药用高分子材料知识点整理

第一章绪论

一、高分子基本概念

1、高分子的定义

高分子：也常称聚合物，由一种或多种小分子通过共价键连接而成的链状或网状分子。

药用高分子材料：药品生产和加工制造过程中所使用的高分子材料，它是高分子材料的重要组成部分，具有高分子的一切通性，但有自己的特殊性。

超分子聚集体：将单体单元通过可逆和高度取向的非共价相互作用结合而形成的大尺度规则组装体结构。

单体单元：与单体分子的原子种类和各种原子的个数完全相同、仅电子结构有所改变的结构单元。

结构单元：构成高分子主链结构一部分的单个原子或原子团，可包含一个或多个链单元。

2、高聚物的分类与命名

高聚物：由重复单元链接而成的高分子化合物。

（1）分类：有机高聚物（包括碳链高聚物和杂链高聚物）、元素有机高聚物、无机高聚物

（2）命名

1）化学名称：①以单体或假想单体名称为基础，在其前面加“聚”字。

②由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：

a.“聚”+两单体生成的产物名称：聚对苯二甲酸乙二酯、聚己二酰己二胺

b.两单体名称简称加后缀“树脂”：酚醛树脂、脲醛树脂

③由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物：

两单体名称或简称之间 +“-”+“共聚物”：如，乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物”

2）习惯命名：

①聚合物的英文缩写，比如，EVA(乙烯-醋酸乙烯，Ethylene- Vinyl Acetate)的共聚物)。

②“聚”+高分子主链结构中的特征功能团，指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：含酰胺键-CONH-，聚酰胺(polyamide)；含醚键-O-：聚醚(polyether)；含酯键-COO-，聚酯

- ，聚砜(polysulfone)。

(polyester)；含砜键-SO

2

③根据功能或用途定名，比如，共聚物型的合成橡胶，从共聚单体中各取一字，后加“橡胶”：丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶。又比如纤维通常聚合物俗称后面加“纶”。

④其它，淀粉、的确良、有机玻璃、玻璃钢。

3）商品名：尼龙、卡波末

4）系统命名：先确定重复结构单元，然后，按规定排出重复结构单元中的二级单元顺序，再给重复结构单元命名，最后在重复结构单元名前加“聚”字。

二、高分子结构

Staüdinger首先提出了链型高分子的概念—具有共价键连接的链型高分子结构。

高分子结构的特点

（1）高分子链是由很大数目的结构单元所组成，这些结构单元通过共价键连成不同的结构；（2）一般地，主链都有一定的内旋转自由度，可弯曲，使高分子长链具有柔性。若键不能内旋转，或结构单元间有强烈的相互作用，则形成刚性链；（3）在链之间一旦存在有交联结构，即使交联度很小，高聚物的物理力学性能也会发生很大的变化；（4）高分子链之间的相互作用对高聚物的聚集态结构及高聚物材料的物理力学性能有重要影响，高聚物分子聚集态结构是决定高聚物材料使用性能的主要因素。

1、高分子近程（一级）结构

（1）高分子链结构单元的化学组成；

（2）连接方式键连接方式：有头尾键接、头头或尾尾键接

（3）空间构型：空间立构、几何异构

（4）序列结构：交替型、嵌段及接枝结构、无规型

（5）高分子链的几何形状：线型、支链型、树枝状、网状和梯形等

近程结构影响并决定：高聚物的生物与化学性质，乃至物种的差异；高聚物的溶解性、表面与界面性能以及结晶等物理性能。

2、远程（二级）结构

（1）高分子的大小（分子量的大小和分布）

（2）高分子的形态（构象）决定链的柔性或刚性

分子量及其多分散性影响并决定：材料的抗张强度、耐溶剂性以及成型加工性能；材料在体内的停留时间及分布。

形态及构象影响并决定：材料的柔韧性、表面性质；高分子的聚集结构。

3、高分子聚集态结构

研究高分子链之间的几何排列

（1）晶态结构

（2）非晶态（无定形）结构

（3）取向结构

结晶过程：高聚物的结晶过程与小分子化合物的相似，分为成核过程和生长过程。结晶速率是晶核生成速率和晶粒生长速率的总效应。

依靠均相成核的纯聚合物结晶时，容易形成大球晶，力学性能差，通常抗冲击性能下降，加入成核剂可降低球晶的尺寸。

结晶可提高高聚物的密度、硬度及热变形温度，溶解性及透气性减少，断裂伸长率下降，抗张强度提高但韧性减小。

聚集态结构影响并决定：材料的使用性能（药物的赋形、粘合、包衣膜、骨架和容库以及缓控释，弹性/抗张、表面硬度，渗透性和光学性质等）；各种功能的发挥效率，包括对所载药的生物活性以及释药过程的干扰。

三、聚合与高分子化学反应

1、聚合反应工艺

加聚反应：不饱和乙烯类单体及环状化合物，通过自身的加成聚合反应而成高聚物；

缩聚反应：含有两个或两个以上的官能团，通过缩合聚合反应而成的高聚物。

加成聚合反应包括：自由基聚合或阳离子聚合、阴离子聚合，一般按链式反应机理进行（1）自由基聚合

聚丙烯酸及其共聚物卡波末、聚维酮、聚乙烯醇及其共聚物均采用自由基聚合反应合成的，如，聚丙烯酸和聚乙烯吡咯烷酮的合成。

（2）阴离子聚合

聚α-氰基丙烯酸烷基酯是氰基丙烯酸酯（ACA）单体再亲核试剂如HO-，CH3O-或

CH3COO-等引发下进行阴离子聚合反应制备的。带吸电取代基的单体有利于阴离子聚合，吸电子基团使双键电子云密度降低，使阴离子增长种共轭稳定。

（3）阳离子聚合

供电基团使-C=C-电子云密度增加，有利于阳离子聚合，供电基团使碳阳离子增长种电子云分散而共振稳定，有利于阳离子的进攻