制备及应用范文

制备及应用范文（精选11篇）

制备及应用 第1篇

硅胶不溶于水和任何溶剂,无毒无味,化学性质稳定,除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。根据其孔径的大小分为:大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶。由于孔隙结构的不同,因此它们的吸附性能各有特点。粗孔硅胶在相对湿度高的情况下有较高的吸附量,细孔硅胶则在相对湿度较低的情况下吸附量高于粗孔硅胶,而B型硅胶由于孔结构介于粗、细孔硅胶之间,其吸附量也介于粗、细孔之间。

1 硅胶的制备方法

目前,硅胶的主要制备方法有以硅烷卤化物为原料的气相法[1];以硅酸钠和无机酸为原料的化学沉淀法[2];以及以硅酸酯等为原料的溶胶-凝胶法[3,4,5]和微乳液法[6,7,8]。

气相法制备硅胶都是以昂贵的硅烷氯化物为原料,采用危险复杂的高温、高压、超临界流体干燥技术,不仅设备要求高,流程长,成本高,而且危险性大,从而大大阻碍了硅胶材料大规模的生产。以硅酸酯为原料的溶胶-凝胶法,原料昂贵,制备时间长,生产成本高;而微乳液法成本高、有机物难以去除易对环境造成污染。而化学沉淀法以硅酸钠和无机酸为原料,工艺简单,原料来源广泛,成本低,能耗小,易于工业化生产。

综上所述,在工业化的生产中,为了节约成本,降低能耗,在日益激烈的竞争中立于不败之地,硅胶的生产通常是以硅酸钠和硫酸反应,经过老化、酸泡、水洗等一些列后处理过程而制得的。工艺流程图如图1。

1.1 块状硅胶的制备

粗孔块状硅胶呈白色或半透明的不规则颗粒,堆积密度大于400 g/L、孔容大于0.76 mL/g,细孔块状硅胶呈透明的不规则颗粒,二者均具有高的热稳定性和多为孔结构。生产过程中所用的原料为模数3.3±0.1、可溶性固体总碱量大于90%的硅酸钠;硫酸和氨水。

块状硅胶的生产工艺是:将二氧化硅含量为20%左右的稀硅酸钠和浓度为30%稀硫酸,通过一定压力于20~30 ℃时由喷头喷出,经混合反应生成多硅酸和硫酸钠,其反应:

Na2SiO3+H2SO4+H2O→H4SiO4+Na2SO4

多硅酸钠在酸性条件下不稳定,立即缩聚成硅凝胶:

nH4SiO4→nSiO2·mH2O+(n-m)H2O

硅凝胶在老化槽中老化35 h以上,然后放掉老化槽中的老化水,用非铁质的器具将凝胶割成小于5 cm的胶块,进入水洗槽,如果是细孔硅胶应用3%左右的稀硫酸置换4 h以上,而粗孔硅胶直接进入水洗过程,洗至胶块pH值大于5,洗完后若为粗孔硅胶则用0.13%~0.18%稀氨,在20~30 ℃温度下浸泡16 h,细孔硅胶直接进入隧道烘干。

1.2 球形硅胶的制备

粗孔球形硅胶呈白色或半透明的球形颗粒,细孔球形硅胶则呈透明的球形颗粒,它们表面光滑并呈球形,因而机械强度高,不易破碎,阻力也较小。主要用作干燥剂、防潮剂、防锈剂和石油化工催化剂的载体或吸附剂,特别适用于变压器油的除酸再生。

球形硅胶的生产工艺是:将二氧化硅含量为16%左右的稀硅酸钠和浓度为20%稀硫酸,经一定压力混合后,在一定的pH值下利用空气造粒反应形成凝胶颗粒,进入凝胶颗粒接受器中,接受器中的循环水为中性,老化十分钟左右,通过传送带送入水洗罐,利用含酸量为2.5%左右的稀硫酸交换5 h以上水洗,洗至胶块pH值大于5,洗完后若为粗孔硅胶则用 0.13%~0.18%稀氨,在20~30 ℃温度下浸泡16 h,细孔硅胶直接进入隧道烘干。

1.3 微球形细孔硅胶的制备

先将硅酸钠溶液与硫酸在一定的pH 值下反应生成凝胶并在热油中成型制得球形硅凝胶,经老化、酸泡、水洗、氨泡、干燥、活化、筛选即得成品。将Na2O含量为5.12%~5.25% 的硅酸钠稀溶液和浓度为20%的稀硫酸溶液用一定的压力分别打到反应喷头处,使其高速化合成硅溶胶。硅溶胶由伞形分配盘分散进入成型柱的油浴内,借本身的表面张力而收缩成球形。由于硅溶胶在酸性介质(pH 值=6.6~7.0)和在受热的情况下是极不稳定的,因而在 5~7 s 内迅速凝成硅凝胶,然后用2%~2.5%的硫酸浸泡6 h后,进行水洗,再用0.15%~ 0.2% 的氨水(也可用硫酸钠)浸泡以扩大孔径。氨水浸泡后的物料,在滚筒干燥器内烘干,干燥后的硅胶为微黄或棕黑色颗粒。干燥后把物料置于活化炉内,在500~550 ℃高温活化20 min,使颗粒从黑棕色转变成白色。活化后筛选即得不同规格的产品[9]。

2 硅胶的应用

硅胶是一种高活性吸附材料,对水分子具有良好的亲和力,是一种良好的干燥剂。硅胶最适合的吸湿环境为室温(20~32 ℃)、高湿(60%~90%),它能使环境的相对湿度降低至40%左右,因此硅胶干燥剂应用范围非常广泛。同时,硅胶的化学组分和物理结构,决定了它具有其它同类材料难以取代的特点:吸附性能高,热稳定性好,化学性质稳定,有较高的机械强度等。硅胶干燥剂是把硅胶封在不同包材内制成不同克数的小包装,重量从0.5 g到1 000 g不等,主要用于干燥剂、除味剂、防潮珠等,广泛用于仪器、仪表、器械、皮革、鞋类、食品、药品、工艺美术品等的贮存和运输中控制环境的相对湿度,防止物品受潮、腐蚀。

近年来硅胶的生产呈现出快速发展态势,专业化分工趋于细化,技术进步促使应用领域不断拓展。目前,硅胶的应用技术已经渗透到各行各业,在石油化工、医药、食品、生物化学、环保、涂料、轻纺、造纸、油墨、塑料等工业领域应用最为广泛,农业、第三产业和信息产业的应用近年来发展也非常迅速。

2.1 硅胶在工业领域的应用

在石油化工方面,硅胶类的产品主要用于变压吸附、催化剂及催化剂载体等。用于变压吸附的细孔硅胶利用其特殊的孔结构(即孔分布范围小),堆密度在较高压力下选择性吸附CO2在较低压力或真空时解吸的原理,经过周期性的压力变化,达到分离、净化、回收的目的[10]。例如格雷斯公司的G41是一种用于各类气体循环干燥操作的高效干燥剂,通过对该产品的粒度和粒度分布的控制,可以使其压降和快速吸附率两参数做到最佳配合,特别用于烃加工工业中短周期分离操作工艺。用作催化剂的硅胶,对其颗粒的大小、形状、孔结构及在反应器中的堆积方式都有一定的要求,因为它直接影响一个反应系统的物理过程。硅胶颗粒大小不同所提供的催化活性外表面不同,而孔结构决定了内部孔壁所提供的催化活性内表面,高孔隙率的硅胶可提供大量的内表面,同时,孔隙大小还影响反应物分子进出难易(多选用孔径较大的硅胶)。硅胶颗粒的大小、形状和堆积方式还决定催化床层中空隙大小及分布,后者将影响流体流动时所受的阻力。硅胶作为催化剂载体具备了载体所有的活性组分的分散剂、粘合剂及支承物应有的特性,是一种良好的催化剂载体。

在食品方面,硅胶可用于提高啤酒的保质期。1961年,德国斯丹比克公司的Karl博士首先发现硅胶可以在啤酒中使用,用来提高啤酒保质期。在啤酒的生产过程中,硅胶是首选的蛋白质吸附剂,其选择性取决于孔径、颗粒大小及表面特性,比表面积越大,吸附能力越强。硅胶的吸附能力主要取决于比表面积和孔的大小, 吸附速率取决于颗粒大小和接触的有效面积。硅胶是很纯的物质, 其中 99.5%为无定形二氧化硅,无定形和非结晶是硅胶的重要特征[11]。硅胶用作啤酒稳定剂,在选择性滤除啤酒蛋白方面优于传统的稳定剂酶和鞣酸,在保证不损失啤酒泡沫和口感的情况下,质量稳定期达到6个月以上,用于处理啤酒冷混浊也十分有效。硅胶作为啤酒稳定剂,已经占其各类稳定剂用量的1/3以上。我国啤酒硅胶年产量约1 100 t,已经用于全国各主要啤酒生产厂,部分替代进口。

在涂料工业中,硅胶是最重要的无机消光剂。涂料中的消光剂是一类能够改变涂膜表面光学性能的助剂。这类助剂能够在涂膜表面产生预期微粗糙度,使涂膜的光泽显著降低,给人一种古朴典雅的感觉。随着人们生活水平的提高,一方面消费者感觉到了高光泽的亮光涂料成膜后反光比较严重,对人的眼睛有害;另一方面消费者的审美观念也越来越倾向于休闲、时尚和个性化。这些因素导致人们对具有柔和外观的低光泽涂料的需求急剧增加[12,13],尤其是价格低廉,功能全面的新型消光剂如二氧化硅类消光剂发展趋头强劲[14,15]。

2.2 硅胶在农业领域的应用

优质硅胶可作为柱层层析硅胶的原材料,利用硅胶表面的键合技术,使硅胶表面带有不同的官能团,用于中草药有效成分的分离提纯、高纯物质的制备、色谱担体或担体原料和有机物质的脱水精制等。例如利用硅胶柱层析纯化苦豆子中含有的生物碱。硅胶也可以用于土壤保湿,改善农作物生长环境。除此之外,硅胶也可用作动物饲料添加剂,可以防潮,防粘,不影响饲料的营养成分。

2.3 硅胶在喷墨打印技术方面的应用

硅胶的比表面积很大,因此具有较大的表面自由能,体系处于不稳定状态,当表面吸附其他物质后,表面自由能降低,体系趋于稳定。表面能是SiO2吸附水分的动力,因此硅胶具有良好的吸水性。并且硅胶具有良好的固墨性,能形成特定的微孔网络,这种网络能把墨滴牢牢的固定住,技能保证优良的影像质量,又能缩短干燥时间[16],故微孔硅胶被认为是彩喷纸用最佳颜料[17]。的粒径小、比表面积大、吸油量高、多孔的特性决定了它成为彩喷纸涂料的首选颜料。微孔型二氧化硅硅胶作为一种颜料应用于制作彩色喷墨打印纸的吸墨层,能够显著提高彩色喷印品的质量,尤其是以之获取彩色鲜艳饱和、影像清晰、亮度高的照相级彩色照片。

3 结 语

羟基氧化镍的制备及应用 第2篇

综述了羟基氧化镍(NiOOH)制备方法的研究进展及其应用情况.阐述了羟基氧化镍晶体结构,不稳定性与其制备方法的关系,重点介绍了化学氧化法和电解氧化法两种制备羟基氧化镍的`方法,比较分析了两种制备方法的优缺点,并提出了电解-化学氧化制备羟基氧化镍的新思路,简要评述了今后羟基氧化镍制备方法的研究方向.

作 者：常照荣 上管恩波 吴锋 汤宏伟 CHANG Zhaorong SHANGGUAN Enbo WU Feng TANG Hongwei 作者单位：常照荣,CHANG Zhaorong(河南师范大学化学与环境科学学院,新乡,453007;北京理工大学化工与环境工程学院,北京,100080)

上管恩波,汤宏伟,SHANGGUAN Enbo,TANG Hongwei(河南师范大学化学与环境科学学院,新乡,453007)

吴锋,WU Feng(北京理工大学化工与环境工程学院,北京,100080)

碳纳米纤维的制备及应用 第3篇

碳纳米纤维 (Carbon Nanofibers简称CNFs) 是由多层石墨片卷曲而成的纤维状纳米炭材料, 它的直径一般在10 nm~500nm, 长度分布在0.5μm~100μm, 是介于纳米碳管和普通碳纤维之间的准一维碳材料, 具有较高的结晶取向度、较好的导电和导热性能。碳纳米纤维除了具有化学气相沉积法生长的普通碳纤维低密度、高比模量、高比强度、高导电、热稳定性等特性外, 还具有缺陷数量少、长径比大、比表面积大、结构致密等优点。它是一种高性能纤维, 既具有碳材料的固有本征, 又兼备纺织纤维的柔软可加工性, 是新一代军民两用新材料, 已广泛用于航空航天、交通、体育与休闲用品、医疗、机械、纺织等各领域。

2. 碳纳米纤维的制备

碳纳米纤维的制备方法有很多, 主要包括化学气相沉积法、静电纺丝法和固相合成法等。

2.1 化学气相沉积 (CVD) 法

化学气相沉积 (CVD) 法是利用低廉的烃类化合物作原料, 在一定的温度 (500℃~1000℃) 下, 使烃类化合物在金属催化剂上进行热分解来合成碳纳米纤维的方法。

2.1.1 热化学气相沉积法

按催化剂加入或存在的方式不同, 可将热化学气相沉积法分为以下几种:基体法、喷淋法和气相流动催化法。

1) 基体法

基体法是在陶瓷或石墨基体上均匀散布纳米催化剂颗粒 (多为Fe、Co、Ni等过渡金属) , 高温下通入烃类气体热解, 使之分解并析出碳纳米纤维。基体法可制备出高纯碳纳米纤维, 但超细催化剂颗粒制备困难, 一般颗粒直径较大, 较难制备细直径的碳纳米纤维, 此外, 碳纳米纤维只在喷洒了催化剂的基体上生长, 因而产量不高, 难以连续生长, 不易实现工业化生产。

2) 喷淋法

喷淋法是将催化剂混于苯等液态有机物中, 然后将含催化剂的混合溶液喷淋到高温反应室中, 制备出碳纳米纤维。该方法可实现催化剂的连续喷入, 为工业化连续生产提供了可能, 但催化剂与烃类气体的比例难以优化, 喷淋过程中催化剂颗粒分布不均匀, 且很难以纳米级形式存在, 因此所得产物中纳米纤维所占比例较少, 常伴有一定量的炭黑。

3) 气相流动催化法

气相流动催化法是直接加热催化剂前驱体, 使其以气体形式同烃类气体一起引入反应室, 经过不同温度区完成催化剂和烃类气体的分解, 分解的催化剂原子逐渐聚集成纳米级颗粒, 热解生成的碳在纳米级催化剂颗粒上析出碳纳米纤维。由于从有机化合物分解出的催化剂颗粒可分布在三维空间内, 同时催化剂的挥发量可直接控制, 因此, 其单位时间内产量大, 并可连续生产。

2.1.2 等离子增强化学气相沉积法

等离子增强化学气相沉积法的特点在于等离子体中含有大量高能量的电子, 它们可以提供化学气相沉积过程所需的激活能。电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程, 生成活性很高的各种化学基团。等离子增强化学气相沉积法虽可制得定向排列的碳纳米纤维, 但其成本较高, 生产效率较低, 工艺过程较难控制。

2.2 固相合成法

固相合成法作为近年来报道的一种制备碳纳米管或者碳纳米纤维的新型方法, 引起了较多科研工作者的关注。该方法不同于以往单一的使用气态或液态碳源的合成方法, 采用固相碳源作为原料制备出碳纳米纤维, 故名固相合成法。

2.3 静电纺丝法

静电纺丝法是近年来报道的一种制备碳纳米纤维的新方法。静电纺丝的原理可以参照图1-1进行说明, 它首先将聚合物溶液或熔体带上成千至上万伏的静电, 带电的聚合物在电场的作用下首先在纺丝口形成泰勒 (Taylor) 锥, 当电场力达到能克服纺丝液内部张力时, 泰勒锥体被牵伸, 且做加速运动, 运动着的射流被逐渐牵伸变细, 由于其运动速率极快, 而使得最终沉积在收集板上的纤维成纳米级, 形成类似非织造布的纤维毡[1,2,3]。纤维毡在空气中经过280℃、30 min左右的预氧化及在N2氛围中经过800℃~1000℃的炭化处理最终得到纳米碳纤维。

静电纺丝是一种对高分子溶液或熔体施加高压进行纺丝的方法。与其它纳米纤维制造方法相比较, 静电纺丝法具备如下优点:

1) 静电纺丝通常用的电压在数千伏以上, 而所用电流很小, 因而能量消耗少。

2) 可直接制造纳米纤维非织造布。采用静电纺丝法, 纳米纤维按二维扩张的形式即可制成非织造布, 因此纺丝后无需再进行加工。尤其是多喷头纳米纺丝技术的发展, 使得纳米纤维非织造布的产量增加, 提高了生产效率。

3) 可在室温下纺丝。采用静电纺丝法, 可在室温下纺丝, 因此含有热稳定性不好的化合物的溶液也可纺丝。例如, 用含有药物的高分子溶液纺丝, 制得的纤维可应用于药物的缓释系统;用含有病毒的高分子溶液纺丝, 可制得含病毒的纳米纤维, 且其病毒具有感染力。

(4) 原料来源广泛。迄今为止, 已有用聚酯、聚酰胺等合成高分子及骨胶原、丝、DNA等天然高分子物质为原料采用静电纺丝法制纳米纤维的报道, 亦有制成有机、无机复合材料的报道。

3. 碳纳米纤维的应用

3.1 储氢和催化领域的应用

碳纳米纤维具有高比表面积和吸附特性, 因此可以用来储存氢气, 从研究的储氢数据看, 纳米碳纤维在室温储氢已具备应用前景。Baker和Rodriguez[4]小组用化学气相沉积法制备的纳米碳纤维, 在室温和10MPa压力下吸附量达到2.08, 以碳纤维中碳的充填率0.1 g/cm3计算, 其体积吸附量超过200 Kg/m3。此外, 碳纳米纤维具有分子级细孔, 比表面积大, 边缘碳原子活性点多等优点, 因此可以用来作为催化剂和催化剂的载体。

3.2 锂离子电池负极材料

碳纳米纤维可以作为锂离子电池负极材料, 锂离子不仅可以嵌入到管内各管径和管芯, 而且可以嵌入到管间的缝隙中, 从而为锂离子提供了大量的嵌入空间, 有利于提高锂离子电池的充放电容量和电流密度。乔文明等[5]用化学气相沉积法制备的碳纳米纤维作为锂离子电池负极材料初次嵌锂容量可达到533 m Ah/g, 25次循环后可逆容量保持在274 m Ah/g, 循环效率超过99%。

3.3 复合材料领域的应用

碳纳米纤维具有较高的长径比、完善的石墨化结构、高的热传导性及导电性、表面有一定的化学活性等特点, 因此其一个重要用途是作为改进力学性能的增强剂, 应用在复合材料领域可以提高基体的拉伸、冲击强度和模量, 并且导电导热性都有大幅度的提高。

4. 结论

综上所述, 碳纳米纤维是一种新型碳纳米材料, 可望用于结构增强材料、电子器件、锂离子电池负极材料、电容器电极材料、储氢材料、催化剂载体、隐形材料等诸多领域, 具有很好的应用前景。

参考文献

[1]Seeram Ramakrishna, Kazutoshi Fujihara, Wee-Eong Teo, Teik-Cheng Lim, Zuwei Ma.An introduction to electrospin-ning and nanofibers[M].Singapore:World Scientific Publish-ing Co.Pte.Ltd., 2005:7-9.

[2]Jun Kameoka, Reid Orth, Yanou Yang, et al.A scanning tip electrospinning source for deposition of oriented nanofibres[J].Nanotechnology, 2003, 14 (10) :1124-1129.

[3]Deitzel J M, Kleinmeyer J, Harris D, et al.The effect of pro-cessing variables on the morphology of electrospun nanofibers and textiles[J].Polymer, 2001, 42 (1) :261-272.

[4]Chambers A, Pard C, Baker R T K, Rodriguez N M.Hydrogen storage in graphite nanofibers[J].Journal of Physical Chem-istry B, 1998, 102 (22) :4233-4236.

制备及应用 第4篇

纳米微结构材料多孔氧化铝膜的制备及应用

本文简要地介绍了多孔氧化铝理论模型的发展历程,采用目前较为成熟的阳极氧化法制备有序多孔氧化铝薄膜.讨论了多孔氧化铝自身的物理性质,重点展示了如何充分利用多孔氧化铝作为模板制备纳米材料的.美好前景,明确了今后的工作重点为开拓新的应用领域及对多孔氧化铝膜孔径大小及孔的形状进行有效控制.

作 者：庞娟 阮永丰 黄伯贤 作者单位：天津大学物理系,天津,300072刊 名：人工晶体学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS年，卷(期)：32(6)分类号：O484关键词：多孔氧化铝膜 阳极氧化 有序 模板

痹痛宁丸和热痹丸的制备及临床应用 第5篇

[关键词] 痹痛宁丸；热痹丸；制备；类风湿性关节炎

[中图分类号] R255.6   [文献标识码] B   [文章编号] 2095-0616（2012）03-129-02

类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是骨病、风湿病科常见多发病，如不及时有效的治疗，会严重影响患者的工作和生活。2008年1月～2010年12月，笔者运用自拟痹痛宁丸和热痹丸辨证治疗RA 68例，疗效满意，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

按1987年美国风湿病学会制定的RA诊断标准，共纳入门诊和住院患者120例，随机按2∶1分为两组，其中治疗组80例，对照组40例。服药治疗半年后进行疗效评级分析时，治疗组剔除失落12例，余68例，其中男21例，女47例；年龄23～65岁，平均（42.61±7.24）岁；病程8个月～23年，平均（5.60±4.69）年；关节功能分级：Ⅳ级6例，Ⅲ级43例，Ⅱ级18例，Ⅰ级1例；病情分期：Ⅳ期5例，Ⅲ期22例，Ⅱ期37例，Ⅰ期4例。对照组剔除失落10例，余30例，其中男9例，女21例，年龄21～63岁，平均（43.44±6.57）岁，病程10个月～21年，平均（4.82±3.58）年；关节功能分级：Ⅳ级3例，Ⅲ级19例，Ⅱ级7例，Ⅰ级1例；病情分期：Ⅳ期3例，Ⅲ期11例，Ⅱ期14例，Ⅰ期2例。两组病例在性别、年龄及病程病情轻重方面差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 处方与制备

1.2.1 痹痛宁丸 木瓜15 g，当归15 g，鸡血藤15 g，秦艽15 g，蚕砂12 g，萆薢12 g，桂枝9 g，炮附子6 g，姜黄12 g，全蝎9 g，蜈蚣2 g，制乳香9 g，制没药9 g，桑枝15 g，苡米30 g，威灵仙15 g，五加皮15 g，制马钱子3 g。制备：鸡血藤、萆薢、桑枝、三味药加水浸泡30 min，水煎两次，第1次1 h，第2次40 min，合并两次煎液，浓缩至500 mL备用。余药烘干、粉碎、混匀，药汁、水共泛为丸，干燥，选丸，打光，质量检查，分装。

1.2.2 热痹丸 连翘15 g，当归15 g，苡米18 g，半夏9 g，防己12 g，滑石15 g，黄芩12 g，忍冬藤20 g，秦艽15 g，海桐皮15 g，防风12 g，地龙15 g，土鳖虫10 g，甘草6 g。制备：防己、忍冬藤、海桐皮三味药加水浸泡30 min，水煎两次，第1次1 h，第2次40 min，合并两次煎液，浓缩至500 mL备用。余药烘干、粉碎、混匀，药汁、水共泛为丸，干燥，选丸，打光，质量检查，分装。

1.3 质量控制

1.3.1 形状 痹痛宁丸为棕褐色的水丸，气腥，味微苦；热痹丸为黄棕色的水丸，气腥，味微苦。

1.3.2 鉴别 痹痛宁丸：取本品15 g，研细，加三氯甲烷50 mL，超声处理30 min，滤过，滤液蒸干，残渣加甲醇-三氯甲烷（1∶3）混合溶液2 mL使溶解，作为供试品溶液。另取木瓜对照药材1 g，同法制成对照药材溶液。再取熊果酸对照品，加甲醇制成每1 毫升含0.5 mg的溶液，作为对照品溶液。照薄层色谱法（附录VIB）试验，吸取上述三种溶液1～2 μL,分别点于同一硅胶G薄层板上，以环己烷-乙酸乙酯-丙酮-甲酸（6∶0.5∶1∶0.1）为展开剂，展开，取出，晾干，喷以10%硫酸乙醇溶液，在105℃加热至斑点显色清晰，分别置日光和紫外光灯（365 nm）下检视。供试品色谱中，在与对照药材色谱相应的位置上，显相同颜色的斑点和荧光斑点；在与对照品色谱相应的位置上，显相同的紫红色斑点和橙黄色荧光斑点。

热痹丸：取本品12 g，研细，加石油醚（30～60℃）60 mL，密塞，超声处理15 min，滤过，弃去石油醚液。残渣挥干石油醚，加甲醇60 mL，密塞，超声处理20 min，滤过，滤液蒸干，残渣加甲醇5 mL使溶解，作为供试品溶液。另取连翘对照药材1 g，同法制成对照药材溶液。再取连翘苷对照品，加甲醇制成每1 mL含0.25 mg的溶液，作为对照品溶液。照薄层色谱法（附录VIB）试验，吸取上述3种溶液各3μL,分别点于同一硅胶G薄层板上，以三氯甲烷-甲醇（8∶1）为展开剂，展开，取出，晾干，喷以10%硫酸乙醇溶液，在105℃加热至斑点显色清晰。供试品色谱中，在与对照药材色谱相应的位置上，显相同颜色的斑点。

1.3.3 检查 痹痛宁丸及热痹丸均应符合丸剂项下的各项规定（中国药典2010年版一部附录IA）。

1.3.4 稳定性实验 痹痛宁丸、热痹丸各取6批，室温放置18个月，每月抽样观察，其性状、鉴别等均无变化。

1.4 治疗方法

治疗组所有病例全部停用其他药物及治疗方法并经过洗脱期，其中10例原来应用糖皮质激素的患者，采用递减剂量的方法逐渐减量以至停药，时间为2个月，然后纳入观察病例。治疗组按辨证分型分为风寒湿痹型（证见肢体关节疼痛，或游走不定，或沉重麻木，或得温则减，活动不便，苔白、脉弦紧或濡缓）和风湿热痹型（证见关节热痛或红肿，得冷稍舒，伴口渴心烦，舌红苔黄燥，脉滑数）两组[1]，给予自制的痹痛宁丸和热痹丸口服治疗，每次6 g，每日3次，连服2个月为1个疗程，连服半年。对照组按常规剂量给予抗风湿病类药物（糖皮质激素、甲氨蝶呤和非甾体抗炎药）治疗，疗程同治疗组，用药半年后观察评价两组症状、舌脉及ESR、CRP及X线的变化。

1.5 疗效标准

显效：关节疼痛及晨僵消失，关节无肿胀，ESR、CRP正常，RF转阴或滴度下降＞2个倍数级，双手腕关节X线检查与治疗前对比无进展；有效：关节疼痛减轻，晨僵时间缩短＞50%，ESR、CRP下降，RF滴度降低，腕关节X线检查病情进展，与治疗前不超过一期；无效：症状体征及实验室指标治疗前后无改善或恶化。总有效率＝显效率+有效率。

1.6 统计学处理

采用SPSS14.0软件进行统计学分析，计数资料采用x2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 治疗效果

治疗组总有效率为94.1%，对照组总有效率为63.3%，治疗组疗效明显好于对照组，差异有统计学意义（P＜0.01）。见表1。

2.2 不良反应

治疗组服药后有10例出现腹胀，食欲不振，恶心欲吐等，均发生在服药的前几天，未做特殊治疗后逐渐缓解，未影响继续治疗，服药前后心律、血压未发现异常变化。对照组的患者则大部分出现轻度不一，服用皮质激素，慢作用药和非甾体抗炎类药的常见的毒副作用。

3 讨论

类风湿性关节炎是一种严重危害人类健康的疾病，属于中医的“顽痹”“尪痹”范畴，多由于正气不足，营卫失调或因先天禀赋不足，御邪能力下降，复因感受风寒湿热之邪客于经脉，气血受阻，导致肌肉、筋骨关节发生酸痛麻木，重者屈伸不利，或关节肿大灼热、僵硬、强直、畸形、活动受限。目前治疗RA的西药，虽有一定的缓解作用，但由于毒副作用较大，患者难于长期接受治疗。笔者根据中医辨证施治的理论，区别患者症状及舌脉的不同，分别运用痹痛宁丸和热痹丸治疗，效果较满意且毒副作用小，深受患者的欢迎和认可。其主要药物：木瓜味酸入肝，善舒筋活络，且能去湿除痹尤为湿痹，筋脉拘挛要药，当归活血养血，有抑制抗体的作用；五加皮强壮筋骨，祛风除湿，有调节免疫功能和抗炎作用；桂枝发汗解肌，温经通脉有解热和抑制补体活性的功能；全蝎、蜈蚣均有祛风解痉止痛作用，全蝎主要含有蝎毒为类似神经毒的蛋白质，蜈蚣主要含组织胺物质及溶血性蛋白质，以上物质都有扩张血管、抗凝集作用，可干扰RA的自身免疫过程；地龙、制乳香、制没药有较好的祛风湿抗炎止痛作用；附子无论对急慢性炎症，还是对免疫性炎症都显示出明显的抗炎作用[2-3]。连翘味苦性微寒，善消肿散结，防风祛风胜湿止痛，有明显的解热和抗炎镇痛作用，秦艽含有生物碱、秦艽碱乙、丙等，能减轻关节肿痛。笔者通过对68例RA患者半年的观察，认为痹痛宁丸和热痹丸都能较好的缓解和减轻症状，并且能有效抑制和延缓病情发展，且毒副作用小，有广阔的临床应用价值。

[参考文献]

[1] 张伯臾.中医内科学[M].上海：上海科学技术出版社，1985：266-267.

[2] 郑筱萸.中药（新药）临床研究指导原则（试行）[S].北京：中国中医药科技出版社，2002：115-220.

[3] 张安林，顾宝新，董明，等.痹得治片治疗RA临床观察及实验研究[J].中西医结合风湿病杂志，1993，2（4）：221.

磁性脂质体的制备及应用 第6篇

脂质体[1]是由磷脂分子分散在水中形成的微米级球状粒子。由于磷脂分子的两亲性,形成的脂质体一般是双分子层膜包裹水相,而双分子层的主要成分为磷脂,通常添加胆固醇[2]、维生素[3]、磷脂酸等物质来维持膜的稳定性。脂质体具有内层亲水性和外层亲油性的两亲结构及双分子层的可调性,满足药物载体的携带和释放功能,并且磷脂分子具有良好的生物相容性,因而广泛地应用于药物传递等领域[4]。但由于脂质体靶向分布欠佳等不足,其应用程度受到了限制。磁性脂质体[5]是在脂质体中掺入磁性载体材料,大大加强了脂质体的靶向性,如果将磁性脂质体放入交变磁场中,还可以增强药物释放的可控性及疗效。

1 磁性脂质体的制备

1.1 磁性载体材料的制备

磁性脂质体一般由磁性载体材料、脂质及胆固醇等组成,其中磁性载体材料是通过外加磁场实现导向和定位作用,所以必须具有很高的磁导率和磁感应强度。同时,磁性载体材料应具有很好的生物相容性和无毒等性能,而且不能聚集和堵塞毛细血管,并能排出体外,因此,磁性材料的粒径一般要求在10nm左右。

磁性载体材料的种类很多[6],有单质、合金、氧化物等。目前,制备磁性脂质体一般采用铁氧体作为磁性载体材料,最常用的有纳米级的四氧化三铁[7,8](Fe3O4)和三氧化二铁[9,10](γ-Fe2O3)。合成磁性氧化铁粒子的方法很多,有共沉淀法[11]、溶胶-凝胶法[12]、微乳液法[13]、水热法[14],也有研究者采用其它方法[15](多元醇还原法、高温分解法等)合成氧化铁磁流体。其中,共沉淀法是获取氧化铁磁性纳米粒子最简单、最有效的方法,其实质是Fe3+和Fe2+在碱性条件下发生水解反应来获得Fe3O4沉淀。

2Fe3++Fe2++8OH-→Fe3O4↓+4H2O

Fe3O4不稳定,极易被氧化。在有氧化剂存在时,Fe3O4转化为γ-Fe2O3。

Fe3O4+2H+→γ-Fe2O3+Fe2++H2O

为了提高铁氧体磁性纳米粒子的性能,许多研究者采用在铁氧化物中掺入其它的金属(Ba、Zn、Co、Ni、Li、Cu、Mn等)来制备磁性载体材料。Pallab Pradhan等[16]采用共沉淀法制备了月桂酸修饰的MnFe2O4磁性材料,他们将物质的量比为1∶2的MnCl2·2H2O和FeCl3·6H2O溶解在去氧水中,加入氨水,快速搅拌,调节溶液pH值(10~11)后在90~95℃放置15~20min,所得沉淀用氨水反复洗涤,再加入月桂酸和水,一定温度下搅拌、过滤、透析,即可制得MnFe2O4磁性材料。与Fe3O4相比,MnFe2O4磁矩大,吸收辐射能力强,且在体内的温度易于控制,从而减轻了对作用部位周围组织的伤害。Zi-Yu Wang等[17]在前人的基础上,通过在制备磁性载体材料的过程中掺入一定浓度的Zn,所得Mn0.4Zn0.6Fe2O4磁流体具有更好的控温性能和吸收辐射的能力。磁性载体材料用于热化疗时对其发热能力的要求较高,目前国内外的研究主要集中在Fe3O4和γ-Fe2O3形成的磁流体在感应磁场中的发热行为,但是Kim等[18]通过对一系列铁氧体(Fe3O4、BaFe12O19、SrFe2O4、CoFe2O4、Co0.9Ni0.1-Fe2O4、Li0.5Fe2.5O4、Ni0.65Zn0.35Cu0.1Fe1.9O4)在交变磁场中的发热行为考察后发现,钴铁氧体具有较高的比耗能,适于作为交变磁场中热疗的热源应用。Nappini Silvia等[19]采用了钴铁氧体(CoFe2O4)作为磁性载体材料来制备磁性脂质体,发现该磁性脂质体具有良好靶向性和控制药物释放的能力。

1.2 磁性脂质体的制备

磁性脂质体制备的方法很多,如逆向蒸发法、薄膜法、超声法和双乳化法等。逆向蒸发法是将磷脂、胆固醇等类脂质溶于氯仿或其它有机溶剂中,再按一定比例与含磁性粒子和药的缓冲液混合、乳化,然后减压蒸去有机溶剂即可形成磁性脂质体。Andy Wijaya等[20]报道了一种利用逆向蒸发法制备磁性脂质体的工艺。他们将二棕榈酰磷脂酰胆碱(DP-PC)溶解在体积比为1∶1的氯仿和异丙醚混合液中,加入粒径为12.5nm左右的Fe3O4纳米粒子和pH=7的钙黄绿素溶液,在DPPC的相变温度之上进行超声处理使其形成乳状液,于50℃减压旋转蒸发,达胶态后,加入去离子水,继续旋转蒸发,得到水溶液,离心除去未被包裹的磁性纳米颗粒,即得磁性脂质体。所谓薄膜分散法,就是将磷脂、胆固醇等类脂质溶于氯仿或其它有机溶剂中,再在玻璃瓶中旋转蒸发该溶液,使其在烧瓶内壁上形成薄膜,然后将水溶性磁性载体材料溶于缓冲液中,加入烧瓶中不断搅拌即得磁性脂质体。Jonna F等[21]采用薄膜法制备了磁性脂质体。双乳化法则是将磷脂、胆固醇等类脂质溶于氯仿或其它有机溶剂中,按一定比例与含磁性粒子的缓冲液混合、乳化,再加入一定量的去离子水进行第二次乳化,然后减压蒸去有机溶剂形成磁性脂质体。Pallab Pradhan等[16]利用薄膜和双乳化两种方法制备磁性脂质体,通过对比发现,在相同条件下薄膜法制备的磁性脂质体具有更小的粒径和更大的包封率。由于制备的磁性脂质体粒径不一,有些粒径过大,一些研究者采用高分子膜过滤、挤压等方法,制得粒径更小的磁性脂质体[22,23]。磁性脂质体的稳定性比较差,在制备磁性脂质体过程中常采取一些方法来增加其稳定性,如使磁性脂质体表面带有正电或负电荷[24]或在原料上修饰一些基团[25]等。

在制备磁性脂质体的过程中,磁性载体材料可以在形成脂质膜之后加入,这样得到的磁性脂质体,其磁粒子在脂质体的内核中;而当磁性载体材料在形成脂质膜之前加入时,磁粒子则在脂质体双分子层中[26]。王璐等[27]制备了不同顺序加入磁性粒子的磁性顺铂(CDDP)脂质体,并将两者进行了对比,发现在形成脂质膜前加入磁粒子的药物包封率(34.90%)大于形成脂质膜后加入磁粒子的药物包封率(28.34%),且前者所得磁性脂质体中磁性颗粒的含量大于后者。

2 磁性脂质体的应用

2.1 靶向作用

磁性脂质体具有脂质载体和磁导向的优点,可以在体外磁场的作用下引导药物在体内进行定向移动和定位集中的靶向给药,使其靶向性和专一性更强、更快,从而达到高效、快速和低毒的效果。Jean等[28]对磁性脂质体在体内的靶向性进行了研究,他们将38只在其腹部左右两侧接种肿瘤细胞的瑞士裸鼠进行分组,分别注射盐水、磁性纳米粒子、磁性脂质体注射液,并在裸鼠左侧肿瘤上固定永磁体,其右侧肿瘤为对照,随后在不同的时间活杀,在相同条件下进行处理,并取样分析。结果表明,注射磁性脂质体注射液后,固定永磁体的左侧肿瘤的磁强度远大于右侧的对照肿瘤。Suman Dandamud等[29]将阳离子磁性脂质体注射到经过处理的患有联合免疫缺陷综合征(SCID)的小鼠体内,1h后比较实验组与对照组,发现肿瘤未变化,2h后发现实验组肿瘤变化比对照组明显。Xiaoli Zheng等[30]在研究含有pDNA阳离子磁性脂质体基因转染实验中发现,在有外部磁场存在时,基因转染效率明显提高。

磁性脂质体的靶向过程是磁场对脂质体包封的磁性粒子产生的磁力与血管内血流对脂质体产生的力的竞争过程[31],研究表明当磁力大于动脉线性血流速率(0.05cm/s)产生的力时,磁性脂质体就被截留在靶位点。闫润民等[32]采用磁性紫杉醇脂质体进行体内实验,他们将SD大鼠随机分为磁靶向组、非磁靶向组和单纯药物组,在不同的时间段集体活杀。分析结果表明,非磁靶向组大鼠所有观察时间点药物浓度均高于单纯药物组,但低于磁靶向组,磁靶向组大鼠脑组织抗肿瘤药物浓度是非磁靶向组的2~5倍,是单纯药物组的5~15倍,且随着药物作用时间的延长而逐渐增加。

2.2 热化疗作用

热疗是一种利用各种物理能量(如微波、射频和超声波)在人体组织细胞中产生热效应,使组织细胞温度上升到有效治疗温度并持续一段时间以杀死癌细胞,又不损伤正常细胞的新型治疗方法[33]。磁性脂质体是一种可以在外加交变磁场下发挥热疗的靶向药物载体。Toyone Kikumori等[34]将磁性免疫脂质体注射到已移植肿瘤的裸鼠中,30min后,实验组置于交变磁场中,通过观察发现,2d后实验组的肿瘤开始坏死,14d后肿瘤消失,而对照组的肿瘤生长正常。Matsuok等[35]将阳离子磁性脂质体注射到小鼠的骨肉瘤模型中,再将其放在交变磁场下,一段时间后,实验组的肿瘤完全消失,12d后观察结果,实验组的肿瘤平均体积仅为对照组的1/1000,3个月后实验组中没有发现肿瘤再生。Motohira Yoshida等[36]在多西紫衫醇磁性脂质体治疗癌症的研究中发现,在同一时间(3d)范围内,实验组中小鼠体内肿瘤体积变小,而对照组中小鼠体内肿瘤变化不是太明显。在制备磁性脂质体中可以对其表面进行修饰,携带药物进入肿瘤细胞中,通过外加交变磁场产热,释放化疗药物,从而同时进行热疗和化疗,达到最佳治疗效果。张东生等[37]进行了这方面的研究,分别将无菌PBS液、纳米As2O3脂质体、纳米磁性脂质体和纳米As2O3磁性脂质体注射液注射到裸鼠肩胛部皮下的宫颈癌移植瘤内,再将其置于交变磁场中,一段时间后取样观察。实验结果表明,在交变磁场作用下,As2O3和磁感应加热联合治疗比单纯As2O3的治疗或单纯的磁感应加热治疗的效果都要显著。

2.3 MRI造影剂

磁共振成像[38](MRI)是利用人体不同组织中水质子在外磁场作用下产生不同的共振信号来成像,因此可有效检测组织坏死、病变等,从而获得丰富的诊断信息。医学上通常采用静脉注射造影剂或标识物的办法来得到更好的成像效果,但造影剂(标识物)在人体循环系统中滞留时间很短,不同时间成像的结果不同;而且无论做哪一部分成像都要全身注射,会大大加重肾的负担。如果用具有良好生物相容性且易控制的脂质体包裹造影剂,即一类特殊的磁性脂质体,将会增强造影剂的靶向性并使其能在目标区域长时间停留,得到更稳定的人体器官或病灶的影像资料,同时也降低了它们对生物体及其器官的损害。目前,MRI造影剂包括顺磁性金属Gd[39]和Mn[40]及超磁性粒子Fe等几种。由于造影剂钆螯合物具有低的弛豫效率,而且不具有生物相容性并可能存在潜在毒性[41],其正在被具有更多优点的超顺磁性氧化铁磁性粒子所取代。Bulte J W M等[42]发现,脂质体负载的γ-Fe2O3为核的超顺磁性越多,对横向弛豫时间T2影响越大。Stefaan J Soenen等[43]通过制备不同尺寸的磁性脂质体,发现小尺寸磁性脂质体更有利于长期标记细胞成像。为了使磁性脂质体加强目标的影像信号,使得到的影像更加稳定、清晰,许多研究者[44,45]在超顺磁性氧化铁粒子表面进行修饰后再包裹。

3 展望

磁性脂质体因其良好的载药性、磁靶向性以及生物相容性而逐渐受到重视,近年来已成为国内外研究的热点。与现有的给药方法相比,具有靶向给药特点的磁性脂质体作为生物技术医药产品将具有更明显的优越性和更广阔的临床应用前景。但目前磁性脂质体还处在实验室研究阶段,大多数研究还处于动物实验阶段,要得到广泛的临床应用,应从以下几个方面入手,开展深入的研究:(1)改善载药磁性纳米微粒的表面性质,以增强其主动靶向性,抑制网状内皮系统的吞噬作用;(2)进一步研究探索针对不同部位肿瘤的最佳载药磁性纳米脂质体微粒的粒径及外加磁场强度;(3)降低载药磁性纳米微粒的生产成本,简化生产步骤以使其更适合工业生产,以期获得广泛的临床运用;(4)开展磁性纳米微粒作为单克隆抗体、多肽、激光、基因及治疗用放射性核素等载体的研究。随着电磁学、医学、生物学、药剂学的进一步发展,相信在不久的将来,磁性脂质体将会在临床上广泛应用并造

摘要：磁性脂质体是掺入磁性载体材料的脂质体,由于其良好的载药性、磁靶向性以及生物相容性而受到广泛的研究。综述了磁性脂质体的制备方法,总结了磁性脂质体在靶向药物、热化疗、造影剂领域中的应用研究进展,最后展望了磁性脂质体的发展方向。

国内乳化蜡制备及应用进展 第7篇

1 乳化蜡的组成

乳化蜡由三类物质构成:连续相的水, 分散相的蜡, 乳化剂及其他助剂。

乳化剂实际上是表面活性剂, 乳化剂分子中存在着亲油基和亲水基两种基团。亲水亲油性是表面活性剂的重要性质。其亲水亲油性用HLB (亲水亲油平衡) 值表示。HLB值越高, 乳化剂亲水性越强, HLB值越低则亲油性越强, 由亲油性到亲水性的转变点为10[4]。乳化蜡制备最关键的是选择合适的乳化剂, 找到价格合理又符合产品质量要求的乳化剂是生产的核心问题。

表面活性剂分为离子表面活性剂和非离子表面活性剂, 根据离子表面活性剂所带电荷又可分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。用于配制乳化蜡的表面活性剂一般是阴离子型和非离子型表面活性剂[3]。

2 乳化蜡的制备方法及设备

乳化蜡制备过程按照乳化剂的加入方式通常分为五种:一是剂在水中法, 即将乳化剂直接溶于水中, 在搅拌条件下将蜡加入水中;二是剂在油中法, 即将乳化剂溶于蜡中, 然后将水直接加入混合物中或将混合物直接加入水中;三是初生皂法, 即将脂肪酸溶于蜡中, 将碱溶于水中, 两相接触在界面上即有高级脂肪酸盐生成, 直接作为乳化剂;四是轮流加液法, 即将水和蜡轮流加入乳化剂与水的混合物中, 每次只加少量蜡和水;五是转相温度乳化法, 即在一定温度下, 先将石蜡配制成油包水型乳液, 然后再升高温度或降低温度, 此时乳化液的类型发生转变, 即从油包水型乳液转变成水包油型乳化液, 这种方法得到的乳化蜡产品一般稳定性较好[4]。

乳化蜡生产设备的功能是将石蜡在乳化剂的作用下分散在水中, 常用的分散方法有六种。第一种是机械搅拌法。在容器内装一个高速搅拌浆叶, 市场上各种搅拌器的差别主要是桨叶形状不同。这种方法的优点是设备投资小, 缺点是对很多体系只能产生颗粒直径较大的乳状液, 所得乳化蜡稳定性差。第二种是静态混合分散法。所用设备为静态混合器, 其工作原理是让高速流体在管线中流动冲击各种类型板元件, 冲击时由于液体速度梯度很大, 形成剧烈湍流, 在与液体垂直的断面方向产生剧烈的涡流, 涡流会产生很强的剪切力作用于流体, 使流体进一步分割混合, 最终混合形成所需的乳状液。静态混合器特点是结构简单、制造方便、操作容易, 几乎不需要维护, 但乳化效果不太明显。第三种是射流分散法。其工作过程是工作泵将混合介质通过喷射在混合容器中造成高速射流, 射流携带着其他液体, 进行剪切和循环, 使容器中的介质有效地混合。射流混合装置由工作泵、射流混合器、工作管路及混合容器组成。第四种是胶体磨。其工作原理是流体或半流体物料受到离心力的作用, 强制通过在高速相对运动的定子与转子之间进行摩擦、剪切、高频振动, 得到有效的粉碎、乳化、均质、分散、混合等获得粒径细小的物料。第五种是高压均质机。工作原理是以高压往复泵作为传递及物料输送动力, 将物料输送至工作阀部分, 要处理物料在通过工作阀的过程中, 在高压下产生强烈的剪切、撞击和空化作用, 从而使液态物质微细化。高压均质机的特点是均质过程中, 物料处于液相, 发热量较小, 热敏性物料化学性质基本不变;缺点是能耗大, 维护成本高, 黏度很高的物料不适合用均质机微细化。第六种是高剪切乳化机。原理是在液力剪切作用、压力波作用和机械撞击下液相被乳化。高剪切乳化机的主要工作部件为一级或多级相互啮合的定转子, 设备的差别在于转子和定子结构的差异。

3 影响乳化蜡稳定性的因素

3.1 乳化剂的选择及用量

在乳化蜡的制备中, 乳化剂主要起到三个方面的作用。一是降低液体的表面张力, 乳化剂的种类不同, 用量不同, 表面张力降低的程度也不同;二是通过在分散液滴或粒子表面形成的吸附膜, 起到机械保护作用;三是在颗粒之间产生相互排斥的作用, 分散颗粒表面所带电荷, 保持乳液的稳定性。选择合适的乳化剂是制备高质量乳化蜡的关键因素之一[5]。

乳化剂的选择通常以亲油亲水平衡值 (HLB) 为依据[6]。在实际应用中, 如果单一的乳化剂不能满足要求, 可以根据HLB值的加和性, 选用HLB值不同的表面活性剂复配, 现在高效的复配型乳化剂基本上代替了低效的单一型乳化剂[7]。

乳化过程实际上是利用表面活性剂降低石蜡在水溶液中的表面张力的过程。要制成稳定的蜡乳液, 乳化剂的用量必须达到某一用量。乳化剂的用量过多, 虽然能得到稳定的乳状液, 但过量的乳化剂可能引起大量的泡沫, 影响乳液的质量和使用。乳化剂的最佳使用量要经过试验确定, 通常乳化剂的最佳用量为蜡量的20%�25%[7]。

3.2 乳化温度

乳化温度对乳液的性质影响很大。对于某一特定的表面活性剂, 温度降低时, 表面活性剂溶于水相, 易形成O/W型乳状液。温度升高时, 分子的动能增加, 表面活性剂溶于油相, 容易转化为W/O型乳状液。随温度逐渐升高, 体系由O/W型乳液转变为W/O型乳液, 发生转相的温度称为相转变温度 (PIT) 。在特定体系中, PIT是表面活性剂的亲水、亲油性质在界面上达到平衡的温度[8]。

温度低, 不能将石蜡有效地乳化, 制得的蜡乳液亲水性差, 乳液不稳定;温度过高, 分子的热运动加剧, 不利于表面活性剂的定向吸附, 使表面活性剂的亲水性变差, 乳化能力下降, 制得的乳液稳定性降低。一般乳化温度宜控制为85℃�90℃[7]。

3.3 乳化时间

乳化时间对乳化蜡产品质量有一定影响。乳化时间太短, 搅拌的机械力不能把水、乳化剂和蜡分子分散成小颗粒而充分结合成乳液小微粒, 石蜡不能充分乳化, 乳液稳定性差。乳化时间太长对乳化效果的提高影响不大, 还会造成生产效率降低和能耗增加[9]。通常适宜的乳化时间为20�50 min。

3.4 搅拌速率

乳化过程中, 搅拌器的搅拌方式和搅拌速度也会影响乳化液的液滴均布。搅拌速度太慢不能将油相乳化太快易破乳。一般而言, 为了避免油相物料溅到釜壁上造成部分油相得不到有效乳化, 开始采用较慢的搅拌速度 (约200r/min) , 待混合均匀后再加快搅拌速度 (约500r/min) , 以便使油相物料以细小微粒均匀地分散于水中[10]。

陈剑波等[7]研究发现, 乳化过程中, 搅拌速度对乳液的形成和稳定性有一定的影响。搅拌速度低于200r min时, 形成的乳液不太稳定, 主要是速度太低时, 蜡和表面活性剂不能混合均匀, 且剪切力太小, 形成的乳液颗粒大小不均匀。搅拌速度高于300r/min时, 形成的乳液稳定。但试验也发现, 当搅拌速度太快时, 会使泡沫量增多, 消泡困难, 给使用和保存带来不便。综合考虑, 合适的搅拌速度为300 r/min。

4 乳化蜡的应用

乳化蜡广泛地应用于农业、人造板、造纸、皮革、纺织、橡胶和陶瓷等领域。

4.1 农业用乳化蜡

乳化蜡在农业上主要用于果蔬保鲜、植物保护和防冻剂、土壤保湿、保温剂等。

果蔬采收后如不作保鲜处理, 由于生理衰老、病菌及机械损伤等原因, 使其易于腐烂变质。在果蔬表面浸渍或喷涂乳化蜡溶液, 待其风干后形成一层极薄的透明保护层。保护层可增强果蔬表皮的防护作用, 适当堵塞果蔬的表皮毛孔, 抑制呼吸作用, 减少水分蒸发和营养损耗, 防止皱缩萎蔫;抵制微生物入侵, 防止腐败[9]。我国果蔬保鲜乳化蜡的潜在市场为每年2�3万吨, 其中仅苹果保鲜用乳化蜡即可达500吨/年。

在植物保护方面, 乳化蜡可防止干旱、冻害、日灼等气候条件对植物、尤其对果类植物的有害影响。从60年代开始, 美国等技术先进国家在农业领域中, 为防止果树、灌木等在冬季休眠或移栽装运途中失水枯死, 采用了喷布乳化蜡的方法[4]。

在农田土壤表面喷洒稀的蜡乳液后, 可有效阻止土壤水分蒸发和热量散失, 从而有效起到保湿、保温的效果。

4.2 人造板用乳化蜡

在人造板工业中, 纤维板和刨花板都是木材行业木料综合利用的产品, 其成分除木纤维或木屑外, 还需有一定配比的胶料, 使木纤维或木屑经过热压处理胶合成型。一定数量的蜡与胶料一起掺入, 可使木板具有抗水性和提高表面光洁度。乳化蜡因颗粒度小, 在人造板制造过程中, 通过有效地破乳, 可使微小的蜡颗粒从水相中析出, 均匀地吸附在木纤维上, 从而提高了人造板的质量, 并降低了蜡用量 (直施石蜡用蜡量为干板的1.5%�2.0%, 而乳化蜡用量为0.3%�1.2%) [4]。

4.3 造纸用乳化蜡

施胶剂是造纸过程中不可缺少的添加成分。施胶过程分为内部施胶和表面施胶。内部施胶可增进纸的抗水性, 减少纸面起毛, 也有助于提高纸面的光滑度和纸张光照稳定性;表面施胶能防止纸浆中的淀粉粘坏纸板表面, 保持纸面光洁美观, 提高纸张的平滑性, 从而提高纸张质量[11]。

造纸施胶剂目前趋向于使用高游离分散松香胶与石蜡胶混合施胶, 其中石蜡为乳化蜡。造纸施胶采用乳化蜡可减少总施胶量, 如内部施胶采用质量分数0.2%的乳化蜡和质量分数为10%的松香代替质量分数20%的松香, 可以达到相同的效果[4]。

4.4 皮革用乳化蜡

由合成蜡和天然蜡混合得到的乳化蜡作为上光剂具有填充、提高材料和制品表面光洁度的功能。在皮革生产中, 乳化蜡作为重要的涂饰助剂, 可改善皮革手感, 增强真皮感, 熔点较高的乳化蜡液能够给予皮革高光泽、高透明度的感官特色。

目前我国已开发多种皮革用乳化蜡, 如适用于白色革和浅色革生产的软型白色乳化蜡Wax-582和硬型白色乳化蜡WH-919, 适用于黑色或深色革处理的乳化蜡Wax-583, MD-Ⅰ、MD-Ⅱ皮革乳化蜡等。

4.5 纺织用乳化蜡

在纺织工业中, 乳化蜡主要用作柔软剂和上浆助剂。纺织浆纱或织物经乳化石蜡溶液处理后, 可使纱线、织物表面附有蜡晶粒形成润滑层, 使织物纤维的润滑性、柔软性和抗静电性得到明显改善, 从而使浆纱和织物的手感好, 断头率降低, 织物质量明显提高[11,12]。

我国在纺织乳化蜡的研究方面, 开发了HHR-Ⅰ、XKX等牌号的纺织乳化蜡。范雪荣等[13]采用专用乳化剂将熔化的固体石蜡制备成固体自乳化蜡, 其乳液的耐温稳定性、耐机械稳定性和耐化学稳定性均优于美国西达公司的CD-52浆纱蜡片乳液。

4.6 橡胶用乳化蜡

在橡胶工业中, 乳化蜡也有广泛的应用。如在制造乳胶手套的预硫化过程中, 加入一定量的乳化蜡, 可以改进铸模的抗黏性, 使手套易于脱模;在汽车轮胎、传送带帘涂料等生产中加入乳化蜡, 可改进产品的防龟裂、抗氧化、防粘等性能[9]。

4.7 陶瓷用乳化蜡

乳化蜡作为陶瓷生产过程中的润滑剂可以促进坯体的成型, 防止粘模, 使产品易于脱模, 提高成品质量和成品率。当使用质地较差的高岭土原料时, 加入乳化蜡可弥补其塑性差或改善初制品的强度, 以取代价格昂贵的聚乙烯醇[11]。

5 小结

开发和使用乳化蜡既提高了石蜡的附加值, 又为相关行业提供了优质石蜡替代品, 不仅符合国家环保政策, 也符合国家关于发展精细化工和石油化工产品深加工的产业政策, 具有良好的经济效益和社会效益。

近年来, 我国乳化蜡的开发和应用取得了较大进步, 但与国外相比仍存在差距, 主要表现在乳化蜡的生产还未实现系列化和规模化, 产品应用也不够广泛。充分利用已有的研究成果, 加大开发应用力度, 形成完整的产品系列, 进行大规模生产, 是乳化蜡行业需要考虑的问题[4]。

另一方面, 当前市面上所使用的乳化蜡大都是普通石蜡乳状液, 其体系的热力学不够稳定, 分散相质点大、不均匀。而氧化石蜡、高硬度氧化蜡、改性造化蜡等改性石蜡所制备的乳化蜡可有效降低石蜡与水之间的界面张力, 得到的微乳液成膜效果好, 不易开裂, 同时加强了乳化蜡在某一方面的特殊性能, 拓展了乳化蜡的用途, 应用前景十分广泛, 是一个值得关注的研究方向[8]。

摘要：介绍了乳化石蜡的组成及制备方法和设备;讨论了乳化剂、乳化温度、乳化时间及搅拌速率对乳化蜡稳定性的影响;评述了乳化蜡在农业、人造板、造纸、皮革、纺织、橡胶、陶瓷等行业的应用情况。

松香改性制备微胶囊及应用性能 第8篇

关键词：松香,改性,微胶囊,抗菌纸

松香是一种丰富、廉价的可再生林产资源, 我国松香年产量35~40万吨, 占世界第一位[1]。松香产业是我国新兴产业, 经过长期努力, 已经建立了采脂基地、加工技术、化学改性、深度加工、分析检测及标准化等各个环节比较完整的工业体系[2]。

微胶囊是一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物, 它是用天然或合成高分子成膜材料, 将分散均匀的细小液滴或固体微粒甚至气体包裹而形成的微小颗粒[3,4,5]。微胶囊粒子的大小和形状, 与制备工艺有关[6], 微胶囊的形状是多种多样的, 有多壁微胶囊, 不规则微胶囊, 微胶囊簇等[7]。20世纪的50年代, 美国的Green和Schleicher对染料进行微胶囊化来制备无碳复写纸[8], 如今, 微胶囊技术已经在医学、药物、兽药、农药、染料、涂料、食品、日用化工品等诸多领域得到了广泛的应用。

本研究从界面聚合法合成微胶囊机理出发, 对天然高分子松香进行富马酸所谓狄尔斯-阿德尔 (Diels-Alder) 双烯加成改性, 形成含有三羧基富马海松酸, 通过酰氯化制备富马海松酸酰氯, 达到聚合反应的单体要求, 然后与另外一种含双 (多) 官能团的较小分子单体进行界面聚合, 包覆芯材形成稳定的微胶囊。界面聚合反应制备微胶囊示意图如图1所示。

1 实验

1.1 主要原料、药品及仪器

原料及药品:松香 (广西梧松林化集团) ;富马酸 (广州闽扬化工有限公司) ;亚硫酰氯 (国药集团) ;钼酸银 (国药集团) ;维生素E (国药集团) 。

仪器:数显油浴锅 (HH-2, 金坛荣华 ) ;数显电热鼓风干燥箱 (DGX-9143B-1, 上海福玛 ) ;超声波清洗机 (SCD-520IC, 上海声彦 ) ;显微镜 ( 奥林巴斯 ) 。

1.2 微胶囊单体的制备

微胶囊单体必须含有两个或是两个以上官能团物质, 微胶囊单体制备实际上是富马海松酸酰氯的制备。通过松香与富马酸发生Diels-Alder双烯加成反应, 形成富马松香, 经过分离、提纯后得到富马海松酸, 然后以亚硫酰氯作为酰氯化试剂, 与富马海松酸发生酰氯化反应制得富马海松酸酰氯。富马海松酸酰氯具有三个酰氯基团, 达到聚反应的单体要求。

1.3 与改性松香共聚单体的选择及微胶囊制备

作为界面聚合反应的两种单体, 必须满足一种是油溶性单体, 一种是水溶性单体。松香经改性后可作为油溶性单体, 而水溶性单体必须满足两个条件:易溶于水, 具有两个或者是两个以上的官能团, 通常是二 (多) 元胺, 二 (多) 元醇类等有机物。本研究主要进行单体的选择, 使它们之间共聚反应快、微胶囊产率高、反应条件温和易于包埋芯材, 没有毒性、不影响天然产物特性等, 研究两种单体聚合制备微胶囊的机理、过程和工艺条件。

1.4 包覆钼酸银 / 维生素 E 的微胶囊及抗菌纸制备

量取5ml邻苯二甲酸二丁酯, 将前一步实验得到的富马海松酸酰氯溶于邻苯二甲酸二丁酯, 称取5.00g钼酸银 / 维生素E和上述油溶液共同分散于100ml浓度为0.5%的Na HCO3溶液中, 加入8mlEM乳化剂, 搅拌至得到稳定乳化液。向乳化体系中缓慢加入50ml水溶性单体二乙烯三胺, 并不断搅拌使其成囊。

将白纸浸泡于包覆钼酸银微胶囊的溶液中, 然后洗涤、烘干, 再重复一次, 得到抗菌纸。

2 结果与讨论

2.1 微胶囊的制备工艺条件

在反应温度为210℃的情况下, 松香与富马酸以3:1比例发生狄尔斯一阿德尔 (Diels—Alder) 双烯加成反应。富马海松酸分子中含有三个羧基, 经过酰氯化反应后, 得到的富马海松酸酰氯分子中含有三个酰氯基团, 符合界面聚合反应单体要求。以54ml (过量) 亚硫酰氯为酰氯化剂, 在水浴温度70℃条件下, 使富马海松酸与亚硫酰氯发生酰氯化反应, 然后进行减压蒸馏, 制得富马海松酸酰氯。

富马海松酸酰氯作为油溶性单体溶于邻苯二甲酸二丁酯中, 与芯材维生素E/ 钼酸银共同分散于Na HCO3溶液中, 加入乳化剂, 不断搅拌形成稳定乳化液, 乳化工艺条件是:乳化剂用量6% (相对于被乳化物用) , Na HCO3溶液浓度为0.5%, 温度20℃, 乳化时间30min, 加入乳化剂时要缓慢持续搅拌。

向稳定乳化体系中加入水溶性单体二乙烯三胺, 两种单体在两相界面发生聚合反应, 生成聚合物薄膜, 包裹芯材形成微胶囊。成囊工艺条件为:水溶性单体二乙烯三胺与油溶性单体富马海松酸酰氯的比值为2:1, 反应时间为15min, 反应过程要缓慢持续搅拌。

松香经过富马酸加成反应、酰氯化反应得到富马海松酸酰氯, 以其作为界面聚合法单体制备微囊是可行的。

2.2 包覆钼酸银微胶囊及抗菌性能

用玻璃棒蘸取少量的合成产物, 至于载玻片上, 在显微镜下观察得到的微胶囊。以改性松香为壁材包覆钼酸银制备微胶囊, 在显微镜 (放大倍数10×10) 下观察形成的微胶囊如图2所示:

切取两块大小一致的新鲜猪肉, 用制得的抗菌纸和普通纸分别包裹猪肉, 普通纸作为空白对照, 将它们同时放置于阴凉通风处, 15天过后, 分别取少量的猪肉, 置于载玻片上, 在显微镜下观察猪肉含有的细菌情况。用制得的抗菌纸和普通纸分别包裹猪肉, 在显微镜 (放大倍数10×10) 下观察猪肉含有的细菌情况, 如图3所示:

普通纸包裹的猪肉, 一天过后, 就可以闻到明显的臭味, 而用含有钼酸银的微胶囊制成的纸包裹的猪肉, 三天过后才闻到臭味。实验证明, 由包覆钼酸银微胶囊制成的包装纸, 包装的肉可保鲜较长时间不变质, 可减少由于不能阻止细菌的繁殖而造成的商品损失, 比塑封包装更环境友好。

2.3 包覆维生素 E 微胶囊及应用

用玻璃棒蘸取少量的合成产物, 至于载玻片上, 在显微镜下观察形成的微胶囊。以改性松香为壁材包覆维生素E制备微胶囊, 在显微镜下观察形成的微胶囊如图4所示:

维生素E是主要的抗氧化剂之一, 把维生素E作为芯材, 包裹在微胶囊里, 与外界环境隔绝, 就可以很好地保持它的活性。维生素E微囊化后, 和脂质体结合, 与人体细胞组织有很强的亲和力, 可增强皮肤对有效成分的吸收, 对皮肤有滋养保健的功效。基于这个原理, 包覆维生素E的微胶囊在化妆品中有着广泛的应用前景。

3 结论

(1) 松香与富马酸发生狄尔斯—阿德尔 (Diels—Alder) 双烯加成反应生成富马松香, 当反应温度为210℃, 松香与富马酸以3:1进行加成。

(2) 富马海松酸酰氯与预包埋的芯材钼酸银 / 维生素E, 形成稳定O-W乳化体系的工艺条件是:乳化剂用量6% (相对于被乳化物用量) , Na HCO3溶液浓度0.5%, 温度20℃, 乳化时间30min。

(3) 成囊工艺条件为:水溶性单体二乙烯三胺与油溶性单体富马海松酸酰氯比例为2:1, 反应时间15min。

(4) 包覆钼酸银的微胶囊制成的包装纸, 具有一定的抗菌性能。微胶囊包覆的维生素可以很好地保持其活性, 并可通过破坏壁材而使其释放出来应用。

参考文献

[1]谭东.松香松节油的深度加工[J].广西化工, 1994, 23 (03) :1-5.

[2]宋湛谦.对我国松脂产业发展的几点建议[J].林产化学与工业, 1998, 18 (04) :79-86.

[3]王明.微胶囊技术[M].化学教育, 1999.

[4]张杏梅.聚酰胺微胶囊的制备及其缓释性能的研究[D].西北大学硕士学位论文.

[5]黄玲, 刘素芳.微胶囊的表征与检测[Z]印染, 2007 (22) .

[6]赵永金, 吴海燕.微胶囊技术应用进展[J].兵团教育学院学报, 2000, 10 (03) :42-44.

[7]F.P.Regas, Polymer, 1984 (25) :245-249.

石墨烯的制备及应用进展 第9篇

1 石墨烯的制备

目前,科研工作者已在不同的基底上,采用多种手段制备了石墨烯。以下结合它们的优缺点对这些合成方法进行总结。

1.1 机械剥离法

2004年,通过机械剥离石墨法首次制得石墨烯。这种方法利用离子束在1 mm厚的高定向热解石墨表面用氧等离子干刻蚀进行离子刻蚀,刻出宽度为2 μm～2 mm、深度为5 μm的微槽,然后用光刻胶将其粘到玻璃衬底上,用胶带反复撕揭至除去多余的高定向热解石墨。将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中作超声处理;再将单晶硅片放入丙酮溶剂中,将单层石墨烯“捞出”。由于范德华力或毛细管力,单层石墨烯会吸附在单晶硅片上。这种简便且低成本的制备方法引起了人们对石墨烯的研究热情,得到的石墨烯薄片对研究和阐述石墨烯的性质具有极大的价值。但是,通过这种方法制备的石墨烯通常只有几个微米(最大也不过几十微米)、无固定形貌且取向不受控制。想要利用石墨烯优异的电子传输性能首先要求石墨烯在大尺度上具有连续性(如在晶圆级)或者大量的石墨烯片在基底上有特定的取向,虽然机械剥离法很难大规模制备石墨烯,但是它依然是制备高质量石墨烯最有效的方法之一。

1.2 化学气相沉积法

化学气相沉积法是一种可控制备石墨烯的有效方法。将平面基底(金属薄膜、金属单晶等)置于高温可分解的含碳前驱体气氛中,通过高温退火使碳原子沉积在基底表面形成石墨烯,然后用化学腐蚀法去除金属基底得到石墨烯片。石墨烯的生长可通过选择基底类型、生长温度、前驱体气体流量等参数进行调控。通过气相沉积法已能成功地制备出面积达平方厘米级的单层或多层石墨烯,这种方法的最大优点在于能可控制备出面积较大的石墨烯片,缺点在于成本较高,如何降低制备成本是气相沉积法未来的研究重点。

1.3 热解SiC法

该方法通过加热单晶SiC使其脱除Si原子,从而制备出石墨烯。具体方法是:在超高真空下,将经过氧气或氢气刻蚀处理的样品通过电子轰击加热,除去氧化物。通过俄偈电子能谱确定表面的氧化物完全移除后,将样品加热到1 250℃～1 450℃,恒温1～20 min,得到极薄的石墨烯层。石墨烯的厚度主要取决于加热温度,应用此法能得到1～2原子层厚度的石墨烯,但由于SiC晶体表面的结构比较复杂,很难得到大面积、厚度均一的石墨烯。Berger等人[8,9,10]通过这种方法成功制备了石墨烯,但从这种方法制备出来的二维石墨中并没有观测到量子霍尔效应,同时石墨烯表面电子性质受SiC衬底的影响很大,进一步的研究仍在进行中。

1.4 化学分散法

目前,用于制备水溶性氧化石墨烯(GO)的方法主要有3种,Brodie[11],Staudenmair[12]和Hummers[13]法。三种方法均是将石墨与强酸、强氧化剂作用,在石墨原有的C-C骨架之间引入大量的-OH,-COOH和环氧基。氧化石墨烯是目前研究最多的一类石墨烯衍生物,在多种溶剂中(水、乙二醇、DMF、NMP和THF)有良好的溶解度。

1.5 氧化石墨还原法

氧化石墨还原法使得工业化生产石墨烯成为可能。石墨在溶液中与强氧化剂反应,片层间带上羰基、羟基等基团,使得石墨层的间距变大成为氧化石墨。2006年,Stankovich小组研究了氧化石墨的改性和还原[14,15,16]。先将氧化石墨分散于水中,然后通过化学试剂对其进行还原。还原后的氧化石墨烯中碳原子由sp3杂化变为sp2杂化,导致其在溶剂中的分散性变差,发生不可逆团聚。

Lomeda等[17]报道了用水合肼还原十二烷基苯磺酸钠(SDBS)包覆的氧化石墨,将还原后的石墨烯与重氮盐反应,得到的石墨烯溶液在多种有机溶剂(如:DMF,THF,DMSO等)中都能分散得很好。Li等[18]在pH=10的条件下,用水合肼还原氧化石墨得到了在水中能稳定存在的石墨烯溶液。原因在于:当pH=10时,氧化石墨中的羧基以羧酸负离子的形式存在。由于负离子的静电作用,氧化石墨在还原的过程中不会团聚,从而能在水溶液中稳定的存在。

氧化—还原法存在的缺点是制备的石墨烯存在一定的结构缺陷,如五元环,七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷,这会导致石墨烯部分电学性能的损失,使石墨烯的应用受到限制,但是这种制备方法简便且成本较低,不仅可以制备出大量石墨烯悬浮液,而且有利于制备石墨烯的衍生物,拓展了其应用领域。

1.6 溶剂热法

这种方法指在特制的密闭反应器(高压反应釜)中,以有机溶剂作为反应介质,通过将反应体系加热至临界温度产生的高压进行材料制备的一种方法。它有利于大规模制备石墨烯,但是同时也带来了电导率低的问题。将溶剂热法与氧化还原法结合,对于制备高质量石墨烯非常有益,戴宏杰的研究小组发现将氧化石墨通过溶剂热还原制备出的石墨烯薄膜电阻比传统方法制备的石墨烯要小[19]。溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特性越来越受到关注,它与其他制备方法的结合将会给石墨烯的制备提供新的思路。

1.7 微波法

微波化学是近年来兴起的新型交叉学科。微波加热可以对被加热物体的不同层面同时产生热作用,实现分子水平加热。Chen等将GO分散到N-N-二甲基乙酰胺与水的混合溶剂中,将混合液放入微波炉中进行微波加热还原,得到的石墨烯产物的传导性是GO的104倍[20]。Sridhar等[21]将石墨与过硫酸铵和双氧水在超声下混合,然后进行微波反应,成功制备了石墨烯。他们指出,微波使过硫酸铵分解产生氧自由基,将石墨纳米片切开,双氧水分解并插入到石墨片层间使石墨层分离,得到石墨烯。

2 石墨烯的应用前景

由于具有独特的电学、光学、热学和机械性能,石墨烯及其衍生物在纳米电子器件、信息存储、生物传感器、单分子检测器等领域具有重要的潜在应用价值。

2.1 石墨烯在纳米电子器件方面的应用

室温下石墨烯的载流子迁移率是普通硅片的10倍,受温度和掺杂效应的影响很小,表现出室温亚微米尺度的弹道传输特性。这是石墨烯作为纳米电子器件最突出的优势。超高频率的操作响应特性是石墨烯基电子器件的另一显著优势。此外,石墨烯的电子迁移率和空穴迁移率两者几乎相等,因此其N型场效应晶体管和P型场效应晶体管是对称的。另外石墨烯还具有零禁带特性,即使在室温下载流子在石墨烯中的平均自由程和相干长度也可为微米级,所以它是一种性能优异的半导体材料。

据估计,用石墨烯器件制成的计算机的运行速度可达到1T(1012) Hz,是现在常见的1G(109) Hz的计算机运算速度的1 000倍。荷兰科学家报道了第一个石墨烯基超导场效应管,发现在电荷密度为零的情况下,石墨烯还是可以传输一定的电流[22,23],可为低能耗、开关时间快的纳米尺度超导电子器件带来突破。

2.2 传感器方面的应用

石墨烯的尺寸减小到纳米尺度甚至单个苯环时同样保持很好的稳定性和电学性能,这一特性有利于制备单电子器件。Schedin等人[24]首先将石墨烯制作成为单分子检测器来检测NO2。随后,Rangel 等[25]从理论上证明了石墨烯作为单分子检测器的可行性。通过检测石墨烯还原过程中电导率的变化,科学家们随后又开发出了检测NH3和二硝基甲苯的石墨烯单分子检测器[26]。随着人们对生态环境的日益重视,这种石墨烯单分子检测器将会受到越来越多的关注。

2.3 在能源材料方面的应用

由于其大表面体积比和和高导电性,石墨烯另一诱人的应用是作为电池电极材料以提高电池效率。Yoo等[27]进行了石墨烯应用于锂离子二次电池负极材料中的研究,结果表明其比容量可以达到540 mAh·g-1;通过掺入CNTs 或者C60等改变石墨烯的层间距后,其比容量可分别高达730 mAh·g-1和784 mAh·g-1。该小组还制备了石墨烯-SnO2(SnO2/GNS)复合材料[28],锂离子电池负极材料的比容量和循环稳定性得到了显著提高,其比容量可达到810 mAh·g-1,比纯SnO2的比容量(550 mAh·g-1)高出很多,并且 SnO2/GNS复合材料在循环30次后,比容量仍可保持到570 mAh·g-1,而纯SnO2材料的比容量在循环15次后就会降低到60 mAh·g-1。

石墨烯在太阳能电池应用方面也展现出独特的优势。铟锡氧化物(ITO)由于具有高的电导率和光透射率,是目前广泛使用的太阳能电池电极材料。但铟资源稀缺,人们急需要寻找一些替代品来代替ITO。石墨烯具有良好的透光性和导电性,利用石墨烯制作透明的导电膜并将其应用于太阳电池中也成为人们研究的热点。Becerril等[29]把石墨烯氧化物旋涂到石英表面,对其进行热还原处理后,电导率为102S·cm-1,并且在400～1 800 nm波长范围内透光率可达80%,表明该材料可用作太阳能电池的电极。Wang等[30]利用热膨胀石墨氧化物作为原料,对其进行热还原处理后得到的石墨烯可制作成透明导电膜,厚度约为10 nm,电导率为550 S·cm-1,在1 000～3 000 nm的波长范围内透光率达70%,应用于染料敏化太阳电池中,取得了较好的结果。Li等[31]对石墨采用剥离—嵌入—膨胀的方法,成功制备了高质量的石墨烯,其电阻只有通过以氧化石墨为原料制备的石墨烯的1%,并以DMF为溶剂,成功制备了LB膜,这种透明导电膜也成为应用于太阳能电池的潜在材料。

3 结论与展望

综上所述,石墨烯由于其独特二维结构和优良的物理、力学和电学性能吸引了无数科学家的目光,自2004年它被发现以来,在短短几年的时间内相关研究就取得了很大的进展。目前,石墨烯制备方法多样化,优缺点并存,取得了比较大的成就。但如何大规模制备结构完整、尺寸和层数可控的高质量石墨烯仍然是值得继续研究和深入探讨的课题。在应用研究方面,目前对石墨烯的主要应用研究还集中在电学性能方面,而石墨烯在制备高强度材料和高导热器件方面也有很广阔的前景。在医学领域,石墨烯的发展更是面临巨大的挑战。总之,石墨烯的研究方兴未艾,理论和应用研究都有待进一步的挖掘。

摘要：石墨烯具有独特的二维结构和优异的电学、光学、热学和机械性能,自2004年首次被制备以来,迅速成为材料、化学、物理和工程领域的研究热点。石墨烯可以通过机械剥落法、碳化硅表面外延生长、取向附生法、化学气相沉积法、化学分散法及化学合成法等方法制备。大量理论和试验研究表明:石墨烯及其衍生物在纳米器件、半导体材料、生物传感器、太阳能电池和储氢材料等领域具有潜在的重要应用价值。研究总结了近年来石墨烯制备方法和应用研究的进展情况,对存在的问题及未来的发展方向作了阐述。

苦参洗剂的制备与应用 第10篇

【关键词】 苦参洗剂；皮肤瘙痒症

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（s）.2014.03.573 文章编号：1004-7484（2014）-03-1642-02

皮肤瘙痒症是指无原发皮疹，但有瘙痒症状的一种皮肤病，临床上可分为全身性和局限性瘙痒症两型，属中医“痒风”的范畴，是医院临床常见的多发性疾病。医院临床治疗多选用由苦参、蛇床子、黄柏等具有清热解毒、燥湿止痒作用的中药煎汤外洗[1]。但是患者自己煎汤使用不方便而且药剂的质量稳定性得不到有效控制，从而影响临床治疗的效果，导致一部分患者嫌使用中药煎汤外洗麻烦不愿意接受而改用口服抗组胺药物治疗。为了方便患者使用同时提高中医药的运用水平和稳定临床疗效，结合临床需要研制了苦参洗剂。

1 处方组成

苦参600g，百部600g，白癣皮600g，黄柏600g，蛇床子300g，花椒120g，地丁200g，地肤子300g，芒硝200g，虎杖400g，薄荷脑20g，吐温-80适量。

2 制备方法

以上药物，除芒硝、薄荷脑、吐温-80另置外，其余各药放入多功能煮提锅中加水适量充分浸泡，大约1小时后开始煮提，共煮提三次。第一次煎煮2小时，同时收集提取馏液1000ml备用；第二次煎煮1小时，第三次煎煮40分钟，合并三次煮提液加入芒硝溶解，滤过。滤液浓缩至适量，静置24小时，滤过；滤液与备用馏液合并，加入薄荷脑及附加剂吐温-80适量并充分混匀，使成10000ml，滤过，空气灭菌，分装即得。

3 质量标准

3.1 性状 本品为红棕色液体，气芳香。

3.2 鉴别

3.2.1 取本品20ml，加氨试液调至碱性，加氯仿萃取两次，每次25ml，分取氯仿层，水浴蒸干，残渣加氯仿1ml使溶解，作为供试品溶液。另取苦参碱和槐定碱作对照品，加乙醇制成每ml各含0.2mg的混合溶液，作为对照品溶液。照薄层色谱法试验，吸取上述两种溶液各4ul，分别点于同一硅胶G薄层板上，以苯—丙酮—甲醇（8：3：0.5）为展开剂（在浓氨溶液环境下饱和10分钟）展开，取出，晾干，喷以碘化铋钾试液。供试品色谱中，在与对照品色谱相应的位置上，显相同颜色的对应斑点。

3.2.2 取本品20ml，加氨试液调至碱性，用氯仿30ml提取，分取氯仿层，滤过，水浴蒸干。残渣用稀盐酸2ml溶解，分置3只试管中。一管中加碘化铋钾试液，生成红棕色沉淀；一管中加碘化汞钾试液，生成黄白色沉淀；一管中加硅钨酸试液，生成白色沉淀。

3.3 检查 PH值4.0-7.0（中国药典2000年版一部附录45页）。

相对密度不得低于1.02（中国药典2000年版一部附录41页）。

其它应符合洗剂项下的各项规定（中国药典2000年版二部附录19页）。

3.4 稳定性试验 取成品3批，分别于0、1、3、6个月作性状、鉴别、检查均符合规定。

4 功效主治与用法用量

本品具有清热解毒、燥湿止痒的作用。用于治疗各种皮肤瘙痒症，也可用于霉菌性、滴虫性阴道炎的治疗。

用法与用量：加温水2-5倍外洗或直接外搽患处，一日2-3次。

5 规格、贮藏和有效期

规格：每瓶装250ml，每ml相当于原药材0.39g。

贮藏：密闭，置阴凉处保存。

有效期：暂定半年。

6 临床观察资料

收集了在同一个连续时间段内因皮肤瘙痒症来我院门诊就诊，治疗过程只使用苦参洗剂而未同时使用其他抗组胺药的患者资料135份，其中局限性瘙痒126例，全身性瘙痒9例。全部病例按皮肤病治疗的原则进行分析，其中，治愈为用药2d后，皮肤瘙痒及灼热感消失，局部红肿消退，共98例；有效为用药2d后皮肤瘙痒及灼热感明显减轻，继续治疗3-5d上述症状消失，局部红肿基本消退，共34例；无效为用药2d后皮肤瘙痒及灼热感未减轻，继续治疗3-5d后无明显减退，共3例。总体苦参洗剂临床使用治疗皮肤瘙痒症的有效率达97.8%。

7 讨 论

苦参具有抗菌消炎及抗病毒的良好作用，并且其有效成分苦参碱有显著的经皮渗透性[2]，作为外用洗剂的组成成分是比较合适的。研制过程中整个方药组成的优选不仅充分考虑了临床多年的用药经验，同时也参考了许多现代研究的成果及文献，并按照现代制药工艺的要求进行了工艺设计。所以诸药选方配伍合理，制备工艺先进，临床疗效显著，具有很好的临床推广价值。

工艺设计根据药物组成成分采用了水煮提取同时蒸馏收集挥发性成分的混合工艺，充分保证了各药有效成分的提取和整体药效的发挥。由于薄荷脑难溶于水以及提取挥发性馏液的因素，所以制备过程中添加了适量的吐温-80乳化增溶，保证了药剂的稳定性。

整个制备过程要严格所用器具材料的消毒灭菌及环境控制，后期过滤、灌装操作要在层流净化环境中进行。操作人员要经过严格的专业培训，过滤、灌装操作要使用专用器具并要严格按照无菌操作的要求进行，使生产出来的产品符合洗剂的卫生学标准，保证临床用药的安全有效。

参考文献

[1] 吴谦，等.编.医宗金鉴（第四分册外科心法要诀）.北京：人民卫生出版社，1973：36.

功能梯度材料的制备及应用发展 第11篇

关键词：功能梯度材料,研究背景,研究进展,应用范围

1 前言

功能梯度材料 (Functionally Gradient Material简称FGM) 是一种全新的非均匀复合材料, 与一般宏观均质复合材料相比功能梯度材料从金属到陶瓷无论是成分和显微结构在每一处都是有控制地连续变化的, 因而功能梯度材料的热力学及热弹性性能均很大程度上优于一般均质复合材料。

一、功能梯度材料产生背景及概念的提出

随着当代科学技术领域对材料的要求逐年升高, 曾近为主流的单质材料的性能和功能都难以满足超高温、超低温和超高压等特殊的环境条件的设计要求, 这时将两种或多种材料向结合从而达到性能和功能均呈连续梯度变化的要求的复合材料—功能梯度材料应运而生。

图1~图3均由两种不同性质的材料构成;其从结构的一个表面到另一个表面组成是按一定规律连续变化的。

如图1所示为两种材料均匀搭配, 其性质呈现均匀性, 组分均质过渡。其弹性模量、热膨胀系数、热传导系数值基本稳定。

如图2所示材料的两种组成基体存在明显的异相突变界面, 其两侧的物理性质、化学性能具有很大的差距, 当料所承受的外界环境通常不均一时, 高温度载荷作用下层间易产生应力集中, 出现脱层现像。

如图3所示为两种组分在其间的组成以及结构连续呈梯度变化, 结构内没有明显的分界界面, 这就使得材料的性质以及其物性参数均沿厚度方向也呈梯度变化, 从而有效地缓解了热应力, 即功能梯度材料。

3 功能梯度材料的研究现状

功能梯度材料通常应用于可靠性和安全性都非常重要的领域, 如航空航天与核反应堆, 因此为了保证其可靠度和安全性, 功能梯度材料在热荷载作用下热应力分布规律是一个很值得关注的研究方向。

沈惠申讨论了功能梯度复合材料板壳结构的弯曲、屈曲和震动问题。田建辉等人用混合数值法分析了功能梯度材料板中瞬态热响应问题。许杨建等人用分离变量法研究了初始和边界不同恒温时二维梯度板瞬态温度场问题。Masoud Asgari等人用有限元法研究了有限长度的2D-FGM圆筒在冲击荷载作用下的动力问题。A.Allahverdizadeh等人用摄动法和周期性分析法对功能梯度板进行非线性分析。

4 功能梯度材料的应用范围

(1) 航空航天:主要用于航天飞机机体、发动机的燃烧室内壁以及飞机隐形, 具有承受超高温、高温冲击、高温疲劳以及热应力缓和吸声等功能;

(2) 机械工程:主要用于汽轮机的排气门、轴承等承受超高温部件, 具有承受超高温、强腐蚀、长期磨损的功能, 具有极高强度、超强韧性好的特点;

(3) 生物医药:主要用于人造骨骼、人造心脏、人造牙齿以及仿生物制品, 而且和其他人造器官相比, 其强度、模量、耐腐蚀性、耐疲劳性、耐磨性以及生物相容性均具有较高的优势;

(4) 其他方面:能源工程、核工程及民用及建筑等单一均质材料很难实现苛刻情况应用。

结语

事实证明, 功能梯度材料的应用领域十分广泛。迄今为止, 不仅是在国内, 即便从世界角度来看, 功能梯度材料的研究与发展仍然处于实验阶段。有许多问题需要人们在今后的实践中逐一予以解决。但可以相信, 通过众多研究人员的不懈努力, 在不久的将来, 功能梯度材料的发展及其在各个领域的应用和实践必将产生难以估算的飞跃。

参考文献

[1]Mahmoud Nemat-Alla.Reduction of thermal stresses by composition optimization of two-dimensional functionally graded materials[J].Solids and Structures, 2009, 208:147-161.

[2]陈东, 杨光义, 王国元, 等.等功能梯度材料的进展[J].青岛建筑工程学院学报, 2001, 22 (04) :1-2.

[3]Mahmoud Nemat-Alla.Reduction of thermal stresses by developing twodimensional functionally graded materials[J].Solids and Structures, 2003 (40) .

[4]沈惠申.功能梯度复合材料板壳结构的弯曲、屈曲和振动[J].力学进展, 2004, 34 (01) :53-59.

[5]田建辉, 韩旭, 孙小卫.基于混合数值法的功能梯度材料板瞬态热响应分析[J].固体力学学报, 2008, 29 (04) :396-401.

[6]许杨健, 涂代惠.对流换热边界下变物性梯度功能材料板瞬态温度场有限元分析[J].复合材料学报, 2003, 20 (02) :94-99.