目的是使聚合物的线形分子之间相互结合，从而使线形分子联结成为网状的结构，若加热升温至Tg及以上时进行伸长处理，其交联网状结构将伸展，与此同时结构的内部会产生回复力，温度降至Tg以下时，分子链冷却成为结晶态或玻璃态，从而使变形固定，回复力在分子结构内部冻结，当再次升温，分子可恢复到原始形状。其基本方法是通过外界的反应条件（如温度）提供能量，使得分子产生自由基，进而发生自由基结合反应，使聚合物交联。此种交联方法的优点是可以使聚合物性能改善，且在分子内部不存在其他化学物质的污染。但因辐射的能量过高，聚合物虽然会发生交联反应，但也有部分聚合物发生降解反应，对聚合物有一定损伤，影响聚合物的性能，产量相应的也会降低。除了辐射交联，也可以使用化学交联的方法。例如，丙烯酸与丙烯酸十八醇酯可发生交联反应，以亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，可以合成具备形状记忆功能的高分子材料。
2.2 共聚
分子结构中存在着两种或多种不完全相容或完全不相容的部分，使得分子结构中不完全相容的相分离，通常情况下玻璃化温度低的相叫做软段，玻璃化温度高的相叫做硬段。共聚反应可以通过调节软段的结构组成、分子量、软段的比例来调节形状记忆材料的回复应力、软化温度等，进而改变聚合物的形状记忆功能。具体方法是用两种玻璃化温度不同的材料进行聚合反应，生成具有交联嵌段结构的共聚物。据报道，PEO-PET的共聚物包含两部分，作为硬段部分的PET具有较高的玻璃化温度，主要是形成物理交联，从而保证共聚物可以具备较高的硬挺度；PEO是聚合物的软段部分，其玻璃化温度较低，是提供弹性的部分；在此种聚合物中，如果增加PET的含量，物理交联便会提高；相应地，如果增加PEO的长度，分子链更易运动，共聚物能表现出良好的形状记忆功能。
2.3 分子自组装
分子自组装（self-assembly）是指在无外力参与的情况下，分子借助其内部能量发生自发的聚集、联接并形成规则结构的现象。例如，分子的结晶现象就是一种典型的自组装现象。彭宇行等人第一次利用了聚丙烯酸-co-甲基丙烯酸甲酯分子与溴化十六烷基二甲基乙铵分子间的静电引力制得了具备超分子结构的且有形状记忆功能的高分子材料。这也是首次将超分子自组装引入到智能记忆材料的领域。其制备不仅可依赖分子间的静电引力，氢键、范德华力等也可作为其反应内力。
3 几种重要的热致型形状记忆聚合物
3.1 聚降冰片烯
聚降冰片烯树脂是世界上第一种具有形状记忆功能的高聚物，其成品具备形状记忆功能，即其形状变化很大，但经加热，可立即恢复至原来形状。聚降冰片烯通常由乙烯与环戊二烯发生缩合反应得到，其分子量一般在300万以上，玻璃化转变温度（Tg）约为35℃，可逆相是玻璃态，固定相是分子链的联结点，具备超分子的结构。在聚降冰片烯分子的内部不存在极性结构与分子间相互联接的交联结构，故可以通过真空成型或注射等方法加工成型，但是因为分子量过高，所以在加工时较
困难。
3.2 形状记忆聚氨酯
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是一种含部分结晶的线型聚合物，其制备是先由二异氰酸酯与低聚物多元醇反应生成聚氨酯预聚体，再用多元醇、氨基酸、羧酸等可进行扩链反应或交联反应生成具备联接嵌段结构的聚氨酯聚合物。聚氨酯聚合物以其柔性链段（多元醇部分）作为可逆相，刚性链段（二异氰酸酯和扩链剂）作为物理的交联点，作为其固定相。也可通过合成是选择的原料及原料的比例来调节Tg，即可得到响应温度不同的具有形状记忆功能的聚氨酯。
3.3 生物降解形状记忆材料
具备形状记忆功能的生物可降解材料可用于术后处理，其最终分解产物是小分子，能随新陈代谢排出体外。可生物降解的热致型形状记忆材料基本上是两种或两种以上的聚合物通过嵌段或交联的方式得到的。主要有下面两类：
3.3.1 聚乳酸类。用紫外光照射使其交联的方法可得到生物可降解形状记忆材料，如聚乳酸和聚乙二、聚乙醇酸、聚氧乙烷等聚合。混聚是为了能达到材料的玻璃化转变温度可调的目的、降解速度可调等。
3.3.2 聚亚氨酯类。聚亚氨酯存在硬度比较低的缺点，纳米级的纤维素可以作为其增强相与聚亚氨酯复配。在组成的复合物中，聚亚氨酯分子链是软段，其熔点随着纳米纤维素含量的增加而增加。
4 结语
热致型形状记忆高分子材料有许多明显的优点，如形变量较大、加工制成成品的性能良好、能量消耗低等，所以它在许多领域具备很高的应用价值和广泛的应用前景，经济效益极佳，社会效应显著，故成为当前形状记忆高分子材料的研究热点。
参考文献
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高分子材料的研究进展范文6
【摘要】 本文将当前国内外主要止血材料进行了分类，简要概括这些材料性能及特点，并介绍了一些国内外常用的战创伤止血敷料，分析当前止血敷料的研究现状，并展望未来止血敷料的发展，为使用者了解应用止血敷料提供参考。
【关键词】 创伤;战伤;止血;敷料
Abstract: In the following article，the major haemostatic materials both at home and abroad are clearly classified，and the functions and features of these materials are briefly summarized.Moreover，it presents the introductions of some common haemostatic dressings for war injury，the analysis of the latest research results and the prospect of haemostatic dressing.This article provides reference to those who need to know about the application of the haemostatic dressing.
Key words:trauma;war injury;haemostasis;dressing
失血是战伤伤员死亡最重要的原因之一，一般分为体内出血和体外出血，体内出血大部分是因为脏器破裂，体外出血基本是由于动静脉损伤。如果能及时有效地止血，对挽救伤员生命，稳定伤情，为后续治疗创造条件十分重要[1]。而敷料作为止血材料，是指盖在伤口上、有保护作用的覆盖物，可以协助控制出血，防止感染并吸收分泌物，止血敷料对于及时止血有着重要的意义。本文就当前常用的止血敷料作简要综述。
1 止血材料的分类
1.1 传统棉制品材料 一种简单的脱脂棉、纱布，经过灭菌后使用，加压止血，其历史最长，用量最大[2]，价格低廉，使用方便，但只对创面起物理保护作用，没有凝血因子，且容易黏连创面。
1.2 生物医用高分子材料 所谓高分子一般是指由许多重复单元共价连接而成、分子量很大的一类大分子，相关材料也称为聚合物，往往具有黏弹性。医用高分子材料属于一种特殊的功能高分子材料，通常用于对生物体进行诊断、治疗以及替换或修复、合成或再生损伤组织和器官，它分为天然生物材料和合成高分子材料。
1.2.1 天然生物材料 从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子，如甲壳类、昆虫类动物体中提取甲壳质壳聚糖纤维，从海藻植物中提取的海藻酸盐，蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜等，这些纤维有很高的生物功能和生物适应性，在保护伤口、加速创面愈合方面有强大优势，无毒、无刺激性，有良好的血液、组织相容性[3]。其中海藻钙敷料是由柔软的海藻与酸钙纤维制成，顺应性好，与血液和伤口分泌物中的钠盐接触时，即转化为一种凝胶物质，对控制渗血非常有效[4]。
1.2.2 合成高分子材料 通过选用不同成分聚合物和添加剂，改变表面活性状态等方法，进一步改善其抗血栓性和耐久性，从而获得高度可靠和适当有机反应的生物合成高分子材料，包括聚酰胺、聚氧树脂、聚乙烯、硅橡胶、硅凝胶等。其中凝胶材料有3层结构，内层类似高分子材料，中层为塑料薄膜，外裹一层胶合材料，含有止血因子，对渗血有良好控制作用[4]，局部刺激和疼痛相对较小。
1.3 人工纤维蛋白敷料 是一种人工合成的纤维蛋白敷料，纤维蛋白是一种高度不溶的蛋白质多聚体，是像细针一样的晶状物，而纤维蛋白原是发现最早的一种凝血因子，在肝脏中合成后进入血浆，以溶解形式存在，每100ml人血浆中含量约0.3g。纤维蛋白原转变为纤维蛋白是整个凝血过程最基本的变化，它经历三个环节：纤维蛋白原的水解;纤维蛋白单体的聚集;血凝块形成。纤维蛋白止血敷料是比较简单、实用的止血方法[5]，人工纤维蛋白含有凝血因子，能够更好地起到止血的作用，避免从人体血浆中提取纤维蛋白原。
1.4 矿物质敷料 是一种从天然矿物或人工合成物质中提取的分子筛物质，如沸石、石墨、无机生物活性玻璃材料等[6]，它具有优良的吸附性和引流性，无毒、无害、无过敏反应，能迅速止血，中和渗出液并有抗炎、抑菌、抗菌的作用，诱导上皮再生。
1.5 液体类敷料 液体敷料可采用喷涂、刷涂或其他方法薄薄地将其涂覆在皮肤上作为保护层或药物载体，包括α氰基丙烯酸酯类、聚甲基丙烯酸烷氧基酯类、纳米壳聚糖颗粒喷雾敷料等[6]，具有防水、透气、成膜稳定、不易污染等特点，使用时不受伤口面积、部位、形状限制。
1.6 金属类敷料 金属类敷料主要有银敷料、锌敷料和铝敷料。其做法有：金属与纤维混织;用含有金属离子的溶液处理纤维;真空蒸镀法，在敷料表面镀一层金属膜;把金属混合在黏合剂中。金属材料与伤口湿润环境接触时，可不断释放金属离子，形成一种有利于伤口愈合的生理环境，不黏创面。
2 国外几种常用的止血敷料
2.1 Liquid FS止血敷料 即液态纤维蛋白密封剂，它是一种包含氢氧化物的干冻生物制剂[7]，使用时需要解冻，时间大约1分钟，它不能控制大面积的静脉出血和高压力的动脉出血，因为大量的出血将稀释冲掉药品。
2.2 DFSD止血敷料 即固态纤维蛋白密封敷料，是为了弥补液态纤维蛋白密封剂的不足而设计的，更加柔软且具有弹性，能贴附在任何形状的伤口上，使其在2～3分钟内形成纤维蛋白凝块，达到止血目的[8]，在减少失血量、提高存活率方面比液态更具优越性。
2.3 QuikClot敷料 是一种从沸石或沸石类似的天然或人工硅酸盐中提取的分子筛物质[9]，是一种强力吸收剂，可选择性吸收多种气体和液体，也可吸收血液中的水分。其止血机制非常简单，它就像一块超级海绵，能短时间内吸收伤口流出血液中的水分，不吸收红细胞、血小板和其他凝血因子，使凝血因子浓缩并立即发挥止血作用，吸收同时还释放一定热量，使伤口感觉微麻，不仅镇痛而且还加强止血效果。在伊拉克战场得到广泛运用。美专家认为：QuikClot敷料的出现彻底改变了130多年来外伤止血效果不佳的局面。
2.4 HemCon止血敷料 它的主要成分是壳多糖(chitosan)，此种绷带设计供军队战斗使用，甚至在极其恶劣的天气和地形亦可使用。它可使伤口形成结实的有黏附性血块，而后转运伤员，此绷带制成适宜大小，以塑料膜为被衬层，撕去容易，数分钟内可止住大出血。直至目前为止，HemCon已发运了超过13000条绷带，在伊拉克和阿富汗被特种部队首先使用。
2.5 Silverlon抗微生物敷料 是在尼龙纤维上利用合浸方式，使银颗粒附着在纤维表面，是一种金属类敷料。它的抗菌谱广，能有效抑制对抗生素有抗药性的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和顽固细菌，低过敏性，能减小疼痛和瘢痕，价格便宜。
2.6 Costasis喷雾剂 是一种内含牛结缔组织胶原蛋白和凝血酶的敷料[10]，内含4个重要的血液凝血因子：胶原、凝血酶、患者自身的血小板和纤维蛋白原，喷于创面后形成一层胶膜，不仅可以促进凝血，还能被组织吸收，且不需包扎[11]。
2.7 Biohemostat止血敷料 是一种控制高压出血的敷料[12]，成本低廉、柔软、有良好的弹性和亲水性，预期能取代止血带治疗枪弹伤和穿刺伤。Biohemostat贴附在伤口表面，其专有聚合物可在180秒内吸收超过它自身重量1000倍的分泌物，由于敷料的快速膨胀扩张，在出血部位造成反压力，迅速止血。
3 国内几种常用的止血敷料
3.1 聚乙烯海绵[2] 含有一种具有生物相溶性、吸水、吸油性的聚乙烯醇(PVA)，不含纤维，黏着力强、耐水、弹性好、有广泛的吸收性，是一种好的密封材料。但容易黏连创面，引起二次损伤[13]。
3.2 泡沫塑料绷带[2] 在聚氯乙烯、聚苯乙烯和酚醛树脂等合成树脂中，加入一种“发泡剂”并加热塑制。它具有超强吸水能力，压缩后吸水可膨胀，且不存在纤维脱落的缺点。硬泡沫塑料绷带代替不舒服的石膏绷带，非常方便。
3.3 真空镀铝聚酯薄膜[2] 是以聚酯薄膜为原料，经真空镀铝精制而成。在创面封上一层薄膜，能降低感染，促进伤口痊愈，能较快止血。同时，对于皮肤的烧伤、创伤具有很好的疗效。
3.4 几丁质敷料 是一种以纯天然生物甲壳质为原料，制成的几丁质天然生物功能敷料，本品具有良好的生物相容性、无毒、无刺激、无致敏，具有促进炎症消退、止血、镇痛、引流、加速伤口愈合和抑制瘢痕生长的作用。广泛用于所有外科手术的术后处理运用、产科的断脐、急诊包扎、结扎手术等。
3.5 超细纤维止血敷料 是一种生物可吸收性止血敷料，该敷料以明胶为主，采用特殊纺丝工艺纺制的混合料纤维。该敷料很柔软，具有一定的强度及伸长性，对人体组织无毒、无刺激，不造成和其它组织黏连，具有促进皮肤伤口愈合，缩短伤愈合时间的作用，试验证明，其止血和吸收效果优于壳聚糖纤维敷料、明胶海绵、止血纱布等。
3.6 “血盾”速效止血粉 是军事医学科学院与深圳鸿华药业公司共同研制的新一代紧急外伤止血产品。速效止血粉的特点是直接作用伤口时具有选择性的吸收血液中的水分子，而不吸收血液中其他成分，导致血小板和血凝因子的浓缩，同时吸水后产生的热量增强了血小板的凝聚速度和凝聚能力，从而达到快速止血。速效止血粉产品实现了30秒钟内止住动、静脉流血的功效。
4 几种内出血止血敷料
4.1 FS foams 即纤维蛋白密封泡沫，它含有人工纤维蛋白原(1.9mg/ml)、人工凝血酶(36IU/ml)、氯化钙，在盐水中重新组成，经化学反应转变成泡沫[14]，直接喷在出血表面，可以控制腹部钝性或穿透性损伤，在关闭结肠造口术中证明是一种有效的辅助密封剂。
4.2 Floseal 是一种结合明胶颗粒和特殊凝血酶的特别设计[7]，是一个高黏度的凝胶止血剂，可用于局部或挤压受伤引起的大面积弥漫性出血，软硬组织都可以，在2分钟内控制出血，直接作用于伤口表面，但不能注入血管。
4.3 Hemadex 是一种新型内出血控制剂，运用了微孔聚合物颗粒技术[15]，加快血液的分子筛脱水和自然凝血过程，可达到伤口出血部位立即止血的效果。
5 止血敷料的展望
当前，世界上局部战争不断，自然灾害、恐怖袭击等仍然威胁人类，流血在所难免，所以止血敷料的发展具有重要意义。传统敷料虽有一定的吸湿和保护作用，但愈合过程中易黏连伤口，造成二次损伤，并且透气性能较差，止血能力不足等。随着时间的推移，无纺布、止血粉等的出现，一些新的敷料在透气性能上、免伤口黏连、止血时间上已经取得了很大的进步。未来敷料的发展将着重在于：加强内出血止血敷料的发展;止痛、促进创伤修复方面;储存方面，要求能适应各种恶劣环境，如海水、低温、高温[2];中药敷料的发展，如云南白药，其成分中的三七和白芨[16]具有良好的止血凉血功能;还有智能敷料的发展，日本研制的一种含离子型活性药物的敷料，它可以通过渗出液的多少对活性药物中的离子交换程度进行制约，自动控制药物的释放速度。随着社会环境的变化，人们对敷料的要求越来越高，我们要把平时创伤救治敷料与战时急救敷料相互结合，为人类生命安全作好保障。
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