基于化学与物理途径调控的低热释放高分子材料研究进展

高分子材料在生活中广泛应用,但其大部分由碳氢元素组成且易燃,具有潜在的火灾危险性。降低高分子材料燃烧热释放是提高其火安全性的关键。高分子材料在高温下产生的可挥发热解产物扩散到气相并和氧气发生燃烧反应是放热的根本原因。因此,控制可挥发热解产物的生成量与扩散速度以及在气相中的燃烧反应是降低高分子材料燃烧热释放的基本方法。介绍了作者团队基于化学与物理途径降低高分子材料燃烧热释放的研究进展,主要包括以下3种途径:①调控聚合物碳化反应,将降解产物尽可能固定在凝聚相区域,减少可燃挥发组分的释放;②采用不同策略对炭层结构进行优化,增强阻隔作用,抑制可燃组分的传质和传热;③抑制气相燃烧反应,降低燃烧效率。通过探索聚合物结构、残炭炭层结构与热释放之间的内在关系,提出了热分解机理和高质量炭层形成机制,为低热释放高分子材料的设计与开发提供新思路。

我国医用高分子材料产业现状和发展趋势浅析

医用高分子材料是生物医用材料中应用范围最大、应用量最多的一种材料,它是输注、血液净化、眼科、口腔科、防护、包装等大宗医疗器械的主体材料,也是高端植介入器械不可或缺的基础材料。首先介绍了我国医用高分子材料的产业现状,然后提出了我国医用高分子材料产业发展的五个趋势,最后展望了我国医用高分子材料产业的未来。

通用高分子材料的化学和生物改性及其血液相容性研究

功能化与高性能化的通用高分子材料在医用耗材及器械领域有着广泛的应用。作为重要的医用材料之一,血液相容性是首先需要解决的关键科学问题。通用高分子的血液相容性可通过化学和生物修饰来实现。采用的方法大体分为本体改性和表面改性。本体改性主要通过反应接枝和反应共混实现;而表面改性则主要通过在材料表面制备亲水性聚合物刷或亲水层、固定生物活性分子和形成生物仿生膜3种方法来实现。目前,生物材料的血液相容性研究主要集中在血浆蛋白吸附、血小板粘附和红细胞溶血3个方面。结合本课题组近期在生物医用材料领域的研究成果,简要介绍了国内外近年来通用高分子材料的化学和生物改性及其血液相容性研究进展。

稀土化合物在高分子科学中的应用研究进展

综述了稀土化合物在高分子科学中的广泛应用烯烃聚合/共聚合催化剂、聚氯乙烯的热稳定剂、填充改性聚合物和制备功能材料等,并涉及了笔者在稀土催化接枝改性领域的最新研究成果。

高分子科学实验中异常数据的判别与剔除

简单介绍了对测量值中异常数据进行判别与剔除的三种统计判别方法——3σ准则、格鲁布斯准则和Q检验方法的基本原理,并以高分子科学实验中的两个实例为代表,应用Visual Basic for Applica-tions(VBA)编写的程序模块,对测量值中异常数据的判别与剔除进行了详细讨论。

高分子复合物的研究与应用进展

两种大分子可以利用氢键或者库仑力形成高分子复合物,根据不同的作用力性质可分为氢键复合物(氢键作用)和聚电解质复合物(静电力)。这种通过物理共混得到的高分子复合物,表现出了与单组分高分子截然不同的性质和特点。这一特性决定了此类复合物在诸多领域的应用,目前应用较多的领域有生物医药、渗透汽化、增稠等。本文主要介绍了高分子复合物近年来研究和应用的进展情况。

生物医用高分子材料在人造红血球的应用研究与进展

输血作为一种生命救治和人体机能维持的重要手段,已经广泛应用于临床实践当中。人造红血球的研究是解决目前临床使用上存在的诸多弊端(血型、病毒感染、保质期短等),并可以安全高效的应用于紧急突发事件中的一个重要手段。本文从人体红血球的构造和基本功能出发,详细介绍并评价了人造红血球研究的发展过程和最新进展,归纳了新型人造红血球材料的设计要求,论述了医用高分子材料在人造红血球领域的应用优势,提出了生物可降解高分子与血红蛋白分子结合开发新型人造红血球的设计思路并开展了初步的科研工作。

钯-高分子载体催化剂对糠醛加氢液相反应的研究

以弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 [D3 92 ,— NH2 ,D3 82 ,— NHCH3,D3 0 1 R,— NH(CH3) 2 ],强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 [2 0 1× 7DVB,— NH+ (CH3) 3]和弱碱性环氧系阴离子交换树脂 (70 1 ,— NH2 )为载体制备了 3种钯 -高分子载体催化剂 .考察了反应条件、高分子载体的种类、钯含量和催化剂用量对糠醛催化加氢生成四氢糠醇反应及催化性能的影响 .在体积分数为 5 0 %的乙醇 -水溶液和水中对糠醛常压液相加氢反应 ,钯 -高分子载体 (阴离子交换树脂 D3 92 ,— NH2 ,D3 82 ,— NHCH3)催化剂均可使糠醛的加氢反应转化率达 1 0 0 % ,生成四氢糠醇的选择性达 98%以上 ,而用金属钯为催化剂的转化率达 70 %以上 ,选择性达97%以上 .同时用 XPS分析了高分子载体催化剂的结构与催化加氢反应性能的关系 .

超高分子量聚乙烯模塑板材的抗冲击机制

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种具有突出抗冲击特性的高性能工程塑料,有关其合成、加工和应用的研究是现今高分子科学的研究热点之一,但是UHMWPE抗冲击的内在机制仍未明确.本文选取黏均分子量约为5×10^(6),悬臂梁双缺口冲击强度分别为54.7,93.4,105和152 kJ/m^(2)的4种UHMWPE为研究对象,通过分子结构和凝聚态结构表征,探究了UHMWPE的抗冲击机理.研究发现,4种UHMWPE具有相同的晶型、接近的结晶度和片晶厚度;UHMWPE在微观上表现出重复性的“延展-断裂”式的抗冲击过程,“延展-断裂”条带的数量和宽度与冲击强度正相关;非晶区的缠结密度与冲击强度呈线性负相关关系,相关性指数高达0.9,即在UHMWPE的合成和加工过程中,控制非晶区的缠结密度对最终制品的抗冲击强度至关重要.

相分离高分子共混薄膜退火和准淬火的原位原子力显微镜研究

The morphology and phase shift of phase-separated PMMA/SAN thin film on silicon wafer were studied by in situ AFM with hot stage through the annealing and quasi-quenching. The results show that the phase shifts are different between high temperature and room temperature, and between ultrahigh vacuum and ambient and between in situ and ex situ although the morphologies are almost invariable. The reasons were discussed simply.

喷墨打印图案化高分子薄膜及其在有机电子器件加工中的应用

喷墨打印技术由于在图案化加工方面的高效、低成本、非接触形式及柔性的加工过程等特点而被应用于有机电子器件的加工中.通过打印功能性高分子溶液,喷墨打印实现了功能高分子薄膜的沉积和图案化,并实现了有机发光二极管、有机薄膜晶体管及其集成器件的加工.对喷墨打印在有机电子器件加工中取得的成果进行了总结,同时综述了高分子溶液喷墨打印过程中存在的基本科学问题和研究现状.

高分子热活化延迟荧光材料研究进展

高分子热活化延迟荧光材料能够利用热活化的反向系间窜越过程将三线态激子转变为单线态激子而发出荧光,理论上可以实现100%的内量子效率,突破了传统高分子荧光材料内量子效率不超过25%的极限,因而代表了未来低成本高效率高分子发光材料的发展方向。近年来,高分子热活化延迟荧光材料在分子设计方面取得了重要进展,形成了主链型、侧链型和树枝状高分子热活化延迟荧光材料等材料体系,同时其器件性能得到了大幅提升,部分材料的器件效率达到了高分子磷光材料的水平。本文从材料和器件两个方面,围绕高分子热活化延迟荧光材料的分子结构、光物理特性和器件性能,总结和评述了国内外研究者在该领域方向的研究进展,并分析了未来发展面临的机遇和挑战。

血液接触类医用高分子材料自适应表面构建及研究进展

血液接触类医用高分子材料及器械引发的凝血、溶血等问题是造成治疗失效、医疗事故和治疗成本增加的首要原因。为降低生物材料引发的血栓等副作用及提高医疗器械的长期使用安全性,人们发展了选择性、响应性和响应-反馈性等多种类型的自适应表面。调控范围从蛋白质与材料表面接触的起始反应逐步深入到凝血及溶血、炎症和细胞反应的多级复杂途径,并与多种抗凝血、抗溶血技术联合,极大提升了医疗器械表面的血液相容性和服役期限。文中简要阐述了生物材料诱发血液的凝血和溶血机理,评述了自适应表面在血液接触类材料中的应用现状及研究进展,并介绍了本课题组近年在该领域从事的部分研究工作。

专辑序言：应用化学-追求卓越

为庆祝中国科学院长春应用化学研究所70周年华诞,特邀请化学及相关领域著名专家学者撰写出版一期纪念刊专辑。本专辑收录了在相关领域具有丰富研究经验的团队所撰写的17篇相关研究的综述文章和2篇研究论文。

Monte Carlo模拟研究高分子单链在基体中扩散的拓扑效应

采用基于格子模型的Monte Carlo模拟方法研究了在高分子基体中扩散的4种不同拓扑组合(环形或线形高分子链)体系中目标单链的静态和动态性质.结果表明,环形目标单链的性质受基体分子拓扑结构的影响大于线形目标单链;其中环/线这一拓扑组合中目标单链的扩散机理相比其本体已经发生了较大改变,链末端在其中起了重要作用.

耗散型石英晶体微天平在生物医用高分子材料中的应用

石英晶体微天平(QCM)是一种基于石英晶体压电效应的分析检测技术,可实时在线提供石英晶体表面吸附层质量、厚度、粘弹性等信息,由此获得表面分子相互作用关系。耗散型石英晶体微天平(QCM-D)因其独特的对粘弹性的解析,使其在高分子材料中的应用迅速发展,尤其是生物医用高分子材料领域,已用来评价生物医用高分子材料的表界面相互作用,力学和生物相容性等。本文简单介绍了耗散型石英晶体微天平的基本原理及理论模型,重点综述了近几年QCM-D在高分子链构象、蛋白质吸附、生物大分子相互作用、药物释放以及水凝胶中的应用,并且展望了QCM-D的未来发展趋势。

基于高分子的疫苗递送系统构建和应用

疫苗是人类用于抵御病原体入侵所开发的一类生物制品,能够有效地控制和预防各种传染性疾病,而现有的一些疫苗由于其成分和结构的缺陷,使得其免疫原性较差,不能很好地诱导机体产生免疫反应,保护机体。因此,如何通过合理设计,使用合适的载体和佐剂构建有效的疫苗递送系统成为学术界和产业界的关注重点。本文回顾了现有疫苗递送系统的进展,并阐述了现有疫苗递送系统的不足和高分子疫苗递送系统的优势,随后结合本课题组相关研究工作从天然高分子和合成高分子两方面系统阐述了高分子疫苗递送系统在各种类型疫苗中的应用,同时思考了高分子疫苗递送系统在开发新的免疫方式上的优势和广泛应用前景,并展望了高分子疫苗递送系统的未来发展趋势。

医用高分子材料抗凝血表面构建策略及研究进展

医用高分子材料及医疗器械主要用于疾病的诊断和治疗。此种材料/器械在植/介入人体与血液接触时,血浆蛋白会在几秒钟内吸附到材料/器械表面,并与血小板上的糖蛋白受体结合,导致血小板活化、凝血级联以及补体激活,形成凝血及血栓,严重危及病人的健康及生命安全。为了赋予材料/器械表面抗凝血性能,需有针对性地进行抗凝血表面构建,其方法主要为:生物惰性涂层、生物活性涂层、具有内皮(EC)特异性生长因子的表面涂层和复合抗凝涂层。本文结合国内外该领域研究动态及本课题组近年来在医用高分子材料及医疗器械抗凝血表面构建的研究成果,概述了抗凝血表面构建及其在医疗器械中应用的研究进展。

高分子结晶理论的新概念与新进展

回顾了传统的高分子结晶成核与生长模型,指出了该模型在应用中遇到的一些问题;同时总结了Strobl根据近年小角X射线散射结果提出的高分子结晶新机理-中介相机理.介绍了Strobl等构建的热动力学图解对熔体、中介相和片晶的转变过程,阐述了各相间的平衡转变温度、潜在的转变热以及表面自由能,说明了处于熔体和晶体之间的中介相的热动力学性质是理解高分子结晶过程的重要依据.

接枝亲水型高分子的丝瓜络对水中重金属离子的吸附行为

采用接枝聚合的方法将亲水性聚丙烯酰胺接枝到丝瓜络上,部分水解的聚丙烯酰胺的接枝率可高达161.3%.选择典型的Cu^(2+)和Pb^(2+)体系,研究亲水型丝瓜络对水中重金属离子的吸附行为.结果表明,在单离子体系中,准二级动力学方程适于描述亲水型丝瓜络吸附动力学过程,饱和吸附量随着接枝率和pH值增加而增大,对Cu^(2+)和Pb^(2+)的最大饱和吸附量分别为647和887 mg/g.Langmuir和Freundlich等温吸附模型都适合描述等温吸附过程.8次吸附-解吸附循环实验表明,饱和吸附量基本保持恒定,同时对吸附机理进行了讨论.