用高分子材料学 郭圣荣
药用高分子材料学 郭圣荣
什么是药用高分子材粒 材料( materials):用来制造某些有形物质(如机械、工具、建材、织物的整 体或部分)的基本物质(如金属、木材、塑料、纤维等)。 可分为金属材料如钢铁等、无机材料如陶瓷,玻璃和水泥等、高分子材料如 塑料,橡胶,纤维等和复合材料(由高分子材料、无机非金属材料等通过复 合工艺构成)等 如人类的历史以所使用的材料分:石器时代(原始群~母系氏族社会)、青铜 时代(原始社会进一步解体,奴隶社会诞生)、铁器时代(从奴隶社会进入 封建社会)。 没有新型建筑材料就不可能有高楼大厦; 没有新型纺织材料就不可能有多姿多彩的服饰 材料是科学与工业技术发展的基础。一种新材料的出现,能为社会物质文 明带来巨大变化,给新技术的发展带来划时代的突破。材料、能源、信息是 当代科学技术的三大支柱 现代材料科学的范围:研究材料的性质、结构和组成、合成和加工、性能 (或行为)这四个要素以及它们之间的相互关系
什么是药用高分子材料？ 材料（materials）: 用来制造某些有形物质（如机械、工具、建材、织物等的整 体或部分）的基本物质（如金属、木材、塑料、纤维等）。 可分为金属材料如钢铁等、无机材料如陶瓷，玻璃和水泥等、高分子材料如 塑料，橡胶，纤维等和复合材料（由高分子材料、无机非金属材料等通过复 合工艺构成）等 如人类的历史以所使用的材料分：石器时代（原始群～母系氏族社会）、青铜 时代（原始社会进一步解体，奴隶社会诞生）、铁器时代（从奴隶社会进入 封建社会）。 没有新型建筑材料就不可能有高楼大厦； 没有新型纺织材料就不可能有多姿多彩的服饰； …… 材料是科学与工业技术发展的基础。一种新材料的出现，能为社会物质文 明带来巨大变化，给新技术的发展带来划时代的突破。材料、能源、信息是 当代科学技术的三大支柱…… 现代材料科学的范围：研究材料的性质、结构和组成、合成和加工、性能 （或行为）这四个要素以及它们之间的相互关系
高分子材料:高分子化合物材料。高分子化合物,简称高分子,是分垂量御气 类化合物。常用高分子的分子量高达104~106。 金属材料和无机材料,使用时间较长,技术水平较高,质量比较稳定,阄糁 性能已接近极限,难以提高; 髙分子材料使用时间短,质量稳定性和可靠性较差(目前为止,将来未必) 但易于加工,性能可提高和改善 高分子材料的发展趋势: 髙性能化为满足航天和航空、电子信息、汽车工业、家用电器等领域 的需要,要求材料具有髙杋械性能、耐热性、耐候性、耐久性、耐腐蚀性 高功能化如光学功能,物质输送和分离功能,催化功能,生物功能和 力学功能等 复合化博采众长的复合材料代表了材料的发展方向。高分子材料是高 性能结构复合材料最主要的基体。 精细化现代电子信息技术要求材料高纯化,超净化,精细化,功能化 如有机导体和超导体,有机与高分子非线性材料,有机铁磁体,有机半导体, 光导体等 智能化智能材料是使材料本身带有生物具有的高级功能,如预知预告 性,自我诊断,自我修复,自我增殖,认识识别能力,刺激反应性,环境应 答性等
高分子材料：高分子化合物材料。高分子化合物，简称高分子，是分子量很高的 一类化合物。常用高分子的分子量高达104～106。 金属材料和无机材料，使用时间较长，技术水平较高，质量比较稳定，但材料 性能已接近极限，难以提高； 高分子材料使用时间短，质量稳定性和可靠性较差（目前为止，将来未必）， 但易于加工，性能可提高和改善。 高分子材料的发展趋势： 高性能化 为满足航天和航空、电子信息、汽车工业、家用电器等领域 的需要，要求材料具有高机械性能、耐热性、耐候性、耐久性、耐腐蚀性。 高功能化 如光学功能，物质输送和分离功能，催化功能，生物功能和 力学功能等。 复合化 博采众长的复合材料代表了材料的发展方向。高分子材料是高 性能结构复合材料最主要的基体。 精细化 现代电子信息技术要求材料高纯化，超净化，精细化，功能化。 如有机导体和超导体，有机与高分子非线性材料，有机铁磁体，有机半导体， 光导体等。 智能化 智能材料是使材料本身带有生物具有的高级功能，如预知预告 性，自我诊断，自我修复，自我增殖，认识识别能力，刺激反应性，环境应 答性等
药用高分子材料主要指在药物制剂中应用的高分子材料。药品包装甲 高分子材料亦可归于此列。 药用辅料在药物制剂中经过合理的安全评价的不包括生理有效成 或前体的组分。广义上指将药理活性物质制备成药剂的各种添加剂 若为高分子则称为药用高分子辅料。 药用辅料的作用在药剂制备过程中有利于成品的加工;加强药剂稳定 性,提高生物利用度或病人的顺应性;有助于从外观鉴别药剂;增强 药剂在贮藏或应用时的安全和有效。 药用高分子材料的应用 用于片剂和一般固体制剂作为粘合剂,稀释剂,崩解剂,润滑剂, 包衣材料等 作为缓、控释材料如用作扩散控释材料,溶解、溶蚀或生物降解 基水凝胶材料,高分子渗透膜,离子交换树脂等 用于液体或半固体制剂作为增稠剂,助悬剂,胶凝剂,乳化剂, 分散剂等 用作生物粘附性材料 用作新型给药装置的组件 用作药品包装材料
药用高分子材料：主要指在药物制剂中应用的高分子材料。药品包装用 高分子材料亦可归于此列。 药用辅料 在药物制剂中经过合理的安全评价的不包括生理有效成分 或前体的组分。广义上指将药理活性物质制备成药剂的各种添加剂， 若为高分子则称为药用高分子辅料。 药用辅料的作用 在药剂制备过程中有利于成品的加工；加强药剂稳定 性，提高生物利用度或病人的顺应性；有助于从外观鉴别药剂；增强 药剂在贮藏或应用时的安全和有效。 药用高分子材料的应用 用于片剂和一般固体制剂 作为粘合剂，稀释剂，崩解剂，润滑剂， 包衣材料等 作为缓、控释材料 如用作扩散控释材料，溶解、溶蚀或生物降解 基水凝胶材料，高分子渗透膜，离子交换树脂等 用于液体或半固体制剂 作为增稠剂，助悬剂，胶凝剂，乳化剂， 分散剂等 用作生物粘附性材料 用作新型给药装置的组件 用作药品包装材料
高分子及高分子科学的发展概况 19世纪中叶,高分子得到应用 1839年,美国人 Goodyear发明天然橡胶的硫化; 1855年,英国人 Parks用硝化纤维素和樟脑制赛璐珞塑料 1920年德国科学家 staudinger提出高分子的长链结构,形成高分子的概念 高分子化学渐渐萌生和发展 高分子化学,研究高分子的合成及化学反应 开发岀尼龙66,氯丁橡胶、丁苯橡胶、聚苯乙烯、聚氯乙烯,聚甲基丙烯 酸甲酯等 20世纪40-50年代,形成高分子物理;继而形成高分子工程 高分子物理,研究高分子结构,性能与高分子的热运动 高分子工程,研究高分子成型加工及聚合反应工程 高分子化学,高分子物理和高分子工程组成高分子科学的基本内涵,形成 高分子科学与工程学科。 值得一提的人物: Staudinger(德国), Ziegler(德国), Natta(意大利), Flory (美国), de gennes(法国), Heeger(美国), Macdiarmid(美国), 白川英树(日本)
高分子及高分子科学的发展概况 ❖ 19世纪中叶，高分子得到应用 1839年，美国人Goodyear发明天然橡胶的硫化； 1855年，英国人Parks用硝化纤维素和樟脑制赛璐珞塑料 ❖ 1920年德国科学家 staudinger提出高分子的长链结构，形成高分子的概念 ，高分子化学渐渐萌生和发展 高分子化学，研究高分子的合成及化学反应 开发出尼龙66，氯丁橡胶、丁苯橡胶、聚苯乙烯、聚氯乙烯，聚甲基丙烯 酸甲酯等 ❖ 20世纪40－50年代， 形成高分子物理；继而形成高分子工程。 高分子物理，研究高分子结构，性能与高分子的热运动 高分子工程，研究高分子成型加工及聚合反应工程 高分子化学，高分子物理和高分子工程组成高分子科学的基本内涵，形成 高分子科学与工程学科。 值得一提的人物：Staudinger（德国）, Ziegler（德国）, Natta（意大利）, Flory （美国）, de Gennes（法国）, Heeger（美国）, Macdiarmid（美国）, 白川英树（日本）
中国高分子研究回顾 1951年唐敖庆在中国化学会志上发表关于橡胶分子尺寸计算的我国第 分子科学论文; 王葆仁于1952年在上海有机所建立有机玻璃和尼龙6的研究小组; 冯新德于1950年代初在北京大学开设高分子化学专业并开展相关研究; 何炳林先生于1950年代中期在南开大学开展离子交换树脂研究 钱人元于1952年建立高分子物理化学研究组 钱保功在1950年代初开始高聚物粘弹性及高分子辐射化学研究; 徐僖于1950年代初在四川大学开设塑料工程专业并开展塑料加工成型研究。 1950年代,高分子化学发展起来 1960年代,高分子物理发展起来; 1980年代,高分子工程发展起来。 自1980年代起,高分子科学成为化学领域最有活力的学科 填补科学空白,追踪、仿效国外科学前沿的研究工作;研究何解决生产 实践中存在的现实科技问题是我国高分子科学发展的牵引力。 人类社会对高分子材料的需求是高分子科学产生何发展的推动力 与其它学科的交叉、融合是高分子科学成长过程的特点
中国高分子研究回顾 1951年唐敖庆在中国化学会志上发表关于橡胶分子尺寸计算的我国第一篇高 分子科学论文； 王葆仁于1952年在上海有机所建立有机玻璃和尼龙6的研究小组； 冯新德于1950年代初在北京大学开设高分子化学专业并开展相关研究； 何炳林先生于1950年代中期在南开大学开展离子交换树脂研究； 钱人元于1952年建立高分子物理化学研究组； 钱保功在1950年代初开始高聚物粘弹性及高分子辐射化学研究； 徐僖于1950年代初在四川大学开设塑料工程专业并开展塑料加工成型研究。 1950年代，高分子化学发展起来； 1960年代，高分子物理发展起来； 1980年代，高分子工程发展起来。 自1980年代起，高分子科学成为化学领域最有活力的学科。 填补科学空白，追踪、仿效国外科学前沿的研究工作；研究何解决生产 实践中存在的现实科技问题是我国高分子科学发展的牵引力。 人类社会对高分子材料的需求是高分子科学产生何发展的推动力； 与其它学科的交叉、融合是高分子科学成长过程的特点
中国高分子科学研究概况 科学院院士12人;工程院院士4人;高级研究人员2000人;1.5万人从事 学科概况:高分子化学,高分子物理和高分子工程三个分支学科构成高 科学与工程学科;该三个分支学科从不同角度、不同学科领域面向社会对新 材料的需求形成2个综合性研究领域一功能高分子(材料)和(通用)高分 子(新)材料。 功能高分子是高分子各个基础学科与其它学科领域、应用领域相互交叉而发 展形成的硏究领域。着重硏究功能材料,即性能特殊、使用量小、附加价值 高的高分子材料 包括医用功能材料(医疗材料,药物缓控释材料),磁性高分子材料 电子聚合物(导电、发光、非线性光学材料),智能高分子凝胶,功能分离 膜,吸附与分离功能树脂,相变储能材料等。 高分子新材料主要研究领域包括高分子工程材料、高分子复合材料、可环境 降解材料、天然髙分子改性材料,橡胶,纤维,涂料,粘合剂和建材等方面 高分子材料
中国高分子科学研究概况 科学院院士12人；工程院院士4人；高级研究人员2000人；1.5万人从事研究 学科概况：高分子化学，高分子物理和高分子工程三个分支学科构成高分子 科学与工程学科；该三个分支学科从不同角度、不同学科领域面向社会对新 材料的需求形成2个综合性研究领域 － 功能高分子（材料）和（通用）高分 子（新）材料。 功能高分子是高分子各个基础学科与其它学科领域、应用领域相互交叉而发 展形成的研究领域。着重研究功能材料，即性能特殊、使用量小、附加价值 高的高分子材料。 包括医用功能材料（医疗材料，药物缓控释材料），磁性高分子材料， 电子聚合物（导电、发光、非线性光学材料），智能高分子凝胶，功能分离 膜，吸附与分离功能树脂，相变储能材料等。 高分子新材料主要研究领域包括高分子工程材料、高分子复合材料、可环境 降解材料、天然高分子改性材料，橡胶，纤维，涂料，粘合剂和建材等方面 高分子材料
本课程主要内容包括: 高分子化学和高分子物理的基本概念、基本知识;分 介绍各种药用高分子材料
本课程主要内容包括： 高分子化学和高分子物理的基本概念、基本知识；分别 介绍各种药用高分子材料
高分子化学 高分子化学的基本概念 高分子化学:研究高分子化合物(简称高分子)合成和反应的一门科学。常 用高分子的分子量高达104~106,一个高分子往往由许多相同的、简单的结 构单元通过共价键重复连接而成,故,高分子又称聚合物。 以聚氯乙烯为例说明聚合物的结构特征,结构单元,重复单元,链节, 单体,单体单元,聚合度,分子量; 以聚氯乙烯和乙烯一醋酸乙烯为例说明均聚物和共聚物。 聚合物的分类和命名 可从不同角度对聚合物进行分类,如从单体来源、合成方法、最终用途、 加热行为、聚合物结构等分类 从所制成材料的性能和用途,将聚合物分成供塑料用、橡胶用、纤维用、涂料用 粘合剂用等 从高分子化学角度看,根据主链结构,将聚合物分成碳链(完全由碳原子组成) 杂链(除碳外,还有氧、氮、硫等)和元素有机高分子(无碳原子,主要由 硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷组成)。举例说明
高分子化学 高分子化学的基本概念 高分子化学：研究高分子化合物（简称高分子）合成和反应的一门科学。常 用高分子的分子量高达104 ～ 106，一个高分子往往由许多相同的、简单的结 构单元通过共价键重复连接而成，故，高分子又称聚合物。 以聚氯乙烯为例说明聚合物的结构特征，结构单元，重复单元，链节， 单体，单体单元，聚合度，分子量； 以聚氯乙烯和乙烯－醋酸乙烯为例说明均聚物和共聚物。 聚合物的分类和命名 可从不同角度对聚合物进行分类，如从单体来源、合成方法、最终用途、 加热行为、聚合物结构等分类。 从所制成材料的性能和用途，将聚合物分成供塑料用、橡胶用、纤维用、涂料用、 粘合剂用等； 从高分子化学角度看，根据主链结构，将聚合物分成碳链（完全由碳原子组成）、 杂链（除碳外，还有氧、氮、硫等）和元素有机高分子（无碳原子，主要由 硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷组成）。举例说明
聚合物的命名 参照单体命名,举聚乙烯,聚乙烯醇(聚醋酸乙烯水解而得)为例说咡 由2种不同单体聚合成的产物,取2种单体的简名,后缀”树脂”,如 和甲醛、尿素和甲醛、甘油和邻苯二甲酸酐的缩聚产物可命名为酚醛树 脲醛树脂、醇酸树脂。“树脂”通常指未加助剂的聚合物粉料、粒料等 以聚合物结构特征命名,如聚酰胺,聚酯,聚碳酸酯、聚砜; 以“纶”作为合成纤维商品名的后缀字,如涤纶(聚对苯二甲酸乙二醇 酯),锦纶(尼龙一δ),维尼龙(聚乙烯醇缩醛),腈纶(聚丙烯腈),氯 纶(聚氯乙烯),丙纶(聚丙烯) 些合成橡胶为共聚物,从共聚单体中各取一字命名,如丁苯橡胶、丁腈 橡胶,乙丙橡胶等 UPAC曾提出以结构为基础的系统命名法:确定重复单元结构;排好重复单 元中次级单元次序,给重复单元命名,在重复单元名称前加一“聚”字
聚合物的命名 参照单体命名，举聚乙烯，聚乙烯醇（聚醋酸乙烯水解而得）为例说明； 由2种不同单体聚合成的产物，取2种单体的简名，后缀”树脂”，如苯酚 和甲醛、尿素和甲醛、甘油和邻苯二甲酸酐的缩聚产物可命名为酚醛树脂、 脲醛树脂、醇酸树脂。“树脂”通常指未加助剂的聚合物粉料、粒料等； 以聚合物结构特征命名，如聚酰胺，聚酯，聚碳酸酯、聚砜； 以“纶”作为合成纤维商品名的后缀字，如涤纶（聚对苯二甲酸乙二醇 酯），锦纶（尼龙－6），维尼龙（聚乙烯醇缩醛），腈纶（聚丙烯腈），氯 纶（聚氯乙烯），丙纶（聚丙烯） 一些合成橡胶为共聚物，从共聚单体中各取一字命名，如丁苯橡胶、丁腈 橡胶，乙丙橡胶等。 IUPAC曾提出以结构为基础的系统命名法：确定重复单元结构；排好重复单 元中次级单元次序，给重复单元命名，在重复单元名称前加一“聚”字