導(dǎo)語：如何才能寫好一篇高分子材料的影響，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】高分子材料；老化；影響因素；措施

配方的構(gòu)成和材料本身的性質(zhì)是引起高分子材料發(fā)生老化的主觀原因。外部的施力、自然條件的急劇變化以及生物、微生物的侵蝕是引起高分子材料發(fā)生老化的客觀原因。主觀因素和客觀因素的結(jié)合加劇了高分子材料的老化。

1、環(huán)境因素對高分子材料老化行為的影響

1.1溫度和氧氣的影響

如果溫度升高，高分子鏈的運動就會變得比平時更加激烈，而化學(xué)鍵的理解能有一定的范圍，如果溫度過高超出了這一范圍，基團會立即脫落，高分子鏈也會發(fā)生熱降解，實際情況表明，不在少數(shù)的書本都介紹了高分子材料的熱降解的相關(guān)內(nèi)容。材料的力學(xué)結(jié)構(gòu)在很大程度上會受到溫度降低的影響，在緯度較高的地區(qū)或南北兩極，塑料更容易遭到低溫度的破壞。針對結(jié)晶型塑料來講，一旦玻璃化溫度高于環(huán)境溫度，將不利于高分子鏈段的自由運動，塑料硬化、易斷是主要表現(xiàn)；無定型塑料卻不容易受到極寒環(huán)境的影響和破壞。

眾所周知，氧的滲透性很好，這個特點也因此成為加劇高分子材料老化的罪魁禍?zhǔn)?，無定型聚合物和結(jié)晶型聚合物相比，耐氧化能力明顯要弱一些。此外，氧氣是影響、破壞材料的主要因素，橡膠一旦與氧氣結(jié)合，都會降低塑料物品的使用年限，使其化學(xué)性能發(fā)生完全的改變。

過氧化物一旦發(fā)生氧化反應(yīng)，其組成分子就會慢慢的積累到一起，當(dāng)全部積累到一起后，就會發(fā)生分解，這種分解不是雜亂無章的，隨后，交聯(lián)或支化反應(yīng)就會發(fā)生，材料的種類不同、老化發(fā)生的條件不同。這些都導(dǎo)致高分子材料發(fā)生老化前后性質(zhì)的不同。

1.2濕度的影響

高分子材料容易受到濕度的影響，高分子材料如果被暴漏在高濕度和強紫外線下，自身的性質(zhì)會發(fā)生改變。高分子材料如果受到濕度的影響，會使自身的柔軟性降低，導(dǎo)致不能過度的彎曲；而強烈的紫外線照射直接會降低高分子材料的可延展性、可伸拉性。

1.3化學(xué)介質(zhì)的影響

化學(xué)介質(zhì)一旦深入到高分子材料的內(nèi)部，就會發(fā)生對其共價鍵與次價鍵作用。聚合物的共價鍵一旦與少量的侵入相接觸，就立馬會發(fā)生反應(yīng)，聚合物的大分子結(jié)構(gòu)被迫改變，如斷鏈、交聯(lián)、滲透物的加成等，或這些反應(yīng)的綜合。這個化學(xué)過程是不可逆的，也是不可避免的，聚合物及其添加劑的化學(xué)性質(zhì)會因此而發(fā)生改變，另外，發(fā)生改變的還有滲入介質(zhì)本身的化學(xué)性質(zhì)。雖然，在滲入介質(zhì)對聚合物分子鏈間的次價鍵的破壞過程沒有化學(xué)結(jié)構(gòu)變化發(fā)生，但作為整體的高分子材料來說，物理變化并不少見，反而是顯而易見的，例如環(huán)境應(yīng)力龜裂、增塑、低分子添加劑遷移等等。

1.4光老化

離解能的相對大小及高分子化學(xué)結(jié)構(gòu)對光波的敏感性決定了聚合物受光的照射是否引起分子鏈的斷裂。

關(guān)于光氧化降解過程和防止這種降解過程的發(fā)生，第一要把陽光吸收進來，用于吸收陽光的主要是構(gòu)成物質(zhì)的分子和原子，二者通常處于相對活躍的狀態(tài)，而且它們各自吸收的光的波長具有特定的范圍。紫外波長300～400nm，能被含有羰基及雙鍵的聚合物吸收，而使大分子鏈斷裂，改變聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能。

2、防老化措施

對于結(jié)晶型塑料及橡膠，要求使用溫度應(yīng)處于玻璃化溫度以上，但是環(huán)境的溫度過低會使玻璃化溫度高于材料的使用溫度，這樣一來，就會改變材料的物理性能，最終使材料的使用價值得不到徹底的發(fā)揮。生產(chǎn)加工高分子材料的時候，為了適當(dāng)?shù)亟档筒ＡЩ瘻囟龋梢越档筒牧系慕Y(jié)晶度、提高大分子鏈的柔性和適當(dāng)降低交聯(lián)度； 還可以把增塑劑添加到已經(jīng)成型的材料當(dāng)中，這樣做不僅有利于增強材料的可塑性，而且可以使玻璃化溫度得以降低，而材料的耐寒性得以提升。還存在一部分高分子材料，如果使用環(huán)境的溫度過高，也會加劇發(fā)生老化的可能性，增加高分子鏈的剛性如在側(cè)鏈中引入苯環(huán)，適當(dāng)提高材料的結(jié)晶度、交聯(lián)程度和相對分子質(zhì)量，可以提高熔點或粘流溫度，但是這樣做不利于保持材料固有的可加工性。

穩(wěn)定化是光氧老化的主要防護措施，削弱強烈的紫外線對高分子材料的照射與破壞是各種穩(wěn)定化措施的主要目的是。提高抗光氧老化的效果，“純”化以及高分子的自身結(jié)構(gòu)也是不錯的出發(fā)點。就目前來說，防止高分子材料的光氧老化的主要方法就是添加穩(wěn)定劑。

（1）光屏蔽劑―――涂層和顏料：涂層就是為高分子材料涂抹一層保護膜，這層保護膜也是一種高分子材料，具有良好的光屏蔽作用，而且它吸收強紫外線的能力較強；許多顏料可以屏蔽光線，如果將其涂抹在高分子材料的表面，不僅可以著色，還可以防止紫外線的直接攻擊，對高分子材料起到很好的保護作用，按常理來說，顏料的顏色越深，其防護效果越明顯，由此可見，炭黑是最好的顏料選擇，它一方面可以使得游離基無法逃離，能夠?qū)⒂坞x基穩(wěn)定的留住，另一方面它具有很強的轉(zhuǎn)化功能，這里的轉(zhuǎn)化的源物質(zhì)是其本身吸收到的能量，轉(zhuǎn)化后的物質(zhì)是紅外線，與一般的輻射性質(zhì)不同，這種紅外輻射危害極小，甚至為零。

（2）猝滅劑：一部分化學(xué)物質(zhì)起光穩(wěn)定作用不是因為吸收了紫外光，其光穩(wěn)定效果的實現(xiàn)和發(fā)揮有兩種途徑：第一，通過一些列的化學(xué)反應(yīng)達(dá)到目的；第二，化學(xué)物質(zhì)的分子之間的相互轉(zhuǎn)換。

（3）受阻胺（HALS）類光穩(wěn)定劑：20世紀(jì)70年代初期，受阻胺類光穩(wěn)定劑誕生，其穩(wěn)定效果是非常明顯的，它們是空間阻礙胺類哌啶系衍生物。受阻胺類光穩(wěn)定劑使得高分子材料不容易受到光的影響，功能繁多。

不論是在我國國內(nèi)，還是國外許多國家都在研究怎樣避免霉菌對高分子材料造成破壞，有兩個措施可以有效地防止霉菌的侵蝕，第一種是涂抹防霉專用劑。第二種是在其表面涂抹另外一層材料，簡單來說就是涂層法。涂層又叫屏蔽法，而這種方法較為復(fù)雜、麻煩，涂層的粘接性不夠強，容易脫落，脫落之后容易遭到侵蝕，總的來說，就是存在很多亟待解決的問題，因而第二種方法，即防霉劑的運用受到大多數(shù)人的青睞。

聚酯、聚縮醛、聚酰胺和多糖類高聚物在酸或堿催化下，遇水發(fā)生水解的可能性較大，某些區(qū)域一旦酸性氣體較多，大氣污染濃烈，酸雨頻發(fā)，就會阻礙和限制這種高分子材料的使用。為了防止這種材料出現(xiàn)水化解體，把一層防護蠟或防水薄膜覆蓋在在這類材料的表面是較為常用，也是較為實用的辦法。

3、結(jié)語

由于經(jīng)濟、科技條件的制約，加之高分子材料自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、難以捉摸性，導(dǎo)致我們很難將其老化的原理搞得明白、透徹，對其研究還有很長的路要走，所以，加大對高分子材料老化性能的機理研究勢在必行，盡最大努力找出哪些因素加劇了高分子材料的老化，并且具體問題具體分析，研究具有針對性、可行性的解決措施。

參考文獻

篇2

關(guān)鍵詞：高分子材料；老化；老化原因；防老化措施

1高分子材料及老化現(xiàn)象

1.1高分子材料簡述

高分子材料是指與人們生活息息相關(guān)的各種常見的材料，如塑料，橡膠，涂料，薄膜，纖維等。高分子材料被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)，航空，建筑，軍事建設(shè)等多種行業(yè)，為我國國民經(jīng)濟的發(fā)展做出了很大的貢獻，同時也提高了人們的生活水平。但是高分子材料經(jīng)常容易在強光，熱輻射，水浸泡等因素作用下發(fā)生降解，失去其利用價值。

1.2高分子材料老化

高分子材料的老化由于其特性，使用條件的不同，發(fā)生老化的現(xiàn)象和表現(xiàn)出的現(xiàn)象也有很大不同。有的會變脆，變色，透明度下降等，也有的會出現(xiàn)彈性下降，變軟，變粘等。歸納為如下幾個方面：①外觀變化：高分子材料在外觀上的老化現(xiàn)象主要有：出現(xiàn)污漬，裂縫，斑點，銀紋，粉化，發(fā)粘，收縮，或光學(xué)顏色改變；②物理性能改變：高分子性能在物理性能上老化的現(xiàn)象為：流變形能，溶脹性，溶解性變差，同時耐熱性，透水性，透氣性，耐寒性等也發(fā)生變化；③力學(xué)性能改變：力學(xué)性能的改變主要包括彎曲強度，剪切強度，拉伸強度，沖擊強度等力學(xué)性能下降。同時，材料的應(yīng)力松弛，相對伸長率等性能也會發(fā)生相應(yīng)改變；④電性能改變：電性能的改變包括介電常數(shù)，表面電阻，體積電阻，電擊穿強度等電化學(xué)性能的改變。

2引發(fā)高分子材料老化的原因

2.1內(nèi)在因素

2.1.1材料的立體歸整性

分子鍵排列規(guī)整的區(qū)域成為結(jié)晶區(qū)，不規(guī)整的區(qū)域成為非結(jié)晶區(qū)。這兩種區(qū)域的分子排布差異很大，一般材料的老化發(fā)生在非結(jié)晶區(qū)，并逐步往結(jié)晶區(qū)蔓延。因此高分子材料的立體規(guī)整性對材料的老化會產(chǎn)生一定的影響。

2.1.2材料的分子量及其分布

材料的分子量和其分布直接影響了材料的老化性能。分子量分布的寬度影響了端基的數(shù)量，而端基的數(shù)量有決定了材料老化的難易程度。

2.1.3材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)

材料的鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)直接影響了材料的性能。維持高分子材料聚集態(tài)的各分子間力中存在著很多弱鍵力，弱鍵很容易斷裂產(chǎn)生自由基，這種自由基反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)會使高分子材料極速的發(fā)生老化。

2.1.4材料中的雜質(zhì)

高分子材料的加工合成過程有時會引入一些雜質(zhì)，或者殘留一些化學(xué)助劑，這些都能引發(fā)高分子材料的老化。

2.2外在因素

①氧氣：由于氧氣的滲透作用，會與高分子聚合物上的弱鍵發(fā)生反應(yīng)，引起主鏈結(jié)構(gòu)的變化，從而引發(fā)材料的老化；②溫度：溫度的高低直接影響了高分子的性能和分子的斷鏈速率。材料的溫度越高，鏈運動速率越快，吸收的能量越多。當(dāng)吸收的能量高于化學(xué)鍵的解離能時，鏈就會發(fā)生降解導(dǎo)致集團的脫落，使材料老化加劇。而當(dāng)溫度降低到一定程度，會阻礙鏈的運動速率，使高分子材料變得更硬，更脆；③濕度：水分子對材料的老化也有一定的影響。由于水分子的滲透性極強，會逐漸的滲透入分子間使材料發(fā)生溶脹，從而改變了分子間作用力。因此破壞了材料的聚集態(tài)，發(fā)生了老化現(xiàn)象；④光照：當(dāng)高分子材料吸收的光能高于分子鏈斷鍵的解離能時，會使分子鏈發(fā)生破壞，同時材料的結(jié)構(gòu)也被迫發(fā)生改變，從而使材料的性能發(fā)生了改變，引起老化反應(yīng)；⑤生物老化：在高分子材料的加工合成過程中，會使用一些助劑，助劑的使用同時也會引發(fā)霉菌的產(chǎn)生。霉菌微生物的生長代謝產(chǎn)生的分解霉和毒素不僅促使材料的被迫降解和老化，還會使接觸者接觸后感染到一系列疾病。

3高分子材料的放老化措施

3.1高分子材料的熱老化預(yù)防措施

熱老化預(yù)防措施主要通過改變材料的物理性質(zhì)如溫度。增塑劑是一種應(yīng)用范圍廣泛的降低玻璃化溫度的措施，可以使高分子材料在低溫下保持原狀態(tài)不發(fā)生老化。它包括分子增塑和結(jié)構(gòu)增塑兩種形式。分子增塑是指增塑劑在分子水平上與高分子混溶，從而降低了高分子鏈間的相互作用力，增強了材料的柔順性。

3.2高分子材料的氧老化預(yù)防措施

在高分子材料的加工過程中，加入抗氧化物及含硫，磷有機化合物等，能夠與過氧自由基發(fā)生反應(yīng)，從而降低或終止老化反應(yīng)進程。抗氧化劑包括兩種類型，即自由基分解型和自由基受體型。這兩種自由基抗氧劑協(xié)同作用，共同降低材料的老化速度。

3.3高分子材料的生物老化預(yù)防措施

霉菌是加快高分子材料老化的主要威脅。它能夠在極短的時間內(nèi)使高分子材料發(fā)生老化。

4結(jié)語

高分子材料的結(jié)構(gòu)是及其復(fù)雜的，其功能眾多。但其存在的老化問題也是亟待人們?nèi)ソ鉀Q的。上文已分析，引起高分子材料老化的因素有很多，其內(nèi)部因素和外部因素共同作用引起高分子材料的結(jié)構(gòu)改變，從而發(fā)生一系列的老化問題。在今后的研究中，必須要加大防老化的措施研究，才能從根本上解決高分子的缺陷。

參考文獻： 

篇3

【關(guān)鍵詞】高分子材料與工程專業(yè)；現(xiàn)狀；發(fā)展前景

一、簡析高分子材料與工程專業(yè)及其發(fā)展現(xiàn)狀

（一）高分子材料與工程專業(yè)的演變過程

高分子材料又稱為聚合物材料，它是高分子化合物和其他添加劑混合構(gòu)成的單元共價構(gòu)成。早在1953年，我國就設(shè)置了高分子類專業(yè)，很多高校陸續(xù)設(shè)置了高分子類專業(yè)，比如：化學(xué)纖維、高分子化學(xué)、復(fù)合材料等專業(yè)。隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，為高分子材料和工程專業(yè)的結(jié)合和發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件，為了培養(yǎng)具備高分子材料和工程方面的高素質(zhì)人才，教育部于1998年將與高分子材料相關(guān)的工科類專業(yè)統(tǒng)一稱為“高分子材料與工程專業(yè)”，這一歷史性的創(chuàng)新將迎來嶄新的發(fā)展，期望我國能在高分子材料的合成改性和加工成型等領(lǐng)域有很好的研究和突破。高分子材料與工程專業(yè)的課程設(shè)置主要有有機化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理、聚合物流變學(xué)、聚合物成型工藝、聚合物加工原理、高分子材料研究方法等理論知識，力圖造利于我國在科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)及經(jīng)營等領(lǐng)域的發(fā)展，推動我國新領(lǐng)域的開發(fā)、研究，增強國力，在世界經(jīng)濟中站穩(wěn)腳跟。

（二）高分子材料與工程專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

材料是人們賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，高分子材料與我們的生活息息相關(guān)，小到日常使用的毛巾、鼠標(biāo)、油漆，大到汽車輪胎、防彈衣，玻璃鋼等等，都在不斷滿足著人們的種種需求。我國的高分子材料的消費水平還處在一個很低的階段，高分子材料的生產(chǎn)量無法滿足市場的需求，高分子材料的品種、制造工藝、技術(shù)等等都遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上世界發(fā)達(dá)國家的水平，資源的浪費和低利用率，以及對環(huán)境的污染等等都亟待解決。同時，高分子材料與工程專業(yè)人才的就業(yè)情況不是很好，截止到2012年，全國以高分子材料與工程專業(yè)招生的學(xué)校達(dá)到145所，其中教育部直屬院校18所，國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會院校5所，地方院校119所，其它3所，主要分布在北京、湖南、江蘇、河北等27個省和自治區(qū)、直轄市，招生人數(shù)也在逐年增加，但是畢業(yè)人員的就業(yè)情況卻與之不匹配，很多學(xué)習(xí)這個專業(yè)的人才在畢業(yè)以后卻沒有從事與該專業(yè)有關(guān)的行業(yè)。此時，我們需要重新審視，如何保證培訓(xùn)質(zhì)量和就業(yè)問題，培養(yǎng)怎樣的高級工程技術(shù)人才，才能滿足社會對高分子材料與過程專業(yè)人才的需求。與此同時，我們還需要從環(huán)境、能源方面去考慮，節(jié)約能源、利用新能源、回收利用可降解的產(chǎn)品，保護環(huán)境，減少資源的浪費。

二、高分子材料與工程專業(yè)的發(fā)展前景

高分子材料獨特的結(jié)構(gòu)決定了它很容易被改變結(jié)構(gòu)和再加工，這個特點是其他材料不可比擬、無法取代的優(yōu)異性能，從而被廣泛應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，并已成為現(xiàn)代社會生活中不可缺少的材料。高分子材料與工程專業(yè)的結(jié)合是任何行業(yè)不可或缺和取代的，小到穿衣吃飯、電腦手機，大到建筑樓房、航空航天。直觀數(shù)據(jù)顯示，高分子材料與工程專業(yè)的就業(yè)率還是很高的，達(dá)到了92%以上。21世紀(jì)以來，中國高分子材料工業(yè)取得了令世人矚目的成就，實現(xiàn)了歷史性的跨越。作為輕工行業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一的塑料行業(yè)，合成樹脂、塑料機械和塑料制品近幾年一直保持高速增長，從建筑、裝飾、家電、電子電器、汽車、玩具、辦公設(shè)備等行業(yè)日益廣泛的應(yīng)用發(fā)展來看，也顯示了中國高分子材料與工程專業(yè)強勁的發(fā)展勢頭。盡管高分子材料與工程專業(yè)還存在著很多的不足，但是它的發(fā)展前景還是很好的，市場的需求量也很大（包括橡膠、塑料制品、復(fù)合材料等等）。在當(dāng)今的新形勢下，我們面臨的是挑戰(zhàn)，同樣也是機遇。我國要想縮短與世界發(fā)達(dá)國家之間的差距，需要加大高分子材料與工程方面的研究、生產(chǎn)、投入和應(yīng)用，教育部門應(yīng)當(dāng)規(guī)范化辦學(xué)，適當(dāng)?shù)目刂普猩?guī)模，提高教學(xué)質(zhì)量，調(diào)整高分子材料與工程專業(yè)的技術(shù)知識結(jié)構(gòu)體系，模擬創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練，培養(yǎng)科學(xué)研究、應(yīng)用研發(fā)、生產(chǎn)工程技術(shù)、營銷管理等方面的人才，以此來適應(yīng)社會經(jīng)濟的發(fā)展。據(jù)調(diào)查顯示，72%的高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生可以在科研、教學(xué)、企業(yè)等領(lǐng)域得到很好的發(fā)展，他們在畢業(yè)以后能很快找到工作，既可以從事高分子材料的研究，也可以從事加工工藝技術(shù)的開發(fā)或者是在商檢、質(zhì)檢等部門從事材料的檢測等等，其薪資也屬于中等水平。

總結(jié)：

高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國人民的可支配收入逐漸增加，城市化的進程不斷加快中，人們對更高水平、更高科技化的產(chǎn)品需求加大，綠色環(huán)保成為未來發(fā)展的需求，因此，社會需要高分子材料與工程專業(yè)的專業(yè)性人才。有關(guān)高分子材料與工程專業(yè)的行業(yè)有很多，而且涉及范圍很廣，高分子材料與工程專業(yè)的就業(yè)前景廣闊，影響著我們的日常生活（包括生產(chǎn)、教育、建筑、電子計算機、軍事等領(lǐng)域），并發(fā)揮著不可或缺的作用。我國的高分子材料與工程專業(yè)存在著很多不足，需要我們與時俱進，在教育、科學(xué)、汽車、軍事等各個領(lǐng)域加大投入和創(chuàng)新，運用新材料、新技術(shù)，適應(yīng)社會經(jīng)濟的發(fā)展，不斷改革和創(chuàng)新，從而帶動我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，提高我國的生產(chǎn)力和科技水平。

參考文獻： 

[1]趙長生. 高分子材料與工程專業(yè)發(fā)展與教育現(xiàn)狀[A]. 中國化學(xué)會高分子學(xué)科委員會.2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C].中國化學(xué)會高分子學(xué)科委員會：中國化學(xué)會，2011：1. 

[2]趙長生，顧宜.高分子材料與工程專業(yè)發(fā)展與現(xiàn)狀[J].塑料工業(yè)，2008（01）：70-71. 

篇4

關(guān)鍵詞:建筑材料；高分子材料；回收利用

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展水平的逐步提高，社會發(fā)展的范圍也得到擴大，現(xiàn)代建筑材料中，主要應(yīng)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(yīng)用，可以降低建筑的成本，實現(xiàn)現(xiàn)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(yīng)用的回收不當(dāng)，對社會環(huán)境造成較大的污染，結(jié)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)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(chǎn)生有色污染垃圾，對社會環(huán)境造成直接污染，嚴(yán)重影響了社會環(huán)境的建設(shè)。結(jié)合以上對高分子材料的危害的分析，提出高分子在現(xiàn)代建筑材料中回收利用的分析措施，實現(xiàn)高分子在建筑材料中應(yīng)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(yīng)用

高分子在建筑材料中的應(yīng)用，可以作為建筑材料墻體，高分子轉(zhuǎn)換為玻璃塑料混合墻體，高分子的主要材質(zhì)中塑料可以到達(dá)塑性的作用，從而實現(xiàn)建筑材料的外部形態(tài)結(jié)構(gòu)得到穩(wěn)固，大大提高了現(xiàn)代建筑墻體的穩(wěn)定性和固定性，此外，高分子制作的新型融合性結(jié)構(gòu)中充分發(fā)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(zhì)，使廢舊高分子轉(zhuǎn)化后的建筑墻體可以達(dá)到比傳統(tǒng)墻體建結(jié)構(gòu)更加完善的建筑穩(wěn)定性受壓能力，為廢舊高分子的二次利用提供了應(yīng)用的新范圍［2］，為我國現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)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(xiàn)代建筑中應(yīng)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(yīng)用能夠解決現(xiàn)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(yīng)用傳統(tǒng)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(xiàn)墻體裂縫或者密封性降低的情況發(fā)生，導(dǎo)致建筑施工的質(zhì)量出現(xiàn)問題，采用金屬橡膠混凝土后，墻體施工后，應(yīng)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(xiàn)代建筑的施工質(zhì)量。

2．3混合建筑保溫層的轉(zhuǎn)化

高分子材料在建筑應(yīng)用材料中的回收利用，轉(zhuǎn)化為混合建筑保溫層，是直接的綜合利用的體現(xiàn)?，F(xiàn)代建筑中墻體保溫層建筑是主要的建筑問題之一，傳統(tǒng)的墻體保溫層采用雙層保溫板，但保溫板經(jīng)過一段時間的應(yīng)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(nèi)溫度明顯降低，房屋建筑的保溫效果下降，高分子可以轉(zhuǎn)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(dá)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(dá)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(shù)水平的進一步優(yōu)化發(fā)展，實現(xiàn)廢舊高分子的綜合應(yīng)用。

2．4新型防水符合材料

高分子材料在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，為我國建筑施工的材料創(chuàng)新應(yīng)用提供了更加全面的應(yīng)用范圍。高分子材料的應(yīng)用，可以達(dá)到新型防水材料的使用?，F(xiàn)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(gòu)成材料，新型防水材料的應(yīng)用，可以實現(xiàn)外墻墻體建設(shè)與保溫層之間的隔水性增強［4］，能夠打破傳統(tǒng)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(dá)到及時阻隔外部墻體滲入到墻體中水分的作用，實現(xiàn)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(zhuǎn)接給粉煤灰，粉煤灰吸收水分，保持保溫層的環(huán)境干燥，達(dá)到保護墻體保溫性，延長墻體使用壽命的作用。

2．5復(fù)合地板的應(yīng)用

高分子在建筑材料中的回收利用，體現(xiàn)為復(fù)合地板的應(yīng)用，新型建筑材料的施工建筑具有加強的耐用性，復(fù)合地板的主要材料是由傳統(tǒng)的木質(zhì)材質(zhì)和聚乙烯作為主要的材質(zhì)，地板的木質(zhì)材料保留了傳統(tǒng)地板中木質(zhì)地板材質(zhì)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(dá)到保護地板日常應(yīng)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(jié)論

高分子是現(xiàn)代社會建設(shè)中經(jīng)常應(yīng)用的一種建筑材料，結(jié)合建筑材料對廢舊高分子技術(shù)的探究分析，實現(xiàn)我國現(xiàn)代社會發(fā)展材料綜合應(yīng)用，促進我國現(xiàn)代社會發(fā)展資源的綜合利用。

參考文獻

［1］曹新鑫，何小芳，胡紅衛(wèi)．廢舊高分子材料在建筑材料中的回收應(yīng)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．

［3］任桂蘭，楊澤志，李青山．21世紀(jì)的新資源———廢舊高分子材料的回收與利用［J］．化工時刊，2002(10):22－24．

篇5

【關(guān)鍵詞】功能材料；高分子；現(xiàn)狀；發(fā)展

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類文明的重要里程碑，如今有人將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱。進入本世紀(jì)80年代以來，一場與之相適應(yīng)的“新材料革命”蓬勃興起。功能材料是新材料發(fā)展的方向，而功能高分子材料占有舉足輕重的地位，由于其原料豐富、種類繁多，發(fā)展十分迅速，已成為新技術(shù)革命必不可少的關(guān)鍵材料[1]。

1.功能高分子材料

功能高分子材料在其原有性能的基礎(chǔ)上，賦予其某種特定功能。諸如：化學(xué)性、導(dǎo)電性、光敏性、催化性，對特定金屬離子的選擇螯合性，以及生物活性等特殊功能，這些都與在高分子主鏈和側(cè)鏈上帶有特殊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)基團密切相關(guān)。

2.功能高分子材料的研究現(xiàn)狀

在原來高分子材料的基礎(chǔ)上，可將功能高分子材料分為兩類：一類是以改進其性能為目的的高功能高分子材料；另一類是為賦予其某種新功能的新型功能高分子材料[2]。

2.1高功能高分子材料

2.1.1化學(xué)功能高分子材料

化學(xué)功能高分子材料通常具有某種化學(xué)反應(yīng)功能，它將具有化學(xué)活性的基團連接到以原有主鏈鏈為骨架的高分子上。離子交換樹脂是一種帶有可交換離子的活性基團、具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶的交聯(lián)聚合物，在水中具有足夠大的凝膠孔或大孔結(jié)構(gòu)，由于它具有高效快速分析和分離功能，目前已廣泛用于硬水軟化、廢水凈化、高純水制備、海水淡化、溶液濃縮和凈化、海水提鈾，特別是在食品工業(yè)、制藥行業(yè)、治理污染和催化劑中應(yīng)用的更為廣泛。

2.1.2光功能高分子材料

在光的作用下，實現(xiàn)對光的傳輸、吸收、貯存、轉(zhuǎn)換的高分子材料即為光功能高分子材料。近年來，在數(shù)據(jù)傳輸、能量轉(zhuǎn)換和降低電阻率等方面的應(yīng)用增長迅速。感光性樹脂由感光基團或光敏劑吸收光的能量后，迅速改變分子內(nèi)或分子間的化學(xué)結(jié)構(gòu)，引起物理和化學(xué)變化。光致變色高分子具有光色基團，不同波長的光對其照射時會呈現(xiàn)不同的顏色，而當(dāng)其受到特定波長照射后又會恢復(fù)為原來的顏色。利用這種可逆反應(yīng)可以實現(xiàn)信息的存儲、信號的顯示和材料的隱蔽，應(yīng)用前景十分誘人。

2.1.3電功能高分子材料

依據(jù)材料的結(jié)構(gòu)和組成，可將導(dǎo)電高分子分為兩大類：一類是依靠高分子結(jié)構(gòu)本身所能提供的載流子導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子，在電致顯色、微波吸收抗靜電、等領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。另一類是高分子材料本身不具有導(dǎo)電性能，依靠添加在其中的炭黑或金屬粉導(dǎo)電的復(fù)合型導(dǎo)電高分子，具有制備方便，實用性強的特點，在許多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，常用作導(dǎo)電橡膠電磁波屏蔽材料和抗靜電材料。

2.1.4生物醫(yī)用高分子材料

生物醫(yī)用高分子包括醫(yī)用高分子和藥用高分子兩大類。

醫(yī)用高分子材料材料科學(xué)應(yīng)用于生物醫(yī)療的交叉學(xué)科，將加工后的無生命的材料用來取代或恢復(fù)某些組織器官的功能。醫(yī)用高分子材料作用于人體必須具備生物相容性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕老化、易于加工等優(yōu)點，主要用于人工器官、治療疾患、診斷檢查等醫(yī)療領(lǐng)域中。目前，醫(yī)用功能高分子材料在心血管的植入、局部整形和眼睛系統(tǒng)的矯正等方面獲得了較大成果。

新型高分子藥物，具有緩釋、長效、低毒的特點，分為兩類：一類藥物即為高分子本身，可以直接用作藥物，也可以通過合成獲得某些療效。另一類高分子藥物高分子本身沒有藥用價值，而是作為藥物的載體，以離子鍵或共價鍵的形式連接具有藥理活性的低分子化合物，制成高分子藥物控制釋放制劑。一方面達(dá)到將最小的劑量在作用于特定部位產(chǎn)生治效的目的；另一方面使藥物的釋放速率可控，在提高療效的同時降低了毒副作用[3]。

2.2新型功能高分子材料

2.2.1高吸水性高分子材料

近年來開發(fā)的高吸水性樹脂是一種新型功能高分子材料，它可吸收自身重量數(shù)百倍至上千倍的水，自身含有強親水性基團同時具有一定交聯(lián)度。此外，高吸水性樹脂的保水性能極好，即使受壓也不會滲水，而且具有吸收氨等臭氣的功能。高吸水性樹脂在石油、化工、輕工、建筑等部門被用作堵水劑、脫水劑、增粘劑、密封材料等；在農(nóng)業(yè)上可以做土壤改良劑、保水劑、植物無土栽培材料、種子覆蓋材料，并可用以改造沙漠，防止土壤流失等；在日常生活中，高吸水性樹脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋墊、一次性尿布等。

2.2.2 CO2功能高分子材料

在不同催化劑作用下，以CO2為基本原料與其他化合物縮聚成多種共聚物。其中研究較多、已取得實質(zhì)性進展、并具有應(yīng)用價值和開發(fā)前景的共聚物是由CO2與環(huán)氧化合物通過開鍵、開環(huán)、縮聚制得的CO2共聚物脂肪族碳酸酯。把長期以來因石化能源燃燒和代謝而排放的污染環(huán)境、產(chǎn)生溫室效應(yīng)的CO2視為一種新的資源。利用它與其他化合物共聚，合成新型CO2共聚物材料，對解決當(dāng)今世界日趨嚴(yán)重的CO2含量增高等問題有重要的現(xiàn)實意義。

2.2.3形狀記憶功能高分子材料

形狀記憶功能材料的特點是形狀記憶性，它是一種能循環(huán)多次的可逆變化。即具有特定形狀的聚合物受到外力作用，發(fā)生變形并被保持下來；一旦給予適當(dāng)?shù)臈l件（力、熱、光、電、磁），就會恢復(fù)到原始狀態(tài)。根據(jù)不同的觸發(fā)材料記憶功能的條件，可將其分為電致型、光致型、熱致型和酸堿感應(yīng)型。形狀記憶高分子材料是高分子功能材料研究新分支，在電子、印刷、紡織、包裝和汽車工業(yè)中具有良好的發(fā)展前景。

2.2.4生態(tài)可降解高分子材料

隨著人類對環(huán)境的重視，材料的可降解性成為新的性能指標(biāo)，因此生態(tài)可降解高分子材料受到廣泛重視。目前我國生態(tài)可降解性高分子材料的發(fā)展還處于復(fù)制和仿制國外產(chǎn)品的初級階段，國外產(chǎn)品占據(jù)主要市場。高分子的降解主要是各種生物酶的水解，其中聚乳酸類高分子是已開發(fā)應(yīng)用于生命科學(xué)新型生物可降解材料，盡管已形成了多個品種，但目前應(yīng)用的生物可降解材料在生物相容性、理化性能、控制其降解速率和緩釋性等方面仍存在較多問題，有待進一步研究[4]。

3.開發(fā)功能高分子材料的重要意義

功能高分子材料其獨特的功能和不可替代的特性已帶來各個領(lǐng)域技術(shù)進步，甚至質(zhì)的飛躍，且在各行業(yè)已產(chǎn)生相當(dāng)高的經(jīng)濟和社會效益，并導(dǎo)致許多新產(chǎn)品的出現(xiàn)。隨著人們對有機高分子材料研究的逐步深入和加強，功能高分子材料的方向包括兩方面：一方面，改進通用有機高分子材料，在不斷提高它們的使用性能的同時，擴大其應(yīng)用范圍。另一方面，與人類自身密切相關(guān)、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強。因此，功能高分子材料是未來材料科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，必將影響人類的生產(chǎn)和生活產(chǎn)[5]。

【參考文獻】

［1］張恒翔，蔡建，邱莎莎.功能高分子材料在軍用包裝中的應(yīng)用[J].包裝工程，2011，（23）：60～62.

［2］楊曉紅，王海英.新型有機高分子材料發(fā)展[J].科技資訊，2009，（4）：7.

［3］楊北平，陳利強，朱明霞.功能高分子材料發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].廣州化工，2011，（6）：17～18.

篇6

關(guān)鍵詞：高分子材料；發(fā)展；應(yīng)用

隨著高分子材料應(yīng)用范圍的不斷拓展，作為一名高中學(xué)生，還是應(yīng)該對高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀以及應(yīng)用趨勢有一定的了解，這樣才能夠?qū)ξ磥淼纳钆c工作起到一定的鋪墊作用。

一、高分子材料含義與發(fā)展現(xiàn)狀

（一）高分子材料

高分子材料指的是多個重復(fù)單元共價連接，分子量很大一類的分子從而組成了相關(guān)的聚合物，并且還具有一定的粘彈性?，F(xiàn)階段，高分子材料正逐漸朝著高功能化、復(fù)合化、高性能化等方向不斷發(fā)展。因此，我國高分子材料需要在通用性進一步開發(fā)的基礎(chǔ)上，偏向于高分子材料品種、技術(shù)水平以及生產(chǎn)的重點發(fā)展，這樣才能夠促進市場的發(fā)展需求[1]。

（二）發(fā)展現(xiàn)狀

為了滿足汽車工業(yè)、家用電器、電子信息等多個領(lǐng)域的需求，高分子材料重點發(fā)展主要是：第一，高性能化，如耐熱性、高機械性、耐腐蝕性以及耐久性等方面。第二，高功能化，如生物學(xué)、光學(xué)、力學(xué)等多種功能。第三，復(fù)合化。如復(fù)合材料，通常是基于高性能結(jié)構(gòu)的材料作為基本的符合材料組成。第四，智能化，如材料本身擁有一定的生物功能預(yù)知性，如識別能力、修復(fù)能力、反應(yīng)能力等。

二、高分子材料應(yīng)用趨勢

（一）具有記憶的高分子材料

1.熱響應(yīng)型

室溫以上的變形，室溫形態(tài)固定，同時可以進行長期的存放，當(dāng)溫度再一次提升到特定，溫度，制件也可以迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。針對這一能力，主要是在電子通訊、科學(xué)實驗、汽車保險杠、油田封井器等領(lǐng)域之中使用，具體如醫(yī)用器械、熱縮連接緊固件、光信息、座墊、泡沫塑料等。熱響應(yīng)型形狀的記憶高分子形變溫度很容易控制，并且制作相對漸變，目前是記憶高分子研究之中開發(fā)最為活躍的一個領(lǐng)域。尤其是形狀記憶纖維的開發(fā)利用，有利于紡織業(yè)發(fā)展的推動。

2.電/磁響應(yīng)型

屬于熱響應(yīng)形狀記憶功能高分子材料同具有一定導(dǎo)電性能的金屬粉末、導(dǎo)電炭黑以及導(dǎo)電高分子等復(fù)合材料。當(dāng)電流產(chǎn)生熱量之后，就會提升材料的溫度，導(dǎo)致形狀恢復(fù)，不但擁有導(dǎo)電性能，同時也具有一定的形狀記憶功能。一般來說，在電子集束管、電磁屏蔽材料等電子通訊以及儀器儀表等領(lǐng)域之中得到廣泛的應(yīng)用[2]。

3.光響應(yīng)型

指的是將某一部分光感應(yīng)變色的基團引入到高分子的主鏈以及側(cè)鏈之中，一旦有紫外光照射，PCG就會出現(xiàn)光異構(gòu)化反應(yīng)，這樣就會改變分子鏈狀態(tài)，導(dǎo)致其宏觀形態(tài)也出現(xiàn)相應(yīng)的變化；當(dāng)停止光照之后，PCG光構(gòu)化反應(yīng)就可以逆行，分子鏈會恢復(fù)到原本的狀態(tài)。主要用于光記錄材料、藥物緩釋劑、印刷材料等。

4.化學(xué)感應(yīng)型

材料的周邊介質(zhì)性質(zhì)的變化就可以將材料的變形以及形狀恢復(fù)激發(fā)出來。其條件主要是PH值扁你話、相變反應(yīng)、平衡離子置換等。這一類型的物質(zhì)，還存在部分的皂化聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。這一材料主要是在“化學(xué)發(fā)動機”、蛋白質(zhì)或者是酶的分離膜中廣泛使用。

（二）水溶性高分子化合物

主要包含了水溶性的樹脂和聚合物。屬于一種擁有較強親水性的高分子材料，在水中可以溶解成為溶液。在分子結(jié)構(gòu)之中包含了陽離子、陰離子，極性非離子等親水基團，這樣就可以讓高分子材料擁有性、分散性以及減磨性等多種性能。其主要的種類包含了：

第一，淀粉、動植物膠以及纖維素等天然性的水溶高分析。第二，人工合成水溶高分析，主要包含了離子型、非離子型以及縮合類等。

其物理性能包含了分子量、溶解度、絮凝作用、分散作用、減阻作用等。

溶解度指的是每一分溶劑之中，溶質(zhì)溶解的平均值。一般來說，溶液之中的溶解溶質(zhì)要多于平均值，這個時候就稱之為過飽和溶液。所以，水溶性就是最重要的特性之一。分子量作為水溶性高分子的一大特性，其平均值就直接決定了高分子材料本身的性能。同時分子量分布，也會對分子量產(chǎn)生一定的影響。

分散作用指的是兩相界面之中分散劑有序的排列，這樣就可以確保分散體系本身的穩(wěn)定性。水溶性高分子屬于良好的分散劑，其本身具有疏水基團和親水基團，本身也擁有一定的表面活性能。

當(dāng)存在一定量的電解質(zhì)，就會降低微粒的物理穩(wěn)定性，將其聚集成為絮狀，但是在振搖之后又能夠均勻的分散，這樣的作用就可以稱之為絮凝作用。水溶性高分子本身擁有極性基團，可以吸附水中的固體離子，這樣就能夠形成絮凝團。增稠劑本身屬于流變助劑，能夠讓低稠度的水性涂料增加粘稠度。

將高分子聚合物注入到流體之中，能夠降低流動阻力，這樣使用于降低流體流動阻力的化學(xué)劑就可以將其稱之為減阻劑。

三、結(jié)束語

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，也帶動了高分子材料加工行業(yè)的不斷發(fā)展，雖然目前國內(nèi)的高分子材料的研究與應(yīng)用還與發(fā)達(dá)國家存在一定的差距，但是相信在廣大研究人員的努力下，我國高分子技術(shù)必定會發(fā)展的越來越迅速。作為高中生的我們，從現(xiàn)在開始，能夠認(rèn)識其作用，相信在未來發(fā)展中，也可以貢獻自己的一份力。

參考文獻：

篇7

【關(guān)鍵詞】高分子材料；成型加工技術(shù)；創(chuàng)新

現(xiàn)代社會中，科學(xué)技術(shù)成為了推動經(jīng)濟發(fā)展，促進社會進步的重要力量，也正是由于科技是第一生產(chǎn)力的這一理念，各個國家的科技都達(dá)到了前所未有的發(fā)展速度。高分子技術(shù)應(yīng)運而生，隨著人類對高分子技術(shù)的深入了解，在應(yīng)用過程中遇到的很多問題有待探討，本文中就高分子材料成型加工技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新進行了深入的討論，也希望能夠為我國的高分子技術(shù)貢獻一份力量。

一、簡述高分子材料成型加工術(shù)的發(fā)展歷程

在對一項科學(xué)技術(shù)進行深入探討之前，很有必要對其的產(chǎn)生、發(fā)展到應(yīng)用的過程有所了解。由于新型高分子材料的發(fā)現(xiàn)較早，但是由于觀念上的落后以及設(shè)備上的落后，導(dǎo)致高分子材料從發(fā)現(xiàn)到大規(guī)模的應(yīng)用于工業(yè)流程中所耗費的時間較為漫長。近年來，隨著關(guān)于高分子技術(shù)的一系列難題攻破，到更多、更加優(yōu)良的高分子材料被發(fā)現(xiàn)，高分子技術(shù)開始進入飛速發(fā)展的時代。20世紀(jì)90年代塑料的平均增長率有了很大的提升，隨之而來的塑料產(chǎn)量也有很大幅度的提升。不管是在塑料的產(chǎn)量上有了大幅度的提升，在塑料的種類上，材質(zhì)上，應(yīng)用范圍上都有了很大的優(yōu)化與發(fā)展。舉個例子來說，之前制造一批汽車可能需要三百噸鋼鐵，而現(xiàn)在可能只需要三百噸的塑料就能達(dá)到相同的效果，甚至更好的效果。在鋼材日益減少的現(xiàn)在，這些高分子材料的發(fā)明給了人類在發(fā)展道路上無限種可能。在汽車行業(yè)中，由傳統(tǒng)純鋼鐵制造的汽車可能已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代人類的需要了，而對于高分子材料制造而成的汽車，不僅在強度上不輸于鋼鐵，在造價，環(huán)保方面更是勝于鋼鐵一籌。而在其他方面也會有很多改變，規(guī)模上要更小一些，周期要相對更短一些，能量的消耗要更低一些，回收率要更高一些，對空氣的污染程度和對資源的消耗要更小一些。

二、創(chuàng)新型高分子材料成型加工技術(shù)

1.聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備

聚合物反應(yīng)加工技術(shù)是以現(xiàn)雙螺桿擠出機為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。目前國外已經(jīng)對這一個項目進行了深入的研究，并且已經(jīng)研制出了連續(xù)反應(yīng)和混煉的桿螺桿擠出機，這一項研究的產(chǎn)生，有效地解決了雙螺桿擠出問題，還有這其他類似的反應(yīng)器所不具有的優(yōu)點。

在這些設(shè)備的發(fā)展過程中，技術(shù)是至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，在技術(shù)上必須要有所突破。指交換法聚碳酸醞（PC）連續(xù)化生產(chǎn)和尼龍生產(chǎn)中的比較關(guān)鍵的技術(shù)是縮聚反應(yīng)器的反應(yīng)擠出設(shè)備，而在現(xiàn)在世界上所使用的反應(yīng)加工設(shè)備上來看，大多數(shù)都是利用傳統(tǒng)的混合、混煉技術(shù)，有些國外的企業(yè)也只是對傳統(tǒng)的反應(yīng)器進行了小范圍的優(yōu)化。但是根本上都存在傳熱、傳質(zhì)過程、混煉過程、化學(xué)反應(yīng)過程難以控制、反應(yīng)產(chǎn)物分子量及其分布不可控等問題。另外設(shè)備投資費用大、能耗高、噪音大、密封困難等也都是傳統(tǒng)反應(yīng)加工設(shè)備的缺陷。聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備與傳統(tǒng)技術(shù)無論是在反應(yīng)加工原理還是設(shè)備的結(jié)構(gòu)上都完全不同，該技術(shù)是將電磁場引起的機械振動場引入聚合物反應(yīng)擠出全過程，達(dá)到控制化學(xué)反應(yīng)過程、反應(yīng)生成物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)制品的物理化學(xué)性能的目的。這一項技術(shù)實現(xiàn)了聚合物單體或預(yù)聚物混合混煉過程中的理論的突破，有了新的理論作為指導(dǎo)，新型的加工反應(yīng)器才能夠制作出來。新的技術(shù)從理論上解決了聚合物單體或預(yù)聚物混合混煉過程及停留時間分布不可控制的難點，同時從技術(shù)上解決了設(shè)備結(jié)構(gòu)集成化問題。新設(shè)備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應(yīng)性好、可靠性高等優(yōu)點，這此優(yōu)點是傳統(tǒng)技術(shù)與設(shè)備無法比擬或是根本沒有的。

2.新材料制備動態(tài)反應(yīng)加工設(shè)備技術(shù)的革新

這一項技術(shù)的革新主要是指信息存儲光盤直接合成反應(yīng)成型技術(shù)的發(fā)明，這項技術(shù)具有當(dāng)代新技術(shù)所需要的大多數(shù)優(yōu)點，由于采取了全然不同的理論指導(dǎo)和流程，這項技術(shù)具有周期短，操作建議，對環(huán)境污染小，節(jié)約資源的優(yōu)點。正是由于這些優(yōu)點的存在，這項技術(shù)打破了原有傳統(tǒng)技術(shù)的局限性，避免了很多問題的出現(xiàn)。而且隨著光盤存儲技術(shù)的發(fā)展，這項技術(shù)還有無限的提升空間。它的主要工作機理是把光盤級的PC樹脂化，將中間存儲和盤基成型融合在一個流程當(dāng)中，再借鑒動態(tài)連續(xù)反應(yīng)成型技術(shù)對交換連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)進行研究和發(fā)展。

3、復(fù)合材料物理場強化制備技術(shù)

此技術(shù)在強振動剪切力場作用下對無機粒子表而特性及其功能設(shè)計，整個流程都是在設(shè)計好的連續(xù)的加工環(huán)境中進行，省去了其他化學(xué)催化劑或者改性劑的參與，有效地實現(xiàn)了資源的節(jié)約。利用聚合物使無機粒子進行原位表面性、原位包覆、強制分散，實現(xiàn)連續(xù)化制備聚合物/無機物復(fù)合材料熱塑性彈性體動態(tài)全硫化制各技術(shù)：此技術(shù)將振動力場引入混煉擠出全過程，控制硫化反直進程，實現(xiàn)混煉過程中橡膠相動態(tài)全硫化。解決共混加工過程共混物相態(tài)反轉(zhuǎn)問題。

三、展望高分子材料成型加工技術(shù)未來的發(fā)展方向

近年來，在世界上的高分子材料成型技術(shù)的發(fā)展熱潮的影響下，我國的各省各地也加快了高分子材料成型技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)部門也加大了政策上的支持。這一做法是完全符合我國改革開放以來的經(jīng)濟發(fā)展路線，因此這一技術(shù)已經(jīng)具備了發(fā)展的一切有利因素。

我國的各個城市陸續(xù)展開這項技術(shù)的推廣，已經(jīng)有超過一半的地區(qū)在推廣和使用這一技術(shù)，這一技術(shù)所創(chuàng)造的經(jīng)濟利益也是不容忽視的，很多地區(qū)已經(jīng)將這一技術(shù)變成一個產(chǎn)業(yè)，工業(yè)制成品大量出口到歐洲和亞洲的很多國家和地區(qū)，在國際貿(mào)易方面有非常顯的成效，不但提高了出口的多樣性，而且拉動了社會效益和經(jīng)濟效益的增長。在未來的時間里，這項技術(shù)還具有非常大的發(fā)展空間，新型高分子材料成型技術(shù)還可以應(yīng)用在更多的領(lǐng)域，相信會有一天高分子材料會成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚臇|西。希望以后有更多的人才投入到這項技術(shù)中去，這樣我國的高分子成型材料加工技術(shù)才能夠趕超發(fā)達(dá)國家，為我國的外貿(mào)的發(fā)展。

四、結(jié)語

綜合上文所陳述的，我國要想在高分子材料的道路上走的更遠(yuǎn)，必須牢記科技史第一生產(chǎn)力的這一原則。并且只有隨著高分子材料的不斷深入應(yīng)用，我國才能夠更好地建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會，才能讓世界看到中國的發(fā)展不是以犧牲環(huán)境，大量消耗資源為代價的。推動高分子加工合成技術(shù)勢在必行。

參考文獻

篇8

[關(guān)鍵詞] 案例教學(xué) 高分子材料加工 教學(xué)質(zhì)量

大學(xué)專業(yè)課課堂教學(xué)在人才培養(yǎng)中占有重要地位,是傳授專業(yè)知識、培養(yǎng)學(xué)生技能、提高專業(yè)人才質(zhì)量的重要手段。但是,現(xiàn)在工科專業(yè)課課程內(nèi)容多,并且教材的變化很多時候無法跟上現(xiàn)實應(yīng)用,這使得學(xué)生感覺學(xué)的東西難以理解,與實際應(yīng)用脫節(jié)嚴(yán)重,應(yīng)用性不強,很容易失去學(xué)習(xí)興趣,導(dǎo)致專業(yè)課的課堂教學(xué)效果差。如何進行大學(xué)工科專業(yè)課程的教學(xué)改革,提高專業(yè)課的教學(xué)效果,滿足未來經(jīng)濟增長和社會發(fā)展的需要,發(fā)揮大學(xué)在我國作為培養(yǎng)未來一線創(chuàng)新人才主要基地的重要作用,是教師、學(xué)生共同關(guān)心的問題。

案例教學(xué)首創(chuàng)于哈佛大學(xué)商學(xué)院,是在學(xué)校教育發(fā)展到一定階段基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,是指一種“親驗式”的教學(xué)方式,它是根據(jù)教學(xué)目的和培養(yǎng)目標(biāo)的要求,以教學(xué)案例為基本教學(xué)素材,將學(xué)習(xí)者引入教育實踐的情景中分析問題和解決問題,培養(yǎng)學(xué)習(xí)者反思能力,挖掘其教育機制的一種教學(xué)方式的綜合。簡而言之,就是在教師的引導(dǎo)下,再現(xiàn)案例實景,把學(xué)生帶入特定事件的現(xiàn)場,深入角色,以提高學(xué)生實際運用知識能力的一種教學(xué)方法。案例具有高度的仿真性、培訓(xùn)為主的功能性、情景典型性等特點,案例教學(xué)通過對事件情景逼真的記錄與描述,引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識或工作經(jīng)驗加以分析,以提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力。案例教學(xué)在經(jīng)貿(mào)、管理、法學(xué)等學(xué)科的相關(guān)專業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用并取得了顯著的成效。

《高分子材料加工工藝》是高分子材料專業(yè)的重要專業(yè)必修課,講述高分子材料制品的性能、組成、結(jié)構(gòu)和成型加工工藝的關(guān)系,使學(xué)生基本掌握高分子材料的重要品種的加工工藝,對于給定高分子材料制品,學(xué)生能夠靈活運用高分子材料加工工藝獲取高分子材料制品、具有開發(fā)新材料的能力。該門課程涉及的內(nèi)容繁雜、且較為枯燥,但與實際應(yīng)用結(jié)合非常緊密,一般安排在《高分子材料加工原理》課程之后開課。筆者在長期的工科專業(yè)課程《高分子材料加工工藝》的教學(xué)中發(fā)現(xiàn):傳統(tǒng)教學(xué)方法的課堂教學(xué)質(zhì)量和效果不如人意,傳統(tǒng)教學(xué)方法已經(jīng)顯得力不從心,探討新的、行之有效的教學(xué)方法勢在必行;學(xué)生也普遍反映此門課程如果采取傳統(tǒng)的講授式教學(xué),學(xué)生感覺知識就像是空中樓閣,較難深入理解和掌握,在與實際結(jié)合時也難以融會貫通,迫切期望進行相關(guān)教學(xué)改革,引入新的教學(xué)方法。

一、在《高分子材料加工工藝》課程中實施案例教學(xué)法的必要性

1.強化學(xué)生對理論知識的認(rèn)知水平

《高分子材料加工原理》課程中,學(xué)生已經(jīng)基本掌握了各種高分子材料加工工藝的基本理論知識。從掌握某種高分子材料加工工藝以及日后的深造或工作來說,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,其余的需要在實踐中不斷摸索與體會。以PVC管材的擠出成型這個教學(xué)專題為例,案例教學(xué)是師生圍在加工機械――雙螺桿擠出機旁邊,從原料開始,直至得到成品,讓學(xué)生親眼看到完整的加工過程;然后,教師下達(dá)案例教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容以及要求精心準(zhǔn)備資料,分組討論并派代表小組發(fā)言;教師點評,并給出相應(yīng)答案,講解其中的關(guān)鍵點和難點。

由此可以補充學(xué)生在之前的《高分子材料加工原理》課程中對高分子材料加工工藝的基本理論的掌握,加強并深化學(xué)生對基本理論的認(rèn)知水平。

2.變“被動學(xué)習(xí)”為“主動學(xué)習(xí)”,釋放學(xué)生的創(chuàng)新性,提高課堂教學(xué)質(zhì)量

大學(xué)的工科專業(yè)課,尤其是《高分子材料加工工藝》,涉及原材料的基本性能、紛繁復(fù)雜的各種高分子添加劑的基本性能,靈活多樣的加工工藝等,內(nèi)容比較枯燥,加之開課對象基本為大三下學(xué)期或大四上學(xué)期的高年級學(xué)生,傳統(tǒng)的教學(xué)方法只能使學(xué)生困頓乏味、昏昏欲睡,教學(xué)質(zhì)量可以想象。

如果采用案例教學(xué),一方面,學(xué)生可以親眼見到、摸到具體的加工機械以及加工模式,相對于紙上談兵的傳統(tǒng)教學(xué)方式來說,案例教學(xué)法在學(xué)生心中留下的印象更加深刻;而且學(xué)生在課前需要查閱大量資料,模擬實際加工時出現(xiàn)的各種問題及并提出具體對策,這就需要學(xué)生通過自己的努力去積極主動的尋找答案,從而讓學(xué)生的“被動學(xué)習(xí)”成為“主動學(xué)習(xí)”,“主動思考”,極大的激發(fā)學(xué)生們的求知欲,進而釋放學(xué)生的創(chuàng)新性,同時一個小組合作一個教學(xué)專題,也鍛煉了學(xué)生們的團隊合作精神;另一方面,教師與學(xué)生之間不再是傳統(tǒng)的教與受的單向交流,而是互動式交流,學(xué)生大部分躍躍欲試,加上教師的技巧性的引導(dǎo),大部分學(xué)生都能主動發(fā)表自己的意見,課堂氣氛大大活躍,學(xué)習(xí)的積極性得到提高,課堂教學(xué)質(zhì)量得到有效提高。

3.培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力

目前,我國的高等教學(xué),尤其是工科教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力顯得更為重要。對于高分子材料加工課程來說,高分子材料的品種如此之多,學(xué)生在課堂上不可能全部掌握,而且新的高分子材料及新的加工工藝不斷涌現(xiàn)。如果采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,學(xué)生僅僅在課堂上涉及幾種非常有限的加工工藝,而且采用的是傳統(tǒng)的教師講授式,學(xué)生對此門課程的掌握很可能也就止于這種孤立的高分子材料加工工藝。在日后的工作及深入學(xué)習(xí)中,當(dāng)遇到某個新的高分子材料制品需要加工時,學(xué)生很可能根本無所適從,無處下手。如果采用案例教學(xué)法,對于給定高分子材料制品,從原材料的優(yōu)選,到加工工藝的優(yōu)選,以及具體加工工藝參數(shù)的優(yōu)選及其對制品質(zhì)量的影響規(guī)律,學(xué)生都會涉及并需要全面考慮,尤其重點和難點部分更需要深入討論和剖析。由此可以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力,增強學(xué)生對于今后不斷涌現(xiàn)的新材料、新品種、新工藝的適應(yīng)性。

目前,工科相關(guān)專業(yè)課教學(xué)中,案例教學(xué)的應(yīng)用實例屈指可數(shù),能夠借鑒的成功經(jīng)驗較少。筆者在實際的教學(xué)中總結(jié)并設(shè)計了一套案例教學(xué)法,在我校的高分子材料專業(yè)課程教學(xué)中取得了較好的效果。

二、《高分子材料加工工藝》課程案例教學(xué)法的實施模式

在《高分子材料加工原理》課程學(xué)習(xí)時,學(xué)生已經(jīng)掌握了各種高分子材料加工工藝的基本理論知識。后續(xù)的《高分子材料加工工藝》課程教學(xué)采用案例教學(xué)法,具體的實施模式可劃分為五個模塊:

1.案例的選取

典型案例的選取是完成案例教學(xué)的基本保證之一。《高分子材料加工工藝》整個課程內(nèi)容包括:塑料制品的擠出成型、塑料制品的注射成型、塑料制品的壓延成型、塑料制品的壓制成型、塑料制品的二次成型五個教學(xué)專題。每個專題選取1～2個典型案例,對于這五個專題以外的其他知識點運用傳統(tǒng)教學(xué)方法進行教學(xué)。

以塑料制品的擠出成型章節(jié)為例,此模塊部分的教學(xué)目標(biāo)是:讓學(xué)生掌握常見塑料制品的擠出成型工藝。對于同一種加工工藝,當(dāng)聚合物品種改變時,加工過程就存在一定程度的區(qū)別;對于同一種聚合物,加工工藝改變時,加工過程更是不同。因此,高分子材料加工涉及到聚合物品種以及加工工藝等兩方面的內(nèi)容。下面,以塑料制品的擠出成型為例,談?wù)勅绾芜x取典型案例進行案例教學(xué)。

能夠采用擠出成型工藝加工的塑料制品品種有:管材、薄膜、異型材以及板材、片材等;采用擠出成型加工管材的聚合物品種有:硬質(zhì)與軟質(zhì)聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE、聚丙烯PP、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS、聚酰胺PA、聚碳酸酯PC、聚四氟乙烯PTFE等;采用擠出成型加工板材/片材的聚合物品種有:硬質(zhì)與軟質(zhì)PVC、PE、PP、ABS、PS、丙烯酸酯類等;采用擠出成型加工薄膜的聚合物品種有:PVC、PE、PP、聚偏二氯乙烯PVDC、PA等;采用擠出成型加工異型材的聚合物品種有:PVC、ABS、PE、PP等。在紛繁復(fù)雜的聚合物品種以及塑料制品品種中,PVC管材是擠出成型加工的制品品種中應(yīng)用最廣泛的,因此,我們選取了PVC管材的擠出成型作為典型案例,以下均以此為例展開論述。

2.教學(xué)準(zhǔn)備工作

教師深入細(xì)致地組織與指導(dǎo)是完成案例教學(xué)的基本保證之一。教師不僅要準(zhǔn)備一份適合學(xué)生水平的高質(zhì)量的案例,而且還需要準(zhǔn)備一份案例教學(xué)的備課筆記,還應(yīng)設(shè)想下一個分析討論模塊中可能出現(xiàn)的各種問題以及如何回答等。具體來說,教師方面的準(zhǔn)備工作包括:對每個典型案例進行學(xué)時規(guī)劃,然后就教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)大綱、教案、教學(xué)指導(dǎo)與設(shè)計、時間與分組安排、考核方式等方面進行詳細(xì)設(shè)計,保證教學(xué)過程與內(nèi)容的協(xié)調(diào)性和針對性。

對于PVC管材的擠出成型這個典型案例,教學(xué)內(nèi)容至少包括:

1.PVC的基本性能:尤其是采用擠出成型時,需要注意的重要性能。

2. PVC的成型性能:PVC都可以采用哪些加工工藝進行加工,以及各種用途。

3.PVC管材的擠出成型:至少包括PVC管材的擠出成型工藝流程、關(guān)鍵工藝和關(guān)鍵工藝參數(shù)及其對PVC管材質(zhì)量的影響規(guī)律等。此部分為整個案例分析的重點內(nèi)容。

學(xué)生方面的準(zhǔn)備工作:對于案例分析所涉及的各種高分子材料加工工藝的基本原理,學(xué)生已經(jīng)在之前的課程中掌握。此部分學(xué)生需要針對具體的典型案例進行充分準(zhǔn)備,分組做出發(fā)言提綱及講稿。以PVC管材的擠出成型為例,學(xué)生需要針對PVC的基本性能、PVC的成型性能、PVC管材的擠出成型等三個部分內(nèi)容進行充分準(zhǔn)備,尤其是PVC管材的擠出成型部分內(nèi)容需要精心準(zhǔn)備,后續(xù)的小組討論以及小組代表發(fā)言時更應(yīng)以此為重點展開。

3.分析討論案例

分析討論是案例教學(xué)法的核心模塊。教師的精心組織和及時引導(dǎo)是這個模塊乃至整個案例教學(xué)成功與否的關(guān)鍵。此模塊先以組為單位進行討論,然后各小組選派代表向全班同學(xué)對整個案例進行闡述。

教師要注意案例教學(xué)只是手段,目的是在既定學(xué)時內(nèi)完成教學(xué)大綱所規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)。整個案例的重點是PVC管材的擠出成型,小組討論以及代表發(fā)言均應(yīng)以此為重點展開。案例的分析討論不宜信馬由韁,教師應(yīng)該使用各種方法讓整個分析討論過程在可控范圍內(nèi)進行。教師要做好充分的準(zhǔn)備工作,在此階段啟發(fā)和組織學(xué)生在良好的氛圍中參與討論,使學(xué)生在討論中這種互動式學(xué)習(xí)中掌握大綱需要掌握的內(nèi)容。

4.總結(jié)歸納案例

教師在此模塊的歸納總結(jié)以及點評,是整個案例教學(xué)的點睛之筆。討論結(jié)束后,教師根據(jù)教學(xué)的要求引導(dǎo)并和學(xué)生一起總結(jié)歸納,并簡單給出所討論案例的答案,指出本次案例討論的重點、難點以及主要解決的問題,并對本次討論的成功與不足之處做出點評。學(xué)生可在課后分組作學(xué)結(jié)。

5.案例演練

案例演練是案例教學(xué)的最后一個模塊,也是對該門課程考核方式的重大革新。在整個課程內(nèi)容所有專題的典型案例教學(xué)結(jié)束后,教師將給出綜合性更強的案例,并作為課程考核的一部分。

所謂案例演練,選取某個具體制品(由幾個高分子材料部件組成),請根據(jù)各部件的使用環(huán)境要求,選擇材料類型并設(shè)計具體的制品配方,為各個部件選擇加工工藝,并確定制造各部件的關(guān)鍵工藝參數(shù),最后將其組合成一個完整制品。整個過程沒有標(biāo)準(zhǔn)答案,只有最優(yōu)方案。案例演練的實施模式為:

(1)選題

學(xué)生分組,每組在案例分析題庫中抽選一個作為該組的設(shè)計內(nèi)容,也允許根據(jù)要求自命題目。

(2)完成設(shè)計

小組成員分工合作,根據(jù)要求完成設(shè)計。

(3)答辯及提問

每組選派一名代表在規(guī)定時間內(nèi)匯報設(shè)計內(nèi)容,提問并現(xiàn)場回答。

案例演練能夠讓學(xué)生對各種高分子材料加工工藝的認(rèn)知更加深入,并融會貫通,形成高分子材料制品設(shè)計、生產(chǎn)和研究的科學(xué)思維,并養(yǎng)成“主動”探尋并“主動”獲取相關(guān)知識、綜合利用專業(yè)書籍、網(wǎng)絡(luò)、圖書館以及書店等多種途徑獲取知識的習(xí)慣,從中篩選出自己所需要的信息和知識,做知識的主人。

四、結(jié)論

本文結(jié)合《高分子材料加工工藝》課程的特點,提出了案例教學(xué)的模式,可以較好地解決教材穩(wěn)定與教學(xué)內(nèi)容不斷更新、基本原理穩(wěn)定與高分子材料制品及加工工藝不斷發(fā)展之間的矛盾,能較好地適應(yīng)工科領(lǐng)域日新月異的局面。

自實施案例教學(xué)以來,學(xué)生普遍反映:案例教學(xué)法所選取的典型案例和實際緊密結(jié)合,有助于他們對所學(xué)內(nèi)容進行深入的理解和掌握、尤其是融會貫通的能力得到大大提高。案例教學(xué)在工科專業(yè)課程中的應(yīng)用實例太少,具體實施模式還不成熟,而且對教師自身提出了更加嚴(yán)格的要求,需要教師在教學(xué)中積極更新自身知識結(jié)構(gòu),多總結(jié)多交流,不斷提升我國工科專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻:

[1]李得偉,張超,李海鷹.大學(xué)工科專業(yè)課程實施研究型教學(xué)的探討[J].高等教育研究,2009,(9):74-75.

[2]鄭金洲.案例教學(xué)指南[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2000.7.

[3]劉剛.哈佛商學(xué)院案例教學(xué)作用機制及其啟示[J].中國高教研究,2008,(5).

[4]朱迪恩•舒爾曼.教師教育中的案例教學(xué)法[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2007.7.

[5]楊東潔.塑料制品成型工藝[M].北京:中國紡織出版社,2007.3.

篇9

關(guān)鍵詞：高分子材料改性;教學(xué)改革;實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）41-0094-02

一、緒論

“高分子材料改性”是高等工科學(xué)校高分子材料與工程專業(yè)一門重要的專業(yè)課程。高分子改性的方法多種多樣，各種不同門類的改性方法之間相互關(guān)聯(lián)、相互依托，這不僅體現(xiàn)在理論范疇，而且體現(xiàn)在應(yīng)用領(lǐng)域。通過本門課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握高分子材料改性的基本概念，改性原理、增強理論和技術(shù)，共混工藝以及聚合物改性的最新研究進展;了解常用的改性設(shè)備;培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)的有關(guān)基礎(chǔ)理論、基本知識去分析與解決實際問題的能力[1]。針對“高分子材料改性”課程的特點以及過去幾年的教學(xué)實踐，目前“高分子材料改性”課程教學(xué)中還存在以下3個主要問題：

1.授課計劃和授課內(nèi)容安排不合理?！案叻肿硬牧细男浴闭n程主要包括聚合物共混的基本概念、聚合物共混過程與調(diào)控、共混物的形態(tài)、共混體系相容熱力學(xué)、共混物性能的預(yù)測與影響因素、共混改性在塑料及橡膠等領(lǐng)域中的應(yīng)用、共混方法在短纖維填充體系及納米復(fù)合物材料中的應(yīng)用、聚合物共混工藝與設(shè)備等。對于強調(diào)實際應(yīng)用的高分子材料與工程專業(yè)的本科學(xué)時來說，該課程顯得尤其重要[2]。根據(jù)授課計劃安排，該課程開設(shè)32學(xué)時，存在著內(nèi)容多、課時少、授課內(nèi)容需要進一步提煉等問題，難以在規(guī)定學(xué)時內(nèi)有效、連貫的開展教學(xué)活動。

2.缺乏實踐環(huán)節(jié)。目前，“高分子材料改性”課程主要以講授為主，缺乏實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生主動參與較少，導(dǎo)致學(xué)生感性認(rèn)識不深。例如在第十章講解高分子共混改性設(shè)備時，學(xué)生們難以區(qū)分同向雙螺桿擠出機和異向雙螺桿擠出機的物料輸送方向，通過靜態(tài)的二維或三維圖片進行講解時，其表現(xiàn)力度有限，無法有效地使學(xué)生理解和掌握兩類雙螺桿擠出機的工作原理和區(qū)別。

3.教材更新與完善。目前，江蘇科技大學(xué)“高分子材料改性”課程選用的教材是2006年王國全老師編寫的《聚合物共混改性原理與應(yīng)用》。本書為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材、“十一五”國家重點圖書。教材在廣泛總結(jié)國內(nèi)外高分子共混理論與應(yīng)用成果的基礎(chǔ)上，融入了王國全老師多年來在高分子材料共混領(lǐng)域的教學(xué)與科研實踐經(jīng)驗編著而成[1]。目前，高分子共混改性等相關(guān)方法在高分子加工領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷擴展和壯大，但是該教材自2007年第一次出版后沒有進行過更新和修訂，部分內(nèi)容與當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀不符，例如教材第七章介紹五大通用塑料產(chǎn)量時，依據(jù)2006年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，聚氯乙烯的產(chǎn)量僅次于聚乙烯居于第二位，而隨著聚氯乙烯應(yīng)用領(lǐng)域的進一步擴展，目前聚氯乙烯的產(chǎn)量已經(jīng)超過聚乙烯位居第一位，因此，目前的教材并不完全適應(yīng)于當(dāng)前高分子材料與工程專業(yè)“高分子材料改性”課程的教學(xué)。

4.考核方式不全面。目前，“高分子材料改性”課程考核方式為平時成績占30%，期末成績占70%。平時成績占比較低，期末成績占比較高，出現(xiàn)部分學(xué)生平時不重視課后作業(yè)，期末考試時突擊復(fù)習(xí)通過考試的現(xiàn)象。這樣的考核方式無法反映出學(xué)生的真實水平和實際能力，也很難讓學(xué)生的實際應(yīng)用能力得以實質(zhì)性提高。

二、教學(xué)改革方法與手段

針對高分子材料與工程專業(yè)“高分子材料改性”的特點和目前存在的問題，結(jié)合江蘇科技大學(xué)的實際情況，要求學(xué)生在掌握聚合物共混改性原理和基本概念的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力，作者結(jié)合該課程的特點以及過去幾年的教學(xué)實踐，總結(jié)了幾點教學(xué)改革方法。

（一）結(jié)合課程特點，調(diào)整授課計劃和內(nèi)容

針對授課內(nèi)容多、學(xué)時少的問題，有必要對課程進行提煉整理，刪除部分與聚合物共混改性無關(guān)的內(nèi)容。例如教材第五章中相分離行為與均相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的內(nèi)容對于物理化學(xué)專業(yè)十分重要，但是對高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生來說，只需要在第五章中加以概述就能滿足本專業(yè)的教學(xué)要求。同時，對于后續(xù)的Flory-Huggins模型和狀態(tài)方程理論部分為高分子物理講授內(nèi)容，也可以進行適當(dāng)刪減和提煉。另外，共混物的相界面學(xué)習(xí)對于分析多相共混體系的微觀結(jié)構(gòu)和性能至關(guān)重要，現(xiàn)有的授課計劃中相關(guān)內(nèi)容過于簡單，無法滿足高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要求，因此有必要增加相關(guān)的授課內(nèi)容。

（二）增加實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力

“高分子材料改性”是一門理論與實踐并重的課程，部分授課內(nèi)容較為抽象，學(xué)生只有通過親自實踐，才能對課堂學(xué)習(xí)的相關(guān)知識進行充分的理解和消化吸收。同時，實踐環(huán)節(jié)的引入，學(xué)生們可以在實踐過程中提高感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力以及發(fā)現(xiàn)問題、查閱文獻、相互合作去分析解決問題的能力，這對于學(xué)生將來的學(xué)習(xí)和工作都具有重要意義。另外，實踐環(huán)節(jié)具有一定的趣味性，可以有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[3]。

（三）優(yōu)化教學(xué)方法，發(fā)揮學(xué)生主動性

在以往的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，課堂上學(xué)生的參與程度少，課后缺乏主動復(fù)習(xí)，導(dǎo)致整體的教學(xué)效果不好。教學(xué)方法的改革應(yīng)倡導(dǎo)以學(xué)生為主，激發(fā)學(xué)生自身作為學(xué)習(xí)主體的意識，使知識的學(xué)習(xí)從傳統(tǒng)的灌輸式教育方式向主動吸收式的方向轉(zhuǎn)變，可以有效提高教學(xué)效果。例如可以將每堂課開始前的復(fù)習(xí)時間由以往的老師講改為學(xué)生講，上課前給學(xué)生5分鐘時間簡要總結(jié)上次課學(xué)習(xí)的主要知識點。這樣做一方面可以有效幫助學(xué)生提高上課時的注意力，另一方面可以督促學(xué)生課后及時復(fù)習(xí)課堂知識，更加牢固的掌握知識，做到融會貫通。同時該方法的推廣，還可以鍛煉學(xué)生的幻燈片制作水平并給每一位學(xué)生提供一個展現(xiàn)自己的機會，增加學(xué)生的主體意識[4]。

（四）優(yōu)化考核方法，引導(dǎo)學(xué)生全面發(fā)展

課程考核是檢驗教師教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要方式和手段。以往的考核方式主要通過一張試卷來檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，而學(xué)生往往可以通過突擊性的復(fù)習(xí)取得較高的分?jǐn)?shù)，這樣的考核方式既不能準(zhǔn)確反映老師的教學(xué)效果，亦不能充分反映學(xué)生對知識的掌握程度[5]。根據(jù)高分子材料改性課程的特點，筆者在實際的課程考核中嘗試采取靈活多樣的考核方式。一是增加平時成績所占比重，將平時成績所占的比重從30%提高至40%，使學(xué)生認(rèn)識到平時學(xué)習(xí)的重要性;二是進一步增加隨堂提問，提高學(xué)生上課時的注意力，減少課外作業(yè)在平時成績中所占的比重;三是引入課前5分鐘，讓學(xué)生利用幻燈片總結(jié)復(fù)習(xí)上節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，督促學(xué)生養(yǎng)成課后復(fù)習(xí)的良好習(xí)慣。

三、教學(xué)改革效果

“高分子材料改性”課程從江蘇科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院高分子材料與工程專業(yè)2009級開設(shè)，目前已經(jīng)開設(shè)7屆。近三屆學(xué)生的成績分析表明，該課程平均優(yōu)良率為92%。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生利用共混改性相關(guān)的基本知識去分析與解決實際問題的能力得到明顯提高，很多同學(xué)參與了本科生的創(chuàng)新計劃大賽，做了很多有意思的實驗性課題，部分同學(xué)取得了較好的成績。

四、結(jié)論

“高分子材料改性課程”教學(xué)改革是一項系統(tǒng)工程，筆者以培養(yǎng)學(xué)生有效利用共混改性相關(guān)的基本知識去解決實際應(yīng)用問題為出發(fā)點，通過調(diào)整授課計劃、增加實踐環(huán)節(jié)、優(yōu)化教學(xué)方法和考核方法，去引導(dǎo)學(xué)生樹立良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，充分掌握高分子共混改性的相關(guān)知識點。實踐證明，對“高分子材料改性課程”課程進行教學(xué)改革能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，充分發(fā)揮學(xué)生自身潛力，為學(xué)生將來的學(xué)習(xí)與工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]王國全.聚合物共混改性原理與應(yīng)用[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2006.

[2]楊菁菁，周健，周仕龍，楊潤苗.“高分子材料改性綜合實驗”課程教學(xué)的改革與實踐[J].江蘇理工學(xué)院學(xué)報，2015，（6）.

[3]于淑娟.《聚合物合成工藝學(xué)》課程教學(xué)與改革[J].廣西師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，（2）.

[4]趙德仁，張慰盛.高聚物合成工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[5]李馨.考試改革對提高大學(xué)生綜合素質(zhì)的探討[J].農(nóng)業(yè)教育研究，2009，（3）.

Teaching Reform of "Polymer Materials Modified" Course

ZHUO Qi-qi

（College of Material Science and Technology，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang，Jiangsu 212003，China）

篇10

關(guān)鍵詞：高分子材料；導(dǎo)電機理；導(dǎo)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(biāo)識碼： B

20世紀(jì)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(jīng)摻雜發(fā)現(xiàn)了可導(dǎo)電的高聚物，這就是導(dǎo)電高分子材料。導(dǎo)電高分子材料的發(fā)現(xiàn)，改變了人們對傳統(tǒng)塑料、橡膠等高分子材料是電、熱的不良導(dǎo)體的觀念，經(jīng)過40多年的發(fā)展，導(dǎo)電高分子材料也從最初的聚乙炔發(fā)展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等數(shù)十種高分子材料，成為金屬材料和無機導(dǎo)電材料的優(yōu)良替代品。而今這種導(dǎo)電高分子材料已廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、航空航天工業(yè)之中，并對新型生物材料和新能源材料的開發(fā)產(chǎn)生巨大的影響。

1 高分子材料的分類及導(dǎo)電機理

導(dǎo)電高分子材料通常是指一類具有導(dǎo)電功能（包括半導(dǎo)電性、金屬導(dǎo)電性和超導(dǎo)電性）、電導(dǎo)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(dǎo)率可在絕緣體-半導(dǎo)體-金屬態(tài)（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(jié)構(gòu)和制備方法的不同可把導(dǎo)電高分子材料分為結(jié)構(gòu)型（或本征型）導(dǎo)電高分子材料和復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料兩大類。

1.1 結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料

結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料是指高分子本身或少量摻雜后具有導(dǎo)電性質(zhì)的高分子材料，一般是由電子高度離域的共軛聚合物經(jīng)過適當(dāng)電子受體或供體進行摻雜后制得的。結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料具有易成型、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)易變和半導(dǎo)體特性。最早發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)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(dǎo)率高達(dá)105 S/cm。后來人們又相繼開發(fā)出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等導(dǎo)電高分子材料。這些材料摻雜后電導(dǎo)率可達(dá)到半導(dǎo)體甚至金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電水平。

1.1.1 聚乙炔

純凈聚乙炔摻進施主雜質(zhì)（堿金屬（Li、Na、K）等）或受主雜質(zhì)（鹵素、AsF5、PF5等）后才能導(dǎo)電。與半導(dǎo)體不同的是，摻雜聚乙炔導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(tài)。如果原來整個反式聚乙炔處于A相，通過激發(fā)可以變?yōu)锽相，中間出現(xiàn)的過渡區(qū)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(fā)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(tài)是由導(dǎo)帶和價帶各提供1/2個能級構(gòu)成的，因此電荷Q=0，當(dāng)用施主或受主雜質(zhì)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(zhì)向碳鏈提供電子，被激發(fā)形成的孤子帶有負(fù)電，如果是受主雜質(zhì)，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(dǎo)電載流子。

聚乙炔是目前世界上室溫下電導(dǎo)率最高的一種非金屬材料，它比金屬質(zhì)量輕、延展性好，可用作太陽能電池、電磁開關(guān)、抗靜電油漆、輕質(zhì)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(jié)構(gòu)形式：

其中（a）式穩(wěn)定，而（b）不穩(wěn)定，很難單獨存在，當(dāng)FeCl3與PPP摻雜時發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移使PPP分子鏈成為正離子，而FeCl3以FeCl4-負(fù)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(zhuǎn)移過程。如果摻雜劑為受體分子，電荷轉(zhuǎn)移使高分子鏈成為正離子，摻雜劑為負(fù)離子，如果摻雜劑為給體時，則相反。聚對苯撐（PPP）的導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性優(yōu)良，有多種合成方法，常溫下為粉末，難以加工成型。電化學(xué)聚合可得到薄膜狀產(chǎn)品，但電化學(xué)聚合的產(chǎn)物聚合度小、電氣特性和機械性能低，可采用可溶性預(yù)聚體轉(zhuǎn)換工藝提高其聚合度。

1.1.3 聚噻吩

噻吩的分子結(jié)構(gòu)如圖3所示，環(huán)上有兩類C原子，因此在發(fā)生聚合反應(yīng)時會有3種連接結(jié)構(gòu)，其中α-α連接時，噻吩環(huán)之間的扭轉(zhuǎn)角度最低，當(dāng)其與一些復(fù)合材料發(fā)生摻雜時會通過π-π鍵共軛作用結(jié)合在一起，形成一個個相對獨立的導(dǎo)電單元，這些導(dǎo)電單元相對純的聚噻吩而言，具有更高的電導(dǎo)率[3]。

1.1.4 聚吡咯

聚吡咯（PPy）是少數(shù)穩(wěn)定的導(dǎo)電高聚物之一，但純PPy只有經(jīng)過合適摻雜劑摻雜后才能表現(xiàn)出較好的導(dǎo)電性。聚吡咯常用的摻雜劑有金屬鹽類如FeCl3，鹵素I2、Br2，質(zhì)子酸如H2SO4等。不同種類的摻雜劑對PPy摻雜及形成高導(dǎo)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(zhuǎn)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(fù)合物以保持電中性。以FeCl3為氧化劑制備聚吡咯，通過電荷轉(zhuǎn)移形成復(fù)合物，反應(yīng)按下式進行[4]：

1.1.5 聚苯胺

與其他導(dǎo)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(fù)單雙鏈結(jié)構(gòu)，具有的價電子云分布在分子內(nèi)，相互作用形成能帶等。其化學(xué)結(jié)構(gòu)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(yīng)于不同的結(jié)構(gòu)、組分及電導(dǎo)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(tài)都能通過質(zhì)子酸摻雜進行交換，當(dāng)x=0.5時，電導(dǎo)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(xué)或化學(xué)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(tài)變成導(dǎo)電狀態(tài)，當(dāng)質(zhì)子酸進行摻雜時，質(zhì)子化優(yōu)先發(fā)生在分子鏈的亞胺氮原子上。質(zhì)子酸發(fā)生離解后，生成的（H+）轉(zhuǎn)移至聚苯胺分子鏈上，使分子鏈中的亞胺上的氮原子發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng)，生成元激發(fā)態(tài)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(dǎo)電性，與其他導(dǎo)電高聚物相比，具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，易制成柔軟、堅韌的膜，且價廉易得等優(yōu)點。在日用商品及高科技方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

1.2 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料

復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料是以高分子聚合物作基體，加入相當(dāng)數(shù)量的導(dǎo)電物質(zhì)組合而成的，兼有高分子材料的加工性和金屬導(dǎo)電性。既具有導(dǎo)電填料的導(dǎo)電性、導(dǎo)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(diào)范圍大、價格低等很多優(yōu)良的特點，已被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)以及其他各種工程應(yīng)用中。復(fù)合型導(dǎo)電塑料是經(jīng)物理改性后具有導(dǎo)電性的塑料，一般是將導(dǎo)電性物質(zhì)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(shù)上比結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電塑料成熟，不少品種已商業(yè)化生產(chǎn)。

目前，關(guān)于復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電機理有宏觀滲流理論，即導(dǎo)電通路學(xué)說、微觀量子力學(xué)隧道效應(yīng)理論和微觀量子力學(xué)場致發(fā)射效應(yīng)等三種理論[6]。

（1）滲流理論：這一理論認(rèn)為，當(dāng)復(fù)合體系中導(dǎo)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(dǎo)電填料用量曲線出現(xiàn)一個狹小的突變區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)導(dǎo)電填料的任何微小變化都會導(dǎo)致電阻率顯著變化，這種現(xiàn)象稱為滲濾現(xiàn)象，導(dǎo)電填料的臨界用量通常稱為滲濾閾值。

（2）隧道效應(yīng)理論：該理論認(rèn)為復(fù)合體系在導(dǎo)電填料用量較低時，導(dǎo)電粒子間距較大，混合物微觀結(jié)構(gòu)中尚未形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通道，此時仍不具有導(dǎo)電現(xiàn)象。這是因為此時高分子材料的導(dǎo)電性是由熱振動電子在導(dǎo)電粒子之間的遷移造成的。隧道效應(yīng)現(xiàn)象幾乎僅僅發(fā)生在距離很接近的導(dǎo)電粒子之間，間隙過大的導(dǎo)電粒子之間沒有電流傳導(dǎo)行為。

（3）場致發(fā)射效應(yīng)理論：該理論認(rèn)為，當(dāng)復(fù)合體系中導(dǎo)電填料用量較低，導(dǎo)電粒子間距較大、導(dǎo)電粒子內(nèi)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(chǎn)生場致發(fā)射電流，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

1.2.1 炭黑添加型導(dǎo)電高分子材料

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

1.2.2 金屬添加型導(dǎo)電聚合物

這類導(dǎo)電塑料具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，比傳統(tǒng)的金屬材料重量輕、易成型、生產(chǎn)效率高、成本低，進入20世紀(jì)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(yīng)用，成為最年輕、最有發(fā)展前途的新型導(dǎo)電和電磁屏蔽材料。常見的金屬類導(dǎo)電填充劑有金、銀、銅、鎳等細(xì)粉末。

2 導(dǎo)電高分子材料的廣泛應(yīng)用

2.1 在電子元器件開發(fā)中的應(yīng)用

2.1.1 用于防靜電和電磁屏蔽方面

導(dǎo)電高聚物最先應(yīng)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(fù)合材料，通過現(xiàn)場聚合的方法在透明聚酯表面聚合了一層導(dǎo)電PANI，表面電阻可控制在106~109 Ω[7]。通過對復(fù)合材料EMI屏蔽的研究，發(fā)現(xiàn)在101 GHz下，復(fù)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(dǎo)電高分子材料在芯片開發(fā)上的運用

在各種帶有微芯片的卡片以及條碼讀取設(shè)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(jīng)研制出集成了幾百個電子元器件的塑料芯片，采用這種導(dǎo)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(dǎo)電高分子材料

有機發(fā)光二極管是由一層或多層半導(dǎo)體有機膜，加上兩頭電極封裝而成。在發(fā)光二極管的兩端加上3伏~5伏電壓，負(fù)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(fù)極移動，這樣產(chǎn)生了相反運動方向的正負(fù)電荷載體，兩對電荷載體相遇，形成了“電子-空穴對”，并以發(fā)光的形式將能量釋放[9]。由于它發(fā)光強度高、色彩亮麗，光線角幾乎達(dá)到180度，可用于制造新一代的薄壁顯示器，應(yīng)用在手機、掌上電腦等低壓電器上，也應(yīng)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(diào)光窗玻璃等。

2.2 在塑料薄膜太陽能電池開發(fā)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的硅太陽能電池不僅價格昂貴，而且生產(chǎn)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(chǎn)成本低、耗能少。一旦技術(shù)成熟，可以在流水線上批量生產(chǎn)，使用范圍也很廣。制造塑料薄膜太陽能電池需要具有半導(dǎo)體性能的塑料。奧地利科學(xué)家用聚苯乙烯和碳摻雜形成富勒式結(jié)構(gòu)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(fā)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(jié)構(gòu)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(fā)光[10]。

2.3 在生物材料開發(fā)中的應(yīng)用

在生命科學(xué)領(lǐng)域，導(dǎo)電高分子材料可制成智能材料，用于醫(yī)療和機器人制造方面。由于導(dǎo)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(zhuǎn)化為機械能的潛力，這類導(dǎo)電聚合物組成的裝置在較小電流刺激下同樣表現(xiàn)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(fù)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(fù)電荷。機器人手指工作：提供正電荷的一側(cè)凹陷進去，即體積收縮；提供負(fù)電荷的一側(cè)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(qū)動器，用它制造手指關(guān)節(jié)鏈（見圖5）其中關(guān)節(jié)的動作是借助于激光發(fā)動和纖維反抗成對的推拉控制，是由改變pH來激發(fā)動作的，并有激發(fā)纖維和反抗纖維的數(shù)量來控制位置[12]。

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

2.4 在新型航空材料開發(fā)中的應(yīng)用

航空制造所用復(fù)合材料是一種聚合體樹脂制成的矩陣結(jié)構(gòu)，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(yīng)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(dá)信號，使飛機隱身，還可排除雷擊的危險。在導(dǎo)彈外面裹上一層這類聚合物，不僅可防止產(chǎn)生靜電，還可減輕導(dǎo)彈的重量[13]。

3 導(dǎo)電高分子材料的研究進展

20世紀(jì)70年代以來，電子、電氣、通訊產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，推動了導(dǎo)電材料的快速發(fā)展。隨著導(dǎo)電材料使用環(huán)境的變化，對導(dǎo)電材料的發(fā)展也提出了新的要求。總體來說，導(dǎo)電高分子材料的發(fā)展主要圍繞以下幾個方面：

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

（2）研究設(shè)計和合成結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)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(jié)構(gòu)有序的導(dǎo)電聚合物薄膜材料[14]。

（3）導(dǎo)電材料多功能化。除具有導(dǎo)電性能外，還應(yīng)具有優(yōu)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(dǎo)電填料用量以提高導(dǎo)電性能的前提下，如何保持或增強復(fù)合材料的成型加工性能、力學(xué)性能和其他性能。

導(dǎo)電高分子材料的這些發(fā)展趨向預(yù)示著一個新的塑料電子學(xué)時代即將到來。

參考文獻：

[1]包詠.聚乙炔導(dǎo)電性介紹[J].大學(xué)化學(xué)，2003，18（5）.

[2]韋瑋，張曉輝.聚對苯撐摻雜和導(dǎo)電性能研究[J].功能高分子學(xué)報，1998，（6）.

[3]王紅敏，梁旦.聚噻吩/多壁碳納米管復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電理論的研究[J].化學(xué)學(xué)報，2008，（20）.

[4]周媛媛，李松等.導(dǎo)電高分子材料聚吡咯的研究進展[J].化學(xué)推進劑與高分子材料，2008，6（1）.

[5]聶玉靜，程正載.聚苯胺的合成及改性研究現(xiàn)狀[J].化工新型材料，2010，38（3）：19.

[6]孫業(yè)斌，張新民.填充型導(dǎo)電高分子材料的研究進展[J].特種橡膠制品，2009，30（3）：73~75.

[7]張柏宇，蘇小明等.聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料研究進展及其應(yīng)用[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2004，22（6）.

[9]李俊玲.神通廣大的導(dǎo)電塑料[J].百科知識，2005，（6）：14~15.

[10]應(yīng)仕杰.應(yīng)用潛力極大的導(dǎo)電塑料[J].廣東塑料，2005，（12）：9.

[11]李新貴，張瑞銳等.導(dǎo)電聚合物人工肌肉[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報，2004，22（1）：130~131.

[12]王錦成， 李龍等.高分子材料的智能性及其應(yīng)用合成技術(shù)及應(yīng)用[J].合成技術(shù)及應(yīng)用，2004，16（4）.