高分子材料的主要特性精選(九篇)

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第1篇：高分子材料的主要特性范文

中學(xué)化學(xué)中教學(xué)中的高分子材料知識(shí)點(diǎn)與生活密切相關(guān)，在化學(xué)選修科目中，介紹了高分子材料的在生活中起了日益重要的作用。在生活中，我們會(huì)經(jīng)常碰到高分子材料，那么，高分子材料有哪些特有的現(xiàn)象呢？

我們先介紹下高分子材料，高分子材料，以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料。

天然高分子是生命起源和進(jìn)化的基礎(chǔ)。人類社會(huì)一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產(chǎn)資料，并掌握了其加工技術(shù)。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等。19世紀(jì)30年代末期，進(jìn)入天然高分子化學(xué)改性階段，出現(xiàn)半合成高分子材料。1907年出現(xiàn)合成高分子酚醛樹脂，標(biāo)志著人類應(yīng)用合成高分子材料的開始?，F(xiàn)代社會(huì)中，高分子材料已與金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料相同，成為科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要材料。常用的高分子材料按使用特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和功能高分子基復(fù)合材料等。

高分子材料在我們的生活中使用越來(lái)越廣泛，我們可以試著用一些高分子材料的基本知識(shí)來(lái)解釋生活中碰到的一些高分子材料的特有現(xiàn)象。

一 為什么用塑料繩綁東西會(huì)越綁越松

日常生活中，我們經(jīng)常用塑料繩綁東西，可你會(huì)發(fā)現(xiàn)，用塑料繩綁東西，我們?cè)较虢壘o，可不久會(huì)發(fā)現(xiàn)，塑料繩很快好像變長(zhǎng)了似的，變得很松垮，于是再使勁綁起，可依然會(huì)發(fā)現(xiàn)，過(guò)了一會(huì)又變松了，這是為什么呢？

這里就要提到一個(gè)基本概念---力學(xué)松弛，什么叫力學(xué)松弛呢？應(yīng)力松弛，是指高分子材料在總應(yīng)變不變的條件下，由于試樣內(nèi)部的粘性應(yīng)變隨時(shí)間不斷增長(zhǎng)，使回彈應(yīng)變分量隨時(shí)間逐漸降低，從而導(dǎo)致回彈應(yīng)力隨時(shí)間逐漸降低的現(xiàn)象。

我們生活中使用的塑料繩（有的地方叫化學(xué)繩）是由線性的聚乙烯或聚丙烯制成，這類高分子材料是典型的非交聯(lián)線性高分子，在綁緊的過(guò)程中，線性的高分子鏈被拉長(zhǎng)，表面看起來(lái)很緊，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，線性高分子鏈發(fā)生了滑移，這種滑移是不可恢復(fù)的，鏈發(fā)生滑移后，塑料繩被拉伸的變長(zhǎng)了，開始變得不能綁緊，假如此時(shí)再使勁綁緊，則線性鏈繼續(xù)發(fā)生滑移。所以用塑料繩綁東西，綁的越緊最后就會(huì)變得越松，松弛發(fā)生的厲害。因此，有經(jīng)驗(yàn)的人用塑料繩綁東西時(shí)，都不要綁的太緊，防止線性高分子鏈發(fā)生嚴(yán)重應(yīng)力松弛。

那怎么樣才能避免這種現(xiàn)象呢？要用交聯(lián)的高分子材料，交聯(lián)的高分子材料通過(guò)交聯(lián)劑使線性高分子鏈變成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，高分子網(wǎng)絡(luò)鏈被拉伸變形后，仍能有力的回復(fù)。如用橡膠繩綁的話會(huì)大大改善這種現(xiàn)象，如橡皮筋綁就會(huì)好很多，如用交聯(lián)很完善的東西綁，譬如用自行車內(nèi)胎的那種橡膠綁，則基本不會(huì)發(fā)生松弛現(xiàn)象，會(huì)綁的很緊，不信你試試？

二 早上起床刷牙擠牙膏-擠出脹大

我們?cè)缟掀饋?lái)刷牙擠牙膏時(shí)，發(fā)現(xiàn)牙膏從牙膏管口寄出時(shí)，牙膏好像突然變大了好多？ 這是因?yàn)槭裁丛蚰兀?/p>

這里就涉及到高分子的一個(gè)重要特性---蠕變性。所謂高分子的蠕變，蠕變是指材料在恒定載荷作用下，變形隨時(shí)間而增大的過(guò)程。蠕變是由材料的分子和原子結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整引起的，這一過(guò)程可用延滯時(shí)間來(lái)表征。當(dāng)卸去外力時(shí)，材料的變形部分地回復(fù)或完全地回復(fù)到起始狀態(tài)，這就是結(jié)構(gòu)重新調(diào)整的另一現(xiàn)象。

牙膏中含有大量的高分子化合物，如濕潤(rùn)劑、香料、起泡劑等等，這些高分子鏈在牙膏管中是都是呈自然卷曲的，在被擠出牙膏管口那狹小位置時(shí)，高分子鏈在管口的作用下被迫發(fā)生鏈的舒展成線性狀態(tài)，在擠出管口后，外力小時(shí)，高分子鏈在無(wú)外力作用下回自然呈卷曲狀態(tài)，從而使體積變大。

三 泡泡糖要咀嚼后才能吹泡泡

好多人都喜歡吹泡泡糖，剛?cè)胱斓臅r(shí)候，比較硬，后來(lái)不斷的咀嚼后泡泡糖就變得很軟，居然能吹出泡泡來(lái)？這又是為什么呢？這里我們又要學(xué)到一個(gè)高分子材料特有的特性---玻璃化轉(zhuǎn)變。

一般來(lái)說(shuō)，高分子材料在不同溫度下有三種力學(xué)狀態(tài)，它們是玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。在溫度較低時(shí)，材料為剛性固體狀，與玻璃相似，在外力作用下只會(huì)發(fā)生非常小的形變，此狀態(tài)即為玻璃態(tài)：當(dāng)溫度繼續(xù)升高到一定范圍后，材料的形變明顯地增加，并在隨后的一定溫度區(qū)間形變相對(duì)穩(wěn)定，此狀態(tài)即為高彈態(tài)，溫度繼續(xù)升高形變量又逐漸增大，材料逐漸變成粘性的流體，此時(shí)形變不可能恢復(fù)，此狀態(tài)即為粘流態(tài)。

我們通常把玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，稱為玻璃化轉(zhuǎn)變，它所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度即是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或是玻璃化溫度。

泡泡糖的主要成分是聚醋酸乙烯酯，它的玻璃化溫度在28度左右，一般情況下低于其玻璃化溫度，其幾乎沒(méi)有流動(dòng)性保持很好的形態(tài)，而在嘴里咀嚼后，高于其玻璃化溫度，泡泡糖發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變，有玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)出高彈態(tài)，所以嚼泡泡糖的時(shí)候剛開始嚼兩下是吹不出泡泡的，等溫度升高后，嚼軟了以后才行。

四 礦泉水瓶灌入熱水后，變成白色

生活中經(jīng)常用到礦泉水瓶，有時(shí)候，會(huì)在礦泉水瓶灌入熱水，于是會(huì)發(fā)生一個(gè)奇特的現(xiàn)象，透明的礦泉水瓶很快變成白色，這又是為什么呢？

判斷一種材料是否透明，要看當(dāng)中是否含有對(duì)光產(chǎn)生衍射、反射和吸收是物質(zhì)，晶區(qū)的結(jié)構(gòu)規(guī)整性比較好，容易有反射和散射，這些結(jié)構(gòu)使光線不能透過(guò)，結(jié)晶度越低越透明，無(wú)定形區(qū)譬如玻璃是典型的無(wú)定性物質(zhì)，光線就能很好的透過(guò)，透明性就很好。

第2篇：高分子材料的主要特性范文

關(guān)鍵詞 高分子材料 智能高分子材料 響應(yīng)速率 進(jìn)展

智能高分子凝膠

高分子凝膠是指三維高分子網(wǎng)絡(luò)與溶劑組成的體系，網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)使其不溶解而保持一定的形狀，因?yàn)槟z結(jié)構(gòu)中含有親溶劑性基團(tuán)，使之可被溶劑溶脹而達(dá)到平衡體積。這類高分子凝膠可隨環(huán)境條件的變化而產(chǎn)生可逆的、非連續(xù)性的體積變化。高分子凝膠的溶脹收縮循環(huán)使之可應(yīng)用于化學(xué)閥、吸附分離、傳感器和記憶材料等領(lǐng)域；循環(huán)提供的動(dòng)力可用來(lái)設(shè)計(jì)“化學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)”；網(wǎng)孔的可控性適用于智能藥物釋放體系。高分子凝膠的刺激響應(yīng)性包括物理刺激（如熱、光、電場(chǎng)磁場(chǎng)、力場(chǎng)、電子線和射線）響應(yīng)性和化學(xué)刺激（如值、化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)）響應(yīng)性。隨著智能高分子材料的深入研究，發(fā)展具有多重響應(yīng)功能的“雜交型”智能高分子材料已成為這一領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。例如，劉鋒等合成的羧基含量不同的 值敏感及溫度敏感水凝膠聚（異丙基丙烯酰胺丙烯酸）及含有聚二甲基硅氧烷的聚（異丙基丙烯酰胺 丙烯酸），可使吸附在水凝膠中的木瓜酶隨著生物體內(nèi)環(huán)境的變化而自行完成藥物的控制釋放。紫外線輻射法合成的甲基丙酰胺，二甲氨基乙酯水

目前，具有化學(xué)閥功能的高分子膜應(yīng)用范圍還比較窄，尚依賴于新材料領(lǐng)域的不斷發(fā)展。

形狀記憶高分子材料

形狀記憶高分子材料是利用結(jié)晶或半結(jié)晶高分子材料經(jīng)過(guò)輻射交聯(lián)或化學(xué)交聯(lián)后具有記憶效應(yīng)的原理而制造的一類新型智能高分子材料。形狀記憶過(guò)程可簡(jiǎn)單表述為：初始形狀的制品―二次形變―形變固定―形變回復(fù)。其性能的優(yōu)劣，可用形狀回復(fù)率、形變量等指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。在醫(yī)療領(lǐng)域， 形態(tài)記憶樹脂可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石膏繃扎， 具有生物降解性的形狀記憶高分子材料可用作醫(yī)用組合縫合器材、 止血鉗等。在航空領(lǐng)域， 形狀記憶高分子材料被用作機(jī)翼的振動(dòng)控制材料。利用高分子材料的形狀記憶智能可制備出熱收縮管和熱收縮膜等。近幾年來(lái)， 我國(guó)已先后開發(fā)出石油化工、通信光纜等領(lǐng)域的熱收縮制品及天然氣、市政工程供水及其他管道接頭焊口和彎頭的密封與防腐的輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮片。聚全氟乙丙烯樹脂熱收縮管是一種新型的熱收縮材料，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，能長(zhǎng)期在―260攝氏度至205攝氏度下使用，并保持原有聚全氟乙丙烯樹脂優(yōu)異的電氣性、耐化學(xué)腐蝕性 。以對(duì)苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸、乙二醇為原料，采用間歇聚合法可合成熱收縮膜用共聚酯切片，采用雙向拉伸工藝制得的新型包裝膜―― ― 熱收縮性雙軸拉伸共聚酯膜，可用作精密電子元件及電纜包覆材料。目前，形狀記憶聚氨酯、聚降冰片烯、聚苯乙烯的研究開發(fā)有著誘人的發(fā)展前景。

智能織物

將聚乙二醇與各種纖維 （如棉、聚酯或聚酰胺聚氨酯）共混物結(jié)合，使其具有熱適應(yīng)性與可逆收縮性。所謂熱適應(yīng)性是賦予材料熱記憶特性，溫度升高時(shí)纖維吸熱，溫度降低時(shí)纖維放熱，此熱記憶特性源于結(jié)合在纖維上的相鄰多元醇螺旋結(jié)構(gòu)間的氫鍵相互作用。 溫度升高時(shí)，氫鍵解離，系統(tǒng)趨于無(wú)序狀態(tài)，線團(tuán)弛豫過(guò)程吸熱。當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，氫鍵使系統(tǒng)變?yōu)橛行驙顟B(tài)，線團(tuán)被壓縮而放熱。這種熱適應(yīng)織物可用于服裝和保溫系統(tǒng)，包括體溫調(diào)節(jié)和燒傷治療的生物醫(yī)學(xué)制品及農(nóng)作物防凍系統(tǒng)等領(lǐng)域[4] 。

當(dāng)前，分子納米技術(shù)與計(jì)算機(jī)、檢測(cè)器、微米或納米化機(jī)器的結(jié)合，又使織物的智能化水平得到了進(jìn)一步提高。自動(dòng)清潔織物和自動(dòng)修補(bǔ)的織物等更加引起人們的關(guān)注 。

智能高分子膜

高分子薄膜在智能方面研究較多的是選擇性滲透、選擇性吸附和分離等。高分子膜的智能化是通過(guò)膜的組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)在研究的智能高分子膜主要是起到“化學(xué)閥”的作用。對(duì)智能高分子膜的研究主要集中在敏感性凝膠膜、敏感性接枝膜及液晶膜方面。用高分子凝膠制成的膜能實(shí)現(xiàn)可逆變形，也能承受一定關(guān)的靜壓力。目前報(bào)道的主要有聚甲基丙烯酸聚乙二醇、聚乙烯醇聚丙烯酸共混物等。高分子接枝膜可通過(guò)表面接枝和膜孔內(nèi)接枝的方法來(lái)制得，其作用機(jī)理基本相同。膜的孔徑變化是建立在溶質(zhì)分子與接枝于膜中的高分子鏈的相互作用基礎(chǔ)之上。目前，具有化學(xué)閥功能的高分子膜應(yīng)用范圍還比較窄，尚依賴于新材料領(lǐng)域的不斷發(fā)展。

智能高分子復(fù)合材料

智能高分子材料在工業(yè)、建筑、航空、醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。復(fù)合材料大都用作傳感器元件。新的智能復(fù)合材料具有自愈合、自應(yīng)變等功能。在航空領(lǐng)域，美國(guó)一研究所正在研制用復(fù)合材料制成的貼在機(jī)冀上的“智能皮”，以取代起飛、轉(zhuǎn)向、降落所必需的尾翼和各種襟翼。這些“智能皮”可以根據(jù)飛行員和飛機(jī)電腦的指令改變外形，起到與飛機(jī)尾翼和襟翼相同的作用。在建筑領(lǐng)域，利用復(fù)合材料的自診斷、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)功能，可用于快速檢測(cè)環(huán)境溫度、濕度，取代溫控線路和保護(hù)線路。用具有電致變色效應(yīng)和光記憶效應(yīng)的氧化物薄膜制備自動(dòng)調(diào)光窗口材料，既可減輕空調(diào)負(fù)荷又可節(jié)約能源，在智能建筑物窗玻璃領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

其它功能的高分子材料

高分子薄膜

高分子薄膜在智能方面研究較多的是選擇性滲透、選擇性吸附和分離等。如殼聚糖、絲素蛋白合金膜在不同的pH值緩沖溶液中或不同濃度的Al3 +溶液中交替溶脹、 收縮的行為具有良好的重復(fù)可逆性符合作為人工肌肉的條件；而控制異丙醇 - 水體系中添加的 Al3 +濃度 ，可以控制配合物膜的溶脹 ，進(jìn)而控制膜的自由體積 ，以達(dá)到作為化學(xué)閥門控制膜的滲透蒸發(fā)通量的目的。

液晶聚合物

液晶高分子通過(guò)熔融或溶解呈液晶狀態(tài)，它有經(jīng)成型加工而實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的分子排列結(jié)構(gòu)的主鏈型將液晶規(guī)則地配置在側(cè)鏈或末端，通過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)作用而控制分子排列的側(cè)鏈型，通過(guò)引入含有抑制成分的液晶化合物而具有不對(duì)稱識(shí)別性能和強(qiáng)感應(yīng)性的化學(xué)活性液晶等。

目前，我國(guó)智能高分子材料的研究與開發(fā)存在著不足，與世界先進(jìn)水平相比尚有相當(dāng)大的差距，影響了我國(guó)信息、航天、航空、能源、建筑材料、航海、船舶、軍事等諸多部門的發(fā)展，有時(shí)甚至成為制約某些部門發(fā)展的關(guān)鍵因素。國(guó)外智能高分子材料正處于研究開發(fā)階段，各發(fā)達(dá)國(guó)家都對(duì)其相當(dāng)重視。因此，21世紀(jì)智能高分子材料會(huì)被更加廣泛的應(yīng)用，從而引導(dǎo)材料學(xué)的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 貢長(zhǎng)生，張克立. 新型功能材料[M] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001

第3篇：高分子材料的主要特性范文

關(guān)鍵詞 高分子材料 現(xiàn)狀 可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號(hào)：TQ317 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1高分子材料的相關(guān)概念

1.1高分子材料的基本概念及來(lái)源

高分子材料（macromolecular material），以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料。按來(lái)源可分為分為天然、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進(jìn)化的基礎(chǔ)。人類社會(huì)一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產(chǎn)資料，并掌握了其加工技術(shù)。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等

1.2高分子材料的分類

高分子材料按照特性分為橡膠、纖維、塑料、膠粘劑、涂料和高分子基復(fù)合材料等，其中前三種被稱為高分子的三大材料。

橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。其分子鏈柔性好，在外力作用下可產(chǎn)生較大形變，除去外力后能迅速恢復(fù)原狀。有天然橡膠和合成橡膠兩種。纖維分為天然纖維和化學(xué)纖維。前者指蠶絲、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子為原料，經(jīng)過(guò)紡絲和后處理制得。纖維的次價(jià)力大、形變能力小、模量高，一般為結(jié)晶聚合物。塑料是以合成樹脂或化學(xué)改性的天然高分子為主要成分，再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。其分子間次價(jià)力、模量和形變量等介于橡膠和纖維之間。

2高分子材料科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程

2.1高分子材料科學(xué)的發(fā)展歷史

高分子學(xué)科的建立，至今不到80年。從遠(yuǎn)古時(shí)期開始，人類就已經(jīng)學(xué)會(huì)使用天然高分子材料，比如天然的樹脂、橡膠、棉花、木材等。

20世紀(jì)20年代，才出現(xiàn)高分子科學(xué)的概念。到了20世紀(jì)30年代，高分子材料工業(yè)才步入發(fā)展階段，而到了20世紀(jì)50年代配位聚合的出現(xiàn)極大地推動(dòng)了高分子材料的發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)下半葉，高分子取得了一系列突破性的進(jìn)展，比如聚烯烴的多元聚合，設(shè)計(jì)合成嵌段，超支化等聚合物等。

2.2高分子材料科學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)，單單從一個(gè)大方向來(lái)描述高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀是不可取的也是不全面的，所以將簡(jiǎn)單分為幾個(gè)領(lǐng)域分別介紹目前的發(fā)展現(xiàn)狀。

在電氣工業(yè)領(lǐng)域，高分子材料也有杰出的表現(xiàn)。隨著時(shí)代的發(fā)展，高分子材料在電子、家電和通信領(lǐng)域。我國(guó)電氣生產(chǎn)大國(guó)，全行業(yè)對(duì)高分子材料需求量較大用量。高分子材料輕質(zhì)、絕緣、耐腐蝕、表面質(zhì)量高和易于成型加工的特點(diǎn)正是生產(chǎn)各種家用電器的最佳材料，而家用電器是人們的必須生活用品，所以高分子材料在電氣工業(yè)的發(fā)展是會(huì)一直進(jìn)行下去的。

在機(jī)械制造領(lǐng)域更加少不了高分子材料。比如，目前世界不少轎車的塑料用量已經(jīng)超過(guò) 120千克/輛，德國(guó)高級(jí)轎車用量已經(jīng)達(dá)到300 千克/輛?？梢娫谄囍圃旆矫?，高分子的發(fā)展還是比較成熟，系統(tǒng)的。并且可以預(yù)見，隨著汽車輕量化進(jìn)程的加速，塑料在汽車中的應(yīng)用將更加廣泛

高分子材料還在航空航天，建筑工程，醫(yī)療，包裝行業(yè)等眾多領(lǐng)域發(fā)展已經(jīng)比較成熟，并且正在朝著一個(gè)更加規(guī)范，更加科學(xué)，更加和諧的方向穩(wěn)定發(fā)展

2.3高分子材料科學(xué)的發(fā)展前景

高分子材料科學(xué)代表的是一種前沿技術(shù)，其發(fā)展趨勢(shì)也必然要適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的潮流和最先進(jìn)工業(yè)發(fā)展的需求。

2.3.1精細(xì)化

隨著時(shí)代的發(fā)展，精細(xì)化必然成為材料的主流趨勢(shì)，未來(lái)將納米技術(shù)融入其中也是勢(shì)在必行的。高分子材料的納米化可以依賴于高分子的納米合成，這既包括分子層次上的化學(xué)方法，也包括分子以上層次的物理方法。利用外場(chǎng)包括電場(chǎng)、磁場(chǎng)、力場(chǎng)等的作用，采用自組裝或自合成等方法，靠分子間的相互作用，構(gòu)建具有特殊結(jié)構(gòu)形態(tài)的分子聚集體。

2.3.2綠色友好化

在強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的21世紀(jì)，任何事物都在漸漸轉(zhuǎn)型，高分子材料也不例外。實(shí)現(xiàn)綠色友好化，需要在材料的合成，生產(chǎn)，運(yùn)用三方面全方位實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在的高分子合成材料對(duì)石油的依賴性特別強(qiáng)，尋找可以替代石油的其它資源，則成為21 世紀(jì)的高分子化學(xué)研究中的一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。調(diào)節(jié)原子和分子在物質(zhì)中的組合配置，控制物質(zhì)的微觀性質(zhì)、宏觀性質(zhì)和表面性質(zhì)，就可能使某種物質(zhì)滿足某種使用要求，這種物質(zhì)就能作為材料來(lái)使用。

2.3.3智能化

在這個(gè)智能材料的時(shí)代，高分子化學(xué)同樣承擔(dān)著不可替代的作用。智能材料是材料的作用和功能可隨外界條件的變化而有意識(shí)的調(diào)節(jié)、修飾和修復(fù)，如若實(shí)現(xiàn)，也必然會(huì)對(duì)人類發(fā)展發(fā)揮巨大的作用。

3結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)比較淺層次的語(yǔ)言向大家介紹了高分子這門前沿科學(xué)，相信在今后的生活中，隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的人會(huì)認(rèn)識(shí)高分子材料，并投入到這門與人類生活息息相關(guān)的科學(xué)研究中去。

參考文獻(xiàn)

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[4] 王亞男，李婷婷，徐聰.淺析目前我國(guó)高分子化工材料的發(fā)展現(xiàn)狀[J].人力資源管理，2012（5）.

第4篇：高分子材料的主要特性范文

關(guān)鍵詞:建筑材料;高分子材料;回收利用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐步提高，社會(huì)發(fā)展的范圍也得到擴(kuò)大，現(xiàn)代建筑材料中，主要應(yīng)用以塑料、橡膠、纖維為主的高分子材料作為主要的建筑材料，高分子材料在建筑材料中的應(yīng)用，可以降低建筑的成本，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代建筑的使用壽命得到延長(zhǎng)，但建筑材料中廢舊高分子材料應(yīng)用的回收不當(dāng)，對(duì)社會(huì)環(huán)境造成較大的污染，結(jié)合高分子材料的特性，對(duì)高分子的回收利用進(jìn)行探究。

1廢舊高分子材料的危害分析

高分子材料主要是由塑料、橡膠以及纖維等資源，是一種新型符合建筑材料，廢舊的分子如果不能得到及時(shí)降解，則會(huì)在太陽(yáng)光的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生以二氧化硫?yàn)橹鞯奈廴練怏w［1］，對(duì)造成大氣污染，同時(shí)，高分子中的塑料成分中含有大量的聚乙烯，可降解性較差，從而在社會(huì)中產(chǎn)生有色污染垃圾，對(duì)社會(huì)環(huán)境造成直接污染，嚴(yán)重影響了社會(huì)環(huán)境的建設(shè)。結(jié)合以上對(duì)高分子材料的危害的分析，提出高分子在現(xiàn)代建筑材料中回收利用的分析措施，實(shí)現(xiàn)高分子在建筑材料中應(yīng)用的進(jìn)一步探究。

2建筑材料中廢舊高分子的回收利用

2．1建筑材料墻體的應(yīng)用

高分子在建筑材料中的應(yīng)用，可以作為建筑材料墻體，高分子轉(zhuǎn)換為玻璃塑料混合墻體，高分子的主要材質(zhì)中塑料可以到達(dá)塑性的作用，從而實(shí)現(xiàn)建筑材料的外部形態(tài)結(jié)構(gòu)得到穩(wěn)固，大大提高了現(xiàn)代建筑墻體的穩(wěn)定性和固定性，此外，高分子制作的新型融合性結(jié)構(gòu)中充分發(fā)揮高分子抗壓，耐高溫的特點(diǎn)，而新型建筑墻體中融合了玻璃材質(zhì)，使廢舊高分子轉(zhuǎn)化后的建筑墻體可以達(dá)到比傳統(tǒng)墻體建結(jié)構(gòu)更加完善的建筑穩(wěn)定性受壓能力，為廢舊高分子的二次利用提供了應(yīng)用的新范圍［2］，為我國(guó)現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展提供新的符合材料。

2．2金屬橡膠混凝土

金屬橡膠混凝土是現(xiàn)代建筑中應(yīng)用的一種新型建筑材料，主要由不同硬度的金屬，塑料、橡膠等部分組成［3］。金屬橡膠混凝土的應(yīng)用能夠解決現(xiàn)代墻體建筑中存在的墻體裂縫等問(wèn)題，可以提高施工建筑的密封性。例如:應(yīng)用傳統(tǒng)的建筑材料進(jìn)行施工建筑中，施工材料受到墻體的壓力或者溫度的影響，容易出現(xiàn)墻體裂縫或者密封性降低的情況發(fā)生，導(dǎo)致建筑施工的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，采用金屬橡膠混凝土后，墻體施工后，應(yīng)用新型混凝土對(duì)墻體建筑充的對(duì)接縫進(jìn)行外部填充，新型混凝土中含水量較低，能夠解決墻體施工建筑中施工開裂的問(wèn)題，提高了現(xiàn)代建筑的施工質(zhì)量。

2．3混合建筑保溫層的轉(zhuǎn)化

高分子材料在建筑應(yīng)用材料中的回收利用，轉(zhuǎn)化為混合建筑保溫層，是直接的綜合利用的體現(xiàn)?，F(xiàn)代建筑中墻體保溫層建筑是主要的建筑問(wèn)題之一，傳統(tǒng)的墻體保溫層采用雙層保溫板，但保溫板經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的應(yīng)用后，受到墻體中水泥的侵蝕，使保溫板的保溫效果下降，用戶入住后，一段時(shí)間后室內(nèi)溫度明顯降低，房屋建筑的保溫效果下降，高分子可以轉(zhuǎn)化為泡沫保溫層，新型高分子混合泡沫保溫層的主要成分是塑料和橡膠，可以抵抗水泥長(zhǎng)時(shí)間的形侵蝕，到達(dá)保證保溫層長(zhǎng)期持久豹紋的效果。此外，新型混合保溫層具有較好的吸聲作用，能夠達(dá)到施工墻體建筑保溫效果好的同時(shí)增強(qiáng)了墻體的隔音效果，完善我國(guó)建筑施工技術(shù)水平的進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)廢舊高分子的綜合應(yīng)用。

2．4新型防水符合材料

高分子材料在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，為我國(guó)建筑施工的材料創(chuàng)新應(yīng)用提供了更加全面的應(yīng)用范圍。高分子材料的應(yīng)用，可以達(dá)到新型防水材料的使用?，F(xiàn)代建筑施工中，采用硅酸水泥和粉煤灰以及聚乙烯作為主要的構(gòu)成材料，新型防水材料的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)外墻墻體建設(shè)與保溫層之間的隔水性增強(qiáng)［4］，能夠打破傳統(tǒng)墻體建筑保溫層中保溫層受到外部墻體滲水的影響情況，新型防水材料中聚乙烯可以使施工材料表面形成保護(hù)膜，達(dá)到及時(shí)阻隔外部墻體滲入到墻體中水分的作用，實(shí)現(xiàn)我國(guó)整體建筑施工墻體的防水性得到大大提高。例如;新型符合防水層可以將外部墻體滲入的水分進(jìn)行阻隔，聚乙烯將深入的水分轉(zhuǎn)接給粉煤灰，粉煤灰吸收水分，保持保溫層的環(huán)境干燥，達(dá)到保護(hù)墻體保溫性，延長(zhǎng)墻體使用壽命的作用。

2．5復(fù)合地板的應(yīng)用

高分子在建筑材料中的回收利用，體現(xiàn)為復(fù)合地板的應(yīng)用，新型建筑材料的施工建筑具有加強(qiáng)的耐用性，復(fù)合地板的主要材料是由傳統(tǒng)的木質(zhì)材質(zhì)和聚乙烯作為主要的材質(zhì)，地板的木質(zhì)材料保留了傳統(tǒng)地板中木質(zhì)地板材質(zhì)問(wèn)題，同時(shí)融合聚乙烯可以提高地板的防水性和耐磨性，表面的聚乙烯薄膜能夠達(dá)到保護(hù)地板日常應(yīng)用中與堅(jiān)硬物體之間的摩擦痕跡，增強(qiáng)地板的耐磨程度;此外，新型符合地板可以保護(hù)地板不受到蛀蟲的影響，延長(zhǎng)地板在實(shí)際的使用壽命。

3結(jié)論

高分子是現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)中經(jīng)常應(yīng)用的一種建筑材料，結(jié)合建筑材料對(duì)廢舊高分子技術(shù)的探究分析，實(shí)現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展材料綜合應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展資源的綜合利用。

作者:陳玲琳 單位:湖北工業(yè)大學(xué)

參考文獻(xiàn)：

［1］曹新鑫，何小芳，胡紅衛(wèi)．廢舊高分子材料在建筑材料中的回收應(yīng)用［J］．磚瓦，2006(11):54－56．

［2］呂洋，孔令元．淺析廢舊高分子材料在墻體建筑中的回收與利用［J］．科技視界，2013(32):198．

第5篇：高分子材料的主要特性范文

【關(guān)鍵詞】形狀記憶；高分子材料；軍事應(yīng)用

1.形狀記憶高分子材料簡(jiǎn)介

形狀記憶高分子或形狀記憶聚合物（SMP，Shape Memory Polymer）作為一種功能性高分子材料，是高分子材料研究、開發(fā)、應(yīng)用的一個(gè)新分支。它是在一定條件下被賦予一定智能高分子材料的形狀（起始態(tài)），當(dāng)外部條件發(fā)生變化時(shí)，它可相應(yīng)地改變形狀，并將其固定（變形態(tài)）。如果外部環(huán)境發(fā)生變化，智能高分子材料能夠?qū)Νh(huán)境刺激產(chǎn)生應(yīng)答，其中環(huán)境刺激因素有溫度、pH值、離子、電場(chǎng)、溶劑、反以待定的方式和規(guī)律再一次發(fā)生變化，它便可逆地應(yīng)物、光或紫外線、應(yīng)力、識(shí)別和磁場(chǎng)等，對(duì)這些刺激恢復(fù)至起始態(tài)。至此，完成記憶起始態(tài)固定變形態(tài)恢復(fù)起始態(tài)的循環(huán)。

1989年 ，石田正雄認(rèn)為 ，具有形狀記憶性能的高分子可看作是兩相結(jié)構(gòu) ，即由記憶起始形狀的固定相和隨溫度變化能的可逆的固化和軟化的可逆相組成?？赡嫦酁槲锢磴q鏈結(jié)構(gòu) ，而固定相可分為物理鉸鏈結(jié)構(gòu)和化學(xué)鉸鏈結(jié)構(gòu)，以物理鉸鏈結(jié)構(gòu)為固定相的稱為熱塑SMP，以化學(xué)鉸鏈結(jié)構(gòu)為固定相的稱為熱固性SMP。王詩(shī)任等認(rèn)為 ，形狀記憶高分子實(shí)際上是進(jìn)行物理交聯(lián)或化學(xué)交聯(lián)的高分子，其形狀記憶行為實(shí)質(zhì)上是高分子的粘彈性力學(xué)行為。他們根據(jù)高分子粘彈性理論建立了一套形狀記憶的數(shù)學(xué)模型?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，形狀記憶機(jī)理可分為：組織結(jié)構(gòu)機(jī)理、橡膠彈性理論、粘彈性理論。

2.軍事材料特殊性分析

未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)是高技術(shù)條件下的戰(zhàn)爭(zhēng)。不僅戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境變得更加惡劣復(fù)雜，各種類型的雷達(dá)，先進(jìn)探測(cè)器以及精確制導(dǎo)武器的問(wèn)世，對(duì)各類武器和裝備構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。因此，不僅軍事裝備的質(zhì)量要求一定可靠，而且，軍事裝備的再生性和快速制造能力也被提到了新的高度。

軍事裝備系統(tǒng)的可靠性（The Reliability of Armaments system）是指軍事裝備系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，預(yù)定的條件下，完成規(guī)定效能的能力。要求裝備在特定的條件下長(zhǎng)期存放和反復(fù)使用過(guò)程中，不出故障或少出故障，處于正常的使用狀態(tài)，且能實(shí)現(xiàn)其預(yù)期效能。因此，軍事材料必須擁有極強(qiáng)的性能和超長(zhǎng)的工作壽命。軍事裝備的再生能力，指的是軍事裝備受到損壞后，能夠迅速進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)搶修的能力。戰(zhàn)場(chǎng)再生能力是提高裝備戰(zhàn)斗力的重要組成部分。形狀記憶高分子材料具有許多優(yōu)異的性能，因此此類材料對(duì)于軍事方面的貢獻(xiàn)就十分明顯。在前期制造方面，由于其快速恢復(fù)能力，可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)零部件連接、整合，為戰(zhàn)爭(zhēng)贏得極寶貴先機(jī)時(shí)間。在對(duì)裝備恢復(fù)方面，我們可以將記憶前的材料制造為較為規(guī)則，使用面積較小的部件，單一運(yùn)輸時(shí)可以減縮空間，從而提高運(yùn)輸效率，極大地提高了戰(zhàn)場(chǎng)的再生能力。

3.形狀記憶高分子材料在軍事方面應(yīng)用展望

目前，形狀記憶高分子材料在軍事方面的成熟應(yīng)用主要體現(xiàn)在在戰(zhàn)機(jī)的連接，加固，軍事通訊設(shè)備，戰(zhàn)爭(zhēng)醫(yī)療設(shè)備等方面。

3.1戰(zhàn)機(jī)接頭連接

在軍事戰(zhàn)斗機(jī)上通常裝有各種不同直徑的管道， 對(duì)于一些異徑管接頭的連接， 形狀記憶高分子材料可以大顯身手。其大致工藝過(guò)程如下： 先將形狀記憶高分子材料加工成所要求的管材， 然后對(duì)其加熱使管材產(chǎn)生徑向膨脹， 并快速冷卻， 即可制得熱收縮套管。應(yīng)用時(shí)， 將此套管套在需要連接的兩個(gè)管材的接頭上，再用加熱器將已膨脹的套管加熱至其軟化點(diǎn)以上（低于一次成形溫度）， 膨脹管便收縮到初始形狀，緊緊包覆在管接頭上。

3.2緊固銷釘

在戰(zhàn)斗機(jī)的制造工藝中， 需應(yīng)用大量的連接件進(jìn)行連接。采用形狀記憶高分子材料制作緊固銷釘，將是戰(zhàn)斗機(jī)制造業(yè)中的一項(xiàng)嶄新工藝技術(shù)。

（1）先將記憶材料成形為銷釘?shù)氖褂眯螤?；?）再將銷釘加熱變形為易于裝配的形狀并冷卻定型；（3）將變形銷釘插入欲鉚合的兩塊板的孔洞中；（4）將銷釘加熱即可回復(fù)為一次成形時(shí)的形狀， 即將兩塊板鉚合固定。

3.3軍事通訊設(shè)備

形狀記憶高分子材料在軍事通訊設(shè)備方面的應(yīng)用同記憶合金比較相似。后者在航空航天領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用有很多成功的范例。人造衛(wèi)星上龐大的天線可以用記憶合金制作。發(fā)射人造衛(wèi)星之前，將拋物面天線折疊起來(lái)裝進(jìn)衛(wèi)星體內(nèi)，火箭升空把人造衛(wèi)星送到預(yù)定軌道后，只需加溫，折疊的衛(wèi)星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復(fù)拋物面形狀。而高分子材料通常具有很好的絕緣性能，因此在通訊設(shè)施中不需要導(dǎo)電的部件中，用形狀記憶高分子材料代替，以獲得我們預(yù)期的目標(biāo)，從而提高部隊(duì)的攜帶能力。

3.4軍事醫(yī)療設(shè)備

在需要單兵作戰(zhàn)的特殊場(chǎng)合，由于單兵的輜重，裝備等攜帶能力的限制，需要在有限的或體積下攜帶比較充足的醫(yī)療設(shè)施，從而為軍人的生命恢復(fù)提供必要的保障。利用低溫形狀記憶特性的聚合物聚氨酯、聚異戊二烯、聚降冰片烯等可以制備用作矯形外科器械或用作創(chuàng)傷部位的固定材料，比如用來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石膏繃帶。方法有2種：一是將形狀記憶聚合物加工成待固定或需矯形部位形狀，用熱水或熱吹風(fēng)使其軟化，施加外力使其變形為易于裝配的形狀，冷卻后裝配到待固定或需矯形部位。再加熱便可恢復(fù)原狀起固定作用，同樣加熱軟化后變形，取下也十分方便；二是將形狀記憶聚合物加工成板材或片材，用熱水或熱吹風(fēng)使其軟化，施加外力變形為易于裝配形狀，在軟化狀態(tài)下裝配到待固定或需矯形部位，冷卻后起固定作用，拆卸時(shí)加熱軟化取下即可。形狀記憶材料與傳統(tǒng)的石膏繃帶相比具有塑型快、拆卸方便、 透氣舒適、干凈衛(wèi)生、熱收縮溫度低、可回復(fù)形變量大的特點(diǎn)，可望在矯形外科領(lǐng)域及骨折外固定領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

4.結(jié)束語(yǔ)

目前，對(duì)形狀記憶材料的研究才剛剛開始，尚處于初級(jí)階段。形形狀記憶高分子材料雖然具有可恢復(fù)形變量大、記憶效應(yīng)顯著、感應(yīng)溫度低、加工成型容易、使用面廣、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但尚存在著許多不足之處，如形變回復(fù)不完全、回復(fù)精度低等。因而，在形狀記憶高分子材料的分子設(shè)計(jì)和復(fù)合材料研究等方面，還有待于進(jìn)一步探索。另外，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要開發(fā)新型的形狀記憶高分子或?qū)υ械男螤钣洃浉叻肿佑嗅槍?duì)性地進(jìn)行改性。因此， 在今后的研究工作中， 應(yīng)充分運(yùn)用分子設(shè)計(jì)技術(shù)及材料改性技術(shù)， 努力提高材料的形狀記憶性能及綜合性能， 開發(fā)新的材料品種， 以滿足不同的應(yīng)用需要。另外， 還應(yīng)注重新材料的實(shí)際應(yīng)用， 早日形成工業(yè)產(chǎn)量，為我國(guó)的軍事建設(shè)及各項(xiàng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張福強(qiáng).形狀記憶高分子材料.高分子通報(bào)，1993，（1）：34-37.

[2]石田正雄.形狀記憶樹脂[J].配管技術(shù)，1989，31（8）：110-112.

[3]王詩(shī)任，呂智，趙維巖，等.熱致形狀記憶高分子的研究進(jìn)展[J].高分子材料科學(xué)與工程，2000，16（1）：1-4.

第6篇：高分子材料的主要特性范文

關(guān)鍵詞:聚合物成型工藝學(xué);高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備;成型加工;教學(xué)改革

高分子材料作為最重要的材料品種之一，在人們的生活和生產(chǎn)中具有不可替代的作用［1－2］。高分子材料優(yōu)異性能的體現(xiàn)在于選用合適的材料并選用適當(dāng)?shù)某尚图庸し椒ê驮O(shè)備?！毒酆衔锍尚凸に噷W(xué)》和《高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備》是高分子材料相關(guān)專業(yè)的兩門專業(yè)課，是高分子科學(xué)領(lǐng)域的研究和工程技術(shù)人員必備的技術(shù)知識(shí)［3－4］。在課程講授過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，《聚合物成型工藝學(xué)》和《高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備》這兩門課程聯(lián)系緊密，既相互區(qū)別，又相互補(bǔ)充。因?yàn)樵O(shè)備決定工藝，不同的設(shè)備，有不同的工藝，只有根據(jù)設(shè)備的情況，制定符合實(shí)際的工藝，才能發(fā)揮設(shè)備的最大功能，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。反過(guò)來(lái)，在講授設(shè)備的時(shí)候，也需要講授工藝，工藝?yán)斫饬耍軌蚋玫拇龠M(jìn)對(duì)設(shè)備的理解。高分子材料生產(chǎn)設(shè)備很多，有些內(nèi)容也很抽象，用工藝把一些特定的設(shè)備聯(lián)系起來(lái)，就容易理解多了，因此，這兩門課是相互促進(jìn)，相互發(fā)展的關(guān)系，但是在教學(xué)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)一些缺陷，比如:《聚合物成型工藝學(xué)》和《高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備》的有些內(nèi)容發(fā)生重疊，分別講授這兩門課時(shí)，有些內(nèi)容向?qū)W生重復(fù)講授［5，6］;另外，這兩門課程具有內(nèi)容分散、抽象、半理論半經(jīng)驗(yàn)化等特點(diǎn)［3］，要提高教學(xué)效果，需要進(jìn)行教學(xué)改革。

1明確這兩門課教學(xué)主線

聚合物成型加工工藝及設(shè)備這兩門課程既與高分子化學(xué)和高分子物理緊密相連，同時(shí)又是高分子專業(yè)理論研究與實(shí)際生產(chǎn)相互聯(lián)系的紐帶［7］。在教學(xué)過(guò)程要緊扣高分子物理和高分子化學(xué)中的知識(shí)，因?yàn)楦叻肿硬牧霞庸さ脑S多問(wèn)題往往可以歸結(jié)到高分子材料特殊的鏈結(jié)構(gòu)。同時(shí)使學(xué)生能夠明白材料制品的性能既與材料本身的性能有關(guān)，同時(shí)在很大程度上受到成型加工方法、工藝條件和加工設(shè)備的影響。同樣的材料通過(guò)不同的加工方法、加工工藝或加工設(shè)備，所得制品的性能就不同。在講課的過(guò)程中要讓學(xué)生理解高分子材料如何通過(guò)成型加工得到具有一定使用性能的制品;材料的成型加工設(shè)備與成型加工工藝有何關(guān)系;制品性能與材料本身的性能以及成型加工設(shè)備和成型加工工藝又有什么關(guān)系;同樣的材料通過(guò)不同的加工工藝或加工設(shè)備，所得制品的性能為什么不同等等［8］。因此，教學(xué)內(nèi)容的講授緊緊圍繞“高分子材料———成型加工設(shè)備和工藝———影響制品性能的因素”這條高分子材料成型加工設(shè)備和工藝的主線來(lái)展開，重點(diǎn)使學(xué)生了解和掌握制品性能與高分子材料、成型加工工藝和成型加工設(shè)備之間的關(guān)系。

2教學(xué)內(nèi)容的改革即教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)的確定，以及某些知識(shí)點(diǎn)的合并和教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充、跟進(jìn)和更新

有了教學(xué)主線之后，教學(xué)內(nèi)容的就很好安排了，對(duì)某些重復(fù)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行合并，對(duì)相關(guān)的本學(xué)科的最新發(fā)展要跟進(jìn)，并充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容中去，對(duì)某些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行更新，使《聚合物成型工藝學(xué)》和《高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備》授課重點(diǎn)突出，內(nèi)容精煉，知識(shí)體系完整。對(duì)前沿領(lǐng)域的跟進(jìn)與補(bǔ)充，可以引導(dǎo)學(xué)生開闊思路，激發(fā)學(xué)生興趣，激發(fā)他們對(duì)自己專業(yè)的熱愛。教學(xué)內(nèi)容既詳細(xì)地講授基礎(chǔ)知識(shí)，包括詳細(xì)地講授材料的鏈結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系，同時(shí)又要系統(tǒng)地講授當(dāng)前主流的高分子材料成型加工技術(shù)、設(shè)備和工藝。從高分子材料的加工原理出發(fā)，對(duì)成型加工設(shè)備和工藝進(jìn)行詳細(xì)地探討，既講授各種高分子材料成型加工的共性，又分別介紹塑料、橡膠等不同高分子材料的成型加工特點(diǎn)和區(qū)別。

3教學(xué)模式的改革與實(shí)踐

考慮到這兩門本課程信息量大、內(nèi)容多、涉及到的領(lǐng)域?qū)?，其課堂教學(xué)主要采用多媒體輔助教學(xué)，使課程內(nèi)容形象直觀準(zhǔn)確呈現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生更容易的接收和理解。但是對(duì)于不同的課程內(nèi)容可以采取靈活的教學(xué)模式，對(duì)于部分章節(jié)，聯(lián)系本人在工廠工作的經(jīng)歷，采用案例式教學(xué)。例如在在講述配方設(shè)計(jì)時(shí)就可以采用案例式教學(xué)。圖1給出了在實(shí)際工廠的一般生產(chǎn)過(guò)程。圖1專用料加工廠一般生產(chǎn)過(guò)程流程圖Fig.1Theflowofmanufactureprocessforspecialmaterialprocessingplant首先市場(chǎng)部拿到一個(gè)訂單之后，技術(shù)部根據(jù)客戶的要求，選者生產(chǎn)配方，然后生產(chǎn)樣品，待過(guò)對(duì)方確認(rèn)之后開始批量生產(chǎn)，最后是檢驗(yàn)、包括、入庫(kù)、發(fā)貨。由于不同的客戶對(duì)產(chǎn)品性能的要求不同，不可能拿到十分準(zhǔn)確的配方，一般是根據(jù)工廠技術(shù)部門現(xiàn)有的技術(shù)資料以及以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，首先制定一個(gè)初步的配方，然后經(jīng)過(guò)客戶試料之后，根據(jù)客戶的意見，再進(jìn)行改進(jìn)。講述這部分內(nèi)容時(shí)主要講授這個(gè)配方當(dāng)中哪些組分對(duì)產(chǎn)品性能起到?jīng)Q定性的影響，基于什么樣的考慮提出這樣的配方，并指出在生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)當(dāng)注意什么問(wèn)題。然后再把改進(jìn)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)地講授。例如在設(shè)計(jì)生產(chǎn)塑料椅子專用料項(xiàng)目中，應(yīng)重點(diǎn)考察其阻燃性能、加工性能和增韌體系以及阻燃劑與基體的相容性，才能得到高強(qiáng)度、高韌性以及阻燃環(huán)保的高分子復(fù)合材料。而針對(duì)不同的配方，在其性能滿足客戶要求的基礎(chǔ)上，對(duì)其阻燃劑與基體的相容性進(jìn)行深入分析。這樣既增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，又豐富了教學(xué)內(nèi)容，從而提高了教學(xué)效果和教學(xué)水平。

4結(jié)語(yǔ)

《聚合物成型工藝學(xué)》和《高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備》具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用性，要明確高分子材料的工程特性，使學(xué)生從整體上把握和理解材料制品性能與材料本身的性能、成型加工方法、加工工藝和加工設(shè)備的關(guān)系。在教學(xué)過(guò)程中，既要充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，又要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。近幾年，通過(guò)對(duì)聚合物成型工藝和設(shè)備的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面的改革，在授課過(guò)程中，既注重強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，又不忽視基礎(chǔ)理論知識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生的綜合素質(zhì)，取得了良好的效果。

作者:陳國(guó)昌 葉明富 單位:安徽工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院

參考文獻(xiàn)

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［2］張世杰，黃軍左.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的《高分子材料成型加工基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革［J］．河南化工，2014，31(12):58－59.

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［6］徐德增.高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備［M］．北京:中國(guó)紡織出版社，2009:111－113.

第7篇：高分子材料的主要特性范文

關(guān)鍵詞：高分子材料；導(dǎo)電機(jī)理；導(dǎo)電塑料；用途

文章編號(hào)： 1005–6629(2012)5–0071–04 中圖分類號(hào)： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

20世紀(jì)70年代，白川英樹、Heeger和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜，后來(lái)又經(jīng)摻雜發(fā)現(xiàn)了可導(dǎo)電的高聚物，這就是導(dǎo)電高分子材料。導(dǎo)電高分子材料的發(fā)現(xiàn)，改變了人們對(duì)傳統(tǒng)塑料、橡膠等高分子材料是電、熱的不良導(dǎo)體的觀念，經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，導(dǎo)電高分子材料也從最初的聚乙炔發(fā)展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等數(shù)十種高分子材料，成為金屬材料和無(wú)機(jī)導(dǎo)電材料的優(yōu)良替代品。而今這種導(dǎo)電高分子材料已廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、航空航天工業(yè)之中，并對(duì)新型生物材料和新能源材料的開發(fā)產(chǎn)生巨大的影響。

1 高分子材料的分類及導(dǎo)電機(jī)理

導(dǎo)電高分子材料通常是指一類具有導(dǎo)電功能（包括半導(dǎo)電性、金屬導(dǎo)電性和超導(dǎo)電性）、電導(dǎo)率在10-6 S/cm以上的聚合物材料。這類高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蝕、可大面積成膜，以及電導(dǎo)率可在絕緣體-半導(dǎo)體-金屬態(tài)（10-9到105 S/cm）的范圍里變化。這種特性是目前其他材料所無(wú)法比擬的。按照材料結(jié)構(gòu)和制備方法的不同可把導(dǎo)電高分子材料分為結(jié)構(gòu)型（或本征型）導(dǎo)電高分子材料和復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料兩大類。

1.1 結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料

結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料是指高分子本身或少量摻雜后具有導(dǎo)電性質(zhì)的高分子材料，一般是由電子高度離域的共軛聚合物經(jīng)過(guò)適當(dāng)電子受體或供體進(jìn)行摻雜后制得的。結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料具有易成型、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)易變和半導(dǎo)體特性。最早發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)型高分子聚合物是用碘摻雜后形成的聚乙炔。這種摻雜后的聚乙炔的電導(dǎo)率高達(dá)105 S/cm。后來(lái)人們又相繼開發(fā)出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等導(dǎo)電高分子材料。這些材料摻雜后電導(dǎo)率可達(dá)到半導(dǎo)體甚至金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電水平。

1.1.1 聚乙炔

純凈聚乙炔摻進(jìn)施主雜質(zhì)（堿金屬（Li、Na、K）等）或受主雜質(zhì)（鹵素、AsF5、PF5等）后才能導(dǎo)電。與半導(dǎo)體不同的是，摻雜聚乙炔導(dǎo)電載流子是孤子。

聚乙炔中孤子是怎樣形成的呢？反式聚乙炔結(jié)構(gòu)有兩種形式，互為鏡像，如圖1所示：

A相和B相能量相等，都是基態(tài)。如果原來(lái)整個(gè)反式聚乙炔處于A相，通過(guò)激發(fā)可以變?yōu)锽相，中間出現(xiàn)的過(guò)渡區(qū)域，稱為正疇壁，反之稱為反疇壁。正疇壁稱為孤子，反疇壁稱為反孤子[1]。激發(fā)過(guò)程中所提供的能量只分布在正、反疇壁中，疇壁以外的部分能量不變。孤子態(tài)是由導(dǎo)帶和價(jià)帶各提供1/2個(gè)能級(jí)構(gòu)成的，因此電荷Q=0，當(dāng)用施主或受主雜質(zhì)進(jìn)行摻雜形成荷電孤子后，Q=±e。反式聚乙炔摻雜后，施主雜質(zhì)向碳鏈提供電子，被激發(fā)形成的孤子帶有負(fù)電，如果是受主雜質(zhì)，將從碳鏈中吸取電子，使孤子帶有正電。這樣孤子就成為反式聚乙炔中的導(dǎo)電載流子。

聚乙炔是目前世界上室溫下電導(dǎo)率最高的一種非金屬材料，它比金屬質(zhì)量輕、延展性好，可用作太陽(yáng)能電池、電磁開關(guān)、抗靜電油漆、輕質(zhì)電線、紐扣電池和高級(jí)電子器件等。

1.1.2 聚對(duì)苯撐

聚對(duì)苯撐（PPP）有如圖2 所示兩種結(jié)構(gòu)形式：

其中（a）式穩(wěn)定，而（b）不穩(wěn)定，很難單獨(dú)存在，當(dāng)FeCl3與PPP摻雜時(shí)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移使PPP分子鏈成為正離子，而FeCl3以FeCl4-負(fù)離子的形式加到分子鏈上，同時(shí)FeCl3被還原成FeCl2[2]，即：

2FeCl3+eFeCl4-+FeCl2

因此，摻雜過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)氧化還原過(guò)程或電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程。如果摻雜劑為受體分子，電荷轉(zhuǎn)移使高分子鏈成為正離子，摻雜劑為負(fù)離子，如果摻雜劑為給體時(shí)，則相反。聚對(duì)苯撐（PPP）的導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性優(yōu)良，有多種合成方法，常溫下為粉末，難以加工成型。電化學(xué)聚合可得到薄膜狀產(chǎn)品，但電化學(xué)聚合的產(chǎn)物聚合度小、電氣特性和機(jī)械性能低，可采用可溶性預(yù)聚體轉(zhuǎn)換工藝提高其聚合度。

1.1.3 聚噻吩

噻吩的分子結(jié)構(gòu)如圖3所示，環(huán)上有兩類C原子，因此在發(fā)生聚合反應(yīng)時(shí)會(huì)有3種連接結(jié)構(gòu)，其中α-α連接時(shí)，噻吩環(huán)之間的扭轉(zhuǎn)角度最低，當(dāng)其與一些復(fù)合材料發(fā)生摻雜時(shí)會(huì)通過(guò)π-π鍵共軛作用結(jié)合在一起，形成一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立的導(dǎo)電單元，這些導(dǎo)電單元相對(duì)純的聚噻吩而言，具有更高的電導(dǎo)率[3]。

1.1.4 聚吡咯

聚吡咯（PPy）是少數(shù)穩(wěn)定的導(dǎo)電高聚物之一，但純PPy只有經(jīng)過(guò)合適摻雜劑摻雜后才能表現(xiàn)出較好的導(dǎo)電性。聚吡咯常用的摻雜劑有金屬鹽類如FeCl3，鹵素I2、Br2，質(zhì)子酸如H2SO4等。不同種類的摻雜劑對(duì)PPy摻雜及形成高導(dǎo)電性的機(jī)理不同，但大部分具有氧化性的摻雜劑，其摻雜過(guò)程可以用電荷轉(zhuǎn)移機(jī)理來(lái)解釋。按此機(jī)理?yè)诫s時(shí)，聚合物鏈給出電子，摻雜劑被還原成摻雜劑離子，然后此離子與聚合物鏈形成復(fù)合物以保持電中性。以FeCl3為氧化劑制備聚吡咯，通過(guò)電荷轉(zhuǎn)移形成復(fù)合物，反應(yīng)按下式進(jìn)行[4]：

1.1.5 聚苯胺

與其他導(dǎo)電高聚物一樣，聚苯胺（PAN）是共軛高分子，在高分子主鏈上交替重復(fù)單雙鏈結(jié)構(gòu)，具有的價(jià)電子云分布在分子內(nèi)，相互作用形成能帶等。其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

聚苯胺可以看作是苯二胺與醌二亞胺的共聚物，x的值用于表征聚苯胺的氧化還原程度，不同的x值對(duì)應(yīng)于不同的結(jié)構(gòu)、組分及電導(dǎo)率。完全還原型（x=1）和完全氧化型（x=0）都為絕緣體，在0＜x＜1的任一狀態(tài)都能通過(guò)質(zhì)子酸摻雜進(jìn)行交換，當(dāng)x=0.5時(shí)，電導(dǎo)率最大，且可通過(guò)聚合時(shí)氧化劑種類、濃度等條件控制x的大小。對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)或化學(xué)摻雜，使離子嵌入聚合物，以中和主鏈上的電荷，從而可使聚苯胺迅速并可逆地從絕緣態(tài)變成導(dǎo)電狀態(tài)，當(dāng)質(zhì)子酸進(jìn)行摻雜時(shí)，質(zhì)子化優(yōu)先發(fā)生在分子鏈的亞胺氮原子上。質(zhì)子酸發(fā)生離解后，生成的（H+）轉(zhuǎn)移至聚苯胺分子鏈上，使分子鏈中的亞胺上的氮原子發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng)，生成元激發(fā)態(tài)極化子[5]。

聚苯胺（PAN）的研究后來(lái)居上，它與熱塑性塑料摻混具有良好的導(dǎo)電性，與其他導(dǎo)電高聚物相比，具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，易制成柔軟、堅(jiān)韌的膜，且價(jià)廉易得等優(yōu)點(diǎn)。在日用商品及高科技方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

1.2 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料

復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料是以高分子聚合物作基體，加入相當(dāng)數(shù)量的導(dǎo)電物質(zhì)組合而成的，兼有高分子材料的加工性和金屬導(dǎo)電性。既具有導(dǎo)電填料的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性以及電磁屏蔽性，又具有基體高聚物的熱塑性、柔韌性以及成型性，因而具有加工性好、工藝簡(jiǎn)單、耐腐蝕、電阻率可調(diào)范圍大、價(jià)格低等很多優(yōu)良的特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)以及其他各種工程應(yīng)用中。復(fù)合型導(dǎo)電塑料是經(jīng)物理改性后具有導(dǎo)電性的塑料，一般是將導(dǎo)電性物質(zhì)如碳黑、金屬粉末、金屬粒子、金屬絲和碳纖維等摻混于樹脂中制成。在技術(shù)上比結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電塑料成熟，不少品種已商業(yè)化生產(chǎn)。

目前，關(guān)于復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電機(jī)理有宏觀滲流理論，即導(dǎo)電通路學(xué)說(shuō)、微觀量子力學(xué)隧道效應(yīng)理論和微觀量子力學(xué)場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)等三種理論[6]。

（1）滲流理論：這一理論認(rèn)為，當(dāng)復(fù)合體系中導(dǎo)電填料用量增加到某一臨界用量時(shí)，體系電阻率急劇下降，體系電阻率-導(dǎo)電填料用量曲線出現(xiàn)一個(gè)狹小的突變區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)導(dǎo)電填料的任何微小變化都會(huì)導(dǎo)致電阻率顯著變化，這種現(xiàn)象稱為滲濾現(xiàn)象，導(dǎo)電填料的臨界用量通常稱為滲濾閾值。

（2）隧道效應(yīng)理論：該理論認(rèn)為復(fù)合體系在導(dǎo)電填料用量較低時(shí)，導(dǎo)電粒子間距較大，混合物微觀結(jié)構(gòu)中尚未形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通道，此時(shí)仍不具有導(dǎo)電現(xiàn)象。這是因?yàn)榇藭r(shí)高分子材料的導(dǎo)電性是由熱振動(dòng)電子在導(dǎo)電粒子之間的遷移造成的。隧道效應(yīng)現(xiàn)象幾乎僅僅發(fā)生在距離很接近的導(dǎo)電粒子之間，間隙過(guò)大的導(dǎo)電粒子之間沒(méi)有電流傳導(dǎo)行為。

（3）場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)理論：該理論認(rèn)為，當(dāng)復(fù)合體系中導(dǎo)電填料用量較低，導(dǎo)電粒子間距較大、導(dǎo)電粒子內(nèi)部電場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)，電子將有很大幾率飛躍樹脂界面勢(shì)壘躍遷到相鄰電子離子上，產(chǎn)生場(chǎng)致發(fā)射電流，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

1.2.1 炭黑添加型導(dǎo)電高分子材料

炭黑不僅價(jià)格低廉、導(dǎo)電性能持久穩(wěn)定，而且可以大幅度調(diào)整復(fù)合材料的體積電阻率。因此，由炭黑填充制成的復(fù)合導(dǎo)電高分子材料是目前用途最廣、用量最大的一種導(dǎo)電材料。復(fù)合材料導(dǎo)電性與填充炭黑的填充量、種類、粒度、結(jié)構(gòu)及空隙率有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)粒度越小，孔隙越多，結(jié)構(gòu)度越高，導(dǎo)電性就越強(qiáng)。

1.2.2 金屬添加型導(dǎo)電聚合物

這類導(dǎo)電塑料具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，比傳統(tǒng)的金屬材料重量輕、易成型、生產(chǎn)效率高、成本低，進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，在電子計(jì)算機(jī)外殼、罩、承插件、傳輸帶等方面得到應(yīng)用，成為最年輕、最有發(fā)展前途的新型導(dǎo)電和電磁屏蔽材料。常見的金屬類導(dǎo)電填充劑有金、銀、銅、鎳等細(xì)粉末。

2 導(dǎo)電高分子材料的廣泛應(yīng)用

2.1 在電子元器件開發(fā)中的應(yīng)用

2.1.1 用于防靜電和電磁屏蔽方面

導(dǎo)電高聚物最先應(yīng)用是從防靜電開始的。將特定比例的十二烷基苯磺酸和對(duì)甲苯磺酸混合酸摻雜的PANI與聚（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）樹脂（ABS）共混擠出，制備了雜多酸摻雜PANI/ABS復(fù)合材料，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)聚合的方法在透明聚酯表面聚合了一層導(dǎo)電PANI，表面電阻可控制在106~109 Ω[7]。通過(guò)對(duì)復(fù)合材料EMI屏蔽的研究，發(fā)現(xiàn)在101 GHz下，復(fù)合材料的屏蔽效能隨其中PANI含量的增大而增大。摻雜能提高PANI的屏蔽效能。

2.1.2 導(dǎo)電高分子材料在芯片開發(fā)上的運(yùn)用

在各種帶有微芯片的卡片以及條碼讀取設(shè)備上，高分子聚合物逐漸取代硅材料。塑料芯片的價(jià)格僅為硅芯片的1 %~10 %，并且由于其具有可溶性的特性而更易于加工處理[8]。目前國(guó)際上已經(jīng)研制出集成了幾百個(gè)電子元器件的塑料芯片，采用這種導(dǎo)電塑料制造的新款芯片可以大大縮小計(jì)算機(jī)的體積，提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。

2.1.3 顯示材料中的導(dǎo)電高分子材料

有機(jī)發(fā)光二極管是由一層或多層半導(dǎo)體有機(jī)膜，加上兩頭電極封裝而成。在發(fā)光二極管的兩端加上3伏~5伏電壓，負(fù)極上的電子向有機(jī)膜移動(dòng)，相反，與有機(jī)膜相連的正極上的電子向負(fù)極移動(dòng)，這樣產(chǎn)生了相反運(yùn)動(dòng)方向的正負(fù)電荷載體，兩對(duì)電荷載體相遇，形成了“電子-空穴對(duì)”，并以發(fā)光的形式將能量釋放[9]。由于它發(fā)光強(qiáng)度高、色彩亮麗，光線角幾乎達(dá)到180度，可用于制造新一代的薄壁顯示器，應(yīng)用在手機(jī)、掌上電腦等低壓電器上，也應(yīng)用于金融信息顯示上，使圖像生動(dòng)形象，并可圖文通顯。利用電致變色機(jī)理，還可用于制造電致變色顯示器、自動(dòng)調(diào)光窗玻璃等。

2.2 在塑料薄膜太陽(yáng)能電池開發(fā)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池不僅價(jià)格昂貴，而且生產(chǎn)過(guò)程中消耗大量能源，因此成本昂貴，無(wú)法成為替代礦物燃料的能源，而塑料薄膜電池最大的特點(diǎn)就是生產(chǎn)成本低、耗能少。一旦技術(shù)成熟，可以在流水線上批量生產(chǎn)，使用范圍也很廣。制造塑料薄膜太陽(yáng)能電池需要具有半導(dǎo)體性能的塑料。奧地利科學(xué)家用聚苯乙烯和碳摻雜形成富勒式結(jié)構(gòu)的材料，再將它們加工成極薄的膜，然后在膜層上下兩面蒸發(fā)涂上銦錫氧化物或鋁作為電極。由于聚苯乙烯受到光照時(shí)會(huì)釋放出電子，而富勒式結(jié)構(gòu)則會(huì)吸收電子，如果將燈泡接在這兩個(gè)電極上，電子開始流動(dòng)就會(huì)使燈泡發(fā)光[10]。

2.3 在生物材料開發(fā)中的應(yīng)用

在生命科學(xué)領(lǐng)域，導(dǎo)電高分子材料可制成智能材料，用于醫(yī)療和機(jī)器人制造方面。由于導(dǎo)電有機(jī)聚合物在微電流刺激下可以收縮或擴(kuò)張，因而具備將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的潛力，這類導(dǎo)電聚合物組成的裝置在較小電流刺激下同樣表現(xiàn)出明顯的彎曲或伸張/收縮能力。為了把聚合物變成伸屈的手指活動(dòng)，加上了含PPY的三層復(fù)合膜[PPY/緣塑料膜/PPY]，其中一層PPY供給正電荷，另一層PPY供給負(fù)電荷。機(jī)器人手指工作：提供正電荷的一側(cè)凹陷進(jìn)去，即體積收縮；提供負(fù)電荷的一側(cè)就鼓脹起來(lái)，體積膨脹，引起手指彎曲[11]。用改進(jìn)的PAN和碳纖維合并起來(lái)作為纖維束驅(qū)動(dòng)器，用它制造手指關(guān)節(jié)鏈（見圖5）其中關(guān)節(jié)的動(dòng)作是借助于激光發(fā)動(dòng)和纖維反抗成對(duì)的推拉控制，是由改變pH來(lái)激發(fā)動(dòng)作的，并有激發(fā)纖維和反抗纖維的數(shù)量來(lái)控制位置[12]。

最新研究表明，DNA也可以具有導(dǎo)電性，因此，把導(dǎo)電塑料與生命科學(xué)結(jié)合起來(lái)，可以制造出人造肌肉和人造神經(jīng)，以促進(jìn)DNA的生長(zhǎng)或修飾DNA，這將是導(dǎo)電塑料在應(yīng)用上最重要的一個(gè)趨勢(shì)。

2.4 在新型航空材料開發(fā)中的應(yīng)用

航空制造所用復(fù)合材料是一種聚合體樹脂制成的矩陣結(jié)構(gòu)，由耐熱性能良好的增強(qiáng)型碳素纖維層或者玻璃纖維層膠合而成，再利用熔爐打造成所需要的形狀，以適應(yīng)不同零件所承受的壓力。另外，像聚苯胺、聚吡咯可用于電磁屏蔽，涂有其聚合纖維的飛機(jī)，能吸收雷達(dá)信號(hào)，使飛機(jī)隱身，還可排除雷擊的危險(xiǎn)。在導(dǎo)彈外面裹上一層這類聚合物，不僅可防止產(chǎn)生靜電，還可減輕導(dǎo)彈的重量[13]。

3 導(dǎo)電高分子材料的研究進(jìn)展

20世紀(jì)70年代以來(lái)，電子、電氣、通訊產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，推動(dòng)了導(dǎo)電材料的快速發(fā)展。隨著導(dǎo)電材料使用環(huán)境的變化，對(duì)導(dǎo)電材料的發(fā)展也提出了新的要求?？傮w來(lái)說(shuō)，導(dǎo)電高分子材料的發(fā)展主要圍繞以下幾個(gè)方面：

（1）開展分子水平上的研究和應(yīng)用，開發(fā)新品種導(dǎo)電材料，尤其是高導(dǎo)電性導(dǎo)電聚合物、高強(qiáng)度導(dǎo)電高分子材料、可溶性導(dǎo)電高分子材料和分子導(dǎo)電材料，以便能夠制成“分子導(dǎo)線”、“分子電路”和“分子器件”。

（2）研究設(shè)計(jì)和合成結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定的、具有高熒光量子效率和高電荷載流子遷移率的共軛聚合物，制備出結(jié)構(gòu)有序的導(dǎo)電聚合物薄膜材料[14]。

（3）導(dǎo)電材料多功能化。除具有導(dǎo)電性能外，還應(yīng)具有優(yōu)良的阻燃性、阻隔性、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦等性能，并在加大導(dǎo)電填料用量以提高導(dǎo)電性能的前提下，如何保持或增強(qiáng)復(fù)合材料的成型加工性能、力學(xué)性能和其他性能。

導(dǎo)電高分子材料的這些發(fā)展趨向預(yù)示著一個(gè)新的塑料電子學(xué)時(shí)代即將到來(lái)。

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第8篇：高分子材料的主要特性范文

關(guān)鍵詞：高分子材料；阻燃技術(shù)；無(wú)機(jī)阻燃劑；鹵系阻燃劑

1高分子材料的阻燃機(jī)理

高分子材料能夠進(jìn)行阻燃是存在一定機(jī)理的，主要是由于破壞了高分子材料的結(jié)構(gòu)和成分，然后形成了新的保護(hù)膜，才能夠阻止材料燃燒。一般的阻燃原理可以從兩個(gè)方面來(lái)考慮，分別是隔離氧氣和降低溫度。隔離氧氣一般采用凝聚相阻燃機(jī)理，這種材料在燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生阻燃的細(xì)小分子，能夠中斷燃燒等鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使得材料的熱分解溫度升高，并且在燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生水蒸氣，同時(shí)阻燃高分子材料中也存在著大量的氫氧元素，與空氣接觸后會(huì)產(chǎn)生水霧覆蓋在材料的表面，這樣便能隔離與空氣的接觸，達(dá)到阻燃的效果。經(jīng)過(guò)吸熱產(chǎn)生的水霧也能夠降低材料表面的溫度，還能夠堵塞材料內(nèi)部的孔隙，使材料形成一個(gè)密閉的環(huán)境，再次隔離與空氣的接觸。凝聚相在阻燃的過(guò)程中存在4中阻燃的模式，材料在燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生惰性氣體，能夠延緩材料的燃燒；在材料燃燒的過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生一些多碳?xì)饪祝_(dá)到阻燃的效果；在反應(yīng)的過(guò)程中還會(huì)吸收大量的熱量，通過(guò)降低表面溫度的方法來(lái)達(dá)到阻燃的效果；還有一些無(wú)機(jī)分子，這類分子的比熱容較大，在燃燒的時(shí)候分子之間會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使分子發(fā)生變化以達(dá)到阻燃的效果。這幾種反應(yīng)在機(jī)理中大致相同，但是在阻燃反應(yīng)中的機(jī)理還有很多，所以還是很難給高分子阻燃體系進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的劃分。

2高分子材料阻燃劑的類別

2.1無(wú)機(jī)阻燃劑

無(wú)機(jī)阻燃劑主要是對(duì)無(wú)機(jī)化合物進(jìn)行加熱，分解得到的水蒸氣或者其他保護(hù)膜來(lái)隔斷材料與空氣的接觸，降低燃燒溫度來(lái)達(dá)到降溫的效果。同時(shí)無(wú)機(jī)阻燃劑也能過(guò)在燃燒的過(guò)程中產(chǎn)生水分，當(dāng)環(huán)境溫度比較高，水分會(huì)吸收熱量變成水蒸氣，降低環(huán)境的溫度達(dá)到阻燃的效果。另外一種是通過(guò)阻燃材料形成一種保護(hù)膜，比如說(shuō)三氧化鋁材料在燃燒的過(guò)程中，會(huì)在材料表面形成一層細(xì)致的氧化物薄膜，隔斷與空氣的接觸。通常的無(wú)機(jī)阻燃材料化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，也不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境和人體有害的氣體，所以常用來(lái)作防火阻燃劑。

2.2鹵系阻燃劑

在元素周期表中，鹵系元素所組成的化合物都具有非常優(yōu)秀的阻燃效果。比如說(shuō)氟利昂這種鹵系化合物就比較容易揮發(fā)，但是會(huì)破壞臭氧層，分別在這種物質(zhì)中添加氯元素和氟元素，然后通過(guò)一定的方法對(duì)其沸點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)添加氟元素的材料沸點(diǎn)明顯低于添加氯元素的材料。當(dāng)化合物中含有3個(gè)氯分子時(shí)，材料的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)是61.2℃；當(dāng)化合物中含有3個(gè)氟分子時(shí)，材料的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)是-128℃。通常含氯化合物所形成的阻燃劑材料都會(huì)有很好的阻燃效果，這種阻燃劑化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，并且和許多高分子材料都有很好的相容性，所以不會(huì)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生太大的影響。一般的，含溴元素的阻燃化合物的穩(wěn)定性介于氯和碘元素所形成的阻燃化合物之間，也具有很好的阻燃效果。

2.3磷系阻燃劑

磷系阻燃劑一般有紅磷、白磷、磷酸氫二銨以及亞磷酸酯的化合物等，這一類化合物在燃燒的過(guò)程中都會(huì)形成一層碳膜，這個(gè)膜除了能夠降低材料的溫度以外，還能與空氣隔絕，達(dá)到更好的阻燃效果。然后就是紅磷和白磷的混合也能達(dá)到很好的阻燃效果。紅磷在燃燒的過(guò)程中會(huì)發(fā)出藍(lán)色的火焰，放出白煙；白磷的燃燒效果與紅磷很像，不同的是生成的產(chǎn)物是五氧化二磷，這兩種磷在制備次磷酸阻燃劑中都能夠夠顯著提高與液態(tài)水的混合比例。次磷酸的化學(xué)式是H3PO2，分子量為60，次磷酸與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)時(shí)，能夠產(chǎn)生磷酸氫和氫氣等非助燃?xì)怏w，所以也會(huì)達(dá)到阻燃的效果。對(duì)于磷含量在磷系阻燃劑中的含量，在次磷酸中磷含量比例在35%，在亞磷酸中的比例在27%，這兩種配比才會(huì)使阻燃劑達(dá)到最好的阻燃效果。

3高分子材料阻燃技術(shù)的發(fā)展

3.1納米技術(shù)

近些年來(lái)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，納米技術(shù)也開始應(yīng)用到高分子材料的阻燃技術(shù)當(dāng)中，日本就曾經(jīng)研發(fā)出一種具有優(yōu)異阻燃性能的納米硅酸鹽粘土材料。這種材料在燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一種抑制劑，這種物質(zhì)會(huì)改變材料的結(jié)構(gòu)，讓材料內(nèi)部發(fā)生變化。材料的分子直徑在0.4-0.5mm之間，在燃燒的過(guò)程中產(chǎn)生的凝聚產(chǎn)物能夠堵塞氣孔，達(dá)到與空氣隔斷的效果。同時(shí)這種材料也能夠延緩物質(zhì)燃燒時(shí)的熱量釋放，保證在一定的時(shí)間內(nèi)所散發(fā)的熱值最小。

3.2接枝和交聯(lián)改性技術(shù)

接枝和交聯(lián)改性也能夠制備一系列的阻燃材料，主要通過(guò)光敏技術(shù)或化學(xué)接枝的方法將多種無(wú)機(jī)化合物聚合形成共聚物。共聚物在燃燒的過(guò)程中能夠產(chǎn)生一種無(wú)機(jī)絕緣層，這種絕緣層能夠有效的吸收易燃物質(zhì)的高分子，通過(guò)減少易燃物質(zhì)來(lái)達(dá)到阻燃的效果。

3.3膨脹技術(shù)

膨脹技術(shù)一般都會(huì)使用發(fā)泡劑作為阻燃物質(zhì)，這種技術(shù)做成的阻燃材料一般有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：無(wú)排煙量、無(wú)毒氣、無(wú)滴落等。以往的工藝手段在處理阻燃時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生出大量對(duì)人體有害的氣體，比如說(shuō)四溴苯酚在作阻燃材料時(shí)就會(huì)放出很多有毒氣體，不但對(duì)環(huán)境有害，對(duì)人體也有著巨大的傷害。無(wú)滴落則主要體現(xiàn)在阻燃劑不會(huì)產(chǎn)生腐蝕性液體，防止材料發(fā)生局部腐蝕。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本篇對(duì)于高分子材料阻燃技術(shù)的分析，使得對(duì)于該技術(shù)有了更深的了解。這種材料不但能夠?qū)τ谖镔|(zhì)燃燒有著很好的阻燃效果，并且還不會(huì)對(duì)環(huán)境有害，對(duì)人體產(chǎn)生危害。

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第9篇：高分子材料的主要特性范文

關(guān)鍵詞：微波技術(shù)；高分子材料；加工

一、引言

人們的日常生活中常使用微波爐，這種電器設(shè)備具有較快的熱效率，能夠快速加熱食物，并且不會(huì)流失營(yíng)養(yǎng)成分。而這種電器正是運(yùn)用了微波技術(shù)，除了在食品領(lǐng)域，該項(xiàng)技術(shù)還在其他領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，并取得了理想的效果。以高分子材料加工中對(duì)微波技術(shù)的應(yīng)用威力，相較于傳統(tǒng)加工技術(shù)，微波加熱的速率更快，并且基于脈沖技術(shù)的支持，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)溫度的有效控制。其次，微波加熱不會(huì)存在熱滯后反應(yīng)，材料能夠直接吸收微波，不會(huì)通過(guò)容器傳導(dǎo)而導(dǎo)致能量流失；此外，微波加熱的熱梯度非常小，具有較強(qiáng)的穿透能力，加熱的均勻度也相對(duì)理想。對(duì)于高分子材料而言，通過(guò)微波技術(shù)的應(yīng)用，可以使其性能得到改善，達(dá)到理想狀態(tài)。

二、基本原理與影響因素

就本質(zhì)而言，微波加熱的特點(diǎn)就在于介電位移或材料內(nèi)部不同電荷的極化以及這種極化不具備迅速跟上交變電場(chǎng)的能力。在高頻條件下，與電場(chǎng)相比，極化具有滯后性，并且其闡述的電流與電場(chǎng)同相位的分量存在差別，如此一來(lái)就會(huì)使材料內(nèi)部功率散耗。

對(duì)于電場(chǎng)強(qiáng)度固定的電磁場(chǎng)而言，材料吸收的微博能與電磁輻射的頻率，材料的介電損耗與電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系可以通過(guò)下式來(lái)表示：

其中P代表單位體積材料吸收的微波功率，K為一常數(shù)，f為頻率，E為電場(chǎng)強(qiáng)度，[ε']表示介電常數(shù)，[tanδ]表示電損耗角正切。

根據(jù)（1）式，可以發(fā)現(xiàn)在電場(chǎng)強(qiáng)度或材料介電性質(zhì)發(fā)生變化的情況下，材料吸收的微波也隨之得到改變，然而大部分高分子材料具有非常小的介電損耗因數(shù)，一般情況下微波材料能夠透過(guò)材料而不產(chǎn)生耗散。

如果加熱速率受反應(yīng)熱的影響不予考慮，那么可以用下式來(lái)表示加熱速率與材料吸收微波能量的關(guān)系：

其中[dTdt]表示加熱速率，[ρ]表示材料密度，[CV]表示材料的定容比熱。

從中不難發(fā)現(xiàn)，高分子材料的介電行為在很大程度上決定了加熱速率。需要注意的是，[ε'']與溫度有著密切聯(lián)系，因此材料介電行為的函數(shù)與溫度有關(guān)。

三、微波設(shè)備

在高分子材料加工中，微波的應(yīng)用效率以及材料性能在很大程度上取決于微波設(shè)備。

現(xiàn)階段，在實(shí)驗(yàn)中有著廣泛應(yīng)用的微波設(shè)備主要為商品化的多模式微波爐。這種設(shè)備屬于多波設(shè)備，因此其溫度控制難度較大，無(wú)法獲取需要的加熱曲線，在這種設(shè)備的應(yīng)用下，產(chǎn)品性能的均勻性要求往往無(wú)法得到滿足。其次，微波行波加熱器則是基于矩形波導(dǎo)或圓波導(dǎo)產(chǎn)生行波，在設(shè)備中微波能會(huì)被物料吸收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加熱。對(duì)于具有較大介電損耗因數(shù)的單位長(zhǎng)度材料而言，這種設(shè)備具有較強(qiáng)的適用性，而其他材料并不適合這一設(shè)備。從上述兩種設(shè)備的缺陷描述不難發(fā)現(xiàn)，微波設(shè)備的研究與開發(fā)勢(shì)在必行。

在設(shè)備開發(fā)的過(guò)程中，微波發(fā)生器設(shè)計(jì)具有重要意義，這是提高微博能利用率的有效途徑。美國(guó)研究人員針對(duì)一種間歇加工聚合物材料的單?？烧{(diào)諧振腔進(jìn)行了開發(fā)，這種設(shè)備材料主要有金屬銅或鋁的圓波導(dǎo)，兩端采用的金屬短路相同，具體如下圖所示。

根據(jù)上述高分子材料加工中應(yīng)用的微波設(shè)備，不難發(fā)現(xiàn)諧振腔具有更強(qiáng)的適用性，該設(shè)備能夠?qū)⑽⒉荞詈线M(jìn)材料，并且現(xiàn)階段在厚件復(fù)合材料的加工中也取得了成功。

自單?？烧{(diào)諧振腔誕生之后，又有更加先進(jìn)的微波加工系統(tǒng)涌現(xiàn)出來(lái)，也就是計(jì)算機(jī)輔助微波加工系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制脈沖微波加工系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)控制脈沖微波加工系統(tǒng)可以基于功率輸出開關(guān)的脈沖，在選定值范圍內(nèi)控制樣品溫度，與此同時(shí)，在反應(yīng)過(guò)程中，該設(shè)備還可以對(duì)介電損耗因數(shù)變化進(jìn)行檢測(cè)。

四、研究進(jìn)展及問(wèn)題

總而言之，相較于傳統(tǒng)加熱，微波輻射的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)非常突出，對(duì)于高分子材料加工領(lǐng)域的發(fā)展而言有著十分重要的影響與作用。再加上近年來(lái)相關(guān)研究人員圍繞微波加工材料性能展開深入研究，并構(gòu)建起聚合物結(jié)構(gòu)與微波吸收特性的關(guān)系，顯然在理論層面上為微波技術(shù)在高分子材料加工領(lǐng)域中的進(jìn)一步運(yùn)用提供了強(qiáng)有力的支持。當(dāng)然不可否認(rèn)的是，在聚合物材料加工中，微波技術(shù)的應(yīng)用依然面臨著一些困難與阻礙，例如目前相關(guān)人員并沒(méi)有全面了解微波加熱的影響因素。很多研究人員開始圍繞分子結(jié)構(gòu)與微波加工系統(tǒng)展開設(shè)計(jì)，希望通過(guò)此推動(dòng)微波技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。在基礎(chǔ)理論知識(shí)不斷增長(zhǎng)的背景下，相信在未來(lái)加工設(shè)計(jì)中，微波技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)得到全面提升，為工業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。此外，加工安全性、設(shè)備問(wèn)題以及加工規(guī)模等也是微波技術(shù)在應(yīng)用實(shí)踐中需要考慮的問(wèn)題。作為研究人員，必須圍繞這些因素予以綜合考慮，并采取相應(yīng)的改進(jìn)方法，促使高分子材料加工領(lǐng)域中微波技術(shù)的價(jià)值與作用得到充分發(fā)揮。

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