⑴ 誰說一下哪有關於高分子材料的論文
年輕的材料——高分子材料
在世界范圍內, 高分子材料的製品屬於最年輕的材料.它不僅遍及各個工業領域, 而且已進入所有的家庭, 其產量已有超過金屬材料的趨勢, 將是 21 世紀最活躍的材料支柱.高分子材料在我們身邊隨處可見。在我們的認識中,高分子材料是以高分子化合物為基礎的材料。高分子材料按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子塗料和高分子基復合材料。今天,我想就高分子材料為主線,研究一下各種高分子材料所具有的特性和優缺點。
從我們以前學過的化學知識中可以知道,高分子材料其實是有機化合物, 有機化合物是碳元素的化合物.除碳原子外, 其他元素主要是氫、氧、氮等.碳原子與碳原子之間, 碳原子與其他元素的原子之間, 能形成穩定的結構.碳原子是四價, 每個一價的價鍵可以和一個氫原子鍵連接, 所以可形成為數眾多的、具有不同結構的有機化合物.有機化合物的總數已接近千萬種, 遠遠超過其他元素的化合物的總和, 而且新的有機化合物還不斷地被合成出來.這樣, 由於不同的特殊結構的形成, 使有機化合物具有很獨特的功能.高分子中可以把某些有機物結構(又稱為功能團)替換, 以改變高分子的特性.高分子具有巨大的分子量, 達到至少1 萬以上, 或幾百萬至千萬以上, 所以, 人們將其稱為高分子、大分子或高聚物.高分子材料包括三大合成材料, 即塑料、合成纖維和合成橡膠(未加工之前稱為樹脂).
1.橡膠
橡膠是一類線型柔性高分子聚合物,橡膠是一種有彈性的碳氫化合物異戊二烯聚合,未經加工時以乳劑的形態存在。橡膠乳劑可以從一些植物的樹液中取得,也可以是人造的。也是很普遍的高分子材料之一。其分子鏈間次價力小,分子鏈柔性好,在外力作用下可產生較大形變,除去外力後能迅速恢復原狀。橡膠屬於完全無定型聚合物,它的玻璃化轉變溫度(T g)低, 分子量往往很大,大於幾十萬。由於橡膠的分子鏈可以交聯,交聯後的橡膠受外力作用發生變形時,具有迅速復原的能力,並具有良好的物理力學性能和化學穩定性。所以橡膠是橡膠工業的基本原料,廣泛用於製造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠製品。
橡膠按原料分為天然橡膠和合成橡膠。
從橡膠的結構來看的話我們不難發現從線性結構來分析未硫化橡膠的普遍結構。由於分子量很大,無外力作用下,呈細團狀。當外力作用,撤除外力,細團的糾纏度發生變化,分子鏈發生反彈,產生強烈的復原傾向,這便是橡膠高彈性的由來。
用型橡膠的綜合性能較好,應用廣泛。主要有:①天然橡膠。從三葉橡膠樹的乳膠製得,彈性好,強度高,綜合性能好。②異戊橡膠。全名為順-1,4-聚異戊二烯橡膠,由異戊二烯製得的高順式合成橡膠,因其結構和性能與天然橡膠近似,故又稱合成天然橡膠。③丁苯橡膠。簡稱SBR,其綜合性能和化學穩定性好。④順丁橡膠。與其他通用型橡膠比,硫化後的順丁橡膠的耐寒性、耐磨性和彈性特別優異,動負荷下發熱少,耐老化性能好,易與天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等並用。
隨後我們介紹一下特種橡膠。特種型橡膠指具有某些特殊性能的橡膠。主要有:①氯丁橡膠。簡稱CR,由氯丁二烯聚合製得。具有良好的綜合性能,耐油、耐燃、耐氧化和耐臭氧。但其密度較大,常溫下易結晶變硬,貯存性不好,耐寒性差。②丁腈橡膠。簡稱NBR,由丁二烯和丙烯腈共聚製得。耐油、耐老化性能好 ,可在120℃的空氣中或在150℃的油中長期使用。此外,還具有耐水性、氣密性及優良的粘結性能。③硅橡膠。主鏈由硅氧原子交替組成,在硅原子上帶有有機基團。耐高低溫,耐臭氧,電絕緣性好。④氟橡膠。分子結構中含有氟原子的合成橡膠。通常以共聚物中含氟單元的氟原子數目來表示 ,如氟橡膠23,是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡膠耐高溫、耐油、耐化學腐蝕。⑤聚硫橡膠。由二鹵代烷與鹼金屬或鹼土金屬的多硫化物縮聚而成。有優異的耐油和耐溶劑性,但強度不高,耐老化性、加工性不好,有臭味,多與丁腈橡膠並用。此外,還有聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠等。
2.塑料
我們都知道生活中由於塑料的輕便和便宜,隨處可以用到塑料。下面就介紹一下塑料的各種特性和用途。
塑料為合成的高分子化合物,可以自由改變形體樣式。塑料是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料,由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的,它的主要成分是合成樹脂。
廣義的塑料定義指具有塑性行為的材料,所謂塑性是指受外力作用時,發生形變,外力取消後,仍能保持受力時的狀態。塑料的彈性模量介於橡膠和纖維之間,受力能發生一定形變。軟塑料接近橡膠,硬塑料接近纖維。狹義的塑料定義是指以樹脂(或在加工過程中用單體直接聚合)為主要成分,以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分,在加工過程中能流動成型的材料。
【塑料與其它材料比較有如下的特性】
〈1〉 耐化學侵蝕
〈2〉 具光澤,部份透明或半透明
〈3〉 大部分為良好絕緣體
〈4〉 重量輕且堅固
〈5〉 加工容易可大量生產,價格便宜
〈6〉 用途廣泛、效用多、容易著色、部分耐高溫
塑料也區分為泛用性塑料及工程塑料,主要是用途的廣泛性來界定,如PE、PP價格便宜,可用在多種不同型態的機器上生產。工程塑料則價格較昂貴,但原料穩性及物理物性均好很多,一般而言,其同時具有剛性與韌性兩種特性。
大部分塑料的抗腐蝕能力強,不與酸、鹼反應。塑料製造成本低。耐用、防水、質輕容易被塑製成不同形狀。是良好的絕緣體。塑料可以用於制備燃料油和燃料氣,這樣可以降低原油消耗。
而其也有很多不足之處,比如回收利用廢棄塑料時,分類十分困難,而且經濟上不合算。塑料容易燃燒,燃燒時產生有毒氣體。塑料是由石油煉制的產品製成的,石油資源是有限的。
根據各種塑料不同的理化特性,可以把塑料分為熱固性塑料和熱塑料性塑料兩種類型。
塑料的成型加工是指由合成樹脂製造廠製造的聚合物製成最終塑料製品的過程。加工方法(通常稱為塑料的一次加工)包括壓塑(模壓成型)、擠塑(擠出成型)、注塑(注射成型)、吹塑(中空成型)、壓延等。
中國塑料工業經過長期的奮斗和面向全球的開放,已形成門類較齊全的工業體系,成為與鋼材、水泥、木材並駕齊驅的基礎材料產業,作為一種新型材料,其使用領域已遠遠超越上述三種材料進入21世紀以來,中國塑料工業取得了令世人矚目的成就,實現了歷史性的跨越。作為輕工行業支柱產業之一的塑料行業,近幾年增長速度一直保持在10%以上,在保持較快發展速度的同時,經濟效益也有新的提高。塑料製品行業規模以上企業產值總額在輕工19個主要行業中位居第三,實現產品銷售率97.8%,高於輕工行業平均水平。從合成樹脂、塑料機械和塑料製品生產來看,都顯示了中國塑料工業強勁的發展勢頭。
塑料技術的發展日新月異,針對全新應用的新材料開發,針對已有材料市場的性能完善,以及針對特殊應用的性能提高可謂新材料開發與應用創新的幾個重要方向。
1 新型高熱傳導率生物塑料, 這種生物塑料除導熱性能好外,還具有質量輕、易成型、對環境污染小等優點,可用於生產輕薄型的電腦、手機等電子產品的外框。
2 可變色塑料薄膜,這種薄膜把天然光學效果和人造光學效果結合在一起,實際上是讓物體精確改變顏色的一種新途徑。
3 塑料血液,英國設菲爾德大學的研究人員開發出一種人造「塑料血」,外形就像濃稠的糨糊,只要將其溶於水後就可以給病人輸血,可作為急救過程中的血液替代品。
4 新型防彈塑料,這種新型材料受到子彈沖擊後,雖然暫時也會變形,但很快就會恢復原狀並可繼續使用。此外,這種新材料可以將子彈的沖擊力平均分配,從而減少對人體的傷害。
5 可降低汽車噪音的塑料,該種材料主要應用於車身和輪艙襯墊,產生一個屏障層,能吸收汽車車廂內的聲音並且減少噪音,減少幅度為25%~30%。
隨著人類對於科技的不斷探索和材料研究事業的不斷發展,我相信,會有越來越多的新型的塑料產品問世,到時候,就可以更加好的造福人類了。
3.纖維
纖維(Fiber): 聚合物經一定的機械加工(牽引、拉伸、定型等)後形成細而柔軟的細絲,形成纖維。纖維具有彈性模量大,受力時形變小,強度高等特點,有很高的結晶能力,分子量小,一般為幾萬。
纖維大體分天然纖維、人造纖維和合成纖維
天然纖維指自然界生長或形成的纖維,包括植物纖維 (天然纖維素纖維)、動物纖維 (天然蛋白質纖維)和礦物纖維。
人造纖維是利用自然界的天然高分子化合物——纖維素或蛋白質作原料(如木材、棉籽絨、稻草、甘蔗渣等纖維或牛奶、大豆、花生等蛋白質),經過一系列的化學處理與機械加工而製成類似棉花、羊毛、蠶絲一樣能夠用來紡織的纖維。如人造棉、人造絲等。
合成纖維的化學組成和天然纖維完全不同,是從一些本身並不含有纖維素或蛋白質的物質如石油、煤、天然氣、石灰石或農副產品,加工提煉出來的有機物質,再用化學合成與機械加工的方法製成纖維。如滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、氯綸等。
纖維是天然或人工合成的細絲狀物質.在現代生活中,纖維的應用無處不在,而且其中蘊含的高科技還不少呢。導彈需要防高溫,江堤需要防垮塌,水泥需要防開裂,血管和神經需要修補,這些都離不開纖維這個小身材的「神奇小子」。
穿得舒服, 禦寒防曬,是我們對衣服的最初要求,如今這個要求已很容易達到。海藻碳纖維做成衣服後,穿著時能長期使人體分子摩擦產生熱反應,促進身體血液循環,因此能蓄熱保溫,而防紫外線輻射的纖維製成衣服便可減少我們夏日撐傘的麻煩。
而纖維更大的作用早已不僅停留在日常穿著了,粘膠基碳纖維幫導彈穿上「防熱衣」,可以耐幾萬度的高溫;無機陶瓷纖維耐氧化性好,且化學穩定性高,還有耐腐蝕性和電絕緣性,航空航天、軍工領域都用得著;聚醯亞胺纖維可以做高溫防火保護服、賽車防燃服、裝甲部隊的防護服和飛行服;碳納米管可用作電磁波吸收材料,用於製作隱形材料、電磁屏蔽材料、電磁波輻射污染防護材料和「暗室」(吸波)材料。
纖維在環保上也是好幫手。聚乳酸作為可完全生物降解性塑料,越來越受到人們重視。可將聚乳酸製成農用薄膜、紙代用品、紙張塑膜、包裝薄膜、食品容器、生活垃圾袋、農葯化肥緩釋材料、化妝品的添加成分等。
纖維在醫葯方面的應用已非常廣泛。甲殼素纖維做成醫用紡織品,具有抑菌除臭、消炎止癢、保濕防燥、護理肌膚等功能,因此可以製成各種止血棉、綳帶和紗布,廢棄後還會自然降解,不污染環境;聚丙烯醯胺類水凝膠可能控制葯物釋放;聚乳酸或者脫乙醯甲殼素纖維製成的外科縫合線,在傷口癒合後自動降解並吸收,病人就不用再動手術拆線了。
在建築領域,防滲防裂纖維可以增強混凝土的強度和防滲性能,纖維技術與混凝土技術相結合,可研製出能改善混凝土性能,提高土建工程質量的PP纖維,對於大壩、機場、高速公路等工程可起到防裂、抗滲、抗沖擊和抗折性能,在國家大劇院、上海市公安局指揮中心屋頂停機坪、上海虹口足球場等大型工程中已露了一手。
隨著生物科技的發展,一些纖維的特性可以派上用場。類似肌肉的纖維可製成「人工肌肉」、「人體器官」。聚丙烯醯胺具有生物相容性,一直是人體組織良好的替代材料,聚丙烯醯胺水凝膠能夠有規律地收縮和溶脹,這些特性正可以模擬人體肌肉的運動。
膠原是人體中最多的蛋白質,人體心臟、眼球、血管、皮膚、軟骨及骨路中都有它的存在,並為這些人體組織提供強度支撐。合成納米纖維能在骨折處形成一種類似膠質的凝膠,引導骨骼礦質在膠原纖維周圍生成一個類似於天然骨骼的結構排列,修補骨骼於無形之中。
蜘蛛絲一直是人類想要模仿製造的,天然蜘蛛絲的直徑為4微米左右,而它的牽引強度相當於鋼的5倍,還具有卓越的防水和伸縮功能。如果製造出一種具有天然蜘蛛絲特點的人造蜘蛛絲,將會具有廣泛的用途。它不僅可以成為降落傘和汽車安全帶的理想材料,而且可以用作易於被人體吸收的外科手術縫合線。
纖維的充填能有效地提高塑料的強度和剛度。纖維增強塑料屬剛性結構材料。
纖維增強塑料主要有兩個組分。基體是熱固性塑料或熱塑性塑料,用纖維材料充填。通常基體的強度較低,而纖維填料具有較高的剛性但呈脆性。兩者復合得到的增強塑料中,纖維承受很大的載荷應力,基體樹脂通過與纖維界面上的剪切應力,支撐了纖維傳遞了外載荷。
增強塑料以玻璃纖維使用占優勢,其品種很多,無鹼玻璃(E-glass)為常用普通纖維,鹼金屬氧化物含量很低,具有優良的化學穩定性和電絕緣性。高強度玻璃纖維(S-glass)含有鎂鋁硅酸鹽等成分,具有比E-glass纖維高10%-50%的強度。由於化學成分和生產工藝的不同,還有高模量、中鹼和高鹼等各種玻璃纖維。碳纖維具有較大的剛性和優良的耐腐性,常用於增強熱固性塑料。
目前,世界上有機高分子材料的研究正在不斷地加強和深入.一方面,對重要的通用有機高分子材料繼續進行改進和推廣,使它們的性能不斷提高,應用范圍不斷擴大.例如,塑料一般作為絕緣材料被廣泛使用,但是近年來,為滿足電子工業需求,又研製出具有優良導電性能的導電塑料.導電塑料已用於製造電池等,並可望在工業上獲得更廣泛的應用.另一方面,與人類自身密切相關、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強,並且取得了一定的進展,如仿生高分子材料、高分子智能材料等.這類高分子材料在宇航、建築、機器人、仿生和醫葯領域已顯示出潛在的應用前景.總之,有機高分子材料的應用范圍正在逐漸擴展,高分子材料必將對人們的生產和生活產生越來越大的影響.
參考文獻:材料網,《新型有機高分子材料》,復合材料學報,葯用功能的高分子材料,《橡膠參考資料》,《塑料加工應用》,《物理化學》,網路,《高性能纖維》
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⑵ 有關高分子材料畢業論文
高分子材料作為一種重要的材料, 經過約半個世紀的發展巳在各個工業領域中發揮了巨大的作用。下文是我為大家整理的有關高分子材料畢業論文的範文,歡迎大家閱讀參考!
有關高分子材料畢業論文篇1
淺析高分子材料成型加工技術.
【摘要】高分子材料成型加工技術在工業上取得的飛速發展,介紹高分子材料成型加工技術的發展情況,探討其創新研究,並詳細闡述高分子材料成型加工技術的發展趨勢。
【關鍵詞】高分子材料;成型加工;技術
近年來,某些特殊領域如航空工業、國防尖端工業等領域的發展對聚合物材料的性能提出了更高的要求,如高強度、高模量、輕質等,各種特定要求的高強度聚合物的開發研製越來越顯迫切。
一、高分子材料成型加工技術發展概況
近50年來,高分子合成工業取得了很大的進展。例如,造粒用擠出機的結構有了很大的改進,產量有了極大的提高。20世紀60年代主要採用單螺桿擠出機造粒,產量約為3t/h;70年代至80年代中期,採用連續混煉機+單螺桿擠出機造粒,產量約為10t/h;80年代中期以來。採用雙螺桿擠出機+齒輪泵造粒,產量可以達到40-45t/h,今後的發展方向是產量可高達60t/h。
在l950年,全世界塑料的年產量為200萬t。20世紀90年代。塑料產量的年均增長率為5.8%,2000年增加至1.8億t至2010年,全世界塑料產量將達3億t,此外。合成工業的新近避震使得易於璃確控制樹脂的分子結構,加速採用大規模進行低成本的生產。隨著汽車工業的發展,節能、高速、美觀、環保、乘坐舒適及安全可靠等要求對汽車越來越重要.汽車規模的不斷擴大和性能的提高帶動了零部件及相關材料工業的發展。為降低整車成本及其自身增加汽車的有效載荷,提高塑料類材料在汽車中的使用量便成為關鍵。
據悉,目前汽車上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的傳統汽車材料(如鋼鐵等)。因此,汽車中越來越多的金屬件由塑料件代替。此外,汽車中約90%的零部件均需依靠模具成型,例如製造一款普通轎車就需要製造1200多套模具,在美國、日本等汽車製造業發達的國家,模具產業超過50%的產品是汽車用模具。
目前,高分子材料加工的主要目標是高生產率、高性能、低成本和快捷交貨。製品方面向小尺寸、薄壁、輕質方向發展;成型加工方面,從大規模向較短研發周期的多品種轉變,並向低能耗、全回收、零排放等方向發展。
二、現今高分子材料成型加工技術的創新研究
(一)聚合物動態反應加工技術及設備
聚合物反應加工技術是以現雙螺桿擠出機為基礎發展起來的。國外的Berstart公司已開發出作為連續反應和混煉的十螺桿擠出機,可以解決其它擠出機(包括雙螺桿和四螺桿擠出機)作為反應器所存在的問題。國內反應成型加工技術的研究開發還處於起步階段,但我國的經濟發展強烈要求聚合物反應成型加工技術要有大的發展。指交換法聚碳酸酯(PC)連續化生產和尼龍生產中的比較關鍵的技術是縮聚反應器的反應擠出設備,我國每年還有數以千萬噸計的改性聚合物及其合金材料的生產。關鍵技術也是反應擠出技術及設備。
目前國內外使用的反應加工設備從原理上看都是傳統混合、混煉設備的改造產品,都存在傳熱、傳質過程、混煉過程、化學反應過程難以控制、反應產物分子量及其分布不可控等問題.另外設備投資費用大、能耗高、噪音大、密封困難等也都是傳統反應加工設備的缺陷。聚合物動態反應加工技術及設備與傳統技術無論是在反應加工原理還是設備的結構上都完全不同,該技術是將電磁場引起的機械振動場引入聚合物反應擠出全過程,達到控制化學反應過程、反應生成物的凝聚態結構和反應製品的物理化學性能的目的。
該技術首先從理論上突破了控制聚合物單體或預聚物混合混煉過程及停留時間分布不可控制的難點,解決了振動力場作用下聚合物反應加工過程中的質量、動量及能量傳遞及平衡問題,同時從技術上解決了設備結構集成化問題。新設備具有體積重量小、能耗低、噪音低、製品性能可控、適應性好、可靠性高等優點,這些優點是傳統技術與設備無法比擬或是根本沒有的。該項新技術使我國聚合物反應加工技術直接切人世界技術前沿,並在該領域處於技術領先地位。
(二)以動態反應加工設備為基礎的新材料制備新技術
1.信息存儲光碟盤基直接合成反應成型技術。此技術克服傳統方式的中間環節多、周期長、能耗大、儲運過程易受污染、成型前處理復雜等問題,將光碟級PC樹脂生產、中間儲運和光碟盤基成型三個過程整合為一體,結合動態連續反應成型技術,研究酯交換連續化生產技術,研製開發精密光碟注射成型裝備,達到節能降耗、有效控制產品質量的目的。
2.聚合物/無機物復合材料物理場強化制備新技術。此技術在強振動剪切力場作用下對無機粒子表面特性及其功能設計(粒子設計),在設計好的連續加工環境和不加或少加其它化學改性劑的情況下,利用聚合物使無機粒子進行原位表面改性、原位包覆、強制分散,實現連續化制備聚合物/無機物復合材料。
3.熱塑性彈性體動態全硫化制備技術。此技術將振動力場引入混煉擠出全過程,控制硫化反直進程,實現混煉過程中橡膠相動態全硫化.解決共混加工過程共混物相態反轉問題。研製開發出擁有自主知識產權的熱塑性彈性體動態硫化技術與設備,提高我國TPV技術水平。
三、高分子材料成型加工技術的發展趨勢
近年來,各個新型成型裝備國家工程研究中心在出色完成了國家級火炬計劃預備項目和國家“八五”、“九五”重點科技計劃(攻關)等項目同時,非常注重科技成果轉化與產業化,完成產業化工程配套項目20多項,創辦了廣州華新科機械有限公司和北京華新科塑料機械有限公司,使其有自主知識產權的新技術與裝備在國內外推廣應用。塑料電磁動態塑化擠出設備已形成了7個規格系列,近兩年在國內20多個省、市、自治區推廣應用近800台(套)。銷售額超過1.5億元,還有部分新設備銷往荷蘭、泰國、孟加拉等國家.產生了良好的經濟效益和社會效益。
例如PE電磁動態發泡片材生產線2000年和2001年僅在廣東即為國家節約外匯近1600萬美元,每條生產線一年可為製品廠節約21萬k的電費。塑料電磁動態注塑機已開發完善5個規格系列,投入批量生產並推向市場;塑料電磁動態混煉擠出機的中試及產業化工作已完成,目前開發完善的4個規格正在生產試用。並逐步推向市場目前新設備的市場需求情況很好,聚合物新型成型裝備國家工程研究中心正在對廣州華新科機械有限公司進行重組。將技術與資本結合,引入新的管理、市場等機制,爭取在兩三年內實現新設備年銷售額超億。我國已加入WTO,各個行業都將面臨嚴峻挑戰。
綜上所述,我國必須走具有中國特色的發展高分子材料成型加工技技術與裝備的道路,打破國外的技術封鎖,實現由跟蹤向跨越的轉變;把握技術前沿,培育自主知識產權。促進科學研究與產業界的結合,加快成果轉化為生產力的進程,加快我國高分子材料成型加工高新技術及其產業的發展是必由之路。
參考文獻:
[1]Chris Rauwendaal,Polymer Extrusion,Carl Hanser Verlag,Munich/FkG,l999.
[2]瞿金平,聚合物動態塑化成型加工理論與技術[M].北京:科學出版社,2005 427435.
[3]瞿金平,聚合物電磁動態塑化擠出方法及設備[J].中國專利9O101034.0,I990;美國專利5217302,1993.
有關高分子材料畢業論文篇2
淺論高分子材料的發展前景
摘要:隨著生產和科技的發展,以及人們對知識的追求,對高分子材料的性能提出了各種各樣新的要求。現代,高分子材料已與金屬材料、無機非金屬材料相同,成為科學技術、經濟建設中的重要材料。本文主要分析了高分子材料的發展前景和發展趨勢。
關鍵詞:高分子材料;發展;前景
一 高分子材料的發展現狀與趨勢
高分子材料作為一種重要的材料, 經過約半個世紀的發展巳在各個工業領域中發揮了巨大的作用。從高分子材料與國民經濟、高技術和現代生活密切相關的角度說, 人類已進人了高分子時代。高分子材料工業不僅要為工農業生產和人們的衣食住行用等不斷提供許多量大面廣、日新月異的新產品和新材料又要為發展高技術提供更多更有效的高性能結構材料和功能性材料。
鑒於此, 我國高分子材料應在進一步開發通用高分子材料品種、提高技術水平、擴大生產以滿足市場需要的基礎上重點發展五個方向:工程塑料,復合材料,液晶高分子材料,高分子分離材料,生物醫用高分子材料。近年來,隨著電氣、電子、信息、汽車、航空、航天、海洋開發等尖端技術領域的發展和為了適應這一發展的需要並健進其進? 步的發展, 高分子材料在不斷向高功能化高性能化轉變方面日趨活躍,並取得了重大突破。
二 高分子材料各領域的應用
1高分子材料在機械工業中的應用
高分子材料在機械工業中的應用越來越廣泛, “ 以塑代鋼” ,“ 塑代鐵” 成為目前材料科學研究的熱門和重點。這類研究拓寬了材料選用范圍,使機械產品從傳統的安全笨重、高消耗向安全輕便、耐用和經濟轉變。如聚氨酉旨彈性體,聚氨醋彈性體的耐磨性尤為突出, 在某些有機溶劑 如煤油、砂漿混合液中, 其磨耗低於其它材料。聚氨醋彈性體可製成浮選機葉輪、蓋板, 廣泛使用在工況條件為磨粒磨損的浮選機械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性, 對金屬的同比磨耗量比尼龍小, 用聚四氟乙烯、機油、二硫化鑰、化學潤滑等改性, 其摩擦系數和磨耗量更小, 由於其良好的機械性能和耐磨性, 聚甲醛大量用於製造各種齒輪、軸承、凸輪、螺母、各種泵體以及導軌等機械設備的結構零部件。在汽車行業大量代替鋅、銅、鋁等有色金屬, 還能取代鑄鐵和鋼沖壓件。
2 高分子材料在燃料電池中的應用
高分子電解質膜的厚度會對電池性能產生很大的影響, 減薄膜的厚度可大幅度降低電池內阻, 獲得大的功率輸出。全氟磺酸質子交換 膜的大分子主鏈骨架結構有很好的機械強度和化學耐久性, 氟素化合物具有僧水特性, 水容易排出, 但是電池運轉時保水率降低, 又要影響電解質膜的導電性, 所以要對反應氣體進行增濕處理。高分子電解質膜的加濕技術, 保證了膜的優良導電性, 也帶來電池尺寸變大增大左右、系統復雜化以及低溫環境下水的管理等問題。現在一批新的高分子材料如增強型全氟磺酸型高分子質子交換膜耐高溫芳雜環磺酸基高分子電解質膜納米級碳纖維材料新的一導電高分子材料等等, 已經得到研究工作者的關注。
3 高分子材料在現代農業種子處理中的應用及發展
高分子材料在現代農業種子處理中的應用:新一代種子化學處理一般可分為物理包裹利用干型和濕形高分子成膜劑, 包裹種子。種子表麵包膜利用高分子成膜劑將農用葯物和其他成分塗膜在種子表面。種子物理造粒將種子和其他高分子材料混和造粒, 以改善種子外觀和形狀, 便於機械播種。高分子材料在現代農業種子處理中研究開發進展:種子處理用高分子材料已經從石油型高分子材料逐步向天然型以及功能型高分子材料的方向發展。其中較為常見和重要的高分子材料類型包括多糖類天然高分子材料, 具有在低溫情況下維持較好膜性能的高分子材料, 高吸水性材料, 溫敏材料, 以及綜合利用天然生物資源開發的天然高分子材料等, 其中利用可持續生物資源並發的種衣劑尤為引人關注。
4 高分子材料在智能隱身技術中的應用
智能隱身材料是伴隨著智能材料的發展和裝備隱身需求而發展起來的一種功能材料,它是一種對外界信號具有感知功能、信息處理功能。自動調節自身電磁特性功能、自我指令並對信號作出最佳響應功能的材料/系統。區別於傳統的外加式隱身和內在式雷達波隱身思路設計,為隱身材料的發展和設計提供了嶄新的思路,是隱身技術發展的必然趨勢 ,高分子聚合物材料以其可在微觀體系即分子水平上對材料進行設計、通過化學鍵、氫鍵等組裝而成具有多種智能特性而成為智能隱身領域的一個重要發展方向。
三 高分子材料的發展前景
1高性能化
進一步提高耐高溫,耐磨性,耐老化,耐腐蝕性及高的機械強度等方面是高分子材料發展的重要方向,這對於航空、航天、電子信息技術、汽車工業、家用電器領域都有極其重要的作用。高分子材料高性能化的發展趨勢主要有創造新的高分子聚合物,通過改變催化劑和催化體系,合成工藝及共聚,共混及交聯等對高分子進行改性,通過新的加工方法改變聚合物的聚集態結構,通過微觀復合方法,對高分子材料進行改性。
2高功能化
功能高分子材料是材料領域最具活力的新領域,目前已研究出了各種各樣新功能的高分子材料,如可以像金屬一樣導熱導電的高聚物,能吸收自重幾千倍的高吸水性樹脂,可以作為人造器官的醫用高分子材料等。鑒於以上發展,高分子吸水性材料、光致抗蝕性材料、高分子分離膜、高分子催化劑等都是功能高分子的研究方向。
3復合化
復合材料可克服單一材料的缺點和不足,發揮不同材料的優點,擴大高分子材料的應用范圍,提高經濟效益。高性能的結構復合材料是新材料革命的一個重要方向,目前主要用於航空航天、造船、海洋工程等方面,今後復合材料的研究方向主要有高性能、高模量的纖維增強材料的研究與開發,合成具有高強度,優良成型加工性能和優良耐熱性的基體樹脂,界面性能,粘結性能的提高及評價技術的改進等方面。
4智能化
高分子材料的智能化是一項具有挑戰性的重大課題,智能材料是使材料本身帶有生物所具有的高級智能,例如預知預告性,自我診斷,自我修復,自我識別能力等特性,對環境的變化可以做出合乎要求的解答;根根據人體的狀態,控制和調節葯劑釋放的微膠囊材料,根據生物體生長或癒合的情況或繼續生長或發生分解的人造血管人工骨等醫用材料。由功能材料到智能材料是材料科學的又一次飛躍,它是新材料,分子原子級工程技術、生物技術和人 工智能諸多學科相互融合的一個產物。
5綠色化
雖然高分子材料對我們的日常生活起了很大的促進作用,但是高分子材料帶來的污染我們仍然不能小視。那些從生產到使用能節約能源與資源,廢棄物排放少,對環境污染小,又能循環利用的高分子材料備受關注,即要求高分子材料生產的綠色化。主要有以下幾個研究方向,開發原子經濟的聚合反應,選用無毒無害的原料,利用可再生資源合成高分子材料,高分子材料的再循環利用。
四 結束語
高分子材料為我國的經濟建設做出了重要的貢獻,我國已建立了較完善的高分子材料的研究、開發和生產體系,我國雖然在高分在材料的開發和綜合利用方面起步較晚,但目前來看也取得了不錯的進步,我們應提高其整體技術水平,致力於創新的高分在聚合反應和方法,開發出多種綠色功能材料和智能材料,以提高人類的生活質量,並滿足各項工業和新技術的需求。
參考文獻:
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[2]李善君 紀才圭等.《高分子光化學原理及應用》復旦大學出版社2003 6.
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