第5章-医用高分子材料.ppt

* 2)可见光刺激 PNIPA加入发色剂叶绿酸铜三钠盐而形成光敏凝胶，光照射时收缩，停止光照射时溶胀。 4.电刺激功能高分子材料 在硫酸钠水溶液中每隔2s间隙地加入20V直流电场，直链烷基表面活性剂作用下，聚（2-丙烯酰胺-2-甲基）丙烷磺酸（PAMPS）凝胶，在溶液中会一屈一伸地向阴极移动，速度可达25cm/min。聚苯胺聚吡咯在不同电场下会显现不同的颜色。 5.生化刺激功能PG 利用刺激应答性高分子水凝胶的微胶囊或脂肪小体的生理膜作为医用渗透膜，药物释放系统等材料的适用性研究，已经取得成效。 5.7.3 高分子诊断试剂应用实例 固定色氨酸的琼脂糖和交联的聚乙烯醇胶对于风湿性因子和免疫复合体都是优秀的吸附体，可应用于自免疫疾病的诊断。 慢性风湿病的诊断，是以乳胶吸附人免疫球蛋白的被动凝聚反应，以相位显微镜观察，当风湿性因子存在时，1min-2min内发生剧烈的凝聚反应。 肝癌的检测，使用甲种脂蛋白，以同位素为标志物进行检查。 高分子酶试剂是临床诊断试剂中发展极快的后起之秀，已达180多种。诊断用酶试剂如下六种： ①氧化-还原酶：如抗坏血酸氧化酶、胆碱氧化酶等；②转移酶：如醋酸激酶、腺甘酸激酶；③加水分解酶：如碱性磷酸酶甾醇酯酶、肌酸脒基水化酶；④脱氢酶：如草酰乙脱氢酶；⑤异性化酶变旋酯；⑥合成酶：如酰基辅酶合成酶等。 5.8 几种重要的医用高分子材料 5.8.1 尼龙 尼龙是一类重要的高分子聚合物，一般用重复单元的碳原子数目表示不同类型的尼龙。 尼龙可以通过缩聚反应或开环聚合制得。尼龙分子链之间的氢键作用和高度的结晶性，使得尼龙便于制得性能优良的纤维，它在长度方向有很高的强度。 5.8.2 聚乙烯 聚乙烯是由乙烯（C2H4）构成，聚乙烯的化学式为-(C2H4)n-，其中n标示的是聚乙烯的聚合度。 图5-12 乙烯与聚乙烯化学结构图 乙烯根据分子量和链结构可以把聚乙烯分成： 低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯(分子质量低于5万)、高密度聚乙烯(高于20万)和超高分子量聚乙烯(分子量在150万以上) 性质 低密度 高密度 超高密度 比重/(g/cm3) 0.912-0.925 0.926-0.940 0.941-0.965 抗张强度/MPa 7.59-11.04 11.73-12.46 23.46-25.530 邵氏硬度 D41-D46 D50-D60 D60-D70 弹性模量/MPa 96.60-262.20 172.50-379.50 414.00-1242.00 表5-2 低、高、超高密度聚乙烯的性质 5.8.3 超高分子量聚乙烯（UHMWPE） 定义：平均分子量在150万以上的线性结构聚乙烯，是一种新型的热塑性工程塑料。UHMWPE是德国Hoechst公司于1958年作为商品最早在世界上出售的。 1. UHMWPE的结构与性能 1）结晶度 当UMHMWPE被降到液态温度以下时，聚乙烯分子链会在C-C结合处发生旋转从而形成链状折叠。链状的折叠使分子形成局部有序结构，这种片状的区域被称为结晶区。这些结晶区嵌在那些不定型的无序组织中，并通过一些连接分子相连。 图5-13 聚乙烯微观结构示意图 结晶区域的程度和取向由很多因素决定，包括分子量、成形过程和环境因素。 结晶区是极其微小的，肉眼不可见，这些结晶散射可见光，让UHMWPE在室温下有一个白色的、不透明的外表。在熔点以上（大约137℃），UHMWPE变得透明。结晶区域的厚度为10-50nm长度为10-50mm，结晶区之间大约为50nm。 UHWMPE的结晶组织可以使用透射电镜放大到16,000倍来观察。染色使无序区域在显微图中呈现灰色，而结晶区呈现带黑色轮廓的白色。可以把ＵＨＷＭＰＥ看作是无序区和结晶区的互联的网络结构。 图5-14 超高分子量聚乙烯透射电镜照片 2)热转变 聚合物有三个温度转变点：玻璃化转变温度、熔点、粘流温度。 对于UHMWPE玻璃化转变发生在-160℃。当温度升高到熔点以上时，不定型区流动性增加。当UHMWPE的温度升高到60-90℃时，聚合物中的结晶态开始熔化。 UHMWPE的差热分析线表征了UHMWPE的两个关键特征: 差热曲线反映的第一个特征是UHMWPE的熔点。熔点反映的UHMWPE的结晶度和结晶区域的厚度，结晶度越大和结晶区域越厚，材料的熔点越高。此外在熔化峰下的区域面积正比于材料的结晶度 通过对比样本焓的变化和一个100%结晶体，人们可以计算出UHMWPE的结晶度。大多数的UHWMPE的结晶度在50%-55%之间。 图5-15 UHMWPE的差热分析结果 优点： ①耐磨损性能非常卓越，砂浆磨损试验表明，比一般碳钢和铜等金属要耐磨数倍、比尼龙耐磨4倍； ②冲击强度极高，比尼龙6和聚丙烯大10倍； ③能吸收震