高分子化学的应用篇1
关键词：教学；有机化学；高分子教学
中图分类号：G642文献标识码：B文章编号：1002-7661（2013）34-001-01
高分子化学即研讨聚合反应原理以及聚合方式的学科体系，是有关高分子材料的专业性课程，其与有机化学紧密联系，形成统一的高分子教学课程，帮助学生在学习过程中积极探讨，增强其学科原理的讨论，在有效完善授课质量的同时，促进我国化学教学更好的发展前景。本文将就有机化学在高分子化学教学中的实践应用，进行深入分析，实现我国科学领域的不断创新发展。
一、自由基组合方式
在高分子化学课程中有提到关于自由基聚合的链接成长反应堆的内容，其自由基分子结构组合中会存在着两种情况，即头-尾相接和头-头相接，但其主要是以头-尾相接为主。教学中采用电子效应或者是位阻效应对此类组合进行解析其是不太容易被人接受的。虽然通过长期的学习，学生基本全面了解了详尽的有机化学知识，但就实践教学情况分析而言，经过一段时间的停滞学习，学生会对之前所接受的知识感觉困惑、迷糊，甚至有可能完全忘记之前所涉及到的化学内容，所以定期带领学生回顾理论知识的学习是很有必要的。对于这种教学方法其实质就是唤醒学生过往的学科知识，调动学生学习兴趣，将其从自己所了解的、熟悉的知识体系中过渡到新知识内容的学习中来，使新旧知识体系更好的联系起来，在学习中实现师生的互动交流，帮助学生加深学科记忆，从而更好的实现课堂教学效果。
立体效应即位阻效应，是单体中的双键两个端点中的一个连接两个相同类型的氢原子，对于另外一个端点则应有效连接一个氢原子和一个取代基，这样可以明显看出由两个氢原子构造而成的那一端口位阻较小，所以自由基会优先选择侵入这一端口，帮助其建立头-尾相连的自由基形式。同时对于电子效应而言，在有机化学课程汇总中所涉及的关于自由基稳定性的探讨顺序具体是叔碳自由基较仲碳自由基稳定性较强，而仲碳自由基较伯碳自由基稳定性较强。这一系列稳定性反应都是受超共轭效应所控制的。在特殊情况下，教学人员会发现当自由基上的有苯基上有π键的取代基时，会在一定程度上发生p-π共轭效应，帮助自由基实现更强的稳定性能。只有有效的加强自由基的稳定性，才能更好的促成自由基的形成，实现其从头到尾的连接方式。通过此类易于让学生接受的方式教学，可以有效提高学生学习效率，提高其科研质量。
二、缩聚的副反应
在化学教程中有关于缩聚和逐步聚合中有提到关于缩聚的副反应，其副反应的作用大体上涵盖了消除、环化、链交换反应以及化学降解等。详细论述可以得出：第一，消除反应。在消除反应试验中，聚合反应的有效开展是受官能团化学作用影响的，其分解头里作用能在一定程度上阻碍聚合效应，在这之间最具代表性的要属脱羧反应了。针对于这一部分化学知识的讲解可以采用开放式提问法进行课堂教学，帮助学生回忆有关有机羧酸脱羧的课程，运用灵活的提问方式，如何种情况，何种结构会产生自由基脱羧效应。第二，环化反应。环化反应阻碍聚合反应的产生，环化与开环是两个不同层面的逆反应，相对而言，五、六元环化合物质是比较而言是相对稳定的，容易形成自由基。化学教学中成环原因是有机化学学习中的重点内容，是高分子化学学习中学生应重点把握的。第三，链交换反应。在缩聚反应副反应中，链交换反应的发生会在一定程度上缩小聚合物质的分散程度，其一般作用与两个大体分子链间的副反应。比如pet和尼龙共同加热，可以帮助其实现链的交换过程，从而形成了衔接式的聚酯一聚酰胺物质。第四，化学降解。在高分子链接中，其化学降解效应可以降低聚合物质聚合程度。比如，在pet和尼龙化化合反应过程中，其具体化合物质成分中的pet即酯基或者是尼龙成分即酰胺基相对而言容易与水、羧酸等化合物质发生反应，其实质性的理解即在有机化学学习中所遇到的羧酸类进行化合反应后所产生的衍生物质，具体而言即水的分解反应、醇的分解反应、酸的分解反应以及胺的分解反应等。
在有机化学根本性理论知识体系中，其相关化学知识内容有效的反映在高分子化学体制中的各个方面。如果能在高分子化学日常教学过程中，循序善诱，帮助学生更好的回顾有机化学知识要点，通过就的所学知识体系的牢固掌握将其运用到新的化学知识的学习中，实现学生思维的开拓与创新，从而指导学生更好的学习科学知识。
参考文献：
[1]陈静.侯文华.高分子化学教学中有机化学知识的融通实践[J].大学化学，2013（3）.
高分子化学的应用篇2
关键词：高分子化学；教学研究；有机化学；融通应用
中图分类号：G642文献标识码：B文章编号：1002-7661（2013）33-002-01
有机化学（organicChemistry）是一个名词，由瑞典化学家贝采里乌斯（Berzelius）在1806年提出的。当时是与无机化学相对立而命名的。同时，又被称为碳化合物的化学，其主要是研究有机化合物的结构、性质以及制备的一门学科，是化学中十分重要的一个分支。其中，含碳化合物被称为有机化合物，这是由于原先的化学家们认为含碳物质一定要由生物（有机体）才能制造，然而，1828年德国化学家弗里德里希・维勒（Friedrichwhler），在实验室中第一次成功合成尿素（一种生物分子），从此以后，有机化学便脱离传统所定义的范围，扩大为含碳物质的化学。
一、高分子化学
高分子化学主要包括高分子化学、高分子物理和高分子工艺，它是高分子科学的三大领域之一。高分子化学主要就是研究高分子化合物合成、化学反应、物理化学、加工成型以及应用等方面的一门综合性学科。在内容上，高分子化学和有机化学以及物理化学有直接关系，所以，我们必须学好这门学科，这对学生掌握有机化学知识的理解十分有利，同时，又为以后的学习打下一个坚实的基础。从而，我们要注意将有机化学知识融入到高分子化学的学习中，提高学生的学习兴趣，进而对学生的创新思维进行培养，学会融会贯通。
二、有机化学分类
对于有机化学我们可以从两方面进行不同分类。
1、有机化合物的碳原子结合的基本结构不同
（1）链状化合物，主要是其化合物分子中的碳原子连接成链状，最开始是在脂肪中发现的，因此可成为脂碳环化合物。
（2）碳环化合物，主要是其化合物分子中含有碳原子组成的环状结构，所以称之碳环化合物，其可以分为脂环族化合物以及芳香族化合物两大类，前者是和脂肪族化合物相似的碳环化合物；后者是其分子中还有苯环、稠苯体系的化合物。
（3）杂环化合物，在这类化合物中除了碳原子以外，还有其他元素的原子，所以就叫做杂环化合物。
2、依据官能团分类
官能团就是决定某一类化合物性质的主要原子、原子团。含有相同官能团的化合物，其化合物的基本性质相同。如下图：
三、高分子有机化学的反应
1、聚合反应
由有机小分子（单体）经过聚合反应制成的就是高分子化合物。聚合反应主要分为两类：
（1）缩聚反应
经过缩聚反应产生的缩聚物，如涤纶，学名聚对苯二甲酸乙二醇酯，它主要是对苯二甲酸和乙二醇合成的。这些都是官能团单体之间多次缩合小分子而成的。
（2）加聚反应
经过加聚反应产生的聚合物，如苯乙烯合成聚苯乙烯等，都是由于烯类单体的双键加成聚合成的。
在有机化学中，我们要通过学习熟练地掌握聚合反应的性质、特点。聚合反应中的缩聚反应和加聚反应是不同性质的，他们的结构、性能也不尽相同。缩聚是为了平衡反应通过官能团（二个或以上）的单体的缩合反应，并去掉某些小分子而成，这种情况属于逐步聚合，要有大于98%的高的基团反应程度才能得到高分子化合物并伴有副反应。加聚是烯类单体通过双键断裂相互加成并且在引发剂、光照等的作用下的聚合反应，在反应中没有生成小分子，这种情况属于连锁聚合，万一发生的话可以很快形成高分子化合物。但必须加快反应的转化率，同时，所得聚合物多属于碳链聚合物。
2、电子效应与位阻效应
电子效应与位阻效应作为有机化学中的重要内容，是高分子化学中的一个非常重要的体现，它涉及到化合物的稳定性以及反应机理的选择等多个方面。如单体对聚合机理的选择性直接影响着分子结构中的电子效应。又因为电子效应中包含着共轭效应以及诱导效应，正因为共轭和诱导作用，可以进行阴、阳离子和自由基聚合。单体中取代基的位阻效应影响着聚合动力学的影响，取代基中的多种效应（共轭效应、极性效应以及位阻效应等）影响了聚合中单体、自由基的活性，但是影响程度并不一样。
3、合成与改性高分子化合物
作为高分子化学中的教学内容，高分子化合物的改性十分重要，它是以高分子材料的性能与引入功能制备新的聚合以及扩大应用范围为主要目的。通常有共聚化学改性以及聚合物化学改性等改性方法。它融入了很多相关的有机化学知识，使其在高分子化学教学中得到融通实践。
综上所述，将有机化学知识融入到高分子化学教学中，不仅使学生的学习兴趣提高了，更加有效的保证了教学效果。
参考文献：
高分子化学的应用篇3
关键词：高分子化学高分子物理生物功能材料教学探索
高分子化学和高分子物理是高分子科学相关专业的专业基础课。在专业课程设计中，一般两门课程独立设置，其中各占有48到72学时不等。我校的生物功能材料专业开设了高分子方面的课程，其中高分子化学与物理是该专业的专业基础课。根据该专业特点，生物功能材料涉及领域较广，从无机陶瓷材料到有机高分子材料都有涉及。该专业学生只需掌握有关高分子化学和高分子物理的基本理论知识和应用技能，因此我们开设了高分子化学与物理课程，所设学时为56学时，开设时间安排在二年级下学期，为三年级开设《高分子材料化学》等课程打下一定基础。该课程内容涉及高分子材料的合成与实施方法，高分子材料的结构、性能、成型加工及其应用，是一门多学科交叉、实用性很强的学科。根据该课程具有涵盖内容广，物理化学和有机化学知识运用较多等特点，这样有限的课时设置就给授课带来了一定困难，导致学生在理解和应用本课程知识方面具有一定难度。另外，我校该专业物理化学课程设置在二年级下学期和三年级上学期，其中物理化学反应动力学部分讲授时间较晚，这也给高分子化学与物理的授课带来了一定困难。那么如何在有限的学时内系统地讲授高分子学科基础知识，是本文需要重点探讨的问题。
1.选择教材，合理安排教学内容
受授课学时的限制，我们选用的教材是化学工业出版社出版的《高分子化学与物理基础》，由魏无际等主编。该教材系统地阐述高分子化学与物理的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法，教材内容全面，难度适中，比较适合生物功能材料专业的教学要求。针对课时较少的现状，我们对教学内容进行了合理安排。对于高分子化学部分，重点讲解高分子的基础概念、缩聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、阴离子聚合等内容，自由基共聚合、阳离子聚合、配位聚合等可较简单讲解，聚合物的化学反应章节主要由学生自学。这样既保证了学生能够掌握高分子化学的基本概念及反应，又没有因为课程过难给学生造成学习困难。对课程中的某些内容，例如聚合动力学的推导，在物理化学中化学动力学部分还没讲解的情况下，我们在教学中不要求学生记住所有推导和公式，仅提出聚合动力学基本知识，引导学生自己进行动力学推导。对于高分子物理部分，我们重点讲解高分子的结构、高分子的分子运动、力学状态及其转变，简单讲解高分子固体的基本力学性质、高分子溶液的基本性质章节，对高分子电学、热学和光学的基本性质章节主要由学生自学。这样课程的安排，重点讲解能够加强学生对高分子学科基本知识的掌握；简单讲解能够扩大学生的知识面、引导有科研需求的学生课下加强该部分内容的掌握；自学部分主要为了深化学生对高分子学科知识的理解。重点讲解、简单讲解与学生自学相结合的教学方法，突出了本课程重点、拓宽了学生知识面，克服了高分子学科教学中内容多、概念多、数学推导多等难于克服的难点。
2.理论联系实际，提高学生学习兴趣
高分子化合物广泛存在于日常生活中，如穿着用的化学纤维、自然界存在的棉、麻、丝绸等，食品行业中的蛋白质、淀粉、纤维素，建筑行业中用的涂料、各种高分子管材、胶黏剂、有机玻璃，行驶工具中应用的橡胶、工程塑料、增强纤维等。高分子科学在人们的日常衣、食、住、行中发挥着极其重要的作用，其是一门应用基础型的学科。高分子化学与物理的教学，单纯的讲解很难引起学生的学习兴趣，教学效果不显著。为提高学生学习兴趣，我们在讲解基本知识的同时，注重理论和实际相结合，列举了大量实例。例如讲解缩聚反应时，对涤纶、尼龙等一些重要的缩聚物的生产原理进行了重点讲解，对聚乳酸生物材料进行了系列概述，包括其生产方法、原理和应用等；自由基共聚合部分，讲到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（aBS树脂）、丁苯橡胶（SBR橡胶）等一些著名共聚物和常见聚烯烃产品及它们的制备原理、主要性能和用途。其中举例聚四氟乙烯（ptFe）用于流量泵、反应釜内衬和搅拌棒外面涂层，聚氯乙烯（pVC）用于各种集成吊顶和各种垃圾袋等。在高分子发展史中，讲授诺贝尔奖成果和获得者的发明典故，例如电高分子的发现、齐格勒-纳塔催化剂的发展，以增强课堂的趣味性；讲述了第二次世界大战期间高分子的发展典故。此外，让学生翻看塑料水杯的材质、衣服标签让学生认识各种标志上一些材质的名称，指出我们的水杯、服装由哪些合成高分子构成，并讨论目前常用的化学纤维名称和聚合原理；通过举例讲解方式，激发学生自主学习兴趣。
3.多媒体与板书教学方法相结合，提高教学质量
高分子化学与物理基础课程知识面广，其涵盖了高分子化学、高分子物理、高分子加工等方面内容。该课程教学信息量大、理论性强，学生理解相对比较困难。因此，我们在教学过程中注意多种教学形式相结合，提高教学质量。课堂主要采用多媒体教学方式，同时辅以板书讲解，取得了不错的教学效果。利用多媒体教学方法既能够将理论的知识直观体现出来，又能够将难于理解的教学内容形象地展示出来，这样可以使学生更容易理解所学内容。例如，在讲解配位聚合时，利用动画演示双金属活性中心机理和单金属活性中心机理中单体分子的插入过程与链增长过程；自由基聚合实施方法中，利用制作动画模拟悬浮聚合和乳液聚合过程中单体的分散过程，高分子物理中拉伸对高分子结晶形态的影响、动态黏弹性模型，等等。通过多媒体的运用，可以使抽象的教学内容具体化，有效提高学生学习的趣味性。多媒体课件也会存在一些缺陷，比如讲课节奏过快，学生难以吸收；教师过于关注幻灯片屏幕，减少了和学生的交流互动，等等。在实际教学过程中，还应注意和板书的有效结合，对重点知识内容采用板书的形式进行讲解，取得了不错的效果。
4.网络教学方法的运用
针对多媒体教学存在讲课节奏过快，学生难以吸收等缺陷和板书教学进度缓慢等特点，对重要章节，我们采取课堂与课下网络教学相配合的方法。网络教学在原来多媒体教学基础上，对教学过程和教学内容提供了全面支持。目前学校构建了一个比较完整的网上教学支撑环境，提供多媒体录播室进行教学视频的录制，最后把课件与录制视频统一上传到网络教学平台。网络教学有许多传统学习方法无可比拟的优点，例如学生学习自主性增强，真正发挥学习的主观能动性，学生学习在时间和空间上少了许多限制，学习的探究性更加深入。另外，网络背景下学生在获取不同的资源时可以进行比较，相互之间取长补短，知识面更广。随着现在网络技术的发展，学生可以在宿舍、教室和学校多媒体教室通过网络对课堂内容进行学习。网络教学方法的运用，大大弥补了课堂多媒体课件存在一些不足，大大提高了教学效率。
5.开展互动式教学，发挥学生的学习主动性
教学是教师和学生的共同行为，学生是课堂的主体，教师是学生学习知识的引导者。目前高校教学方式偏重以教师“教”为主，忽视了学生“学习”的主动性，学生始终处于“被动学习”地位。这样的“被动学习”，导致学生具有学习压力大、心理负担重等特点。针对这一现状，我们采取课堂互动的教学方式，包括师生提问、讨论和学生上讲台相结合的方式进行教学活动，取得了一定效果。比如在下课前教师先提出下一节课的预习内容，提出一些讨论问题，例如在讲述缩聚反应时，提出不同聚合时间获得聚合物分子量是否相同、什么样的单体能够发生缩聚反应、什么样的单体能够获得支化的高分子等问题。让学生通过查阅资料，自己寻找答案，并在下次课堂上让学生进行讨论，然后教师补充。这样既提高了学生的学习思考能力，又增强了学生的学习主动性，提高了学习兴趣。另外，我校为农业院校，虽然学习《高分子化学与物理课程基础》课程的学生是非农业专业，但是部分学生毕业后或许从事涉农相关服务业。考虑到此种情况，我们在授课内容安排上，对目前农业应用的高分子材料和高分子在农业方面的潜在应用进行了讨论，给他们提供了创造性思维。比如在讲自由基聚合章节时，我们就对强吸水树脂的制备现状和发展前景，主要针对其在农业生产中的应用进行了讲述，对高分子薄膜在农业中的应用及带来的“白色污染”与应对措施进行了讨论。通过这样的讨论，我们锻炼了学生分析思考问题的能力，这为学生工作与科学研究的创新思维形成打下了基础，提高了学生的学习积极性和学习兴趣，加深了对本课程的理解。
6.结语
通过对本校生物功能材料专业《高分子化学与物理基础》课程教学中的一些课程设计特点、面临的问题及目前采取的措施进行了总结。《高分子化学与物理基础》虽然是一门专业基础课，但其理论性强、概念抽象难懂，如何让学生在掌握该课程基本理论的同时，调动学生的学习积极性，培养学生的自主学习能力和创新意识，是教学工作中需要不断探索的问题。我们将在总结已有教学经验的基础上，继续对本课程教学方法的改善与创新进行探索，以提高该课程的教学质量。
参考文献：
[1]魏无际，俞强，崔益华.高分子化学与物理基础（第二版）.北京：化学工业出版社，2011.
[2]黄海霞.应用化学专业《高分子化学与物理》课程教学探索.广州化工，2013，41（12）.
高分子化学的应用篇4
关键词：高中化学解题守恒法运用
作为一门实用性比较强的学科，化学要求学生的逻辑思维和探究能力都非常高，所以想更好的培养学生的解题能力，就需要科学合理的使用守恒法，就比较复杂的化学知识进行分解，更好的提高运算的准确性，更加有效地培养学生的思维能力。通过使用守恒法，更好的提高学生在高中化学解题中游刃有余。
一、守恒法概述
化学解题中的关键形式守恒法，一般是对物质发生了反应之后，根据物质之间的内在守恒定律，对生成物和反应物的质量进行计算，更好的行之有效的将复杂的难题解决掉，让题目更加简单直观。解题的流程中，使用守恒法不需要对细节和过程进行考虑，要对反应物之间的关联进行了解，关注不同物质之间出现的化学反应的时候的变化形式，确定各个物理量之间的内在关系，需要进行关注的是，物质之间的联系要详细分析，从两方面进行考虑：1.写出多个化学反应关系式，找到其中的联系；2.解题过程中，将某种元素联系到其中，简化非常复杂的题目，让学生更加迅速的将思路缕清，将解题的正确率提高。
二、高中化学解题过程中守恒法的运用
（一）质量守恒法
化学反应式当中，原子之间的重新组合，就直接体现了化学反应的本质。化学反应中存在着多种多样的化学量守恒关系。其中，质量守恒主要是发生于物质发生反应前后，质量总和不变，同时，将溶液进行配制稀释，溶液质量也不会出现改变。在高中化学题目解答当中，使用质量守恒法，对有关的化学问题进行解决。
比如：氢氧化钾固体100g中，碳酸钾含量为7.2%，水的含量为2.8%。在100ml浓度为3mol/L的盐酸中放入2g的氢氧化钾固体，将浓度为1.5mol/L的40.6mL的氢氧化钾溶液中加入多出的盐酸，请问中和之后的溶液在进行加热蒸发之后得到的固体质量。
解答：整个化学问题解答的过程中，按照平时的解决方法，过程不简单，还比较容易出现失误，通过这个问题，我们可以更好的发现，最后蒸发获得的固体物是氯化钾，然而Cl元素来源于HCi，所以，利用质量守恒的方法来将HCi和KCi的质量计算出来。
（二）电子守恒法的应用分析
电子守恒法是发生化学反应前后，所有物质之间都会发生电子得失，整个过程中失去电子的数和得到电子数是一致的。往常这种电子守恒法经常使用在包含氧化还原反应的化学题目当中。
通过一道化学题来更好的表现化学题目解题中应用电子守恒法的分析：将Cu与mg的合金2.3g融入浓硝酸溶液中。假如该溶液发生氧化还原反应之后，产生的no2和n2o4分别为4000ml和300ml。现在需要向反应后的溶液中加入足量的naoH溶液，则再次发生化学反应后产生沉淀的质量是多少？
分析题目可以了解，发生氧化还原反应之后的溶液加入氢氧化钠之后，出现了沉淀物是Cu（oH）2和mg（oH）2。
按照电子守恒原理分析化学反应，可以了解到氢氧根离子是铜和镁离子的二倍总和。另外，上面化学反应当中，化学反应当中铜离子和镁离子所带正电荷质量之和同铜镁合金失去的电子物质的量一致。在整个化学反应发生过程中，发生转移的电子总物质量和no2和n2o4转移电子的物质的量相等，因此可以将oH-的无质量的量计算出来，同时加入足量的氢氧化钠溶液之后，产生的沉淀质量计算出来。和原来的算方式比较，应用电子守恒法非常明显的降低了学生的计算量，同时在一定程度上保证了化学问题的解题质量。
（三）元素守恒法的应用分析
元素守恒法主要是指，化学反应发生前后，所有物质中包含的元素只是在形式当中出现了一些变化，同时伴随着实际的元素种类不会发生变化。在实际的高中化学题目的解答中，我们可以根据元素守恒方法，仅仅分析化学反应中元素整个反应过程中的对应关系，结合化学守恒定律得到最终的计算结果。
使用守恒方法在解题过程中可以更好的将求解过程进行简化，能够让学生的解题思路更加清楚明了，学习的流程中，要不断的对题目中的有利条件进行寻找，培养学生的创新思维能力，只有思维活跃了，解题的效率才会提高。
参考文献：
[1]李明.守恒法在高中化学解题中的应用分析[J].中学生数理化（学习研究），2016，（06）.
高分子化学的应用篇5
关键词：自由基聚合;阴离子聚合;atRp
1引言
高分子的合成中，连锁聚合反应需要活性中心，活性中心可以是自由基、阳离子或阴离子，因此根据活性中心的不同连锁聚合反应可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴（负）离子聚合。
自由基型聚合反应是指在光、热、辐射或引发剂的作用下，单体分子被活化变为活性自由基，并以自由基型聚合机理进行的聚合反应。自由基聚合反应是合成高聚物的一种重要反应，许多塑料、合成橡胶和合成纤维都是通过这种反应合成。
离子聚合中，以阴离子为反应活性中心进行的反应称为阴离子型聚合反应。阴离子聚合是最早实现活性聚合的聚合物合成方法，在聚合物分子结构设计，新材料开发方面应用十分广泛。
2主题
2.1原子转移自由基聚合
在高分子材料领域中，精确控制分子的尺寸、拓扑结构、组成和功能性等，是发展新材料的前提。然而，由于工业生产中大多数聚合物都是在更为宽松的条件下通过缩聚、自由基聚合生产出来的，故所得产物的结构难以控制。因此，将活性聚合技术扩展到自由基聚合中是十分必要的。可控/活性自由基聚合（CRp）自产生以来得到人们的广泛关注，目前已开发出多种技术，如nmp（氮氧自由基调控聚合）、atRp（原子转移自由基聚合）和衰减转移体系等。
atRp使用过渡金属作为催化剂，采用过渡金属的氧化还原反应可使活性增长的高分子链与处于休眠的非活性高分子链之间形成动态平衡，从而有效降低了体系中活性种的浓度、抑制了链终止反应和不可逆链转移反应，进而实现了“活性”聚合。与其他可控活性聚合方法相比，atRp不需要很高的聚合温度，并且可适用单体的范围更广。在合成复杂结构聚合物（如嵌段、星型和接枝共聚物等）方面，atRp也是最有效的方法之一;此外，atRp在表面修饰方面也具有简单易行之特点，可将聚合物接枝至各种无机材料、有机材料和蛋白质材料的表面。
2.1.1atRp的动力化模型研究
为了能够更深入地了解和控制聚合过程，通过atRp动力学模型化并耦合不同操作方式下的反应器模型已成为必然，它可以更精确地控制大分子链结构，如分子量及其分布、共聚组成及组成分布，同时还能优化聚合条件。
在聚合反应工程领域，一个完善数学模型的建立对于传统的实验和经验是有力的补充。而建立在第一性原理以及实验验证的基础之上的可靠模型，可以作为实际操作的替代品，用于一些实验费用高，操作不方便或者不安全的研究中。
2.1.2atRp法制备功能高分子材料
在纳米无机粒子中，Sio2作为一种优良的结构和功能材料，具有高表面活性、高比表面积、低比重、耐高温、耐腐蚀以及无毒无污染等性能，在陶瓷、塑料、橡胶、涂料和催化剂等许多领域有着广泛的应用。唐龙祥等采用atRp法在纳米二氧化硅（Sio2）粒子表面接枝聚苯乙烯（pS），并以此对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）进行改性。结果证明具有核壳结构的纳米Sio2-g-pS复合粒子在SBS中具有良好的分散性，使SBS的力学性能、热稳定性及高温玻璃化转变温度提高。
磁性高分子微球因兼具无机磁性材料的磁响应性和有机高分子材料的表面功能性，自上世纪七十年代以来，在细胞分离、固定化酶、核酸检测、靶向药物、核磁成像等领域的研究应用越来越多。郭卫强等在制备磁性微球的过程中引入了atRp反应，直接在磁性粒子内核上枝节上对氯甲基苯甲酸，以此为引发剂，引发苯乙烯的atRp反应，然后以此大分子微球引发丙烯酸的atRp反应，得到功能化的高分子磁性微球。
北京化工大学的杨鑫超等对天然多糖进行化学修饰，制备具有atRp引发位点的多糖引发剂，然后通过原子转移自由基聚合，制备以天然多糖为骨架，以不同链长的阳离子聚合物为侧链的阳离子非病毒基因载体，在基因治疗中具有良好的应用前景。
2.2阴离子聚合发展
近二十多年阴负离子聚合在新引发剂体系、新单体开发以及聚合理论方面均取得了进展，出现了配伍负离子聚合Lap、阻滞负离子聚合Rap等概念。实现了对聚合物结构、聚合动力学的进一步控制。在工业方面，阴离子聚合生产规模和产品应用范围扩大，同时也开发出多种新产品，如集成橡胶、负离子合成的高抗冲聚苯乙烯等。国内的负离子产品开发十分迅速，在加氢型负离子聚合产品方面还取得了突破性发展。
2.2.1.负离子聚合制备弹性体
负离子活性聚合发现于上世纪五十年代，几年后便有工业产品面世。首先是苯乙烯类热塑性弹性体SBS、SiS，紧接着合成出共轭二烯烃均聚
橡胶BR以及共轭二烯烃与苯乙烯的共聚橡胶S-SBR，此后还出现了高韧性聚苯乙烯树脂。溶聚丁苯是负离子聚合的另一重要产品，主要优点表现在能方便地设计分子结构。另外，还可以通过偶联制备加工性能好的星型聚合物，也可对活性末端进行改性制备端基极性化产品。
2.2.2.负离子聚合设计合成新材料
负离子聚合能够对聚合物分子结构进行设计和精确控制，其产品正在被广泛使用且还存在潜在的领域。刘国军等采用负离子聚合方法设计合成了不同结构的双亲聚合物，然后进行自组装、光交联制备了星形高分子胶束、平头状高分子胶束、高分子刷、高分子纳米纤维、可调纳米孔道的高分子薄膜。双亲性聚合物的自组装可以和多种学科与行业结合，如药物缓释体系等。北京化工大学采用负离子活性分散聚合制备核壳高分子聚集体。这种聚合物聚集体的壳层可以通过硫化交联，所得材料为自增强弹性体。我们将其称为弹性基体与补强材料“一体化橡胶”。从国内外发表文章可以看出，负离子聚合已经成为制备新材料的强有力的工具。
2.2.3.小结
高分子化学的应用篇6
【关键词】高分子化学；教学改革；思考与对策
《高分子化学》是一门化学类重要专业基础课，是高分子学科的入门课程，它以无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四大化学为基础，同时也为后继的专业课程打下必要的理论基础。它不同于其它化学类专业课程偏重于理论本身，该课程理论与实践并重。该课程主要解决的是聚合物的结构、合成原理及其化学反应等问题．并且高分子化学研究过程中，不仅涉及到化学问题，很多理论都与物理有关，因此又是一门综合性的课程。本课程学习的主要目的是，打好学生“高分子大厦”的基座，使学生在从事高分子相关领域的科学研究、教学和其他技术工作中能够运用高分子的基础知识，进一步提高分析问题和解决问题的能力。针对《高分子化学》课程教学中存在的相关问题，笔者认为应该在以下五个方面进行改革，以提高教学的效果。
1重视课程内容发展
目前高分子化学课程多采用浙江大学潘祖仁教授编写的《高分子化学》(第五版)。该教材荣获部级优秀教材，部级精品课程建设教材和“十二五”普通高等教育本科国家规划教材等多项荣誉称号，因此被许多学校理工科相关专业广泛使用。但是随着近80年来高分子化学研究内容和合成技术的飞速发展，尤其是新的聚合反应及聚合方法不断涌现。这需要任课教师在讲解高分子化学课程中，要能与时俱进，以有所为和有所不为的原则，认真研究教材，依据教学大纲，不断充实和调整教学内容，即要注重对高分子基本理论知识的重组和精炼，又要重视高分子化学最新研究进展，从而做到重点突出，主次分明，以达到有针对性和侧重点的讲解的目的。在教学中要对研究得比较成熟的内容进行着重讲授，如高分子的基本概念、逐步聚合反应、自由基聚合、自由基共聚合以及聚合方法，而对于离子聚合、配位聚合和开环聚合。同时，在教学内容中适当的补充介绍一些高分子领域前沿科学技术以及重要发展方向，如非线性聚合物、高分子自组装、聚合物基纳米复合材料、活性聚合方法（如atRp和RaFt）等，开阔学生的视野，培养学生对高分子化学学习的热情。
2多媒体教学和板书相结合
新的教学手段的引入和实施不仅大大提高了课堂信息，而且提高了学生对高分子化学的感性认识。在应用多媒体的过程中，我们需要特别注重多媒体使用的教学效果，因此在课件的设计、质量和教学方式上进行改革。在课件的制作上，主要以启发学生思考、激发学生的探索学习兴趣并形成课堂共鸣。此外，也要注重促使学生发挥思维想象能力。考虑到这些方面，就可以实现对高分子化学的教学重点和教学难点的突破，让学生通过多媒体这个手段实现从感性认识到理性感悟的认知飞跃，并大大提高课堂教学的教学效果。因此在多媒体教学过程中，我们要有针对性地选择多媒体的教学内容。如一些与高分子化学相关的典型事件、重要的科学发现以及科学家为这些发明创造付出的艰辛劳动等背景资料。采用多媒体的教学形式，不仅可以增加信息量，节省授课时间，提高教学效率，而且可以激发学生的学习兴趣，丰富讲课内容。但是对一些重要的概念和机理的内容，如重要的定义和反应方程式，就需要结合传统的板书教学形式进行书写推导。通过讲解与板书推导，使学生能够清晰地了解一些难以理解的难点和重点。采用传统的板书教学形式进行讲解，可以根据学生的反映及时调整讲课的节奏，推导过程可以更好的引导学生跟随教师思考，从而更有效的激发学生对知识追求和探索的兴趣。
3加强师生互动教学
课堂教学是教学的关键性环节，如何启发学生积极思考，调动其学习积极性一直是提高教学效果的重要问题。要将课堂教学搞活，首先要求教师的思想要活，在处理及讲授教学内容时要有辨证的思想，力戒片面与绝对性。高分子聚合反应一般都比较复杂，要受许多条件制约。教材主要讲的都是高分子发展史上典型的、代表性的产品，但是这不足以加深学生印象。因此，就需要在教学中经常结合日常生活中用到的高分子材料加以讲解，以开拓学生的思路。教学是教师和学生的双边共同活动，如果课堂上只是一个单向阀，缺少师生的交流，一般是收获不到好效果的。总的说来，教师是课堂教学的导演，也是演员之一。在教学中，采用讲授、提问、讨论相结合的互动式教学方法效果会较好。通过这些方法，既可以加深学生对课程的理解，又培养了他们的观察力、注意力、记忆力和解决问题的能力等。
4拓展实践教学和创新
高分子化学是一门实践性很强的课程，加强生产现场实验环节等补充教学环节，对学生的培养至关重要。在教学中注重理论与实践相结合，使学生能够加深对所学知识的认识，了解高分子化学领域的飞速发展和高分子材料在汽车、电子电器、航空航天等领域中的应用及高分子材料的制备原理、制备方法等。通过演示和创新实验，使学生在进一步加深对理论知识理解的基础上，培养其动手能力、观察能力、分析问题和解决问题能力、求异意识和创新能力等方面得到锻炼，综合素质得以提高。通过在企业实践中了解到高抗冲聚苯乙烯的制备、应用等，可以加深学生对高分子化学相关知识点的理解。
5引入双语教学与精品课程的建设计划
本科生教育国际化是我们同济大学重点建设的工程之一，而双语教学是目前本科生直接接触国际先进科学技术和教育思想所采取的一项重要举措。目前，我们高分子方向的同学经常有机会聆听国外著名高分子科学家来校所讲的课程和做的学术报告，在高分子化学课程教学中引入双语教学，显然是非常有利于学生水平的提升的。此外，高分子化学作为重要的基础课程、平台课程，完全有必要作为精品课程来进行建设。引入双语教学，尽量采用国外原版教材，或对原版教材进行编著，制作英文教案、建设高分子化学网站，这些都是高分子化学课程进行深入的教学改革，力图提升课程教学质量和效果的重要举措。总之，高分子化学课程的教学质量与效果的提升，是对高分子方向本科生培养水平提高的重要要求。在高分子化学课程教学上，任课老师自身要重视起来，同时要激发本科生对高分子化学课程的学习积极性。在教学内容拓展、教学手段丰富化、教学方法等方面不断探索与研究，努力将高分子化学课程的教学工作做得更加扎实高效。
参考文献：
[1]贾红兵,朱绪飞,宋晔.浅谈高分子化学课程的教学改革[J].山西广播电视大学学报,2005(12).
[2]王明.《高分子化学》课程设计与教学改革探索[J].西南师范大学学报(自然科学版),2013(07).
高分子化学的应用篇7
根据历年《台湾科技年鉴》、《“国科会”年报》、《中研院化学研究所年报》等资料介绍，在理论化学与先进分析方法领域，台湾科学家以往取得的成果包括：以理论计算探讨取代基对环糊精结构的影响；解析单分子层在表面结构重排现象，及混合单分子层在表面重排的相分离现象；利用“质子化诱导的分子内电荷转移”的概念来设计可远端调控的氢键系统，并研究如何设计共轭架桥结构，以增强调控能力；探讨氟取代对氟化并五苯分子半导体特性的影响；利用磷桥及硫桥异核双金属错合物研究异核金属键的化学性质；以六氮巨环配基合成新的三核铜混价含氧错化物；模拟嗜甲烷菌甲烷单氧化酶的反应中心，进行三价铜错合物的合成与光谱鉴定分析以及与受质反应机制之研究；用水热法合成无机固态化合物；研究金属错合物在二氧化碳固定化学上之作用；利用Suzuki耦合反应，成功地耦合带有氰基或不带氰基的苯硼酸与带有氰基或不带氰基之溴化或碘化苯来制备多种含氰基与不含氰基的三联苯；发展能有效用于合成α-芳香基及α-烯基-n，n-二甲基乙酰胺的耦合反应；设计具有功能性的有机分子，配合动力学的测量，探讨其内部的电子及能量转移的机制，以了解分子内予体与受体轨域间的交互作用，另一方面开发电子转移和能量转移反应的基础速率的理论预测方法；研发三维离子速度成像技术，并结合与交叉分子束实验技术，探测两个反应产物彼此的关联性；发现手性分子并不是等分布性，而是随着马达的移动及转动的动态所产生的力场而有所改变，达到辨识、分离手性分子的结果；成功发展出三维离子速度成像技术，其灵敏度与解析度在全世界首屈一指，并发现了“反应动态共振”的成因与性质等。
2006年，台湾中研院化学所的研究人员发明一种新质谱游离技术――电喷洒辅助激光脱附游离法，即将适合游离大分子的电喷洒游离法与基质辅助激光脱附游离法的游离源结合起来，可在常温和常压下操作，而且不需将样品和基质混合处理，即可速探测到样品中所含的各种化学物品的质谱信号，因此可适用于极微量的气体、液体和固体样品的快速分析，一举突破了上述两种方法在样品检测上的限制。
该所纳米生医研究团队2007年成功结合磁性纳米材料及基质辅助激光吸收脱附质谱仪的优势，发展功能化磁性纳米粒子探针亲和力质谱分析平台，将此分析平台应用于微量小分子药物的高通量检测，可快速纯化小分子化合物，如农药、违禁食品添加剂及，并利用基质辅助激光吸收脱附质谱仪进行精确分子量鉴定。
2009年，台湾中研院化学所的首次由实验结果观察到激发态在共轭高分子（或称导电高分子）的共轭系统中是二维的现象。此项结果乃结合异三并苯的对邻位键结与二维梯状平面结构达成，前者使得激子可以有效从对位共轭链进入到邻位共轭链，后者则使得整个共轭骨架保持共平面，而不会因结构扭曲而使激子定域化，其具体结构为一系列含不同苯环数目的星状结构的梯状苯聚合物，结果显示激子可扩及每一个苯环，且此线性也可与链形梯状聚对苯的性关系重叠，并进一步利用荧光方向性的测量来确立其分子属单一发光团。
该所研究团队在2011年研发气哨音波感测泛用型技术，对于微量分析物进行检测时，利用气相层析分离设备内的哨型器，待测气体流经装置时，空气柱会发生振动而形成驻波产生声音，由高灵敏度麦克风并经傅立叶转换后根据分析物相对于声音信号出现的时间与频率的变化量，便可同步观测单一谱峰，可用来确认分析物的成分与含量。对于检验或监测，仅需读取频率的改变量，不需要校正曲线的辅助，即可直接估算分析物浓度。此项装置为学术界及产业界提供新的气体快速检测及定量分析方法，对现行热导探测器、火焰离子化探测器、半导体感应器及质谱仪等各类仪器不足之处进行补强。
先进材料化学
在先进材料化学领域，台湾科学家以往取得的成果包括：开发多种高效率有机发光分子，包括多种四苯硅烷或四苯甲烷分子玻璃材料及二吡咯吡啶骨架的蓝光、绿光材料及含铱金属的红光材料；利用开发的蓝光材料搭配红光材料，制成高亮度的电激发光材料及白光元件；以三芳香基胺顺丁烯亚酰胺所制备的非掺入型发红光有机发光二极管，能够发出有效率的红光；开发有高荧光量子产率的共轭三吡啶衍生物及其金属错合物发光材料；开发出具有荧光特性的长方形及笼状超分子化合物；开发得到自发性组合环形的三次非线性光学化合物、高分子型二次非线性光学化合物；合成供双光子吸收或双光子荧光的三次非线性光学材料；制备新颖特殊的有机金属化学气相蒸镀陶瓷薄膜材料；合成含甲硫醇功能基且具有17个苯环及16个碳-碳双键的纳米级有机分子；发现含有呋喃的多苯化合物是有效的空穴传递材料，及利用芴（fluorine）分子及星形化合物，创造一个形态稳定（高tg）的空穴传导材料；研究碳纳米管的生长机制，可将碳管选区生长在各种材料表面，并达到高密度、低温成长、垂直排列等功效；开发场发射显示器；利用推拉电子基取代的制作出高效率与亮度的非掺入型红色有机发光二极管；合成各种形状、不同大小的金、银纳米量子点，研发出一种可以在硅、蓝宝石、氮化镓、磷化镓、铝、铜、玻璃等材料上制造纳米针尖的技术，并证明其在催化、场发射、抗光反射、表面共振光学上有特殊的功效；利用一氧化碳和镉制成自组装一维超分子材料，并观察到新的光学及结构现象。
2008年，台湾中研院化学所陈锦地等人通过成功的精心的分子设计，开发出一系列咔唑-共轭-双三甲基苯硼烷双极性荧光物质，制作高效率非掺入型蓝色有机发光二极管，突破目前双极性的蓝色发光物质所面临到的难题。电激发光的效率很高，最大外部量子效率达到6.9%。该研究团队正进一步探讨研究利用此处的分子设计，用在白光有机发光二极体固态照明上。
近年来，台湾大学彭旭明领导的实验室专注于分子电子学的研究，2009年采用扫描式隧道显微镜测量金属串分子（以4个多吡啶胺与金属离子错合，并在分子的两端各有轴向配基，具有良好电子传导性质，可作为分子导线）的导电性，得到电流与探针移动距离的关系，计算出镍、钴以及铬核金属串分子的键序，即金属核之间的键结程度；以导电原子力显微镜观察，发现铬核金属分子的导电能力有着强弱变化，分别代表开与关两种性质，显示其具备分子开关的特性。
台湾中研院化学所团队利用适当的有机自组装分子层修饰金的表面，成功地改变五环素（pentacene）分子与表面作用力，提高五环素分子层的结晶性，得到高效能场效应晶体管元件，再将金纳米粒子安置于其中，藉由纳米粒子用来当作储存电荷的浮置阀，使晶体管元件同时具有记忆性质，因而成为具有记忆功能的三端点存储元件。根据这一结果，该研究团队正在进一步使用其他金属纳米粒子或有机纳米颗粒，制作出更多性能可以调控的有机场场效应晶体管/存储器元件。
二硫化钼是继石墨烯之后备受关注的层状材料之一。台湾科学家2012年首先利用化学气相沉积法研发出制备大尺寸高品质二硫化钼均匀薄层的方法，为二硫化钼及相关的无机二维材料电子学研究及应用奠定了材料基础。此外，利用离子凝胶作为介电层，⒍硫化钼制作为软性晶体管，发现二硫化钼薄层并不像一般无机材料容易碎裂，反而具有惊人的高度柔软性，使其有机会取代共轭高分子，成为软性电子的主动材料。
环境化学与能源化学
在环境化学与能源化学领域，开发新型催化剂是保护环境、治理污染和发展绿色能源必不可缺的内容。台湾科学家以往取得的成果包括：利用X光光电子能谱、傅立叶转换红外光谱及程温脱附研究小分子在催化剂表面的吸附与反应，检测其反应活性并推导反应机理；研发出可大量产生高纯度甲烷单氧化酶的发酵法，除光谱分析及生化方法鉴定外，并针对此酶活性，测定基质氢与碳的同位素效应，归纳出催化中心的反应型态；研究钯催化聚烯反应，证明中性的钯-醛酰配位错合物具催化聚合烯类化合物的效果，其活性与配位基的电子组态、立体障碍有关；制备出在甲苯的对位上带有甲氧基的钯环催化剂衍生物，促使芳香烃卤化物进行同耦合反应；用二氧化钛涂布中孔洞材料的表面，制备多孔洞二氧化钛材料以研究其作为异相催化剂载体的性质，发现不错的活性；以氘丁烷测量其同位素效应，并测量其疏水性中心反应空间的大小，显示甲烷的催化需要一定的疏水作用及适当的位向方可进行，另外以密度方程式的方法计算反应的发生路径，甲烷的活化以三个铜原子协调一致的作用方式最为有利；发现纳米级催化系统常可提供其他尺度材料截然不同的催化活性，带来崭新的应用；开发纳米尺度的硅倍半氧多聚体复合材料，并探索硝化、聚合等催化反应效率，重点研究以多孔性材料为载体的金属催化剂以及纳米级二氧化钛催化剂等。
结构内部具有纳米大小孔洞的介孔物质可以作为分子筛，用作催化反应或用来储存氢气与二氧化碳，以及应用于新型无镧荧光粉材料。新竹清华大学的研究人员在2010年突破前人的瓶颈，利用不同长度直碳链的单胺作为聚集式模板，掌控纳米孔洞大小，导引出由3种相同构建单元组装而成的无机纳米孔洞骨架，进而达到系统性合成，成功开发出理性合成无机骨架的方法，设计出一系列新颖的晶型纳米孔洞结构，不仅第一次超越了自然界36R的纳米孔，更重要的是孔径超越以往晶型孔洞物质2纳米的上限，使科学家第一次认知到结晶性介孔无机物质是存在的。
台湾中研院化学所研究团队致力于选择性材料的开发，即在纳米空间中将功能基或客体嫁接或沉积在特定位置上，藉以形成多功能纳米复合材料，并在纳米生物医学、绿色催化以及气体吸附与传感测量应用中展现出优越与特殊的性质与表现。
另外，台湾科技人员还通过实验证实，碳纳米管在锂电池的应用上比石墨电极的效率高，利用碳纳米管发射脉冲电子束，其电子束强度较其他材料高出千倍以上；
目前已知的化学反应无法解释臭氧洞的形成。为此，台湾科学家决定跳脱传统光谱学的思维，2009年提出创新的解决方案，结合分子束、激光与质谱等技术，精密地测量过氧化氯分子在代表性波长下的光分解速率，以明确的证据平息全球科学界对于臭氧层被破坏方式的重大争议。该团队精确测量了过氧化氯分子光分解产物的产率，并清楚确立了其光分解动态。这些结果不但增进人类的基础知识，也为大气化学家提供了精确的参考数据，对于臭氧层中发生的化学反应能依此做更深入的研究。
染料敏化太阳能电池相较于传统硅基太阳电池，具有色彩多样化、元件效能不随温度增加而降低、可制作半透明、可挠曲元件和弱光下即可发电等优点，因此极具商业化价值，但钌系错合物染料的最佳光电转换效率在过去二十几年中一直无法突破12%。有鉴于此，台湾中研院化学所林建村等人2011年针对各类的紫质染料来进行测试，发现其中以YD2-o-C8元件性能最为优异，由此制成的高效能染敏型太阳能电池，在模拟太阳光一半强度照射下，其光电转换效率可达13.1%的世界纪录，这是以钌金属作为光敏染料的DSSC元件自2005年达到11%以来至今最大突破。
生物及医药化学
在生物及医药化学，台湾科学家以往取得的成果包括：将固相萃取及微透析膜分别整合在电泳芯片上，增加浓缩、即时取样等分析功能，应用于连接聚合链锁反应产物的临床分析及蛋白质分析；发展醣类金纳米粒子，应用到细菌的检测及分析标定；尝试用纳米粒子在老鼠身上产生新抗体；发展出不同颜色的功能化Ⅱ-Ⅵ族半导体粒子，再将其与生物检测上使用的抗体或Dna结合，用于细胞器标定和Dna序列鉴定，提供一种快速且精准的生物检测技术；由核磁共振频谱及圆二色偏光光谱分析，得到牛痘病毒蛋白质分子模型，可推断造成此病毒蛋白质分子集结原因及负责的氨基酸；开发新合成方法，制备一系列与细胞表面醣体硫酸乙酰肝素有关的寡醣，找出结合最强的寡醣，作为复合体结构分析及电脑分子模拟设计抑制物；完成核酸突状结构的探测及其反应机制的推导；利用光谱法定出艾滋病毒过膜蛋白核心结构形成的氨基酸残基，并发展出引发多株抗体的抗原；研究感冒病毒与胞膜作用对pH的变异性；发现回纹式核酸三螺旋在水溶液中有前所未有的新结构，其功用可能有助于核酸链在染色体紧密排列，证明核酸在水溶液中是一种机动平衡；完成人类抗体蛋白质工程研究，以大肠菌培养法大量生抗体并使之活化；研发具有抗肿瘤潜力的药物胞核-单磷酸n-乙酰神经胺糖酸直链状类似物；证明以醣类分子包裹的金纳米粒子为良好的多重价载体；开发新方法用于合成海藻醣脂醇；以肽形成淀粉状蛋白纤维的现象为研究对象，了解其纤维化的过程藉由动力学的控制效应；率先报导一锅化保护-醣链结反应，有效合成α12链结的双醣体；利用光不稳定化合物，合成一系列包覆后的肽，根据其包覆前及包覆后的光谱资料，建立其确实的结构信息；成功合成出半乳醣脂质及其衍生物，并发现其免疫调节活性；成功开发出以三氟甲磺酸铜盐催化六碳醣与醋酸酐的无溶剂且高产率的全乙酰化反应；成功开发出以自然界存量最多的D式葡萄糖为起始物，合成多种具潜在生物活性的L式六碳醣衍生物的合成途径等。
2006年，台湾中研院化学所研究人员利用金属纳米材料进行蛋白质、Dna与重金属离子的探测，并进行纳米药物的开发以调控凝血作用。所开发的高感度纳米光学传感器可用于乳癌标志物的定测量试，也可进行单一碱基对基因突变的检测。另外开发的分子适合体纳米药物除具有快速和极佳调控凝血效果外，其高稳定性和低副作用适合于抗凝血药剂应用，不仅可提高与凝血酶结合能力，也可调控凝血时间。
近几年，该研究团队还将纳米薄膜应用在光学、电化学与质谱探测器，通过制备金属纳米粒子、微纳米粒子、纳米团簇，并进行小分子、Dna、蛋白质和酶等功能化修饰与薄膜化，所形成的功能性复合纳米薄膜可应用于汞、铅、铜等重金属、肿瘤蛋白、酶、Dna和癌细胞探测器的_发与控制药物释放。相关纳米薄膜材料也可应用于表面辅助激光脱附游离化质谱仪，用以探测环境污染物，如重金属铅离子、大肠杆菌等。
荧光共振能量转移方法因可以测量纳米尺度的生物分子构型改变，因此近年来成为了解各种生物现象中分子层面的动态变化的一大利器。在利用荧光共振能量转移方法于观察蛋白质时，研究人员需将欲研究的蛋白作多色的荧光定点标定。然而，此步骤常异常繁琐困难。2009年，中研院生化所杨维元等人开发出运用天然的酵素intein来大幅简化蛋白多色荧光定点标定之步骤，使荧光共振能量转移方法在蛋白质研究能更简易地被运用。
传统药物动力学的区室分析方法是将生物体组织分为一至多个区室，每一个区室内部的特定物质均视为均匀分布，探讨生物体内不同区室里，特定物质动态吸收、分布、代谢和排泄的定量变化趋势，并藉以达成其药物试验的剂量设计、解释造成药效的研究。然而，对于特定区室的物质动态变化而言，常常会因缺乏适当的实验数据而无法进行。为克服此难题，台湾研究人员在2010年陆续成功开发出多种可用以进行细胞外液区室内各种原生性（如脑内金属）及外源性物质（如金属离子、纳米粒子）动态浓度变化趋势监测的活体动物体内自动化连线分析技术。
大蛋白质复合体往往有容易裂解的问题，因此提高了用X光结晶学作为解析结构方法的困难度。为了了解相位显微镜在提高衬度（即图像的信号噪音比）后所带来的具体影响，中研院化学所研究人员定量比较了相位片电子显微镜和传统电子显微镜在单粒子重建程序中每一步的效能，结果发现相位片电子显微镜能够帮助分离相似构形的蛋白质图像；而对于分子量介于10万和50万道尔顿的蛋白质，重建三维结构所需的图像数目大约减为传统电子显微镜所需图像数目的1%至10%，因此许多不易获得的蛋白质也有机会纳入结构解析的行列。
2011年，台湾中研院生化所吴世雄领导的研究团队历经4年时间，自台湾出产的释迦及番荔枝科植物的种子中纯化出8种不同呋喃键结型态的番荔枝科乙酰生合成物，藉由核磁共振光谱与恒温滴定测焓仪，证实乙酰生合成物与钙离子螯合，结合成不同形式的钙离子类冠状醚错合物。在生物细胞的实验中，他们进一步证实乙酰生合成物――钙错合物能协助钙离子穿透细胞膜，增加细胞体内的钙离子浓度，扰乱细胞体内钙离子的均一性，进而引起粒线体的去极化，启动细胞死亡，而提供此类天然产物之所以具有强烈的细胞毒杀能力的原因。此研究成果结合化学及生物学的实验方法，厘清乙酰生合成物对细胞内离子均一性的影响，为活性天然物应用于新药开发上提供更直接、可能的作用机制。
肌萎缩性脊髓侧索硬化症（也称运动神经元病或“渐冻人病”）是常见的神经退化性疾病之一。藉由分析tDp-43C端片段的基因序列，可进一步了解其在该病患中所扮演的作用。2012年，中研院化学所研究人员利用生物信息软件ponDR，对tDp-43蛋白的序列进行结构分析，结果显示约80%的C端序列天生没有结构。为了更详尽了解C端片段的特征和物理性质，该团队分别合成4条胜肽片段（D1-D4），结果显示只有D1呈现出纤维的结构，宽度约11纳米且有互相缠绕的现象，同时发现该病患者中可以找到由tDp-43所形成纤维结构的聚集物，因此推测D1具有促进纤维结构形成的能力，帮助了解此疾病所产生的聚集体结构上的特性，有助于找到治疗该疾病的方法。
p53诱导癌细胞凋亡的抗药性是医学界上一直悬而未解的难题。2012年，台湾中研院化学所李文山及王朝谚所等人成功地发展出新型的含钯、金及银金属抗癌剂。此类金属抗癌剂不仅稳定存在似生理状态的缓冲溶液中达3天，且有效的抑制乳癌及脑瘤细胞的生长，尤其对脑瘤细胞具较好的毒杀疗效，并避开p53诱导癌细胞凋亡的抗药性。更进一步的研究发现，这类金属抗癌剂可导致p53-诱发的细胞凋亡（p53蛋白、磷酸化蛋白及bak表现增加）而p21蛋白表现减少。此发现可应用于解决p53诱导癌细胞凋亡的抗药性问题，是治疗脑瘤的一个重要突破。
高分子化学的应用篇8
中图分类号：G643文献标识码：B文章编号：1002-7661（2015）22-003-01
《涂料工艺学》课程是本校材料化学专业的必修专业课，是研究涂料制造原理和涂装技术的学科，对学生今后从事相关科研和工业生产具有重要的意义[1]。《涂料工艺学》方面教材较多，各具特色。我们选择的是鲁钢老师主编，化学工业出版社出版的《涂料化学与涂装技术基础》[2]作为教材。该教材将涂料化学与涂装技术有机结合，深入浅出的阐述了涂料的基础知识，注重理论与实践相结合，使初学者能很容易掌握涂料基本组分的特点及涂装技术和设备。
从本专业课程系统看，《涂料工艺学》和《高分子化学》紧密相关，可以说后者是前者学习的基础。《涂料工艺学》中涉及到主要成膜物质都是高分子物质，在讲解相关主要成膜物质合成及其结构特点时，将《高分子化学》有关合成知识与《涂料工艺学》结合起来，有助于学生对新学知识的理解与应用，同时可使教学方式从“填鸭式”变成“启发式”教育，使学生积极主动的学习，培养学生的学习能力。在此，作者根据自己的心得，从有效利用《高分子化学》知识来帮助解释《涂料工艺学》有关概念的角度出发，具体探讨几点《涂料工艺学》教学中的体会。
一、酚醛树脂的合成
在《涂料化学与涂装技术基础》教材中2.2.2节中讲到酚醛树脂的合成及其结构特点。关于酚醛树脂的合成原理及合成过程，教材中对此做了说明，但不太详细。例如酚醛树脂的合成用酸催化且酚过量，为什么形成的是线形缩聚物？用碱催化且且醛过量时，为什么得到的是体型缩聚物？这一点《涂料化学与涂装技术基础》教材中没有提及，很多学生表示对这个问题不了解。这个问题可以用高分子化学的相关知识进行解释。高分子化学中体型缩聚这部分提到当有3或3以上官能度单体参与聚合，则将有可能成为体型缩聚。合成酚醛树脂属于2-3官能度体系，苯酚的官能度为3，甲醛的官能度为2，因此本体系有可能形成交联聚合物。当体系中苯酚过量时，反应生成的羟甲基会和甲醛发生反应，而不是羟甲基之间发生反应，因此不能形成体型聚合物。当体系中甲醛过量时，反应生成的羟甲基之间会进一步发生反应，形成体型缩聚物。如果学生在理解原理的情况下掌握知识，学习显然会更加有效。
二、环氧树脂的合成
在《涂料化学与涂装技术基础》教材中2.2.3节中讲到环氧树脂的合成及双酚a与环氧氯丙烷的配比不同时，其生成物结构也就不同。对于环氧树脂的合成过程教材中讲的并不详细，学生理解起来存在一定的困难。因此，我们可以先回顾在高分子化学中双酚a环氧树脂的合成原理，帮助学生理解新学的知识。
首先在碱催化条件下，双酚a和环氧氯丙烷先缩合成低分子中间体。然后，双酚a的羟基使中间体的环氧端基开环，而后环氧氯丙烷的氯与羟端基反应，脱HCl，重新形成环氧端基，如此不断开环闭环，逐步聚合成分子量递增的环氧树脂。在这个反应中环氧氯丙烷是过量的。如果双酚a过量则得不到双酚a环氧树脂。
三、醇酸树脂的合成
在《涂料化学与涂装技术基础》教材中2.2.4节中讲到由醇解法制备醇酸树脂，需要先用油与甘油进行醇解，形成甘油的不完全脂肪酸酯，在与苯酐酯化制备醇酸树脂。而油与甘油反应生成甘油不完全脂肪酸酯的作用是什么？为什么要先进行这个反应，教材上并没有说明，这给学生理解带来了一定的困难。因此，可以联系高分子化学知识对这个问题进行解释，帮助学生理解这个问题。油与甘油作用，会发生脂肪酸再分配，生成甘油一酸酯和甘油二酸酯。生成的甘油一酸酯是为了将甘油的一个羟基进行封端，最终甘油一酸酯会继续和邻苯二甲酸酐发生反应，生成线形结构的醇酸树脂，而不是体型结构的树脂。联系前面我们讲到的高分子化学缩聚反应知识，可以清楚的将醇酸树脂的合成过程解释清楚，帮助学生加深理解，激发学生的学习兴趣。
在一切教学过程中，使学生在理解原理的基础上领悟相关知识都是最可取的方法。在《涂料工艺学》课程中很多反应时高分子聚合反应，其反应机理是以高分子化学反应为基础。因此，在《涂料工艺学》教学中，和前面的高分子化学知识多联系，对学生理解和掌握课程内容会有很大的帮助，从而达到最佳的学习效果。
参考文献：
高分子化学的应用篇9
功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。功能高分子材料是上世纪60年展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。近年来，功能高分子材料的年增长率一般都在10％以上，其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50％。
所谓功能性高分子材料，一般是指具有某种特别的功能或者是能在某种特殊环境下使用的高分子材料，但这是相对于一般用途的通用高分子材料而言。这一定义只是一个概括，不一定很确切，较多的人认为所谓功能性高分子材料是指具有物质能量和信息的传递、转换和贮存作用的高分子材料及其复合材料。如有光电、热电、压电、声电、化学转换等功能的一些高分子化合物。可以看出，这是一类范围相当大、用途相当广、品种相当多，而又是在生活、生产活动中经常遇见的一类高分子材料。
二．功能高分子材料
功能高分子材料按照功能特性通常可分成：分离材料和化学功能材料；电磁功能高分子材料；光功能高分子材料；生物医用高分子材料。功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。
随着时代的发展，在医学领域中越来越迫切地需要开发出能应用于医疗的各种新型材料，经多年的研究已发现有多种高分子化合物可以符合医用要求，我们也把它归属于功能性高分子材料。
一般归纳起来医用高分子材料应符合下列要求：化学稳定性好，在人体接触部分不能发生影响而变化；组织相容性好，在人体内不发生炎症和排异反应；不会致癌变；耐生物老化，在人体内材料长期性能无变化；耐煮沸，灭菌、药液消毒等处理方法；材料来源广、易于加工成型。
经多年研究，能较好符合上述要求的高分子化合物主要有两大类，一类是有机硅化合物，第二类是有机氟化物，最主要的两种产品是硅橡胶和聚四氟乙烯，例如美国Ge公司开发了一批主要是有机硅方面的用于医学领域的功能高分子化合物。
三．生物医用高分子材料
目前，除人脑外的大部分人体器官都可用高分子材料来制作。对生物医用高分子材料，除了要求具有医疗功能外，还要强调安全性，即要对人体健康无害。目前在血液相容性高分子、组织相容性高分子、生物降解吸收高分子、硬组织材料用高分子和生物复合高分子材料、医用高分子现场固化材料、医用粘合剂、固定化酶、高分子药物释放和送达体系等都有相应的研究。随着环保概念的提出，生态可降解高分子材料的开发和应用也随之日益受到重视。如聚乳酸塑料pLa，在废弃后自然条件下，通过微生物的分解作用，只需六个月至两年时间即可完全降解，降解反应的产物为水、二氧化碳、乳酸等是植物生长良好的促进剂，对环境无任何污染。
离子交换与吸附树脂是一类带有可离子化基团或其他功能性基团如亲油基团的二维网状交联聚合物。常用的离子交换与吸附树脂多为球状珠粒，其粒径为0.3-1.2mm。此外，还要具有高的机械性能、较好的化学稳定性、热稳定性、亲水或亲油性、渗透稳定性和高的交换/吸附容量。在水/油中具有足够大的凝胶孔或大孔结构，由于它具有高效快速分析和分离功能，目前已广泛用于硬水软化、废水净化、高纯水制备、海水淡化特别是在食品工业、制药行业、治理污染和催化剂中应用的更为广泛，而且发展迅速。除一般用的离子交换树脂外，近来还发展了具有特殊吸附功能的离子吸附树脂：如高吸油树脂等，这些高分子吸附剂可以从有机溶剂或有机无机混合相体系中吸附有机溶剂如各种油类。
随着医用科技的蓬勃发展和环境污染的日益严重，当今材料技术的发展趋势一是从均质材料向复合材料发展，二是由结构材料往功能材料、多功能材料并重的方向发展。这种发展趋势使得医用复合材料和环境处理材料得到了快速发展。
四．医用高分子材料的发展方向
可生物降解医用高分子材料因其具有良好的生物降解性和生物相容性而受到高度重视，无论是作为缓释药物还是作为促进组织生长的骨架材料，都将得到巨大的发展。其中高分子纳米粒子以其特有的优点是近年来国内外一个极为重要的研究热点。
任何一种材料都是通过其表面与环境介质相接触的，因此材料的开发与应用必然涉及其表面问题的研究。一般高分子材料的表面对外界响应性较弱，但有些高分子表面的结构形态会因外界条件(如pH、温度、应力、光及电场等)的改变在极短时间内发生相应的变化，从而造成表面性质的改变，此乃智能高分子表面。因此设计这类智能表面将是生物医用高分子材料发展的一个重要方面。通常，在组织工程的应用中，高分子材料支架要负载上生长因子，以促进组织在生物体内的再生，另一方面，把特殊的粘附因子，如粘连蛋白结合到支架上，可使聚合物表面能够促进对某种细胞的粘附，而排斥其它种类的细胞，即支架对细胞进行有选择的粘附。为了使生长因子和粘附因子能够结合到可降解高分子材料上，就需要对材料进行表面改性，而有时表面改性很困难，因此，可利用与天然聚合物杂化的方法来达到上述目的，同时由于这些材料有良好的机械性能，又可以弥补天然聚合物强度不高、稳定性差的缺点。可见，生物杂化材料在这方面的表现是相当突出的，必将成为医用生物高分子材料发展的一个主要趋势。
参考文献：
1、焦剑.功能高分子材料.化学工业出版社，2007.7
2、俞耀庭，张兴栋等.生物医用材料.天津：天津大学出版社，2000.
3、陈先红，郑建华.生物降解高分子材料——聚酸酐的研究进展高分子材料科学与工程2003
高分子化学的应用篇10
【关键词】智能高分子材料；智能给药系统；应用；发展前景
中图分类号：tB381文献标识码：a文章编号：1006-0278(2012)02-106-01
智能高分子材料是一种新型的现代高分子材料，又名智能聚合物、环境敏感性化和物等，它随着外界环境等影响因素的变化而发生自身性能的改变，比如在温度、压力、磁场等不同因素影响下，其外在形状、电场、面积大小等随之做出相应改变，来适应不同环境的变化，，是一种新型的现代化的智能应用材料。随着科技的发展，智能高分子材料的应用领域越来越广，不但在建筑工程、化工、高科技领域得到充分发展体现，近年来，智能高分子材料被越来越多地应用到医学领域，特别体现智能给药系统的应用上，预示着良好的发展前景。智能高分子材料具体可分为合成智能高分子材料、半合成智能高分子材料、天然智能高分子材料，下面，我们具体对三种不同类型的高分子材料在智能给药系统中的应用进行分析探究。
一、合成智能高分子材料
合成高分子材料之一是智能高分子凝胶，它是由三维交联网络结构的聚合物和低分子介质组成的多元体系结构的一直合成智能高分子，随着外界环境因素的变化而变化，体现在体积大小上的收缩、持续或间断的变化，具有良好的收缩和溶胀的性能。因此在智能给药系统中，发挥其自我调节和反馈的功能，智能高分子凝胶粒具有感应温度、血糖、磁场等性能，并在身体状态良好的情况下保持收缩状态，当其收到病情信号时，体积膨胀从而扩散到身体病变部位，扩散药物以便达到良好的治疗功效，对智能给药系统具有良好的调节和促进作用；此外，可生物降解的聚酯类是合成智能高分子材料的另一种重要应用，同样在医学等各个领域都得到了广泛应用。同时，在智能给药系统中，由于可生物降解的聚酯类具有可生物降解、化学稳定性高、无毒无害等优点，大量被用于注射给药系统中，并且在肿瘤药物治疗中，可生物降解的聚酯类相对于其它游离药物具有减缓肿瘤生长等功效，有效地解决了医学领域许多棘手的难题，在智能给药系统中更是得到了充分体现和发展。
二、半合成智能高分子材料
半合成智能高分子材料作为智能高分子材料的一个重要组成部分，具有毒性小、粘度大、溶解度高等优点，可以有效地控制药物在人体的释放速度，增加药物吸收程度、降低了药物毒副作用提高药效等，对治疗各种疾病起到良好的促进作用，因而被广泛地应用到缓释药物制剂的研发和利用中，发挥了其在智能给药系统中的重要作用。比如，在智能给药系统中，蛋白质或肽类药物既可以在保持其生物活性的同时，又提高了载药量，是一种适合在肠道定向给药的特殊蛋白质药物递送系统，最大限度的降低了药物降解，起到了提高药效等作用。此外，对于心脏病等疾病，利用半合成智能高分子材料设计一种时控型的药物释放系统，按照药理学和患者病情定量给药，从而发挥其药效和并起到良好的预防作用。
三、天然智能高分子材料
相对于合成和半合成高分子材料，天然智能高分子材料特别具有良好的生物溶解性、天然无毒性等优点，是医学领域特别是智能给药系统中应用广泛和发展前景宽广的一种智能高分子材料。具体表现为壳聚糖、海藻酸盐、明胶三种类别。壳聚糖具有良好的生物降解性和溶解性、生物活性、粘附性等多种优点，被广泛地应用到结肠定位系统、缓控释、蛋白多肽等给药系统中，并且壳聚糖可进行交联。酯化等多种化学改性，从而研究制成具有不同特性的壳聚糖衍生物，并通过各种研发，研制了各种壳聚糖凝胶给药系统，提升了其在智能给药系统中的地位，大大扩展了其在医学领域的应用范围，具有良好的发展前景；其次，海藻酸盐在智能给药系统中的运用主要体现在与蛋白药物领域的结合，通过各种化学反应的作用，提高蛋白物的活性，制成各种蛋白质药物给要系统，提高了蛋白质药物的生物利用度，更加有利于患者治疗；再次，利用明胶和葡聚糖半互穿网络结构研制成的脂质微球，是一种双重刺激响应的半互穿网络系统，这种系统对于治疗多种复杂疾病具有良好的功效，在控制明胶相变温度变化的前提下，研制的半互穿网络结构水凝胶,具有特殊的控制脂质微球降解的功效，此外，脂质微球从凝胶中释放的基础是a-糜蛋白酶和葡聚糖酶同时存在的情况下，因此这种可生物降解的水凝胶构成的半互穿网络系统，在医学领域很有发展潜力,不但阻止了单一酶存在导致的药物快速降解负面影响，而且当在两种酶同时存在时,药物才能从脂质微球中释放出来,从而起到了药物缓控释释放的效果，从而实现智能给药系统对于疾病的综合治理，在医学领域展现了良好的发展前景。
四、结语
伴随着现代社会高科技的迅猛发展，智能高分子材料作为一种新型的、发展前景巨大的应用材料，已经普及到社会发展的各个领域和发展事业，不仅体现在国外的良好的发展前景，目前，在我国，智能高分子作为一种高科技研发、具有多样性和复杂性的智能材料在医学领域更是得到了长足和充分体现，对于在治疗各种疾病，制备多种给药系统的应用上发挥了重要作用。随着智能高分子材料研究的不断深入，并且通过各个领域的合作交流，智能高分子材料越发朝着信息化、智能化、自动化的方向发展，更加智能化的透析病理生理，制备兼具多种功能的智能释放药物系统，在我国医学领域必将得到充分、长足的发展运用。
参考文献：
[1]张胜兰,杨庆等.智能材料的现状及发展趋势[J].中国纺织大学学报,2000(03).
[2]陶宝祺.智能材料结构[m].北京:国际工业出版社,2009(07).