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第一篇：材料化学结课论文汇总
新型可降解材料聚乳酸
摘要：随着时代的进步，科技的发展，我国在各方面都进入了高科技和新型功能材料的领域。比如说在功能材料应用这方面，我国已经引进并且也自己研发了许多新型功能材料，使我们的工业生产和日常生活都得到了实惠，也为我们提供了诸多方便。
功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。本文主要介绍了新型可降解材料——聚乳酸的两种合成方法、基本性能、降解机理以及如何延长其使用寿命和前景展望。
关键词：聚乳酸；合成；降解；使用寿命
聚乳酸（PLA）是以玉米为主要原料，经发酵制得乳酸，再经聚合而制成的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性。PLA可像聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等热塑性塑料那样加工成各种产品，如薄膜、包装袋、包装盒、食品容器、一次性快餐盒、饮料用瓶、药物缓释包装剂等。
聚乳酸的生产方法
聚乳酸的合成有两种方法，即乳酸直接聚合法和环丙交酯开聚合法。
1.1直接缩聚法
直接缩聚法是乳酸的直接脱水缩聚，其聚合工艺短，对聚合单体的要求与普通缩聚单体的要求一致，但所得聚乳酸分子量小，且产品性能差，易分解，实用价值小。
1.2间接聚合法
间接聚合法因为是环状二聚体的开环聚合，不同于一般的缩聚，没有小分子水生成，所以不需要进行抽真空排除小分子，聚合设备简单，此法所得聚乳酸分
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子量高达数万乃至数百万，机械强度高。近年来，为便于工业化生产，主要集中在开环聚合的高效催化体系，新型结构和组成的共聚物的合成等方面的研究，以制备更高分子量的聚乳酸。
聚乳酸的基本性能
聚乳酸是其中一种研究较多和性能较好的可生物降解的高分子材料。乳酸有非常好的透明性，可在牛物体内分解、吸收，同时其力学性能可和通用塑料媲美。聚乳酸制品废弃后在土壤或水中，会在微生物的作用下分解成二氧化碳和水，随后在太阳光合作用下它们又会成为淀粉的起始原料，对人体无害，具有良好的生物相容性。聚乳酸现已成为生物降解医用材料领域中最受重视的材料之一。目前，聚乳酸已被广泛应用于药物控制释放材料、免拆手术缝合线和注射用微胶囊、埋植剂、骨材料、眼科材料等。此外，聚乳酸还可用于农业、包装材料、日用杂品等领域。聚乳酸的降解
乳酸是一种性能优异的生物降解材料，能被酸、碱、生物酶等降解，降解的最终产物是CO2和H2O，对环境无污染。早已公认为是最有前途的医用可降解高分子材料。
3.1聚乳酸的降解机理
PLA作为聚酯类材料，其降解分为简单水解降解和酶催化降解。简单水解降解是酯化反应的逆反应，起始于水的吸收，小分子的水移至样品的表面，扩散进入酯键或亲水基团的周围。在介质中酸、碱的作用下，酯键发生自由水解断裂，样品的数均分子量缓慢降低，当分子量降低到一定程度，样品开始溶解，生成可溶的降解产物。
3.2 影响聚乳酸降解的因素
聚乳酸所处环境对其降解有很大关系，凡是能引起酯键断裂的因素都可以使聚乳酸发生降解，主要的因素有微生物、酶、聚合结构，此外如氧的存在与否、pH值、温度、湿度等也对其有影响。
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(1)微生物 微生物降解是聚乳酸在自然界中最普遍存在的降解方式，聚乳酸可以被多种微生物降解。研究结果表明，镰刀酶念珠菌、青霉菌都可以完全吸收D，L-乳酸，部分还可以吸收可溶的聚乳酸低聚物。聚乳酸的生物降解过程是间接的，是通过主链上不稳定的键水解而成低聚物。然后在酶的作用下进一步降解为水和二氧化碳，其中也包含大分子在链端开始的酶的同化作用。PLA的酯键水解在整个聚合物内发生，但是如果微生物不能到达聚合物内部，则进一步的降解只能在聚合物的表面发生。
(2)酶 聚乳酸由于在主链上含有酯键，可以被酯酶加速降解。研究表明在根霉属菌脂肪酶、猪胰腺脂肪酶、猪肝脏的羧基 酯酶这几种酶中，根霉属菌脂肪酶对聚乳酸的降解能力最强。降解的程度随着时间的延长而增加。在无定形区域21天后可完全降解，而在结晶区域却降解得很慢，21天后降解30％左右。这是由于在结晶区域分子结构排列紧密，酶分子很难进入到聚乳酸分子内部，因此降解速度很慢。(3)聚合结构 对于聚乳酸的降解速度，聚乳酸的聚合结构对其影响很大，包括化学结构、物理结构、表面结构等，由于聚酯类高分子含有易水解的化学键，有较快的降解速度。但当其固态结构不同时，不同聚集态的降解速度为：橡胶态>玻璃态>结晶态。聚乳酸材料一般是在固体状态下应用的，同态的聚乳酸是部分结晶的高分子，结晶区的分子链堆积得非常紧密，对聚乳酸的降解速率有很大的影响。另外影响聚乳酸降解的因素还有分子量。
4提高其使用寿命的主要方法
影响聚乳酸高分子降解的因素繁多，但主要可分为材料特性和水解条件两大类。
4.1 加入抗氧化剂
无论是简单的有机分子，还是高分子或者生物体内进行的氧化，大多是自由基过程，一旦体系中生成自由基，经过自由基链式反应，氧化便可很快地进行下去。这些物质被氧化后失去了原有的有益属性。防止有机物氧化的方法很多，但加入抗氧剂则是有效和方便的方法。所谓抗氧剂是指那些能防止或阻缓有机材料氧化的化合物，它可以捕获活性游离基生成非活性的游离基，从而使连锁反应终止；或者能够分解氧化过程中产生的氢过氧化物生成稳定的非活性产物，从而中断连锁反应。
4.2硝酸表面处理
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在复合材料的降解过程中 界面降解是导致材料性能下降的重要因素 通过碳纤维的硝酸处理并以化学键结合的方式可有效改善复合材料的界面结合状况 使其综合性能得到显著提高。经硝酸处理后的PLA高分子材料初期降解很缓慢 其横向剪切强度在前5d内仅降低了1.7%而后期则降解速度加快 考虑到酯键的键能及其亚稳定性 可以认为它是处于基体与增强体之间的具有 自愈能力 的化学键 而且这种化学键一直处于不断形成和断裂的动态平衡状态中。这样不仅阻止了水等低分子物的破坏作用 而且由于这些低分子物的存在起到了松弛界面局部应力的作用。因此，经硝酸处理的PLA高分子材料初期的降解速度极为缓慢但当这种自愈能力的动态平衡被破坏后，界面降解就会以较快的速度进行 反映到横向剪切强度曲线上，其后期下降加快。
4.3酸性和干燥的环境
马晓妍等的研究发现聚乳酸在去离子水、0.0lmol/L盐酸溶液、PH=7.4磷酸缓冲液、0.0lmoL/L氢氧化钠溶液四种降解介质中的降解速率如下递减：碱液>酸液>去离子水>缓冲液。在碱液中的降解速率最快．是因为聚乳酸水解生成的羧酸产物与碱中和，促进了水解反应向正反应方向进行。聚乳酸在磷酸缓冲液中的降解．虽然生成羧基使溶液酸性增加．但是由于磷酸缓冲液可以保持溶液的pH在一个恒定的范围内。因此降解较慢。而在去离子水中，由于聚乳酸水解产生的羧基可以催化和加速醣键的水解．所以聚乳酸在去离子水中的降解比在磷酸缓冲液中快。
钱以宏等专门对聚乳酸在不同湿度下降解性能进行了研究。结果显示相对湿度为88％时的降解速度是相对湿度20％时的降解速度的3倍以上。环境湿度越大，温度越高，水解就越快，降解时间便越短。
4.4改变PLA的分子结构
分子结构是影响聚乳酸类材料特性的重要因素。端基的种类对PLA的降解也有重要的影响。S.H.Lee等合成了不同端基(胺基、氯酰基、羧基和羟基)的聚乳酸并对其降解性进行了研究，发现NH2—PLA、Cl—PLA比COOH—PLA、OH—PLA的降解速度较
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慢，说明NH2—PLA和Cl—PLA有一定的抗水解性能。可能由于Cl和NH2的极性比OH-的小，导致较低的降解情况。
5.结语
在日益重视环保和能源的2l世纪，由于聚乳酸以淀粉等可再生资源为原料，并可完全生物降解为二氧化碳和水，属于绿色环保材料，符合可持续发展战略，因而日益受到重视。因其具有优良的应用特性，且极易改性以满足各种需要，应用面日益拓宽，涵盖了医用材料、包装材料、日用塑料制品、纺织面料、农用地膜、地毯、家用装饰品等。
随着对聚乳酸研究的不断深入，相信在不久的将来，人们将克服生产规模小、规格品种不全、价格较贵的问题。同时能够自主地控制聚乳酸的降解速度，提高其使用寿命，使得聚乳酸高分子材料的前景更加光明。
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参 考 文 献
[1] 王哲;倪宏哲;刘喜品 生物降解高分子——聚乳酸的合成[期刊论文]-长春工业大学学报(自然科学版)2005(03)
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[3] 刘磊，吴若峰．聚乳酸类材料的水解特征[J]．合成材料老化与应用，2006，35(1):44-48
[4] 王刚，王鉴，王立娟等，抗氧剂作用机理及研究进展．合成材料老化与应用，2006年第35卷第2期：38-42
[5] 杜慧玲 齐锦刚 庞洪涛 等;表面处理对碳纤维增强聚乳酸材料界面性能的影响[j];材料保护,2003,36(2):16
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[7] 钱以宏．聚乳酸酯及其降解特征[J]．纺织导报，2004,(4):38-40.
第二篇：绿色化学论文
【摘要】
随着教育的不断改革与发展，高中传统的应试教育已经不符合时代的发展，高中教学只有进行教学手段的改革才能够培养出优秀的人才。由于化学的知识点是比较零碎的，因此成为很多学生学习的困难学科。高中化学已经由原来的理论为主，实验为辅，逐渐地改为实用性。化学具有了一定的实用性后，对于激发学生的学习兴趣和帮助学生理解化学知识都有着很大的帮助。高中化学教学的这些改变，需要高中化学教师在教学中给学生渗透一些具有创新性的教学理念，而绿色化学理念就是其中一种。本文分析了绿色化学理念在高中化学教育中的应用，为化学教学改革提供了有效参考。
【关键词】
绿色化学理念；高中；化学教育；化学实验
绿色化学理念是指尽量减少化学研究对于自然环境的污染。经济的迅速发展，使化学化工行业一直污染着环境，严重威胁着人民的生命安全。高中化学教师在教学中运用绿色化学理念，可以给学生宣传一些绿色环保的知识，让学生认识到保护环境的重要性，同时增加化学课堂的实用价值。
一、高中绿色化学教育的特点
绿色化学理念设计的方面是比较广的，既涉及了各种化学化工企业，也涉及了初中高中的化学实验，由此可见，绿色化学理念具有一定的包容性。而高中化学中最常用的就是化学实验，因此最需要注意的也是化学实验设计。实验的设计中不仅要重视环境污染的问题，还要能够妥善处理化学产生的酸性气体、化学废液等。教师和学生在作实验的过程中，都应该具有绿色化学的理念，能够明确和废物对环境的影响，并且找出解决环境污染问题的有效方法。化学教师和学生只有坚持绿色化学的理念，并且把这个理念应用在化学实验课上，才能真正地使化学实验课起到环保的作用，为保护环境做贡献。把绿色化学理念应用到高中化学教学中，是把传统的化学教学分割为环境保护和应试两个部分，以此提高学生的科学文化素养，使学生对科技和经济的快速发展能够有理性的认识。当然绿色化学理念的应用，也将改变传统的化学教学方式，学生将会由原来的被动学习知识，变为主动地学习化学知识。
二、绿色化学理念在高中化学教育中的实施
（一）教师给学生在课堂教学中渗透绿色化学理念
教师是课堂教学的引导者，因此只有教师不断地把绿色化学理念渗透到化学教学中，学生才能深刻地理解绿色化学理念，才能够在化学实验课中考虑到环境问题。在传统的化学实验课上，教师主动给学生设计好实验内容，连接好实验器材，学生只是在一旁观察实验现象。这种实验教学方式是很难提高学生的动手操作能力的，也是很难让学生意识到绿色化学理念的重要性。因此，教师应该改变传统的实验课教学方式，让学生根据书本的要求自己设计实验内容，连接实验器材，最后教师给学生指出实验计划中的一些问题。例如：当在做实验的过程中废气、废液处理的问题上有一些错误时，教师就可以给学生全面的分析问题，然后指导学生进行适当的纠正。教师在指导学生改正错的过程中就能够增加学生对绿色化学理念的印象，从而把绿色化学理念传递给学生。例如：在制乙烯时，用氧化铝代替浓硫酸，可以减少硫酸对空气的污染。还有一种方式能够让学生树立绿色化学理念就是对常见的固、液试剂提出了限量要求，这样不仅能节约实验用品，也能增强学生对绿色化学理念的理解。
（二）合理地进行实验装置的连接
在实验之前，教师要对实验装置进行绿色控制，这样做的目的是减少化学污染，让学生树立绿色化学理念。例如：在二氧化硫的制取过程中，用硫酸和亚硫酸钠反应来制取二氧化硫，教师把尾气通入品红溶液中，品红溶液褪色，然后再用酒精灯加热，这时品红溶液的颜色又重新显现，给学生证明了二氧化硫的漂白性，这时这个现象同时证明产生了二氧化硫。教师通过做这个实验，不仅仅能够让学生更加仔细地观察实验现象，更是一种向学生传递绿色化学理念的有效途径，也是让学生践行绿色化学理念的方式。
（三）用绿色化学理念处理实验废物问题
在化学实验过程中经常产生很多的实验废物，主要包括：废气、废液，或者是药品的残余。这些实验废物的存在，不仅会严重污染环境，还会对人们的生命造成威胁，因此教师应该指导学生对化学实验废物进行科学处理，从而实现化学药品的循环利用。教师可以把化学实验中的一些可以利用的废物再进行二次化学反应，从而实现化学资源的可持续利用。将绿色化学理念应用在高中化学教育中可以实现化学课程教学的改革，能够使学生对化学知识产生浓厚的兴趣。因此绿色化学理念的价值是巨大的，是值得高中化学教育采用的。教师在教学过程中应该不断转变教学观念，创新教学方法，来改变当前化学教学中存在的一些问题。相信绿色化学理念的使用可以实现高中化学教学创新性的发展。
参考文献：
[1]杨丽华.高中化学实验课程教学模式的改进研究[J].新课程学习,20xx.
[2]郑亮.试论课堂教学的过程化管理及评价[J].大家,20xx年15期.
[3]陈营.浅谈新课程理念下高中化学实验教学[J]才智，20xx.
第三篇：绿色化学论文
1绿色化学化工的基本原则
国际上对绿色化学化工有比较统一的原则,主要包括以下几方面:其一,在生产源头上防止废弃物的产生,而不是产生废弃物后再进行净化处理。其二,进行生产原料最大化利用的产品设计。其三,进行产品设计时,考虑生产效率,并减少生产原料和产品的毒性。其四,对于析出剂和溶剂等辅助产品,要尽量少用或不用,或尽量使用无害产品[2]。其五,尽量降低能量在生产过程中的损耗和其对环境的影响。其六,在考虑经济和技术的前提下,尽量选择可回收的加工材料作生产原料。其七,尽量避免在生产过程中产生不需要的化学衍生物。其八,选择更符合化学计量的催化剂。其九,化学产品在使用结束后可以进一步分解成为无毒无害的降解产物。其十,研究并发展化学化工的生产过程,做到在危险物形成前对其进行检测和控制。
2绿色化学化工的发展趋势
2.1绿色化工产品设计提高绿色化工设计的积极性,在绿色化工产品设计过程中,应遵循以下设计原则,即:全生命周期设计、降低原料和能量消耗设计、再循环和再使用设计、利用计算机技术设计等。
2.2绿色化原料及新型原料平台基于本研究所述原材料选择的原则,一些新型的原料平台在化工生产中越来越受到瞩目,如以石油化学工业中的低碳烷烃、甲醇和合成气、废旧塑料以及生物质等作为原料平台。此外,对于传统原料合成中有毒、有害、有刺激的原料的绿色化工艺也得到了广泛的研究。
2.3新型反应技术开发传统有机合成反应中有毒试剂和溶剂的绿色替代物成为新型技术的发展方向。另外,反应与相关技术(如生物技术、分离技术、纳米技术等)的结合为开发新型反应路径提供了发展空间。
2.4催化剂制备的绿色化和新型催化技术目前的研究大多关注使用新型的催化剂改变原有的化学反应过程,而对催化剂制备时的绿化问题很少关注。因此,对可回收并能反复使用的固体催化剂的研究,即如何在分子水平上构筑活性和选择性均能达到高水平的固体催化剂的研究成为今后发展的重要课题。此外,酶催化剂和仿生催化剂等的研究也成为未来的发展方向。
2.5溶剂的绿色化及绿色溶剂利用无毒无害的溶剂来代替挥发性的有机化合物溶剂是目前绿色化学的重要研究方向。此外,目前的研究还关注溶剂的闭环循环、以水做溶剂或无溶剂系统的开发等方面。
2.6新型分离技术对于新型的分离技术普遍关注超临界流体萃取、分子蒸馏、生物分子和大分子的分离等方面,如何采用新型的分离技术同时又降低成本也将是未来的发展方向。
2.7计算化学与绿色化学化工相结合为了减少实验次数及原料消耗,同时又能精准地选择底物分子、催化剂、溶剂和反应途径等,可以借助量子化学计算来实现,从而达到绿色化工工艺和技术的目标。此外,还可借助计算机技术,模拟研究原料、反应器设计、经济和商业模型等,以降低生产成本。本文来自于《黑龙江科学》杂志。黑龙江科学杂志简介详见
3结语
在全球经济飞速发展的今天,生态环境的恶化也越来越严重,为了保护人类赖以生存的家园,世界各国都将开发新能源和可持续发展作为发展的重点。绿色化学化工的出现缓解了化工对环境污染的问题,但是由于绿色化学化工的发展历史还很短,发展的速度又非常快,所涉及的范围也很广泛,因此,本研究论述的并不全面,绿色化学化工工作者应积极投入到这一学科中,促进学科的发展,为保护生态环境做出应有的贡献。