引論：我們?yōu)槟砹?篇高分子論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫(xiě)作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

高分子論文:有關(guān)高分子材料老化性能的思考

摘要：高分子材料性能優(yōu)異，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，在戶(hù)外工程中市場(chǎng)占有率很高。但由于使用過(guò)程中高分子材料受光、濕度和溫度等環(huán)境因素作用，導(dǎo)致力學(xué)性能和外觀(guān)發(fā)生變化。為改善高分子材料的抗老化性能，必須充分認(rèn)識(shí)其老化機(jī)理和老化進(jìn)程，進(jìn)而有目的地進(jìn)行防老化改性。

關(guān)鍵詞：高分子材料；降解；老化；進(jìn)展

高分子材料在加工、貯存和使用過(guò)程中，由于內(nèi)外因素的綜合影響，逐步發(fā)生物理化學(xué)性質(zhì)變化，物理機(jī)械性能變壞，以致喪失使用價(jià)值，這一過(guò)程稱(chēng)為“老化”。老化現(xiàn)象有如下幾種:外觀(guān)變化，材料發(fā)粘、變硬、變形、變色等；物理性質(zhì)變化，溶解、溶脹和流變性能改變；機(jī)械性能變化和電性能變化等。引起高分子材料老化的內(nèi)在因素有：材料本身化學(xué)結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及配方條件等；外在因素有：物理因素，包括熱、光、高能輻射和機(jī)械應(yīng)力等；化學(xué)因素，包括氧、臭氧、水、酸、堿等的作用；生物因素，如微生物、昆蟲(chóng)的作用。老化往往是內(nèi)外因素綜合作用的極為復(fù)雜的過(guò)程。高分子材料的老化縮短了制品的使用壽命，并影響制品使用的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，限制了制品的應(yīng)用范圍。因此，研究引發(fā)高分子材料老化的原因及其微觀(guān)機(jī)理具有非常重要的意義。近年來(lái)，高分子老化研究主要集中在探討高分子材料老化的規(guī)律、機(jī)理，以及環(huán)境因素對(duì)材料老化的影響等方面，這些工作對(duì)于發(fā)展新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和測(cè)試方法，改善材料的生產(chǎn)技術(shù)、研制特種材料、逐步達(dá)到按指定性能設(shè)計(jì)新材料等具有重大的指導(dǎo)作用。

1 戶(hù)外因素對(duì)高分子材料老化行為的影響為的影響

高分子材料在戶(hù)外曝露于太陽(yáng)光和含氧大氣中，分子鏈發(fā)生種種物理和化學(xué)變化，導(dǎo)致鏈斷裂或交聯(lián)，且伴隨著生成含氧基團(tuán)如酮、羧酸、過(guò)氧化物和醇，導(dǎo)致材料韌性和強(qiáng)度急劇下降。關(guān)于光氧化降解過(guò)程和防止這種降解過(guò)程的發(fā)生，已有很多研究報(bào)導(dǎo)，這些研究工作的基礎(chǔ)是光化學(xué)效應(yīng)，即物質(zhì)在吸收光后所發(fā)生的反應(yīng)。紫外波長(zhǎng)300n m～400nm，能被含有羰基及雙鍵的聚合物吸收，而使大分子鏈斷裂，化學(xué)結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致材料性能劣化，因此歷來(lái)是研究熱點(diǎn)。ibnelwaleed a.等通過(guò)自然環(huán)境曝露和人工加速試驗(yàn)，研究了不同支鏈形式lldpe、hdpe的耐紫外光老化性能。ibnelwaleed a.等從流變學(xué)角度分析了pe紫外光老化歷程，發(fā)現(xiàn)lldpe在紫外光老化過(guò)程中同時(shí)發(fā)生交聯(lián)和斷鏈，短支鏈含量高低和老化時(shí)間長(zhǎng)短直接影響材料性能。另外，(z-n)催化合成的lldpe和茂金屬催化合成的lldpe降解機(jī)理相似，但是，對(duì)于相同重均分子量和支化度的pe，茂金屬催化合成的lldpe比齊格勒－納塔催化合成的lldpe耐降解，而且發(fā)現(xiàn)單體的類(lèi)型對(duì)紫外光老化降解影響不大。在80℃和300w紫外光輻照條件下對(duì)有機(jī)硅和聚氨酯兩種建筑密封膠進(jìn)行5000小時(shí)人工加速老化試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)密封膠老化機(jī)理是由于輻照產(chǎn)生的熱作用引起的，在老化開(kāi)始階段，熱作用使密封膠交聯(lián)；而在老化后階段，主要發(fā)生分子量下降；紫外線(xiàn)輻射往往破壞側(cè)鏈基團(tuán)。

2高分子材料的老化性能

表征技術(shù)及應(yīng)用在高分子材料老化研究中，性能表征方法對(duì)正確反映老化現(xiàn)象、認(rèn)識(shí)并探索老化機(jī)理、進(jìn)而采取合理措施改性，有著非常重要的作用。目前，在高分子材料老化研究中多種表征手段聯(lián)用，對(duì)高分子材料性能進(jìn)行多角度考察，深入了解高分子材料老化機(jī)理。lei song利用tem、ftir、x射線(xiàn)光電子能譜、燃燒量熱法等方法考察了pc/tposs 的混合物結(jié)構(gòu)和熱降解行為，發(fā)現(xiàn)tposs顯著影響pc的熱降解過(guò)程，因?yàn)樘砑觮poss明顯降低混合物的熱峰值，并且當(dāng)tposs的添加量在2％時(shí)達(dá)到低值。 利用熱重分析、紅外光譜分析、熱解－氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，考察了聚碳酸酯與聚硅氧烷的共混材料在氮保護(hù)條件下的熱降解行為。研究發(fā)現(xiàn)，共混物主要的分解溫度在430～550℃左右。添加聚硅氧烷可以降低聚碳酸酯在主要降解段的質(zhì)量下降速率，在800℃時(shí)，添加聚硅氧烷的共混物的殘?jiān)燃儍舻木厶妓狨ジ撸S著添加量的增加，殘?jiān)鼜淖畛醯?1％增加到45％，研究還發(fā)現(xiàn)，聚硅氧烷能促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)和炭化。隨著老化程度提高，彈性模量增加，應(yīng)力和伸長(zhǎng)率下降；老化較少的樣品顯示韌性，老化時(shí)間長(zhǎng)久的樣品顯示更多的脆性；另外，老化材料的斷裂，是由于結(jié)晶導(dǎo)致的應(yīng)力開(kāi)裂。s.etienne利用低頻拉曼散射(lfrs)、小角x射線(xiàn)散射(saxs)和dsc，對(duì)pmma、ps、pc、pen物理老化過(guò)程的次級(jí)松弛，β松弛及相關(guān)α松弛過(guò)程進(jìn)行了研究。利用直接插入探針質(zhì)譜裂解研究了pc/pmma共混物的熱氧老化行為。還利用熱刺激去極化電流法(tsdc)、動(dòng)態(tài)介電譜(dds)聯(lián)用方法，研究了聚碳酸酯在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度前后松弛時(shí)間的變化，得到pc樣品的τ（tg）為110s，通過(guò)τ(t)和τ（tg）可以確定玻璃態(tài)－熔融態(tài)脆化指數(shù)m。

3 結(jié)論

隨著人們對(duì)材料使用效率和環(huán)境友好意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)高分子材料老化與防老化的研究日益廣泛。但是，在相關(guān)的文獻(xiàn)中，對(duì)戶(hù)外環(huán)境中使用的高分子材料的老化性能系統(tǒng)研究的報(bào)道比較少，各國(guó)研究人員采用的具體研究對(duì)象和方法也不盡相同得出的結(jié)論也有不一致之處。因此對(duì)于高分子材料的老化研究還要在幾個(gè)方面深入：在典型環(huán)境下老化的普遍規(guī)律和共性機(jī)理問(wèn)題；多因素環(huán)境因子（如光、熱、濕度等）協(xié)同作用對(duì)高分子材料的結(jié)構(gòu)性能的影響；光引發(fā)機(jī)理和光穩(wěn)定機(jī)理仍需進(jìn)一步研究尋求合適的人工加速老化強(qiáng)度，以及人工加速老化實(shí)驗(yàn)同戶(hù)外真實(shí)環(huán)境試驗(yàn)的相關(guān)性；如何有效地提高高分子材料的抗老化性能，各種防老劑間的協(xié)同效應(yīng)研究，以及廢舊高分子材料的回收利用等。

高分子論文:超高分子量聚乙烯的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

1　引言

uhmwpe是一種線(xiàn)型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料。世界上最早由美國(guó)allied chemical公司于1957年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，此后德國(guó)hoechst公司、美國(guó)hercules公司、日本三井石油化學(xué)公司等也投入工業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)上海高橋化工廠(chǎng)于1964年最早研制成功并投入工業(yè)生產(chǎn)，70年代后期又有廣州塑料廠(chǎng)和北京助劑二廠(chǎng)投入生產(chǎn)。限于當(dāng)時(shí)條件，產(chǎn)物分子量約150萬(wàn)左右，隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步，目前北京助劑二廠(chǎng)的產(chǎn)品分子量可達(dá)100萬(wàn)～300萬(wàn)以上。

uhmwpe的發(fā)展十分迅速，80年代以前，世界平均年增長(zhǎng)率為8.5%，進(jìn)入80年代以后，增長(zhǎng)率高達(dá)15%～20%。而我國(guó)的平均年增長(zhǎng)率在30%以上。1978年世界消耗量為12，000～12，500噸，而到1990年世界需求量約5萬(wàn)噸，其中美國(guó)占70%。

uhmwpe平均分子量約35萬(wàn)～800萬(wàn)，因分子量高而具有其它塑料無(wú)可比擬的優(yōu)異的耐沖擊、耐磨損、自潤(rùn)滑性、耐化學(xué)腐蝕等性能。而且，uhmwpe耐低溫性能優(yōu)異，在-40℃時(shí)仍具有較高的沖擊強(qiáng)度，甚至可在-269℃下使用。

uhmwpe優(yōu)異的物理機(jī)械性能使它廣泛應(yīng)用于機(jī)械、運(yùn)輸、紡織、造紙、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工及體育運(yùn)動(dòng)器械等領(lǐng)域，其中以大型包裝容器和管道的應(yīng)用最為廣泛。另外，由于uhmwpe優(yōu)異的生理惰性，已作為心臟瓣膜、矯形外科零件、人工關(guān)節(jié)等在臨床醫(yī)學(xué)上使用。

2　uhmwpe的成型加工

由于uhmwpe熔融狀態(tài)的粘度高達(dá)108pa*s，流動(dòng)性極差，其熔體指數(shù)幾乎為零，所以很難用一般的機(jī)械加工方法進(jìn)行加工。近年來(lái)，uhmwpe的加工技術(shù)得到了迅速發(fā)展，通過(guò)對(duì)普通加工設(shè)備的改造，已使uhmwpe由最初的壓制-燒結(jié)成型發(fā)展為擠出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。

2.1　一般加工技術(shù)

(1)壓制燒結(jié)

壓制燒結(jié)是uhmwpe最原始的加工方法。此法生產(chǎn)效率頗低，易發(fā)生氧化和降解。為了提高生產(chǎn)效率，可采用直接電加熱法〔1〕；另外，werner和pfleiderer公司開(kāi)發(fā)了一種超高速熔結(jié)加工法〔2〕，采用葉片式混合機(jī)，葉片旋轉(zhuǎn)的較大速度可達(dá)150m/s，使物料僅在幾秒內(nèi)就可升至加工溫度。

(2)擠出成型

擠出成型設(shè)備主要有柱塞擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。雙螺桿擠出多采用同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。

60年代大都采用柱塞式擠出機(jī)，70年代中期，日、美、西德等先后開(kāi)發(fā)了單螺桿擠出工藝。日本三井石油化學(xué)公司最早于1974年取得了圓棒擠出技術(shù)的成功。北京化工大學(xué)于1994年底研制出φ45型uhmwpe專(zhuān)用單螺桿擠出機(jī)，并于1997年取得了φ65型單螺桿擠出管材工業(yè)化生產(chǎn)線(xiàn)的成功。

(3)注塑成型

日本三井石油化工公司于1974年開(kāi)發(fā)了注塑成型工藝，并于1976年實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，之后又開(kāi)發(fā)了往復(fù)式螺桿注塑成型技術(shù)。1985年美國(guó)hoechst公司也實(shí)現(xiàn)了uhmwpe的螺桿注塑成型工藝。北京塑料研究所1983年對(duì)國(guó)產(chǎn)xs-zy-125a型注射機(jī)進(jìn)行了改造，成功地注射出啤酒罐裝生產(chǎn)線(xiàn)用uhmwpe托輪、水泵用軸套，1985年又成功地注射出醫(yī)用人工關(guān)節(jié)等。

(4)吹塑成型

uhmwpe加工時(shí)，當(dāng)物料從口模擠出后，因彈性恢復(fù)而產(chǎn)生一定的回縮，并且?guī)缀醪话l(fā)生下垂現(xiàn)象，故為中空容器，特別是大型容器，如油箱、大桶的吹塑創(chuàng)造了有利的條件。uhmwpe吹塑成型還可導(dǎo)致縱橫方向強(qiáng)度均衡的高性能薄膜，從而解決了hdpe薄膜長(zhǎng)期以來(lái)存在的縱橫方向強(qiáng)度不一致，容易造成縱向破壞的問(wèn)題。

2.2　特殊加工技術(shù)

2.2.1　凍膠紡絲

以?xún)瞿z紡絲—超拉伸技術(shù)制備高強(qiáng)度、高模量聚乙烯纖維是70年代末出現(xiàn)的一種新穎紡絲方法。荷蘭dsm公司最早于1979年申請(qǐng)專(zhuān)利，隨后美國(guó)allied公司、日本與荷蘭聯(lián)合建立的toyobo-dsm公司、日本mitsui公司都實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。

聚合物的擠出(注射)速度。產(chǎn)生潤(rùn)滑層的方法主要有兩種：自潤(rùn)滑和共潤(rùn)滑。

(1)自潤(rùn)滑擠出(注射)

uhmwpe的自潤(rùn)滑擠出(注射)是在其中添加適量的外部潤(rùn)滑劑，以降低聚合物分子與金屬模壁間的摩擦與剪切，提高物料流動(dòng)的均勻性及脫模效果和擠出質(zhì)量。外部潤(rùn)滑劑主要有高級(jí)脂肪酸、復(fù)合脂、有機(jī)硅樹(shù)脂、石臘及其它低分子量樹(shù)脂等。擠出(注射)加工前，首先將潤(rùn)滑劑同其它加工助劑一起混入物料中，生產(chǎn)時(shí)，物料中的潤(rùn)滑劑滲出，形成潤(rùn)滑層，實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑擠出(注射)。

有專(zhuān)利報(bào)道〔4〕：將70份石蠟油、30份uhmwpe和1份氧相二氧化硅(高度分散的硅膠)混合造粒，在190℃的溫度下就可實(shí)現(xiàn)順利擠出(注射)。

(2)共潤(rùn)滑擠出(注射)

uhmwpe的共潤(rùn)滑擠出(注射)有兩種情況，一是采用縫隙法〔5、6〕將潤(rùn)滑劑壓入到模具中，使其在模腔內(nèi)表面和熔融物料間形成潤(rùn)滑層；二是與低粘度樹(shù)脂共混，使其作為產(chǎn)物的一部分(詳見(jiàn)3.2.1)。

如：生產(chǎn)uhmwpe薄板時(shí)，由定量泵向模腔內(nèi)輸送sh200有機(jī)硅油作潤(rùn)滑劑，所得產(chǎn)品外觀(guān)質(zhì)量有明顯提高，特別是由于擠出變形小，增加了拉伸強(qiáng)度。

2.2.3　輥壓成型〔1〕

輥壓成型是一種固態(tài)加工方法，即在uhmwpe的熔點(diǎn)以下對(duì)其施加一很大的壓力，通過(guò)粒子形變，有效地將粒子與粒子融合。主要設(shè)備是一帶有螺槽的旋轉(zhuǎn)輪和一帶有舌槽的弓形滑塊，舌槽與螺槽垂直。在加工過(guò)程中有效地利用了物料與器壁之間的摩擦力，產(chǎn)生的壓力足夠使uhmwpe粒子發(fā)生形變。在機(jī)座末端裝有加熱支臺(tái)，經(jīng)過(guò)模口擠出物料。如將此項(xiàng)輥壓裝置與擠壓機(jī)聯(lián)用，可使加工過(guò)程連續(xù)化。

2.2.4　熱處理后壓制成型〔8〕

把uhmwpe樹(shù)脂粉末在140℃～275℃之間進(jìn)行1min～30min的短期加熱，發(fā)現(xiàn)uhmwpe的某些物理性能出人意料地大大改善。用熱處理過(guò)的uhmwpe粉料壓制出的制品和未熱處理過(guò)的uhmpwe制品相比較，前者具有更好的物理性能和透明性，制品表面的光滑程度和低溫機(jī)械性能大大提高了。

2.2.5　射頻加工〔9〕

采用射頻加工uhmwpe是一種嶄新的加工方法，它是將uhmwpe粉末和介電損耗高的炭黑粉末均勻混合在一起，用射頻輻照，產(chǎn)生的熱可使uhmwpe粉末表面發(fā)生軟化，從而使其能在一定壓力下固結(jié)。用這種方法可在數(shù)分鐘內(nèi)模壓出很厚的大型部件，其加工效率比目前uhmwpe常規(guī)模壓加工高許多倍。

2.2.6　凝膠擠出法制備多孔膜〔10〕

將uhmwpe溶解在揮發(fā)溶劑中，連續(xù)擠出，然后經(jīng)一個(gè)熱可逆凝膠/結(jié)晶過(guò)程，使其成為一種濕潤(rùn)的凝膠膜，蒸除溶劑使膜干燥。由于已形成的骨架結(jié)構(gòu)限制了凝膠的收縮，在干燥過(guò)程中產(chǎn)生微孔，經(jīng)雙軸拉伸達(dá)到較大空隙率而不破壞完整的多孔結(jié)構(gòu)。這種材料可用作防水、通氧織物和耐化學(xué)品服裝，也可用作超濾/微量過(guò)濾膜、復(fù)合薄膜和蓄電池隔板等。與其它方法相比，由此法制備的多孔u(yù)hmwpe膜具有的孔徑、強(qiáng)度和厚度等綜合性能。

3　uhmwpe的改性

3.1　物理機(jī)械性能的改進(jìn)

與其它工程塑料相比，uhmwpe具有表面硬度和熱變形溫度低、彎曲強(qiáng)度以及蠕變性能較差等缺點(diǎn)。這是由于uhmwpe的分子結(jié)構(gòu)和分子聚集形態(tài)造成的，可通過(guò)填充和交聯(lián)的方法加以改善。

3.1.1　填充改性

采用玻璃微珠、玻璃纖維、云母、滑石粉、二氧化硅、三氧化二鋁、二硫化鉬、炭黑等對(duì)uhmwpe進(jìn)行填充改性，可使表面硬度、剛度、蠕變性、彎曲強(qiáng)度、熱變形溫度得以較好地改善。用偶聯(lián)劑處理后，效果更加明顯。如填充處理后的玻璃微珠，可使熱變形溫度提高30℃。

玻璃微珠、玻璃纖維、云母、滑石粉等可提高硬度、剛度和耐溫性；二硫化鉬、硅油和專(zhuān)用蠟可降低摩擦因數(shù)，從而進(jìn)一步提高自潤(rùn)滑性；炭黑或金屬粉可提高抗靜電性和導(dǎo)電性以及傳熱性等。但是，填料改性后沖擊強(qiáng)度略有下降，若將含量控制在40%以?xún)?nèi)，uhmwpe仍有相當(dāng)高的沖擊強(qiáng)度。

3.2.1　交聯(lián)

交聯(lián)是為了改善形態(tài)穩(wěn)定性、耐蠕變性及環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性。通過(guò)交聯(lián)，uhmwpe的結(jié)晶度下降，被掩蓋的韌性復(fù)又表現(xiàn)出來(lái)。交聯(lián)可分為化學(xué)交聯(lián)和輻射交聯(lián)。化學(xué)交聯(lián)是在uhmwpe中加入適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑后，在熔融過(guò)程中發(fā)生交聯(lián)。輻射交聯(lián)是采用電子射線(xiàn)或γ射線(xiàn)直接對(duì)uhmwpe制品進(jìn)行照射使分子發(fā)生交聯(lián)。uhmwpe的化學(xué)交聯(lián)又分為過(guò)氧化物交聯(lián)和偶聯(lián)劑交聯(lián)。

(1)過(guò)氧化物交聯(lián)

過(guò)氧化物交聯(lián)工藝分為混煉、成型和交聯(lián)三步。混煉時(shí)將uhmwpe與過(guò)氧化物熔融共混，uhmwpe在過(guò)氧化物作用下產(chǎn)生自由基，自由基偶合而產(chǎn)生交聯(lián)。這一步要保障溫度不要太高，以免樹(shù)脂交聯(lián)。經(jīng)過(guò)混煉后得到交聯(lián)度很低的可繼續(xù)交聯(lián)型uhmwpe，在比混煉更高的溫度下成型為制件，再進(jìn)行交聯(lián)處理。

uhmwpe經(jīng)過(guò)氧化物交聯(lián)后在結(jié)構(gòu)上與熱塑性塑料、熱固性塑料和硫化橡膠都不同，它有體型結(jié)構(gòu)卻不是交聯(lián)，因此在性能上兼有三者的特點(diǎn)，即同時(shí)具有熱可塑性和優(yōu)良的硬度、韌性以及耐應(yīng)力開(kāi)裂等性能。

國(guó)外曾報(bào)道用2，5-二甲基-2，5雙過(guò)氧化叔丁基己炔-3作交聯(lián)劑〔11〕，但國(guó)內(nèi)很難找到。清華大學(xué)用廉價(jià)易得的過(guò)氧化二異丙苯(dcp)作為交聯(lián)劑進(jìn)行了研究〔12〕，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：dcp用量小于1%時(shí)，可使沖擊強(qiáng)度比

純uhmwpe提高15%～20%，特別是dcp用量為0.25%時(shí)，沖擊強(qiáng)度可提高48%。隨dcp用量的增加，熱變形溫度提高，可用于水暖系統(tǒng)的耐熱管道。

(2)偶聯(lián)劑交聯(lián)

uhmwpe主要使用兩種硅烷偶聯(lián)劑：乙烯基硅氧烷和烯丙基硅氧烷，常用的有乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷。偶聯(lián)劑一般要靠過(guò)氧化物引發(fā)，常用的是dcp，催化劑一般采用有機(jī)錫衍生物。

硅烷交聯(lián)uhmwpe的成型過(guò)程首先是使過(guò)氧化物受熱分解為化學(xué)活性很高的游離基，這些游離基奪取聚合物分子中的氫原子使聚合物主鏈變?yōu)榛钚杂坞x基，然后與硅烷產(chǎn)生接枝反應(yīng)，接枝后的uhmwpe在水及硅醇縮合催化劑的作用下發(fā)生水解縮合，形成交聯(lián)鍵即得硅烷交聯(lián)uhmwpe。

(3)輻射交聯(lián)

在一定劑量電子射線(xiàn)或γ射線(xiàn)作用下，uhmwpe分子結(jié)構(gòu)中的一部分主鏈或側(cè)鏈可能被射線(xiàn)切斷，產(chǎn)生一定數(shù)量的游離基，這些游離基彼此結(jié)合形成交聯(lián)鏈，使uhmwpe的線(xiàn)型分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)。經(jīng)一定劑量輻照后，uhmwpe的蠕變性、浸油性和硬度等物理性能得到一定程度的改善。

用γ射線(xiàn)對(duì)人造uhmwpe關(guān)節(jié)進(jìn)行輻射，在消毒的同時(shí)使其發(fā)生交聯(lián)，可增強(qiáng)人造關(guān)節(jié)的硬度和親水性，并且使耐蠕變性得以提高〔13〕，從而延長(zhǎng)其使用壽命。

有研究〔14〕表明，將輻照與ptfe接枝相結(jié)合，也可改善uhmwpe的磨損和蠕變行為。這種材料具有組織容忍性，適于體內(nèi)移植。

3.2　加工性能的改進(jìn)

uhmwpe樹(shù)脂的分子鏈較長(zhǎng)，易受剪切力作用發(fā)生斷裂，或受熱發(fā)生降解。因此，較低的加工溫度，較短的加工時(shí)間和降低對(duì)它的剪切是非常必要的。

為了解決uhmwpe的加工問(wèn)題，除對(duì)普通成型機(jī)械進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)外，還可對(duì)樹(shù)脂配方進(jìn)行改進(jìn)：與其它樹(shù)脂共混或加入流動(dòng)改性劑，使之能在普通擠出機(jī)和注塑機(jī)上成型加工，這就是2.2.2中介紹的潤(rùn)滑擠出(注射)。

3.2.1　共混改性

共混法改善uhmwpe的熔體流動(dòng)性是最有效、最簡(jiǎn)便和最實(shí)用的途徑。目前，這方面的技術(shù)多見(jiàn)于專(zhuān)利文獻(xiàn)。共混所用的第二組份主要是指低熔點(diǎn)、低粘度樹(shù)脂，有l(wèi)dpe、hdpe、pp、聚酯等，其中使用較多的是中分子量pe(分子量40萬(wàn)～60萬(wàn))和低分子量pe(分子量＜40萬(wàn))。當(dāng)共混體系被加熱到熔點(diǎn)以上時(shí)，uhmwpe樹(shù)脂就會(huì)懸浮在第二組份樹(shù)脂的液相中，形成可擠出、可注射的懸浮體物料。

(1)與低、中分子量pe共混

uhmwpe與分子量低的ldpe(分子量1，000～20，000，以5，000～12，000為)共混可使其成型加工性獲得顯著改善，但同時(shí)會(huì)使拉伸強(qiáng)度、撓曲彈性等力學(xué)性能有所下降。hdpe也能顯著改善uhmwpe的加工流動(dòng)性，但也會(huì)引起沖擊強(qiáng)度、耐摩擦等性能的下降。為使uhmwpe共混體系的力學(xué)性能維持在一較高水平，一個(gè)有效的補(bǔ)償辦法是加入pe成核劑，如苯甲酸、苯甲酸鹽、硬脂酸鹽、己二酸鹽等，可以借pe結(jié)晶度的提高，球晶尺寸的微細(xì)均化而起到強(qiáng)化作用，從而有效阻止機(jī)械性能的下降。有專(zhuān)利〔15〕指出，在uhmwpe/hdpe共混體系中加入很少量的細(xì)小的成核劑硅灰石(其粒徑尺寸范圍5nm～50nm，表面積100m2/g～400m2/g)，可很好地補(bǔ)償機(jī)械性能的降低。

(2)共混形態(tài)

uhmwpe的化學(xué)結(jié)構(gòu)雖然與其它品種的pe相近，但在一般的熔混設(shè)備和條件下，它們的共混物都難以形成均勻的形態(tài)，這可能與組份之間粘度相差懸殊有關(guān)。采用普通單螺桿混煉得到的uhmwpe/ldpe共混物，兩組份各自結(jié)晶，不能形成共晶，uhmwpe基本上以填料形式分散于ldpe基體中。熔體長(zhǎng)時(shí)間處理和使用雙輥煉塑機(jī)混煉，兩組份之間作用有所加強(qiáng)，性能亦有進(jìn)一步的改善，不過(guò)仍不能形成共晶的形態(tài)。

vadhar發(fā)現(xiàn)〔16〕，當(dāng)采用兩步共混法，即先在高溫下將uhmwpe熔融，再降到較低溫度下加入lldpe進(jìn)行共混，可獲得形成共晶的共混物。vadher用溶液共混法也得到了能形成共晶的uhmwpe/lldpe共混物。

(3)共混物的力學(xué)強(qiáng)度

對(duì)于未加成核劑的uhmwpe/pe體系，其在冷卻過(guò)程中會(huì)形成較大的球晶，球晶之間存在著明顯的界面，而在這些界面上存在著由分子鏈排布不同引起的內(nèi)應(yīng)力，由此會(huì)導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，所以與基體聚合物相比，共混物的拉伸強(qiáng)度常常有所下降。當(dāng)受到外力沖擊時(shí)裂紋會(huì)很快地沿球晶界面發(fā)展而導(dǎo)致的破碎，因此又引起沖擊強(qiáng)度的下降。

3.2.2　流動(dòng)改進(jìn)劑改性

流動(dòng)改進(jìn)劑促進(jìn)了長(zhǎng)鏈分子的解纏，并在大分子之間起潤(rùn)滑作用，改變了大分子鏈間的能量傳遞，從而使得鏈段位移變得容易，改善了聚合物的流動(dòng)性。

用于uhmwpe的流動(dòng)改進(jìn)劑主要是指脂肪族碳?xì)浠衔锛捌溲苌铩Ｆ渲兄咀逄細(xì)浠衔镉校禾荚訑?shù)在22以上的n-鏈烷烴及以其作主成分的低級(jí)烷烴混合物；石油分裂精制得到的石蠟等。其衍生物是指末端含有脂肪族烴基、內(nèi)部含有1個(gè)或1個(gè)以上(好為1個(gè)或2個(gè))羧基、羥基、酯基、羰基、氮基甲酰基、巰基等官能團(tuán)；碳原子數(shù)大于8(好為12～50)并且分子量為130～2000(以200～800為)的脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、脂肪醛、脂肪酮、脂肪族酰胺、脂肪硫醇等。舉例來(lái)說(shuō)，脂肪酸有：癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬酯酸、油酸等。

北京化工大學(xué)制備了一

種有效的流動(dòng)劑(ms2)〔17〕，添加少量(0.6%～0.8%)就能顯著改善uhmwpe的流動(dòng)性，使其熔點(diǎn)下降達(dá)10℃之多，能在普通注塑機(jī)上注塑成型，而且拉伸強(qiáng)度僅有少許降低。

另外，用苯乙烯及其衍生物改性u(píng)hmwpe，除可改善加工性能使制品易于擠出外，還可保持uhmwpe優(yōu)良的耐摩擦性和耐化學(xué)腐蝕性〔18〕；1，1-二苯基乙炔〔19〕、苯乙烯衍生物〔20〕、四氫化萘〔21〕皆可使uhmwpe獲得優(yōu)良的加工性能，同時(shí)使材料具有較高的沖擊強(qiáng)度和耐磨損性。

3.2.3　液晶高分子原位復(fù)合材料

液晶高分子原位復(fù)合材料是指熱致液晶高分子(tlcp)與熱塑性樹(shù)脂的共混物，這種共混物在熔融加工過(guò)程中，由于tlcp分子結(jié)構(gòu)的剛直性，在力場(chǎng)作用下可自發(fā)地沿流動(dòng)方向取向，產(chǎn)生明顯的剪切變稀行為，并在基體樹(shù)脂中原位就地形成具有取向結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)相，即就地成纖，從而起到增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂和改善加工流動(dòng)性的作用。清華大學(xué)趙安赤等采用原位復(fù)合技術(shù)，對(duì)uhmwpe加工性能的改進(jìn)取得了明顯的效果〔22〕。

用tlcp對(duì)uhmwpe進(jìn)行改性，不僅提高了加工時(shí)的流動(dòng)性，采用通常的熱塑加工工藝及通用設(shè)備就能方便地進(jìn)行加工，而且可保持較高的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，耐磨性也有較大提高。

3.3　聚合填充型復(fù)合材料

高分子合成中的聚合填充工藝是一種新型的聚合方法，它是把填料進(jìn)行處理，使其粒子表面形成活性中心，在聚合過(guò)程中讓乙烯、丙烯等烯烴類(lèi)單體在填料粒子表面聚合，形成緊密包裹粒子的樹(shù)脂，得到具有獨(dú)特性能的復(fù)合材料。它除具有摻混型復(fù)合材料性能外，還有自己本身的特性：首先是不必熔融聚乙烯樹(shù)脂，可保持填料的形狀，制備粉狀或纖維狀的復(fù)合材料；其次，該復(fù)合材料不受填料/樹(shù)脂組成比的限制，一般可任意設(shè)定填料的含量；另外，所得復(fù)合材料是均勻的組合物，不受填料比重、形狀的限制。

與熱熔融共混材料相比，由聚合填充工藝制備的uhmwpe復(fù)合材料中，填料粒子分散良好，且粒子與聚合物基體的界面結(jié)合也較好。這就使得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度與uhmwpe相差不大，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于共混型材料，尤其是在高填充情況下，對(duì)比更加明顯，復(fù)合材料的硬度、彎曲強(qiáng)度，尤其是彎曲模量比純uhmwpe提高許多，尤其適用作軸承、軸座等受力零部件。而且復(fù)合材料的熱力學(xué)性能也有較好的改善：維卡軟化點(diǎn)提高近30℃，熱變形溫度提高近20℃，線(xiàn)膨脹系數(shù)下降20%以上。因此，此材料可用于溫度較高的場(chǎng)合，并適于制造軸承、軸套、齒輪等精密度要求高的機(jī)械零件。

采用聚合填充技術(shù)還可通過(guò)向聚合體系中通入氫或其它鏈轉(zhuǎn)移劑，控制uhmwpe分子量大小，使得樹(shù)脂易加工〔23〕。

美國(guó)專(zhuān)利〔24〕用具有酸中性表面的填料：水化氧化鋁、二氧化硅、水不溶性硅酸鹽、碳酸鈣、堿式碳酸鋁鈉、羥基硅灰石和磷酸鈣制成了高模量的均相聚合填充uhmwpe復(fù)合材料。另有專(zhuān)利〔25〕指出，在60℃，1.3mpa且有催化劑存在的條件下，使uhmwpe在庚烷中干燥的 氧化鋁表面聚合，可得到高模量的均相復(fù)合材料。齊魯石化公司研究院分別用硅藻土、高嶺土作為填料合成了uhmwpe復(fù)合材料〔26〕。

3.4　uhmwpe的自增強(qiáng)〔27、28〕

在uhmwpe基體中加入uhmwpe纖維，由于基體和纖維具有相同的化學(xué)特征，因此化學(xué)相容性好，兩組份的界面結(jié)合力強(qiáng)，從而可獲得機(jī)械性能優(yōu)良的復(fù)合材料。uhmwpe纖維的加入可使uhmwpe的拉伸強(qiáng)度和模量、沖擊強(qiáng)度、耐蠕變性大大提高。與純 uhmwpe相比，在uhmwpe中加入體積含量為60%的uhmwpe纖維，可使較大應(yīng)力和模量分別提高160%和60%。這種自增強(qiáng)的uhmwpe材料尤其適用于生物醫(yī)學(xué)上承重的場(chǎng)合，而用于人造關(guān)節(jié)的整體替換是近年來(lái)才倍受關(guān)注的，uhmwpe自增強(qiáng)材料的低體積磨損率可提高人造關(guān)節(jié)的使用壽命。

4　uhmwpe的合金化

uhmwpe除可與塑料形成合金來(lái)改善其加工性能外(見(jiàn)3.2.1和3.2.3)，還可獲得其它性能。其中，以pp/uhmwpe合金最為突出。

通常聚合物的增韌是在樹(shù)脂中引入柔性鏈段形成復(fù)合物(如橡塑共混物)，其增韌機(jī)理為“多重銀紋化機(jī)理”。而在pp/uhmwpe體系，uhmwpe對(duì)pp有明顯的增韌作用，這是“多重裂紋”理論所無(wú)法解釋的。國(guó)內(nèi)最早于1993年報(bào)道采用uhmwpe增韌pp取得成功，當(dāng)uhmwpe的含量為15%時(shí)，共混物的缺口沖擊強(qiáng)度比純pp提高2倍以上〔29〕。最近又有報(bào)道，uhmwpe與含乙烯鏈段的共聚型pp共混，在uhmwpe的含量為25%時(shí)，其沖擊強(qiáng)度比pp提高一倍多〔30〕。以上現(xiàn)象的解釋是“網(wǎng)絡(luò)增韌機(jī)理”〔31〕。

pp/uhmwpe共混體系的亞微觀(guān)相態(tài)為雙連續(xù)相，uhmwpe分子與長(zhǎng)鏈的pp分子共同構(gòu)成一種共混網(wǎng)絡(luò)，其余pp構(gòu)成一個(gè)pp網(wǎng)絡(luò)，二者交織成為一種“線(xiàn)性互穿網(wǎng)絡(luò)”。其中共混網(wǎng)絡(luò)在材料中起到骨架作用，為材料提供機(jī)械強(qiáng)度，受到外力沖擊時(shí)，它會(huì)發(fā)生較大形變以吸收外界能量，起到增韌的作用；形成的網(wǎng)絡(luò)越完整，密度越大，則增韌效果越好。

為了保障“線(xiàn)性互穿網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)的形成，必須使uhmwpe以準(zhǔn)分子水平分散在pp基體中，這就對(duì)共混方式提出了較高的要求。北京化工大學(xué)有研究發(fā)現(xiàn)：四螺桿擠出機(jī)能將uh

mwpe均勻地分散在pp基體中，而雙螺桿擠出機(jī)的共混效果卻不佳。

epdm能對(duì)pp/uhmwpe合金起到增容的作用。由于epdm具備的兩種主要鏈節(jié)分別與pp和uhmwpe相同，因而與兩種材料都有比較好的親合力，共混時(shí)容易分散在兩相界面上。epdm對(duì)復(fù)合共晶起到插入、分割和細(xì)化的作用，這對(duì)提高材料的韌性是有益的，能大幅度地提高缺口沖擊強(qiáng)度。

另外，uhmwpe也可與橡膠形成合金，獲得比純橡膠優(yōu)良的機(jī)械性能，如耐摩擦性、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率等。其中，橡膠是在混合過(guò)程中于uhmwpe的軟化點(diǎn)以上進(jìn)行硫化的。

5　uhmwpe的復(fù)合化

uhmwpe可與各種橡膠(或橡塑合金)硫化復(fù)合制成改性pe片材，這些片材可進(jìn)一步與金屬板材制成復(fù)合材料。除此之外，uhmwpe還可復(fù)合在塑料表面以提高耐沖擊性能。

在uhmwpe軟化點(diǎn)以上的溫度條件下，將含有硫化劑的未硫化橡膠片材與uhmwpe片材壓制在一起，可制得剝離強(qiáng)度較高的層合制品，與不含硫化劑的情況相比，其剝離強(qiáng)度可提高數(shù)十倍。用這種方法同樣可使未硫化橡膠與塑料的合金(如epdm/pa6、epdm/pp、sbr/pe)和uhmwpe片材牢固地粘接在一起。

高分子論文:超高分子量聚乙烯的改性及摩擦磨損研究

1　前言

超高分子量聚乙烯(uhmwpe)是一種新型工程塑料，1958年由德國(guó) 科學(xué) 家發(fā)明了uhmwpe的合成 方法 ，到60年代末國(guó)外實(shí)現(xiàn)了 工業(yè) 化生產(chǎn)。我國(guó)正式投產(chǎn)是在70年代末80年代初開(kāi)始的，它具有耐磨損、耐腐蝕、耐沖擊、自潤(rùn)滑、摩擦因數(shù)小、耐低溫等優(yōu)良特性。

超高分子量聚乙烯雖然有許多優(yōu)良特性但也有許多不足：硬度低、強(qiáng)度低、耐熱性能差、有蠕變性等，為了彌補(bǔ)這些不足和進(jìn)一步提高其耐磨性可對(duì)其進(jìn)行填料(超細(xì)玻璃微珠、二硫化鉬、滑石粉、玻璃纖維、碳纖維、聚四氟乙烯)改性。此外，應(yīng)根據(jù)其 應(yīng)用 工礦條件和要求進(jìn)行不同的改性。作者用m-200型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了環(huán)(45#鋼)塊摩擦磨損試驗(yàn) 研究 ，并在腐蝕磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了超高分子量聚乙烯沙漿磨損試驗(yàn)。

2　實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及原料和添加劑

2.1　原料和添加劑

超高分子量聚乙烯：白色粉末，m-ⅱ型，北京助劑二廠(chǎng)生產(chǎn)；

抗氧劑：北京化工三廠(chǎng)生產(chǎn)；

偶聯(lián)劑：硅烷類(lèi)，南京曙光化工總廠(chǎng)生產(chǎn)；

超細(xì)玻璃微珠：450目，從發(fā)電廠(chǎng)粉煤灰篩選(圖1)；

圖1　超細(xì)玻璃微珠的形貌(圖略)

二硫化鉬：200目，市售；

碳纖維：遼寧錦州斌富隆塑料有限公司(圖2)；

圖2　碳纖維的形貌(圖略)

聚四氟乙烯：型號(hào)7a-j(約200目)，日本三井株式會(huì)社生產(chǎn)(圖3)；

圖3　聚四氟乙烯的形貌(圖略)

玻璃纖維：南京化工研究院生產(chǎn)(見(jiàn)圖4)；

圖4　玻璃纖維的形貌

滑石粉：200目，市售。

2.2　實(shí)驗(yàn)設(shè)備

m-200型磨損試驗(yàn)機(jī)，宣化材料試驗(yàn)廠(chǎng)生產(chǎn)。

msh型腐蝕磨損試驗(yàn)機(jī)，宣化材料試驗(yàn)機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)，轉(zhuǎn)速為低速中的高速(683r/min)。

2.3　測(cè)試儀器

稱(chēng)重儀器：湘儀-島津 電子 分析 天平ael-200， 中國(guó) 長(zhǎng)沙湘儀天平儀器廠(chǎng)。

2.4　試件制備

試件毛坯的制備采用燒結(jié)壓制法，具體工藝為：把配好的原料稱(chēng)重裝進(jìn)噴灑過(guò)脫模劑的模具中，然后放進(jìn)烤箱在195℃下烘80min后，取出模具放到壓力機(jī)上加壓，壓力大小按制品上下端面面積考慮為8mpa，模具在壓力機(jī)上加壓的同時(shí)進(jìn)行 自然 冷卻，冷卻10min～15min即可卸壓開(kāi)模取出制品，就完成了1個(gè)試件毛坯的加工過(guò)程。試件毛坯通過(guò)機(jī)加工，加工成試件。

3　實(shí)驗(yàn)

3.1　環(huán)塊試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)采用m-200型磨損試驗(yàn)機(jī)，為了加載更，把彈簧加載裝置改為杠桿加載，杠桿的力臂之比為3∶1，如圖5所示。實(shí)驗(yàn)分為油潤(rùn)滑和無(wú)油潤(rùn)滑兩種。無(wú)油潤(rùn)滑時(shí)測(cè)試摩擦因數(shù)和磨損量；油潤(rùn)滑(普通機(jī)油滴油潤(rùn)滑)時(shí)，由于磨損量太小因此只測(cè)試摩擦因數(shù)。

圖5　磨損試驗(yàn)機(jī)加載裝置原理圖(圖略)

1.塑料試件　2.鋼圓環(huán)　3.支撐座　4.銷(xiāo)軸

5.加載桿　6.彈簧　7.加載載荷

試件在試驗(yàn)、稱(chēng)重之前要先清洗，清洗劑用丙酮，清洗裝置為無(wú)錫超聲 電子 設(shè)備廠(chǎng)生產(chǎn)的h66005超聲清洗器。清洗時(shí)間一般由試件的大小和臟污程度而定。本實(shí)驗(yàn)清洗時(shí)間為15min。

磨損量的測(cè)試按gb 3960-88《塑料滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn) 方法 》進(jìn)行，為環(huán)塊試驗(yàn)，環(huán)為45#鋼，粗糙度0.8，塊為塑料，試件載荷為200n，環(huán)的轉(zhuǎn)速為200r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間10min(由于測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，塑料發(fā)熱出現(xiàn)表面熔化現(xiàn)象，所以運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間選為10min)。

3.2　沙漿磨損實(shí)驗(yàn)

沙漿磨損實(shí)驗(yàn)在宣化材料試驗(yàn)機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的msh型腐蝕磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。圖6是試驗(yàn)裝置的原理圖。速度為低速中的高速(683r/min)。石英沙40目～70目，北京市房山三八石英廠(chǎng)生產(chǎn)。沙、水的比例(體積比)為1∶4(水為自來(lái)水)。試件幾何尺寸和表面光潔度盡量一致，一次可測(cè)試4個(gè)試件。

圖6　沙漿磨損實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)裝置原理圖(圖略)

1.沙漿容器　2.試件　3.上工作臺(tái)

4.皮帶輪　5.皮帶　6.導(dǎo)向柱　7.皮帶輪　8.電動(dòng)機(jī)　9.底座

4　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與 分析

圖7是環(huán)塊磨損試驗(yàn)時(shí)添加劑比例與磨損量的關(guān)系，可以看出添加劑比例小時(shí)，隨著添加劑比例的增加磨損量明顯降低，當(dāng)添加劑比例大于20%時(shí)，磨損量降低緩慢，個(gè)別出現(xiàn)磨損量增大現(xiàn)象。

圖7　環(huán)塊磨損時(shí)添加劑比例與磨損量的關(guān)系(圖略)

玻璃微珠　■ 玻璃纖維　 碳纖維

× 聚四氟乙烯　*滑石粉

圖8是在腐蝕磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行的沙漿磨損時(shí)添加劑的比例與磨損量的關(guān)系曲線(xiàn)。相對(duì)磨損率是指磨損量與磨損前的質(zhì)量之比，可以看出：磨損量隨著添加劑比例的增加反而增大，出現(xiàn)了和環(huán)塊磨損時(shí)不同的現(xiàn)象。這說(shuō)明摩擦磨損是與工礦條件密切相關(guān)的，受工礦條件的 影響 極大，同一種材料在不同條件下磨損情況不同，也說(shuō)明摩擦磨損是很復(fù)雜和難以確定的。

圖8　沙漿磨損時(shí)添加劑比例與磨損量的關(guān)系(圖略)

玻璃微珠　■ 玻璃纖維　 碳纖維

× 聚四氟乙烯　*滑石粉

圖9是環(huán)塊試驗(yàn)時(shí)不同添加劑和不同比例與摩擦因數(shù)之間的關(guān)系曲線(xiàn)。可以看出：添加玻璃纖維和滑石粉對(duì)摩擦因數(shù)影響較大，使摩擦因數(shù)增大；添加玻璃微珠和碳纖維對(duì)摩擦因數(shù)幾乎沒(méi)有影響，添加聚四氟乙烯可降低摩擦因數(shù)。

圖9　環(huán)塊試驗(yàn)時(shí)添加劑比例與摩擦因數(shù)之間的關(guān)系(圖略)

玻璃微珠　■ 玻璃纖維　 碳纖維

× 聚四氟乙烯　*滑石粉

5　結(jié)論

(1)環(huán)塊磨損時(shí)隨著添加劑比例增加磨損量減小；

(2)沙漿磨損時(shí)隨著添加劑比例增加磨損量增加；

(3)添加玻璃纖維和滑石粉使摩擦因數(shù)增大；

(4)添加碳纖維和玻璃微珠對(duì)摩擦因數(shù)幾乎無(wú)影響；

(5)添加聚四氟乙烯可使摩擦因數(shù)減小；

(6)從綜合性能和價(jià)格考慮添加玻璃微珠最理想。

高分子論文:論高分子材料抗靜電技術(shù)的研究與應(yīng)用

摘要：目前，靜電在生物工程中有著重要的應(yīng)用。介紹高分子抗靜電的方法，闡明高分子材料抗靜電技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展和策略。

關(guān)鍵詞:高分子材料 抗靜電 研究

靜電廣泛地存在于自然界和日常生活之中，如人們每時(shí)每刻呼吸的空氣每厘米就含有100500個(gè)帶電粒子；自然界的雷電；干燥季節(jié)里人身上化纖衣物由于摩擦起電而粘附在身體上，這一切都是比較常見(jiàn)的靜電現(xiàn)象。實(shí)際上，靜電在生物工程中有著重要的應(yīng)用。

一、高分子抗靜電的方法概述

高聚物表面聚集的電荷量取決于高聚物本身對(duì)電荷泄放的性質(zhì)，其主要泄放方式為表面?zhèn)鲗?dǎo)、本體傳導(dǎo)以及向周?chē)目諝庵休椛洌咧幸员砻鎮(zhèn)鲗?dǎo)為主要途徑。因?yàn)楸砻骐妼?dǎo)率一般大于體積電導(dǎo)率，所以高聚物表面的靜電主要受組成它的高聚物表面電導(dǎo)所支配。因此，通過(guò)提高高聚物表面電導(dǎo)率或體積電導(dǎo)率使高聚物材料迅速放電可防止靜電的積聚。抗靜電劑是一類(lèi)添加在樹(shù)脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除靜電產(chǎn)生的化學(xué)添加劑，添加抗靜電劑是提高高分子材料表面電導(dǎo)率的有效方法，而提高高聚物體積電導(dǎo)率可采用添加導(dǎo)電填料、添加抗靜電劑或與其它導(dǎo)電分子共混技術(shù)等。

（一）添加導(dǎo)電填料

這類(lèi)方法通常是將各種無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料摻入高分子材料基體中，目前此方法中所使用的無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料主要是碳系填料、金屬類(lèi)填料等。

（二）與結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料共混

導(dǎo)電高分子材料中的高分子（或聚合物）是由許多小的重復(fù)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元組成，當(dāng)在材料兩端加上一定的電壓，材料中就有電流通過(guò)，即具有導(dǎo)體的性質(zhì)，凡同時(shí)具備上述兩項(xiàng)性質(zhì)的材料稱(chēng)為導(dǎo)電高分子材料。與金屬導(dǎo)體不同，它屬于分子導(dǎo)電物質(zhì)。根本上講，此類(lèi)導(dǎo)電高分子材料本身就可以作為抗靜電材料，但由于這類(lèi)高分子一般分子剛性大、不溶不熔、成型困難、易氧化和穩(wěn)定性差，無(wú)法直接單獨(dú)應(yīng)用，一般作導(dǎo)電填料與其它高分子基體進(jìn)行共混，制成抗靜電復(fù)合型材料，這類(lèi)抗靜電高分子復(fù)合材料具有較好的相容性，效果更好更持久。

（三）添加抗靜電劑法

1.有機(jī)小分子抗靜電劑。有機(jī)小分子抗靜電劑是一類(lèi)具有表面活性劑特征結(jié)構(gòu)的有機(jī)物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)通式為ryx，其中r為親油基團(tuán)，x為親水基團(tuán)，y為連接基。分子中非極性部分的親油基和極性部分的親水基之間應(yīng)具有適當(dāng)?shù)钠胶馀c高分子材料要有一定的相容性，c12以上的烷基是典型的親油基團(tuán)，羥基、羧基、磺酸基和醚鍵是典型的親水基團(tuán)，此類(lèi)有機(jī)小分子抗靜電劑可分為陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型和兩性離子型4大類(lèi)：陽(yáng)離子型抗靜電劑；陰離子型抗靜電劑；非離子型抗靜電劑；兩性型抗靜電劑。

導(dǎo)電機(jī)理無(wú)論是外涂型還是內(nèi)加型，高分子材料用抗靜電劑的作用機(jī)理主要有以下4種：（1）抗靜電劑的親水基增加制品表面的吸濕性，吸收空氣中的水分子，形成“海一島”型水性的導(dǎo)電膜。（2）離子型抗靜電劑增加制品表面的離子濃度，從而增加導(dǎo)電性。（3）介電常數(shù)大的抗靜電劑可增加摩擦體間隙的介電性。（4）增加制品的表面平滑性，降低其表面的摩擦系數(shù)。概括起來(lái)一是降低制品的表面電阻，增加導(dǎo)電性和加快靜電電荷的漏泄；二是減少摩擦電荷的產(chǎn)生。

2.長(zhǎng)期性抗靜電劑。長(zhǎng)期性抗靜電劑是一類(lèi)相對(duì)分子質(zhì)量大的親水性高聚物，它們與基體樹(shù)脂有較好的相容性，因而效果穩(wěn)定、持久、性能較好。它們?cè)诨w高分子中的分散程度和分散狀態(tài)對(duì)基體樹(shù)脂抗靜電性能有顯著影響。親水性聚合物在特殊相溶劑存在下，經(jīng)較低的剪切力拉伸作用后，在基體高分子表面呈微細(xì)的筋狀，即層狀分散結(jié)構(gòu)，而中心部分呈球狀分布，這種“蕊殼”結(jié)構(gòu)中的親水性聚合物的層狀分散狀態(tài)能有效地降低共混物表面電阻，并且具有長(zhǎng)期性抗靜電性能。

二、我國(guó)高分子材料抗靜電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

我國(guó)許多科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)已陸續(xù)開(kāi)發(fā)出一些品種，以非離子表面活性劑為主，目前常用的品種有，大連輕工研究院開(kāi)發(fā)的硬化棉籽單甘醇、abps（烷基苯氧基丙烷磺酸鈉）、dpe（烷基二苯醚磺酸鉀）；上海助劑廠(chǎng)開(kāi)發(fā)目前多家企業(yè)生產(chǎn)的抗靜電劑sn（十八烷基羥乙基二甲胺硝酸鹽），另外該廠(chǎng)生產(chǎn)的抗靜電劑pm（硫酸二甲酯與乙醇胺的絡(luò)合物）、抗靜電劑p（磷酸酯與乙醇胺的縮合物）；北京化工研究院開(kāi)發(fā)的asa一10（三組份或二組份硬脂酸單甘酯復(fù)合物）、asa一150（陽(yáng)離子與非離子表面活性劑復(fù)合物），近年來(lái)又開(kāi)發(fā)出ash系列、asp系列和ab系列產(chǎn)品，其中asa系列抗靜電劑由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非離子表面活性劑；asb系列產(chǎn)品則為有機(jī)硼表面活性劑（主要是硼酸雙多元醇脂與環(huán)氧乙烷加成物的脂肪酸酯）與其他非離子表面活性劑復(fù)合而成；ash和asp系列主要是陽(yáng)離子與非離子表面活性復(fù)合而成，杭州化工研究所開(kāi)發(fā)的hz一1（羥乙基脂肪胺與一些配合劑復(fù)合物）、ch（烷基醇酰胺）；天津合成材料工業(yè)研究所開(kāi)發(fā)的ic一消靜電劑（咪唑一氯化鈣絡(luò)合物）；上海合成洗滌劑三廠(chǎng)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的sh系列塑料抗靜電劑，已經(jīng)形成系列產(chǎn)品，在使用效果和性能上處于國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)豐富地位，部分品種可以替代進(jìn)口，如sh一102（季銨鹽型兩性表面活性劑）、sh一103、104、105等（均為季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑），sh抗靜電劑屬于結(jié)構(gòu)較新的帶多羥基陽(yáng)離子表面活性劑；濟(jì)南化工研究所jh一非離子型抗靜電劑。（聚氧乙烯烷基胺復(fù)合物）等；

河南大學(xué)開(kāi)發(fā)的kf系列等，如kf一100（非離子多羥基長(zhǎng)碳鏈型抗靜電劑）、kf-101（醚結(jié)構(gòu)、多羥基陽(yáng)離子長(zhǎng)期型抗靜電劑），另外還有聚氧乙烯醚類(lèi)抗靜電劑，聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯專(zhuān)用抗靜電劑202、203、204等；抗靜電劑tm系列產(chǎn)品也是目前國(guó)內(nèi)常用的，主要用于合成纖維領(lǐng)域。

從抗靜電劑發(fā)展來(lái)看，高分子型的長(zhǎng)期抗靜電劑是最為看好的產(chǎn)品，尤其是在精密的電子電氣領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)多家科研機(jī)構(gòu)利用聚合物合金化技術(shù)開(kāi)發(fā)出高分子量長(zhǎng)期型抗靜電劑方面已取得明顯進(jìn)展。

三、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)合成材料抗靜電劑行業(yè)發(fā)展前景較好，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)研究、生產(chǎn)、應(yīng)用與需求現(xiàn)狀，對(duì)我國(guó)合成材料抗靜電劑工業(yè)發(fā)展提出以下建議。

（一）加大新品種開(kāi)發(fā)力度

近年來(lái)國(guó)外開(kāi)發(fā)的高性能伯醇多聚氧化乙醚類(lèi)非離子型表面活性劑；用于聚碳酸酯的脂肪酸單縮水甘油酯；用于磁帶工業(yè)的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物；適應(yīng)于聚烯烴、聚氯乙烯、聚氨酯等多種合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等，總之國(guó)內(nèi)科研院所應(yīng)根據(jù)我國(guó)合成材料制品要求，開(kāi)發(fā)出多種高性能、環(huán)保無(wú)毒的抗靜電品種，并不斷強(qiáng)化應(yīng)用技術(shù)研究，以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需求。

（二）加快復(fù)

合抗靜電劑和母粒的研究與生產(chǎn)

今后要加快多種結(jié)構(gòu)抗靜電劑及其他塑料助劑的復(fù)配，向適應(yīng)范圍廣、效率高、系列化、多功能、復(fù)合型等方向發(fā)展。另外合成材料多功能母粒作為助劑已經(jīng)成為今后合成樹(shù)脂加工改性的重要原材料，如著色、阻燃、抗菌、成核等母粒在國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)方興未艾，國(guó)內(nèi)要加快抗靜電母粒的開(kāi)發(fā)與研究，促進(jìn)我國(guó)抗靜電劑工業(yè)發(fā)展。

高分子論文:淺談生物可降解高分子材料的開(kāi)發(fā)利用

［摘要］我國(guó)目前的高分子材料生產(chǎn)和使用已躍居世界前列，每年產(chǎn)生幾百萬(wàn)噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進(jìn)行生物可降解，以盡量減少對(duì)人類(lèi)及環(huán)境的污染。本文探討了生物可降解高分子材料現(xiàn)階段的開(kāi)發(fā)應(yīng)用情況。

［關(guān)鍵詞］高分子材料 可降解 生物

我國(guó)目前的高分子材料生產(chǎn)和使用已躍居世界前列，每年產(chǎn)生幾百萬(wàn)噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進(jìn)行生物可降解，以盡量減少對(duì)人類(lèi)及環(huán)境的污染。生物可降解材料，是指在 自然 界微生物，如細(xì)菌、霉菌及藻類(lèi)作用下，可降解為低分子的材料。這類(lèi)材料儲(chǔ)存方便，只要保持干燥，不需避光，應(yīng)用范圍廣，可用于地膜、包裝袋、醫(yī)藥等領(lǐng)域。生物可降解的機(jī)理大致有以下3 種方式： 生物的細(xì)胞增長(zhǎng)使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞； 微生物對(duì)聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì)；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。按照上述機(jī)理，現(xiàn)將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。

1、生物可降解高分子材料概念及降解機(jī)理

生物可降解高分子材料是指在一定的時(shí)間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。

生物可降解的機(jī)理大致有以下3種方式：生物的細(xì)胞增長(zhǎng)使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞；微生物對(duì)聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì)；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。一般認(rèn)為，高分子材料的生物可降解是經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結(jié)合，通過(guò)水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內(nèi)，經(jīng)過(guò)種種的代謝路線(xiàn)，合成為微生物體物或轉(zhuǎn)化為微生物活動(dòng)的能量，最終都轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非單一機(jī)理，而是一個(gè)復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)協(xié)同作用，相互促進(jìn)的物理化學(xué)過(guò)程。到目前為止，有關(guān)生物可降解的機(jī)理尚未闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機(jī)體內(nèi)的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關(guān)外，還與材料溫度、酶、ph值、微生物等外部環(huán)境有關(guān)。

2、生物可降解高分子材料的類(lèi)型

按來(lái)源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類(lèi)。按用途分類(lèi)，有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類(lèi)。按合成方法可分為如下幾種類(lèi)型。

2.1微生物生產(chǎn)型

通過(guò)微生物合成的高分子物質(zhì)。這類(lèi)高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。如英國(guó)ici 公司生產(chǎn)的“biopol”產(chǎn)品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點(diǎn)低，強(qiáng)度及耐熱性差，無(wú)法應(yīng)用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔點(diǎn)較高，強(qiáng)度好，是應(yīng)用價(jià)值很高的工程塑料，但沒(méi)有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定結(jié)構(gòu)的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3天然高分子型

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質(zhì)素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨(dú)制成的薄膜的耐水性、強(qiáng)度均達(dá)不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質(zhì)制得的脫乙酰基多糖等共混制得。

2.4摻合型

在沒(méi)有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產(chǎn)品具有相當(dāng)程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能生物可降解。

3、生物可降解高分子材料的開(kāi)發(fā)

3.1生物可降解高分子材料開(kāi)發(fā)的傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通過(guò)化學(xué)修飾和共混等方法，對(duì) 自然 界中存在大量的多糖類(lèi)高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進(jìn)行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產(chǎn)量小，限制了它們的應(yīng)用。

3.1.2化學(xué)合成法

模擬天然高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從簡(jiǎn)單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結(jié)構(gòu)單元中含有易被生物可降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學(xué)合成法反應(yīng)條件苛刻，副產(chǎn)品多，工藝復(fù)雜，成本較高。

3.1.3微生物發(fā)酵法

許多生物能以某些有機(jī)物為碳源，通過(guò)代謝分泌出聚酯或聚糖類(lèi)高分子。但利用微生物發(fā)酵法合成產(chǎn)物的分離有一定困難，且仍有一些副產(chǎn)品。

3.2生物可降解高分子材料開(kāi)發(fā)的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學(xué)的 發(fā)展 ，酶在有機(jī)介質(zhì)中表現(xiàn)出了與其在水溶液中不同的性質(zhì)，并擁有了催化一些特殊反應(yīng)的能力，從而顯示出了許多水相中所沒(méi)有的特點(diǎn)。

3.3酶促合成法與化學(xué)合成法結(jié)合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學(xué)聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開(kāi)始用酶促法與化學(xué)法聯(lián)合使用來(lái)合成生物可降解高分子材料

4、生物可降解高分子材料的應(yīng)用

目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環(huán)境污染問(wèn)題，以保障人類(lèi)生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通常，對(duì)高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫(yī)用材料。目前，我國(guó)一年約生產(chǎn)3000 多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統(tǒng)的糖衣片，而國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國(guó)的片劑制造水平與國(guó)際先進(jìn)水平有很大的差距。國(guó)外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹(shù)脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。

高分子論文:導(dǎo)電高分子聚苯胺及其復(fù)合研究進(jìn)展

論文 關(guān)鍵詞：聚苯胺；化合物

論文摘要：導(dǎo)電聚合物的突出優(yōu)點(diǎn)是既具有金屬和無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的電學(xué)和光學(xué)特性，又具有有機(jī)聚合物柔韌的機(jī)械性能和可加工性，還具有電化學(xué)氧化還原活性。macdiamid，heeger和白川英樹(shù)因在導(dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)和 發(fā)展 中作出的突出貢獻(xiàn)共同獲得2000年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。聚苯胺因具有制備簡(jiǎn)單（可通過(guò)化學(xué)氧化聚合批量生產(chǎn)）、成本低廉、穩(wěn)定性好、可制備成導(dǎo)電聚苯胺溶液等突出優(yōu)點(diǎn)，成為最有應(yīng)用前景的導(dǎo)電聚合物之一。

1 聚苯胺衍生物

聚苯胺(pan) 具有優(yōu)良的電化學(xué)活性和環(huán)境穩(wěn)定性,但加工性能、溶解性能、物理力學(xué)能差等問(wèn)題極大的限制了pan的應(yīng)用與發(fā)展,對(duì)pan的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性和修飾可有效改善以上缺陷,因而成為當(dāng)前pan研究的主要方向。

在苯胺環(huán)鄰位上引入介晶基元是獲得液晶聚苯胺衍生物的一種重要方法。該類(lèi)液晶聚苯胺衍生物的制備是先合成帶有介晶基團(tuán)鄰位環(huán)取代苯胺單體,然后通過(guò)界面聚合得到液晶性的聚鄰位環(huán)取代苯胺。 將液晶化合物1-溴-10-（對(duì)-4-正戊基-環(huán)己基-苯酚基）-癸烷引入到苯胺環(huán)鄰位上,可使其與鄰羥基-n-乙酰基苯胺通過(guò)醚化反應(yīng),得到介晶基團(tuán)鄰位環(huán)取代苯胺。聚合反應(yīng)是在水和有機(jī)溶劑層的界面之間進(jìn)行的,水中含有過(guò)硫酸銨和高氯酸,有機(jī)溶劑為氯仿。典型的聚合反應(yīng)示例如下:0℃下,將鄰位環(huán)取代苯胺、高氯酸和氯仿等放在燒瓶中攪拌混勻,將過(guò)硫酸銨溶液逐滴加到該混合液中,反應(yīng)24h后即得氧化態(tài)聚苯胺衍生物。用氨水溶液還原后可獲得中性的聚苯胺衍生物，所得聚合物都具有很好的溶解性,能溶于氯仿、四氫呋喃、nmp等有機(jī)溶劑中。

如果在亞甲基橋上引入液晶基元,也將合成出液晶性的聚苯胺衍生物。其合成方法通常是基于rothemund 反應(yīng),將二苯胺和末端基為苯甲醛的液晶化合物在硫酸存在下進(jìn)行脫水縮聚反應(yīng)。

2 聚苯胺共聚物

應(yīng)用聚苯胺的優(yōu)良導(dǎo)電性能，通過(guò)多種方式與其他結(jié)構(gòu)，功能材料共聚，能夠的到多種多樣的新型高分子材料，并用于航空航天，汽車(chē)，微 電子 ，通信，紡織等諸多領(lǐng)域，逐漸成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。

2．1 煤基聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料

西安科技大學(xué)首先利用煤的特殊芳環(huán)結(jié)構(gòu)特征(電性質(zhì))、孔結(jié)構(gòu)特征(溶脹性)及酸性側(cè)基官能團(tuán)結(jié)構(gòu)特征，以煤為基體并作為一種大分子質(zhì)子酸摻雜劑，引發(fā)苯胺的原位聚合制得煤基聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。這種復(fù)合材料有望成為一種新型廉價(jià)的導(dǎo)電填料，用來(lái)填充各種聚合物制備導(dǎo)電復(fù)合材料，從而解決聚苯胺在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的加工性不好的問(wèn)題。

2.2 pan-peg6000-pan三嵌段共聚物

peg為柔性聚合物，其引入有利于聚苯胺摻雜。毛聯(lián)波等將三嵌段共聚物分別溶于n-甲基吡咯烷酮（nmp），n，n-二甲基酰胺（dmf）、chcl2（dcm）和乙醇中，配成濃度約1.5mg/ml的稀溶液，室溫下磁力攪拌4h，掃描電鏡下觀(guān)察了其自組裝行為，看出，在不同溶劑類(lèi)型中，三嵌段共聚物可以組裝成不同的形貌, 主要取決于溶劑與兩種鏈段的相容性差異。

2．3 碳納米管/聚苯胺復(fù)合材料

北京化工大學(xué)的曾憲偉等通過(guò)原位聚合方式制得了碳納米管/聚苯胺復(fù)合材料。將適量的碳納米管放人盛自去離子水的三口燒瓶中，高速攪拌一段時(shí)間。取適量苯胺溶解在50ml去離了水中。 用hcl調(diào)節(jié)ph為1～2，然后加入三口燒瓶中充分?jǐn)嚢杈鶆颉Ｈ∵m量(nh4)2s2o8,用去離了水配成5oml溶液，控制聚苯胺和(nh4)2s2o8的摩爾比約為l：l，在冰水浴條件下向苯胺和碳納米管的混合溶液中緩慢摘加(nh4)2s2o8的水溶液，使之在0o c條件下反應(yīng)30min反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物進(jìn)行過(guò)濾洗滌，在真空條件下干燥，制得碳納米管/聚苯胺復(fù)合材料。看出，在碳納米管/聚苯胺復(fù)合材料中，聚苯胺將碳納米管包住，在碳納水管表面形成一聚苯胺層。

2．4 pva/pani導(dǎo)電復(fù)合纖維

由導(dǎo)電纖維制成的導(dǎo)電織物，具有優(yōu)異的導(dǎo)電、電熱、屏蔽、吸收電磁波等功能，廣泛應(yīng)用于 電子 、電力行業(yè)的導(dǎo)電網(wǎng)、導(dǎo)電工作服；醫(yī)療行業(yè)的電熱服、電熱繃帶；亦廣泛用于航空、航天、精密電子行業(yè)的電磁波屏蔽罩等方面。

四川大學(xué)的李磊等將具有良好力學(xué)性能的聚乙烯醇(pva)纖維在溶脹狀態(tài)下浸漬苯胺(ani)，制取了pva/pani導(dǎo)電復(fù)合纖維。pva纖維試樣放入1 mol/l的ani單體的鹽酸(1mol/l)溶液中，浸泡3h后取出，迅速放入盛有過(guò)硫酸銨(1.0g)與1mol/l的鹽酸溶液中，在0-5oc下聚合反應(yīng)2h得到pva/pani導(dǎo)電復(fù)合纖維。

2．5 聚苯胺包覆短碳纖維

直接用聚合物包覆改性scf(pascf)表面松散，在機(jī)械作用下產(chǎn)生了剝離，氧化處理后用聚苯胺包覆改性后的scf(paoscf)表面致密、呈現(xiàn)凹凸不平狀，表面的粗糙度明顯增大，從而增大scf表面與基料樹(shù)脂之問(wèn)的有效接觸面積，有利于樹(shù)脂的浸潤(rùn)，物理錨定作用顯著增強(qiáng)．這主要是由于硝酸氧化處理的scf表面增加－c00h，－0h等官能團(tuán)的含量，提高纖維表面的潤(rùn)濕性和極性，增加了化學(xué)鍵合點(diǎn)，從而提高了原位聚合過(guò)程中苯胺單體在纖維表面的潤(rùn)濕和化學(xué)鍵合作用，有效改善了聚苯胺在纖維表面的附著性，形成了比較致密的包覆層。

高分子論文:導(dǎo)電高分子聚苯胺合成和應(yīng)用研究

摘要：導(dǎo)電高分子是指經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)摻雜后可以由絕緣體向?qū)w或半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變的含π電子共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)高分子的統(tǒng)稱(chēng)。其是目前研究導(dǎo)電高分子材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，其中因聚苯胺具有原料易得、合成工藝簡(jiǎn)單、化學(xué)及環(huán)境穩(wěn)定性好等特點(diǎn)而得到了更加廣泛的研究和開(kāi)發(fā)，并在許多領(lǐng)域顯示出了廣闊的應(yīng)用前景，本文論述了導(dǎo)電高分子聚苯胺的合成方法及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)電高分子　聚苯胺　合成　應(yīng)用

一、聚苯胺的合成

聚苯胺在1862年就已經(jīng)被hlhetbey發(fā)現(xiàn)，其合成研究始于20世紀(jì)初期。人們?cè)捎酶鞣N氧化劑和反應(yīng)條件對(duì)苯胺進(jìn)行氧化，并得到了一系列不同氧化程度的聚苯胺產(chǎn)物。而聚苯胺被從新開(kāi)發(fā)出來(lái)是在1984年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的化學(xué)家macdiarmid等人。目前，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外的大量文獻(xiàn)報(bào)道，合成聚苯胺的方法主要是化學(xué)合成和電化學(xué)合成兩大類(lèi)，

(一)化學(xué)合成法。聚苯胺的化學(xué)合成是在酸性介質(zhì)中用氧化劑使苯胺單體氧化聚合。化學(xué)法能夠制備大批量的聚苯胺樣品，也是最常用的一種制備聚苯胺的方法。用hci作介質(zhì)，用(nh4)2s208作氧化劑，一次性可用22500g苯胺合成聚苯胺。化學(xué)法合成聚苯胺主要受反應(yīng)介質(zhì)酸的種類(lèi)、濃度。氧化劑的種類(lèi)及濃度，單體濃度和反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素的影響。

1　酸的種類(lèi)及其濃度對(duì)合成聚苯胺性能的影響。

苯胺在hci,hbr,h2so4,hcio4,hno3,ch3cooh,hbf4及對(duì)甲苯磺酸等介質(zhì)中聚合都能得到聚苯胺，而在h2so4,hci,hcio4體系中可得到高電導(dǎo)率的聚苯胺，在hno3,ch3cooh體系中所得到的聚苯胺為絕緣體。非揮發(fā)性的質(zhì)子酸h2so4,hcio4最終會(huì)殘留在聚苯胺的表面，影響產(chǎn)品質(zhì)量，最常用的介質(zhì)酸是hci。質(zhì)子酸在苯胺聚合過(guò)程中的主要作用是提供質(zhì)子，并保障聚合體系有足夠酸度的作用，使反應(yīng)按1，4-偶聯(lián)方式發(fā)生。只有在適當(dāng)?shù)乃岫葪l件下，苯胺的聚合才按1，4-偶聯(lián)方式發(fā)生。酸度過(guò)低，聚合按頭一尾和頭一頭兩種方式相連，得到大量偶氮副產(chǎn)物。當(dāng)酸度過(guò)高時(shí)，又會(huì)發(fā)生芳環(huán)上的取代反應(yīng)使電導(dǎo)率下降。當(dāng)單體濃度為0.5mol.l-1時(shí)，酸濃度范圍為1.0～2.0mpl.l-i。

2　氧化劑種類(lèi)及其濃度對(duì)合成聚苯胺性能的影響

苯胺聚合常用的氧化劑有：(nh4)2s2o8,k2cr2o7,kio3,h22,fecl3等。也有用(nh4)2s2o8和碳酸酯類(lèi)過(guò)氧化物組成復(fù)合氧化劑制備聚苯胺。以fe2+為催化劑和h2o2為氧化劑可合成高溶解性的聚苯胺。(nh4)2s2o8不含金屬離子，后處理簡(jiǎn)便，氧化能力強(qiáng)，是最常用的氧化劑。在一定范圍內(nèi)，隨著氧化劑用量的增加，聚合物的產(chǎn)率和電導(dǎo)率也增加。當(dāng)氧化劑用量過(guò)多時(shí)，體系活性中心相對(duì)較多，不利于生成高分子量的聚苯胺，且聚苯胺的過(guò)氧化程度增加，聚合物的電導(dǎo)率下降。當(dāng)用(nh4)2s2o8合成聚苯胺時(shí)，過(guò)硫酸銨與苯胺的摩爾比為1.0時(shí)，聚合物的電導(dǎo)率較高，過(guò)硫酸銨與苯胺的摩爾比為1.5時(shí)，產(chǎn)率較大。

3　反應(yīng)溫度及單體濃度對(duì)合成聚苯胺性能的影響

反應(yīng)溫度對(duì)聚苯胺的電導(dǎo)率影響不大，在低溫下(0℃左右)聚合有利于提高聚苯胺的分子量并獲得分子量分布較窄的聚合物。在過(guò)硫酸銨體系中，在一定溫度范圍內(nèi)。隨著反應(yīng)體系溫度升高，聚合物的產(chǎn)率增加，當(dāng)溫度為30℃時(shí)，產(chǎn)率較大。苯胺聚合是放熱反應(yīng)，且聚合過(guò)程有一個(gè)自加速過(guò)程。如果單體濃度過(guò)高會(huì)發(fā)生暴聚，一般單體濃度取0.25～0.5moll-l為宜。

(二)電化學(xué)聚合法

聚苯胺的電化學(xué)聚合法主要有：恒電位法、恒電流法、動(dòng)電位掃描法以及脈沖極化法。一般都是苯胺在酸性溶液中，在陽(yáng)極上進(jìn)行聚合。電極材料、電極電位、電解質(zhì)溶液的ph值及其種類(lèi)對(duì)苯胺的聚合都有一定的影響。操作過(guò)程如下：氨與氫氟酸反應(yīng)制得電解質(zhì)溶液，以鉑絲為對(duì)電極，鉑微盤(pán)電極為工作電極，cu／cuf，為參比電極，在含電解質(zhì)和苯胺的電解池中。以動(dòng)電位掃描法(e=0.6-2.0v)進(jìn)行電化學(xué)聚合，反應(yīng)一段時(shí)間后，聚苯胺便牢固地吸附在電極上，形成堅(jiān)硬的聚苯胺薄膜。

二、聚苯胺的應(yīng)用

(一)聚苯胺在金屬防腐領(lǐng)域的應(yīng)用

1985年，deberry發(fā)現(xiàn)，在酸性介質(zhì)中用電化學(xué)法合成的聚苯胺膜能使不銹鋼表面活性鈍化而防腐，這一特點(diǎn)引起了人們的關(guān)注，從此人們?cè)诟g防護(hù)領(lǐng)域開(kāi)始了導(dǎo)電高分子膜的應(yīng)用研究，蘇慈生教授已對(duì)聚苯胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)，防腐蝕機(jī)理及應(yīng)用前景作了很好的介紹。當(dāng)前最有效的金屬防腐蝕顏料仍然是六價(jià)鉻化物及含鉛的化合物，六價(jià)鉻化合物是致癌物質(zhì)，鉛也是嚴(yán)重污染環(huán)境的重金屬，聚苯胺涂料被看好是新一代環(huán)境可接受的高效防腐涂料。因?yàn)榫郾桨窡o(wú)毒，且在金屬的防護(hù)中不但具有機(jī)械隔離作用，而且具有一定的催化鈍化作用。當(dāng)金屬表面的聚苯胺有缺損時(shí)，它對(duì)該部位起一種催化鈍化作用，使缺損聚苯胺涂層的金屬裸露部分在酸性條件下，發(fā)生陽(yáng)極氧化反應(yīng)，快速恢復(fù)表面鈍化層。作為防腐涂料，無(wú)論從試驗(yàn)室結(jié)果還是實(shí)際檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，聚苯胺都是較為理想的，尤其是其特有的抗腐蝕、抗劃傷能力更是單純環(huán)氧涂層不可比擬的。其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：船舶、港口碼頭設(shè)備、遠(yuǎn)洋集裝箱、軍艦、兩棲裝甲、化工設(shè)備、高壓鐵塔、送變電設(shè)備、鐵路橋梁等耐久性防腐材料。

(二)聚苯胺在電磁屏蔽材料方面的應(yīng)用

隨著電器制品和電子器件的商業(yè)應(yīng)用、軍事應(yīng)用和科學(xué)應(yīng)用的迅速增長(zhǎng)，電磁干擾也稱(chēng)作電磁環(huán)境污染問(wèn)題日漸嚴(yán)重，電磁干擾屏蔽日益受到關(guān)注。導(dǎo)電聚苯胺具有重量輕、韌性好、易加工和電導(dǎo)率易于調(diào)節(jié)的優(yōu)勢(shì)，所以是一種優(yōu)良的電磁屏蔽材料。文獻(xiàn)報(bào)道，在頻率范圍10mhz～1ghz之間，用高導(dǎo)電率的聚苯胺作屏蔽材料，可得到20db以上的屏蔽效力。高導(dǎo)電聚苯胺薄膜的厚度超過(guò)20um時(shí)，其屏蔽效力大于40db，可以滿(mǎn)足民用標(biāo)準(zhǔn)。但用導(dǎo)電聚苯胺作電磁屏蔽材料時(shí)，目前存在的關(guān)鍵問(wèn)題是聚苯胺的電導(dǎo)率還不夠高。因此，提高聚苯胺的電導(dǎo)率是今后的主要研究目標(biāo)。

(三)聚苯胺在其它方面的應(yīng)用

在普通纖維中混用極少量的導(dǎo)電聚苯胺纖維，就能賦予纖維制品充分的抗靜電性能，而且抗靜電性能不會(huì)受到環(huán)境濕度的影響。聚苯胺的電致變色特性可作為很好的電致變色器，在軍事偽裝和智能窗等方面有著誘人的前景。麥科技大學(xué)用聚苯胺做人造肌肉，雖然目前的使用壽命僅為100次，但有望在將來(lái)用于機(jī)器人的人造肌肉。由于聚苯胺的光電特性，還可用作光學(xué)器件及非線(xiàn)性光學(xué)器件。聚苯胺可制作發(fā)光二極管，1992年，美國(guó)的unix公司報(bào)道了柔韌可彎曲的聚合物發(fā)光二極管。該二極管的及時(shí)層是聚對(duì)苯二甲酸乙酯，第二層為聚苯胺薄膜(正電極)，再上面的第三層為發(fā)光薄膜和鈣膜(負(fù)電極)。所制得的二極管在2-3v電壓下可發(fā)出桔黃色光，使用不同的發(fā)光層還可獲得不同顏色的光。

三、結(jié)語(yǔ)

聚苯胺的合成方法的多樣性，性能的優(yōu)異性多樣性。決定了應(yīng)用前景的廣闊性。在眾多研究者的不懈努力下對(duì)聚苯胺的結(jié)構(gòu)、特性、合成、摻雜、改性、用途等方面的研究已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。現(xiàn)在人們正加大對(duì)聚苯胺的研究力度，我們相信憑著聚苯胺的優(yōu)越性能一定能得到更廣闊的用途。

（四）結(jié)合實(shí)際進(jìn)行討論式教學(xué)

機(jī)械工程材料與熱加工部分和生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合很緊，因此，只有將它與生產(chǎn)實(shí)際有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，才能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到良好的教學(xué)效果。鋼的性能、牌號(hào)、用途及熱處理是金屬材料部分要求學(xué)生掌握的內(nèi)容。在講合金鋼時(shí)，學(xué)生已有了fe—fe3c相圖知識(shí)及熱處理知識(shí)，所以我不是按部就班地照書(shū)講解，而是通過(guò)討論來(lái)學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容。我注意了以下三個(gè)方面：

討論題的選定要求難易適中，能應(yīng)用已學(xué)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)踐。例如，講合金結(jié)構(gòu)鋼，首先給出一個(gè)問(wèn)題：一汽車(chē)變速齒輪，該零件的工作條件是工作時(shí)承受循環(huán)、沖擊載荷，受到強(qiáng)烈摩擦、震動(dòng)。試確定：（1）性能要求；（2）內(nèi)部組織；（3）化學(xué)成分（牌號(hào)）；（4）最終熱處理。要求學(xué)生帶著問(wèn)題事先預(yù)習(xí)。

討論中當(dāng)好“導(dǎo)演”教師在討論中扮演一個(gè)組織者和引導(dǎo)者，鼓勵(lì)學(xué)生充分發(fā)言并沿設(shè)計(jì)思路啟發(fā)學(xué)生尋找正確答案。由于學(xué)生事先預(yù)習(xí)了，發(fā)言踴躍，課堂氣氛十分活躍。

總結(jié)教師將學(xué)生的觀(guān)點(diǎn)歸納寫(xiě)在黑板上：（1）性能要求：表面硬度高，耐磨性好，心部有足夠的強(qiáng)度和韌性；（2）內(nèi)部組織：表層m回（高）+碳化物，心部m回（低）；（3）化學(xué)成分：牌號(hào)20cr；（4）最終熱處理：滲碳+淬火+低溫回火。得到一個(gè)零件選材的方法。

學(xué)生通過(guò)討論，加深了對(duì)金屬材料的成分、組織、性能三者之間的關(guān)系及熱處理的了解。

（五）分層要求，增強(qiáng)學(xué)生的自我效能感

自我效能感是指?jìng)€(gè)體相信自己有能力完成某種或某類(lèi)任務(wù)，是個(gè)體的能力、自信心在某些活動(dòng)中的具體體現(xiàn)。如果學(xué)生在學(xué)習(xí)中不斷地獲得成功的體驗(yàn)，其情緒必定是積極的、愉悅的，有滿(mǎn)足感，使之樂(lè)意在學(xué)習(xí)方面不斷去探索。由于學(xué)生在智力結(jié)構(gòu)和發(fā)展水平上有差異，他們?cè)趯W(xué)習(xí)上所能達(dá)到的程度也是不同的。所以備課時(shí)要結(jié)合班級(jí)中不同層次的學(xué)生制定基層目標(biāo)、中等目標(biāo)、高層目標(biāo)。比如講解“鑄造”一章時(shí)，基層目標(biāo)是讓學(xué)生掌握基本鑄造生產(chǎn)過(guò)程和簡(jiǎn)單的造型；中等目標(biāo)是在基層目標(biāo)的基礎(chǔ)上增加學(xué)生能對(duì)生產(chǎn)中出現(xiàn)的鑄造缺陷（縮孔、夾雜等）分析的要求；高層目標(biāo)是在前兩者的基礎(chǔ)上要求學(xué)生能合理確定鑄造工藝，采用什么措施來(lái)減少鑄造缺陷（如澆注溫度）。這樣，有利于給學(xué)生創(chuàng)造成功的機(jī)會(huì)。學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得成功體驗(yàn)，那么就會(huì)對(duì)自己的努力給予肯定的態(tài)度，自我效能感就會(huì)提高，在“目標(biāo)－成功－新目標(biāo)”的良性循環(huán)中不斷增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力。

（六）有效利用實(shí)驗(yàn)和參觀(guān)進(jìn)行教學(xué)

實(shí)驗(yàn)是本部分教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。搞好實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生掌握正確選擇和使用儀器設(shè)備的方法，掌握操作規(guī)程和操作技能，更重要的是使學(xué)生學(xué)會(huì)用自己的頭腦和雙手進(jìn)行驗(yàn)證、理解和探索理論知識(shí)，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。比如我校學(xué)生在上這門(mén)課之前都有鉗工實(shí)習(xí)和參觀(guān)實(shí)習(xí)。很多學(xué)生會(huì)問(wèn)：“這些零件都是用什么材料做的？”這樣，教師很自然引出材料牌號(hào)的知識(shí)，告訴學(xué)生每種零件所采用的材料都是不一樣的，看上去外觀(guān)相似的零件，其實(shí)材料的內(nèi)在有很大的區(qū)別，比如有碳鋼與合金鋼。鋼材也像人的名字一樣，每種鋼材都有自己的名字。這樣，很容易讓學(xué)生接受鋼材牌號(hào)的知識(shí)。

教師在課堂上講授鐵碳合金組織性能，對(duì)于學(xué)生來(lái)講這一內(nèi)容比較抽象，理解起來(lái)比較困難。通過(guò)做“鐵碳合金平衡組織分析”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生既掌握了更的知識(shí)，又鍛煉了自學(xué)與分析能力。我的做法是：實(shí)驗(yàn)課前每個(gè)學(xué)生必須認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提出問(wèn)題。課上在講實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，突出重點(diǎn)，講透難點(diǎn)，分析鐵碳合金室溫平衡組織隨組織成分（含碳量）變化的規(guī)律。此外，讓每一位學(xué)生都親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察金相組織。通過(guò)觀(guān)察組織，啟發(fā)學(xué)生自己總結(jié)材料機(jī)械性能，并畫(huà)出金相示意圖。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)章節(jié)打下了很好的理論基礎(chǔ)。

（七）采用“一頁(yè)開(kāi)卷”的考試方式

為了便于考核學(xué)生分析、歸納、綜合解決力學(xué)問(wèn)題的能力，同時(shí)也考查學(xué)生查閱、收集和利用有關(guān)資料的技能，我嘗試在單元測(cè)驗(yàn)時(shí)采用“一頁(yè)開(kāi)卷”的方式，考試前學(xué)生在一張紙上獨(dú)立總結(jié)出本單元他認(rèn)為的重點(diǎn)、難點(diǎn)，考試時(shí)允許他們帶上進(jìn)行參考。其實(shí)這一過(guò)程，就是對(duì)重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行歸納、提煉和總結(jié)的過(guò)程，等于把教材讀薄了，在教學(xué)中也是非常有效的方法之一。

作為一名教師，我們要時(shí)時(shí)處處從學(xué)生出發(fā)，抓住學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)，利用各種有效的教學(xué)手段，化繁為簡(jiǎn)，化難為易，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。

高分子論文:無(wú)機(jī)高分子混凝劑的發(fā)展

[摘要]隨著環(huán)境污染的日益加劇，水資源的再生利用對(duì)現(xiàn)實(shí)社會(huì)具有深遠(yuǎn)的意義。傳統(tǒng)的永處理工藝已跟不上實(shí)際要求，研制和開(kāi)發(fā)新型高效、經(jīng)濟(jì)的無(wú)機(jī)混凝劑，已成為一十重要與緊迫的研究課題。近十幾年來(lái)，無(wú)機(jī)高分子混凝劑(ipc)的研究、發(fā)展受到了國(guó)內(nèi)外水處理界的廣泛重視。本文概括了無(wú)機(jī)高分子混凝劑的研制和開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀；介紹了聚合鋁、聚合鐵、聚合硅酸和復(fù)合型四種無(wú)機(jī)高分子混凝劑的混凝作用機(jī)理和應(yīng)用；并對(duì)無(wú)機(jī)高分子混凝劑今后的研究發(fā)展方向作出展望。

[關(guān)鍵詞]無(wú)機(jī)高分子混凝劑　混凝　發(fā)展

隨著全球化進(jìn)程的加劇。人類(lèi)面臨著日益嚴(yán)重的全球性環(huán)境污染和資源枯竭的重大問(wèn)題。水處理劑在防止或消除污染，保護(hù)資源和環(huán)境方面正起著越來(lái)越重要的作用。混凝是常規(guī)水處理工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，混凝劑的優(yōu)劣直接髟響到混凝效果。無(wú)機(jī)高分子絮凝劑自60年代開(kāi)發(fā)以來(lái)，因其絮凝效果較好，價(jià)格相應(yīng)較低，而有逐步取代傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽等無(wú)機(jī)絮凝劑，成為主流水處理劑的趨勢(shì)。在我國(guó)絮凝劑市場(chǎng)上，傳統(tǒng)絮凝劑的用量?jī)H占20％，而無(wú)機(jī)高分子絮凝擲的用量則占80％以上。近年來(lái)，這類(lèi)絮凝劑的研制和應(yīng)用正成為熱點(diǎn)，專(zhuān)利產(chǎn)品也有逐年增加的趨勢(shì)。

一、傳統(tǒng)混凝劑與無(wú)機(jī)高分子混凝劑的混凝機(jī)理

傳統(tǒng)絮凝劑在投藥后主要經(jīng)過(guò)水解和吸附過(guò)程，在濃溶液中的化合態(tài)主要是單體初聚物a11-3投入水中后發(fā)生水解，向生成初聚體和低聚體816-8方向發(fā)展或直接生成al(oh)3,。這些低聚體以及沉淀物吸附在顆粒物的表面。發(fā)揮電中和及粘結(jié)架橋或卷掃作用。

而高質(zhì)量的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑與顆粒物的吸附實(shí)際是表面絡(luò)合配位作用，表面羥基將會(huì)適當(dāng)補(bǔ)充其未飽和位，吸附在表面后，仍會(huì)從溶液申吸取羥基。繼續(xù)其水解沉淀過(guò)程，直到飽和成為氫氧化物沉淀凝膠，與顆粒物一起生成絮團(tuán)。因此，無(wú)機(jī)高分子的凝聚——絮凝機(jī)理實(shí)際是表面絡(luò)合與表面沉淀過(guò)程。

傳統(tǒng)絮凝劑作用機(jī)理是絮凝劑投入水中后，經(jīng)水解而全部水解生成氫氧化鋁沉淀，實(shí)際是帶電荷的氫氧化鋁凝膠吸附在顆粒物表面發(fā)揮凝膠——絮凝作用。無(wú)機(jī)高分子的作用機(jī)理則與此不同。它們是投入水中后主要以al1-3直接吸附在顆粒物表面。在表面上繼續(xù)水解而轉(zhuǎn)化為沉淀，由此進(jìn)行電中和及牯結(jié)架橋的凝聚——絮凝作用，因此，無(wú)機(jī)高分子的絮凝計(jì)算模式應(yīng)是建立在表面絡(luò)合及表面沉淀的基礎(chǔ)上。

二、無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的研制和開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

無(wú)機(jī)高分子絮凝劑傳統(tǒng)上可分為聚合鋁、聚合鐵、聚合硅酸以及復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑四大類(lèi)，但按照水中膠粒所帶電荷種類(lèi)也可以將其分為陽(yáng)離子型、陰離子型和若干復(fù)合系列。

無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的研制與開(kāi)發(fā)大致經(jīng)歷了以下4十階段；①聚合鋁、聚合鐵或聚硅酸；②在聚臺(tái)鋁、聚合鐵或聚硅酸中引入單種金屬離子al或fe；③在聚合鉬、聚合鐵或聚硅酸中同時(shí)引入兩種金屬離子al和f：④在聚合鋁、聚合鐵或聚硅酸中引入多種金屬離子al、fe、mn、ca等。改性的目的是引入某些高電荷離子以提高電荷的中和能力，引入羥基、磷酸根等以增強(qiáng)配位絡(luò)合能力，從而達(dá)到改善其絮凝效果的目的。

聚合鋁的缺點(diǎn)是在熱力學(xué)上不穩(wěn)定而失去活性。為保障其有適宜的儲(chǔ)存性能租適度的穩(wěn)定性，必須控制適當(dāng)?shù)膲A化度和聚臺(tái)度成加入穩(wěn)定增效劑。尤其是活性鋁，毒性較大，同時(shí)聚鋁制備方法不完善，致使較多水解鋁的徽細(xì)顆粒存在于溶液中，這在一定程度上限制了聚合鋁的使用。通過(guò)改善混凝反應(yīng)條件，延長(zhǎng)慢速混凝時(shí)間，能有效降低水中鋁的含量。對(duì)聚鐵來(lái)說(shuō)，其鹽基度越高，分手聚合度越大，形成的羥基配合物就具有更多的電荷和更大的表面積，絮凝性能也就更好。因此制備聚合鐵時(shí)，鹽基度的控制是一個(gè)關(guān)鍵因素。

聚硅酸對(duì)細(xì)泥類(lèi)懸浮物有加速沉淀的作用，其較大缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，在溶液中能自行聚臺(tái)成不溶于永的高聚物，只能現(xiàn)配現(xiàn)用，而向硅酸溶膠中加入某些金屬離子，可以阻止或減緩硅酸縮聚時(shí)間，同時(shí)也可以延長(zhǎng)聚硅酸的存入時(shí)間，但還無(wú)法制備出聚硅酸金屬鹽混凝劑的固體產(chǎn)品。使其應(yīng)用范圍大大受到了限制。

無(wú)機(jī)復(fù)合型高分子絮凝劑中由于引入其它離子，尤其是高電荷離子，其聚合度和電荷中和能力大大加強(qiáng)，絮凝性能遠(yuǎn)優(yōu)于聚硅酸或單獨(dú)的聚金屬離子。其缺點(diǎn)是制備過(guò)程操作技巧性比較強(qiáng)，產(chǎn)品成本也鞍高。與無(wú)機(jī)高分子絮凝劑相比，有機(jī)高分子絮凝劑投加量少。絮凝速度快，受共存鹽類(lèi)、ph和溫度等周?chē)h(huán)境影響小：另外，有機(jī)高分子絮凝劑分子所帶的－nh－、－coo－、－so3－，等具有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)的親水基團(tuán)，有利于污染物進(jìn)人絮凝體，脫色性好。但有機(jī)高分手絮凝劑的水解或降解產(chǎn)物多有毒，而且價(jià)格較高。而無(wú)機(jī)一有機(jī)高分子絮凝劑連用正好可以綜合二者的優(yōu)點(diǎn)，因此無(wú)機(jī)一有機(jī)復(fù)合型應(yīng)用前景廣闊。

三、各類(lèi)無(wú)機(jī)高分子混凝劑的混凝作用機(jī)理及應(yīng)用

1、聚合鋁

①混凝作用機(jī)理

聚合鋁包括聚合氯化鋁和聚合硫酸鋁。聚合鋁實(shí)際上是一種多鋁多羥基絡(luò)合物，它是一條件控制下鋁鹽的水解——聚合——沉淀過(guò)程的中間產(chǎn)物。在水解過(guò)程中，鋁由單體逐步聚合，其形態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程為：a13+a12(oh)4+2a17(oh)5+16al1304(oh)7+24

水處理中聚合鋁的混凝作用機(jī)理是：以其水解產(chǎn)物對(duì)水中顆粒或膠體污染物進(jìn)行電中和和脫穩(wěn)，吸附架橋或牯附卷掃而生成粗粒絮凝體再加以分離去除。對(duì)混凝過(guò)程中起主要作用的因素是藥劑投加置。ph值和顆粒表面積濃度等參數(shù)。

②應(yīng)用

聚合鋁，特別是聚合氯化鋁具有絮凝體形成快、沉降迅速、混凝效果好、污泥脫水容易、對(duì)原水性質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng)、適宜的范圍寬、用量小、腐蝕小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因而廣泛地應(yīng)用于給水凈化、廢水處理以及鑄造、輕工、醫(yī)藥、機(jī)械等方面。

2、聚合鐵

①混凝作用機(jī)理

鐵系無(wú)機(jī)高分子混凝劑主要有聚合硫酸鐵和聚合氯化鐵，其中聚合硫酸鐵是主要的品種。聚合鐵是一種多核多羥基絡(luò)合物，是一定條件下鐵鹽的水解——聚合——沉淀過(guò)程的中間產(chǎn)物。

聚合鐵的混凝作用機(jī)理較復(fù)雜，這是因?yàn)閒e3+有很強(qiáng)的水解——聚合——沉淀趨勢(shì)。其混凝效果由一系列水解、聚合過(guò)程所支配，其獨(dú)特的混凝性能是由于它在水溶液中存在著[fe2(oh)3]3+、[fe2(oh)2]4+、[fe3(oh)6]3+等絡(luò)合離子，通過(guò)羥基架撟作用，生成多核絡(luò)離子聚合物。分子量達(dá)105。這些絡(luò)合物進(jìn)一步水解，產(chǎn)物通過(guò)吸附、交聯(lián)、架橋作用，使膠體顆粒凝聚。同時(shí)中和水中顆粒及膠體污染物電荷，壓縮膠粒的雙電層，降低膠體電位，使皎體脫穩(wěn)；此外fe3+水解最終產(chǎn)物為fe(oh)3沉淀，其絮狀沉淀有較大表面積，約為200～1000m2／g，因而還有沉淀網(wǎng)捕作用。

②應(yīng)用

聚合鐵混凝劑具有較強(qiáng)的除濁，去除cod及重金屬離子的能力，同時(shí)還具有脫色、脫臭、脫水等功能。其適宜的ph范圍廣，絮凝體比重大沉降迅速，在低溫時(shí)也有較好的處理效果，因而它廣泛應(yīng)用于給水凈化，廢水處理及造紙、印染、皮革、冶金、食品、化工等行業(yè)。

3、聚合硅酸

①混凝作用機(jī)理

聚合硅酸是用酸或酸性反應(yīng)的鹽或氣體，對(duì)水玻璃的稀溶液進(jìn)行部分中和而制成的，是硅酸聚合到一定程度的中間產(chǎn)物。聚硅酸在通常條件下組分帶負(fù)電荷，屬陰離子型無(wú)機(jī)高分子物質(zhì)，而水中肢體粒子表面一般也帶有負(fù)電荷，因而聚硅酸對(duì)水中的膠粒不具有電中和作用，它對(duì)膠體的絮凝是通過(guò)吸附架橋使??誘沉?瓿傻摹?br>

②應(yīng)用

聚硅酸可作為混凝劑或助凝劑使用，具有原料來(lái)源廣、無(wú)毒、成本低、聚合方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)細(xì)泥類(lèi)懸浮物還有加速沉淀作用。但其穩(wěn)定性差，在溶液中能自行聚合形成不溶于水的高聚物，必須在使用前臨時(shí)配制，因而它在實(shí)際凈水處理過(guò)程中的應(yīng)用受到了很大限制。

4、復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子混凝劑

為了進(jìn)一步提高混凝劑的凈水能力。改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，人們研制了復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子混凝劑。

聚合鐵、聚合鋁等無(wú)機(jī)高分子混凝劑成本高，某些場(chǎng)合處理效果不理想等缺點(diǎn)。而研究發(fā)現(xiàn)某些金屬離子(如a13+、fe3+)對(duì)聚硅酸的混凝作用有很大的影響，能增加形成絮體體積。提高其低溫混凝效果；此外金屬離子還能延緩硅酸的膠凝，改變聚硅酸的穩(wěn)定性能，這樣就有可能研制出新型聚硅酸混凝劑。于是人們開(kāi)發(fā)了含鐵鋁離子的聚硅酸混凝劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種新型混凝劑是一種優(yōu)良的水處理劑，其混凝性能優(yōu)于其它傳統(tǒng)無(wú)機(jī)高分子混凝劑且成本較低，是一種有發(fā)展前途的混凝劑。

四、無(wú)機(jī)高分子混凝劑的研究發(fā)展方向

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，工業(yè)和城市生活污水的水質(zhì)變得越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)水處理劑復(fù)合功能的要求也越來(lái)越高，迫切要求開(kāi)拓混凝劑的生產(chǎn)視野和應(yīng)用范圍。通過(guò)引入其它離子或加入助凝劑的方法來(lái)制備多功能復(fù)合型絮凝劑將是這類(lèi)絮凝劑研制和開(kāi)發(fā)的主要方向。新型復(fù)合型絮凝劑應(yīng)能適合多變的水質(zhì)(ph、cod、懸浮物等的波動(dòng))，還具有殺菌、脫色、除cod、緩蝕等功能中的一種或幾種，如絮凝－殺菌劑、絮凝－緩蝕－阻垢劑等。我國(guó)在這方面已經(jīng)有成功的先例。在聚合鐵鋁鉀中加入適量的蘇打和漂白粉等制成水質(zhì)凈化消毒劑，能有效地除去工業(yè)廢水等廢水中的懸浮物，還可以殺菌，降低codcr的含量和色度，處理飲用水能達(dá)到“非常清潔”的標(biāo)準(zhǔn)。

五、結(jié)語(yǔ)

水資源的再生利用對(duì)現(xiàn)實(shí)社會(huì)具有深遠(yuǎn)的意義。傳統(tǒng)的水處理工藝已跟不上實(shí)際需求，研究發(fā)展新型高效、經(jīng)濟(jì)的水處理，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外水處理領(lǐng)域中的研究新課題。

無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的研究主要要提高兩方面的技術(shù)，一是研制開(kāi)發(fā)新型高效能的絮凝藥劑，二是研制開(kāi)發(fā)適合于高效能的絮凝劑反應(yīng)特征的新型絮凝過(guò)濾反應(yīng)器，只有這樣才能提高水處理效果。

高分子論文:對(duì)超高分子量聚乙烯的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用分析

關(guān)鍵詞：超高分子 量聚乙烯 工程塑料

1　引言

uhmwpe是一種線(xiàn)型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料。世界上最早由美國(guó)allied chemical公司于1957年實(shí)現(xiàn) 工業(yè) 化，此后德國(guó)hoechst公司、美國(guó)hercules公司、日本三井石油化學(xué)公司等也投入工業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)上海高橋化工廠(chǎng)于1964年最早研制成功并投入工業(yè)生產(chǎn)，70年代后期又有廣州塑料廠(chǎng)和北京助劑二廠(chǎng)投入生產(chǎn)。限于當(dāng)時(shí)條件，產(chǎn)物分子量約150萬(wàn)左右，隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步， 目前 北京助劑二廠(chǎng)的產(chǎn)品分子量可達(dá)100萬(wàn)～300萬(wàn)以上。

uhmwpe的 發(fā)展 十分迅速，80年代以前，世界平均年增長(zhǎng)率為8.5%，進(jìn)入80年代以后，增長(zhǎng)率高達(dá)15%～20%。而我國(guó)的平均年增長(zhǎng)率在30%以上。1978年世界消耗量為12，000～12，500噸，而到1990年世界需求量約5萬(wàn)噸，其中美國(guó)占70%。

uhmwpe平均分子量約35萬(wàn)～800萬(wàn)，因分子量高而具有其它塑料無(wú)可比擬的優(yōu)異的耐沖擊、耐磨損、自潤(rùn)滑性、耐化學(xué)腐蝕等性能。而且，uhmwpe耐低溫性能優(yōu)異，在-40℃時(shí)仍具有較高的沖擊強(qiáng)度，甚至可在-269℃下使用。

uhmwpe優(yōu)異的物理機(jī)械性能使它廣泛 應(yīng)用 于機(jī)械、運(yùn)輸、紡織、造紙、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工及 體育 運(yùn)動(dòng)器械等領(lǐng)域，其中以大型包裝容器和管道的應(yīng)用最為廣泛。另外，由于uhmwpe優(yōu)異的生理惰性，已作為心臟瓣膜、矯形外科零件、人工關(guān)節(jié)等在臨床醫(yī)學(xué)上使用。

2　uhmwpe的成型加工

由于uhmwpe熔融狀態(tài)的粘度高達(dá)108pa*s，流動(dòng)性極差，其熔體指數(shù)幾乎為零，所以很難用一般的機(jī)械加工 方法 進(jìn)行加工。近年來(lái)，uhmwpe的加工技術(shù)得到了迅速發(fā)展，通過(guò)對(duì)普通加工設(shè)備的改造，已使uhmwpe由最初的壓制-燒結(jié)成型發(fā)展為擠出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。

2.1　一般加工技術(shù)

(1)壓制燒結(jié)

壓制燒結(jié)是uhmwpe最原始的加工方法。此法生產(chǎn)效率頗低，易發(fā)生氧化和降解。為了提高生產(chǎn)效率，可采用直接電加熱法〔1〕；另外，werner和pfleiderer公司開(kāi)發(fā)了一種超高速熔結(jié)加工法〔2〕，采用葉片式混合機(jī)，葉片旋轉(zhuǎn)的較大速度可達(dá)150m/s，使物料僅在幾秒內(nèi)就可升至加工溫度。

(2)擠出成型

擠出成型設(shè)備主要有柱塞擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。雙螺桿擠出多采用同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。

60年代大都采用柱塞式擠出機(jī)，70年代中期，日、美、西德等先后開(kāi)發(fā)了單螺桿擠出工藝。日本三井石油化學(xué)公司最早于1974年取得了圓棒擠出技術(shù)的成功。北京化工大學(xué)于1994年底研制出φ45型uhmwpe專(zhuān)用單螺桿擠出機(jī)，并于1997年取得了φ65型單螺桿擠出管材工業(yè)化生產(chǎn)線(xiàn)的成功。

(3)注塑成型

日本三井石油化工公司于1974年開(kāi)發(fā)了注塑成型工藝，并于1976年實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，之后又開(kāi)發(fā)了往復(fù)式螺桿注塑成型技術(shù)。1985年美國(guó)hoechst公司也實(shí)現(xiàn)了uhmwpe的螺桿注塑成型工藝。北京塑料 研究 所1983年對(duì)國(guó)產(chǎn)xs-zy-125a型注射機(jī)進(jìn)行了改造，成功地注射出啤酒罐裝生產(chǎn)線(xiàn)用uhmwpe托輪、水泵用軸套，1985年又成功地注射出醫(yī)用人工關(guān)節(jié)等。

(4)吹塑成型

uhmwpe加工時(shí)，當(dāng)物料從口模擠出后，因彈性恢復(fù)而產(chǎn)生一定的回縮，并且?guī)缀醪话l(fā)生下垂現(xiàn)象，故為中空容器，特別是大型容器，如油箱、大桶的吹塑創(chuàng)造了有利的條件。uhmwpe吹塑成型還可導(dǎo)致縱橫方向強(qiáng)度均衡的高性能薄膜，從而解決了hdpe薄膜長(zhǎng)期以來(lái)存在的縱橫方向強(qiáng)度不一致，容易造成縱向破壞的 問(wèn)題 。

2.2　特殊加工技術(shù)

2.2.1　凍膠紡絲

以?xún)瞿z紡絲—超拉伸技術(shù)制備高強(qiáng)度、高模量聚乙烯纖維是70年代末出現(xiàn)的一種新穎紡絲方法。荷蘭dsm公司最早于1979年申請(qǐng)專(zhuān)利，隨后美國(guó)allied公司、日本與荷蘭聯(lián)合建立的toyobo-dsm公司、日本mitsui公司都實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。

3.2.1　共混改性

共混法改善uhmwpe的熔體流動(dòng)性是最有效、最簡(jiǎn)便和最實(shí)用的途徑。 目前 ，這方面的技術(shù)多見(jiàn)于專(zhuān)利 文獻(xiàn) 。共混所用的第二組份主要是指低熔點(diǎn)、低粘度樹(shù)脂，有l(wèi)dpe、hdpe、pp、聚酯等，其中使用較多的是中分子量pe(分子量40萬(wàn)～60萬(wàn))和低分子量pe(分子量＜40萬(wàn))。當(dāng)共混體系被加熱到熔點(diǎn)以上時(shí)，uhmwpe樹(shù)脂就會(huì)懸浮在第二組份樹(shù)脂的液相中，形成可擠出、可注射的懸浮體物料。

(1)與低、中分子量pe共混

uhmwpe與分子量低的ldpe(分子量1，000～20，000，以5，000～12，000為)共混可使其成型加工性獲得顯著改善，但同時(shí)會(huì)使拉伸強(qiáng)度、撓曲彈性等力學(xué)性能有所下降。hdpe也能顯著改善uhmwpe的加

工流動(dòng)性，但也會(huì)引起沖擊強(qiáng)度、耐摩擦等性能的下降。為使uhmwpe共混體系的力學(xué)性能維持在一較高水平，一個(gè)有效的補(bǔ)償辦法是加入pe成核劑，如苯甲酸、苯甲酸鹽、硬脂酸鹽、己二酸鹽等，可以借pe結(jié)晶度的提高，球晶尺寸的微細(xì)均化而起到強(qiáng)化作用，從而有效阻止機(jī)械性能的下降。有專(zhuān)利〔15〕指出，在uhmwpe/hdpe共混體系中加入很少量的細(xì)小的成核劑硅灰石(其粒徑尺寸范圍5nm～50nm，表面積100m2/g～400m2/g)，可很好地補(bǔ)償機(jī)械性能的降低。

(2)共混形態(tài)

uhmwpe的化學(xué)結(jié)構(gòu)雖然與其它品種的pe相近，但在一般的熔混設(shè)備和條件下，它們的共混物都難以形成均勻的形態(tài)，這可能與組份之間粘度相差懸殊有關(guān)。采用普通單螺桿混煉得到的uhmwpe/ldpe共混物，兩組份各自結(jié)晶，不能形成共晶，uhmwpe基本上以填料形式分散于ldpe基體中。熔體長(zhǎng)時(shí)間處理和使用雙輥煉塑機(jī)混煉，兩組份之間作用有所加強(qiáng)，性能亦有進(jìn)一步的改善，不過(guò)仍不能形成共晶的形態(tài)。

vadhar發(fā)現(xiàn)〔16〕，當(dāng)采用兩步共混法，即先在高溫下將uhmwpe熔融，再降到較低溫度下加入lldpe進(jìn)行共混，可獲得形成共晶的共混物。vadher用溶液共混法也得到了能形成共晶的uhmwpe/lldpe共混物。

(3)共混物的力學(xué)強(qiáng)度

對(duì)于未加成核劑的uhmwpe/pe體系，其在冷卻過(guò)程中會(huì)形成較大的球晶，球晶之間存在著明顯的界面，而在這些界面上存在著由分子鏈排布不同引起的內(nèi)應(yīng)力，由此會(huì)導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，所以與基體聚合物相比，共混物的拉伸強(qiáng)度常常有所下降。當(dāng)受到外力沖擊時(shí)裂紋會(huì)很快地沿球晶界面 發(fā)展 而導(dǎo)致的破碎，因此又引起沖擊強(qiáng)度的下降。

3.2.2　流動(dòng)改進(jìn)劑改性

流動(dòng)改進(jìn)劑促進(jìn)了長(zhǎng)鏈分子的解纏，并在大分子之間起潤(rùn)滑作用，改變了大分子鏈間的能量傳遞，從而使得鏈段位移變得容易，改善了聚合物的流動(dòng)性。

用于uhmwpe的流動(dòng)改進(jìn)劑主要是指脂肪族碳?xì)浠衔锛捌溲苌铩Ｆ渲兄咀逄細(xì)浠衔镉校禾荚訑?shù)在22以上的n-鏈烷烴及以其作主成分的低級(jí)烷烴混合物；石油分裂精制得到的石蠟等。其衍生物是指末端含有脂肪族烴基、內(nèi)部含有1個(gè)或1個(gè)以上(好為1個(gè)或2個(gè))羧基、羥基、酯基、羰基、氮基甲酰基、巰基等官能團(tuán)；碳原子數(shù)大于8(好為12～50)并且分子量為130～2000(以200～800為)的脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、脂肪醛、脂肪酮、脂肪族酰胺、脂肪硫醇等。舉例來(lái)說(shuō)，脂肪酸有：癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬酯酸、油酸等。

北京化工大學(xué)制備了一種有效的流動(dòng)劑(ms2)〔17〕，添加少量(0.6%～0.8%)就能顯著改善uhmwpe的流動(dòng)性，使其熔點(diǎn)下降達(dá)10℃之多，能在普通注塑機(jī)上注塑成型，而且拉伸強(qiáng)度僅有少許降低。

另外，用苯乙烯及其衍生物改性u(píng)hmwpe，除可改善加工性能使制品易于擠出外，還可保持uhmwpe優(yōu)良的耐摩擦性和耐化學(xué)腐蝕性〔18〕；1，1-二苯基乙炔〔19〕、苯乙烯衍生物〔20〕、四氫化萘〔21〕皆可使uhmwpe獲得優(yōu)良的加工性能，同時(shí)使材料具有較高的沖擊強(qiáng)度和耐磨損性。

3.2.3　液晶高分子原位復(fù)合材料

液晶高分子原位復(fù)合材料是指熱致液晶高分子(tlcp)與熱塑性樹(shù)脂的共混物，這種共混物在熔融加工過(guò)程中，由于tlcp分子結(jié)構(gòu)的剛直性，在力場(chǎng)作用下可自發(fā)地沿流動(dòng)方向取向，產(chǎn)生明顯的剪切變稀行為，并在基體樹(shù)脂中原位就地形成具有取向結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)相，即就地成纖，從而起到增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂和改善加工流動(dòng)性的作用。清華大學(xué)趙安赤等采用原位復(fù)合技術(shù)，對(duì)uhmwpe加工性能的改進(jìn)取得了明顯的效果〔22〕。

用tlcp對(duì)uhmwpe進(jìn)行改性，不僅提高了加工時(shí)的流動(dòng)性，采用通常的熱塑加工工藝及通用設(shè)備就能方便地進(jìn)行加工，而且可保持較高的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，耐磨性也有較大提高。

3.3　聚合填充型復(fù)合材料

高分子合成中的聚合填充工藝是一種新型的聚合 方法 ，它是把填料進(jìn)行處理，使其粒子表面形成活性中心，在聚合過(guò)程中讓乙烯、丙烯等烯烴類(lèi)單體在填料粒子表面聚合，形成緊密包裹粒子的樹(shù)脂，得到具有獨(dú)特性能的復(fù)合材料。它除具有摻混型復(fù)合材料性能外，還有自己本身的特性：首先是不必熔融聚乙烯樹(shù)脂，可保持填料的形狀，制備粉狀或纖維狀的復(fù)合材料；其次，該復(fù)合材料不受填料/樹(shù)脂組成比的限制，一般可任意設(shè)定填料的含量；另外，所得復(fù)合材料是均勻的組合物，不受填料比重、形狀的限制。

與熱熔融共混材料相比，由聚合填充工藝制備的uhmwpe復(fù)合材料中，填料粒子分散良好，且粒子與聚合物基體的界面結(jié)合也較好。這就使得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度與uhmwpe相差不大，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于共混型材料，尤其是在高填充情況下，對(duì)比更加明顯，復(fù)合材料的硬度、彎曲強(qiáng)度，尤其是彎曲模量比純uhmwpe提高許多，尤其適用作軸承、軸座等受力零部件。而且復(fù)合材料的熱力學(xué)性能也有較好的改善：維卡軟化點(diǎn)提高近30℃，熱變形溫度提高近20℃，線(xiàn)膨脹系數(shù)下降20%以上。因此，此材料可用于溫度較高的場(chǎng)合，并適于制造軸承、軸套、齒輪等精密度要求高的機(jī)械零件。

采用聚合填充技術(shù)還可通過(guò)向聚合體系中通入氫或其它鏈轉(zhuǎn)移劑，控制uhmwpe分子量大小，使得樹(shù)脂易加工〔23〕。

美國(guó)專(zhuān)利〔24〕用具有酸中性表面的填料：水化氧化鋁、二氧化硅、水不溶性硅酸鹽、碳酸鈣、堿式碳酸鋁鈉、羥基硅灰石和磷酸鈣制成了高模量的均相聚合填充uhmwpe復(fù)合材料。另有專(zhuān)利〔25〕指出，在60℃，1.3mpa且有催化劑存在的條件下，使uhmwpe在庚烷中干燥的 氧化鋁表面聚合，可得到高模量的均相復(fù)合材料。齊魯石化公司 研究 院分別用硅藻土、高嶺土作為填料合成了uhmwpe復(fù)合材料〔26〕。

3.4　uhmwpe的自增強(qiáng)〔27、28〕

在uhmwpe基體中加入uhmwpe纖維，由于基體和纖維具有相同的化學(xué)特征，因此化學(xué)相容性好，兩組份的界面結(jié)合力強(qiáng)，從而可獲得機(jī)械性能優(yōu)良的復(fù)合材料。uhmwpe纖維的加入可使uhmwpe的拉伸強(qiáng)度和模量、沖擊強(qiáng)度、耐蠕變性大大提高。與純 uhmwpe相比，在uhmwpe中加入體積含量為60%的uhmwpe纖維，可使較大應(yīng)力和模量分別提高160%和60%。這種自增強(qiáng)的uhmwpe材料尤其適用于生物醫(yī)學(xué)上承重的場(chǎng)合，而用于人造關(guān)節(jié)的整體替換是近年來(lái)才倍受關(guān)注的，uhmwpe自增強(qiáng)材料的低體積磨損率可提高人造關(guān)節(jié)的使用壽命。

4　uhmwpe的合金化

uhmwpe除可與塑料形成合金來(lái)改善其加工性能外(見(jiàn)3.2.1和3.2.3)，還可獲得其它性能。其中，以pp

/uhmwpe合金最為突出。

通常聚合物的增韌是在樹(shù)脂中引入柔性鏈段形成復(fù)合物(如橡塑共混物)，其增韌機(jī)理為“多重銀紋化機(jī)理”。而在pp/uhmwpe體系，uhmwpe對(duì)pp有明顯的增韌作用，這是“多重裂紋” 理論 所無(wú)法解釋的。國(guó)內(nèi)最早于1993年報(bào)道采用uhmwpe增韌pp取得成功，當(dāng)uhmwpe的含量為15%時(shí)，共混物的缺口沖擊強(qiáng)度比純pp提高2倍以上〔29〕。最近又有報(bào)道，uhmwpe與含乙烯鏈段的共聚型pp共混，在uhmwpe的含量為25%時(shí)，其沖擊強(qiáng)度比pp提高一倍多〔30〕。以上現(xiàn)象的解釋是“ 網(wǎng)絡(luò) 增韌機(jī)理”〔31〕。

pp/uhmwpe共混體系的亞微觀(guān)相態(tài)為雙連續(xù)相，uhmwpe分子與長(zhǎng)鏈的pp分子共同構(gòu)成一種共混網(wǎng)絡(luò)，其余pp構(gòu)成一個(gè)pp網(wǎng)絡(luò)，二者交織成為一種“線(xiàn)性互穿網(wǎng)絡(luò)”。其中共混網(wǎng)絡(luò)在材料中起到骨架作用，為材料提供機(jī)械強(qiáng)度，受到外力沖擊時(shí)，它會(huì)發(fā)生較大形變以吸收外界能量，起到增韌的作用；形成的網(wǎng)絡(luò)越完整，密度越大，則增韌效果越好。

為了保障“線(xiàn)性互穿網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)的形成，必須使uhmwpe以準(zhǔn)分子水平分散在pp基體中，這就對(duì)共混方式提出了較高的要求。北京化工大學(xué)有研究發(fā)現(xiàn)：四螺桿擠出機(jī)能將uhmwpe均勻地分散在pp基體中，而雙螺桿擠出機(jī)的共混效果卻不佳。

epdm能對(duì)pp/uhmwpe合金起到增容的作用。由于epdm具備的兩種主要鏈節(jié)分別與pp和uhmwpe相同，因而與兩種材料都有比較好的親合力，共混時(shí)容易分散在兩相界面上。epdm對(duì)復(fù)合共晶起到插入、分割和細(xì)化的作用，這對(duì)提高材料的韌性是有益的，能大幅度地提高缺口沖擊強(qiáng)度。

另外，uhmwpe也可與橡膠形成合金，獲得比純橡膠優(yōu)良的機(jī)械性能，如耐摩擦性、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率等。其中，橡膠是在混合過(guò)程中于uhmwpe的軟化點(diǎn)以上進(jìn)行硫化的。

5　uhmwpe的復(fù)合化

uhmwpe可與各種橡膠(或橡塑合金)硫化復(fù)合制成改性pe片材，這些片材可進(jìn)一步與金屬板材制成復(fù)合材料。除此之外，uhmwpe還可復(fù)合在塑料表面以提高耐沖擊性能。

在uhmwpe軟化點(diǎn)以上的溫度條件下，將含有硫化劑的未硫化橡膠片材與uhmwpe片材壓制在一起，可制得剝離強(qiáng)度較高的層合制品，與不含硫化劑的情況相比，其剝離強(qiáng)度可提高數(shù)十倍。用這種方法同樣可使未硫化橡膠與塑料的合金(如epdm/pa6、epdm/pp、sbr/pe)和uhmwpe片材牢固地粘接在一起。

高分子論文:淺談高分子材料學(xué)中的分形

[摘要]分形學(xué)目前已涉及諸多科學(xué)領(lǐng)域與生活領(lǐng)域，由于具有分形特性的物質(zhì)可能具有某種特殊性質(zhì)及功能，從而促使科學(xué)工作者們?nèi)パ芯糠中蔚奈锢怼?shù)學(xué)及其他方面的機(jī)制，探索無(wú)序系統(tǒng)內(nèi)部隱含的某種規(guī)律，并用分形維數(shù)值將無(wú)序系統(tǒng)有序化。

[關(guān)鍵詞]分形　自相似　分維　高分子

分形理論與耗散結(jié)構(gòu)理論、混沌理論被認(rèn)為是70年代科學(xué)上的三大發(fā)現(xiàn)。1967年曼德布羅特(b.b.mandelbort)在美國(guó)的《科學(xué)》雜志上發(fā)表了題為《英國(guó)的海岸線(xiàn)有多長(zhǎng)?》的著名論文。指出海岸線(xiàn)在形貌上是自相似的，也就是局部形態(tài)和整體形態(tài)的相似。實(shí)際上，具有自相似性的形態(tài)廣泛存在于自然界及社會(huì)生活中，曼德布羅特把這些部分與整體以某種方式相似的形體稱(chēng)為分形(fractal)。并在此基礎(chǔ)上，形成了研究分形性質(zhì)及其應(yīng)用的科學(xué)，也就是現(xiàn)在的分形理論(fractaltheory)，自相似原則和迭代生成原則是分形理論的重要原則。

由于分形理論研究的特殊性，以及他在自然界應(yīng)用的廣泛性，目前分形理論已迅速成為描述、處理自然界和工程中非平衡和非線(xiàn)性作用后的不規(guī)則圖形的強(qiáng)有力工具。自分形理論發(fā)展以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)分形理論在各方面的應(yīng)用進(jìn)行了大量的理論和實(shí)踐，材料學(xué)中也一樣，分型理論目前已滲透到了材料學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是高分子材料，下面就分形理論在高分子材料學(xué)中的應(yīng)用做一淺議。

一、分形維數(shù)的測(cè)定方法

根據(jù)研究對(duì)象的不同，大致可以分為以下五類(lèi)：改變觀(guān)測(cè)尺度求維數(shù)；根據(jù)觀(guān)測(cè)度關(guān)系求維數(shù)；根據(jù)相關(guān)函數(shù)求維數(shù)；根據(jù)分布函數(shù)求維數(shù)；根據(jù)頻譜求維數(shù)，分形在材料科學(xué)中應(yīng)用時(shí)，一般應(yīng)用的測(cè)定分維方法是：盒維數(shù)法、碼尺法和小島法。

二、分形理論在高分子結(jié)構(gòu)中的研究

(一)高分子鏈結(jié)構(gòu)中的分形

由于高分子尺寸隨鏈結(jié)構(gòu)象而不斷變化，對(duì)這類(lèi)問(wèn)題的處理屬于統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)中的“無(wú)規(guī)飛行”。但若從分形的角度來(lái)看，則高分子具有明顯的分形特征并可以跟蹤監(jiān)測(cè)。對(duì)高分子中普遍存在的自回避行走也是如此，只是表現(xiàn)出不同的分形行為。又因?yàn)檫@類(lèi)問(wèn)題與臨界現(xiàn)象很相似，故我們亦能采用重整化群等有力工具。并且分?jǐn)?shù)維的另一獨(dú)特功能是可靈敏地反映單個(gè)高分子的單個(gè)構(gòu)象[4]。

(二)高分子溶液中的分形

由于高分子溶液中的大分子鏈?zhǔn)沟闷浜推胀ㄒ后w在很多方面存在差異性，如普通液體所不具備的流變行為、應(yīng)力傳輸?shù)取Ｔ趯?shí)際研究中。分形結(jié)構(gòu)主要存在于高分子溶液中的凝膠化反應(yīng)中，高分子溶液的凝膠化反應(yīng)主要是指聚合物的凝膠化過(guò)程，是一種臨界現(xiàn)象，是介于晶態(tài)與非晶態(tài)之間的一種半凝聚態(tài)，這個(gè)過(guò)程中高分子鏈之間會(huì)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是一類(lèi)形狀無(wú)規(guī)、無(wú)序且不規(guī)整的錯(cuò)綜復(fù)雜的體系。但該體系是可以用分形的方法研究的凝膠化反應(yīng)，在亞微觀(guān)水平上存在自相似性。例如左榘等研究的苯乙烯一二乙烯的凝膠化反應(yīng)。

(三)固體高分子中的分形

對(duì)于高分子材料，當(dāng)固體高分子材料斷裂時(shí)，不同力學(xué)性質(zhì)的材料將形成不同的斷面形貌，而斷面形貌一般為不規(guī)則形態(tài)，是一種近似的或統(tǒng)計(jì)意義的分形結(jié)構(gòu)，可用分形理論進(jìn)行分析表征，從而根據(jù)斷面的形狀定量評(píng)價(jià)材料的力學(xué)性能。而微孔材料中由于分布著大量微小的孔洞，這些微孔具有不規(guī)則的微觀(guān)結(jié)構(gòu)，使得微孔材料無(wú)論在總體還是在局部都呈現(xiàn)出較復(fù)雜的形態(tài)，無(wú)法用傳統(tǒng)的幾何學(xué)理論進(jìn)行描述，但可用分形幾何理論對(duì)微孔形態(tài)的復(fù)雜程度作量化的表征[5]。

(四)結(jié)晶高聚物中的分形

從高聚物稀溶液、粘彈態(tài)結(jié)晶和從高聚物的取向態(tài)結(jié)晶等幾種情況來(lái)看。只有從稀溶液結(jié)晶才可以得到分子鏈近鄰有規(guī)折疊的片晶單晶體。從熔體冷卻或從玻璃態(tài)加熱結(jié)晶，一般生成由許多片晶堆砌成的球晶多晶聚集體，球晶中包含許多非晶區(qū)。當(dāng)然，高聚物結(jié)晶是非常不完善的，即使是單晶，也有許多缺陷，如鏈的末端位錯(cuò)、空洞、折疊面不齊整等。由于高聚物結(jié)晶的復(fù)雜性，用歐式幾何對(duì)它的形態(tài)進(jìn)行描述就不太現(xiàn)實(shí)了，但若無(wú)規(guī)排列的鏈段在一定條件下。發(fā)生重排變成有序結(jié)構(gòu)，就可以用分形理論進(jìn)行描述。

自分形概念提出之后，已被廣泛引入眾多學(xué)科及領(lǐng)域。同樣在高分子材料學(xué)中的應(yīng)用也是舉足輕重的。利用計(jì)算機(jī)模擬，已建立了若干關(guān)于分形凝聚的模型，這些模型為分形在高分子材料學(xué)中的應(yīng)用提供了有力的手段。目前來(lái)看，分形理論在高分子材料科學(xué)研究中的應(yīng)用仍有很大潛力，需要各國(guó)工作者們的進(jìn)一步研究。

高分子論文:談生物可降解高分子材料的開(kāi)發(fā)利用

摘要：我國(guó)目前的高分子材料生產(chǎn)和使用已躍居世界前列，每年產(chǎn)生幾百萬(wàn)噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進(jìn)行生物可降解，以盡量減少對(duì)人類(lèi)及環(huán)境的污染。本文探討了生物可降解高分子材料現(xiàn)階段的開(kāi)發(fā)應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：高分子材料 可降解 生物

我國(guó)目前的高分子材料生產(chǎn)和使用已躍居世界前列，每年產(chǎn)生幾百萬(wàn)噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進(jìn)行生物可降解，以盡量減少對(duì)人類(lèi)及環(huán)境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如細(xì)菌、霉菌及藻類(lèi)作用下，可降解為低分子的材料。這類(lèi)材料儲(chǔ)存方便，只要保持干燥，不需避光，應(yīng)用范圍廣，可用于地膜、包裝袋、醫(yī)藥等領(lǐng)域。生物可降解的機(jī)理大致有以下3 種方式： 生物的細(xì)胞增長(zhǎng)使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞； 微生物對(duì)聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì)；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。按照上述機(jī)理，現(xiàn)將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。

1、生物可降解高分子材料概念及降解機(jī)理

生物可降解高分子材料是指在一定的時(shí)間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。

生物可降解的機(jī)理大致有以下3種方式：生物的細(xì)胞增長(zhǎng)使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞；微生物對(duì)聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì)；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。一般認(rèn)為，高分子材料的生物可降解是經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結(jié)合，通過(guò)水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內(nèi)，經(jīng)過(guò)種種的代謝路線(xiàn)，合成為微生物體物或轉(zhuǎn)化為微生物活動(dòng)的能量，最終都轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非單一機(jī)理，而是一個(gè)復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)協(xié)同作用，相互促進(jìn)的物理化學(xué)過(guò)程。到目前為止，有關(guān)生物可降解的機(jī)理尚未闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機(jī)體內(nèi)的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關(guān)外，還與材料溫度、酶、ph值、微生物等外部環(huán)境有關(guān)。

2、生物可降解高分子材料的類(lèi)型

按來(lái)源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類(lèi)。按用途分類(lèi)，有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類(lèi)。按合成方法可分為如下幾種類(lèi)型。

2.1微生物生產(chǎn)型

通過(guò)微生物合成的高分子物質(zhì)。這類(lèi)高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。如英國(guó)ici 公司生產(chǎn)的“biopol”產(chǎn)品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點(diǎn)低，強(qiáng)度及耐熱性差，無(wú)法應(yīng)用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔點(diǎn)較高，強(qiáng)度好，是應(yīng)用價(jià)值很高的工程塑料，但沒(méi)有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定結(jié)構(gòu)的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3天然高分子型

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質(zhì)素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨(dú)制成的薄膜的耐水性、強(qiáng)度均達(dá)不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質(zhì)制得的脫乙酰基多糖等共混制得。

2.4摻合型

在沒(méi)有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產(chǎn)品具有相當(dāng)程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能生物可降解。

3、生物可降解高分子材料的開(kāi)發(fā)

3.1生物可降解高分子材料開(kāi)發(fā)的傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通過(guò)化學(xué)修飾和共混等方法，對(duì)自然界中存在大量的多糖類(lèi)高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進(jìn)行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產(chǎn)量小，限制了它們的應(yīng)用。

3.1.2化學(xué)合成法

模擬天然高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從簡(jiǎn)單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結(jié)構(gòu)單元中含有易被生物可降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學(xué)合成法反應(yīng)條件苛刻，副產(chǎn)品多，工藝復(fù)雜，成本較高。

3.1.3微生物發(fā)酵法

許多生物能以某些有機(jī)物為碳源，通過(guò)代謝分泌出聚酯或聚糖類(lèi)高分子。但利用微生物發(fā)酵法合成產(chǎn)物的分離有一定困難，且仍有一些副產(chǎn)品。

 

; 3.2生物可降解高分子材料開(kāi)發(fā)的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學(xué)的發(fā)展，酶在有機(jī)介質(zhì)中表現(xiàn)出了與其在水溶液中不同的性質(zhì)，并擁有了催化一些特殊反應(yīng)的能力，從而顯示出了許多水相中所沒(méi)有的特點(diǎn)。

3.3酶促合成法與化學(xué)合成法結(jié)合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學(xué)聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開(kāi)始用酶促法與化學(xué)法聯(lián)合使用來(lái)合成生物可降解高分子材料

4、生物可降解高分子材料的應(yīng)用

目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環(huán)境污染問(wèn)題，以保障人類(lèi)生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通常，對(duì)高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫(yī)用材料。目前，我國(guó)一年約生產(chǎn)3000 多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統(tǒng)的糖衣片，而國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國(guó)的片劑制造水平與國(guó)際先進(jìn)水平有很大的差距。國(guó)外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹(shù)脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。

高分子論文:高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及對(duì)策

高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及對(duì)策

畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教學(xué)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，但由于高等教育規(guī)模不斷擴(kuò)大，教學(xué)資源緊缺，師資、設(shè)備和實(shí)論文聯(lián)盟//驗(yàn)室等嚴(yán)重不足，高校本科畢業(yè)設(shè)計(jì)弱化，很難達(dá)到人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。因此，如何保障和提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量就成為當(dāng)前高校關(guān)注和研究的重大課題。筆者結(jié)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，就本科院校高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中存在的典型問(wèn)題和如何加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)提出一些建議。

一、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中存在的主要問(wèn)題

1.學(xué)生投入的時(shí)間和精力不足

本科院校高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)一般安排在大學(xué)四年級(jí)下學(xué)期。目前，國(guó)內(nèi)大學(xué)生數(shù)量非常龐大，就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，大學(xué)生想找到滿(mǎn)意的工作非常困難，因此許多學(xué)生在大四上學(xué)期就開(kāi)始頻繁參加各種招聘會(huì)和面試，這就勢(shì)必占用有限的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間。此外，就業(yè)市場(chǎng)人才需求的高層次化迫使許多本科生把考研當(dāng)成出路，許多學(xué)生在臨近畢業(yè)時(shí)將大部分時(shí)間和精力用于準(zhǔn)備考研復(fù)試或?qū)W校調(diào)劑上，無(wú)法集中精力進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。這些因素都使得畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間嚴(yán)重受到擠壓而縮水，學(xué)生的有效設(shè)計(jì)時(shí)間不足，畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量得不到保障。

2.學(xué)生專(zhuān)業(yè)基本知識(shí)欠缺

由于近年高校不斷擴(kuò)招，為保障教學(xué)計(jì)劃的完成，許多高校不得不壓縮課時(shí)，這就造成一些學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)，高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生普遍存在專(zhuān)業(yè)知識(shí)基本概念模糊、專(zhuān)業(yè)知識(shí)面雖然較寬但不夠深入、專(zhuān)業(yè)知識(shí)整合能力不強(qiáng)等問(wèn)題。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合，涉及多門(mén)課程，雖然學(xué)生此前已做過(guò)單門(mén)課程的課程設(shè)計(jì)，也在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中具備了一些知識(shí)整合的能力，但在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)許多學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)整體思路仍然不能正確領(lǐng)會(huì)，缺乏條理性，拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目后往往感到無(wú)從下手，甚至連指導(dǎo)教師提供的文獻(xiàn)資料都看不懂，只能消極地等待導(dǎo)師的幫助，或等著其他同學(xué)做過(guò)后自己再模仿著做。這些學(xué)生一旦在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到問(wèn)題就會(huì)束手無(wú)策，更別提能進(jìn)行一些創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了。

3.教師指導(dǎo)不到位，影響畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量

以筆者所在的中原工學(xué)院材料與化工學(xué)院為例，師生比例相對(duì)較小的專(zhuān)業(yè)，往往一個(gè)指導(dǎo)教師同時(shí)指導(dǎo)十幾個(gè)學(xué)生；師生比例相對(duì)較大的專(zhuān)業(yè)，一個(gè)指導(dǎo)教師也要指導(dǎo)七八個(gè)學(xué)生，其中不乏新引進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)不足的教師。目前，大多數(shù)教師都承擔(dān)著繁重的教學(xué)任務(wù)，還要撰寫(xiě)論文專(zhuān)著、開(kāi)展科研工作等，用于指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)的時(shí)間和精力很有限，學(xué)生得不到應(yīng)有的指導(dǎo)。另外，部分教師長(zhǎng)期在校內(nèi)從事理論課教學(xué)工作，接觸生產(chǎn)一線(xiàn)的機(jī)會(huì)很少，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力不足，而畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教學(xué)卻是一項(xiàng)實(shí)踐性、方法性都很強(qiáng)的工作，隨著對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的應(yīng)用性及與科研結(jié)合要求的提高，指導(dǎo)教師特別是年輕教師科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足的缺點(diǎn)越來(lái)越多地暴露出來(lái)，這也在一定程度上影響了教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)質(zhì)量。

4.管理不善，考核不嚴(yán)

各高校雖然都對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)有一套管理辦法，但在執(zhí)行的過(guò)程中卻普遍存在不嚴(yán)格、不規(guī)范、缺乏有效監(jiān)控等現(xiàn)象。比如，題目審查不嚴(yán)格，一些難易程度不合適、與本專(zhuān)業(yè)相關(guān)性不大或無(wú)創(chuàng)新性的題目通過(guò)；個(gè)別教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作敷衍了事，對(duì)學(xué)生的考勤不嚴(yán)格。而對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)習(xí)態(tài)度欠佳、設(shè)計(jì)工作不認(rèn)真、設(shè)計(jì)任務(wù)完成不好的學(xué)生，由于種種因素，也很少在的成績(jī)?cè)u(píng)定中將其確定為“不及格”。這些因素都使畢業(yè)設(shè)計(jì)達(dá)不到預(yù)期的效果，質(zhì)量欠佳。

5.畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)偏少、條件有限

針對(duì)目前高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的類(lèi)型主要為工程技術(shù)研究，即以高聚物的制備、改性和應(yīng)用研究為主。工程技術(shù)研究類(lèi)型的課題對(duì)場(chǎng)地、設(shè)備數(shù)量、耗材數(shù)量等都有較高的要求，許多學(xué)校現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件根本無(wú)法滿(mǎn)足部分實(shí)驗(yàn)測(cè)試的要求，這就直接導(dǎo)致學(xué)生難以高質(zhì)量地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

二、提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的措施

1.調(diào)整畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間安排

為了解決就業(yè)和考研復(fù)試對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的沖擊，可以將畢業(yè)設(shè)計(jì)工作由在第八學(xué)期一個(gè)學(xué)期進(jìn)行改為在大四全年進(jìn)行，這樣教師只需將畢業(yè)設(shè)計(jì)題目于第六學(xué)期期末上交系部，經(jīng)系部審核通過(guò)后定題，再將題目下發(fā)到每個(gè)畢業(yè)生手中，學(xué)生便可根據(jù)自身?xiàng)l件選擇感興趣的題目。然后，指導(dǎo)教師與學(xué)生見(jiàn)面，初談?wù)n題意義、畢業(yè)設(shè)計(jì)要求等，將《畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)》下發(fā)給學(xué)生，向?qū)W生布置假期的文獻(xiàn)調(diào)研或與課題相關(guān)的實(shí)踐工作。學(xué)校還可以安排不考研的畢業(yè)生提前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展論文實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)，安排考研的學(xué)生在第八學(xué)期開(kāi)學(xué)后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，這樣分兩批進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)，有利于緩解學(xué)校實(shí)驗(yàn)資源不足的緊張局面，對(duì)于不考研先做畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，也可以有更多的時(shí)間找工作、參加面試或參加崗前培訓(xùn)，從而為就業(yè)爭(zhēng)取機(jī)會(huì)；而對(duì)于考研的學(xué)生來(lái)說(shuō)，則可以在第八學(xué)期得到相對(duì)充分的實(shí)驗(yàn)室資源和其他同學(xué)的幫助。

2.合理分配課題

由于學(xué)生興趣、對(duì)專(zhuān)業(yè)課程掌握程度不同，再加上畢業(yè)后工作崗位的要求不同，他們對(duì)課題的選擇有自己的考慮和出發(fā)點(diǎn)。為了使每個(gè)學(xué)生都能較大限度地從畢業(yè)設(shè)計(jì)中獲益，指導(dǎo)教師就應(yīng)與學(xué)生及時(shí)、充分地溝通，了解每個(gè)學(xué)生的長(zhǎng)處和興趣，在給學(xué)生布置畢業(yè)設(shè)計(jì)題目時(shí)充分考慮這些因素，使每個(gè)學(xué)生都能高質(zhì)量地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

對(duì)于一些要到單位實(shí)習(xí)的學(xué)生，可以采用“產(chǎn)、學(xué)、研”結(jié)合的形式，以實(shí)習(xí)內(nèi)容結(jié)合本專(zhuān)業(yè)知識(shí)確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，這樣就解決了實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間沖突的矛盾，使學(xué)生既能通過(guò)實(shí)習(xí)掌握一定的未來(lái)工作的技能，又能通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。對(duì)于考上研究生的學(xué)生，可以結(jié)合學(xué)生的專(zhuān)業(yè)方向確定難度適宜的課題，也可以讓他們參與指導(dǎo)教師的科研課題，為他們以后開(kāi)展研究工作打下一定的基礎(chǔ)。

3.加強(qiáng)指導(dǎo)教師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的作用

雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生自己動(dòng)手做的，畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量很大程度上取決于學(xué)生的能力，但畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高卻取決于教師觀(guān)念的更新和業(yè)務(wù)素質(zhì)的提高。整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)以學(xué)生為主體，教師適時(shí)進(jìn)行啟發(fā)指導(dǎo)，在業(yè)務(wù)、實(shí)驗(yàn)方案和工作作風(fēng)等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，使學(xué)生的獨(dú)立性得到更好的培養(yǎng)和發(fā)揮。

4.嚴(yán)格管理體系，完善評(píng)價(jià)體系

要使畢業(yè)設(shè)計(jì)保質(zhì)保量地完成，學(xué)校就必須高度重視過(guò)程管理，建立畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)工作流程，指導(dǎo)學(xué)生按流程進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。學(xué)校可以根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排隨時(shí)抽查學(xué)生的階段性工作。此外，還要加強(qiáng)制度管理，嚴(yán)格考勤，重視開(kāi)題、文獻(xiàn)綜述、畢業(yè)答辯等環(huán)節(jié)，從根本上杜絕畢業(yè)設(shè)計(jì)中抄襲和剽竊的現(xiàn)象。為確保畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定的客觀(guān)性和公正性，學(xué)校還要建立科學(xué)規(guī)范的畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，針對(duì)指導(dǎo)教師、評(píng)閱人、答辯專(zhuān)家制定不同的評(píng)價(jià)項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)，較大限度地避免不同專(zhuān)家評(píng)價(jià)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)的主觀(guān)差異。為激勵(lì)指導(dǎo)教師和學(xué)生，學(xué)校還要堅(jiān)持每年進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和指導(dǎo)教師的評(píng)選，對(duì)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行匯編和展示，對(duì)指導(dǎo)教師進(jìn)行表彰和獎(jiǎng)勵(lì)，營(yíng)造一種積極向上的氛圍，進(jìn)而提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

高分子論文:生活中的高分子材料

一、高分子材料的定義

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，由千百個(gè)原子彼此以共價(jià)鍵結(jié)合形成相對(duì)分子質(zhì)量特別大、具有重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的有機(jī)化合物。

高分子的分子量從幾千到幾十萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)，所含原子數(shù)目一般在幾萬(wàn)以上，而且這些原子是通過(guò)共價(jià)鍵連接起來(lái)的。高分子化合物中的原子連接成很長(zhǎng)的線(xiàn)狀分子時(shí)，叫線(xiàn)型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子連接成網(wǎng)狀時(shí)，這種高分子由于一般都不是平面結(jié)構(gòu)而是立體結(jié)構(gòu)，所以也叫體型高分子。

二、高分子材料的結(jié)構(gòu)特征

高分子材料的高分子鏈通常是由103~105個(gè)結(jié)構(gòu)單元組成，高分子鏈結(jié)構(gòu)和許許多多高分子鏈聚在一起的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)形成了高分子材料的特殊結(jié)構(gòu)。 因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的結(jié)構(gòu)特征(如同分異構(gòu)體、幾何結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)異構(gòu))外，還具有許多特殊的結(jié)構(gòu)特征。高分子結(jié)構(gòu)通常分為鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)兩個(gè)部分。鏈結(jié)構(gòu)是指單個(gè)高分子化合物分子的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，所以鏈結(jié)構(gòu)又可分為近程和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)。近程結(jié)構(gòu)屬于化學(xué)結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)一級(jí)結(jié)構(gòu)，包括鏈中原子的種類(lèi)和排列、取代基和端基的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)單元的排列順序、支鏈類(lèi)型和長(zhǎng)度等。遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)是指分子的尺寸、形態(tài)，鏈的柔順性以及分子在環(huán)境中的構(gòu)象，也稱(chēng)二級(jí)結(jié)構(gòu)。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是指高聚物材料整體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括晶體結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、取向態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶態(tài)結(jié)構(gòu)等有關(guān)高聚物材料中分子的堆積情況，統(tǒng)稱(chēng)為三級(jí)結(jié)構(gòu)。

三、高分子材料按來(lái)源分類(lèi)

高分子材料按來(lái)源分，可分為天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。

天然高分子材料包括纖維素、蛋白質(zhì)、蠶絲、橡膠、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物為基礎(chǔ)的，如各種塑料，合成橡膠，合成纖維、涂料與粘接劑等。

四、生活中的高分子材料

生活中的高分子材料很多，如蠶絲、棉、麻、毛、玻璃、橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等。下面就以塑料和纖維素舉例說(shuō)明。

（一）、塑料

塑料是一種合成高分子材料，又可稱(chēng)為高分子或巨分子，也是一般所俗稱(chēng)的塑料或樹(shù)脂，可以自由改變形體樣式。是利用單體原料以合成或縮合反應(yīng)聚合而成的材料，由合成樹(shù)脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、色料等添加劑組成的，它的主要成分是合成樹(shù)脂。

塑料主要有以下特性：①大多數(shù)塑料質(zhì)輕，化學(xué)性穩(wěn)定,不會(huì)銹蝕；②耐沖擊性好；③具有較好的透明性和耐磨耗性；④絕緣性好，導(dǎo)熱性低；⑤一般成型性、著色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐熱性差，熱膨脹率大，易燃燒；⑦尺寸穩(wěn)定性差，容易變形；⑧多數(shù)塑料耐低溫性差，低溫下變脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶劑。塑料的優(yōu)點(diǎn)1、大部分塑料的抗腐蝕能力強(qiáng)，不與酸、堿反應(yīng)。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、質(zhì)輕。4、容易被塑制成不同形狀。5、是良好的絕緣體。6、塑料可以用于制備燃料油和燃料氣，這樣可以降低原油消耗。塑料的缺點(diǎn)1、回收利用廢棄塑料時(shí)，分類(lèi)十分困難，而且經(jīng)濟(jì)上不合算。2、塑料容易燃燒，燃燒時(shí)產(chǎn)生有毒氣體。3、塑料是由石油煉制的產(chǎn)品制成的，石油資源是有限的。

塑料的結(jié)構(gòu)基本有兩種類(lèi)型：及時(shí)種是線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，具有這種結(jié)構(gòu)的高分子化合物稱(chēng)為線(xiàn)型高分子化合物；第二種是體型結(jié)構(gòu)，具有這種結(jié)構(gòu)的高分子化合稱(chēng)為體型高分子化合物。線(xiàn)型結(jié)構(gòu)（包括支鏈結(jié)構(gòu)）高聚物由于有獨(dú)立的分子存在，故有彈性、可塑性，在溶劑中能溶解，加熱能熔融，硬度和脆性較小的特點(diǎn)。體型結(jié)構(gòu)高聚物由于沒(méi)有獨(dú)立的大分子存在，故沒(méi)有彈性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶脹，硬度和脆性較大。塑料則兩種結(jié)構(gòu)的高分子都有，由線(xiàn)型高分子制成的是熱塑性塑料，由體型高分子制成的是熱固性塑料。

塑料的應(yīng)用：透明塑料制成整體薄板車(chē)頂。薄板車(chē)頂?shù)男赂拍罨谕该黛`活的聚碳酸酯或硅樹(shù)脂材料，可以被長(zhǎng)期性地塑造成單個(gè)的聚碳酸酯薄板，也可作為可折疊鉸鏈和封條。拜耳材料科技研發(fā)的原型總共配備了四個(gè)靈活的薄板部件，形成了四扇“頂窗”，每扇窗都可單獨(dú)打開(kāi)和關(guān)閉。導(dǎo)軌用于連接薄板部件，形成一個(gè)牢固、透明的聚碳酸酯車(chē)頂外殼。一個(gè)同樣透明的管子沿車(chē)頂結(jié)構(gòu)中央縱向放置，在“頂窗”打開(kāi)后用來(lái)調(diào)節(jié)折疊薄板。這樣可以形成三維立體結(jié)構(gòu)，組件比平坦的薄板更加牢固。同時(shí)也大大降低了單個(gè)組件的數(shù)量。

（二）、纖維素

纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機(jī)溶劑。是植物細(xì)胞壁的主要成分。纖維素是世界上最豐富的天然有機(jī)物，占植物界碳含量的50%以上。纖維素是自然界中存在量較大的一類(lèi)有機(jī)化合物。它是植物骨架和細(xì)胞的主要成分。在棉花、亞麻和一般的木材中，含量都很高。

纖維素的結(jié)構(gòu)：纖維素是一種復(fù)雜的多糖，分子中含有約幾千個(gè)單糖單元，即幾千個(gè)（c6h10o5）；相對(duì)分子質(zhì)量從幾十萬(wàn)至百萬(wàn)；屬于天然有機(jī)高分子化合物；纖維素結(jié)構(gòu)與淀粉不同，故性質(zhì)有差異。

纖維素的性能：纖維素不溶于水和乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，能溶于銅氨cu(nh3）4（oh）2溶液和銅乙二胺 [nh2ch2ch2nh2]cu（oh）2溶液等。水可使纖維素發(fā)生有限溶脹，某些酸、堿和鹽的水溶液可滲入纖維結(jié)晶區(qū)，產(chǎn)生無(wú)限溶脹，使纖維素溶解。纖維素加熱到約150℃時(shí)不發(fā)生顯著變化 ，超過(guò)這溫度會(huì)由于脫水而逐漸焦化。纖維素與較濃的無(wú)機(jī)酸起水解作用生成葡萄糖等，與較濃的苛性堿溶液作用生成堿纖維素，與強(qiáng)氧化劑作用生成氧化纖維素。

纖維素的用途：棉麻纖維大量用于紡織工業(yè)；木材、稻草、麥秸、蔗渣等用于造紙；制造硝酸纖維：火棉（含n量較高，制無(wú)煙火藥）、膠棉（含n量較低，制賽璐珞和油漆）；制造醋酸纖維：不易著火，用于制膠片；制造粘膠纖維（naoh、cs2處理后所得，長(zhǎng)纖維稱(chēng)人造絲，短纖維稱(chēng)人造棉）；膳食纖維：第七種營(yíng)養(yǎng)成分，有利于消化。

高分子論文:脲醛樹(shù)脂基高分子材料改性研究

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了脲醛樹(shù)脂基高分子材料的基本生產(chǎn)工藝流程，探索玻璃纖維、納米蒙脫土、丁腈橡膠粉以及玉米淀粉種類(lèi)和用量對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料耐電擊穿性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，選用玻璃纖維作為增強(qiáng)劑對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿強(qiáng)度影響最為明顯，納米蒙脫土次之，玉米淀粉的加入對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿強(qiáng)度影響不明顯，而丁腈橡膠的加入對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿強(qiáng)度有明顯的下降趨勢(shì)，改性后的脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿強(qiáng)度能超過(guò)17kv/mm，耐壓時(shí)間在100s以上。中國(guó)論文聯(lián)盟

關(guān)鍵詞：脲醛樹(shù)脂基高分子材料；改性；耐電擊穿強(qiáng)度

中圖分類(lèi)號(hào)：tq43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b

脲醛樹(shù)脂基高分子材料在我國(guó)的發(fā)展已經(jīng)有40多年的歷史，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，以及石油危機(jī)的不斷臨近，作為煤化工后加工產(chǎn)品之一的脲醛樹(shù)脂基高分子材料正受到各行各業(yè)的重視。脲醛樹(shù)脂基高分子材料是一個(gè)很有生命力的熱固性塑料，其原料來(lái)源豐富，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具備良好的性能，由此被各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。其制品擁有良好的機(jī)械和電性能，尤其是阻燃性能優(yōu)良，加工方便，所生產(chǎn)的制品廣泛的代替陶瓷，具備良好的發(fā)展前景，但是，目前我國(guó)在日用電器方面應(yīng)用的原料還依賴(lài)于進(jìn)口。由此，本文就脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原材料

甲醛、尿素、烏洛托品、硬酯酸鋅：均為工業(yè)級(jí)，市售；

固化劑d：自配。

1.2 設(shè)備、儀器

捏合機(jī)：znh-2型，如皋市?N光捏合機(jī)廠(chǎng)；

網(wǎng)帶干燥烘箱：南京湘寶鈦白制品實(shí)業(yè)有限公司；

四柱液壓機(jī)：y71m-500和y71m-1000，浙江省余姚恒泰輕工機(jī)械有限公司；

電熱鼓風(fēng)干燥箱：hg101-4a型，南京奧坂干燥設(shè)備廠(chǎng)；

檢測(cè)用模具、小型球磨機(jī)：自制；

簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)：xjj-50型，承德市金建檢測(cè)儀器有限公司；

微機(jī)控制電壓擊穿試驗(yàn)儀：djc-50kv，吉林省泰和試驗(yàn)機(jī)有限公司。

1.3 試樣制備

在四口燒瓶中按配方加入一定量的甲醛，在攪拌下依次加入烏洛托品和尿素，將溫度升至58℃，反應(yīng)1h左右。將反應(yīng)后的物料倒入燒杯中，加入固化劑d及一定量紙漿、硬酯酸鋅和其它助劑，在64℃以下捏合40 min。捏合后的物料在烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥，控制干燥溫度、干燥時(shí)間、空氣排出量、料層厚度及翻料次數(shù)等，直到低分子化合物揮發(fā)完畢。然后經(jīng)粉碎、球磨、過(guò)篩得到脲醛樹(shù)脂基高分子材料。

1.4性能測(cè)試

脲醛樹(shù)脂基高分子材料的流動(dòng)性按gb13454-1992測(cè)試；

脲醛樹(shù)脂基高分子材料缺口沖擊強(qiáng)度按gb/t1043-1993測(cè)試；

脲醛樹(shù)脂基高分子材料耐電擊穿強(qiáng)度按gb1408-1989測(cè)試。

脲醛樹(shù)脂基高分子材料的固化成型時(shí)間：將脲醛樹(shù)脂基高分子材料放入一定溫度的檢測(cè)模具內(nèi)，按照脲醛樹(shù)脂基高分子材料成型步驟測(cè)定成型固化時(shí)間。測(cè)試工藝條件：上模150℃，下模145℃，模壓25 mpa，成型總時(shí)間在60 s左右，放氣時(shí)間視固化時(shí)間而定，在15 s和25 s各排氣一次。

2 結(jié)果與討論

2.1 納米蒙脫土對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料耐電擊穿性能的影響

（溫度25℃，濕度50%）

圖2 納米蒙脫土加入量對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料耐電擊穿性能的影響

從圖2 可以看出, 加入納米蒙脫土后, 各個(gè)脲醛樹(shù)脂基高分子材料試樣的耐電擊穿電壓升高趨勢(shì)。這可能是由于當(dāng)納米蒙脫土分散于脲醛樹(shù)脂基高分子材料當(dāng)中,由于納米蒙脫土和脲醛樹(shù)脂基高分子材料中脲醛樹(shù)脂的氨基鍵的相互作用,使得其中的極性基團(tuán)轉(zhuǎn)動(dòng)困難,導(dǎo)致耐擊穿電壓升高。脲醛樹(shù)脂處于納米蒙脫土片層之間, 受到納米蒙脫土片層的限制作用, 抑制了其中極性基團(tuán)的運(yùn)動(dòng),也導(dǎo)致極化困難,從而使納米蒙脫性之后的耐擊穿電壓有升高趨勢(shì)，但是不是很顯著，超過(guò)7%后升高的更不明顯，趨于平緩。

2.2 玻璃纖維對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料耐電擊穿性能的影響

玻璃纖維具有高的比電阻和低的電介質(zhì)常數(shù)。玻璃纖維的電性能主要取決于玻璃的化學(xué)成分，特別是堿氧化物的含量。本文所選用的是無(wú)堿玻璃纖維，其堿含量小于0.8%，是一種鋁硼硅酸鹽成分。它的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性能、強(qiáng)度好。從圖3 可以看出, 加入無(wú)堿玻璃纖維后, 脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿電壓升高，而且提高的程度比加入納米蒙脫土明顯。這可能是由于當(dāng)無(wú)堿玻璃纖維分散于脲醛樹(shù)脂基高分子材料當(dāng)中,由于納米蒙脫土和脲醛樹(shù)脂基高分子材料中脲醛樹(shù)脂的氨基鍵強(qiáng)烈的相互作用,使得其中的極性基團(tuán)難以轉(zhuǎn)動(dòng), 導(dǎo)致極化困難，從而使脲醛樹(shù)脂基高分子材料耐擊穿電壓升高。

2.3 丁腈橡膠對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料耐電擊穿性能的影響

從圖4中可以看到，隨著丁腈橡膠粉用量的增加，脲醛樹(shù)脂基高分子材料試樣的耐電擊穿強(qiáng)度有明顯的下降趨勢(shì)，這主要是因?yàn)槎‰嫦鹉z大分子中存在的易被電場(chǎng)極化的腈基，從而導(dǎo)致脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿強(qiáng)度下降。

2.4 玉米淀粉對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料耐電擊穿性能的影響

從圖5中可以看到，隨著玉米淀粉用量的加入，對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿性能影響不是很顯著，維持在空白樣的基礎(chǔ)上。這是因?yàn)橛衩椎矸凼怯蓡我活?lèi)型的糖單元組成的多糖，依靠植物體天然合成。玉米淀粉的加入對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿強(qiáng)度沒(méi)有什么影響。

2.5 改性脲醛樹(shù)脂基高分子材料耐電壓性能的影響

在進(jìn)行改性脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果的基礎(chǔ)上，又對(duì)上述試樣的耐電壓性能進(jìn)行了測(cè)試，具體結(jié)果見(jiàn)表1。統(tǒng)一設(shè)定的壓力為33kv，所有增強(qiáng)劑用量為7%，測(cè)試溫度25℃，濕度50%，媒質(zhì)為變壓器油。明顯可以看到采用玻璃纖維為增強(qiáng)劑，耐壓時(shí)間在100s以上。

表1 納米蒙脫土加入量對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料耐電壓性能的影響

3 結(jié)論中國(guó)論文聯(lián)盟

經(jīng)過(guò)對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料改性對(duì)耐電擊穿強(qiáng)度和耐電壓性能的研究，得到如下結(jié)論：

（1）通過(guò)玻璃纖維、納米蒙脫土、丁腈橡膠粉和玉米淀粉的對(duì)比分析，得到選用玻璃纖維作為增強(qiáng)劑對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿強(qiáng)度影響最為明顯，納米蒙脫土次之，玉米淀粉的加入對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿強(qiáng)度影響不明顯，而丁腈橡膠的加入對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿強(qiáng)度有明顯的下降趨勢(shì)；

（2）通過(guò)對(duì)各種添加劑的比較，改性后的脲醛樹(shù)脂基高分子材料的耐電擊穿強(qiáng)度能超過(guò)17kv/mm；

（3）通過(guò)對(duì)耐電壓性能的表征，得到玻璃纖維的加入對(duì)脲醛樹(shù)脂基高分子材料在33kv的額定電壓下，耐壓時(shí)間在100s以上。

高分子論文:水性涂料用高分子分散劑的研究進(jìn)展

作者：張方志 李元杰 王峰 劉紅英

摘要:本文 總結(jié) 了水性涂料用高分子分散劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、在顏料粒子表面的吸附行為及研究方法、常用種類(lèi)、以及影響高分子分散劑分散穩(wěn)定性能的因素,并展望了其 發(fā)展 方向。

關(guān)鍵詞:水性涂料;高分子分散劑;吸附;分散;穩(wěn)定性

在涂料等化工產(chǎn)業(yè)中,顏料的分散是涂料制造技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。為了使涂料中的有機(jī)、無(wú)機(jī)顏料得到均一穩(wěn)定分散,經(jīng)常使用分散劑。分散劑在涂料的貯存、涂裝操作、涂膜的形成、涂料的性能等方面有著重要作用。

盡管傳統(tǒng)的分散劑在水性分散介質(zhì)中顯示出有效的分散穩(wěn)定作用,但由于它們?cè)陬伭狭Ｗ颖砻娴奈讲皇掷喂?容易從粒子表面上解吸從而導(dǎo)致被分散的粒子重新聚集或沉淀,體系的長(zhǎng)期穩(wěn)定性欠佳,對(duì)漆膜外觀(guān)、硬度及耐老化等性質(zhì)也有不利影響。為克服傳統(tǒng)分散劑的局限性,近年來(lái)開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了高分子分散劑。高分子分散劑是指分子質(zhì)量在數(shù)千以上的具有表面活性的高分子化合物,本質(zhì)上屬于表面活性劑。其概念是在20世紀(jì)80年代初期首次提出的,80年代中期推出相關(guān)產(chǎn)品并進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。高分子分散劑對(duì)顏料的分散有顯著效果,尤其對(duì)潤(rùn)濕性、穩(wěn)定性等方面有相當(dāng)大的作用,對(duì)顏料的應(yīng)用性能也有較大改善,已成為新一代的高效分散劑。

目前,全世界只有ici、dupont、sun chemical、kvk等少數(shù)幾家國(guó)際知名的大公司生產(chǎn)這種產(chǎn)品(主要是ici公司的solsperse系列產(chǎn)品)[1],生產(chǎn)技術(shù)嚴(yán)密封鎖,產(chǎn)品以壟斷價(jià)格出售。我國(guó)對(duì)聚合物分散劑的研究起步較晚,在90年代才有聚合物分散劑的綜述性報(bào)道。[2]近年來(lái),我國(guó)也開(kāi)發(fā)了一些聚合物分散劑品種,如nbz-3、da-50、wl系列等,但效果不理想,產(chǎn)品也未系列化。關(guān)于分子量的分布和分散劑鏈基團(tuán)的選擇基礎(chǔ)理論研究較少,產(chǎn)品的性能與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比還有很大差距。

1水性涂料用高分子分散劑的結(jié)構(gòu)特征及在顆粒表面的吸附

1.1水性涂料用高分子分散劑的分子結(jié)構(gòu)特征

高分子分散劑通過(guò)靜電斥力和立體位阻障礙作用來(lái)維持顏料粒子在介質(zhì)中的性能,為了使分散體系均勻穩(wěn)定并滿(mǎn)足性能要求,吸附在顆粒表面的高分子分散劑的分子結(jié)構(gòu)需要具備以下兩個(gè)特征:①與固體顆粒表面能形成牢固的結(jié)合的錨固段,如-cooh、-coo-、-nr2、-nr3+、-so32-、-po43-、-oh等;②在分散介質(zhì)中有一定長(zhǎng)度的溶劑化鏈段,如聚乙二醇。與傳統(tǒng)的表面活性劑型分散劑相比,其結(jié)構(gòu)中的錨固基團(tuán)及溶劑化鏈取代了表面活性劑的親水基團(tuán)與親油基團(tuán)。

1.2超分散劑在顆粒表面的吸附機(jī)理

分散劑在分散相上的吸附是其顯示潤(rùn)濕分散性能的前提。在水體系中,錨固端一般在顆粒的表面形成吸附,它與顆粒的相互作用與錨固基團(tuán)的種類(lèi)和粒子的表面性質(zhì)有關(guān)。固體顆粒與分散劑之間的結(jié)合力主要有以下幾種:

1.2.1離子對(duì)

對(duì)于強(qiáng)極性表面的無(wú)機(jī)物顆粒,當(dāng)粒子表面電荷和超分散劑官能團(tuán)帶有的電荷相反時(shí),高分子分散劑的錨固基團(tuán)可與顆粒表面的強(qiáng)極性基團(tuán)以離子對(duì)的形式結(jié)合起來(lái),高分子分散劑吸附在顆粒表面,見(jiàn)圖1a 。另外,如果粒子表面的酸堿性與錨固基團(tuán)相反,離子對(duì)也可形成。

1.2.2氫鍵

大多數(shù)有機(jī)顏料沒(méi)有荷電點(diǎn),其表面極性不如無(wú)機(jī)顏料強(qiáng), 反應(yīng)活性也不如無(wú)機(jī)顏料高, 因此一般不能形成離子對(duì)的錨固形式。但由于其分子結(jié)構(gòu)中可能含有氫鍵給體或受體,如酯基、羰基以及醚鍵等,因此具備形成氫鍵的能力,高分子分散劑可以通過(guò)氫鍵錨固于顏料表面。由于氫鍵的鍵能較低,單一的氫鍵難以保障足夠的吸附強(qiáng)度, 因此每個(gè)高分子分散劑分子中需要含有多個(gè)錨固基團(tuán)(見(jiàn)圖1b),宜采嵌段或梳狀的分子結(jié)構(gòu)。

1.2.3分散顏料的表面處理

有些有機(jī)顏料及部分碳黑的表面非極性或極性很低,不具備可供超分散劑錨固的活性基團(tuán),故不論使用何種超分散劑,分散效果均不明顯。此時(shí)需使用表面增效劑(見(jiàn)圖1c)。這是一種帶有極性基團(tuán)的顏料衍生物,其分子結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)與待分散顏料非常相似,因此它能通過(guò)分子間范德華力緊緊地吸附于有機(jī)顏料表面,同時(shí)通過(guò)其分子結(jié)構(gòu)的極性基團(tuán)為高分子分散劑錨固基團(tuán)的吸附提供活性位。通過(guò)這種“協(xié)同效應(yīng)”,高分子分散劑就能對(duì)有機(jī)顏料產(chǎn)生非常有效的潤(rùn)濕和穩(wěn)定作用。

(a. 在強(qiáng)極性粒子表面的單點(diǎn)離子對(duì)吸附;b. 通過(guò)多點(diǎn)氫鍵吸附;c. 通過(guò)表面增效劑在非極性表面吸附。)

1.3研究高分子分散劑吸附行為的方法

為了表征高分子分散劑在顏料表面的吸附,需要確定3個(gè)參數(shù):①吸附量γ(mg?m2或mol?m2);②與顏料表面直接結(jié)合的鏈段分?jǐn)?shù)p;③吸附層厚度δh。

1.3.1吸附等溫線(xiàn)測(cè)量法

可以通過(guò)測(cè)定吸附前后體系中高分子分散劑的濃度, 計(jì)算 分散劑在顏料表面的吸附量γ:

1.3.3吸附層厚度δh

可以采用超速離心、動(dòng)態(tài)光散射、微量電泳等方法,通過(guò)測(cè)試吸附分散劑前后顏料粒子半徑的變化確定吸附在顏料表面的高分子分散劑的厚度。

2影響高分子分散劑性能的因素

目前已提出了3種分散穩(wěn)定機(jī)理解釋聚合物分散劑的穩(wěn)定化作用:雙電層理論(dlvo理論)[3]、空間穩(wěn)定機(jī)理[4]、竭盡穩(wěn)定機(jī)理[5],影響高分子分散劑性能的主要有以下5個(gè)因素:

2.1分散劑的結(jié)構(gòu)

高分子分散劑由親油基和親水基組成,其中常見(jiàn)的親油基有芳基、烷芳基、烴鏈等非極性基團(tuán);常見(jiàn)的親水基有羧基、磺酸基、羥基、氨基及長(zhǎng)的聚醚鏈等。不同親油-親水基的組合可得到種類(lèi)繁多的分散劑,而不同種類(lèi)的分散劑因其化學(xué)結(jié)構(gòu)不同,與顏料粒子間的結(jié)合方式、結(jié)合力大小均有所差別。目前,很多分散劑中都含有芳環(huán)結(jié)構(gòu),利用芳環(huán)與顏料分子平面形成強(qiáng)的π-π鍵,使二者牢固地結(jié)合在一起。顏料-分散劑-水三者之間的作用力是粒子能否穩(wěn)定分散的決定因素,只有分散劑與水有足夠的親和力,方可具備良好的溶解性,聚合物鏈才能在水中充分伸展,形成有效的立體屏障。在此前提下,親油端與顏料離子的結(jié)合力越大,越有利于分散穩(wěn)定。但是,若分散劑的親水性太大,則其親油性相對(duì)減弱,甚至使分散劑從粒子表面脫落,達(dá)不到分散的目的。故合成聚合物分散劑時(shí),親水性單體的含量不可過(guò)高。通常是在分散劑具備一定的水溶性的情況下,疏水性越強(qiáng),分散效果越好。

2.2分散劑用中和劑

羧酸基或磺酸基聚合物在水中并不溶解,要在其中加入中和劑,使其解離為coo-或so32-,聚合物才具有水溶性。早期使用naoh、koh作中和劑,鈉離子和鉀離子具有吸濕性,滯留在體系中會(huì)影響涂層的耐水性。后改用氨水,但中和后的聚合物鹽會(huì)逐漸釋放出氨,使分散劑的水溶性降低,分散效果變差。揮發(fā)性較低的醇胺作中和劑既可保障分散穩(wěn)定,又不影響涂層性能。

2.3分散體系的ph值

體系的ph值不同時(shí),羧基的解離程度不同,這會(huì)影響分散劑與水介質(zhì)之間的作用力。陰離子型聚合物一般ph 8～9時(shí),可充分溶解;陽(yáng)離子型聚合物ph4～5時(shí)溶解較好。體系的ph值、離子強(qiáng)度會(huì)影響粒子雙電層的厚度和ζ電勢(shì),粒子間的靜電斥力也隨之變化,從而影響體系的穩(wěn)定性。

2.4分散劑的用量[6]

分散劑的用量過(guò)小時(shí),一個(gè)聚合物分子鏈有可能連結(jié)在不同的兩個(gè)或多個(gè)顏料粒子上,只起到“架橋”的作用,導(dǎo)致絮凝。同時(shí),不足量的分散劑使粒子表面仍有未被分散劑覆蓋的部分存在。這些未覆蓋部分相互作用,為減少表面能量而聚集,從而降低體系的分散穩(wěn)定性。分散劑用量過(guò)大時(shí),溶解在介質(zhì)中的部分粒子互相纏結(jié),同樣會(huì)造成絮凝。分散劑用量進(jìn)一步增大時(shí),有足夠多的卷曲形狀的分散劑分布在粒子周?chē)?又可起到分散作用。但此時(shí)分散劑與粒子間的結(jié)合力不夠牢固,分散穩(wěn)定性較差。

2.5分散劑的分子量及分子量分布

聚合物鏈至少要含有65個(gè)以上的碳原子,才能起到有效的立體位阻作用。[7]分散劑鏈過(guò)短,則與傳統(tǒng)的表面活性劑相似,不能提供足夠的位阻斥力;分子量過(guò)大則會(huì)發(fā)生“架橋”效應(yīng)。一般來(lái)說(shuō),伸展在溶劑中的聚合物分散劑鏈含50～100個(gè)碳原子,分子量103～104。而分散劑的分子量分布對(duì)聚合物的物理、化學(xué)、力學(xué)性質(zhì)及溶液性質(zhì)的影響都很大。分子量較低且分子量分布較窄的聚合物較之分布寬的聚合物,作為顏料分散劑效果較好。分子量分布較寬的聚合物會(huì)在溶液中發(fā)生“分級(jí)”效應(yīng),即某一段分子量范圍的分散劑較多吸附于粒子表面,剩余部分則殘留在體系中。

3水性涂料用顏料高分子分散劑的種類(lèi)

水性涂料中,除了水溶性涂料外,顏料和樹(shù)脂都是分散在水性介質(zhì)中。吸附在顏料表面的高分子分散劑通過(guò)靜電斥力、立體位阻作用使粒子分散穩(wěn)定化。目前涂料工藝中所用的分散劑大多是聚羧酸類(lèi)分散劑,非離子型分散劑(如聚氧乙烯類(lèi)衍生物、聚乙烯毗咯烷酮等)研究應(yīng)用較少。

聚羧酸類(lèi)聚分散劑由含羧基的乙烯基單體(如丙烯酸、馬來(lái)酸酐等)均聚或與其他單體共聚,后用堿中和醇酯化得到[8～12]。s.creutz等人[8]用異丁烯酸胺和二甲氨基異丁烯酸胺為原料,采用不同聚合方法合成了嵌段或無(wú)規(guī)共聚物分散劑用于水性涂料各種有機(jī)或無(wú)機(jī)顏料的分散,對(duì)鐵紅、酞菁銅藍(lán)及桔紅為基色的吡咯顏料非常有效。朱金麗等[12]以馬來(lái)酸酐、甲基丙烯酸甲酯為單體采用溶液聚合制備的聚羧酸型高分子分散劑,當(dāng)其中馬來(lái)酸酐的摩爾百分?jǐn)?shù)為25.5 %時(shí),分散劑對(duì)顏料紅22在水介質(zhì)中分散效果良好,能有效地減少顏料顆粒的絮凝。

苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物(sma)是近年來(lái)研究較多的聚合物,因其含有可與顏料分子平面形成強(qiáng)π-π鍵的苯環(huán),以及水解后可形成提供空間位阻的羧酸陰離子,故可用于水性顏料體系。[13、14]田安麗等[13]以丁酮為溶劑,采用溶液均相自由基聚合合成了一系列聚合物sma,用該聚合物作顏料水性體系的分散劑制備的超細(xì)顏料分散液具有良好的分散性能,其黏度、粒徑、表面張力均達(dá)到噴墨印花用墨水的要求。徐燕莉等人先用苯乙烯和馬來(lái)酸酐為單體采用懸浮聚合合成了共聚物,再以丁醇為酯化劑將其酯化,后將羧酸轉(zhuǎn)變成鈉鹽。發(fā)現(xiàn)該類(lèi)分散劑能有效地改善酞菁藍(lán)顏料的潤(rùn)濕性、流動(dòng)性和在水中的分散穩(wěn)定性,其結(jié)構(gòu)如圖2所示。[14]

4展望

高分子分散劑因其對(duì)顏料的分散穩(wěn)定作用在水性涂料中獲得了廣泛應(yīng)用,但仍存在一些缺陷,如:漆膜中聚羧酸鈉鹽容易吸潮、對(duì)有機(jī)顏料作用欠佳,所以應(yīng)開(kāi)發(fā)性能良好的非離子型聚合物分散劑。從分子結(jié)構(gòu)上分析,嵌段或接枝共聚物比目前常用的無(wú)規(guī)共聚物更適宜。此外,分散劑對(duì)顏料選擇性強(qiáng),只適用水性無(wú)機(jī)或有機(jī)顏料,需要研究通用型并且性能的高分子分散劑。

高分子論文:高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建

摘要：信息時(shí)代下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)都得到了快速的發(fā)展，這也為教學(xué)帶來(lái)了一定的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，當(dāng)前應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)搭建教學(xué)平臺(tái)已經(jīng)成為了教學(xué)中的主要趨勢(shì)，特別是對(duì)于一些物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建更加具有現(xiàn)實(shí)意義。本文主要對(duì)高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建進(jìn)行具體的分析。

關(guān)鍵詞：高分子化學(xué)與物理；實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)；構(gòu)建

物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)課程由于具有一定的危險(xiǎn)性或者實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的局限性使得實(shí)驗(yàn)無(wú)法真實(shí)開(kāi)展，這對(duì)學(xué)生對(duì)物理、化學(xué)的深入學(xué)習(xí)都具有一定的阻礙作用。特別是高分子化學(xué)與物理對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求更高，學(xué)生難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程有效的觀(guān)察和實(shí)際操作，所以還需要教師能夠利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為學(xué)生構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，使學(xué)生能夠更好的理解這些教學(xué)內(nèi)容。

1高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)中存在的不足

高分子化學(xué)是一門(mén)應(yīng)用型較強(qiáng)的自然科學(xué)，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高分子化學(xué)教學(xué)中具有非常重要的作用。高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的是為了使學(xué)生能夠?qū)⒄n堂學(xué)習(xí)中的理論與實(shí)踐有效的結(jié)合在一起，提升學(xué)生理論知識(shí)的利用效率；同時(shí)也能夠使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)得到有效的提高；對(duì)于一些高分子科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)操作，還能夠使學(xué)生深刻的了解一個(gè)知識(shí)的形成過(guò)程，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在傳統(tǒng)的高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在很多的不足，一方面為雖然學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)多，但是卻缺乏思考，很多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束后，甚至不了解教學(xué)的目的，不了解需要掌握的內(nèi)容。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中往往都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行操作的，然后得到想要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，缺乏對(duì)現(xiàn)象以及知識(shí)形成的深入了解。形成這些不足的原因是多樣化的，其中最主要的原因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的教材或者實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)過(guò)于細(xì)化，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)過(guò)多，包括每一步的操作都詳細(xì)的寫(xiě)明，使得學(xué)生只需要按部就班的照做就可以，而不需要過(guò)多的思考。

2高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的構(gòu)建對(duì)策

2.1網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建中，包含很多的模塊，比如課程簡(jiǎn)介、教材參考、教學(xué)資料、評(píng)分方式以及教師隊(duì)伍等等。高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建立中，虛擬實(shí)驗(yàn)室是重要的組成部分，其是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的改革和創(chuàng)新，增加了師生間的互動(dòng)，通過(guò)教師在線(xiàn)答疑的版塊，使得教師和學(xué)生能夠在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上進(jìn)行自由的討論。同時(shí)為了更加符合學(xué)生的興趣和愛(ài)好，還可以在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)中增加一些微博、BBS以及微信等社交網(wǎng)絡(luò)元素[1]。

2.2建立快速獲取網(wǎng)絡(luò)信息通道

在高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，網(wǎng)絡(luò)信息的獲取速度更快，同時(shí)便捷性也比較強(qiáng)，與傳統(tǒng)的紙筆方式相比具有更大的優(yōu)勢(shì)。比如在教學(xué)內(nèi)容信息的傳遞過(guò)程中，如果學(xué)生只通過(guò)筆記的形式來(lái)整理學(xué)習(xí)資料，那么會(huì)消耗很多的時(shí)間，而且在抄寫(xiě)的過(guò)程中也容易由于人為抄寫(xiě)的錯(cuò)誤造成一些數(shù)據(jù)的失真，使得實(shí)驗(yàn)受到影響。而網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中的二維碼能夠有效的解決筆記抄寫(xiě)的問(wèn)題。以“甲基丙烯酸甲酯的懸浮聚合”實(shí)驗(yàn)為例，學(xué)生需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解該物質(zhì)的性質(zhì)以及提純方式等，而要想獲取這些知識(shí)，學(xué)生的途徑有很多，包括查閱紙質(zhì)資料、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索引擎查找以及二維碼等。其中最為便捷的為二維碼，學(xué)生通過(guò)智能手機(jī)等便攜網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備就能夠快速的鏈接到網(wǎng)絡(luò)地址，并獲得甲基丙溴酸甲酯的相關(guān)信息。

2.3虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建

虛擬實(shí)驗(yàn)室能夠?qū)ΜF(xiàn)實(shí)中無(wú)法實(shí)施的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行有效的彌補(bǔ)，同時(shí)也能夠有效的節(jié)省教學(xué)的時(shí)間和成本，防止現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)中對(duì)一些比較貴重的實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備造成損壞。隨著科技的發(fā)展，可以利用仿真模擬技術(shù)使學(xué)生感受到真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。同時(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)室還能能夠創(chuàng)建一些無(wú)法真實(shí)操作的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，比如高分子鏈的螺旋結(jié)構(gòu)，如果只憑教師的講解，學(xué)生很難理解，而通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建，就能夠?yàn)閷W(xué)生們更加直觀(guān)的展示高分子長(zhǎng)鏈，進(jìn)而使學(xué)生觀(guān)察到全同立構(gòu)聚丙烯長(zhǎng)鏈的螺旋結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)角度以及末端的變化等。但是值得注意的是，虛擬實(shí)驗(yàn)室雖然能夠提供真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的場(chǎng)景，但是與學(xué)生的親手實(shí)驗(yàn)間還是存在很大差別的，而實(shí)驗(yàn)的目的是為了使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題，所以高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建中，還需要注重學(xué)生的動(dòng)手能力培養(yǎng)，否則一味的追求仿真和模擬是無(wú)法突出實(shí)踐教學(xué)效果的[2]。

2.4注重Web2.0的應(yīng)用

高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建并不是將傳統(tǒng)的素材用網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出來(lái)，或者各種素材的堆積，而是要能夠利用新時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提升學(xué)生的能動(dòng)性。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不再是新鮮的事物，因此需要在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上增加一些創(chuàng)新型的元素才能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。Web2.0技術(shù)能夠?qū)倏迫珪?shū)、社交網(wǎng)絡(luò)以及博客、微博等鏈接到平臺(tái)，從而提升平臺(tái)的點(diǎn)擊率。同時(shí)通過(guò)在平臺(tái)上添加校內(nèi)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)比如萬(wàn)方、知網(wǎng)等，為學(xué)生提供更多的實(shí)驗(yàn)資源和參考依據(jù)，進(jìn)而使得高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)更加科學(xué)。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中存在很多的弊端，一方面由于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式陳舊不符合當(dāng)代的教學(xué)理念。另一方面為在一些實(shí)驗(yàn)中由于場(chǎng)地、設(shè)備或者實(shí)驗(yàn)自身的限制無(wú)法真實(shí)的開(kāi)展。這種情況會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，而通過(guò)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的構(gòu)建，則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不足的彌補(bǔ)，提升高分子化學(xué)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。

作者:丁麗娜 單位:沈陽(yáng)師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

高分子論文:管窺高分子材料專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教學(xué)的創(chuàng)新

一、以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，適當(dāng)補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容

目前高分子材料專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的教材有不少，覆蓋了高分子化學(xué)、高分子物理和高分子材料加工等課程內(nèi)容。但這些內(nèi)容大多摘選自國(guó)外早期的原版專(zhuān)業(yè)書(shū)籍，不少內(nèi)容陳舊，體裁單一，一方面不能反映高分子材料專(zhuān)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，同時(shí)讓學(xué)生感到應(yīng)用性不強(qiáng)，缺乏學(xué)習(xí)興趣。針對(duì)以上教材內(nèi)容的缺陷，筆者在有選擇的講述教材內(nèi)容的同時(shí)，精心選擇一些著名國(guó)際高分子專(zhuān)業(yè)期刊，如《Macromlecules》、《Polymer》、《MacromolecularRapidCommunications》等期刊的部分相關(guān)內(nèi)容作為教材的補(bǔ)充，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生上網(wǎng)搜索一些相關(guān)資料，如美國(guó)化學(xué)會(huì)下的Chemical&EngineeringNews下有關(guān)高分子材料方面的報(bào)道，這些內(nèi)容反映當(dāng)今高分子材料發(fā)展的前沿，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面。同時(shí)考慮到學(xué)生畢業(yè)之后在工作中或進(jìn)一步深造中會(huì)接觸到專(zhuān)利、說(shuō)明書(shū)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、市場(chǎng)報(bào)告等多種體裁的專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)，在課堂教學(xué)中適當(dāng)增加這部分實(shí)用性的內(nèi)容，起到學(xué)以致用的效果。

二、課堂理論教學(xué)方法的革新

專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教學(xué)內(nèi)容一般為專(zhuān)業(yè)知識(shí)的論述，具有很強(qiáng)的邏輯性和學(xué)術(shù)性。為提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)閱讀、翻譯、初步寫(xiě)作的能力，筆者采取的方法如下。

1.師生互動(dòng)是專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教學(xué)的重要手段

傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的教學(xué)模式是先講解詞匯，再閱讀和翻譯課文，這樣的課堂單調(diào)且冗長(zhǎng)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。考慮到語(yǔ)言教學(xué)的特殊性，為達(dá)到好的教學(xué)效果，需要學(xué)生在課堂中的積極參與，嘗試改變以往教師講學(xué)生聽(tīng)的簡(jiǎn)單教學(xué)模式，采用多種形式與學(xué)生互動(dòng)交流。通過(guò)提前布置作業(yè)，學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作，每次帶著問(wèn)題上課，在課堂上再隨機(jī)指定學(xué)生朗讀并講解翻譯，其他同學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充或修正，教師結(jié)合專(zhuān)業(yè)內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并講解相關(guān)的重要知識(shí)點(diǎn)和專(zhuān)業(yè)詞匯。這樣，充分調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使之從被動(dòng)學(xué)習(xí)變成主動(dòng)學(xué)習(xí)，加深了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和認(rèn)識(shí)。

2.適當(dāng)進(jìn)行多媒體教學(xué),豐富課堂教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)在多媒體及網(wǎng)絡(luò)等教學(xué)手段已廣泛引入到課堂教學(xué)中，這些教學(xué)手段使課堂教學(xué)更加直觀(guān)生動(dòng)，增大了課堂的信息量，提高課堂效率，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。為此，在每次課文內(nèi)容講解結(jié)束后，筆者播放一些相關(guān)內(nèi)容的科普性英文短片，比如介紹高分子材料合成、成型、應(yīng)用等方面。由于剛學(xué)完相關(guān)內(nèi)容，所以學(xué)生表現(xiàn)出濃厚的興趣，通過(guò)看、聽(tīng)、講述，留下了直觀(guān)的知識(shí)，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的聽(tīng)說(shuō)能力。把一些信息量大、實(shí)用性強(qiáng)的專(zhuān)利、論文、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等專(zhuān)業(yè)資料制作成多媒體課件進(jìn)行課堂講解，在有限的課堂時(shí)間內(nèi)給學(xué)生傳遞了較多的信息內(nèi)容，提高了課堂效率。

3.教學(xué)效果的檢驗(yàn)

考核方式是教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，是檢驗(yàn)教學(xué)效果和鞏固學(xué)生所需知識(shí)的重要手段。考核主要涉及兩個(gè)層次，平時(shí)考核與期末考試。平時(shí)主要考核學(xué)生以英語(yǔ)為工具進(jìn)行專(zhuān)業(yè)信息交流的能力，期末考試則通過(guò)試卷形式檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)詞匯的掌握情況，以及快速閱讀科技論文并從中獲取信息的能力。在完成每一階段的教學(xué)環(huán)節(jié)后，教師要不斷總結(jié)，了解學(xué)生對(duì)所授知識(shí)的掌握程度，確定考核指標(biāo)，根據(jù)考核結(jié)果來(lái)修正下一階段的目標(biāo)，設(shè)計(jì)下一階段的教學(xué)內(nèi)容。平時(shí)的階段性考核可以有多種方式，如根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生抽簽選擇一個(gè)題目用英語(yǔ)講述，考察聽(tīng)說(shuō)能力。或針對(duì)知識(shí)點(diǎn)，把常見(jiàn)的錯(cuò)誤總結(jié)出來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生糾錯(cuò)，考察語(yǔ)法知識(shí)的掌握情況。在課堂教學(xué)將結(jié)束的時(shí)候，我們對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組合作完成一次科研課題的匯報(bào)，學(xué)生自行分工，查找資料、設(shè)計(jì)制作多媒體課件、上臺(tái)匯報(bào)講演。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不但提高了自己的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)水平，還培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作的能力。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于高分子材料專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，高分子材料專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)是繼大學(xué)英語(yǔ)后非常重要的英語(yǔ)教學(xué)課程,教學(xué)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生以英語(yǔ)為工具解決專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)中的實(shí)際問(wèn)題的能力,為學(xué)生今后畢業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)際工作或進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。為此,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式及內(nèi)容等方面改革高分子材料專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的教學(xué)是很有必要的。

作者：吳忠聯(lián) 單位：江蘇理工學(xué)院材料工程學(xué)院