高分子材料的环境行为与老化机理研究进展.

高分子材料的环境行为与老化机理研究进展

刘景军,李效玉

（北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029

摘要:总结了有关高分子材料在环境因素作用下老化研究的历史与现状,阐述了环境场（如光、热和化学介质对高分子老化的影响,提出了材料老化的一些主要机

理。在探讨了一些新研究手段的发展和取得的成果的基础上,进而展望了高分子材

料老化及防护措施的研究动向和发展趋势。

关键词:高分子;老化;环境因素;机理;进展

高分子学科自上世纪20 年代提出高分子结构的大分子观念以来,在短短几十年间已取得惊人的进展,产量如此之大,发展如此之快,其速度也是其它学科难以比拟的。无论是在超高温的工程技术,还是超低温的冷冻技术,也不管是太空的宇航,还是

大海的深潜,都离不开高分子材料。假如19世纪是蒸汽机和电的时代,那么20世纪

则是原子能和高分子时代。高分子材料的优点在于是可利用的再生资源,而且可实

现分子设计,不但可以用于结构材料,而且在功能性材料方面有着广泛的发展前景。然而,高分子材料的老化与防止问题,已成为一个非常重要的问题,其实际老化造成的

危害要比人们想象中的严重得多,尤其是在苛刻环境条件下,常导致设备过早失效,材

料大量流失,不但使经济上受到很大损失,导致资源的浪费,甚至因材料的失效分解对

环境的污染,高分子的老化失效问题已成为限制高分子材料进一步发展和应用的关键问题之一。学者们认为,国际上目前还有许多老化的基本问题需进一步研究:如:在老化试验中,人工加速的寻求;各种防老剂间的协同效应研究;超分子结构和老化的关

系;光引发机理和光稳定机理仍需进一步研究;自毁性高分子研究和应用以及废高分子材料的回收利用等[1~15]。国内外有众多的学者从事这方面的工作,取得了一些进展[15~25]。综合相关的文献报道看,目前老化研究主要集中在探讨这些材料老化的规律、机理,以及环境因素对材料老化的影响等方面,取得了一些有价值的结果。这

些工作对于发展新的实验技术和测试方法,改善材料的生产技术、研制特种材料、

逐步达到按指定性能设计新材料等具有重大的指导作用。

1高分子老化研究的历史回顾

各国在很早就对高分子材料的失效（老化进行了研究。

1870年,Bogge首先用B萘胺和对苯胺作为橡胶制品的抗降解剂（Antidegrader, 而大大改进了橡胶的使用寿命[1]。显然,上述二个化合物是属于今天的芳胺抗氧剂。Moureon首先提出抗氧剂（Antioxidant —词;而作为工业规模生产的抗氧剂则是从1921年开始的。Dicke ns认为人们是在1935年首次开始对聚苯乙烯的降解进行

了研究[2], 这属于对合成材料老化最早的研究。直至40 年代末,人们才开始较系统

地研究聚合物的降解等问题[3~5],这些研究着重于探索提高聚合物稳定化的可行性。曾以弹性体为例,证明了可以提高聚合物材料的稳定性[3]。之后,50 年代,这些研究着重于橡胶的降解、聚烯烃的老化、均聚物的热氧老化[6~8]、聚丙烯腈的化学降解[3,9], 以及硅橡胶的热老化机理等方面[10~12],并进一步提出了主要研究聚烯烃老化过程的定量动力学方法。随后有很多学者也开始了这方面的工作[5],60 年初期,由于材料实际应用的需要,人们将研究范围进一步拓宽,开始重点研究无规聚丙烯、聚硅氧烷等高分子材料的热氧老化问题,这大大促进了塑料的广泛使用[13,14]。上世纪70年代起,聚碳酸酯的光氧老化的研究开始引起人们的注意,并对高分子材料老化试验研究的状况及手段进行改进和分析[15]。到了80 年代,高分子在

作者简介:刘景年,讲师,博士生,主要研究方向为材料的环境行为与失效机理。

E_mail:Liujingjun@https://www.360docs.net/doc/a88628977.html,

自然及人工环境下的光老化和光氧老化问题及稳定化逐渐成为人们关注的重点之一[16] 。

近年来,许多学者开始转入高分子老化的研究[17~20], 目前研究的热点主要集中在:高分子材料的热、

光老化、热氧老化、光氧老化、化学介质中的老化机理及稳定化进行深入研究这也是高分子老化科学的首要研究内容。

2 国内外研究热点

2.1 热氧老化

由于高分子热氧老化现象极其普遍,目前是许多学者以及工作的重点内容之一[20,21]。热氧老化过程

受到诸如氧、热和杂质等许多因素的影响,使老化的行为和机理极为复杂。Gijsman [22]采用热老化箱方法

研究了尼龙46和66的高温分解,并将结果进行比较时发现,在长时间内145e 尼龙46 比66 的耐热氧老化性能要好,这主要由于外界氧难以通过尼龙46 表面向内部扩散所致,分解过程主要受的热氧老化的第

一阶段（形成自由基所控制。Scott [23]也认为乙烯基聚合物在大气中的热氧老化往往是由于产生自由基

的扩散引起的,但自由基的引发过程至今尚不清楚。Day [24]在研究了含有氧化铜、铁和杂质的PP 、AB S 、

PU 和PVC 材料热氧老化反应常数和动力学参数时发现,一定浓度的金属杂质

会影响反应常数和活化

能，对热氧老化过程起催化作用。Andricic [25]则采用TGA法研究了PVC的热氧老化,试图通过研究PVC

老化动力学参数（反应活化能来进一步解释热氧老化机理,但也承认PVC 的热氧老化比高温降解更复

杂,且各个学者得出的反应常数、反应活化能也不尽相同,难以得出一致的结论[26]。

为此,不少学者提出了另外一些研究方法。有学者[27]运用聚合物的溶胀理论和化学动力学,研究了

硝酸酯基聚醚聚氨酯的老化降解过程,表明这类聚氨酯的降解遵从一级反应动

力学规律。Mc Neill [17] 则从

分子反应动力学方面出发,进一步研究材料热氧降解对分子链化学键的影响,这

也是目前研究的热点和难点之一。

近年来,由于兴起塑料等高分子废旧制品的重新回收利用,材料的高温降解方面研究,或开发具有更

高热稳定性的特种材料开始逐渐为人们重视[24] 。

2.2 光氧老化

受光照射（自然光、紫外光等所引起的老化降解反应称为光氧老化。这也是高分子材料老化研究的

热点之一[28~33]。

Factor [34]在利用各种紫外光源研究双酚-A 聚碳酸酯的老化时,对降解产物、吸氧量进行了测定,发现

同时存在光氧反应（Photo -Oxidation、光化反应（Photo -Fries两种反应过程[15], 但光氧反应（Photo -Oxidation

占主要作用。Allen [1 6]的研究工作表明:聚烯烃光降解和光氧老化过程中发现, 在有氧气存在时往往会使

过程更加复杂,氧是引发光氧老化的重要因素,且降解速度受氧的影响很大。为此,有学者[16]对不同光

氧老化的引发物催化作用进行比较后认为,除了羰基、氢过氧化物等主要光降

解引发剂外,氧也可以产生类似的作用。

有研究表明,温度对光降解没有直接的影响,但对降解过程中生成的自由基所进行的一系列反应（暗

反应，影响却很大［35］。Torikai ［36］通过研究PE和LLDPE的密度及结晶尺

寸、组织形态时,也得出了类似

的结论。另外,湿度对某些高分子的光氧老化影响较大,常起催化光氧老化的作用,影响材料光氧老化的

因素较多［37］。

为了确定材料自身结构对光氧老化的影响,Bajsic ［38］在研究聚氨酯弹性体中软段分子量对其光老化

降解稳定性的影响时发现,在290~400nm 之间,吸收一定波长的光后,聚合物中分子键断裂或链交联,放出CO 2。有人采用了薄层层析法和非水滴定法来定量检测降解产物中的胺,较为系统地研究了硝酸酯基聚醚聚氨酯的老化降解,并推断其降解机理为氨基甲酸酯中 C N 键的断裂［39,40］。当聚氨酯材料吸收330~340nm 波长的光后,发生photofries 重排,生成伯芳胺,进一步降解,产生变黄产物:

O NH C H 2NH C O R hv R C O O NH

CH 2NH 2COR 在相关的文献报道中,高分子光稳定剂的研究近年来大量出现［39,41~47］。例如,Turton ［44］研究了稳定

剂对聚氨酯光降解行为的影响,随紫外线吸收剂或受阻胺类或受阻酚类稳定剂

用量的增加,聚氨酯拉伸强度的保持率也相应较好［40］。

目前聚合物光稳定化的主要进展似乎已从发现新产品逐渐转向建立更有效的光

稳定配方、改良光稳定剂的结构以及光稳定剂高分子量化方面［46,47］。

2.3化学降解

目前,由于大量的高分子结构材料进入建筑、化工等领域,材料在腐蚀性介质中

的稳定性,即在化学介质作用下高分子材料的老化,日益受到学者们的关注,开展了化

学介质对材料的老化过程的研究,也是目前的一个热点［48,49］。

近十几年来,有许多学者对材料化学降解的影响因素及老化机理进行了工作

[48~52]。

Khatua［53］利用FTIR技术研究了聚醚聚氨酯在氯气中的化学降解过程，指出聚醚聚氨酯的拉伸性能随氯浓度和作用时间延长而下降。Holla nde［52］研究了聚醚聚氨酯在水存在下的样品重量的变化,在无水气氛下,失重量有限,当样品持续与水或水

蒸汽接触下,失重率是恒定的并依赖于老化条件。这表明介质水是影响化学降解另

外一个重要因素［51］。Severini［48］在研究苯乙烯-丙烯腈共聚物在碱性溶液中的化学降解时发现,溶液碱浓度和温度条件对苯乙烯-丙烯腈共聚物化学降解影响强烈,但降解速度要比聚丙烯腈慢得多。

为了进一步深入解释降解动力学过程，Troev［49］研究了弹性聚酯聚氨酯泡沫在磷酸二烷基酯中的化学降解行为,采用NMR 技术对降解产物进行分析,提出了可能

的降解机理。从分子动力学的角度看，硝酸对PVC的作用仅是N02对链内双键加成,沿主链上含氮氧基团的支链,局部的原子团转变不会严重影响大分子链的稳定性在一定的温度范围内，聚氯乙烯对硝酸有优良的稳定性［50］。McCartney等［3］研究了聚丙烯氰在极性溶剂与KOH的化学降解，发现其降解过程导致了聚丙烯氰高分子链的结构变化,同时存在着无规断链和相互环化过程。

除此之外,化学降解机理的研究有助于实现高分子废弃物的回收和再利用。

Troev［54］研究了多孔聚氨酯弹性体在磷酸酯中的降解过程和机理。Kisc［55］则从材料改性的角度,研究了碱溶液对聚氯乙烯的影响,通过利用季胺卤化物的相转移催化

作用,成功地缩短了聚氯乙烯薄膜在与氢氧化钠水溶液接触过程发生的化学变化的实验周期,并找到对聚氯乙烯薄膜改性来制造极化薄膜的实用技术。这两个方面研究目前逐渐引起了人们广泛的兴趣。

2.4物理老化

近十多年来,高分子物理老化的研究非常活跃[56~58]。就聚合物而言,化学介质

与材料之间的相互作用可以归纳为共价键与次价键作用两类。物理老化

[57] (P hysical a ging仅指由于物理作用而发生的可逆性的次价键变化，不涉及分子结构的改变,如环境应力龟裂、增塑、低分子添加剂迁移等等。从动力学过程来看,高分子材料的化学老化主要发生主键的断裂[50],有时次价键的破坏也属化学老化,如溶胀与溶解、环境应力开裂、渗透破坏等。

Hamza[56]认为最初对物理老化的研究是经测量体积驰豫，或用DSC的方法通

过热焓驰豫来观察物理老化现象,因为聚合物的玻璃化转变为可逆过程,而热焓松弛

现象为不可逆过程，故可以将两者分离开来,而得到清晰的T g。Agrawal[59]用DSC 研究了不同分子量的无规聚苯乙烯在不同温度下物理老化行为得出了热焓松弛(v H 同时是温度和分子量的函数这一结论。Hertzberg[60]微观力学研究表明，疲劳破坏是材料受晶粒取向、尺寸、晶间夹杂物和残余微应力波动等诸多随机因素综合作用的

影响,导致了相同载荷下疲劳损伤及失效寿命具有随机性。大量的研究表明高聚物

性能的改变与玻璃态聚合物的分子运动和结构变化有关[61]。

有学者[57]认为物理老化引起结构(凝聚态结构变化的同时,必然对材料的粘弹性质产生影响,但研究分子运动的常规手段,如动态力学分析(Dynamic Mechanical Analysis 和介电分析(Dielectric Analysis 的研究不少,但还没有取得令人满意的结果[62,63]。因此,研究玻璃态分子链的转变与性能之间的关系,特别是对通用聚合物材料,更具有较高的理论和实际意义。

综上所述,高分子材料老化的研究已从诸多方面展开。目前,研究分子间相互作

用对聚合物体内降解过程动力学的影响,超分子结构对聚合物氧化的影响,研究聚合

物母体结构物理特性对老化过程的影响,聚合物的光降解和光稳定化,橡胶的臭氧老

生活中的高分子材料

生活中的高分子材料【摘要】高分子应用在生活中各个地方，塑料便是应用较为广泛。塑料在生活起重大作用，但是也给环境带来了危害。如何解决由塑料制品所造成的白色污染时全人类共同面临的问题。目前，在诸多的解决方案中，开发可降解塑料成为全球瞩目的热点。【正文】高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。高分子材料的结构特征高分子材料的高分子链通常是由成千上万个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。高分子材料按其来源可分为：天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天

高分子材料的环境行为与老化机理研究进展.

高分子材料的环境行为与老化机理研究进展刘景军,李效玉 (北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029 摘要:总结了有关高分子材料在环境因素作用下老化研究的历史与现状,阐述了环境场(如光、热和化学介质对高分子老化的影响,提出了材料老化的一些主要机理。在探讨了一些新研究手段的发展和取得的成果的基础上,进而展望了高分子材料老化及防护措施的研究动向和发展趋势。关键词:高分子;老化;环境因素;机理;进展高分子学科自上世纪20年代提出高分子结构的大分子观念以来,在短短几十年间已取得惊人的进展,产量如此之大,发展如此之快,其速度也是其它学科难以比拟的。无论是在超高温的工程技术,还是超低温的冷冻技术,也不管是太空的宇航,还是大海的深潜,都离不开高分子材料。假如19世纪是蒸汽机和电的时代,那么20世纪则是原子能和高分子时代。高分子材料的优点在于是可利用的再生资源,而且可实现分子设计,不但可以用于结构材料,而且在功能性材料方面有着广泛的发展前景。然而,高分子材料的老化与防止问题,已成为一个非常重要的问题,其实际老化造成的危害要比人们想象中的严重得多,尤其是在苛刻环境条件下,常导致设备过早失效,材料大量流失,不但使经济上受到很大损失,导致资源的浪费,甚至因材料的失效分解对环境的污染,高分子的老化失效问题已成为限制高分子材料进一步发展和应用的关键问题之一。学者们认为,国际上目前还有许多老化的基本问题需进一步研究:如:在老化试验中,人工加速的寻求;各种防老剂间的协同效应研究;超分子结构和老化的关系;光引发机理和光稳定机理仍需进一步研究;自毁性高分子研究和应用以及废高分子材料的回收利用等[1~15]。国内外有众多的学者从事这方面的工作,取得了一些进展[15~25]。综合相关的文献报道看,目前老化研究主要集中在探讨这些材料老化的规律、机理,以及环境因素对材料老化的影响等方面,取得了一些有价值的结果。这些工作对于发展新的实验技术和测试方法,改善材料的生产技术、研制特种材料、逐步达到按指定性能设计新材料等具有重大的指导作用。

衰老的机制研究进展

衰老的机制研究进展甘肃医学院赵文俊摘要: 衰老又称老化, 通常是指在正常状况下生物体发育成熟后, 随年龄增长机体发生的功能性和器质性衰退老化的渐进过程。现代医学对衰老机制的研究涉及到很多方面,从自由基学说看，自由基可形成脂褐素、可造成线粒体DNA（mtDNA）的突变、引起核DNA的受损等；从遗传因素看,衰老是一连串基因激活和阻抑及其通过各自产物相互作用的结果；从免疫功能改变学说看，是由于机体对外来物质免疫反应的下降以及自身免疫反应的增多引起的。关键词:衰老；自由基；脂褐素；细胞凋亡；线粒体DNA; 遗传基因；免疫系统衰老又称老化，通常是指在正常状况下生物发育成熟后，随年龄增加，自身机能减退，内环境稳定能力与应激能力下降，结构、组分逐步退行性变，趋向死亡的不可逆转的现象。对衰老的研究一直是生命科学领域的最为基本和重要的问题之一，但细节一直知之甚少。衰老是一个持续发展的、动态的、缓慢渐进而复杂的过程。这个过程从生长期结束后逐渐开始，它的影响要到老年期通过人体系统功能失调、器官功能衰退、细胞变性及蛋白质和酶分子结构变化逐渐表现出来。主要表现为机体对环境刺激的适应能力减弱以至丧失，出现多种器官组织功能的衰退并影响健康。影响衰老的因素有很多，各种社会因素、经济、疾病、营养、遗传、生活习惯、环境及精神状态等都起着一定的作用，是很多因素共同作用的结果[1]。目前，随着分子生物学和细胞生物学的研究深入，对衰老机理的研究从整体水平发展到分子水平。有关细胞衰老的学说近年来提出了很多，如细胞损伤学说、生物大分子损伤学说、自由基学说、端粒学说等。对于生物体而言，细胞衰老受到多种因素的影响，有自身遗传因素的影响，也有环境因素的影响，根本的还是受遗传方面的影响。

高分子材料老化类型

本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.360docs.net/doc/a88628977.html,）高分子材料老化类型塑料的老化主要是环境降解，其降解主要有热老化、大气老化、机械降解、化学降解、应力开裂、离子化辐射、磨蚀和腐蚀、生物降解。同一种塑料在加工和使用过程中会同时受到几个因素的影响，即有几种老化过程同时发生，一般说来几种老化过程的结合往往使材料损坏更加严重。但实际过程中单一的老化过程是很少的，往往是几种过程的结合。其实树脂合成出来后，从加工到使用等一系列过程中都会发生老化。原始树脂首先遇到的环境老化是在塑料加工厂，塑料粒子在热、微量湿度和氧的作用下进行挤出、注射模压及其它加工过程，有热老化和力老化；产品中存留残余应力，使老化更加容易；塑料容器或制品离开加工厂，在运输和贮存过程中要受阳光的照射，大气降解、辐射降解会发生;最后制品的使用过程中，例如包装有机溶剂或洗涤剂溶液会产生环境应力，会发生化学降解、环境应力开裂等老化。当塑料制品到达废品收集箱，并进入循环回收过程，塑料亦要经历一系列老化过程，非常复杂。塑料的老化程度限制着制品的再生利用性。严重老化的塑料只能进行四级循环。以下分别介绍几种常见的高分子材料老化过程。 1、热老化过程热老化在高分子材料加工和使用过程中都会遇到。热老化通常分为三个过程:热降解、热氧化降解和水解。热降解过程也有自由基产生、增长和结合过程。自由基的反应过程伴随着无规链剪断、交联和解聚过程。交联是热降解中出现的一个明显过程，可以在聚合物结构中引入微凝胶。如PE、PVC、PC在150~200℃以上会发生交联。

高分子链在热的作用下会发生链剪断过程，剪断地点往往在分子链的薄弱点上或反应点上。若反应点在链的末端，则发生解聚反应，形成单体产物，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲醋降解会分别产生大量的单体苯乙烯(st)、甲基丙烯酸甲醋(MMA）；若反应点在分子链的任何处发生，会发生无规链剪断，通常不形成单体或形成的单体非常少。热氧化降解与热降解类似，主要在降解过程中有氧的存在。氧的存在往往影响降解过程，降解产物往往是氧化物，如醇、醛、酸等物质。高分子在氧存在下会发生氧化反应，同时容易产生自由基，然后进行自由基的增长和终止反应，最重要的特点是在此过程中，有含氧自由基的参与。湿气的作用会使聚合物发生水解，加速老化，尤其对缩聚形成的高分子如PET、聚酰胺、聚碳酸酯等。水可以自然地吸附于树脂表面，在加工前如不进行适当的干燥处理，在加工过程中易发生水解反应而使树脂的分子量降低，甚至降低材料的性能，不能满足使用要求。 2、一些聚合物的热老化 ①聚烯烃聚乙烯在无氧状态下在200~290℃会发生交联和链剪断反应，但是温度高时，以剪断为主。交联反应与叔碳原子有关，叔碳原子多少决定着交联反应发生的难易程度。低密度聚乙烯比高密度聚乙烯易发生交联反应，这与分子链上氢原子被抽提的难易程度有关。支化PE的支化程度高，其分解速率高。在氧存在下，支化聚烯烃也比线型聚烯烃更易氧化。聚烯烃氧化后性能显著降低，1gLDPE树脂与5X10-7g氧反应后的性能变化如下表所示。聚烯烃降解程度不仅依赖于聚合物的化学结构，还依赖于聚合物的结晶结构。结晶聚合物比非结晶聚合物的热氧化困难，原因是氧在非晶区的扩散比在结晶区的扩散更快。大家知道，HDPE的结晶度比LDPE高，在相同条件下比较它们的热氧化性，发现LDPE 对氧的摄取比HDPE}决，HDPE的降解要慢于LDPE。当温度提高时，随结晶结构的破坏，聚合物的氧化降解更加容易。

《高分子材料的环境与可持续发展》教学大纲

《高分子材料的环境与可持续发展》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中、英文）：《高分子材料的环境与可持续发展》（The Environment and Sustainable Development of Polymers）课程号（代码）：300070020 课程类别：专业选修课学时： 32 学分：2 二、教学目的及要求高分子材料的环境与可持续发展是专门为高分子材料专业的本科生开设一门的专业选修课。本课程从环境可持续发展的高度，运用生命周期思维系统介绍高分子材料和产品在原料合成、产品生产、产品使用、废物产生和废弃过程中对环境产生的重大影响；从环境可持续发展的角度深入阐述高分子材料的再生循环和可持续发展新技术，并详细讨论高分子材料今后的重要发展方向-生物基可生物降解高分子材料的发展与应用。使学生充分认识高分子材料的环境可持续发展，为将来从事高分子材料的回收利用、绿色高分子材料的开发等工作打下坚实的基础。对毕业要求及其分指标点支撑情况：（1）毕业要求3，分指标点3.4；（2）毕业要求4，分指标点4.3；（3）毕业要求6，分指标点6.1和6.3；（4）毕业要求7，分指标点7.1、7.2和7.3 （5）毕业要求8，分指标点8.2 三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配）第一章环境与可持续发展：高分子材料的战略性问题（3学时）简要介绍可持续发展的基本概念、高分子材料的可持续发展问题、高分子材料带来的环境与社会问题、评价高分子材料对环境影响的方法与工具等。使学生充分了解对本课程的基本课程内容、学习方法及要求等。要点：1.可持续发展的定义 2.高分子材料可持续发展问题的提出、重要性及研究方法 3.课程学习的目的、方法、要求

高分子材料老化研究

高分子材料老化研究前言高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶黏剂和涂料等。而塑料、合成橡胶、合成纤维被称为三大合成高分子材料，被应用于广泛的领域。然而高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于内外因素的综合影响，逐步发生物理化学性质变化，物理机械性能变坏，以致最后丧失使用价值，这一过程称为“老化”。高分子材料的老化缩短了制品的使用寿命，并影响制品使用的经济性和环保性，限制了制品的应用范围。因此，研究引发高分子材料老化的原因及其微观机理具有非常重要的意义。表现现象物理老化的特征：微观上：聚合物的堆砌密度增加，高分子的自由体积减小；高分子链段活动性减小；宏观上：力学性能模量和强度增大，伸长率和冲击强度下降。化学老化的特征：高分子在聚合、加工、贮存、使用过程中，要经受各种外界环境因素，如热、光照、氧、臭氧、湿气、空气中的污染物、机械应力、高能辐射以及聚合物本身内在因素的影响，使高分子材料产生降解，性能逐渐下降，使部分性能丧失，最后失去使用价值。老化现象主要有以下四种种变化: (1)外观的变化：出现污渍、斑点、银纹、裂缝、喷霜、粉化、发粘、翘曲、鱼眼、起皱、收缩、焦烧、光学畸变以及光学颜色的变化； (2)物理性能的变化：包括溶解性、溶胀性、流变性能以及耐寒、耐热、透水、透气等性能的变化； (3)力学性能的变化：张力强度、弯曲强度、剪切强度、冲击强度、相对伸长率、应力松驰等性能的变化； (4)电性能的变化：表面电阻、体积电阻、介电常数、电击穿强度等的变化。高分子材料老化基本类型 1、热降解：在纯粹热的作用下，聚合物分子量变小。分三种形式。 1）、解聚：在大分子末端断裂，生成活性较低的自由基，按连锁机理逐一脱除单体，PMMA。 2）、无规断链：主链任何处都可能断链，分子量迅速下降，单体收率低。PE、PS 等。 3)、侧基（取代基）脱除：PVC、PAN等。 2、热空气（氧）老化高分子材料在热和氧共同作用下，按照自由基反应机理进行，导致聚合物降解和

衰老机制的研究进展

姓名：王芝学号： 2010212810 专业：生物科学任课老师：王玉凤发育生物学

衰老机制的研究进展摘要：不同物种,同一个体的不同组织和细胞,它们的衰老速度并不相同。究其原因,遗传与环境都能影响衰老的进程。个体的平均寿命和物种的最高寿限可以从不同侧面反映衰老的进程。目前认为平均寿命主要与环境相关,而物种最高寿限与遗传相关。从两者的关系看,不良环境影响是通过对遗传物质或其产物的作用而影响衰老的进程。从遗传因素看, 衰老并非由单一基因或单一作用所决定, 而是一连串基因激活和阻抑及其通过各自产物相互作用的结果。DNA (特别是线粒体DNA )并不像原先设想的那样稳定, 目前业已证明, 包括基因在内的遗传控制体系可受内、外环境,特别是氧自由基等损伤因素的影响, 从而加速衰老的进程。关键词：衰老环境遗传正文衰老是多因素协同引起的生命渐趋弱化的过程,可引起生理功能相应减弱、适应能力和抵抗力下降等综合表现。揭示衰老的机制, 探索出高效、安全可靠的抗衰老方法,这就是衰老生物学和老年医学研究的重要领域。近几十年来, 随着各边缘学科的飞速发展, 人类对于衰老的认识也从整体动物水平推进到了细胞和分子水平, 在大量实验证据的基础上提出了许多学说, 最终归结为两大类型: 一类为环境伤害衰老研究, 另一类为遗传衰老研究。[1] 1.环境伤害理论 1.1 自由基学说衰老的自由基学说最早是Denham H arman于1955年提出来的。这种学说认为, 体内许多物质代谢中产生过氧化的自由基, 使机体内的自由基处于不平衡状态, 过量的自由基就会引起机体损伤, 会引起不饱和脂肪酸氧化成超氧化物, 形成脂褐素, 氧自由基过多会破坏细胞膜及其他重要成份, 使蛋白质和酶变性, 当自由基引起的损伤积累战胜了机体的修复能力, 导致细胞分化状态的改变、甚至丧失, 从而导致和加速衰老。这一学说受到了很高的重视, 但随着研究的深入, 自由基学说的核心衰老学说地位已经动摇, 因为这个学说有着许多的牵强之处, 也遇到了许多实验结果造成的困惑和反驳。[2-3] 1.2线粒体学说

高分子材料与可持续发展

高分子材料与可持续发展学院：电气信息工程学院姓名：王小雨学号：20100206 专业：自动化

目录一、前言二、高分子材料简介三、高分子材料本身就是使自然资源得到综合利用的范例四、高分子材料为人类提供了清洁和可再生能源五、高分子材料可用于废弃和污水处理六、高分子废弃物的回收、利用和处理七、结束语

前言材料是现代文明和技术进步的基石。历史学家常用材料来作为历史阶段划分的标志，如石器时代、青铜时代、铁器时代等，可见材料在人类社会发展中的重要地位和作用。自20世纪20年代以来，高分子科学与技术的发展极为迅猛，高分子材料、特别是合成高分子材料由于其具有的优异性能，已经在信息、生命等新技术领域以及工业、农业、国防、交通等各个经济部门中发挥着重要的作用。现在高分子材料以大量取代了金属、木材、陶瓷、等材料，人类应用高分子材料的比重正在逐年上升。汽车轮胎、建筑材料、塑钢门窗、化纤衣服，尼龙丝袜…….用于生活中的高分子材料随处可见。高分子材料的发展有益于人类社会的可持续发展。高分子材料本身就是使自然资源得到综合利用的范例，它可以为人类提供清洁和可再生能源，也可以用于废气和污水处理。高分子废弃物也可以回收、利用和处理，做到物尽其用，清洁环境。在未来，高分子材料在促进人类社会的可持续发展将会发挥更加重要的作用。

二、高分子材料简介高分子材料（macromolecular material），以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。

衰老机制的研究进展

发育生物学（双语课堂）姓名：王芝学号：2010212810 专业：生物科学任课老师：王玉凤

高分子材料未来与发展前景

高分子材料相对于传统材料如玻璃、陶瓷、水泥、金属而言是后起之秀，但其发展的速度及应用的广泛性却远远超过了许多传统材料，在当今世界乃至未来的世纪都充当着举足重轻的角色，已成为工业、农业、国防和科技等领域的重要材料，尤其是在开发新型替代能源、节约资源和保护生态环境方面更是发挥着不可替代的作用。新时代的高分子材料已成为现代工程材料的主要支柱，与信息技术、生物技术一起，推动着社会的进步，今天，我将就高分子材料的发展历程及未来趋势做一个简单的概述。说起高分子材料的发展历程，可能会比我们想象中要长远的多，最早关于高分子材料的应用要追溯到几万年前人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的树枝，兽皮，稻草等天然高分子材料。在历史的长河中，纸，树胶，丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起，奏响了一首久远流长的高分子之歌。然而随着社会的发展，人类已经不满足于对这些材料的简单利用，相应的天然高分子材料的改性和加工工艺应运而生，这其中比较具有代表性的是19世纪中叶，德国人用硝酸溶解纤维素，然后纺织成丝或制成膜，并利用其易燃的特性制成炸药，但是硝化纤维素难于加工成型，因此人们在其中加入樟脑，使其易于加工成型，做成了之后闻名遐迩的“赛璐珞”的塑料材料。再比如，橡胶的改性，早在11世纪美洲的劳动人民已经在长期的生产实践中开始利用橡胶了，但当时橡胶制品遇冷就变硬，加热则发粘受温度的影响比较大。1839年美国科学家发现了橡胶与硫磺一起加热可以消除上述变硬发粘的缺点，并可以大大增加橡胶的弹性和强度。通过硫化改性，有力的推动了橡胶工业的发展，因为硫化胶的性能比生胶优异很多，从而开辟了橡胶制品广泛应用的前景。同时，橡胶的加工方法也在逐渐完善，形成了塑炼、混炼、压延、压出、成型这一完整的加工过程，使得橡胶工业蓬勃兴起，一日千里的突飞猛进。从二十世纪初开始，高分子材料进入了工业合成高分子的重要阶段，而合成高分子的诞生和发展则是从酚醛树脂开始的。化学家们研究了苯酚与甲醛的反应，发现在不同的反应条件下可以得到两类树脂，一种是在酸催化下生成可融化可溶解的线型酚醛树脂，另一种则是在碱催化下生成的不溶解不熔化的体型酚醛树脂，这种酚醛树脂是人类历史上第一个完全靠化学合成方法生产出来的合成树

耐老化高分子材料的研究及应用

耐老化高分子材料的研究及应用聚合物及其制品在使用或贮存过程中，由于受众多环境因素（光、热、氧、潮湿、应力、化学侵蚀等）的影响，其性能（强度、弹性、硬度、颜色等）逐渐变坏，如外观上变色发黄、变软发粘，变脆发硬，物化性质上分子量、溶解度、玻璃化温度的增减，力学性能上强度、弹性的消失等等，这些现象统称为老化。其实它跟金属的腐蚀是相似的。高分子的老化方式主要有光氧化、热氧化、化学侵蚀、生物侵蚀等。一、光氧化涂料、塑料、橡胶、合成纤维等制品在日光或强的荧光下(因为含有害紫外线较普通荧光灯多），因吸收紫外线而引发自我氧化，导致聚合物降解，使制品的外观和物理机械性能恶化，这一过程称为光氧化还原或光老化聚合物在光的照射下，分子链的断裂取决于光的波长与聚合物的键能，各种键的离解能为167～586kJ/mol 。在可见光范围内，聚合物一般不被离解，但呈激发状态。应此在氧存在下，聚合物易发生光氧化过程。例如聚烯烃RH，被激发了的C —H 键容易与氧作用。 —RH+ O2 —→R?+?O—OH R?+O2—→R—O—O?—RH→R—O2H+R? 此后开始连锁式的自动氧化降解过程。水、微量的金属元素特别是过渡金属及其化合物都能加速光氧化过程。为延缓或防止聚合物的光氧化过程，需要加入光稳定剂。光稳定剂凡能屏障或抑制光氧化还原或光老化过程而加入的一些物质称为光稳定剂。太阳辐射的电磁波在通过空间和臭氧层时，290nm以下和3000nm以

上的射线几乎都被滤除，实际到达地面的为290nm—3000nm的电磁波，其中波长范围为400—800nm（约占40%）的是可见光，波长约为800—3000nm（约占55%）的是红外线，而波长约为290—400nm（仅占5%）的是紫外线，其中，紫外线对聚合物的破坏作用最大。为了阻止紫外线对高分子材料的老化作用，可以加入光稳定剂。工业上对光老化的有效防止阻缓，多以两种以上有不同作用机理的抗老化剂复配，因为各种抗老化剂特别是光吸收剂都有自身对紫外线不同的吸收波段。复配配方如：二笨甲酮+苯并三唑类加受阻胺(HAL)类，可以起到单一光稳定剂所无法达到的最佳效果。表-1 西欧各种塑料使用光稳定剂的量……○1 目前工业上使用的光稳定剂有：光屏蔽剂、紫外光吸收剂和能量转移剂（又称淬灭剂）等。（1）光屏蔽剂

细胞衰老研究进展

细胞衰老研究进展吴其俊（安徽建筑工业学院，土木学院地质专业，11地质①班）[摘要]细胞衰老的机理不详。综观至目前的各种研究,主要与以下三方面因素有关: (1)基因损伤的积累效应。自由基不断作用导致基因积累的错误信息超出了机体的修复能力,引起细胞衰竭死亡。(2) 生命钟基因控制着细胞程序衰老。生物体细胞内存在一系列基因,它们控制着细胞的生长、分化、老化和死亡。(3) 染色体端粒的缩短。端粒的长度随细胞的不断分裂而缩短,当DNA 丢失到一定程度,细胞随之发生衰老和死亡。端粒酶能延长被缩短的端粒,延迟细胞的衰老,端粒酶的活性受到许多因素影响,其中包括与衰老有关的基因。 [关键词]细胞衰老; 自由基; 生命钟基因; 端粒衰老是生物界的普遍现象,对多细胞有机体来说,由受精卵开始,通过分裂分化出执行不同功能的细胞,这些细胞从产生时始,就处在衰老的过程中,直至死亡。多细胞有机体的体细胞大致可分为两类, (1) 干细胞:是已发生了分化但仍可产生同类型子细胞的细胞,在个体一生中,保持有丝分裂能力,能不断补充被消耗的细胞,如表皮生发层细胞、造血干细胞、消化道的隐窝上皮生发细胞等,这类细胞衰老缓慢。(2) 功能细胞:是不能分裂的高度特化细胞,常执行一定细胞的功能后死亡,这些细胞一般不再分裂,但在受到某种刺激或再生时,可恢复分裂能力,如上皮细胞、红细胞等,这类细胞在执行功能过程中可明显地表现出衰老的征象。影响细胞衰老的因素很多,涉及到细胞内基因及细胞外因素

的影响,本文就目前细胞衰老的研究进展从分子水平上进行综述。细胞衰老是细胞结构和功能的改变积累至一定程度的后果。功能上,表现氧化磷酸化减少,呼吸速率减慢,酶活性及受体蛋白降低,导致细胞功能降低,细胞的增殖出现抑制,其生长停滞在细胞G1 期,不能进入S期[1 ] ,或停滞在有丝分裂后期[2 ] 。形态上,不规则的和不正常分叶的核、多形性空泡状线粒体、内质网减少,高尔基体变形,色素、钙、各种惰性物质沉积,常有细胞膜性结构改变,如膜脂过氧化[3 ] 。近年的研究发现,某些衰老的细胞,有异常染色体、染色体端粒缩短及基因组的改变[4 ,5 ] ,细胞早衰现象也可见一些遗传性疾病[6 ] ,表明细胞衰老是基因变化的后果。目前发现很多与细胞衰老有关的基因,如 P53 、P16ARF 、P16INK4a 、P19ARF 、P18INK4a 、Cip/ k family、cdk2、cdk4、cyclins D、cyclins D3 、cyclones E 等[6 ,7 ] 。细胞衰老是多因素的,关于细胞衰老的机制方面的学说,主要体现在三方面。 1 基因损伤的积累效应一些学者认为,细胞衰老是由物种的遗传因素所决定的,由于基因中的遗传密码逐渐积累了一些错误信息或基因的丢失,造成蛋白质合成错误。开始,染色体中存在着密码复制错误的修复系统,不断地纠正复制错误,但这种修复能力随着分裂次数的增多而降低,同时修复系统本身的编码也可发生错误,导致编码出错误的修复酶,这方面最有代表性的是自由基导致细胞的衰老[8 ,9 ] 。衰老的自由基理论是Harman 于1995 年在美国的原子能委员会提出的,他认为衰老是自由基(主要是

高分子材料与人们的生活

哈尔滨师范大学学年论文题目：高分子材料与人们的生活学生：XXX 指导教师：XXX 年级：XXX级专业：材料化学系别：化学系学院：化学化工学院哈尔滨师范大学 2011年9月

论文提要近年来，各个国家的高分子材料发展的非常迅速，各种高分子制品已经走进了千家万户。所以，现在高分子制品与我们的生活息息相关！我们应当注重高分的的材料来源以及制作工艺。以及那些生活中的材料是高分子材料。一是高分子材料的定义二是高分子材料的分类三是生活中的高分子，以及其组成和性质和用途。四是生活中的高分子材料——塑料的一些常识五是新型高分子。

高分子材料与人们的生活 XXX 摘要：最近高分子材料几乎走进了每一个家里，高分子材料的应用会使人类支配改造自然的能力和社会生产力的发展带到一个新的水平，对人类的生活水平有新的促进。本文将从高分子材料的定义，种类以及应用入手，并介绍以塑料等与生活息息相关的高分子材料的基本常识。关键词：高分子材料，塑料，新型高分子 1、高分子的定义高分子材料：（macromolecular material），以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个离子彼此共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。 2、高分子材料按来源分类高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。现在，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。 2、生活中的高分子生活中的高分子材料很多，如蚕丝，棉，麻，毛，玻璃橡胶，纤维，塑料，高分子胶粘剂，高分子涂料和高分子基复合材料等。生活中的高分子材料种类繁多主要组成成分有以下几种一，聚乙烯(PE) 由乙烯聚合而成的聚乙烯是目前世界上热塑性塑料中产量最大的一个品种。它为白色蜡状半透明材料，柔而韧，稍能伸长，比水轻、易燃、无毒。按合成方法的不同，可分为高压、中压和低压三种，近年来还开发出超高分子量聚乙烯和多种乙烯共聚物等新品种。 1、高压聚乙烯高压聚乙烯又称低密度聚乙烯，是聚乙烯中最轻的一个品种。分子中支链较多、结晶度较低，优点是具有优良的电性能和耐化学药品性能，在柔软性、伸长率、耐冲击性和透明性

环境敏感高分子材料

9.3 其他环境敏感高分子材料 9.3.1温度响应高分子温度响应高分子是高分子本身具有温度响应性，在水溶液中这类高分子都有一个浊点或称为低临界溶解温度( LCST)。通常，它们是一种水溶-水不溶性高聚物，其大分子链上存在亲水基团和疏水基团。温度响应高分子的品种很多，有聚羟丙基甲基丙烯酸甲睹、羟丙基（羟乙基、羟丙基甲基）纤维索、聚乙烯醇衍生物、聚（N-取代）酰胺类（取代基可为吡咯烷酮、L-氨基酸）、环氧乙烷和环氧丙烷的无规共聚物和嵌段共聚物、聚环氧乙烷和聚甲基丙烯酸等，产生LCST现象的原因是高集物释放出了疏水界面上的水，从而引起了高聚物的沉淀从溶于水成为不溶于水。这类聚合物可用增加或减少其亲水性基团的比例来调LCST的高低。 9. 3. Z刺激响应高分子水溶液刺激响应高分子水溶液是把水溶性刺激响应高幕物溶于水中而制得的。它能在特殊的环境条件下从水溶液中沉淀出来。具有此种性质的聚合物体系可作为温度或pH指示器的开关。把某些生物分子或具有生物活性的分子如蛋白类，多肽类、多糖类、核酸类、脂肪类和各种配体或受体与它结合形成结台物，当给予某种外界刺激时，就能产生沉淀而从溶液中分离出来，Hoffman等将这类刺激响应高聚物与某种具有识别功能的生物分子或者某种受体的配体如细胞受体肽或抗体结合，应用于沉淀诱导的亲和分离过程。其过程是：当带有识别功能的生物分子或配体的刺激响应高分子的水溶液与溶酶体或细胞悬浮液混合时，刺激响应高分子能与溶酶体或细胞膜发生相互作用；之后，混合液接受某一外部刺激，刺激响应高分子目标生物分子或细胞结台物从水溶液中沉淀出来而发生相分离；最后，改变条件使刺激响应高分子与目标生物分子或细胞分离。用此法可回收溶液中的免疫球蛋白(IgG)，还能从溶菌酶中分离出CD44细胞。 9.3.3载体表面的刺激响应高分子用化学接枝或物理吸附的方法把刺激响应高分子固定在固体载体表而，当外部环境条件如溶液温度、pH值或某些离子强度等发生微小变化时，能显著改变表面层的厚度、湿润性或电荷。由于表面层很薄，因此这种在固体载体表面的刺激响应高分子的响应速率要快于水凝胶。将PNIPAAm接枝到细胞培养皿的表面，当温度低于32℃时，由于PNIPAAm溶胀并含有大量水分，蛋白质或细胞易于脱；当温度高于32℃时，表面就会从亲水表面变为疏水表面，蛋白质或细胞易于吸附。应用这种规律，可用于细胞培养和转移。例如，采用电子线辐照法可向聚苯乙烯培养皿表面接枝聚异丙基丙烯酰胺，牛内皮细胞和鼠肝细胞在这种培养皿上在37'℃下生长2天后将温度降至10'℃'保持30min，即使不改变介质细胞也可从培养皿表面逐渐脱附。采用这种方法回收的细胞仍保持生长初期的底物粘连性与分泌活性，因而优于胰蛋白酶消化脱附法。还可以将这类刺激响应高分子沉积到多孔载体表面的孔道中。当改变温度时，载有这种高聚物的表面就会在亲水表面和疏水表面间变换。亲水表面可排斥蛋白质或细胞，疏水表面则可吸引蛋白质或细胞。因此这类表面能起到“开关”蛋白质或细胞的作用。 9. 3. 4刺激响应高聚物膜刺激响应高聚物膜是膜的通透性响应环境变化的一类膜材料，这类膜是利用高聚物可逆的构象和聚集态受外界刺激而变化的原理而研制成的。与普通膜的通透性同环境无关相反，这类膜类似生物细胞膜，能感知环境变化，且会响应环境变化改变自身的性能。壳聚糖和丝心蛋白通过氢键形成的复合膜具有良好的pH值和离子响应性。这种复合还可以利用蒸发汽化来分离乙.醇／水或分离异丙醇／水混合物。并且，该复合膜在AlCl3碱性溶液中的溶胀度随着A13+的浓度而变化，因此，这种复合膜可以用作为离子浓度控制的化

衰老机制的研究进展

姓名：王芝学号： 2010212810 专业：生物科学任课老师：王玉凤发育生物学（双语课堂）

高分子材料的老化和防老化

高分子材料的老化和防老化研究高分子材料的老化和防老化是一个很实际的问题，也是一个很复杂的问题。高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这种现象就是老化。老化是一种不可逆的变化，它是高分子材料的通病。担是人们可以通过对高分子老化过程的研究，采取适当的防老化措施，提高材料的耐老化的性能，延缓老化的速率，以达到延长使用寿命的目的。（1）发和老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基，等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体（如、、、等）、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫，等等。从结构上的原因来说，聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化，因为C—F键的键能比C—H键的键能大，它起着保护碳链的作用。聚丙烯不如聚乙烯耐老化，这是因为聚丙烯的碳链上有甲基，甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。由于聚酰胺链上有羧基，聚酯纤维中的酯键容易水解，因此也容易老化。又如二烯烃聚合的橡胶中含C=C双键，容易发生热氧老化、光氧老化、臭氧老化。由于橡胶常在应力条件下使用，比较容易发生臭氧龟裂，因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。

氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子，因而较耐老化。聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种老化现象如前所述。有的聚合物没有上述情况也会发生老化，如受到辐射特别是高能辐射时，化学键就会发生断裂，即使是近紫外光辐射也能足够打开一般的单键（C—H、O—H 那样的强键除外）。（2）防止老化的措施从发生老化的原因来看，一个主要原因是在高分子结构本身。因此，改善高分子的结构以提高老化的能力是很重要的。例如，橡胶在硫化以后，依然存在着不饱和双键，而橡胶制品在使用时又难于避免日光、氧气、臭氧等的侵蚀，所以人们研究合成新的品种就应避免或大大减少橡胶的高分子链上的双键。当纳塔①等人用络合催化剂定向聚合了聚乙烯以后，他们就预测可以用乙烯和丙烯两种单体经共聚制成弹性体，后来，果然合成了二元乙两橡胶，乙丙橡胶区别于其他合成橡胶在结构上的一大特点就是主链中不含双键，完全饱和，使它成为最耐臭氧、耐化学品、耐高温的耐老化橡胶。但是，乙丙橡胶也带来聚二烯橡胶所没有的缺点，如硫化速率慢，不易跟金属粘合等。于是人们又研究在乙丙橡胶上接上易硫化的第三单体，以提高硫化速率。目前，乙丙橡胶已成为合成橡胶中有发展前途的一个品种。高分子科学和生产工艺的发展，将不断地改进高聚物的性能，使它们延缓老化

皮肤衰老机制的研究进展

皮肤衰老机制的研究进展发表时间：2011-05-12T14:45:44.503Z 来源：《中外健康文摘》2011年第4期供稿作者：祝司霞 [导读] 1.2 皮肤衰老的自由基学说随着增龄，体内抗氧化系统功能衰退，自由基过量积聚。祝司霞 (攀枝花学院医学院四川攀枝花 617000) 【中图分类号】R751 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5085 (2011)04-0032-02 【摘要】皮肤浅表外露可为研究衰老提供良好的材料，有利于在分子和细胞水平上更深入研究机体的衰老。文章阐述了皮肤衰老的机制，内源性因素是根本，外源性因素影响衰老的进程。为寻找延缓衰老的措施和开发抗衰老药物提供新思路。【关键词】皮肤衰老遗传自由基代谢 Research Progress about mechanism of skin aging Zhu si xia(Medical College of Panzhihua University，Panzhihua Sichuan 617000) 【Abstract】 Superficial skin exposed may provide a good material for the study of aging which is useful for more in-depth study of the aging body at the molecular and cellular level．This paper systematically describes the mechanisms of skin aging that endogenous factors are fundamental and exogenous factors affect the aging process．It would be a new idea of finding the measures of anti-aging and developing anti-aging drug．【Key words】 Skin aging Genetic free radical metabolic 皮肤老化可影响美观，引发抑郁、自卑等心理问题，与某些疾病也有关，比如郎格汉斯细胞减少，免疫能力下降，易患感染性疾病。因此延缓皮肤衰老一直是研究热点。目前关于皮肤衰老的机理有三十几个学说[1]。本文从内源性生理衰老和外源性环境衰老两个方面阐述皮肤衰老机制。 1 皮肤内源性生理衰老机制 1.1 皮肤衰老遗传学说遗传因素是皮肤衰老的最主要原因[2]。随着增龄，皮肤细胞中基因合成抑制物表达增加，与细胞活力有关的基因受抑制不能表达，如Spiering[3]在皮肤成纤维细胞的培养物中发现了DNA合成抑制因子，DNA合成下降，蛋白质合成减少，尤其是胶原蛋白减少导致皮肤老化；机体对DNA损伤的修复能力越来越弱，DNA的损伤越来越严重；端粒逐渐缩短，短至一定程度体细胞开始衰老死亡。 1.2 皮肤衰老的自由基学说随着增龄，体内抗氧化系统功能衰退，自由基过量积聚。自由基可使皮肤细胞膜中的不饱和脂肪酸，形成过氧化脂质，膜结构破坏，功能受损。脂质过氧化物(LPO)的降解产物丙二醛是强效交联剂，易与蛋白质或核酸交联形成溶酶体无法消化的脂褐素(LPF)，累积在皮肤结缔组织中形成老年斑[4]。 1.3 皮肤衰老的代谢失调学说年龄增长，血液循环功能下降、新陈代谢减慢，细胞和组织逐渐退化和衰老。王红丽等[5]研究表明，通过扩张血管、改善微循环、使血流加速等，可促进细胞的新陈代谢，加快衰老皮肤细胞核酸和蛋白质的合成；增加皮肤中SOD（超氧化物岐化酶）含量和活性，羟脯氨酸含量显著升高，MDA（丙二醛）含量显著降低，而发挥其抗氧化和清除自由基作用，恢复细胞正常的生理功能；或可明显刺激皮肤成纤维细胞的活性，促进胶原蛋白合成，使皮肤趋于年轻化，从而延缓皮肤衰老进程。 1.4 免疫功能退化学说[6] 衰老时免疫功能逐渐衰退，主要表现在两个方面：①正常免疫功能减退：胸腺萎缩、纤维化，胸腺素分泌下降，免疫细胞减少，比例失调，细胞免疫功能下降；②自身免疫反应增强：体液免疫功能紊乱，机体对抗外来性抗原能力下降，而对抗自身细胞的能力提高。机体免疫功能失常会使机体自由基代谢失去平衡，二者相互作用，加速机体的衰老。实验证明，提高机体免疫功能，能增强SOD活性。 1.5 神经内分泌功能减退学说[7] 衰老时下丘脑-垂体-性腺功能衰退，性激素水平降低。雌激素能促进成纤维细胞的胶原合成和成熟，抑制胶原降解，促进透明质酸的合成。因此雌激素降低，皮肤胶原含量下降，皮肤弹性降低。 2 皮肤外源性环境衰老机制皮肤暴露于体表，最容易受外界环境因素的影响。日光可使皮肤小血管减少，汗腺减少，分泌汗液能力下降，皮脂分泌减少，皮肤干燥，产生皱纹，甚至皮革样改变[8]。大气中的污染物，如汽车排出的尾气，可加速皮肤氧化，促进皮肤衰老。寒冷、干燥可使皮肤角质层失水过多，促进皱纹的生成。本文综述了皮肤衰老的机制，内源性因素是根本，外源性因素影响衰老的进程，抗衰老研究应注重内源性因素，同时兼顾外源性因素，找到预防和延缓衰老的措施，并作为开发抗衰老药物的突破方向。参考文献 [1]来吉祥，何聪芬，董银卯，等.皮肤衰老机理和抗衰老化妆品的研究进展[J]. 北京日化，2009，3：11-17. [2]王红丽，吴铁.皮肤衰老分子生物学机制的研究进展[J]. 国外医学皮肤性病学分册，2003，29（2）：114-116. [3]Spiering AL，Pereira—Smith QM ，Smith JR．Correlation between complementation group for immortality and DNA synthesis inhibitors[J]．Exp Cell Res，1991；195(2)：541—545． [4]李素云，王立芹，郑稼琳.自由基与衰老的研究进展[J].中国老年学杂志，2007，27(20)：2046-2047. [5]王红丽，吴铁，吴志华.人参皂苷、丹参酮和川芎嗪抗小鼠皮肤衰老作用研究[J].第二军医大学学报，2006，27（5）：525-527. [6]陈飞飞，蔡东联.活性多糖延缓衰老的研究进展[J].中西医结合学报，2009，7(7)：674. [7]王坤，张洁，于文会.针灸抗衰老作用研究进展[J].中兽医医药杂志，2009，28（3）：24-25. [8]姚春丽，刘姝.皮肤光老化与骨髓间充质干细胞移植[J].中国美容医学，2008，17（4）：601-602.