【文章內(nèi)容簡介】 會(huì)引起聚合物的解聚；體液會(huì)引起高分子材料中的添加劑析出；血液中的脂類、類固醇以及脂肪等會(huì)引起聚合物的溶脹，使得材料的強(qiáng)度降低。例如聚氨酯中含有的酰胺基極易水解，在體內(nèi)會(huì)降解而失去強(qiáng)度，經(jīng)過嵌段改性后，化學(xué)穩(wěn)定性提高。醫(yī)用材料必須與人體的組織相容性好，不會(huì)引起炎癥或其他排異反應(yīng)材料，所引起的宿主反應(yīng)應(yīng)該能夠控制在一定可以接受的范圍之內(nèi)。一些含有對(duì)人體有毒有害的基團(tuán)是不能用作生物醫(yī)用功能材料的，如有些添加劑對(duì)人體有害或有些殘留單體對(duì)人體有不良影響等，這都應(yīng)該引起極度的警惕。有些添加劑會(huì)隨時(shí)間的變化，從材料內(nèi)部逐漸遷移到表面與體液和組織發(fā)生作用，引起各種急性和慢性的反應(yīng)。，耐生物老化無致癌性，耐生物老化，長期放置體內(nèi)的材料及物理機(jī)械性能不發(fā)生明顯的變化。生物醫(yī)用藥用功能材料植入人體時(shí)，除應(yīng)該考慮材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)外，另外還應(yīng)該考慮其形狀因素。引起癌變的因素是多方面的，有化學(xué)因素、物理因素以及病毒等。應(yīng)用高分子材料植入人體后，其本身的性能以及它所包含的雜質(zhì)、殘余單體等都有可能引起和眾多副反應(yīng)的發(fā)生。研究表明，高分子材料對(duì)人體并不存在更多的致癌因素。除上述一般要求外，根據(jù)用途的不同和植入部位的不同有著各自的特殊要求，如與血液接觸的不能產(chǎn)生凝血，眼科材料應(yīng)對(duì)角膜無刺激，注射整形材料要求注射前流動(dòng)性好，注射后固化要快等。作為體外時(shí)用的材料，要求對(duì)皮膚無害，不導(dǎo)致皮膚過敏，耐汗水等侵蝕，耐消毒而不變質(zhì)。人工器官還要求材料應(yīng)具有良好的加工性能，易于加工成所需的各種復(fù)雜形狀?？偠灾?，不同的用途有著許多特殊的要求。四、醫(yī)用高分子材料分類 高分子人造器官主要包括人造心臟、人造肺、人造腎臟等內(nèi)臟器官；人造血管、人造骨骼等體外器官；人造假肢等。由于這些人造器官需要長時(shí)間與人體細(xì)胞、體液和血液接觸，因此此類材料除了需要具備特殊的功能外，還要求材料安全無毒，穩(wěn)定性好，具備良好的生物相容性。大多數(shù)的高分子本身對(duì)生物體并無毒副作用，不產(chǎn)生不良影響，毒副作用往往來自于高分子生產(chǎn)時(shí)加入的添加劑，如抗氧劑、增塑劑、催化劑以及聚合不完全產(chǎn)生的低分子聚合物。因此對(duì)材料的添加劑需要仔細(xì)選擇，對(duì)高分子人造器官應(yīng)進(jìn)行生物體測(cè)定。人造器官在使用前的滅菌也是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。另外，人造器官要求在使用條件下材料不能發(fā)生水解、降解和氧化反應(yīng)等。 用于治療用的功能高分子材料主要包括牙科材料、眼科材料、美容材料和外用治療用材料。對(duì)這種材料的基本要求首先也是穩(wěn)定性和相容性好，無毒副作用；其次才是機(jī)械性能和使用性能。例如，人工晶狀體以前多用硅玻璃水晶體，后采用硅橡膠球，也可以用甲基丙稀酸環(huán)和甲基丙烯酸丁酯的共聚物來提高其折光性和韌性。20世紀(jì)80年代初，聚乙烯醇水凝膠被用來制造人工玻璃體，PVA水凝膠的特性與玻璃體比較接近，注入后可以與玻璃體完全融合。用于藥物包裝的高分子材料正逐年增加。包裝藥物的高分子材料大體上可分為軟、硬兩種類型。硬型材料如聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等，由于其強(qiáng)度高、透明性好、尺寸穩(wěn)定、氣密性好，常用來代替玻璃容器和金屬容器，制造飲片和膠囊等固體制劑的包裝。新型聚酯聚萘二甲酸乙二醇酯除具有優(yōu)異的力學(xué)性能及阻隔性能外，還有較強(qiáng)的耐紫外線性，可用于口服液、糖漿等的熱封裝。軟型材料如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氯乙烯及乙烯醋酸乙烯共聚物等，常加工成復(fù)合薄膜，主要用來包裝固體沖劑、片劑等藥物。而半硬質(zhì)聚氯乙烯片材則被用作片劑、膠囊的鋁塑泡罩包裝的泡罩材料。至于藥膏、洗劑、酊劑等外用藥液的包裝，則用耐腐蝕性極強(qiáng)且綜合性能優(yōu)良的聚四氟乙烯來擔(dān)任。五、小結(jié)醫(yī)用高分子的發(fā)展已經(jīng)滲透到醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，但離隨心所欲地應(yīng)用高分子醫(yī)用材料的目標(biāo)尚有許多差距。傳統(tǒng)的醫(yī)用高分子材料多采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯作為硬組織材料，但它們的性能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。醫(yī)用高分子材料在許多方面尚有待進(jìn)一步發(fā)展。迄今為止，許多人工臟器還不能解決凝血問題，異體材料的抗凝血性已成為醫(yī)用高分子材料發(fā)展的一個(gè)重要的問題，制備生物相容性好、具有抗血栓性能的材料已成為目前的一個(gè)重要的課題。研究開發(fā)混合型人工臟器，將生物酶和生物細(xì)胞固定在高分子材料上，制備具有生物活性的人工臟器已取得很大的成就。醫(yī)用材料近些年來研究效果顯著，但目前仍然處于經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)階段。由于醫(yī)用材料與肌體組織在結(jié)構(gòu)、功能、代謝、生物化學(xué)行為和生物力學(xué)特性方面具有差異，這些材料往往被生物體看作異物，從而不被生物體接受?？紤]如何才能使植入材料整合，使得組織重建并建立在分子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上以材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系、材料的化學(xué)組成表面性質(zhì)和生命體組織的相容性之間的關(guān)系為依據(jù)，從而研究開發(fā)新材料才是重要課題。PVC復(fù)合材料一、引言二十世紀(jì)30年代廣泛發(fā)展起來的以塑料為代表的聚合物，已具有越來越重要的地位。塑料工業(yè)在當(dāng)今世界已成為新型的材料工業(yè)，塑料已經(jīng)和鋼材、木材、水泥并列為4大基本材料，而今作為塑料原料的合成樹脂產(chǎn)量多年來始終以高速增長。到上實(shí)際90年代中期已經(jīng)突破一億噸。二十一世紀(jì)能源工業(yè)、材料工業(yè)、信息工業(yè)將是世界經(jīng)濟(jì)的三大支柱產(chǎn)業(yè)。塑料工業(yè)將創(chuàng)造各種各樣性能的材料，為世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展注入強(qiáng)大的動(dòng)力。PVC作為通用樹脂之一，具有價(jià)廉、阻燃性能優(yōu)良、絕緣性能好、耐腐蝕等優(yōu)良的綜合性能和價(jià)格低廉、原材料來源廣泛的優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛的應(yīng)用于建筑、包裝及汽車工業(yè)等領(lǐng)域，其產(chǎn)量僅次于聚乙烯(PE)而居世界樹脂產(chǎn)量的第二位。硬質(zhì)PVC塑料具有硬度大、剛性和強(qiáng)度大、耐腐蝕、耐老化性優(yōu)良、電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，且價(jià)格便宜。近年來硬質(zhì)品發(fā)展迅速，其中硬質(zhì)擠出制品如管材、板材、異型材等正被用來代替鋼材、木材等制造管道、板材、建筑結(jié)構(gòu)材料、裝飾材料以及各種嵌條。廣泛應(yīng)用于建筑、化工、醫(yī)學(xué)、電子、輕工、農(nóng)業(yè)及交通等部門。我國硬質(zhì)PVC制品比例甚小，無論在樹脂品級(jí)、改性劑的研究、生產(chǎn)、加工設(shè)各改良及制品市場(chǎng)開拓諸方面有待發(fā)展。作為結(jié)構(gòu)材料，硬質(zhì)PVC制品面臨的主要技術(shù)難點(diǎn)是：材料脆性大、耐熱變形性差及熱穩(wěn)定性差、加工性能不佳等，這在一定程度上使它的應(yīng)用受到限制。為了改進(jìn)這些性能，國內(nèi)外自上世紀(jì)70年代起開始大規(guī)模的開展PVC改性的研究，內(nèi)容涉及增韌、增強(qiáng)、提 高耐熱性能、賦予PVC特種功能等方面，迸一步拓寬了PVC的應(yīng)用領(lǐng)域。國外常用PVC共混物來替代價(jià)格昂貴的工程塑料，大大提高了PVC的使用價(jià)值。PVC的增韌增強(qiáng)改性引起了世界各國學(xué)者廣泛的關(guān)注，并展開了大量的研究工作。二、PVC的改性 塑料共混改性是指在一種樹脂中摻入一種或多種其它樹脂(包括塑料和橡膠)。從而達(dá)到改變?cè)袠渲阅艿囊环N改性方法。共混方法是高分子材料改性最常用的方法，共混物中各聚合物組分之間主要是物理結(jié)合，共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)取決于聚合物之間的熱力學(xué)相容性、聚合物的組分特性、實(shí)施共混的方法和工藝條件等多方面的因素影響。PVC與其他性能相對(duì)優(yōu)良的材料共混，可以提高PVC的性能。如PVC與ABS共混，能提高PVC的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和加工性能。PVC與ACR或CPE共混，：1．機(jī)械共混法：將諸聚合物組分在混合設(shè)備如高速混合機(jī)、雙輥混煉機(jī)、擠出機(jī)中均勻混合。2．溶液共混法：系將各聚合物組分溶解于共同溶劑中再除去溶劑即得到聚合物共混物。3．乳液共聚法：將不同聚合物的乳液均勻混合再共沉析而得的共混物。溶液共混法適用于易溶聚合物和某些液態(tài)聚合物共混物以溶液狀態(tài)被應(yīng)用的情況。4．共聚一共聚法：這是制備共混物的化學(xué)方法。該法又有接枝共聚一共混與嵌段共聚一共混之分，在制取聚合物共混物方面，接枝共聚一共混法更為重要。5各種互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(IPN)技術(shù),IPN法形成了互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物，是一種以化學(xué)法制備物理共混物的方法。 研究表明，任何材料進(jìn)入納米尺寸(1～100nm)時(shí)都會(huì)具有奇異或反常的特性，表面界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。這些特性使納米微粒結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出奇異的物理、化學(xué)特性，具有卓越的光、力、電、熱、放射、吸收等特殊功能。聚合物納米復(fù)合材料是以聚合物為基體、填充顆 粒以納米尺度(小于100nm)分散于基體中的新型高分子復(fù)合材料。與傳統(tǒng)的復(fù)合材料相比，由于納米粒子帶來的納米效應(yīng)和納米粒子與基體間強(qiáng)的界面相互作用，聚合物納米復(fù)合材料具有優(yōu)于相同組分常規(guī)聚合物復(fù)合材料的力學(xué)、熱學(xué)性能，為制各高性能、多功能的新一代復(fù)合材料提供了可能。近年來，利用將納米材料分散于聚合物中以提高聚合物材料性能的研究日趨活躍。研究較多的復(fù)合技術(shù)主要有：納米粒子增韌增強(qiáng)PVC、納米插層復(fù)合物增韌增強(qiáng)PVC、分子復(fù)合納米材料增韌增強(qiáng)PVC、原位復(fù)合材料增韌增強(qiáng)PVC、納米晶須增韌增強(qiáng)PVC及納米級(jí)聚合物微纖增韌增強(qiáng)PVC等。塑料添加改性是指在聚合物(樹脂)中加入小分子無機(jī)物或有機(jī)物，通過物理或化學(xué)作用，以取得某種預(yù)期性能的一種改性方法。塑料的添加改性是開發(fā)最早的一種改性方法，它改性效果明顯，工藝簡單，成本低。無機(jī)添加改性是指在塑料中添加無機(jī)添加劑的一類改性，常用的無機(jī)添加劑主要有：填充劑、增強(qiáng)劑、阻燃劑、著色劑及成核劑等。有機(jī)添加改性是指在塑料中添加有機(jī)添加劑的一類改性，常用的有機(jī)添加劑主要有：增塑劑、有機(jī)錫穩(wěn)定劑、抗氧劑從有機(jī)阻燃劑等。PVC的改性助劑主要包括增塑劑、抗沖劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑等幾大類。三、小結(jié)PVC是一種通用塑料，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛，但其韌性差、穩(wěn)定性差，通過不同的方式對(duì)其進(jìn)行改性復(fù)合，不僅可以使PVC達(dá)到增強(qiáng)、增韌的目的，還會(huì)賦予PVC一些特殊性能（如高阻隔性、高導(dǎo)電性、高阻燃、抑氧、尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)良的光學(xué)性能等）。隨著復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展，PVC改性復(fù)合材料的市場(chǎng)前景非常看好，在高性能化和功能化方面具有潛在的市場(chǎng)。航空航天材料一、簡介航空航天材料是指飛行器及其動(dòng)力裝置、附件、儀表所用的各類材料，是航空航天工程技術(shù)發(fā)展的決定性因素之一。也是航空航天材料科學(xué)是材料科學(xué)中富有開拓性的一個(gè)分支。18世紀(jì)60年代發(fā)生的歐洲工業(yè)革命使紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、機(jī)器制造工業(yè)得到很大的發(fā)展，從而結(jié)束了人類只能利用自然材料向天空挑戰(zhàn)的時(shí)代。1903年美國萊特兄弟制造出第一架裝有活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī),當(dāng)時(shí)使用的材料有木材(占47%),鋼（占35%）和布（占18%）,飛機(jī)的飛行速度只有16公里/時(shí)。1906年德國冶金學(xué)家發(fā)明了可以時(shí)效強(qiáng)化的硬鋁，使制造全金屬結(jié)構(gòu)的飛機(jī)成為可能。40年代出現(xiàn)的全金屬結(jié)構(gòu)飛機(jī)的承載能力已大大增加，飛行速度超過了600公里/時(shí)。在合金強(qiáng)化理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一系列高溫合金使得噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的性能得以不斷提高。50年代鈦合金的研制成功和應(yīng)用對(duì)克服機(jī)翼蒙皮的“熱障”問題起了重大作用，飛機(jī)的性能大幅度提高,最大飛行速度達(dá)到了3倍音速。40年代初期出現(xiàn)的德國 V2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后，材料燒蝕防熱理論的出現(xiàn)以及燒蝕材料的研制成功，解決了彈道導(dǎo)彈彈頭的再入防熱問題。60年代以來,航空航天材料性能的不斷提高,一些飛行器部件使用了更先進(jìn)的復(fù)合材料，如碳纖維或硼纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料等，以減輕結(jié)構(gòu)重量。返回型航天器和航天飛機(jī)在再入大氣層時(shí)會(huì)遇到比彈道導(dǎo)彈彈頭再入時(shí)間長得多的空氣動(dòng)力加熱過程，但加熱速度較慢，熱流較小。采用抗氧化性能更好的碳碳復(fù)合材料、陶瓷隔熱瓦等特殊材料可以解決防熱問題。二、基本性能要求 對(duì)飛行器材料的基本要求是：材質(zhì)輕、強(qiáng)度高、剛度好。減輕飛行器本身的結(jié)構(gòu)重量就意味著增加運(yùn)載能力，提高機(jī)動(dòng)性能，加大飛行距離或射程，減少燃油或推進(jìn)劑的消耗。因此比強(qiáng)度和比剛度是衡量航空航天材料力學(xué)性能優(yōu)劣的重要參數(shù)。同時(shí)飛行器除了受靜載荷的作用外還要經(jīng)受由于起飛和降落、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)件的高速旋轉(zhuǎn)、機(jī)動(dòng)飛行和突風(fēng)等因素產(chǎn)生的交變載荷，因此材料的疲勞性能也受到人們極大的重視。航空材料要能耐受較高的工作溫度。對(duì)機(jī)身材料，氣動(dòng)力加熱效應(yīng)使表面溫度升高，需要結(jié)構(gòu)材料具有好的高溫強(qiáng)度；對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)材料，要求渦輪盤和渦輪葉片材料要有好的高溫強(qiáng)度和耐高溫腐蝕性能。、耐腐蝕各種介質(zhì)和大氣環(huán)境對(duì)材料的作用表現(xiàn)為腐蝕和老化。航空航天材料接觸的介質(zhì)是飛機(jī)用燃料(如汽油、煤油)、火箭用推進(jìn)劑（如濃硝酸、四氧化二氮、肼類）和各種潤滑劑、液壓油等。其中多數(shù)對(duì)金屬和非金屬材料都有強(qiáng)烈的腐蝕作用或溶脹作用。在大氣中受太陽的輻照、風(fēng)雨的侵蝕、地下潮濕環(huán)境中長期貯存時(shí)產(chǎn)生的霉菌會(huì)加速高分子材料的老化過程。所以耐腐蝕性能、抗老化性能、抗霉菌性能也是航空航天材料應(yīng)該具備的良好特性。作為載人技術(shù)的支撐材料，安全因素是必須考慮在內(nèi)的。同時(shí)要注意的是，在不斷減少飛機(jī)質(zhì)量的同時(shí)，更加不能忽視因質(zhì)量減少而導(dǎo)致安全性減小現(xiàn)象的產(chǎn)生。新型號(hào)的先進(jìn)飛機(jī)價(jià)格不斷攀升，各航空技術(shù)領(lǐng)先的國家和地區(qū)都先后對(duì)航空產(chǎn)品提出了“買得起”的要求。而材料在航空產(chǎn)品的成本和價(jià)格構(gòu)成中占有相當(dāng)份額，所以科學(xué)地選材和努力發(fā)展低成本材料技術(shù)是航空材料發(fā)展的重要方向。同時(shí)很多民航飛機(jī)，作為普通民眾所要使用的交通工具，努力降低成本也是實(shí)現(xiàn)“以人為本”的一項(xiàng)要求。三、材料分類 鋁合金因其技術(shù)成熟、成本低、使用經(jīng)驗(yàn)豐富等優(yōu)勢(shì)，在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，仍將是亞音速飛機(jī)和低超音速飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)用材之一。一些新型超高強(qiáng)度鋼在今后仍然還會(huì)是起落架、主要接頭、隔框等一些主要承力構(gòu)件的備選材料。鈦合金在飛機(jī)結(jié)構(gòu)用材中所占的重要地位已確定無疑，但是鈦合金的較貴的價(jià)格和較差的工藝性，是影響使用的很大因素。由于先進(jìn)復(fù)合材料具有比鋼、鋁、鈦高得多的比強(qiáng)度、比模量和耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)，在未來高性能的飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料中，先進(jìn)復(fù)合材料將會(huì)占據(jù)越來越重要的地位，甚至完全有可能出現(xiàn)全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的飛機(jī)。光纖通信一、光纖通信的發(fā)展史1966年，英籍華人高餛指出：如果能夠減少玻璃中的雜質(zhì)含量，就可以制造出損耗低于 20dB/km