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第1篇：高分子材料的光學(xué)性能范文

1．何為高分子化學(xué)

顧名思義，高分子就是相對分子質(zhì)量很高的分子，它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物，又稱聚合物或高聚物，是結(jié)構(gòu)上由重復(fù)單元（低分子化合物—單體）連接而成的高相對分子質(zhì)量化合物。高分子的相對分子質(zhì)量非常的大，小到幾千，大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時(shí)將相對分子質(zhì)量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學(xué)作為化學(xué)的一個(gè)分支，同樣也是從事制造和研究分子的科學(xué)，但其制造和研究的對象都是大分子，即由若干個(gè)原子按一定規(guī)律重復(fù)地連接成具有成千上萬甚至上百萬質(zhì)量的、最大伸直長度可達(dá)毫米量級的長鏈分子，稱為高分子、大分子或聚合物。

2．高相對分子質(zhì)量與高強(qiáng)度

相對分子質(zhì)量和物質(zhì)的性質(zhì)是密切相關(guān)的，是決定物質(zhì)性質(zhì)的一個(gè)重要因素。只有相對分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機(jī)械力學(xué)性能，才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直鏈的烷烴化合物，但是分子量變化很大，其機(jī)械力學(xué)性能因而也有極大的區(qū)別。

3．高分子科學(xué)的主要內(nèi)容

既然高分子化學(xué)是制造和研究大分子的科學(xué)，對大分子的反應(yīng)和方法的研究，顯然是高分子化學(xué)最基本的研究內(nèi)容。高分子科學(xué)不僅是研究化學(xué)問題，也是一門系統(tǒng)的科學(xué)。高分子科學(xué)的主要內(nèi)容有：如何將低分子化合物連

接成高分子化合物，即聚合反應(yīng)的研究。高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系。不同性質(zhì)的高分子，其結(jié)構(gòu)必然是不同的。為了得到不同性質(zhì)的高分子，就要去合成具有特殊結(jié)構(gòu)的高分子。

二、高分子材料化學(xué)的應(yīng)用

材料是人類社會文明發(fā)展階段的標(biāo)志，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。它是指經(jīng)過某種加工，具有一定結(jié)構(gòu)、組分和性能，并可應(yīng)用于一定用途的物質(zhì)。上世紀(jì)半導(dǎo)體硅、高集成芯片、高分子材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟(jì)社會。可以說某一種新材料的問世及其應(yīng)用，往往會引起人類社會的重大變革，材料是人類文明的重要標(biāo)志。如果說現(xiàn)在人人離不開高分子材料，家家離不開高分子材料，處處離不開高分子材料，是一點(diǎn)也不過分的。高分子化合物的最主要的應(yīng)用是以高分子材料的形式出現(xiàn)的，高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統(tǒng)合成材料，另外許多精細(xì)化工材料也都是高分子材料。

第一，塑料：一類是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等；另一類叫工程塑料，其強(qiáng)度大，如汽車零部件、保險(xiǎn)杠、洗衣機(jī)內(nèi)的滾筒、電器的外殼等。

第二，纖維：人們開發(fā)出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物，通過不同的加工，生產(chǎn)出了各種纖維制品，極大地滿足著人類的需要。

第三，橡膠：天然橡膠的種類和品質(zhì)都受到很大的限制，于是科學(xué)家們不斷開發(fā)出了各種人造橡膠，如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。

第四，精細(xì)化工：比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產(chǎn)品，如家具漆、內(nèi)外墻乳膠漆、汽車漆、飛機(jī)漆等。女孩子用的指甲油，使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫(yī)用膠、結(jié)構(gòu)膠等黏合劑，以及各種吸水樹脂等都是高分子產(chǎn)品。

三、高分子化學(xué)與高科技的結(jié)合

當(dāng)今社會，人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。自從合成有機(jī)高分子材料的那一天起，人們始終在不斷地研究、開發(fā)性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料，來滿足計(jì)算機(jī)、光導(dǎo)纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機(jī)械工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展，出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價(jià)格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。

隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現(xiàn)出來，如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫(yī)用材料、光敏材料、非線性光學(xué)材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領(lǐng)域，下面簡單介紹特種高分子材料：功能高分子是指當(dāng)有外部刺激時(shí)，能通過化學(xué)或物理的方法做出相應(yīng)反應(yīng)的高分子材料；高性能高分子則是對外力有特別強(qiáng)的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇；特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化學(xué)纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑）的范疇。

第一，力學(xué)功能材料：強(qiáng)化功能材料，如超高強(qiáng)材料、高結(jié)晶材料等；)彈材料，如熱塑性彈性體等。

第二，化學(xué)功能材料：分離功能材料，如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡(luò)合物等；反應(yīng)功能材料，如高分子催化劑、高分子試劑；生物功能材料，如固定化酶、生物反應(yīng)器等。

第三，生物化學(xué)功能材料：人工臟器用材料，如人工腎、人工心肺等；高分子藥物，如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農(nóng)藥等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。

可以預(yù)計(jì)，在今后很長的歷史時(shí)期中，特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發(fā)展的主要方向。

四、高分子化學(xué)的可持續(xù)發(fā)展

研究高分子合成材料的環(huán)境同化，增加循環(huán)使用和再生使用，減少對環(huán)境的污染乃至用高分子合成材料治理環(huán)境污染，也是21世紀(jì)中高分子材料能否得到長足發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。比如利用植物或微生物進(jìn)行有實(shí)用價(jià)值的高分子的合成，在環(huán)境友好的水或二氧化碳等化學(xué)介質(zhì)中進(jìn)行化學(xué)合成，探索用前面提到的化學(xué)或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子，以及用合成高分子來處理污水和毒物，研究合成高分子與生態(tài)的相互作用，達(dá)到高分子材料與生態(tài)環(huán)境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀(jì)應(yīng)當(dāng)開展的綠色化學(xué)過程和材料的研究范疇。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮新德.展望21世紀(jì)的高分子化學(xué)與工業(yè)[J].科學(xué)中國人,1997,(11)

[2]王守德,劉福田,程新.智能材料及其應(yīng)用進(jìn)展[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版,2002,(01).

第2篇：高分子材料的光學(xué)性能范文

【關(guān)鍵詞】高分子；化學(xué)；發(fā)展；方向

中圖分類號： F407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、前言

我國高分子化學(xué)一直都是我國發(fā)展的重點(diǎn)，這項(xiàng)技術(shù)對于很多相關(guān)產(chǎn)業(yè)非常有幫助，高分子化學(xué)是高分子材料的研究基礎(chǔ)，已經(jīng)涉及到了機(jī)械行業(yè)，建筑行業(yè)等多個(gè)行業(yè)，因此發(fā)展高分子化學(xué)對于我國高分子材料行業(yè)是非常有幫助的。

二、現(xiàn)如今高分子化學(xué)的發(fā)展情況和應(yīng)用范圍

自從20世紀(jì)到現(xiàn)在，隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，天然資源已經(jīng)露出了疲態(tài)，科學(xué)家們已經(jīng)開始使用高分子化學(xué)進(jìn)行材料的合成。有數(shù)字表明，在之前的40年中，使用材料的速度正在以每10年五倍增長，人類三大合成材料，其中包括塑料、橡膠、纖維，在使用過程中表現(xiàn)出了令人驚訝的增長速度。新型的材料，特別表現(xiàn)在合成材料，在工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、電子技術(shù)方面都被廣泛使用，極大的支撐著人類的日常生活，是使國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的必要?jiǎng)恿υ慈?/p>

相對分子質(zhì)量和物質(zhì)的性質(zhì)是密切相關(guān)的，是決定物質(zhì)性質(zhì)的一個(gè)重要因素。只有相對分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機(jī)械力學(xué)性能，才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直鏈的烷烴化合物，但是分子量變化很大，其機(jī)械力學(xué)性能因而也有極大的區(qū)別。

三、高分子化學(xué)與高科技的結(jié)合

當(dāng)今社會，人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。自從合成有機(jī)高分子材料的那一天起，人們始終在不斷地研究、開發(fā)性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料，來滿足計(jì)算機(jī)、光導(dǎo)纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機(jī)械工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展，出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價(jià)格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。

隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現(xiàn)出來，如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫(yī)用材料、光敏材料、非線性光學(xué)材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領(lǐng)域，下面簡單介紹特種高分子材料：功能高分子是指當(dāng)有外部刺激時(shí)，能通過化學(xué)或物理的方法做出相應(yīng)反應(yīng)的高分子材料；高性能高分子則是對外力有特別強(qiáng)的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇；特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化學(xué)纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑）的范疇。

第一，力學(xué)功能材料：強(qiáng)化功能材料，如超高強(qiáng)材料、高結(jié)晶材料等；)彈材料，如熱塑性彈性體等。

第二，化學(xué)功能材料：分離功能材料，如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡(luò)合物等；反應(yīng)功能材料，如高分子催化劑、高分子試劑；生物功能材料，如固定化酶、生物反應(yīng)器等。

第三，生物化學(xué)功能材料：人工臟器用材料，如人工腎、人工心肺等；高分子藥物，如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農(nóng)藥等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。

可以預(yù)計(jì)，在今后很長的歷史時(shí)期中，特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發(fā)展的主要方向。

四、高分子材料化學(xué)的應(yīng)用

材料是人類社會文明發(fā)展階段的標(biāo)志，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。它是指經(jīng)過某種加工，具有一定結(jié)構(gòu)、組分和性能，并可應(yīng)用于一定用途的物質(zhì)。上世紀(jì)半導(dǎo)體硅、高集成芯片、高分子材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟(jì)社會?？梢哉f某一種新材料的問世及其應(yīng)用，往往會引起人類社會的重大變革，材料是人類文明的重要標(biāo)志。如果說現(xiàn)在人人離不開高分子材料，家家離不開高分子材料，處處離不開高分子材料，是一點(diǎn)也不過分的。高分子化合物的最主要的應(yīng)用是以高分子材料的形式出現(xiàn)的，高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統(tǒng)合成材料，另外許多精細(xì)化工材料也都是高分子材料。

第一，塑料：一類是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等；另一類叫工程塑料，其強(qiáng)度大，如汽車零部件、保險(xiǎn)杠、洗衣機(jī)內(nèi)的滾筒、電器的外殼等。

第二，纖維：人們開發(fā)出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物，通過不同的加工，生產(chǎn)出了各種纖維制品，極大地滿足著人類的需要。

第三，橡膠：天然橡膠的種類和品質(zhì)都受到很大的限制，于是科學(xué)家們不斷開發(fā)出了各種人造橡膠，如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。

第四，精細(xì)化工：比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產(chǎn)品，如家具漆、內(nèi)外墻乳膠漆、汽車漆、飛機(jī)漆等。女孩子用的指甲油，使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫(yī)用膠、結(jié)構(gòu)膠等黏合劑，以及各種吸水樹脂等都是高分子產(chǎn)品。

五、高分子化學(xué)的發(fā)展方向

1、使地球更加綠色化

在現(xiàn)在很多工業(yè)發(fā)達(dá)的城市，天空中都會飄著非常濃郁的黑煙，對人們的日常生活有非常嚴(yán)重的污染。綠色，在現(xiàn)在被認(rèn)為是沒有污染、再生性或者可以循環(huán)使用。在沒有污染方面，我們需要做的就是減少工業(yè)廢棄物的排放、相對的減少污染源?，F(xiàn)在的情況表明，化學(xué)行業(yè)中具有污染和治理兩個(gè)方面的性質(zhì)，可以對綠色使用材料進(jìn)行研究，也可以繼續(xù)對環(huán)境造成惡化。例如：在研制的過程中使用的催化劑、溶解劑、中間物品等，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢棄液體等都是對環(huán)境造成影響的主要元兇，若長期的進(jìn)行排放，會對環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，甚至?xí)?dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的事情發(fā)生。

2、減少的自然資源的使用依賴

目前研究的高分子合成材料對石油具有很強(qiáng)的依賴性，眾所周知，石油是經(jīng)過地球非常漫長孕育才出現(xiàn)的，另外，石油也是現(xiàn)如今人類社會非常重要的能源，石油資源現(xiàn)在正在快速的減少，而且不能快速的進(jìn)行補(bǔ)充，所以人們現(xiàn)在非常急切的找到可以代替石油使用的資源，這已經(jīng)成為現(xiàn)在高分子化學(xué)研究中非常重要的課題。在對物質(zhì)中原子和分子的比率進(jìn)行調(diào)節(jié)，對物質(zhì)的微觀特性、宏觀特性以及表面性質(zhì)進(jìn)行加強(qiáng)控制，也許這種物質(zhì)就會滿足一些行業(yè)的使用要求，當(dāng)這種情況出現(xiàn)的時(shí)候就可以把這種物質(zhì)作為材料使用。所以，在對材料進(jìn)行配置的時(shí)候就會減少對不可再生資源的依賴程度，并對使用材料和環(huán)境進(jìn)行相互協(xié)調(diào)，這是現(xiàn)如今化學(xué)研究當(dāng)中非常重要的領(lǐng)域。現(xiàn)在很多高分子合成材料都非常依賴石油資源。想要解決目前的情況，可以對天然高分子進(jìn)行利用，這其中也應(yīng)該包含對無機(jī)高分子的不斷探索和研究。

現(xiàn)在由石油合成的高分子材料，主要因?yàn)樵又幸蕴紴橹饕?，其中還含有少量的氮、氧等原子，所以被稱為有機(jī)高分子。無機(jī)高分子是因?yàn)橹麈溕系慕M成原子中不含碳。根據(jù)元素的性質(zhì)進(jìn)行判斷，大約有40～50種元素可以成為長鏈分子?，F(xiàn)在引起科學(xué)家高度重視的一種無機(jī)高分子，它的主鏈上都是硅原子，并且含有有機(jī)側(cè)鏈的聚硅烷。

3、使高分子材料不斷納米化

現(xiàn)在很多高分子化學(xué)反應(yīng)中的原子經(jīng)過重新排列組合之后的反應(yīng)空間要比原子的大小大出很多，所以，化學(xué)反應(yīng)的研究要在一個(gè)受限空間之中進(jìn)行。若在有限的空間中，像納米量級的片層當(dāng)中，小型分子由于和片層分子相互作用而且還在一個(gè)比較受限的空間內(nèi)進(jìn)行排列，之后產(chǎn)生單體聚合，聚合之后的產(chǎn)物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不會再受限的空間內(nèi)進(jìn)行全部的復(fù)制，這種情況和自由空間的結(jié)果完全不同。我們也許會在受限制空間內(nèi)進(jìn)行聚合反應(yīng)的分子中提煉出高分子納米化學(xué)的定義。化學(xué)的研究對象基本都是納米量級的分子和原子，但是因?yàn)闆]有精細(xì)的方式，沒有達(dá)到可以在納米尺度上精確控制分子或者原子的程度，所以現(xiàn)如今很難做到對分子的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，使化學(xué)的合成讓人感覺非常的粗放。高分子化學(xué)在納米程度上精要精確的按照分子設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上確定分子鏈中的原子配比位置以及相互結(jié)合的方式，通過納米技術(shù)對分子、原子和分子鏈進(jìn)行非常精確的控制，達(dá)到對高分子各級結(jié)構(gòu)的位置確定。這樣就可以精確的控制新合成材料的功能和特性。

4、面向智能材料的高分子化學(xué)研究路線

20世紀(jì)的人類社會是以合成材料為標(biāo)志的，在21世紀(jì)人類社會的標(biāo)志將會是智能材料。高分子化學(xué)仍然是進(jìn)入智能材料時(shí)期非常重要的組成部分。材料自身具有的功能可以根據(jù)外部條件的變化，有意識的進(jìn)行調(diào)節(jié)和修復(fù)等一系列措施，這就是智能材料的基本定義?，F(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)了解高分子有軟物質(zhì)這一特征，簡單說就是可以對外場具有反應(yīng)。

六、結(jié)束語

綜上所述，高分子化學(xué)已經(jīng)發(fā)展到了非常不錯(cuò)的方向，在很多方面都有非常廣闊的運(yùn)用，目前高分子化學(xué)會朝著綠色以及環(huán)保方面進(jìn)行發(fā)展，隨著高分子化學(xué)不斷取得突破，未來使用高分子材料的前景會更加的廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]王立艷.《高分子化學(xué)》理論與實(shí)踐教學(xué)的整體優(yōu)化研究[J].廣州化工，2012，40（4）：108-109.

[2]張宏剛.新型高分子化學(xué)注漿材料在堿溝煤礦的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2011（34）：63-64.

[3]何冰晶，王慶豐，劉維均，等.能量最低原理在高分子化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探索[J].高分子通報(bào)，2011（12）：141-144.

[4]董建華.從高分子化學(xué)與衣食住行到高科技發(fā)展[J].化學(xué)通報(bào)，2012，74（8）：675-682.

第3篇：高分子材料的光學(xué)性能范文

關(guān)鍵詞：可降解高分子材料；光降解；生物降解；光-生物降解

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活節(jié)奏的加快，塑料飯盒、塑料袋等一次性產(chǎn)品開始頻繁出現(xiàn)在人們的日常生活中，它們在給人們的生活帶來便利的同時(shí)，也因其非自然降解性造成了極大的環(huán)境問題，即“白色污染”?！鞍咨廴尽奔仁且环N視覺污染，也會影響土壤、空氣、水體等的質(zhì)量，因此努力合成并推廣使用可降解高分子材料成為當(dāng)務(wù)之急。按照降解機(jī)理，可降解高分子材料可分為光降解高分子材料、生物降解高分子材料和光-生物雙降解高分析材料三大類。

1.光降解高分子材料

光降解高分子材料的特征是含有光敏基團(tuán)，可吸收紫外線發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，在太陽光的照射下，發(fā)生分子鏈的斷裂和分解，由大分子變成小分子。

向塑料基體中加入光敏劑是目前使用比較多的制備光降解塑料的方法。光降解引發(fā)劑可以是過渡金屬的各種化合物，如：鹵化物、脂肪酸鹽、酯、多核芳香族化合物等。很多學(xué)者都發(fā)現(xiàn)TiO2對聚丙烯的光降解有明顯的催化作用，等人［1］分析了加有銳鈦礦型納米二氧化鈦的聚丙烯纖維在人工加速紫外光降解和自然光降解過程中拉伸斷裂伸長率和表面形態(tài)的變化情況，得出銳鈦礦型納米TiO2可作為聚丙烯的一種高效光敏劑的結(jié)論。除了TiO2，還有很多其它光敏劑，如硬脂酸鈰、硬脂酸鐵、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸鐵、硬脂酸錳等均對聚乙烯薄膜有顯著的光敏化作用效果。

在高分子中添加光敏劑制得改性高分子雖然能降解，但只是部分降解，而化學(xué)合成的羰基聚合物、Et/CO等，則能完全降解。一氧化碳和烯烴的交替共聚產(chǎn)物——聚酮，因?yàn)榉肿渔溨泻写罅恳酝问酱嬖诘聂驶菀自谧贤夤獾恼丈湎掳l(fā)生光降解，羰基鍵附近的碳鏈斷裂生成酮類、烯類及一氧化碳等低分子物質(zhì)并返回到物質(zhì)循環(huán)圈中，不存在環(huán)境污染，是一種新型的環(huán)境友好材料［2］。且有實(shí)驗(yàn)證明，分子量大、結(jié)晶度低的聚酮光降解性能更好。

2.生物降解高分子

生物降解材料包含完全生物降解高分子和生物破壞性高分子，前者是指在微生物作用下，在一定時(shí)間內(nèi)能完全分解成二氧化碳和水的化合物；而后者在微生物作用下，僅能被分解成散落碎片。

2.1 淀粉降解塑料

淀粉是天然高分子化合物，具有可再生、價(jià)格便宜、生物降解性等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來研究的熱點(diǎn)。淀粉降解塑料泛指組成中含有淀粉或其衍生物的塑料，發(fā)展至今已經(jīng)過了四個(gè)時(shí)期：填充型淀粉塑料，光/生物雙降解型塑料，共混型塑料和全淀粉熱塑性塑料。

填充型淀粉塑料一般是烯烴類聚合物中加入廉價(jià)的淀粉作為填充劑，其中淀粉含量在10%30%，僅淀粉能降解，被填充的PE、PVC等塑料需要幾百年才能達(dá)到完全生物降解。光/生物雙降解型是由光敏劑、淀粉、合成樹脂及少量助劑等制成，其降解機(jī)理是先降解的淀粉可使高聚物母體變得疏松，增大表面/體積比，同時(shí)光敏劑、促氧劑等物質(zhì)被光、熱、氧引發(fā)，發(fā)生光氧化和自氧化作用，導(dǎo)致高聚物分子量下降并被微生物消化［3］。接下來人們發(fā)現(xiàn)，通過共混能解決淀粉粘性高、抗?jié)裥缘图芭c一些聚合物不相容等缺點(diǎn)，于是開始將淀粉與聚烯烴類等一些不可降解聚合物混合來提高淀粉的強(qiáng)度，但這類產(chǎn)品不能完全降解；后來便試圖將其與PCL、PEG等可降解聚合物共混，制得了很多可完全降解材料。全淀粉熱塑性塑料含淀粉70%-90%,其余組成是一些可光降解的加工助劑，使用后能在環(huán)境中完全降解，但天然淀粉不具有熱塑性，必須先利用物理場作用使其分子結(jié)構(gòu)無序化后才能在塑料機(jī)械中加工成型。

2.2 化學(xué)合成型生物降解高分子［4］

酯基在自然界中容易被微生物或酶分解，所以常采用含有酯基結(jié)構(gòu)的脂肪族聚酯來合成生物降解高分子材料，工業(yè)化的有聚乳酸和聚己內(nèi)酯。

聚乳酸是以淀粉、糖蜜等為原料，發(fā)酵制得的易生物降解的熱塑性材料，因乳酸存在一個(gè)羥基和一個(gè)羧基，可通過縮聚反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成低分子量聚酯，再通過選擇適宜的聚合條件來合成目標(biāo)分子量的聚合物。聚乳酸具有良好的生物可降解性、相容性、透明性、機(jī)械性能及物理性能等，被視為新世紀(jì)最有發(fā)展前途的新型包裝材料。聚己內(nèi)酯也是脂肪族聚酯中應(yīng)用較為廣泛的一種可降解高分子材料，通過己內(nèi)酯的開環(huán)聚合制得，是一種半結(jié)晶型聚合物，室溫下為橡膠態(tài)，具有很好的柔韌性、加工性和生物相容性，土壤中掩埋一年后能被微生物降解掉95%左右，降解產(chǎn)物是二氧化碳和水，被認(rèn)為是環(huán)境友好包裝材料。

2.3微生物合成的完全生物降解高分子［21-26］

微生物合成高分子材料是通過用葡萄糖或淀粉類喂養(yǎng)，微生物在體內(nèi)發(fā)酵合成的一類有機(jī)高分子材料，主要包括微生物多糖、微生物聚酯和聚氨基酸等。

γ-聚谷氨酸就是利用微生物發(fā)酵生成的一種多功能生物高分子，具有生物相容性、可降解、無毒副作用等特性，可用于制備高吸水性樹脂,作為一種治療骨質(zhì)疏松的重要載體、藥物緩釋材料,吸附重金屬等，具有廣泛的應(yīng)用前景［5］。聚羥基脂肪酸酯是一類由很多細(xì)菌在非平衡生長條件（如缺氧、磷等）下合成的線性聚酯，可作為碳源和能源的貯藏性物質(zhì)，增強(qiáng)細(xì)菌的生存能力，在自然界中可被微生物和特定的酶降解為二氧化碳和水，并且具有熱可塑性、生物可再生、生物相容性、光學(xué)異構(gòu)性等，可作為生物醫(yī)用材料、日常消費(fèi)用塑料制品、生物可降解包裝材料、生物能源，已成為可降解生物材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

3.光/生物雙降解高分子材料

顧名思義，光/生物雙降解高分子材料同時(shí)具有光、生物雙降解功能，將光降解機(jī)理與生物降解機(jī)理結(jié)合起來，可以使二者優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，達(dá)到更好的降解效果。其制備方法主要是在通用高分子材料中添加光敏劑、自動氧化劑、抗氧劑和生物降解助劑等。目前研究比較多的有淀粉和光敏劑光降解樹脂合成的光/生物雙降解淀粉塑料及可控降解劑共混改性法制得的改性可控光/生物雙降解聚丙烯纖維制品等。光/生物雙降解淀粉塑料前面已提過，此處不再贅述，而可控雙降解聚丙烯纖維制品憑借著其可控降解性、存放性、無毒性等眾多優(yōu)點(diǎn)，必將具有巨大的發(fā)展前景。

4.結(jié)語

隨著“白色污染”的日益加重和石油資源的日益枯竭，加大對高分子廢棄物的回收利用率和研制出高效的降解技術(shù)都是有效的解決途徑，但只有研究出可自然降解的高分子材料才能從根本上解決這些問題，且光-生物雙降解高分子材料憑借著其獨(dú)特的優(yōu)勢將會成為今后的研究重點(diǎn)之一。(作者單位：鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院)

參考文獻(xiàn)：

［1］ ，嚴(yán)玉蓉，趙耀明.納米二氧化鈦催化光降解聚丙烯纖維的研究［J］.合成材料老化與應(yīng)用，2005,34（1）：8-12.

［2］ 鄒麗萍.綠色高分子材料聚酮的合成研究［D］.昆明：昆明理工大學(xué)，2007:1-5.

［3］ 范良兵.淀粉降解塑料的制備及性能的研究［D］.廣東：華南理工大學(xué)，2010:1-8.

第4篇：高分子材料的光學(xué)性能范文

關(guān)鍵詞：3D打印機(jī)；復(fù)雜性零件；成型原理；打印流程

0引言

3D打印機(jī)的加工方式以低速靜態(tài)為主，隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，對加工材料提出了更高的精度和速度要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域技術(shù)不斷提高，生產(chǎn)產(chǎn)品的競爭越來越激烈，如果能縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，加速產(chǎn)品的設(shè)計(jì)速度，將成為制造業(yè)這一行業(yè)的一大優(yōu)勢。在生產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研發(fā)中主要應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，如CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）、（CAE）計(jì)算機(jī)輔助工程、并行工程（ConCurrentEngineering）等，隨著這些技術(shù)的應(yīng)用，使得生產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)周期大量的縮短。然而，由于在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)設(shè)計(jì)和加工產(chǎn)品時(shí)，加工設(shè)備自身的局限性，零件設(shè)計(jì)與產(chǎn)品加工有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，有時(shí)因工藝、材料、設(shè)備等因素影響零件的功能。

3D打印機(jī)的應(yīng)用，使得這些問題得到了一定程度的改善，其特點(diǎn)在于獨(dú)特的增加材料加工技術(shù)降低了零件的加工難度，而且便于去除支撐材料，解決了許多傳統(tǒng)加工方法無法解決的問題。

3D打印機(jī)的發(fā)展不僅成為未來世界新的創(chuàng)造性科技，更是掀起了世界性制造業(yè)革命的熱潮，不僅改變了多年來制造業(yè)的生產(chǎn)方式，也進(jìn)入到我們的日常生活。3D打印機(jī)作為一種高科技設(shè)備，綜合應(yīng)用了CAD技術(shù)、CAM技術(shù)、激光學(xué)、光化學(xué)及材料科學(xué)等諸多方面的科學(xué)與技術(shù)。它使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)及醫(yī)療用品設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的研發(fā)者，能夠快捷方便地獲得三維實(shí)物模型，方便后期的設(shè)計(jì)。所以材料在3D打印中占關(guān)鍵作用。

1高分子材料背景

3D打印技術(shù)是快速成型技術(shù)的一種。它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用高分子材料或金屬粉末材料的可粘合特點(diǎn)，通過逐層打印的加工方式來制造產(chǎn)品。日常中常用的3D打印材料有三大類：無機(jī)非金屬材料、金屬材料和高分子材料。其中用量最大、應(yīng)用范圍最廣、成型方式最多的材料為高分子材料。其中主要包括以下幾種：

1）光敏樹脂

2）高分子絲材

3）高分子粉末

目前光敏樹脂則是SLA（光固化立體成型技術(shù)）的主要打印材料。

2SLA成型原理

光敏樹脂是UV（UltravioletRays）樹脂，由聚合物單體與預(yù)聚體組成，其中加有光（紫外光）引發(fā)劑（或稱為光敏劑）。在一定波長的紫外光（l00-400nm，介于X射線與可見光之間的電磁波）照射下能立刻引起聚合反應(yīng)完成固化。光敏樹脂一般為液態(tài)，可用于制作高強(qiáng)度、耐高溫、防水材料。如圖1所示。

我們現(xiàn)在常用的3D打印光敏樹脂材料大多為環(huán)氧樹脂。

目前，研究光敏材料機(jī)構(gòu)主要有美國3DSystems公司和以色列Ohject公司。常見的光敏樹脂有UVPlus材料、UV-Pure樹脂和環(huán)氧樹脂。

UVPlus樹脂材料為白色，塑性、韌性都非常好，基本可達(dá)到加工的尼龍材料所要求的性能，而且表面粗糙度和精度較好。制造的部件擁有良好的塑性和韌性，同時(shí)保持了光固化立體造型材料做工精致、尺寸精確和外觀漂亮的優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于汽車、家電、電子消費(fèi)品等領(lǐng)域。

UV-Pure材料看上去更像是真實(shí)透明的塑料，具有優(yōu)秀的防水和尺寸穩(wěn)定性，能提供包括ABS和PBT在內(nèi)的多種類似T程塑料的特性，這些特性使它很適合用在汽車、醫(yī)療以及電子類產(chǎn)品領(lǐng)域。

光固化（Stereolithography，簡寫SLA）該技術(shù)利用液態(tài)光敏樹脂為基礎(chǔ)材料，液態(tài)樹脂在一定的光源照射下產(chǎn)生凝固，生產(chǎn)產(chǎn)品精度和表面粗糙度是目前所有3D打印技術(shù)中精度最高的；其工作原理是利用一定波長與強(qiáng)烈的紫外激光（355納米）透過透鏡、偏振鏡聚焦到指定的固化位置，凝固順序由點(diǎn)到線，再由線到面，形成一個(gè)平面的產(chǎn)品，再由升降臺在Z垂直方向上下移動形成一層一層面的高度，最后固化到另外一個(gè)層面，層層疊加，加工為一個(gè)三維實(shí)體。

多噴頭打印所實(shí)現(xiàn)的高分辨邊角銳化分明，實(shí)現(xiàn)多材料復(fù)合打印。

3主要設(shè)備

打印設(shè)備主要參數(shù)如表1：

激光系統(tǒng)LASERSYSTEM

激光類型：二極管泵浦同體激光器Nd：YV04

波長：354.7mn

最低功率：300mW

重涂系統(tǒng)RECOATINSYSTEM

涂鋪方式：智能定位真空吸附涂層

正常層厚：O.1mm

快速制作層厚：0.1～0.15mm

精密制作層厚：0.05—O.lmm

光學(xué)掃描系統(tǒng)OPTICAL&SCANNINC

光斑（直徑@I/e2）：0.10—0.16mm

掃捕振鏡：SCANLAB

零件掃描速度：推薦6.Om/s

零件跳跨速度：推薦lO.Om/s

參考制作重量：30—lOOg/h

4實(shí)際應(yīng)用范例

透明的石英玻璃部件，原料：可光固化二氧化硅納米復(fù)合材料，工藝：SLA，性能：打印出的熔融石英玻璃是無孔的，并且具有幾納米粗糙度的光滑表面，在宏觀和微觀尺度都高度透明，耐高溫，耐化學(xué)腐蝕。并且通過在里面摻雜金屬鹽，還可以產(chǎn)生有色玻璃。實(shí)驗(yàn)操作圖a，與阿米替林納米粉末}昆合的紫外線固化單體在立體光刻系統(tǒng)中構(gòu)成。所得到的聚合復(fù)合材料通過熱脫脂和燒結(jié)（比例尺，7mm）變成熔融石英玻璃.b，c。印刷和燒結(jié)玻璃結(jié)構(gòu)的實(shí)例：卡爾斯魯厄理丁學(xué)院（h；比例尺，Smm）和椒鹽卷餅（c；比例尺，Smm）。d，證明印刷石英玻璃（比例尺，1厘米）的高耐熱性?；鹧娴臏囟燃s為800℃，實(shí)體圖形如圖5。

最小層厚16μm，保證精度lOO%REALWAX材料，鑄造無殘留，每年生產(chǎn)透明的牙齒矯正器-1700萬，已有世界知名品牌

5結(jié)束語

第5篇：高分子材料的光學(xué)性能范文

關(guān)鍵詞：納米材料；涂料；應(yīng)用

納米材料作為新材料的創(chuàng)新以及科技創(chuàng)新的成果，隨著納米材料的應(yīng)用，其在我國當(dāng)前社會各領(lǐng)域中的作用越來越突出?，F(xiàn)階段，納米材料在高分子材料領(lǐng)域、催化領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、電子信息領(lǐng)域方面得到了廣泛的應(yīng)用。而涂料作為一種有機(jī)化高分子材料，納米材料的應(yīng)用在涂料中得到了較好的應(yīng)用，以納米材料作為涂料的助劑，可以改善涂料的流變性，提高土層的粘附力、涂料表面的光滑度以及抗老化性能。

1.納米材料的概述

所謂納米材料就是在三維空間中至少有一維的尺寸在0.1～100納米范圍內(nèi)的材料。換句話說就是用化學(xué)、物理、生物等方法把普通物質(zhì)變成納米級的微細(xì)顆粒后形成的材料，納米材料是技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物，在現(xiàn)代社會里，其應(yīng)用范圍也越來越廣，在我國現(xiàn)代社會發(fā)展過程中有著舉足輕重的作用。

2.納米材料在涂料中的應(yīng)用意義

涂料是指涂布于物體表面在一定的條件下能形成薄膜而其保護(hù)、裝飾或者其他功能的一類液體或者固體材料。按照現(xiàn)代通行的化工產(chǎn)品的分類，涂料屬于精細(xì)化工產(chǎn)品?，F(xiàn)代的涂料正在逐步成為一類多功能性的工程材料，是化學(xué)工業(yè)中的一個(gè)重要行業(yè)。作為一種產(chǎn)品，其質(zhì)量和性能的高低直接影響到了其市場競爭力。涂料有著保護(hù)、裝飾的作用，而隨著社會的發(fā)展，涂料在使用過程中也出現(xiàn)了一些問題，這些問題的存在使得涂料性能受到了挑戰(zhàn)。面對市場環(huán)境，提高涂料性能和質(zhì)量是其在這個(gè)競爭激烈的市場環(huán)境下立足的保障。而納米材料的應(yīng)用為涂料性能提供了技術(shù)保障。在涂料中加入納米材料，如納米級Ti02、ZnO、CaCO2、SiO2及炭黑，這些材料可以作為涂料的助劑，從而提高涂料的機(jī)械強(qiáng)度、附著力、防腐性能、耐光性，使得涂料的整體性能得到提升，從而更好地滿足實(shí)際需要。

3.納米材料在涂料中的應(yīng)用

3.1力學(xué)性能的改善

涂料力學(xué)性能主要表現(xiàn)在強(qiáng)度、硬度、耐磨性等方面，涂料力學(xué)性能的好壞直接關(guān)系到涂料的使用壽命。在涂料實(shí)際應(yīng)用過程中，受多種因素的影響，會出現(xiàn)力學(xué)性能的變化，從而難以發(fā)揮涂料應(yīng)有的作用。而納米材料的應(yīng)用能夠有效地改善涂料的力學(xué)性能。納米材料中的納米粒子比表面積要大，能夠與有機(jī)樹脂基質(zhì)之間存在良好的界面結(jié)合力，大顆粒與成膜物之間的空隙非常小，能夠有效地減少毛細(xì)作用，從而提高涂層的強(qiáng)度、硬度以及耐磨性。

3.2光學(xué)性能的改善

涂料主要是涂在物體表面，而在物體表面，涂料很容易腐化、脫落，而出現(xiàn)這種問題的根源就在于涂料的光學(xué)性能比較差，涂料在太陽的照射下快速地發(fā)生反應(yīng)。而納米材料具備大顆粒所不具備的光學(xué)性能。當(dāng)納米級微粒摻和進(jìn)母體材料時(shí)，可以提高母體材料的透明性，從而直接散射紫外光，同時(shí)，能夠?qū)⒆贤夤饫w帶出散射區(qū)域，從而大大的增強(qiáng)涂料的曝光、保色及抗老化性能。

3.3提高光催化效率

就納米材料而言，納米粒子尺寸小，比表面積要大，表面原子配位不全，從而使得表面活性點(diǎn)增多，由于表面活性點(diǎn)比較多，反應(yīng)接觸面就比較大，催化效率就要高。對于涂料這種產(chǎn)品而言，納米材料的可以作為涂料的光催化劑，因納米粒子的粒徑小，粒子吸收光能后，激發(fā)出的極子所到達(dá)表面的數(shù)量就會增多，從而加速催化，提高涂料的光催化性能。如二氧化鈦的光催化性能，這種光催化劑集廣泛應(yīng)用于廢水處理、有害氣體凈化、日用品等領(lǐng)域，同時(shí)還可以環(huán)境保護(hù)涂料自己殺菌涂料。

4.納米材料在涂料中應(yīng)用的關(guān)鍵問題

納米材料作為科技產(chǎn)物，它的作用毋庸置疑，但是就納米材料在涂料中的應(yīng)用來看，還處于初級階段，在實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)了一些問題，納米材料在涂料中的應(yīng)用還有待于深入研究。

4.1納米微粒比表面積以及表面張力大，納米微粒容易吸附而發(fā)生團(tuán)聚，而這種易團(tuán)聚的粒子很難分散開來，如果這些團(tuán)聚的粒子沒有良好的分散，就難以發(fā)揮納米材料在涂料中應(yīng)有的作用。因此，針對納米粒子團(tuán)聚問題，就必須深入研究納米粒子團(tuán)聚后的分散，要加大研究，以科學(xué)、先進(jìn)的方法來講這些團(tuán)聚的粒子來分散。

4.2納米材料屬于該科技產(chǎn)品，納米材料在涂料中的應(yīng)用與其他材料在涂料中的應(yīng)用情況有著一定的區(qū)別，納米材料在應(yīng)用過程需要根據(jù)涂料的特性來進(jìn)行，但是就目前來看，納米材料對涂料的作用研究還不夠深入，以至于納米涂料技術(shù)水平不夠高，涂料性能與國外相比存在著一定的差距。因此，加大科技的研究是納米材料普及應(yīng)用的保障。一方面，要繼續(xù)深入研究納米材料科技，不斷提高納米材料技術(shù)含量，另一方面，要加強(qiáng)國際合作，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的技術(shù)理念，從而更好地發(fā)揮納米材料在涂料中的作用，不斷能提高涂料的性能。

第6篇：高分子材料的光學(xué)性能范文

1111總體上，逐次拉伸法是將擠出的pp片材先經(jīng)過縱向拉伸、后橫向拉伸來完成二次取向過程。生產(chǎn)過程中主要控制的工藝參數(shù)有生產(chǎn)線速度、溫度、拉伸比等。   1111bopp薄膜質(zhì)量控制指標(biāo)包括彈性模量，縱、橫向的抗張強(qiáng)度、斷裂伸長率、熱收縮率，摩擦系數(shù)，濁度，光澤度等，這些指標(biāo)主要體現(xiàn)薄膜的力學(xué)性能和光學(xué)性能，它們與pp高分子鏈的聚集狀態(tài)如取向、結(jié)晶等有密不可分的聯(lián)系。   2 取向 1111由于聚合物分子具有長鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，聚合物成型加工過程中，在外力場的作用下，高分子鏈、鏈段或微晶會沿著外力方向有序排列，產(chǎn)生不同程度的取向，形成一種新的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)-取向態(tài)結(jié)構(gòu)，致使材料在不同方向上的機(jī)械力學(xué)、光學(xué)和熱力學(xué)性能發(fā)生顯著變化。   1111bopp薄膜生產(chǎn)中的取向主要包括流動取向和拉伸取向。   2．1 流動取向[3]   1111流動取向發(fā)生在擠出口模中，bopp薄膜生產(chǎn)通常使用衣架型模頭，pp熔體在口模中成型段的流動近似為狹縫流道中的流動，在靠近流道壁面處熔體流動速度梯度大，特別是模唇處溫度較低，在拉伸力、剪切應(yīng)力的作用下，高分子鏈沿流動方向伸展取向；熔體擠出時(shí)，由于溫度很高，分子熱運(yùn)動劇烈，也存在強(qiáng)烈解取向作用。因此流動取向?qū)opp薄膜性能的影響相對較小。   2．2拉伸取向   1111bopp薄膜生產(chǎn)過程中的取向主要發(fā)生縱向拉伸和橫向拉伸過程，在經(jīng)過縱向拉伸后，高分子鏈單軸縱向取向，大大提高了片材的縱向機(jī)械性能，而橫向性能惡化；進(jìn)一步橫拉之后，高分子鏈呈雙軸取向狀態(tài)如圖2所示，因此可以綜合改善bopp薄膜的性能，并且隨分子鏈取向度提高，薄膜中伸直鏈段數(shù)目增多，折疊鏈段數(shù)目減少，晶片之間的連接鏈段增加，材料的密度和強(qiáng)度都相應(yīng)提高，而伸長率降低[4]。但在橫拉伸預(yù)熱及橫拉伸時(shí)，由于溫度升高，分子鏈松弛時(shí)間縮短，利于解取向，加上橫向拉伸力的作用，會在一定程度上損害分子鏈的縱向取向度，導(dǎo)致薄膜的縱向熱收縮率減小。    

1111為了制得理想的強(qiáng)化薄膜，拉伸取向過程中，溫度、拉伸比、拉伸速度等工藝參數(shù)的控制非常重要[5]。bopp雙向拉伸通常在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度tg至熔融溫度tm之間進(jìn)行，如縱向拉伸溫度一般為80-110℃，橫向拉伸溫度為120-150℃，在給定的拉伸比和拉伸速度下，適當(dāng)降低拉伸溫度，分子伸展形變會增大，粘性變形就會減小，有助于提高取向度；但過低的溫度會降低了分子鏈段的活動能力，不利于取向；在熱拉伸取向的同時(shí)，也存在著解取向的趨勢，因此拉伸之后應(yīng)迅速降低溫度，以保持高分子鏈的定向程度。一般來說，在正常的生產(chǎn)溫度下，取向程度隨拉伸比的增大而增加，而隨拉伸速度的增加，拉伸應(yīng)力作用的時(shí)間縮短，從而影響取向的效果。   3 結(jié)晶   1111晶態(tài)結(jié)構(gòu)是高聚物中三維有序的最規(guī)整的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，結(jié)晶是bopp生產(chǎn)加工過程中不可回避的問題，pp結(jié)晶的速度、結(jié)晶的完善程度、結(jié)晶的形態(tài)、晶體的大小等對生產(chǎn)工藝、薄膜性能都有非常重要的影響。   3．1結(jié)晶對生產(chǎn)工藝調(diào)整的影響   1111均聚pp有α、β、γ、δ和擬六方共五種晶系，其中α晶系屬單斜晶系，是最常見、最穩(wěn)定的結(jié)晶。pp結(jié)晶貫穿著從熔體擠出到時(shí)效處理等bopp生產(chǎn)的整個(gè)過程。為了提高成膜性，pp擠出時(shí)采用驟冷鑄片，以控制結(jié)晶的生成，降低結(jié)晶度；在雙向拉伸時(shí)要求結(jié)晶速度較慢，以利于拉伸取向，較早、較快的結(jié)晶和較大的結(jié)晶顆粒都有可能導(dǎo)致破膜[6]；在橫拉后熱處理定型階段，為了提高剛性和強(qiáng)度，要求產(chǎn)生并加速結(jié)晶。   1111pp的最大結(jié)晶速率的溫度大約為0.85tm（也可以根據(jù)dsc測定的結(jié)果確定），溫度越高或越低如在tm或tg附近，越難結(jié)晶，在拉伸過程中要防止預(yù)熱、拉伸時(shí)結(jié)晶度急劇增加，因此不要在pp最大結(jié)晶速度的溫度區(qū)域內(nèi)選擇拉伸溫度，最好在結(jié)晶開始熔融、分子鏈能夠運(yùn)動的溫度下進(jìn)行拉伸，即最大結(jié)晶速度的溫度到熔點(diǎn)之間。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)應(yīng)根據(jù)pp的熱力學(xué)特性來相應(yīng)地調(diào)整生產(chǎn)工藝。   3．2結(jié)晶對bopp性能的影響   1111薄膜中pp的結(jié)晶度和晶體尺寸對bopp薄膜的機(jī)械力學(xué)性能和光學(xué)性能有重要影響。結(jié)晶度高則強(qiáng)度高，韌性差；晶體尺寸小而均勻，有利于提高薄膜的力學(xué)強(qiáng)度，耐磨性、耐熱性，提高薄膜的透明度和表面光澤度。   1111雙向拉伸過程中的結(jié)晶有著高聚物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)特殊性的一面，存在取向與結(jié)晶互生現(xiàn)象，即取向?qū)е陆Y(jié)晶，結(jié)晶中有取向。拉伸取向引起晶片傾斜、滑移延展，原有的晶片被拉伸細(xì)化，重排為取向態(tài)，形成取向的折疊鏈晶片、伸直鏈晶或球晶轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒗w晶狀結(jié)構(gòu)等。因此薄膜的綜合性能進(jìn)一步得到強(qiáng)化。   1111如研究表明，拉伸取向?qū)е路肿渔溡?guī)則排列，產(chǎn)生均相晶核，誘導(dǎo)拉伸結(jié)晶，形成串晶互鎖結(jié)構(gòu)，可以大大提高取向方向pp的力學(xué)性能[7]；雙向拉伸也可以使pp中可能產(chǎn)生的較大顆粒晶體破碎，從而減小晶體尺寸，提高透光率，降低霧度。如pp經(jīng)雙向拉伸后，霧度下降50%[8]。   1111從結(jié)晶的角度來看，要生產(chǎn)高質(zhì)量的bopp薄膜，應(yīng)盡量減小pp晶體的尺寸，一般可以從兩個(gè)方面考慮，其一，工藝調(diào)整，如各段的冷卻速度、溫度、拉伸比、拉伸速度等；其二是配方，如主料pp的選擇、成核劑的使用等。   1111在pp高性能工程化和透明改性方面，如何使pp結(jié)晶微細(xì)化、均質(zhì)化也是重要改性途徑之一。   參考文獻(xiàn) [1] 朱新遠(yuǎn)，我國bopp薄膜現(xiàn)狀及專用料的開發(fā)，廣州化工，2000，28（1）：28

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  吳增青，男，1958年3月出生，高級工程師，長期從事塑料成型加工研究。

第7篇：高分子材料的光學(xué)性能范文

論文摘要：目前應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中的納米材料的主要類型有納米碳材料、納米高分子材料、納米復(fù)合材料等。納米材料在生物醫(yī)學(xué)的許多方面都有廣泛的應(yīng)用前景。



1應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中的納米材料的主要類型及其特性

1.1納米碳材料

納米碳材料主要包括碳納米管、氣相生長碳纖維也稱為納米碳纖維、類金剛石碳等。

碳納米管有獨(dú)特的孔狀結(jié)構(gòu)［1］，利用這一結(jié)構(gòu)特性，將藥物儲存在碳納米管中并通過一定的機(jī)制激發(fā)藥物的釋放，使可控藥物變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。此外，碳納米管還可用于復(fù)合材料的增強(qiáng)劑、電子探針（如觀察蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的AFM探針等）或顯示針尖和場發(fā)射。納米碳纖維通常是以過渡金屬Fe、Co、Ni及其合金為催化劑，以低碳烴類化合物為碳源，氫氣為載體，在873 K～1473 K的溫度下生成，具有超常特性和良好的生物相溶性，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用前景。類金剛石碳（簡稱DLC）是一種具有大量金剛石結(jié)構(gòu)C—C鍵的碳?xì)渚酆衔?，可以通過等離子體或離子束技術(shù)沉積在物體的表面形成納米結(jié)構(gòu)的薄膜，具有優(yōu)秀的生物相溶性，尤其是血液相溶性。資料報(bào)道，與其他材料相比，類金剛石碳表面對纖維蛋白原的吸附程度降低，對白蛋白的吸附增強(qiáng)，血管內(nèi)膜增生減少，因而類金剛石碳薄膜在心血管臨床醫(yī)學(xué)方面有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1.2納米高分子材料

納米高分子材料，也稱高分子納米微粒或高分子超微粒，粒徑尺度在1 nm～1000 nm范圍。這種粒子具有膠體性、穩(wěn)定性和優(yōu)異的吸附性能，可用于藥物、基因傳遞和藥物控釋載體，以及免疫分析、介入性診療等方面。

1.3納米復(fù)合材料

目前，研究和開發(fā)無機(jī)—無機(jī)、有機(jī)—無機(jī)、有機(jī)—有機(jī)及生物活性—非生物活性的納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是獲得性能優(yōu)異的新一代功能復(fù)合材料的新途徑，并逐步向智能化方向發(fā)展，在光、熱、磁、力、聲［2］等方面具有奇異的特性，因而在組織修復(fù)和移植等許多方面具有廣闊的應(yīng)用前景。國外已制備出納米ZrO2增韌的氧化鋁復(fù)合材料，用這種材料制成的人工髖骨和膝蓋植入物的壽命可達(dá)30年之久［3］。研究表明，納米羥基磷灰石膠原材料也是一種構(gòu)建組織工程骨較好的支架材料［4］。此外，納米羥基磷灰石粒子制成納米抗癌藥，還可殺死癌細(xì)胞，有效抑制腫瘤生長，而對正常細(xì)胞組織絲毫無損，這一研究成果引起國際的關(guān)注。北京醫(yī)科大學(xué)等權(quán)威機(jī)構(gòu)通過生物學(xué)試驗(yàn)證明，這種粒子可殺死人的肺癌、肝癌、食道癌等多種腫瘤細(xì)胞。

此外，在臨床醫(yī)學(xué)中，具有較高應(yīng)用價(jià)值的還有納米陶瓷材料，微乳液等等。

2納米材料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的前景

2.1用納米材料進(jìn)行細(xì)胞分離

利用納米復(fù)合體性能穩(wěn)定，一般不與膠體溶液和生物溶液反應(yīng)的特性進(jìn)行細(xì)胞分離在醫(yī)療臨床診斷上有廣闊的應(yīng)用前景。20世紀(jì)80年代后，人們便將納米SiO2包覆粒子均勻分散到含有多種細(xì)胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液中，使所需要的細(xì)胞很快分離出來。目前，生物芯片材料已成功運(yùn)用于單細(xì)胞分離、基因突變分析、基因擴(kuò)增與免疫分析（如在癌癥等臨床診斷中作為細(xì)胞內(nèi)部信號的傳感器［5］）。倫敦的兒科醫(yī)院、挪威工科大學(xué)和美國噴氣推進(jìn)研究所利用納米磁性粒子成功地進(jìn)行了人體骨骼液中癌細(xì)胞的分離來治療病患者［6］。美國科學(xué)家正在研究用這種技術(shù)在腫瘤早期的血液中檢查癌細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)癌癥的早期診斷和治療。

2.2用納米材料進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)部染色

比利時(shí)的De Mey博士等人利用乙醚的黃磷飽和溶液、抗壞血酸或檸檬酸鈉把金從氯化金酸（HAuCl4）水溶液中還原出來形成金納米粒子，（粒徑的尺寸范圍是3 nm～40 nm），將金納米粒子與預(yù)先精制的抗體或單克隆抗體混合，利用不同抗體對細(xì)胞和骨骼內(nèi)組織的敏感程度和親和力的差異，選擇抗體種類，制成多種金納米粒子—抗體復(fù)合物。借助復(fù)合粒子分別與細(xì)胞內(nèi)各種器官和骨骼系統(tǒng)結(jié)合而形成的復(fù)合物，在白光或單色光照射下呈現(xiàn)某種特征顏色（如10 nm的金粒子在光學(xué)顯微鏡下呈紅色），從而給各種組織“貼上”了不同顏色的標(biāo)簽，為提高細(xì)胞內(nèi)組織分辨率提供了各種急需的染色技術(shù)。

2.3納米材料在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

2.3.1納米粒子用作藥物載體

一般來說，血液中紅血球的大小為6000 nm～9000 nm，一般細(xì)菌的長度為2000 nm～3000 nm［7］，引起人體發(fā)病的病毒尺寸為80 nm～100 nm，而納米包覆體尺寸約30 nm［8］，細(xì)胞尺寸更大，因而可利用納米微粒制成特殊藥物載體或新型抗體進(jìn)行局部的定向治療等。專利和文獻(xiàn)資料的統(tǒng)計(jì)分析表明，作為藥物載體的材料主要有金屬納米顆粒、無機(jī)非金屬納米顆粒、生物降解性高分子納米顆粒和生物活性納米顆粒。

磁性納米顆粒作為藥物載體，在外磁場的引導(dǎo)下集中于病患部位，進(jìn)行定位病變治療，利于提高藥效，減少副作用。如采用金納米顆粒制成金溶液，接上抗原或抗體，就能進(jìn)行免疫學(xué)的間接凝聚實(shí)驗(yàn)，用于快速診斷［9］。生物降解性高分子納米材料作為藥物載體還可以植入到人體的某些特定組織部位，如子宮、陰道、口（頰、舌、齒）、上下呼吸道（鼻、肺）、以及眼、耳等［10］。這種給藥方式避免了藥物直接被消化系統(tǒng)和肝臟分解而代謝掉，并防止藥物對全身的作用。如美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家已研制成以用生物降解性聚乳酸（PLA）制的微芯片為基礎(chǔ)，能長時(shí)間配選精確劑量藥物的藥物投送系統(tǒng)，并已被批準(zhǔn)用于人體。近年來生物可降解性高分子納米粒子（NPs）在基因治療中的DNA載體以及半衰期較短的大分子藥物如蛋白質(zhì)、多肽、基因等活性物質(zhì)的口服釋放載體方面具有廣闊的應(yīng)用前景。藥物納米載體技術(shù)將給惡性腫瘤、糖尿病和老年癡呆癥的治療帶來變革。

2.3.2納米抗菌藥及創(chuàng)傷敷料

Ag+可使細(xì)胞膜上蛋白失去活性從而殺死細(xì)菌，添加納米銀粒子制成的醫(yī)用敷料對諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠濃桿菌等臨床常見的40余種外科感染細(xì)菌有較好抑制作用。

2.3.3智能—靶向藥物

在超臨界高壓下細(xì)胞會“變軟”，而納米生化材料微小易滲透，使醫(yī)藥家能改變細(xì)胞基因，因而納米生化材料最有前景的應(yīng)用是基因藥物的開發(fā)。德國柏林醫(yī)療中心將鐵氧體納米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入腫瘤部位，使癌細(xì)胞部位完全被磁場封閉，通電加熱時(shí)溫度達(dá)到47℃，慢慢殺死癌細(xì)胞。這種方法已在老鼠身上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中獲得了初步成功［11］。美國密歇根大學(xué)正在研制一種僅20 nm的微型智能炸彈，能夠通過識別癌細(xì)胞化學(xué)特征攻擊癌細(xì)胞，甚至可鉆入單個(gè)細(xì)胞內(nèi)將它炸毀。

2.4納米材料用于介入性診療

日本科學(xué)家利用納米材料，開發(fā)出一種可測人或動物體內(nèi)物質(zhì)的新技術(shù)。科研人員使用的是一種納米級微粒子，它可以同人或動物體內(nèi)的物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生光，研究人員用深入血管的光導(dǎo)纖維來檢測反應(yīng)所產(chǎn)生的光，經(jīng)光譜分析就可以了解是何種物質(zhì)及其特性和狀態(tài)，初步實(shí)驗(yàn)已成功地檢測出放進(jìn)溶液中的神經(jīng)傳達(dá)物質(zhì)乙酰膽堿。利用這一技術(shù)可以辨別身體內(nèi)物質(zhì)的特性，可以用來檢測神經(jīng)傳遞信號物質(zhì)和測量人體內(nèi)的血糖值及表示身體疲勞程度的乳酸值，并有助于糖尿病的診斷和治療。

2.5納米材料在人體組織方面的應(yīng)用

納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，除上面所述內(nèi)容外還有如基因治療、細(xì)胞移植、人造皮膚和血管以及實(shí)現(xiàn)人工移植動物器官的可能。

目前，首次提出納米醫(yī)學(xué)的科學(xué)家之一詹姆斯貝克和他的同事已研制出一種樹形分子的多聚物作為DNA導(dǎo)入細(xì)胞的有效載體，在大鼠實(shí)驗(yàn)中已取得初步成效，為基因治療提供了一種更微觀的新思路。

納米生物學(xué)的設(shè)想，是在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機(jī)器人，也稱納米機(jī)器人。納米機(jī)器人是納米生物學(xué)中最具有誘惑力的內(nèi)容，第一代納米機(jī)器人是生物系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體，這種納米機(jī)器人可注入人體血管內(nèi)，進(jìn)行健康檢查和疾病治療（疏通腦血管中的血栓，清除心臟脂肪沉積物，吞噬病菌，殺死癌細(xì)胞，監(jiān)視體內(nèi)的病變等）［12］；還可以用來進(jìn)行人體器官的修復(fù)工作，比如作整容手術(shù)、從基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安裝在基因中，使機(jī)體正常運(yùn)行或使引起癌癥的DNA突變發(fā)生逆轉(zhuǎn)從而延長人的壽命。將由硅晶片制成的存儲器（ROM）微型設(shè)備植入大腦中，與神經(jīng)通路相連，可用以治療帕金森氏癥或其他神經(jīng)性疾病。第二代納米機(jī)器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，可以用其吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。第三代納米機(jī)器人將包含有納米計(jì)算機(jī)，是一種可以進(jìn)行人機(jī)對話的裝置。這種納米機(jī)器人一旦問世將徹底改變?nèi)祟惖膭趧雍蜕罘绞健?/p>

瑞典正在用多層聚合物和黃金制成醫(yī)用微型機(jī)器人，目前實(shí)驗(yàn)已進(jìn)入能讓機(jī)器人撿起和移動肉眼看不見的玻璃珠的階段［13］。

納米材料所展示出的優(yōu)異性能預(yù)示著它在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，尤其在組織工程支架、人工器官材料、介入性診療器械、控制釋放藥物載體、血液凈化、生物大分子分離等眾多方面具有廣泛的和誘人的應(yīng)用前景。隨著納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，臨床醫(yī)療將變得節(jié)奏更快，效率更高，診斷檢查更準(zhǔn)確，治療更有效。

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第8篇：高分子材料的光學(xué)性能范文

關(guān)鍵詞 聚酰亞胺;研究進(jìn)展;性能;合成;改性

中圖分類號TQ323.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2010)30-0087-03

0 引言

聚酰亞胺(PI)是指主鏈含有酰亞胺環(huán)的一類聚合物,剛性酰亞胺結(jié)構(gòu)賦予聚酰亞胺獨(dú)特的性能,使它具有很好的耐熱性及優(yōu)異的力學(xué)、電、耐輻照、耐溶劑等性能。在高溫下具備的卓越性能能夠與某些金屬相媲美,此外,它還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、堅(jiān)韌性、耐磨性、阻燃性、電絕緣性以及其它機(jī)械性能,已被廣泛應(yīng)用于航空航天、核電和微電子領(lǐng)域[1]。

材料與我們?nèi)粘Ｉ罹o密相關(guān),對材料的研究主要是開發(fā)新材料和對材料的改性,前者已經(jīng)快要走到盡頭了,要開發(fā)一種新材料已經(jīng)是很困能的事了,所以對材料的改性顯得尤為重要。聚酰亞胺以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用,為了不斷適應(yīng)當(dāng)今科技日新月異的發(fā)展,對其進(jìn)行改性研究已勢在必行,本文主要介紹了聚酰亞胺在改性方面的研究現(xiàn)狀。

1 聚酰亞胺的性能

聚酰亞胺由于其分子中含有的芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)單元,因此,聚酰亞胺具有其他高分子材料無法比擬優(yōu)越性能:1)優(yōu)良的耐溫性能;2)優(yōu)異的機(jī)械性能;3)優(yōu)異的介電性能和電性能;4)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定;5)無毒性及環(huán)境友好性等等。

2 聚酰亞胺的合成

聚酰亞胺在合成上具有多種途徑,根據(jù)分子中酰亞胺環(huán)的形成方式,主要分為兩大類:第一類合成方法是在聚合反應(yīng)或大分子反應(yīng)中形成酰亞胺環(huán);第二類合成方法是以含有酰亞胺環(huán)的單體合成聚酰亞胺。根據(jù)酰亞胺環(huán)的形成方式,第一類合成方法又可以分為以下4種合成路線[2]。

1)一步法合成法:二酐和二胺在高沸點(diǎn)溶劑中直接聚合生成聚酰亞胺,如下式:

2)兩步合成法:先由二酐和二胺獲得聚酰胺酸,再通過加熱或化學(xué)方法使分子內(nèi)脫水,閉環(huán)生成聚酰亞胺,如下式:

3)三步合成法:該方法是經(jīng)聚異酰亞胺得到聚酰亞胺的方法,是聚酰胺酸在脫水劑的作用下脫水成環(huán)先生成聚異酰亞胺,然后再在催化劑的作用下異構(gòu)化成聚酰亞胺。聚異酰亞胺作為聚酰亞胺的前軀體,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且熱處理時(shí)不會產(chǎn)生水等低分子物質(zhì),能夠得到性能優(yōu)良的聚酰亞胺。

4)氣相沉積法:主要用于制備聚酰亞胺薄膜,在高溫下將二酸酐與二胺直接以氣流的形式輸送到混煉機(jī)內(nèi)進(jìn)行混煉后制成薄膜,這是由單體直接合成聚酰亞胺涂層的方法。

3 聚酰亞胺的改性

由于聚酰亞胺大分子的剛性,使材料加工存在一定困難。未經(jīng)改性的聚酰亞胺材料也存在一些缺點(diǎn),如粘結(jié)性能不理想、固化溫度高,合成工藝要求高。為了克服這些缺點(diǎn),不斷提高聚酰亞胺材料的性能及應(yīng)用領(lǐng)域,人們在聚酰亞胺改性研究上主要進(jìn)行了以下工作:

3.1 共混改性

共混改性是聚合物改性常用的方法,它在聚酰亞胺的改性中也得到了應(yīng)用。聚酰亞胺可與其他有機(jī)物或無機(jī)物共混復(fù)合,把不同材料的優(yōu)異性能進(jìn)行組合,使其具有一些新的功能[3]。常采用的共混改性物有環(huán)氧樹脂(EP)、熱塑性聚氨酯(TPUR)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)等。

PI與PTFE共混改性:黃麗等[4]用聚四氟乙烯作為熱固性聚酰亞胺的減摩增韌材料,采用簡單的機(jī)械、溶液、膠體磨及氣流粉碎共混4種方法制備了共混物,并對聚四氟乙烯在共混過程中粒徑的變化、對共混材料摩擦磨損性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了研究與探討。研究結(jié)果表明,氣流共混法制備的共混物中聚四氟乙烯粒徑變小,共混材料的沖擊強(qiáng)度有所提高;同時(shí)聚四氟乙烯粒徑的減小、數(shù)量的增多均有利于向摩擦面轉(zhuǎn)移,縮短材料達(dá)到摩擦動態(tài)平衡的時(shí)間,從而提高了共混材料的摩擦磨損性能。

PI與EP共混改性:環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的粘結(jié)性、良好的熱性能和力學(xué)性能,將其與聚酰亞胺共混,能使改性產(chǎn)物在耐熱、粘結(jié)強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度方面得到提高,如縮合型聚酰亞胺的中間體聚酰胺酸(PAA)與環(huán)氧樹脂共混獲得一種性能優(yōu)異的膠粘劑,該共混物不僅保持了聚酰亞胺的高耐熱性,同時(shí)提高了聚酰亞胺的粘附性[5]。

PI與PEEK共混改性:來育梅等[6]采用機(jī)械共混方式,以聚醚醚酮為改性劑對聚酰亞胺進(jìn)行改性,制備了熱塑性聚酰亞胺/聚醚醚酮(TPI/PEEK)共混物。研究結(jié)果表明,制備的共混物的結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)與TPI的含量有關(guān),隨著TPI含量的減少,共混物的結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)均有所升高,與未經(jīng)改性的TPI相比,在高溫時(shí)的力學(xué)性能得到了改善,材料的加工性能也得到了改善。

3.2 共聚改性

在兩步法合成中,當(dāng)加入第三種單體組合成兩種二酐和一種二胺或是兩種二胺一種二酐時(shí), 制得的聚合物性能會發(fā)生改變。如:全部用全芳香族的二酐或二胺,合成材料的耐熱性和強(qiáng)度有所提高;若使用脂肪族的二酐或二胺,溶解性會適當(dāng)增加,再加入某些特殊性能的嵌段后,便能合成所需特殊性能的聚酰亞胺共聚物。

劉蓉[7]等中采用雙酚A二酐作為第三單體,與含氟二胺單體6FHP、二酐單體6FDA縮聚,合成了新型三單體共聚型含氟聚酰亞胺材料,三單體縮聚后得到的FAPI重均分子量高達(dá)1973.2,分散度最低達(dá)到1.2735;共聚物具有高熱穩(wěn)定性,柔韌性好,斷裂伸長率高達(dá)152.5%,機(jī)械強(qiáng)度高達(dá)1280 MPa。與二單體含氟聚酰亞胺(FPI)相比,FAPI的熱穩(wěn)定性更高、力學(xué)性能顯著提高,而傳輸損耗仍較低,但綜合性能優(yōu)異。

3.3 結(jié)構(gòu)改性

此類改性是在聚酰亞胺大分子鏈上引進(jìn)柔性基團(tuán),如醚鍵、酮鍵、烷基等,在側(cè)鏈上引入大的基團(tuán),如苯基、正丁基、三氟甲基等,設(shè)計(jì)合成不對稱或扭曲非共平面結(jié)構(gòu)等,將這些方法結(jié)合起來可得到具有獨(dú)特性能的聚酰亞胺,具體如下:

1)主鏈上引入柔性基團(tuán)

在主鏈中引入柔性結(jié)構(gòu)單元,如醚鍵、酮鍵、烷基等,例如含硅氧烷的柔性鏈段的硅氧烷嵌段共聚物,由于Si―O鍵鍵能高、熱穩(wěn)定性好,且鍵的旋轉(zhuǎn)自由性較大,可以便于材料的加工成型,提高柔韌性及粘附性能。

劉金剛[8]等對砜基取代高折射、高透明聚酰亞胺材料的合成及性能進(jìn)行了研究。在研究中,首先合成了含有砜基和硫醚鍵的二胺單體BADPS(如圖1),再采用BADPS分別與4種二酐單體(BPDA、ODPA、3SDEA、CBDA)采用兩步聚合工藝制備了一系列聚酰亞胺(如圖2)。改性的聚酰亞胺薄膜具有良好的熱穩(wěn)定性、可見光波長范圍內(nèi)有優(yōu)良的透明性(10 mm厚的聚酰亞胺薄膜在450 nm處的透光率超過80%)、高折射率與低雙折射等綜合性能。

2)功能性側(cè)基的引入

引入的功能性側(cè)基一般為有機(jī)硅氧烷側(cè)基、生色側(cè)基、含炔側(cè)基等。引入降低分子間作用力的功能性側(cè)基后,不會破壞分子鏈的剛性,不僅提高了聚酰亞胺的溶解性和加工性,而且保持了其耐高溫性能,獲得的是功能化高分子材料。

王大明等[9]以雙酚A二醚二酐(BPADA)和3-乙炔苯胺(APA)為原料,先合成一種熱固性可交聯(lián)的聚酰亞胺預(yù)聚體,再分別與不同結(jié)構(gòu)的熱塑性聚酰亞胺共混,對其進(jìn)行增韌改性,通過調(diào)節(jié)熱塑性聚酰亞胺添加量,引入結(jié)構(gòu)相似且含有更多柔性基團(tuán)的熱塑性聚酰亞胺,得到了熱固/熱塑性聚酰亞胺復(fù)合膜,研究結(jié)果表明,其相分離結(jié)構(gòu)使體系的機(jī)械性能得到改善,同時(shí)也保持了原有的優(yōu)異熱性能。

近年來,報(bào)道較多的是將含氟取代基引入到聚酰亞胺的結(jié)構(gòu)中。氟原子的引入可以在保持聚酰亞胺優(yōu)良綜合性能的同時(shí),又賦予制品其他獨(dú)特性能,如降低制品顏色、吸濕率等等。由于含氟聚酰亞胺材料性能優(yōu)于未經(jīng)改性的材料,含氟聚酰亞胺已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)課題[10]。魯云華等[11]利用利用含氟二胺單體分別與四種二酐單體制備出五種聚酰亞胺薄膜,該類含氟聚酰亞胺薄膜在可見光波長范圍內(nèi)具有優(yōu)異的光學(xué)透明性,450nm 處的透光率為84.6%,且5種含氟聚酰亞胺薄膜在光通訊波段1.30μm 和1.55 μm均無明顯吸收,且這五種含氟聚酰亞胺薄膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)均在200 ℃以上。張麗娟等[12]制備了一種無色透明的含氟聚酰亞胺薄膜,對該薄膜性能進(jìn)行研究的結(jié)果表明,含氟取代基及間位取代結(jié)構(gòu)是制備無色透明聚酰亞胺的一條頗具前途的路線,且不會犧牲材料的耐熱穩(wěn)定性及力學(xué)性能。

3)引入扭曲和非共平面結(jié)構(gòu)

全芳香型的聚酰亞胺分子鏈剛性大,分子間存在強(qiáng)烈的相互作用,導(dǎo)致成型加工困難。要克服這個(gè)缺點(diǎn)的方法之一就是制備可溶解的聚酰亞胺,在其分子鏈中引入可扭曲和非平面結(jié)構(gòu),從而降低了分子間作用力,提高了溶解性能。Fuming Li等人[13]采用了4,4’-二氨基-2,2’-雙取代聯(lián)苯類化合物與6FDA通過一步法生成一系列的含氟聚酰亞胺,既可溶于常用有機(jī)溶劑,又具有極佳的成膜能力,同時(shí)使聚酰亞胺的耐熱性、熱氧化穩(wěn)定性和光學(xué)性能得以保持;由于在聯(lián)苯二胺的2,2’位引入雙取代基,形成扭曲的非共平面,使聚酰亞胺的結(jié)晶度可降低至無定形狀態(tài)。

3.4 超支化結(jié)構(gòu)改性

將超支化結(jié)構(gòu)引入聚酰亞胺分子鏈中,可以合成可溶性的超支化聚酰亞胺(HBPIs)[14]。HBPIs同時(shí)具有高支化和酰亞胺結(jié)構(gòu),使其不僅具有超支化聚合物的良好溶解性能和低熔融粘度等特征,而且還具有聚酰亞胺的耐熱性和介電性質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn),加工性能也得到了很大的改善。

2000年,Kakimoto [15] 研究小組年完成了真正意義上的超支化聚酰亞胺的合成,并成功地制備出一種變形AB2型單體―3,5 -(4-氨基苯氧基)- 二苯醚3’,4’-二羧酸甲酯。在催化劑2,3-二氫-2-硫-3-苯丙唑基磷酸酯(DBOP)的作用下,該單體先通過聚合得到預(yù)聚體,再對預(yù)聚體進(jìn)行封端、改性和亞胺化得到HBPIs。

雖然HBPIs正逐漸地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中,但是由于HBPIs是一個(gè)全新的研究領(lǐng)域,仍然普遍存在合成方法相對單一、表征和功能化手段欠缺、應(yīng)用還不成熟等不足等缺點(diǎn)。

4 聚酰亞胺材料的應(yīng)用

由于聚酰亞胺在合成上工藝上的不斷提高,在聚合物中像聚酰亞胺這樣應(yīng)用如此廣泛、且在許多方面都顯示優(yōu)異性能的材料并不多見,所以受到了極大的重視。從其產(chǎn)生發(fā)展至今,已經(jīng)廣泛用于薄膜、涂料、先進(jìn)復(fù)合材料、纖維、泡沫材料、工程塑料、膠粘劑、分離膜、光刻膠等多個(gè)領(lǐng)域。如聚酰亞胺泡沫材料以其優(yōu)異的隔熱、隔聲及阻燃性能,被廣泛用于石油鉆井、航空航天領(lǐng)域。

5 結(jié)論

隨著航空、航天科技及微電子行業(yè)的發(fā)展,聚酰亞胺材料將會越來越受到重視,根據(jù)應(yīng)用的需要合成出各種性能優(yōu)異的聚酰亞胺材料將得到大力發(fā)展;同時(shí),不同結(jié)構(gòu)和性能的聚酰亞胺材料的出現(xiàn),也會不斷地?cái)U(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。

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第9篇：高分子材料的光學(xué)性能范文

1.用“直觀手段”展現(xiàn)知識。

傳統(tǒng)化學(xué)課堂的“實(shí)驗(yàn)、模型、圖表、多媒體”等直觀教學(xué)手段，在處理微觀化學(xué)教學(xué)時(shí)很不給力，要么是條件不具備，要么是情境不真實(shí)，給學(xué)生理解知識帶來了很大的困惑?！八釅A中和滴定”是高中化學(xué)有限的定量實(shí)驗(yàn)。通過傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能認(rèn)識中和滴定原理，學(xué)會中和滴定實(shí)驗(yàn)操作，但學(xué)生很難理解“滴定過程中的PH值突躍、指示劑的選擇”。

我們把“化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室”的數(shù)據(jù)采集器、PH值傳感器、磁力攪拌器、電腦等先進(jìn)儀器引進(jìn)課堂，在先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的支持下，向?qū)W生展示滴定過程中溶液PH值的變化，幫助學(xué)生理解知識。

2.用“項(xiàng)目包裝”再現(xiàn)知識。

傳統(tǒng)的高三課堂，知識梳理如“快速新課”、習(xí)題訓(xùn)練像“子彈飛”，學(xué)生參與課堂教學(xué)的熱情不高，能力發(fā)展有限，課堂效率低下。原因是熟悉的知識、熟悉的場景很難激發(fā)學(xué)生的興趣。

應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)思想，用項(xiàng)目包裝知識，創(chuàng)設(shè)別樣的教學(xué)情境，以項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動組織課堂教學(xué)，改變知識的呈現(xiàn)方式，能有效改變這一現(xiàn)狀。

如“鋁及其化合物的性質(zhì)”的教學(xué)，以“阿爾茲海默病”、“鋁制的容器腌制咸菜”創(chuàng)設(shè)情境；以實(shí)驗(yàn)“鋁條分別與3mol?L-1的H2SO4溶液、6mol?L-1的HCl溶液反應(yīng)”的不同現(xiàn)象形成認(rèn)知沖突，引發(fā)研究欲望；以兩組對比實(shí)驗(yàn)“鹽酸中加入少量硫酸鈉與鹽酸兩種溶液分別同時(shí)插入鋁條”、“硫酸中加入少量氯化鈉固體與硫酸溶液兩種溶液中分別同時(shí)插入鋁條”，引導(dǎo)學(xué)生探究問題本質(zhì)；以建構(gòu)“鋁及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖”引導(dǎo)學(xué)生自主梳理知識，通過合作交流完善知識結(jié)構(gòu)，形成系統(tǒng)知識；以鋁及化合物的用途、制備，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用知識解決問題、形成能力。

二、改變學(xué)生獲取知識的方式

1.從生產(chǎn)生活中獲取知識。

為幫助學(xué)生全面掌握高分子材料的種類、性能、用途和制備方法，我們根據(jù)學(xué)科知識和化學(xué)科技社團(tuán)學(xué)生的特點(diǎn)，選擇了學(xué)校附近專業(yè)生產(chǎn)特種環(huán)氧樹脂、復(fù)合材料用樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂以及光學(xué)級聚合物材料用樹脂的無錫阿科力化工有限公司，組織學(xué)生走進(jìn)工廠參觀學(xué)習(xí)。在產(chǎn)品陳列室，學(xué)生直觀感受了各種各樣的高分子材料及其用途；在產(chǎn)品研發(fā)室，學(xué)生聽工程師講、動手操作，接觸了別樣的學(xué)科思維方式，體驗(yàn)了別樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和儀器；在生產(chǎn)車間實(shí)地考察生產(chǎn)過程，體驗(yàn)了工業(yè)生產(chǎn)流程，對“學(xué)以致用”有了真正的認(rèn)識。學(xué)生不僅學(xué)得了知識，而且開闊了視野，有效改變了他們獲取知識的方式。

2.從跨學(xué)科學(xué)習(xí)中獲取知識。

電解是重要的化學(xué)反應(yīng)原理，傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)很難觀察到電解時(shí)溶液中離子的運(yùn)動過程，也不易判斷電極產(chǎn)物。我們給化學(xué)科技社團(tuán)的學(xué)生開設(shè)了一個(gè)沒有時(shí)間限定的研究項(xiàng)目“電解時(shí)溶液中離子在磁場內(nèi)的運(yùn)動”，讓學(xué)生自己組織學(xué)習(xí)小組，通過互聯(lián)網(wǎng)查閱資料，向本校物理教師、外籍科學(xué)教師咨詢，設(shè)計(jì)研究方案，借助傳統(tǒng)物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備進(jìn)行研究，學(xué)生反反復(fù)復(fù)，耗時(shí)大半學(xué)期，用電源、安培計(jì)、滑動電阻器、強(qiáng)力U形磁鐵、鋁箔、培養(yǎng)皿、塑膠電板碎片、10%CuSO4溶液等物理儀器、化學(xué)試劑成功觀察到了現(xiàn)象。