药用高分子材料简答

一、名词解释

1.药用高分子材料：主要指在药物制剂中应用的高分子辅料及高分子包装材料。

2.药用高分子材料学：主要介绍一般高分子材料的基础理论知识及药剂学中常用的高分子材料的结构、制备、物理化学性质及其功能与应用。

3.药用辅料：在药物制剂中经过合理的安全评价的不包括生理有效成分或前体的组分。广义上指将药理活性物质制备成药物制剂的各种添加剂，若为高分子则称为药用高分子辅料。

4.高分子化合物（高分子）：分子量很高并由多个重复单元以共价键连接所形成的一类化合物。

5.单体：必须含有能使链增长活性中心稳定化的吸电子基团

6.聚合度：大分子重复单元的个数

7.重复单元：重复组成高分子的最小的结构单元。

7.结构单元：聚合物分子结构中出现的以单体结构为基础的原子团

8.均聚物:在合成高分子时,由一种单体成分反应生成的聚合物。

9.共聚物:由两种或多种不同的单体或聚合物反应得到的高分子。

10.高分子链结构：单个高分子链中原子或基团间的几何排列

11.近程结构：单个大分子链结构单元的化学结构和立体化学结构，又叫一次结构或化学结构

12.远程结构：单个分子在整个分子链范围内的空间形态和构象，又叫二次结构

13.聚集态结构：单位体积内许多大分子链之间的排列、堆砌方式，也称三次结构

14.键接顺序：是指高分子链各结构单元相互连接的方式.

15.功能高分子：具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料。

16.线型高分子：每个重复单元仅与另外两个单元相连接，形成线性长链分子。

17.支化高分子：当分子内重复单元并不都是线性排列时,在分子链上带有一些长短不一的分枝,这类高分子称为支化高分子

18.支链：支化高分子链上带有的长短不一的分枝称为支链。

19.体型高分子或网状高分子：线型高分子或支化高分子上若干点彼此通过支链或化学键相键接可形成一个三维网状结构的大分子，称为体型高分子或网状高分子。

20.交联：由线型或支链高分子转变成网状高分子的过程叫做交联。

21.端基：高分子链终端的化学基团

22.单键内旋转：高分子主链中的单键可以绕键轴旋转，这种现象称为单键内旋转．

23.内聚能（CE）：将液态或固态中的分子转移到远离其邻近分子所需要的总能量。

24.内聚能密度（CED）：单位体积的内聚能。

25.玻璃化温度Tg：指无定型聚合物由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度。

26.次结晶:主结晶完成后在一些残留非晶部分和结晶结构不完善部分继续进行的结晶过程.

27.取向态结构：聚合物在外力作用下,分子链沿外力方向平行排列形成的结构。

28.共混：将两种或两种以上的高分子材料加以物理混合使之形成混合物的过程称为共混

29.均相成核:处于无定形状态的高分子链由于过冷或过饱和形成晶核的过程。

30.异相成核:高分子链吸附在外来固体表面或熔体未破坏晶种表面形成晶核的过程。

31.织态结构：不同聚合物之间或聚合物与其他成分之间的堆砌排列。

32.聚合反应：由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应。

33.加聚反应：单体经过加成聚合起来的反应称为加聚反应，反应产物称为加聚物。

34.自由基引发剂：是在一定条件下能够分解生成自由基，并能引发单体聚合的化合物。

35.引发剂半衰期t1/2：引发剂分解50%所需的时间定义为引发剂半衰期t1/2

36.阻聚剂：能与链自由基反应生成非自由基或不能引发单体聚合的低活性自由基而使聚合反应完全停止的化合物称为阻聚剂:。

37.偶合终止（反应产物的聚合度为链自由基重复单元数的两倍）

38.歧化终止（反应产物的聚合度与链自由基单元数相同）

39.自由基共聚合：共聚物若使用自由基作为聚合的引发剂时，称为自由基共聚合。

40.离子型聚合：链增长活性中心为离子的聚合反应称为离子型聚合。

41.活性链：链活性中心直到单体消耗完仍保持活性称为活性链

开环聚合：环状单体在引发剂或催化剂作用下开环，形成线性聚合物的反应。

42.缩聚反应：是由含有两个或两个以上官能度的单体分子间逐步缩合聚合形成聚合物，同时析出低分子副产物的化学反应。

43.官能度：指一个单体分子中能够参加反应的官能团的数目。

44.反应程度：指参加反应的官能团数目（M）与初始官能团数目（N0）的比值。P

45.本体聚合：不加其它介质，只有单体本身，在引发剂、热、光等作用下进行的聚合反应。

46.溶液聚合：把单体和引发剂溶在适当溶剂中进行聚合。

47.悬浮聚合：是将不溶于水的单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合。

48.乳液聚合：单体在水介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。

49.界面缩聚：是将两种单体分别溶于两种不互溶的溶剂中，再将这两种溶液倒在一起，在两液相的界面上进行缩聚反应，聚合产物不溶于溶剂，在界面析出。

50.辐射聚合：以电磁辐射引发和增长的聚合反应称为辐射聚合。

51.交联反应：高分子在热、光、辐射或交联剂的作用下，分子间化学键联结起来构成三维网状或体型结构的反应称为交联反应。

52.聚合物的降解：在外界因素的作用下，聚合物会发生分子链的无规断裂、侧基和低分子的消除反应，使聚合度和分子量下降的现象。

53.老化：聚合物在使用和保存过程中性能变差的现象称为老化。

54.生物降解：指聚合物在生物环境中大分子的完整性受到破坏，产生碎片或其他降解的现象。

55.溶剂化作用：溶剂与溶质相接触时，分子间产生相互作用力，此作用力大于溶质分子内聚力，从而使溶质分子分离，并溶于溶剂中。

高分子溶液：指聚合物以分子状态分散在溶剂所形成的均相混合体系。

溶胀：指溶剂分子扩散进入高分子内部，使其体积膨胀的现象。

56.凝胶：指溶胀的三维网状结构高分子。

57.胶凝作用：高分子溶液转变为凝胶的过程。

58.溶胀度：一定温度下，单位重量或体积的凝胶所能吸收液体的极限量。

59.黏弹性：指聚合物既有粘性又有弹性的性质

60.分子量的多分散性：高分子的分子量不均一的特性，称为分子量多分散性。

61.多分散性指数(HI)：重均分子量与数均分子量的比值，Mw / Mn

62.玻璃化转变温度Tg：聚合物由玻璃态转变为高弹态时的温度。

63.黏流温度Tf：聚合物由高弹态转变为粘流态时的温度。

64.蠕变：在一定的温度和恒定的外力作用下，材料的形变随时间的延长而逐渐增大的现象。

65.应力松弛：指在恒定温度和形变保持不变的情况下，聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。

66.内耗：如果形变的变化落后于应力的变化，发生滞后损耗现象，则每一循环变化中要消耗功，称为内耗。

67.水凝胶:一种在水中显著溶胀、保持大量水分的亲水性凝胶，可容纳高分子本身重量的数倍至数百倍的水。

68.糊化：淀粉形成均匀糊状溶液的现象称为糊化。处于这种状态的淀粉称为 化淀粉。

69.取代度(DS)：每个葡萄糖单元中被取代羟基数的平均值。DS小于或等于3。

70.摩尔取代数(MS)：平均每个葡萄糖单元与环氧烃反应的摩尔数。MS可超过3。

71.热致凝胶化：水溶性非离子型纤维素衍生物，在低温时溶于水，升温后形成凝胶的现象。

72. 昙点：透光率50%

73.凝胶点Pc：对应于凝胶化出现时的反应程度就称为凝胶点Pc。

二、简答题

1.高分子材料的分类

按来源可分为：①天然高分子②半合子高分子③合成高分子

按用途可分为：①在传统剂型中用的高分子材料②缓、控释和靶向制剂中用的高分子材料③包装用的材料

2.药用辅料的作用（目的）

⑴在药物制剂制备过程中有利于成品的加工

⑵加强药物制剂稳定性，提高生物利用度或病人的顺应性

⑶有助于从外观鉴别药物制剂

⑷增强药物制剂在贮藏或应用时的安全性和有效性

3.药用高分子辅料应具备的基本性能:⑴适宜的载药能力⑵载药后有适宜的释药能力⑶无毒、无抗原性，并具有良好的生物相容性

4.高分子的特点：

⑴一般难溶，甚至不溶。溶解过程要经过溶胀阶段；

⑵溶液粘度比同浓度的小分子高得多；

⑶分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能汽化；

⑷固体聚合物具有一定的力学强度,可抽丝、能制膜。

⑸可直接作为材料使用，或者经加工后使用，使之具有高机械强度、高弹性和可塑性等性能。

5.高分子的分类：Ⅱ.科学分类法（按高分子的化学结构（主链结构）分类）：

⑴有机高分子：主链结构由C原子或由C,O,N,S,P等在有机化合物中常见的原子组成

特点：可塑性好、易加工、化学性质稳定，但耐热性差、易燃、易老化、机械强度不高。

⑵元素有机高分子：主链结构中不含C原子，而是由Si,B,Al,O等杂原子组成。

特点：耐热、易于加工、弹性好、疏水性强，绝缘性能良好。

⑶无机高分子：由除C以外的其他原子组成，即主链和侧基均无C原子。

特点：如石英、玻璃等目前很少应用。

6.高分子的命名：系统命名法的规则如下：①确定重复单元结构；②排好重复单元中次级单元的次序；③根据化学结构命名重复单元；④在重复单元名称前加一个“聚”字。

7.分子链的柔顺性的影响因素：

（1）主链结构

①含C-O，C-N，Si-O键：柔顺性好。

②含非共轭双键：柔顺性好。

③含共轭双键：柔顺性差，是刚性链。

④在主链中引入不能内旋转的芳环、芳杂环等环状结构，可提高分子链的刚性。

（2）侧基：

①侧基的极性越大，极性基团数目越多，分子链柔顺性越差。

②非极性侧基的体积越大，柔顺性越差。

③侧基对称性越高，分子链柔顺性越好。

（3）交联：交联程度低，分子链柔

（4）温度：温度越高，柔性越大

8.很长而柔的链分子能够结晶吗？许多高聚物虽然宏观上外形不规整，但确实包含有一定数量的，良好有序的微小晶粒，每个晶粒内部的结构和普通晶体一样，具有三维远程有序，证明许多聚合物在一定条件下也能够结晶。

9.结晶聚合物的主要特征：聚合物只能部分结晶(2)结晶聚合物的熔点不是单一温度值，而是一个熔程。（3）结晶必须在玻璃化温度Tg与熔点Tm之间的温度范围内进行。

10.影响结晶过程的因素

（1）链对称性：高分子的化学结构越简单、链取代基越小以及链节对称性越高就越易形成结晶.

结晶能力：聚乙烯＞聚氯乙烯，聚四氟乙烯＞聚三氟乙烯，聚偏二氯乙烯＞聚氯乙烯

（2）链规整性：链规整性越高，结晶越容易。

结晶能力：全同立构/间同立构，容易结晶；无规立构，不能结晶；缩聚物＞加聚物；均聚物＞共聚物

11.共混与共聚的区别

①共混是通过物理的方法把不同性能的聚合物混合在一起；而共聚则是通过化学的方法把不同性能的聚合物链段连在一起。

②共混与共聚相比，工艺简单，但共混时存在相容性问题，若两种聚合物共混时相容性差，混合程度（相互的分散程度）很差，易出现宏观的相分离，达不到共混的目的，无实用价值。通过加入相容剂来提高聚合物共混的相容性。

12.加聚反应的特征：①加聚反应往往是烯类单体π键加成的聚合反应，无官能团结构特征，多是碳链聚合物；②加聚物的元素组成与其单体相同，仅电子结构有所改变；③加聚物分子量是单体分子量的整数倍。

13.缩聚反应的特征：①缩聚反应通常是官能团间的聚合反应；②反应中有低分子副产物产生，如水、醇、胺等；③缩聚物中往往留有官能团的结构特征,大部分缩聚物都是杂链聚合物；④缩聚物的结构单元比其单体少若干原子，故分子量不再是单体分子量的整数倍

14.链锁聚合反应的特征：①聚合过程由链引发、链增长和链终止几步基元反应组成，各步反应速率和活化能差别很大；②反应体系中只存在单体、聚合物和微量引发剂；③进行链锁聚合反应的单体主要是烯类、二烯类化合物；④烯类单体的加聚反应，绝大多数属于链锁聚合反应

⒖逐步聚合反应的特征：①反应早期, 单体很快转变成二聚体、三聚体等中间产物，以后反应在这些低聚体之间进行；②聚合体系由单体和分子量递增的中间产物所组成；③大部分的缩聚反应都属于逐步聚合反应；④单体通常是含有官能团的化合物

⒗自由基聚合反应机理

⑴链引发：

⑵链增长：在链引发阶段形成的单体自由基不断地和单体分子结合生成链自由基的过程。

链增长反应的两个特征：i. 反应速率很大ii.只存在单体和聚合物两种组分

⑶链终止：①偶合终止（反应产物的聚合度为链自由基重复单元数的两倍）

②歧化终止（反应产物的聚合度与链自由基单元数相同）

⑷链转移：i. 向单体转移ii.向引发剂转移iii.向大分子转移iv.向溶剂转移

⑸阻聚反应

⒘自由基聚合反应的特征(1)慢引发、快增长、速终止(2)聚合体系中只有单体和聚合物组成(3)延长反应时间对分子量影响较少，单体转化率随聚合时间的延长而逐渐增大（4）小量阻聚剂足以使自由基聚合终止。（5）自由基聚合产物分子量与单体浓度成正比，与引发剂浓度，温度成反比。

⒙阴离子型聚合的特点：⑴快引发、快增长、无终止；⑵聚合产物的分子量与单体浓度成正比，与引发剂浓度成反比；⑶分子量分布非常窄。

⒛乳液聚合体系的聚合全过程可分为三个阶段：

i. 增速期：从开始引发聚合，直至胶束消失，聚合速率递增。

ii. 恒速期：由胶束消失开始至全部液滴消失为止，聚合速率不变。

iii.降速期：由单体液滴全部消失到所有胶粒内的单体基本消耗完毕为止，聚合速率下降。

21.聚合物化学反应的分类①聚合度基本不变的反应：仅限于侧基和端基变化，聚合度基本不变；②聚合度变大的反应：交联、接枝、嵌段、扩链；③聚合度变小的反应：降解，解聚

22.聚合物化学反应的特征：①聚合物上的官能团的反应活性明显低于小分子；②聚合物链上的官能团很难全部发生反应，具有局部反应的特点；③产物不纯，副反应多；④大分子化学反应只需加入少量试剂即可引起性质上的巨大变化，低分子化合物，一般需要等摩尔试剂。

23.影响高分子链上官能团反应能力的因素

1、扩散因素对反应能力的影响

①晶态高分子：反应只能发生在无定形区。在非晶区的玻璃态，反应难以进行。

②非晶态高分子：即使进行均相反应，随着反应程度的加深，体系黏度增加，使扩散变得困难。

③链构象的影响：高分子链在溶液中可呈螺旋形或无规线团状态，影响反应试剂向大分子链的扩散与渗透能力。溶剂改变，链构象亦改变，官能团的反应性会发生明显的变化。

2、高分子链上邻近基团对反应能力的影响

⑴静电作用：①抑制作用：当化学试剂与反应后的基团所带电荷相同时，静电相斥，反应速率降低。

②促进作用：当邻近基团本身能作为试剂时，可使反应速率加快。能够形成五元或六元环的中间体时，邻位基团使反应速率增加。

⑵空间位阻作用：①邻近基团大小：邻近基团越大，对反应基团的屏蔽越大，化学试剂越难以与反应基团接触，反应速率越慢。②邻近基团的立体化学结构

24.影响生物降解的因素

1、化学键的类型：水解速度：聚酸酐＞聚原酸酯＞聚酯＞聚酰胺

2、聚合物的结晶度和分子量：结晶聚合物＜无定型聚合物，结晶区＜无定型区，分子量大的聚合物＜分子量小的聚合物

3、亲水性和疏水性：聚合物摄入的水量越多，越有利于水解反应进行。疏水性越强，水解就越慢。

4、pH：pH的不同可使水解速度相差很多。

5、共聚物的组成：共聚物的组成会影响结晶度、玻璃化转变温度、亲水/亲油值及空间效应等。

6、酶降解：多数天然的生物降解聚合物可经酶催化而被动或主动地水解，因而聚合物表面的菌群、微生物环境都会影响聚合物的降解。

7、残留单体和其他小分子物质的存在：酸、碱、增塑剂等添加剂会改变环境的pH值。

8、制品尺寸、加工和消毒等其他因素

25.为什么极性结晶高聚物的溶解，除了用加热方法使其溶解之外，也可在常温下加强极性溶剂使之溶解？

因为极性结晶聚合物中的非晶相部分与强极性溶剂接触时，产生放热效应，放出的热使结晶部分晶格被破坏，然后被破坏的晶相部分就可与溶剂作用而逐步溶解。

26.溶剂选择有三个原则：①溶度参数相近原则；②极性相似相溶原则；③溶剂化原则

27.凝胶的分类

⑴根据交联键性质的不同分为：化学凝胶（不熔融，又称不可逆凝胶）物理凝胶（可溶解，又称可逆凝胶）。

⑵根据凝胶中含液量的多少分为冻胶（液体含量多）和干凝胶（液体含量少）。

28.凝胶的性质

（1）触变性：凝胶与溶胶相互转化的过程称为触变性。

原因：物理凝胶网状结构不稳定，受外力时易被破坏，静置后又重新形成。具有粘弹性。

（2）溶胀性：凝胶吸收液体后自身体积明显增大的现象。

影响因素：液体的性质、温度、电解质和pH

（3）脱水收缩性：凝胶在低蒸气压下保存，液体缓慢地自动从凝胶中分离出来的现象。

原因：凝胶内结构形成以后，链段继续相互靠近，把一部分液体从网孔中挤出，从而在凝胶的表面形成干燥紧密的外膜，继续干燥，将会形成干凝胶。

（4）透过性

①凝胶与流体性质相似，可以作为扩散介质。在低浓度凝胶中，小分子物质可以自由通过。凝胶浓度和交联度增大，扩散速度降低。凝胶大分子带电时，对离子的扩散与透过具有选择性。

②应用:凝胶电泳，凝胶色谱，药物缓释、控释制剂等

29.平均分子量的表示方法

①数均分子量Mn：按聚合物中含有的分子数目统计得到的平均分子量。即高分子样品中所有分子的总重量除以其分子总数

②重均分子量Mw：按照聚合物的重量分布统计得到的平均分子量。即i-聚体的分子量乘以其重量分数的加和

③粘均分子量Mη：用溶液粘度法测得的分子量

讨论：

①Mw> Mη> Mn，Mη略低于Mw；②低分子量部分对M n影响较大；③高分子量部分对Mw影响较大；

④单分散性聚合物Mw = Mη= Mn

30.测定高聚物分子量的方法：①端基测定法②粘度法③光散射法

⑴端基测定法：测得的是聚合物试样的数均分子量

适用对象：①聚合物的化学结构明确。

②高分子链末端所带分析基团的数目必须知道，且可以用化学方法进行定量分析。

③分子量不大（3×104以下）为什么？

分子量越大，单位质量聚合物所含的端基数目就越少，测定的准确度就越差。

⑵粘度法：测定的是粘均分子量

优点：①所用仪器设备简单，操作方便，准确度较高，因此目前应用最广泛。②所测分子量范围很宽⑶光散射法：测定的是重均分子量

●利用溶液的光散射性质测定溶质的分子量的一种方法

●可测定的分子量范围（104~107）

31.轮胎在高速行使相当长时间后，立即检查内层温度，为什么达到烫手的程度？

答：车在行进中，轮胎上面某一部分一会儿着地，一会离地，受到的是一定频率的外力，它的形变也是一会大，一会小，交替地变化。高聚物受到交变力作用时，形变会落后于应力的变化以，产生滞后现象。上一次受到外力后发生形变在外力去除后还来不及恢复，下一次应力又施加了，以致总有部分弹性储能没有释放出来。这样不断循环，那些未释放的弹性储能都被消耗在体系的自摩擦上，并转化成热量放出。

32.自由基聚合反应与阴离子型聚合反应有什么区别？

⒈活性中心：自由基；阴离子

⒉引发剂种类

自由基聚合：采用受热易产生自由基的物质作为引发剂。包括偶氮类，过氧类，氧化还原体系

阴离子聚合：采用易产生活性离子的物质作引发剂。亲核试剂，主要是碱金属及其有机化合物

⒊单体结构：自由基聚合：带有弱吸电子基的乙烯基单体

阴离子聚合：带有强吸电子取代基的烯类单体

⒋聚合机理：自由基聚合：有终止反应。双基偶合，双基歧化

阴离子聚合：往往无链终止反应和链转移反应，添加其它试剂终止

⒌机理特征：自由基聚合：慢引发、快增长、速终止

阴离子聚合：快引发、快增长、无终止

⒍溶剂的影响：自由基聚合：溶剂只参与链转移反应

阴离子聚合：溶剂的极性和溶剂化能力，影响聚合反应速率和产物的立构规整性。

⒎反应温度：自由基聚合：取决于引发剂的分解温度，50 ～80 ℃

阴离子聚合：引发活化能很小。为防止链转移、重排等副反应，在低温聚合

⒏阻聚剂种类

自由基聚合：苯醌、氧

阴离子聚合：极性物质水、醇，酸性物质，CO2