高分子材料的现状精选(九篇)

第1篇：高分子材料的现状范文

关键词：高分子材料；功能；研究现状；发展前景

前言

在我们的日常生活中，材料随处可见，材料的发展水平直接影响我们的生活质量。高分子材料在我们日常生活的应用中拥有很多的优势，与现代化生产非常吻合，同时它也产生了很高的经济效益等，因此它在工业上发展的十分迅速。在过去，20世纪60年展起来的功能高分子材料是属于那时的一个新兴领域，这个新兴领域同时渗透到能源和电子以及生物三大领等。而如今，21世纪的科技不断创新，也有了新型有机功能高分子材料，它们在人们的生产和生活中扮演着一个越来越重要的角色。

1 功能高分子材料的定义

功能高分子材料是指同时兼顾有两种性能的复合高分子材料，性能一：传统高分子材料的所体现出来的性能，性能二：某些特殊功能的基团所体现出来的性能。一般说来，具有传递信息、转化能量和贮存物质作用的高分子及其复合材料为功能高分子材料，或者还可以理解为具有能量转换的特性、催化特性、化学反应活性、磁性、光敏特性、药理性、导电特性、生物相容性、选择分离性等功能的高分子及其复合材料，同时还具有原有力学性能的基础。

2 功能高分子材料的工程实际应用

目前，在工程上应用较广泛而且具有重要应用价值的一些功能高分子材料主要分为以下几种：光功能高分子、液晶高分子、电功能高分子、吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、医用功能高分子、环境降解功能高分子、高分子功能膜材料等。下文中具体从这几方面阐述：

（1）光功能高分子材料。指在光的作用下能够产生物理变化，如光导电、光致变色或者化学变化，如光交联、光分解的高分子材料，或者在物理或化学作用下表现出光特性的高分子材料。光功能高分子材料主要应用在电子工业和太阳能的开发利用等方面。

（2）液晶高分子材料。液晶高分子是一种新型的功能高分子材料，它是分子水平的微观复合，由纤维与树脂基体在宏观上的复合衍生而来，也可以理解为在柔性高分子基体中以接近分子水平的分散程度分散增强剂（刚性高分子链或微纤维）的复合材料。强度高、模量大是液晶高分子材料的主要特点，它在复合材料、纤维和液晶显示技术等方面的应用非常广泛。

（3）电功能高分子材料。电功能高分子材料主要表现为在特定条件下表现出各种电学性质，如热电、压电、铁电、光电、介电和导电等性质。根据其功能划分，主要包括导电高分子材料、电绝缘性高分子材料、高分子介电材料、高分子驻极体、高分子光导材料、高分子电活性材料等。同时根据其组成情况可以分成结构型电功能材料和复合电功能材料两类。电功能高分子材料在电子器件、敏感器件、静电复印和特殊用途电池生产方面有广泛应用。

（4）吸附分离高分子材料。吸附分离功能高分子按吸附机理分为化学吸附剂、物理吸附剂、亲和吸附剂，按树脂形态分为无定形、球形、纤维状，按孔结构分为微孔、中孔、大孔、特大孔、均孔等，吸附分离功能高分子主要包括离子交换树脂和吸附树脂。

（5）反应型功能高分子材料。反应功能高分子是有化学活性、能够参与或促进化学反应进行的一种高分子材料。它是将小分子反应活性物质通过共价键、离子键、配位键或物理吸附作用结合于高分子骨架，主要用于化学合成和化学反应。

（6）医用功能高分子材料。在生物体产生生理系统疾病时，一些特殊的功能高分子材料有对疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的作用，此类特殊的功能高分子材料称为医用功能高分子材料。一般来说，医用功能高分子材料多用于对生物体进行疾病的诊断和疾病的治疗以及修复或替换生物体组织或器官和合成或再生损伤组织或器官，具有延长病人生命、提高病人生存质量等作用，在医疗方面被广泛应用。

（7）环境降解高分子材料。高分子材料在发生降解反应的条件有许多，如机械力的作用下发生的降解称为机械降解，此外在化学试剂的作用下可发生化学降解，在氧的作用下可发生氧化降解，在热的作用下可发生热降解，在光的作用下可发生光降解，在生物的作用下可发生生物降解等。具有此类功能的高分子称为环境降解高分子材料。

（8）高分子功能膜材料。高分子功能膜是一种具有选择性透过能力的膜型材料，同时也是具有特殊功能的高分子材料，一般称为分离膜或功能膜。使用功能膜分离物质具有以下突出的优点：具有较好的选择性透过性，透过产物和原产物位于膜的两侧，便于产物的收集；分离时不发生相变，同时也不耗费相变能。从功能的角度，高分子分离膜具有识别物质和分离物质的功能，此外，它还有转化物质和转化能量的其它功能。利用其在不同条件下显出的特殊性质，已经在许多领域获得应用。

3 功能高分子材料的发展前景

人类赖以生存和发展的物质基础离不开材料，材料的发展关系到社会发展和国民经济以及国家的安全，同时也是体现国家综合实力的重要标志。高新技术和现代工业发展的基石离不开高分子材料，国民经济基础产业以及国家安全不可或缺的重要保证同样也离不开高分子材料。而功能高分子材料由于其优越性，使得其在材料行业中发展迅速。

未来材料科学与工程技术领域研究的重要发展方向离不开功能高分子材料，材料、信息和能源理所当然的被评为新科技革命时代的三大根基，信息和能源发展离不开材料领域中功能高分子材料作为它们物质基础所起到的重要作用，新型功能高分子材料的研究与发展主要取决于现代学科交叉程度高这一特点。在传统的三大合成材料以外，陆陆续续又出现了具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料以及功能高分子膜，同时也出现了生物高分子材料，隐身高分子材料等许多具有特殊功能的高分子材料，与此同时功能高分子材料的发展速度依然保持着加快的状态，显然它们对新技术革命影响非常之大。这些新型的功能高分子材料在我们的尖端科学技术领域和工农业生产以及日常生活中扮演着越来越重要的角色，21世纪人类社会生活必将与功能高分子材料密切相关。

4 结束语

功能高分子材料是一门研究高分子材料变化规律以及实际应用技术的一门学科，在高分子材料科学领域中的发展速度是最快的，同时也是与其它科学领域交叉最为密切的一个研究领域。它是以高分子物理、高分子化学等相关学科为基础，同时与物理学和生物学以及医学密切联系的一门学科。因此学习这门学科能让我们很好的将高分子学科的知识综合运用起来，进而使我们对高分子学科有更深刻的认识，让我们受益匪浅。

参考文献

[1]张青，陈昌伦，吴狄.功能高分子材料发展与应用[J].广东化工，2015，42（06）：119-120.

[2]武帅，鲁云华.功能高分子材料发展现状及展望[J].化工设计通讯，2016，42（04）：82.

[3]赖承钺，郑宽，赫丽萍.高分子材料生物降解性能的分析研究进展[J].化学研究与应用，2010，03（01）：1-7.

第2篇：高分子材料的现状范文

关键词：高分子材料；发展；应用

随着高分子材料应用范围的不断拓展，作为一名高中学生，还是应该对高分子材料的发展现状以及应用趋势有一定的了解，这样才能够对未来的生活与工作起到一定的铺垫作用。

一、高分子材料含义与发展现状

（一）高分子材料

高分子材料指的是多个重复单元共价连接，分子量很大一类的分子从而组成了相关的聚合物，并且还具有一定的粘弹性。现阶段，高分子材料正逐渐朝着高功能化、复合化、高性能化等方向不断发展。因此，我国高分子材料需要在通用性进一步开发的基础上，偏向于高分子材料品种、技术水平以及生产的重点发展，这样才能够促进市场的发展需求[1]。

（二）发展现状

为了满足汽车工业、家用电器、电子信息等多个领域的需求，高分子材料重点发展主要是：第一，高性能化，如耐热性、高机械性、耐腐蚀性以及耐久性等方面。第二，高功能化，如生物学、光学、力学等多种功能。第三，复合化。如复合材料，通常是基于高性能结构的材料作为基本的符合材料组成。第四，智能化，如材料本身拥有一定的生物功能预知性，如识别能力、修复能力、反应能力等。

二、高分子材料应用趋势

（一）具有记忆的高分子材料

1.热响应型

室温以上的变形，室温形态固定，同时可以进行长期的存放，当温度再一次提升到特定，温度，制件也可以迅速恢复到初始状态。针对这一能力，主要是在电子通讯、科学实验、汽车保险杠、油田封井器等领域之中使用，具体如医用器械、热缩连接紧固件、光信息、座垫、泡沫塑料等。热响应型形状的记忆高分子形变温度很容易控制，并且制作相对渐变，目前是记忆高分子研究之中开发最为活跃的一个领域。尤其是形状记忆纤维的开发利用，有利于纺织业发展的推动。

2.电/磁响应型

属于热响应形状记忆功能高分子材料同具有一定导电性能的金属粉末、导电炭黑以及导电高分子等复合材料。当电流产生热量之后，就会提升材料的温度，导致形状恢复，不但拥有导电性能，同时也具有一定的形状记忆功能。一般来说，在电子集束管、电磁屏蔽材料等电子通讯以及仪器仪表等领域之中得到广泛的应用[2]。

3.光响应型

指的是将某一部分光感应变色的基团引入到高分子的主链以及侧链之中，一旦有紫外光照射，PCG就会出现光异构化反应，这样就会改变分子链状态，导致其宏观形态也出现相应的变化；当停止光照之后，PCG光构化反应就可以逆行，分子链会恢复到原本的状态。主要用于光记录材料、药物缓释剂、印刷材料等。

4.化学感应型

材料的周边介质性质的变化就可以将材料的变形以及形状恢复激发出来。其条件主要是PH值扁你话、相变反应、平衡离子置换等。这一类型的物质，还存在部分的皂化聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。这一材料主要是在“化学发动机”、蛋白质或者是酶的分离膜中广泛使用。

（二）水溶性高分子化合物

主要包含了水溶性的树脂和聚合物。属于一种拥有较强亲水性的高分子材料，在水中可以溶解成为溶液。在分子结构之中包含了阳离子、阴离子，极性非离子等亲水基团，这样就可以让高分子材料拥有性、分散性以及减磨性等多种性能。其主要的种类包含了：

第一，淀粉、动植物胶以及纤维素等天然性的水溶高分析。第二，人工合成水溶高分析，主要包含了离子型、非离子型以及缩合类等。

其物理性能包含了分子量、溶解度、絮凝作用、分散作用、减阻作用等。

溶解度指的是每一分溶剂之中，溶质溶解的平均值。一般来说，溶液之中的溶解溶质要多于平均值，这个时候就称之为过饱和溶液。所以，水溶性就是最重要的特性之一。分子量作为水溶性高分子的一大特性，其平均值就直接决定了高分子材料本身的性能。同时分子量分布，也会对分子量产生一定的影响。

分散作用指的是两相界面之中分散剂有序的排列，这样就可以确保分散体系本身的稳定性。水溶性高分子属于良好的分散剂，其本身具有疏水基团和亲水基团，本身也拥有一定的表面活性能。

当存在一定量的电解质，就会降低微粒的物理稳定性，将其聚集成为絮状，但是在振摇之后又能够均匀的分散，这样的作用就可以称之为絮凝作用。水溶性高分子本身拥有极性基团，可以吸附水中的固体离子，这样就能够形成絮凝团。增稠剂本身属于流变助剂，能够让低稠度的水性涂料增加粘稠度。

将高分子聚合物注入到流体之中，能够降低流动阻力，这样使用于降低流体流动阻力的化学剂就可以将其称之为减阻剂。

三、结束语

总而言之，随着科学技术的不断发展，也带动了高分子材料加工行业的不断发展，虽然目前国内的高分子材料的研究与应用还与发达国家存在一定的差距，但是相信在广大研究人员的努力下，我国高分子技术必定会发展的越来越迅速。作为高中生的我们，从现在开始，能够认识其作用，相信在未来发展中，也可以贡献自己的一份力。

参考文献：

第3篇：高分子材料的现状范文

关键词：导热高分子材料；研究；应用

一、导热高分子材料的技术研究

1.导热高分子材料的导热机理。在高分子基体和导热填料的相互作用下，导热高分子材料才能体现出优良的导热性能。导热填料在导热高分子材料中起着重要的作用，要达到高分子材料的导热性能需要在高分子基体中加入一定量的量，使填料之间能够进行充分的接触并产生相互作用，同时会产生一种类似网状或链状的导热网链，从而实现高分子材料优良的导热性能。

2.导热高分子材料的导热理论模型。曾经有众多研究者关于填充型导热高分子材料的导热率提出采用各种不同的模型进行研究并做出预测。但是，理论模型研究的填充量都比较小，通常填充体积在10%～30%，而对高填充量以及超高填充量的情况就甚少提到。之后，由Agar提出了一种理论模型，是一种比较适用于高分子材料的高填充量和超高填充量的理论模型。该理论模型指出：在聚合物中若所有的填充粒子汇聚成的传导块和聚合物传导块的热流方向保持平行的状态，就会体现出较强的导热性能；若是两者的热流方向处于垂直状态时，则会体现出相反的结果。因此得出下面的理论等式：

lgλ1=VfC2lgλ3+（1-Vf）lg（C1λ2）

备注：λ1――高分子复合材料的热导率，W/（m・K）；

Vf――高分子材料中填料的体积分数，%；

C2――填料形成导热链的自由因子；

λ2――聚合物的热导率，W/（m・K）；

λ3――复合材料中填料的导热率，W/（m・K）；

C1――影响聚合物结晶度和尺寸的因子。

在导热高分子材料的深入研究中，高分子材料中所添加的填料有单一的种类向多种类发展，原有的理论模型已经不适用于这种预测。因此，Agar等人又研制出了一种适用于多项体系聚合物的理论模型，并做出相应的计算公式：

lgλ1=Vf（X2C2lgλ3+X3C3lgλ4+…）+（1-Vf）lg（C1λ2）

备注：λ2――聚合物的热导率，W/（m・K）；

λ3、λ4――填料粒子的导热率，W/（m・K）

Vf――高分子材料中填料的体积分数，%；

λ1――高分子复合材料的热导率，W/（m・K）；

X2、X3――在聚合物中填料中各种粒子占混合粒子的统计分数。

Privalko等人则表示先前的模型中都是在两相界面无限薄的情景中进行假设的，而忽略了两相界面去对导热性能的影响。在实际运用中，填料量的不断增加，两相界面会出现一种互穿网络状态，而导致预测结果的偏差。由于此项原因，他提出了一种计算机模型，该模型运用了逾渗模型和等价元素模型，实现了很好的预测。

二、导热高分子材料的运用

1.硅橡胶复合导热材料。导热对硅橡胶材料的导热性能是由硅橡胶基体、导热填料以及其加工工艺三个因素共同决定的，其中填料因素的导热性能和其在硅橡胶基体中的分散情况对整个硅橡胶材料的导热性能有着很大的影响。硅橡胶具有较好的绝缘和减震性能，其导热性能很差，只能达到0.2W/(m・K)左右的导热率。因此，此材料的导热性能中填料起到了决定性作用。但是在填料的使用过程中要注意填料的用量和填料粒子的分布情况。因此，在此方面的应用和研究主要是对填料的表面处理和改性还有填料粒径的分布。现使用新型的导热填料结合新型的填料复合技术来提高导热高分子材料的导热性能。如朱毅把铜粉经过抗氧化和抗团簇的预处理后，作为填料加入到硅胶材料基体中，经过加工工艺得到导热率为1.6～1.7W／ （m・K）的导热高分子材料，能很好地满足计算机和电源供应的需求。

2.聚乙烯（PE）复合导热材料。聚乙烯具有较强的综合性能且成本较低，是一种应用最为广泛的塑料产品。近年来，由于线性低密度的聚乙烯的导热性能较好以及其较强的物理性能而受到广泛的应用。聚乙烯复合导热材料通常用在注塑、挤塑、吹塑、涂覆、热成型、热焊接等热塑性成型工艺中。

在现代的生产应用中，导热高分子复合材料主要是用在太阳能热水器、导热管等器件中。同时在电子电器行业和化工生产行业中也起到了重要的作用。随着导热高分子材料研究的不断深入以及具有的优良特性，在未来的发展中将在更广泛的领域得到应用和发展。

第4篇：高分子材料的现状范文

纳米技术正全力推动着化学工业未来的发展。随着一些纳米技术的工业产品问世以及所显示出的诱人前景，现在“纳米技术”已经成为家喻户晓的名词。纳米技术能在＜100nm的水平上合成、处理和表征物质，这是一个涉及多门学科的广阔领域，它包含有：纳米材料(nanomaterials)、纳米生物技术(nanobiotechn010gy)、纳米电子学(nanoelechonics)和纳米系统(nanosystem)，如纳米电子机械系统NEMS和分子机械(m01ecularmachine)等。而纳米技术在化学工业中的应用，主要是新型催化剂、涂料、剂，过滤技术以及一些最终产品，诸如纳米多孔材料制品和树状聚合物制品已成为化学工业的创新点。

一、化学反应和催化方面应用

化学工业及其相关工业，特别是一些化学反应起着关键性作用的产业盛行用纳米技术来改进催化剂性能。纳米多孔材料中的沸石在原油炼制中的应用已有很长历史，纳米多孔结构新型催化剂的发展，为许多化学合成工艺的创新提供了机会，或者使化学反应能在较温和条件下进行，大幅度地降低工艺成本。例如用此类催化剂可以将甲烷有效地转化为液体燃料，作为柴油代用品，而现用的方法比较昂贵。

纳米粒子催化剂的优异性能取决于它的容积比表面率很高，同时，负载催化剂的基质对催化效率也有很大的影响，如果也由具有纳米结构材料组成，就可以进一步提高催化剂的效率。如将Si02纳米粒子作催化剂的基质，可以提高催化剂性能10倍。在某些情况下，用Si02纳米粒子作催化剂载体会因SiO2材料本身的脆性而受影响。为了解决此问题，可以将SiO2纳米粒子通过聚合而形成交联，将交联的纳米粒子用作催化剂载体。

在能源工业中，Shenhua集团公司、Hydrocarbon技术公司和美国能源部在中国进行煤液化项目建设，采用了纳米催化剂，取得了20亿美元效益。此工艺可以生产非常清洁的柴油，在中国许多地方它可与进口原油或柴油(以全球平均价格计)竞争。燃料电池也是纳米催化剂起重要作用的领域，当前工业样品应用的是铂催化剂，约2nm宽。

二、过滤和分离方面应用

在过滤工业中，纳米过滤(简称纳滤，nanofiltration)广泛应用于水和空气纯化以及其它工业过程中，包括药物和酶的提纯，油水分离和废料清除等。还可以从氮分子中去掉氧(氧与氮分子大小差别仅0.02nm)。应用此方法生产纯氧可不需要采用深冷工艺，因而可以降低成本。法国于2000年在GeneraledesEaMx建成世界上第一座用纳滤技术生产饮用水的装置，所用聚合物膜其孔径略＜lnm。与传统净化工艺相LL，虽然电能消耗较高，但带来一些其它的好处，如不需要用氯。

由于可以精确地控制孔径，所以具有可观的近期应用前景。美国PacificNorthwest国家试验室已经创制一类称之为SAMMS结构，为在介孔载体上自组装的单层结构，含有规整的1-50nm的圆柱形孔，孔上用自组装方法涂上活性基团单层，可用于不同领域。已经利用SAMMS成功地从水溶液和非水溶液中萃取出各种金属和有机化合物。

纳米多孔材料的吸收和吸附性能也提供了在环境治理方面应用的可能性，如去除重金属(如砷和汞等)。使用其他纳米材料的过滤技术也取得了长足进步。例如入rgomide纳米材料公司开发的用直径为2nm纤维制成的高产率系统，可以过滤病毒、砷和其它污染物。

一些聚合物—无机化合物复合材料也可用作气体过滤系统，而且效率也很高。如有一种用排列成行的碳纳米管(nanotLlLe)制成的膜，由于纳米管与气体分子间互不作用，可以高产率地分离出气体。此种材料可满足高流速低压气体的分离需要。此种膜可以从气流中去除CO2，或从CO中分离H2。这种技术可应用于新一电厂、煤液化工厂或气体液化厂。

由精密控制尺寸的纳米管组成的膜在分离生物化学品方面也具有很大潜力。

三、复合材料方面应用

在复合材料中使用纳米粒子可以提高材料强度，降低材料的重量，提高耐化学品、耐热和耐磨耗能力，而且还可赋于材料一些新的性能，诸如导电性，在光照和其他幅照下改变其反应性能等。

以粘土为基础的纳米复合材料在不久将来会有很大的市场。以碳纳米管为基础的新型结构复合材料的开发也为期不远，它的主要问题是成本较贵，要用好的填料(单壁纳米管)。大规模应用较大而不太完善的碳纳米纤维可望在2004年实现，此发展可能会给纳米粘土复合材料的应用形成冲击。

一些公司计划扩产纳米粘土也反映出其发展潜力。如Nanocor公司已转产纳米粘土，每年2万吨。许多主要聚合物公司也在开发纳米复合材料技术。RTP公司已将有机粘土／尼龙纳米复合材料制成薄膜和片材。Triton

System公司应用纳米二氧化硅与一种聚合物材料制成纳米复合材料，开发成一种涂装材料。其它HoneyWell，Ube工业和Unitika等公司已工业规模生产尼龙纳米复合材料用作包装HBP材料，Nanocor最近与三菱气体化学公司联合

制造并出售HBP包装材料。用于食品和饮料行业。Bayer打算用尼龙6纳米复合材料制造多层包装膜，此膜的氧穿透率减少l/2，透明度和韧性有提高。近期，人们关注的另一种纳米复合材料的填料物质，是一种较为复杂的分子多面齐聚物(polyl、cdral01ig(mericsilsc5quioXanes，POSS)。Hybrid塑料公司称其可以大量生产POSS，并与塑料生产厂商和用户进行合作。

四、涂料方面应用

在涂料行业CTJ。纳米粒子已经起着很大的作用，但是，类似于能生成抗刮痕和不粘表面的涂层的溶胶—凝胶单层(solgclmonlolaycr)还在研究。用树状聚合物可以弥补不足，并且可与纳米粒子技术结合应用。

以纳米粒子为基础的涂料具有各种优异的性能，比如：强度、耐磨耗、透明和导电。拜耳公司与Nanogntc公司合作开发导电和透明的涂层。纳米粉体是难以储运的，美国海洋部门采用微型凝聚(microscalengglomerate)方法，即在应用时用等离子(一种热的离子化气体)技术或热喷涂技术，使粉体被融熔，形成涂层。拜耳公司与HansaMetallWerke公司用纳米粒子进行抗水和抗灰尘涂料开发。据中国环氧树脂行业在线记者了解，2002年BASF公司推出一种用纳米粒子和聚合物制备的喷涂涂料，在干燥时自组装成一种纳米结构的表面，呈现出类似荷叶的效应，即当水落到表面上，由于与表面的互粘性甚小，可以形成水珠而流去，并把灰尘带走。

Inframat公司用纳米涂料作为船壳防污涂料。以防止海藻、贝类附着生长。此种涂料很坚硬。但并不发脆。该公司的纳米氧化铅-氧化饮基陶瓷涂料已获得美海军部门400万美元订货，主要用于涂装潜水艇的潜望镜。应用纳米粒子技术可以制造氧化铝纳米粒子，用于地砖的抗划痕涂层。Nanogate公司为西班牙地砖制造商提供纳米粒子涂料，使之容易清洗，并还为眼镜工业提供抗划痕涂料。

用纳米粒子强化的涂料还可能在生物医用方面应用。例如铜的纳米粒子可以降低细胞在表面上生长，从而解决移植上的一个主要问题。

五、添加剂和树状聚台物的作用

在复合材料领域中，纳米粘土和POSS已经取得进展。在不远的将来，碳纳米管可能产生较大影响。但是，各种不同形状的树状分子结构以及它能易于功能化的性能，可以创制特殊结构的复合材料，使之具有各种性能。早在上世纪90年代中期，BertMeijer教授就阐明了树状聚合物的结构，它是一群小分子，或是小分子的容器。一个“树状聚合物箱”(I)endrimerbox)，如同有一个硬壳建于软性树状聚合物周围。如果一个小分子，如染料分子进入树状聚合物中，即可被封装在空穴中。通过对其末端基因的化学改性，全部或部分烷基化，树状聚合物就可以形成与线型聚合物可化学兼容的物质，以改进混合性能。在此情况下，树状聚合物的作用在于创建了分子微观环境，或是在塑料原料中形成“纳米观口袋”(nanoscopicpocket)来聚集染料分子。作为一种形态的、结构的或是界面改性剂，树状聚合物还可提高材料韧性，而对其加工性没有影响。在材料共混和复合中，它们还起着材料组分间的兼容剂和粘接剂的作用，因此可用于工程塑料添加剂。树状多支链聚合物已经被用作环氧树脂的增韧剂，加入重量比5％的树状聚合物可显著提高材料的坚韧性。通过可控相分离工艺，可以使树状聚合物良好地分散在树脂中，树状聚合物和树脂作用可以使接枝在树状结构上的环氧基团的化学键得到加强。杜邦公司制造和应用多支链结构物质作为聚合物共混中的添加剂，可以改善聚合物的加工性能。DSM公司已经将多支链的聚丙烯亚胺(PPl)聚合物工业化，主要用于廉价塑料和橡胶制造中作为添加剂，降低粘度。在涂料、油墨和粘合剂生产中也可应用。美国宇航局向DowCorning公司和MatcrialsElectrochemicalResearch公司进行项目投资，开发等离子沉积树状聚合物涂料和树状聚合体富勒烯纳米复合材料，以用作微型和亚微型表面。

六、树状聚台物及去污作用

树状聚合物特别适用于去污，它起着清道夫的作用，可以去掉金属离子，清洁环境。改变一种介质的酸度可以使树状聚合物释放出金属离子。而且树状聚合物可以通过超过滤进行回收和冉用。树状包覆催化剂可用此同样方法从反应产物中进行分离。回收再用。密西很大学的生物纳米技术中心计划开发树状聚合物加强超滤方法，作为新的水处理上艺．从水中去掉金属离子。树状聚合物可以在其分子小间或是在它们的经改性的终端基团上捕捉小分子。

使其能适用于吸收或吸附生物和化学污染物。美国军事部门对它的应用前景作了好的评价。

七、纳米保护(nano-protection)方面应用

树状聚合物在护肤膏中作为一种反应型的组分是很有效的。此应用可以扩展到保护衣服。固定的树状聚合物层可以抗洗和耐环境气候条件变化。有一种称之为“类似树状聚合物”(Amphilicdondrimcr)，它一半是树状聚合物，另一半具有末端结构，用以在保护膜中固定活性树状聚合物。

近年来，“一些部门在研究用纳米粒子来监测和防止化学武器袭击。Nanospherc公司不久前推出一个系统，可以用来监测生物武器，如炭疽菌。该系统采用美国西北大学开发的金纳米粒子传感器。Altair纳米技术公司和西密西根大学联合开发用二氧化钛钠米粒子为基础材料的传感器，可用来监测生物和化学武器。NanosPhere材料公司开发氧化镁纳米粒子用于口罩的过滤层，因为它能杀大细菌(包括炭疽杆菌)。深圳新华元具纳米材料公司和Nucrgst公司生产银纳米粒子用于抗菌服。NanoBio公司推出一种抗菌液，可以破坏细菌孢子、病毒粒子和霉菌，它的作用是让表面张力发生爆炸性释放，而这种产品对人体组织不起伤害，现在主要用户是美国军事部门。

八、燃料电池方面应用

随着对便携式电子产品电能需求不断增加。要求降低供电元器件的重量和尺寸，由此而开辟广纳米粒子的新市场。

AP材料公司与Millennium电池公司合作执行美国军方一份合问。开发纳米级二硼化钛用于高级电池组和其它储能系统。Altar公司最近宣布该公司高级固体氧化物燃料电池系列示范试验获得成功，包括联结器、电解质、阴极和阳极等都是由微米和纳米级材料构成。而且，还开发了纳米锂基电池电极材料，其充电和发电率都比当前所用锂离子电池材料快l倍。

有一些公司计划工业生产甲醇基燃料电池，在2004年前后应用于便携式电子设备。在这类电池中，所用催化剂是处在淤浆状态的铂纳米粒子。针对电池应用，Brookhaven国家试验室已制成锂-锡纳米晶体合金，用作高性能电极。用氢化锂与氧化锡反应，前者需过量使反应完全。生产的锂—锡合金中含有剩余氧化铿。重复用氢处理最后生成粒径为20～30nm纳米复合材料，形成稳定金属氢化物的其它元素也可用此法制造纳米复合材料，未来的应用不仅在电池领域，还可以用在催化方面。

第5篇：高分子材料的现状范文

关键词：高分子材料；成型加工；塑料加工；发展分析

中图分类号：TB324 文献标识码：A

1 高分子材料及其重要性

就目前来说，我国的高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的复合材料，它主要有树脂或橡胶和次要成分添加剂组成，具有一定的可塑性，可挤压性，可纺性和可延性等特点。事实上正是这些特点使得其用于各种加工，深受大家的喜爱。

日常生活中所接触到的很多天然材料通常是高分子材料组合而成的，比如我们常见的天然橡胶、棉花等。但是高分子材料的最终使用形式一般来说是高分子材料的制品，高分子材料制品的性能与其成型加工过程却是息息相关的，它是受一定温度和压力的作用熔融塑化，然后通过模塑制成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。总的来说笔者认为，材料组成、成型加工方法和成型机械及模具决定了高分子材料制品的性能。

2 浅述高分子材料的成型加工技术

说到高分子材料的成型加工技术是指通过外温的作用，让高分子材料的温度达到预定温度使其整体受热熔化，然后再通过成型设备加工成我们所需要的各种模型。而它的成型加工技术一般可以分为注、挤、吹、吸、拉等。而根据笔者的工作来看，所谓的高分子加工与成型有低分子聚合物或预聚物的加工、高分子熔体的加工、类橡胶状聚合物的加工等几种形式。

另外，根据加工方法的特点或高分子在加工过程中变化的特有的特征，可以用不同的方式对加工技术进行统一分类：第一个加工过程发生物理变化；第二个发生化学变化；第三个同时兼有物理和化学变化。笔者认为，这三种变化是在实际生产中比较常见的，下面根据具体的工作实践对它们分别做一论述探讨，以供同行参考。

2.1 吹塑成型技术。吹塑成型技术它是把塑料经机头口模间隙呈圆筒形膜挤出，再经过机头中心吹入压缩空气，把膜管吹胀成直径较大的泡管状薄膜的工艺。这种成型技术又可以分为上引法、平引法和下引法。在这里需要特别说明的是上引法。

2.2 挤出成型技术（如图1所示）。一般来说先按照管材的形状等把它冷却定型。然后再进入冷却水槽冷却，再经过牵引装置运送至切割装置切成所需长度。在成型方法上有外径定型和内径定型两种。

2.3 压制成型技术（如图2所示）。一般这种技术主要用于热固性塑料的成型上。而在现实生产技术中，把它分为模压成型和层压成型两种类型。这两种技术相比较而言，他们的生产过程控制、使用设备等比较简单，适用于大型制品上。

2.4 双向拉伸薄膜技术。就双向拉伸薄膜技术而言，是把狭缝机头平挤出来的厚片经纵横两方向同时拉伸，并且在拉伸的情况下进行热定型处理的方法。

2.5 注射成型技术。一般来说，注射成型技术广泛用于热塑性塑料的成型，也用于某些热固性塑料的成型。它的原理是将粒料置于注射机的料筒内加热并在剪切力作用下变为粘流态，然后以柱塞或螺杆施加压力，使熔体快速通过喷嘴进入并充满模腔，冷却固化。

2.6 压延成型技术。它是通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，成为具有一定厚度，宽度与表面光洁的薄片状制品。当制品厚度大于或低于这个范围时，一般均不采用压延法而采用挤出吹塑法或其它方法。

3 高分子材料成型加工技术的发展趋势

随着经济不断地发展，现在有些企业将高分子材料的研究应用纳入自主知识产权的新技术中。据笔者的不完全统计来看，塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列，还有部分新设备销往荷兰、孟加拉等国家，产生了良好的经济效益和社会效益。另外还有塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成，目前开发完善的正在生产试用，并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好。

结语

根据上面文章的整体论述，笔者认为我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的这样的一条道路，并且根据实际情况实现由跟踪向跨越的转变；同时还要把握技术前沿，培育自主知识产权。只有这样，我们的高分子材料在经济快速的发展大格局中才能利于不败之地。

参考文献

[1]孙国瑞.对高分子材料成型技术的思考[J]科海故事博览·科技探索，2012（07）.

第6篇：高分子材料的现状范文

自从实施改革开放政策以后,我国的工业水平的发生了突飞猛进的变化,发电机制造业也开始向国际市场进军,并取得了在国际市场占有了一席之地,我国发电机制造行业技术水平也在不断的进步。但是,近年来,国内发电机制造水平遇到了瓶颈,原材料的发展,特别是发电机绝缘材料方面滞后制约着国内发电机制造水平的进一步提高。国内有关绝缘材料、发电机的科研院所和企业,在进行绝缘材料的研究制造和使用过程中缺乏沟通、各自为政,绝缘材料的现状不容乐观,与世界发达国家存在一定的差距。同时发电机行业对绝缘材料的要求很高,因此必须对绝缘材料的工艺进行改进,以促进国内绝缘材料的发展,进一步提高国内发电机制造水平。

1我国粉云母带的现状及分析

目前,在绝缘材料的研究开发及改进工作方面,我国取得了较好的成绩。尤其在有关绝缘材料的科研院所、发电机制造企业、绝缘材料制造企业、等方面取得了很大的突破。如:1997年桂林电器科学研究所开始研制高导热多胶粉云母带,也取得了较大进展;从1989年开始,哈尔滨大电机研究所经过3年多的反复试验研制出了高云母含量云母带。

在科研院所、云母原材料的制造企业、云母带制造企业、发电机制造企业等多方面的共同努力下,近10年来粉云母带的发展都取得了很好成绩。从现实情况看,虽然大家所用的粉云母纸、玻纤布、胶粘剂完全相同,但是制成线捧后的电气性能却存在较大的差异,如哈尔滨电机厂有限责任公司制造和东方电机股份有限公司制造制造的二滩电站水轮发电机定子线圈,在绝缘击穿场强方面却有很大的不同,上下差别10～12MV／m,这就说明在同一业界的不同企业有着不同的标准,各有各的工艺要求。

而在同一行业出现不同的标准,主要原因有以下两个方面:(1)云母带制造企业未能充分考虑到自己的产品在不同应用条件,对于产品的要求不同。(2)有部分云母带制造企业出于对技术保密的考虑,不愿意与业内同行分析应用工艺,共同探讨行业内共同标准。这种情况的出现已经影响着绝缘材料的发展,只有制造和应用双方互相合作,才能使进一步的开发与完善绝缘材料等工作,促进其发展。

2我国绕组线的现状及分析

近年来,随着科技的进步,对发电机水平的要求也开始趋于更严格的水平,企业开始在不断的改进电机制造的手段和试验分析方法。目前定子线圈性能通过对外引进电机先进的试验分析方法,同时经过不断的探索研究,已正式步入全面的分析阶段。有一些先进的企业对各种产品质量指标进行了量化,对绕组线的导体和绝缘层上提出了高于现行国家标准的要高标准,为了保证产品质量的长久稳定,在应用前再次对材料进行分析测试,在实际的生产中发挥了线圈最佳的综合性能。

3我国换位适形填料的现状及分析

就目前我国各大电机制造公司所使用的换位适形填料而言,其类型多种多样,材质也各一,具体分为有使用玻璃布补强多胶云母板的,有使用腻子的,有使用舍多胶纤维的三类。而从最新的技术看,出现了一种云母树脂复合板,相比较以前的各类材料,使用效果要好的多。由于传统的设计方法与传统设备的限制,本身的使用必须在一定的温度和足够的压力作用下才具有较佳的流动性,使得新型材料的推广与利用率不高,所以有必要提升云母树脂复合板的品质,或开发更多的适形填料品种,以满足企业的需求。

4我国定子硅钢片漆的现状及分析

从定子硅钢片漆的历史来看,其经历了从全有机漆到半无机漆,从有机溶剂型到水溶型的发展过程,每一个阶段都会取得技术进步与创新,但从使用情况来看,多数硅钢片漆并未得到广泛推广。我国在1994年以后,出现了高无机质含量的新型硅钢片漆,除贮存期较短外,其它性能比较优越,达到了使用的高要求。

5我国磁极线圈匝间绝缘的现状及分析

从我国的现状来看,所使用的磁极线圈匝间绝缘是环氧玻璃坯布,而从国外先进技术来看,磁极线圈匝间绝缘大多采用Nomex上胶纸,相比较而言,我国落后很大一截。随着近几年国外先进技术的引进,Nomex上胶纸也逐渐的进入我国的企业。对比两者,我国传统使用的环氧玻璃坯布存在有以下三方面的缺点:一是在热压过程中,玻璃丝布外缘的玻璃丝随着胶一起被挤出,影响磁极线圈的散热及外观;二是玻璃丝布上所涂树脂的均匀性较差;三是在其底材一玻璃丝布的编织孔中的气泡难以在热压过程中排出,使得粘结力下降;而Nomex上胶纸却凸显出以下优点:具有较高的电气强度、耐温指数、和粘结力以及较低且稳定的压缩率等等,而目前市场上Nomex纸价格较昂贵,但从总体上而言,在使用的同时应大力研制Nomex纸的代用品,最终使成本降下来,性能提得上去。

6有关磁极托板的现状及分析

国内以往大都采用铆接式结构的磁极托板,这种结构的材料利用率一般都比较高。现在也有采用环氧板加工成的整体式托板、玻璃纤维模压的整体式托板等。用环氧板加工成的整体式托板的优势是机械强度在不同的方向均有较高的水平,同时它仍然存在材料利用率低的缺点。模压整体式托板在与纤维平行的方向,托板的弯曲强度、剪切强度都很低。相比较而言,环氧板是更好的选择,针对其材料利用率低的缺点,材料供应商应该通过学习发达国家的物流管理理念,配备必要的加工设备来优化材料的性能,以此满足不同用户更高的需求。

7结语

(1)绝缘材料的研制应从市场与使用者的角度出发,在了解产品的各种用途及具体的应用工艺后进行研发,最终使提供的产品在满足用户的性能和用户的生产工艺过程的双要求。

(2)深入了解绝缘材料的使用状况、制造工艺、技术性能等特点,使绝缘材料发挥最大的能效。

(3)绝缘材料的研制、生产、应用者都应对比国外找差距,对比国内找出路,研发放首位,市场把定位,客户需求圆心位。

参考文献

[1] 张志龙,吴昊,景录如.高导热绝缘复合材料的研究[J].舰船电子工程,2005(6).

[2] 周健,黄祖洪.高导热绝缘柑料在高压电机上的应用意义与前景[J]．绝缘材料通讯,1999(6).

[3] 韩晓光,张墩明.无取向硅钢绝缘涂料的研究进展[J].科技信息(科学教研),2008(25).

[4] 付岚贵,高云母.量主绝缘应用研究[J].绝缘材料通讯,1997(4).

[5] 陈林,张军泉.二滩电站水轮发电机定子线圈制造工艺技术研究[J].大电机技术,1999(4).

[6] 赵慧春,王世萍.大型水轮发电机转子绝缘材料和绝缘结构的研究[J].绝缘材料,2003(4).

第7篇：高分子材料的现状范文

1．1铝型材的定义

铝型材是将铝锭等原材料熔融后，注入已设计好的专用模具内，在挤压机提供的强大压力作用下，按一定的速度，将材料从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及和成品氧化上色具有一定力学性能的一种材料。

1．2铝型材的优点

1)密度小质量轻，强度高:密度仅为2．70g/cm3，是铜或铁的1/3。铝型材一般为空心结构，其单位面积单位长度的质量的密度不到2．0g/cm3。2)生产、加工过程容易，节约成本:一些机加工很难甚至无法完成的零件，设计者只需按使用要求设计一个合适的截面形状，通过生产模具挤压出铝型材即可实现。另外，在已有的截面形状内选择铝型材，只需设计、切断、钻孔、联结即可完成加工生产过程，可节省大量材料和生产加工时间，尤其是在存在问题需要修改设计时，比使用传统材料可节省几倍的时间。3)装配精度高。材料可重复使用。由于制作过程没有经历热焊接，材料无变形，所以装配精度高，而且各部件可很方便地拆卸，所有材料和附件都可重复使用。4)美观:铝型材表面通过涂覆处理技术后外观可更具现代感，其中，阳极氧化镀膜工艺比现有的各种涂覆方法更加稳定，不易划伤。

2铝型材在电子设备结构中的应用

在目前的电子设备中，铝型材主要可应用于电子设备的框架或骨架。有的机构为实现某一预定功能而通常的加工方法很难或者无法做到时，也会采用铝型材。因此，除了充分地了解材料的性能，设计者还必须考虑到铝型材为实现预定功能所需要的每一个形状上和尺寸上的细节，考虑到铝型材之间安装或者组合的方式，这样才能设计出最合理、最可靠、最经济的截面形状。

2．1铝型材在电子设备框架或骨架中的应用

与传统的铸件相比，电子设备的框架或骨架使用铝型材可以大幅度减轻质量，缩短生产周期，降低生产成本。电子设备的框架或骨架一般为多种不同的铝型材或者多根同种铝型材组合而成，而铝型材的组合方法与铝型材的截面形状相辅相成。下面通过实例来说明铝型材框架或骨架通常用的截面形状、组合方式以及各自的特点。

2．2铝型材在翻转机构中的应用

电子设备中，一些机构为实现某一功能，往往需要加工一个或多个形状相当复杂的零件，它具有加工难度大、装配误差不易控制、不美观等方面的缺点。而在这种情况下，设计合适截面形状的铝型材成为最好的选择。图5所示截面形状右侧上方为一个半圆，中间为一空腔，该截面形状加工的铝型材零件用于安装一些要求常转动的模块，例如显示器等，用传统的方法加工该截面形状的零件是相当困难的。它右侧的半圆部分经过加工形成相应的槽后用于安装阻尼转轴，同时，模块所需要的线缆也通过该截面从一侧穿至另一侧。

2．3电子设备中应用铝型材的实例

图9所示的双屏可携带工作台的框架部分、副屏的翻转机构、键盘的连接机构、上下表面面板等都由铝型材加工而成，它具有轻便、可携行;易安装、易使用;副屏显示器视角可任意调节，操作舒适;外表美观，不易磨损等显著优点，而这些优点正是通过铝型材的结构特性而实现的。

3结语

第8篇：高分子材料的现状范文

关键词 蒙脱石；纳米复合材料；非金属粘土矿物

中图分类号：TQ327.7 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）15-0017-01

纳米是长度单位（Nanometer，nm），原称“毫微米”，1 nm=10-9 m，即十亿分之一米，一只乒乓球放在地球上就相当于将一纳米直径的小球放在一只乒乓球上。纳米粒子通常是指尺寸在1 nm～100 nm之间的粒子。纳米效应为实际应用开拓了广泛的新领域。利用纳米粒子的熔点低，可采取粉末冶金的新工艺。调节颗粒的尺寸，可制造具有一定频宽的微波吸收纳米材料，用于电磁波屏蔽、隐形飞机等。纳米银与普通银的性质完全不同，普通银为导体，而粒径小于20 nm的纳米银却是绝缘体。金属铂是银白色金属，俗称白金；而纳米级金属铂是黑色的，俗称为铂黑。纳米粒子具有很高的活性，例如木屑、面粉、纤维等粒子若小到纳米级的范围时，一遇火种极易引起爆炸。纳米粒子是热力学不稳定系统，易于自发地凝聚以降低其表面能，因此对已制备好的纳米粒子，如果久置则需设法保护，例如保存在惰性空气中或其他稳定的介质中以防止凝聚。

纳米材料是物质以纳米结构按一定方式组装成的体系。它是纳米科技发展的重要基础，也是纳米科技最为重要的研究对象。纳米技术被公认为21世纪最具有发展前途的科学之一，纳米材料也被人们誉为21世纪最有前途的材料。由于纳米材料本身所具有的特殊性能，使其能够广泛应用于化工、纺织、军事、医学等各个领域。本文阐述了蒙脱石/高聚物纳米复合材料的研究进展，并对其发展前景加以展望，期望对其深层次的加工应用有所帮助。

1 纳米材料的分类

纳米材料有多种分类方式，按其维数可分为：零维的纳米颗粒和原子团簇，一维的纳米线、纳米棒和纳米管，二维的纳米膜、纳米涂层和超晶格等；按化学成分可分为：纳米金属，纳米晶体，纳米陶瓷，纳米玻璃以及纳米高分子等；按材料物性可分为：纳米半导体材料，纳米磁性材料，纳米非线性光学材料，纳米铁磁体材料，纳米超导体材料，以及纳米热电材料等；按应用可分为：纳米电子材料，纳米光电子材料，纳米生物医用材料，纳米敏感材料，以及纳米储能材料等；按照材料的几何形状特征，可以把纳米材料分为：①纳米颗粒与粉体；②碳纳米管与一维纳米线；③纳米带材；④纳米薄膜；⑤中孔材料（如多孔碳、分子筛）；⑥纳米结构材料；⑦有机分子材料。

2 纳米矿物资源的研究意义

纳米矿物材料具有优良的物理性能和化学性能，这是一般矿物材料所无法比拟的。如聚合物/粘土矿物纳米复合材料具有独特的分子结构特征和表观协同效应，既表现出粘土矿物优良的力学性能又体现了聚合物优异的阻隔性能。非金属纳米矿物材料的科学研究价值和应用前景主要体现在以下几方面。

1）非金属纳米矿物是替代人工合成纳米材料的绝佳资源。

2）非金属纳米矿物成因的研究成果可为人工合成纳米材料提供有益的借鉴。

3）非金属纳米矿物资源的研究有助于深化人们对纳米材料的认识。

4）非金属纳米矿物资源的研究具有重要的地质学和经济学意义。

3 蒙脱石/聚合物纳米复合材料发展现状

3.1 聚合物基纳米复合材料

把纳米材料用于添加改性塑料，可以开发出各种新型的功能复合材料。聚合物基纳米复合材料通常可分为3类：有机/有机型纳米复合材料、有机/无机混杂物型纳米复合材料、有机/无机粒子型纳米复合材料。

3.2 蒙脱石/聚合物纳米复合材料的制备

能够在纳米复合材料中得到应用的蒙脱石属于层状硅酸盐矿物，它是非金属粘土矿物膨润土的主要成分。用蒙脱石填充高聚物可以制得蒙脱石/聚合物纳米复合材料，其合成方法——插层复合法根据复合方式的不同可以分为插层聚合法和聚合物插层法两大类。按照聚合反应类型的不同，插层聚合又可以分为插层缩聚和插层加聚两种类型；聚合物插层法也可以分为溶液插层和熔融插层两种。

此外，聚合物基纳米复合材料的其它制备方法还有直接分散法、溶胶-凝胶法、原位生成法等等。这些方法的综合运用为新型纳米复合材料的开发及应用开辟了广阔的前景。

4 蒙脱石/聚苯乙烯纳米复合材料开发前景

陈燕丹等用含双键的酰胺-胺化合物作为插层剂制得改性的有机蒙脱石，与苯乙烯具有较好的相容性，使得二者界面相互作用大大提高。在此基础上聚苯乙烯于熔融状态下可以插层进入有机蒙脱石，形成蒙脱石/聚苯乙烯纳米复合材料，其力学性能和热性能与纯聚苯乙烯及常规填充聚苯乙烯相比都有提高。林蔚等以十六烷基三甲基溴化铵改性钠基蒙脱石与聚苯乙烯熔融插层，制备了无机-有机纳米复合材料，通过分析得到其力学性能、耐热性、阻燃性及抗溶性均匀所提高。黎华明等将间规聚苯乙烯和尼龙6/改性蒙脱石纳米复合物共混制得的复合材料经DSC、DMA、WAXD等测试可知蒙脱石对聚合物基体的增强效果明显。

说明蒙脱石的加入能引入氢键和强极性作用，使分子链的柔性降低，聚合物分子堆砌密度增大，玻璃化转变温度升高，材料断面形貌得到改善，提高了复合材料的综合性能，达到增强增韧的目的，从而显示出对聚合物基粘土纳米复合材料研究的重要科学意义。今后期望能够继续提高复合材料的抗冲击性和耐热性能，制得高性能的蒙脱石/聚苯乙烯纳米复合材料，进一步开拓其应用领域。

参考文献

[1]李青山.乙烯基共聚物/蒙脱石纳米复合材料研究[D].东华大学，2004：1-9.

[2]曹明礼，等.非金属纳米矿物材料[M].北京：化学工业出版社，2006：40-46.

[3]漆宗能，等.聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践[M].北京：化学工业出版社，2002：5-12.

[4]陈燕丹，等.新型嵌入改性膨润土/聚苯乙烯杂化纳米材料[J].福建师范大学学报，2000，16（3）：60-64.

[5]李同年，等.聚苯乙烯-蒙脱土插层复合材料的制备与性能[J].塑料工业，2000，28（2）：33-35.

第9篇：高分子材料的现状范文

关键词：高吸水保水材料 研究现状 趋势 综述

中图分类号：TB324 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0031-03

水是生物赖以生存和发展的必备条件。水资源问题已成为共同关注的全球性问题。水的获取、保存、利用和排除，自古以来都是人类面临的重要课题之一。当前，全球气温逐年上升，加剧了变暖现象，导致干旱缺水地区越来越多，水土流失现象增加，严重破坏了生态坏境，阻碍了我国农业的可持续发展。保持水土和抗旱节水已经成为我国农业面向未来持续发展的选择。应用高吸水性树脂作为保水剂是发展迅速的化学节水技术[1]。

用于农林业的高吸水材料通常称为保水剂（Water Retaining Agent，Agroforestry Superabsorbent AFSA）。它具有能吸收自重几百倍的水成为具有一定力学性能的水凝胶，吸水后的水凝胶可以缓慢释放水分，保水能力也很好，且加压下也不脱水或脱水很少，而且有反复吸水功能。吸水后的吸水剂相当于在植物根系周围的土壤中形成无数个微型“水库”，当土壤缺水时就会逐步释放其储藏的水分，以供植物吸收利用。同时，保水剂能增强土壤保水性、改良土壤结构、减少土壤水分养分流失、提高水肥利用效率等多种功能，其独特的优点是其他工程方法无法达到的。因而被国际上普遍认为是继化肥、农药、地膜之后第四个最有希望被农民接受的农用化学制品。

基于对国内外高吸水保水材料研究资料的综合分析，从高吸水保水材料的类型、制备技术、性能三方面对研究现状进行了系统分析、评述，据此对其研究趋势进行了探讨。

1 高吸水保水材料的类型

1966年，美国农业部北方研究所的G.F.Fanta和C.R.Russell等[2，3]研究淀粉接枝丙烯腈，开始了高吸水性材料的研究。高吸水保水材料近年来发展速度很快，种类繁多。一般按原料来源分为淀粉系、纤维素系、合成树脂系[3]。

李铭慧等[5]以玉米淀粉为原料，用水溶液聚合法制得了可生物降解的高吸水性树脂。杨富杰等[4]以蔗渣浆纤维为原料，制备吸水材料。彭娜娜等[5]以玉米秸秆为原料，采用水溶液聚合法制备高吸水性树脂。林健等[6]以丙烯酸盐、丙烯酰胺、高岭土和淀粉等为原料，用溶液聚合法制备了复合型耐盐高吸水性树脂。斯玛伊力・克热木等[7]以丙烯酸、淀粉和硅藻土为原料，用紫外光聚合装置合成了复合耐盐性高吸水树脂。栗海峰等[8]以坡缕石与聚丙烯酸（钠）为原料，用溶液聚合法制备高吸水保水复合材料。以上学者将蔗渣、玉米秆、高粱秆等天然纤维素与高岭土、海泡石、坡缕石、硅藻土等无机矿物原料混合，再与丙烯酸、丙烯酸钠或聚丙烯酸钠-丙烯酰胺二元共聚物中制备不同的高分子吸水保水复合材料。与单纯高分子吸水保水材料相比，它不仅保持了较高的吸水倍率和较快的吸水速率，而且抗盐性能得到改善，提高了凝胶强度，产品原材料成本大幅度降低。

2 高吸水保水材料的制备技术

由于采用的原料、引发方式、分散介质、反应条件的不同，高吸水性材料有不同的制备方法。高吸水性材料的合成主要采用自由基聚合、离子聚合和逐步聚合三大类[4]。其中水溶液法、反相悬浮法占绝大多数。

2.1 水溶液法

水溶液聚合法是反应性单体和添加剂溶于适当的溶剂，在光、热、辐射、引发剂（或催化剂）的作用下，生成高聚物的方法。丙烯酸在配制釜中先用氢氧化钠溶液中和，中和度为60～90%mol，加人水，使单体浓度为30～60%mol，再加人交联剂，通氮气，加入引发剂，搅拌均匀后，进入反应器静置聚合（保持氮气），加热水裕使反应温度保持30 ℃～80 ℃，聚合反应2～5 h。得到的凝胶状聚合体，经干燥、粉碎后，得到粉末状吸水剂。其特点是过程简单，可以制成膜状、片状、粉粒粉末状，也可以与其他吸水性物质复合成各种吸水材料。

2.2 反相悬浮法

反相悬浮聚合工艺是以水相为分散粒子，其他溶剂（油相）为分散介质，制成油包水（W/O型）的悬浮液，采用水溶性引发剂引发聚合反应的方法。将丙烯酸水溶液搅拌下滴加氢氧化钠水溶液，冷却至室温，加入交联剂、引发剂，再用水调节成一定浓度的待聚液。另将分散剂加人反应器中，加入表面活性剂溶解，通氮气，加热至反应温度。滴加配好的待聚液，进行聚合反应，生成颗粒状水凝胶。接着在反应器中进行共沸脱水，除去水凝胶中的水，并且继续进行反应。脱水后得到含水率较低的聚合物，于真空干燥器中干燥，得到颗粒状树脂。

3 高吸水保水材料的性能

高吸水性树脂的性能主要指吸水性能、保水性能、增稠性、强度、稳定性、加工性能、安全性、敏感性等方面。作为农林业使用的保水剂，则更注重吸水倍率、保水性能、凝胶强度等指标。

3.1 吸水倍率

吸水倍率一般指吸水保水材料吸去离子水倍率，吸生理盐水（0.9%NaC1（质量分数））倍率。2010年农业部修订的《农林保水剂》（NY886―2010）标准为中华人民共和国农业行业标准，其主要技术指标为：吸水倍率100～700 g/g，吸盐水（0.9%NaC1）倍率≥30 g/g。

影响吸水材料吸液能力的主要有内因和外因两方面。内因包括吸水材料的种类、组成、分子量、交联度、基团等；外因包括环境温度、吸水材料的浓度、所吸液体的组成、离子强度、pH值等。

杜建军等[9]研究了不同吸水倍率的聚丙烯酰胺型、聚丙烯酸盐型、淀粉接枝型高吸水性树脂与氮、磷、钾肥料的相互影响，化学肥料能显著降低高吸水性树脂的吸水倍率，并随肥料浓度的增加，高吸水性树脂吸水倍率显著降低.供试肥料对高吸水性树脂的影响程度过磷酸钙>磷酸一铵>硫酸钾>氯化铵>硫酸铵>氯化钾>尿素。

苟春林等[10]研究不同阴、阳离子对保水剂吸水性能的影响。随着各种离子浓度的增加，保水剂的吸水倍率下降。各种阳离子对保水剂吸水倍率的影响得出的共同结论为：三价阳离子>二价阳离子>一价阳离子。

徐继红等[12]考察了无机盐溶液的浓度、金属离子价态、溶液pH和单体总含量等因素对CMC-g-PAMPS树脂吸水倍率的影响。吸水倍率随无机盐溶液浓度的增加而减小；在不同价态金属离子盐溶液中，吸水倍率大小的顺序为：NaCl>CaCl2>AlCl3；在相同价态的金属阳离子盐溶液中，CMC-g-PAMPS树脂的吸水能力接近；CMC―g―PAMPS树脂在pH=4～8内能保持较高吸水倍率。

栗海峰等[14]研究了海泡石粘土在0%～10%及20%～150%添加量范围对复合材料的吸水保水、重复吸水及抗电解质溶液性能的影响。海泡石添加量在4%和40%～60%范围时，复合材料的吸蒸馏水倍率达到极大值。海泡石添加量大于60%时，复合材料吸水倍率急剧下降。复合材料吸蒸馏水的倍率随各电解质溶液离子强度的升高而不断降低，且海泡石粘土添加量高的复合材料对外界溶液离子强度的敏感程度较高。

3.2 保水性能

保水能力是指吸水后的膨胀体能保持所吸收的水溶液处于不离析状态的能力。它可通过测量水凝胶在不同环境条件下水的蒸发速率或在加压条件下的吸液率进行表征。除聚合物本身的性质、聚合条件外，环境温度，矿物含量、粒度以及复合材料的表面交联对吸水保水材料的保水能力均有一定的影响。

孙志明等[13]对四种膨润土样品在纯水及Na+，Mg2+，Ca2+等盐溶液中的滤失量及其离子交换容量进行了研究。Na+，Mg2+，Ca2+等对膨润土的滤失量均有显著影响，其中以Mg2+的影响最为显著；随着水溶液中阳离子浓度的增大，膨润土的滤失量不断增加；经过Mg2+，Ca2+溶液浸泡后，膨润土所含蒙脱石的种类由钠基蒙脱石变为钙基或镁基蒙脱石；膨润土经盐水浸泡后双电层厚度变小，保水性能变差；颗粒间出现了离析现象，盐浓度越高离析越严重。

马红梅等[16]考察了以蔗渣、高岭土与丙烯酸接枝聚合复合高吸水树脂的保水性能。复合树脂在自然条件下和在恒温箱内不同温度下（湿度为17%，温度分别为25℃、45℃和65℃）均具有良好的保水性。同时，复合高吸水树脂在2000 r.min-1离心30 min仍具有高达96.1%的保水率，具有优良的离心保水性。

凌辉等[17]考察了粉煤灰-伊利石/丙烯酸-丙烯酰胺高吸水复合材料的保水性，在 25℃条件下干燥8 d，吸水凝胶还可以保持50%的吸水量。

周潇雨等[18]考察了多孔颗粒材料内孔表面分形特征及与其保水性能的关系，多孔颗粒的内孔表面的分维值介于2.0882～2.1935之间，且分形拟合曲线相关系数大于0.98，强的相关性说明内孔表面具有显著的分形特征。多孔颗粒材料保水性能与其内孔表面分雏呈负相关。

3.3 凝胶强度

凝胶强度是农林保水剂最重要的性能之一。凝胶强度是指保水剂吸水后水凝胶在土壤中保持一定强度和形状的能力。一般而言，吸水倍率与凝胶强度互为矛盾。吸水倍率越高，保水剂的凝胶强度越差。在农林应用领域，若凝胶强度小，产品一旦吸水释水后就胶结在一起，造成土壤板结，损害植物根部成长。

要提高吸水后水凝胶凝胶强度，可采用提高交联度的方法。一般来说交联度越高，保水剂的强度也越高，否则反之。但值得注意的是交联度提高，吸水倍率也会减小。因此，必需根据所要求的吸水倍率和吸水速度，控制一定的交联度，以达到相应的强度。

余文洁等[15]以魔芋葡甘聚糖为基体，丙烯酸为单体，过硫酸钾为引发剂，分别以N，N`-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）、甘油、聚乙二醇600（PEG600）、Ca（NO3）2・4H2O为交联剂，制备魔芋超强吸水树脂（KSAP），实验表明，以MBA为交联剂制得的KSAP的凝胶强度最大，可达到153.7 g/cm2。

4 高吸水保水材料的发展趋势

综上可见，目前在高吸水保水材料的研究还不够深入，尚未形成一套比较完整的研究体系。由于高吸水保水材料具有优异的性能，在工业、农业、食品、建筑、日用化工等领域，尤其是沙漠改造、防风固沙、水土保持、抗旱保苗、增产增收等农林业方面具有良好的市场前景。对我国来说，加强高吸水保水材料的基础研究和应用研究是一项十分迫切的任务。高吸水保水材料的发展趋势可以概化为下述四个方面。

4.1 丰富高吸水保水材料的类型

淀粉、纤维素等天然高分子材料都是地球上取之不尽、用之不竭的可再生材料，利用它们合成可降解材料应用于社会生产，有利于人类的生存与发展。将淀粉、纤维素与无机粘土矿物复合制备高吸水性材料，可以改善纯有机吸水树脂凝胶强度较低、耐盐性能差、生产成本较高等不足，提高材料综合性能。

我国无机黏土矿物的种类很多，如蒙脱土、高岭土、蛭石、伊利石等，它们不仅具有表面多羟基、可交换性阳离子、分散性和亲水性等特点，而且它们本身含有作物所需的营养元素，可用来制备多功能的无机矿物粉体/有机树脂吸水保水复合材料。

4.2 简化高吸水保水材料的制备工艺

高吸水保水材料的制备技术主要以溶液法、反相悬浮法为主，它们有一个共同的缺点是，由于介质和溶剂的加入而减少了反应器的有效利用空间，而且合成后的产品需要过滤、洗涤、脱水、干燥等一系列后处理工序，才能从溶液中分离出来，增加了生产成本。如何简化制备工艺，对高吸水材料的研究和应用具有重要的意义。

4.3 加强机理研究，进一步提高吸水保水材料的性能

吸水保水复合材料在吸水性能和凝胶强度等方面已得到较大程度的提高，但其机理尚不清楚。加强此类复合材料反应机理、吸水机理、反应过程动力学、凝胶微观结构及其性能间的关系的研究，有利于进一步提高吸水保水复合材料的耐盐碱性、凝胶强度和使用寿命。

4.4 进一步降低吸水材料的原材料成本

吸水保水材料的性能与成本直接影响多功能保水剂的性能和成本，而保水剂的价格是我国大范围使用保水剂的关键所在。

与淀粉、纤维素合成吸水材料相比，无机矿物/有机高分子吸水保水复合材料的原材料成本已下降20%～30%。但由于丙烯酸单体价格仍然是原材料成本的最主要影响因素，且矿物添加量只有在27%～50%时的性价比最高，因此，单靠添加矿物来降低保水剂的原材料成本也还是有限度的，如何进一步降低原材料成本是值得研究的问题。

参考文献

[1] 黄占斌，李茂松，朱书全，等.农用保水剂应用原理与技术[M].北京：中国农业科学技术出版社，2005.

[2] Fanta G F，Burr R G，Russell C R，Rist C E .J.Polymer Sci.1966，10：929.

[3] Fanta G F，Burr R G，Russell C R，Rist C E.J.Polymer Sci.1966（B4）：765.

[4] 吴季怀，林建明，魏月琳，等.高吸水保水材料[M].北京：化学工业出版社，2005.

[5] 李铭慧，郭明，高兴军，等.玉米淀粉接枝顺丁烯二酸酐高分子吸水树脂的制备和保水性能研究[J].化工新型材料，2012，40（12）：147-149.

[6] 杨富杰，朱红祥，夏南南，等.微波辐射制备蔗渣浆纤维素系高吸水性树脂的研究[J].中国造纸，2012（4）：6-10.

[7] 彭娜娜，李倩，高宝玉.玉米秸秆基高吸水性树脂的合成及其性能的研究[J].功能材料，2013，44（1）：79-83.

[8] 林健，牟国栋，杨雪.淀粉-高岭土/聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水树脂的制备和性能[J].科技导报，2010（14）：90-94.

[9] 斯玛伊力・克热木，买买提江・依米提，司马义・努尔拉.丙烯酸-淀粉-硅藻土复合耐盐性高吸水树脂的紫外光引发合成及其性能[J].功能高分子学报，2010（2）：166-171.

[10] 栗海峰，范力仁，景录如.坡缕石/聚丙烯酸（钠）高吸水复合材料的溶胀行为[J].复合材料学报，2009（3）：24-28.

[11] 杜建军，王新爱.不同肥料对高吸水性树脂吸水倍率的影响及养分吸持研究[J].水土保持学报，2005，19（4）：27-31.

[12] 苟春林，曲东，杜建军.不同价态离子对保水剂吸水倍率的影响[J].中国土壤与肥料，2009（2）：52-55.

[13] 徐继红，赵素梅，谭德新.羧甲基纤维素-g-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸高吸水树脂的吸水与保水性能[J].石油化工，2012，41（11）：1307-1311.

[14] 栗海峰，范力仁，徐志良.海泡石矿物含量对海泡石/聚丙烯酸（钠）复合材料吸水保水性能的影响[J].高分子材料科学与工程，2009，25（1）：59-62.

[15] 孙志明，于健，郑水林，等.离子种类及浓度对土工合成黏土垫用膨润土保水性能的影响[J].硅酸盐学报，2010（9）：1826-1831.

[16] 马红梅，廖秀燕，黄琳娟，等.蔗渣纤维/丙烯酸/高岭土复合高吸水树脂保水性能的研究[J].轻工科技，2013（5）：50-51.

[17] 凌辉，沈上越.含粉煤灰与伊利石的高吸水复合材料性能测试[J].矿物岩石，2007，27（2）：17-21.