第九章其它功能高分子材料
第九章生物医用高分子材料
• （3） 医用生物陶瓷。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、 可吸收磷酸三钙陶瓷等）
• （4） 医用生物复合材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性 玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。
• 2000万心血管病患者 --------每年需要24万套人工心瓣膜
• 肾衰患者 --------每年需要12万个肾透析器
• ……
2020/6/17
材料
3. History of polymeric biomaterials
1943年 1949年
赛璐珞薄膜开始用于血液透析 美国首先发表了医用高分子的展望性论文。在文章 中，第一次介绍了利用PMMA作为人的头盖骨、关 节和股骨，利用聚酰胺纤维作为手术缝合线的临床 应用情况。50年代，有机硅聚合物被用于医学领 域，使人工器官的应用范围大大扩大，包括器官替 代和整容等许多方面。
• 人造器官或组织
• 人造皮肤，血管，骨，关节，肠道，心脏，肾等
2020/6/17
材料
2020/6/17
材料
制备生物医用高分子材料？
化学家来做第一步
• 化学家合成原始材料并检测各项理化指标
• 生物学家检测材料生物毒性及生物相容性
• 医学家做临床动物试验-人体试验
• 化学工程师制造生物医用高分子材料
9.1 概述
一、生物医用材料的定义 （Biomedical materials）
对生物体进行诊断、治疗和置 换损坏组织、器官或增进其功 能的材料。
高分子建筑材料基本知识
2021年7月22日星期四
第九章 高分子建筑材料
用于建筑工程中的有机材料(organic materials)主要 有：木材(timber)、沥青材料(bitumen)、合成高分子材料 (synthetic polymer)。
合成高分子材料包括三大类：塑料(plastic)、橡胶 (rubber)、合成纤维(synthetic fiber)（其中塑料占3/4）。 在塑料、橡胶的基础上衍生出胶粘剂(adhesive)、涂料 (paint)。合成高分子材料的基本成分是合成高分子化合物。 预计到21世纪初，合成高分子材料将占建筑材料用量的25% 以上，主要用于制作建筑材料与制品、对传统建筑材料进行 改性。合成高分子建筑材料，除少数用作结构材料代替钢材 和木材外，绝大多数用作非结构材料及装饰装修材料。
根据受热时的性能，高聚物分为：热塑性 (thermoplastic)、热固性(thermosetting)。热塑性高聚物为 线型、支链型结构，热固性高聚物为体型结构。
第九章 高分子建筑材料
第一节 高分子建筑材料的基本性质 (The basic properties of polymer materials for construction)
（5）隔热性、电绝缘性好：塑料的热导率一般为 0.024~0.81W/(m.K)，是金属的1/1500、混凝土的1/40。 （6）耐热、耐燃、耐老化性差
第九章 高分子建筑材料
第一节 高分子建筑材料的基本性质 (The basic properties of polymer materials for construction) 二、塑料的基本知识(The elementary knowledge of plastics ) 2. 塑料的特性(The characters of plastics) （7）弹性模量（刚度）小（仅为钢材的1/10~1/20） （8）经济性较好：目前塑料的成本较高，但随着高分子工业的发 展，其成本在逐渐下降；而塑料生产的低能耗及优良的使用性能 也会带来良好的综合效益。
教学功能高分子材料PPT课件
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22.07.2020
9.2、具有化学反应和分离功能的高分子材料 • 9.2.1、离子交换树脂
• 一类能够与溶液中的阴离子或阳离子发生交换 的功能高分子材料
• 包括基体、官能团、助剂
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22.07.2020
• 我国“离子交换树脂之父”何炳林
离子交换树脂的分类
（1）根据合成方法分类 缩聚型离子交换树脂（例如甲醛与苯酚缩聚物） 加聚型离子交换树脂（例如苯乙烯和二乙烯基苯共聚 物）。
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（2）根据树脂的孔结构分类 凝胶型离子交换树脂 大孔型离子交换树脂 载体型离子交换树脂
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• 向某一种材料给予的作用或输入的能量与通过材料输出 而给予外部作用能量属于同一类
• （2）二次功能材料
• 向某一种材料给予的作用或者输入的能量，当其通过功 能材料之后，所给予的作用或者输入的能量发生了转换
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22.07.2020
• 9.1.2、功能高分子材料设计及制备
• (2)化学功能
• ①分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络 合物；
• ②反应功能材料；如高分子试剂、高分子催化剂；
• ③生物功能材料：如固定化菌，生物反应器等。
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22.07.2020
• （3）物理化学功能
• ①电学功能材料：如超导体，导电高分子等；
• ②光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等；
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22.07.2020
离子交换树脂的主要应用
功能材料概论10(功能高分子材料)
其次，酶的固化在一定程度上提高了酶的稳定性，适应反应条件 的能力提高。
另外，酶的固化还使均相反应转变成多相反应。简化了反应步骤， 使酶促反应可以实现连续化、自动化 。
9.3定化方法有化学法和物理法两大类。
化学方法有：利用酶分子上的-SH、-OH、NH2、咪唑基等， 将酶通过化学键连接到合成的或天然的高分子载体上的共价键 结合法；作为载体的高分子必须含有能与上述基团反应的功能 基，如-F、-COCl、-SO2Cl、-NCO、-NCS、-CHO等。 用交联剂通过化学键将酶分子交联起来成为不溶性物质的交联 法。 物理方法有包埋法和吸附法。
1. 在有机合成中的应用 （1）光学纯氨基酸的合成 合成L—蛋氨酸，采用常规方法合成仅能获得外消旋体产物，而 采用从Aspergillus aryzae菌中提取的酰化氨基酸水解酶作为催化 剂，将此酶用物理吸附的方法固化在N，N-二乙基胺乙基葡聚糖 树脂上，再将这种固化有酶催化剂的树脂装入反应柱中，使N乙 酰基-D，L-蛋氨酸外消旋体通过反应柱进行脱乙酰基反应，在柱 的出口处将得到光学纯的L蛋氨酸。而且该反应柱可以连续反复 使用。
（3）复合功能 高分子吸附剂、高分子絮凝剂、高分子表面活性剂、高分子染料、高 分子稳定剂、高分子相溶剂、高分子功能膜和高分子功能电极等。 （4）生物、医用功能 抗血栓、控制药物释放和生物活性等 。
2. 从制造和结构的角度考虑：
结构型功能高分子 复合型功能高分子
3. 按照功能特性通常可分成以下几类：
9.3 固定化酶
9.3.1 固定化酶的优点
酶是一种分子量适中的蛋白质，由各种氨基酸连接而成，存在于 所有活细胞中，是生命过程中化学反应中的天然催化剂，在生物 体内进行的化学反应，几乎全部是由酶催化的。
建筑材料第九章有机高分子材料
第一节 高分子化合物的基本知识 第二节 建筑塑料 第三节 建筑涂料 第四节 建筑胶粘剂
有机高分子材料是以有机高分子化合物为主要组分的材料。 有机高分子材料分为天然高分子材料和合成高分子材料两大 类，木材、天然橡胶、棉织品、沥青等都是天然高分子材料； 而现代生活中广泛使用的塑料、橡胶、化学纤维以及某些涂 料、胶粘剂等，都是以高分子化合物为基础材料制成的，这 些高分子化合物大多数又是人工合成的，故称为合成高分子 材料。
➢ 分类：胶粘剂的分类方法很多，目前尚无统一的方法。按 主要成分可分为有机物质胶粘剂和无机物质胶粘剂；按粘 剂来源可分为天然胶粘剂和合成胶粘剂；按强度特性划分 为结构胶粘剂、非结构胶粘剂和次结构胶粘剂；按固化条 件的不同可分为溶剂型、反应型和热熔型。
二、常用的建筑胶粘剂
1、酚醛树脂胶粘剂
酚醛树脂胶粘剂属热固型高分子胶粘剂，它具有 很好的粘附性能，耐热性、耐水性好。缺点是胶 层较脆，经改性后可广泛用于金属、木材、塑料、 等材料的粘结。
▪ 优点
用水作为稀释剂，无毒，环保。成本较低
▪ 缺点
涂膜耐水性差，耐候性不强，耐洗刷性差，一般只能作为内
墙涂料。
3、乳液型建筑涂料（乳胶漆）
▪ 组成
• 由合成树脂借助乳化剂的作用，以0.1～0.5μm的 极细微粒分散于水中构成的乳液，并以乳液作为 主要成膜物质，再加入适量颜料、填料等助剂， 经研磨而成的涂料。
改善和调节塑料的其他性能
➢优点
缺点
• 轻质高强
➢耐热性差、易燃
• 加工性能好 • 导热系数小，绝热性好 • 装饰性优异
➢易老化 ➢热膨胀性大 ➢刚度小
• 多功能
• 经济性好
二、常用建筑塑料
《功能高分子材料》 讲义
《功能高分子材料》讲义一、什么是功能高分子材料在我们的日常生活和现代科技中，高分子材料扮演着至关重要的角色。
从常见的塑料制品到高科技领域中的精密部件，高分子材料无处不在。
然而，普通的高分子材料往往只是满足了基本的物理和化学性能要求。
随着科技的不断进步和人们对材料性能要求的日益提高，功能高分子材料应运而生。
那么，到底什么是功能高分子材料呢？简单来说，功能高分子材料是指那些具有特定的功能，如电学、光学、磁学、生物医学等性能，并且这些性能超出了传统材料范畴的高分子材料。
它们不仅具有高分子材料本身的特点，如质量轻、耐腐蚀、易加工等，还具备了独特的功能特性，能够满足各种复杂和特殊的应用需求。
二、功能高分子材料的分类为了更好地理解和研究功能高分子材料，我们可以将其按照不同的功能进行分类。
1、导电高分子材料导电高分子材料是一类具有良好导电性的高分子材料。
传统的高分子材料通常是绝缘体，但通过特殊的分子设计和合成方法，可以使某些高分子材料具有类似于金属的导电性。
这类材料在电子器件、防静电材料、传感器等领域有着广泛的应用。
2、高分子分离膜高分子分离膜是能够实现物质分离和提纯的功能高分子材料。
它们可以根据分子的大小、形状、电荷等特性，选择性地让某些物质通过，而阻止其他物质。
在海水淡化、污水处理、气体分离等方面发挥着重要作用。
3、高分子吸附剂高分子吸附剂具有对特定物质的吸附能力。
它们可以用于废水处理中的有害物质去除、药物分离与提纯、气体净化等领域。
4、生物医用高分子材料生物医用高分子材料是用于医疗领域的一类特殊功能高分子材料。
包括人造器官材料、药物载体、组织工程支架等。
这类材料需要具备良好的生物相容性和生物可降解性。
5、高分子液晶高分子液晶具有独特的光学和电学性能。
在显示技术、传感器、光学存储等领域有着潜在的应用价值。
三、功能高分子材料的制备方法功能高分子材料的制备通常需要采用特殊的方法和技术，以赋予材料特定的功能。
1、化学合成法通过化学反应将具有特定功能的单体聚合成为高分子材料。
(精选)功能高分子材料
功能高分子材料▲1、什么是功能高分子？什么是特种高分子？两者的区别和关系如何？（1）功能高分子：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应输出的高分子材料。
功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。
（2）特种高分子材料：是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料的范畴。
（3）功能高分子属于特种高分子材料的范畴。
特种高分子材料可细分为功能高分子和高性能高分子两类。
▲2、功能和性能有什么区别？功能高分子和高性能高分子有什么不同？（1）性能：材料对外部作用的抵抗特性。
（2）功能：指从外部向材料输入信号时，材料内部发生质和量的变化而产生输出的特性。
（3）功能高分子：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应输出的高分子材料。
（4）高性能高分子：是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。
（从实用的角度看，对功能材料来说，人们着眼于它们所具有的独特的功能；而对高性能材料，人们关心的是它与通用材料在性能上的差异。
）3B、功能高分子材料的类型（1）力学功能材料：①强化功能材料，②弹性功能材料。
（2）化学功能材料：①分离功能材料，②反应功能材料，③生物功能材料。
（3）物理化学功能材料：①耐高温高分子，②电学功能材料，③光学功能材料，④能量转换功能材料。
（4）生物化学功能材料：①人工脏器用材料，②高分子药物，③生物分解材料。
这一分类，实际上包括了所有特种高分子材料。
国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分为8种类型。
（1）反应性高分子材料，（2）光敏型高分子，（3）电性能高分子材料，（4）高分子分离材料，（5）高分子吸附材料，（6）高分子智能材料，（7）医药用高分子材料，（8）高性能工程材料。
▲1、什么是活性聚合？阴离子活性聚合的特征是什么？（1）活性聚合：是指引发速度远远大于增长速度，并且在特定条件下不存在链终止反应和链转移反应，亦即活性中心不会自己消失的反应。
高分子材料的生物相容性
O
NHSO3H
NHSO3H
第九章 医用高分子 材料
肝素的作用机理是催化和增强抗凝血酶与凝 血
酶的结合而防止凝血。将肝素通过接枝方法固 定在
化特别是纤维包膜厚度密切相关。例如当在大 鼠 体 内植入高分子材料后，如果前3～12 个月内形 成 的 纤维包膜厚度大于0.2 mm，经过一定的潜伏 期后通常会出现癌症。而低于此值，癌症很 少 发 生 。 因此0.2 mm可能是诱发鼠体癌症的临界纤维
第九章 医用高分子 材料
2.1.4 高分子材料在体内的表面钙化 观察发现，高分子材料在植入人体内后，再 经 过一段时间的试用后，会出现钙化合物在材料 表面 沉积的现象，即钙化现象。钙化现象往往是导 致高
第九章 医用高分子 材料
由于不同的高分子材料在医学中的应用目的 不
同，生物相容性又可分为组织相容性和血液相 容性
两种。组织相容性是指材料与人体组织，如骨 骼、 牙齿、内部器官、肌肉、肌腱、皮肤等的相互 适应 性，而血液相容性则是指材料与血液接触是不 是会
第九章 医用高分子 材料 2.1 高分子材料的组织相容性
第九章 医用高分子 材料 （2）高分子材料化学结构的影响
表9-2 纤维包膜的厚度变化（大鼠）
第九章 医用高分子 材料
表9-2所示，11种直径为1cm的碟形高 分子材料植入大鼠皮下，在12周以前，这些 材料的组织反应情况类似，只是样品7和8的 纤维包膜形成延迟，样品9的纤维包膜较厚。 进一步延长植入时间，包膜厚度继续增加甚 至引起癌变。 硅橡胶属于高亲水材料，包膜厚度在 0.25mm左右，同时高疏水材料如全氟高分 子Teflon引起的纤维包膜厚度较小。所以如 果高分子材料不渗出有害物质，那么强疏水 性高分子材料和强亲水性高分子材料引起的
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料是一类性能优异、具有特定功能的高分子材料，它们在各个领域都有着重要的应用价值。
下面将介绍一些常见的功能高分子材料及其特点。
首先，我们来谈谈功能高分子材料中的一种——聚合物凝胶材料。
聚合物凝胶材料是一种具有三维网状结构的高分子材料，其特点是具有大量的孔隙结构，表面积大、吸附性能好、机械性能优异。
由于其孔隙结构的特殊性质，聚合物凝胶材料在吸附分离、催化剂载体、药物控释等方面有着广泛的应用。
其次，功能高分子材料中的另一种常见类型是形状记忆高分子材料。
形状记忆高分子材料是一种具有形状记忆性能的高分子材料，其特点是可以在外界刺激下发生形状变化，并且在去除外界刺激后能够恢复原来的形状。
这种材料在医疗器械、纺织品、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
另外，还有一种功能高分子材料——导电高分子材料。
导电高分子材料是一类具有导电性能的高分子材料，其特点是具有良好的导电性能、柔韧性和加工性能。
这种材料在电子器件、光伏领域、传感器等方面有着广泛的应用。
此外，功能高分子材料中还包括生物可降解高分子材料、光敏高分子材料、自修复高分子材料等多种类型。
这些材料在环保、医疗、光学等领域都有着重要的应用价值。
综上所述，功能高分子材料具有多种类型和广泛的应用领域，它们在材料科学领域发挥着重要作用。
随着科学技术的不断发展，功能高分子材料的研究和应用将会更加广泛，为人类社会的发展做出更大的贡献。
《功能高分子材料》 讲义
《功能高分子材料》讲义一、什么是功能高分子材料在我们的日常生活和众多工业领域中，高分子材料扮演着举足轻重的角色。
然而，普通的高分子材料往往只是在物理性能上发挥作用，比如提供强度、韧性等。
而功能高分子材料则不同，它们除了具备传统高分子材料的特性外，还具有一些特殊的功能，能够对外部环境的变化产生响应，并在特定条件下展现出独特的性能。
功能高分子材料是指那些具有特定的物理、化学、生物等功能的高分子化合物。
这些功能可以包括但不限于电学性能、光学性能、磁学性能、分离性能、催化性能、生物相容性等。
它们在电子、信息、能源、生物医药、环境保护等领域有着广泛的应用。
二、功能高分子材料的分类功能高分子材料的种类繁多，为了更好地理解和研究它们，我们可以根据其功能的不同进行分类。
1、导电高分子材料这类材料具有良好的导电性，能够像金属一样传输电流。
常见的导电高分子材料有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。
它们在电子器件、传感器、防静电材料等方面有着重要的应用。
2、高分子分离膜材料其能够对不同的物质进行分离和提纯，例如在海水淡化、污水处理、气体分离等领域发挥关键作用。
常见的有反渗透膜、超滤膜、纳滤膜等。
3、高分子吸附材料具有对特定物质进行吸附和富集的能力，常用于废水处理中的重金属离子吸附、药物分离和提纯等。
4、高分子催化剂材料能够在化学反应中起到催化作用，提高反应效率和选择性。
比如在有机合成中，一些高分子负载的催化剂表现出了优异的性能。
5、生物医用高分子材料与人体组织和器官具有良好的相容性，可用于制造人工器官、药物载体、组织工程支架等。
例如，聚乳酸、聚乙醇酸等可生物降解的高分子材料在医学领域应用广泛。
6、感光高分子材料对光的照射能够产生物理或化学变化，常用于印刷制版、光刻胶、光存储材料等。
7、智能高分子材料这是一类能够感知外界环境变化，并做出相应响应的材料。
比如温敏性高分子材料在温度变化时会发生体积、相态等的改变；pH 敏感高分子材料则会根据环境的酸碱度发生性质变化。
第九章-医用高分子材料课件
第九章 医用高分子材料
（2）高分子材料生物降解对生物反应的影响 高分子材料生物降解对人体组织反应的
影响取 决于降解速度、产物的毒性、降解的持续期
限等因 素。
降解速度慢而降解产物毒性小, 不引起 明显的 组织反应。
但若降解速度快而降解产物毒性大, 导
第九章 医用高分子材料
（3）材料物理形态等因素对组织反应的影响 高分子材料的物理形态如大小、形状、孔度、
癌的原因是由 于正常细胞发生了变异, 当这些变异细
胞以极其迅 速的速度增长并扩散时, 就形成了癌。
而引起细胞 变异的因素是多方面的, 有化学因素、
第九章 医用高分子材料
（4）具有良好的血液相容性 当高分子材料用于人工脏器植入人体
后, 必然 要长时间与体内的血液接触。因此, 医用高
分子对 血液的相容性是所有性能中最重要的。
第九章 医用高分子材料
血栓的形成机理是十分复杂的。一般认为, 异 物与血液接触时, 首先将吸附血浆内蛋白质, 然后 粘附血小板, 继而血小板崩坏, 放出血小板因子, 在异物表面凝血, 产生血栓。此外, 红血球粘附引 起溶血；凝血致活酶的活化, 也都是形成血栓的原 因。（见图9—1)
第九章 医用高分子材料
1.3 医用高分子材料的概念及其发展简史
1.3.1 基本概念
医用高分子材料 —— 可以用于诊断、治疗 或者替换生物体病患器官或者改善其功能 的高分子材料。 高分子材料最有可能用作医用材料！
第九章 医用高分子材料
高分子材料最有可能用作医用材料？ ？ ？
有机高分子是生命的基础。动物体与植物体 组成中最重要的物质——蛋白质、肌肉、纤 维素、淀粉、生物酶和果胶等都是高分子化 合物。
会引起生命
《功能高分子材料》 讲义
《功能高分子材料》讲义一、什么是功能高分子材料在我们的日常生活和现代科技领域中，高分子材料扮演着至关重要的角色。
从常见的塑料制品到高科技的航天材料，高分子材料无处不在。
而功能高分子材料则是其中具有特殊功能和性质的一类，它们超越了传统高分子材料仅仅作为结构材料的范畴，能够实现各种特定的功能，如传感、分离、催化、生物医药等。
功能高分子材料是指那些具有独特物理、化学或生物性能，可以在特定条件下发挥特定作用的高分子化合物。
与传统的结构高分子材料相比，功能高分子材料更注重其功能性，而非仅仅是机械强度、耐热性等基本性能。
二、功能高分子材料的分类1、反应型功能高分子这类材料通常具有活性基团，能够参与化学反应。
例如，高分子催化剂，它们可以加速化学反应的进行，提高反应效率和选择性。
2、分离型功能高分子常见的有离子交换树脂、吸附树脂等。
它们能够依据物质的大小、电荷、极性等性质实现分离和提纯。
3、导电型功能高分子包括聚苯胺、聚乙炔等，具有良好的导电性能，在电子器件、防静电等领域有广泛应用。
4、生物医用功能高分子如人工器官材料、药物载体等，与生物体具有良好的相容性，能够在医疗领域发挥重要作用。
5、其他类型还有诸如感光型、液晶型等功能高分子材料，各自具有独特的功能和应用领域。
三、功能高分子材料的制备方法1、功能单体聚合通过选择具有特定功能基团的单体进行聚合反应，直接合成功能高分子材料。
2、高分子材料的化学改性对已有的高分子材料进行化学处理，引入所需的功能基团。
3、物理共混将不同的高分子材料通过物理方法混合，使其具备多种功能。
四、功能高分子材料的性能特点1、特异性能够针对特定的物质或环境产生特定的响应。
2、高效性在实现功能时往往具有较高的效率。
3、稳定性在一定条件下能够保持其性能的稳定。
4、可设计性可以根据需求进行分子结构的设计和调整，以满足不同的功能要求。
五、功能高分子材料的应用领域1、电子信息领域在集成电路、显示屏、传感器等方面有着广泛的应用。
第九章 功能高分子
如聚丙烯酰胺侧链上的硫代缩胺基脲汞在光作用下 形成汞的有色络合物。
R N N
CH2 CH CONH Hg
S
C
N
NH R
R CH2 CH CONH Hg S C N N N H N R
八、电子聚合物
1、聚苯胺
在酸性条件和过氧化物存在下苯胺聚合成
O NH2 H+
n
PAn
聚苯胺具有较高的导电性
NH2
2、药物载体
药物载体含四类基团：药（D）、悬臂（S）、输 送基团（T）、使高分子溶解的基团（E）。
高分子链
S E E D D
T T
如聚乙烯醇和阿司匹林结合：
CH2 CH O O C O C O CH3 CH2 CH OH
n
m
七、光致变色高分子
对光进行传输、吸收、储存、转换的一类高分子材 料。 在高分子链上存在光色基团、当吸收一定波长的 光后发生颜色变化。
H3C OH
CH3
硫醇类
2 R SH R S S R + 2H+ + 2e-
CH2
CH
CH2CH NHCO( C H2)4CHCH 2CH2 SH SH
CH2SH
应用实例
头发中含有胱氨酸，与半胱氨酸存在以下相互转变：
HOOC CH NH2 CH2 S S CH2 CH NH2 COOH
胱氨酸
2HOOC CH NH2 CH2SH
CH2 CH CH2 CH N(CH2CH2OH)3
CH2Cl CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH2N+(CH2CH2OH)3Cl-
CH2
CH
两性离子
CH2 CH CH2 CH CH2 CH N(CH3)3 Cl
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定义：为防止食品在贮藏、运输过程中因氧化反应 变坏（特别是食用油和脂肪）而加的高分子抗氧剂
常用食品抗氧剂：维生素 C 、 D- 异抗坏血酸钠 、
BHT（2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚）、TBHQ
与小分子抗氧化剂 相比
★高分子化食品抗氧化剂是非挥发性的，可以长期
保持其抗氧化作用 ★大分子的非吸收性也大大减小对人体的不利影 响
（1）具有良好的化学稳定性 （2）具有一定的溶解性能 （3）具有足够大的分子量 （4）必须不破坏食品风味和外观 （5）与食品其他成分的相容性和混合性要好
一、高分子食品色素
定义：作为食品添加剂应用在食品加工中的高分子添加剂被
称为高分子食品色素。
制备方法：
▲在小分子色素结构中引入可聚合基团制成单体，再利用聚 合反应制成高分子色素。 ▲利用接枝反应，对含有活性功能团的聚合物进行化学修饰， 直接将色素结构引进聚合物骨架。（亲水基团）
9.2农用功能高分子材料
一、高分子除草剂
二、高分子除螺剂 三、高分子化肥
四、高分子农用转光膜
一、高分子除草剂
除草剂是一种化学品，对杂草有触杀作用，以此达到除去杂 草的目的。要在一个较长时间防止杂草生长，需要较大剂量 和较多次使用除草剂。常规的除草剂有一定的毒性，对环境 中的土壤，水质造成的严重污染。 高效除草剂的高分子化可以降低除草剂毒性，延长有效期。
2 )梳形表面活性剂
梳形表面活性剂具有制备容易、品种多样等优点。如两 性及两亲单体均聚或者共聚得到表面活性剂，根据疏水亲 水基团位置的不同，呈现出不同的支链化学结构
2 )梳形表面活性剂
由于支链上存在亲水基团，阻碍了疏水链段的聚集缔 合，即使在已经生成的胶束中，与一般形成的紧密内核的 胶束相比，内部相当疏松，仍然有大量水分子，因此可具 有较高的表面活性；同时，由于构型的原因，二亲性的支 链可阻碍由亚甲基和次甲基组成的疏水主链的缔合，使其 参与界面的吸附。 研究表面，在保持溶解性的前体下，任何增加分子链 刚性的因素都有利于溶液中大分子的舒展，都可能提高聚 合物的表面活性。
1.高分子除草剂的合成方法
将高效除草剂通过化学键连接到聚合物主链上
优点：制备过程简单，得到的高分子除草剂机械稳
定性好。 缺点：1.由于引入大量无生物活性的高分子骨架 2.除草剂的有效密度较低，增大了药剂的使用量 3.有效成分释放之后留下的离子交换树脂对环境也 构成一定威胁
将除草剂引入可聚合基团，通过聚合一点与聚电解质类似。事实上， 聚皂大多数都是对聚电解质进行疏水改性的产物，一般是不 溶于水的。目前已合成的聚皂有以下几种(式中R均表示长链 烷基)：
二、 水溶性高分子表面活性剂
在溶液中不形成胶束的高分子表面活性剂，一般主要是 水溶性高分子表面活性剂。按其来源分为天然、半合成和合 成高分子表面活性剂三大类。天然高分子如我们常见的各种 树胶、淀粉、微生物发酵多糖等；半合成高分子是以淀粉、 纤维素、蛋白质经化学改性得到的各种高聚物，如阳离子淀 粉、甲基纤维素等；合成高分子则是由石油化工衍生聚合单 体聚合得到的高分子，如聚丙烯酰胺衍生物、聚丙烯酸等。 按其在水中的离子性来分类，可分为阴离子型、阳离子 型、两性离子型和非离子型。
2） 阳离子高分子表面活性剂
(1)胺盐或多胺类 如聚乙烯亚胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚马来 酰亚胺及其衍生物等。典型聚合物有：
(2)季铵盐 如季铵化聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶盐、聚二甲 胺环氧氯丙烷等。季铵类高分子表面活性剂在酸性、中性及 碱性水介质中显示阳电性。代表性的产品有：
3 ）两性高分子表面活性剂
9.3高分子防污涂料
防污涂料为了防止对保护或装饰物体的污染。
一般说来防污涂料主要是为了防止海洋生物对船 舶的污染 海上设施，特别是各种船只很容易受到海洋 生物的侵害，船只被海生物附着后，船行的摩擦 力和质量增大，行使的动力消耗增加。
对舰船及军用海洋设施而言，海洋生物污损引起的腐 蚀和破坏需花大量人力进行维护，严重影响部队的战斗力， 并造成巨大的经济损失。不仅如此，污损生物会造成舰船 减速而贻误作战时机，同时也严重影响到某些兵器的战术 性能。例如，非触发性水雷若附着大量海洋生物，会造成 引信失效，水雷加重而下沉，改变了原来的定深标准。
三、高分子化肥
缓释化肥的研究方向
制备低水溶性的或者高分子化的化肥 通过化学缓释作用控制化肥释放速度。高分子化的化肥
主要通过生物降解过程控制释放。
采用物理方法制成控制释放化肥 讲化肥颗粒用微多孔性高分子材料包裹。控制过程通过 可溶性化肥透过外膜的微多孔或者通过外膜的降解而释 放。
转光剂的分类
一、高分子阻燃剂的结构和阻燃机理
物质的燃烧过程主要分成以下几个步骤： 首先是点燃过程，聚合物受热后发
聚 合 物 ＋ 热 量
热分解反应
生分解反应，发出大量可燃性小分
子气体，这一过程据信是自由基反 应过程。 其次是产生的可燃性气体遇明火发 生剧烈氧化反应，燃烧开始，并发 出大量热量。燃烧过程产生的大量 热量反馈给聚合物，使分解反应大 大加快，既促产生更多的可燃性气 体，使燃烧过程加剧。
用这种方法得到的高分子除草剂的释放速率由聚合 物的降解速度控制，主要降解过程多为水解反应、 光解反应等。为了调节降解速率，可以通过改变高 分子除草剂的亲水性实现。
2.高分子除草剂的特点和应用
二、高分子除螺剂
高分子除螺剂的研究方向
研究对人和动物无毒或者低毒的杀螺剂 将杀螺剂高分子化，使药用活性成分实现控制释放
• 以一种偶氮苯型的橘红色高分子色素的合 成为例，其合成有如下两种途径：
第一种
+
第二种
+
苏丹红是一种偶氮苯类色素，而偶氮类化合物对人体 有害，其有毒并且可遗传，可致癌。如图示：
进入人体
苏丹红
攻击
人体靶细胞 结果
癌细胞
芳香胺化合物
高分子化后的苏丹红无毒不致癌。
高分子化 低分子 苏丹红
无毒 无致癌性
9.4高分子食品添加剂
！
2011年底，国家质检总局叫停33种
食品添加剂。 2012年4月初，卫生部拟取消38种食 品添加剂。
小分子聚合物容易参与人体代谢，要么释放能量变成脂肪， 要么攻击人体细胞导致癌症。将添加剂高分子化，是提升食 品安全的一种方法。
制备高分子食品添加剂必须要考虑以下影响因素。
根据化学组成来划分
（1）芳香荧光染料类 主要是一些芳香烃和芳香杂环型化合物，如酞菁衍生物、 荧光红、荧光黄等 （2）稀土荧光化合物 包括稀土无机荧光化合物和稀土荧光有机配合物。
高分子农用转光膜
转光材料是指材料在吸收特定波长的光以后可以将吸收 的光能以不同波长的光辐射形式发出的功能材料，其作 用机制是荧光过程，因此多数情况下是吸收短波长光， 发出长波长光。
制备方法
§通过小分子的高分子化过程制备 比如：一种含有甲基
苯酚结构的高分子抗氧化剂可以通过含有乙烯基的 α-（2-
羟基-3-5-二烷基苯基）乙烯基苯的均聚反应制备
制备方法
• §通过含有双功能基的小分子抗氧化单体通过缩 聚反应制备
9.5高分子阻燃剂
高分子阻燃剂的研究必要性
众所周知，大多数合成聚合物是易燃物质，随着各种聚 合物的大量使用，特别是大量作为建筑和装饰材料，火 灾的危险性和危害性大大增加。每年因为火灾造成的人 员伤亡和财产损失都在上升。聚合物的易燃性已经成为 扩大其应用领域的主要障碍之一。 因此，开发阻燃性聚合物和阻燃添加剂已经是高分子材 料化学研究的当务之急！！！
高分子表面活性剂的表面活性取决于在溶液中的大分子 形态，而分子形态又与聚合物的二亲性化学分子结构、组成 比及大分子的相对分子质量等因素密切相关。 1) 嵌段型表面活性剂 多嵌段疏水性链段分布于大分子主链上，适当的疏水亲 水序列长度将有效的防止疏水链段自身缔合（形成单分子胶 束）或分子间缔合（多分子缔合）
一、防污涂料的特点和技术要求
防污涂料的作用，从本质上讲就是提供一
个在规定的有效期内无生物附着的涂层表层。 不同的防污可以采用不同的防污原理，但 目前最实用的还是使用防污剂有效控制浓度， 抑制生物附着。
二、高分子防污涂料制备方法
采用无毒的低表面能涂料，使水中生物附着不 到涂料表面或者易于清除。这种材料多为含氟 材料 控制涂料中毒性有效成分释放，以降低对环境 的影响。
1） 阴离子高分子表面活性剂
(1)羧酸型 典型聚合物有聚丙烯酸及其共聚物、丁烯酸及 其共聚物、丙烯酸马来酸酐共聚物以及它们的部分皂化 物等。
(2)硫酸酯型 典型的聚合物有 :
1） 阴离子高分子表面活性剂
(3)磺酸型 有部分磺化聚苯乙烯、苯磺酸甲醛缩合物、萘磺 酸甲醛缩合物、磺化聚丁二烯等，木素磺酸盐亦是一种磺 酸型高分子表面活性剂。典型磺酸型高分子表面活性剂如：
有数据表明，对于1万t以上的远洋轮，其船 底污损 5 ％，燃油消耗将增加 10 ％，每年的经济 损失超过100万美元。 防止生物附着历来是海洋产业关注的焦点， 可以说是人类走向海洋的通行证。 ----怎样防止海洋生物的污染？ 至今已发展了系统的防污技术，包括防污涂 料、电解海水防污 ( 产生氯气 )、高吸水不稳定表 面防污、植绒表面、低表面能防污等，但至今为 止，最实际又最经济的仍然是防污涂料。
主要品种有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸．阳离子丙 烯酸酯共聚物、两性聚丙烯酰胺等，如：
4 )非离子高分子表面活性剂
主要品种有聚乙烯醇及其部分酯化或缩醛化产品，如经 其改性的聚丙烯酰胺、马来酸酐共聚物、聚丙烯酸酯、 聚醚、聚环氧乙烷-环氧丙烷、水溶性酚醛树脂、氨基 树脂等。
三、 高分子表面活性剂的结构与性能
第九章其他功能高分子材料
研究内容
9.1高分子表面活性剂
9.2农用功能高分子材料 9.3高分子防污涂料 9.4高分子食品添加剂 9.5高分子阻燃剂