高分子材料的降解范文

关键词：高分子材料高分子的环境因素老化变现老化机理高分子材料的研究进展

所谓的高分子材料就是相对分子量较高的化合物构成的材料。早在人类文明发展开始阶段，高分子材料就被人们充分利用，利用蚕丝织布，用秸秆、木材造纸等；高分子材料发展历史之久远，而发展至今——高科技时代，高分子材料在人们日常生活中更是比比皆是，如橡胶、塑料、涂料、纤维等。然而影响高分子材料的环境因素有很多，如日光照射，温湿度，外部机械受力等，这些都不同程度导致了高分子材料的老化，缩短了使用寿命，虽然科学研究领域在高分子材料上有了实质性的进步和一定的效果，如各种光稳定剂，抗氧化剂等产品，但这些也只能延缓高分子材料的使用寿命，仍不能完全杜绝高分子材料的老化，迄今高分子材料老化问题仍是科学界无法攻克的难题。

一、影响高分子材料老化的环境因素

1.太阳光对高分子的影响

目前太阳光是影响高分子材料老化的主要原因，而且是不可避免的，太阳光中含有大量的紫外线，是最容易被高分子材料中的醛基和酮基所吸收，从而产生复杂的化学反应；另一部分太阳光中的红外线，红外线接触高分子材料后，使得高分子材料吸收温度迅速上升，这就加剧了高分子材料的热老化性，从而降低了使用寿命。

2.空气中氧对高分子的影响

氧无处不在，而且属于极活泼气体，在高分子材料表面受到太阳光照射后极易发生氧化反应，像我们平时看到的铜绿，所谓的铜绿就是铜在光的照射下发生氧化反应而形成表面的一层保护介质。这样的现象还有很多，并且为无法避免不可逆的，然而高分子材料和我们息息相关，在日常的加工、运输、使用过程中都不可避免的接触氧，所以氧也是导致高分子材料老化的主要因素。

3.外部作用——机械力对高分子材料的影响

高分子材料在使用过程中不可避免的接触外部因素作用，外部作用在一定程度下导致了高分子材料的老化进程。例如汽车轮胎，它属于高分子材料橡胶，橡胶的突出特点是分子链柔性好，在外部车轮和车承载力的作用下，易发生较大程度的变形，由于它特殊的分子原理可迅速恢复，如果长时间施加机械力，橡胶内的分子链受到破坏发生变形导致龟裂，加速了高分子材料的老化过程。

4.水和电对高分子材料的影响

由于高分子材料的分子内部结构特殊，含有一种亲和水性很好的物质，在高分子材料遇到水后易破坏分子结构而易被水解；高分子内部的组织键对电的反应更加敏感，一旦接通电源，分子就形成了大量不规则运动而剧烈反应，有效的破坏了分子弱键，导致高分子材料失效电解游离。

二、高分子材料老化的具体表现

高分子材料老化顾名思义就是通过外部作用破坏了高分子内部结构，分子量变小，生成新的物质或发生降解的过程。一般分为物理老化和化学老化，物理老化可逆转比较好恢复，例如，一些高分子材料在外部压力作用下产生变形，但去除外力后即可恢复原状。还有一些高分子材料受潮后绝缘性降低，表现为失效，但干燥后即可利用。化学老化就较复杂了，它是高分子内部键和键之间发生的不可逆现象，较能控制和恢复。老化后的材料强度降低、韧性、稳定性、耐热性及颜色等各方面都出现不同程度的破坏和降低，影响其正常使用功能。高分子材料老化外观主要表现为颜色变淡，出现斑点、龟裂、粉化等现象；内部老化则表现为水解、电解、冲击强度、抗拉强度等减低，从而达到高分子材料的疲劳极限，丧失其使用价值。

三、缓解老化的具体措施

现阶段，研究高分子材料老化和抗老化问题是一个实际关键性问题，由于高分子材料内部结构比较复杂，反应条件成熟，反应机理无法避免，所以对高分子研究领域内还无法真正杜绝其老化现象，只能对老化做辅的延缓作用，从而增加高分子材料的使用寿命。

1.物理防护措施

物理防护就是应用外部因素影响高分子的作用，它可以完全控制一般的物理老化，对实质性的化学老化起到一定的延缓作用。例如，常年暴晒和雨淋的大棚塑料薄膜，经日照后分子受热发生氧化，促使透明度降低，薄膜脆化，如何延长塑料薄膜的使用寿命，增大农民的经济效益，人们利用在薄膜上覆盖草栅，降低塑料薄膜和日光接触时间，从而达到了延长塑料寿命的目的。其次，在高分子材料中加一种延缓剂、防老剂来增加抗老化机理。例如，机械设备一般都是用机械材料（铁、铜、钢等）通过键槽连接组成的一个具有规范运动的主体，但因长期暴露在空气中，设备表面经常看到锈迹斑斑，影响了设备的美观，人们就针对此现象发明了油漆，油漆涂在设备表面有效阻止了设备与空气接触的面积，起到了使之无法氧化的目的。像运用物理方法保护高分子材料老化的现象还有很多，它成本低实施简单，现已被人们广泛利用。

2.改变高分子本身易老化的特点

引起高分子材料老化的最主要原因是其本身的弱键或不饱和双键，由于分子内部存在弱键、不饱和键使得高分子材料特别不稳定，易于和空气中的氢键氧键发生反应生成新的物质，如改变其不稳定键使之成为饱和键，那它抗老化性就大大增加。例如橡胶中的碳-碳键极易与空气发生臭氧老化和光氧老化。针对这一现象，在橡胶中加入氯原子键，氯原子键有很好的吸附电子基功能，从而提高了橡胶的抗老化性。举一反三，像这种在高分子材料中加入键基减少支链使其稳定，也是我们提高抗老化的有力措施。

四、结束语

随着现代科技的进步和经济领域的复苏，高分子材料的应用越来越广泛，对高分子材料的研究备受关注，对有效的降低高分子材料的老化性，合理的提高使用寿命是我们面临的首要任务，虽然我们在不同领域取得了一些成绩，但面对复杂浩瀚的高分子老化技术方面我们还需要再接再厉，同时也是对我们科技领域的巨大挑战，我们对探究高分子领域的研究追求永无止境。

参考文献

[1]史继城.高分子材料的老化及防老化研究[J].合成材料老化与应用，2006.

[2]李倩，强洪夫.高分子材料老化表征与分子模拟研究进展[J].高分子材料科学与工程，2010.

高分子材料的降解范文篇2

SuiChunxia；YuGuoping

（NortheastAgriculturalUniversity，Harbin150030，China）

摘要：大豆蛋白是大豆的主要农产品之一，主要在材料粘合剂、生物降解膜和塑料材料、纤维材料和生物医用材料等几个领域研究较多。随着目前全球性环境问题和石油资源的日益紧张，天然高分子材料的开发成为21世纪科学工作者研究的热点课题。文章就大豆蛋白在非食品方面的应用展开叙述，总结了大豆蛋白在胶粘剂、大豆蛋白膜、大豆蛋白塑料、大豆蛋白纤维和生物医用材料方面的应用。

Abstract:Soyproteinisoneofmainagriculturalproductsfromsoybean.Thereareavarietyofresearchesinthefieldsofadhesive,biodegradablefilm,plasticmaterial,fibermaterial,bio-medicinematerial.Duetotherecentglobalenvironmentproblemsandever-increasingexhaustionofpetroleum,thedevelopmentofnaturalhighpolymermaterialhasdrawngreatattentionofscientistsinthe21stcentery.Thepaperdescribessoyproteinnon-foodapplicationandsummarizesitsapplicationsinadhensive,soyproteinfilm,soyproteinfiberandbio-medicinematerial.

关键词：大豆蛋白应用生物材料

Keywords:soyprotein;application;biomaterial

中图分类号：O6文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）21-0308-02

0引言

大豆，又名黄豆，原产中国，2000多年前，由我国传播到了朝鲜和日本。至今，已遍及世界各国。大豆作为食品的实用价值高，具有好的加工性，可以生产出多达12000多个品种的大豆产品。大豆加工得到的主要产物是大豆油、脱脂大豆粉、大豆分离蛋白和大豆浓缩蛋白，在副产物中，含量最多而尚未开发的是大豆渣和大豆皮。它们在材料领域中具有巨大的开发应用潜力，是高分子科学工作者感兴趣的领域。大豆蛋白作为一种天然高分子材料，主要在材料粘合剂、生物降解材料、纤维材料和生物材料等几个领域研究较多。大豆产品脱脂大豆粉，大豆分离蛋白和大豆浓缩蛋白在工业上的应用近几年由于社会需求备受关注。

1大豆蛋白在胶粘剂方面的应用研究

早在20世纪初，大豆蛋白被用于许多工业产品如木材胶粘剂、纸张胶粘剂、涂层和颜料粘合剂。但20世纪60年代后，石油化工产品合成的胶粘剂迅猛占领市场，替代了这些天然胶粘剂。目前，我国对大豆蛋白胶的研究几乎空白[1]，原因是建国初期的大豆主要用作食物、饲料。仅见的报道是薛培元利用豆粕作为原料制成蛋白质溶胶，再配合抗水性和消散性试剂，用作木材胶粘剂[2]。

粘合剂的性能与蛋白的粒径，表面性质，蛋白结构，黏度，pH，以及工业加工过程中的条件（如温度，时间和压力）有关。当提高蛋白溶液的pH值时，可以使蛋白质分子分散和展开，增大与被粘结材料的接触面积；可以使更多的极性基团暴露，形成更多的具有粘性的极性基团。实验结果表明：在40℃、pH为12条件下，大豆蛋白具有最好的粘结强度。用作粘合剂的大豆蛋白要求至少有97%的粒径小于325目。蛋白微粒的表面不能太粗糙也不能太光滑，否则粘合效果都不好，因此国内外通过物理、化学等方式改性，改变大豆蛋白的二级，三级和四级结构和蛋白构象从而提高其在粘合剂方面的性能的研究目前比较多见[3]。通常用于变性的方法包括:物理变性（如湿热、干热、冷冻、超声、辐射、高压等手段），化学改性（酸、碱、接枝交联、共混等），暴露于有机溶剂，表面活性剂和脲中，加入贝类蛋白质以及酶法改性等。随着科学技术的发展和分析手段的进步，从微观层次对大豆胶粘剂进行改性分析，并对其结构变化进行设计将能克服目前大豆蛋白胶粘剂难以解决的耐水性差、胶接强度低、抗生物降解能力弱、贮存期短等缺点。

美国杜邦公司早在1930年就研制了大豆蛋白脲醛树脂胶黏剂，但由于黏结强度弱，成本高和耐水性低等问题使其未能广泛使用。美国DuPont公司在2000年收购了PTI公司，成立的SoyPolymer公司，专门研制非食品用途植物蛋白化工产品。该公司2001年研制成功的Pro-Cote大豆聚合物是一种特别设计的多功能化学改性大豆分离蛋白，可用于涂料、胶合板的粘接等许多领域。Graham等人用水解大豆蛋白或改性的大豆分离蛋白，所得大豆蛋白胶黏剂用于纸张涂布，此胶黏剂是热敏性的，尤其适合铸涂。Hettiarachchy等人用碱改性大豆蛋白（AMSP）和胰蛋白酶改性大豆蛋白（TMSP），发现两种方法改性的大豆蛋白胶的粘接强度和耐水性均比未改性前有明显提高。Kumar等则利用胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、木瓜蛋白酶等改性大豆分离蛋白（SPI），能显著提高SPI耐水性。Cheng等人研究发现当同时采用尿素、正丁基硫代磷酰三胺、柠檬酸、磷酸二氢钠、硼酸和NaOH等多种试剂进行蛋白改性时，改性修饰后大豆蛋白胶压制的麦秸刨花板获得了最大的力学强度和耐水性，线性膨胀率降到1%[4]。Linda等用酚醛对SPI进行改性，同时调节反应pH为9～12，改性后SPI其粘结性能也有所提高[5]。另外，有机溶剂、表面活性剂、等物质也能相应提高大豆蛋白的黏度和抗水性。

综观国内外大豆蛋白胶黏剂的研究，虽说大豆蛋白改性已经取得一定的成果，但还存在诸多问题，如各改性方法对大豆蛋白的微观结构和分子相互作用机理还不明确，外界因素对大豆蛋白改性分子伸展的影响及其与宏观黏结特性指标的关系尚未阐明；胶黏剂的黏结强度性能指标虽已基本达到实用要求，但其耐水性和实用要求仍有较大的差距，更有效改性方法还有待探索与研究。随着大豆蛋白改性机理研究的深入和改性技术的发展，大豆蛋白基环境友好胶黏剂必将会有广阔的发展前景。

2大豆蛋白膜的应用研究

在包装材料中，合成薄膜由于其带来的全球性白色污染日益显著，以天然生物材料制成的包装膜逐渐成为科学家的研究首选。大豆蛋白中存在大量的氢键、疏水相互作用、离子键等，使得大豆蛋白具有很好的成膜性，所制成的膜具有良好阻隔性能和机械强度，且具有较好的生物相容性和生物降解性，因此大豆蛋白膜在食品包装及可降解生物材料领域具有很大的应用潜力。

我国是一个农业大国，加大可再生资源的研究利用，增加农产品的附加值尤为重要。蛋白质作为一种可再生、可生物降解天然高分子，越来越多的应用在食品包装、组织工程、环境友好材料以及新型复合材料方面[6]。目前正在研究的天然蛋白质中，大豆蛋白质由于其来源广泛，价格低廉的特点而受到广泛关注。利用现有高分子加工设备，通过物理、化学、生物等方法对蛋白质进行改性，制备出一系列具有优良性能的新型环保型材料，已成为当今生物降解高分子领域的研究热点之一。

蛋白质作为生物材料可追溯到1930年。大豆蛋白膜的吸引力在于其透气性低，机械性能强和营养价值高。如大豆分离蛋白膜的透氧性比低密度PE膜、甲基纤维素膜、淀粉和果胶膜分别低500、260、540、670倍；蛋白质分子的交联作用强烈，膜的机械特性优于多糖和脂肪膜[7]。通常制备大豆蛋白质生物材料的方法是热压、挤出、共混改性或流延成膜等。大豆蛋白质材料具有良好的降解性能。但其脆性和水敏感性限制了他们的应用[8]。大豆蛋白膜的成膜方法主要可分为湿法和干法两种。湿法成膜是通过化学或物理改性将大豆蛋白分散于某溶剂中，采用溶液浇铸或涂布的方式分布在物体的表面，随着溶剂挥发，大豆蛋白分子重新定向排列，得到结构稳定的膜材。干法成膜是采用增塑剂如甘油等小分子对大豆蛋白进行增塑，然后采用热压或滚轴碾磨的方法将大豆蛋白制成膜材。蛋白质的适度变性是成膜的先决条件，通过处理方法不同，蛋白内部相互作用改变形成不同的立体网络结构，网络结构的好坏直接影响膜的性能，在合适的条件下就可以得到具有一定强度和阻隔性的膜。大豆蛋白膜制备工艺是：大豆蛋白适度变性成膜溶液加热倒膜干燥揭膜。一般是采用水或乙醇：水=1:4（w/w）的混合物作溶剂配置成膜溶液。成膜工艺如温度、pH、增塑剂、还原剂、交联剂等助剂的用量等会显著影响膜的特性。因此，在大豆蛋白成膜的过程中，常用调节增塑剂种类或用量、调节体系温度和pH、物理和化学改性以及共混改性的方法改善大豆蛋白膜结构和性能。

3大豆蛋白塑料的研究

早在20世纪初科学家就开始研究大豆蛋白塑料，1913年法国和英国分别申请了大豆蛋白制备半塑料材料的专利。1930年福特和他的团队在BoyerR的领导下，开发了一种添加大豆粉的酚醛树脂塑料，用于汽车部件。二次世界大战后，石油价格下降，石化产品占领了塑料市场，大豆蛋白塑料的研究跌入低谷，上世纪90年代，随着石油资源日趋枯竭、废塑料的污染成为世界关注的问题，以大豆蛋白为原料，可完全生物降解绿色塑料的研发重新活跃起来。

从高分子角度看，蛋白质被认为是无定型的或部分结晶的玻璃态或高弹态物质，不适合做塑料。为改进大豆蛋白质塑料的加工性能并兼顾材料力学性能需对其进行增塑改性，包括水、丙三醇、乙二醇和丙烯二醇等多羟基醇，糖类也是很好的增塑剂，糖类会使材料有更高的玻璃化转变温度和更高的硬度。其它增塑剂如甘油的单乙酸酯、双乙酸酯、三乙酸酯、尿素、山梨醇等主要表现在使材料的断裂伸长率提高，拉伸强度和杨氏模量降低。为降低大豆蛋白塑料的吸水性能而需对其进行酸调（使用盐酸、醋酸、丙酸、磷酸和柠檬酸等）、交联（交联剂：甲醛、乙二醛、二价阳离子的盐硫酸锌）和填充（聚磷酸盐、硅烷偶联剂、淀粉和纤维素等）改性。

目前大豆蛋白塑料主要的问题是与传统塑料比抗水性差，另外，机械性能和加工性能难以满足工业化生产和加工要求，且大豆蛋白塑料的力学性能及体积稳定性受加工条件和助剂的影响很大，尤其是大豆蛋白塑料在加工过程中容易热分解，很难作为热塑性塑料应用。面对环境和资源问题，可再生资源为原料的生物降解塑料存在着广阔的市场前景。

4纺织用大豆蛋白纤维

大豆蛋白纤维是一种再生植物蛋白纤维，从大豆中提炼出来的蛋白质溶解液经湿法纺丝而成，称为新世纪的“生态纺织纤维”[9]。利用可再生资源大豆替代羊绒或化学纤维，避免了对草原植被的毁坏，改变了对石油资源的依赖和对环境的污染。

早在20世纪40年代，美国和英国就进行了大豆蛋白纤维的研究。1938年日本油脂公司开发了以大豆为原料的纤维；1945年美国和日本研究了大豆蛋白纤维，美国商品名为Soylon，吸水率为11%左右。我国在大豆蛋白纤维研究方面具有世界领先水平，从20世纪90年代开始，由河南省濮阳华康化学生物工程联合集团公司李冠岐等耗资6000多万元，开发研究大豆蛋白纤维，率先获得成功。2000年3月由河南省遂平华康生物工程有限公司在国际上率先进行工业化实验并成功实现工业化生产[10]。

大豆蛋白纤维是以豆粕为原料，利用生物工程技术提取球蛋白并提纯，提纯的球蛋白经改性改变空间结构，与聚乙烯醇接枝、共聚共混形成纺丝溶液，经熟成后用湿法纺丝工艺纺成单丝0.9~3.0dtex的丝束，通过醛化稳定纤维的性能，再经过牵伸、卷曲、热定型、切断等工序生产出各种长度规格的大豆蛋白短纤维[11]。工艺流程：豆粕水浸分离沉淀水洗再次沉淀甩干溶解过滤接枝二次接枝熟成过滤贮存过脱泡过滤纺丝脱水湿牵伸浴牵伸烘干预热热定型冷却集束致密水洗上油烘干卷曲热定型切断打包入库。

大豆蛋白纤维具有天然纤维和合成纤维的优点，不仅轻、薄、强度高、易于染色、舒适透气，而且手感柔软，有丝般柔和的光泽，有棉纤维的吸湿导热性和羊毛的保暖性等优良性能，而且大豆蛋白纤维与人体皮肤亲和性好，含有多种人体所必须的氨基酸，具有良好的保健作用。同时，大豆蛋白纤维还可与其它天然纤维如毛、丝、棉和化学纤维如改性涤纶、粘胶、人丝、莫黛尔等进行混纺、交织，形成各种独特风格的织物，目前市场上已有各种高档针织内、外衣、衬衫和家用纺织品面料销售[12]。大豆蛋白纤维来自于可再生资源，无污染，且提纯蛋白后留下的残渣还可以作为饲料。因而，对大豆蛋白纤维的开发有利于资源的综合利用，提高农副产品的附加值，大豆蛋白纤维是21世纪的绿色环保新纤维，具有广阔的市场前景。

5大豆蛋白生物医用材料

在生物医学领域，大豆蛋白一直被视为营养保健物质。研究表明大豆蛋白在胃肠道保养、缓解慢性肾病、预防和治疗骨质疏松症及癌症等医学领域具有重要的价值。近年来，大豆蛋白作为制备生物医用材料的原料备受关注。[13]Vaz等研究了经过明胶、酪素及酪素盐等经交联、热处理和紫外辐射处理后的大豆蛋白材料性能。结果显示，改性后的大豆蛋白材料能满足生物医用材料所需的良好生物相容性。大豆蛋白与热稳定性较好的药物混合物经挤出后注塑成型，制备出具有缓释作用的复合物，可用于药物控制释放系统。[14]Song采用氧化海藻酸钠(ADA)对SPI进行化学交联改性，制备的水凝胶经模拟人体胃肠道，考察了其对5-ASA的释放规律，发现药物的释放率在酸性条件下要比中性条件低。

6结束语

近年来，合成高分子材料对环境造成的“白色污染”日趋严重，已危及人类的健康、生存及发展，而且，合成高分子材料的原料――石油是一种不可再生的资源，在石油价格高涨的今天，合成高分子工业的发展已受到了严重制约。面对全球性环境污染和石油资源日趋枯竭的两大问题，基于天然高分子可降解材料的研究、开发及产业化倍受重视，成为21世纪重要课题之一。大豆蛋白来源于大豆，是大豆榨油产业的副产品，提取方法简单，产量丰富，价格低廉，况且我国本身是一个农业大国，年产大豆量位居世界前茅。加之大豆蛋白具有优良性能，所制成的材料能被生物降解，可谓取值自然，用之自然，可用于食品包装、生物降解材料、生物医用领域等。因此，大豆蛋白非食品应用的研究显地尤为重要。

参考文献：

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高分子材料的降解范文篇3

关键词：可降解塑料；发展现状；环保；可持续发展；发展前景

塑料因其质量轻巧、取材容易、化学稳定性好、价格低廉以及用途广泛等优点与木材、水泥、钢铁并列为四大支柱材料，其用途已渗透至国民经济和人们日常生活的各个方面。近年来塑料工业发展迅猛，随着人民生活水平的提高，塑料用量也在迅猛增加，但因废弃塑料难于降解，由其引发的“白色污染”问题也越来越引起社会各界的广泛关注。另据有关环保人士称，我国仅包装用塑料每年用量已超过400万吨，每年仅涉及日常生活的消费快餐盒达60亿只，方便面碗50亿只，我国仅包装垃圾将以每年3％～5％的速度增长。由此可以看出，我国由此引发的环境问题将更加突出。因此，大力发展和推广可降解塑料制品对于环保节能和可持续发展将具有重大的现实意义。

一、可降解塑料的定义及其特点

可降解塑料是指在特定环境下，其化学结构发生变化，并用标准的测试方法能测定其物质性能变化的材料。通过光或微生物，将塑料高分子链切碎为小分子，并最终转化为水和二氧化碳的过程，成为塑料的降解过程。按照降解机理分类，可降解塑料可分为光降解塑料、生物降解塑料和光、生物降解塑料。

可降解塑料的优点：(1)材料天然，无毒性，透气性能好；(2)任何废弃物处理方式对其进行处理(例如：焚化、掩埋、堆肥等)，均不会对环境造成污染；(3)具有同以石油为基质的传统塑料材料的物理性能及使用方法，可以取代传统塑料材料；(4)可降解塑料丢弃后，经堆肥或掩埋处理可由微生物完全降解。

二、可降解塑料的研究发展现状及存在的问题

随着环境保护的全球化，世界各国对可降解塑料的研究均已成为其研究的热点之一。各国以光降解和生物降解机理为基础，进行了大量的基础研究，欧美、日韩等发达国家对生物可降解塑料的研究开发提供了大量的资金支持。欧美许多公司在生物降解包装材料的开发方面取得了显著的成绩，其产品已广泛应用于食品包装行业。英国超市已大量推广使用淀粉系列、聚乳酸系列可生物降解购物袋及食品包装袋，每年消费已达260亿个以上。

我国可降解塑料的研究始于20世纪70年代中期，起初研究的是光降解塑料，随后又开发出了生物降解塑料，之后又研究开发了光一生物双降解塑料。光降解塑料的研究最早，已有将近30年的历史，技术较为成熟，其产品广泛应用于农业以及包装方面。光降解塑料可分为合成型光降解塑料和添加型光降解塑料，合成型光降解塑料主要包括烯烃、一氧化碳以及烯酮单体的共聚物。添加型光降解塑料是通过添加光敏剂或光分解剂促进聚合物加快光降解，添加剂有羰基甲基酮类，金属化合物，含芳烃环结构物、过氧化物、卤化物和颜料等。生物降解塑料包括聚酯和多糖两大类，如淀粉、纤维素、半纤维素、甲壳素、木质素等天然物质都可被微生物完全降解。聚乳酸制品是典型的合成高分子生物降解塑料，其降解产物为水和二氧化碳，不会对环境造成二次污染，产品已在农业、食品、服装加工、医疗卫生等行业广泛应用。光一生物降解塑料兼具光降解塑料和生物降解塑料的优点，是一种理性的可降解塑料，我国研制开发的可降解地膜已基本达到了各方面的技术要求，并正在开发更广泛的应用领域。

目前，国内使用最多的可降解塑料是传统的塑料用品，如包装品、一次性用品等。目前国内已大力实施沙漠化治理、荒山绿化、固土工程等，一次性塑料用品的用量将大大提高，这对可降解塑料的生产是个良好的机遇。其发展也将广泛渗透至文具、玩具、日常用品、管道用品、医疗卫生等方面。尽管国家意志大力推广可降解塑料产品，但可降解塑料在市场上仍不多见，市场占有率低。这主要是国内可降解塑料技术还较不成熟，大部分成果处于推广示范阶段，许多从事可降解塑料的公司企业停产倒闭，大规模生产的阶段还未到来；另外国内缺乏相应的标准，造成有些厂家生产出的可降解塑料质量不稳定，阻碍了可降解产品的推广以及新技术的开发。除此之外，可降解塑料制品价格较传统塑料高，为一些使用塑料制品的商家提供窃机，也给假冒伪劣留有生存空间。

三、我国今后可降解塑料发展的方向

尽管目前可降解塑料在塑料制品中市场占有率不高，但因其独特的可降解，对环境无污染或无二次污染的性能，其发展前景甚为广阔，与此对应的科技研究以及生产应用研究仍在大力展开。

可降解塑料主要应用于短期以及一次性的包装材料，如垃圾袋、购物袋、食品包装袋、快餐餐具、医疗卫生用品、农业用品等，这些领域以后也将是可降解塑料应用和推广的重点。

在降解塑料已取得成就的基础上，究其发展趋势，一下几个方面值得更加深入的研究和探讨：用纤维素、淀粉、甲壳素、木质素等天然高分子材料制取生物降解塑料，改良天然高分子材料的技术及产品功能；利用技术成熟的精细化工合成技术合成生物降解塑料，利用现代生物技术结合绿色及天然材料和成天然可降解材料；研究可降解塑料的微生物培养，通过现有方法寻找可合成塑料的微生物，以及可降解塑料的微生物，在生物方面提高可降解塑料的生产性；对可降解塑料改性提高其应用性能也将是以后值得研究的一个重要方面。

高分子材料的降解范文1篇4

关键词：石墨；纳米石墨微片；氧化镍；聚乙烯；纳米复合材料

中图分类号：TQl27.1；TQ322.2文献标志码：A文章编号：1007-2683（2013）02-0011-05

有机/无机纳米复合材料因其在导电、导热、电磁屏蔽、热稳定性、力学性能等方面的独特功能倍受科学家们的重视而成为当前功能性复合材料的研究热点，石墨作为一种优良的导电、导热、耐腐蚀、化学性质稳定的层状材料，其研究和应用一直受到广泛的关注，特别是自石墨烯发现以来，其潜在的理论和应用价值使其已成为目前研究的热点，石墨烯独特的物理、化学和力学性能为有机/无机纳米复合材料的开发提供了原动力，可望开辟诸多新颖的应用领域，诸如新型导电复合材料、多功能聚合物基复合材料等等。

然而，石墨烯无论从制备及其在聚合物中的分散方面均存在较大的难度，这在很大程度上限制了聚合物/石墨烯纳米复合材料的研究与应用，相对而言，具有较多片层结构的纳米石墨微片在制备和分散方面具有较明显的优势，纳米石墨微片的特征结构在于它的厚度为纳米尺寸，一般在30～80nm范围内，直径为微米尺寸，因此形状比可以达到100～300；纳米石墨微片仍然有与鳞片石墨相当的导电性，室温下电导率达104S/m数量级；其制备方法较为简单，可以从膨胀石墨（EDG）经超声或其他分散方法直接获得；另外，纳米石墨微片只有厚度为纳米尺寸，因此作为填料不会像其它纳米粉末那样具有很强的团聚性而难于分散，同时也避免了石墨烯只有在水溶液或原位聚合时才能均匀分散的问题。

纳米石墨微片作为聚合物复合填料较一般传统的石墨粉末具有很多优势，如其形状比非常之大，在聚合物中较易形成导电网络结构，同时添加量少、导电渗滤阀值低、复合材料相对密度小、力学性能因填充导致的劣化小等，例如，PMMA/纳米石墨微片复合材料当纳米石墨微片的体积分数为2.O%时，电导率达到10-3/cm；PP/纳米石墨微片复合材料的力学性能在较低逾渗值时也获得了提高；PANI/纳米石墨微片复合材料的导电性能在纳米石墨微片质量分数仅为1.5%时由原来单纯掺杂PA-NI的5S/cm提高到33.3S/cm，有关聚合物/纳米石墨微片复合材料的研究多集中获得导电性能方向，其他方面研究相对较少。

聚乙烯（PE）作为产量最大的通用塑料之一，其原料广泛、价格低廉、重量轻、低毒性，并具有良好的机械性能、电气绝缘性、耐化学腐蚀性、以及成型加工方便等特点，被广泛应用于建筑、交通、电线电缆等行业，然而，聚乙烯属易燃材料，有关其热降解机理与阻燃技术的研究仍是有待深入研究的领域之一。而纳米石墨微片对聚乙烯热稳定性的影响鲜有报道，为此，本文在成功制备纳米石墨微片的基础上，采用氧化镍负载纳米石墨微片，研究了二者对复合材料热稳定性的影响。

1、实验部分

1.1实验原料

聚乙烯（PE）：Q210，中国石化北京燕山分公司；石墨，297μm，青岛天和石墨有限公司，其他试剂均为化学纯。

1.2膨胀石墨的制备

称取1.0g的重铬酸钾，加入到盛有30mL浓硫酸的烧杯中，超声处理使之充分溶解，将称量好的10g天然鳞片石墨加入到烧杯中，并在水浴30℃的条件下反应30min，过滤并以蒸馏水水洗，至pH接近7，产物放入80℃烘箱中干燥处理24h，在800℃的马弗炉中加热1min，得到膨胀石墨（EDG）。

1.3纳米石墨微片的制备

将膨胀石墨3.Og加入300mL浓硫酸与浓硝酸体积比为3：1溶液中，30℃水浴加热30min，抽滤水洗至中性，加入250mL蒸馏水中，再加入O.5g十二烷基硫酸钠，30℃水浴加热30min，抽滤水洗至滤液中无泡沫，将产物超声处理30min得到纳米石墨微片悬浮液，干燥后得到纳米石墨微片（GN）。

1，4氧化镍负载纳米石墨微片的制备

称取0.50g硝酸镍溶于含有1g纳米氧化石墨微片的溶液中，超声处理1h；称取0.48g柠檬酸和0.05g聚乙二醇溶于适量水中；将两者混可后改用磁力搅拌1h，然后逐滴滴加氨水调节pH至7后再搅拌O.5h；将体系放人90℃水浴锅中继续搅拌至呈凝胶状态；取出放人120℃烘箱中干燥处理12h后，放入坩埚中于马弗炉中500℃烧2h，得到氧化镍负载纳米石墨微片（NiO/GN）。

1.5复合材料的制备

将0.50gGN或NiO/GN放人500mL三口瓶中，加入150mL二甲苯，超声处理30min；机械搅拌加热至沸腾，30min后加入9.50g聚乙烯，继续搅拌加热3h；将三口瓶中溶液倒入800mL水与乙醇体积比为l：l的溶液中，沉淀后抽滤，所得样品于120℃烘干5h，得到复合材料。

1.6测试表征

x-射线衍射分析（XRD）采用日本理学D/MAX-2200，CuKα，管压40kV，波长为0.154nm，扫描速率2°/win；扫描电子显微镜（sEM）采用FEI-Sirion200（Philips）测试，样品采用乙醇超声分散后粘在导电胶上，喷金处理后观察其形貌；透射电子显微镜（TEM）采用日本电子公司JEM-2100F表征，样品在乙醇中超声处理30rain后负载在74μm的铜网上进行观察；热重分析（TG）采用Pyris6热重分析仪（美国PE公司），样品质量约为10mg，温度范围50～700℃，升温速率为20℃/min，氮气气氛保护，氮气流量为20mL/min。

2、结果与讨论

2.1纳米石墨微片的结构

纳米石墨微片的XRD谱图如图1所示，可以看出，纳米石墨微片在20为26.4°时出现了石墨层结构的（002）特征衍射峰，同时（004）衍射峰出现在2θ为54.7°，说明纳米石墨微片仍具有石墨的层结构，从SEM和TEM可以观察到很薄的纳米石墨片层，如图2所示，而且，纳米石墨片层分散均匀，未发现明显的团聚现象，在制备纳米石墨微片的过程中，将膨胀石墨进行酸化处理，使片层边缘形成一定的羧基、羟基等基团，能够与表面活性剂（十二烷基硫酸钠）相互作用，从而形成表面活化的纳米片层，长链烷基的存在有效阻隔了纳米片层间的相互作用，从而避免了纳米片层间的团聚的发生，此外，经表面处理还有助于纳米片层在聚乙烯中的分散。

2.2氧化镍负载纳米石墨微片的结构

采用溶胶一凝胶法制备的氧化镍负载纳米石墨微片的XRD谱图如图3所示，可以看出，除了纳米石墨微片在2θ为26.4°和54.7°处的（002）和（004）衍射峰外，谱图中还在2θ为37.3°、43.2°和62.8°处出现了氧化镍的（111）、（200）和（220）衍射峰，SEM的形貌观察可以看出，如图4，在纳米石墨微片的片层上均匀分布着氧化镍颗粒，经过负载后，出现了纳米片层的团聚现象，重叠的纳米片层间存在氧化镍颗粒，在负载过程中，产物经过500℃的热处理，在此温度下，十二烷基硫酸钠全部热分解，片层间因丧失了表面活化作用以及长链烷烃的阻隔作用而发生团聚，但由于溶胶一凝胶反应过程中，镍离子能够与酸化及活性的片层发生作用而均匀分散在片层上，在热处理时，生成的氧化镍因此能够被固定在片层间及表面。EDS能谱结果（图5和表1）证实了产物中镍元素的存在。

2.3复合材料的热稳定性

PE及其纳米复合材料的TG曲线如图6所示，其在不同热失重下对应的热降解温度在表2中列出，在热失重2%时，PE的热降解温度（T2%）最高，PE/GN的T2%比PE低14℃，主要原因在于表面活性剂的分解导致复合材料的热稳定性降低；而PE/NiO/GN的T2%较PE下降了138℃，表明氧化镍的存在显著降低了复合材料的热稳定性，在热失重为5%时，PE和PE/GN具有相同的热降解温度（T2%），而PE/NiO/GN的T2%较其下降了73℃，进一步说明了氧化镍具有促进PE热降解的作用，在热失重为50%时，PE/GN的热降解温度（T50%）最高，比PE高3℃，而PE/NiO/GN的T50%与PE十分接近，可见，在此温度下，纳米石墨微片的加入有助于提高PE主链的热稳定性，其解释应在于纳米石墨微片在表面的积累能够在一定程度上阻隔传递到聚合物的热量以及热降解产物的释放，从而提高了相应的热降解温度。在热降解后期，热失重90%时，大部分的PE已经降解，此时，PE/GN和PE/NiO/GN的T90%均比PE略高，说明在热降解后期，纳米片层的阻隔作用对延迟PE的降解发挥了一定的作用，由以上分析可以看出，纳米片层的存在能够提高PE的热稳定性，应归功于其对热量和质量传递的阻隔作用，而氧化镍却使PE的热降解提前发生，其对热降解的促进作用显著大于纳米片层的阻隔作用，因此，PE/NiO/GN的热失重在497℃之前始终高于PE和PE/GN（如图6），直至纳米片层的阻挡层足以作用，之后PE/NiO/GN与PE/GN的热失重曲线逐步接近。

高分子材料的降解范文

【关键词】环保购物袋；可降解；油墨；石头纸

0.前言

随着人们生活水平的不断提高，人们的环保观念也不断提升。大家对过度包装浪费资源，包装物弃置污染环境等情况不断发出声讨。国家也出台了“限塑”令，通过有偿使用减小购物袋的用量。但作为日常生活必不可少的用品，大部份购物袋在使用完后仍然会被丢弃成为生活垃圾。绝大部分最终作为塑料垃圾进入环境，而塑料大多化学性能稳定，在自然环境中分解需要100～300年。如果用焚烧方法处理，焚烧设施不仅需投入大量资金，焚烧时还会有二恶英等多种有毒物质产生，造成二次污染。而对于回收利用，收集或即使强制收集进行回收利用，它的经济效益也不太好。所以要从根本上解决废塑料的环境污染问题，就应该用能降解或易降解的购物袋代替普通塑料购物袋。现在笔者根据多年的印刷和油墨生产实践经验，应如何为制造可降解环保购物袋的几点应用体会，愿与大家共同探讨。

1.制造可降解环保购物袋材料

制造新型可解环保购物袋，最重要的是要选用合适的材料。首先就是选用无污染的可降解材料替代普通塑料薄膜，还有就是选用合适的环保型印刷油墨。这样才有可能制造出符合环保要求的购物袋。

1.1环保基材的选择

目前可用的可降解材料有以下几种：

1.1.1光降解塑料

光降解塑料一般是指在光（紫外光）的照射下，引起光化学反应而使大分子链断裂和分解的塑料。光降解塑料可分为添加型和合成型两类。添加型是在高分子材料中添加光敏剂，由光敏剂吸收光能后产生自由基，促使高分子材料发生氧化作用后进而引发聚合物分子链断裂使其降解。降解式将光敏基团（如羧基、双键等）导入高分子结构内赋予材料光降解的特性。常用的光敏剂有过渡金属络合物、硬脂酸盐、N，N-二丁基二硫代氨基甲酸铁等，用量约1%～3%（质量）。合成型光降解塑料是通过共聚反应在塑料的高分子主链上引入羰基等感光基团而赋予其光降解特性的，并可以通过调节光敏基团的含量来控制光降解活性。现在已知以一氧化碳或乙烯酮类为光敏单体与烯烃类单体共聚，可合成含羰基结构的聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC）等光降解聚合物。光降解塑料只能在光照下降解，受气候环境、地理因素制约很大，如果埋地部分不能降解，而且价格较高，因此光降解塑料很难广泛推广使用。

1.1.2生物降解塑料

生物降解能很好的解决埋地部分不能降解的问题。目前研究开发的生物降解材料有天然高分子材料、微生物合成高分子材料、人工合成高分子材料以及共混性高分子（添加型）材料。天然高分子型是利用淀粉、纤维紊、甲壳质、蛋白质等天然高分子材料制备的生物降解材料。其特点是贮存运输方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，不但可以用于农用地膜、包装袋，而且广泛用于医药领域。生物合成的完全生物降解塑料是微生物把某些有机物作为食物源，通过生命活动合成的高分子化合物。通过微生物合成而得到的生物降解塑料以聚羟基脂肪酸酯（PHA）类为多，其中最常见的有聚3-羟基丁酸酯（PHB）、聚羟基戊酸酯（PHV）及PHB和PHV的共聚物（PHBV）。化学合成法合成的生物降解塑料大多是在分子结构中引入能被微生物降解的含酯基结构的脂肪族聚酯，目前具有代表性的产品有聚己内酯（PCL），聚琥珀酸丁二醇酯（PBS），聚乳酸（PLA），以及最近国内研究最热的二氧化碳基生物降解塑料等。另外按降解方法分生物降解可以分为：（1）生物物理降解法：当微生物攻击侵蚀高聚物材料后由于生物细胞的增长使聚合物组分水解、电离或质子化而分裂成低聚物碎片，聚合物分子结构不变，这是聚合物生物物理作用而发生的降解过程。（2）生物化学降解法：由于微生物或酶的直接作用，使聚合物分解或氧化降解成小分子，直至最终分解成为二氧化碳和水，这种降解方式属于生物化学降解方式。同样生物降解塑料也存在价格较高

1.1.3光-生物双降解塑料

光-生物双降解塑料具有光、生物的双重降解性。是当前世界降解塑料的主要开发方向之一。试验表明光-生物双降解塑料可在一个特定时间内（通常为9个月～5年）在环境中能完全分解。但由于合成型光降解塑料成本较高，研究较少。目前研究较多的是掺混型光一生物双降解塑料。

1.1.4石头纸

石头纸是一种由碳酸钙研磨粉与高分子聚合物、胶合剂为原材料的新型材料，广义上说石头纸也是光-生物双降解类材料。石头纸具有既可替代传统的植物纤维纸张、专业性纸张，又能替代传统的大部分塑料薄膜，且具有成本低、可控性降解的特点，能够为使用者节省大量的成本，且不会产生污染。从替代塑料包装物角度看，它能为国家节省大量的石油资源，产品使用后能够降解，不会造成二次白色污染。另外石头纸与上面进过的几种可降解塑料相比，还具有不可燃性，可书写和办公室打印，适用于大多数印刷方式，包括胶印（柯式印刷、平版印刷）、凹版印刷、凸版印刷、丝网印刷、轮转印刷等。最重要目前已经能大量工业化生产，这是用于生产非塑料型环保购物袋的理想新材料。当然石头纸也有一些不足的地方：就是石头纸因含有大量的碳酸钙而不透明性，硬度也偏大而导致抗屈拆性差等。

表1几种可降解基材性能对比表

1.2印刷油墨的选择

印刷油墨是制造购物袋必不可少的组成部分。须然印刷油墨占购物袋的成本很小，只占3%～5%左右。但对于一个购物袋是否符合环保要求就尤为重要了。选择印刷油墨要注意以下几点：

1.2.1油墨的可降解性

油墨的连结料多为高分子聚合物，本质上也是一种塑料。因此现用大部分印刷油墨降解性能较差，如果将这些油墨和塑料一起填埋处理，让其自然降解，一般需要50年以上才能在环境中能完全分解。因此为配套降解基材，必需选用以可快速降解的连结料所生产的油墨。现在市面上能找到的可降解油墨有以大豆油油墨、聚乙烯醇油墨、聚酮油墨，这几类油墨通常只需5～10年即可完全降解。

1.2.2油墨中的重金属含量

众所周知人体如果摄入过量的重金属，可造成严重的生理损害，引发多种疾病。重金属进入人的机体后，会在人体内部积聚下来，并可能转化为毒性更强的金属化合物。以镉为例，镉元素进入人体后，在体内形成镉硫蛋白，通过血液到达全身，并有选择性地蓄积于肾、肝中。情况严重时，使骨骼的生长代谢受阻碍，从而造成骨骼疏松、萎缩、变形等。慢性镉中毒主要影响肾脏，最典型的例子是日本著名的公害病——痛痛病。慢性镉中毒还可引起贫血。油墨中的重金属通常来自于颜料，特别是一些重金属化合物颜料，如镉红、铬红、铬黄及银朱等。另外可溶性重金属盐毒性大易于进入人体，因此我国、欧盟、美国都制定了油墨（涂料）涂层中可溶性重金限制：（见下表）

1.2.3油墨中其它有毒有害物质

油墨中可能存在有毒有害物质有：（1）连结料生产合成时残留的单体，如剧毒物游离甲苯二异氰酸酯；（2）颜料生产合成时残留的强致癌物多氯联苯（PCB）、芳胺（MAK-Ⅲ）；（3）溶剂残留导致苯、甲苯、二甲苯、甲醛超量。许多国家严格控制油墨干膜中的有毒有害物质含量。以甲醛为例：日本要求甲醛含量

2.结语

随着近年不断有新材料的发明，并逐步进入实用化、产业化。带动更多环境友好的产品将进入我们的生活。我们相信，在不久的将来，真正可降解型环保购物袋会进入我们的生活，使“白色污染”会逐渐从环境中消失。我更期待这些环保新技术、新发明将为人类与自然的真正和谐作出巨大的贡献。

【参考文献】

[1]刘彦平，杨志远，杨建业.我国生物全降解塑料的研究进展.[期刊论文]-塑料工业，2006，（z1）.

[2]王广文.生物塑料和降解塑料的研究进展.[期刊论文]-塑料科技，2011，5.

高分子材料的降解范文篇6

【关键词】水泥浆；高温；沉降稳定性；颗粒级配；稳定剂

0引言

在高温水泥浆体系的研究中，体系的高温稳定性是一个重要指标，这不仅关系到固井施工过程的安全性，而且影响固井质量。低温下，由于水泥浆悬浮稳定性较强，沉降问题并不显著。但在高温下，水泥浆体系中分子运动的加剧降低了分子间的粘滞力，体系悬浮稳定性变差，密度较高且比表面积较小的水泥和外掺料颗粒沉降加快，造成水泥浆体系不稳定[1]。本文讨论引起水泥浆在高温下不稳定的原因，分析提高水泥浆高温稳定性的措施及优缺点，认为提高水泥浆高温稳定性需要多种措施协同解决。

1引起水泥浆高温下体系不稳定的原因

1.1材料密度差异

由于高温水泥浆体系是一个由不同密度外掺料及外加剂组成的混合体系，各材料组分密度差异较大，如表1。

从表1中可以看出，水泥及硅粉等外掺料密度较大，配浆水及外加剂密度较小，由于重力作用，密度大的颗粒缓慢沉降，低温下由于分子间粘滞力强，颗粒下降缓慢，水泥浆稳定性相对较好。高温下，水泥浆浓度变稀，水泥颗粒间胶结结构遭到破坏，分子间粘滞力降低，使水泥及外掺料等颗粒下降速度变快，体系不稳定性加剧。

1.2高分子聚合物降解

目前高温水泥浆体系中常用的降失水剂成分主要是聚丙烯酰胺类聚合物，低温下聚合物分子通过―COO-、―SO32-等基团吸附在水泥颗粒表面，将不同水泥颗粒通过分子链聚集到一起，形成空间网状结构，提高了体系的悬浮稳定性，减缓了水泥颗粒的沉降速度。高温下，由于聚合物降解及分子运动加剧，聚合物分子从水泥浆颗粒表面脱附，使聚合物分子对水泥颗粒的束缚聚集作用减弱，空间网状结构破坏，造成水泥浆变稀，沉降稳定性变差[2]。

2提高水泥浆高温稳定性的措施

2.1颗粒级配

由于水泥浆体系是一个不稳定的混合体系，水泥浆的沉降主要是体系中各组分密度差异造成的，因此采用颗粒级配技术，对水泥基外掺料粒径及加量进行合理优化[3]，引入粒径更小的微硅等超细材料，从而增大单位体积固相颗粒堆积率，增大体系对自由水的吸附，减小密度较大的水泥及外掺料颗粒的沉降速度，从而提高体系的沉降稳定性。

表2中，在常规的水泥+硅粉的干混灰中加入粒度更小的超细加重材料及微硅，形成三级颗粒级配，通过对不同粒径材料进行合理搭配，提高单位体积水泥浆中固相含量，形成更加致密、稳定的水泥体系。

超细加重材料一般为超细铁矿粉及锰矿粉等，对于该类材料，一方面，由于其密度高（4.8g/cm3-5.0g/cm3），需要增加混合水加量以平衡水泥浆密度，即增加水灰比，可以有效提高水泥浆的在低温下的流动性；另一方面，由于其颗粒粒径小，比表面积大，悬浮能力强，且可填充大颗粒间空隙，提高颗粒间紧密堆积率。因此适量加入超细加重材料，可以在不影响水泥浆流变性能的情况下显著提高体系的沉降稳定性。由于该类材料加量过大会增大体系水灰比，降低高温下水泥石强度，因此推荐加量一般为10%-20%BWOC（相对纯水泥的重量百分比）。

微硅具有粒径小、比表面积大、绝对密度较低（2.4g/cm3）、高温悬浮性强、防气窜等优点，且由于其主要组分为SiO2，可有效防止水泥石高温下的衰退，因此加入微硅是提高高温水泥浆体系稳定性的一个重要途径。但是由于微硅比表面积大，对自由水及缓凝剂等的吸附量也较大，一方面会造成水泥浆混配困难及增大水泥浆稠度，不利于施工过程的混配及泵送；另一方面，由于微硅对缓凝剂的吸附，降低了水泥浆中缓凝剂的有效含量，缩短稠化时间，为满足施工要求，需要加大缓凝剂的加量以延长稠化时间，又导致水泥硬化过程中强度发展缓慢。通过实验发现，对于使用G级水泥的高温水泥浆，微硅加量控制在3%-5%比较合适，对于使用H级水泥的高温水泥浆，微硅加量3%-10%BWOC为宜。

2.2降失水剂及胶乳

高温水泥浆体系中使用的降失水剂一般为大分子聚合物类，该类降失水剂在中低温下增稠作用明显，但在高温下由于分子链断裂及对水泥颗粒吸附能力下降等特点，使其对提高水泥浆体系稳定性的能力大大减弱。因此，应选择低温下流变性能好且耐高温的有机聚合物类降失水剂，如聚丙烯酰胺类。

胶乳，又称乳胶，是聚合物微粒分散于水中形成的胶乳乳液，具有优良的控制失水及防气窜能力。在常用固井水泥浆体系中，胶乳往往作为防气窜剂使用，但由于胶乳本身为悬浮体系，具有粘度高、悬浮稳稳定性好、温度敏感性小等特点，因此在高温水泥浆体系中加入适量胶乳可显著提高水泥浆体系的稳定性，推荐加量为2%-5%。

2.3高温缓凝剂

通过大量实验发现，高温缓凝剂对水泥浆的高温稳定性具有重要影响。表3通过沉降管实验法测定了两种缓凝剂在同一水泥浆体系中在150℃下的沉降稳定性。

表3不同类型缓凝剂对水泥浆高温稳定性的影响

表3中缓凝剂A由丙烯酰胺与不饱和酸共聚得到，缓凝剂B为木质素磺酸盐类。通过实验发现，使用缓凝剂A的水泥浆上下密度差大，沉降严重，使用缓凝剂B的水泥浆上下密度差较小，沉降稳定性较好，说明木质素磺酸盐类缓凝剂在高温下对水泥浆沉降稳定性的影响较小。因此，应优选高温下对水泥浆沉降稳定性影响小的缓凝剂作为高温水泥浆体系的缓凝剂。

2.4高温稳定剂

在水泥浆中加入稳定剂可以有效提高水泥浆在高温下的稳定性。高温稳定剂包括有机类和无机类，有机类主要是高分子聚合物类，其作用原理类似大分子聚合物类降失水剂，能够有效提高水泥浆的稠度，具有加量小、稳定性好等特点，但在更高温度（大于150℃）下，同样存在分解失效问题，因此有机类稳定剂适用温度不能太高。

无机类稳定剂主要是超细无机材料，可以通过分子水化，减少自由水含量，提高水泥浆稠度，且不存在高温下失效问题，但是缺点是加量较大且水泥浆初始稠度高，因此在高温水泥浆中考虑有机类和无机类稳定剂复合适用，具有良好效果。

3结论

（1）分析了引起水泥浆在高温下体系不稳定的原因：1）高温加剧了由于水泥浆中各相密度差异引起的体系不稳定；2）高分子聚合物的降解降低了水泥浆体系浓度，进一步加剧了水泥浆颗粒的沉降。

（2）针对高温下水泥浆稳定性差的问题，提出了如下解决方案：1）通过三级颗粒级配提高单位体积中固相颗粒堆积率；2）优选耐高温聚合物降失水剂及适量加入胶乳；3）选择高温下对水泥浆沉降稳定性影响小的缓凝剂；4）选择合适的稳定剂，提高高温下的悬浮能力。通过多种措施的协同作用，可有效提高水泥浆体系的高温稳定性，保证固井作业过程中的施工安全。

【参考文献】

[1]黄柏宗，李宝贵，李希珍，等.模拟井下温度压力条件的水泥浆沉降稳定性研究[J].钻井液与完井液，2000，17（2）：1-7.

高分子材料的降解范文篇7

关键词：淀粉；性能；降解材料

一、引言

伴着我们物质生活水平节奏的不断提高，在我们身边一次性的塑料包装袋、包装膜正在大量的投入使用中，这些物品都对环境造成了严重的污染。在铁路沿线、旅游景点我们随处可见散落的一次性购物袋、包装膜，这些带给人们的是严重的视觉污染和景区生态环境的影响。

塑料由于性能优良，成型加工方便，广泛应用于各个领域。然而，由于塑料的降解缓慢性，其使用及废弃后对环境带来了严重威肋。而且塑料主要来源于石油类的不可再生资源，其大量消耗，势必引起严重的能源和人类生存危机。

可降解包装应运而上，它既能对食品起保护作用，又能防止因抛弃包装袋而形成的环境污染。20世纪80年代以后，国内外开展了可降解塑料的研究和生产。可降解塑料的应用减少了石油类资源的消耗，减轻了塑料废弃物对环境的严重污染。

所谓的可降解塑料是指完全在自然的条件下就可以完全降解的材料，以光降解和生物降解为主。

生物降解塑料的主要来源于淀粉、纤维素、壳聚糖及其他多糖类天然材料。其降解的最终产物为CO2和H2O，可完全为自然界吸纳。淀粉又是绿色植物光合作用的产生物，是丰富的可再生资源，它最主要的特点是为易受微生物侵蚀，为微生物提供养分，具有优良的生物降解性能。因此，淀粉在生物降解的材料领域得到了广泛的应用。

二、粉的结构和性能

淀粉是自然界中分布极为广泛的物质，分布于植物的根、茎、叶和果实中，目前常用的淀粉包括玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉等。淀粉的分子式为（C6H5O10）n，n为聚合度，一般为800―3000.在我们日常生活中淀粉可分为两种，一种是可溶的，称为支链淀粉；另一种是不可溶的，称为直链淀粉。

天然淀粉是在其内部有结晶结构的小型颗粒状态存在着的，他的结构分为直连和支链两种，直链淀粉和支链淀粉的性质也是截然不同的，直链淀粉难溶于水且它的水溶液也是不稳定的，凝沉性也是比较强的，支链淀粉易溶于水，溶液稳定，凝沉性弱。直链淀粉可以制成强度高，柔软性好的透明薄膜，它无臭、无味、五毒，具有抗水和抗油性能，是一种良好的食品包装材料，支链淀粉也可以制成薄膜，但是性能差，遇水即溶。

三、淀粉及生物可降解材料

以淀粉为基质的降解塑料中有很重要的一部分，是以天然淀粉作为填充剂或是以天然淀粉和其衍生物为共混体系组成的塑料都属于此类，主要可以分为以下几种：

1.共混型

淀粉共混塑料是淀粉与合成树脂或其他天然高分子共混而成的淀粉塑料，主要成分为淀粉（30%～60%），少量的PE的合成树脂，乙烯/乙烯醇（EVOH）共聚物，聚乙烯醇（PVA），纤维素，木质素等，其特点是淀粉含量高，部分产品可完全降解。

2.填充型淀粉塑料

所谓填充型淀粉塑料，又称生物破坏性塑料，其制造工艺是在通用的塑料中加入一定量的淀粉和其他少量添加剂，然后加工成型，淀粉含量不超过30%。严格地说，淀粉在塑料中并非仅仅起到一个填充的作用，而是在一定条件下，活化了淀粉与塑料中的羟基，使之形成了高聚物共混体。天然淀粉分子中一般都含有大量的羟基，使其分子内和分子间形成极强的氢键，分子极性较大，而合成树脂的极性较小，为疏水性物质。因此必须要对天然淀粉进行表面处理，以便于提高疏水性和其与高聚物的相容性。

3.全淀粉型

由于填充型塑料在降解性能上还是存在着一定的局限性，全淀粉塑料被人们所寄予厚望。将淀粉分子变构而无序化，形成具有热塑料性的淀粉树脂，再加入极少量的增塑剂等助剂，这就是所谓的全淀粉塑料。其中淀粉的含量在90%以上，而加入的少量其他物质也是无毒且可以完全降解的，所以全淀粉是真正的完全降解塑料。几乎所有的塑料加工方法均可应用于加工全淀粉塑料，但传统塑料的加工要求几乎无水，而全淀粉塑料的加工则需要一定的水份来起增塑作用，加工时含水量以8%―15%为宜，且温度不宜过高，以避免烧焦。全淀粉塑料是目前国内外认为最有发展前途的淀粉塑料。

高分子材料的降解范文篇8

一、新材料

材料是社会进步的物质基础和先导，对国民经济和国防建设起着关键的支撑作用。新材料是高技术领域的重要组成部分，与信息、生命、能源并称为现代文明和社会发展的四大支柱。加强新材料的开发，对推动高新技术产业发展、促进传统产业升级换代和增强综合国力，具有重要的意义。本年度重点支持新材料领域中下列五个方面的技术和产品：1.金属材料；2.无机非金属材料；3.高分子材料；4.生物医用材料；5.精细化学品。本刊重点介绍后三种技术和产品。

高分子材料

高分子材料是新材料领域的重要组成部分，由于其具有优良的物理、化学性能和优异的加工特性，被广泛应用于信息产业、航空航天、生物医药、交通运输、机械仪表、建筑和能源等国民经济重要领域。随着新型高分子合成、改性与加工等高技术的发展，高性能高分子材料迅速崛起，新产品、新技术不断涌现。新型高分子材料的开发和广泛应用，对于推动传统产业的升级换代、新兴产业的发展壮大会起到积极的作用，必将对推动我国国民经济的发展发挥重要的作用。

本年度重点支持的方向如下。

高性能高分子结构材料

高性能高分子结构材料具有机械性能好、比强度高、耐热性好、耐腐蚀、耐磨损和易加工等特点，在各行业应用广泛，对国民经济的发展和国家安全具有重要意义。本年度重点支持：具有高强、耐高温、耐磨、高韧的高分子结构材料和复合材料；低成本化的特种工程塑料；具有特殊功能、特殊用途的高附加值热塑性树脂。

新型高分子功能材料

高分子功能材料由于其特有的功能性和专用性，在生态环境保护、信息功能化、生物医用器材、物质分离膜、能量转换和储能技术等工业领域有着极为广泛的应用。本年度重点支持：先进功能膜材料及支撑材料；光电信息高分子材料；液晶高分子材料；形状记忆高分子材料；高分子相变材料；具有特殊功能性、高附加值的高分子材料。

高分子材料的低成本化和高性能化

通用塑料的高性能化和工程塑料的低成本化，仍然是当前高分子材料领域研究、开发的重点之一，同时也是扩大通用塑料和工程塑料应用范围的一个重要措施。鼓励开发产业化制备技术和工业化应用技术。本年度重点支持：通过化学改性和／或物理改性(含纳米技术改性)，性能显著提高或获得特殊性能的高分子及其复合材料；高刚性、高韧性、高电性能、高耐热或导热性聚合物合金与改性材料；新型高性能热塑性弹性体；具有特殊用途、高附加值的新型改性高分子材料。

本年度不支持：普通塑料的一般改性专用料；普通电线、电缆专用料；流延、吹塑、拉伸法生产的通用薄膜；普通管材、管件及异型材(如普通塑钢窗)；以聚乙烯、聚丙烯为基材的部分降解材料；普通的PS和PU泡沫塑料等。

新型橡胶材料

新型橡胶作为三大合成材料之一，在国防工业、航空航天和交通运输等方面具有广泛的应用。为满足现代汽车工业高速、耐热、减震、密封、耐老化、耐介质、耐脉冲性的要求，优化橡胶工业产品结构，采用高性能材料，可以有效缓解资源不足和环境污染的压力。本年度重点支持：特种合成橡胶；新型橡胶功能材料及产品；为高速安全交通配套的橡胶轮胎和制品。

本年度不支持普通橡胶制品项目。

新型纤维材料

纤维是高分子材料的重要组成部分，广泛应用于纺织、信息、航空、汽车、环保、卫生、建筑等领域。我国纤维、纺织品及服装的产量均居世界第一，但产品性能档次低、附加值低，常规产品产能过剩，高档产品需进口，技术进步和产品创新仍以跟踪国外为主。新型纤维品种及其成纤高分子新品种的开发及产业化是纺织新产品创新的源头，因此必须加大技术含量高、市场前景好的新技术和新品种开发力度，加快产业化进程，推进全行业产品的升级换代，重视环境友好和清洁生产，重点支持我国自主知识产权的技术，同时支持有较高技术含量的集成创新。本年度重点支持：新型成纤聚合物开发，及应用新型成纤聚合物制备的具有特殊性能或功能的纤维；高性能纤维及其原料、半成品；环境友好及可生物降解型纤维；在确保环境保护的前提下，申报差别化纤维开发及应用项目(仅限于西部欠发达地区申报)。

本年度不支持服装面料、衬布、纱线、常规或性能仅略有改善的纤维(如：有色、异形、细旦、功能粉体添加、简单的化学改性、常规的共混等)及服装项目；不支持常规的非织造布、涂层布或层压纺织品、一般功能性纤维材料产品项目。

生态和环境友好高分子材料

随着高分子材料的迅速发展，传统高分子材料在使用过程及废弃后对环境的危害逐渐显现，白色污染已经引起了社会的关注。发展生态和环境友好高分子材料是高分子材料新的方向之一。本年度重点支持：以生物质来源的高分子材料及制品；全生物降解塑料及其制品。

本年度不支持：淀粉填充的不完全降解塑料及其制品、单纯填充的材料、废旧高分子直接回用、单纯降解塑料制品常规制备项目。

高分子材料的加工应用技术

现代科技进步迫切需要成型加工具有优异性能和特定形态的高分子材料及制品，成型加工工艺及设备也正在向高效、节能、省料、优质方向发展。通过某些物理化学和机械手段将各种形态的聚合物成型为不同用途的制品；通过对高分子材料制品表面进行改性，可制备出具有导电、磁性、压电、屏蔽、耐蚀、耐磨等单功能或多功能应用产品。本年度重点支持：具有微孔结构的复合注射成型；高比强度、大型复杂热塑性制品成型；模内优质修饰注塑成形；先进的高分子材料制品的表面改性与应用；CAD及气辅CAE辅助等高分子加工新工艺；具有显著节能减排效果的新工艺技术。

高分子材料的降解范文篇9

【关键词】生物包装材料；可降解；污染；环保

塑料制品具有不透气、不透水、耐酸碱、质量轻等特点和较高的强度、耐用度以及价格低廉等优点，从而成为包装业使用最为广泛的一种材料[1]。除生产企业外，零售商、农贸市场乃至街头巷尾的快餐摊点莫不以塑料袋、发泡塑料盒作为主要包装物。这些制品约有一半废弃在环境中，一般需要200年才能降解。另一类大量使用的包装材料是纸塑制品，这些纸塑制品使用后也大部分丢弃于环境中，即使在微生物的作用下，也需要80年才能够降解。这种难降解的塑料制品被丢弃于环境中所造成的严重后果是资源的巨大浪费和环境污染。

针对这一现状，科学家们提出了“环境包装”的概念，这种材料既要追求良好的使用性能，又要深刻认识到自然资源的有限性和尽可能降低废弃物排放量，并在材料的提取、制备、使用直到废弃与再生的整个过程中都尽可能地减少对环境的影响，是一种充分考虑到环境、生态和资源等因素的材料。这种材料具有节约资源、减少污染、对生态影响小、可再利用、可降解的特点[2]。

近年来，世界各国相继开发出一些降解塑料、生物材料，对各国包装材料行业的发展起到了很大的推动作用。而降解塑料（主要是在塑料中加入淀粉、纤维素、光敏剂、生物降解剂等添加剂）存在消耗大量粮食、不能消除视觉污染等缺点，而且塑料微料的存在使其在土壤中降解速度较慢，不能及时回收利用[3]。因此，降解塑料的应用前景具有局限性，最有开发潜力的是生物包装材料。

1、生物包装材料的分类

淀粉作为天然高分子物质，来源丰富，价格便宜。在微生物作用下分解为葡萄糖，最后代谢为水和二氧化碳，是一种取之不尽的可再生资源[4]。

天然植物纤维同样也是符合可持发展要求的可再生资源，它是地球上最丰富的碳水化合物。在自然界中可被微生物分解酶降解，作为植物或微生物营养源而被摄取[5]。

甲壳质是甲壳素和壳聚糖的统称[6]，大量存在于低等动物特别是节肢动物（如蟹、虾、昆虫等）的甲壳中，甲壳质纤维是自然惟一带正电荷的阳离子天然纤维。每年全球生物合成的甲壳素高达数百亿吨，产量仅次于天然纤维素，是地球上第二大生物高分子资源[7-8]。

2、生物包装材料的应用

近年来，人们以天然生物材料制作包装原材料，或从天然生物材料中提取制作包装材料的原料，研制新的生物包装材料，这些生物包装材料一经问世，便显示出其强大的生命力。

2.1淀粉基生物包装材料

近年来，改性淀粉的生物降解或可溶性的降解塑料，已成为淀粉基材料研究开发的热点。淀粉基材料可用作油炸快餐食品的包装、一次性食品用袋和纸包装的外层膜等。

淀粉基聚乙烯醇是淀粉基包装材料的典型代表。它在制膜前对淀粉进行处理，也就是在挤压机中进行“无序和塑化”或进行化学改性，加入一定量的增塑剂淀粉，再与聚乙烯醇或聚乙酸内酯共混可得到透明的膜。膜中的淀粉部分会生物降解，剩余部分在堆积过程中降解。淀粉-聚乙烯醇膜有中等阻气性能，机械性能比合成多聚物的膜差一些，可在食品一次性用袋方面代替低密度聚乙烯包装。实验表明，淀粉基材料对微生物的生长没有促进作用，并且包装外的细菌不会透过而进入包装内，说明淀粉基材料具有长期包装的潜力。

玉米是一种美味又有营养的淀粉食物，还被广泛用于制造甜味剂和动物饲料。随着技术的进步，将玉米中的糖分提炼出来，经过发酵、蒸馏、萃取，得到制造塑料和纤维的基础材料，基础材料再被加工成直径只有4.57mm的聚交酯（PLA）细微颗料。最后，这些小颗料被制成包装袋、泡沫塑料或餐具。

2.2纤维素合成材料的应用

纤维素是多羟基葡萄糖聚合物，经过特定的物理和化学改性后具有不同的功能特点，可以粉状、片状、膜状、纤维以及溶液等不同形式出现，它同时具有价廉、可降解和不污染环境等优点。因此，用纤维素开发的功能材料极具灵活性并有广泛的应用。

用纤维素合成的各种生物降解材料，由于其大分子链上有许多羟基，具有较强的反应性能和相互作用性能，因此，这类材料加工工艺比较简单，成本低，加工过程无污染；能够被微生物王全降解；纤维素材料本身无毒，可得到广泛应用。由于纤维素分子间有强氢键，取向度、结晶度高，不溶于一般溶剂，因此不能直接用来制作生物降解材料，必须对其改性。纤维素改性的方法主要有酰化、醚化以及氧化成醛、酮、酸等。

用稻草加工成的稻草板，具有节能、保温、隔热、隔音等功能，透气性好，冲击强度高，且防水和抗震性明显高于传统材料制品；另外，稻草板用作包装材料，其单位质量是同体积纸板材料的1/10，具有明显的优势。

除了稻草外，国内还利用其它草浆为主要原料，开发出一次性餐具专用纸板。采用化学助剂优化应用技术提高草浆质量，保证草浆接近制造餐具纸板的各项物理性能，表面又进行了适合于食品包装的加工处理，使成品具有抗热水、不渗漏、不分层、抗油及热封等功能。

2.3蛋白质膜材料

用植物蛋白质制得的膜尽管不是完全疏水的，但有较好的阻湿性能和阻氧性能，并可挤压成型；其阻氧性受环境湿度影响较大，可在成膜时与脂质复合，提高阻氧稳定性，以应用与提高含油量食品的储藏。

小麦面筋蛋白膜已用来涂布油炸花生和炸鸡，这种膜有合适的阻氧性能，但对二氧化碳却有充分的通透性，适合于需要呼吸作用的新鲜产品，并且对芳香物质透过率是低密度聚乙烯膜的1/10，有利于保存食品风味。

动物来源的蛋白质用于制膜主要用胶原蛋白、乳清蛋白和酪蛋白。胶原蛋白膜是应用较多的可食性蛋白膜，低湿度下阻氧性好，以作为香肠的肠衣广泛使用；乳清蛋白膜可减少氧气的透过，与乙酚单甘油酯复合涂布与冷冻大马哈鱼与焙烤花生上可明显降低其氧化速度，也可将少早餐食品中的水分迁移；酪蛋白与脂肪的复合膜可应用与新鲜蔬菜、干果、冻雨的保藏，能够减少水分迁移和油脂氧化。

2.4甲壳素及壳聚糖复合材料

用甲壳素加工制备的包装材料，有良好的透气性能，吸水保湿性也好。该材料还具有较好的化学稳定性、耐光性、耐药品性、耐油脂性、耐有机溶液性、耐寒性等，其稳定性优于纸张。由于甲壳素来源于生物体结构物质，与人体细胞有很强的亲和性和生物相溶性，可被体内的酶分解而吸收，对人体无毒性和副作用，能有效地保护人体免受自然界的微辐射、重金属离子等对皮肤的侵害，可用于制造纺织品。

通过对甲壳素和壳聚糖进行化学修饰与改性，来制备性能独特的衍生物，已经成为当今世界应用开发的一个重要方面。目前，国际上应用甲壳质及其衍生物制备的海洋生物材料高科技产品不断推出，应用产品已达五百种以上。美国、日本、意大利、挪威、印度和韩国等国相继建立甲壳素壳聚糖生产厂，其中日本和美国是主要生产国家，同时又是主要的消费国。

2.5其它生物包装材料

英国科学家从制作生物聚合物的细菌中，提取了3种能产生塑料的基因，再转移到油菜的植株中，经过一段时期便产生一种聚合物液，再经提炼加工后，便可得到一种油菜塑料。用这种塑料加工制成包装材料或小儿尿布，弃后能自行化解，无污染残物。目前因为从微生物中提取多聚物成本很高而不能广泛使用，如果能通过扩大生产规模、改变工艺来降低成本，这将是一种很具潜力的多聚物。

巴西开发出一种新的环保物质“生物泡沫塑料”，可取代现有泡沫塑料。新物质的70%是由粟米、大豆和蓖麻的油制品提炼而成，而石油成分仅占30%。生物泡沫塑料可用作轻型包装材料，不到两年内化解在大自然中。

在我国，新型生物包装材料的研制也取得了一定的成果。如湖北武汉富拓环保包装材料公司和武汉金丰环保塑料公司，已经掌握了将变质粮食加工成防震减压包装材料的技术，不仅为我国变质粮找到了出路，也成功地探寻了包装材料替代之路。此外，他们还能够将甘蔗渣、麦草和废报纸等加工成金黄色、橘黄色、浅灰色等各种各样的防震减压包装材料。经检验表明，这种材料的性能不比发泡塑料逊色，目前只需在减轻重量方而做进一步研究。

高分子材料的降解范文篇10

关键词：高分子材料；降解；老化；进展

高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于内外因素的综合影响，逐步发生物理化学性质变化，物理机械性能变坏，以致最后丧失使用价值，这一过程称为“老化”。老化现象有如下几种:外观变化，材料发粘、变硬、变形、变色等；物理性质变化，溶解、溶胀和流变性能改变；机械性能变化和电性能变化等。引起高分子材料老化的内在因素有：材料本身化学结构、聚集态结构及配方条件等；外在因素有：物理因素，包括热、光、高能辐射和机械应力等；化学因素，包括氧、臭氧、水、酸、碱等的作用；生物因素，如微生物、昆虫的作用。老化往往是内外因素综合作用的极为复杂的过程。高分子材料的老化缩短了制品的使用寿命，并影响制品使用的经济性和环保性，限制了制品的应用范围。因此，研究引发高分子材料老化的原因及其微观机理具有非常重要的意义。近年来，高分子老化研究主要集中在探讨高分子材料老化的规律、机理，以及环境因素对材料老化的影响等方面，这些工作对于发展新的实验技术和测试方法，改善材料的生产技术、研制特种材料、逐步达到按指定性能设计新材料等具有重大的指导作用。

1户外因素对高分子材料老化行为的影响为的影响

高分子材料在户外曝露于太阳光和含氧大气中，分子链发生种种物理和化学变化，导致链断裂或交联，且伴随着生成含氧基团如酮、羧酸、过氧化物和醇，导致材料韧性和强度急剧下降。关于光氧化降解过程和防止这种降解过程的发生，已有很多研究报导，这些研究工作的基础是光化学效应，即物质在吸收光后所发生的反应。紫外波长300nm～400nm，能被含有羰基及双键的聚合物吸收，而使大分子链断裂，化学结构改变，导致材料性能劣化，因此历来是研究热点。IbnelwaleedA.等通过自然环境曝露和人工加速试验，研究了不同支链形式LLDPE、HDPE的耐紫外光老化性能。IbnelwaleedA.等从流变学角度分析了PE紫外光老化历程，发现LLDPE在紫外光老化过程中同时发生交联和断链，短支链含量高低和老化时间长短直接影响材料性能。另外，(Z-N)催化合成的LLDPE和茂金属催化合成的LLDPE降解机理相似，但是，对于相同重均分子量和支化度的PE，茂金属催化合成的LLDPE比齐格勒－纳塔催化合成的LLDPE耐降解，而且发现单体的类型对紫外光老化降解影响不大。在80℃和300W紫外光辐照条件下对有机硅和聚氨酯两种建筑密封胶进行5000小时人工加速老化试验。发现密封胶老化机理是由于辐照产生的热作用引起的，在老化开始阶段，热作用使密封胶交联；而在老化后阶段，主要发生分子量下降；紫外线辐射往往破坏侧链基团。

2高分子材料的老化性能

表征技术及应用在高分子材料老化研究中，性能表征方法对正确反映老化现象、认识并探索老化机理、进而采取合理措施改性，有着非常重要的作用。目前，在高分子材料老化研究中多种表征手段联用，对高分子材料性能进行多角度考察，深入了解高分子材料老化机理。LEiSong利用TEM、FTIR、X射线光电子能谱、燃烧量热法等方法考察了PC/TPOSS的混合物结构和热降解行为，发现TPOSS显著影响PC的热降解过程，因为添加TPOSS明显降低混合物的热峰值，并且当TPOSS的添加量在2％时达到最低值。利用热重分析、红外光谱分析、热解－气相色谱－质谱联用技术，考察了聚碳酸酯与聚硅氧烷的共混材料在氮保护条件下的热降解行为。研究发现，共混物主要的分解温度在430～550℃左右。添加聚硅氧烷可以降低聚碳酸酯在主要降解段的质量下降速率，在800℃时，添加聚硅氧烷的共混物的残渣比纯净的聚碳酸酯高，随着添加量的增加，残渣从最初的21％增加到45％，研究还发现，聚硅氧烷能促进交联反应和炭化。随着老化程度提高，弹性模量增加，应力和伸长率下降；老化较少的样品显示韧性，老化时间长久的样品显示更多的脆性；另外，老化材料的断裂，是由于结晶导致的应力开裂。S.Etienne利用低频拉曼散射(LFRS)、小角X射线散射(SAXS)和DSC，对PMMA、PS、PC、PEN物理老化过程的次级松弛，β松弛及相关α松弛过程进行了研究。利用直接插入探针质谱裂解研究了PC/PMMA共混物的热氧老化行为。还利用热刺激去极化电流法(TSDC)、动态介电谱(DDS)联用方法，研究了聚碳酸酯在玻璃化转变温度前后松弛时间的变化，得到PC样品的τ（Tg）为110s，通过τ(T)和τ（Tg）可以确定玻璃态－熔融态脆化指数m。

高分子材料的降解范文1篇11

1.两种提取DNA的原理理解

1.1苯酚氯仿法原理

苯酚是蛋白质的变性剂，反复抽提，可使蛋白质变性，同时抑制了DNase的降解作用。SDS能将细胞膜裂解，在EDTA、蛋白酶K的存在下消化蛋白质分子，使白变性降解，从而使DNA从白中游离出来。蛋白质表面带有亲水基团，容易进行水合作用，使蛋白质分子能进入到水溶液中形成稳定的胶体溶液。当有机溶液存在时，蛋白质的这种胶体稳定性遭到破坏，变性沉淀。离心后有机溶剂在试管底层，DNA存在于上层水相中，蛋白质则沉淀于两相之间。

1.2盐析法原理

DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl的浓度变化而改变：在NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时，DNA的溶解度随NaCl溶液浓度的增加而逐渐降低；在0.14mol/L时，DNA溶解度最小；当NaCl溶液浓度继续增加时，DNA的溶解度又逐渐增大。利用这一原理，可以使DNA在盐溶液中溶解或析出。为什么反复地溶解与析出DNA，能够去除杂质？这是因为用高浓度的盐溶液溶解DNA，能除去在高盐中不能溶解的杂质；而用低盐浓度使DNA析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质。

2.两种提取DNA的注意事项

两种提取DNA的大体方法均是：材料准备破碎细胞，释放内容物核酸分离、纯化沉淀或吸附核酸并去除杂质核酸溶解在适量缓冲液或水中。其中注意的事项归纳如下：

材料准备：最好使用新鲜材料，低温保存的样品材料不要反复冻融；提取血液基因组DNA时，要选择有核细胞（白细胞）；组织培养的细胞培养时间不能过长，否则会造成DNA降解；含病毒的液体材料DNA含量较少，提取前先富集。

细胞裂解：针对不同材料，选择适当的裂解方式：（1）对植物材料采用液氮研磨；（2）对动物组织采用匀浆或液氮研磨；（3）组织培养细胞时加人蛋白酶K；（4）在细菌中加入溶菌酶破壁；（5）在酵母菌中加入破壁酶。

核酸分离、纯化：采用苯酚氯仿抽提时应充分混匀，但动作要轻柔，离心分离两相时，应保证一定的转速和时间。针对不同材料的特点，在提取过程中辅以相应的去杂质的方法。（1）蛋白质的去除：①酚/氯仿抽提；②使用SDS；③高盐洗涤；④蛋白酶处理。（2）多糖的去除：①高盐法，高盐可溶解多糖；②用多糖水解酶将多糖降解；③在提取缓冲液中加一定量的氯苯，氯苯可以与多糖的羟基作用，从而去除多糖。（3）多酚的去除：①在抽提液中加入防止酚类氧化的试剂：β-巯基乙醇、半胱氨酸等；②加入易与酚类结合的试剂：如PVP、PEGf聚乙二醇），它们与酚类有较强的亲和力，可防止酚类与DNA的结合。（4）盐离子的去除：70%的乙醇洗涤。

核酸沉淀、溶解：当沉淀时间有限时，用预冷的乙醇或异丙醇沉淀，沉淀会更充分。沉淀时加入1/10体积的NaAc，有利于充分沉淀。沉淀后应用70%的乙醇洗涤，以除去盐离子等。若长期储存DNA建议使用TE缓冲液溶解，TE中的EDTA能螯和Mg2+或Mn2+离子，抑制DNase。

3.DNA提取常见问题与对策

（1）DNA样品不纯的原因及对策：

①DNA中含有蛋白、多糖、多酚类杂质，可采用重新纯化DNA，去除蛋白、多糖、多酚等杂质。

②DNA在溶解前，有酒精残留，可采用重新沉淀DNA，让酒精充分挥发。

③DNA中残留有金属离子，可采用增加70%乙醇洗涤的次数（2～3次）。

（2）DNA降解的原因及对策：

①材料不新鲜或反复冻融，可采用尽量取新鲜材料，低温保存材料避免反复冻融。

②未很好抑制内源核酸酶的活性，可采用液氮研磨或匀浆组织后，应在解冻前加入裂解缓冲液；在提取内源核酸酶含量丰富的材料的DNA时，可增加裂解液中螯合剂的含量。

③提取过程操作过于剧烈，DNA被机械打断，细胞裂解后的后续操作应尽量轻柔。

④外源核酸酶污染，可采用所有试剂用无菌水配制，耗材经高温灭菌。

⑤反复冻融，可采用将DNA分装保存于缓冲液中，避免反复冻融。

（3）DNA提取量少的原因及对策：

①实验材料不佳或量少，尽量选用新鲜和幼嫩的材料。

②破壁或裂解不充分，动植物要匀浆研磨充分；酵母裂解前先用生物酶或机械方式破壁；高温裂解时，时间适当延长。

高分子材料的降解范文篇12

关键词：功能高分子材料；研究现状；发展前景

一、功能高分子材料的概念及开发意义

功能高分子材料，是指具有一定传递或存储物质、信息及能量作用的高分子和高分子复合材料。这使得功能高分子材料不仅具有原来的力学性能，同时还兼具如光敏性、导电性、化学反应活性、生物相容性、选择分离性、能量转换性等一系列其他特定性能。按照其功能划分，功能高分子材料主要可分为4类：①物理功能：具体包括超导、导电、磁化等功能；②化学功能：具体包括光的聚合、降解、分解等；③生物功能：具体来说包括生理组织及血液的适应性等；④介于化学、物理之间的功能：主要是指高吸水、吸附等功能方面。

功能高分子材料由于具备特殊的功能，受到了各个领域的广泛重视，特别是其不可替代的诸多特性都为很多领域的技术进步提供了基础和前提，甚至已经因此而诞生出了一批先进的、符合社会发展潮流的新产品。因此，当前各国都加大了对功能高分子材料的人力物力财力投入，面对时间各国的竞争，我国也需要尽快加大对功能高分子材料的研发力度，从而摆脱我国国防、电子、医药和其他尖端领域严重依赖国外功能高分子材料市场的困境。

二、功能高分子材料的研究现状分析

目前针对功能高分子材料的研究和应用现状，主要集中于功能高分子材料的光功能、电功能、生物功能以及反应型功能应用这几个方面：

1.光功能高分子材料

目前的光功能功能高分子材料的研究和应用主要体现在光固化材料、光合作用材料、光显示用材料以及太阳能光板这几个方面，这些具体的应用能通过对光的吸收、储存、传输、以及转换功能，实现对光能的有效利用。例如，目前已经能够通过光功能高分子材料的运用实现光传导来帮助植物的光合作用。此外，运用光功能高分子材料实现手机的太阳能充电也已经成为现实。

2.电功能高分子材料

电功能高分子材料，除了具备良好的导电性能外，其电导率还能根据应用状况的不同，在半导体、金属态和绝缘体的范围进行变化。此外，由于电功能高分子材料一般密度较小、易于加工，同时具备良好的耐腐蚀性，在当前的工业领域中也被广泛的应用。

3.生物功能高分子材料

生物功能高分子材料在生物领域被广泛的应用。如常见的有，由生物功能高分子材料所制成的人体植入物（视网膜植入物、脑积水引流装置等）以及人体义肢等。

4.反应型功能高分子材料

这种高分子材料是一种具备很强化学活性的高分子材料，能够有效的促进化学反应。它是通过对构建高分子骨架，并将小分子反应活性物质通过离子键、共价键、配位键或物理吸附作用进行骨架填充，以实现高分子功能才能的强化化学合成与化学反应的效果。

三、功能高分子材料的发展前景及趋势分析

功能高分子材料具备很多优势特征，这些都使得其更加符合经济发展和社会发展的需求，这也使得功能高分子材料的研究工作在各国的竞争中日益白热化。而去随着投入的不断深化，和技术的不断完善。新型功能高分子材料必然在我们的尖端科学及日常生产生活中扮演越来越重要的角色。功能高分子材料的几种发展趋势。

1.复合高分子材料

目前，功能高分子材料正逐步由均质材料向着复合高分子材料的方向发展，同时其材料的功能也向着多功能材料的方面发展。复合高分子材料往往是在一种基体材料（如金属、陶瓷、树脂等）上，加入增强或增韧作用的高聚物，再通过将多相物复合成一体，就形成了新的复合高分子材料，这种高分子材料能够充分发挥各相的性能优势，因此具有广泛的发展应用前景。在今后的发展中，航天科技、医疗卫生、生活家居、甚至汽车制造等领域，都需要各种高性能的复合高分子材料。

2.环境友好型高分子材料

经济的粗放发展，给整个地球h境都带来了深重的灾难，而随着人们对环保问题的日益重视，各国对各种材料的生态可降解性要求也日益突出。因此，环境友好型高分子材料的开发和深入研究工作，也引起了各国的重视。当前，生物降解技术和环境友好型高分子材料技术大多掌握在发到国家，我国目前还处于追赶阶段。随着世贸组织对环保观念的更加重视，环境友好型高分子材料在产品中的应用优势也将日益显著，为了把握这一趋势，我国要积极开发研究出有自主知识产权的生物降解技术和环境友好高分子材料。

环境友好型高分子材料，通过易水解的高分子的作用在各种生物酶的作用下，能够加速材料的水解反应，帮助材料进行生物降解。这种高分子材料目前研究的重点方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及缓释性等方向。

3.隐身性能高分子材料

隐身性能高分子材料的研究应用主要在军事领域，其也是当前各国的尖端军事技术的研究方向之一。以往的隐身材料多采用超微粒子和细微粉，实践证实，通过吸收衰减层、激发变换层以及反射层等多层材料的微波吸收，能够取得一定的吸波效果，达到隐身的目的。但是，由于材料制备复杂，且雷达技术的日益发展，给隐身技术提出了更高的挑战。此后，隐身性能高分子材料必然是向着厚度更小、质量更轻、功能更多以及频带更宽的方向发展。