高分子材料应用前景
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高分子材料应用前景范文第1篇
前言
现阶段，高分子材料在很多行业中得到应用，是一种非常关键的材料。高分子材料的静电问题是人们十分关心的，好多学者开展了关于高分子材料抗静电技术的研究。笔者首先介绍了高分子材料抗静电技术，接下来探讨了抗静电高分子材料的应用情况。
1 高分子材料抗静电技术
目前，比较常见的高分子材料抗静电技术主要有三种，分别如下：
1.1 添加抗静电剂
为高分子材料添加抗静电剂是一种十分常用的技术，这种技术的主要作用是为高分子材料提供一个导电层，从而降低高分子材料表面的电阻率。在这种情况之下，当出现静电荷时，静电荷在高分子材料表面停留的时间也就是缩短。与此同时，在静电剂的作用之下，原有高分子材料的表面度也会得到一定的增强，这样摩擦作用也就得到而来减弱。一般来讲，抗静电剂主要有三种类型，第一种是阳离子型，第二种是阴离子型，第三种是非离子型。就第一种抗静电剂而言，它不具有较强的耐热性，但是它的抗静电能力比较强。就第二种抗静电剂而言，它不旦具有较强的抗静电能力，还具有较强的耐热性。但是，该种抗静电剂的劣势主要体现在：无法和树脂较好的融合到一起。就第三种抗静电剂而言，它的存在解决了前两种抗静电剂在使用中的问题。此外，该种抗静电剂对于原来高分子材料的影响相对较小，不会改变原材料的物理性能。然而，非离子型的抗静电剂也存在一定的不足之处，主要体现在使用量相对较大。目前，在向高分子材料添加抗静电剂时，一般都会讲上述三种不同的抗静电剂融合到一起。
为高分子材料添加抗o电剂的方式有很多，比较常见方式是外涂，具体包括浸涂、刷涂以及喷涂等。外涂方式的劣势主要体现在在：比较容易产生脱落的现象，从而减弱高分子材料的抗静电能力。现阶段，人们越来越重视内加的方式。具体来讲，就是将抗静电剂和树脂配料混合到一起，从而为高分子材料提供抗静电的表层。和外涂的方式相比，内加的方式可以为高分子材料提供时间更长的抗静电保护层。而且，在抗静电剂的作用之下，材料的表面平滑性也会得到一定的增强。
1.2 与结构型导电高分子共混
在使用该种技术时，主要借助的是导电型高分子材料的抗静电能力。然而，导电性高分子材料的具有一定的劣势，那就是稳定性不是很好，而且不是很容易成型。因此，在利用导电型高分子材料时，一般都不会单独使用，会将该种材料和一些基体高分子结合到一起，从而得到复合型导电高分子材料。目前，获得复合型高分子导电型材料的方式主要有两种，第一种是机械法，第二种则是化学法。
在制备复合型高分子导电型材料时，如果选择机械方式，具体就是将结构型导电高分子材料和基体高分子材料结合到一起。在制备过程中，将导电填料质量分数控制在2%和3%之间，这样就可以使得高分子材料具有一定的抗静电能力。如果选择化学制备的方式，具体方式就是在微观尺度将结构型导电高分子材料和基体高分子材料混合到一起。在制备过程中，需要借助于一些氧化剂的作用，如氯化铁等。
1.3 添加导电填料
该技术的基本原理就是将无机导电填料融入高分子材料中。目前，添加导电填料的抗静电方式已经在很多领域得到了应用。如：在炭黑中加入一定的石墨和碳纤维；在金属中加入一定的金属粉末和不锈钢云母等。添加导电填料方式的优势主要体现在：第一，成本投入相对较低；第二，稳定性相对比较好。该技术也存在一定的劣势，主要体现在：最终得到的抗静电高分子材料是黑色的，从而影响了材料的可调性。
2 抗静电高分子材料的应用
现阶段，抗静电高分子材料在很多领域都得到了应用，下面简单介绍一下：
2.1 聚烯烃类抗静电塑料的应用
聚烯烃类塑料就是一种比较典型的抗静电材料。为了使得聚烯烃类塑料具有一定的抗静电能力，最为常用的方式就是为其添加一定的抗静电剂。具体如下：可以在PE塑料中加入一定的羟乙基脂肪胺类抗静电剂，这样具有了抗静电行的PE塑料就可以使用在电子元件中，也可以作为包装薄膜。研究人员通过一系列的研究发现，如果将PE塑料中抗静电剂的质量分数控制在3%，或者是1%，具体类别是HZ-1，那么PE塑料的抗静电性能也就相对较强。
2.2 聚氯乙烯抗静电塑料的应用
软质聚氯乙烯本身就有一定的抗静电能力，然而硬质聚氯乙烯自身则不具有抗静电能力。因此，需要通过一定的操作对硬质聚氯乙烯进行防静电处理。在研究人员的努力之下，目前已经存在了很多的防静电处理技术。当处理对象是硬质聚氯乙烯材料时，比较常用的方式是添加导电填料。
2.3 ABS抗静电工程塑料的应用
为了使得ABS工程塑料具有一定的抗静电能力，比较常见的方式是为其添加表面活性相对比较强的抗静电剂，有时也可以使用一定的复配抗静电剂。目前，ABS抗静电工程塑料的应用相对比较广泛，主要应用在了一些设备的外壳中，如仪器仪表以及录音机等。此外，ABS抗静电工程塑料也被使用在了高压电缆中。
3 结语
21世纪是一个全新的时代，在新的时代背景下，高分子材料得到非常广泛的应用。在使用过程中，高分子材料的抗静电能力是非常值得研究的问题。在本次研究中，笔者主要探讨了高分子材料抗静电技术，希望可以为相关人员提供一定的参考。
参考文献
[1]杜仕国.高分子材料的抗静电技术与应用[J].材料导报，1994，04：58-61+57.
[2]刘立锦.高分子材料抗静电技术的应用研究[J].河南科技，2013，24：71.
[3]曾化雨.高分子材料抗静电技术的研究与应用[J].化工管理，2013，10：98.
[4]陈国华，翁文桂.高分子材料抗静电技术[J].塑料，2000，04：31-34+52.
[5]许祥.两亲分子设计在抗静电聚烯烃材料与防水抗菌纸中的应用[D].华东理工大学，2012.
高分子材料应用前景范文第2篇
一、生物医用高分子材料的特点
生物医用高分子材料是一种聚合物材料，主要用于制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械。按照来源的不同，生物医用高分子材料可以分为天然生物高分子材料和合成生物高分子材料2种。前者是自然界形成的高分子材料，如纤维素、甲壳素、透明质酸、胶原蛋白、明胶及海藻酸钠等；后者主要通过化学合成的方法加以制备，常见的有合聚氨酯、硅橡胶、聚酯纤维、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。按照材料的性质，生物医用高分子材料可以分为非降解材料和降解材料。前者主要包括聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃，芳香聚酯、聚硅氧烷等；后者包括聚乙烯亚胺—聚氨基酸共聚物、聚乙烯亚胺—聚乙二醇—聚（β-胺酯）共聚物、聚乙烯亚胺—聚碳酸酯共聚物等。
生物医用高分子材料作为植入人体内的材料，必须满足人体内复杂的环境，因此对材料的性能有着严格的要求。首先，材料不能有毒性，不能造成畸形；其次，生物相容性比较好，不能与人体产生排异反应；第三，化学稳定性强，不容易分解；第四，具备一定的物理机械性能；第五，比较容易加工；最后，性价比适宜。其中最关键的性能是生物相容性。
根据国际标准化组织（InternationalStandardsOrganization，ISO）的解释，生物相容性是指非活性材料进入后，生命体组织对其产生反应的情况。当生物材料被植入人体后，生物材料和特定的生物组织环境相互产生影响和作用，这种作用会一直持续，直到达到平衡或者植入物被去除。生物相容性包括组织相容性、细胞相容性和血液相容性。
二、生物医用高分子材料的发展历史
人类对生物医用高分子材料的应用经过了漫长的阶段。根据记载，公元前3500年，古埃及人就用棉花纤维和马鬃缝合伤口，此后到19世纪中期，人类还主要停留在使用天然高分子材料的阶段；随后到20世纪20年代，人类开始学会对天然高分子材料进行改性，使之符合生物医学的要求；再后来人类开始尝试人工合成高分子材料；20世纪60年代以来，生物医用高分子材料得到了飞速发展和广泛的普及。1949年，美国就率先发表了研究论文，在文中第1次阐述了将有机玻璃作为人的头盖骨、关节和股骨，将聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床应用情况，对医用高分子的应用前景进行了展望。这被认为是生物医用高分子材料的开端。
在20世纪50年代，人类发现有机硅聚合物功能多样，具有良好的生物相容性（无致敏性和无刺激性），之后有机硅聚合物被大量用于器官替代和整容领域。随着科技的发展，20世纪60年代，美国杜邦公司生产出了热塑性聚氨酯，这种材料的耐屈挠疲劳性优于硅橡胶，因此在植入生物体的医用装置及人工器官中得到了广泛应用。随后人工尿道、人工食道、人工心脏瓣膜、人工心肺等器官先后问世。生物医用高分子材料也从此走上快速发展的道路。
三、生物医用高分子材料的发展现状、前景和趋势
据相关研究调查显示，我国生物医用高分子材料研制和生产发展迅速。随着我国开始慢慢进入老龄化社会和经济发展水平的逐步提高，植入性医疗器械的需求日益增长，对生物医用高分子材料的需求也将日益旺盛。2015年1月28日，中国医药物资协会的《2014中国单体药店发展状况蓝皮书》显示，2014全年全国医疗器械销售规模约2556亿元，比2013年度的2120亿元增长了436亿元，增长率为20.06%。但是相比于医药市场总规模（预计为13326亿元）来说，医药和医疗消费比为1∶0.19还略低，因此业内普遍认为，医疗器械仍然还有较广阔的成长空间，生物医用高分子材料也将迎来良好的发展前景。
根据evaluateMedTech公司基于全球300家顶尖医疗器械生产商的公开数据而得出的报告《2015-2020全球医疗器械市场》预测，2020年全球医疗器械市场将达到4775亿美元，2016-2020年间的复合年均增长率为4.1%。世界医疗器械格局的前6大领域包括：诊断、心血管、影像大型设备、骨科、眼科、内窥镜，其中生物医用高分子材料在其中都得到了广泛的应用。
以往的医学研究对组织和器官的修复，更多是选择一种替代品，实现原有组织和器官的部分功能。随着再生医学和干细胞技术的迅速发展，利用生物技术再生和重建器官、个性化治疗和精准医学已经成为趋势。因此传统的生物医药高分子材料已经不能满足现有的需求，需要模拟生物的结构，恢复和改进生物体组织与器官的功能，最终实现器官和组织的再生，这也是生物医用高分子材料未来的发展方向。
生物医用高分子材料在医疗器械领域中得到了非常广泛的应用，主要体现在人工器官、医用塑料和医用高分子材料3个领域。
1.人工器官
人工器官指的是能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料；或者说是具有天然器官组织或部件功能的材料，如人工心瓣膜、人工血管、人工肾、人工关节、人工骨、人工肌腱等，通常被认为是植入性医疗器械。人工器官主要分为机械性人工器官、半机械性半生物性人工器官、生物性人工器官3种。第1种是指用高分子材料仿造器官，通常不具有生物活性；第2种是指将电子技术和生物技术结合；第3种是指用干细胞等纯生物的方法，人为“制造”出器官。目前生物医用高分子材料主要应用在第1种人工器官中。
目前，植入性医疗器械中骨科占据约为38%的市场份额；随后是心血管领域的36%；伤口护理和整形外科分别为8%左右。人工重建骨骼在骨科产品市场中占据了超过31%的市场份额，主要产品是人工膝盖，人工髋关节以及骨骼生物活性材料等，主要应用的生物医用高分子材料有聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚左旋乳酸、乙醇酸共聚物、液晶自增强聚乳酸、自增强聚乙醇酸等。心血管产品市场中支架占据了一半以上的市场份额，此外还有周边血管导管移植、血管通路装置和心跳节律器等。
目前各国都认识到了人工器官的重要价值，加大了研发力度，取得了一些进展。2015年，美国康奈尔大学的研究人员开发出了一种轻量级的柔性材料，并准备将其用于创建一个人工心脏。在我国，3D打印人工髋关节产品获得国家食品药品监督管理总局（CFDA）注册批准，这也是我国首个3D打印人体植入物。
人工器官未来发展趋势是诱导被损坏的组织或器官再生的材料和植入器械。人工骨制备的发展趋势是将生物活性物质和基质物质组合到一起，促进生物活性物质的黏附、增殖和分化。血管生物支架的发展趋势是聚合物共混技术，如海藻酸钠/壳聚糖、胶原/壳聚糖、胶原/琼脂糖、壳聚糖/明胶、壳聚糖/聚己内酯、聚乳酸/聚乙二醇等体系。
2.医用塑料
医用塑料，主要用于输血输液用器具、注射器、心导管、中心静脉插管、腹膜透析管、膀胱造瘘管、医用粘合剂以及各种医用导管、医用膜、创伤包扎材料和各种手术、护理用品等。注塑产品是医用塑料制品当中产量最大的品种。与普通塑料相比，医用塑料要求比较高，严格限制了单体、低聚物、金属离子的残留，对于原材料的纯度要求很高，对加工设备的要求也非常严格，在加工和改性过程中避免使用有毒助剂，通常具有表面亲水、抗凝血等特殊功能。常用医用塑料包括聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、热塑性聚氨酯（TPU）、聚碳酸酯（PC）、聚酯（PET）等。
目前医用塑料市场约占全球医疗器械市场的10%，并保持着每年7%～12%的年均增长率。统计数据显示，美国每人每年在医用塑料领域消费额为300美元，而我国只有30元，由此可见医用塑料在我国的发展潜力非常大。
我国医用塑料制品产业经过多年的发展，取得了长足的进步。中国医药保健品进出口商会统计数据显示，2015年上半年，纱布、绷带、医用导管、药棉、化纤制一次性或医用无纺布物服装、注射器等一次性耗材和中低端诊断治疗器械等成为我国医疗器械的出口大户。但是也必须清醒地认识到，我国的医用塑料发展水平还比较落后。医用塑料的原料门类不全、生产质量标准不规范、新技术和新产品的创新能力薄弱，导致一些高端原料导致国内所需的高端产品原料还主要靠进口。
目前各国都认识到了医用塑料的重要价值，加大了研发力度，取得了一些进展。2015年，英国伦敦克莱蒙特诊所率先开展了塑胶晶状体移植手术，不仅可以治疗远视眼或近视眼，还可以恢复患有白内障和散光者的视力；住友德马格公司推出一种聚甲醛（POM）齿轮微注塑设备，在新型白内障手术器械中具有重要作用；美国美利肯公司开发了一项技术，可使非处方药和保健品塑料瓶的抗湿性和抗氧化性提高30%；MHT模具与热流道技术公司开发出了PET血液试管，质量不足4g，优于玻璃试管；Rollprint公司与TOPAS先进高分子材料公司合作，采用环烯烃共聚物作为聚丙烯腈树脂的替代品，以满足苛刻的医疗标准；美国化合物生产商特诺尔爱佩斯推出了一款硬质PVC，以取代透明医疗零部件中用到的PC材料，如连接器、止回阀、Y接头、套管、鲁尔接口配件、过滤器、滴注器和盖子，以及样本容器。
未来医用塑料的发展趋势是开发可耐多种消毒方式的医用塑料，改善现有医用塑料的血液相容性和组织相容性，开发新型的治疗、诊断、预防、保健用塑料制品等。
3.药用高分子材料，
药用高分子材料在现代药物制剂研发及生产中扮演了重要的角色，在改善药品质量和研发新型药物传输系统中发挥了重要作用。药用高分子材料的应用主要包括2个方面：用于药品剂型的改善以及缓释和靶向作用，此外还可以合成新的药物。
药物缓释技术是指将衣物表面包裹一层医用高分子材料，使得药物进入人体后短时间内不会被吸收，而是在流动到治疗区域后再溶解到血液中，这时药物就可以最大限度的发挥作用。药物缓释技术主要有贮库型（膜控制型）、骨架型（基质型）、新型缓控释制剂（口服渗透泵控释系统、脉冲释放型释药系统、pH敏感型定位释药系统、结肠定位给药系统等）。
贮库型制剂是指在药物外包裹一层高分子膜，分为微孔膜控释系统、致密膜控释系统、肠溶性膜控释系统等，常用的高分子材料有丙烯酸树脂、聚乙二醇、羟丙基纤维素、聚维酮、醋酸纤维素等。骨架型制剂是指向药物分散到高分子材料形成的骨架中，分为不溶性骨架缓控释系统、亲水凝胶骨架缓控释系统、溶蚀性骨架缓控释系统，常用的高分子材料有无毒聚氯乙烯、聚乙烯、聚氧硅烷、甲基纤维素、羟丙甲纤维素、海藻酸钠、甲壳素、蜂蜡、硬脂酸丁酯等。
我国的高分子基础研究处于世界一流，但是药用高分子的应用发展相对滞后，品种不够多、规格不完整、质量不稳定，导致制剂研发能力与国际产生差距。国内市场规模前10大种类分别为明胶胶囊、蔗糖、淀粉、薄膜包衣粉、1，2-丙二醇、PVP、羟丙基甲基纤维素（HPMC）、微晶纤维素、HPC、乳糖。高端药用高分子材料几乎全部依赖进口。专业药用高分子企业则存在规模小、品种少、技术水平低、研发投入少的问题。
目前，药物剂型逐步走向定时、定位、定量的精准给药系统，考虑到医用高分子材料所具备的优异性能，将会在这一发展过程中发挥关键性的作用。未来发展趋势是开发生物活性物质（疫苗、蛋白、基因等）靶向控释载体。
四、结语
虽然生物医用高分子材料的应用已经取得了一些进展，但是，随着临床应用的不断推广，也暴露出不少问题，主要表现出功能有局限、免疫性不好、有效时间不长等问题。如植入血管支架后，血管易出现再度狭窄的情况；人工关节有效期相对较短，之所以出现这些问题，主要原因是人体与生俱来的排异性。
生物医用高分子材料隶属于医疗器械产业，其发展备受政策支持。国务院于2015年5月印发的《中国制造2025》明确指出，大力发展生物医药及高性能医疗器械，重点发展全降解血管支架等高值医用耗材，以及可穿戴、远程诊疗等移动医疗产品。可以预见，在未来20～30年，生物医用高分子材料就会迎来新一轮的快速发展。
参考文献
[1]奚廷斐.生物医用材料现状和发展趋势[J].中国医疗器械信息，2006（5）：1-4.
[2]张真，卢晓风.生物材料有效性和安全性评价的现状与趋势[J].生物医学工程学，2002，19（1）：117-121.
[3]董亮，何星.生物医用复合材料研究现状及发展趋势[J].世界复合医学，2015（4）：340-342.
[4]奚廷斐.我国生物医用材料现状和发展趋势[J].中国医疗器械信息，2013（8）：1-5.
[5]中国组织工程研究与临床康复.中国生物医用材料研究领域的问题及对策[J].中国组织工程研究与临床康复，2011（34）：186.
[6]胡帼颖，张志雄，温叶飞，等.组织工程技术的发展现状及趋势（三）——组织工程用生物材料的研究[J].透析与人工器官，2009（3）：9-27.
[7]张镇，王本力.我国生物医用材料产业发展研究[J].新材料产业，2015（3）：2-5.
[8]章俊，胡兴斌，李雄.生物医用高分子材料在医疗中的应用[J].中国医院建筑与装备，2008（1）：30-35.
[9]梅建国，庄金秋，汤少伟，等.生物医用高分子材料的生物相容性及其表面改性技术[J].材料导报，2014，28（19）：139-142.
[10]黄琼俭，徐益.生物医用高分子材料在药物控释系统中的应用[J].生物技术世界，2013（2）：82-82.
[11]吴桐.浅谈几种生物医用高分子材料的应用[J].科技资讯，2011（29）：52-52.
[12]王建营，朱治国，孙家跃，等.聚醚醚酮人造骨关节材料研究[J].化学世界，2004，45（1）：53-54.
[13]高茜斐.生物塑料发展现状及前景[J].广东化工，2015，42（15）：87-88.
[14]龙先鹏.浅析我国生物塑料前景[J].科技创新导报，2011（14）：96-96.
[15]全球医药塑料产量及潜力巨大[J].国外塑料，2013（9）：69-69.
高分子材料应用前景范文第3篇
【关键词】高分子材料；功能助剂；现在发展趋势
1 高分子材料功能助剂行业现状
（1）高分子材料的发展对于化学助剂行业有高度的关联性。高分子材料化学助剂已经成为现代化学工业体系和材料科学体系的重要交叉领域之一，在高分子材料生产、储运、加工、使用过程中的作用愈加突出，几乎每一种高分子材料的每一种性能都依赖相对应的化学助剂实现。
（2）化学助剂行业发展的专业性越来越强。随着经济水平对于高分子材料要求的提高，新材料技术和化工产业的不断进步，高分子材料化学助剂产业整体呈现快速发展的态势，表现为化学助剂新品种的不断出现，需求数量的较快增长，以及化学助剂性能的不断改进。国际同行业巨头往往根据自身技术优势和经营特点选择几大类别的化学助剂进行生产经营，呈现出化学助剂行业发展的较强专业性。
（3）中国化学助剂行业发展市场潜力巨大。中国在高分子材料领域的高速发展，使我国已成为全球高分子材料化学助剂需求的增长重心。
（4）中国高分子材料化学助剂行业处于加速发展阶段。由于我国高分子材料化学助剂行业起步晚，行业的整体发展水平与国际水平还存有差距，一方面单一企业经营规模较小、新结构物产品匮乏、化学助剂应用技术服务能力较差、行业集约化程度不够、产品未形成集约化规模经营、高端产品少、许多产品品种形成系列化。另一方面，中国化学助剂行业呈现快速发展的态势，专业化、规模化、技术型企业不断出现和发展，部分企业已经在全球具有很好的知名度。
2 高分子材料功能助剂的发展分析
2.1 分离纯化技术
分离纯化技术是指将特定化学物质与周边干扰物质彼此分离，获得单一高纯度化学物质的技术。分离提纯的方法主要包含两大内容：一是研究获得高纯度物质的分离提纯方法，二是研究如何将这种分离提纯方法，实现大规模的工业生产。分离提纯的方法不拘泥于物理变化还是化学变化，在可能的条件下使样品中的杂质或使样品中各种成分分离开来的变化都可使用。化学助剂生产就是利用前述一种或几种技术的组合对产品原料、中间体、产成品进行纯化，使其满足工艺过程和质量指标的各项要求。
2.2 化学合成技术
化学合成技术是指利用现有化学物质创造出具备特定结构和性能的化学物质技术，主要包括：卤化技术、磺化技术、硝化技术、酯化技术、氧化技术、还原技术、烷基化技术、酰化技术、氨解技术、羟基化技术、缩合技术、聚合技术、官能团的引入和选择性转换技术等单元反应技术。化学助剂生产就是利用前述一种或几种技术的组合对产品原料、半成品进行化学合成，进而得到成品或中间体的过程。
2.3 检测分析技术
检测分析技术是指针对特定目标物质，获得其成分、结构、性能、纯度等具体参数的技术手段，主要包括：高效液相色谱分离检测技术、气相色谱分离检测技术、原子吸收光谱检测技术、气-质联机差热分析技术、热失重检测分析技术、激光粒度检测技术、X 衍射分析检测技术、红外和紫外光谱分析检测技术及其他一系列化学或物理分析技术等。化学助剂的生产需要选用适当的检测技术或几种技术的联合，对原料、中间体、产成品和生产过程控制的各项指标进行分析检验以确保符合客户和生产的需要。
2.4 化学助剂应用技术
高分子材料化学助剂应用技术是在化学助剂复合技术基础之上发展而来，其主要内容包括：一是指化学助剂在完成化学合成之后的剂型选择和确定，比如造粒、乳化、微粒化等，以使化学助剂适宜于在高分子材料中更好发挥作用；二是指为确保不同的高分子材料获得特定的功能和用途，需要添加不同品种、不同功能、不同剂量的各种化学助剂来实现高分子材料的性能改善目标，
3 高分材料功能助剂的发展趋势
（1）高效化。高效化是指在确定助剂用量的情况下实现效果最大化。主要途径为助剂的高分子量化，普通的助剂分子量较低，容易挥发迁移、渗出，降低了助剂的效能，而高分子量化可减少挥发性、迁移性，提高热稳定性、耐水解能力、与材料的相容性，而使助剂的效能得以充分发挥。
（2）多样化。高分子材料化学助剂的多样化不仅在于新品种的出现和应用高分子材料范围的扩大，更在于其作用途径的多样化。高分子材料化学助剂的功能是由其相应的官能团结构决定的，一方面，传统的官能团结构不断得到改进和完善，使产品序列不断丰富，另一方面，新的官能团结构不断被发现，使助剂发挥作用的途径呈现多样化。
（3）复合化。复合化的是各种高分子材料化学助剂的共混物，目的是令高分子材料化学助剂具有多功能性和增强协同效应，使应用简单方便。现代的复合技术已非初期的几种助剂简单混合，已发展成为多组份协效性能的研发，各组分之间协同机理的研究和协同组分的开发将是高分子材料化学助剂复合应用技术研发的关键。
（4）系列化。系列化指通过对同一类助剂产品的结构和其应用性能发展规律的分析研究，将系列化的新助剂产品的主要参数、类型、性能、基本结构等作出合理的安排与计划，以协调同类产品、配套产品和目标高分子材料之间更加合理的协同关系，从而充分发挥助剂产品的协同效应和协配性，获得更好的市场通用性。
（5）环保化。随着环保法规日益严格和可持续发展需要，环保化将成为化学助剂发展的重点。一方面是化学助剂制造过程的清洁生产工艺的开发，节能减排；另一方面主要为发展环境友好助剂，限制或禁止使用对人体和自然环境有毒有害的助剂。
4 结束语
随着高分子材料化学助剂高效化、多样化、复合化、环保化、系列化的趋势不断发展，高分子材料化学助剂的各类相关技术也沿着上述趋势不断演变进步。高分子材料化学助剂企业只有在掌握化学助剂主体技术的基础之上，沿着发展趋势不断研发新技术，才能在未来的竞争中获得优势地位。
参考文献：
[1]白凡飞，贺平，贾志杰，黄新堂，何云.原位生成法制备单分散的纳米氧化锌分散液[J].材料科学与工程学报，2005（05）.
高分子材料应用前景范文第4篇
关键词：生物医学材料；生物相容性；应用现状；发展前景
引言
生物医学材料是一种毒副作用较小，生物相容性比较好的具有特殊性能和特殊功能的一种医用材料，它对人的生命，组织器官是无害的。它的发展是以提升人类卫生健康水品，疾病治疗，医疗保健为目的一种生物材料。生物医学材料主要以生物高分子材料，生物陶瓷材料，生物医学复合材料及生物金属材料和生物医学衍生材料为主。现如今生物医学而材料已经广泛应用于医学领域和科研领域。
一、生物医学材料的分类
1、医用高分子材料
所谓生物医学材料领域中发展最好的领域，医用高分子材料自改革开放以来就发展非常迅速，现如今医用高分子材料已经研究出了许多性能量好，应用广泛的制成品。医用高分子材料有很大的便利之处是原材料比较容易获取，加工制成品比较简单，而且研究发现人体大部分组织器官的软组织部位，比如血管，呼吸道等都是由高分子材料构成，这一特点使得医用高分子材料的应用越来越受到人们的重视。
2、生物陶瓷材料
生物陶瓷材料也可以因为其化学组成而被叫做生物无机非金属材料，它也是具有大部分生物医学材料共有的生物特性，它是一种具有很好的生物相容性，与医用高分子材料相比生物陶瓷材料化学性质极其稳定。从性能上来讲，生物陶瓷材料与生物体具有高度亲和性，毒副作用非常小，也很少与生物体产生免疫排斥反应。由于生物陶瓷材料的这些良好特性，近年来也逐渐被研究开发，现已经普遍受到关注。生物陶瓷材料可以分为惰性生物陶瓷和生物活性生物陶瓷。每类生物陶瓷材料都逐渐被广泛利用。
3、医用金属材料
生物金属材料顾名思义具有很强的机械强度，因为这种材料的组成主要是金属或者合金，它的化学组成决定了此种材料具有很好的抗疲劳特性。钛合金和钴合金就是被广泛使用在临床上为人所熟知的医用类金属材料，另外还有不锈钢。它们三者常作为植入材料，主要运用于骨和牙等硬组织的替换。比较常用在临床上的是贵重金属例如金，银和铂，当然一些常见材料比如铁、镁及铜等都有应用于临床试验上，只是这些金属的生物特性不是很好，因此尚未受到专家认可。
4、生物医学复合材料
生物医学复合材料是由两种或两种以上不同材料混合而成，比如现运用于临床的一些生物传感器就是由高分子材料结合生物高分子形成的。另外，人工骨头也可以有碳和钛复合而成。
5、生物医学衍生材料
生物医学衍生材料是将生物组织进行特殊处理形成的，虽然它已经不具有生物活性，但是由于它有着天然生物相同的构型因而在人体修复和替换的过程中成功率比较高。
二、生物医学材料的应用现状
生物医学材料作为一项发展迅速的高新技术产业，它的发展已经受到全世界的普遍关注。现如今随着分子材料和人造器官的广泛使用，生物医学材料交叉着诸多学科成为创新材料的重要组成部分。生物医学材料的运用虽然在亚洲地区发展较快，但目前还主要在经济发达国家具有竞争优势。发达国家现已逐步形成生物材料工业体系，创新材料制成产品比较多，每年的销售额也非常巨大，甚至可以达到药物市场的销售额。目前，主要的生物材料产品中具有代表性的有：人工器官、人工关节、人工股骨头都是运用生物医学材料来替代的。
三、生物医学材料的发展前景
生物医学材料作为新技术革命中高新技术产业，将成为国民经济发展的一个重要驱动力。就我国而言，人口众多、人口老龄化、交通拥挤及卫生医疗状况需要改善的国情来讲，人们在生活水平不断提高的同时对医疗保健的要求越来越高，同时对行业创新的提升具有迫切需求。生物医学材料工业体系解决了众多疾病难题，促进了医疗水平和提高了疾病治疗成功率。现如今，国家已经充分认识生物医学材料的V大发展前景，并投入大量资金用于技术研究、仿制到创新。在全区，如今生物医学材料的发展已经能够与汽车行业在经济发展中的地位相比，销售市场和销售额大幅度扩增。
四、结语
综上所述，生物医学材料具有如此强大的经济竞争实力，具有极大的发展前景。我国这场新技术革命中不仅面临国内设施条件的制约，而且被发达国家的材料工业体系所发展的巨大市场所冲击着。我国争取在新技术革命中能够占一席之地，必须加大对生物材料的研究和运用，从仿制到创新，加强知识产权的保护的同时也要积极向发达国家学习，迅速转化成产业成果，重点突破，追踪生物材料的前沿，形成竞争优势。在国家的重点关注和支持的情况下，生物医学材料这种高新技术产业即将在中国迅猛发展。
[参考文献]
[1]何天白，胡汉杰.功能高分子与新技术[M].北京：化学工业出版社，2001.95～98.
[2]冯凌云，陈晓明.生物陶瓷材料的生物学性能评价[J].武汉工业大学学报，1998，（18）.
高分子材料应用前景范文第5篇
关键词：高分子材料；导电机理；导电塑料；用途
文章编号： 1005–6629(2012)5–0071–04 中图分类号： G633.8 文献标识码： B
20世纪70年代，白川英树、Heeger和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜，后来又经掺杂发现了可导电的高聚物，这就是导电高分子材料。导电高分子材料的发现，改变了人们对传统塑料、橡胶等高分子材料是电、热的不良导体的观念，经过40多年的发展，导电高分子材料也从最初的聚乙炔发展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等数十种高分子材料，成为金属材料和无机导电材料的优良替代品。而今这种导电高分子材料已广泛应用于电子工业、航空航天工业之中，并对新型生物材料和新能源材料的开发产生巨大的影响。
1 高分子材料的分类及导电机理
导电高分子材料通常是指一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在10-6 S/cm以上的聚合物材料。这类高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜，以及电导率可在绝缘体-半导体-金属态（10-9到105 S/cm）的范围里变化。这种特性是目前其他材料所无法比拟的。按照材料结构和制备方法的不同可把导电高分子材料分为结构型（或本征型）导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。
1.1 结构型导电高分子材料
结构型导电高分子材料是指高分子本身或少量掺杂后具有导电性质的高分子材料，一般是由电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子受体或供体进行掺杂后制得的。结构型导电高分子材料具有易成型、质量轻、结构易变和半导体特性。最早发现的结构型高分子聚合物是用碘掺杂后形成的聚乙炔。这种掺杂后的聚乙炔的电导率高达105 S/cm。后来人们又相继开发出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等导电高分子材料。这些材料掺杂后电导率可达到半导体甚至金属导体的导电水平。
1.1.1 聚乙炔
纯净聚乙炔掺进施主杂质（碱金属（Li、Na、K）等）或受主杂质（卤素、AsF5、PF5等）后才能导电。与半导体不同的是，掺杂聚乙炔导电载流子是孤子。
聚乙炔中孤子是怎样形成的呢？反式聚乙炔结构有两种形式，互为镜像，如图1所示：
A相和B相能量相等，都是基态。如果原来整个反式聚乙炔处于A相，通过激发可以变为B相，中间出现的过渡区域，称为正畴壁，反之称为反畴壁。正畴壁称为孤子，反畴壁称为反孤子[1]。激发过程中所提供的能量只分布在正、反畴壁中，畴壁以外的部分能量不变。孤子态是由导带和价带各提供1/2个能级构成的，因此电荷Q=0，当用施主或受主杂质进行掺杂形成荷电孤子后，Q=±e。反式聚乙炔掺杂后，施主杂质向碳链提供电子，被激发形成的孤子带有负电，如果是受主杂质，将从碳链中吸取电子，使孤子带有正电。这样孤子就成为反式聚乙炔中的导电载流子。
聚乙炔是目前世界上室温下电导率最高的一种非金属材料，它比金属质量轻、延展性好，可用作太阳能电池、电磁开关、抗静电油漆、轻质电线、纽扣电池和高级电子器件等。
1.1.2 聚对苯撑
聚对苯撑（PPP）有如图2 所示两种结构形式：
其中（a）式稳定，而（b）不稳定，很难单独存在，当FeCl3与PPP掺杂时发生电荷转移使PPP分子链成为正离子，而FeCl3以FeCl4-负离子的形式加到分子链上，同时FeCl3被还原成FeCl2[2]，即：
2FeCl3+eFeCl4-+FeCl2
因此，掺杂过程实际上是一个氧化还原过程或电荷转移过程。如果掺杂剂为受体分子，电荷转移使高分子链成为正离子，掺杂剂为负离子，如果掺杂剂为给体时，则相反。聚对苯撑（PPP）的导电性和热稳定性优良，有多种合成方法，常温下为粉末，难以加工成型。电化学聚合可得到薄膜状产品，但电化学聚合的产物聚合度小、电气特性和机械性能低，可采用可溶性预聚体转换工艺提高其聚合度。
1.1.3 聚噻吩
噻吩的分子结构如图3所示，环上有两类C原子，因此在发生聚合反应时会有3种连接结构，其中α-α连接时，噻吩环之间的扭转角度最低，当其与一些复合材料发生掺杂时会通过π-π键共轭作用结合在一起，形成一个个相对独立的导电单元，这些导电单元相对纯的聚噻吩而言，具有更高的电导率[3]。
1.1.4 聚吡咯
聚吡咯（PPy）是少数稳定的导电高聚物之一，但纯PPy只有经过合适掺杂剂掺杂后才能表现出较好的导电性。聚吡咯常用的掺杂剂有金属盐类如FeCl3，卤素I2、Br2，质子酸如H2SO4等。不同种类的掺杂剂对PPy掺杂及形成高导电性的机理不同，但大部分具有氧化性的掺杂剂，其掺杂过程可以用电荷转移机理来解释。按此机理掺杂时，聚合物链给出电子，掺杂剂被还原成掺杂剂离子，然后此离子与聚合物链形成复合物以保持电中性。以FeCl3为氧化剂制备聚吡咯，通过电荷转移形成复合物，反应按下式进行[4]：
1.1.5 聚苯胺
与其他导电高聚物一样，聚苯胺（PAN）是共轭高分子，在高分子主链上交替重复单双链结构，具有的价电子云分布在分子内，相互作用形成能带等。其化学结构如图4 所示。
聚苯胺可以看作是苯二胺与醌二亚胺的共聚物，x的值用于表征聚苯胺的氧化还原程度，不同的x值对应于不同的结构、组分及电导率。完全还原型（x=1）和完全氧化型（x=0）都为绝缘体，在0＜x＜1的任一状态都能通过质子酸掺杂进行交换，当x=0.5时，电导率最大，且可通过聚合时氧化剂种类、浓度等条件控制x的大小。对其进行电化学或化学掺杂，使离子嵌入聚合物，以中和主链上的电荷，从而可使聚苯胺迅速并可逆地从绝缘态变成导电状态，当质子酸进行掺杂时，质子化优先发生在分子链的亚胺氮原子上。质子酸发生离解后，生成的（H+）转移至聚苯胺分子链上，使分子链中的亚胺上的氮原子发生质子化反应，生成元激发态极化子[5]。
聚苯胺（PAN）的研究后来居上，它与热塑性塑料掺混具有良好的导电性，与其他导电高聚物相比，具有良好的环境稳定性，易制成柔软、坚韧的膜，且价廉易得等优点。在日用商品及高科技方面有着广泛的应用前景。
1.2 复合型导电高分子材料
复合型导电高分子材料是以高分子聚合物作基体，加入相当数量的导电物质组合而成的，兼有高分子材料的加工性和金属导电性。既具有导电填料的导电性、导热性以及电磁屏蔽性，又具有基体高聚物的热塑性、柔韧性以及成型性，因而具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等很多优良的特点，已被广泛应用于电子工业、信息产业以及其他各种工程应用中。复合型导电塑料是经物理改性后具有导电性的塑料，一般是将导电性物质如碳黑、金属粉末、金属粒子、金属丝和碳纤维等掺混于树脂中制成。在技术上比结构型导电塑料成熟，不少品种已商业化生产。
目前，关于复合型导电高分子材料的导电机理有宏观渗流理论，即导电通路学说、微观量子力学隧道效应理论和微观量子力学场致发射效应等三种理论[6]。
（1）渗流理论：这一理论认为，当复合体系中导电填料用量增加到某一临界用量时，体系电阻率急剧下降，体系电阻率-导电填料用量曲线出现一个狭小的突变区域，在此区域内导电填料的任何微小变化都会导致电阻率显著变化，这种现象称为渗滤现象，导电填料的临界用量通常称为渗滤阈值。
（2）隧道效应理论：该理论认为复合体系在导电填料用量较低时，导电粒子间距较大，混合物微观结构中尚未形成导电网络通道，此时仍不具有导电现象。这是因为此时高分子材料的导电性是由热振动电子在导电粒子之间的迁移造成的。隧道效应现象几乎仅仅发生在距离很接近的导电粒子之间，间隙过大的导电粒子之间没有电流传导行为。
（3）场致发射效应理论：该理论认为，当复合体系中导电填料用量较低，导电粒子间距较大、导电粒子内部电场很强时，电子将有很大几率飞跃树脂界面势垒跃迁到相邻电子离子上，产生场致发射电流，形成导电网络。
1.2.1 炭黑添加型导电高分子材料
炭黑不仅价格低廉、导电性能持久稳定，而且可以大幅度调整复合材料的体积电阻率。因此，由炭黑填充制成的复合导电高分子材料是目前用途最广、用量最大的一种导电材料。复合材料导电性与填充炭黑的填充量、种类、粒度、结构及空隙率有关，一般来说粒度越小，孔隙越多，结构度越高，导电性就越强。
1.2.2 金属添加型导电聚合物
这类导电塑料具有优良的导电性，比传统的金属材料重量轻、易成型、生产效率高、成本低，进入20世纪80年代后，在电子计算机外壳、罩、承插件、传输带等方面得到应用，成为最年轻、最有发展前途的新型导电和电磁屏蔽材料。常见的金属类导电填充剂有金、银、铜、镍等细粉末。
2 导电高分子材料的广泛应用
2.1 在电子元器件开发中的应用
2.1.1 用于防静电和电磁屏蔽方面
导电高聚物最先应用是从防静电开始的。将特定比例的十二烷基苯磺酸和对甲苯磺酸混合酸掺杂的PANI与聚（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）树脂（ABS）共混挤出，制备了杂多酸掺杂PANI/ABS复合材料，通过现场聚合的方法在透明聚酯表面聚合了一层导电PANI，表面电阻可控制在106~109 Ω[7]。通过对复合材料EMI屏蔽的研究，发现在101 GHz下，复合材料的屏蔽效能随其中PANI含量的增大而增大。掺杂能提高PANI的屏蔽效能。
2.1.2 导电高分子材料在芯片开发上的运用
在各种带有微芯片的卡片以及条码读取设备上，高分子聚合物逐渐取代硅材料。塑料芯片的价格仅为硅芯片的1 %~10 %，并且由于其具有可溶性的特性而更易于加工处理[8]。目前国际上已经研制出集成了几百个电子元器件的塑料芯片，采用这种导电塑料制造的新款芯片可以大大缩小计算机的体积，提高计算机的运算速度。
2.1.3 显示材料中的导电高分子材料
有机发光二极管是由一层或多层半导体有机膜，加上两头电极封装而成。在发光二极管的两端加上3伏~5伏电压，负极上的电子向有机膜移动，相反，与有机膜相连的正极上的电子向负极移动，这样产生了相反运动方向的正负电荷载体，两对电荷载体相遇，形成了“电子-空穴对”，并以发光的形式将能量释放[9]。由于它发光强度高、色彩亮丽，光线角几乎达到180度，可用于制造新一代的薄壁显示器，应用在手机、掌上电脑等低压电器上，也应用于金融信息显示上，使图像生动形象，并可图文通显。利用电致变色机理，还可用于制造电致变色显示器、自动调光窗玻璃等。
2.2 在塑料薄膜太阳能电池开发中的应用
传统的硅太阳能电池不仅价格昂贵，而且生产过程中消耗大量能源，因此成本昂贵，无法成为替代矿物燃料的能源，而塑料薄膜电池最大的特点就是生产成本低、耗能少。一旦技术成熟，可以在流水线上批量生产，使用范围也很广。制造塑料薄膜太阳能电池需要具有半导体性能的塑料。奥地利科学家用聚苯乙烯和碳掺杂形成富勒式结构的材料，再将它们加工成极薄的膜，然后在膜层上下两面蒸发涂上铟锡氧化物或铝作为电极。由于聚苯乙烯受到光照时会释放出电子，而富勒式结构则会吸收电子，如果将灯泡接在这两个电极上，电子开始流动就会使灯泡发光[10]。
2.3 在生物材料开发中的应用
在生命科学领域，导电高分子材料可制成智能材料，用于医疗和机器人制造方面。由于导电有机聚合物在微电流刺激下可以收缩或扩张，因而具备将电能转化为机械能的潜力，这类导电聚合物组成的装置在较小电流刺激下同样表现出明显的弯曲或伸张/收缩能力。为了把聚合物变成伸屈的手指活动，加上了含PPY的三层复合膜[PPY/缘塑料膜/PPY]，其中一层PPY供给正电荷，另一层PPY供给负电荷。机器人手指工作：提供正电荷的一侧凹陷进去，即体积收缩；提供负电荷的一侧就鼓胀起来，体积膨胀，引起手指弯曲[11]。用改进的PAN和碳纤维合并起来作为纤维束驱动器，用它制造手指关节链（见图5）其中关节的动作是借助于激光发动和纤维反抗成对的推拉控制，是由改变pH来激发动作的，并有激发纤维和反抗纤维的数量来控制位置[12]。
最新研究表明，DNA也可以具有导电性，因此，把导电塑料与生命科学结合起来，可以制造出人造肌肉和人造神经，以促进DNA的生长或修饰DNA，这将是导电塑料在应用上最重要的一个趋势。
2.4 在新型航空材料开发中的应用
航空制造所用复合材料是一种聚合体树脂制成的矩阵结构，由耐热性能良好的增强型碳素纤维层或者玻璃纤维层胶合而成，再利用熔炉打造成所需要的形状，以适应不同零件所承受的压力。另外，像聚苯胺、聚吡咯可用于电磁屏蔽，涂有其聚合纤维的飞机，能吸收雷达信号，使飞机隐身，还可排除雷击的危险。在导弹外面裹上一层这类聚合物，不仅可防止产生静电，还可减轻导弹的重量[13]。
3 导电高分子材料的研究进展
20世纪70年代以来，电子、电气、通讯产业的迅速崛起，推动了导电材料的快速发展。随着导电材料使用环境的变化，对导电材料的发展也提出了新的要求。总体来说，导电高分子材料的发展主要围绕以下几个方面：
（1）开展分子水平上的研究和应用，开发新品种导电材料，尤其是高导电性导电聚合物、高强度导电高分子材料、可溶性导电高分子材料和分子导电材料，以便能够制成“分子导线”、“分子电路”和“分子器件”。
（2）研究设计和合成结构高度稳定的、具有高荧光量子效率和高电荷载流子迁移率的共轭聚合物，制备出结构有序的导电聚合物薄膜材料[14]。
（3）导电材料多功能化。除具有导电性能外，还应具有优良的阻燃性、阻隔性、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦等性能，并在加大导电填料用量以提高导电性能的前提下，如何保持或增强复合材料的成型加工性能、力学性能和其他性能。
导电高分子材料的这些发展趋向预示着一个新的塑料电子学时代即将到来。
参考文献：
[1]包咏.聚乙炔导电性介绍[J].大学化学，2003，18（5）.
[2]韦玮，张晓辉.聚对苯撑掺杂和导电性能研究[J].功能高分子学报，1998，（6）.
[3]王红敏，梁旦.聚噻吩/多壁碳纳米管复合材料结构与导电理论的研究[J].化学学报，2008，（20）.
[4]周媛媛，李松等.导电高分子材料聚吡咯的研究进展[J].化学推进剂与高分子材料，2008，6（1）.
[5]聂玉静，程正载.聚苯胺的合成及改性研究现状[J].化工新型材料，2010，38（3）：19.
[6]孙业斌，张新民.填充型导电高分子材料的研究进展[J].特种橡胶制品，2009，30（3）：73~75.
[7]张柏宇，苏小明等.聚苯胺导电复合材料研究进展及其应用[J].石化技术与应用，2004，22（6）.
[9]李俊玲.神通广大的导电塑料[J].百科知识，2005，（6）：14~15.
[10]应仕杰.应用潜力极大的导电塑料[J].广东塑料，2005，（12）：9.
[11]李新贵，张瑞锐等.导电聚合物人工肌肉[J].材料科学与工程学报，2004，22（1）：130~131.
[12]王锦成， 李龙等.高分子材料的智能性及其应用合成技术及应用[J].合成技术及应用，2004，16（4）.
