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高分子材料的重要性精选(九篇)

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高分子材料的重要性

第1篇:高分子材料的重要性范文

关键词新型高分子材料

1新型高分子材料的分类

1.1高分子分离膜

高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择透过性功能的半透性薄膜。与以温度梯度、压力差、电位差或浓度梯度为动力,使液体混合物、气体混合物或有机物、无机物的溶液等分离技术相比,具有高效、省能和洁净的特点,因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。膜的形式有多种,一般用的是空中纤维和平膜。应用高分子分离膜的推广可以获得巨大的经济效益和社会效益。

1.2高分子磁性材料

高分磁性材料是人类在开拓磁与高分子聚合物新应用领域的同时,赋予磁与高分子传统应用以新的涵义和内容的材料之一。早期的磁性材料源于天然磁石,后来才利用磁铁矿烧结或铸造成为磁性体。现在工业常用的磁性材料有稀土类磁铁、铁氧体磁铁和铝镍钻合金磁铁等三种。它们的缺点是硬且脆加工性差。为了克服这些缺陷,将磁粉混炼于橡胶或塑料中制成的高分子磁性材料。这样制成的复合型高分子磁性材料,不仅比重轻,容易加工成复杂形状、尺寸精度高的制品,还能与其它的元件一体成型。因而这样的材料越来越受到人们的关注。高分子磁性材料主要可分为结构型和复合型两大类。目前具有实用价值的主要是复合型。

1.3光功能高分子材料

所谓光功能高分子材料指的是能够对光进行吸收、透射、转换、储存的一类高分子材料。这类材料主要包括光记录材料、光导材料、光加工材料、光转换系统材料、光学用塑料、光导电用材料、光合作用材料、光显示用材料等。光功能高分子材料可以制成品种繁多的线性光学材料,像普通的安全玻璃、各种棱镜、透镜等。利用高分子材料曲线传播的特性,又以开发出非线性的光学元件,如塑料光导纤维等。先进的信息储存元件光盘的基本材料就是高性能的聚碳酸脂和有机玻璃。

2开发新型高分子材料的重要意义

从高分子材料的出现到现代,世界工业科学不再只是对基础高分子材料的开发研究。从90代开始,科学家们就将注意力转到了高智能的高分子材料的开发上。现代工业对于新型高分子材料的需求日益增加。新型高分子材料的开发主要集中在制造工艺的改进上,以提高产品的性能,节约资源,减少环境的污染。就目前而言,以茂金属催化剂为代表的新一代聚烯烃催化剂的开发仍是高分子材料技术开发的热点之一。开发应用领域在不断扩大。在开发新聚合方法方面,着重于基团转移聚合、阴离子活性聚合和微乳液聚合的工业化。与此同时,我们要重视在降低和防止高分子材料在生产和使用过程中造成的环境污染。我们应该大力进行有利于保护环境的可降解高分子材料的研究开发。新型高分子材料的开发,不但能够满足现代工业发展对于材料工业的高要求,更重要的是能够促进能源与资源的节约,减少环境的污染,提高生产的能力,体现现代科技的高速发展。

3新型高分子材料的應用

现代高分子材料相对于传统材料(如玻璃)而言是后发展的材料,但其发展速度的应用广泛性却大大超过了传统材料。高分子材料不仅可以用于结构材料,还可以用于功能材料。现阶段新型高分子材料大致包括高分子分离膜,高分子复合材料,高分子磁性材料,光功能高分子材料这几大类。这些新型的高分子材料在人类的社会生活、医药卫生、工业生产和尖端技术等方方面面都有广泛的应用。例如,在生物的医用材料界中研制出的一系列的改性聚碳酸亚丙酯(PM-PPC)的新型高分子材料是腹壁缺损修复的高效材料;开发的苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂及聚酰亚胺等热固性树脂复合材料,这些材料比模量和比强度比金属还高,是国防、尖端技术等方面不可缺少的材料;在工业污水的处理中,在不添加任何药剂的情况下,可以利用新型高分子材料的物理法除去油田中的污水;同样,在药物的传递系统中应用新型的高分子材料,在包转材料中的应用,在药剂学中应用等等。

4结语

新型的高分子材料已经渗透于人类生活的各个方面。材料是是人类生活和生产的物质基础,人类用来制造各种产品的物质,是一个国家工业发展的重要基础和标志。随着时代的发展,技术的进步,高分子材料作为材料的重要组成部分越来越能影响人类的生活和工业的进步。不同于我们已经开发研究成熟的一些传统的材料,高分子材料的研究开发存在着无穷的潜力。正如一些科学家预言的那样,新型高分子材料的开发很有可能会带来现代材料界的一次重大改革。材料是人类用来制造各种产品的物质,是人类生活和生产的物质基础,是一个国家工业发展的重要基础和标志。我国国民经济和高技术已进入高速发展时期,需要日益增多的高性能、廉价的高分子材料,环境保护则要求发展环境协调、高效益的高分子材料制备和改性新技术,实施高分子材料绿色工程。作为材料重要组成部分的高分子材料随着时代的发展,技术的进步,越来越能影响人类的生活,工业的进步。

参考文献 

[1] 董维煜.关于高分子材料成型加工技术的探讨[J].科技与企业,2014(13). 

[2] 罗华云,孙玲.高光注射成型技术的发展及应用[J].现代制造技术与装备,2009(04). 

第2篇:高分子材料的重要性范文

论文摘要:高分子化学是研究高分子化合物的合成、化学反应、物理化学、物理、加工成型、应用等方面的一门新兴的综合性学科。那么,高分子化学具体内容及高分子与生活、高科技的发展关系如何呢?以下作简单介绍。

人类从一开始即与高分子有密切关系,自然界的动植物包括人体本身,就是以高分子为主要成分而构成的,这些高分子早已被用作原料来制造生产工具和生活资料。人类的主要食物如淀粉、蛋白质等,也都是高分子。只是到了工业上大量合成高分子并得到重要应用以后,这些人工合成的化合物,才取得高分子化合物这个名称。但提到合成高分子材料(聚合物)的应用与发展,人们在想到它们极大地方便我们的生活的同时,很多人会想到“白色污染”,甚至将水污染、大气污染等各种环境问题的产生怪罪于高分子,这说明他们对高分子并不十分了解。当今社会高分子的功用无处不在,而人们认识高分子时,往往忽略了它带给人类生活的巨大变化和种种利益,不了解它为人类文明做出的贡献是巨大的。

一、高分子化学的内涵

1.何为高分子化学

顾名思义,高分子就是相对分子质量很高的分子,它是高分子化合物的简称。高分子化合物,又称聚合物或高聚物,是结构上由重复单元(低分子化合物—单体)连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大,小到几千,大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支,同样也是从事制造和研究分子的科学,但其制造和研究的对象都是大分子,即由若干个原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子,称为高分子、大分子或聚合物。

2.高相对分子质量与高强度

相对分子质量和物质的性质是密切相关的,是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能,才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直链的烷烃化合物,但是分子量变化很大,其机械力学性能因而也有极大的区别。

3.高分子科学的主要内容

既然高分子化学是制造和研究大分子的科学,对大分子的反应和方法的研究,显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题,也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有:如何将低分子化合物连

接成高分子化合物,即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子,其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子,就要去合成具有特殊结构的高分子。

二、高分子材料化学的应用

材料是人类社会文明发展阶段的标志,是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工,具有一定结构、组分和性能,并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用,把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用,往往会引起人类社会的重大变革,材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料,家家离不开高分子材料,处处离不开高分子材料,是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的,高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料,另外许多精细化工材料也都是高分子材料。

第一,塑料:一类是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等;另一类叫工程塑料,其强度大,如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。

第二,纤维:人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物,通过不同的加工,生产出了各种纤维制品,极大地满足着人类的需要。

第三,橡胶:天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制,于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶,如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。

第四,精细化工:比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品,如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油,使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂,以及各种吸水树脂等都是高分子产品。

三、高分子化学与高科技的结合

当今社会,人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起,人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料,来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展,出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。

随着生产和科学技术的发展,许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来,如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域,下面简单介绍特种高分子材料:功能高分子是指当有外部刺激时,能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料;高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴;特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质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(化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂)的范畴。

第一,力学功能材料:强化功能材料,如超高强材料、高结晶材料等;)弹性功能材料,如热塑性弹性体等。

第二,化学功能材料:分离功能材料,如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等;反应功能材料,如高分子催化剂、高分子试剂;生物功能材料,如固定化酶、生物反应器等。

第三,生物化学功能材料:人工脏器用材料,如人工肾、人工心肺等;高分子药物,如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。

可以预计,在今后很长的历史时期中,特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。

四、高分子化学的可持续发展

研究高分子合成材料的环境同化,增加循环使用和再生使用,减少对环境的污染乃至用高分子合成材料治理环境污染,也是21世纪中高分子材料能否得到长足发展的关键问题之一。比如利用植物或微生物进行有实用价值的高分子的合成,在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进行化学合成,探索用前面提到的化学或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子来处理污水和毒物,研究合成高分子与生态的相互作用,达到高分子材料与生态环境的和谐等。显然这些都是属于21世纪应当开展的绿色化学过程和材料的研究范畴。

参考文献

第3篇:高分子材料的重要性范文

【文章编号】0450-9889(2017)06C-0078-02

高分子材料是化工产品的一个分支,是目前发展最快、应用前景最广且最具生命力的一类化工产品;高分子行业的迅猛发展,急需大量复合型人才。而大多数高校高分子材料专业的人才培养侧重在材料的合成等偏理论方面,对高分子材料加工成型为终极产品的工艺环节关注的程度不高。广西大学化学工程与工艺专业在化工材料加工工艺方面开设了系统的专业课程群,为“高分子材料成型与工艺”课程的设置打下了坚实的理论基础。然而,广西大学化学工程与工艺专业没有开设过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等高分子基础或专业基础课程,且该专业作为一个覆盖范围广泛的交叉的专业,开设的专业课程很多,所有的专业课程学时都高度压缩。在高分子材料理论知识缺乏、课程学时数少、无配套实验的背景下,本文从教学内容、教学方法、创新能力培养等方面对“高分子材料成型与工艺”课程教学改革进行探索。

一、教材的选用

广西大学化学化工学院“高分子材料成型与工艺”课程刚开设时,选用的教材是史玉升等编著的《高分子材料成型工艺》,学生通过学习可以掌握高分子材料的制备、性能、成型、评价及应用,全面系统地了解高分子材料成型技术的最新知识。教学过程中,学生反映这本教材的难度太大,因为“高分子材料成型与工艺”是一门专业技术课程,需在完成化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学、高分子物理和化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等基础理论课和专业基础课程后,对学生进行综合训练。

“高分子材料成型与工艺”课程是在大三第一学期开设的专业课,此时学生已经修完化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等基础理论课,然而基本没有学过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等专业基础课,高分子材料方面的基础较差,加上这本教材讲述的理论知识较少,所以学起来较吃力。根据学生的反映,学院及时更换了教材,采用周达飞等主编的《高分子材料成型加工》“九五”重点教材,该教材高度概括了高分子材料的最基础的知识,对加工成型影响很大的高分子流变学基础知识进行较全面深入的介绍,全面介绍了高分子材料成型加工最常用的基本工艺,也兼顾了新技术和新方法,难度适中,得到学生好评。

二、教学内容的改革

高分子材料成型技术涉及化学、材料、材料加工、机械等多种学科,“高分子材料成型与工艺”课程是一门专业技术课程,需要广泛的理论知识基础。化学工程与工艺专业的学生基本无高分子材料理论基础知识,学习起来的确难度很大。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”这条主线展开教学内容,重点掌握三者的关系,强调成型加工对制品性能的重要性,这是本课程的主题思想,也是高分子材料的工程特征;选用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》,充分利用国内外重要专业期刊了解行业最新动态,不断更新及补充教学内容,确保教学内容的先进性;在教学内容安排上,以高分子材料成型加工的大工程观点为着眼点,以宽专业为目标,概况高分子材料理论基础和概念(详细的内容指定参考范围让学生利用课外时间自学),从高分子材料的加工原理出发,着重对成型加工工艺进行讨论。从高分子材料的成型加工的共性出发,对模压、挤出、注塑及压延四大成型技术及工艺进行重点讲授,然后讲授塑料、橡胶及复合材料的成型特点和区别,对于一些新的成型方法,以及教材中未涉及而在一些科技文献中见报道的新的成型方法及工艺,教师建立了QQ群这样的交流平台,并将高分子领域权威的一些微信公众号分享到平台上,经常转发高分子材料国际国内的重要进展到平台,引导学生关注,激发学生的学习积极性,让学生以兴趣为导向自动组成兴趣学习小组的方式进行自学。笔者首先通过课内课外结合强化高分子理论基础与概念,对成型加工影响最大的流变性在课堂上进行详细介绍,而其他性能如稳定性、电性能、光性能等材料性能则作为课外学习内容,在有限的学时内,节选核心内容,把高分子材料合成、性能、加工及相互间的影响规律简要完整地介绍。比如教材中同一种成型方法按不同的应用体系分成很多小结,而教学过程中每种成型工艺仅以一种材料为代表来讲,但不同章节会选不同的材料体系来进行,比如讲橡胶的压延,那么注塑可能选塑料,而挤出可能选复合材料,这样来兼顾各类高分子材料的成型。

三、教学方法的改革

教学方法是影响教学目标是否能够实现、实现的程度和效率的关键。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程教学存在两个难点:一是许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性;二是该课程的理论性和实践性都很强,如何在教学过程中实现理论与实际的结合,用理论来解释生产中的实际问题,或以具体实例来说明理论,促使学生真正掌握知识。针对这些问题,“高分子材料成型与工艺”课程在教学过程中对教学方法、教学手段进行了改革。

(一)现代化教学与传统教学相结合。“高分子材料成型与工艺”课程中许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性,同时,该课程的理论性和实践性都很强。笔者根据所选用教材,利用PowerPoint加入声音、图像、动画、视频等各种多媒体信息,并根据需要设计各种演示效果,将抽象、生涩难懂的知识形象生动地展示给学生,激起学生学习的兴趣、吸引他们的注意力,大大加深学生对知识的理解和印象。由于化学化工学院缺乏相应的高分子材料成型教学设备,教学小组联系外界资源制作了几个基本成型工艺的微课,同时广泛收集案例、动画演示及成型录像,不断补充到授课内容中,让学生对高分子成型工艺及设备等有更直观的认识,对课件内容进行更新和完善,丰富课堂内容,加大课堂信息量,使学生获得对高分子材料成型加工的理性和感性双重认识,使教学达到事半功倍的效果。

同时,教师也要注意吸取传统教学中讲解的优点,将教师的语言、激情和应变能力体现在多媒体教学中,并用眼神、情感、心灵与学生沟通,必要时还要进行板书,让学生彻底把握一些关键问题。

(二)采用“任务驱动”教学法和启发式互动式教学。与传统的以教师为主体的“填鸭式”“灌输式”教学方式不同,笔者在部分知识点的授课中尝试采用“任务驱动”教学法,从传统教学的讲授、灌输和教师主宰课堂,转变为组织和引导;从单纯讲解转变为与学生进行适当的交流和探讨。笔者在讲述“高分子材料配方设计”这一章内容时,并没有按照书本来进行,而是布置了一道思考题“设计食品袋的配方”,让学生通过自学课本内容与上网查找相关知识等来完成这一思考题,并在学生完成后让他们用PPT来展示成果,通过讨论的形式与学生探讨了配方设计中的一些原则与内容。

启发式互动式教学强调先让学生积极思考,再进行适时启发;教师不仅要加强自身专业素养和知识积累,而且更重要的是建立师生互动的教学过程,并营造良好的课堂教学氛围,实现教学相长;教师注意自己角色的转变,良好的学习情境可使学生了解学习任务的必要性和与学习任务相关的学习信息,从而激发学习意愿和浓厚的学习兴趣;在教学过程中,对于重要的知识点,通过案例教学,与学生共同分析和讨论,启发学生进行思考,培养学生的创新能力。

第4篇:高分子材料的重要性范文

【关键词】高分子材料成型加工 教学改革 课程设计

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)14-0010-02

在高分子科学的学科构架中,形成了高分子化学、高分子物理、高分子工程三个基础性分支学科,以及功能高分子及高分子新材料两个综合性研究领域。高分子材料成型加工属于高分子工程研究的范畴,高分子工程的主要研究线索是,研究在外场(剪切力、振动力、温度、压力等)作用下,高分子的链运动、相态及结构的变化规律和控制条件,从而发展聚合物成型的新方法和新技术。

高分子材料是材料领域的后起之秀,它具有许多其他材料不可比拟的突出性能,在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域已成为不可缺少的材料。大多数高分子材料需要经过成型加工才能形成制品,无论金属、陶瓷、玻璃还是天然材料,没有哪一种材料能像高分子材料那样,其最终结构与性能都强烈依赖于加工过程。高分子材料加工过程是控制聚合物制品结构和性能的中心环节,内容涉及高分子物理、高分子化学、聚合物流变学、机械、计算机模拟等多学科,其任务是了解高分子材料的加工特性,确定最适宜加工条件,制取最佳性能产品,为合成具有预期性能的高分子材料提供理论依据。

高分子材料成型加工是高分子材料与工程专业最重要的专业核心课程之一。高分子材料成型加工的工程本质决定了它是一门多学科交叉、科学与工程紧密结合的学科。为使学生建立起大工程的观点,理解其精髓,本课程的讲授会涉及以上诸多学科的内容,要使学生在有限的学时内掌握这门课的基本内容,并且通过对高分子材料成型加工课程的学习,具有高分子材料及其制品设计、生产和研究的科学思维以及创新研究素质,无论对授课老师还是学生而言都是一个新的挑战。笔者结合自身讲授高分子材料成型加工课程的教学实践,在课程体系、教学内容、教学方法等方面提出以下几点看法。

一 加强课程的横向联系

高分子材料的生产有三大关键要素:适宜的材料组成、正确的成型加工方法、配套的成型机械及成型模具。要生产出一个有使用价值,能够利用现有成型设备进行加工的高分子材料制品,必须同时满足以上三个要素。高分子材料生产三个要素之间相互联系、相互影响,是一个不可分割的有机整体。从这个意义上来看,高分子材料成型加工与成型机械的联系应是非常密切的。

高分子材料成型加工与高分子材料成型机械是高分子材料与工程专业的两门专业基础课,这两门课程在本质上有密切的联系,高分子材料成型加工课程包括原材料树脂、助剂、配方设计、成型设备、成型模具、工艺条件及控制等方面,高分子材料成型设备课程主要讲述不同加工方法所采用的成型设备,如开炼机、密炼机、挤出机、注塑机、压延机、中空吹塑机等,从其包括的课程内容看,成型加工和成型机械相互渗透、相互联系,也有交叉重叠的内容,因此有必要对这两门课程的教学内容从整体的高度重新进行规划。

在这个原则的指导下,教师在教学中可以按照原材料、设备、工艺这三大要素组织教学内容,从而把两门课的知识点有机地融合起来,加强课程的横向联系,打破传统的教学模式,培养学生的大工程观。如在讲授聚氯乙烯(PVC)管材挤出成型工艺这部分内容时,教师首先讲授挤出所用的原材料配方(PVC树脂、各种助剂),由于PVC树脂牌号众多,不同牌号的树脂制备方法不同,树脂的性能也不同,在加工过程中所选用的工艺也会有所差异,因此,教师在开始讲授成型工艺时,有必要使学生具备原材料选择这个意识。然后介绍管材成型所需的设备(包括挤出机类型、机头口模、螺杆结构、螺杆组合、传动系统、控制系统、辅机)。如在讲解螺杆时,可分析各种螺杆结构参数对成型加工的影响,各种不同混合、混炼元件的螺杆组合所具有的加工特性,并结合PVC管材生产工艺特点,讲解生产PVC管材所用螺杆的选用原则。在讲解挤出机机头口模时,可将机头口模流道的设计、口模类型等涉及成型机械的内容引入课堂中,使学生掌握有关机头口模设计的基本原则。最后,讲授PVC管材生产的工艺条件及控制方法(螺杆转速、牵引速度、挤出机及机头温度)及其对制品性能的影响。

教学内容改革是21世纪高等教育教学改革的重点,将高分子材料成型加工与成型机械有机结合起来,重新组织课程内容既有利于教师的教学与学生的学习,增强理论教学的课堂教学效果,同时节约下来的理论教学课时可用于实践教学环节,培养学生的动手能力和创新意识,提高在社会上的竞争力,也符合高分子材料加工行业对本专业毕业生所提出来的越来越高的要求。

二 按课程主线组织教学内容

本课程以“材料―成型加工―制品性能”这条高分子材料成型加工的主线组织教学内容,重点了解和掌握高分子材料、成型加工工艺、制品性能三者的关系;材料的不同与成型加工方法的关系;同样的材料用不同的加工工艺方法或加工工艺条件,所得制品的性能为何不同;制品的性能

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* 基金项目:广东石油化工学院教育科学研究基金项目

与材料本身的性质有何关系等,强调了成型加工对制品性能的重要性,即高分子材料最终的结构与性能强烈依赖于加工过程这一独特之处,这是本课程的主题思想――高分子材料的工程特征,教师在教学过程中,将这一主题思想贯彻始终是本课程教学的首要目标。

在教学过程中,任课教师应将高分子科学基础理论与实际生产和日常用品的例子相结合,与学生进行分析和讨论,启发学生在学习过程中牢牢抓住本课程的主题思想。对于聚合物来说,具体结构决定了它的性能,同一种链结构的聚合物,由于成型加工条件的不同,分子链的排列与堆砌方式会有所不同,从而形成不同的聚集态结构,聚集态结构不同,制品性能也大不相同。如生产聚丙烯注塑件时,聚丙烯注塑制品最终的物理性能不仅与本身分子量和结晶性等有关,而且与注射工艺条件的控制有关。不同的工艺条件导致聚丙烯具有不同的微观结构,而微观结构又直接影响聚丙烯注塑制品的强度、韧性、硬度以及成型加工等性能。如聚丙烯注塑件的光学性能会受到注射成型条件的影响,聚丙烯注塑件在冷却过程中,由于塑件不同部位的温度场、应力场的分布不同,从而会造成注塑件内不均匀的体积收缩和密度分布,因此严重影响了塑件的光学性能和力学性能。这些例子很好地体现了“高分子材料―成型加工―制品性能”这条高分子材料成型加工的主线。

三 对教学方法进行改革

1.多媒体教学

高分子材料成型加工属于专业技术课,教学内容具有很强的理论性和实践性,许多内容涉及成型机械的结构以及具体的操作过程,在学生大多缺少实际感性认识的情况下,单纯依靠文字的板书进行课堂教学,学生难以理解,教学效果不理想。因此,课堂讲授可借鉴国内一些院校的聚合物成型加工精品课程网站的教学资源来制作多媒体课件,通过结合所用的教材,有选择性地将多媒体动画仿真和图片资料补充到电子课件中,不断修改完善课件内容,增加课堂信息量,提高教学效果,激发学生的学习兴趣。为了加深学生对实际生产过程各种机械设备、操作工艺的认识,教师可通过收集各种高分子材料成型加工厂的生产视频,然后在课堂上进行播放讲解,可增加学生对高分子材料成型加工工艺的感性认识。如在讲薄膜的中空吹塑时,大多数学生对旋转机头的工作方式比较陌生,笔者通过给学生播放带有旋转机头口模的中空吹塑生产过程,学生在录像中可以很直观地看到旋转机头在工作中的运行情况,以及旋转机头如何调整薄膜厚度的工作原理,这些都使学生感受到课本的理论知识并不是枯燥的,它来源于生产实际,并对生产实际起到指导作用。

除了在课堂上引入多媒体课件外,教师还可向学生推荐一些著名的专业网站,包括美国塑料工程师学会(SPE)、美国塑料工业协会(SPI)、中国注塑技术论坛、聚合物技术网等,鼓励学生了解加工工程的前沿发展,从而提高学生的学习兴趣。

2.案例教学

为了提高学生分析问题和解决问题的能力,经常以日常生活中常用高分子材料制品进行案例教学,帮助学生认知高分子材料成型加工的整个过程,如日常用到的笔记本外壳、空调外壳、排水管、薄膜、泡沫塑料、汽车轮胎等,启发学生去思考,然后进行讨论,针对常用制品分析所用的原材料、成型方法和工艺,使学生在看得见、摸得着的实例中体会所学知识,这样的教学方法提升了学生学习效率和学习效果。在实际教学中,教师可给学生提供一些案例,如某个工厂某批次的注射件出现了应力开裂现象,试让学生讨论分析其中的原因,并提出解决方案。通过课堂讨论,学生从这一案例中可学到包括原材料、成型方法、成型工艺条件(温度、压力)、制品性能(应力开裂)在内的许多知识点,很好地将高分子材料基础理论与生产实际相结合,学生可以充分理解“高分子材料―成型加工―制品性能”这一课程的主题思想。

3.课程设计

作为大工程观教育理念的一部分,培养具有敏锐工程师意识的学生是工科教学的一个重要目标,高分子材料成型加工课程作为一门实践性很强的学科,可为学生将来走进企业站稳脚跟打下良好的基础,因此,在教学中引入项目教学的理念,让学生利用各种校内外的资源及自身的经验,通过完成给定的工作任务来获得知识与技能。本专业的课程设计是以高分子材料生产流程为主线,实现项目教学,以培养学生的创新能力。

设计内容可以典型的通用高分子材料(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等)的生产任务为依托建构、设计出一个高分子材料产品生产项目(包括厂址的选择、原料选择、配方设计、高分子材料加工方法、设备的选型以及生产成本的核算等)。它有效地解决了传统教学中理论与实践相脱离的弊端,使理论教学内容与实践教学内容通过课程设计紧密地结合在一起。在设计的过程中,学生通过互联网查找大量的资料、数据,通过到企业调查,掌握了许多第一手资料,在这个过程学生可以概括性地知道所学专业的主要工作内容及其在整个生产过程中所起的作用。

四 结束语

高分子材料成型加工是一门实践性很强的专业技术课程。结合该门课程自身的特点,通过采取加强课程间的联系,抓住课程主线教学、改革教学方法等措施,力图改变该课程课堂讲授效果不高、学生学习积极性普遍较低等现象。

在不断深化教学改革的过程中,要想使学生学有所得、融会贯通,首先应提高学生在高分子材料产品的设计、生产和研究等方面的综合应用能力,从而培养具有卓越工程师意识的高分子材料专业技术人才。

参考文献

[1]申长雨、关绍康、张锐.加强课程建设 培养创新人才――“高分子材料成型加工”课程建设随想[J].中国大学教学,2008(3):52~54

[2]胡杰、袁新华、曹顺生.《高分子材料成型加工》课程教学中的几点思考[J].科技创新导报,2010(4)

[3]李宝铭、张星、郑玉婴.高分子材料成型与加工课程建设初探[J].化工高等教育,2010(3):39~41

第5篇:高分子材料的重要性范文

中学化学中教学中的高分子材料知识点与生活密切相关,在化学选修科目中,介绍了高分子材料的在生活中起了日益重要的作用。在生活中,我们会经常碰到高分子材料,那么,高分子材料有哪些特有的现象呢?

我们先介绍下高分子材料,高分子材料,以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。

天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料,并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物,用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期,进入天然高分子化学改性阶段,出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂,标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代社会中,高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料。常用的高分子材料按使用特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和功能高分子基复合材料等。

高分子材料在我们的生活中使用越来越广泛,我们可以试着用一些高分子材料的基本知识来解释生活中碰到的一些高分子材料的特有现象。

一 为什么用塑料绳绑东西会越绑越松

日常生活中,我们经常用塑料绳绑东西,可你会发现,用塑料绳绑东西,我们越想绑紧,可不久会发现,塑料绳很快好像变长了似的,变得很松垮,于是再使劲绑起,可依然会发现,过了一会又变松了,这是为什么呢?

这里就要提到一个基本概念---力学松弛,什么叫力学松弛呢?应力松弛,是指高分子材料在总应变不变的条件下,由于试样内部的粘性应变随时间不断增长,使回弹应变分量随时间逐渐降低,从而导致回弹应力随时间逐渐降低的现象。

我们生活中使用的塑料绳(有的地方叫化学绳)是由线性的聚乙烯或聚丙烯制成,这类高分子材料是典型的非交联线性高分子,在绑紧的过程中,线性的高分子链被拉长,表面看起来很紧,但随着时间的延长,线性高分子链发生了滑移,这种滑移是不可恢复的,链发生滑移后,塑料绳被拉伸的变长了,开始变得不能绑紧,假如此时再使劲绑紧,则线性链继续发生滑移。所以用塑料绳绑东西,绑的越紧最后就会变得越松,松弛发生的厉害。因此,有经验的人用塑料绳绑东西时,都不要绑的太紧,防止线性高分子链发生严重应力松弛。

那怎么样才能避免这种现象呢?要用交联的高分子材料,交联的高分子材料通过交联剂使线性高分子链变成了网状结构,高分子网络链被拉伸变形后,仍能有力的回复。如用橡胶绳绑的话会大大改善这种现象,如橡皮筋绑就会好很多,如用交联很完善的东西绑,譬如用自行车内胎的那种橡胶绑,则基本不会发生松弛现象,会绑的很紧,不信你试试?

二 早上起床刷牙挤牙膏-挤出胀大

我们早上起来刷牙挤牙膏时,发现牙膏从牙膏管口寄出时,牙膏好像突然变大了好多? 这是因为什么原因呢?

这里就涉及到高分子的一个重要特性---蠕变性。所谓高分子的蠕变,蠕变是指材料在恒定载荷作用下,变形随时间而增大的过程。蠕变是由材料的分子和原子结构的重新调整引起的,这一过程可用延滞时间来表征。当卸去外力时,材料的变形部分地回复或完全地回复到起始状态,这就是结构重新调整的另一现象。

牙膏中含有大量的高分子化合物,如湿润剂、香料、起泡剂等等,这些高分子链在牙膏管中是都是呈自然卷曲的,在被挤出牙膏管口那狭小位置时,高分子链在管口的作用下被迫发生链的舒展成线性状态,在挤出管口后,外力小时,高分子链在无外力作用下回自然呈卷曲状态,从而使体积变大。

三 泡泡糖要咀嚼后才能吹泡泡

好多人都喜欢吹泡泡糖,刚入嘴的时候,比较硬,后来不断的咀嚼后泡泡糖就变得很软,居然能吹出泡泡来?这又是为什么呢?这里我们又要学到一个高分子材料特有的特性---玻璃化转变。

一般来说,高分子材料在不同温度下有三种力学状态,它们是玻璃态、高弹态和粘流态。在温度较低时,材料为刚性固体状,与玻璃相似,在外力作用下只会发生非常小的形变,此状态即为玻璃态:当温度继续升高到一定范围后,材料的形变明显地增加,并在随后的一定温度区间形变相对稳定,此状态即为高弹态,温度继续升高形变量又逐渐增大,材料逐渐变成粘性的流体,此时形变不可能恢复,此状态即为粘流态。

我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变,称为玻璃化转变,它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度,或是玻璃化温度。

泡泡糖的主要成分是聚醋酸乙烯酯,它的玻璃化温度在28度左右,一般情况下低于其玻璃化温度,其几乎没有流动性保持很好的形态,而在嘴里咀嚼后,高于其玻璃化温度,泡泡糖发生玻璃化转变,有玻璃态向高弹态转变,呈现出高弹态,所以嚼泡泡糖的时候刚开始嚼两下是吹不出泡泡的,等温度升高后,嚼软了以后才行。

四 矿泉水瓶灌入热水后,变成白色

生活中经常用到矿泉水瓶,有时候,会在矿泉水瓶灌入热水,于是会发生一个奇特的现象,透明的矿泉水瓶很快变成白色,这又是为什么呢?

判断一种材料是否透明,要看当中是否含有对光产生衍射、反射和吸收是物质,晶区的结构规整性比较好,容易有反射和散射,这些结构使光线不能透过,结晶度越低越透明,无定形区譬如玻璃是典型的无定性物质,光线就能很好的透过,透明性就很好。

第6篇:高分子材料的重要性范文

关键词:沥青类防水材料;发展历程;优缺点;应用前景

当前,我国乃至世界的建筑业发展十分迅速,而占据重要位置的防水工程也得到了长足的发展。通过对设备的改进和原料的改性,生产出许多高品质的防水材料应用于屋面、浴室、冷库、桥梁、水池、地下通道等,创新后的产品在防水功能上取得了最有效和最彻底的效果,同时也为防水施工提供了广大的选择空间。文章对常用防水材料的基本分类进行简单介绍,着重探讨了沥青类防水材料的及发展历程及应对当今市场形势所具有的优势和问题。

1 常用防水材料的分类

1.1 刚性防水材料

常用刚性材料有防水砂浆和防水混凝土。防水砂浆造价低,施工简单,但防水效果差,容易随基体发生开裂。防水混凝土以硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥及矿渣硅酸盐水泥为原料,砂石为辅料,经搅拌、灌浆和养护程序,在结构设置和防水中起到重要作用。因具有较高的密实度和稳定性,防水混凝土对比防水砂浆具有更多优越性,占据建筑市场的重要地位[1]。

1.2 改性沥青防水材料

改性沥青防水卷材是由石油沥青、高分子聚合物、矿物填料、改性剂、加强胎体等多种原材料制成。胎体是沥青涂布层的载体,也是受力承载体,因此胎体的力学性能直接影响到防水卷材的质量。常用的胎体包括聚酯胎和玻纤胎。高分子聚合物分散到沥青中,形成网状连续结构,沥青分布其中,形成了通常所说的"海岛结构",在一定程度上改变了防水卷材的性能。改性剂种类较多,实践表明,以SBS和APP(APAO和APO)两种改性剂效果最好,能很大程度上提高产品的耐久性能。改性沥青防水卷材因性能稳定,技术成熟而在新型防水材料中占有重要地位[2]。

1.3 高分子防水材料

合成高分子防水卷材是以合成橡胶、合成树脂或合成高分子卷材二者的共混体为基料,加入适量的化学助剂和填充剂等,采用密炼、挤出或压延等橡胶或塑料的加工工艺所制成的可卷曲片状防水材料。目前在我国新型防水材料中使用占10%左右,主要有三元乙丙橡胶(EPDM),聚氯乙烯(PVC),氯化聚乙烯(CPE)等,因其可以冷施工,可做单层防水,施工速度快,性能优良,具有十分广阔的发展前景[3]。

1.4 防水涂料

防水涂料为粘稠的高分子液体,涂刷后将水分和有机溶剂挥发并发生固化反应,在基层上形成防水层,起到良好的防水效果。防水涂料十分适合特殊位置,如阴阳角、凸起物、狭窄处的防水及修补工作。聚氨酯防水涂料具有防水性能好,耐久性高,粘接性优良,施工简便等优点,是常用的防水涂料,但其易挥发,刺激眼睛及呼吸道,是非环保产品。此外还有橡胶改性沥青防水涂料、水基(DPS)及水泥基(CCCW)渗透结晶型防水涂料、丙烯酸酯防水涂料及有机硅防水涂料,它们同样具有优良的防水效果,但价格较贵。随着科技发展,纳米材料也逐步被人们应用到防水涂料领域。

1.5 堵漏材料

堵漏材料为向刚性材料中添加的外加剂本身通过反应生成无机胶体或大分子,将毛细孔道或裂纹填补,达到密封防水的作用。常用的外加剂有UEA型混凝土膨胀剂、无机铝盐防水剂、有机-无机复合防水剂、有机硅防水剂、M1500水泥水性密封防水剂等。常用的堵漏止水材料有无机粉状防水堵漏材料、水溶性和油溶性聚氨酯、氰凝、丙凝、橡胶止水带和遇水膨胀橡胶等。

1.6 密封材料

密封材料为发展较快的一种防水材料。目前我国生产密封材料的厂家约有150家,主要生产硅酮、聚硫、聚氨酯、丁基橡胶、氯丁橡胶密封胶、PVC胶泥等。硅酮密封材料因具有良好的粘接性和耐水性,是国际上发展最快的密封材料之一。聚氨酯密封材料柔软强度极高,特别适合与循环变形较大的结构的密封防水。聚硫密封膏耐候性和耐低温能力强,能较理想的满足高档建筑密封膏的各项要求,同时也是应用最早、使用最成熟的密封膏[2]。

1.7 其他新型防水材料

除上述技术较成熟,应用历史较久的防水卷材以外,随着科技的进步和工程质量要求的不断提高,许多新型环保、施工快捷、适应性强的防水材料逐步被制备并应用到实际的生产生活中。如喷涂高分子橡胶沥青防水材料在单机掩蔽库工程中的成功应用,不含有机溶剂、一般可再生利用、基本无毒害作用的EPDM、PVC、TPO等防水材料的成功研发等为我国防水材料的进一步发展提供了明确的前进方向。

2 沥青类防水材料

2.1 发展历史

中国古代建筑防水主要依赖于茅草和瓦,但经常会出现漏水等现象,为了避免漏水,金属卷材――铅锡背随之产生,这就是早期的柔性防水材料。随着科技发展和社会进步,天然沥青逐渐进入了人类的防水领域。欧洲最早利用沥青防水材料制成了沥青纸胎油毡,于20世纪20年代传入中国,并在我过大面积用于防水工程,但这种防水材料施工工艺要求高,同时对操作人员和环境都产生严重的毒害作用,因此,逐步被沥青添加量少、性能稳定、对环境危害小和施工要求低的改性沥青防水卷材所取代。

2.2 优点及应用现状

改性沥青防水卷材是以高分子聚合物改性沥青为涂盖层,纤维为胎体而制得的防水材料,它从最初的沥青纸胎油毡发展到现在的多种改性沥青防水卷材,经历了漫长的发展历程。其具有软化点高,低温性能好,良好的不透水性和抗腐蚀性,抗变形性和自愈性良好,断裂延伸率高,采用热熔法或冷粘法施工,使用年限长,因此广泛应用于一般工业和民用建筑工程地下及屋面防水,同时适用于桥梁、停车场、游泳池等重要的防水工程。

目前,我国的防水工程中改性沥青防水卷材占到了80%左右,高分子防水卷材占10%左右,其他种类防水卷材占10%左右。对于改性沥青防水材料,主要有SBS改性沥青、APP改性沥青等。意大利95%采用APP改性沥青防水卷材;法国85%采用SBS改性沥青防水卷材;德国50%采用乙烯共聚物沥青防水卷材。

2.3 存在问题及解决方案

由于改性沥青防水卷材主要材料有石油沥青,高分子聚合物等,石油沥青种类繁多,质量参差不齐,导致生产的防水材料质量差距巨大,而目前对防水卷材耐老化性能的检测手段在短时期内又无法完成,因此假冒伪劣产品经常出现在市场上,对消费者的合法利益造成了侵害。造成以上现象的主要原因就是行业普遍水平偏低,中小规模企业占据主导地位,同时,国家的产业政策落实不到位,监管不力,市场秩序混乱。

针对以上问题,首先要从思想上重视防水工程的重要性,建立完善的法律法规,为市场的规范性提供有力的保障。在产品发展与升级上,要加强产业结构调整,加大科研投资力度,培养专业高精尖研究人才,生产出优质高效,低价环保的具有竞争性的新型防水材料。同时更要发挥标准的标杆作用,引领行业的正确发展方向,强化品牌意识和信用建设,争取使防水材料市场发展的更好更快。

参考文献

[1]林柏章.建筑防水材料及PVC防水卷材的现状与应用[J].建材与装饰,2008,1:277-278.

第7篇:高分子材料的重要性范文

关键词:防水材料;材料分类;发展现状

中图分类号:C35文献标识码: A

引言

近些年来我国的科学技术取得了快速的发展,科学技术不仅全面应用于各个行业当中,而且对于不同行业也有了更加专业的技术研究,为各行业的发展提供了极大的帮助。在建筑行业里,建筑防水作为建筑工程的一个分项工程,是建筑物重要的使用功能,也对建筑物的耐久性和使用寿命起重要作用。建筑防水工程的质量主要取决于防水材料的性能和防水技术的应用。由此可见防水材料的选择和技术的应用在提高建筑防水工程的质量问题中的重要性。

一、建筑防水材料性能及其特点

建筑物与构筑物在使用过程中,都会受到各种自然因素的影响,并且建造形式和防水部位不同,所受的影响因素也不同。如建筑屋面防水层长期暴露于自然环境中,受雨、雪、风、霜、紫外线以及空气污染物的侵蚀;建筑物地下部分不但长期处于水环境中,而且还要承受不均匀沉降的反复作用;而桥梁则是要承受频繁交通载荷的反复应力作用。因此,用于建筑防水的材料,不仅需要具有抵抗复杂应力作用下的力学性能,同时还需要保持在各种自然因素长期影响下综合性能的持久稳定,即人们常说的耐久性。为保证建筑工程用防水材料的性能稳定及耐久性,要求建筑防水材料应具备以下6个方面的性能:

1.耐水性。耐水性是防水材料必须具备的功能,指对水基本不吸收,在水的长期侵蚀和微生物作用下保持性能稳定,在水的压力作用下具有不穿透性能。透水率和吸水率是表征耐水性能优劣的典型指标。

2.抗裂性。抗裂性是指防水材料在非恒温环境中,基层收缩或开裂引起的变形以及应力变化、载荷和冲击等作用下不开裂的性能。优好的抗裂性要求材料具有较高的拉伸强度和抗撕裂强度,并具有较好的断裂延伸性和柔韧性。

3.温度适应性。温度适应性是指材料在较宽的温度范围内具有稳定的物理力学性能、化学性能和施工应用性能。耐热度和低温柔度是表征温度适应性的典型指标。

4.耐久性。材料耐久性就是材料在多种环境因素下,能长久保持性能和功能。导致材料老化有多种因素,如温度交替变化、紫外线、臭氧,以及酸雨、盐雾等化学介质及微生物与各种应力作用等。

5.可操作性。可操作性即材料按一定工艺流程施工于需要防水部位的性能,可操作性包括:施工方便、操作容易、对环境适应性强、与防水基层及相邻部位材料相容性好等。

6.环保性。环保性即材料的生产、施工和防水工程中,对环境不污染,对人体健康无危害。

防水材料的6个方面性能互相联系、互相制约,在研究材料性能时往往要把各方面性能联系起来统一考虑。随着防水领域的不断扩大和科学技术的发展,新的防水材料品种不断问世,防水材料由20世纪80年代以前的较少品种,已发展成为多门类多品种的多元化产品结构。不同类型和品种的材料性能和功能都不尽相同。目前,防水材料的分类方法很多,从不同角度和要求有不同的归类形式,如按材料划分为柔性材料、刚性材料;按材料形态划分为卷材、涂料、密封胶材料及制品型材料;按基本组成可划分为沥青基材料、合成高分子材料、水泥基材料。各种材料都可按类别、品名和原材料性能细分。防水材料分类的目的是理顺材料的类别、属性、品种、性状、功能、材料组成和性能指标要求以及相互之间的关系,为各类防水工程的选材提供便利。

二、几种常见防水材料的发展概况

近年来,虽然有部分新型的防水材料出现,但以高聚物改性沥青防水卷材、高分子防水卷材和防水涂料为主的整体防水格局仍未改变,其所占的市场份额仍高达80%以上,同时上述3大类材料也是在国家“十二五”规划中重点发展的防水品种,而防水行业的主要技术创新也是围绕上述产品展开的,因此,接下来将重点介绍这3类产品目前的发展状况。

1.高聚物改性沥青防水卷材

沥青材料是由复杂的碳氢化合物和碳氢化合物的非金属(氧、硫、氮)衍生物所组成的高分子混合物,由于沥青材料具有不吸水、粘结强度高、耐腐蚀等一系列优越的性能,故很早以前就被人们用作防水、防潮、防腐和粘结材料。以沥青为基本原料制成的防水卷材也是国际上最先应用的有机柔性防水材料。

沥青为基料制成的沥青基防水卷材是目前国际上使用量最多、应用领域最广、产量最大的一类防水材料。该类材料长期牢固占据主导地位,得益于20世纪60年代的2次历史性变革,一是法国和意大利先后发明了用SBS和APP对沥青进行改性,改性后的沥青克服了自身冷脆热淌的致命弱点;二是工业上将聚酯纤维无纺布用作防水卷材胎基。将改性沥青和聚酯纤维毡结合在一起的做法,不但产生了新的沥青基防水卷材品种,而且使防水材料的性能大幅度提高,完全能满足各种防水工程的需要。

沥青基防水卷材按其涂盖用沥青的不同可划分为氧化沥青防水卷材和高聚物改性沥青防水卷材2大类。按胎基材料的不同划分为复合胎、聚酯胎、玻纤胎防水卷材,高聚合物改性沥青防水卷材较好地解决了传统沥青材料低温脆裂和高温流淌的缺陷,大幅度提高了沥青基防水卷材料的使用寿命,因此成为了“九五”以来我国重点发展的一类防水材料,在我国乃至全球防水领域均占有重要的地位。高聚物改性沥青防水卷材的主要种类如图1所示。这些类型的改性沥青防水卷材,在防水工程中最常用,占据主导地位的是SBS和APP改性沥青防水卷材,其次是自粘聚合物改性沥青防水卷材。在改性沥青防水卷材中又以SBS改性沥青聚酯胎防水卷材使用范围最广,应用数量最大。但自粘聚合物改性沥青防水卷材近10年来发展迅速,其应用比例也在逐年提高。

目前,高聚物改性沥青防水卷材在我国防水工程中占有重要的地位,2012年,其在所有防水产品中的占比约为43%,年增长速度最高时达到16%。

2.高分子防水卷材

以合成橡胶、合成树脂、橡塑共混以及TPO材料为基料,加入适量的化学改性剂和填充剂等,经过混炼、塑炼、压延或挤出成型等加工工艺制成的片状可卷曲的防水材料称为高分子防水卷材(或片材)。

不少橡胶和树脂材料都可以用来制造高分子防水卷材,还可以同时用2种以上的橡胶、树脂或橡胶和树脂共混制成卷材;橡胶类卷材又可按加工工艺划分为硫化型和非硫化型2种;树脂类按加工工艺可分为交联型和非交联型。以上各种材料做基料均可制成均质型、织物内增强型、纤维背衬型或增强背衬型等构造的产品。因而,高分子防水卷材的品种也是多种多样。按基本原材料类别和品种划分。

高分子防水卷材虽多种多样,但目前及今后一段时间内我国发展的产品主要有EPDM防水卷材(硫化型)、TPO防水卷材、PVC防水卷材、HDPE自粘胶膜防水卷材(预铺法施工)以及EVA和ECB塑料排水板、土工膜防渗产品。IIR、CSPE卷材和CR防水卷材仅在国外有少量的应用。

合成高分子防水卷材一般都具有拉伸强度高、断裂伸长率大、撕裂强度高,对基层伸缩或开裂变形适应性强、耐热度高、低温柔韧性好和耐腐蚀性能好等特点。

HDPE自粘胶膜防水卷材及其预铺反粘技术于20世纪80年代末在美国问世,90年代初进入中国,并以其预铺反粘施工可实现防水层与现浇混凝土形成永久的结合,能有效防止窜水现象的发生,受到生产企业和用户的一致认可。该产品及其施工技术已列入《建设事业“十一五”推广和限制技术公告》和《地下工程防水技术规范》,其中,北京东方雨虹防水技术股份有限公司通过技术革新,在HDPE预铺反粘技术方面打破了国外垄断,推动了国产HDPE自粘胶膜防水卷材的快速发展。

3.防水涂料

涂料是一种无定形的材料,常温下呈流态,半流态液体或粉状加水现场拌合,通过刮涂、刷涂、辊涂或喷涂在结构表面,经溶剂挥发,水分蒸发,组分间的化学反应或反应挥发固化形成一定厚度具有防水能力的涂膜,使表面与水隔绝起到防水、防潮作用。人们把这种防水方式称为涂膜防水,采用的材料称为防水涂料。

防水涂料具有冷施工、复杂形状易于施工,涂层为连续无接缝,工程一旦渗漏易于查找和维修等优点,在国外被视为卷材的重要补充。防水涂料的缺点是涂层厚度和均匀性不易掌握和控制,施工和固化成膜受环境制约等。涂料按材料性能可分为柔性(以有机材料为基材制成)和刚性(以水泥为基材制成);按主要成膜物质的种类(即基本原料)分为橡胶类、合成树脂类、改性沥青和沥青类、聚合物水泥类、渗透结晶类和水化涂层类;按固化成型的类别分为反应型、挥发型、反应挥发型和水化结晶渗透型,以下予以重点介绍:

①反应型高分子防水涂料:主要成膜物质为高分子材料,分为固化剂固化型和湿气固化型,其中双组分聚氨酯防水涂料、聚脲防水涂料、聚甲基丙烯酸甲酯防水涂料为固化剂固化典型产品,单组分聚氨酯防水涂料为湿气固化成型高分子防水涂料。②挥发型防水涂料:分为溶剂挥发型和水份挥发型,依靠溶剂挥发成型的为溶剂挥发型,该类型涂层干燥速度快,结膜致密的特点,主要产品种类为乳化沥青类防水涂料;水分挥发型是通过水分挥发成型的涂料,主要产品为聚合物乳液类防水涂料。③反应挥发型防水涂料:以水分挥发为主(高分子乳液),经过微粒的接触变形而结膜,无毒、环保,可在潮湿基面施工;无机物水化反应为辅(水泥及活性物质),主要产品包括聚合物水泥(JS)防水涂料、聚合物水泥防水灰浆和聚合物水泥防水砂浆类产品。④渗透结晶型防水涂料:以硅酸盐水泥、石英砂及活性化学物质组成的具有特殊功能的无机类防水材料,该材料通过活性化学物质与水泥水化产物、游离氧化钙和氢氧化钙反应生成不溶的结晶体来堵塞修补混凝土的缺陷。

结束语

防水材料具有良好的防水性能,是保证建筑物与构建物防止雨水侵入、地下水等水分渗透的主要屏障,防水材料的优劣、施工质量的好坏对防水工程的影响极大。只要我们严把设计、施工及防水材料的质量关,一定能把防水工程做好。

参考文献

[1]王登水.防水行业恶性竞争溯源及应对策略[J].湖北工业大学学报,2011,26(增刊):116-118.

第8篇:高分子材料的重要性范文

从19世纪中期开始到现在,经过了这么长时间的不断发展,高分子体系已经从高分子改性逐渐向高分子合成、构筑、光电功能高分子等方向转变。人们的生活也从高分子化学中受益匪浅,小到日常可见的材料、油漆以及涂料等,大到在科研研究方面使用的高分子聚合物、分离膜、酶、树脂等。现在对高分子化学的研究方向已经转向了新功能材料,在目前快速发展的情况下看,高分子化学会和其它学科相互之间相继结合穿插,一定会在纳米材料、智能等一系列研究领域中广泛使用,适应现代化可持续发展的目标,使所有研究项目都向绿色科学方向发展。

一、现如今高分子化学的发展情况

自从20世纪到现在,随着工业技术的快速发展,天然资源已经露出了疲态,科学家们已经开始使用高分子化学进行材料的合成。有数字表明,在之前的40年中,使用材料的速度正在以每10年五倍增长,人类三大合成材料,其中包括塑料、橡胶、纤维,在使用过程中表现出了令人惊讶的增长速度。新型的材料,特别表现在合成材料,在工业、建筑、农业、电子技术方面都被广泛使用,极大的支撑着人类的日常生活,是使国民经济持续发展的必要动力源泉。

二、高分子化学不同领域的使用分析

使用高分子化学的研究都处于高端技术领域,它的发展方向一定会和社会发展的方向和各种行业发展要求相适应。以后的高分子化学一定会其它领域相互融合,高分子材料的使用注定会减少人类对自然资源的依赖程度,逐渐向纳米、绿色和智能等方向转变,在实现可持续发展的目标中占据了非常重要的位置。

2.1 使地球更加绿色化

在现在很多工业发达的城市,天空中都会飘着非常浓郁的黑烟,对人们的日常生活有非常严重的污染。绿色,在现在被认为是没有污染、再生性或者可以循环使用。在没有污染方面,我们需要做的就是减少工业废弃物的排放、相对的减少污染源。现在的情况表明,化学行业中具有污染和治理两个方面的性质,可以对绿色使用材料进行研究,也可以继续对环境造成恶化。例如:在研制的过程中使用的催化剂、溶解剂、中间物品等,在生产过程中产生的废气、废渣、废弃液体等都是对环境造成影响的主要元凶,若长期的进行排放,会对环境造成严重的影响,甚至会导致不可逆转的事情发生。

2.2 减少的自然资源的使用依赖

目前研究的高分子合成材料对石油具有很强的依赖性,众所周知,石油是经过地球非常漫长孕育才出现的,另外,石油也是现如今人类社会非常重要的能源,石油资源现在正在快速的减少,而且不能快速的进行补充,所以人们现在非常急切的找到可以代替石油使用的资源,这已经成为现在高分子化学研究中非常重要的课题。在对物质中原子和分子的比率进行调节,对物质的微观特性、宏观特性以及表面性质进行加强控制,也许这种物质就会满足一些行业的使用要求,当这种情况出现的时候就可以把这种物质作为材料使用。所以,在对材料进行配置的时候就会减少对不可再生资源的依赖程度,并对使用材料和环境进行相互协调,这是现如今化学研究当中非常重要的领域。现在很多高分子合成材料都非常依赖石油资源。想要解决目前的情况,可以对天然高分子进行利用,这其中也应该包含对无机高分子的不断探索和研究。

现在由石油合成的高分子材料,主要因为原子中以碳为主要元素,其中还含有少量的氮、氧等原子,所以被称为有机高分子。无机高分子是因为主链上的组成原子中不含碳。根据元素的性质进行判断,大约有40~50种元素可以成为长链分子。现在引起科学家高度重视的一种无机高分子,它的主链上都是硅原子,并且含有有机侧链的聚硅烷。

2.3 使高分子材料不断纳米化

现在很多高分子化学反应中的原子经过重新排列组合之后的反应空间要比原子的大小大出很多,所以,化学反应的研究要在一个受限空间之中进行。若在有限的空间中,像纳米量级的片层当中,小型分子由于和片层分子相互作用而且还在一个比较受限的空间内进行排列,之后产生单体聚合,聚合之后的产物的拓扑结构不会再受限的空间内进行全部的复制,这种情况和自由空间的结果完全不同。我们也许会在受限制空间内进行聚合反应的分子中提炼出高分子纳米化学的定义。化学的研究对象基本都是纳米量级的分子和原子,但是因为没有精细的方式,没有达到可以在纳米尺度上精确控制分子或者原子的程度,所以现如今很难做到对分子的精准设计,使化学的合成让人感觉非常的粗放。高分子化学在纳米程度上精要精确的按照分子设计,在此基础上确定分子链中的原子配比位置以及相互结合的方式,通过纳米技术对分子、原子和分子链进行非常精确的控制,达到对高分子各级结构的位置确定。这样就可以精确的控制新合成材料的功能和特性。

2.4 面向智能材料的高分子化学研究路线

20世纪的人类社会是以合成材料为标志的,在21世纪人类社会的标志将会是智能材料。高分子化学仍然是进入智能材料时期非常重要的组成部分。材料自身具有的功能可以根据外部条件的变化,有意识的进行调节和修复等一系列措施,这就是智能材料的基本定义。现在科学家已经了解高分子有软物质这一特征,简单说就是可以对外场具有反应。

三、结语

随着社会的不断发展,人类把能源、信息以及材料称为支撑科技革命的重要力量,而且材料也是能源以及信息不断发展的基础所在。从出现合成有机高分子材料开始,人类就在不断的进行研究和探索,希望可以找到使用广泛的新型材料,可以广泛的使用在计算机、生物、海洋等一系列领域当中。高分子材料正在向高性能、多功能方向不断前进,正在不断适应快速发展的今天,出现了很多功能非常强健并且广泛使用的高分子材料。

参考文献

[1]王立艳.《高分子化学》理论与实践教学的整体优化研究[J].广州化工,2012,40(4):108-109.

[2]张宏刚.新型高分子化学注浆材料在碱沟煤矿的应用[J].中国高新技术企业,2011(34):63-64.

[3]何冰晶,王庆丰,刘维均,等.能量最低原理在高分子化学教学中的应用探索[J].高分子通报,2011(12):141-144.

第9篇:高分子材料的重要性范文

关键词:金属材料 理化检测 组成元素

在金属材料研究中,要了解金属材料的组成、结构和性能,必须通过理化检测手段及其检验理论研究予以解决,而且金属材料的组成、结构和性能之间的相互关系及其变化规律的研究与建立,也是通过理化检测的研究和测试工作的参与而得以实现的。因此对理化检测在金属材料研究中的地位和作用有一个不断认识的过程。在这里就理化检测的工作性质、研究内容和所解决的金属材料研究中的问题等方面谈一些认识和看法。

一、关于金属材料理化检测的方法和特点

理化检验又称“器具检验”,就是借助物理、化学的方法,使用某种测量工具或仪器设备,计量器具、仪器仪表和测试设备或化学物质和试验方法,对产品进行检验而获取检验结果的检验方法。理化检验一般分为物理性能检验、化学检验和金相检验等。

物理检验主要有:拉伸、弯曲、压缩、冲击等,主要是检验材料的力学性能的。

化学检验主要有:材料成分分析,是分析材料的化学成分的;晶间腐蚀应该也算化学检验,主要检验材料的耐腐蚀性能;

金相检验主要有:宏观金相,检查材料的缺陷,如气孔,裂纹等;微观金相,分析组织状态。

二、理化检测在金属材料研究中的研究内容

金属材料科学主要是研究金属材料的组成、结构与性能之间相互关系及其变化规律的科学。热力学、动力学、固体物理、固体化学、化学物理等基础学科为金属材料科学提供理论基础。金属材料的性能主要取决于金属材料内部的结构,金属材料的结构又取决于金属材料的组成、工艺参数等因素。因此,在金属材料研究中,必须深入探讨金属材料的性能与其组成、结构、工艺参数等因素相互间的内在联系,以确定合理的金属材料组成和最佳的制备工艺、加工工艺和处理工艺,从而获得最理想的内部结构和性能,以满足使用的要求。

在金属材料的组成研究中,材料的化学成分分析在施工中主要是材料的含C量、含Mn量、含Si量、含S量、含P量的分析即五大元素分析。对于其他Cr、Mo、V、Ti、Ni、Cu等元素的分析根据不同的检测要求确定。化学成分分析可以定量分析出材料的成分含量。另外使用光谱分析的方法也可以分析出材料的化学成分,但精度较低只可以大致确定一个范围值。因而对金属材料和无机非金属材料的主量和痕量元素的测定,应用较为普遍的方法有原子光谱法、分子光谱法、电化学法和常规化学法。

在理化检测领域中,尚有一门研究金属材料中第二相的类型、结构、组成、数量、形态、分布状态及合金元素在相际间的分配,进而建立其合金系同相组成以及相组成同合金性能之间的关系,并可应用于他类金属材料的物理-化学相分析科学。当然,在金属材料研究中,金属材料结构的设计和性能预测的工作,并从其化学元素组成预测高温合金的某种性能,有机大分子的分子设计、复合金属材料的组织设计和基于线弹性断裂力学对与一定尺寸以上裂纹长大与传播过程来预测寿命的方法方面获得一些成效。但由于金属材料结构和性能影响因素的复杂性和纯理论的局限性,要完全以“设计”和“预测”来代替其实际的理化检测研究和检测工作是不可能的。

三、解决金属材料研究中具体问题的实例

(1)原子吸收光谱法和原子荧光光谱法。原子吸收光谱法包括火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、氢化物发生-原子吸收光谱法及流动注射与原子吸收光谱法联用等方法,目前已广泛用于金属材料中微量、痕量元素的分析测定。氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)对于As、Se、Te、Bi、Sn、Pb、Ge、Hg、Sb、Cd等易挥发元素的测定具有较低的检出限,在地质、冶金、医药卫生、环境保护等方面得到广泛的应用。我国的氢化物发生-原子荧光光谱仪的制造技术和应用水平也一直处于国际领先地位。

(2)电感耦合等离子体原子发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法。电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)因可快速地进行多元素同时分析,测定灵敏度高,且有较宽的线性动态范围,良好的精密度和重复性等特点,已成为金属材料分析最常用的工具之一,建立了包括几乎所有种类材料的分析方法。固态阵列检测器原子发射光谱仪已逐渐成为ICP光谱仪的主流,其技术的改进和发展很快。电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)具有很低的检出限、很宽的动态线性范围、干扰少、分析精密度高、分析速度快、可进行多元素同时测定,具有良好的分辨率、可提供精确的同位素信息,在高纯金属材料和稀土元素分析方面显示了优越的性能。

(3)X射线荧光光谱法。近年来,X射线荧光光谱法(XRF)在分析铁合金中主要在杂质元素方面取得了不少进展。实验人员用纯铁作为稀释剂,经高频加热熔融,离心浇铸成块状样品,分别采用内层涂有氧化锆的陶瓷坩埚和插入石墨坩埚的陶瓷坩埚有效克服了铁合金存在的矿物效应及颗粒效应,结果表明,块状样品表面不同部位及不同深度的化学成分分布均匀,相同熔融条件下的样品重复性良好,解决了用粉末压片制样对测定结果带来的误差。采用此法成功进行了铌铁合金中铌、硅、磷和锰铁中锰、硅、磷的测定。

四、结论

理化检测学是研究建立物质的组成、结构和性能的测试方法,并提供其结果信息的科学。它在金属材料研究中,为金属材料提供其组成、结构和性能的准确结果,参与金属材料的组成、结构和性能间相互关系及其变化规律的研究与确立。所以,理化检测是金属材料研究的重要组成部分。理化检测技术的水平,是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一,理化检验工作的发展和提高,对于深入认识自然界的规律,促进科学技术进步和国民经济的发展,都起着十分重要的作用,因此我们应该更加重视理化检测。

参考文献

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[2]李汝英,王成.原子吸收光谱分析法及其分析仪的技术探讨.农业技术与装备,2011

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