改變高分子材料的途徑精選(九篇)

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第1篇：改變高分子材料的途徑范文

【關(guān)鍵詞】高分子材料；廢舊塑料；建筑材料；回收應(yīng)用

以塑料、纖維、橡膠為主體的高分子材料在我們的生活當(dāng)中隨處可見(jiàn)，高分子材料與我們的生活息息相關(guān)，我們的生活與高分子聯(lián)系也越來(lái)越緊密。隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展及人們消費(fèi)習(xí)慣的改變，人們使用的高分子材料數(shù)量也迅速增加，由于通常高分子材料的使用壽命比較短，所以廢舊高分子材料的數(shù)量也大量增加。由于大量的廢舊高分子材料不能在大自然中自然降解，已經(jīng)成為環(huán)境污染的一個(gè)重要來(lái)源。

日常生活中用量最大的熱塑性高聚物聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等樹(shù)脂制品的消費(fèi)量達(dá)1135萬(wàn)t/年。據(jù)調(diào)查，每年產(chǎn)生廢棄物數(shù)量巨大，美國(guó)1800萬(wàn)t，日本488萬(wàn)t，西歐1140萬(wàn)t，我國(guó)也有90萬(wàn)t。

目前，廢舊高分子材料的處理方式主要是焚燒、填埋以及回收再利用。回收循環(huán)利用高分子材料主要有兩種，一是物理循環(huán)技術(shù)，物理回收循環(huán)利用技術(shù)主要是指簡(jiǎn)單再生利用和復(fù)合再生利用，回收廢舊塑料制品經(jīng)過(guò)分類、清洗、破碎、造粒進(jìn)行成型加工。這類再生利用的工藝路線比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)量巨大，但再生制品的性能欠佳，一般制作檔次較低的塑料制品。二是化學(xué)循環(huán)利用，通過(guò)對(duì)回收的高分子廢舊材料的化學(xué)改性，生產(chǎn)達(dá)到同類或異類使用要求的產(chǎn)品?；瘜W(xué)循環(huán)再生材料生產(chǎn)工藝復(fù)雜，投資高，產(chǎn)品改性徹底，但產(chǎn)量低，對(duì)回收高分子材料要求也高。

我國(guó)處理廢棄的高分子材料的技術(shù)還是比較落后，大部分只是較簡(jiǎn)單地單純?cè)偕皬?fù)合再生。大批量的廢棄高分子材料都變成為垃圾，大量的廢舊高分子材料已經(jīng)嚴(yán)重影響了我們的日常生活如：分散在土壤中塑料地膜，易使土質(zhì)板結(jié)，影響農(nóng)作物對(duì)氧、空氣、水分、光的吸收；地面上飛散的薄膜碎片易引起火災(zāi)、污染環(huán)境；部分廢舊高分子材料在降解中釋放對(duì)人體有害的氣體及毒素。如何處理這些廢舊的塑料、纖維、橡膠等已經(jīng)成為一個(gè)日益迫切的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。

在我國(guó)，高分子材料使用量大，生產(chǎn)量也大，當(dāng)然廢舊高分子材料數(shù)量也巨大。建筑材料在我國(guó)的使用量巨大，如果這方面技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用得當(dāng)，那么將是改善我國(guó)在高分子材料處理問(wèn)題上的一條重要途徑。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)在20世紀(jì)末廢舊塑料回收率達(dá)35%以上，廢舊塑料品種的比例約為：包裝制品占50%，建筑材料占18%，消費(fèi)品占11%，汽車配件占5%，電子電氣制品占3%。我國(guó)廢舊塑料的回收率在20%左右，建筑材料占的比例更小。我國(guó)廢舊塑料在建筑材料中的開(kāi)發(fā)利用技術(shù)水平還比較低，還有廣闊前景。

隨著國(guó)家有關(guān)禁止使用粘土磚禁令的公布，開(kāi)發(fā)使用新型墻體材料已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)，同時(shí)回收利用廢舊高分子材料技術(shù)的發(fā)展，為廢舊高分子材料復(fù)合成新型墻體材料提供了強(qiáng)有力的支持。目前已有許多這類技術(shù)發(fā)展相當(dāng)成熟，并用于實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中。

英國(guó)威爾士Affresol公司開(kāi)發(fā)出一種建造低碳住房（如下圖）工藝，采用包裝物廢棄料和加工廢料等再生廢舊塑料及礦產(chǎn)品作為原材料，而且價(jià)格合理。每一座房屋約消耗18噸本應(yīng)進(jìn)行填埋的材料。

第一座這樣的積木式房屋已被英國(guó)一家室內(nèi)供暖和熱水系統(tǒng)生產(chǎn)商伍斯特博世公司訂購(gòu)，房屋座落于英國(guó)伍斯特郡Warndon的工廠內(nèi)。伍斯特博世公司向Affresol公司提供利用再生加熱器回收的廢舊塑料，將保證伍斯特博世公司實(shí)現(xiàn)零廢料排放的計(jì)劃。

（1）玻璃與塑料復(fù)合而成的樣品磚

由塑料，玻璃復(fù)合而成的樣品磚已經(jīng)研制出來(lái)，在國(guó)外已經(jīng)得到了較廣泛的應(yīng)用。其中塑料組分包括聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯以及ABS，相同的粒徑形態(tài)，較窄的尺寸范圍和尺寸分布與近似尺寸的棕色玻璃混合成玻璃塑料復(fù)合材料，其中玻璃的質(zhì)量百分比根據(jù)不同的性能要求可為15%、，30%、45%。這種材料能在235℃模壓成標(biāo)準(zhǔn)的粘土磚形狀。當(dāng)溫度在20～50℃范圍變化時(shí)，經(jīng)過(guò)抗壓實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其斷裂應(yīng)力是普通粘土磚的兩倍多。制備這種試樣時(shí)所要求的塑料不需要區(qū)分熱塑性和熱固性，因此它的原料來(lái)源相當(dāng)廣泛。

（2）廢舊塑料PVC做建筑線槽

在建筑施工中常使用玻璃條、有機(jī)玻璃條、橡膠、塑料條作為房屋施工用的分割線條和避水線條。這些材料的共同缺點(diǎn)是價(jià)格高，合肥華風(fēng)改性塑料公司，使用塑料改性新配方，新技術(shù)開(kāi)發(fā)出一系列用于建筑建材行業(yè)的改性廢塑PVC線槽。不僅質(zhì)量好，工人使用方便，產(chǎn)品有不同規(guī)格型號(hào)，更重要的是這種材料價(jià)格大幅度下降。

其工藝流程：

（3）利用廢舊塑料和粉煤灰制建筑用瓦

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的張志梅等研究了利用廢舊塑料和粉煤灰制建筑用瓦的工藝方法和條件，用廢舊塑料粉煤灰制成的建筑用瓦在性能上，完全可以滿足普通建筑的要求。這種建筑用瓦的研制成功，不僅可以降低成本，還是消除“白色污染”的一種積極方法。

其工藝流程：

（4）利用廢泡沫生產(chǎn)新型保溫磚

青島裕泰化工科技有限公司利用廢泡沫具有優(yōu)良的保溫性能的特點(diǎn)，廢物利用，再采用價(jià)格低來(lái)源廣的化工原料，將廢泡沫二次成形，研究成功了造價(jià)低廉、防火性好、保溫性能優(yōu)良的新型保溫磚。

經(jīng)測(cè)試，這種新型保溫磚導(dǎo)熱系數(shù)小于0.06W/m.K，優(yōu)于0.09W/m.K的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，含水率小于8%，密度小于225kg/m3，抗壓強(qiáng)度大于0.21MPa，且耐候性強(qiáng)，適合國(guó)內(nèi)不同氣候的各地區(qū)使用，取代傳統(tǒng)珍珠巖或煤渣等保溫材料。

（5）廢棄聚酯做改性水泥砂漿

聚合物改性水泥砂漿（以下簡(jiǎn)稱PMC）在耐腐蝕性能、固化時(shí)間及某些力學(xué)性能方面大大優(yōu)于傳統(tǒng)硅酸鹽水泥砂漿。在許多情況下，聚合物的獨(dú)特性質(zhì)使其在混凝土結(jié)構(gòu)修補(bǔ)與保護(hù)中起到傳統(tǒng)材料無(wú)法替代的作用，既可節(jié)省大量建筑物修補(bǔ)資金，又加快了施工速度。但是PMC的價(jià)格昂貴，尚未被廣泛使用。

同濟(jì)大學(xué)程為莊等用廢棄的聚酯飲料瓶為原料，通過(guò)醇解、縮聚來(lái)獲得再生型不飽和聚酯，繼而開(kāi)發(fā)出一種低成本、新型的“綠色”合物改性水泥砂漿，其價(jià)格適中，性能優(yōu)良，既達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的，又可為擴(kuò)大PMC的應(yīng)用范圍開(kāi)辟新路。

【參考文獻(xiàn)】

第2篇：改變高分子材料的途徑范文

關(guān)鍵詞：塑料制品；配方設(shè)計(jì)；理論；實(shí)踐；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）27-0063-02

從事高分子材料專業(yè)學(xué)習(xí)的學(xué)生知道，“高分子成型加工”、“高分子物理”和“高分子化學(xué)”，共同構(gòu)成了高分子材料專業(yè)的三大主干基礎(chǔ)課程。而“塑料材料與配方設(shè)計(jì)”是高分子材料與工程專業(yè)成型加工分支下一門重要的專業(yè)課程，對(duì)合成樹(shù)脂及塑料助劑的深入了解，正確的選用塑料原料和塑料助劑，合理的進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，在塑料成型加工過(guò)程中至關(guān)重要，也是獲得品質(zhì)優(yōu)良塑料制品的技術(shù)保障。然而，“塑料材料與配方設(shè)計(jì)”在課程教學(xué)環(huán)節(jié)中，只是片面的理論介紹涉及某一材料的某一性能，大部分同學(xué)覺(jué)得課堂內(nèi)容比較單一，理論性過(guò)多，實(shí)踐性較少。鑒于以上不足，為了培養(yǎng)和提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，適應(yīng)目前社會(huì)對(duì)高分子人才的實(shí)際需求，力求學(xué)生能在較短的時(shí)間內(nèi)掌握該課程的教學(xué)內(nèi)容，特別是課程理論與實(shí)踐教學(xué)有效的結(jié)合學(xué)習(xí)，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，本文從以下幾個(gè)方面的教學(xué)改革進(jìn)行了有效的探索。

一、圍繞人才培養(yǎng)目標(biāo)，夯實(shí)課程建設(shè)的教學(xué)改革探索

立足貴陽(yáng)學(xué)院的人才培養(yǎng)目標(biāo)――“突出實(shí)用、服務(wù)本地”，緊扣《貴州省新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中涉及的高分子材料人才培養(yǎng)方向領(lǐng)域，我校根據(jù)具體情況和要求，對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了認(rèn)真地討論，不斷完善課程的教學(xué)大綱與基本要求，力求符合實(shí)際的需求。材料科學(xué)與工程本科生的課程和教學(xué)大綱應(yīng)主要集中在材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要素――合成和加工、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、使用性能及其相互關(guān)系[1]?！八芰喜牧吓c配方設(shè)計(jì)”課程以每種塑料材料的合成、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系、加工性能、應(yīng)用性能、成型方法、改性以及最新的發(fā)展?fàn)顩r等角度，完整地將通用熱塑性塑料、工程塑料、熱固性塑料展現(xiàn)在每位高分子專業(yè)學(xué)生面前，從而使學(xué)生可以完整、全面地了解每種塑料材料以及各種助劑的功效、添加量、作用機(jī)理和最新發(fā)展?fàn)顩r。目的是使學(xué)生掌握高分子材料加工助劑的概況、合成、作用機(jī)理及其應(yīng)用，重點(diǎn)掌握塑料增塑劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑和阻燃劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用機(jī)理，了解其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，熟悉塑料制品實(shí)際應(yīng)用配方設(shè)計(jì)。力求緊扣工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)和工程實(shí)際，從應(yīng)用型本科生學(xué)習(xí)的實(shí)際出發(fā)，重視理論與工程實(shí)際的結(jié)合，突出應(yīng)用性較強(qiáng)的內(nèi)容，有利于工程應(yīng)用。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，再配以一定的配方設(shè)計(jì)方法的講授，為培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，提高學(xué)生綜合素質(zhì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、完善教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)改革探索

1.教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)特色相結(jié)合?！八芰喜牧吓c配方設(shè)計(jì)”是我校高分子材料專業(yè)一門重要的專業(yè)課，根據(jù)在以往的教學(xué)過(guò)程中的觀察與經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)多采用傳統(tǒng)模式，課程具有與物理化學(xué)聯(lián)系密切、抽象概念多等特點(diǎn)，大多數(shù)學(xué)生覺(jué)得課堂內(nèi)容難以理解，不感興趣，喪失學(xué)好該課程的信心，然后就逐漸厭學(xué)甚至放棄學(xué)習(xí)。該門課程的授課對(duì)象是大學(xué)三年級(jí)的學(xué)生，處于這個(gè)時(shí)期的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情處于整個(gè)大學(xué)的全盛時(shí)期，求知欲強(qiáng)，精力充沛。面對(duì)這樣的學(xué)生，如何有效地利用他們的求知欲，激發(fā)起學(xué)習(xí)該課程的興趣，并針對(duì)他們的缺點(diǎn)，制定行之有效的方法及對(duì)策，使其通過(guò)該門課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)起運(yùn)用創(chuàng)新教學(xué)理念、聯(lián)系科學(xué)研究和提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力，是值得我們教學(xué)工作者思考并認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。如何圍繞塑料制品的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及聚合方式、添加劑及其配比以及成型加工工藝、工藝條件及其控制、成型設(shè)備等知識(shí)內(nèi)容對(duì)學(xué)生開(kāi)展有效教學(xué)是一個(gè)重中之重。教學(xué)內(nèi)容必須與專業(yè)特色有效結(jié)合，在向?qū)W生傳授課程理論基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，又要圍繞當(dāng)前貴州省高分子材料人才培養(yǎng)領(lǐng)域涉及的塑料成型加工新技術(shù)、新發(fā)展方向進(jìn)行有效的結(jié)合介紹。遵循高分子材料的成型加工基本原理，著重對(duì)新的成型加工工藝進(jìn)行研究，尤其是通用塑料與工程塑料的成型加工區(qū)別。在日常教學(xué)過(guò)程中，將高分子材料基礎(chǔ)理論與實(shí)際日常生活中常見(jiàn)塑料制品的例子相結(jié)合，開(kāi)展與學(xué)生的分析和討論，啟發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中牢牢抓住本課程的主題思想。例如：在介紹五大通用塑料制品尤其是PVC制品生產(chǎn)時(shí)，介紹了生產(chǎn)PVC軟硬制品過(guò)程中各類助劑的選擇及添加量控制，合理的配方設(shè)計(jì)，不同的成型加工方法，以及不同成型工藝生產(chǎn)的制品具有不同的特殊性能，應(yīng)用的不同的場(chǎng)合，讓學(xué)生掌握“高分子材料-成型加工-制品性能”三者之間的關(guān)系。

2.教學(xué)內(nèi)容與科研實(shí)踐相結(jié)合。“塑料材料與配方設(shè)計(jì)”課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與教師科研實(shí)踐有效結(jié)合，使兩者達(dá)到互助互促的作用，以科研促進(jìn)教學(xué)發(fā)展，將教師科研工作有效融入到教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，體現(xiàn)教學(xué)與科研的互動(dòng)，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)操作和使用計(jì)算機(jī)軟件的能力。例如：塑料制品的增韌途徑有多種方法，可將教師科研課題與相關(guān)課程知識(shí)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行教學(xué)，如聚合物納米復(fù)合材料對(duì)塑料增韌的影響，尤其是近年來(lái)較熱門的稀土偶聯(lián)劑的研究，在增加粒子與基體樹(shù)脂結(jié)合力的同時(shí)，兼顧一定的內(nèi)作用等，可以鼓勵(lì)感興趣的學(xué)生參與到教師的科研實(shí)驗(yàn)中來(lái)，學(xué)以致用，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解的同時(shí)，拓寬視野，鍛煉科研及動(dòng)手能力。

三、豐富教學(xué)方法的教學(xué)改革探索

1.傳統(tǒng)與先進(jìn)多媒體輔助、計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用等教學(xué)手段相結(jié)合。傳統(tǒng)的教學(xué)手段――板書(shū)由于其單調(diào)、枯燥的特點(diǎn)已不能完全適應(yīng)當(dāng)前的教學(xué)要求，而多媒體輔助――PPT教學(xué)使原本量大、抽象、復(fù)雜、枯燥無(wú)味的理論知識(shí)，通過(guò)形象、生動(dòng)、直觀的圖文并茂形式表現(xiàn)出來(lái)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣，便于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握[3]。比如通過(guò)多媒體電子課件輔助教學(xué)，對(duì)于高分子塑料制品成型加工過(guò)程中塑料助劑的作用機(jī)理的演示以及擠出成型、注射成型等成型加工過(guò)程的演示，更加直觀和生動(dòng)，利于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的進(jìn)一步掌握。塑料配方設(shè)計(jì)是指確定配方中各種助劑加入量的方法。一個(gè)塑料配方中往往包括增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、劑、填充劑、阻燃劑等多種添加劑。多種助劑的合理搭配，通過(guò)利于計(jì)算機(jī)技術(shù)（word、cad）來(lái)對(duì)配方設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)地設(shè)計(jì)，有效地減少了實(shí)驗(yàn)次數(shù)，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，使配方設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確、快速，達(dá)到事半功倍的效果。

2.教師理論實(shí)踐指導(dǎo)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合。在理論教學(xué)中，我們知道塑料配方設(shè)計(jì)的方法有兩種：一種是單因素變量配方設(shè)計(jì)法；一種是多因素變量配方設(shè)計(jì)法。在課程理論教學(xué)過(guò)程中，尤其是正交設(shè)計(jì)法介紹環(huán)節(jié)，我們?cè)诮虒W(xué)中采用重點(diǎn)難點(diǎn)教師講授、學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方法。學(xué)生自主學(xué)習(xí)之后，采用課堂提問(wèn)的方式以檢驗(yàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)成果，讓學(xué)生了解正交設(shè)計(jì)法的使用特點(diǎn)，掌握多因素變量的實(shí)驗(yàn)方法，優(yōu)化出最佳配方。學(xué)生具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)興趣和能力，通過(guò)教師理論指導(dǎo)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合，我們將學(xué)生能力激發(fā)出來(lái)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)變被動(dòng)為主動(dòng)，從而收到事半功倍的教學(xué)效果。在實(shí)踐教學(xué)中，秉承貴州省的綠色發(fā)展觀念，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，走節(jié)能減排可持續(xù)發(fā)展之路，在塑料制品成型加工及廢舊塑料回收及再生利用中，始終貫徹綠色生態(tài)理念，對(duì)日常生活廢棄塑料，譬如食品包裝、各類飲料瓶、儲(chǔ)存容器及薄膜等塑料制品，有意識(shí)地進(jìn)行分選挑撿，改性再生利用，將實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容涉及到的包括塑料的混煉，塑料的雙螺桿擠出成型、注射成型等各種加工方法工藝，通過(guò)相容性混煉技術(shù)來(lái)進(jìn)行廢舊塑料的再生利用。比如：回收的PP耐應(yīng)力開(kāi)裂性能較差且低溫脆性較大，可選擇回收HDPE及LLDPE制備再生共混物，也可以回收農(nóng)膜與PP制備合金，利用適當(dāng)設(shè)備經(jīng)過(guò)混煉實(shí)施。這既增加了學(xué)生的實(shí)踐操作能力，又培養(yǎng)了綠色環(huán)保創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)，成立課外實(shí)踐興趣小組，讓學(xué)生充分調(diào)動(dòng)主觀能動(dòng)性，開(kāi)展探討思考，與教師共同討論分析，提出解決思路，找出解決問(wèn)題辦法，提高學(xué)習(xí)興趣和逐步培養(yǎng)科研創(chuàng)新能力。

3.企事業(yè)工廠參觀學(xué)習(xí)。本專業(yè)目前與貴州省材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、龍里藍(lán)圖新材料公司等企事業(yè)單位建立了良好合作關(guān)系，建立了實(shí)習(xí)基地。通過(guò)與這些合作企業(yè)的協(xié)作，學(xué)生可以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地對(duì)各種成型加工所涉及的原料處理、設(shè)備、工藝流程、質(zhì)量控制等實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行近距離的感受，讓學(xué)生們了解橡膠和塑料加工過(guò)程使用的原材料、工藝方法及工藝流程以及生產(chǎn)過(guò)程中所使用的儀器和設(shè)備。將知識(shí)與生產(chǎn)進(jìn)一步聯(lián)系和認(rèn)識(shí)，毋庸置疑對(duì)學(xué)生有了很大的幫助。比如：參觀塑鋼門窗加工工廠時(shí)，講解員詳細(xì)地向?qū)W生介紹了加工車間的工作情況及以聚氯乙烯樹(shù)脂為基本原料進(jìn)行成型工藝的加工流程。通過(guò)參觀，每一個(gè)學(xué)生都受益匪淺，知道了PVC，這也為我們以后專業(yè)方向的選擇和學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。

隨著市場(chǎng)對(duì)塑料制品需求的不斷擴(kuò)大以及塑料工業(yè)的高速發(fā)展，培養(yǎng)出高素質(zhì)應(yīng)用型人才，使其具備更加牢固的知識(shí)基礎(chǔ)，更加靈活地運(yùn)用知識(shí)的能力，成為當(dāng)務(wù)之急。本課程通過(guò)幾個(gè)方面的課程理論與實(shí)踐教學(xué)改革，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的邏輯推理能力以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，在培養(yǎng)學(xué)生的積極自主學(xué)習(xí)能力、配方設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐能力等方面都取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

第3篇：改變高分子材料的途徑范文

摘 要：由于眼部存在諸多給藥屏障，使得許多藥物對(duì)眼部疾病的防治效果欠佳。為了使藥物更好地發(fā)揮藥效，許多新的給藥方法和技術(shù)已成為研究熱點(diǎn)。對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外眼部給藥的研究進(jìn)展作一綜述。

關(guān)鍵詞：眼部給藥；新劑型；新技術(shù)；藥劑學(xué)

中圖分類號(hào)：R988.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-2197（2009）03-0125-04

由于眼睛特殊的解剖學(xué)構(gòu)造及生理和生物化學(xué)性質(zhì)，使得外源性物質(zhì)難以進(jìn)入其中。這里的外源性物質(zhì)也包括了用于治療眼部疾病的藥物，上述因素造成最突出的問(wèn)題就是眼部給藥后生物利用度低，個(gè)別藥物由于鼻淚管引流會(huì)引起全身不良反應(yīng)。另外，傳統(tǒng)的滴眼劑易從眼部流出，需要多次給藥，眼膏劑易引起霧視，從而導(dǎo)致病人順應(yīng)性差。為此，廣大的藥學(xué)工作者一直試圖研究采用各種領(lǐng)域的新技術(shù)、新方法來(lái)提高眼部給藥的生物利用度，改善藥物療效，增加臨床用藥的安全性和病人的順應(yīng)性。鑒于此，眼部給藥系統(tǒng)的研究越來(lái)越成為人們注目的焦點(diǎn)，本文就其研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 前體藥物（Prodrugs）

前體藥物是指將活性藥物衍生化成藥理惰性物質(zhì)，但該惰性物質(zhì)在體內(nèi)經(jīng)化學(xué)反應(yīng)或酶反應(yīng)后，能夠回復(fù)到原來(lái)的母體藥物，再發(fā)揮治療作用。前體藥物相比于其母體藥物而言，一方面能夠改善其母體藥物的膜滲透能力、溶解度和穩(wěn)定性等物理化學(xué)性質(zhì)；另一方面，還可以減輕快速代謝，掩蓋不良?xì)馕?，易于開(kāi)發(fā)成制劑等。SHIRASOKI[1]等報(bào)道了多種藥物通過(guò)采用了前體藥物的方法，改善了藥物的角膜透過(guò)能力。更昔洛韋的二肽單酯前體藥物相比于其母體藥物有著更好的角膜透過(guò)性和生物利用度[2]。阿昔洛韋也被作為模型藥物用于前體藥物的研究。與更昔洛韋相似，也是采用氨基酸或者肽類來(lái)修飾母體藥物的，在改善了母體藥物水溶性的同時(shí)，也降低了其毒性，并且增加了藥物在體內(nèi)的活性[3]。

軟藥（Soft drugs）是前體藥物殊的一類，它被設(shè)計(jì)成易代謝失活，在完成治療作用后，按預(yù)先規(guī)定的代謝途徑和可以控制的速率分解、失活并迅速排出體外，從而避免藥物的蓄積毒性?？梢?jiàn)，其最主要的特點(diǎn)是在發(fā)揮出最大的治療效果的同時(shí)，產(chǎn)生最小的副作用。軟藥研究的熱點(diǎn)主要集中在治療眼部炎癥的甾體類抗炎藥和治療青光眼的β-受體阻斷劑的開(kāi)發(fā)[4]。

2 凝膠（Hydrogel）

2.1 生物粘附性凝膠

生物粘附性凝膠一般以具有生物粘附性的高分子材料為載體，增加藥物制劑的粘度，延長(zhǎng)藥物在眼部的滯留時(shí)間，從而提高藥物的生物利用度。常用的高分子材料有：丙纖維素（HPC）、聚丙烯酸類（PAA）、聚乙烯醇（PVA）、高分子量PEG、羥丙甲纖維素（HPMC）、聚半乳糖醛酸（PLA）、木質(zhì)葡萄糖（xyloglucan）、葡萄糖（Dextrans）等。張寧等[5]采用羥丙甲纖維素（HPMC）制備氟啶酸眼用凝膠。HPMC的加入，增加了制劑的粘度。滴入眼部后，與角膜前的粘糖蛋白結(jié)合，延長(zhǎng)了藥物在眼部的滯留時(shí)間。高分子材料的加入，雖然能夠增大制劑的粘度，但是由于粘度的增大，可能引起眼部的不適，并且容易導(dǎo)致劑量不易控制。

2.2 即型凝膠

即型凝膠的概念是在20世紀(jì)80年代提出的。制劑以滴入的形式滴入眼穹窿，在眼部的生理?xiàng)l件下，經(jīng)相轉(zhuǎn)變形成粘彈性膠體。眼部滯留時(shí)間的增加是最顯著的特點(diǎn)。根據(jù)在眼表面發(fā)生相轉(zhuǎn)變的機(jī)理的不同，即型凝膠可分為溫度敏感型、pH敏感型、離子敏感型。

2.3 溫度敏感型

溫度敏感型凝膠的機(jī)理為由于高分子材料中氫鍵或疏水作用，在溫度改變的條件下，導(dǎo)致聚合物的物理狀態(tài)發(fā)生改變。溫度敏感型凝膠在冷藏或室溫下為溶液狀態(tài)，當(dāng)溫度升到33～37℃時(shí)即形成凝膠。常用的高分子材料有：Poloxamer、羥乙基纖維素、木聚糖等。其中Poloxamer是最常用的高分子材料，常被單獨(dú)使用[6]或聯(lián)合其它高分子材料一并使用[7，8]，形成混合型的即型凝膠。

2.4 pH敏感型

pH敏感型凝膠在pH＜5時(shí)不能形成凝膠，當(dāng)與淚液（pH7.2～7.4）接觸幾秒內(nèi)即形成凝膠。這類常用的載體高分子材料有：卡波姆（Carbopol）、聚卡波菲（Polycarbophil）、聚丙烯酸樹(shù)脂類（Eudragit）和PVP?？ú肥谴祟愔械拇恚捎谄浞肿咏Y(jié)構(gòu)中存在大量的羧基集團(tuán)，在水中溶脹可以形成低粘度溶液，在堿性條件下，羧基離子化后分子鏈膨脹伸展形成凝膠。

2.5 離子敏感型

離子敏感型凝膠是由高分子材料與淚液中的電解質(zhì)作用后，發(fā)生相轉(zhuǎn)變而形成凝膠。

所用載體有g(shù)ellan膠和海藻酸等。gellan膠是較理想的眼用材料，它在水溶液當(dāng)中形成陰離子多糖，在與淚液中的一價(jià)、二價(jià)的陽(yáng)離子結(jié)合后粘度變大形成凝膠，從而長(zhǎng)時(shí)間維持藥效。

3 微乳（Microemulsion）

微乳是粒徑在10~1000nm之間熱穩(wěn)定的乳劑。微乳具有熱穩(wěn)定性好、粒徑小、光透過(guò)性好、生產(chǎn)費(fèi)用低、易制備等特點(diǎn)。為此，將微乳作為眼部給藥載體的研究引起了人們的廣泛關(guān)注。制備微乳時(shí)，選擇合適的表面活性劑/助表面活性劑不僅可以增加微乳的穩(wěn)定性，還可以改善難溶性藥物的溶解度[9]。微乳除了可以改善難溶性藥物的溶解度外，還可以增加藥物的角膜透過(guò)率。A HASSE等[10]以肉豆蔻異丙酯為油相，卵磷脂為乳化劑，丙二醇和PEG-200為助乳化劑制備匹魯卡品的微乳，采用家兔進(jìn)行臨床前的安全性評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明：該制劑對(duì)家兔眼組織無(wú)刺激，并且顯示出緩慢釋藥特性。另一種以鹽酸匹魯卡品為模型藥物的微乳，通過(guò)改變組分中水的含量可以改變微乳制劑的流變學(xué)性質(zhì)，從而增加了藥物在眼部的滯留時(shí)間，提高了生物利用度[11]。

4 脂質(zhì)體（Liposomes）

脂質(zhì)體是由磷脂雙分子層構(gòu)成，類似于生物膜，易于生物融合，可以促進(jìn)藥物對(duì)角膜的穿透。脂質(zhì)體的粒徑、表面所帶電荷、制備方法以及制備脂質(zhì)體時(shí)所用的類脂成分是影響其性質(zhì)的關(guān)鍵因素。脂質(zhì)體有小單室脂質(zhì)體（SUV）、多室脂質(zhì)體（MLV）和大單室脂質(zhì)體（LUV）3種類型。脂質(zhì)體作為眼部給藥載體的研究主要集中在增加角膜透過(guò)率上。Y SHENAND等[12]比較了更昔洛韋脂質(zhì)體與更昔洛韋滴眼液對(duì)兔角膜的穿透能力和眼內(nèi)的組織分布。結(jié)果表明：更昔洛韋脂質(zhì)體的角膜透過(guò)能力是更昔洛韋滴眼液的3.9倍，藥時(shí)曲線下面積（AUC）則為更昔洛韋滴眼液的7倍。環(huán)丙沙星制備成多室脂質(zhì)體（MLV）后，在眼部不易被淚液沖刷而造成藥物流失，并且其藥物釋放特性取決于所用的類脂的種類[13]。

5 納米混懸體（Nanosuspensions）

納米混懸體是將水溶性不好的藥物分散到合適的分散介質(zhì)當(dāng)中，以表面活性劑為穩(wěn)定劑而形成的膠粒系統(tǒng)。納米混懸體常采用高分子聚合物作為載體來(lái)增加藥物的溶解度和生物利用度。文獻(xiàn)[14]報(bào)道將氫化可的松、潑尼松龍和地塞米松3種甾體類抗炎藥制備成納米混懸體后，體內(nèi)研究結(jié)果表明顯著增加了它們?cè)谘鄄康奈铡⑺幬镏苽涑杉{米混懸體后，也可以增加制劑的穩(wěn)定性。R PIGNATELLO等[15]以EUDRAGIT RS100 和RL100為載體制備氯克羅孟（Cloricromene）的納米混懸體，一方面改善了藥物的生物利

用度；另一方面也增加了制劑的穩(wěn)定性。

6 納米粒（Nanoparticles）

納米粒是將藥物包封于載體材料中形成的固狀膠態(tài)粒子，粒徑通常在1μm以下。常用的包封材料有生物降解或非生物降解高分子材料、脂類、磷脂和金屬。納米粒在眼用制劑當(dāng)中的研究主要集中在提高藥物的生物利用度和緩控性能上。R CAVALLI等[16]采用妥布霉素為模型藥物，制備了眼用固體脂質(zhì)納米粒。體內(nèi)研究結(jié)果表明：與普通滴眼液相比，眼用固體脂質(zhì)納米粒持續(xù)釋放藥物長(zhǎng)達(dá)6h，Cmax增加了3.5倍，藥時(shí)曲線下面積（AUC）為普通制劑的4倍。S K MOTWANI等人[17]評(píng)價(jià)了以殼聚糖和海藻酸鈉為載體制備的加替沙星眼用膜粘附納米粒的體外釋放特性。加替沙星在最初的1h內(nèi)釋藥量較大，但在隨后的24h內(nèi)持續(xù)釋藥。

7 類脂質(zhì)體（Niosomes）

類脂質(zhì)體是由非離子表面活性劑制備的具有雙層結(jié)構(gòu)的囊泡，與脂質(zhì)體有著很大的相似性，所以被稱為類脂質(zhì)體。水溶性藥物和脂溶性藥物都可以被其包封。Abdelbary等[18]研究了類脂質(zhì)體包封的慶大霉素眼用制劑，采用不同的表面活性劑（吐溫-60、吐溫-80、芐澤-35）制備類脂質(zhì)體。體外釋放試驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)類脂質(zhì)體包囊過(guò)后的慶大霉素與普通滴眼劑相比其釋藥速度更加緩慢；另外，眼部刺激試驗(yàn)的結(jié)果顯示，類脂質(zhì)體包封的慶大霉素眼用制劑家兔眼部組織無(wú)明顯刺激。

8 樹(shù)狀體（Dendrimers）

根據(jù)Sahoo等的定義：樹(shù)狀體是一種在中心周圍有一系列樹(shù)狀分支形成的大分子化合物。它們具有納米級(jí)粒徑，易于制備，表面含有多種基團(tuán)的特性，使得它們更加適合作為眼部給藥的載體[19-21]。樹(shù)狀體表面具有多種基團(tuán)，如：氨基、羧基和羥基。由聚酰胺基構(gòu)成的樹(shù)狀體被廣泛用于藥物傳遞系統(tǒng)的研究，親水性藥物和親脂性藥物都可以被其包裹[22]。樹(shù)狀體表面功能基團(tuán)、分子量和分子大小的選擇是考慮將其作為藥物載體的重要參數(shù)。

9 環(huán)糊精（Cyclodextrins）

環(huán)糊精系由淀粉經(jīng)酶解環(huán)合后得到的由6~12個(gè)葡萄糖分子連接而成的環(huán)狀低聚糖化合物，是制備包合物的常用材料。藥物制備成環(huán)糊精包合物后，改善其水溶性的同時(shí)且不改變藥物原有的分子結(jié)構(gòu)和能力。地塞米松、醋酸地塞米松和匹魯卡品經(jīng)環(huán)糊精包合后制成滴眼液，表現(xiàn)出了比普通滴眼劑更高的生物利用度[23，24]。KIM[25]等人將人表皮生長(zhǎng)因子包合于HP-β-環(huán)糊精后，分散于泊洛沙姆的眼用凝膠系統(tǒng)中。體內(nèi)試驗(yàn)表明：藥時(shí)曲線下面積（AUC）被顯著增加。

10 接觸眼鏡（Contact lenses）

接觸眼鏡是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的產(chǎn)品，起初并非藥物制劑，而是一種放在眼角膜表面用于矯正視力的薄型軟性角膜鏡片?，F(xiàn)在，將其作為眼部給藥的載體被廣泛關(guān)注[26]。接觸眼睛作為眼部給藥的載體的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：能夠控制藥物釋放，增加藥物在眼部滯留時(shí)間，改善藥物的角膜透過(guò)率，提高生物利用度等。KIMAND等[27]以聚羥基乙基甲基丙烯酸為載體制備了地塞米松、醋酸地塞米松、地塞米松磷酸鈉各自的含藥接觸眼鏡，結(jié)果表明：相比于普通滴眼劑生物利用度更高，并且達(dá)到控釋效果。

11 植入制劑（Implants）

最先上市的眼部植入制劑是美國(guó)ALZA公司的Pilocarpine Ocusert，它是一種控釋眼用制劑，可以定時(shí)定量的釋放藥物，從而達(dá)到使降低眼內(nèi)壓效果延長(zhǎng)的目的。眼用植入制劑根據(jù)所用高分子材料的不同，可以分為生物降解型和非生物降解型。生物降解型在釋放完藥物后，載體材料可被人體代謝而無(wú)需將空植入制劑取出；非生物降解型恒速釋藥后，最后要取出空植入制劑。由于植入制劑在眼部停留的時(shí)間較長(zhǎng)，有的長(zhǎng)達(dá)數(shù)年，所以對(duì)其無(wú)菌要求非常嚴(yán)格；同時(shí)為了避免眼部排斥，應(yīng)盡量采用無(wú)毒的可生物降解高分子材料。

12 結(jié)語(yǔ)

能夠制備出高效、方便的眼用制劑是每位藥學(xué)工作者共同的愿望。但是，真正上市的眼用新劑型品種很少，大多數(shù)新方法和新技術(shù)都只停留在試驗(yàn)階段，要實(shí)現(xiàn)商品化還有許多亟待解決的問(wèn)題：藥物載體的眼毒性，載藥量小，藥物釋放控制困難，眼后段給藥劑量難以控制等。因此，開(kāi)發(fā)更有效的眼部給藥方式和新劑型還需進(jìn)一步努力。

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第4篇：改變高分子材料的途徑范文

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)電高分子；聚乙炔；聚苯胺；聚吡咯；聚噻吩

近年來(lái)，導(dǎo)電高分子的研究取得了較大的進(jìn)展，科學(xué)家對(duì)其合成、結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電機(jī)理、性能、應(yīng)用等方面經(jīng)過(guò)多年的研究，已使其成為一門相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科。目前研究比較多的結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子主要有聚乙炔、聚芳雜環(huán)化合物及其衍生物、聚芳環(huán)和芳稠環(huán)化合物及其衍生物。

1.導(dǎo)電高分子材料的研究進(jìn)展

1.1 聚乙炔（PA）

PA是研究最早、最系統(tǒng)，也是迄今為止實(shí)測(cè)電導(dǎo)率最高的電子聚合物。白川英樹(shù)采用Ti（OBu）4/AIR3為催化劑，用純的四氫呋喃及苯甲醚為溶劑，得到了球狀或顆粒狀的聚乙炔膜。Naarman采用對(duì)聚合催化劑進(jìn)行高溫陳化的方法，聚合物力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性有明顯改善，高倍拉伸后具有很高的導(dǎo)電性。王佛松，錢人元等人用稀土Nb及烷基鋁作催化劑，通過(guò)改變?nèi)軇┗蛱砑觿┑姆N類及稀土/烷基鋁的比率獲得了具有纖維狀結(jié)構(gòu)的聚乙炔薄膜，其電導(dǎo)率在10～1000S/cm。曹鏞等用Ti（OBu）4

/AIR3為催化劑，用純的四氫呋喃及苯甲醚為溶劑，得到了球狀或顆粒狀的聚乙炔膜。王岱山等通過(guò)對(duì)Shirakawa催化體系進(jìn)行特殊處理，得到了高性能的聚乙炔膜。王佛松等通過(guò)增重法及紅外電子自旋共振法研究了不同催化體系得到的聚乙炔的空氣穩(wěn)定性，清楚了聚乙炔中的共軛雙鍵易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成羰基化合物，導(dǎo)致聚乙炔的共軛結(jié)構(gòu)被破壞，降低其電導(dǎo)率。為了改善聚乙炔的導(dǎo)電溶解等性能，人們研究了各種取代聚乙炔，發(fā)現(xiàn)乙炔有取代基時(shí)，聚合物的電導(dǎo)率降低，但卻大大改善了它的溶解性，取代聚乙炔大多數(shù)都是可溶的，且取代聚乙炔，尤其是含氟炔烴的穩(wěn)定性還比聚乙炔好。

1.2 聚芳雜環(huán)化合物及其衍生物

1.2.1 聚吡咯（Ppy）

聚吡咯也是發(fā)現(xiàn)早并經(jīng)過(guò)系統(tǒng)研究的導(dǎo)電聚合物之一。由于聚吡咯容易合成，導(dǎo)電率高，科研人員對(duì)其進(jìn)行了廣泛而深入的研究，并且逐漸向工業(yè)實(shí)際應(yīng)用方向發(fā)展。但其有難溶難熔的缺陷，難以加工成型。王長(zhǎng)松等采用吡咯單體在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的乙酸乙酯溶液中，以三氯化鐵作為氧化劑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)氧化聚合得到了復(fù)合聚吡咯2聚甲基丙烯酸甲酯，電導(dǎo)率高達(dá)3.05S/cm，而且該復(fù)合導(dǎo)電薄膜在空氣中的穩(wěn)定性極好。為了改善其溶解性，3位取代的聚吡咯衍生物引起了人們的廣泛注意，這類聚吡咯衍生物有些是可溶的。目前已經(jīng)分別合成了聚（3-烷基吡咯），聚（3-烷基噻吩吡咯）等。閆廷娟采用以丙烯酸甲酯，苯乙烯和丙烯酸為單體進(jìn)行乳液聚合而合成新型P（BSA），以其為基體，交聯(lián)后在低溫下吸附吡咯蒸氣同時(shí)進(jìn)行氧化聚合，得到新型的聚吡咯導(dǎo)電復(fù)合薄膜，電導(dǎo)率可達(dá)220S/cm。在3位上引入帶有雙苯基聚吡咯，其可溶可熔，電導(dǎo)率為10-4～10-3S/cm。研究表明，以過(guò)量的FeCl3為氧化劑，氮甲烷為溶劑，合成聚（1-烷基-2，5亞甲基吡咯），其電導(dǎo)率可達(dá)10-5～10-6S/cm，這種聚合物在空氣中穩(wěn)定性好，成型加工性優(yōu)良。

1.2.2 聚噻吩（PTi）

相對(duì)于其它幾種導(dǎo)電高分子，聚噻吩類衍生物大多數(shù)具有可溶解、高電導(dǎo)率和高穩(wěn)定性等特性。TenKwanyue等合成了一系列烷基取代聚噻吩衍生物，摻雜前為深紅色，摻雜后聚3-甲基噻吩和聚3-已基噻吩最高電導(dǎo)率達(dá)1～5S/cm。Shi Jin以三氟化硼（BF3）-乙醚（EE）和AlCl3/CH3CN作為催化劑在低電位下進(jìn)行電化學(xué)氧化聚合可以得到高導(dǎo)電性能的聚噻吩，其電導(dǎo)率可達(dá)到金屬鋁的電導(dǎo)率。用電解聚合法也可得到導(dǎo)電聚噻吩及其衍生物。

在單體中引入取代基，聚合物電導(dǎo)率可達(dá)1000S/cm以上的較高指標(biāo)。在噻吩的3位上引入甲氧基，聚（3-甲氧基噻吩）的電導(dǎo)率為15S/cm，可溶于碳酸苯撐酯和二甲基亞砜中，并可澆注成膜。日本的小林等采用FeCl3，化學(xué)氧化法使3-丙基磺酸鈉噻吩聚合，制得分子量10萬(wàn)、電導(dǎo)率為0.1S/cm的水溶性和自摻雜聚合物。另外，美國(guó)的Patilr則采用電解聚合法合成了側(cè)鏈上具有丁基磺酸基的藍(lán)色可溶性聚噻吩。若在聚噻吩的3，4位上引入環(huán)氧烷烴二羥基，可使聚合發(fā)生在2，5位上，這樣的導(dǎo)電聚合物同時(shí)具有較好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，且具有電致變色。

1.3 聚芳環(huán)和芳稠環(huán)化合物

1.3.1 聚苯胺（PA n）

MacDiarmid 1983年發(fā)現(xiàn)聚苯胺（PA n）的導(dǎo)電性，聚苯胺很快成為導(dǎo)電高分子研究的熱點(diǎn)。因?yàn)榫郾桨妨己玫臒岱€(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性而成為當(dāng)前研究最多的導(dǎo)電高分子之一?，F(xiàn)在，已基本明確其化學(xué)、參雜反應(yīng)、導(dǎo)電機(jī)理等重要問(wèn)題?？扇苄跃郾桨返暮铣煽梢哉f(shuō)是導(dǎo)電高分子發(fā)展的一個(gè)里程碑。80年代末，Armes等合成了導(dǎo)電態(tài)水乳膠，使聚苯胺的應(yīng)用第一次成為現(xiàn)實(shí)。王利祥等通過(guò)控制反應(yīng)后處理?xiàng)l件得到了部分可溶于四氫呋喃和二甲基甲酰胺的聚苯胺。Liu C.F.等在An聚合體系中加入含有—COOH基團(tuán)的聚合物乳膠如JSR 640（丁二烯/苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸）可得到電導(dǎo)率為10-2～10-1 S/cm的穩(wěn)定水乳膠。馬永梅等通過(guò)沉淀聚合制備了二丁基萘磺酸或十二烷基苯磺酸摻雜的聚苯胺，所得聚苯胺具有高導(dǎo)電率（3.0 S/cm），并易溶于普通有機(jī)溶劑。

1.3.2 聚對(duì)苯乙烯撐（PPV）

首次由Kanbe合成了棕色可溶于水的PPV聚合物粉末，但其聚合度僅為10。之后，Wessling改進(jìn)了Kanbe的合成方法，在1972年制得PPV薄膜，Wessling給出10種相似合成方法，合成時(shí)由于所選擇試劑和合成條件的不同得到的產(chǎn)率也稍有不同，其合成產(chǎn)率僅有41%。Gagnon在Wessl-

ing的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步的改進(jìn)，于1987年合成出具有高產(chǎn)率的PPV，但是其合成產(chǎn)物的聚合度不高。總之，以上合成方法都不盡理想。Burroughes在前人工作基礎(chǔ)上于1990年合成了具有完美結(jié)構(gòu)的PPV，其電導(dǎo)率是比較高的。國(guó)內(nèi)對(duì)PPV的研究始于1993年，PPV及其衍生物合成報(bào)道自1994年相繼出現(xiàn)，從這些報(bào)道來(lái)看，一方面是對(duì)其發(fā)光、導(dǎo)電機(jī)理的探索，另一方面主要是跟蹤了國(guó)外的合成方法，從合成方面而言，產(chǎn)物產(chǎn)率、電導(dǎo)率、純度及合成方法都無(wú)新的突破。

2.導(dǎo)電高分子的應(yīng)用

導(dǎo)電高分子材料具有易成型、質(zhì)量輕、柔軟、耐腐蝕、低密度、高彈性，具有優(yōu)良的加工性能，可選擇的電導(dǎo)率范圍寬，結(jié)構(gòu)易變和半導(dǎo)體特性，且價(jià)格便宜等特點(diǎn)。導(dǎo)電聚合物不僅在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和日常生活等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價(jià)值，而且孕育的巨大潛在商機(jī)已使許多企業(yè)家將目光聚焦于導(dǎo)電高分子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究上。

2.1 電子器件—二極管、晶體管的應(yīng)用

導(dǎo)電高分子材料在電子儀器部件中的應(yīng)用得到迅速發(fā)展。1977年后，黑格利用導(dǎo)電聚合物發(fā)明了一種超薄并可以彎曲的電子器件—發(fā)光二極管，邁出了導(dǎo)電高分子實(shí)用化的第一步。1986年日本又用聚噻吩制成了場(chǎng)效應(yīng)管。這將是導(dǎo)電高分子未來(lái)規(guī)?；瘧?yīng)用的一個(gè)重要突破口。1990年英國(guó)劍橋大學(xué)R.H.Friendt首次報(bào)道具有半導(dǎo)體特性的導(dǎo)電高分子可以用于高分子發(fā)光二極管以來(lái)，高分子發(fā)光二極管的研究已成為90年代的研究熱點(diǎn)。現(xiàn)在，發(fā)光二極管的性能已發(fā)展到可以與無(wú)機(jī)發(fā)光材料相媲美的程度，相繼出現(xiàn)的聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩二極管已部分實(shí)現(xiàn)了商品化，與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)發(fā)光二極管相比，高分子發(fā)光二極管具有顏色可調(diào)、可彎曲、大面積和低成本等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前的研究主要是解決器件的發(fā)光效率及其壽命，正向?qū)嵱没姆较虬l(fā)展。這一研究熱點(diǎn)似乎成為導(dǎo)電高分子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)電高分子實(shí)用化的突破口。

2.2 電磁屏蔽材料

傳統(tǒng)的電磁屏蔽材料多為銅，隨著各種商用和家用的電子產(chǎn)品數(shù)量的迅速增加，電磁波干擾已成為一種新的社會(huì)公害。對(duì)計(jì)算機(jī)房、手機(jī)、電視機(jī)、電腦和心臟起博器等電子儀器、設(shè)備進(jìn)行電磁屏蔽是極為重要的。直接使用混有導(dǎo)電高分子材料的塑料做外殼，因其成形與屏蔽一體較其他方法更為方便，而導(dǎo)電聚合物具有防靜電的特性，因此它也可以用于電磁屏蔽，而且其成本低，不消耗資源，任意面積都可方便使用，因此導(dǎo)電高分子是非常理想的電磁屏蔽材料替代品，利用這一特性，人們已經(jīng)研制出了保護(hù)用戶免受電磁輻射的電腦屏保。這方面聚苯胺被認(rèn)為是電磁干擾屏蔽最有希望的新材料，也是制造氣體分子膜的理想材料。

2.3 電池

導(dǎo)電聚合物具有摻雜和脫摻雜的特性，因此可以用作棄放電的電池和電極材料。日本鐘紡公司已成功開(kāi)發(fā)了聚乙炔塑料電池，以其質(zhì)輕而大受消費(fèi)者歡迎。在這方面，聚吡咯具有很大的優(yōu)勢(shì)，它有較高的摻雜程度和更強(qiáng)的穩(wěn)定性，對(duì)電信息的變化也非常敏感，如果在傳統(tǒng)的紡織物上涂上聚吡咯就能使其變成導(dǎo)電體，因此可溶性的聚吡咯可用于監(jiān)測(cè)低濃度揮發(fā)性有機(jī)物的高靈敏度化學(xué)傳感器。

聚乙烯用于二次電池的電極材料及太陽(yáng)能電池材料，如果有機(jī)物的耐久性問(wèn)題和高壓下穩(wěn)定的有機(jī)溶劑問(wèn)題獲得解決，那么，具有合成高分子的易生產(chǎn)加工成膜和可撓曲等特點(diǎn)的輕易、小型、高比能量的二次電池就有可能實(shí)現(xiàn)商品化。

有機(jī)光電導(dǎo)體材料的有機(jī)太陽(yáng)能電池還只是在開(kāi)發(fā)之中，與無(wú)機(jī)光電導(dǎo)體相比，有機(jī)光電導(dǎo)體一般都具有阻值高，穩(wěn)定性（耐用性）差等缺點(diǎn)，但它有便宜，可大量生產(chǎn)，器件制造簡(jiǎn)單而大面積化，可選擇吸收太陽(yáng)光的物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，因此，有希望成為太陽(yáng)能電池和材料。

2.4 作為導(dǎo)體的應(yīng)用—導(dǎo)電橡膠

導(dǎo)電高分子可用作電導(dǎo)體，目前已制出了在摻雜狀態(tài)下能與銅媲美的聚乙炔。由于電性不夠穩(wěn)定，導(dǎo)電高分子尚不能替代銅、鋁、銀等金屬而加以利用。日本通產(chǎn)省已把它列為下世紀(jì)基礎(chǔ)技術(shù)研究之一。但是，導(dǎo)電橡膠中有一種叫加壓性導(dǎo)電橡膠，這種橡膠只有在加壓時(shí)才出現(xiàn)導(dǎo)電性，而且僅在加壓部位顯示導(dǎo)電性，未加壓部位仍保持絕緣性。加壓性導(dǎo)電橡膠可用作壓敏傳感器，還被廣泛應(yīng)用于防爆開(kāi)關(guān)、音量可變?cè)?、高?jí)自動(dòng)把柄、醫(yī)用電極、加熱元件等方面。

2.5 透明導(dǎo)電膜的應(yīng)用

導(dǎo)電高分子可制成彩色或無(wú)色透明的質(zhì)輕的導(dǎo)電薄膜，在一些特殊的環(huán)境中使用。透明導(dǎo)電膜，是在透明的高分子膜表

（下轉(zhuǎn)第45頁(yè)）

（上接第36頁(yè)）

面上形成的對(duì)可見(jiàn)光透明的導(dǎo)電性薄膜，除了在歷來(lái)的透明導(dǎo)電膜玻璃的應(yīng)用范圍內(nèi)得到應(yīng)用外，還可用作電子材料的基材，如在電致發(fā)光面板、液晶和透明面板、開(kāi)關(guān)等電板材料、指示計(jì)檢測(cè)儀器窗口的防靜電和電磁屏蔽材料等方面已經(jīng)應(yīng)用，目前正集中精力進(jìn)行開(kāi)發(fā)薄型液晶顯示的透明電極，透明開(kāi)關(guān)面板，太陽(yáng)能電池的透明電板等，估計(jì)在不久也將得到應(yīng)用。

3.導(dǎo)電高分子實(shí)用化的研究方向

導(dǎo)電高分子在能源、光電子器件、電磁屏蔽、乃至生命科學(xué)都有廣泛的應(yīng)用前景。但是，至今未實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電高分子的實(shí)用化。作為材料，離實(shí)際應(yīng)用仍有相當(dāng)大的距離，存在許多有待發(fā)展的方面。導(dǎo)電高分子的研究方向?qū)⒓性谝韵聨讉€(gè)方面：

1）解決導(dǎo)電高聚物的加工性和穩(wěn)定性?，F(xiàn)有的導(dǎo)電高分子聚合物多數(shù)不能同時(shí)滿足高導(dǎo)電性、穩(wěn)定性和易加工性。合成可溶性導(dǎo)電高聚物是實(shí)現(xiàn)可加工性和研究結(jié)構(gòu)與性能的有效途徑。

2）自摻雜或不摻雜導(dǎo)電高分子。摻雜劑不穩(wěn)定或聚合物脫雜往往影響聚合物的導(dǎo)電性。因此合成自摻雜或不摻雜導(dǎo)電高分子可以解決聚合物穩(wěn)定性問(wèn)題。

3）提高導(dǎo)電率。1988年一些學(xué)者已使聚乙炔（PA）拉伸后的電導(dǎo)率達(dá)105S/cm，接近銅和銀的室溫導(dǎo)電率。因此提高導(dǎo)電高分子的電導(dǎo)率將一直是該領(lǐng)域最有吸引力的基礎(chǔ)研究課題之一。

4）在分子水平研究和應(yīng)用導(dǎo)電高聚物。開(kāi)發(fā)新的電子材料和相應(yīng)的元件已引起各國(guó)科技工作者的重視。

如果技術(shù)上能很好地解決導(dǎo)電高分子的加工性并滿足綠色化學(xué)的要求，使其實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電高分子實(shí)用化，必將對(duì)傳統(tǒng)電子材料帶來(lái)一場(chǎng)新的技術(shù)革命。

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第5篇：改變高分子材料的途徑范文

關(guān)鍵詞：大班授課、小班研討；教學(xué)模式；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）18-0207-02

近幾年，大班授課、小班研討這種創(chuàng)新型課堂教學(xué)模式逐漸在我國(guó)高校中被采用，四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院在本科學(xué)生高分子物理課程的教學(xué)中嘗試采用了大班授課、小班研討的教學(xué)模式。有效地激發(fā)了學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性主動(dòng)性，加強(qiáng)了教師與學(xué)生之間的互動(dòng)與交流，加深了學(xué)生頭腦中對(duì)課程一些基本原理、問(wèn)題的理解，有效提高了教學(xué)效果。

一、高分子物理課程中引入“大班授課、小班研討”教學(xué)模式的意義

著名的哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家阿爾弗雷德·諾斯·懷特海曾經(jīng)對(duì)于大學(xué)的意義做過(guò)這樣一番精彩的論述：“大學(xué)是進(jìn)行教育和從事研究的場(chǎng)所。大學(xué)之所以有理由存在，是因?yàn)樗估仙賰纱嗽诟挥谙胂罅Φ膶W(xué)習(xí)中，保持了知識(shí)與生活熱情之間的聯(lián)系”。如果能為書(shū)本上的知識(shí)插上想象的翅膀，年輕人就能激發(fā)無(wú)窮的創(chuàng)造力。這就是我們將“大班授課、小班討論課”模式引入高分子物理課程的初衷，即在課本知識(shí)的基礎(chǔ)上，給學(xué)生廣闊的思考空間，以激發(fā)他們無(wú)窮的想象力和創(chuàng)造力。大班授課以向?qū)W生傳授課程的基本概念、基礎(chǔ)理論為主，小班討論以討論、分析和解決實(shí)際問(wèn)題為主，為學(xué)生答疑解惑。大班授課、小班研討就是將這兩種傳統(tǒng)的教學(xué)模式結(jié)合起來(lái)的課堂教學(xué)方法。在課程教學(xué)過(guò)程中，具體是老師根據(jù)教學(xué)大綱的安排進(jìn)行主體內(nèi)容、知識(shí)與理論的講授；小班研討是將大班的學(xué)生分成討論小組，在教師組織與指導(dǎo)下進(jìn)行的相互討論。這需要教師事先布置討論題目和學(xué)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生要提前準(zhǔn)備，查閱相關(guān)資料，然后對(duì)這些資料進(jìn)行歸納、分析和整理。小班討論時(shí)需要學(xué)生分工合作、充分表達(dá)、善于傾聽(tīng)、學(xué)會(huì)總結(jié)，教師則要抓住適當(dāng)時(shí)機(jī)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)并加以引導(dǎo)。相比于大班授課小班研討課的班級(jí)小、人數(shù)少，所以學(xué)生的參與度高，每個(gè)學(xué)生都能參與，并且必須動(dòng)腦、動(dòng)手、開(kāi)口。小班研討課改變了單一的通過(guò)老師講授獲取知識(shí)的方式，知識(shí)不再是的單向傳遞，而是一種多向交互。小班研討課的內(nèi)容豐富、形式多樣，更能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性主動(dòng)性，學(xué)生在討論前需要做充分的準(zhǔn)備，學(xué)會(huì)收集信息，并做出相應(yīng)的分析和判斷，再綜合運(yùn)用知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。此外，在討論過(guò)程中需要認(rèn)真傾聽(tīng)與表達(dá)，有利于加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，更能激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力?！案叻肿游锢怼睂儆诟叻肿硬牧系葘I(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容繁多、體系龐雜、知識(shí)點(diǎn)多，雖然與高分子材料的實(shí)際性能結(jié)合得較為緊密，但內(nèi)容機(jī)理相對(duì)枯燥，使用形式單一的講授法，學(xué)生理解非常困難，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，更無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心、獨(dú)特的思維方式和豐富的想象力，因此對(duì)于大班授課、小班研討有著內(nèi)在的本質(zhì)性的要求。

二、大班授課、小班研討的在高分子物理課程中的實(shí)施

大班授課沿用了以往傳統(tǒng)的講授法，主要給學(xué)生們系統(tǒng)講授課程的主要內(nèi)容；小班研討則形式多種多樣，針對(duì)一些與課程相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題展開(kāi)討論。在大班授課、小班研討的實(shí)施過(guò)程中，小班研討是這種教學(xué)模式的核心，需要實(shí)實(shí)在在做好討論前的準(zhǔn)備、討論中的組織和討論后的評(píng)價(jià)三個(gè)環(huán)節(jié)的工作。

1.小班討論課前的充分準(zhǔn)備。首先教師在討論前要精選教學(xué)內(nèi)容，只有那些具備多種選擇并與高分子材料實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容，才適合選作學(xué)生的討論題目。此外，還要有一個(gè)范圍相對(duì)廣一些的研討主題供學(xué)生選擇。所以我們?cè)谶x題上著實(shí)下了一番心思，希望既能與高分子物理學(xué)科緊密聯(lián)系又能激發(fā)同學(xué)們的思考，于是我們?cè)诨究茖W(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，設(shè)置了一些情景模擬題，以下是其中一個(gè)思考題：“你是中國(guó)海洋石油總公司（簡(jiǎn)稱中海油）的一名高級(jí)工程師，有一天新聞中傳來(lái)噩耗，你們的渤海灣油田發(fā)生非常嚴(yán)重的漏油事故。給渤海灣水域環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的危害，事件平息后，公司高層決定你們實(shí)驗(yàn)室未來(lái)兩年的研究重點(diǎn)是在完全水環(huán)境下超疏水親油材料的研發(fā)，用于對(duì)水體中油污的清理。今天你將要向公司高層陳述你所設(shè)計(jì)的這種超疏水親油材料。（提示：發(fā)泡材料為佳，質(zhì)量輕，在水中不會(huì)因?yàn)橹亓ψ饔枚鲁粒薄＿@個(gè)思考題的目的是讓同學(xué)設(shè)計(jì)一種超疏水親油材料，結(jié)合上去年中海油的漏油事故，讓學(xué)生對(duì)這個(gè)題目的現(xiàn)實(shí)意義有更深層次的理解。同學(xué)們?cè)诒憩F(xiàn)形式上也有更多的選擇。然后，將學(xué)生進(jìn)行合理分組，由小組組成討論大組，大組人數(shù)控制在20人左右。將討論題目布置給學(xué)生，并使學(xué)生明確教學(xué)目標(biāo)以及自己所要做的事情。學(xué)生在討論課前所要做的準(zhǔn)備就是大量收集與題目相關(guān)的資料和信息，并對(duì)這些材料進(jìn)行歸納整理，準(zhǔn)備進(jìn)行討論。

2.小班討論過(guò)程中教師的組織和學(xué)生的參與。討論過(guò)程中學(xué)生是主體，這就既要求他們積極主動(dòng)地表達(dá)自己的觀點(diǎn)，又要求他們能認(rèn)真仔細(xì)地傾聽(tīng)別人的看法。教師則主要負(fù)責(zé)討論的組織和引導(dǎo)，把握討論進(jìn)展的程度，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，力求使每一位學(xué)生都參與到討論中來(lái)。研討進(jìn)行的過(guò)程中，要將主題發(fā)言、點(diǎn)評(píng)和自由討論相結(jié)合。在討論中我們的具體方法是：先由每個(gè)小組選出一人，關(guān)于討論題目進(jìn)行5分鐘的觀點(diǎn)陳述或說(shuō)明；再進(jìn)入自由提問(wèn)時(shí)間；小組成員（未做陳述者）提出問(wèn)題，也可指定其他任一小組成員（未做陳述者）回答，也可以搶答（但也必須是小組內(nèi)未做陳述者），若小組只有一人，則陳述、提問(wèn)及回答等全部由自己完成；如此循環(huán)，直至每個(gè)小組成員都回答一次問(wèn)題，結(jié)束；最后每小組選出一名成員，針對(duì)剛才的討論進(jìn)行總結(jié)，時(shí)間為2分鐘。學(xué)生在討論課環(huán)節(jié)的成績(jī)占期末成績(jī)的10%，討論課環(huán)節(jié)的成績(jī)包括兩部分：評(píng)委給分加上討論中發(fā)言、提問(wèn)等表現(xiàn)的加分；任課教師、助教、高年級(jí)研究生（友情客串）組成評(píng)委組，評(píng)委給分由每位評(píng)委給分，去掉最高分和最低分后的平均值。討論的形式可以多種多樣，實(shí)驗(yàn)證明學(xué)生們各方面才能都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的預(yù)想，各個(gè)組的內(nèi)容都很豐富、形式也很多樣化，如：小品、相聲、話劇、訪談、歌曲等等。將高分子物理的相關(guān)知識(shí)通過(guò)這些新穎的形式表現(xiàn)出來(lái)，這樣既能使學(xué)生較為準(zhǔn)確的掌握，課堂氛圍又輕松有趣，又能充分調(diào)動(dòng)他們的積極性和主動(dòng)性。通過(guò)小班研討課，同學(xué)們紛紛表示得到了很多收獲。臺(tái)上的同學(xué)表演的精彩紛呈，臺(tái)下的同學(xué)提問(wèn)也非常的熱烈。每個(gè)同學(xué)都加入到了這次活動(dòng)中來(lái)。最后經(jīng)過(guò)評(píng)委現(xiàn)場(chǎng)打分決出了“最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)”、“最佳全能獎(jiǎng)”、“最佳辯手”的獎(jiǎng)項(xiàng)，并給獲獎(jiǎng)的團(tuán)隊(duì)頒發(fā)了獎(jiǎng)品。

3.小班討論課后的總結(jié)與展望。同學(xué)們對(duì)“小班討論”課給予了很高的評(píng)價(jià)，總結(jié)之后可以用“新穎、有趣、豐富”三個(gè)詞來(lái)形容?！靶路f”是指選題的創(chuàng)新性，援引一位同學(xué)的話：“我從未上過(guò)如此有趣的課程，原以為高分子物理都是嚴(yán)肅而枯燥的，沒(méi)想到和生活如此貼近，我們學(xué)習(xí)更有勁兒了！希望這種形式的課程能夠多一些。”“有趣”體現(xiàn)在表現(xiàn)形式的多樣性。每個(gè)青年人都是一個(gè)有待開(kāi)發(fā)的小宇宙，在這次討論課中，作為老師也有很多收獲，我們看到了每個(gè)學(xué)生身上的潛力，更堅(jiān)定了我們作為一名教師的使命感和光榮感。小班討論課同學(xué)們呈現(xiàn)的知識(shí)用“豐富”來(lái)形容一點(diǎn)也不為過(guò)。同學(xué)們?cè)谫Y料的收集和查找上也花費(fèi)了一番功夫，調(diào)動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)、紙質(zhì)圖書(shū)、四川大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)等一切資源。經(jīng)過(guò)討論課，無(wú)論是老師還是學(xué)生都覺(jué)得獲益匪淺。小班討論課結(jié)束后，根據(jù)收集的學(xué)生的反饋，結(jié)果表明我們?cè)凇案叻肿游锢怼闭n程的教學(xué)中采用的“大班授課、小班研討”的教學(xué)模式達(dá)到預(yù)期的目的，現(xiàn)有的討論題目在近幾年仍適合在其它班級(jí)繼續(xù)討論。今后教學(xué)中的應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)“小班討論”，一方面拓寬討論內(nèi)容，另一方面在討論形式上引入辯論等形式。這正是小班討論式教學(xué)法與大班講授法的區(qū)別之處，在成績(jī)的評(píng)定時(shí)側(cè)重的是學(xué)生在討論過(guò)程中的表現(xiàn)，而非討論的結(jié)果；這就要求在評(píng)價(jià)討論結(jié)果的同時(shí)，對(duì)學(xué)生在整個(gè)討論過(guò)程中的態(tài)度、思維過(guò)程、行為細(xì)節(jié)等進(jìn)行相應(yīng)的記錄與評(píng)價(jià)，所以如何更科學(xué)合理地評(píng)定小班討論中學(xué)生的成績(jī)是值得今后商榷的問(wèn)題。

大學(xué)是培育人才的最高殿堂，而大學(xué)教育的成功并不僅僅由考試成績(jī)的優(yōu)劣來(lái)衡量。跳脫出讓學(xué)生在課堂上“吃大鍋飯”的教學(xué)模式而重視每一個(gè)學(xué)生的個(gè)體關(guān)懷是助力學(xué)生走向成功的重要途徑。激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力并給與他們更廣闊的舞臺(tái)是這次高分子物理“小班討論課”的核心價(jià)值所在。而我們也在教學(xué)改革的道路上成功的邁出了第一步。

參考文獻(xiàn)：

[1]張志明，徐天鳳，李婷婷.高高分子教學(xué)中開(kāi)設(shè)小班研討課的意義探討[J].廣東化工，2012，40（13）：197-203.

第6篇：改變高分子材料的途徑范文

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關(guān)鍵詞：納米材料生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

1應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中的納米材料的主要類型及其特性

1.1納米碳材料

納米碳材料主要包括碳納米管、氣相生長(zhǎng)碳纖維也稱為納米碳纖維、類金剛石碳等。

碳納米管有獨(dú)特的孔狀結(jié)構(gòu)［1］，利用這一結(jié)構(gòu)特性，將藥物儲(chǔ)存在碳納米管中并通過(guò)一定的機(jī)制激發(fā)藥物的釋放，使可控藥物變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。此外，碳納米管還可用于復(fù)合材料的增強(qiáng)劑、電子探針（如觀察蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的AFM探針等）或顯示針尖和場(chǎng)發(fā)射。納米碳纖維通常是以過(guò)渡金屬Fe、Co、Ni及其合金為催化劑，以低碳烴類化合物為碳源，氫氣為載體，在873K～1473K的溫度下生成，具有超常特性和良好的生物相溶性，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用前景。類金剛石碳（簡(jiǎn)稱DLC）是一種具有大量金剛石結(jié)構(gòu)C—C鍵的碳?xì)渚酆衔?，可以通過(guò)等離子體或離子束技術(shù)沉積在物體的表面形成納米結(jié)構(gòu)的薄膜，具有優(yōu)秀的生物相溶性，尤其是血液相溶性。資料報(bào)道，與其他材料相比，類金剛石碳表面對(duì)纖維蛋白原的吸附程度降低，對(duì)白蛋白的吸附增強(qiáng)，血管內(nèi)膜增生減少，因而類金剛石碳薄膜在心血管臨床醫(yī)學(xué)方面有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1.2納米高分子材料

納米高分子材料，也稱高分子納米微粒或高分子超微粒，粒徑尺度在1nm～1000nm范圍。這種粒子具有膠體性、穩(wěn)定性和優(yōu)異的吸附性能，可用于藥物、基因傳遞和藥物控釋載體，以及免疫分析、介入性診療等方面。

1.3納米復(fù)合材料

目前，研究和開(kāi)發(fā)無(wú)機(jī)—無(wú)機(jī)、有機(jī)—無(wú)機(jī)、有機(jī)—有機(jī)及生物活性—非生物活性的納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是獲得性能優(yōu)異的新一代功能復(fù)合材料的新途徑，并逐步向智能化方向發(fā)展，在光、熱、磁、力、聲［2］等方面具有奇異的特性，因而在組織修復(fù)和移植等許多方面具有廣闊的應(yīng)用前景。國(guó)外已制備出納米ZrO2增韌的氧化鋁復(fù)合材料，用這種材料制成的人工髖骨和膝蓋植入物的壽命可達(dá)30年之久［3］。研究表明，納米羥基磷灰石膠原材料也是一種構(gòu)建組織工程骨較好的支架材料［4］。此外，納米羥基磷灰石粒子制成納米抗癌藥，還可殺死癌細(xì)胞，有效抑制腫瘤生長(zhǎng)，而對(duì)正常細(xì)胞組織絲毫無(wú)損，這一研究成果引起國(guó)際的關(guān)注。北京醫(yī)科大學(xué)等權(quán)威機(jī)構(gòu)通過(guò)生物學(xué)試驗(yàn)證明，這種粒子可殺死人的肺癌、肝癌、食道癌等多種腫瘤細(xì)胞。

此外，在臨床醫(yī)學(xué)中，具有較高應(yīng)用價(jià)值的還有納米陶瓷材料，微乳液等等。

2納米材料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的前景

2.1用納米材料進(jìn)行細(xì)胞分離

利用納米復(fù)合體性能穩(wěn)定，一般不與膠體溶液和生物溶液反應(yīng)的特性進(jìn)行細(xì)胞分離在醫(yī)療臨床診斷上有廣闊的應(yīng)用前景。20世紀(jì)80年代后，人們便將納米SiO2包覆粒子均勻分散到含有多種細(xì)胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液中，使所需要的細(xì)胞很快分離出來(lái)。目前，生物芯片材料已成功運(yùn)用于單細(xì)胞分離、基因突變分析、基因擴(kuò)增與免疫分析（如在癌癥等臨床診斷中作為細(xì)胞內(nèi)部信號(hào)的傳感器［5］）。倫敦的兒科醫(yī)院、挪威工科大學(xué)和美國(guó)噴氣推進(jìn)研究所利用納米磁性粒子成功地進(jìn)行了人體骨骼液中癌細(xì)胞的分離來(lái)治療病患者［6］。美國(guó)科學(xué)家正在研究用這種技術(shù)在腫瘤早期的血液中檢查癌細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)癌癥的早期診斷和治療。

2.2用納米材料進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)部染色

比利時(shí)的DeMey博士等人利用乙醚的黃磷飽和溶液、抗壞血酸或檸檬酸鈉把金從氯化金酸（HAuCl4）水溶液中還原出來(lái)形成金納米粒子，（粒徑的尺寸范圍是3nm～40nm），將金納米粒子與預(yù)先精制的抗體或單克隆抗體混合，利用不同抗體對(duì)細(xì)胞和骨骼內(nèi)組織的敏感程度和親和力的差異，選擇抗體種類，制成多種金納米粒子—抗體復(fù)合物。借助復(fù)合粒子分別與細(xì)胞內(nèi)各種器官和骨骼系統(tǒng)結(jié)合而形成的復(fù)合物，在白光或單色光照射下呈現(xiàn)某種特征顏色（如10nm的金粒子在光學(xué)顯微鏡下呈紅色），從而給各種組織“貼上”了不同顏色的標(biāo)簽，為提高細(xì)胞內(nèi)組織分辨率提供了各種急需的染色技術(shù)。

2.3納米材料在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

2.3.1納米粒子用作藥物載體

一般來(lái)說(shuō)，血液中紅血球的大小為6000nm～9000nm，一般細(xì)菌的長(zhǎng)度為2000nm～3000nm［7］，引起人體發(fā)病的病毒尺寸為80nm～100nm，而納米包覆體尺寸約30nm［8］，細(xì)胞尺寸更大，因而可利用納米微粒制成特殊藥物載體或新型抗體進(jìn)行局部的定向治療等。專利和文獻(xiàn)資料的統(tǒng)計(jì)分析表明，作為藥物載體的材料主要有金屬納米顆粒、無(wú)機(jī)非金屬納米顆粒、生物降解性高分子納米顆粒和生物活性納米顆粒。

磁性納米顆粒作為藥物載體，在外磁場(chǎng)的引導(dǎo)下集中于病患部位，進(jìn)行定位病變治療，利于提高藥效，減少副作用。如采用金納米顆粒制成金溶液，接上抗原或抗體，就能進(jìn)行免疫學(xué)的間接凝聚實(shí)驗(yàn)，用于快速診斷［9］。生物降解性高分子納米材料作為藥物載體還可以植入到人體的某些特定組織部位，如子宮、陰道、口（頰、舌、齒）、上下呼吸道（鼻、肺）、以及眼、耳等［10］。這種給藥方式避免了藥物直接被消化系統(tǒng)和肝臟分解而代謝掉，并防止藥物對(duì)全身的作用。如美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家已研制成以用生物降解性聚乳酸（PLA）制的微芯片為基礎(chǔ)，能長(zhǎng)時(shí)間配選精確劑量藥物的藥物投送系統(tǒng)，并已被批準(zhǔn)用于人體。近年來(lái)生物可降解性高分子納米粒子（NPs）在基因治療中的DNA載體以及半衰期較短的大分子藥物如蛋白質(zhì)、多肽、基因等活性物質(zhì)的口服釋放載體方面具有廣闊的應(yīng)用前景。藥物納米載體技術(shù)將給惡性腫瘤、糖尿病和老年癡呆癥的治療帶來(lái)變革。

2.3.2納米抗菌藥及創(chuàng)傷敷料

Ag+可使細(xì)胞膜上蛋白失去活性從而殺死細(xì)菌，添加納米銀粒子制成的醫(yī)用敷料對(duì)諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠濃桿菌等臨床常見(jiàn)的40余種外科感染細(xì)菌有較好抑制作用。

2.3.3智能—靶向藥物

在超臨界高壓下細(xì)胞會(huì)“變軟”，而納米生化材料微小易滲透，使醫(yī)藥家能改變細(xì)胞基因，因而納米生化材料最有前景的應(yīng)用是基因藥物的開(kāi)發(fā)。德國(guó)柏林醫(yī)療中心將鐵氧體納米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入腫瘤部位，使癌細(xì)胞部位完全被磁場(chǎng)封閉，通電加熱時(shí)溫度達(dá)到47℃，慢慢殺死癌細(xì)胞。這種方法已在老鼠身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中獲得了初步成功［11］。美國(guó)密歇根大學(xué)正在研制一種僅20nm的微型智能炸彈，能夠通過(guò)識(shí)別癌細(xì)胞化學(xué)特征攻擊癌細(xì)胞，甚至可鉆入單個(gè)細(xì)胞內(nèi)將它炸毀。

2.4納米材料用于介入性診療

日本科學(xué)家利用納米材料，開(kāi)發(fā)出一種可測(cè)人或動(dòng)物體內(nèi)物質(zhì)的新技術(shù)?？蒲腥藛T使用的是一種納米級(jí)微粒子，它可以同人或動(dòng)物體內(nèi)的物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生光，研究人員用深入血管的光導(dǎo)纖維來(lái)檢測(cè)反應(yīng)所產(chǎn)生的光，經(jīng)光譜分析就可以了解是何種物質(zhì)及其特性和狀態(tài)，初步實(shí)驗(yàn)已成功地檢測(cè)出放進(jìn)溶液中的神經(jīng)傳達(dá)物質(zhì)乙酰膽堿。利用這一技術(shù)可以辨別身體內(nèi)物質(zhì)的特性，可以用來(lái)檢測(cè)神經(jīng)傳遞信號(hào)物質(zhì)和測(cè)量人體內(nèi)的血糖值及表示身體疲勞程度的乳酸值，并有助于糖尿病的診斷和治療。

2.5納米材料在人體組織方面的應(yīng)用

納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，除上面所述內(nèi)容外還有如基因治療、細(xì)胞移植、人造皮膚和血管以及實(shí)現(xiàn)人工移植動(dòng)物器官的可能。

目前，首次提出納米醫(yī)學(xué)的科學(xué)家之一詹姆斯貝克和他的同事已研制出一種樹(shù)形分子的多聚物作為DNA導(dǎo)入細(xì)胞的有效載體，在大鼠實(shí)驗(yàn)中已取得初步成效，為基因治療提供了一種更微觀的新思路。

納米生物學(xué)的設(shè)想，是在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機(jī)器人，也稱納米機(jī)器人。納米機(jī)器人是納米生物學(xué)中最具有誘惑力的內(nèi)容，第一代納米機(jī)器人是生物系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體，這種納米機(jī)器人可注入人體血管內(nèi)，進(jìn)行健康檢查和疾病治療（疏通腦血管中的血栓，清除心臟脂肪沉積物，吞噬病菌，殺死癌細(xì)胞，監(jiān)視體內(nèi)的病變等）［12］；還可以用來(lái)進(jìn)行人體器官的修復(fù)工作，比如作整容手術(shù)、從基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安裝在基因中，使機(jī)體正常運(yùn)行或使引起癌癥的DNA突變發(fā)生逆轉(zhuǎn)從而延長(zhǎng)人的壽命。將由硅晶片制成的存儲(chǔ)器（ROM）微型設(shè)備植入大腦中，與神經(jīng)通路相連，可用以治療帕金森氏癥或其他神經(jīng)性疾病。第二代納米機(jī)器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，可以用其吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。第三代納米機(jī)器人將包含有納米計(jì)算機(jī)，是一種可以進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的裝置。這種納米機(jī)器人一旦問(wèn)世將徹底改變?nèi)祟惖膭趧?dòng)和生活方式。

第7篇：改變高分子材料的途徑范文

國(guó)際生物降解聚合物學(xué)術(shù)討論會(huì)(InternationalSymposiumonBIOdegradablepoly-Iner:)于1995年n月14一15日在日本東京舉行，主要討論生物降解聚合物的設(shè)計(jì)、合成、性質(zhì)及其應(yīng)用。與會(huì)者150余人。會(huì)議收集論文近70篇，有20位世界著名專家、學(xué)者作了特遨報(bào)告.會(huì)議分PHA(生物聚酷)生產(chǎn)的生物學(xué)及生物技術(shù)、PHA的合成與生物降解、分子設(shè)計(jì)與生物降解等專題進(jìn)行討論。徽生物合成的聚合物，一般稱為生物聚合物(Bi叩olymer)，具有可完全生物降解的特征。在廢棄的合成高分子材料產(chǎn)品對(duì)環(huán)境造成日益嚴(yán)重污染的今天，開(kāi)發(fā)出與通用高分子材料性能相似，且又可完全生物降解的生物聚合物已成為高分子材料科學(xué)與工程，以及生物工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。本文主要介紹采用生物技術(shù)進(jìn)行生物聚合物研究的最新進(jìn)展。

1生物梁合物的主要種類與結(jié)構(gòu)

生物體內(nèi)合成的大分子物質(zhì)，均可稱為生物聚合物，如蛋白質(zhì)、核酸、淀粉等。這里所說(shuō)的生物聚合物，是指由徽生物合成的聚醋，它是不同于蛋白質(zhì)、核酸、淀粉的一類新的天然高分子物質(zhì)?；丈锖铣傻木鄞?，因既具有生物可降解性，又具有通用高分子材料的可加工性而受到人們的關(guān)注。這種由徽生物合成的聚醋，統(tǒng)稱為聚經(jīng)墓鏈烷酸醋(氏lyhydroxyalkanoate，簡(jiǎn)稱PHA)，許多細(xì)菌都能在體內(nèi)合成和積累PHA.在細(xì)菌細(xì)胞缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，將水解PHA以攝取養(yǎng)料.現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)百余種細(xì)菌具有合成和積累PHA的功能，并已從20多種細(xì)菌中克隆出了PHA合成醉的結(jié)構(gòu)基因。最近又發(fā)現(xiàn)合成與積累PHA的細(xì)菌可分為兩組，一組以八女口左矛陰es翻tr’功hus為代表，主要合成C:~CS單體單元的短鏈PHA;另一組以尸，-己動(dòng)”洲a，。醞卯俐二，為代表，可合成具有C‘~cl‘的中等鏈長(zhǎng)的PHA單元。PHA實(shí)際上包括一系列的聚酷，最常見(jiàn)的聚醋與它們的結(jié)構(gòu)如下:甲墓側(cè)鏈聚經(jīng)墓T酸醋[Poly(卜hydroxybutyrate)，pHB〕（圖略）這種結(jié)構(gòu)特征有利于A在環(huán)境中的降解證明，PHA能被環(huán)境中廣泛存在的某些細(xì)菌所降解.這些細(xì)菌可分泌出PHA的解菜I或水解醉。

2PHA的生物合成

在限載而碳像充足的條件下，許多好暇或厭氧菌都可合成和積爪亞徽米大小、由PHA（圖略）一般情況下，PHB在細(xì)胞中積爪約為細(xì)胞干t的0%一30%，在限載情況下，一些A-:璐必“‘盯和月以‘a(chǎn)ligen毋s菌株可積爪自身干!90%的PHB.對(duì)PH舊的生物合成過(guò)程的研究表明，Pl王B的“建筑塊”是乙隴一輔醉A，并以圖5和圖6的途徑進(jìn)行合成。合成的PH衛(wèi)分子t的大小取決于細(xì)曹的種類，也與分離方法有關(guān).若分離方法沮和，如用溶荊萃取，或直接分離出天然的PHB東粒，則可獲得高分子t的PHB，分子t可從10萬(wàn)至上百萬(wàn)，甚至更高.研究還表明，在一個(gè)PHB碩位中，往往包含，幾千個(gè)PHB分子，并發(fā)現(xiàn)在可合成PHB細(xì)，的一個(gè)細(xì)胞內(nèi)，至少有1800。個(gè)PHB聚合醉分子，而且在PHB的積累過(guò)程中始終保持著這一數(shù)量在限氮、限磷培養(yǎng)基中加入有萄精和丙酸，A女口左g翻esotroPhu，菌可合成和積累PH-BV.PHBV中的HB對(duì)HV的單體比可用有萄糖對(duì)丙酸的比率加以調(diào)節(jié)，而PHBV的機(jī)械性能和熱塑性直接依賴于聚醋中HB和HV的比例。

3生物技術(shù)

在PHA合成中的應(yīng)用生物聚合物將成為下世紀(jì)重要的工業(yè)材料，PHA的大規(guī)模生產(chǎn)就成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而迫切需要解決的首要間題。為了提高細(xì)菌對(duì)PHA的合成能力，80年代后期，科學(xué)界已逐漸開(kāi)始采用徽生物技術(shù)，用基因工程的方法解決這一問(wèn)題，其過(guò)程（圖略）由PHB的生物合成過(guò)程可知，該過(guò)程涉及到3種醉:卜酮硫解醉，乙酞乙酞一輔醉A，PHB合成酶。這3種酶是使合成PHB得以實(shí)現(xiàn)的生物催化劑。即是說(shuō)，在合成PHB細(xì)菌的染色體DNA上存在著對(duì)應(yīng)于這3種醉的基因。日本的T.Yamane等人已從尸ara~，d活月泣七嘆方“n:菌中克隆出這3種基因，分別表示為PhbA，PhbB和Ph掃C，并分析了這3種基因的核昔酸順序，確定了3種墓因所編碼的醉的氛墓酸組成及分子（圖略）對(duì)醉結(jié)構(gòu)的分析表明，來(lái)像于尸a、~。J胡it八fiea。中的戶陰硫解陣與乙曦乙跳一輔醉A與來(lái)自其他菌種的這兩種醉有，較高的氮基破同像性，同探性分別為“.7%與74.0%.對(duì)PhbA和phbB基因的結(jié)構(gòu)及表達(dá)研究表明，在重組的大腸桿菌中滬劫峨和州幼B墓因能同時(shí)被轉(zhuǎn)錄，而且只能在PhbA墓因的上游檢側(cè)到啟動(dòng)子活性，因而斷定這兩個(gè)墓因形成了一個(gè)操縱子.phbC基因則與戶肋A和PhbB墓因操縱子間隔10kb的核昔破.戶艦(墓因的開(kāi)放閱讀框架前是一段啟動(dòng)子序列和一核搶體結(jié)合位點(diǎn)，開(kāi)放閱讀框架之后是轉(zhuǎn)錄終止子。對(duì)PhbC墓因表達(dá)的研究，是將啟動(dòng)子、Ph掃C開(kāi)放閱讀框架和終止子的整個(gè)系統(tǒng)擂人一高拷貝、且具有廣泛宿主菌適應(yīng)性的載體，再導(dǎo)進(jìn)尸，J翻.戊命。。，，結(jié)果使，體內(nèi)積早的PHAt有較大幅度獷提高.如以正一戊醉為原料，積早的PHA的t是原始出發(fā)菌的2.4倍。在基因工程中，提高外撅墓因表達(dá)水平的方法很多，較常用的是選排強(qiáng)的啟動(dòng)子，提商羞因的轉(zhuǎn)錄水平，從而提高墓因表達(dá)產(chǎn)物的產(chǎn)t。日本N.Toyoda等人為了提高PHB合成相關(guān)基因在光自養(yǎng)型菌種偽“”砧叫州a中的表達(dá)水平，提高PHB的產(chǎn)t，首先用啟動(dòng)子探針型穿梭質(zhì)粒從光自養(yǎng)型細(xì)菌勿.echococcoPcc7942中克隆出了強(qiáng)啟動(dòng)子，用該強(qiáng)啟動(dòng)子與戶肋A，PhbB和Ph掃C，以及合適的克隆載體進(jìn)行了體外，組，再將盆組體導(dǎo)入偽口，砧配才叮匆，構(gòu)建了墓因工程菌，希望戶劫叭，Ph五B和Ph夕C墓因能在其中高拷貝表達(dá)，產(chǎn)生更多的PHB合成醉，合成出更多的P婦舊.日本K.Kataoka等則致力于尋找可高拷貝復(fù)制的質(zhì)粒，他們從足阿“爪拍昭“:sP.MA4篩選出pMA4質(zhì)粒，采用電沖擊法將pMA4導(dǎo)入匆”ech~，sP.MA19藺株，發(fā)現(xiàn)pMA4在.勺月echococc“:sP.MA19中的拷貝數(shù)達(dá)300以上.若以這種高拷貝質(zhì)位做毅體，嵌人與PHB合成相關(guān)的3種墓因，再克隆進(jìn)入MA19菌株，就可能使PHB的產(chǎn)t有較大幅度的提高。奧地利維也納大學(xué)的科學(xué)家們?cè)谝攒跻蚬こ讨凶畛Ｒ?jiàn)的大腸桿菌為宿主，，組建能合成PHB的基因工程菌的同時(shí)，在重組體中還引人了曦菌體的熱教溶解簽因，使細(xì)菌易裂解而自動(dòng)釋放出PHB，大大簡(jiǎn)化了提取時(shí)所要求的苛刻條件和過(guò)程.也降低了成本。

4PHB解二研究

在對(duì)Pl犯合成醉進(jìn)行研究的同時(shí)，對(duì)PHB解瑯醉和水解醉也進(jìn)行了研究.日本T.Tan業(yè)等人從湖水中篩選出對(duì)PHB有解獲作用的菌株，從該菌中分離出PHB解聚酶。醉的分子量約為50000，最適作用pH為9.0，溫度37℃，可將PHB分解成3一經(jīng)基丁酸的單體或二聚體。然后又以粘性質(zhì)粒pWE15為載體，以大腸桿菌為宿主菌，從c.acid例Ora二:YM1609中克隆出PHB解聚酶基因。該塞因約由2.9kb核昔酸組成。由轉(zhuǎn)化菌中獲得的PHB解聚酶與出發(fā)菌c.acid門oransYM16o生的PHB解聚醉在分子量、醉比活性和底物專一性上都十分相似。日本的M.Nojiri和K.Kasuya等分別采用基因工程技術(shù)，對(duì)來(lái)自Alcalig翻esfaecalisTl中的PHB解聚酶基因進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，PHB解聚酶基因編碼著488個(gè)氨基酸，其中包含著一段由27個(gè)氮基酸殘墓組成的信號(hào)肚.酶結(jié)構(gòu)上存在著兩個(gè)功能區(qū)，一個(gè)是起催化作用的區(qū)域;另一個(gè)是與底物相結(jié)合的區(qū)域。通過(guò)定位突變，確定了酶的活性中心為位于膚鏈上的第139位的絲氮酸。另外，由第51位和95位半膚氨酸構(gòu)成的雙硫鍵在維持酶的生物活性所具有的構(gòu)象中起重要作用.PHB水解酶在PHB的生物降解中同樣具有重要的作用。日本K.Zhang等已從尸。-己俐，a:sp.Al中同時(shí)分離出PHB解聚酶與水解酶。水解酶能將PHB水解成D(一)一3一經(jīng)基丁酸醋的低聚物。該酶的分子量為72000，作用pH為7.0~8.5.克隆該酶基因并做基因結(jié)構(gòu)分析后發(fā)現(xiàn)，該酶基因的開(kāi)放閱讀框架由2112個(gè)核昔酸組成。M.Shiraki等則從Alcali-gene，faecalisTl中分離出與從尸seudomonassP.Al中發(fā)現(xiàn)的相同功能的PHB水解酶基因，基因長(zhǎng)3kb，位于PHB解聚酶基因的下游，酶的分子量為70000.

5PHA共聚醋的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與生物降解性的關(guān)系

PHB是可生物降解的生物聚合物，但其生物降解仍受許多因素的影響。無(wú)論是采用PHB解聚酶，還是在天然降解環(huán)境，如活性污泥、堆肥、土壤中的降解均表明，其固體形態(tài)對(duì)這種可部分結(jié)晶的生物聚醋的降解影響很大。意大利的M.Scandola在研究PHB與其他材料共混后的生物降解性時(shí)發(fā)現(xiàn)，選用不同的高聚物組分與PHB共混，可形成一系列具有不同相態(tài)的共混體，即從完全相容到完全不相容。由于PHB的結(jié)晶度很高，以PHB為主的共混體系不僅在兩組分不相容時(shí)含有PHB的晶相，而且當(dāng)兩組分在融體狀態(tài)下完全相容，且共混體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于室溫的情況下，仍含有晶相。因此，在大多數(shù)情況下，以PHB為主的共混體，是一多相體系。這種共混體在PHB解聚酶的作用下或是在降解環(huán)境中，會(huì)發(fā)生如下現(xiàn)象:①對(duì)于不相容體系，PHB相的生物降解取決于PHB對(duì)酶的可接近性，PHB的暴礴表面及PHB區(qū)域的連通程度是生物降解的控制性步驟。由于共混體的相組成和共混條件強(qiáng)烈影響相分布，因而對(duì)生物降解的程度與速度也有控制作用.②對(duì)于相容體系，因?yàn)镻HB與其他共混組分形成混合的無(wú)定形相(常與結(jié)晶PHB共存)，共混體的物理狀態(tài)—無(wú)論是橡膠態(tài)還是玻璃態(tài)，都對(duì)共混體的生物降解起關(guān)鍵作用。只有當(dāng)混合的無(wú)定形相是橡膠態(tài)時(shí)，才能觀察到解聚現(xiàn)象，說(shuō)明了PHB鏈段的活動(dòng)性是酶作用的必要條件?；丈锖铣晒簿劭酨(3HB一co一4HB)的生物降解與共聚物中的3HB與4HB有關(guān)。P(3HB~c。一4HB)的結(jié)構(gòu)式是:（式略）日本J.sait。等人的研究表明，P(3HB一co一4HB)在活性污泥和海水中的生物降解性都很好.共聚醋3HB與4HB的比例不同，生物降解的程度也不同。P(3HB一co一93mol寫4HB)的生物降解性最好，低結(jié)晶度的P(3HB一eo一14mol蠔4HB)與P(3HB一eo一41mol%4HB在25℃的活性污泥或海水中發(fā)生生物降解播要4周。在用PHB解聚醉進(jìn)行降解研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，P(3HB)的酶降解受制于薄膜的結(jié)晶度，P(3HB一co一4HB)薄膜的受破壞程度隨粉其中4HB組分的增加而增大。美國(guó)M.M.Satowski等在用顯徽觀察、廣角與小角X衍射、中子散射等方法研究PHA的形態(tài)與醉降解的關(guān)系時(shí)也指出，PHA的降解與其晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，而PHA的晶體結(jié)構(gòu)又受到共混與熱處理的影響。因而應(yīng)定t確定PHA的晶體結(jié)構(gòu)，以控制降解速率。日本的H.Mitom。等還通過(guò)，0Co下射線預(yù)輻照，在PHB和P(H冬HV)上引發(fā)接枝甲墓丙烯酸甲醋、2一經(jīng)乙基丙烯酸甲醋和丙烯酸。結(jié)果是:在PHB與P(HBHV)上輻照引發(fā)接枝甲基丙烯酸甲醋，會(huì)抑制其生物降解，接枝2一輕乙墓丙烯酸甲醋，會(huì)促進(jìn)生物降解.由于PHB與丙烯酸接枝后親水性大大提高，因而生物降解性比接枝2一經(jīng)乙墓丙烯酸甲醋的生物降解性還好.研究還表明，輻照引發(fā)接枝主要集中在PHB及P(HB一HV)的無(wú)定形區(qū)，生物降解也主要發(fā)生在無(wú)定形區(qū)。

第8篇：改變高分子材料的途徑范文

關(guān)鍵詞：地質(zhì)工程；土質(zhì)邊坡；高分子穩(wěn)定劑；加固機(jī)理；生態(tài)護(hù)坡；強(qiáng)度；抗沖刷性

中圖分類號(hào)：P642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： The polymer soil stabilizer was used to protect the soil slope surface ecologically. The strength， anti-erosion and vegetation growth of soil modified with polymer soil stabilizer were evaluated in the laboratory. The ecological slope protection mechanism was analyzed by the test results and microscopic scanning. Engineering example application was carried out to prove the ecological slope protection effect. The results show that the strength and anti-erosion of soil are improved by polymer soil stabilizer， and the vegetation growth is promoted； the ecological slope protection mechanism of polymer soil stabilizer is that a mesh membrane structure of soil particle on slope surface is formed by the wrapping of polymer soil stabilizer， to improve the strength and anti-erosion of soil and provide a well growth environment， so as to achieve the effect of the ecological slope protection； the feasibility of ecological slope protection with polymer soil stabilizer is verified by engineering example， therefore， this method can be considered as an effective solution for the soil slope surface treatment.

Key words： geological engineering； soil slope； polymer soil stabilizer； reinforcement mechanism； ecological slope protection； strength； anti-erosion

0 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類工程活動(dòng)對(duì)地表作用日益加劇。在開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的大量施工過(guò)程中，由于開(kāi)挖造成原有的生態(tài)體系失衡，原生植被遭到嚴(yán)重?fù)p壞，形成許多的土質(zhì)邊坡[1-3]。這些邊坡土壤土質(zhì)松散、含水量降低、易風(fēng)化，容易造成坡面侵蝕、水土流失、坡體坍塌、河流阻塞、滑坡、水污染等災(zāi)害[4-11]，從而危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全及農(nóng)田水利等基礎(chǔ)設(shè)施安全[12-13]。目前，常用的防治措施主要有漿砌片石護(hù)坡、換土、濕度控制、土工織物加固、擋土墻、土釘、抗滑樁等[14-17]。這些工程措施在一定條件下可有效解決土質(zhì)坡面的穩(wěn)定性，但在許多情況下還存在問(wèn)題，如未從根本上解決土體的工程性質(zhì)，不能滿足生態(tài)綠化要求，工程造價(jià)高等。因此，探索一種既能有效防止土質(zhì)坡面水土流失又能結(jié)合坡面生態(tài)環(huán)境建設(shè)，既能提高土體工程性質(zhì)又能降低坡面治理成本的土質(zhì)坡面生態(tài)防護(hù)技術(shù)是一項(xiàng)緊迫任務(wù)。

20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著人類環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，高分子穩(wěn)定劑（也稱為高分子固化劑）作為一種新型環(huán)保的土體加固材料，在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始蓬勃發(fā)展。高分子穩(wěn)定劑利用聚合物交聯(lián)形成立體結(jié)構(gòu)包裹和膠結(jié)土粒，并利用表面活性劑改變土粒表面親水性質(zhì)，改變土體本身的性質(zhì)，同時(shí)具有摻入量較少、運(yùn)輸方便、施工簡(jiǎn)單、固化效果穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。高分子穩(wěn)定劑廣受國(guó)際學(xué)者的關(guān)注，并取得了一批重要的成果。Bae等研究了水溶性聚丙烯酰胺在黏性土工程特性改良中的應(yīng)用[18-20]；Iyengar等報(bào)道了高分子聚合物穩(wěn)定路基土效果顯著[21]；Ates介紹了水性聚合物可顯著改善砂性土的抗液化性能和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度[22]；Liu等從2008年開(kāi)始對(duì)高分子穩(wěn)定劑進(jìn)行自主研發(fā)，對(duì)其性能進(jìn)行了室內(nèi)研究，取得了一系列創(chuàng)新性成果[23-26]。

本文針對(duì)土質(zhì)邊坡坡面穩(wěn)定性問(wèn)題，從土體改性機(jī)理出發(fā)，采用課題組自主研制的高分子穩(wěn)定劑對(duì)土質(zhì)坡面進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡，結(jié)合室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)詳細(xì)介紹了高分子穩(wěn)定劑坡面加固機(jī)理，驗(yàn)證了該方法在土質(zhì)邊坡坡面加固中的有效性，為土質(zhì)邊坡坡面治理提供一條有效的解決途徑。

1 高分子穩(wěn)定劑概況

高分子穩(wěn)定劑是一種高聚物類土體穩(wěn)定劑。高分子穩(wěn)定劑利用聚合物交聯(lián)形成立體結(jié)構(gòu)包裹和膠結(jié)土粒，或者利用表面活性劑改變土顆粒表面的親水性質(zhì)，從而提高土體的強(qiáng)度、水穩(wěn)定性和抗沖刷性等性能。

本試驗(yàn)所選取的高分子穩(wěn)定劑為自主研制的聚醋酸乙烯酯型穩(wěn)定劑（簡(jiǎn)稱PAS）。PAS系列高分子穩(wěn)定劑為乳白色液體，通過(guò)乳液聚合而成，黏稠狀，質(zhì)地細(xì)膩，無(wú)可見(jiàn)顆粒物，是一種可與水以任意比例互溶的有機(jī)高分子穩(wěn)定材料。該穩(wěn)定劑是一類近中性、高固含量、低黏度的有機(jī)高分子材料，在自然干燥條件下，具有良好的成膜性，并且具有較好的穩(wěn)定性能，在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸及使用過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)品變質(zhì)失效現(xiàn)象。本文所用的高分子穩(wěn)定劑pH值為6～7，固含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）為41%，黏度為920 mPa?s，吸水率為34%，凝膠率為1.48%。該穩(wěn)定劑對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，自然環(huán)境下降解時(shí)間一般為2～3年，但根據(jù)固化劑中的添加劑可以調(diào)節(jié)在自然環(huán)境下的降解時(shí)間。

2 試驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、結(jié)果與分析

為了深入了解高分子穩(wěn)定劑改良效果和改性機(jī)理，對(duì)其改性土強(qiáng)度、抗沖刷性和植被生長(zhǎng)等進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)。室內(nèi)試驗(yàn)所用的土樣均取自江蘇省南京市浦口區(qū)的下蜀土，其液限為53.6%，塑性指數(shù)為19.7，相對(duì)密度為2.72，最佳含水率（質(zhì)量比，下同）為15.6%，最大干密度為1.74 g?cm-3。

2.1 強(qiáng)度試驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過(guò)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn)，測(cè)出不同高分子穩(wěn)定劑含量的改性土試樣強(qiáng)度，并計(jì)算內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角變化。

2.1.2 試驗(yàn)內(nèi)容

首先，將從現(xiàn)場(chǎng)取來(lái)的土樣在自然狀態(tài)下風(fēng)干，破碎并過(guò)2 mm標(biāo)準(zhǔn)篩。試樣制備前將高分子穩(wěn)定劑稀釋成5種不同含量（體積分?jǐn)?shù)，下同）（0%（參照樣）、5%、10%、20%和30%）的稀釋液，然后與土樣拌合。試驗(yàn)設(shè)計(jì)含水率為17.8%，干密度為1.7 g?cm-3。土樣拌合均勻后采用靜力壓實(shí)法壓實(shí)制成相應(yīng)的土樣，在室溫下分別養(yǎng)護(hù)48 h后進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn)。試樣尺寸分別為39.1 mm（直徑）×800 mm（高）和61.8 mm（直徑）×200 mm（高）。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)所采用的儀器是南京土壤儀器廠有限公司生產(chǎn)的YYW-2 型應(yīng)變控制式無(wú)側(cè)限壓力儀，其升降板的速率控制在24 mm?min-1?？辜羟袕?qiáng)度試驗(yàn)所采用的試驗(yàn)儀器是ZJ 輕便型應(yīng)變控制式直剪儀，試驗(yàn)過(guò)程中垂直施加的四級(jí)荷載分別為50、100、200、300 kPa，應(yīng)變速率為0.8 mm?min-1。

2.1.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

從高分子穩(wěn)定劑改性土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度參數(shù)（表1）可以看出：改性土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度在經(jīng)過(guò)48 h養(yǎng)護(hù)后均有明顯提高，其強(qiáng)度隨著高分子穩(wěn)定劑含量的增大而增大；改性土試樣的內(nèi)聚力均有較明顯的提高，并隨著高分子穩(wěn)定劑含量的增加而增大，在含量為0%～10%時(shí)，試樣的內(nèi)聚力上升最為明顯，在含量為10%～30%時(shí)，試樣的內(nèi)聚力增加速度明顯降低；而對(duì)于內(nèi)摩擦角，試樣在改良前后沒(méi)有明顯變化，同時(shí)改性土試樣的內(nèi)摩擦角隨著高分子穩(wěn)定劑含量的增加而變化量很小。

2.2 抗沖刷性試驗(yàn)

2.2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

在模擬降雨條件下，觀察不同高分子穩(wěn)定劑含量的改性土試樣表面土顆粒從試樣中分離出來(lái)的數(shù)量情況及試驗(yàn)的抗沖刷效果。

2.2.2 試驗(yàn)內(nèi)容

本試驗(yàn)采用自主設(shè)計(jì)的沖刷試驗(yàn)?zāi)M裝置（圖1）對(duì)高分子穩(wěn)定劑坡面加固效果進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。試驗(yàn)中先將土樣盒（16 cm×16 cm×3 cm）盛滿烘干土樣并壓實(shí)，稱重得到土樣盒質(zhì)量（m0）與土樣質(zhì)量之和（m1），將不同含量的高分子穩(wěn)定劑稀釋液均勻噴灑在試樣表面（噴灑量為3 L?m-2），在室溫條件下養(yǎng)護(hù)48 h。養(yǎng)護(hù)后，試樣放置于坡度為30°可調(diào)角支架上進(jìn)行沖刷測(cè)試，收集沖刷下的土量。收集盒中的土放置在烘箱烘干24 h，得到其質(zhì)量為m2，土樣的抗沖刷率R =（m1- m2）/（m1-m0 ）。土樣的抗沖刷率越小，則沖刷越嚴(yán)重，抗沖刷能力越弱。此試樣模擬降雨的強(qiáng)度為2.8 L?min-1， 降雨時(shí)間為30 min。

2.2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

試樣在不同含量（0%、5%、10%、20%和30%）的高分子穩(wěn)定劑稀釋液作用下，測(cè)試所得的抗沖刷率分別為298%、788%、870%、945%和989%。高分子穩(wěn)定劑改性土試樣在模擬降雨條件下，表面土顆粒從試樣中分離出來(lái)的數(shù)量有明顯的降低。改性土的抗沖刷能力有了很大程度的提高，并隨著高分子穩(wěn)定劑含量的增加而不斷加強(qiáng)。未改性土試樣在經(jīng)過(guò)沖刷后，表面具有較為明顯的沖刷破壞現(xiàn)象，抗沖刷率只有298%，而改性土試樣沖刷后土體基本保持完整結(jié)構(gòu)，當(dāng)高分子穩(wěn)定劑含量達(dá)到20%和30%時(shí)，試樣的抗沖刷率分別高達(dá)945%和989%，達(dá)到很好的抗沖刷效果。

2.3 植被生長(zhǎng)試驗(yàn)

2.3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

觀察噴灑不同含量高分子穩(wěn)定劑對(duì)土體結(jié)構(gòu)影響和表面破壞情況及對(duì)植被生長(zhǎng)的影響。

2.3.2 試驗(yàn)內(nèi)容

為了了解高分子穩(wěn)定劑對(duì)植被生長(zhǎng)的影響，通過(guò)植被的種子發(fā)芽和生長(zhǎng)對(duì)比情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。本試驗(yàn)選用的植被為百喜草，先將草種撒在裝有土樣的土樣盒（16 cm×16 cm×3 cm）中，在其表面噴灑水及含量為5%、10%、20%、30%的高分子穩(wěn)定劑稀釋液，放置于人工模擬氣候箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，氣候箱的溫度設(shè)置為28 ℃，觀察草種的發(fā)芽和生長(zhǎng)情況以及土樣表面土顆粒的破壞情況。

2.3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

從高分子穩(wěn)定劑對(duì)植被生長(zhǎng)的影響結(jié)果（表2）可知，高分子穩(wěn)定劑對(duì)植被生長(zhǎng)無(wú)任何不良影響。高分子穩(wěn)定劑改性土中的草種生長(zhǎng)和發(fā)育均較好，其中高分子穩(wěn)定劑含量為30%的土樣中草種發(fā)芽提前一天，且發(fā)芽率高。改性土表面土顆粒結(jié)構(gòu)完整性好，產(chǎn)生的裂隙量也明顯減少。此結(jié)果主要是由于高分子穩(wěn)定劑改性后的土顆粒水穩(wěn)定性得到較大程度的提高，土體結(jié)構(gòu)及其物理性質(zhì)（如孔隙度、通氣性、透水性等）得到明顯改善，為植被提供了良好的生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)了植被生長(zhǎng)。

3 生態(tài)護(hù)坡機(jī)理分析

高分子穩(wěn)定劑生態(tài)護(hù)坡的機(jī)理見(jiàn)圖2。高分子穩(wěn)定劑噴灑到土質(zhì)坡面后，高分子鏈上的內(nèi)部高分子長(zhǎng)鏈逐漸展開(kāi)，高分子鏈上的親水基團(tuán)醋酸基（-OOCCH3）、羧基（-COOH）和羥基（-OH）通過(guò)氫鍵及陽(yáng)離子交換作用與土顆粒形成緊密的連接結(jié)構(gòu)（圖3）。而主鏈上具有疏水性的C―C長(zhǎng)鏈通過(guò)擴(kuò)散、滲透和纏繞在土顆粒表面及空隙內(nèi)形成網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土顆粒間的連接，最終在坡面形成一定厚度的彈性網(wǎng)狀膜土體結(jié)構(gòu)（圖4）。在護(hù)坡的植被還沒(méi)有生長(zhǎng)前，通過(guò)高分子穩(wěn)定劑的化學(xué)、物理和網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)的作用，可以在根本上增強(qiáng)土體強(qiáng)度，提高邊坡抗沖刷性，防止在坡面產(chǎn)生大量的沖溝及水土流失，還可以提高土體的保溫性和透氣性，有利于植被的生長(zhǎng)和發(fā)育，減緩表面徑流和雨水的沖刷。而根系發(fā)達(dá)的植物根系力學(xué)效應(yīng)可視為三維加筋纖維分布，通過(guò)水平根系的加筋作用和垂直根系的黏結(jié)型錨桿加固作用來(lái)提高坡面土體的附加“內(nèi)聚力”和承載能力，從而在高分子穩(wěn)定劑和植被的共同作用下達(dá)到良好的生態(tài)護(hù)坡效果。

邊坡表層土在高分子穩(wěn)定劑所形成的膜結(jié)構(gòu)作用下，土顆粒表層結(jié)合水的變化速度大幅度降低。在降雨時(shí)，土顆粒表層結(jié)合水緩慢地吸收增加，在干燥條件下，減少的速度也十分緩慢，同時(shí)高分子鏈上的親水基團(tuán)也具有較強(qiáng)的保水性，這樣在一定條件下可以較好地調(diào)節(jié)邊坡表層土的含水率，促進(jìn)植被生長(zhǎng)，同時(shí)防止土體表面開(kāi)裂。

4 工程實(shí)例

為了進(jìn)一步了解高分子穩(wěn)定劑的生態(tài)護(hù)坡效果，筆者進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究。試驗(yàn)場(chǎng)地選擇在江蘇省南京市浦口區(qū)，試驗(yàn)段土質(zhì)為弱―中等脹縮性下蜀土， 在坡面未處理前， 坡面沖刷十分嚴(yán)重， 植被無(wú)法生長(zhǎng)（圖5）。

針對(duì)本試驗(yàn)坡段的土質(zhì)特點(diǎn)及氣候因素，結(jié)合綠化效果及護(hù)坡效果，本次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選用了百喜草、狗牙根和白三葉等3種植物，并按等份均勻混合。這3種植物對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求較低，根系發(fā)達(dá)，是極好的水土保持植物品種，非常適于邊坡防護(hù)工程，可以起到較好的生態(tài)護(hù)坡作用。

4.1 施工程序

（1）坡面整平階段：在道路施工過(guò)程中，由于路塹邊坡多為機(jī)械開(kāi)挖，往往造成坡面平整度較低，出現(xiàn)低洼不平，造成邊坡整體視覺(jué)及感觀上的不足，也給施工帶來(lái)很多不便。因此，對(duì)坡面必須要進(jìn)行人工整平。

（2）施肥播種階段：為了使綠化植被能有更好的生長(zhǎng)環(huán)境，施以有機(jī)肥及其他復(fù)合肥料，同時(shí)播撒用于邊坡綠化的草種。如果有合適的噴播機(jī)械，這一階段的工作可合并到高分子穩(wěn)定劑噴灑階段，即將肥料和草籽與高分子穩(wěn)定劑混合后一起噴灑到坡面上。

（3）高分子穩(wěn)定劑稀釋階段：高分子穩(wěn)定劑黏度較大，在使用過(guò)程中一般都要將其稀釋到一定含量后再噴灑，本次試驗(yàn)稀釋含量為20%。

（4）高分子穩(wěn)定劑噴灑階段：將高分子穩(wěn)定劑稀釋液按一定單位面積噴灑量均勻噴灑在撒過(guò)草種及肥料的邊坡表面，噴灑采用的方式為高壓機(jī)泵噴灑。如果具備有種籽、肥料和高分子穩(wěn)定劑混噴的機(jī)械泵，則施肥播種階段可省略。

（5）邊坡養(yǎng)護(hù)階段：由于種子發(fā)芽需要一定的溫度、水分和陽(yáng)光等自然環(huán)境，所以在種子發(fā)芽和生長(zhǎng)過(guò)程中，要定期對(duì)邊坡進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

（6）生態(tài)護(hù)坡效果評(píng)估階段：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)坡段的抗沖刷性、坡面破壞程度、植被生長(zhǎng)情況等定期觀察，對(duì)護(hù)坡效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[27]。

4.2 生態(tài)護(hù)坡效果分析

試驗(yàn)段施工期為4月下旬，白天氣溫為18 ℃～30 ℃，噴灑施工期間天氣晴朗，有利于高分子穩(wěn)定劑在坡面成膜，滿足高分子穩(wěn)定劑的施工天氣要求。為了更好地對(duì)比高分子穩(wěn)定劑的護(hù)坡效果，試驗(yàn)過(guò)程中留了小面積沒(méi)有噴灑穩(wěn)定劑的坡面進(jìn)行效果對(duì)比。施工后，定期對(duì)試驗(yàn)段邊坡進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估。從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)區(qū)的植被發(fā)育和坡面情況可知，施工45 d以后，經(jīng)過(guò)幾次暴雨的沖刷，高分子穩(wěn)定劑噴灑后的坡面基本上沒(méi)有被沖刷的跡象，坡面植被生長(zhǎng)良好，而比對(duì)坡面有了較為明顯的沖溝，植被破壞較為嚴(yán)重。120 d以后，經(jīng)過(guò)炎熱的夏季和雨水的沖刷，改良后的坡面（圖6）已被植被完全覆蓋，得到充分的保護(hù)；而對(duì)比坡面（圖7）沖刷嚴(yán)重，溝痕變寬變深，水土流失十分嚴(yán)重，仍無(wú)植被發(fā)育。從上述現(xiàn)場(chǎng)護(hù)坡效果可以得出，高分子穩(wěn)定劑可以提高土體的抗沖刷性，具有較好的生態(tài)護(hù)坡效果。

5 結(jié) 語(yǔ)

（1）自主研制的高分子穩(wěn)定劑可以在較大程度上提高土體的強(qiáng)度和抗沖刷性，同時(shí)可以促進(jìn)植被的生長(zhǎng)。

（2）高分子穩(wěn)定劑生態(tài)護(hù)坡機(jī)理是通過(guò)包裹土質(zhì)邊坡坡面的土顆粒形成網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)，提高土體的強(qiáng)度和抗沖刷性等性能，給坡面植被提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，從而達(dá)到生態(tài)護(hù)坡的效果。

（3）工程實(shí)例進(jìn)一步驗(yàn)證了高分子穩(wěn)定劑應(yīng)用于土質(zhì)邊坡生態(tài)護(hù)坡的可行性，為土質(zhì)邊坡坡面治理提供了一條有效的解決途徑。

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第9篇：改變高分子材料的途徑范文

【關(guān)鍵詞】納米技術(shù)；化纖開(kāi)發(fā)；擾電磁波輻射；紅外功能

中圖分類號(hào)：TF12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-0278（2013）04-170-01

利用這些好的特性，成功的生產(chǎn)了具有多種功效、多附加值的紡織品，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。文章基于這一背景主要探討了納米技術(shù)在化纖開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用，其中化纖主要研究了功能性化纖。

一、納米技術(shù)與材料在化纖開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

利用納米技術(shù)可以生產(chǎn)出較強(qiáng)功能性的化纖，有下面三種途徑可以實(shí)現(xiàn)：

1.將纖維細(xì)化，讓其細(xì)化到納米級(jí)的程度，這樣才能夠達(dá)到特殊用途領(lǐng)域的要求，例如：超細(xì)化纖維被用作為復(fù)合形式的增強(qiáng)材料；

2.通過(guò)采用納米材料來(lái)對(duì)以往使用的傳統(tǒng)材料改變其性質(zhì)，例如濕法紡絲中的溶液一起混合使用，就是把納米粒子溶解后的高聚物進(jìn)行均勻的攪拌，在經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)以后才可以加工紡絲；在融紡的過(guò)程中，把熔融的聚合物中均勻的分散納米粒子，這樣才能夠配制功能性纖維；

3.把纖維按照納米進(jìn)行處理并且讓其實(shí)現(xiàn)功能化。

（一）抗紫外線纖維

化纖紡絲的時(shí)候，不僅要增加抗紫外線劑，而且也要在纖維的表面的上抹上抗紫外線劑，這樣就能配制成抗紫外線纖維。使用的添加劑有一種是具有反射紫外線的物質(zhì)，比如說(shuō)紫外線屏蔽劑，在一般情況下，大多選擇使用類似A12O3、MgO、高嶺土等金屬氧化物的粉狀物質(zhì)；另外的一種是具有強(qiáng)烈的選擇性的將紫外光進(jìn)行吸收，而且還可以為減少透過(guò)性的物質(zhì)從而將能力進(jìn)行轉(zhuǎn)換，人們已經(jīng)約定俗成的稱作是紫外線吸收劑，常見(jiàn)的都是某些無(wú)機(jī)物，除了上面所說(shuō)的幾種金屬氧化物質(zhì)，還有TiO2、納米云母等物質(zhì)；另外還有為數(shù)不多是有機(jī)化合物，通常容易見(jiàn)到的是水楊酸醋類、金屬離子聚合物等。在太陽(yáng)發(fā)射出的紫外線中，能夠?qū)θ嗽斐蓚Φ牟ǘ问?00到400納米之間。具有吸收紫外線的特點(diǎn)并且屬于這個(gè)波段范圍內(nèi)的有納米TiO2、納米云母等。如果把微量的納米微粒放到化學(xué)纖維里去，那么就會(huì)出現(xiàn)把紫外線進(jìn)行吸收的現(xiàn)象。這樣就能夠有效的保護(hù)人體不會(huì)受到紫外線的傷害。在目前比較常用的大部分的抗紫外線功能添加劑的主要是由納米TiO2、納米ZnO以及其它化學(xué)助劑組成的，通常情況下把細(xì)度調(diào)制到30到500nm的范圍內(nèi)。有些化纖是經(jīng)不住日曬的，其原因是有機(jī)高分子材料經(jīng)過(guò)紫外線的照射就會(huì)發(fā)生分子鏈的降解，從而有很多的自由基出現(xiàn)，影響了纖維和紡織品的顏色、色澤、強(qiáng)度等。然而納米ZnO粒子卻是具有十分穩(wěn)定性能的紫外線吸收劑，把它很均勻的分散在高分子材料中，通過(guò)它對(duì)紫外線能夠吸收的特性，可以阻止分子鏈發(fā)生的降解，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)防日曬耐老化預(yù)期目的。

（二）抗靜電化纖

衣物和化纖地毯等由于靜電效應(yīng)，摩擦產(chǎn)生放電效應(yīng)，同時(shí)易吸灰塵，給使用者帶來(lái)諸多不便；另外一些操作平臺(tái)、船艙焊接等一線工作，靜電易產(chǎn)生火花而引起炸。

因?yàn)殪o電效應(yīng)，所以一些衣物和化纖地毯等物體會(huì)因摩擦而產(chǎn)生物理上的放電效應(yīng)。另外，化纖類的物質(zhì)還容易吸收灰塵，這樣一來(lái)會(huì)給造成使用者一些不必要的麻煩；還有某些需要操作平臺(tái)、船艙焊接等方面的工作環(huán)境下，很容易產(chǎn)生靜電，繼而因?yàn)殪o電容易產(chǎn)生火花很可能造成爆炸的后果。

考慮到安全性，為解決十分關(guān)鍵的靜電問(wèn)題，必須提高纖制品的質(zhì)量，然而納米微粒正好為解決這個(gè)困難指出了一種新的方式方法。把少量的納米微粒放入到化纖制品里，把具有半導(dǎo)體的屬性的粉狀物質(zhì)比如0.1%到0.5%的納米TiO2、納米ZnO等，加到樹(shù)脂里面，這樣就能夠產(chǎn)生很好的屏蔽靜電的功效，從而很大程度上降低了靜電效應(yīng)，使得生成的制品在表面上的電阻值高達(dá)108到109歐姆，這樣一來(lái)在很大程度上就提高了安全系數(shù)。

（三）擾電磁波輻射纖雄

由于目前的微波通訊技術(shù)以及電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)于像電子、電器這樣的很多產(chǎn)品都已經(jīng)走進(jìn)了廣大居民的生活。這些產(chǎn)品雖然使得人們的生活變得快捷、方便、高效；但是也產(chǎn)生了一些類似如電磁干擾《EMD以及電磁污染等負(fù)面問(wèn)題。這些電磁輻射會(huì)損壞人們的身體，使得人體的健康受到嚴(yán)重的威脅。如果在化纖加時(shí)，能夠增添一些如納米Fe2O3、納米NiO等這樣的納米微粒；那么就可以制出能夠抗電磁波輻射的纖維，從而可以強(qiáng)烈的將電磁輻射進(jìn)行吸收；這樣一來(lái)，就能夠防護(hù)人們的身體。