1、高分子材料的最新进展 东华大学材料科学与工程学院东华大学材料科学与工程学院l沈沈 新新 元元l东华大学材料科学与工程学院东华大学材料科学与工程学院lS一一.材料科学材料科学1、金属材料2、无机非金属材料3、高分子材料4、复合材料复合材料的应用领域复合材料的应用领域复合材料复合材料 材料科学材料科学：集中于认识材料的本质，提出有关的理论和描述、说明材料结构是如何与其成分、性能及行为相联系的。材料工程材料工程：瞄准基础科学和经验知识的综合和运用，以便发展、制备、改善和使用材料，满足具体需要。二者之间很难划出明确的界线，主要区别在于着眼点的不同或者说各自强调的中心不同。l二二.高分子材料高分子材料l
2、 高分子材料具备优良的性能，在人们的生产和生活中具有重要的作用。近年来，高分子材料的应用领域越来越广泛，被应用于国防和航空航天尖端技术领域。耐热性，耐寒性，耐老化国防和航空航天尖端技术Racing bicycle 高耐磨，高抗冲l各类塑料产品各类塑料产品聚丙烯腈纤维 炭纤维蜘蛛丝（天然纤维）纤维类纤维类用高技术纤维制作的防弹衣用高技术纤维制作的防弹衣各类橡胶产品各类橡胶产品涂料涂料l建筑物外墙涂料建筑物外墙涂料l隐形飞机隐形飞机 三三.高分子材料科学高分子材料科学 揭示高分子材料成分、结构、制造工艺和性能之间的关系，并以此指导研制具有新性质、新功能的新材料极其应用的科学。l（一）学科分类（内涵
3、）（一）学科分类（内涵）l高分子化学高分子化学l高分子物理高分子物理 学科基础（研究学科基础（研究l高分子工程（成型、聚合工程）高分子工程（成型、聚合工程）大分子的特点）大分子的特点）l l功能高分子（特种）功能高分子（特种）l 派生领域（大分子的应用派生领域（大分子的应用）l高分子材料（通用）高分子材料（通用）l 分支学科互相联系促进发展，学科发展为分支学科互相联系促进发展，学科发展为基础，材料研究为学科价值的体现及学科的基础，材料研究为学科价值的体现及学科的动力，彼此相辅相成。动力，彼此相辅相成。l（二）各分支学科概况（二）各分支学科概况l1、高分子化学高分子化学l（1）学科主要领域）学科
4、主要领域ll 新反应：配位聚合催化剂，自由基活性聚合，离子型聚合，电化学聚合，开环移位配合，开环聚合，乳液聚合，新催化剂；ll 新方法：插层聚合，微波聚合，螺杆本体聚合，泡沫悬浮聚合，光诱导表面改性、超支化，磨盘、超声法聚合物改性；ll 新聚合物：新聚合物：分子设计和共聚（超级聚烯烃、共聚丙烯），杂化聚合物，合成聚合物接枝生物分子，超支化，CO2共聚物，CO共聚物；ll 新结构：新结构：嵌段型纳米结构，微管结构，均匀纳米孔结构，表面二维图案结构l2、高分子物理、高分子物理l（1）学科主要领域）学科主要领域ll 高分子溶液 链行为，链相互作用，凝胶，中分子溶剂；ll 高分子凝聚态 非晶态，液晶态
5、，结晶态，各种相态结构，单链；ll 亚稳态研究 结构、相态变化及规律，动态高分子物理；高分子溶液研究研究高分子溶液是研究单个高分子链结构的最佳方法应用应用粘合剂涂料溶液纺丝增塑共混TbTgTfTdTgTfll 复杂流体复杂流体 结构、序态及变化，非结构、序态及变化，非线性粘弹性；线性粘弹性；ll 聚合物形态控制聚合物形态控制 微晶自增强，晶须微晶自增强，晶须共混复合；共混复合；新手段新手段 计算机方法，数学方法，计算机方法，数学方法，形态扫描电镜；形态扫描电镜；l3、高分子工程高分子工程 l（1）学科主要领域）学科主要领域ll 螺杆剪切（成型流变学，工艺条件，可螺杆剪切（成型流变学，工艺条件，
6、可视化及在线检测）；视化及在线检测）；ll 反应加工（聚合后挤出，螺杆中反应改反应加工（聚合后挤出，螺杆中反应改性）；性）；ll 力力化学加工改性（超声波、磨盘）；化学加工改性（超声波、磨盘）；ll 物理场加工（辐射交联、微波反应增物理场加工（辐射交联、微波反应增容）；容）；ll 振动剪切原理及机械（降温振动剪切原理及机械（降温30。C，正，正弦波式流线，含弦波式流线，含H键聚合物成型键聚合物成型,茂聚烯茂聚烯烃成型）；烃成型）；ll 控制形态成型（径向补加注塑，微晶控制形态成型（径向补加注塑，微晶复合相挤出，晶须复合挤出）；复合相挤出，晶须复合挤出）；ll 新成型工艺（气辅注塑，吹塑，纳米新
7、成型工艺（气辅注塑，吹塑，纳米纤维，纤维，Lyocell纤维）；纤维）；ll 交变剪切（振动剪切）下流变及多相交变剪切（振动剪切）下流变及多相体系的形态；体系的形态；ll 聚合工艺及设备（溶液聚合，乳液聚聚合工艺及设备（溶液聚合，乳液聚合，气相聚合，淤浆聚合及设备）合，气相聚合，淤浆聚合及设备）l4、功能高分子、功能高分子l（1）主要研究领域）主要研究领域ll 电子聚合物及信息材料（光、电、磁聚合电子聚合物及信息材料（光、电、磁聚合物，发光，激光及防护，光电转换，光信息物，发光，激光及防护，光电转换，光信息存贮，光纤及光路传输，场效应管，吸波隐存贮，光纤及光路传输，场效应管，吸波隐身，微带天线
8、，非线性光学材料，磁电阻材身，微带天线，非线性光学材料，磁电阻材料，防腐蚀，材料、器件及技术）；料，防腐蚀，材料、器件及技术）；ll 医用材料（医疗、药物缓释、组织工程）；医用材料（医疗、药物缓释、组织工程）；ll 其他（反应分离膜，智能凝胶及新技术，其他（反应分离膜，智能凝胶及新技术，相变贮能，电磁流变液，高分子催化剂，吸相变贮能，电磁流变液，高分子催化剂，吸附分离，固定微生物等）附分离，固定微生物等）l5、高分子材料、高分子材料l（1）主要研究领域）主要研究领域ll 工程材料工程材料（聚烯烃材料及共聚物设（聚烯烃材料及共聚物设计）；计）；ll 复合材料（纳米复合，环保型复合，复合材料（纳米
9、复合，环保型复合，插层复合）；插层复合）；ll 建筑材料（铝塑管，地基注浆材料，建筑材料（铝塑管，地基注浆材料，水泥减水剂，粉末涂料）；水泥减水剂，粉末涂料）；ll 可环境降解材料（全淀粉，聚乳酸，可环境降解材料（全淀粉，聚乳酸，PHB、纤维素，、纤维素，CO2共聚物，降解菌，共聚物，降解菌，聚烯烃膜降解）；聚烯烃膜降解）；ll 天然高分子改性材料（粘胶丝，全天然高分子改性材料（粘胶丝，全淀粉，秸杆资源淀粉，秸杆资源,纤维素可塑成型）纤维素可塑成型）ll 高性能树脂（聚酰亚胺分子设计，高性能树脂（聚酰亚胺分子设计，功能化，聚醚酮，杂环，聚苯，体型有功能化，聚醚酮，杂环，聚苯，体型有机硅）；机硅
10、）；ll 杂化材料（有机杂化材料（有机无机杂化）；无机杂化）；ll 其他（保水化肥）其他（保水化肥）第二讲：生物医学高分子材料 一一.概念与分类概念与分类 生物材料（biomedical materials）包括生物医学材料、生物模拟材料和仿生设计新材料。生物医学材料是用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料。生物医学材料包括金属生物医学材料、无机非金属生物医学材料和高分子生物医学材料。生物医学高分子材料 生物医学高分子材料也称医用高分子（Biomedica1 Polymer）材料，它是一类用于临床医学的高分
11、子及其复合材料。生物医学高分子材料Hip and knee total joint replacements are shown as illustrations on this skeleton.二、二、生物医学高分子材料的种类生物医学高分子材料的种类 1.按来源分类按来源分类（1）天然医用高分子材料 如胶原、明胶、丝蛋白、角质蛋白、纤维素、粘多糖、甲壳素及其衍生物等。（2）人工合成医用高分子材料 如聚氨酯、硅橡胶、聚酯等。（3）天然生物组织与器官 包括：取自患者自体的组织 取自其他人的同种异体组织 来自其他动物的异种同类组织。合成高分子生物医学材料合成高分子生物医学材料 有四种聚合物是专门
12、为生物医学应用而开发的：聚乙交酯（PGA）聚（丙交酯）（PLA）聚乙交酯-丙交酯（PGLA）聚-对-二氧杂环已酮（PDS）有几种已工业化生产的聚合物，虽不是专门为生物医学应用而生产，但通过用专门的技术进行加工后也可以制成供生物医学方面应用的纤维、细丝、微孔材料和管状材料。聚四氟乙烯（用做微孔织物和薄膜）聚丙烯（用做微孔薄膜和中空纤维膜)聚丙烯腈（用做中空纤维膜）聚酰胺纤维 2.按材料与活体组织的相互作用关系分类按材料与活体组织的相互作用关系分类 生物惰性（bioinert）高分子材料 指在体内不降解、不变性、不引起长期组织反应的生物医学高分子材料，适合长期植入体内。生物活性（bioaciive
13、）高分子材料 指植入高分子材料能够与周围组织发生相互作用，一般指有益的作用。生物吸收（bioabsorbable）高分子材料 在体内逐渐降解，其降解产物被肌体吸收代谢。三、对医用高分子材料的基本要求三、对医用高分子材料的基本要求 l(一）一）对医用高分子材料本身性能的要求对医用高分子材料本身性能的要求l1.耐生物老化性。耐生物老化性。对于长期植入的医用高分子材料，生物稳定性要好，但对于暂时植入的医用高分子材料，则要求能够在确定时间内降解为无毒的单体或片断，通过吸收、代谢过程排出体外。l2.物理和力学稳定性。物理和力学稳定性。针对不同的用途，在使用期内医用高分子材料的强度、弹性、尺寸稳定性、耐曲
14、挠疲劳性、耐磨性应适当。对于某些用途，还要求具有界面稳定性。l3.易于加工成型。易于加工成型。l4.材料易得，价格适当。材料易得，价格适当。l5.便于消毒灭菌。便于消毒灭菌。l（二）对医用高分子材料的人体效应的要求（二）对医用高分子材料的人体效应的要求-生物相容性生物相容性l 生物相容性是描述生物医用材料与生物体生物相容性是描述生物医用材料与生物体相互作用情况的概念。如果说某种材料的生物相互作用情况的概念。如果说某种材料的生物相容性好，是指这种材料能够与肌体相互适应，相容性好，是指这种材料能够与肌体相互适应，即材料对肌体没有显著或严重的不良反应，肌即材料对肌体没有显著或严重的不良反应，肌体也不
15、引起材料性能的改变。体也不引起材料性能的改变。l 生物相容性生物相容性包括血液相容性、组织相容性包括血液相容性、组织相容性和生物降解吸收性。和生物降解吸收性。l1.1.血液相容性血液相容性 l 指材料与血液接触时，不发生溶血或凝血。l2.2.组织相容性组织相容性 l 指材料与血液以外的生物组织接触时，材料本身的性能满足使用要求而对生物体无刺激性、不使组织和细胞发生炎症、坏死和功能下降，并能按照需要进行增殖和代谢。l3 3生物降解吸收性生物降解吸收性l l 指材料在活体环境中可发生速度能控制的降解，并能被活体在一定时间内自行吸收代谢或排泄。l 按照在生物体内降解方式可分为水解型和酶解型两种。l（
16、三）具备效果显示功能（三）具备效果显示功能l 具有显示其医用效果的功能，即生具有显示其医用效果的功能，即生物功能性。物功能性。l 1.可检查、诊断疾病l 2可辅助治疗疾病l 3.可分别满足各脏器对维持或延长生命功能的性能要求l 4.具备支持活体、保护软组织、脑和内脏的功能等。l 5.具备可改变药物吸收途径，控制药物释放速度、部位，并满足疾病治疗要求的功能。l（四）对医用高分子材料生产与加工的要求（四）对医用高分子材料生产与加工的要求l 要防止在医用高分子材料生产、加工工要防止在医用高分子材料生产、加工工程中引入对人体有害的物质。程中引入对人体有害的物质。l1.严格控制用于合成医用高分子材料的原
17、料的纯度，不能代入有害杂质，重金属含量不能超标。l2.医用高分子材料的加工助剂必须是符合医用标准。l3.对于体内应用的医用高分子材料，生产环境应当具有适宜的洁净级别。四主要生物可降解纤维材料四主要生物可降解纤维材料（一）甲壳素类纤维（一）甲壳素类纤维 l1 1甲壳素的存在甲壳素的存在l 甲壳质（chitin）又名几丁质、甲壳素、壳多糖，广泛存在于节足动物（蜘蛛类、甲壳类）的翅膀或外壳及真菌和藻类的细胞壁中。在自然界中，甲壳质的年生物合成量约100亿吨，是地球上除纤维素以外的第二大有机资源，是人类可充分利用的巨大自然资源宝库。甲壳素（原形）甲壳素（细片）甲壳素（细粉）2.甲壳素的研究开发现状甲壳
18、素的研究开发现状 l 甲壳质及其衍生物工业正在崛起，研究开发正方兴未艾。l 从20世纪80年代以来，美国和日本等国都已经投入了大量人力、物力进行这方面的开发与研究。l 我国的甲壳质资源极其丰富，而且曾是研究开发甲壳质制品较早的国家之一。早在1958年，就对甲壳质的性能及生产进行过研究，并用于纺织染整上作上浆剂。进入20世纪80年代后期，甲壳质资源的开发利用引起了一些科研院所的重视，并开始了在医疗和保健等领域的研究与开发。l 甲壳质缝合线 甲壳质止血棉 甲壳质敷料 3.甲壳质及壳聚糖的生物活性甲壳质及壳聚糖的生物活性 l1)抗菌、杀菌作用 l 脱乙酰度为30和70的甲壳质能提高宿主抗Sendai
19、病毒及大肠杆菌感染能力。壳聚糖可抑制细菌、霉菌生长。l2)抗肿瘤作用 l 甲壳质可选择性地凝聚白血病的L1210细胞，Ehrlich腹水癌C，对正常的红血球骨髓细胞无影响。l3)促进组织修复及止血作用 l 甲壳质及其降解产物都带有正电荷，可以从血清中分离出血小板因子-4，增加血清中H6水平，或促进血小板聚集或凝血素系统。作为止血剂有促进伤口愈合、抑制伤口愈合纤维增生、并促进组织生长的功能，对烧、烫伤有独特疗效。l4)增强免疫力 l 壳聚糖能增强巨噬细胞的吞噬作用和水解酶的活性，刺激巨噬细胞产生淋巴因子，启动免疫系统，且不增加抗体的产生。l 此外，壳聚糖为天然抗酸剂，具中和胃酸、抗溃疡作用，还可
20、降低肾病患者血清胆固醇、尿素及肌酸水平。在医药、农药制剂开发中作缓释剂载体辅料，合成人工器官（人工皮肤、粘膜、腿、牙、骨）及骨固定棒材。OCH2OHOHNHCOCH3OCH2OHOHNHCOCH3OOCH2OHOHNH2OCH2OHOHNH2O OO O壳聚糖的化学结构壳聚糖的化学结构 l4.甲壳质及壳聚糖的制备甲壳质及壳聚糖的制备l以虾蟹壳为原料，通过以下步骤制备：l 原料预处理 l 浸酸 l 碱煮l 氧化脱色 l还原1.脱乙酰基 l 甲壳质和壳聚糖的制备工艺流程方框图甲壳质和壳聚糖的制备工艺流程方框图 虾、蟹壳漂洗、除砂脱钙及无机组分脱蛋白质及脂肪脱碱、漂白水洗、烘干 甲壳质产品浓碱处理水
21、洗、烘干壳聚糖粗产品提纯 壳聚糖产品l5甲壳质、壳聚糖及其衍生物的应用甲壳质、壳聚糖及其衍生物的应用l （1）医药及医疗领域 l-生产药物的原料l-药用辅料 l-人工皮肤（医用敷料）l-手术缝合线 -抗凝剂l-人工器官l-骨修复材料 l-接触眼镜材料l（2）化妆品领域（3）农业领域l-作植物种子处理剂 l-杀菌剂（4）其他 l 6 6甲壳素类纤维的制备技术甲壳素类纤维的制备技术 1)甲壳素类纤维纺丝原液的制备2)甲壳素类纤维的成型 3)甲壳素类纤维的后处理 甲壳质纺丝生产线甲壳质纺丝生产线 断裂强度品种 线密度/tex强度/cN.dtex-1伸长/%打结强度/cN.dtex-1干强湿强干伸湿伸
22、甲壳素纤维0.17-0.44 0.9 7-2.200.35-0.97 4-83-80.44-1.44壳聚糖纤维0.17-0.440.9 7-2.730.35-1.23 4-86-120.44-1.32 表:甲壳素和壳聚糖纤维的质量指标 7.7.甲壳素类纤维的的甲壳素类纤维的的结构结构性能与应用性能与应用l壳聚糖纤维的扫描电镜照片壳聚糖纤维的扫描电镜照片 l 目前甲壳素纤维和壳聚糖纤维的断裂强度较低，特别是湿强远低于干强，这使它们的加工和应用受到一定的限制。l 我们制备的壳聚糖纤维经中国纺织工业协会化纤产品检测中心测试。线密度为2.01dtex，断裂强度为2.02.5cN/dtex，断裂伸长率为
23、9%左，达到国外同类纤维先进水平。8.8.甲壳素及壳聚糖纤维的加工及应用甲壳素及壳聚糖纤维的加工及应用l 针织制衣l甲壳素类短纤维纺纱l 机织制衣l 甲壳素类短纤维疏棉成网浸轧l烘干裁切包装消毒医用非织造布 甲壳质口罩甲壳质五指袜甲壳质内裤l 目前国外的甲壳素类纤维主要用于医疗卫生领域，特别是日本和美国利用甲壳素及其衍生物制成可吸收医用缝合线和医用敷料。l 近年日本开发了服装用的甲壳素/纤维素共混纤维蟹鳖纶，该纤维具有抗菌、防霉、去臭、吸湿、保温柔软、染色性好等优点，已引起纤维工作者的高度重视。l 1 1聚乳酸的原料聚乳酸的原料 聚乳酸（PLA）是以乳酸为基本原料制得的。所有碳水化合物富集的物
24、质，例如粮食、有机废弃物（如玉米芯或其它农作物的根、茎、叶、皮，城市有机废物，工业下脚等）都是乳酸生产的原料。我国发酵乳酸工业主要采用玉米、大米、薯干粉等为发酵原料。乳 酸 菌35 452OHC6H12O6CH3CHCOOH 其是一种结构简单的羟基羧酸，又名-羟基丙酸、2-羟基丙酸。分子中有一个不对称碳原子，所以有D-型和L-型两种对映体。L-乳酸的旋光性呈左旋，D乳酸的旋光性呈右旋，DL-乳酸都外消旋体，旋光性为零。l乳酸的结构乳酸的结构对应体2 2聚乳酸的合成聚乳酸的合成 l 聚乳酸的合成方法通常有两种，即丙交酯（乳酸的环状二聚体）的开环聚合和乳酸的直接聚合。l 利用乳酸直接缩聚制备PLA
25、生产工艺简单，但得到的聚合物分子量低，且 所得聚合物分子量分布较宽，其力学性能、降解性能等不能满足生物医学的需要。l 聚乳酸及其共聚物的最大问题是价格相当高。分子量超过100000的聚乳酸通常由价格很贵的丙交酯聚合制得，因此其在塑料和纤维方面的应用受到限制。丙交酯开环聚合:乳酸直接聚合：l 最近，国外正尝试用生物合成法制取聚乳酸，即培养、筛选合适的微生物，在体内直接合成聚乳酸，并通过一定的方法提取聚乳酸。该法可达到清洁生产，同时可进一步降低生产成本、提高产品的各种性能指标，扩大市场应用范围。l 由于聚乳酸均聚物为疏水性物质，降解周期不易控制，因此聚乳酸共聚物的合成成了近年来医用生物降解性高分子
26、材料的研究热点之一。3 3聚乳酸的结构与性能聚乳酸的结构与性能 聚乳酸也称为聚丙交酯，是一种线型聚酯类高分子。由于原料乳酸是光活性物质，有D型和L型两种光学结构体，因此聚乳酸亦有聚D-乳酸（PDLA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚D，L-乳酸（PDLLA）之分。PLA的基本性能 PLA类型PDLAPLLAPDLLA固体结构结晶性结晶性非结晶性熔点/0C180180 Tg/0C 56 热分解温度/0C200200180200拉伸率/%20302030 断裂强度/g.d-14.05.05.06.0 水解性（370C生理盐水中强度减半时间）46个月46个月23个月l 聚乳酸可发生水解反应。降解速度与其
27、分子量和结晶度有关。l 降解首先发生在聚合物无定型区，材料的外形和质量无明显变化。l 随后，结晶区大分子开始降解，水解反应自动加速，结晶区完全消失，材料明显失重和溶解直至完全消失。l l 聚乳酸制成的塑料和纤维，废弃在自然界中能在六个月内被常见的微生物完全分解而消失。l 聚乳酸水解的中间产物为乳酸，它是体内糖的正常代谢产物，可参与体内生化代谢，最终生成无害的小分子水和二氧化碳。l 故聚乳酸无毒、无刺激性、体内可吸收，具良好的生物相容性。l 而且其降解产物二氧化碳和水通过光合作用又可变成淀粉，这样可在自然界中循环。因此，被公认为是一种优异的“绿色”聚合物，具有可持续发展的广阔使用前景。4聚乳酸纤
28、维的制备技术聚乳酸纤维的制备技术 聚乳酸及其共聚物的纺丝可采用溶液纺丝和熔融纺丝来实现。聚乳酸的溶液纺丝主要采用干纺-热拉伸工艺。通过干纺制得的纤维的机械性能要优于熔纺纤维。但熔纺同溶液纺丝相比具有经济上的优势，成为聚乳酸纺丝成形加工的主流。l 我们对纺丝条件对聚乳酸的可纺性和初生纤维结构性能的影响进行了较详细的研究。发现PLA的纺丝温度窗口很窄。温度过低（207.5）会产生毛丝严重、生头困难的现象；过高（215），制得的初生纤维不能进行拉伸。纤维品种Tm()Tg()密度(g/cm3)抗张强度（cN/dtex）模量（cN/dtex）PLA170571.273-540-60PET256691.3
29、83-890-100 5.5.聚聚乳酸纤维的性能与应用乳酸纤维的性能与应用 表 聚乳酸纤维的物理性能 领域举例服装运动服、制服、内衣、汗衫等建筑材料种植业用网和无纺织物、地面覆盖增强材料、催熟膜、沙袋等农业、林业用材料防杂草袋和网、奶酪包布、绑带、种子袋、农用化学品和化肥袋渔业用材料鱼网、海带养殖网、鱼线造纸业用材料包装材料家用制品普通用具、室外休闲用具卫生医疗制品尿布、个人卫生用品、手术缝合线、卫生纱布和海绵 表 聚乳酸纤维的应用 在生物医学领域已在以下四个方面显示了广阔的应用前景。1)1)外科手术缝线外科手术缝线 l PLA及其共聚物由于具有生物降解性和体内可吸收性，用作外科手术缝线能够促
30、进伤口愈合并随后降解吸收。l 具有较强的初始抗张强度和与伤口愈合时间相吻合的降解速率。l 外科缝合线2)骨内固定装置骨内固定装置 PLA纤维可用来增强PLA，大幅度提高固定材料的初始强度。3)3)组织工程材料组织工程材料 以PLA纤维为原料可以编织或组织工程支架，通过对支架微环境的调节，实现对细胞生长和功能的控制，从而开发可移植组织和部件或体外装置，以达到可修复和重建缺失功能的目的。4)牙周再生片牙周再生片 牙周片是一种引导性组织再生器具，即采用膜状物作为屏障，阻控龈组织与根面的接触，腾出空间供骨膜韧带及（或）齿槽骨的原有细胞生长，达到牙周病痊愈的效果。以PLA纤维为原料可以编织为人体吸收的牙
31、周再生片。5)神经导管神经导管6)其他其他 由于PLA纤维具有很好的力学性能和生物可降解性，因此用作尿布、绷带和用即弃工作服等，其废弃物埋入土壤后可在6个月内被分解掉。l（三）其它医学纤维（三）其它医学纤维l1海藻酸纤维海藻酸纤维l海藻酸是从海藻植物中提炼的多糖物质。其化学结构为C-为羧基的D-甘露糖醛酸和L-葡萄糖酸、-，结合的共聚物。l 海藻酸纤维可由湿法纺丝制备，将由海藻酸钠碱性浓溶液经过喷丝板挤出后送入含钙离子的酸性凝固浴中，海藻酸钠与钙离子发生离子交换，即形成不溶于水的海藻酸钙纤维，其缺点是断裂强度较低。l当海藻酸钙纤维用于伤口接触层时，它与伤口之间相互作用，会产生海藻酸钠、海藻酸钙
32、凝胶。这种凝胶是亲水性的，可使氧气通过而细菌不能通过，并促进新组织的生成，因此是医用敷料的理想原料。l l2聚乙交酯纤维聚乙交酯纤维l 聚乙交酯是由羟乙酸为单体，通过其二聚体的开环体聚合而成的。与PLA一样，它也可以制成复丝，然后编织成手术缝合线。这种缝合线的强度大于肠衣线，而且与普通肠衣线相比，其炎症反应也少得多。它在活组织内大约在1018周被吸收，其吸收周期比PGLA缝合线长，但其强度保持情况比PGLA缝合线差。早在20世纪60年代，它就以“Dexon”的商品名投放市场。l l3聚聚-羟基丁酸酯及其共聚物羟基丁酸酯及其共聚物l 聚-羟基丁酸酯（PHB）是一种微生物合成的聚酯。PHB及其共聚
33、物通称为聚羟基脂肪酸酯（PHA），是将糖类喂入细菌培养产生的。PHA存在于细胞内，通过萃取取出，PHA重量可占细菌重的90%。l PHB和PHA具有生物降解性，主要发生酶降解反应，在其它条件下，降解速度很慢或步降解。l PHB和PHA已用在医疗、农业和日常生活用品上。在医疗领域可作中长期降解用的手术缝合线、骨钉、棒、板、医用敷料、长效药物的控制释放载体。l 与PLA一样，PHB和PHA可通过熔体纺丝制成长丝，然后编织成手术缝合线。l l4聚已内酯纤维聚已内酯纤维l 聚已内酯（PCL）是一种半结晶性聚合物，其熔点为59640C，玻璃化温度为-600C。其结构重复单元上有五个非极性亚甲基和一个极性
34、酯基，这样的结构使得PCL具有很好的柔韧性和加工性，其力学性能与聚烯烃相似。这种材料具有很好的生物相容性和生物降解性。l PCL可纺制成长丝，然后编织成手术缝合线，降解时间在2年左右，常通过共聚改性而加快其生物吸收速率。l 五五我们的工作我们的工作l(一一)甲壳质壳聚糖甲壳质壳聚糖l1.甲壳质壳聚糖纤维上海市科技发展基金重大科技项目（3项，19891998）上海科技进步三等奖（1997）国家发明专利（2项，专利号ZL94116666.X、CN1149093A）实用新型专利（3项，抗菌袜、抗菌裤、文胸,2001）1998年开发了强度符合服装用的甲壳质纤维，2000开发了甲壳质/纤维素共混纤维并批
35、量投放市场，该纤维具有抗菌、防霉、去臭、吸湿、保湿、柔软、染色性好等优点,制成的抗菌袜、抗菌裤、婴儿袍、文胸等经医院临床应用，证实它们具有良好的抑菌性能。纯纺者抑菌率达99%以上；混纺者抑菌率达75%左右，具有良好的保健功能。这是由于壳聚糖分子结构上有独特的活性基团，对大肠杆菌、金色葡萄球菌、白念珠菌等具有抑制作用。表 壳聚糖纤维及纯纺织物的抑菌检验结果 株振摇1小时抑菌率（）振荡0小时菌落数（cfu/ml）大肠杆菌（8099）金黄色葡萄球菌（ATCC 6538）白色念珠球菌（ATCC 10231）99.8999.8799.772.71052.9052.9105注：对照纤维抑菌率5 l2.甲壳
36、质医用敷料甲壳质医用敷料l 我们研制的甲壳质医用敷料，经上海二军大附属长海医院、瑞金医院、中山医院等临床应用，证明具有刺激新皮肤生成、加快愈合速率、减少疼痛等功能，对治愈烧伤、烫伤、褥疮、体表溃疡等有着独特的疗效。已取得生产许可证和卫生许可证,并进入上海市医保范围。l3.甲壳质护创贴l4.甲壳质可吸收缝合线l5.香烟过滤嘴上海科技发展基金（20012002）l6.放射性种子导管l7.牙周再生片l(二二)PGLAl1.PGLA可吸收缝合线可吸收缝合线l 我们于1996年初开始研制PGLA可吸收缝线。经国家医药管理局医用高分子质量检测中心检测证明：无菌，无热原反应，溶血率小于5%，细胞毒性反应不大
37、于1级，无数敏反应，皮内数2级反应指数不大于0.4，Amex试验为阴性，植入试验无异常病理改变其它理化指标如重金属含量，抗张强度，降解率等均符合企标Q/IVBG011999的规定要求。该缝线经临床试验，产品强度高，生物相容性好，降解吸收周期为60天左右，病人使用后不需拆线。上海市科技发展基金（19961998）国家科技部中小企业科技创新基金（20012003）上海市科技进步三等奖（2002）上海市科技成果转化项目（1998）国家医药管理总局产品注册证（2002.8准字号）l2.PGLA牙周再生片牙周再生片l 根据口腔科临床医生的需求，我们研制成PGLA牙周再生片。该产品已达国际九十年代末水平，属国内首创。上海市种子基金（2001-2003）l3.PGLA神经导管神经导管上海市科委重大科技项目（20022004）l空管道l喷涂神经生长因子l等离子体处理l中间加导线谢 谢 各 位（一）材料 材料科学材料科学：集中于认识材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、性能及行为相联系的。材料工程材料工程：瞄准基础科学和经验知识的综合和运用，以便发展、制备、改善和使用材料，满足具体需要。二者之间很难划出明确的界线，主要区别在于着眼点的不同或者说各自强调的中心不同。l l l l l l l l
