聚合物

酚樹脂(Phenol resin)

酚樹脂(Phenol resin)
台北市立第一女子高級中學二年級龔家萱/台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

酚樹脂(Phenol resin)或稱酚醛樹脂是所有塑膠中歷史最悠久的人工合成熱固性樹脂,與熱塑性的賽璐璐於同一個世紀被發展出來。有另一名稱為電木(Bakelite),此乃因1907年美籍比利時化學家貝克蘭德(Baklite)將樹脂添加木屑加熱、加壓模塑成各種製品,而以他的姓氏命名。酚樹脂之所以稱為電木,與其驚人的耐熱性與絕緣性有關,降低了觸電和燙傷的可能,原本那是木頭的工作,但他不吸油的性質使他的衛生性高過木材,且多製於電器,因此稱為電木。

酚醛樹脂的結構簡式
(圖片選自維基百科)

來源組成
電木通稱為酚醛樹脂,是酚醛樹脂酚類和醛類的縮聚產物,一般常指由苯酚和甲醛經縮聚反應而得的合成樹脂,反應時以酸或鹼當作催化劑,聚合物的化學組成跟所使用的催化劑及反應物的比例有關。將酚樹脂結構的官能基與一些物質反應,使得酚樹酯具有廣泛改變性質的機會。

玻尿酸

玻尿酸 (Hyaluronic acid)
臺北市立第一女子高級中學二年級陳淳、邱雁琳/臺北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

玻尿酸的結構
玻尿酸(Hyaluronic Acid,簡稱HA)又稱玻醣醛酸或透明質酸,是一種天然的酸性多醣體,單體結構為N-乙醯葡糖胺(N-acetyl-D-glucosamine)及D-葡萄糖醛酸(D-glucuronic acid)結合的雙醣體,藉由β-1-3鍵結所鏈結而成的直鏈高分子多醣。透明質酸平均分子量介於100萬到1000萬之間,分子式為(C14H20NNaO11)n,外觀為透明且具黏性的膠狀物質。

圖片來源: http://encyclopedia.thefreedicti … amp;name=Hyaluronan

 

玻尿酸的發現
玻尿酸在1934年美國哥倫比亞大學眼科教授卡爾‧邁耶(Karl‧Meyer)等首先從牛眼玻璃體中分離出。其後發現玻尿酸在自然界中廣泛地存在於脊椎動物之結締組織、黏液組織、眼球之晶狀体及某些細菌的莢膜中。因無論來源為何,其化學組成及結構均相同,使玻尿酸作為醫藥用高分子材料時,具有可被生物体分解吸收的優點。

玻尿酸(Hyaluronic Acid)

玻尿酸(Hyaluronic Acid)
台北市立第一女子高級中學二年級邱雁琳/台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

(一)
玻尿酸(Hyaluronic Acid,簡稱HA)又稱醣醛酸或透明質酸,由D-葡萄糖醛酸及N-乙醯葡糖胺組成的雙糖單位所組成的直鏈高分子多醣體,是一種天然酸性物質。首先由美國眼科醫生卡爾‧邁耶(Karl‧Meyer)從牛眼玻璃體中分離出此物質,是一種非常優異的生化物質,自然界中廣泛地存在於脊椎動物的結締組織、粘液組織、眼球之晶狀體及某些細菌的夾膜中,在人類皮膚的真皮層中扮演了基質的重要角色,無論是組織結構上整體的保養或是細胞之間的運送都具有很重要的功能。

D-葡萄糖醛酸及N-乙醯葡糖胺組成的雙糖單位

一般而言,提煉的方法有三種:
1.動物組織:主要原料是雞冠和牛眼玻璃體等。用丙酮或乙醇將原料脫脂、脫水,再用蒸餾水浸泡、過濾,然後以氯化鈉水溶液和氯仿溶液處理,之後加入胰蛋白酶保溫後得到混合液,最後用離子交換劑進行處理、純化得到精製的玻尿酸。這種方法提取率極低,僅1%左右,分離過程複雜,致使玻尿酸價格昂貴,達5000美元/公斤,限制了在化妝品中大的量使用。

2.微生物發酵:以葡萄糖作為碳源發酵液。在培養基中發酵48小時,發酵結束後,過濾除去菌絲體和雜質,然後用醇沉澱法等簡單操作即得到高純度的產物。採用發酵法製造的玻尿酸,優點是能按商品設計來設定分子量大小。發酵法的關鍵在於菌種的選擇,目前多選用鏈球菌、乳酸球菌類等。

透明質酸(Hyaluronan)

透明質酸(Hyaluronan)
台北市立第一女子高級中學高中二年級游雅涵/台北市立第一女子高級中學化學科詹莉芬老師修改/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

簡介
透明質酸,又稱醣醛酸、玻尿酸(Hyaluronic acid),簡稱HA,化學式為(C14H21NO11)n,是一種可溶於水且不含硫的黏多醣,存在生物體的上皮細胞組織及神經組織。由1934年美國哥倫比亞大學的Karl Meyer和John W.Palmer從牛眼玻璃體首先分離出。其命名是以Hyaloid(玻璃體、希臘文)萃取的uronic acid(醣醛酸)結合形成Hyaluronic acid。

透明質酸是一個以D-葡萄糖醛酸及N-乙醯葡糖胺組成的雙糖聚合物。D-葡萄糖醛酸及N-乙醯葡糖胺之間由β-1,3-配糖鍵(glycosidic bonds)相連,雙糖單位之間由β-1,4-配糖鍵相連。雙糖單位可達25000之多,在生物體內透明質酸的分子量可從5千到2千萬道耳吞。人體關節液中的平均透明質酸分子量約為三至四百萬道耳吞,而人類臍帶中純化出的透明質酸則約為3,140,000道耳吞。
透明質酸基本結構:

聚二甲基矽氧烷

聚二甲基矽氧烷 (Poly Dimethylsiloxane)
臺北市立第一女子高級中學二年級周君穎/臺北市立第一女子高級中學化學科詹莉芬老師修改/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

簡介

聚二甲基矽氧烷即poly(dimethylsiloxane),簡寫為PDMS,密度為965 kg/m3,屬於有機矽的聚合物,結構式如下圖:

製造

1.工業上可由以下反應流程製造鏈狀的聚二甲基矽氧烷:

若原料為三氯甲基矽烷時,經過水解反應、聚合反應可形成交錯的網狀結構,稱做甲基矽氧烷樹脂(silicone resins)。
可在反應中添加適量的一氯三甲基矽烷(僅能接於聚合物鏈結構的末端)控制聚合物的分子量,也可控制產物的黏度。

玻璃纖維(Fiberglass, Fibreglass, Glass fibre)

玻璃纖維(Fiberglass, Fibreglass, Glass fibre)
台北市立第一女子高級中學二年級魏瑀潔/台北市立第一女子高級中學化學科詹莉芬老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

玻璃纖維是一種以二氧化矽為基本材料利用擠壓或拉長等技術形成半徑極為纖細似纖維的的玻璃複合材料。雖然利用溫度改變來加工玻璃的技術已經有數千年歷史,但是約於1890年代,玻璃製造者才研發出玻璃纖維並廣泛地應用在紡織業。

與一般纖維或聚合物比較,玻璃纖維不一樣的性質是玻璃纖維仍保留一些結晶性的玻璃結構,加熱軟化玻璃纖維與加熱玻璃有相似的性質。科學上嚴謹的定義玻璃屬於一種液體物質,與一般固體比較,隨著溫度之改變,玻璃或玻璃纖維都具有很大的黏度及黏度改變。

於1938年開始,Owens Corning公司的發明家羅素(Russell Games Slayter)發展出現在所用的玻璃纖維,當時的用途是絕緣體材料。

玻璃纖維是以二氧化矽SiO2為單元形成的三度網狀聚合物,其基本結構以矽原子為中心外接四個氧原子,形成一個十分地穩定的四面體的結構,每個氧被兩個矽原子所共用。一般而言玻璃纖維沒有真正的熔點,但大約在2000℃時會軟化,若冷卻速度太快時,二氧化矽的排列並會凌亂而無章法,結晶性較差。二氧化矽可以做出相當理想的玻璃纖維,但缺點是製造所需的溫度太高,所以常在其中摻入雜質來降低製造溫度。
中心原子矽與四個氧原子鍵結形成四面體結構:

 

玻璃纖維有幾個性質:

聚合物醫用生物材料(Matrial)

聚合物醫用生物材料(Matrial)
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

聚合物醫用生物材料的主要用途是將聚合物先製成生物材料,再將生物材料結合成生物體的各器官,以暫時代替人體正常器官,必要時甚至可永久取代。

生物體內的各種組織和器官都有各自的生物功能。他們是“活”的,也是被整體生物體所控制的。生物材料中有的是結構材料,包括骨骼、牙齒等硬組織材料,和肌肉、肌腱、皮膚等軟組織材料,還有許多功能材料所構成的功能性器官,例如眼球晶狀體是由晶狀蛋白包在上皮細胞組成的薄膜內形成的無散射、無吸收、可連續變焦的廣角透鏡。因此,可以說生物體內生長著不同功能的材料和器官。材料科學的一個重要研究領域是模擬這些生物材料來製造人工材料,這些人工材料可以做生物組織器官的人工代替物(如人工辦膜、人工關節等),也可以在非生物醫學領域應用(如模擬生物膜等)。植入體內的生物器官替代物,首先必須具有生物相容性,現代合成化學可以做到一定的生物相容性。例如:用聚乳酸作為可生物降解的類骨骼材料;用含氟人造血漿作為輸血材料;用有機矽材料作為親水性的隱形眼鏡材料;用聚胺酯做成人造皮膚、人工血管等。目前,聚合物材料作為人工臟器、人工關節等醫用材料正在逐步得到應用,下表是一些用於人工臟器的聚合物材料。

聚合物

聚合物(polymer)
新莊高中陳偉民老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

小分子經化學反應後重複連接的巨大分子稱為聚合物。其平均莫耳質量非常大,例如塑膠、DNA蛋白質等都屬聚合物。

Pages
  • 1
  • 2