高分子材料的基本概念
高分子材料的研究现状及发展前景
SCIENTIST81 高分子材料的基本概念1）高分子化合物指分子量很大的有机化合物，每个分子可含几千、几万甚至几十万个原子，也叫高聚物或聚合物；分子量＜500，叫低分子；分子量＞500，叫高分子，一般高分子材料的分子量在103～106之间。
如表1所示。
表12）高分子材料指以高分子化合物为主要组分的材料，主要包括塑料、橡胶、化学纤维等。
如图1所示。
图12 高分子材料的研究现状现在高分子材料已经同金属材料及无机非金属材料一样，成为一种重要的材料，在机械工业、燃料电池、农业种子处理及智能隐身技术等各个领域都发挥着重要的作用，也就是说人类已经进入高分子时代，从工农业生产到人们的衣食住行方方面面都渗透着高分子材料的应用。
目前为满足人们的生活生产需求以及市场的需要，我国重点对工程、复合、液晶高分子、高分子分离和生物医药这5项高分子材料进行研究，并已取得重大成果。
2.1 高分子材料应用于机械工业目前材料科学研究的重点和热门是“以塑代钢”和“以塑代铁”，此类研究不仅能够拓宽材料的选择范围，而且比高消耗又笨重的传统材料更加经济耐用、安全轻便。
例如聚甲醛材料的突出特点是具有耐磨性，经机油、四氟乙烯、二硫化钥等改性后，其磨耗系数和摩擦系数减小，被大量应用于各种螺母、齿轮、凸轮、轴承、各种导轨及泵体等机械零件的制造。
2.2 高分子材料应用于燃料电池高分子电解质可大大减薄膜的厚度，从而大大降低电池内阻，使输出功率增大。
全氟磺酸质子交换膜具有很好的化学耐受性和机械强度，同时氟素化合物的僧水性能良好，易于使水排出，但是也降低了电池运转时的保水率，影响了膜导电性，经高分子电解质膜加湿技术后，虽保证了其导电性，但也带来了电池尺寸变大、系统复杂化等一系列问题。
现在研究者正关注能耐高温的增强型全氟磺酸型等高分子材料。
2.3 高分子材料应用于农业种子处理在农业上一般将高分子材料制成干型或者湿型成膜剂，用于包裹种子，不仅可以将农药和其他物质固定在种子表面，还可以改变种子的形状，以便于机械播种，节省人力物力。
药用高分子材料各章知识点总结
药用高分子材料各章知识点总结第一章一、 高分子材料的基本概念1、什么是高分子：高分子是指由多种原子以相同的、多次重复的结构单元并主要由共价键连接起来的、通常是相对分子量为104～106的化合物;2、单 体：能够进行聚合反应,并构成高分子基本结构组成单元的小分子;即合成聚合物的起始原料;3、结构单元：在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团;即构成大分子链的基本结构单元;4、单体单元：聚合物中具有与单体相同化学组成而不同电子结构的单元;5、重复单元 Repeating unit ,又称链节：聚合物中化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元；重复单元连接成的线型大分子,类似一条长链,因此重复单元又称为链节;高分子的三种组成情况1.由一种结构单元组成的高分子此时：结构单元＝单体单元＝重复单元说明：n 表示重复单元数,也称为链节数, 在此等于聚合度;由聚合度可计算出高分子的分子量：M=n. M0 式中:M 是高分子的分子量 M0 是重复单元的分子量2.另一种情况：结构单元＝重复单元 单体单元结构单元比其单体少了些原子氢原子和氧原子,因为聚合时有小分子生成,所以此时的结构单元不等于单体单元;注意：对于聚烯烃类采用加成聚合的高分子结构单元与单体的结构是一致的,仅电子排布不同对于缩聚,开环聚合或者在聚合中存在异构化反应的高分子结构单元与单体的结构不一致3.由两种结构单元组成的高分子合成尼龙-66的特征：其重复单元由两种结构单元组成,且结构单元与单体的组成不尽相同,所以,不能称为单体单元;注意：1对于均聚物,即使用一种单体聚合所得的高分子,其结构单元与重复单元是相同的; 聚CH 2 CH CH 2-CH n CH 2 CH n单体体 n H 2N-(--CH 2-)-COOH --NH-(--CH 2-)-CO--n n H 2O +552对于共聚物,即使用两种或者两种以上的单体共同聚合所得的高分子,其结构单元与重复单元是不同的;二、高 分 子 的 命 名1、 习 惯 命 名 法天然高分子：一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专用名称;如纤维素来源、核酸来源与化学性能、酶化学作用;合成高分子：1由一种单体合成的高分子：“聚”+ 单体名称;如乙烯：聚乙烯； 丙烯：聚丙烯； 氯乙烯：聚氯乙烯2以高分子结构特征来命名. 如聚酰胺、聚酯、聚醚、聚砜、聚氨酯、聚碳酸酯等;尼龙-66：聚己二酰己二胺；尼龙-610：聚癸二酰己二胺；尼龙-6：聚己内酰胺或聚ω-氨基己酸2.商品名称:1树脂类未加工成型的原料都称为树脂2橡胶类 3纤维如丁苯橡胶－－－丁二烯、苯乙烯聚合物 氯纶 PVC 聚氯乙烯乙丙橡胶－－－乙烯、丙烯共聚物 丙纶 PP 聚丙烯腈纶 PANC 聚丙烯腈3. IUPAC 系统命名法1 确定重复结构单元；2给重复结构单元命名：按小分子有机化合物的IUPAC 命名规则给重复结构单元命名；3给重复结构单元的命名加括弧括弧必不可少,并冠以前缀“聚”;例： COOCH 3CH 3n C CH 2 重复结构单元为： 聚1-甲氧基羰基-1-甲基乙烯 聚1-氯乙烯三、高 分 子 链 结 构1.聚合物的结构：一级结构近程结构：结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型,以及支化、交联等;是反映高分子各种特性的最主要结构层次;二级结构远程结构：通常包括高分子链的形态构象以及高分子的大小分子量;与高分子链的柔性和刚性有直接关系;三级结构聚集态结构：聚集态结构也称三级结构,或超分子结构,它是指单位体积内许多大分子链之间的的排列与堆砌方式;包括晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等;2.高分子链的近程结构：高分子链的构型 :构型：是对分子中的最近邻原子间的相对位置的表征,也可以说,是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列;1.旋光异构:若高分子中含有手性C 原子,则其立体构型可有D 型和L 型,据其连接方式可分为如下三种：以聚丙烯为例:1 全同立构高分子：主链上的C 的立体构型全部为D 型或L 型, 即DDDDDDDDDD 或C H H C Cl H C H H C Cl H C H H C Cl H C H H CC l HLLLLLLLLLLL；2 间同立构高分子：主链上的C的立体构型各不相同, 即D型与L型相间连接,LDLDLDLDLDLD；立构规整性高分子tactic polymer: C的立体构型有规则连接,简称等规高分子;3 无规立构高分子：主链上的C的立体构型紊乱无规则连接;3、高分子链的远程结构:包括分子量及分子量分布和高分子形态构象;书P8分子量：1.数均分子量：按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量;根据聚合物溶液的依数性测得的,通过依数性方法和端基滴定法测定;2重均分子量：是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量;根据聚合物溶液对光的散射性质、扩散性质测得的;通过光散射法测定;分子量分布：分子量分布越窄,聚合物排布越好;4．高分子聚集态结构的特点.1.聚合物晶态总是包含一定量的非晶相,100%结晶的情况是很罕见的;2.聚合物聚集态结构不但与大分子链本身的结构有关,而且强烈地依赖于外界条件;四、聚合与高分子化学反应1.自由基聚合特点：1可概括为慢引发、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;2．本体聚合：只有单体本身在引发剂或热、光、辐射的作用下进行的聚合;3．溶液聚合：单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合方法;4．悬浮聚合：单体以小液滴状悬浮在水中的聚合;5．乳液聚合：单体在水介质中由乳化剂分散成乳液状进行的聚合;6．缩聚反应由含有两个或两个以上官能团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,是合成聚合物的重要反应之一;特点：1.每一高分子链增长速率较慢,增长的高分子链中的官能团和单体中的官能团活性相同,所以每一个单体可以与任何一个单体或高分子链反应,每一步反应的结果,都形成稳定的化合物,因此链逐步增长,反应时间长;2.由于分子链中官能团和单体中官能团反应能力相同,所以,在聚合反应初期,单体很快消失,生成了许多两个或两个以上的单体分子组成的二聚体、三聚体和四聚体等,即反应体系中存在分子量大小不等的缩聚物;四、药用高分子材料通论药用高分子材料：指的是药品生产与制造加工过程中使用的高分子材料,药用高分子材料包括作为药物制剂成分之一的药用辅料与高分子药物,以及与药物接触的包装储运高分子材料;第二章一、高分子的分子运动1.高分子运动特点：一运动单元的多重性：1.整链的运动:以高分子链为一个整体作质量中心的移动,即分子链间的相对位移;2.链段的运动：由于主链σ键的内旋转,使分子中一部分链段相对于另一部分链段而运动,但可以保持分子质量中心不变宏观上不发生塑性形变;高弹性：链段运动的结果拉伸—回复；流动性：链段协同运动,引起分子质心位移;3.链节的运动:指高分子主链上几个化学键相当于链节的协同运动,或杂链高分子的杂链节运动4.侧基、支链的运动:侧基、支链相对于主链的摆动、转动、自身的内旋转;二、分子运动的时间依赖性:物质从一种平衡状态在外场作用下,通过分子运动低分子是瞬变过程,高分子是速度过程需要时间达到与外界相适应的另一种平衡状态;三、分子运动的温度依赖性1.活化运动单元：温度升高,增加了分子热运动的能量,当达到某一运动单元运动所需的能量时,就激发这一运动单元的运动;2.增加分子间的自由空间：温度升高,高聚物发生体积膨胀,自由空间加大;当自由空间增加到某种运动单元所需的大小时,这一运动单元便可自由运动;2、高分子的玻璃化转变玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态;温度低,聚合物在外力作用下的形变小,具有虎克弹性行为,形变在瞬间完成,当外力除去后,形变又立即恢复,表现为质硬而脆,这种力学状态与无机玻璃相似,称为玻璃态;随着温度的升高,形变逐渐增大,当温度升高到某一程度时,形变发生突变,进入区域II,这时即使在较小的外力作用下,也能迅速产生很大的形变,并且当外力除去后,形变又可逐渐恢复;这种受力能产生很大的形变,除去外力后能恢复原状的性能称高弹性,相应的力学状态称高弹态;由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区,玻璃态开始向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度,以Tg表示;当温度升到足够高时,聚合物完全变为粘性流体,其形变不可逆,这种力学状称为粘流态;高弹态开始向粘流态转变的温度称为粘流温度,以T f表示,其间的形变突变区域称为粘弹态转变区;二、溶解与高分子溶液一、高聚物的溶解1.非晶态高聚物的溶解条件：足够量的溶剂、一定量的非晶态高聚物溶解过程:溶胀到无限溶胀;溶解过程的关键步骤是溶胀;其中无限溶胀就是溶解,而有限溶胀是不溶解;2.结晶晶态高聚物的溶解非极性结晶高聚物的溶解条件：足够量的溶剂,一定量的非极性结晶高聚物,并且加热到熔点附近;溶解过程：加热使结晶熔化,再溶胀、溶解;极性溶解高聚物的溶解条件：足够量的强极性溶剂,一定量的极性结晶高聚物,不用加热;溶解过程：通过溶剂化作用溶解;二、溶剂的选择1.极性相似原则2.溶剂化原则3.溶解度参数相近原则三、高聚物的力学性能1.应力：单位面积上的内力为应力,其值与外加的应力相等;2.应变：当材料受到外力作用而又不产生惯性移动时,其几何形状和尺寸会发生变化,这种变化称为应变或形变;3．弹性模量：是单位应变所需应力的大小,是材料刚度的表征;4.硬度：是衡量材料抵抗机械压力能力的一种指标;5.强度：是材料抵抗外力破坏的能力;6.高聚物力学性能的最大特点是高弹性和粘弹性:1.高弹性：处于高弹态的高聚物表现出的独特的力学性能;是由于高聚物极大的分子量使得高分子链有许多不同的构象,而构象的改变导致高分子链有其特有的柔顺性;链柔性在性能上的表现就是高聚物的高弹性;橡胶就是具有高弹性的材料;弹性形变的本质也就是高弹性变的本质;2）.粘弹性：指高聚物材料不但具有弹性材料的一般特性,同时还具有粘性流体的一些特性; 力学松弛：高聚物的力学性能随时间的变化统称力学松弛;最基本的有：蠕变、应力松弛、滞后、力学损耗;蠕变：在一定的温度和恒定的外力作用下拉力,压力,扭力等,材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象;应力松弛：对于一个线性粘弹体来说,在应变保持不变的情况下,应力随时间的增加而逐渐衰减,这一现象叫应力松弛;滞后现象：高聚物在交变力作用下,形变落后于应力变化的现象;力学损耗：由于力学滞后而使机械功转换成热的现象;第三章一、凝胶与功能水凝胶1.凝胶是指溶胀的三维网状结构高分子,即聚合物分子间相互连接,形成空间网状结构,而在网状结构的孔隙中又填充了液体介质;影响胶凝作用的因素：浓度、温度、电解质;2．凝胶的性质1触变性 2溶胀性 3脱水收缩性 4透过性3.凝胶的分类1物理凝胶：由非共价键氢键或范德华力相互连接,形成网状结构;由于聚合物分子间的物理交联使其具有可逆性,只要温度等外界条件改变,物理链就会破坏,凝胶可重新形成链状分子溶解在溶剂中成为溶液,也称为可逆凝胶;2化学凝胶：是高分子链之间以化学键形成的交联结构的溶胀体,加热不能溶解也不能熔融,结构非常稳定,也称为不可逆凝胶;3冻胶：指液体含量很多的凝胶,通常在90%以上；多数由柔性大分子构成,具有一定的柔顺性,网络中充满的溶剂不能自由流动,所以表现出弹性的半固体状态,通常指的凝胶均为冻胶;4干凝胶：液体含量少的凝胶,其中大部分是固体成分;在吸收适宜液体膨胀后即可转变为冻胶;4.功能水凝胶：对温度或pH等环境因素的变化所给予的刺激有非常明确或显着的应答; 根据环境变化的类型不同,环境敏感水凝胶可分为：温敏水凝胶、pH敏水凝胶、盐敏水凝胶、光敏水凝胶、电场响应水凝胶、形状记忆水凝胶;二、粒子分散结构：有以下四种类型：1.药物粒子分散在高聚物基材中的复合结构,高聚物为连续相,如速释型固体分散制剂;2.药物粒子和高聚物粒子分散于同一或另一高聚物基材中的复合结构,如传统的淀粉基可崩解固体片剂3.药物粒子包裹在聚合物囊膜中,再分散在聚合物基材中4.药物粒子分散在高聚物凝胶网络中的复合结构,这类药物通常是疏水性的,如聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物的水凝胶制成的皮鲁卡品滴眼剂等缓释给药系统;三、缓控释性材料1.缓释制剂：指用药后能在较长时间内持续缓慢释放药物以达到延长药效目的的制剂;系指口服药物在规定释放介质中,按要求缓慢地非恒速释放;2.控释制剂：药物从制剂中按一定规律缓慢、恒速释放,使机体内药物浓度保持相对恒定,体内释药不受pH影响;系指口服药物在规定释放介质中,按要求缓慢地恒速或接近恒速释放;四、分散传质过程药物的扩散过程：1.药物溶出并进入周围的聚合物或孔隙；2.由于浓度梯度,药物分子扩散通过聚合物屏障；3.药物由聚合物解吸附；4.药物扩散进入体液或介质;第四章药用天然高分子材料一、淀粉1.来源淀粉starch广泛存在于绿色植物的须根和种子中,根据植物种类、部位、含量不同,各以特有形状的淀粉粒而存在;药用淀粉多以玉米淀粉为主;2.化学结构和组成淀粉是由许多葡萄糖分子脱水缩聚而成的高分子化合物;结构单元：D－吡喃环型葡萄糖淀粉组成可以分为两类,直链淀粉与支链淀粉;自然淀粉中直链,支链淀粉之比一般约为15-28%比72-85%,视植物种类、品种、生长时期的不同而异;1直链淀粉是以α-1,4苷键连接而成的线型聚合物;直链淀粉由于分子内氢键作用,链卷曲成螺旋形,每个螺旋圈大约有6个葡萄糖单元;2支链淀粉是由D-葡萄糖聚合而成的分支状淀粉,其直链部分也为α-1,4苷键,而分支处则为α-1,6苷键;在各种淀粉中,直链淀粉约占20%-25%,支链淀粉约占75%-85%3.性质1形态与物理常数玉米淀粉为白色结晶粉末,流动性不良,淀粉在干燥处且不受热时,性质稳定;2淀粉的溶解性、含水量与氢键作用力溶解性：呈微弱的亲水性并能分散与水,淀粉不溶于水、乙醇和乙醚等,但有一定的吸湿性; 含水量：在常温、常压下,淀粉有一定的平衡水分,但淀粉含有很高的水分却不显示潮湿而呈干燥的粉末状,这主要是淀粉中的葡萄糖单元存在的众多醇羟基与水分子相互作用形成氢键的缘故;不同淀粉的含水量存在差异,这是由于淀粉分子中羟基自行缔合及与水分子缔合程度不同所致;3淀粉的吸湿与解吸吸湿：淀粉中含水量受空气湿度和温度的影响,在一定的相对湿度和温度条件下,淀粉吸收水分与释放水分达到平衡,此时淀粉所含的水分称为平衡水分;用做稀释剂的淀粉和崩解剂的淀粉,宜用平衡水分下的玉米淀粉;解吸：淀粉中存在的水,分为自由水和结合水两种状态,自由水仍具有普通水的性质,随环境的变化而变化,它具有生理活性,可被微生物利用,而结合水则不能;4淀粉的水化、膨胀、糊化水化：淀粉颗粒中的淀粉分子有的处于有序态晶态,有的处于无序态非晶态它们构成淀粉颗粒的结晶相和无定性相,无定性相是亲水的,进入水中就吸水,先是有限的可以膨胀,而后是整个颗粒膨胀的现象;膨胀：淀粉在60-80℃热水中,能发生膨胀,直链淀粉分子从淀粉粒中向水中扩散,形成胶体溶液,而支链淀粉则仍以淀粉粒残余的形式保留在水中;糊化：若不实施直链淀粉与支链淀粉的分离,在过量水中,淀粉加热至60~80℃时,则颗粒可逆地吸水膨胀,至某一温度时,整个颗粒突然大量膨化、破裂,晶体结构消失,最终变成粘稠的糊,虽停止搅拌,也都下沉的现象;糊化的本质：水分子加入淀粉粒中,结晶相和无定性相的淀粉分子之间的氢键断裂,破坏了缔合状态,分散在水中成为亲水胶体;5淀粉的回升老化、凝沉回生或老化：淀粉糊或淀粉稀溶液再低温静置一段时间,会变成不透明的凝胶或析出沉淀的现象;形成的淀粉称为回生淀粉;4、反应1水解反应存在于淀粉分子中糖基之间的连接键——苷键,可以在酸或酶的催化下裂解,形成相应的水解产物,呈现多糖具备的水解性质;2显色反应淀粉与碘试液作用时形成有色包结物,螺旋结构长颜色深,所以直链淀粉与碘化钾、碘溶液作用呈蓝色,支链淀粉呈紫红色;5.应用淀粉在药物制剂中主要用作片剂的稀释剂、崩解剂、粘合剂、助流剂,崩解剂;淀粉应用安全无毒,同时药典品不得检出大肠杆菌、活蛹,1g淀粉含霉菌应在100个以下,杂菌不得多于1000个;可灭菌玉米淀粉是玉米淀粉经化学及物理改性后的淀粉,遇水或蒸汽灭菌不糊化,是供某些医疗用途的改性淀粉;二、糊精1．来源与制法淀粉水解是大分子逐步降解为小分子的过程,这个过程的中间产物总称为糊精;糊精的制法是在干燥状态下将淀粉水解,其过程有四步：酸化、预干燥、糊精化及冷却;2.分类在药剂学中应用的糊精有白糊精和黄糊精;3.性质糊精为白色、淡黄色粉末;不溶于乙醇95℃、乙醚,缓缓溶于水,易溶于热水三、麦芽糖糊精1.来源与制法麦芽糖糊精是由食用淀粉在有水存在的条件下,将淀粉加热,经合适的酸或者酶部分水解而制得;制法：部分地将淀粉水解可得不同链长的葡萄糖单元的聚合物溶液,然后过滤、浓缩、干燥即得麦芽糖糊精;2.性质为无甜味、无臭的白色粉末或颗粒;易溶于水,微溶于乙醇;若其葡萄糖当量提高,则吸湿性、可压性、溶解度、甜度也随之提高,黏度下降;四、羧甲基淀粉钠1.结构为聚α-葡萄糖的羧甲基醚2.性质为白色至类白色自由流动的粉末,能分散于水,形成凝胶,醇中溶解度约2%,不溶于其它有机溶剂,有较大的吸湿性3.应用羧甲淀粉钠作为胶囊剂和片剂的崩解剂广泛应用于口服药物制剂中,在湿法制粒时,将羧甲淀粉钠加入颗粒内部,其润湿时起黏合剂的作用,而在颗粒干燥后又能起崩解剂的作用;是某些口崩片的理想辅料;也可用作助悬剂;五、纤维素1.来源纤维素存在于一切植物中,是构成植物细胞壁的基础物质;2.结构结构单元是D-吡喃葡萄糖基,相互间以-1,4-苷键连接,分子式为C6H10O5n;3.性质1化学反应性纤维素的氧化、酯化、醚化、分子间形成氢键、吸水、溶胀以及接枝共聚等都与纤维素分子中存在大量羟基有关;2氢键的作用纤维素结晶区和无定形区的羟基,基本上是以氢键形式存在3吸湿性纤维素吸水后,再干燥的失水量,与环境的相对湿度有关,纤维素在经历不同湿度的环境后,其平衡含水量的变化,存在滞后现象,即吸附时的吸着量低于解吸时的吸着量; 4溶胀性纤维素的有限溶胀可分为结晶区间溶胀和结晶区内溶胀;纤维素溶胀能力的大小取决于碱金属离子水化度,纤维素的溶胀是放热反应,温度降低,溶胀作用增加；对同一种碱液并在同一温度下,纤维素的溶胀随其浓度而增加,至某一浓度,溶胀程度达最高值;5机械降解特性机械降解后的纤维素比氧化、水解或热降解的纤维素具有更大的反应能力;6可水解性纤维素大分子的背键对酸的稳定性很低,在酸碱度、温度适合的条件下,能产生水解降解,酸是催化剂,可降低贰键破裂的活化能,增加水解速度;纤维素对碱在一般情况下是比较稳定的,但在高温下,纤维素也产生碱性水解;六、粉状纤维素1.制法将植物纤维材料纤维浆,用%NaOH溶液在20℃处理,不溶解的部分中包括纤维浆中的纤维素和抗碱的半纤维素,用转鼓式干燥器制成片状,再经机械粉碎即得粉状纤维素;2.性质呈白色,无臭,无味,具有纤维素的通性,不同细度的粉末的流动性和堆密度不一,具有一定的可压性,流动性较差;3.应用可用于片剂的稀释剂,硬胶囊或散剂的填充剂；在软胶囊中可用于降低油性悬浮性内容物的稳定剂,以减轻其沉降作用,也可作口服混悬剂的助悬剂；用作片剂干性粘合剂的浓度为5%;-20%,崩解剂浓度为5%-15%,助流剂浓度为1%-2%,不得用作注射剂或吸入剂辅料；在食品工业中可作为无热量食品的添加剂;七、微晶纤维素1.制法将结晶度高的纤维经强酸水解除去其中的无定形部分,所得聚合度约为220,相对分子质量约为36000的结晶性纤维即为微晶纤维素;胶态微晶纤维素：纤维素+亲水性分散剂2.性质白色、无臭、无味,多孔、易流动粉末,不溶于水、稀酸、氢氧化钠液和一般有机溶剂;可压性：具有高度变形性,极具可压性;吸附性：为多孔性微细粉末,可以吸附其他物质如水、油和药物等;分散性：微晶纤维素在水中经匀质器作用,易于分散生成妈油般的凝胶体;反应性能：在稀碱液中少部分溶解,大部分膨化,表现出较高的反应性能;3.应用微晶纤维素PH型广泛用作口服片剂及胶囊剂的稀释剂、吸附剂、崩解剂、抗粘附剂；此外也可作为倍散的稀释剂和丸剂的赋形剂;微晶纤维素RC型作为胶体分散系主要用于干糖浆、混悬剂,有时也作为水包油乳剂和乳膏的稳定剂;微晶纤维素球形颗粒,为具有高圆度和机械强度的球形细粒剂,可作为包衣型缓释制剂、苦味掩盖制剂的核芯,微晶纤维素AvicelPH-300系列具有快速崩解性、较好的流动性、可减小片重差异等优点；Avice KG-801可以提高片剂硬度、降低磨损性、少量添加适于在低压力下压片等优点;纤维素衍生物具有以下性质：具有玻璃化转变温度、溶度参数和表面能、物理配伍相容性、溶胀性、吸湿性、黏度、生物黏附性、热凝胶化和昙点、液晶的形成;八、醋酸纤维素。
高分子材料在制药工业中的应用
高分子材料在制药工业中的应用随着现代化科技的推进，我们的生活越来越依赖于科技和医药的支持。
随着成千上万药物的发现，制药工业也在不断地发展和是改进，探索更高效安全的治疗方式。
而高分子材料就是其中一个重要的研究对象和应用材料，在制药工业中起到了很关键的作用。
一、高分子材料的基本概念和分类高分子材料是由大量分子链通过共价键连接在一起形成的具有高分子特性的材料。
高分子材料分为天然高分子和合成高分子两大类。
1. 天然高分子天然高分子是指以生命体为原料，经过生物化学合成而成的高分子材料。
例如植物纤维素、蛋白质、生物胶等。
2. 合成高分子合成高分子是指由人工合成各种化学引发物和单体合成出来的高分子材料。
例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、树脂等。
二、高分子材料具有很多优良性能，在制药工业中的应用可以说是非常广泛的。
1. 药物控释药物控释是指将药物长时间、持续地释放到体内，以达到控制疾病进展、缩短疗程、减少药物毒副作用等目的的一种技术。
高分子材料因其分子量大、分子链自由度小的特性，常被应用到药物控释中。
例如，聚乙烯醇、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物等均被广泛应用于药物控释、创伤敷料、绷带等领域。
这些高分子材料可以将药物包覆在内部，形成纺络体或微球，或者制备成载药微球或载药纤维，从而实现药物时间控制释放，达到更好的治疗效果。
2. 保护作用高分子材料在制药工业中的应用不仅限于药物控释，还可以用于对药物分子进行保护的作用。
例如聚乙二醇（PEG）就被广泛用于保护可溶性药物，或使药物长时间滞留在靶点上发挥治疗作用。
3. 药物输送高分子材料还可以作为药物输送系统的载体，用于传递药物到特定组织或器官。
例如，纳米级高分子聚合物、乳化聚合物及微粒制剂等，可以借助药物本身的亲疏水性来制备物理载药系统，将药物载体与封装技术相结合，实现药物输送的逆转过程。
4. 化学修饰一些高分子材料可以用来对药物分子进行化学修饰，从而改变药物的性质，使其具有更好的药效和更佳的生物利用度。
高分子材料基础
高分子材料基础高分子材料是一类以高分子化合物为基础，通过聚合反应得到的材料，具有独特的结构和性质。
高分子材料广泛应用于各个领域，如塑料、橡胶、纤维等，已经成为现代工业的重要组成部分。
高分子材料的基本结构是由重复单元组成的长链状分子。
这些单元可以是相同的，形成均聚物；也可以是不同的，形成共聚物。
不同的单元组合和排列方式会导致不同的材料性质。
例如，线性高分子材料具有较低的熔点和熔融热，而交联高分子材料则具有较高的熔点和熔融热。
高分子材料具有许多优越的性质，这使其在各个领域得到广泛应用。
首先，高分子材料具有较低的密度，因此比金属轻便，适用于制作轻量化产品。
其次，高分子材料具有较高的韧性和强度，能够承受较大的拉伸和压缩力。
此外，高分子材料具有良好的绝缘性能和化学稳定性，适用于电气和化工行业。
在塑料领域，高分子材料是最常见的材料之一。
塑料是通过将高分子单体聚合反应得到的，具有可塑性和可变形性的材料。
不同的高分子单体和聚合方式可以制造出各种不同性质的塑料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
塑料具有良好的耐磨性、耐冲击性和化学稳定性，因此被广泛应用于包装、建筑、汽车和电子产品等领域。
在橡胶领域，高分子材料可以制造出具有高弹性和耐磨性的材料。
橡胶材料可以用于制作轮胎、密封件、橡胶管等产品。
橡胶具有良好的弹性和阻尼性能，能够吸收冲击和振动。
在纤维领域，高分子材料可以制造出具有高强度和柔软性的纤维。
这些纤维可以用于制造衣物、绳索、过滤器等产品。
高分子材料纤维具有良好的拉伸性能和抗撕裂性能，能够耐受日常使用和机械应力。
总之，高分子材料是一类具有独特结构和性质的材料，广泛应用于各个领域。
它们的优越性能使其成为现代工业的关键材料之一。
随着科技的不断进步，高分子材料的研究和应用也将不断提高和扩展。
高分子材料的基本概念
部分结晶高聚物在非 晶区Tg与晶区T m 间, 非晶区柔性好,晶区 刚性好,处于韧性状 态,即皮革态。
线型晶态高聚物 的温度-变形曲线
第二节 高分子工程材料
高分子工程材料 包括塑料、合成 纤维、橡胶和胶 粘剂等。本节主 要介绍工程上常 用的高分子工程 材料。
一、 塑 料
1. 概 述
塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材 料。它以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定 温度和压力下加工成形的各种材料的总称。
定键长和键角，保持键长 和键角不变时单键可任意 旋转，称单键的内旋转。 内旋转使大分子链卷曲成各种不同形状，对外力有很 大的适应性，这种特性称为大分子链的柔顺性。 柔顺性与单键内旋转的难易程度有关。
⑵ 大分子链的形状 按照大分子链的几何形状，可将高分子化合物分为
线型结构、支链型结构和体型结构。
称为链节。
聚乙烯分子链
2 、高分子材料的分类 ⑴ 按用途分塑料、橡胶、纤维、胶
粘剂、涂料等。 ⑵ 按聚合物反应类型分为加聚物和
缩聚物。 ⑶ 按聚合物的热行为分为热为碳链聚
合物、杂链聚合物和元素有机聚合物
二、高分子材料的结构
1、大分子链的结构 ⑴ 大分子链的柔顺性 大分子链主链共价键有一
线型结构高聚物的弹性、塑性好，硬度低，是热塑 性材料。支链型结构近于线型结构 。体型结构高聚 物硬度高，脆性大，无弹性和塑性，是热固性材料。
2、高分子的聚集态结构 固态高聚物分为晶态和非晶态两大类，晶态为分子
链排列规则的部分，而排列不规则的部分为非晶态。 一个大分子链可以穿
过几个晶区和非晶区。 晶区熔点、密度、强 度、硬度、刚性、耐 热性、化学稳定性高， 而弹性、塑性、冲击 强度下降。
高分子材料定义
高分子材料定义高分子材料是一种由大量重复单元组成的聚合物材料，具有高分子量、高强度、高韧性、耐热性、耐腐蚀性等特点。
它们广泛应用于各个领域，如塑料、橡胶、纤维等。
一、聚合物的基本概念聚合物是由许多相同或不同的单体分子通过化学键连接而成的大分子化合物。
单体是指具有反应活性的小分子化合物，它们可以通过共价键连接形成长链或支链结构。
聚合反应可以通过加热、辐射等方式进行。
二、高分子材料的特点1. 高分子量：由于聚合物是由大量单体组成的，因此其相对分子质量较大，通常在几千到数百万之间。
2. 高强度：高分子材料具有较好的机械性能，如拉伸强度和硬度等。
3. 高韧性：高分子材料具有良好的延展性和抗冲击性能，在受力时不容易断裂。
4. 耐热性：部分高分子材料可以在高温下保持稳定，并且不容易燃烧。
5. 耐腐蚀性：高分子材料对酸、碱等化学物质具有较好的耐受性。
三、高分子材料的分类1. 按来源分类：天然高分子和合成高分子。
天然高分子是指从大自然中提取或分离得到的聚合物，如木材、天然橡胶等；合成高分子是指通过人工手段制备的聚合物，如聚乙烯、聚苯乙烯等。
2. 按结构分类：线性高分子、支化高分子和交联高分子。
线性高分子是由一条链组成的聚合物，支化高分子是在主链上附加了支链结构，交联高分子则是由多条链相互连接而成的网状结构。
3. 按用途分类：塑料、橡胶、纤维等。
塑料是指可塑性较好的聚合物材料，可用于制造各种日用品和工业产品；橡胶则具有良好的弹性和耐磨性能，常用于轮胎、密封件等领域；纤维则具有良好的柔软度和抗拉强度，常用于纺织品和绝缘材料等领域。
四、高分子材料的应用高分子材料广泛应用于各个领域，如建筑、汽车、电子、医疗等。
其中，塑料是最常见的高分子材料之一，它可以制成各种形状和颜色的制品，如塑料袋、塑料桶、塑料玩具等。
橡胶则常用于制造轮胎、密封件等产品。
纤维则可以制成各种服装和家居用品。
五、高分子材料的发展趋势随着科技的不断进步，高分子材料也在不断发展。
第一章 高分子材料基础知识
第一章高分子材料基础知识第一节.高分子材料的基本概念一、高分子材料的结构1.高分子的含义：高分子材料是以高分子化合物为主要成分（适当加入添加剂）的材料。
高分子化合物：1.天然：松香、石蜡、淀粉2.合成：塑料、合成橡胶、合成纤维高分子化合物都是一种或几种简单低分子化合物集合而成为分子量很大的化合物，又称为高聚物或聚合物。
通常分子量>5000 高分子材料没有严格界限<500 低分子材料如：同为1000的多糖（低），石蜡（高）一般高分子化合物具有较好的弹性、塑性及强度二、高分子化合物的组成：高分子化合物虽然分子量很大，但化学组成比较简单。
都是由一种或几种简单的低分子化合物聚合而成。
即是由简单的结构单元以重方式相连接。
例：聚乙烯由乙烯聚合而成{ }概念：单体——组成高分子化合物的低分子化合物链节——大分子链由许许多多结构相同的基本单元重复连接构成，组成大分子链的这种结构单元称为链节。
聚合度——链节的重复次数。
n↑导致机械强度↑熔融粘度↑流动性差，不利于成型加工。
n要严格控制。
三、高分子的合成：加聚反应、缩聚反应①加聚反应：指一种或几种单体，打开双键以共价键相互结合成大分子的一种反应例如：乙烯→聚乙烯（均聚）②分类：均聚：同种单体聚合共聚：两种或两种以上单体聚合（非金属合金丁二烯+苯乙烯→丁苯橡胶二元共聚三元共聚ABS：丙烯脂：耐腐蚀表面致密丁二烯：呈橡胶韧性苯乙烯：热塑加工）特点：反应进行很快链节的化学结构和单体的相同反应中没有小分子副产物生成②缩聚反应：指一种或几种单体相互混合儿连接成聚合物，同时析出（缩去）某种低分子物质的反应。
例：尼龙（聚酰胺）氨基酸，缩去一个水分子聚合而成。
特点：由若干步聚合反应构成，逐步进行。
链节化学结构与单体不完全相同，反应中有小分子副产物生成。
总结：目前80%的高分子材料由加聚反应得到。
四、聚合物的分类与命名①按聚合物分子的结构分类a．碳链聚合物：这一类聚合物分子主链是由碳原子一种元素所组成{ }侧基有多种，主要是聚烯烃、聚二烯烃（橡胶）b. 条链聚合物，器结构特点是除碳原子外，还有氧、氮、硫原子。
高分子材料的基本知识
高分子材料的基本知识
高分子材料是由高分子化合物组成的一类材料，其基本知识包括以下几个方面：
1. 高分子化合物的定义：高分子化合物是由许多重复单元通过共价键连接而成的聚合物，其相对分子质量通常很高，一般在10000以上。
2. 高分子材料的分类：高分子材料可以根据来源、特性和应用功能进行分类。
按来源分类可分为天然高分子材料和合成高分子材料，按特性分类可分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等，按应用功能分类可分为通用高分子材料、特种高分子材料和功能高分子材料。
3. 高分子材料的性能：高分子材料具有许多优良的性能，如较高的力学性能、良好的化学稳定性、优良的电绝缘性能和耐热性等。
这些性能使得高分子材料在许多领域都有着广泛的应用。
4. 高分子材料的合成与加工：高分子材料的合成通常是通过化学反应将小分子聚合在一起形成的。
在合成过程中，需要选择合适的单体、催化剂、反应条件等，以确保获得的高分子材料具有所需的性能。
高分子材料的加工通常是在高温下进行的，通过热塑或热固的方式将高分子材料制成各种制品。
5. 高分子材料的应用：高分子材料在日常生活和工业生产中都有着广泛的应用。
例如，塑料、橡胶、纤维等高分子材料在汽车、建筑、航空航天、电子
电器、包装等领域都有着广泛的应用。
此外，高分子材料还在医疗、生物工程、环保等领域有着重要的应用。
总的来说，高分子材料的基本知识包括高分子化合物的定义、分类、性能、合成与加工以及应用等方面。
了解这些基本知识可以帮助我们更好地认识高分子材料的性质和用途，并在日常生活和工业生产中更好地应用这些材料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。
6）抗静电剂: 通过降低电阻来减少摩擦电荷，从而减少 或消除制品表面静电荷的形成。
抗静电剂一般是有机氮化物或具有醚结构的化合物 7）阻燃剂：用以减缓塑料些有机染料和无机颜料。有时也
➢ 1.1塑料的组成：
1）树脂: 塑料的主要组分。它胶粘着塑料中的其它一切 组成部分，并使其具有成型性能。绝大多数塑料就是以 所用树脂命名的。
2）填充剂（填料）: 提高塑料的力学、电学性能或降低 成本等。它在塑料占有相当大的比例。如加入铝粉可提 高光反射能力和防老化；加入二硫化钼可提高润滑性。
常用填充剂有云母粉、石墨粉、炭粉、氧化铝粉、 木屑、玻璃纤维、碳纤维等。
2）按塑料的功能和用途分类： 通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙
烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料 等，产量占塑料总产量的75%以上。
工程塑料：具有较高性能，能替代金属制造机械零件和 工程构件的塑料。聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚 砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。
线型结构高聚物的弹性、塑性好，硬度低，是热塑 性材料。支链型结构近于线型结构 。体型结构高聚 物硬度高，脆性大，无弹性和塑性，是热固性材料。
2、高分子的聚集态结构 固态高聚物分为晶态和非晶态两大类，晶态为分子
链排列规则的部分，而排列不规则的部分为非晶态。 一个大分子链可以穿
过几个晶区和非晶区。 晶区熔点、密度、强 度、硬度、刚性、耐 热性、化学稳定性高， 而弹性、塑性、冲击 强度下降。
部分结晶高聚物在非 晶区Tg与晶区T m 间, 非晶区柔性好,晶区 刚性好,处于韧性状 态,即皮革态。
线型晶态高聚物 的温度-变形曲线
第二节 高分子工程材料
高分子工程材料 包括塑料、合成 纤维、橡胶和胶 粘剂等。本节主 要介绍工程上常 用的高分子工程 材料。
一、 塑 料
1. 概 述
塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材 料。它以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定 温度和压力下加工成形的各种材料的总称。
链节。
聚乙烯分子链
2 、高分子材料的分类 ⑴ 按用途分塑料、橡胶、纤维、胶
粘剂、涂料等。 ⑵ 按聚合物反应类型分为加聚物和
缩聚物。 ⑶ 按聚合物的热行为分为热塑性聚
合物和热固性聚合物 ⑷ 按主链上的化学组成分为碳链聚
合物、杂链聚合物和元素有机聚合物
二、高分子材料的结构
1、大分子链的结构 ⑴ 大分子链的柔顺性 大分子链主链共价键有一
⑶ 粘流态：由于温度高，分子活动能力很大，在外 力作用下，大分子链可以相对滑动。粘流态是高分
子材料的加工态， 大分子链开始发 生粘性流动的温 度称粘流温度， 用Tf表示。
线型非晶态高聚物的温度-变形曲线
2、线型晶态高分子材料的力学状态
分为一般分子量和很大分子量两种情况。一般分子 量的高聚物在低温时，链段不能活动，变形小，在 Tm 以下与非晶态的玻璃相似，高于Tm 则进入粘流 态。分子量很大的晶态存高聚物在高弹态。
功能塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。
➢ 1.3 塑料的成型加工方法
3）增塑剂: 提高塑料的可塑性和柔软性。常用熔点低的 低分子化合物来增加大分子链间距离，从而达到增加大 分子链的柔顺性的目的。
常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。
4）稳定剂: 提高塑料对热、光、氧等的稳定性，延长使 用寿命。
常用热稳定剂有硬酯酸盐、环氧化合物和铅的化合 物等。光稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。
三、高分子材料的力学状态
1、线型非晶态高分子材料的力学状态
⑴ 玻璃态：低温下，链段不能运动。在外力作用下， 只发生大分子原子的微量位移，产生少量弹性变形。
高聚物呈玻璃态的 最高温度称玻璃化
线型非晶态高聚物的温度-变形曲线
温度，用Tg表示。 用于这种状态的材
料有塑料和纤维。
⑵ 高弹态：温度高于Tg，分子活动能力增加，受力 时产生很大弹性变形。用于这种状态高聚物是橡胶。
采用能产生荧光或磷光的颜料。
9）发泡剂: 是一类受热时会分解放出气体的有机化合物， 它是制备泡沫塑料的助剂。
10）偶联剂：增强剂或填料用偶联剂处理后可提高其效 能，改善塑料制品的性能。
常用的偶联剂有有机硅、有机钛酸酯等。
11）固化剂: 与树脂发生交联反应，使受热可塑的线型结 构变成热稳定好的体型结构。
定键长和键角，保持键长 和键角不变时单键可任意 旋转，称单键的内旋转。 内旋转使大分子链卷曲成各种不同形状，对外力有很 大的适应性，这种特性称为大分子链的柔顺性。 柔顺性与单键内旋转的难易程度有关。
⑵ 大分子链的形状 按照大分子链的几何形状，可将高分子化合物分为
线型结构、支链型结构和体型结构。
第一节 概述
一、高分子材料的基本概念
高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。 常称聚合物或高聚物。
高分子化合物的分子量一般>104 。 高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工业
用高分子材料主要是人工合成的。
1、高分子化合物的组成 由简单的结构单元重复连接而成。如由乙烯合成聚乙
烯: CH2=CH2+CH2=CH2+→-CH2-CH2-CH2-CH2- , 可简写成 n CH2=CH2→ [ CH2–CH2 ]n 。 组成聚合物的低分子化合物称为单体。 聚合物的分子为很长的链条，称为大分子链。 大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中 [ CH2–C)称H2为]n
常用的固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。
➢ 1.2塑料的分类：
1）按塑料热性质分类： 热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性
好，可反复成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、 聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。
热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化 为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。具有更好耐热性 和抗蠕变能力。常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、 氨基树脂、有机硅树脂等。