高分子材料的制備方法

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高分子材料的制備方法范文第1篇

1、高吸水性樹脂的吸水機理

1.1高吸水性樹脂的吸水結構

高吸水性樹脂是一種三維網絡結構，它不溶于水而大量吸水膨脹形成高含水凝膠。高吸水性樹脂的主要性能是具有吸水性和保水性。要具有這種特性，其分子中必須含有強吸水性基團和一定的網絡結構，即具有一定的交聯度。實驗表明：吸水性基團極性越強，含量越多，吸水率越高，保水性也越好。而交聯度需要適中，交聯度過低則保水性差，尤其在外界有壓力時水很容易脫去；交聯度過高，雖然保水性好，但由于吸水空間減少，使吸水率明顯降低。

1.2高吸水性樹脂吸水量的計算

高吸水性樹脂的吸水量可以量化。Flory［4］考慮聚合物中固定離子對吸水能力的貢獻，從聚合物凝膠內外離子濃度差產生的滲透壓出發，導出了高吸水性樹脂溶脹平衡時的最大吸水性公式：

Q3/5=[（i/2VuS﹡1/2）2+(1/2-x1)/V1]/（Ve/Vo）

1.3高吸水性樹脂與水的作用方式

當水與高聚物表面接觸時，有三種相互作用：一是水分子與高分子中的電負性強的氧原子間的氫鍵作用；二是水分子與疏水基團間的相互作用；三是水分子與親水基團間的相互作用。［6］

高吸水性樹脂本身具有的親水基和疏水基與水分子相互作用形成水合狀態。樹脂的疏水基團部分由于疏水基團作用而易于折向內側，形成不溶性的粒狀結構，疏水基團周圍的水分子形成與普通水不同的結構水。［7］

2、高吸水性樹脂的制備方法

2.1淀粉型高吸水性樹脂的制備

2.1.1淀粉接枝共聚

合成淀粉型高吸水性樹脂，所使用的原料為淀粉和單體。此外還利用引發劑（或催化劑）、交聯劑、堿、分散劑、表面活性劑、洗滌劑等助劑。

目前以淀粉為原料制備高吸水性樹脂的合成方法主要通過自由基引發聚合將乙烯基單體接枝到淀粉上。引發的方法以化學引發為主，也采用輻射引發接枝。聚合方法主要有溶液聚合和反相懸浮聚合。

2.1.2淀粉經羧甲基化可制備高吸水性樹脂

該方法制備的高吸水性樹脂大多以纖維素為原料，以淀粉為原料不常用。

2．2纖維素型高吸水性樹脂的制備

天然纖維及其衍生物是制備高吸水性樹脂的重要原料。通過醚化、酯化、交聯、接枝共聚等一種或幾種方法，人們現已制備出一系列高吸水性樹脂。由于纖維素來源廣，易于獲取且價廉，因此以纖維素為原料制備高吸水性樹脂日益受到重視。［11］

2.2.1醚化-交聯法

該方法是制備纖維素基高吸水性樹脂的一類常用方法。一般有以下三種方法：先交聯后醚化、先醚化后交聯、醚化與交聯同時進行。

2.2.2直接酯化法

利用纖維素或其衍生物分子中羥基易通酸酐或氯酐起反應的特征，可制備纖維素基高吸水性樹脂，被開發的材料有兩種。

⑴纖維素黃原酸鹽吸水材料，該材料耐鹽性、耐堿性較好。

⑵羧甲基化纖維素碳酸鹽吸水性材料［10］

2.2.3直接交聯法

直接交聯法雖不是常用方法，但可用于對一些商品纖維素作進一步加工而制備高吸水性樹脂。其中日本學者在這方面進行詳細的研究，制得的產品吸水能力很高。制備方法如下：［12］

取代度0.55的羧甲基纖維素125g，氫氧化鈉36.5g，水1292g混合呈均勻溶液，加入環氧氯丙烷37.5g。在40℃反應20h。用含90％甲醇溶液脫水、脫鹽得白色粒狀羧甲基纖維素交聯的鈉鹽137g。其吸鹽水（0.9％NaCl）達97g/g,吸血液達63g/g。

2.2.4接枝共聚法

是以纖維素為原料制高吸水性樹脂的主要途徑。其原料可以是天然纖維及其衍生物，人造纖維等。天然纖維接枝共聚是發展的重要方向，因為不需要制成衍生物，利于降低成本。

2.3合成聚合物類

在這一類高吸水性樹脂中，聚丙烯酸鹽以其吸水率高，吸水速度快，不易霉變成為高吸水性樹脂中最重要的品種之一，其制備方法如下：［13］

在反應瓶中計量加入丙烯酸，開動攪拌機，逐漸加入20％氫氧化鈉溶液，使其中和度為60％～80％，再加入去離子水稀釋至單體濃度為30％～60％，再加入N，N-二甲基雙丙烯酰胺。將反應瓶置于恒溫水浴中加熱并通氮氣驅氧，再加入過硫酸鉀進行反應。反應物料粘度增大至攪拌困難時停止攪拌，繼續通氮氣到反應物為粘稠凝膠體。將其取出，壓成薄片后進行干燥，再粉碎至10目以上。其吸水鹽（0.9％NaCl）150g/g。吸去離子水1400g/g，吸水速率快，保水性較好。

3、高吸水性樹脂的應用[14-18]

3．1日常生活中的應用

目前高吸水性樹脂主要用于制尿布和婦女衛生巾，其用量約占用量的80％～90％。由于高吸水性能吸收大量的液體，所以每片尿布只需要6～7g，而每片衛生巾只需0.5～1g，其它為紡織材料或塑料。

3.2醫療方面的應用

近年來高吸水性樹脂（凝膠）在醫療方面的應用取得了明顯進展。研究表明，高吸水性凝膠可抑制血漿蛋白質和血小板粘著，使其難以形成血栓，把尿激酶等活性酶固定在凝膠表面，則能溶解初期形成的血栓，為研究抗血栓藥劑提供了新的途徑。

3.3工業方面的應用

在包裝方面，高吸水性樹脂可用于危險品、高中級實驗室用化學品、花卉和植物類的包裝運輸；也可用于食品類的包裝，還可用于油類、樹脂添加劑、填料和溶劑脫水，以及吸收蓄冷劑、空氣過濾、防靜電密封等方面。

3.4農林業方面的應用

為使沙漠地區綠化，可用高吸水性樹脂吸收水分和植物養分后置于土壤中，在長時間里逐漸提供給植物，以滿足其生長需要。此外還可用于維持屋頂花園、陽臺花草、草坡、苗圃、花盆的水分平衡。同時還可起到緩和土壤溫度變化，提高土壤溫度變化，提高土壤通氣性的作用

4、結語

在短短的近三十年來，高吸水性樹脂已經品種繁多，用途極廣，已深入國民生產的各個領域，成為很有價值的重要材料。近年來，我國對高吸水性高分子材料的需求逐年增大，對其質量也日益提高。所以，加快高吸水性高分子材料的研究對我國有著非常重要的意義。

高分子材料的制備方法范文第2篇

關鍵詞：微膠囊；菌劑；凈水；應用

中圖分類號：X52文獻標識碼：A文章編號：16749944（2016）18005302

1引言

近年來，我國81.5%以上的城市內及城市周邊水體受到了污染，其中很多還出現了水體變黑、發臭的現象。傳統的水體污染治理方法工程量與資金耗費巨大，存在占用土地、使周邊環境二次污染等負面影響[2]。因而，微生物被越來越多的應用于水體污染治理中，具有成本低廉、施工簡單、見效快等特點。目前，市場上的凈水菌劑多是在細菌發酵液中加入吸附劑、賦形劑，然后干燥成固體而成[3]。長期實際使用中發現，現有的凈水菌劑存在儲存時間短、微生物在水中難以均勻分散并協同作用等缺陷，進而影響了水體凈化效率。采用微膠囊技術包裹多種水體凈化微生物，從而制成微膠囊復合菌劑，可以將菌體與外界環境隔離開，降低外界環境對菌體的影響，提高菌體保存時間。此外，微膠囊在水中容易分散，有利于菌體均勻分布到水體中。

2微膠囊技術特點

微膠囊技術是指以天然或合成的高分子材料作為囊壁，通過化學法、物理法或物理化學法將固體或液體材料包囊成直徑為1～500μm的微小囊狀物的技術。微膠囊技術的優勢在于：囊心物被壁材包住而與外界環境隔離，從而減少甚至避免外界的空氣、光照、輻射、濕度等因素對囊心物的影響；微膠囊壁材通常具有一些特殊的性質，在一定環境中，如壓力、pH值、酶、溫度或溶劑等可以破壞壁材，從而使囊心物被釋放出來。微膠囊技術用途廣泛，無論是氣體、液體、固體、甚至是具有生命的微生物都可以被制成微膠囊[4]。

3微膠囊制備方法

微膠囊制備方法通常根據其性質、囊壁形成的機制和成囊條件分為化學法、物理法、物理化學法等三類[5]。其中化學法包括界面聚合法、原位聚合法和銳孔法3種；物理法包括噴霧干燥法、空氣懸浮法（又稱流化床技術）和擠壓法三種；物理化學法包括水相分離法和油相分離法2種。

4微膠囊壁材的選擇

微膠囊壁材應當具有良好的成膜性，故一般選用高分子材料，在制備微生物微膠囊中，所選壁材還應具有如下性質：①水溶性好，流動性高，在制備微膠囊的過程中易于操作；②穩定性強，不破壞囊心物，遇水易溶解；③乳化性優良；④易于與相溶的溶劑分離，能實現快速干燥；⑤來源充足，價格低廉[6]。壁材的選擇對微生物微膠囊的性能和用途至關重要，通常是選擇水溶性天然高分子材料，如：黃原膠、阿拉伯樹膠、明膠、淀粉、海藻酸鈉、殼聚糖等。

5微膠囊菌劑的研究及應用現狀

當前，微膠囊菌劑的研究及應用報道多見于食品及水產養殖領域，熱點是微膠囊壁材研究和微膠囊化工藝改進。在食品領域，目前國內外采用的乳酸菌微膠囊化技術主要包括相分離法、界面聚合法、擠壓法和噴霧干燥法等。海藻酸鈉是乳酸菌微膠囊化研究中的重要壁材，由于其處理無毒，成本低而被廣泛應用[7]。在水產養殖領域，采用微膠囊技術包裹漁用微生物，可顯著提高微生物的保存期限及微生態平衡和生物活性 [8]。

6展望

微膠囊化技術已被證明是提高微生物存活率和穩定性最有效的方法之一，采用微膠囊技術包裹多種水體凈化微生物制成的微膠囊復合菌劑與傳統凈水菌劑相比，具有諸多優勢。未來，微膠囊復合凈水菌劑主要有兩個研究和發展方向：一是凈水菌種的改進，應當加大從自然界中篩選凈水菌種的力度，通過進一步選育與改良，獲得對水定污染物凈化效率更高的菌種；二是菌劑微膠囊壁材的改進，要著力尋找對微生物細胞更具相容性的天然高分子材料。

參考文獻：

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高分子材料的制備方法范文第3篇

[關鍵詞] 納米粒；載體材料；制備方法

[中圖分類號] R460.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2016）05（b）-0033-04

[Abstract] Nanoparticles is a new technology in the area of pharmaceutics. Its good target and delayed release effect come from it special physico-chemical property， which makes it become the focus in the study area of pharmaceutics. This article reviewed carrier material， the preparation methods and the research progress of nanoparticles， the particles and solid lipid nanoparticles and magnetic lipid nanoparticles. At last the article lookes forward the front review of drug-loading nanoparticles.

[Key words] Nanoparticles； Carrier material； Preparation methods

納米粒是藥物溶解、包裹于高分子材料中形成的粒徑在10～100 nm范圍內的固體膠體顆粒[1]，根據藥物在載體材料中存在的形式，可以分為納米球和納米囊。藥物溶解于骨架材料中，成型后以細小微粒或結晶分散于骨架材料，形成納米球，而藥物與材料不相混溶時，藥物被載體材料包裹，形成納米囊。

納米粒10～100 nm范圍內的粒徑，可以隱藏藥物的理化特性，藥物在體內的過程依賴于載體的理化特性。普通納米粒在靜注之后，大都會被單核吞噬細胞系統（MPS）攝取，故能被動靶向治療MPS相關疾病，但對其他系統疾病具有一定的局限性。將普通納米粒修飾成長循環納米粒，能夠有效減小或避免納米粒在體內對吞噬細胞的趨向性，或者將普通納米粒連接上糖基、抗體、配體等，制備成主動靶向的納米粒，是近年來的研究趨勢[2]。本文就載藥納米粒的載體材料、制備方法的研究進展進行綜述。

1 載體材料

1.1 生物不可降解型聚合物

此類載體在體內不能降解成可代謝產物，主要有聚丙烯酰胺類和聚甲基丙烯酸烷酯類。以聚丙烯酰胺類生物不可降解材料制備的納米粒或納米球，更多的應用于污水處理、造紙及石油鉆采等領域[3]。王文喜[4]用聚甲基丙烯酸酯納米粒作為反義寡核苷酸載體，能改變反義寡核苷酸在細胞內的分布，避免反義寡核苷酸被溶酶體內核酸酶的降解，增加其穩定性。但因此類聚合物在體內無法降解成可代謝產物，故較少采用此類載體材料作為體內制劑使用。

1.2 生物降解型聚合物

生物降解型聚合物包括聚氰基丙烯酸烷酯和聚酯類等化合物。前者主要為聚氰基丙烯酸的甲酯、乙酯、丁酯等，其代謝產物為甲醛，對機體有一定的毒性。聚酯類化合物有聚乳酸（PLA）、聚己內酯（PCL）、聚乳酸- 羥基乙酸共聚物（PLGA）等，聚酯類的載體，中間代謝產物為乳酸，在體內代謝最終以CO2、H2O的形式排泄，生物相容性更好，在研究和實際應用中更為常用。PLA、PLGA已獲美國FDA 批準用于注射用藥。用于治療前列腺癌的曲普瑞林注射劑（Decapepty）即采用PLGA做骨架，制備而成的微球注射劑，每次注射可以在體內緩釋30 d。

1.3 天然高分子材料

親水性聚合物包括明膠、殼聚糖、海藻酸鹽、明膠、蛋白等。天然高分子材料較為常用，性質穩定，生物相容性好。明膠可生物降解，抗原性小，較為常用，如蔡夢軍等[5]以明膠為載體材料，制備阿霉素明膠納米粒，得到粒徑為100 nm左右，粒徑分布均勻且具有緩釋效果的納米粒。

殼聚糖具有較好的生物黏附性、促吸收效應和酶抑制載體作用等特性，使其在生物黏附給藥系統、透膜給藥系統、靶向給藥系統及緩控釋制劑的開發中倍受青睞[6]。殼聚糖的結構中含有游離的氨基，呈弱堿性，能與芳香醛或脂肪醛反應生成西佛堿（Schiff's base），可利用此特點進行交聯。殼聚糖的生物相容性和生物降解性能都非常優秀，在研究中，較多應用。制成納米粒后，其生物學性質有所改變，在體內能完全降解且具有一定的緩釋效果[7]。

蛋白類常用的有牛或人的血清白蛋白、玉米蛋白、雞蛋白等，由于蛋白類交聯較為容易，故研究中也常用其作為載體材料。白蛋白為內源性物質，研究發現，將其作為載體，可減少巨噬細胞對其吞噬，起到長循環的效果。由美國生命科學（American Bioscience）公司開發的白蛋白結合紫杉醇納米粒注射混懸液（paclitaxel，ABRAXANE）2005年已經上市[8]，用于治療轉移性乳腺癌聯合化療失敗后或輔助化療6個月內復發的乳腺癌。

1.4 脂質材料

以生物相容性高的高熔點脂質載體材料制備的納米球稱為固體脂質納米球（solid lipid nanospheres，SLN）。脂質材料包括飽和脂肪酸的甘油酯、硬脂酸、棕櫚酸、甾體等。SLN的乳化可用磷脂等來乳化，乳化后，SLN其親水部分朝向周圍的分散介質，疏水部分插入顆粒核心。但SLN對疏水性藥物包封效果較好，對水溶性的藥物包封效果欠佳[9]。

1.5 磁性材料

目前較為常用的磁性材料是Fe3O4磁粉或磁流體。采用磁性材料制備的納米粒在外加磁場的作用下發生定向移動，具有較強的靶向性[10]。磁性納米粒的表面因Fe3O4的存在極易與商品化的硅烷試劑發生反應，使二氧化硅包覆在其表面而成復合納米粒[11-12]。包覆在表面的二氧化硅層上的硅烷醇基團極易與硅烷試劑發生耦合反應，得到的納米粒表面含有氨基、醛基等基團可以與多種生物分子發生鍵合反應。這使得磁性微球可以進一步進行修飾，達到主動靶向的目的。

2 制備方法

2.1 天然高分子載體納米粒

2.1.1 白蛋白載體

2.1.1.1 超聲乳化法 蛋白類載體材料，先將其乳化成大小均勻的乳滴，然后再通過化學或其他方法交聯，較易制得微米級的制劑，但納米級的制劑易受分子大小及純度的影響，在制備中，1996年Müller等[13]采用超聲乳化技術可以得到粒徑小于200 nm的白蛋白納米粒。王愷等[14]采用超聲乳化-化學交聯法制備絲裂霉素的白蛋白納米粒，粒徑在60～100 nm。此方法主要在于超聲的過程可以讓乳滴粒徑更小，從而交聯得到粒徑更小的納米粒。

2.1.1.2 溶劑-非溶劑化法 向白蛋白溶液中加入脫水劑如丙酮、乙醇等，白蛋白分子表面水化膜在脫水劑的作用下作用下被除去變性析出（去溶劑化），再采用化學交聯劑或加熱變性的方法固化納米粒。加熱的方法較易控制交聯的程度，且毒性物質殘留較少。如果采用化學交聯劑如戊二醛或其他有機溶劑，則需除去殘留戊二醛及有機溶劑以保證純度。Langer等[15]用乙醇作脫水劑，加入到白蛋白溶液中，在NaCl存在條件下調整pH，得到的納米粒粒徑小于300 nm。此法通過pH和鹽濃度的調整，白蛋白在遠離其等電點時利用帶電粒子之間的斥力，可制備粒徑較小的納米粒，相比較用戊二醛交聯，毒性更小

2.1.1.3 pH-凝聚法 通過改變體系的pH值，可以使蛋白發生沉淀生成納米粒。但僅通過改變體系的pH值制備納米粒，不方便控制納米粒的粒徑。更多的是與鹽濃度的調整結合或者加入其他溶劑來控制粒徑，得到粒徑均勻及外形圓整的納米粒。Sanhti等[16]通過改變體系的pH、鹽濃度，加入化學交聯劑體積制備得到粒徑為497.6 nm的納米粒，外形圓整。

以上為較為常見的白蛋白納米粒的制備方法，簡單易行，溶劑殘留少，制備效果佳。此外，還有報道采用快速膨脹超臨界溶液法、機械研磨法等方法制備白蛋白納米粒。

快速膨脹超臨界溶液法為近10年來發展起來的一項制備超細粒子的新技術，此方法工藝流程簡單，所需有機溶劑少，制備的粒子粒徑均勻可調整，但產量小，且所需設備及生產調節要求高，故在藥物制劑的實際生產和實驗中較少報道，而主要見于化工類產品的生產和研究[17]。

機械研磨法是制備水溶性納米粒的一種方法，將親水性的大分子（如蛋白質、抗體、抗原、淀粉、環糊精、親和素、鏈酶親和素、聚乙二醇、聚乙烯醇、環芳烴等）與非極性或弱極性有機溶劑中具有特殊熒光性能或磁性的納米顆粒直接混合，通過機械研磨的方法使親水性大分子吸附在納米粒上，待有機試劑完全揮發后，加入水或緩沖溶液溶解，再經過兩次離心分離，便可制成純的水溶性的納米顆粒[18]。該方法已獲得相關專利。

2.1.2 明膠載體

明膠具有良好的乳化性能，而且可以溶于熱水，冷卻后形成凝膠，利用此特性，可制備納米球。采用先乳化，然后冷卻膠凝的方法，即可制得納米球。此方法可適用于熱敏感藥物。趙陽等[19]用乳化凝聚法制得低分子肝素明膠納米粒，分散性好、粒徑在40～100 nm圓形或橢圓形，包封率達80%以上。此方法簡單易行，載體價廉易得，所需實驗條件容易操作，所得產品質量較好，故見諸較多報道。

2.1.3 殼聚糖載體

2.1.3.1 化學交聯法 殼聚糖是甲殼素脫乙酰基后的產物，結構中含有游離的氨基，能與芳香醛或脂肪醛反應生成Schiff's堿，利用此特點可與交聯劑如戊二醛等反應來制備納米粒。在此方法中被結合的氨基失去了靶向修飾的能力。郭英等[20]于采用化學交聯法制備阿司匹林殼聚糖微球，制得的微球最小粒徑可達到20 nm。制得的載藥微球在16 h內對藥物有良好的緩釋作用，在25 h之內仍存在緩藥效。

2.1.3.2 離子膠凝法 此方法通過殼聚糖帶正電氨基與陰離子靜電作用而發生物理交聯反應形成納米粒，在此過程中，起到陰離子作用的電解質的量直接影響到粒子的交聯度，從而影響到粒徑的大小、藥物的釋放[21]。同樣，不同脫乙酰度及不同分子量的殼聚糖對納米粒的藥物釋放也有影響。何文等[22]通過離子膠凝法制備了的殼聚糖納米粒，結果表明，隨著殼聚糖脫乙酰度的降低，納米粒Zeta電位降低，粒徑增大，藥物包封率下降，且體外釋藥速度加快。

以上兩種方法為最為常用的殼聚糖納米粒制備方法。此外，去溶劑化法、乳化聚合法、液中干燥法也見諸報道，均能制得質量較好的殼聚糖納米粒。

去溶劑化法又稱沉淀析出法。其基本原理是：在高分子材料的水溶液中加入凝聚劑（為強親水性物質如電解質硫酸鈉、硫酸銨、氯化鈉等），因水分子與凝聚劑結合，高分子物質的溶解度隨之降低，形成分子間氫鍵，后從溶液中析出形成納米粒[23]。

乳化聚合法是目前制備納米粒的最主要方法之一。即利用表面活性劑作用將兩種不相溶的溶劑制備成微乳，在微乳滴中經成核聚結團聚熱處理后得到納米粒。乳化聚合的成核機理主要是齊聚物成核與乳膠粒成核，是一種非連續成核的過程，即在乳膠粒生長階段， 膠粒數目不變， 粒徑不斷增大。該法適用于在酸性介質中溶解度較大的藥物[24]。

液中干燥法即將藥物和高分子材料溶于有機溶劑作為油相，加乳化劑與水相制成O/W型乳狀液。加熱揮發有機溶劑即制得納米粒。此法適合制備親脂性藥物納米粒[25]。

2.2 固體脂質納米粒的制備

2.2.1 納米乳法

微乳法制備SLN。將熔融的脂質材料中加入乳化劑、藥物及附加劑，通過攪拌，制成O/W型微乳，將微乳分散于冷水（2～3℃）中，便可形成SLN分散體系[26]。

2.2.2 高壓乳勻法

也稱之為熔融-勻化法，即在納米乳法的基礎上，將初乳在70℃以上高壓均化，均化的過程使納米粒粒徑更小，更均勻。如楊時成等[27]采用此法制備喜樹堿固體脂質納米粒，初乳80℃通氮氣41.4 MPa壓力下在高壓乳勻機上乳勻5次，得到平均粒徑196.8 nm，均勻的納米粒。

2.2.3 溶劑乳化蒸發法

溶劑乳化蒸發法是將藥物和類脂混合物溶于合適的有機溶劑中， 加到含有乳化劑的水相中乳化，然后蒸去有機溶劑，便可形成SLN的穩定分散體系[28]。此方法可以避免藥物遇熱穩定性發生改變的問題。Zhang等[29]采用此法制得了丙酸倍氯米松-SLN，具有良好的緩釋效果。

2.3 磁性納米粒的制備

2.3.1 乳化聚合法

即在普通的聚合物、天然高分子材料等制備納米粒的過程中，加入磁性物質，采用乳化聚合法使藥物和磁性物質均勻分散在聚合物網狀結構中。乳化聚合法根據載體材料的不同，具體的制備方法有所不同，如白蛋白微球通常用乳化-交聯固化法或乳化-加熱固化法制備；明膠微球可用乳化-交聯固化法。通過調整攪拌速度可以控制所得微粒的粒徑，得到微球或納米粒。吳遠等[30]采用化學沉淀法制備 Fe3O4超微磁粉，以聚 （5，5-二甲-三亞甲基碳酸酯-共-三亞甲基碳酸酯）為膜材，包裹納米級Fe3O4磁粉，制備出絲裂霉素-聚碳酸酯磁性微球。該磁性微球具有良好的磁響應性能，體外對肝癌細胞Bel-7402有較強的細胞毒作用，裸鼠人肝癌模型靶向治療實驗顯示良好的抑制腫瘤作用。對于肝靶向治療，顯示了很好的研究基礎。

2.3.2 二步法

二步法即先制備磁性高分子聚合物微粒，再通過吸附或共價鍵與藥物結合。也可以先制備載藥微粒，然后再與磁性物質反應生成磁性納米粒。石可瑜等[31]采用共沉淀法制備葡聚糖磁性毫微粒，再羧甲基化修飾得羧甲基葡聚糖磁性納米粒，用高碘酸鈉氧化，再與多柔比星藥物分子通過Schiff反應偶聯制得載藥磁性納米粒。制備的納米粒直徑56 nm，磁導向性能好，能有效定位于靶區，可以起到對腫瘤的定向治療作用。

3 展望

納米粒作為一種新型藥物載體，其獨特的物理化學性質，使之在抗腫瘤制劑的研究中，具有明顯的優勢。納米級的粒徑，使之能夠透過腫瘤組織的血管壁間隙，使載藥納米粒能沉積在腫瘤組織部位，發揮抗腫瘤作用。此外，作為抗生素、抗病毒藥物的載體，可以提高藥物治療細胞內細菌感染的作用；作為口服制劑的載體，可以防止藥物在胃腸道的失活，提高其穩定性，提高生物利用度；作為黏膜給藥的載體，可以延長其在作用部位的時間，提高療效。在納米粒上進行糖基、抗體、配體等修飾，又可讓其具有主動靶向的作用。其制劑優勢非常明顯，制備方法研究也很多，但目前實驗室研究報道較多，見諸報道的上市產品較少，其原因可能與輔料的安全性、制劑技術的穩定性有關。隨著制劑技術和藥用輔料的不斷發展，納米粒的研究和應用會有更廣闊的空間。

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高分子材料的制備方法范文第4篇

【關鍵字】固定化微生物技術；載體材料；制備方法

固化微生物技術是20世紀70年代末發展起來的一項現代生物、環境等領域中的新興技術。該技術是運用物理或者化學等方法，將游離的細胞或酶與固態的非溶性載體相結合，將其限制于有限的空間區域內，使其不溶于水但保持活性，并可反復和連續的使用。它主要包括固定化酶技術和固定化微生物技術。

固定化微生物技術與傳統的活性污泥法相比，存在著明顯的優勢，主要體現在：（1）生產工藝連續化和自動化；（2）污泥產量少，減輕了后期處理污泥的負擔，降低工程投資成本和造價；（3）生物密度高，有利于降解有毒有害物質；（4）耐受能力強且易于回收再利用，大多數載體材料市場價格低廉；（5）固液分離效果好，可純化和保持高效菌種；（6）不會造成環境二次污染；（7）微生物被固定后，細胞內相當于一個反應器，酶系保存完整。

1 固定化載體材料

1.1 固定化材料的性能要求

固定化小球載體材料的選擇是固定化微生物技術中的關鍵步驟之一。其要求成本低廉、易于制成各種形狀、抗沖擊能力強、性質穩定、對固定的微生物無毒、在常溫下固化快、傳質性能好、壽命長、小球的基質具有通透性，單位體積的載體固定的微生物的數量多等。

1.2 固定化材料的種類

固定化材質分為三大類：（1）有機高分子載體，分為天然高分子載體材料和合成有機高分子載體材料。其中天然高分子載體材料包括瓊脂、角又萊膠、海藻酸鈉、無煙煤、卡拉膠、海藻酸鈣、葡萄糖、纖維素、明膠、膠原蛋白等，合成有機高分子載體材料包括離子交換樹脂、塑料、聚丙烯酰銨、聚乙烯醇、光硬化樹脂、聚丙烯酸凝膠等。天然高分子材料具有無毒性、傳質性好、固定化微生物密度高等特點，但是其強度低、抗微生物分解能力較差。可以通過交聯劑對其進行穩定化處理。而有機高分子材料抗微生物分解性能好、強度高、性質穩定、對微生物無毒且價格低廉，因而具有很高的利用價值。但其載體聚合物網絡的形成條件比較劇烈，對微生物活性有較大影響。（2）無機載體材料，包括多孔陶珠、紅磚碎粒、砂粒、活性炭、玻璃、硅藻土等，無機載體材料具有對微生物無毒，耐酸耐堿，壽命長，機械強度大等優點。（3）復合載體材料，是將無機載體與有機載體材料相結合，以改進材料的性能。例如Lin等[1]利用海藻酸鈣凝膠聯合包埋固定黃孢原毛平革菌和粉沫活性炭，用于降解五氯酚（PCP）。實驗表明：復合固定化體系比單獨固定化體系更加有效地降解PCP，突出了出復合載體材料的優越性。

1.3 比較固定材料性能的實驗

熊振胡等人[2]采用包埋法分別以海藻酸鈉和PVA作為固定化蛋白核小藻菌微生物的載體，將制成的小球用于城市污水的脫氮除磷試驗中，實驗表明PVA作為城市污水脫氮除磷的固定化載體更為適合。

楊雪梅，張蘭英等[3]選用硅膠、活性炭、大孔樹脂三種載體，采用物理吸附法固定蛋白酶，三種固定小球分別對含高濃度蛋白質的淀粉黃漿廢水進行水解實驗。結果表明，活性炭對蛋白酶的固定率可達到61 .95 %，大孔樹脂37 .85 % ，硅膠20 .31 %。所以活性炭對蛋白酶的固定效果最好。

2 固定化有機載體的制備方法

2.1 吸附法

吸附法是應用物理吸附或離子吸附將細胞固定在載體表面或內部，制成非水溶性小球。此方法操作簡單，對細胞的活性影響較小，但該法固定的微生物量一定，重復性和穩定性較差，同時載體與微生物的結合強度也不夠牢固，容易脫落。往往需要引入親水和疏水配位體制成載體衍生物。

2.2 包埋法

包埋法是通過沉淀作用、離子網絡作用、聚合作用或者改變溫度、PH、溶劑使細胞截留在不溶于水的多聚體化合物網絡空間中。同時也可保證底物的滲入和產物的滲出。包埋法可分為沉淀包埋法、離子網絡包埋法、高分子合成包埋法。該方法操作簡單，固定的微生物活性高，制成的小球強度高。此法已在多種廢水中做過實驗研究[4-5]。

2.3 交聯法

交聯法是使用雙功能或多功能的基團與細胞進行分子間進行交聯，連接成網狀結構。此法細胞間的結合強度高，物理和化學穩定性強，但是在交聯過程中酶的中心構造可能受到影響，且交聯劑的價格昂貴，故不常用。

2.4 共價結合法

共價結合法是利用固相支持物表面的反應基團與細胞表面功能團形成共價化學鍵，形成固定化微生物[6]。

2.5 聚集-交聯法

聚凝劑直接與細胞表面的反應基團發生反應形成聚集體，再加入一定量的交聯劑進行交聯，使彼此聯成立體網狀結構。此方法微生物濃度高，處理效果較好[6]。

2.6 無載體固定法

在形成微生物適宜的生存環境的過程中，絮凝顆粒形成，有利于微生物之間信息的的傳遞[7]，從而利用微生物之間的代謝協調作用來實現固定。該方法是一種新概念，與其他固定化方法比較，具有操作簡單，擴散阻力小，傳質效果好，固定過程中對細胞顆粒的整體活性影響較小等優勢。將在污水處理中得到廣泛的應用[8]。

以上各種制備固定化微生物的方法都有其各自的優點，目前根據實際的情況包埋與吸附法應用的最為廣泛，研究的也最多。固定化有機載體的制備主要采用包埋法。交聯法由于自身的原因沒有推廣，有待開發廉價的交聯劑。聚合-交聯法較其他單一固定化方法有巨大的潛力與優勢，必將在今后的環境保護中得到進一步的應用。無載體固定法因方法簡單在污水領域有一定的應用。

3 對固定化微生物技術的展望

近年來，固定化微生物技術以其顯著的優勢引起了人們普遍的關注。但將其從實驗室走向實際的廢水處理中還存在一定的難度，還有許多問題需要解決，主要有以下5個方面：（1）固定化微生物技術篩選的為單一的優勢菌種，具有專一性，但生活中的廢水是一個復雜的體系，單一的固定化微生物小球可能無法解決實際問題；（2）目前載體的成本較高、使用壽命短；（3）固定化載體內微生物的濃度無法精確測定，缺乏最佳控制的動力學處理法及運行管理方式；（4）對無機材料與復合材料研究不夠，主要集中在有機方面；（5）反應器的設計不合理導致的運行管理費用高。但是隨著專家學者對此項技術的不斷深入的研究，此上的各類問題將一一解決，固定化微生物技術必將在廢水、廢氣、礦物、土壤中發揮越來越重要的作用。

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高分子材料的制備方法范文第5篇

關鍵詞：耐磨薄膜 雜化材料 有機-無機復合薄膜

一、透明耐磨薄膜材料的性能介紹

透明塑料具有很多優良的性能，如加工性能、耐候性、電絕緣性好，光學性能優異，且質輕性韌，廣泛應用各個領域。不足之處就是使用溫度低、耐熱性差、吸水率高、耐磨及耐有機溶劑性差。人類為擴大透明塑料的應用范圍，對透明塑料進行改性處理，使薄膜即就有以上優點，又能克服上述不足之處。

二、透明耐磨薄膜的種類和制備方法

能作為透明耐磨薄膜改善透明塑料耐磨性的材料很多，根據組成和結構，透明耐磨薄膜分成三類：無機薄膜、有機薄膜和有機-無機復合薄膜。

第一類薄膜主要有無機氧化物和非氧化物兩大類材料。這兩大類材料以晶態和非晶態形式存在，主要通過PVD和CVD技術沉積在塑料基板上。目前雖然在塑料基板上有多種無機薄膜在應用，但還是存在一些不足之處：設備所能生產的材料的尺寸和形狀有限制，沉積塑料板溫度過高引起塑料變形或軟化，無機薄膜和塑料板之間易剝落。

第二類是有機薄膜，與透明塑料結合性能良好，不會對塑料基板產生不良影響，但抗劃傷、耐磨性能較差，其中聚甲醛（POM）、全芳族聚酯（PET，PBT）、（PA）、聚四氟乙烯（FTFE）耐磨性較好，同時具有低摩擦系數，自等摩擦學性能，在涂料中應用較為常見。

第三類是有機-無機復合薄膜。目前大多數抗劃傷透明有機-無機薄膜材料都是基于聚合有機硅或別的無機多聚體等具有網狀結構的物質作為骨架 ，同時摻入有機組成以提高與有機基板的附著力，它綜合擁有上述兩類薄膜的優點，同時又抗劃傷、耐磨性強，是目前研究的重點。

三、當前研究的重點和發展方向

隨著技術的進步，研究的深入，復合材料的性能越來越強。下面就成膜材料、耐磨增強材料和添加劑、溶劑、薄膜制備與固化工藝等方面進行介紹

1.成膜材料

為獲得具有所需性能的薄膜材料，科研人員對薄膜中相互貫穿的有機-無機網狀結構方面作了深入研究。目前能形成無機高分子的長鏈的元素很多，主要有全硅主鏈、磷和氮主鏈、硅氧及硅碳主鏈、全鎵和全錫主鏈，硫磷氮和硫碳主鏈、含硼主鏈、以及含過渡金屬主鏈的無機高分子。硅樹脂出現對耐磨薄膜材料的發展起了巨大的作用。由于硅是地球上儲量最豐富的元素，又因為聚硅烷既可用作結構材料又可用作功能材料。其中主鏈全部是硅原子且具有有機側鏈的聚硅烷仍是透明耐磨薄膜的一個研究重點，研究主要集中在通過改變側鏈組成達到改性的目的，包括薄膜涂層的耐磨性能、結合性能和固化性能 。側鏈的選用跟薄膜材料的體系和基板有關，常用的側鏈有r-氨丙基 、乙烯基、r-甲基丙烯酰氧基等。為進一步改善無機多聚體的脆性，常引入MMA 、羥基丙烯酸酯 、雙酚A 等多種官能團可聚合單體，實現分子水平的雜化，提高薄膜材料的柔韌性及與基板的結合性能。目前透明塑料用薄膜材料的研究取得了一些成果，主要研究工作集中在對有機硅水解形成的無機骨架的控制，有機-無機的雜化研究的深化，側鏈各種功能性基團的引入等方面。

2.耐磨增強材料和添加劑

改進有機材料耐磨性最有效的辦法是在機材料中引入無機微粒子，常用的有SiO2， ZrO2，TiO2 等。其中SiO2價格便宜，工業上應用較為廣泛：二氧化硅的引入分為二類，一類是通過采用硅溶膠的方法引入，另一類是通過烷氧硅烷水解、縮聚形成二氧化硅微粒子的方法引入。而ZrO2，TiO2等在薄膜中的應用都是通過金屬有機醇鹽和無機鹽的水解縮聚形成無機微粒子的方法引入。由于薄膜的耐磨性與無機粒子的含量有關，因此無機增強體顆粒含量和尺寸匹配及無機增強體顆粒的引入方法仍是當前的研究重點。隨著生活水平和技術的提高，人們對薄膜提出了抗紫外線、自潔和抗靜電等多功能化的要求，而多能化主要通過摻入各種功能添加劑實現，因此多功能添加劑的研究也是一個重點方向。

3. 溶劑

人們往往不重視溶劑在薄膜制備中的作用，認為它是揮發組份，最后總是揮發掉而不留在薄膜中，對薄膜質量不會有很大影響。其實，各種溶劑的溶解力及揮發率等因素對于薄膜制備、與基板結合力、表面狀態、透明性等多方面件能都有極大影響。溶劑一般為混合溶劑，由真溶劑、助溶劑和稀釋劑三大部分組成。溶劑的選用一般是根據相似相溶原則，溶劑的組成配方應根據涂料粘度、溶劑揮發率及揮發平衡原則來考慮。隨著多種不同性能的成膜材料和增強材料的變換，溶劑也要相應地加以變化以達到生產良好耐磨透明涂層的目的。

4.薄膜制備與固化工藝

薄膜制備中基板的表面處理是一個重要的過程，原因在于高分子聚合材料具有較低的表面能，表面呈現惰性和疏水性，為達到牢固結合的悶的，一些涂層需要對基板進行預處理。常用的薄膜制備方法有三種：浸涂、旋涂和噴涂，三種方法各有其優缺點。噴涂一般用于工業化大面積透明薄膜的制作過程中。在透明塑料表面涂層上涂一層薄膜并不意味著耐磨涂層制備完畢，還有一個固化過程，由于采用溶膠-凝膠和化學共縮聚技術，涂層中含有大量的溶劑、水和羥基，另外基板由于是透明塑料，一般承受能力低于180～C，因此在干燥的過程中需采取特別的措施才能制備出致密的耐磨透明薄膜。研究發現，薄膜在氦氣中固化能有效提高薄膜與基板的附著力及耐磨性，樣品很容易地通過附著力和耐磨性測試，并發現薄膜厚度有20%的減少。人們為降低薄膜涂層固化溫度和縮短固化時間，在薄膜組成中添加二甲基胺乙酸鹽、乙醇胺乙酸鹽、苯甲酸四乙基銨等催化劑，可使薄膜涂層在75～150°C短時間按內固化。在制備有機-無機雜化材料過程中，光輻射固化和微波加熱固化也是常用的辦法。

四、結束語

透明耐磨薄膜改變了人們的生活，給人類帶來很大的便利。但是基礎工藝數據、原料品種、生產成本等距大規模工業性應用還有相當距離，耐磨透明薄膜多功能化的發展還有很長的路要走。

參考文獻

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