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天然高分子材料的特點范文1
【關鍵詞】 高分子材料 可降解 循環利用
1 生物可降解高分子材料的含義及降解機理
生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的高分子材料。生物可降解的機理大致有以下三種方式：生物的細胞增長使物質發生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外，還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環境有關。
2 生物可降解高分子材料的類型
按材料來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫用和非醫用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。
2.1 微生物生產型
通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環境的生物可降解塑料。
2.2 合成高分子型
脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯（PET）和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯（或聚酰胺）制成一定結構的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。
2.3 天然高分子型
自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙酰基多糖等共同混制。
2.4 摻混型
在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產品具有相當程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。
3 生物可降解高分子材料的研發
3.1 傳統方法
傳統利用生物可降解高分子材料的方法主要包括：天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發酵法等。（1）天然高分子的改造法。通過化學修飾和共混等方法，對自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產量小，限制了它們的應用。②化學合成法。模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段?；瘜W合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，成本較高。（2）微生物發酵法。許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。
3.2 酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學的發展，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。
3.3 酶促合成法與化學合成法結合使用
酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學法聯合使用來合成生物可降解高分子材料。
4 結語
隨著高分子材料合成與加工的技術進步，生物可降解高分子材料在各行業得到廣泛、深入的應用。生物可降解高分子材料助劑、樹脂原料和加工機械一起組成了生物可降解高分子加工的三大基本要素。此外，加工工藝水平、配方技術以及相關配套服務設施也成為完美展現制品性能的不可或缺的因素。我國生物可降解高分子材料工業起步較晚，發展遲緩，難以適應目前的發展趨勢，必須借助行業發展，探索一條具有中國特色的工業之路。在消化、吸收、仿制國外先進品種和技術的基礎上，針對不同行業要求和特點，開發出高效、多功能、復合化、低（無）毒、低（無）污染、專用化的生物可降解高分子品種，提高規模化生產和管理能力，改變目前行業規模小、品種少、性能老化且雷同、針對性（專用性）差、性能價格比明顯低于國外同類產品、創新能力低下、污染嚴重、無序競爭的局面，一些新型功能的生物可降解高分子材料的發展時間不長，消費量較低，卻帶來了產業新的突破點和增長點，豐富完善了整個體系，其高技術含量和巨大的增幅顯示了強大的生命力，創造一個投入產出比明顯高于其他化工產品的新產業。
天然高分子材料的特點范文2
關鍵詞：高分子材料專業；化工原理；教改實踐；教學內容；教學方法
化工原理是一門綜合性技術學科，主要研究化學工業生產中有關的各單元操作的基本原理、所用的典型設備結構、工藝尺寸設計和設備的選型的共性問題。它是綜合運用數學、物理、化學等基礎知識，分析和解決化工類型生產中各種物理過程的工程學科，主要強調工程觀點、定量運算、實驗技能及設計能力的培養，強調理論聯系實際。由于其在培養學生工程科學及工程技術的雙重教育任務中起到重要作用，目前該課程是化工類及相近專業的一門重要的技術基礎課，很適合現在的“重基礎寬口徑”本科教育的培養理念。筆者所在校的化學工程專業、食品工程專業、制藥專業、高分子材料與加工專業和生物化工專業都開設了該門課程的教學任務。
化工原理教材源自1923年美國麻省理工學院的著名教授W.H.Walker等教授發表的首部著作――Principle of Chemical Engineering。我國最早是浙江大學在1927年首建化學工程系時開設了該門課程的。自此有關化工原理課程的教學與改革工作開始深受學者們重視，目前化工原理的理論教材正式出版的已達20多個版本，同時發表的教研論文也有近600篇。然而，目前多數教材有一個普遍的特點就是偏重于引介傳統的基礎化工知識，對化學工程類專業的學生適應性強而缺乏與其他的教學專業間的密切聯系，從而易使其他非化工類專業的學生產生教材對于他們專業適用性不強的錯覺。這也導致部分的非化工類專業學生對該門課程學習興趣不強。如果將學生的專業課程的知識融入化工課程原理的教學中，以化工原理知識在非化工類相關專業中的應用為切入點引導這類專業學生的學習興趣是很重要的。
高分子材料與加工專業是以相對分子質量較高的化合物構成的材料包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料等為研究對象研究其合成改性和加工成型等的一門科學。這有別于多數化工原理教材中引述的小分子物質如水、苯或甲苯等常規化學品的。如何將化工原理知識和高分子材料加工應用實例結合起來教學，從而提高該專業學生學習該門課程的積極性，筆者圍繞著教學內容和教學方法等，在課堂上開展了一系列的教改實踐與嘗試，并獲得了好的效果。
一、闡明高分子生產加工與化工生產間的內在聯系高分子材料加工涉及的通常是高分子材料成型加工方法，化工原理課程也是海南大學（以下簡稱“我校”）高分子材料與工程專業的一門專業基礎課。學生在初學化工原理時可能感覺與高分子加工技術相差較大，對將來專業知識沒有直接幫助，學習的積極性與主動性均難以充分調動，甚至還易產生消極抵觸的情緒。因此，在課程剛開始的緒論這一章的教學中在介紹什么是化學工業過程時筆者不以教材里的傳統化工加工為例，而是詳舉高分子行業中運用化工原理知識進行材料加工處理的實例，提前介紹一些高分子材料加工的方法，拉近學生與傳統化工加工技術的距離，讓學生理解高分子加工的一些操作與傳統化工類的操作間的異同點，以便消除同學們內心的疑惑，指明高分子材料加工專業的同學學習化工原理知識的必要性。
如天然橡膠的初加工是海南（以下簡稱“我省”）省的特色產業也是我校高分子材料專業的一個重要方向。從天然橡膠樹上采割的膠乳經過一系列的處理得到干膠產品（如圖所示）。在這個過程中干燥、濃縮、壓片等操作與傳統化工生產中的相關的單元操作一樣，所用的基本原理相同，設備基本通用。
高分子材料如聚乙烯的合成中乙烯氣體在常壓常溫下，加壓輸送合成前的加熱升溫操作及反應后產物的分離與傳統化工專業的流體輸送原理及加熱原理是相同的，所用設備是相通的。二、將高分子加工工藝融入化工原理的課程教學中在高分子材料的加工中采用了大量的化工單元操作。但這些高分子加工工
制膠方法圖藝在傳統的化工原理教材中是看不到的。這就要求任課教師具有高分子材料加工方面的知識背景，這樣可以將高分子加工工藝中運用到的化工原理的知識融入課程的教學中，學生領會到該門課程的知識在專業知識中的基礎作用學習興趣才會提高，并且在將來的工作中能有意識地提前運用化工原理的理論知識，進行企業的節能降耗等的工藝改進。
如在以動量傳遞理論為基礎的單元操作的有關教學中，教材通常是以牛頓型流體如水、苯或甲苯等常規化學品的流體輸送為例，而高分子材料專業的學生處理對象多為大分子材料，所處狀態通常固體顆?；蝠こ頎顟B，屬于非牛頓型流體范疇。因此教材中的例子缺乏對高分子材料專業學生的足夠吸引力，難以達到應有的示例效果。教學中我們以膠乳廠中天然濃縮膠乳的生產工藝為例，說明工藝中我們利用泵提供新鮮膠乳能量，促使其流入高速離心機中，而離心機是非均相物分離的一個單元操作。高分子量的聚異戊二烯在離心機轉鼓的軸中心較遠的地方富集，而小分子如水分、小分子量的聚異戊二烯在軸中心附近富集。將這兩個位置的乳液分別導出就分別得到濃縮膠乳和膠清膠，并利用非牛頓型流體的阻力計算方法表明，由于膠乳的黏稠度遠大于水的黏度在動力消耗上要比同等條件下輸送水的動力消耗大。
鑒于在塑料或橡膠的加工生產中大量運用到了螺桿擠出機。所以在流體輸送設備介紹中，筆者是以螺桿擠出機在塑料加工中的應用為例，說明螺桿擠出機的工作原理，并且介紹在塑料擠出機的料斗的顆粒進料系統中可以利用固體流態化技術，采用真空吸料或用鼓風機壓料進行原料輸送。
在以熱量傳遞為理論基礎的單元操作中，在介紹以導熱方式進行的熱傳遞時，筆者以未硫化膠膜在平板硫化儀內加熱硫化為例進行導熱說明。而以塑料在螺桿擠出機內或橡膠在煉膠機上進行塑煉時的粘流態受熱為例介紹對流傳熱熱傳遞方式。
在以質量傳遞為理論基礎的單元操作中，以粉末涂料的生產為例，介紹噴霧干燥工藝。這些將高分子材料加工工藝融入化工原理的課堂教學中，拉近了材料加工與化工原理知識間的距離，提高了學生學習的興趣，起到明顯的教學改革效果。
三、以高分子材料為實驗對象化工原理一般是同學們從公共基礎課轉向專業課學習所接觸到的第一門工程性課程，亦是一門理論與實踐緊密結合的技術基礎課程。它的實驗課教學設計至關重要，其不僅關系到整門課程教學效果的好壞，更是決定能否推進該課程素質教育的關鍵環節之一。
為提高高分子材料類專業同學參與化工原理實驗課的學習熱情，筆者在實驗教學中選擇高分子材料進行相關的實驗 。如干燥實驗中有的專業以甘蔗渣紙板為實驗對象，獲得有關纖維的干燥過程曲線和干燥速率曲線。而我省特色產業天然膠乳加工中有將天然膠乳干燥制備成干膠的這一操作。為了結合我校的高分子材料專業，專業實習提前將有關化工原理的知識融入到專業學習中。實驗中以天然膠乳制備的濕膜片為實驗材料，獲得天然膠乳薄膜制品的干燥過程曲線和干燥速率曲線，為以后同學們去膠乳廠參觀實習提供理論和實驗依據。這一舉措不僅有效激發了同學們參與實驗研究的主動性，反過來也極大促進了該課程理論學習的積極性。
四、有的放矢傳授教學內容，適應少學時的課程教學計劃在高分子材料類專業的教學計劃中，化工原理雖也多被列為必修課程，但相比化工類專業，其教學學時要少得多。因此，如何在有限的學時內，引導同學們在掌握基本化工操作知識的基礎上，有的放矢地傳授教學內容，引導學生自主復習，進行課外自學。如化工原理教材中有大量公式推導過程，少學時專業課的教學中不容許課堂上在公式推導中花費大量的時間，課堂教學中會簡單介紹推導思路，鼓勵學生課前及課后自學，重點放在有關理論的應用上。如離心泵理論揚程的方程式的推導過程，運用了前期我們學過的伯努利方程的知識和幾何學中速度的矢量運算知識。在教學中要求學生課前自學，教學重點在分析、總結和對公式的理解和運用上?？紤]課程特點，在蒸發等單元操作上分配課時較少，而對于膜分離這類單元操作，由于與高分子材料有密切關系，安排一定的學時學習這類單元操作的原理。這樣做到有的放矢，盡可能與專業產生一定的關聯，為專業知識拓寬堅實的專業基礎知識。
參考文獻：
[1]管國鋒，趙汝溥.化工原理[M].北京：化學工業出版社，2008.
天然高分子材料的特點范文3
（一）知識脈絡
本節教材在學生學習了淀粉、纖維素、蛋白質等天然有機高分子化合物之后，很自然地過渡到學習合成有機高分子化合物，首先介紹有機高分子化合物的相對分子質量，然后初淺地以聚乙烯、聚氯乙烯為例介紹有機高分子化合物的結構與基本性質，合成高分子化合物在溶劑中的溶解和在不同溫度時的性能變化等性質是與合成高分子化合物的科學研究及生產加工密切相關的；最后簡單介紹了常見高分子塑料、橡膠、纖維中某些有代表性的品種。
（二）知識框架
（三）新教材的主要特點：
新教材依然保持緊密聯系實際和新的化學知識從生活和生產實際切入的風格，也注意了緊密聯系學生已學過的知識如烯烴的加成反應、羧酸的酯化反應等，以幫助他們理解高分子化合物的性質、正確書寫重要高聚物加聚反應的化學方程式，復習鞏固已學的有機化學知識，也為他們選擇后續的選修模塊“有機化學基礎”奠定必要基礎。
二．教學目標
（一）知識與技能目標
1.引導學生初步認識有機高分子化合物的結構、性質及其應用，學會書寫重要加聚反應的化學方程式，了解合成高分子化合物的主要類別及其在生產、生活、現代科技發展中的廣泛應用。
2.引導學生學習和認識由塑料廢棄物所造成的白色污染和防治、消除白色污染的途徑和方法，培養他們的綠色化學思想和環境意識，提高他們的科學素養。
3.通過多樣化的學習活動（自主檢索、收集、分類比較、展示等）使學生了解塑料、合成橡膠、合成纖維的主要品種以及它們的原料來源與石油化工、煤化工的密切聯系，同時提高他們的學習能力，豐富他們的學習方式。
（二）過程與方法目標
1.讓學生通過網絡、書籍等途徑收集各種各樣的材料及圖片、實物，課堂上采用互動式教學，激發學生探究有機合成材料的組成、性能的興趣。。
2、通過“遷移•應用”、“交流•研討”、“活動•探究”等活動，提高學生分析、聯想、類比、遷移以及概括的能力。
（四）情感態度與價值觀目的
1、通過“遷移•應用”、“交流•研討”、“活動•探究”活動，激發學生探索未知知識的興趣，讓他們享受到探究未知世界的樂趣。
2.引導學生學習和認識由塑料廢棄物所造成的白色污染和防治、消除白色污染的途徑和方法，培養他們的綠色化學思想和環境意識，提高他們的科學素養。
三、教學重點、難點
（一）知識上重點、難點
重要高聚物的加聚反應及其化學方程式
（三）方法上重點、難點
有機高分子化合物的結構與性質的關系的理解
四、教學準備
（十二）學生準備
1.課前讓學生通過網絡、書籍等途徑收集各種各樣的材料及圖片、實物。
2.收集有關廢棄塑料造成的白色污染、危害及其防治方法的資料。
（十三）教師準備
教學媒體、課件；準備“活動•探究”實驗用品。
五、教學方法
問題激疑、實驗探究、交流討論、
六、課時安排
3課時
七、教學過程
第一課時
【引入】人類的生產和生活離不開各種各樣的材料，請同學們根據自己收集的資料結合已有的知識對材料進行分類。
【點評】課前讓學生通過網絡、書籍等途徑收集各種各樣的材料及圖片、實物，課堂上采用互動式教學。
【交流、投影】
無機非金屬材料（如：晶體硅、硅酸鹽材料等）
無機材料
無機金屬材料（包括金屬和合金）
材料天然有機高分子材料（如：棉花、羊毛、蠶絲、天然橡膠等）
有機材料合成有機高分子材料（如：塑料、涂料、合成纖維、合成橡膠等）
新型有機高分子材料（如：高分子分離膜等）
【聯想、質疑】在日常生活中，你一定接觸過許多塑料、合成橡膠、合成纖維制品。你能舉例說明嗎？它們是什么原料制造的？它們具有哪些優于天然材料的性能？
【點評】通過回憶生活中的常識激發學生探究有機合成材料的組成、性能的興趣。
【練習】計算葡萄糖和硬脂酸甘油酯的相對分子質量。
【質疑】經計算，它們的相對分子質量分別為180和890。數值已經不小，但是，我們仍稱它們為低分子化合物，簡稱小分子；那么，什么是高分子化合物或高分子呢？
【講述】如果有機化合物的相對分子質量達到幾萬到幾百萬，我們就稱它們為有機高分子化合物，簡稱高分子或聚合物。像以前所學過的淀粉、纖維素、蛋白質等物質都屬于有機高分子化合物。有機高分子化合物的結構有哪些特點呢？
【引題、板書】一、有機高分子化合物
1.有機高分子化合物的結構特點
【講述】有機高分子化合物雖然相對分子質量很大，但是它們的結構并不復雜，通常是由簡單的結構單元連接而成的，例如，聚乙烯是由結構單元重復連接而成的，聚氯乙烯是由結構單元重復連接
而成的，其中的n表示結構單元重復的次數。
【投影講述】高分子中的結構單元連接成長鏈，這就是通常所說的高分子的線型結構。具有線型結構的高分子，可以不帶支鏈，也可以帶支鏈。高分子鏈上如果有能起反應的原子或原子團，當這些原子或原子團發生反應時，高分子鏈之間將形成化學鍵，產生一定的交聯形成網狀結構，這就是高分子的體型結構。
【過渡】由于有機高分子化合物的相對分子質量大及其結構的特點，因而使它們具有與小分子不同的一些性質。
【活動、探究】將教材的“觀察•思考”涉及的實驗改成學生分組實驗（2～4人一組）。
1.從廢舊輪胎上刮下的一些橡膠粉末約0.5g放入試管中，加入5mL汽油，觀察粉末能否溶解。
2.取內徑比實驗室用導氣膠管外徑稍大的試管，膠管與試管等長。向試管中加入少量汽油后，將膠管插入試管，再用滴管向膠管內孔中滴滿汽油，稍侯，可見膠管伸長。
3.取一小塊聚乙烯塑料碎片，用酒精燈加熱直至熔化時停止加熱，等冷卻后再加熱，反復幾次后點燃，觀察變化的全過程。
【交流、討論、板書】2.有機高分子化合物的主要性質
⑴溶解性：難溶于水，在有機溶劑中也只能溶脹并極緩慢。
⑵熱塑性和熱固性
⑶電絕緣性
⑷不耐高溫易燃燒
【講述】聚乙烯塑料受熱到一定溫度范圍時，開始變軟，直到熔化成流動的液體。冷卻后又變為固體。加熱后又熔化，這種現象就是線型高分子的熱塑性。有些體型高分子一經加工成型就不會受熱熔化，因而具有熱固性，如酚醛樹脂。高分子化合物中的原子是以共價鍵結合的，因此它們一般不導電。
【小結】結構決定性質，性質決定用途，正因為有機高分子化合物有以上的主要性質，決定了高分子材料在國民經濟發展和現代科學技術中的重要作用。
作業：探究活動：學生分為若干小組通過去圖書館、上網查閱資料探究以下問題：
1．我們身邊有哪些高分子化合物；
2．高分子化合物對工農業生產和生活有哪些重要作用；
3．了解高分子化合物的新發展，例如可導電的高分子材料、可降解塑料等。
并動員學生運用所學知識回答下列問題：
1．為什么聚乙烯塑料涼鞋破裂可以熱補，而電木插座不能熱修補。
2．裝苯的試劑瓶不能用普通的膠塞的原因。
3．家貿市場上出售的香油的膠塞為什么要用玻璃紙包起來，如果不包起來會出現什么后果。
第二課時
【聯想、質疑】現在，人們在日常生活中經常與塑料打交道，工農業生產和國防建設也大量使用塑料。那么，究竟什么是塑料？它們是怎樣制成的？
【講述】塑料的主要成分是被稱為合成樹脂的有機高分子化合物。例如，聚乙烯就是生產聚乙烯塑料的合成樹脂。聚乙烯是以石油化工產品乙烯為原料，在適宜的溫度、壓強和引發劑存在的條件下發生反應而制得的。反應時，乙烯分子中碳碳雙鍵中的一個鍵斷裂，然后相互兩兩加成而聚成含n個結構單元的相對分子質量達幾萬以上的聚乙烯樹脂。
【板書】二、塑料
【講述】講述聚合反應和加聚反應的概念。
【講述、投影】塑料與合成樹脂
⑴塑料是由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、色料、防老劑等添加劑組成的。
⑵樹脂是指還沒有跟各種添加劑混合的高聚物。
⑶有些塑料基本上是由合成樹脂所組成的，不含或少含其它添加劑，如有機玻璃等。
【遷移、應用】氯乙烯、苯乙烯、四氟乙烯在引發劑作用下經過聚合反應所得聚合物都是重要的合成樹脂。⑴它們為什么和乙烯一樣，也能發生加聚反應？⑵寫出化學反應式。
【交流、討論】組織學生交流討論聚合反應的書寫技巧，尤其苯乙烯的聚合反應，可以適當點撥：將苯基（—C6H5）當作支鏈，使雙鍵碳原子作為端點碳原子，以便于兩兩加成聚合。
【閱讀】塑料王與工程塑料ABS的用途。
【過渡】聚乙烯是當今世界上產量最大的塑料產品，它有著廣泛的應用。
【閱讀、討論】聚乙烯的性質和用途。
【講述】塑料工業的發展，極大地提高了人們的生活質量，但是這些結構穩定、難以分解的塑料廢棄物的急劇增加也帶來了嚴重的環境問題。全世界每年產生數千萬噸的廢舊塑料，比如聚乙烯、聚苯乙烯等它們聚集在海洋里、地面上、土壤中，造成白色污染。白色污染已成為困擾人類社會的一大公害。減少與消除白色污染既要全社會共同努力，從我做起，少用并及時回收、再生，也要依靠科技，生產可降解的塑料。
【指導閱讀】塑料的回收利用與可降解塑料。
作業：探究活動：
1.收集有關廢棄塑料造成的白色污染、危害及其防治方法，在各社區進行宣傳或提出倡議。
2.課外實驗，參照教材第97頁動手實踐的方法進行廢舊塑料裂解得燃氣與燃油的實驗。
3.收集橡膠制品的圖片
第三課時
【引題】今天我們討論第二大合成材料合成橡膠。
三、合成橡膠
【展示】展示課前同學們收集的橡膠制品的圖片。
【交流、研討】結合你已有的知識和生活常識思考：
1.橡膠的特性是什么？由此決定著它有哪些用途？
2.根據來源和組成不同，常用的橡膠有哪幾種？
【講述】構成橡膠的高分子鏈在無外力作用時呈卷曲狀，而且有柔性，受外力時可伸直，但取消外力后又可恢復原狀，因此橡膠是具有高彈性的高分子化合物。根據來源和組成不同，橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠。合成橡膠往往具有高彈性、絕緣性以及耐油、耐酸堿、耐高溫或低溫等特性，因此具有廣泛的應用。
【講述】順丁橡膠是化學家們最早模擬天然橡膠制得的合成橡膠，它具有較高的耐磨性，廣泛用于制造輪胎、耐寒制品及膠鞋、膠布、海綿膠等。利用工具欄講解順丁橡膠的合成，并以順丁橡膠的高分子鏈的卷曲認識橡膠的高彈性。
【質疑】為什么實驗室的橡膠管在空氣中易老化？為什么盛酸的試劑瓶要用玻璃塞？
【過渡】常用的橡膠除天然橡膠、順丁橡膠外還有其它的通用橡膠。
【閱讀、講述】閱讀表3-4-1幾種常用橡膠的性能和用途，以說明當今合成橡膠的廣泛應用，以及“挑戰者”航天飛機失事的悲慘事件就是由于橡膠密封圈失靈造成的。
【過渡】接下來討論第三大合成材料合成纖維。
【交流、研討】生活中你們知道哪些是纖維制品呢？棉花、羊毛、蠶絲與錦綸、滌綸有何區別？纖維素是如何分類的？
【投影、講述】1.纖維素分類
纖維素：棉、麻
天然纖維蛋白質：絲、毛
纖維人造纖維：人造棉、人造絲
化學纖維合成纖維：錦綸、腈綸
天然高分子材料的特點范文4
材料學專業畢業生的就業面比較廣，主要就業方向包括計算機、金融、教育和科技咨詢等領域。材料專業的畢業生可以從事高分子材料加工、高分子材料合成、信息材料、醫用材料、新型建筑材料、電子電器、汽車、航空航天、貿易等工作，還可以進入研究院所、高等院校和海關、商檢等部門工作。
材料學專業的分類
通常來講，材料分為高分子、無機非金屬、金屬三大種類。從學科的角度來講，不同的學校所開設的材料學專業也不相同。除了傳統意義上的材料科學專業、有機高分子材料專業、無機非金屬材料專業、金屬材料專業之外，一些學校還增設了高分子復合材料專業、機械材料專業等。以北京航空航天大學的材料科學與工程學院為例，材料科學與工程學科為國家一級重點學科，下設材料科學系、材料物理與化學系、材料加工工程與自動化系、高分子及復合材料系等。
材料學專業就業知多少
從就業角度來講，金屬材料專業作為一門基礎學科，應用面廣，就業面也相對較廣。復合材料因為博采眾長，在性能上結合了各種材料的優勢，作為一種新型材料廣泛應用于生物、航天領域，就業前景也很好。
總體就業前景分析
其一，材料學專業性強，受國家重視，高技術人才供不應求?，F代材料學科更注重研究各類材料及它們之間相互滲透的交叉性和綜合性特點。經歷近半個世紀對材料微觀結構和宏觀性質相關機制的探索和認識，材料學研究的范圍得到巨大拓展，一些具有特殊功能的材料日益受到重視并快速發展，也為材料學的發展提供了前所未有的機遇和空間。這就需要有一定專業知識的人才投入到科研工作中，攀登材料科學的高峰。
其二，隨著時代的進步，新型材料運用更加廣泛，現代技術的發展也需要很多新型材料的支持。根據我國當前及未來發展的實際情況，材料學專業人才在各個行業需求量的增加為此專業的學生提供了很好的就業機會。
研究生階段課題方向的選擇很重要
據中國科學院學高分子材料專業研究生的王芬（化名）同學介紹，全班40個人，男多女少。雖然傳統意義上是要去中石油、中海油等對口單位，但目前她投簡歷的對象主要是民營企業，這些企業對研究方向沒有特別硬性的規定。
找工作的這段時間以來，王芬覺得材料學所有的專業中，金屬材料學專業的就業面還比較寬。找工作時，用人單位會看重求職者的教育背景、研究方向以及課題方向，尤其當面試崗位是專職科研人員時，單位對專業方面的考量會針對畢業設計提出，因此研究生階段的課題選擇非常重要。她建議大家認真對待畢業設計。
腳踏實地的研究精神不可少
航天某院工作人員高女士建議，在學校期間，材料學專業的學生應該扎實學好專業基礎知識。她認為專業理論基礎扎實與否，一方面決定了就業面的寬窄，更重要的是決定了未來工作發展潛力大小。因為大家畢業后的工作與生活是比較忙碌的，很少再有機會系統學習。
以高女士的就業經歷為例，她認為就業前應該事先做好以下準備：充分利用師兄師姐的經驗、經歷了解可能的工作方向，了解具體工作單位及崗位情況；面試前一定先盡可能了解面試的單位及崗位需求，做到有的放矢。
據哈爾濱玻璃鋼研究院人事部一名負責人介紹，材料學專業的學生，要具備適應艱苦的工作條件的素質，因為做復合材料研究工作要經常去實驗室，更重要的是搞科研一定要坐得下來，能夠經得起反復失敗和挫折的考驗。
此外，在面試中，還應該積極鍛煉個人表達能力，為自己增光。
走進材料學專業
高分子材料——性能優異，不可替代
高分子材料獨特的結構和易改性、易加工特點，使其具有不可取代的優異性能，廣泛用于科學技術、國防建設和國民經濟各個領域。很多天然材料通常是高分子材料組成的，如天然橡膠、棉花、人體器官等。人工合成的化學纖維、塑料和橡膠等也是如此。然而，一些高分子材料會含有毒性，使用、實驗時要注意。
中科院高分子材料學研究方向的研究生王芬（化名）說：“我在本科時讀的是無機非金屬材料學，在研究生時根據導師的研究方向，選擇了高分子材料學，即有機無機復合材料學，重點研究塑料、橡膠等，應用到現實生活中，為鉆井平臺進行驅油。平日里我們大部分時間在實驗室度過，研究對象為甲醛、乙醇、乙烷等化學物質，一些化學物質如甲醛會有毒性，因此要做好防毒設施?！?/p>
無機非金屬材料——基礎學科，必不可少
無機非金屬材料是與有機高分子材料和金屬材料并列的三大材料之一，主要研究建筑、水泥、陶瓷、玻璃等材料。目前比較受到關注的納米材料也屬于無機非金屬行列。
無機非金屬材料品種和名目極其繁多，用途各異，通常把它們分為普通的（傳統的）和先進的（新型的）無機非金屬材料兩大類。新型無機非金屬材料是20世紀中期以后發展起來的，具有特殊性能和用途的材料。它們是現代新技術、新產業、傳統工業技術改造、現代國防和生物醫學所不可缺少的物質基礎。常見的無機非金屬材料有水泥、 玻璃、 陶瓷等。
天然高分子材料的特點范文5
關鍵詞：膠原生物醫用材料；優勢；臨床醫學應用
生物醫學材料是一類對人體細胞、組織、器官具有增強、替代、修復、再生作用的新型功能材料。它有獨特的基本要求：①具有生物相容性，要求材料在使用期間，同機體之間不產生有害作用，不引起中毒、溶血、凝血、發熱、過敏等現象；②具有生物功能性，在生理環境的約束下能夠發揮一定的生理功能；③具有生物可靠性，無毒性，不致癌、不致畸、不致引起人體組織細胞突變和組織細胞反應（即“三致物質”），有一定的使用壽命，具有與生物組織相適應的物理機械性能；④化學性質穩定，抗體液、血液及酶的作用；⑤針對不同的使用目的具有特定功能。按生物醫用材料性質的不同可分為四大類：①醫用金屬材料。主要用于硬組織的修復和置換，有鈷合金（Co-Cr-Ni）、不銹鋼、鈦合金（Ti-6Al-4V）、貴金屬系、形狀記憶合金、金屬磁性材料等7類，廣泛用于齒科填充、人工關節、人工心臟等。②醫用高分子材料。有天然與合成兩類，通過分子設計與功能拓展，即合金化、共混、復合（ABC）等技術手段，可獲得許多具有良好物理機械性能和生物相容的新型生物材料。③生物陶瓷材料。有惰性生物陶瓷（氧化鋁陶瓷材料、醫用碳素材料等）和生物活性陶瓷（羥基磷灰石、生物活性玻璃等）。④醫用復合材料。由兩種或者兩種以上不同性質材料復合而成，取長補短，達到功能互補。主要用于修復或者替換人體組織、器官或增進其功能以及人工器官的制造。膠原屬于細胞外基質的結構蛋白質，結構復雜，根據分子結構決定功能和性質的原則。其分子量大小、形狀、化學反應以及獨特的生物分子等對功能、性質起著決定性作用。膠原來源廣泛，資源豐富，性質特殊。是21世紀生物醫學材料研究和應用的熱點和重點[1]。
1膠原生物醫學材料的優勢
（1）低免疫源性。組織膠原具有一定的免疫性，20世紀90年代研究發現，其免疫源性來自于端肽及變性膠原和非膠原蛋白質，在提取膠原時，除去端肽及純化分離掉變性膠原和非膠原蛋白，能得到極弱免疫原性的膠原材料。（2）與宿主細胞及組織之間的協調作用。其特點：①膠原有利于細胞的存活和促進不同類型細胞的生長；②膠原不但可增加細胞黏結，而且有利于控制細胞的形態、運動、骨架組裝及細胞增殖與分化。（3）止血作用。膠原的四級特殊結構能使血小板活化、釋放出顆粒成分，起到迅速凝血的作用。（4）可生物降解性。膠原是一種特殊的生物降解材料，其降解性作為器官移植的基礎。（5）物理機械性能。膠原的三螺旋結構以及自身交聯而成網狀結構，使其具有很高的強度，可滿足機體對機械強度的要求；另外通過進一步的交聯增強其強度，而且采用不同的交聯劑可獲得不同的強度和韌性材料。通過復合和接枝共聚能獲得更多性能優良的材料。（6）組織工程（Tissueengineering）。膠原的優良特性使其在組織工程中扮演更重要的角色，大量應用于臨床，前景廣闊。
2膠原在生物臨床醫學上的應用
[2]（1）手術縫合線。當前應用的天然與合成材料制備縫合線均存在這樣那樣的不足和缺陷，或者不能自然吸收，需要拆線；或者與組織反應大，引起發炎、造成傷口瘢痕明顯；或者吸收時間過長等。而膠原制備的縫合線既有與天然絲一樣的高強度，又有可吸收性；使用時有優良的血小板凝聚性能，止血效果好，有較好的平滑性和彈性，縫合結頭不易松散，操作過程中不易損傷肌體組織?？刹捎脧秃吓c交聯改性方法提高縫合線功能和性能，制備的可吸收縫合線有：①純膠原可吸收縫合線；②膠原/聚乙烯醇共混復合；③膠原/殼聚糖復合可吸收縫合線；④膠原/殼聚糖/聚丙烯酰胺復合可吸收縫合線。（2）止血纖維。膠原纖維是一種天然的止血劑和凝血材料，且止血功能優異。膠原纖維是一種集止血、消炎、促愈為一體，可被組織吸收，無毒、無副作用的醫用功能纖維，相比于以前使用的氧化纖維素、羧甲基纖維素及明膠海綿等止血材料，其效果要好的多。（3）止血海綿。膠原海綿有良好的止血作用，能使創口滲血區血液很快凝結，被人體組織吸收，一般用于內臟手術時的毛細血管滲出性出血。臨床應用于普外科、心血管外科、整形外科、泌尿外科、骨科、皮膚科、燒傷科、婦產科以及口腔科、耳鼻喉科、眼科等幾乎所有的手術。（4）代血漿。當人體由于外傷或其他原因發生意外急性失血時，最佳方法必須立刻輸血，但眾所周知，血液來源非常困難！而且不能長久保存，輸血之前還需鑒定血型和配型。因此，尋找理想的代用品成為人們的夢想。20世紀50年明膠代血漿受到重視，且符合血漿的條件和性質，國外已大量使用，我國正在積極推進其產業化。國外明膠類代血漿有脲交聯明膠、改性液體明膠和氧化聚明膠3種。國內有氧化聚明膠、血安定（Gelofu-sine）海星明膠和血代（Haemaccel）。（5）水凝膠。水凝膠是一些由親水大分子吸收了大量水分形成的溶脹交聯狀態的半固體（三維網絡），能保持大量水分而不溶解，具有良好的溶脹性、柔軟性和彈性，以及較低的表面張力等特殊性質。交聯方式有共價鍵、離子鍵和次級鍵（范德華力、氫鍵等）。水凝膠是高分子凝膠中的一類，可分為物理凝膠和化學凝膠。為改善性能需對天然高分子與合成高分子進行共混復合制備新型水凝膠（互穿網絡水凝膠），現已取得很大進展。制成的復合材料有膠原/聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠、膠原/聚乙烯醇水凝膠、膠原/聚異丙酰胺水凝膠、膠原/殼聚糖水凝膠等。（6）敷料。敷料是能夠起到暫時保護傷口、防止感染、促進愈合作用的醫用材料。有普通敷料（常用植物纖維紗布）、生物敷料（膠原蛋白及其改性產品以及左旋糖酐、殼聚糖、淀粉磷酸酯等）、合成敷料和復合敷料等四種。開發使用的品種有海綿型敷料、膠原膜敷料、凝膠敷料。（7）人工皮膚。人工皮膚是在創傷敷料基礎上發展起來的一種皮膚創傷修復材料和損傷皮膚的替代品。其制備方法采用復合與交聯法，一是提高膠原的機械強度；二是膠原與其他天然高分子進行雜化改善機械性能和生物活性。（8）人工血管。人工血管是近年來組織工程（一門多學科的交叉科學）研究的重點之一。當今臨床應用的人工血管主要是人工合成材料制成的，最早是滌綸纖維編織的人工血管，但只能對大口徑血管有較短的替代作用。后來開發聚四氟乙烯（PTFE）、聚氨酯（PU）、膨體聚四氟乙烯（ePTFE），并采取多種方法進行改性，以適應血管植入的要求。此外，還有生物降解材料如聚乙醇酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、聚乳酸異構體（PLLA）等。（9）人工食管。分為兩種，一種是用自身的其他組織或器官（如結腸、空腸、胃、胃管和游離的空腸等）加工而成，現已廣泛應用于臨床，優缺互見；另一種是人工合成材料加工而成，比如塑料管、金屬管、PTFE管、硅膠管等，效果均不理想。最早制成使用的聚乙烯（PE）管，此后發展了PTFE、硅橡膠、硅膠涂覆的滌綸編織管（PET）、碳纖維管等。近年以來，使用聚乙烯醇（PVA）、PLA降解塑料。用降解塑料制作無細胞支架的人工食管、組織工程化食管等。（10）心臟瓣膜。分為機械瓣膜（金屬瓣）和生物瓣膜。心臟瓣膜支架材料有可降解合成高分子和生物高分子。可降解合成高分子有PLA、PGA及二者共聚物（PGLA），此外還有聚β—羥基烷酸酯、聚羥基丁酸酯（PHB）；生物高分子材料有膠原、纖維蛋白凝膠、去細胞瓣膜支架等。（11）骨的修復和人工骨。目前仍以金屬（不銹鋼、鈷鉻合金、鈷鎳合金、鈦合金）為主；高分子材料，諸如PTFE、聚硅氧烷、高密度聚乙烯（HDPE）、陶瓷（結晶氧化鋁、羥基磷灰石）以及復合材料。膠原以其獨特的性能成為不可或缺的生物材料，在骨修復中起舉足輕重作用。①在組織引導再生術中（guidedtissueregeneration,GTR）能起到“誘導成骨”、“傳導成骨”，實現再生修復和骨愈合的作用。②組織工程化骨組織的構建。包括三個方面：一是尋求能夠作為細胞移植與引導新骨生長的支架結構作為細胞外基質（ECM）的替代物；二是種子細胞；三是組織工程骨的組織還原（骨缺損修復）。（12）角膜與神經修復。角膜膠原膜和組織工程化角膜；人工神經支架采用膠原、膠原/殼聚糖或膠原/糖胺聚糖等。（13）藥物載體。藥物載體由高分子材料充當，大多數為傳遞系統，其主要成分是膠原和明膠。有膠原膜、膠原海綿、藥用膠囊和微膠囊和丸劑與片劑。（14）固定化酶載體。膠原可作為細胞或酶的載體，其特點：①膠原本身是蛋白質，對酶和細胞的親和性是其他材料不可及的；②膠原蛋白成膜性好，可制成各種酶膜；③膠原蛋白肽鏈上具有許多官能團，諸如羧基、氨基、羥基等，易于吸附和固化。膠原蛋白有很好的生物相容性，在體內可被逐步吸收，交聯接枝共聚后賦予了材料良好的物理機械性能，且可在體內長期保存。廣泛應用于人體的各個部位。生物醫學材料在人體的應用部位，詳見圖1[3]。
3結語
隨著社會文明的不斷進步，生命至上理念不斷深入人心，天賦人權，生命是任何人都不能剝奪的最高權利，人類對身心健康和生活質量越來越重視。當前，新型材料更多的應用于醫藥和臨床，尤其如膠原基生物材料，以其獨特的優勢和優異的性能在這一領域大顯身手。科技改變未來、改變生活，天然高分子與合成高分子材料通過共混、復合、合金化、納米化等技術手段，制備成多種新穎獨特的新材料和新產品。尤其應用于臨床和組織器官工程挽救了數以萬計的人類生命并提高了生命質量和延長了壽命。隨著3D打印技術在生物醫療領域的快速發展，如何制備出適合3D打印的不同類型膠原蛋白材料，并保證在打印過程中蛋白不變性、強度可控、易塑性等成為研究的新課題[4]。
當今，是生物高分子時代，隨著科技發展日新月異，生命科學和生物材料研究的不斷深入。生物醫藥是“十四五”的新興產業鏈。膠原在生物醫學、醫藥、組織器官工程和臨床醫學的應用將更加光明，潛力非常巨大。開發應用必將成為廣大科研人員研究的重點和熱點，我們將拭目以待有更多的新型材料和產品為人類的健康服務并造福人類。
參考文獻：
[1]王璐，但衛華，但年華.胞牛皮源高層級膠原聚集體的制備與表征[J].皮革科學與工程.2019，29（05）:16-22.
[2]將挺大膠原與膠原蛋白[M].化學工業出版社，北京，2006.03：186-251.
[3]韓冬冰，王慧敏.高分子材料概論[M].中國石化出版社，北京，2008.07:126-142.
天然高分子材料的特點范文6
1、TPR：熱塑性彈性體也稱作熱塑性橡膠，是一種兼具橡膠和熱塑性塑料的特性，在常溫下顯示橡膠的高彈性，而高溫下又能塑化成型的高分子材料，也是繼天然橡膠、合成橡膠之后的第三代橡膠，具有加工成型快，勞動生產率高、易回收的特點；
2、EVA：乙烯醋酸乙烯醋共聚物，輕質有彈性的化學合成物質，該種材料目前主要與橡膠組合或單獨組成鞋底；
3、RB:主要指天然橡膠、合成橡膠等，是制作鞋底材料的主要原材料，具有耐磨、防滑等功能；
4、PU：高分子聚氨脂合成材料，分聚酯型和聚醚型，經常用于鞋底后掌中底夾層的耐用材料，起緩沖、防震的作用，也有單獨作為鞋底使用；
