高分子材料的主要特性精選(九篇)

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第1篇：高分子材料的主要特性范文

中學化學中教學中的高分子材料知識點與生活密切相關，在化學選修科目中，介紹了高分子材料的在生活中起了日益重要的作用。在生活中，我們會經常碰到高分子材料，那么，高分子材料有哪些特有的現象呢？

我們先介紹下高分子材料，高分子材料，以高分子化合物為基礎的材料。高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料。

天然高分子是生命起源和進化的基礎。人類社會一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產資料，并掌握了其加工技術。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等。19世紀30年代末期，進入天然高分子化學改性階段，出現半合成高分子材料。1907年出現合成高分子酚醛樹脂，標志著人類應用合成高分子材料的開始。現代社會中，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。常用的高分子材料按使用特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和功能高分子基復合材料等。

高分子材料在我們的生活中使用越來越廣泛，我們可以試著用一些高分子材料的基本知識來解釋生活中碰到的一些高分子材料的特有現象。

一 為什么用塑料繩綁東西會越綁越松

日常生活中，我們經常用塑料繩綁東西，可你會發現，用塑料繩綁東西，我們越想綁緊，可不久會發現，塑料繩很快好像變長了似的，變得很松垮，于是再使勁綁起，可依然會發現，過了一會又變松了，這是為什么呢？

這里就要提到一個基本概念---力學松弛，什么叫力學松弛呢？應力松弛，是指高分子材料在總應變不變的條件下，由于試樣內部的粘性應變隨時間不斷增長，使回彈應變分量隨時間逐漸降低，從而導致回彈應力隨時間逐漸降低的現象。

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

那怎么樣才能避免這種現象呢？要用交聯的高分子材料，交聯的高分子材料通過交聯劑使線性高分子鏈變成了網狀結構，高分子網絡鏈被拉伸變形后，仍能有力的回復。如用橡膠繩綁的話會大大改善這種現象，如橡皮筋綁就會好很多，如用交聯很完善的東西綁，譬如用自行車內胎的那種橡膠綁，則基本不會發生松弛現象，會綁的很緊，不信你試試？

二 早上起床刷牙擠牙膏-擠出脹大

我們早上起來刷牙擠牙膏時，發現牙膏從牙膏管口寄出時，牙膏好像突然變大了好多？ 這是因為什么原因呢？

這里就涉及到高分子的一個重要特性---蠕變性。所謂高分子的蠕變，蠕變是指材料在恒定載荷作用下，變形隨時間而增大的過程。蠕變是由材料的分子和原子結構的重新調整引起的，這一過程可用延滯時間來表征。當卸去外力時，材料的變形部分地回復或完全地回復到起始狀態，這就是結構重新調整的另一現象。

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

三 泡泡糖要咀嚼后才能吹泡泡

好多人都喜歡吹泡泡糖，剛入嘴的時候，比較硬，后來不斷的咀嚼后泡泡糖就變得很軟，居然能吹出泡泡來？這又是為什么呢？這里我們又要學到一個高分子材料特有的特性---玻璃化轉變。

一般來說，高分子材料在不同溫度下有三種力學狀態，它們是玻璃態、高彈態和粘流態。在溫度較低時，材料為剛性固體狀，與玻璃相似，在外力作用下只會發生非常小的形變，此狀態即為玻璃態：當溫度繼續升高到一定范圍后，材料的形變明顯地增加，并在隨后的一定溫度區間形變相對穩定，此狀態即為高彈態，溫度繼續升高形變量又逐漸增大，材料逐漸變成粘性的流體，此時形變不可能恢復，此狀態即為粘流態。

我們通常把玻璃態與高彈態之間的轉變，稱為玻璃化轉變，它所對應的轉變溫度即是玻璃化轉變溫度，或是玻璃化溫度。

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

四 礦泉水瓶灌入熱水后，變成白色

生活中經常用到礦泉水瓶，有時候，會在礦泉水瓶灌入熱水，于是會發生一個奇特的現象，透明的礦泉水瓶很快變成白色，這又是為什么呢？

判斷一種材料是否透明，要看當中是否含有對光產生衍射、反射和吸收是物質，晶區的結構規整性比較好，容易有反射和散射，這些結構使光線不能透過，結晶度越低越透明，無定形區譬如玻璃是典型的無定性物質，光線就能很好的透過，透明性就很好。

第2篇：高分子材料的主要特性范文

關鍵詞 高分子材料 智能高分子材料 響應速率 進展

智能高分子凝膠

高分子凝膠是指三維高分子網絡與溶劑組成的體系，網絡交聯結構使其不溶解而保持一定的形狀，因為凝膠結構中含有親溶劑性基團，使之可被溶劑溶脹而達到平衡體積。這類高分子凝膠可隨環境條件的變化而產生可逆的、非連續性的體積變化。高分子凝膠的溶脹收縮循環使之可應用于化學閥、吸附分離、傳感器和記憶材料等領域；循環提供的動力可用來設計“化學發動機”；網孔的可控性適用于智能藥物釋放體系。高分子凝膠的刺激響應性包括物理刺激（如熱、光、電場磁場、力場、電子線和射線）響應性和化學刺激（如值、化學物質和生物物質）響應性。隨著智能高分子材料的深入研究，發展具有多重響應功能的“雜交型”智能高分子材料已成為這一領域的重要發展方向。例如，劉鋒等合成的羧基含量不同的 值敏感及溫度敏感水凝膠聚（異丙基丙烯酰胺丙烯酸）及含有聚二甲基硅氧烷的聚（異丙基丙烯酰胺 丙烯酸），可使吸附在水凝膠中的木瓜酶隨著生物體內環境的變化而自行完成藥物的控制釋放。紫外線輻射法合成的甲基丙酰胺，二甲氨基乙酯水

目前，具有化學閥功能的高分子膜應用范圍還比較窄，尚依賴于新材料領域的不斷發展。

形狀記憶高分子材料

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

智能織物

將聚乙二醇與各種纖維 （如棉、聚酯或聚酰胺聚氨酯）共混物結合，使其具有熱適應性與可逆收縮性。所謂熱適應性是賦予材料熱記憶特性，溫度升高時纖維吸熱，溫度降低時纖維放熱，此熱記憶特性源于結合在纖維上的相鄰多元醇螺旋結構間的氫鍵相互作用。 溫度升高時，氫鍵解離，系統趨于無序狀態，線團弛豫過程吸熱。當環境溫度降低時，氫鍵使系統變為有序狀態，線團被壓縮而放熱。這種熱適應織物可用于服裝和保溫系統，包括體溫調節和燒傷治療的生物醫學制品及農作物防凍系統等領域[4] 。

當前，分子納米技術與計算機、檢測器、微米或納米化機器的結合，又使織物的智能化水平得到了進一步提高。自動清潔織物和自動修補的織物等更加引起人們的關注 。

智能高分子膜

高分子薄膜在智能方面研究較多的是選擇性滲透、選擇性吸附和分離等。高分子膜的智能化是通過膜的組成、結構和形態的變化來實現的。現在研究的智能高分子膜主要是起到“化學閥”的作用。對智能高分子膜的研究主要集中在敏感性凝膠膜、敏感性接枝膜及液晶膜方面。用高分子凝膠制成的膜能實現可逆變形，也能承受一定關的靜壓力。目前報道的主要有聚甲基丙烯酸聚乙二醇、聚乙烯醇聚丙烯酸共混物等。高分子接枝膜可通過表面接枝和膜孔內接枝的方法來制得，其作用機理基本相同。膜的孔徑變化是建立在溶質分子與接枝于膜中的高分子鏈的相互作用基礎之上。目前，具有化學閥功能的高分子膜應用范圍還比較窄，尚依賴于新材料領域的不斷發展。

智能高分子復合材料

智能高分子材料在工業、建筑、航空、醫藥領域的應用越來越廣泛。復合材料大都用作傳感器元件。新的智能復合材料具有自愈合、自應變等功能。在航空領域，美國一研究所正在研制用復合材料制成的貼在機冀上的“智能皮”，以取代起飛、轉向、降落所必需的尾翼和各種襟翼。這些“智能皮”可以根據飛行員和飛機電腦的指令改變外形，起到與飛機尾翼和襟翼相同的作用。在建筑領域，利用復合材料的自診斷、自調節、自修復功能，可用于快速檢測環境溫度、濕度，取代溫控線路和保護線路。用具有電致變色效應和光記憶效應的氧化物薄膜制備自動調光窗口材料，既可減輕空調負荷又可節約能源，在智能建筑物窗玻璃領域得到了廣泛應用。

其它功能的高分子材料

高分子薄膜

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

液晶聚合物

液晶高分子通過熔融或溶解呈液晶狀態，它有經成型加工而實現優良的分子排列結構的主鏈型將液晶規則地配置在側鏈或末端，通過電場或磁場作用而控制分子排列的側鏈型，通過引入含有抑制成分的液晶化合物而具有不對稱識別性能和強感應性的化學活性液晶等。

目前，我國智能高分子材料的研究與開發存在著不足，與世界先進水平相比尚有相當大的差距，影響了我國信息、航天、航空、能源、建筑材料、航海、船舶、軍事等諸多部門的發展，有時甚至成為制約某些部門發展的關鍵因素。國外智能高分子材料正處于研究開發階段，各發達國家都對其相當重視。因此，21世紀智能高分子材料會被更加廣泛的應用，從而引導材料學的發展方向。

參考文獻

[1] 貢長生，張克立. 新型功能材料[M] . 北京：化學工業出版社，2001

第3篇：高分子材料的主要特性范文

關鍵詞 高分子材料 現狀 可持續發展

中圖分類號：TQ317 文獻標識碼：A

1高分子材料的相關概念

1.1高分子材料的基本概念及來源

高分子材料（macromolecular material），以高分子化合物為基礎的材料。高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料。按來源可分為分為天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和進化的基礎。人類社會一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產資料，并掌握了其加工技術。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等

1.2高分子材料的分類

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

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

2高分子材料科學的發展進程

2.1高分子材料科學的發展歷史

高分子學科的建立，至今不到80年。從遠古時期開始，人類就已經學會使用天然高分子材料，比如天然的樹脂、橡膠、棉花、木材等。

20世紀20年代，才出現高分子科學的概念。到了20世紀30年代，高分子材料工業才步入發展階段，而到了20世紀50年代配位聚合的出現極大地推動了高分子材料的發展。進入20世紀下半葉，高分子取得了一系列突破性的進展，比如聚烯烴的多元聚合，設計合成嵌段，超支化等聚合物等。

2.2高分子材料科學的發展現狀

進入21世紀，單單從一個大方向來描述高分子材料的發展現狀是不可取的也是不全面的，所以將簡單分為幾個領域分別介紹目前的發展現狀。

在電氣工業領域，高分子材料也有杰出的表現。隨著時代的發展，高分子材料在電子、家電和通信領域。我國電氣生產大國，全行業對高分子材料需求量較大用量。高分子材料輕質、絕緣、耐腐蝕、表面質量高和易于成型加工的特點正是生產各種家用電器的最佳材料，而家用電器是人們的必須生活用品，所以高分子材料在電氣工業的發展是會一直進行下去的。

在機械制造領域更加少不了高分子材料。比如，目前世界不少轎車的塑料用量已經超過 120千克/輛，德國高級轎車用量已經達到300 千克/輛。可見在汽車制造方面，高分子的發展還是比較成熟，系統的。并且可以預見，隨著汽車輕量化進程的加速，塑料在汽車中的應用將更加廣泛

高分子材料還在航空航天，建筑工程，醫療，包裝行業等眾多領域發展已經比較成熟，并且正在朝著一個更加規范，更加科學，更加和諧的方向穩定發展

2.3高分子材料科學的發展前景

高分子材料科學代表的是一種前沿技術，其發展趨勢也必然要適應社會發展的潮流和最先進工業發展的需求。

2.3.1精細化

隨著時代的發展，精細化必然成為材料的主流趨勢，未來將納米技術融入其中也是勢在必行的。高分子材料的納米化可以依賴于高分子的納米合成，這既包括分子層次上的化學方法，也包括分子以上層次的物理方法。利用外場包括電場、磁場、力場等的作用，采用自組裝或自合成等方法，靠分子間的相互作用，構建具有特殊結構形態的分子聚集體。

2.3.2綠色友好化

在強調可持續發展的21世紀，任何事物都在漸漸轉型，高分子材料也不例外。實現綠色友好化，需要在材料的合成，生產，運用三方面全方位實現。現在的高分子合成材料對石油的依賴性特別強，尋找可以替代石油的其它資源，則成為21 世紀的高分子化學研究中的一個迫切需要解決的問題。調節原子和分子在物質中的組合配置，控制物質的微觀性質、宏觀性質和表面性質，就可能使某種物質滿足某種使用要求，這種物質就能作為材料來使用。

2.3.3智能化

在這個智能材料的時代，高分子化學同樣承擔著不可替代的作用。智能材料是材料的作用和功能可隨外界條件的變化而有意識的調節、修飾和修復，如若實現，也必然會對人類發展發揮巨大的作用。

3結語

本文通過比較淺層次的語言向大家介紹了高分子這門前沿科學，相信在今后的生活中，隨著科技的發展，技術的進步，越來越多的人會認識高分子材料，并投入到這門與人類生活息息相關的科學研究中去。

參考文獻

[1] 富彥珍，王雅珍，李青山，馬立群，高分子化學實驗微型化的研究與實踐[J].高等工程教育研究，2004（03）.

[2] 楊利庭，趙敏，高俊剛.改進實驗教學培養應用性理科高分子人才[J].高等理科教育，2007（02）.

[3] 何平笙，楊小震.“分子的性質“軟件用于高分子科學教學實驗[J].高分子通報，2000（01）.

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

第4篇：高分子材料的主要特性范文

關鍵詞:建筑材料;高分子材料;回收利用

隨著社會經濟發展水平的逐步提高，社會發展的范圍也得到擴大，現代建筑材料中，主要應用以塑料、橡膠、纖維為主的高分子材料作為主要的建筑材料，高分子材料在建筑材料中的應用，可以降低建筑的成本，實現現代建筑的使用壽命得到延長，但建筑材料中廢舊高分子材料應用的回收不當，對社會環境造成較大的污染，結合高分子材料的特性，對高分子的回收利用進行探究。

1廢舊高分子材料的危害分析

高分子材料主要是由塑料、橡膠以及纖維等資源，是一種新型符合建筑材料，廢舊的分子如果不能得到及時降解，則會在太陽光的作用下發生化學反應，產生以二氧化硫為主的污染氣體［1］，對造成大氣污染，同時，高分子中的塑料成分中含有大量的聚乙烯，可降解性較差，從而在社會中產生有色污染垃圾，對社會環境造成直接污染，嚴重影響了社會環境的建設。結合以上對高分子材料的危害的分析，提出高分子在現代建筑材料中回收利用的分析措施，實現高分子在建筑材料中應用的進一步探究。

2建筑材料中廢舊高分子的回收利用

2．1建筑材料墻體的應用

高分子在建筑材料中的應用，可以作為建筑材料墻體，高分子轉換為玻璃塑料混合墻體，高分子的主要材質中塑料可以到達塑性的作用，從而實現建筑材料的外部形態結構得到穩固，大大提高了現代建筑墻體的穩定性和固定性，此外，高分子制作的新型融合性結構中充分發揮高分子抗壓，耐高溫的特點，而新型建筑墻體中融合了玻璃材質，使廢舊高分子轉化后的建筑墻體可以達到比傳統墻體建結構更加完善的建筑穩定性受壓能力，為廢舊高分子的二次利用提供了應用的新范圍［2］，為我國現代建筑行業的發展提供新的符合材料。

2．2金屬橡膠混凝土

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

2．3混合建筑保溫層的轉化

高分子材料在建筑應用材料中的回收利用，轉化為混合建筑保溫層，是直接的綜合利用的體現。現代建筑中墻體保溫層建筑是主要的建筑問題之一，傳統的墻體保溫層采用雙層保溫板，但保溫板經過一段時間的應用后，受到墻體中水泥的侵蝕，使保溫板的保溫效果下降，用戶入住后，一段時間后室內溫度明顯降低，房屋建筑的保溫效果下降，高分子可以轉化為泡沫保溫層，新型高分子混合泡沫保溫層的主要成分是塑料和橡膠，可以抵抗水泥長時間的形侵蝕，到達保證保溫層長期持久豹紋的效果。此外，新型混合保溫層具有較好的吸聲作用，能夠達到施工墻體建筑保溫效果好的同時增強了墻體的隔音效果，完善我國建筑施工技術水平的進一步優化發展，實現廢舊高分子的綜合應用。

2．4新型防水符合材料

高分子材料在現代建筑領域的應用，為我國建筑施工的材料創新應用提供了更加全面的應用范圍。高分子材料的應用，可以達到新型防水材料的使用。現代建筑施工中，采用硅酸水泥和粉煤灰以及聚乙烯作為主要的構成材料，新型防水材料的應用，可以實現外墻墻體建設與保溫層之間的隔水性增強［4］，能夠打破傳統墻體建筑保溫層中保溫層受到外部墻體滲水的影響情況，新型防水材料中聚乙烯可以使施工材料表面形成保護膜，達到及時阻隔外部墻體滲入到墻體中水分的作用，實現我國整體建筑施工墻體的防水性得到大大提高。例如;新型符合防水層可以將外部墻體滲入的水分進行阻隔，聚乙烯將深入的水分轉接給粉煤灰，粉煤灰吸收水分，保持保溫層的環境干燥，達到保護墻體保溫性，延長墻體使用壽命的作用。

2．5復合地板的應用

高分子在建筑材料中的回收利用，體現為復合地板的應用，新型建筑材料的施工建筑具有加強的耐用性，復合地板的主要材料是由傳統的木質材質和聚乙烯作為主要的材質，地板的木質材料保留了傳統地板中木質地板材質問題，同時融合聚乙烯可以提高地板的防水性和耐磨性，表面的聚乙烯薄膜能夠達到保護地板日常應用中與堅硬物體之間的摩擦痕跡，增強地板的耐磨程度;此外，新型符合地板可以保護地板不受到蛀蟲的影響，延長地板在實際的使用壽命。

3結論

高分子是現代社會建設中經常應用的一種建筑材料，結合建筑材料對廢舊高分子技術的探究分析，實現我國現代社會發展材料綜合應用，促進我國現代社會發展資源的綜合利用。

作者:陳玲琳 單位:湖北工業大學

參考文獻：

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

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

第5篇：高分子材料的主要特性范文

【關鍵詞】形狀記憶；高分子材料；軍事應用

1.形狀記憶高分子材料簡介

形狀記憶高分子或形狀記憶聚合物（SMP，Shape Memory Polymer）作為一種功能性高分子材料，是高分子材料研究、開發、應用的一個新分支。它是在一定條件下被賦予一定智能高分子材料的形狀（起始態），當外部條件發生變化時，它可相應地改變形狀，并將其固定（變形態）。如果外部環境發生變化，智能高分子材料能夠對環境刺激產生應答，其中環境刺激因素有溫度、pH值、離子、電場、溶劑、反以待定的方式和規律再一次發生變化，它便可逆地應物、光或紫外線、應力、識別和磁場等，對這些刺激恢復至起始態。至此，完成記憶起始態固定變形態恢復起始態的循環。

1989年 ，石田正雄認為 ，具有形狀記憶性能的高分子可看作是兩相結構 ，即由記憶起始形狀的固定相和隨溫度變化能的可逆的固化和軟化的可逆相組成。可逆相為物理鉸鏈結構 ，而固定相可分為物理鉸鏈結構和化學鉸鏈結構，以物理鉸鏈結構為固定相的稱為熱塑SMP，以化學鉸鏈結構為固定相的稱為熱固性SMP。王詩任等認為 ，形狀記憶高分子實際上是進行物理交聯或化學交聯的高分子，其形狀記憶行為實質上是高分子的粘彈性力學行為。他們根據高分子粘彈性理論建立了一套形狀記憶的數學模型。總結來說，形狀記憶機理可分為：組織結構機理、橡膠彈性理論、粘彈性理論。

2.軍事材料特殊性分析

未來戰爭是高技術條件下的戰爭。不僅戰場環境變得更加惡劣復雜，各種類型的雷達，先進探測器以及精確制導武器的問世，對各類武器和裝備構成了嚴重的威脅。因此，不僅軍事裝備的質量要求一定可靠，而且，軍事裝備的再生性和快速制造能力也被提到了新的高度。

軍事裝備系統的可靠性（The Reliability of Armaments system）是指軍事裝備系統在規定的時間內，預定的條件下，完成規定效能的能力。要求裝備在特定的條件下長期存放和反復使用過程中，不出故障或少出故障，處于正常的使用狀態，且能實現其預期效能。因此，軍事材料必須擁有極強的性能和超長的工作壽命。軍事裝備的再生能力，指的是軍事裝備受到損壞后，能夠迅速進行戰場搶修的能力。戰場再生能力是提高裝備戰斗力的重要組成部分。形狀記憶高分子材料具有許多優異的性能，因此此類材料對于軍事方面的貢獻就十分明顯。在前期制造方面，由于其快速恢復能力，可以在很短的時間內完成對零部件連接、整合，為戰爭贏得極寶貴先機時間。在對裝備恢復方面，我們可以將記憶前的材料制造為較為規則，使用面積較小的部件，單一運輸時可以減縮空間，從而提高運輸效率，極大地提高了戰場的再生能力。

3.形狀記憶高分子材料在軍事方面應用展望

目前，形狀記憶高分子材料在軍事方面的成熟應用主要體現在在戰機的連接，加固，軍事通訊設備，戰爭醫療設備等方面。

3.1戰機接頭連接

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

3.2緊固銷釘

在戰斗機的制造工藝中， 需應用大量的連接件進行連接。采用形狀記憶高分子材料制作緊固銷釘，將是戰斗機制造業中的一項嶄新工藝技術。

（1）先將記憶材料成形為銷釘的使用形狀；（2）再將銷釘加熱變形為易于裝配的形狀并冷卻定型；（3）將變形銷釘插入欲鉚合的兩塊板的孔洞中；（4）將銷釘加熱即可回復為一次成形時的形狀， 即將兩塊板鉚合固定。

3.3軍事通訊設備

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

3.4軍事醫療設備

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

4.結束語

目前，對形狀記憶材料的研究才剛剛開始，尚處于初級階段。形形狀記憶高分子材料雖然具有可恢復形變量大、記憶效應顯著、感應溫度低、加工成型容易、使用面廣、價格便宜等優點，但尚存在著許多不足之處，如形變回復不完全、回復精度低等。因而，在形狀記憶高分子材料的分子設計和復合材料研究等方面，還有待于進一步探索。另外，應根據現實需要開發新型的形狀記憶高分子或對原有的形狀記憶高分子有針對性地進行改性。因此， 在今后的研究工作中， 應充分運用分子設計技術及材料改性技術， 努力提高材料的形狀記憶性能及綜合性能， 開發新的材料品種， 以滿足不同的應用需要。另外， 還應注重新材料的實際應用， 早日形成工業產量，為我國的軍事建設及各項國民經濟建設服務。

【參考文獻】

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第6篇：高分子材料的主要特性范文

關鍵詞:聚合物成型工藝學;高分子材料生產加工設備;成型加工;教學改革

高分子材料作為最重要的材料品種之一，在人們的生活和生產中具有不可替代的作用［1－2］。高分子材料優異性能的體現在于選用合適的材料并選用適當的成型加工方法和設備。《聚合物成型工藝學》和《高分子材料生產加工設備》是高分子材料相關專業的兩門專業課，是高分子科學領域的研究和工程技術人員必備的技術知識［3－4］。在課程講授過程中發現，《聚合物成型工藝學》和《高分子材料生產加工設備》這兩門課程聯系緊密，既相互區別，又相互補充。因為設備決定工藝，不同的設備，有不同的工藝，只有根據設備的情況，制定符合實際的工藝，才能發揮設備的最大功能，提高產品質量和生產效率。反過來，在講授設備的時候，也需要講授工藝，工藝理解了，能夠更好的促進對設備的理解。高分子材料生產設備很多，有些內容也很抽象，用工藝把一些特定的設備聯系起來，就容易理解多了，因此，這兩門課是相互促進，相互發展的關系，但是在教學過程中也發現一些缺陷，比如:《聚合物成型工藝學》和《高分子材料生產加工設備》的有些內容發生重疊，分別講授這兩門課時，有些內容向學生重復講授［5，6］;另外，這兩門課程具有內容分散、抽象、半理論半經驗化等特點［3］，要提高教學效果，需要進行教學改革。

1明確這兩門課教學主線

聚合物成型加工工藝及設備這兩門課程既與高分子化學和高分子物理緊密相連，同時又是高分子專業理論研究與實際生產相互聯系的紐帶［7］。在教學過程要緊扣高分子物理和高分子化學中的知識，因為高分子材料加工的許多問題往往可以歸結到高分子材料特殊的鏈結構。同時使學生能夠明白材料制品的性能既與材料本身的性能有關，同時在很大程度上受到成型加工方法、工藝條件和加工設備的影響。同樣的材料通過不同的加工方法、加工工藝或加工設備，所得制品的性能就不同。在講課的過程中要讓學生理解高分子材料如何通過成型加工得到具有一定使用性能的制品;材料的成型加工設備與成型加工工藝有何關系;制品性能與材料本身的性能以及成型加工設備和成型加工工藝又有什么關系;同樣的材料通過不同的加工工藝或加工設備，所得制品的性能為什么不同等等［8］。因此，教學內容的講授緊緊圍繞“高分子材料———成型加工設備和工藝———影響制品性能的因素”這條高分子材料成型加工設備和工藝的主線來展開，重點使學生了解和掌握制品性能與高分子材料、成型加工工藝和成型加工設備之間的關系。

2教學內容的改革即教學重點、難點的確定，以及某些知識點的合并和教學內容的補充、跟進和更新

有了教學主線之后，教學內容的就很好安排了，對某些重復的知識點進行合并，對相關的本學科的最新發展要跟進，并充實到教學內容中去，對某些知識點進行更新，使《聚合物成型工藝學》和《高分子材料生產加工設備》授課重點突出，內容精煉，知識體系完整。對前沿領域的跟進與補充，可以引導學生開闊思路，激發學生興趣，激發他們對自己專業的熱愛。教學內容既詳細地講授基礎知識，包括詳細地講授材料的鏈結構與材料性能的關系，同時又要系統地講授當前主流的高分子材料成型加工技術、設備和工藝。從高分子材料的加工原理出發，對成型加工設備和工藝進行詳細地探討，既講授各種高分子材料成型加工的共性，又分別介紹塑料、橡膠等不同高分子材料的成型加工特點和區別。

3教學模式的改革與實踐

考慮到這兩門本課程信息量大、內容多、涉及到的領域寬，其課堂教學主要采用多媒體輔助教學，使課程內容形象直觀準確呈現在學生面前，使學生更容易的接收和理解。但是對于不同的課程內容可以采取靈活的教學模式，對于部分章節，聯系本人在工廠工作的經歷，采用案例式教學。例如在在講述配方設計時就可以采用案例式教學。圖1給出了在實際工廠的一般生產過程。圖1專用料加工廠一般生產過程流程圖Fig.1Theflowofmanufactureprocessforspecialmaterialprocessingplant首先市場部拿到一個訂單之后，技術部根據客戶的要求，選者生產配方，然后生產樣品，待過對方確認之后開始批量生產，最后是檢驗、包括、入庫、發貨。由于不同的客戶對產品性能的要求不同，不可能拿到十分準確的配方，一般是根據工廠技術部門現有的技術資料以及以往的生產經驗，首先制定一個初步的配方，然后經過客戶試料之后，根據客戶的意見，再進行改進。講述這部分內容時主要講授這個配方當中哪些組分對產品性能起到決定性的影響，基于什么樣的考慮提出這樣的配方，并指出在生產過程應當注意什么問題。然后再把改進過程進行詳細地講授。例如在設計生產塑料椅子專用料項目中，應重點考察其阻燃性能、加工性能和增韌體系以及阻燃劑與基體的相容性，才能得到高強度、高韌性以及阻燃環保的高分子復合材料。而針對不同的配方，在其性能滿足客戶要求的基礎上，對其阻燃劑與基體的相容性進行深入分析。這樣既增加了學生學習的興趣，又豐富了教學內容，從而提高了教學效果和教學水平。

4結語

《聚合物成型工藝學》和《高分子材料生產加工設備》具有很強的工程應用性，要明確高分子材料的工程特性，使學生從整體上把握和理解材料制品性能與材料本身的性能、成型加工方法、加工工藝和加工設備的關系。在教學過程中，既要充分利用現代化的教學手段豐富課堂教學內容，又要充分調動學生的積極性。近幾年，通過對聚合物成型工藝和設備的教學內容、教學方法等方面的改革，在授課過程中，既注重強調培養學生解決實際問題的能力，又不忽視基礎理論知識，強化學生的綜合素質，取得了良好的效果。

作者:陳國昌 葉明富 單位:安徽工業大學化學與化工學院

參考文獻

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［6］徐德增.高分子材料生產加工設備［M］．北京:中國紡織出版社，2009:111－113.

第7篇：高分子材料的主要特性范文

關鍵詞：高分子材料；導電機理；導電塑料；用途

文章編號： 1005–6629(2012)5–0071–04 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

20世紀70年代，白川英樹、Heeger和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜，后來又經摻雜發現了可導電的高聚物，這就是導電高分子材料。導電高分子材料的發現，改變了人們對傳統塑料、橡膠等高分子材料是電、熱的不良導體的觀念，經過40多年的發展，導電高分子材料也從最初的聚乙炔發展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等數十種高分子材料，成為金屬材料和無機導電材料的優良替代品。而今這種導電高分子材料已廣泛應用于電子工業、航空航天工業之中，并對新型生物材料和新能源材料的開發產生巨大的影響。

1 高分子材料的分類及導電機理

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

1.1 結構型導電高分子材料

結構型導電高分子材料是指高分子本身或少量摻雜后具有導電性質的高分子材料，一般是由電子高度離域的共軛聚合物經過適當電子受體或供體進行摻雜后制得的。結構型導電高分子材料具有易成型、質量輕、結構易變和半導體特性。最早發現的結構型高分子聚合物是用碘摻雜后形成的聚乙炔。這種摻雜后的聚乙炔的電導率高達105 S/cm。后來人們又相繼開發出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等導電高分子材料。這些材料摻雜后電導率可達到半導體甚至金屬導體的導電水平。

1.1.1 聚乙炔

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

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

A相和B相能量相等，都是基態。如果原來整個反式聚乙炔處于A相，通過激發可以變為B相，中間出現的過渡區域，稱為正疇壁，反之稱為反疇壁。正疇壁稱為孤子，反疇壁稱為反孤子[1]。激發過程中所提供的能量只分布在正、反疇壁中，疇壁以外的部分能量不變。孤子態是由導帶和價帶各提供1/2個能級構成的，因此電荷Q=0，當用施主或受主雜質進行摻雜形成荷電孤子后，Q=±e。反式聚乙炔摻雜后，施主雜質向碳鏈提供電子，被激發形成的孤子帶有負電，如果是受主雜質，將從碳鏈中吸取電子，使孤子帶有正電。這樣孤子就成為反式聚乙炔中的導電載流子。

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

1.1.2 聚對苯撐

聚對苯撐（PPP）有如圖2 所示兩種結構形式：

其中（a）式穩定，而（b）不穩定，很難單獨存在，當FeCl3與PPP摻雜時發生電荷轉移使PPP分子鏈成為正離子，而FeCl3以FeCl4-負離子的形式加到分子鏈上，同時FeCl3被還原成FeCl2[2]，即：

2FeCl3+eFeCl4-+FeCl2

因此，摻雜過程實際上是一個氧化還原過程或電荷轉移過程。如果摻雜劑為受體分子，電荷轉移使高分子鏈成為正離子，摻雜劑為負離子，如果摻雜劑為給體時，則相反。聚對苯撐（PPP）的導電性和熱穩定性優良，有多種合成方法，常溫下為粉末，難以加工成型。電化學聚合可得到薄膜狀產品，但電化學聚合的產物聚合度小、電氣特性和機械性能低，可采用可溶性預聚體轉換工藝提高其聚合度。

1.1.3 聚噻吩

噻吩的分子結構如圖3所示，環上有兩類C原子，因此在發生聚合反應時會有3種連接結構，其中α-α連接時，噻吩環之間的扭轉角度最低，當其與一些復合材料發生摻雜時會通過π-π鍵共軛作用結合在一起，形成一個個相對獨立的導電單元，這些導電單元相對純的聚噻吩而言，具有更高的電導率[3]。

1.1.4 聚吡咯

聚吡咯（PPy）是少數穩定的導電高聚物之一，但純PPy只有經過合適摻雜劑摻雜后才能表現出較好的導電性。聚吡咯常用的摻雜劑有金屬鹽類如FeCl3，鹵素I2、Br2，質子酸如H2SO4等。不同種類的摻雜劑對PPy摻雜及形成高導電性的機理不同，但大部分具有氧化性的摻雜劑，其摻雜過程可以用電荷轉移機理來解釋。按此機理摻雜時，聚合物鏈給出電子，摻雜劑被還原成摻雜劑離子，然后此離子與聚合物鏈形成復合物以保持電中性。以FeCl3為氧化劑制備聚吡咯，通過電荷轉移形成復合物，反應按下式進行[4]：

1.1.5 聚苯胺

與其他導電高聚物一樣，聚苯胺（PAN）是共軛高分子，在高分子主鏈上交替重復單雙鏈結構，具有的價電子云分布在分子內，相互作用形成能帶等。其化學結構如圖4 所示。

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

聚苯胺（PAN）的研究后來居上，它與熱塑性塑料摻混具有良好的導電性，與其他導電高聚物相比，具有良好的環境穩定性，易制成柔軟、堅韌的膜，且價廉易得等優點。在日用商品及高科技方面有著廣泛的應用前景。

1.2 復合型導電高分子材料

復合型導電高分子材料是以高分子聚合物作基體，加入相當數量的導電物質組合而成的，兼有高分子材料的加工性和金屬導電性。既具有導電填料的導電性、導熱性以及電磁屏蔽性，又具有基體高聚物的熱塑性、柔韌性以及成型性，因而具有加工性好、工藝簡單、耐腐蝕、電阻率可調范圍大、價格低等很多優良的特點，已被廣泛應用于電子工業、信息產業以及其他各種工程應用中。復合型導電塑料是經物理改性后具有導電性的塑料，一般是將導電性物質如碳黑、金屬粉末、金屬粒子、金屬絲和碳纖維等摻混于樹脂中制成。在技術上比結構型導電塑料成熟，不少品種已商業化生產。

目前，關于復合型導電高分子材料的導電機理有宏觀滲流理論，即導電通路學說、微觀量子力學隧道效應理論和微觀量子力學場致發射效應等三種理論[6]。

（1）滲流理論：這一理論認為，當復合體系中導電填料用量增加到某一臨界用量時，體系電阻率急劇下降，體系電阻率-導電填料用量曲線出現一個狹小的突變區域，在此區域內導電填料的任何微小變化都會導致電阻率顯著變化，這種現象稱為滲濾現象，導電填料的臨界用量通常稱為滲濾閾值。

（2）隧道效應理論：該理論認為復合體系在導電填料用量較低時，導電粒子間距較大，混合物微觀結構中尚未形成導電網絡通道，此時仍不具有導電現象。這是因為此時高分子材料的導電性是由熱振動電子在導電粒子之間的遷移造成的。隧道效應現象幾乎僅僅發生在距離很接近的導電粒子之間，間隙過大的導電粒子之間沒有電流傳導行為。

（3）場致發射效應理論：該理論認為，當復合體系中導電填料用量較低，導電粒子間距較大、導電粒子內部電場很強時，電子將有很大幾率飛躍樹脂界面勢壘躍遷到相鄰電子離子上，產生場致發射電流，形成導電網絡。

1.2.1 炭黑添加型導電高分子材料

炭黑不僅價格低廉、導電性能持久穩定，而且可以大幅度調整復合材料的體積電阻率。因此，由炭黑填充制成的復合導電高分子材料是目前用途最廣、用量最大的一種導電材料。復合材料導電性與填充炭黑的填充量、種類、粒度、結構及空隙率有關，一般來說粒度越小，孔隙越多，結構度越高，導電性就越強。

1.2.2 金屬添加型導電聚合物

這類導電塑料具有優良的導電性，比傳統的金屬材料重量輕、易成型、生產效率高、成本低，進入20世紀80年代后，在電子計算機外殼、罩、承插件、傳輸帶等方面得到應用，成為最年輕、最有發展前途的新型導電和電磁屏蔽材料。常見的金屬類導電填充劑有金、銀、銅、鎳等細粉末。

2 導電高分子材料的廣泛應用

2.1 在電子元器件開發中的應用

2.1.1 用于防靜電和電磁屏蔽方面

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

2.1.2 導電高分子材料在芯片開發上的運用

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

2.1.3 顯示材料中的導電高分子材料

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

2.2 在塑料薄膜太陽能電池開發中的應用

傳統的硅太陽能電池不僅價格昂貴，而且生產過程中消耗大量能源，因此成本昂貴，無法成為替代礦物燃料的能源，而塑料薄膜電池最大的特點就是生產成本低、耗能少。一旦技術成熟，可以在流水線上批量生產，使用范圍也很廣。制造塑料薄膜太陽能電池需要具有半導體性能的塑料。奧地利科學家用聚苯乙烯和碳摻雜形成富勒式結構的材料，再將它們加工成極薄的膜，然后在膜層上下兩面蒸發涂上銦錫氧化物或鋁作為電極。由于聚苯乙烯受到光照時會釋放出電子，而富勒式結構則會吸收電子，如果將燈泡接在這兩個電極上，電子開始流動就會使燈泡發光[10]。

2.3 在生物材料開發中的應用

在生命科學領域，導電高分子材料可制成智能材料，用于醫療和機器人制造方面。由于導電有機聚合物在微電流刺激下可以收縮或擴張，因而具備將電能轉化為機械能的潛力，這類導電聚合物組成的裝置在較小電流刺激下同樣表現出明顯的彎曲或伸張/收縮能力。為了把聚合物變成伸屈的手指活動，加上了含PPY的三層復合膜[PPY/緣塑料膜/PPY]，其中一層PPY供給正電荷，另一層PPY供給負電荷。機器人手指工作：提供正電荷的一側凹陷進去，即體積收縮；提供負電荷的一側就鼓脹起來，體積膨脹，引起手指彎曲[11]。用改進的PAN和碳纖維合并起來作為纖維束驅動器，用它制造手指關節鏈（見圖5）其中關節的動作是借助于激光發動和纖維反抗成對的推拉控制，是由改變pH來激發動作的，并有激發纖維和反抗纖維的數量來控制位置[12]。

最新研究表明，DNA也可以具有導電性，因此，把導電塑料與生命科學結合起來，可以制造出人造肌肉和人造神經，以促進DNA的生長或修飾DNA，這將是導電塑料在應用上最重要的一個趨勢。

2.4 在新型航空材料開發中的應用

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

3 導電高分子材料的研究進展

20世紀70年代以來，電子、電氣、通訊產業的迅速崛起，推動了導電材料的快速發展。隨著導電材料使用環境的變化，對導電材料的發展也提出了新的要求。總體來說，導電高分子材料的發展主要圍繞以下幾個方面：

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

（2）研究設計和合成結構高度穩定的、具有高熒光量子效率和高電荷載流子遷移率的共軛聚合物，制備出結構有序的導電聚合物薄膜材料[14]。

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

導電高分子材料的這些發展趨向預示著一個新的塑料電子學時代即將到來。

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第8篇：高分子材料的主要特性范文

關鍵詞：高分子材料；阻燃技術；無機阻燃劑；鹵系阻燃劑

1高分子材料的阻燃機理

高分子材料能夠進行阻燃是存在一定機理的，主要是由于破壞了高分子材料的結構和成分，然后形成了新的保護膜，才能夠阻止材料燃燒。一般的阻燃原理可以從兩個方面來考慮，分別是隔離氧氣和降低溫度。隔離氧氣一般采用凝聚相阻燃機理，這種材料在燃燒的過程中會產生阻燃的細小分子，能夠中斷燃燒等鏈式反應，使得材料的熱分解溫度升高，并且在燃燒的過程中會產生水蒸氣，同時阻燃高分子材料中也存在著大量的氫氧元素，與空氣接觸后會產生水霧覆蓋在材料的表面，這樣便能隔離與空氣的接觸，達到阻燃的效果。經過吸熱產生的水霧也能夠降低材料表面的溫度，還能夠堵塞材料內部的孔隙，使材料形成一個密閉的環境，再次隔離與空氣的接觸。凝聚相在阻燃的過程中存在4中阻燃的模式，材料在燃燒的過程中會產生惰性氣體，能夠延緩材料的燃燒；在材料燃燒的過程中還會產生一些多碳氣孔，達到阻燃的效果；在反應的過程中還會吸收大量的熱量，通過降低表面溫度的方法來達到阻燃的效果；還有一些無機分子，這類分子的比熱容較大，在燃燒的時候分子之間會發生氧化還原反應，使分子發生變化以達到阻燃的效果。這幾種反應在機理中大致相同，但是在阻燃反應中的機理還有很多，所以還是很難給高分子阻燃體系進行一個系統的劃分。

2高分子材料阻燃劑的類別

2.1無機阻燃劑

無機阻燃劑主要是對無機化合物進行加熱，分解得到的水蒸氣或者其他保護膜來隔斷材料與空氣的接觸，降低燃燒溫度來達到降溫的效果。同時無機阻燃劑也能過在燃燒的過程中產生水分，當環境溫度比較高，水分會吸收熱量變成水蒸氣，降低環境的溫度達到阻燃的效果。另外一種是通過阻燃材料形成一種保護膜，比如說三氧化鋁材料在燃燒的過程中，會在材料表面形成一層細致的氧化物薄膜，隔斷與空氣的接觸。通常的無機阻燃材料化學性質比較穩定，也不會產生對環境和人體有害的氣體，所以常用來作防火阻燃劑。

2.2鹵系阻燃劑

在元素周期表中，鹵系元素所組成的化合物都具有非常優秀的阻燃效果。比如說氟利昂這種鹵系化合物就比較容易揮發，但是會破壞臭氧層，分別在這種物質中添加氯元素和氟元素，然后通過一定的方法對其沸點進行對比，可以發現添加氟元素的材料沸點明顯低于添加氯元素的材料。當化合物中含有3個氯分子時，材料的標準沸點是61.2℃；當化合物中含有3個氟分子時，材料的標準沸點是-128℃。通常含氯化合物所形成的阻燃劑材料都會有很好的阻燃效果，這種阻燃劑化學性質比較穩定，并且和許多高分子材料都有很好的相容性，所以不會對反應產生太大的影響。一般的，含溴元素的阻燃化合物的穩定性介于氯和碘元素所形成的阻燃化合物之間，也具有很好的阻燃效果。

2.3磷系阻燃劑

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

3高分子材料阻燃技術的發展

3.1納米技術

近些年來科學技術快速發展，納米技術也開始應用到高分子材料的阻燃技術當中，日本就曾經研發出一種具有優異阻燃性能的納米硅酸鹽粘土材料。這種材料在燃燒的過程中會產生一種抑制劑，這種物質會改變材料的結構，讓材料內部發生變化。材料的分子直徑在0.4-0.5mm之間，在燃燒的過程中產生的凝聚產物能夠堵塞氣孔，達到與空氣隔斷的效果。同時這種材料也能夠延緩物質燃燒時的熱量釋放，保證在一定的時間內所散發的熱值最小。

3.2接枝和交聯改性技術

接枝和交聯改性也能夠制備一系列的阻燃材料，主要通過光敏技術或化學接枝的方法將多種無機化合物聚合形成共聚物。共聚物在燃燒的過程中能夠產生一種無機絕緣層，這種絕緣層能夠有效的吸收易燃物質的高分子，通過減少易燃物質來達到阻燃的效果。

3.3膨脹技術

膨脹技術一般都會使用發泡劑作為阻燃物質，這種技術做成的阻燃材料一般有三個優點：無排煙量、無毒氣、無滴落等。以往的工藝手段在處理阻燃時，都會產生出大量對人體有害的氣體，比如說四溴苯酚在作阻燃材料時就會放出很多有毒氣體，不但對環境有害，對人體也有著巨大的傷害。無滴落則主要體現在阻燃劑不會產生腐蝕性液體，防止材料發生局部腐蝕。

4結語

通過本篇對于高分子材料阻燃技術的分析，使得對于該技術有了更深的了解。這種材料不但能夠對于物質燃燒有著很好的阻燃效果，并且還不會對環境有害，對人體產生危害。

參考文獻： 

[1]歐育湘，陳宇，王莜梅.阻燃高分子材料[M].國防工業出版社，2001. 

[2]李學鋒，陳緒煌.氫氧化鋁阻燃劑在高分子材料中的應用[J].中國塑料，1999（6）：80-85. 

第9篇：高分子材料的主要特性范文

關鍵詞：微波技術；高分子材料；加工

一、引言

人們的日常生活中常使用微波爐，這種電器設備具有較快的熱效率，能夠快速加熱食物，并且不會流失營養成分。而這種電器正是運用了微波技術，除了在食品領域，該項技術還在其他領域中有著廣泛的應用，并取得了理想的效果。以高分子材料加工中對微波技術的應用威力，相較于傳統加工技術，微波加熱的速率更快，并且基于脈沖技術的支持，能夠實現對溫度的有效控制。其次，微波加熱不會存在熱滯后反應，材料能夠直接吸收微波，不會通過容器傳導而導致能量流失；此外，微波加熱的熱梯度非常小，具有較強的穿透能力，加熱的均勻度也相對理想。對于高分子材料而言，通過微波技術的應用，可以使其性能得到改善，達到理想狀態。

二、基本原理與影響因素

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

對于電場強度固定的電磁場而言，材料吸收的微博能與電磁輻射的頻率，材料的介電損耗與電場強度之間的關系可以通過下式來表示：

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

根據（1）式，可以發現在電場強度或材料介電性質發生變化的情況下，材料吸收的微波也隨之得到改變，然而大部分高分子材料具有非常小的介電損耗因數，一般情況下微波材料能夠透過材料而不產生耗散。

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

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

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

三、微波設備

在高分子材料加工中，微波的應用效率以及材料性能在很大程度上取決于微波設備。

現階段，在實驗中有著廣泛應用的微波設備主要為商品化的多模式微波爐。這種設備屬于多波設備，因此其溫度控制難度較大，無法獲取需要的加熱曲線，在這種設備的應用下，產品性能的均勻性要求往往無法得到滿足。其次，微波行波加熱器則是基于矩形波導或圓波導產生行波，在設備中微波能會被物料吸收，進而實現加熱。對于具有較大介電損耗因數的單位長度材料而言，這種設備具有較強的適用性，而其他材料并不適合這一設備。從上述兩種設備的缺陷描述不難發現，微波設備的研究與開發勢在必行。

在設備開發的過程中，微波發生器設計具有重要意義，這是提高微博能利用率的有效途徑。美國研究人員針對一種間歇加工聚合物材料的單模可調諧振腔進行了開發，這種設備材料主要有金屬銅或鋁的圓波導，兩端采用的金屬短路相同，具體如下圖所示。

根據上述高分子材料加工中應用的微波設備，不難發現諧振腔具有更強的適用性，該設備能夠將微波能耦合進材料，并且現階段在厚件復合材料的加工中也取得了成功。

自單模可調諧振腔誕生之后，又有更加先進的微波加工系統涌現出來，也就是計算機輔助微波加工系統與計算機控制脈沖微波加工系統。其中計算機控制脈沖微波加工系統可以基于功率輸出開關的脈沖，在選定值范圍內控制樣品溫度，與此同時，在反應過程中，該設備還可以對介電損耗因數變化進行檢測。

四、研究進展及問題

總而言之，相較于傳統加熱，微波輻射的特點與優勢非常突出，對于高分子材料加工領域的發展而言有著十分重要的影響與作用。再加上近年來相關研究人員圍繞微波加工材料性能展開深入研究，并構建起聚合物結構與微波吸收特性的關系，顯然在理論層面上為微波技術在高分子材料加工領域中的進一步運用提供了強有力的支持。當然不可否認的是，在聚合物材料加工中，微波技術的應用依然面臨著一些困難與阻礙，例如目前相關人員并沒有全面了解微波加熱的影響因素。很多研究人員開始圍繞分子結構與微波加工系統展開設計，希望通過此推動微波技術的應用與發展。在基礎理論知識不斷增長的背景下，相信在未來加工設計中，微波技術的經濟效益將會得到全面提升，為工業的發展提供強有力的支持。此外，加工安全性、設備問題以及加工規模等也是微波技術在應用實踐中需要考慮的問題。作為研究人員，必須圍繞這些因素予以綜合考慮，并采取相應的改進方法，促使高分子材料加工領域中微波技術的價值與作用得到充分發揮。

參考文獻：

[1]何德林，王錫臣.微波技術在聚合反應中的應用研究進展[J].高分子材料科學與工程，2001，17（1）：20-25.

[2]張忠海，李建波，袁偉忠等.微波技術在生物可降解聚合物合成中的研究進展[J].高分子通報，2010，（6）：47-52.