高分子材料的制备方法
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高分子材料的制备方法范文第1篇
关键词：高吸水性树脂；机理；制备方法；应用。
前言：
高吸水性树脂（简称SAR）是一种典型的功能高分子材料。它能吸收其自身重量数百倍、甚至上千倍的水，并具有很强的保水能力的高分子材料，所以它又成为超强吸水剂或高保水剂。从化学结构上来讲，高吸水性树脂是具有许多亲水基团的低交联度或部分结晶的高分子聚合物。［1］
1、高吸水性树脂的吸水机理
1.1高吸水性树脂的吸水结构
高吸水性树脂是一种三维网络结构，它不溶于水而大量吸水膨胀形成高含水凝胶。高吸水性树脂的主要性能是具有吸水性和保水性。要具有这种特性，其分子中必须含有强吸水性基团和一定的网络结构，即具有一定的交联度。实验表明：吸水性基团极性越强，含量越多，吸水率越高，保水性也越好。而交联度需要适中，交联度过低则保水性差，尤其在外界有压力时水很容易脱去；交联度过高，虽然保水性好，但由于吸水空间减少，使吸水率明显降低。
1.2高吸水性树脂吸水量的计算
高吸水性树脂的吸水量可以量化。Flory［4］考虑聚合物中固定离子对吸水能力的贡献，从聚合物凝胶内外离子浓度差产生的渗透压出发，导出了高吸水性树脂溶胀平衡时的最大吸水性公式：
Q3/5=[（i/2VuS﹡1/2）2+(1/2-x1)/V1]/（Ve/Vo）
1.3高吸水性树脂与水的作用方式
当水与高聚物表面接触时，有三种相互作用：一是水分子与高分子中的电负性强的氧原子间的氢键作用；二是水分子与疏水基团间的相互作用；三是水分子与亲水基团间的相互作用。［6］
高吸水性树脂本身具有的亲水基和疏水基与水分子相互作用形成水合状态。树脂的疏水基团部分由于疏水基团作用而易于折向内侧，形成不溶性的粒状结构，疏水基团周围的水分子形成与普通水不同的结构水。［7］
2、高吸水性树脂的制备方法
2.1淀粉型高吸水性树脂的制备
2.1.1淀粉接枝共聚
合成淀粉型高吸水性树脂，所使用的原料为淀粉和单体。此外还利用引发剂（或催化剂）、交联剂、碱、分散剂、表面活性剂、洗涤剂等助剂。
目前以淀粉为原料制备高吸水性树脂的合成方法主要通过自由基引发聚合将乙烯基单体接枝到淀粉上。引发的方法以化学引发为主，也采用辐射引发接枝。聚合方法主要有溶液聚合和反相悬浮聚合。
2.1.2淀粉经羧甲基化可制备高吸水性树脂
该方法制备的高吸水性树脂大多以纤维素为原料，以淀粉为原料不常用。
2．2纤维素型高吸水性树脂的制备
天然纤维及其衍生物是制备高吸水性树脂的重要原料。通过醚化、酯化、交联、接枝共聚等一种或几种方法，人们现已制备出一系列高吸水性树脂。由于纤维素来源广，易于获取且价廉，因此以纤维素为原料制备高吸水性树脂日益受到重视。［11］
2.2.1醚化-交联法
该方法是制备纤维素基高吸水性树脂的一类常用方法。一般有以下三种方法：先交联后醚化、先醚化后交联、醚化与交联同时进行。
2.2.2直接酯化法
利用纤维素或其衍生物分子中羟基易通酸酐或氯酐起反应的特征，可制备纤维素基高吸水性树脂，被开发的材料有两种。
⑴纤维素黄原酸盐吸水材料，该材料耐盐性、耐碱性较好。
⑵羧甲基化纤维素碳酸盐吸水性材料［10］
2.2.3直接交联法
直接交联法虽不是常用方法，但可用于对一些商品纤维素作进一步加工而制备高吸水性树脂。其中日本学者在这方面进行详细的研究，制得的产品吸水能力很高。制备方法如下：［12］
取代度0.55的羧甲基纤维素125g，氢氧化钠36.5g，水1292g混合呈均匀溶液，加入环氧氯丙烷37.5g。在40℃反应20h。用含90％甲醇溶液脱水、脱盐得白色粒状羧甲基纤维素交联的钠盐137g。其吸盐水（0.9％NaCl）达97g/g,吸血液达63g/g。2.2.4接枝共聚法
是以纤维素为原料制高吸水性树脂的主要途径。其原料可以是天然纤维及其衍生物，人造纤维等。天然纤维接枝共聚是发展的重要方向，因为不需要制成衍生物，利于降低成本。
2.3合成聚合物类
在这一类高吸水性树脂中，聚丙烯酸盐以其吸水率高，吸水速度快，不易霉变成为高吸水性树脂中最重要的品种之一，其制备方法如下：［13］
在反应瓶中计量加入丙烯酸，开动搅拌机，逐渐加入20％氢氧化钠溶液，使其中和度为60％～80％，再加入去离子水稀释至单体浓度为30％～60％，再加入N，N-二甲基双丙烯酰胺。将反应瓶置于恒温水浴中加热并通氮气驱氧，再加入过硫酸钾进行反应。反应物料粘度增大至搅拌困难时停止搅拌，继续通氮气到反应物为粘稠凝胶体。将其取出，压成薄片后进行干燥，再粉碎至10目以上。其吸水盐（0.9％NaCl）150g/g。吸去离子水1400g/g，吸水速率快，保水性较好。
3、高吸水性树脂的应用[14-18]
3．1日常生活中的应用
目前高吸水性树脂主要用于制尿布和妇女卫生巾，其用量约占用量的80％～90％。由于高吸水性能吸收大量的液体，所以每片尿布只需要6～7g，而每片卫生巾只需0.5～1g，其它为纺织材料或塑料。
3.2医疗方面的应用
近年来高吸水性树脂（凝胶）在医疗方面的应用取得了明显进展。研究表明，高吸水性凝胶可抑制血浆蛋白质和血小板粘着，使其难以形成血栓，把尿激酶等活性酶固定在凝胶表面，则能溶解初期形成的血栓，为研究抗血栓药剂提供了新的途径。
3.3工业方面的应用
在包装方面，高吸水性树脂可用于危险品、高中级实验室用化学品、花卉和植物类的包装运输；也可用于食品类的包装，还可用于油类、树脂添加剂、填料和溶剂脱水，以及吸收蓄冷剂、空气过滤、防静电密封等方面。
3.4农林业方面的应用
为使沙漠地区绿化，可用高吸水性树脂吸收水分和植物养分后置于土壤中，在长时间里逐渐提供给植物，以满足其生长需要。此外还可用于维持屋顶花园、阳台花草、草坡、苗圃、花盆的水分平衡。同时还可起到缓和土壤温度变化，提高土壤温度变化，提高土壤通气性的作用
4、结语
在短短的近三十年来，高吸水性树脂已经品种繁多，用途极广，已深入国民生产的各个领域，成为很有价值的重要材料。近年来，我国对高吸水性高分子材料的需求逐年增大，对其质量也日益提高。所以，加快高吸水性高分子材料的研究对我国有着非常重要的意义。
参考文献：
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[4]PJPLORY.PrinciplesofPolymerChemistryM.Ithaca:CornellUniversityPress,1953:589～591。
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[12]马书斌、宁家成：石油化工，1994，23（12）：820～824。
[13]林菁：化工新型材料，1994,(3):19～20。
[14]徐京生：化工新型材料，1994.(10):29～30。
高分子材料的制备方法范文第2篇
有些金属或无机材料被制成纳米级微粒之后本身就可能具有杀菌的功效，例如纳米银颗粒、氧化锌纳米材料、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛等，阳光中UVB、UVA紫外线照射下可激活纳米级二氧化钛与水反应产生强氧化剂羟基自由基，强化环境净化及灭菌作用，在阳光不充足的阴雨天或夜晚，可以开启紫外臭氧灯管，同样能够激活二氧化钛与水反应产生强氧化剂羟基自由基。纳米材料本身以及含纳米材料的组合物用作农药的用途都可以作为专利申请保护的客体，专利申请的主题名称一般为：一种具有杀菌作用的农药，其特征在于…（包含有纳米材料）；一种制备具有杀菌作用的农药的方法，其特征在于…（纳米材料的制备方法）；一种具有杀菌作用的农药的用途，其特征在于…（包含有纳米材料）。
这类专利申请在撰写申请文件时，需要详细记载如何合成新的纳米材料，即纳米材料的制备方法，如果制备得到的纳米材料具有特殊的性能，需要在说明书中记载是因为反应的条件还是制备方法殊的反应方式得到的特殊的性能，并需要对该特殊的性能进行表征，可以通过电镜扫描或者其它方式进行证明，这一点尤为重要，否则会影响专利说明书是否公开充分。利用纳米材料的性能在农药领域可能的用途，需要通过活性实验进行验证，说明书中需要给出具体的实验效果举例进行说明。如果现有技术中已有类似纳米材料用作农药的技术方案，则新制备的纳米材料用作农药的用途需要比现有技术中已知的同类纳米材料具有更加优异的性能或者其他预料不到的效果才可能具有授权前景，比如提高了杀菌活性等，而如果是将已知的纳米材料与已知活性成分组合，则需要在说明书中记载纳米材料与活性成分之间的关系是功能上的互惠或表现出超越他们单独效果之和的组合效果。纳米材料用作农药使用时还要解决的技术问题是如何防止纳米材料对有益菌的杀灭作用，以及将纳米无机材料制成制剂后对环境的安全评价，如果能克服这些应用上的技术缺陷，也可能具备授权前景。
二、纳米生物农药
将生物农药纳米化后，可改善制剂中有效成分的粒径细度及稳定性，提高其速效性和防治效果，通过纳米工艺技术处理，将固体生物农药制成纳米级的微粒，要解决的关键技术问题是通过怎么样的制备方法将生物农药制备得到真正纳米级的颗粒，而将生物农药制备成纳米级颗粒的方法，使用该纳米生物农药的方法都属于专利保护的客体。由于生物农药一般都是已知的活性成分，一般需要将生物农药与助剂的组合物作为专利申请保护的主题，专利申请的主题名称为：一种农药组合物，其特征在于……（包含纳米生物农药）；一种农药组合物的制备方法，其特征在于……（纳米生物农药的制备方法，或将含有生物农药的农药组合物制成纳米生物农药的方法）；一种农药组合物用于防治病害的用途，其特征在于……（含有纳米生物农药）。
由于生物农药本身即具有杀虫活性，在专利申请文件撰写时，需要提交微生物的保藏证明；详细记载通过怎样的方法将生物农药制备成纳米生物农药，并且需要提供纳米生物农药稳定性的证明，纳米生物农药颗粒的表征数据；还需要提供纳米生物农药与生物农药的活性实验比较例，或者纳米生物农药与近似的生物农药制成纳米级生物农药后的比较例，以备用于证明技术方案的创造性。目前，真正将生物农药制成纳米级颗粒的方法较少，而如果能够攻克这一技术难点，相信生物农药的推广应用定能争夺更加广阔的市场空间。
三、纳米农药助剂农药
在制备成制剂时需要使用助剂，常规的助剂包括表面活性剂和载体，表面活性剂包括分散剂、润湿剂、乳化剂、稳定剂等。将一种或多种农药助剂制成纳米级颗粒的制备方法，合成或制备得到的纳米级助剂，如超级分散剂，使用纳米级的农药助剂与活性成分组合使用的组合物，纳米级的助剂在农药制剂加工中的应用等，都属于专利保护的客体。由于纳米颗粒表面的特殊性能，农药助剂制成纳米级的颗粒与活性成分组合使用，能够显著提高活性成分附着在靶标上的能力，渗透能力，提高助剂的载药量，提高活性成分的利用率，降低害虫对活性成分的抗性，减少活性成分的使用量，例如已有制备乙酰化木质素两亲聚合物纳米胶体球，能够改变活性成分在水溶液中的溶解度。
这类专利申请的主题名称为：一种适用于农药的纳米助剂，其特征在于……（限定助剂的结构和组成）；一种适用于农药的纳米助剂的制备方法，其特征在于……（包含纳米助剂具体的制备方法、工艺参数）；一种适用于农药的纳米助剂作为……（分散剂）……在农药制备中的用途。在撰写专利申请文件时，对纳米农药助剂的表征是确定该纳米助剂的结构和组成的重要参数，合成纳米助剂的反应中其反应条件的控制、工艺参数的设定都会影响纳米助剂的结构和组成，申请人需要详细的记载合成或制备方法，并对纳米助剂特殊的功能进行具体阐述，对可能的特殊性质进行表征分析。由于纳米农药助剂一般都是与农药活性成分组合使用制成制剂，申请人还需要提供使用纳米农药助剂制成的制剂具有的预料不到的技术效果，比如提高制剂的分散性、稳定性，提高制剂的防治效果，降低对原药的需求量，降低制剂使用所带来的环境污染和毒害以及对土地造成的毒害残留，降低农作物上的农药残留量等，还可以提供类似的纳米农药助剂与同一活性成分组合使用制成相同或相近制剂时的比较例。如果使用的纳米助剂与活性成分制成的制剂能够满足国家或FAO/WHO标准，也需要记载在说明书中。
四、纳米农药缓释剂
农药助剂中的载体一般是起缓释的作用，将活性成分吸附或包裹在载体中。缓释剂能有效控制药物释放速度，使高毒农药低毒化，降低农药的急性毒性，减轻残留及刺激性气味，减少对环境的污染和对农作物的药害，从而扩大农药的应用范围。但是，传统的缓释农药存在着自身的不足，如缓释剂大部分是合成高分子材料，且大多数生物降解性能差，易污染环境；同时在合成高分子控释材料时，也会对环境产生污染；再加上高分子控释剂颗粒一般比较大，在施药时颗粒大，容易施药不均且易脱落，最终不能达到保护环境、减少农药用量的目的。为了克服上述高分子材料的缺陷，控释载体的纳米化是一个重要的研究方向。将农药载体制成纳米级颗粒的制备方法，使用纳米级的载体颗粒吸附或包裹农药活性成分的组合物，使用纳米缓释剂缓释农药的方法，纳米级的载体颗粒在农药制剂加工中的应用等，都属于专利保护的客体。
纳米农药缓释剂包裹农药有两种方法，一种是先制得纳米溶液，再包裹农药；另一种是用农药缓控释薄膜，在农药表层形成纳米级微囊，得到该控释型纳米级农药。由于真菌生物农药在紫外光照射下，活性降低，纳米缓释材料也常被用作真菌生物农药的紫外保护剂。已知的纳米缓释剂包括空心多孔二氧化硅纳米颗粒、中空介孔纳米二氧化硅微球、双孔二氧化硅微粒、介孔纳米氧化铝固相吸附剂、纳米碳粉、二氧化钛纳米球或二氧化钛纳米线、改性纳米二氧化钛、纳米粉煤灰、壳聚糖纳米粒、壳聚糖的接枝共聚物、海藻酸钙纳米微球、粘土纳米复合缓释剂、二氧化钛和碳酸钙复合颗粒、多微孔纳米载体材料、生物可降解的聚乳酸-羟基乙酸共聚物。专利申请的主题名称为：一种制备纳米缓释剂的方法，其特征在于……（纳米缓释剂具体的制备方法）；一种适用于农药的纳米缓释剂，其特征在于……（限定具体的纳米缓释剂的结构和组成）；一种适用于农药的纳米缓释剂在农药制剂中的应用。
在撰写专利申请文件时，需要详细记载制备纳米缓释剂的方法，包括反应物、反应条件、生成物，以及最终得到的纳米缓释剂的表征；如果是将纳米缓释剂与活性成分组合制成制剂，不仅需要考虑纳米缓释剂在制剂中的缓释作用，还要考虑纳米缓释剂在制剂中的其它作用，并且需要对比实验证明纳米缓释剂的加入是否能够产生技术效果的改进。由于缓释剂的发展较快，研究者在关注缓释剂缓释的同时，需要注意到缓释带来的负面作用；如果新研究的缓释剂能够既有缓释的作用，又能克服活性成分在环境中长时间停留的危害，应该在专利申请文件中记载。申请人在记载不同的技术效果时，不仅要把具体的技术效果写清楚，更应该提供能够证明该技术效果的实施例或实验例。
五、纳米农药剂型液体
农药由于自身流动的特性，即使是纳米级的尺寸也呈球状，所以液体农药制成纳米级后一般都称为纳米球，也叫做纳米乳剂。纳米乳剂是一个由水、油两亲性物质（分子）组成的、光学上各向同性、热力学上稳定且经时稳定的外观透明或者近乎透明的胶体分散体系，微观上由表面活性剂界面膜所包覆的一种或两种液体的微滴构成，外观为“单相、透明或半透明的流动液体”。纳米乳剂可以改善农药溶于水的特性，两亲高分子包裹油溶性农药分子的纳米球，其在水相中有良好的分散性及稳定性，即将油溶性农药由油相转移至水相并稳定分散于水相，并可通过水相中溶解的少量农药的不断使用，使纳米球中的农药得以缓慢释放和使用。现有技术中制备纳米乳剂的关键技术问题是两亲高分子的替代技术，如果能够使用纳米材料代替两亲高分子材料用来制备纳米乳剂，则有望突破农药剂型创制的瓶颈。已知的能够代替两亲高分子材料或者与两亲高分子材料共同使用的纳米材料有纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、稀土掺杂纳米二氧化钛等，制备的农药水乳剂、微乳剂具有超稳定性。
固体农药易于制成纳米级的颗粒，将固体农药纳米化后特有的渗透性、分散性、均匀性、附着性等生物活性大大增强。将纳米级的固体农药与助剂混合，即可得到纳米级固体制剂，如可湿性粉剂、种衣剂、水分散粒剂、泡腾片剂等。一般的制备方法是将各种原料按配方称量配料；在配合料中加入少量水，使其溶解，并在搅拌机中进行搅拌混合；然后用电喷雾法干燥，制得纳米级活性成分干粉；将活性成分干粉与纳米材料或助剂配合，再加入到混料机中充分搅拌均匀，制得微粉，即为固体纳米制剂。由于水基化制剂是农药剂型发展的方向，曾有研究人员把固体原药颗粒低于100nm的水性分散体定义为纳米农药悬浮剂，把原药颗粒粒径在100~1000nm之间的水性分散体定义为亚纳米农药悬浮剂。分散理论认为：固体颗粒的粒径越小，则粒子表面自由能越高，越容易倾向于絮凝成大颗粒，分散稳定的难度就越大。而亚纳米级或纳米级的固体粒子，其表面自由能更是超高，难以在分散介质中以纳米尺寸分散稳定。以常规的小分子表面活性剂类的分散剂几乎不可能达成将固体颗粒分散稳定到亚纳米级，更不要提纳米级了。由小分子表面活性剂制得的农药悬浮剂（SC）或水乳剂（EW），其粒径或乳滴的极限值大约就在5微米左右，并且易于絮凝、分层、结块，贮存稳定性极差。需要克服的关键技术问题是如何将纳米级的固体农药稳定分散在制剂当中。由于固体纳米农药难以在水体中稳定，可以考虑使用微胶囊的形式将固体纳米农药或液体农药纳米球包裹在囊心中，制成纳米微胶囊制剂，或具有核壳复合结构的微囊悬浮剂。在农药制剂加工中，加工制备常规的微胶囊尺寸是相对容易的，为了降低微胶囊的大小，达到纳米级，又要保证所制备的纳米微胶囊对有效成分具有较高的包封率、载药率是需要付出创造性劳动的，需要对加工制备的工艺进行改进和优化。
使用农药活性成分与助剂组合制成纳米级的农药制剂，纳米农药制剂的制备方法、纳米农药制剂的应用都属于农药专利申请保护的客体。专利申请的主题名称为，一种纳米农药制剂，其特征在于……（限定具体的结构和组成）；一种纳米农药制剂的制备方法，其特征在于……（限定具体的制备方法，工艺参数等）；一种纳米农药制剂的应用，其特征在于……（限定应用的范围）。在撰写专利申请文件时，需要详细记载农药制剂的组成和制备方法，特别要清楚地记载制备的纳米农药制剂的方法和工艺参数，对制成的纳米农药制剂进行表征，以证明得到的纳米农药制剂确实是纳米级的制剂。需要提供制备的纳米农药制剂的稳定性、分散性、热储性等常规的制剂性能，以及使用纳米农药制剂的方式，提供杀虫活性实验数据，需要清楚记载制备的纳米制剂比常规的制剂具有哪些预料不到的技术效果，还应该记载纳米农药制剂与类似的纳米农药制剂有哪些技术进步等对比实验。如果制备的纳米制剂是由于使用了某一特殊的助剂带来的技术效果，需要在申请文件中提供未使用该助剂时制成制剂的对比实验效果。如果制备的纳米制剂能够符合FAO/WHO标准，或者超出该标准，也需要在原始申请文件中记载相应的技术功效。
六、纳米光触媒层
环境中的农药残留问题一直是农药使用的重要限制因素，近年来的食品安全问题更让农药残留备受关注。纳米材料既可以制成果蔬表面残留农药的清洗剂，纳米带电粒子与水雾结合形成的纳米带电水雾具有杀菌、分解有机农药功能，粒径分布在50到500纳米的颗粒制剂能够去除果蔬表面农药残留；又可以制成农药残留降解剂，缩短农药安全间隔期。已知的用于农药残留降解剂的纳米材料包括纳米二氧化铁、纳米二氧化钛、纳米氧化锌。纳米光触媒层在UV保鲜灯的照射下，表面形成电子-空穴对，在水的作用下，进一步形成羟基自由基，将蔬果中的农药氧化成水和二氧化碳，达到降解农药而不破坏蔬果本身组织和营养成分的有益效果；根据这一特性，纳米光触媒层可以制成果蔬消毒杀菌除农残装置。使用共沉淀合成具有光催化活性ZnO/TiO2复合纳米材料，在植物体上进行喷洒，利用太阳光照射对农药残留进行降解。微纳米气泡臭氧水作为土壤消毒剂。将光触媒材料的特溶胶浸渍在固体介质上，将该固体介质均匀地浸放在水中，在阳光或紫外线灯光一定时间的照射下，光触媒材料空穴作用产生（H+）和（OH-）等活性种，催化水体中农药降解。以载有纳米La2O3、Fe2O3和NiO复合氧化物的聚乙烯醇薄膜为载体催化剂，将此载体催化剂置于盛有待处理水溶液的光催化反应器中，在紫外光照射下，可将水中的双对氯苯基三氯乙烷农药迅速分解。纳米材料还能够作为促进农药废水中氨氮转化的催化剂，由纳米氧化铝胶体与重金属有机化合物等体积湿法混合的催化剂，实现了催化剂在不需高温高压条件下直接把农药废水中的氨氮转化为氮气。上述的将纳米材料用于分解或降解农药的各种用途均属于专利保护的客体。
已知的纳米光触媒层的材料包括纳米二氧化钛、金属离子掺杂纳米二氧化钛、ZnO/TiO2复合纳米材料。专利申请的主题名称为：一种降解农药的纳米光触媒层，其特征在于……（包括纳米材料）；一种降解农药残留的装置，其特征在于……（包括纳米材料）；一种制备降解农药的纳米光触媒层的方法，其特征在于……（具体纳米光触媒层的制备方法）；一种应用纳米光触媒层降解农药的应用，其特征在于……（包括具体的农药种类）。专利申请文件撰写时，首先，要对新纳米材料进行表征，如果是使用已知的纳米材料，需要考虑现有技术是否已有将该纳米材料用做纳米光触媒层的应用，若有类似的应用教导，则很难具备创造性，需要考虑将不同的纳米材料组合制成复合纳米光触媒层以提高技术方案的可专利性。其次，制备纳米材料的方法需要详细的记载，纳米光触媒层降解农药的效果需要试验数据进行验证，最好能够记载与类似的纳米材料制成的光触媒层降解农药的技术效果的对比实验。再次，如果制成的纳米光触媒层还有其它的预料不到的技术效果，也应该一并记载在原始申请文件中，并将形成该技术效果的技术特征撰写在权利要求中。
七、纳米探针检测农药
纳米材料应用于农药残留分析检测，使用纳米材料制作荧光探针，或者使用纳米材料对荧光探针进行改性修饰。荧光纳米量子点作为一种新型荧光探针与传统的有机荧光染料和荧光蛋白相比，量子点具有十分优越的光谱性质，如：激发光谱宽、发射光谱窄而对称、荧光量子产率高、荧光波长可调、抗光漂白性能强等。这些优越的光谱性质使量子点荧光探针广泛应用于生化分析检测领域，发挥了巨大的应用潜力。荧光纳米量子点探针具有荧光强度高、荧光稳定性好，检测过程简单方便，灵敏度高、检测限低，可实现实际样品中农药的快速检测。荧光纳米探针的材料组成（单一金属纳米颗粒，复合金属纳米颗粒，无机复合物纳米颗粒，金属与无机物复合、聚合物，金属-无机物-聚合物多重复合）是目前主要的研究热点，针对不同种类的材料检测不同种类的农药，研究者需要在制备不同的荧光纳米量子点探针上寻求突破，其相应的制备荧光纳米探针的方法也需要不断的补充和完善，对于纳米探针在检测具体农药残留的应用，如何使用纳米探针检测分析农药的方法等都属于专利保护的客体。使用纳米材料对酶生物传感器的玻碳电极进行修饰，如玻碳电极的工作面上还可以使用纳米二氧化锆修饰，检测农药的精度更高，范围更广，检测限更低，可实现小型、便捷、适用于现场检测的目的。
专利申请的主题名称为：某种农药的荧光纳米材料（纯金属、金属复合物，无机复合物，聚合物）量子点探针的制备方法，其特征在于……（纳米探针的制备方法）；某种农药的荧光纳米材料（纯金属、金属复合物，无机复合物，聚合物）量子点探针在检测农药的应用，其特征在于……（限定具体的工艺参数）；检测某种农药的方法，其特征在于……（包括具体的检测步骤）。撰写专利申请文件时，需要详细记载制备探针或电极的方法，对使用的纳米材料的来源或制备方法进行清晰的描述，对制备得到的探针或点击进行表针，绘制制备的探针或电极的检测具体农药的线性关系、检测限等。如果能够提供制备得到的探针或电极比常规的探针或电极具有更好的技术效果，也应记载在申请文件中。
高分子材料的制备方法范文第3篇
关键词： 功能高分子材料 课程教学 教学探索
功能高分子材料是建立在高分子化学和高分子物理基础上，并与物理学、医学甚至生物学密切联系的一门综合性课程，在培养高分子材料专业人才过程中占有重要地位。功能高分子材料课程涉及的领域非常广泛，涵盖功能高分子的主体内容，如反应型高分子材料、导电高分子材料、液晶高分子材料、光敏高分子材料、吸附性高分子材料、医用高分子材料、高分子功能膜材料等。通过本课程的学习可以拓宽学生的知识面，认识高分子学科与相关学科的交叉、渗透，以及相辅相成发展的客观规律，夯实高分子专业的知识基础。该课程教学质量的优劣决定了学生能否深入了解功能高分子材料的制备、表征和应用，对培养学生的专业综合能力非常重要。
我校功能高分子材料课程是在大三的下学期开设，考虑到这个阶段的学生面临考研复习、实习及为未来就业做各种准备等问题，较难静下心来对课程进行深入学习，而且采用传统的教学方法已经难以达到满意的教学效果。针对这些现象，结合我校高分子材料专业的实际教学情况，我们对功能高分子材料课程的教学方式和手段、教学方法、考核体系等进行了探索和改革，以期提高学生的学习兴趣和主动性，取得良好的教学效果。
1.讲好绪论课，激发学生的学习兴趣
功能高分子材料主要研究的是新的制备方法、性能表征、构效关系、应用开发等，其教学内容具有多、杂、广、深的特点，要使学生在32个学时中，学习并掌握其全部内容确实存在困难。因此，有必要精选授课内容，认真讲好绪论课，激发学生的自主学习兴趣。我们在绪论课上从功能高分子材料的发展历史讲起，着重介绍课程特点、课程主要内容及学习方法，特别突出学科的新兴前沿和不断完善，说明本课程所涵盖的研究领域，让学生认识到该课程的重要地位，明确学习本课程的目的、任务、意义及要求，通过绪论课的学习对本课程产生兴趣，从而促使他们积极主动地学习课程，为后续章节的教学奠定基础。
2.增加新颖和实用的教学内容
功能高分子材料是高分子材料中发展最快的领域，每隔一段时间都有新的研究成果诞生。从事功能高分子材料教学工作的教师更要把握时代脉搏，了解最先进、最前沿的技术，不断调整、丰富和更新教学内容，利用多媒体教学及时地把最新的功能高分子材料的研究成果介绍给学生，扩大学生的功能高分子材料知识面，增强学习意义。此外，我们还注意课程内容与社会热点问题相结合，通过学习让学生了解功能高分子材料在日常生活、军事、航空航天等领域具有的一些不可替代的作用，加深学生对功能高分子材料实用性的认识。
3.鼓励学生利用互联网资源学习
在计算机应用技术高度发达的今天，互联网上的各种资源取之不尽，名师在线、网络课堂、精品课程等学习平台如果不加以利用，实为一种资源浪费。我们在进行课堂教学时，经常鼓励学生通过互联网学习，并教会学生利用中国知网、万方数据库等查询学习资料。学生可以在数据库检索到自己关注的专业知识，并了解与功能高分子材料相关的最前沿的科研动态。
除此之外，鼓励学生浏览科学网（http：//）、小木虫论坛（http：//）等门户论坛网站，在以高分子材料为主题的论坛社区上提出各种问题，某些会员会给出答案。论坛上的会员可能是专家、学者、教师，甚至是学生，大家集思广益，从而拓展思路，解决难题。实践表明，这些是比较有效的方式，能引导学生利用网络进行学习。
4.互动式教学，让学生做专题报告
针对功能高分子材料课程涵盖领域多的特点，从热门的领域中选择几个作为报告题目，把学生分成几个小组，让各小组成员通过教材、网络和图书馆查找资料，写出报告讲稿。而后适当地拿出一部分课堂时间，让小组代表上台做“学术报告”，老师也和其他同学一起对所介绍的内容进行提问。这种方式不仅活跃了课堂气氛，提高了学生的积极性和对功能高分子材料的兴趣，而且让学生由被动听讲变成主动学，自主学习能力得以增强。这种互动式教学提高了学生查阅、整理文献的能力，增强了学生的团队合作意识，锻炼了学生的口头表达能力。
5.举办功能高分子材料知识竞赛
功能高分子材料课程的知识内容十分丰富，要求学生掌握的内容较多，在每章内容讲授结束时举办功能高分子材料知识竞赛，是在紧密结合课堂教学的基础上，考查学生对教材理论知识掌握程度和解决实际问题能力的比赛。竞赛设置了奖励分值的详细规则，并作为课程考核的一个组成部分，因而能大大调动学生的主观能动性，起到调动学生学习和掌握专业知识的积极性，提高学生在功能高分子材料领域中运用基础知识解决实际问题的能力的作用。开展功能高分子材料知识竞赛活跃了课程的学习氛围，有利于提高学生的学习兴趣和促进良好学风的形成，是一种有益的教学方式。
6.建立多元化的考核评价体系
传统的理论课程的综合成绩以期末考试成绩为主，这种单一的考评方式存在较多缺陷，不能全面反映学生的真实学习情况。功能高分子材料课程的考核既要考查学生对基础知识的掌握能力，又要考查学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。在对学生的考核中，总成绩的评定采用“平时成绩+考试成绩”的模式，平时成绩占60%，考试成绩占40%，更加注重对学生学习过程的评价。平时成绩主要考查学生的学习状况，由出勤率、课堂提问、小组讨论、专题报告、知识竞赛和完成作业组成。这种多元化的考核评价体系避免了由期末考试决定学习成绩的弊端，鼓励学生端正学习态度，不做考前突击，不搞死记硬背，有利于学风和考风建设。
7.结语
教学内容、教学方法和考核体系的探索和实践是教育改革的重要组成部分。授课教师只有努力提高自身知识水平，及时总结教学经验，不断学习和尝试新的教学手段，才能为社会培养出高素质人才。在传统教学的基础上，通过增加学习过程的评价，调动学生的学习积极性，培养学生多方面的综合素质，这方面的教学探索是有益的。但如何更好地提高教学质量和达到良好的教学效果，需要继续努力、认真思考和完善每一个教学环节，促进自身教学水平的提高，从而为我校的功能高分子材料课程教学作出积极贡献。
参考文献：
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高分子材料的制备方法范文第4篇
高分子物理的学科发展线索是，研究高分子的多层次运动(链段运动、分子链运动)、多层次相互作用、多层次结构(高分子链结构、序列结构、各种凝聚态结构)，各种结构因素对聚合物材料性能及功能的影响，以及进行上述工作的手段(新仪器)研究和新方法研究。
全书由8章组成。第1章为引论，介绍了线性高分子、网络状高分子、橡胶高分子和多组分体系，对这些高分子的结构、制备方法、合成机理和分子量及其分布的基本概念和测定方法做了系统的论述；第2章为高分子链构象的统计表征方法；第3章介绍了不同高分子体系的热力学方面的研究成果；第4章和第5章分别介绍了高分子体系特殊的光学性质和电学性质；第6章简要介绍了表征高分子体系微观结构的波谱学方法的原理；第7章重点介绍了橡胶态高分子相关的结构和性能关系理论；第8章详细介绍了晶态高分子的研究方法以及高分子结晶机理、微观形态和动力学分析结果。
本书初步介绍了利用数学模型研究物理现象的方法，可以作为数学及其相关领域学生进行高分子物理研究的指导教材，也可以帮助数学领域的专家扩充高分子科学方面的背景知识。本书提供的丰富材料还能够帮助具有基本数学、物埋和化学知i只和不同高分子物理背景的读者了解众多物理现象背后的数学原理。同时，因为作者在本书里详细阐述了高分子物理领域的许多数学模型和假设的建立和演变过程，所以本书可以帮助从事高分子物理研究的专业人士对期刊和书籍里普遍使用的数学方程和模型假设有全面和系统的认识。
高分子材料的制备方法范文第5篇
关键词：材料 发展 金属材料 无机非金属材料 高分子材料
人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。历史上,材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。历史学家也把材料及其器具作为划分时代的标志:如石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代……
100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁工业的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶,现代平炉和转炉炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。与此同时,铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶,金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后,科学技术迅猛发展,作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世,并得到广泛应用仅半个世纪时间,高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱,并在年产量的体积上已超过了钢,成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制备工艺的发展,使陶瓷材料产生了一个飞跃,出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变,许多新型功能陶瓷形成了产业,满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要。
现在人们也按化学成分的不同将材料划分为金属材料,无机非金属材料和有机高分子材料三大类以及他们的复合材料。
金属材料科学主要是研究金属材料的成分组织、结构、缺陷与性能之间内在联系的一门学科。金属材料科学与工程的工作者还要研究各种金属冶炼和合金化的反应过程和相的关系,金属材料的制备方法和形成机理,结晶过程以及材料在制造及使用过程中的变化和损毁机理。对其按化学成份进行分类可以分为钢铁、有色金属以及复合金属材料。按用途分类包括结构材料和功能材料。
金属基复合材料(mmc)因其良好的性能而得到了人们广泛的关注。它是一类以金属或合金为基体,以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物,其共同点是具有连续的金属基体。目前,特别是航空航天部门推进系统使用的材料,其性能已经达到了极限。因此,研制工作温度更高、比刚度和比强度大幅度增加的金属基复合材料,已经成为发展高性能结构材料的一个重要方向。1990年美国在航天推进系统中形成了3250万美元的高级复合材料(主要为mmc)市场,年平均增长率16%,远高于高性能合金的年增长率1.6%。
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂,并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。无机非金属材料已从传统的水泥、玻璃、陶瓷发展到了新型的先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维、半导体材料以及光学材料。由于新型无机非金属材料除具有传统无机非金属材料的优点外,还有某些特征如:强度高、具有电学、光学特性和生物功能等,因此它们已成为现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。
高分子材料为有机合成材料,亦称聚合物。自20世纪20年代德国著名科学家斯托丁格开创这一学科以来,高分子科学和技术的发展极为迅猛,如今已形成非常庞大的高分子工业。它具有较高的强度,良好的塑性,较强的耐腐蚀性能,很好的绝缘性能,以及重量轻等优良性能,在是工程上的发展最快的一类新型结构材料。高分子材料按其分子链排列有序与否,可分为结晶聚合物和无定型聚合物两类。结晶聚合物的强度较高,结晶度决定于分子链排列的有序程度。工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类:塑料、橡胶以及合成纤维。其中,我国的合成纤维、合成树脂和合成橡胶已分别居世界产能的第一、二和三位。
参考文献:
[1]谢盛辉.《材料科学发展史》课程构想及教学纲要. 2006,26,(5).
[2]许顺生.金属材料科学概述.中国科学院上海冶金研究所.
高分子材料的制备方法范文第6篇
关键词：纤维素磁性微球；制备方法；未来展望
前言
以纤维素为磁性载体的纤维素磁性微球（MCMS）作为惰性材料高分子微球的一种，具有质地坚硬、球形结构良好和生物相容性好等优点。纤维素是世界上分布最广、含量最丰富的一类天然高分子化合物，广泛存在于棉花、亚麻、木材、细菌等生物中，具有价格低廉、环境友好、可再生等优点。纤维素是由葡萄糖单元通过(-1,4苷键连接起来，分子内存在着大量的羟基，在结晶度较低的情况下本身就是一种优良的吸附剂，可以除去废水中的染料及重金属［1］。磁性技术已应用于各行各业中，它是一种借助磁场力对外物进行作用的一种技术。在人们的不断研究进程中，纤维素磁性微球复合材料逐渐应用于食品中的微生物检测、医药方向的药物运输等领域。
近年来，随着环境污染引发的人类健康和生活中面临的食品安全问题形势日益严峻，发展以纤维素为磁性载体的功能微球材料正成为纤维素材料科学研究的热点。本文以纤维素磁性微球的全方位研究为目的，综述了纤维素磁性微球各方面研究的最新进展，并对磁性微球的制备方法、磁性微球的磁性表征、磁性微球的应用领域做了概括性描述。
1 纤维素磁性微球的制备方法
天然高分子磁性微球包括纤维素磁性微球通常都是以纤维素为外壳、磁性颗粒包埋在壳内为核的核-壳式结构。纤维素磁性微球按纤维素来源可分为植物纤维素磁性微球和细菌纤维素磁性微球，由于植物纤维素和细菌纤维素有不同的结构和存在形式，它们磁性微球的制备方法也存在很大的差异。以下分别对植物纤维素磁性微球和细菌纤维素磁性微球的制备方法分别进行阐述。
1.1 植物纤维素磁性微球的制备
植物纤维素作为自然界中最大的有机资源，与无机磁性粒子的复合有着相对较多的研究，其制备方法多种多样。纤维素磁性微球的性质不仅与构成磁性微球中纤维素的分子量等本身性质有关，还与磁性微球的制备方法有关。因此，制备方法的研究十分重要。目前植物纤维素磁性微球的物理和化学制备方法主要有溶胶-凝胶转相法、反相悬浮包埋法、原位共沉淀法、反相悬浮聚合法。
1.1.1 溶胶-凝胶转相法
溶胶-凝胶转相法是比较简单的一种操作方法，首先把纤维素溶解在纤维素良溶剂中，在纤维素完全溶解的基础上加入磁性无机粒子机械搅拌制备磁性纤维素溶液，再把磁性纤维素溶液加入到乳化剂中搅拌固化成型，最终可制得磁性纤维素微球。其操作步骤可分为两步：磁性纤维素溶液的制备和纤维素磁性微球的制备。用这种方法制备纤维素磁性微球操作步骤简单，耗时短，且制得的磁性纤维素微球具有良好的流动性能和机械性能，用途广泛。
Zhang［2］等以植物纤维素和铁钴镍超顺磁性无机粒子为原料，以碱/尿素或硫脲的水溶液为溶剂，在-12(C~-5(C的环境下向溶剂中加入铁钴镍磁性粒子，然后再加入纤维素，并以200~1000r/min搅拌溶解纤维素后，进行低速离心脱泡和除杂质，制得了磁性纤维素溶液。然后将磁性纤维素溶液分散于Twin-80和Span-80组成的复合乳化剂中，搅拌至分散均匀并在常温下固化1-10hr成形。继续加入稀硫酸即在下层沉淀出了纤维素磁性微球。得到的纤维素磁性微球经表征发现其表面呈多孔蜂窝状结构，比表面积为100~450m2/g，孔径在200-800nm，粒径在1-600(m。并且发现磁性微球的表面为羟基功能集团，便于表面衍生化制备用于生物蛋白质分离、生物材料载体、血液净化吸附剂和荧光微球等特定的功能性材料。
用溶胶-凝胶转相法得到的纤维素磁性微球其整个过程只发生了物理变化，并且所用到的有机溶剂经过简单的分离即可重复使用。纤维素磁性微球表面只有羟基，无残留其它基团和吸附其他试剂，一定程度上保持了纤维素微球的洁净。但是制得的纤维素磁性微球粒径相对较大且分布不均匀，这可能是此种制备方法存在的缺点。
1.1.2 反相悬浮包埋法
反相悬浮包埋法是把以纤维素为溶质的良溶液和制备的磁流体放入搅拌的盛有一定量乳化剂并不断搅拌的混合体系中，经过一定时间冷却即可制得纤维素磁性微球。在制备的过程中，通过搅拌可使纤维素分布在外侧、无机磁性粒子包埋在内侧，形成一种核-壳式的纤维素磁性微球结构。反相悬浮包埋法的操作步骤通常分为三步：纤维素溶液的制备，磁流体的制备和纤维素溶液和磁流体的混合。用这种方法得到的磁性微球其粒径分布均匀，分散性好，磁性应性强。
王树森［3］等首先以纤维素和甲基氧化吗啉溶液以重量比5~10:100混合均匀得到了纤维素溶液，再在质量分数为8%的FeCl2溶液中，加入10倍FeCl2重量份的聚乙二醇作为乳化剂，之后加入H2O2把Fe2+氧化为Fe3+，并用6NNaOH溶液调节pH至10.5，放置在50~60(C环境中，得到磁流体。最后再把上述制备的两种溶液在Span80的液体石蜡溶液中搅拌6~15min，改变温度和搅拌速度继续搅拌，最终得到了纤维素磁性微球。经表征发现，用这种方法得到的纤维素磁性微球粒径分布在3~5(m，磁性微球粒径小且比较均匀，分散性也比较好，磁强为20G.S。
李欣［4］等在500ml烧瓶中，以100ml泵油和20ml氯苯混合液为分散介质，125mg油酸钾和20ml磁性粘胶液为分散剂，90(C搅拌40min，固化即可制得纤维素磁性微球。研究发现这种微球呈珠状，平均粒径小于300(m、粒径分布宽度指数低于1.4、湿态孔度约85%~90%。并且此种方法得到的纤维素磁性微球纤维素对磁性无机粒子的包覆率和纤维素磁性微球的收率也相对比较高。
用反相悬浮包埋法制得的纤维素磁性微球的粒径不仅和方法本身有巨大的关系，还与磁流体的生成方式和使磁流体与纤维素溶液混合均匀方式有关，阎立峰［5］等以Fe2+被H2O2氧化为Fe3+、再调节溶液pH为磁流体的制备方式，并在磁流体与纤维素磁性微球的混合过程中用超声波使之分散均匀制备纤维素磁性微球，最终制得了分散性极好且粒径30~50nm的磁性微球。
反相悬浮包埋法是利用包埋技术及高速乳化的方法制备粒径相对均匀的磁性微球，此种方法原理简单但操作步骤较多，比较适合制备功能吸附材料。
1.1.3 原位共沉淀法
原位共沉淀法是将预先制得的纤维素微球加入到含有Fe2+和或Fe3+的溶液中，利用微球的吸附作用把粒子吸附在纤维素微球的表面，最后用NH3(H2O或NaOH调节溶液的pH，致使无机磁性粒子沉降在纤维素微球表面，生成了纤维素磁性微球。这种方法主要可分为两个过程：纤维素微球的制备和纤维素微球/磁性无机粒子的共沉降。
罗晓刚［6］等先用溶胶-凝胶转相过程制备出纤维素微球，再把纤维素微球加入一定量配比FeCl3 (6H2O 和FeCl2(4H2O（摩尔比：Fe3+：Fe2+=2:1）的溶液中，抽真空至10mmHg。1h后通过抽吸加入计量为25%的氨水溶液，移除真空升温至60(C，并在此温度下反应30min，最终可生成沉淀的纤维素磁性微球。经过表征发现，这种方法制得的平均粒径为6.0(m，且发现随着Fe3O4的增加，纤维素磁性微球的密度增加而膨胀度减小。因此，纤维素磁性微球的物理性质可以通过Fe3O4的含量来简单控制。性质的差异可通过表1看出。
陈中兰［7］等用原位共沉淀法制成了大孔球形纤维素基磁性阴离子交换树脂，以大孔纤维素阴离子交换树脂为原料，在一定量配比FeCl3 (6H2O 和FeCl2(4H2O的溶液中加入NaOH，最终制成了大孔球形纤维素基磁性阴离子交换树脂。并且研究发现这种树脂与传统阴离子交换树脂相比可以提高树脂的吸附速度、提高固液分离程度、改善操作效率，还能使工业溶液的离子交换与树脂分离、再生一体化［8］。
用这种方法制成的纤维素磁性微球可以控制无机磁性粒子的生长及磁性作用，这是因为纤维素微球的孔作为微反应器可以决定磁性粒子的尺寸。用这种方式合成出来的磁性粒子对微球的磁诱导迁移和提高微球的靶向传递和释放均起重要作用。
1.1.4 反相悬浮聚合法
反相悬浮聚合法主要用来合成纤维素衍生物复合磁性微球，这种衍生化的纤维素中含有碳碳双键，在溶液存在引发剂和无机磁性粒子的条件下，可以聚合直接生成纤维素衍生化磁性微球。这种合成磁性微球的方法主要是为了对纤维素进行改性，期望得到更优良的功能性材料。
陈日清［9］等将定量的微晶纤维素、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、N-羟甲基丙烯酰胺、环己烷、四氧化三铁粉末和去离子水混合，搅拌均匀，升温至60(C，并以过硫酸铵为引发剂，升温至反应温度并保温1h。冷却至室温过滤出料即可得到微晶纤维素丙烯酸酯复合磁性微球。经过表征发现，微球的矫顽力为173Oe，饱和磁化强度和饱和磁化密度随着Fe3O4质量分数的降低而降低。
1.2 细菌纤维素磁性微球的制备
许多微生物都能合成纤维素，这种由微生物合成出来的纤维素就是细菌纤维素。细菌纤维素与植物纤维素相比，纤维素的纯度更高，而且具有更高的分子量和结晶度［10］。细菌纤维素与无机磁性粒子复合制成的细菌纤维素磁性微球也拥有较好的抗张强度、高弹性模量、高持水性、良好的生物相容性和稳定性，因此，开展细菌纤维素磁性微球的研究具有十分重要的意义。细菌纤维素主要的存在形式是细菌的细胞壁，细菌纤维素的获得一般只能通过培养基接种细菌进行培养搜集细菌细胞壁得到。由此发展起来的生物发酵法就是制备细菌纤维素磁性微球最常用的方法。
1.2.1 生物发酵法
生物发酵法是将无机磁性粒子加入已接种细菌的培养基中，在对培养基进行搅拌、流动水浸泡、洗涤等一系列操作，控制培养时间即可得到一定量的细菌纤维素磁性微球。用这种方法得到的纤维素磁性微球能更好的用作功能性生物医药材料。
贾士儒［11］等首先采用共沉淀法制得了纳米级Fe3O4，然后将纳米级Fe3O4与发酵培养基分别灭菌后混合，并以6%的接种量接种木葡萄酸醋杆菌，30(C、160r/min培养1-4d，最终得到了细菌纤维素磁性微球。经过表征发现，这种纤维素磁性微球直径达到1-4mm，且随着培养天数的增多，细菌纤维素磁性微球的直径也逐渐增大。如表2所示：
用这种方法生产细菌纤维素磁性微球整个操作过程不需要有机溶剂，不会污染环境。且制得的细菌纤维素磁性微球中Fe3O4分布均匀可广泛用作固定化酶或细胞的载体等生物工程中。
未来展望
纤维素磁性微球作为一种新型的有机-无机复合材料具有特殊的物理、化学性质，特定环境下拥有特殊的功能，由于其性能优势和巨大的应用潜力，正吸引着国内外越来越多学者的高度关注。关于纤维素磁性微球的进一步研究工作可在以下展开：
（1）纤维素磁性微球的制备方法：纤维素磁性微球的制备方法虽然不少，然而纤维素磁性微球制备过程中磁性无机粒子的损失量大，造成磁性微球的产率较低。另外，采用不同方法制得的纤维素磁性微球的尺寸不同，在制备磁性微球时，得到的磁性微球的尺寸往往有不确定性。制备过程在此情形上，发展新的、环境友好的制备方法对于提高纤维素磁性微球的研究有重要意义。
随着高分子材料学、电磁学、医学、生物工程学的进一步发展，人们对环境质量的不断提高，推动了纤维素磁性微球的基础研究和应用研究工作，将使纤维素磁性微球的研究进入了一个新的发展阶段。（作者单位：郑州大学材料科学与工程学院）
参考文献：
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高分子材料的制备方法范文第7篇
[关键词] 任务驱动教学法；双语课；教学方法
[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2014）01-0078-04
0 引言
2001年教育部印发了《关于加强高等学校本科教学工作，提高教学质量的若干意见》，鼓励高校“积极推动使用英语等外语进行教学”[1]，我国高等学校各专业纷纷开设了双语课程。经过10余年的努力与发展，我国高校双语课的开课数量与教学质量均有大幅度提高。据武汉大学的数据调查显示，截至2009年，被调查的135所高校中已有132所开设了双语教学课，开课率高达97.8% [2]。虽然各级教育机构对双语教学的重视程度和投入力度不断加大，但是受到教师、教材以及学生水平等众多因素的限制，我国高校双语课的教学效果仍然有待提高。尤其是对于师资水平、学生水平有限的地方性高校，“双语教学”更是成为本科教学中的“鸡肋”――食之无味，弃之可惜。虽然目前学术界将制约我国双语教学水平的主要原因归咎于“师资、教材和学生”[3]，但不可否认的是，正确合理的教学理论指导和教学方法的缺失也是双语教学水平提高受限的重要因素[3]。
“任务驱动法”是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学方法，起源于20世纪80年代中期，最早应用于外语类课程的教学实践中并取得良好的效果[4，5]，在计算机、信息类教学中也有广泛应用[6，7]。任务驱动教学过程中，教师根据教学大纲中的内容要求及培养目的设计相关任务，使学生在真实情境的驱使下，通过探究完成任务或解决问题的过程，学习和掌握教学要求的内容，并培养学生提出问题、分析问题、解决问题的综合能力。此方法将以往以教师传授知识、学生被动接受为主的传统教学理念，转变为以解决问题、完成任务为主的多维、互动式的教学理念，使学生处于积极的学习状态之中，每一位学生根据自己对当前问题的理解，运用共有的知识和自己特有的经验提出方案、解决问题[8]。2010年，胡静等[9]通过普通双语教学法和任务驱动教学法在“健康评估”双语课中的教学实践，对比了两届学生在同一阶段的考评结果以及学生对课程的认可度，结果显示采用任务驱动教学法的教学效果和学生对课程的认可度明显优于传统双语教学法。
本文结合高分子材料与工程专业双语课“高分子材料科学技术概论”（Introduction to Polymer Science and Technology ）的教学实践，对“任务驱动教学法”在本课程教学实践中的应用进行了探讨和解析。教学过程中根据专业特点及课程教学大纲的要求，以增长专业知识、培养学习兴趣、提高科技英语阅读写作水平为目标，对驱动任务的制定和分析、驱动任务的分解完成以及实施过程中存在的问题进行了探讨，为“任务驱动教学法”在双语教学实践中的进一步拓展提供了依据。
1 驱动任务的制定
我国双语课程开设的主要出发点是旨在通过双语教学培养学生国际化的职业能力和科研能力，以适应时展和需要。具体而言，一是从职业能力方面，改变学生“哑巴英语”、“聋子英语”的状态，使其在大学英语的基础上，掌握一定的专业术语，能够参与到国际化的工作交流中，如英文工作环境以及国际会议等；二是从国际化的科研能力来说，改变过去大学生对国外文献资料零接触的状态，使其初步具备搜集阅读和理解运用国外相关文献的能力，为学术研究开拓宽广的视野，打开获得外部信息观念的通道，从而把握本专业国际学术前沿的发展动态，向世界先进学术研究水准看齐[10]。“高分子材料科学技术概论”是高分子材料科学与工程专业任选课程之一，主要介绍高分子材料方面的基本概念、发展历史，聚合物的合成、加工以及结构与性能，目的是使学生在学习专业课之前对日常生活中接触到的聚合物材料有一个基本的认识和了解，激发其学习兴趣。另外，在介绍专业知识的基础上，加强学生对学术期刊论文、专利等科技论文格式的认识，使其初步具备专业科技论文的检索、阅读、分析和总结能力。传统的双语课教学主要采用英文课件，通过教师双语授课、学生被动接受的方式进行。然而，由于专业英语与大学英语的区别，加之专业基础知识的缺乏，使部分同学对课件内容及老师的英文讲述难以理解，从而影响了其对课程内容的接受水平。“任务驱动教学法”以“驱动任务”作为学生学习探索的推动力，使学生由被动接受转变为主动学习，有助于提高学习效果。
任务驱动教学方法的实施过程通常包括：设计任务、提出任务、分析任务、自主协作完成任务、交流评价5个环节。其中，设计合理有效的“驱动任务”是整个教学过程的关键，任务的完整性、难易程度及是否典型、能否引起学生兴趣等都将直接影响到学生课堂上探究式学习的效果。根据课程教学大纲及教学目的的要求，本课程的驱动任务设计过程中主要考虑在以下方面对学生进行训练：（1）专业知识的学习和掌握，如聚合物的合成反应及其实施方法、聚合物的结构与性能等；（2）专业类科技英语的学习和掌握，如组织学生通过英文课本、期刊、网站了解专业知识及行业发展前沿；（3）文献检索平台的使用，如学校图书馆、电子数据库的使用等；（4）科技论文的分类及格式要求，如区分研究型论文与综述性论文在写作方法及格式的异同，掌握专利文献的结构组成等；（5）多媒体课件的制作，如多媒体课件的设计、动画等；（6）中英文口头表述及交流互动，如“会议模式”的口头汇报及回答问题等；（7）任务分解及分工合作，即组内同学根据老师布置的任务对其进行分解后，大家分工合作，共同完成任务；（8）相互学习交流，由于不同学生的具体任务不同，大家在任务完成后可以相互学习交流，达到共同提高的目的。
“高分子科学技术概论”为概论型课程，主要涉及的专业内容包括高分子化学（介绍高分子的合成与制备反应）、高分子物理（介绍高聚物的结构与性能）、高分子材料成型工艺学（介绍常用高分子的成型方法及工艺条件）、高分子材料（介绍常用高分子的性能及应用）等。因此，驱动任务的设计在综合考虑其他能力锻炼的同时，要紧紧围绕相关的教学内容，难易适中，注重兴趣的培养。如针对高分子材料部分的内容，传统的教学方式只是枯燥的讲解何种材料具有何种性能，学生缺乏感性认识，学习兴趣不佳。在任务驱动教学法中，设定的驱动任务是以生活中常见的高分子材料制品为例，比如安排学生找出塑料盆是什么高分子材料组成的，该材料的制备方法、性能以及应用范围，制品配方设计包括哪些成分以及配方设计中应考虑的因素，产品的成型方法、成型条件等等。本方法充分调动了学生的好奇心，并以此为动力完成后续学习任务。另外，作为双语课程，更好的利用英语这一媒介采集和输出信息也是本课程重要的学习目的之一。因此，驱动任务也应该注意鼓励学生利用英文教材、网络等途径进行专业英语方面的了解和学习。
2 驱动任务的分析与分解
由于专业知识的限制，学生对任务的分析可能不够全面，教师在此过程中需要进行指导。“驱动任务”的设定通常以教学大纲为依据，因此教师在给出驱动任务后，应该根据教学大纲的内容及要求，对驱动任务进行充分的分析，使学生知道此任务设定的目的，明白完成此任务需要了解和掌握哪方面的知识，从而提高学习的针对性和任务完成的效率。例如对于上述任务，其设计目标是使学生对聚合物合成、结构与性能、塑料配方设计、高分子材料成型方法等多方面内容有一个基本的了解和掌握。教师在任务分析过程中除了提示学生充分考虑本任务涉及的知识外，也应该注意对相关知识的拓展及思考。例如，塑料盆的成型加工是采用何种方法，除此之外高分子材料还有哪些常用的成型方法；每种成型方法的特点及适用的高聚物类型以及产品类型、各成型加工条件的确定方法以及应注意的问题等，而所有这些问题的根源则是高分子材料的结构与性能的关系。学生对这些问题的思考与学习，对于其在以后的工作过程中将所学的理论知识学以致用、解决实际工程技术问题具有非常重要的意义。
3 驱动任务的完成
教师根据课程内容设定驱动任务后，需要对学生进行分组，要求每一组的同学相互协作，共同完成资料搜集、整理、幻灯片制作等工作。每一个驱动任务都可以分解为多个子任务，因此需要多名同学共同努力完成。一般每组学生4～6人，选取组中“中坚力量”为小组长，负责组织协调本组的学习活动，并详细记录问题探究的进展，每次课后要向教师汇报学习的情况。驱动任务主要靠学生在课下通过图书馆、互联网等多种途径搜集资料来完成。根据授课计划以及各组任务的难易程度，各小组的具体任务及完成时限要求将有所不同。因此，要求小组长切实做好任务分配及协调工作，保证大家进度一致，并在汇报前将工作做完。最后，小组任务的完成情况采用“学术会议”的组织模式，由小组代表采用多媒体课件进行汇报，汇报语言要求50%以上用英语。
下面以驱动任务“列出常用塑料的回收标志并找出对应的聚合物在生活用品中的应用及其基本物理化学性能和使用过程中应注意的问题”为例介绍任务的分解及完成要求。本任务主要可以分解为以下几个子任务：（1）塑料的回收标志及其对应的聚合物；（2）回收标志中的英文缩写对应的中英文全称；（3）回收标志中各种材料的化学组成及机械、物理性能；（4）针对回收标志1～7分别找出生活中5个实例并根据实际用途区别其性能差异。最后要求小组内成员将各自负责的内容整理汇总，并做好幻灯片以便课上汇报交流。由此可见，驱动任务的完成过程需要小组全体成员在教师的指导下共同合作完成，任务完成质量取决于各子任务的完成情况以及成员的团结合作，是集体智慧的结晶。任务的完成过程除了需要学生借助互联网、书籍等渠道查阅大量文献资料之外，还要求学生对生活中的塑料制品进行观察思考，有助于提高其学习兴趣。
4 交流评价
交流评价与归纳是总结、反思与巩固的阶段，这一过程应在每一组汇报以后进行。小组汇报结束后，作为观众的同学可以针对其讲述内容提出问题，并由汇报小组成员回答。学生通过问答或者讨论的形式获得知识，并实现信息的传播。交流的目的：（1）通过相互评价，加深学生对该任务的认识，将小组的研究结果汇报给其他同学，使“学”者的身份转换为“师”者，通过汇报内容传达教学大纲的要求；（2）总结完成任务的过程方法，发现和解决倾向性问题，促使学生进行反思，把所学会的知识内化；（3）锻炼学生在多媒体制作、口头表达自己思想、辩论自己观点等方面的能力。评价可以采用个人自评、组内互评、组间互评、教师点评等多种评价相结合的方法，使评价做到公平、公正。教师在整个过程中起指导、组织和补充的作用，使学生真正成为学习的主体。在这一模式下，学生可以通过计算机互联网随时获取帮助，并随时成为“教师”。这一方法完全改变了传统的教学方式，使因材施教真正落到实处，让每个学习者都能将学习当作一种享受。
5 运用中存在的问题
通过合理有效的驱动任务，大大调动了学生的学习动力，使兴趣成为其学习的内动力，效果是不言而喻的。但是，在此教学方法的应用过程中仍然存在着一些问题和需要注意的地方。具体来说主要有以下几个方面。
1）教学进度不易把握。驱动任务的完成过程需要耗费大量的课余时间，而原来的课堂授课时间很大一部分被交流和评价所占据。根据教学内容安排，如果汇报小组的准备不够充分，就会影响到教学进度。这就需要教师严格要求并在课下投入大量的精力对任务的完成情况进行督促和指导。另外，教师需要准备备用材料，以防止有的小组任务完成得不够全面。
2）课堂管理亟待改进。课堂的交流与评价时间应该防止部分学生“开小差”，游离于课堂讨论之外。针对这一问题，教师要认真观察，必要时采取提问的方式促使学生投入到课堂讨论中。
3）评价上有困难。由于任务的完成工作多在课下进行，在小组内可能会出现部分同学“偷懒”、不积极参与的情况。这要求教师和小组长做好协调和督促工作，针对每一位同学的具体任务，教师做到心中有数，并及时与小组长沟通任务进展情况。
4）如何达到“双语”这一目的。完成驱动任务往往需要查阅大量的文献和资料，能采用英文这一工具除了要求学生具有较高的英文水平之外，对学生专业基础知识和专业英语的掌握也是一个不小的挑战。否则，学生面对满眼不认识的单词往往不知所措，无法利用英文完成相应的任务。因此，如何增强学生面对大篇幅英文资料的信心，使课程真正达到“双语”课程设置的目的也有待后期的研究和实践。
6 结束语
本文结合“高分子材料科学技术概论”双语课程的实践教学，对“任务驱动教学法”在双语课教学中的应用进行了探讨。通过对学生的问卷调查显示本方法可以有效地调动学生的学习积极性并使兴趣成为其积极探索的内在动力，同时提高了其专业知识掌握、资料检索、多媒体课件制作、口头表述等综合素质，教学效果有效提高，也受到学生的广泛好评。针对实施过程中仍然存在的一些问题，在以后的教学过程中应该采取相应措施加以改善。
参考文献
[1]教育部.关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见[EB/OL].（2001-08-28）[2013-03-04]..
高分子材料的制备方法范文第8篇
关键词：光散射；面散射；体散射；共混；共聚
中图分类号：O43文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）08-0395-02
光散射材料是指能够使光通过而又能有效的散射光的材料。透光率和雾度是评定光散射材料的两项主要指标，透光率是指透过试样的光通量和射到试样上的光通量之比。它是表征透明高分子材料透明程度的一个重要性能指标。雾度，又称浊度，是透过试样而偏离入射光方向的散射光与透射光通量之比，是材料内部或表面上的不连续性或不规则性所造成。通常用雾度的大小来表征材料的光散射强弱。
光散射材料能将点、线光源转化成线、面光源，可以作为面光源材料应用指示标牌、广告招牌、展示橱窗、投影背墙以及壁挂式均匀照明光源等，也可以作为背光源材料应用于液晶显示，还可以与液晶元件复合制备高分子分散型散射元件。
1光散射产生的机理
如果媒质的均匀性遭到破坏，即尺度达到波长数量级的邻近媒质小块之间在光学性质上（如折射率）有较大差异，在光波作用下，它们将成为强度差别较大的次波源，而且从它们到空间各点已有不可忽略的光程差，这些次波相干叠加的结果，光场中的强度分布将与上述均匀媒质情形有所不同，这时，除了按几何光学规律传播的光线外，其他方向或多或少也有光线存在，这就是散射光，即产生了散射。对于不均匀形态较大的媒质，光散射也可看作是反射和折射的综合结果。
散射光强除了与入射光的波长、散射角有关外，还与散射体材料的折射率（N）和机体材料的折射率有关。目前，关于散射光强的计算理论，发展还不十分完善。
计算散射光强，最简单的近似理论为Rayleigh-Gans-Debye(RGD)理论。对于半径较大或折射率较大的粒子，要用Mie理论来计算光强。如果粒子达到Mie理论不适用时，就要用传统的射线光学来处理。下面的公式可以用于聚合物光散射材料散射光强的近似计算：
lv=KI0R3n3γ0-4(nB2-n2)［1+(8/3)2R2v2sin2(θ/2)］-2
上式中，K为常数，=2/，为光在介质中的波长，0为光在真空中的波长，为光散射角，n是介质的平均折射率：n=nAVA+nBVB。
2光散射材料的分类
根据散射机理的不同，可以将光散射材料分为：面散射材料和体散射材料。
传统的光散射材料大多为面散射材料，采用面散射机理，即将透明板材或其它形状制品的一个表面(一般为内表面)打磨，涂层或将其成型模具的相应面做喷砂或刻痕处理，利用它们粗糙的表面来产生光散射。这种材料的一个显著缺点是：它不能较好地兼顾材料的光散射性和透明性，综合性能较差，因而大大限制了它的应用范围。
体散射材料多为分散有光散射体的透明合成材料，起散射作用的散射体的尺寸等于或大于可见光波长。这种材料应用了整体散射机理：即材料的内部与表面均起散射作用，能够很好地克服面散射所固有的弱点，制品具有高的光散射性，较好的透明性及优异的综合性能。目前，它已成为一种新型的背光源材料，逐渐在许多领域取代了传统光散射材料，并进一步扩展了新的应用领域，如液晶显示等。
另外，还有一种体——面散射材料，由产生体散射的基板和涂覆在基板上的能够产生面散射的表面组成，即将消光颗粒与涂料共混，涂覆在基板表面，利用涂层的收缩形成表面微结构，同时消光颗粒导致了涂层的光学非均一性，产生光散射。
3光散射材料的制备3.1面散射材料的制备方法
通过对透明的基体材料表面进行磨砂处理，或利用特殊的成型模具或浮雕辊得到浮雕或喷砂效果的表面，利用材料表面的粗糙度得到散射效果；也有以表面凸凹起伏的高分子材料制备，巧妙设计表面的波纹实现材料的散射效应。
面散射材料的制备方法存在着显著的缺点：一方面，散射光的量取决于刻痕和划痕等的数量及分布，使散射发生的不均匀，另一方面折射率和透光率不易控制。
3.2体散射材料的制备方法
体散射材料的制备方法大致分为两种：聚合法和共混法。
3.2.1聚合法
利用折光率有一定差异、相容性不太好的聚合物单体共聚合或采用分段聚合来制备光散射材料。具体又可分为以下几种情况：
（1）将一种单体混合分散于透明的基体中，使单体聚合，生成的聚合物作为散射体，其折射率不同于透明基体的折射率，因而入射光产生光散射。
（2）将一种单体混合分散于一种透明材料中，使单体聚合，生成的聚合物作为基体，其折射率不同于透明材料，进而材料产生光散射。
（3）散射体材料是无机粒子或有机粒子，将散射体粒子分散于基体单体中，使单体聚合生成聚合物基体。
ISHIHARADAM等人以玻璃转化温度低于室温的弹性体橡胶为基体材料，以折射率不同于基体的透明材料（可以是无机粒子或有机物）为散射体，通过聚合法制备了一种光散射材料，广泛应用于照明装置，也可以作为灯箱广告牌的面光源，还可以与透光管和光波导管联用。由于基体的玻璃转化温度低于室温，所以材料在室温下即可操作加工。华南理工大学高峰等人，以不同分子量的聚苯乙烯作为散射材料，将其溶解在甲基丙烯酸甲酯中，通过原位聚合法制备了光散射材料，研究发现PS作为散射体分布在基体PMMA中能够产生散射，PS的分子量要高于临界分子量43900。当聚苯乙烯分子量大于43900，且其质量分数为0.20%-0.30%时散射板性能最优，透光率为73.0%，雾度为74.7%。
近年来，纳米粒子掺杂有机玻璃制备新型复合材料广受关注。张启卫等人通过原位聚合和同步溶胶——凝胶过程制备了PMMA/SiO2杂化材料，研究表明该材料有机/无机相间的相容性好，材料的透明性好，透光率可达80%左右。清华大学钱志勇等人以纳米Al2O3、SiO2和CaO颗粒,采用三种不同粒度的纳米颗粒利用在位分散法制备了以PMMA为基体的复合光散射材料，成功用于平板显示。其研究指出：由于微粒的散射和纳米粒子的结构特点，随着纳米粒子粒度的减小,复合材料样品板亮度增加,视角变大,整体光学性能变得优异。中国专利03127636.9提供了一种纳米硅改性有机玻璃光散射材料及制备方法。该方法先将纳米SiO2粉末通过高频超声波震荡混入MMA单体中，使其呈乳白色半透明状，加入引发剂及其他组分真空脱气后在90℃预聚合，冷却灌浆入模后在25-100℃处理，24-72小时即可得到光散射材料。材料的光谱透过曲线与本体材料相近，光散射分布均匀，可用作照明显示器件。
3.2.2共混法
共混法是通过透明的聚合物基体材料和散射体粒子的共混制备光散射材料的方法。
在共混法中，散射体粒子的制备至关重要。欧洲专利EP0634445报道了一种核壳结构的复合散射粒子，这种光散射复合物以类橡胶的乙烯基聚合物为核，具有一层或多层壳，散射体粒子中含有至少15%的烷基丙烯酸或烷基甲基丙烯酸。日本专利JP04161448中介绍的光散射材料，使用一种粉末状的TiO2，外层涂有交联球形环己顺丁烯——二酰亚胺——苯乙烯共聚物作为散射体粒子，但是成本很高。美国专利Pat.Nos.5237004和5346954中使用了一种具有橡胶核热塑壳的散射体粒子，能够很好的分散于基体中，而基体的抗冲性能和物理性质不受影响，而且核内聚合物的折射率可以调节，也保证了基体良好的透光率。
目前，大多数新型光散射材料是采用共混法生产的，因为这种方法与一般聚合物掺混的工艺过程非常类似，特别是对于用量最大的光散射板材，它能够连续化生产，生产率较高。但是共混法制备光散射材料经常会遇到一些问题，例如：粒子与基体材料的相容性差，不易分散于基体材料中；分散相粒子在基体中的分散性能差导致基体材料的透光率下降以及物理性能老化；材料的折光率不易调节，导致光学性质不易调节；分散相粒子坚硬导致材料的抗冲击性能变差等。如何行之有效地克服这些问题，将是今后共混法研究的方向。
4光散射材料的发展方向
目前，光散射材料在照明领域和显示领域得到了广泛的应用，随着光散射材料性能的不断提高和完备，其应用领域将进一步扩大。一些具备特殊功能的光散射材料将会不断被开发出来，例如热可逆记录材料和表面具有自清洁功能的光散射材料等。由于纳米技术的飞速发展，无机掺杂聚合物制备复合光散射材料也将成为研究的一个热点。
参考文献
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