高分子材料的性能

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高分子材料的性能范文第1篇

中图分类号：G633.8　文献标识码：B

作者注：对大多数人说来，虽然听说过形状记忆合金，或者知道那种在太空中能够自动张开的网状天线是用形状记•k合金做的，但是对于形状记忆聚合物就知之甚少了。所以，对于“形状记忆效应在材料科学中是一种比较普遍的效应”的说法，可能会难以接受。一方面因为在日常生活中缺乏感性体验，另一方面则与缺少材料科学基础知识有关。

目前，有机高分子材料已经成为应用极其普遍的基本材料之一，同时它们也是石油化工企业产品中重要的一员。由于学时的限制，中学化学教材除去介绍两类基本的聚合反应外，剩下的大都属于常识类型的用途介绍。遗憾的是，在人们的印象里，“白色污染”的印象似乎超过了塑料对人类现代生活的正面作用。从而使得高分子领域蕴含的极其丰富的新技术和新用途未能充分显示，以至于丢失了激励学生探索未知及创新思维，能体现“科学技术是第一生产力”的这样一个重要平台。

通过对有记忆功能的高分子材料和电活性聚合物(见另文)的简单介绍，有助于我们形成“材料的性质和应用，同样可以通过另一个层面的组成和结构(聚合链的组成和结构；以及材料中聚合物的组成和它们之间的空间排列)来进行设计和调控”的初步认识。而这种视角的形成，应当是化学课程的基本任务之一。

文中涉及的科学技术领域，远非初等化学所能覆盖，但是具有初等物理学、生物学和医学基础知识的读者，应当能够把握住这类材料的性质和应用间的关系。其次，本文只介绍了热感应型形状记忆高分子，此外还有光感应型和化学感应型(例如通过介质的pH变化或因与某种离子的结合而导致的材料宏观结构或性能的变化)等类型，读者如果有志于探索这类材料的新的感应形式和拓宽它们的用途，多读一点书，多探索一些问题，多产生一些联想，学习兴趣和探索积极性也就能够持久不懈。有了“不会的东西是可以自己学的”的信心，培育探究性或研究性学习习惯的教育目标，才得以成为现实。

汽车外壳上的凹痕，通过局部加热，就会像压扁了的乒乓球浸泡在热水中一样，可以恢复原状；登山服的透气性可以根据环境的温度自动调节；机器中的零部件可以按照预定的程序，根据外界温度变化实现有序地自动拆卸；供药系统可以根据患者的体温或血液的酸度自动地调控药剂释放的剂量和速度；断骨外的套管可以在体温的作用下自行束紧，并能够在创伤愈合后自动化为乌有……。这些看来既像魔术又像神话的设想，通过化学家和材料科学家发明的一类新型材料――形状记忆材料，都已经逐一地变成了现实。有人把这类材料称为“智能材料”，并非过誉之词。

1形状记忆合金和形状记忆聚合物

具备形状记忆功能的材料由来已久，如形状记忆合金(SMA)，发现于20世纪30年代，经过几十年的发展，已经有了镍钛合金、铜基合金和20世纪70年代韦曼(c.M.Wayman)所开创的铁基合金等几个爪系列，并已经在工程中(如经日照后能自动张开的由钛镍合金丝编织而成的抛物面形天线，飞行器或海底输油管接头等)和医用材料中(如人工关节、脊柱矫正器和防止肺动脉栓塞症的微型筛状过滤器等)获得应用。形状记忆高聚物(sMP)在材料科学和技术领域中也已经不是陌生之物。20世纪80年代末，日本捷闻、可乐丽、旭化成和三菱重工等公司就开发出聚降冰片烯、反式1，4-聚异戊二烯和聚氨酯等形状记忆乙树脂。但是一种材料具有的某种新功能的被发现，并不意味着它―定在材料目录中占有一席之地，能否为工程技术人员所采用，往往需要经过一个或长或短时间的考验。不仅与材料的生产成本和性能的好坏有关，生产工艺的成熟与否，亦即对该功能的调控能力和该功能的抗疲劳能力(即寿命)能否达到要求，是必须反复考察与确定的重要方面，有时甚至成为起决定性作用的因素。从这里可以再次看到科学和技术的关系，以及它们着重点的差别。

2形状记忆高聚物的工作原理

有记忆功能的高聚物(规范的术语应当是“高分子形状记忆材料”)可以分为热塑性和热固性两类。二者在产生形状记忆效应时的主要机制大致相同。这类高聚物在外力作用下，可以产生大的弹性形变，并且可以方便地(如降低温度)使这种形变保持下来，但是在外加某种刺激信号(如加热)时，又可以恢复到原来的形状。这种变化过程，称为形状记忆效应。这类材料不仅具有可逆变形的能力，还同时具有保持变形和解除变形的能力。在常温下呈固态、加热后转变为热弹性态的高聚物，原则上都有可能表现出一定的形状记忆效应，所以形状记忆效应在材料科学中是一种比较普遍的效应。

不难想到，为了保持固有的形状，材料中的高分子链对于形变应当有足够的刚性；但是在适当的外力下发生形变时，却要求高分子链的局部有较高的柔性。如果希望它具有较高的形变记忆能力，在高分子链中应当有一定比率的链节具有足够的刚性，从而保持着器件整体的“拓扑不变性”，所以，刚性结构和柔性结构并存；适当的比率和整合方式，是根据所需形变记忆功能进行材料设计时首先应当考虑的问题。形状记忆材料中的刚性结构部分不仅起着保持器件内部基本结构框架的作用，而且对发生变形的柔性结构部分起着调控作用。因此，可以粗略地认为，刚性结构组分是保留“记忆”的前提；“变形”功能则主要由柔陛结构组分完成。

3变温是控制形状记忆乙高聚物的常用手段

能够满足以上条件的高聚物有两类，在常温下，一类呈玻璃态，另一类呈结晶态，但是在受热后都能转变为高弹性态。因此它们的变形控制变量都是温度。由于材料在常温下的状态不同，转变为高弹性态的过程有所不同，发生状态改变的温度或温度区间分别记为Tm(熔化温度)和Tg(玻璃化温度)。下表是已经开发出来的几种高分子形状记忆材料和它们的部分用途。

因材质不同，形状记忆合金和形状记忆高聚物各有自己的特殊用途。不过高分子材料的价格较低、可供选择的品种较多。此外，还具有如通过单体的化学修饰和聚合体的改胜比较容易实现其性能的精确调控、有些高聚物具有良好的生物相容性和/或生物降解性等优点，使得它们在医疗、电子及航天等高新技术中具有很好的发展前景。

5倍受青睐的聚氨酯树脂

在高分子形状记忆材料中，聚氨酯树脂是近年来倍受青睐的一类高聚物。聚氨酯规范的名称为聚氨基甲酸酯，是由多异氰酸酯和多元醇或芳香二胺等共聚而成的，主链上含有-HNCO-O-的重复链节。选择不同的共聚单体和不同的聚合反应过程，可以生成热塑性或热固性树脂；也可以制成多种性能的弹性体、纤维、泡沫塑料、胶粘剂和涂料。

聚氨酯的大分子是由柔性很大的长链段和刚性的短链段交替组成的嵌段共聚物，在内部组成和结构上已经具备产生形状记忆效应的基本条件。聚氨酯的物理性能优异，并且可以通过原料配方和聚合过程加以调控，比较容易实现按照所需功能进行分子和材料设计的要求。此外，这类材料还具有容易成型、容易着色，以及易于和其他材料相互粘结等优点，因此在工程技术上得到了极广泛的应用。例如聚氨酯泡沫塑料可以做成软质(开孔)、硬质(闭

孔)或自结皮泡沫塑料，分别应用于汽车制造、家具制作、建筑绝热、冰箱冷库等领域。聚氨酯纤维(氨纶)既具有纤维的基本特征，又具有类似橡胶的特性，具有耐老化、耐挠曲、耐磨、耐化学试剂和易染色等优良性能，已用于各种内衣、游泳衣、飞行服、人造皮肤、外科手术缝线等的制造。

6形状记忆高聚物用途的推陈出新

当材料的制造和性能调控的方式和方法逐渐成熟之后，如何发挥材料所固有的特殊性能以解决近代社会的生活和生产中的种种问题，是科技创新的另一个必须重视的研究方向。使形状记忆高分子材料成为一类高度智能化的材料，是目前材料科学与技术领域中的研究热点之一。德国的A.Lendlein和美国的R.Langer着重于开发聚氨酯塑料的生物降解性能，1997年创办了mnemoScience公司，研究用可生物降解的SMP制造创伤手术所需的器件以代替原有的大型器件的新方法。通过内窥镜精确地定位植入由形状记忆聚合物制成的器件，如断骨的外套管、血管的内扩管、血液的过滤网等后，在体温的作用下，都可以通过形状的恢复，达到治疗的目的。这种治疗方法，不仅可以减小放置器件时所需的外切口，而且由于器件本身在人体中可以逐步地通过降解而消失，不需要为取出器件而进行第二次手术。

日本三菱重工的一个子公司开发出一种名为Diaplex的由聚氨酯纤维制成的织物，是一种具有形状记忆功能的面料，可用于制造在环境温度较高时能够产生散热和水气通道的智能防寒服。通过加温处理，使汽车外壳、机壳和建筑物某些部件能够自动除去凹痕的形状记忆高聚物制品，也在开发之中。最为有趣的是，有人萌生了用形状记忆聚合物制造机器人四肢的想法，据信将有可能用跳跃来代替现在的机器人那种步履蹒跚的方式。

7回收电子垃圾的新思路

电子技术的飞速发展和产品的不断换代，对于社会生产水平和人民生活质量的提高都起到了极大的作用，但是随之而来的废弃电子设备和产品(简称WEEE)的回收或处理问题，即所谓的电子垃圾的问题，也已经成为环境问题中另一个难题。这是因为电子元件的原材料涉及面极广，种类繁多，其中不仅含有贵金属，同时也含有不少能够污染环境的重金属元素和有机物，加以体积较小或构造复杂的器件或零件很多，不能采用简单的机械粉碎、填埋或焚烧的处理方式。值得关注的是，目前在发达国家中这类垃圾虽然只占到城市垃圾总量的4％左右，但是它的增长速度却是其他垃圾的3倍！

如果把现在用于电子产品的许多紧固件，如螺钉、罗纹套管、夹子等改用SMP材料制造，它们将可以通过加热的方法自行脱落。配合一条依据不同温度逐一脱落的流水线，那么，在处理废弃电子设备和器件时，就可以同时实现元件、材料的自动分级和拆卸过程的自动化。这种技术称作“智能材料自动拆卸”技术(ADSM)。ADSM技术已经受到许多大型电子产品制造商的关注，摩托罗拉、诺基亚、柯达、菲利普和索尼等公司有关的研究计划都有深浅程序不同的参与。而可用于移动电话、相机、立体声系统和计算机的具有上述功能的螺丝、夹子、线圈、连杆和磁盘等的试验成功，使得人们对ADSM技术的市场前景进一步看好。尽管它的大规模使用还有待于时日，但是这种技术思想的提出体现了人们环保意识的进一步觉醒，同时也是科学技术和社会进步之间的相互促进的新理念的又一次实践。

8别开生面的凝胶态形状记忆聚合物

目前应用较多的形状记忆聚合物，还包括呈凝胶态的聚合物。例如以接枝共聚物为代表的聚丙烯酸(PAA)，由聚环氧丙烷(PPO)和聚环氧乙烷(PE0)生成的嵌段共聚物，和N-异丙基丙烯酰胺(IPAAM)等。由这类高聚物形成的水凝胶不仅在水溶液中可以发生远超过本身体积的大倍数的可逆性的溶胀，而且溶胀和反溶胀的速率对某种或某几种外界因素十分敏感。这些因素包括温度、压强、pH、离子强度、第二溶剂、光、电磁场等等。甚至可以做成对某种化学物质(如纤维素)敏感的水凝胶。

基于水凝胶的上述特性，已经开发出具有特定用途的传感系统，如药物可控缓释系统，机器人人工肌肉、光子阀、分子分离系统、电磁感应阀等等。

参考文献：

[1]张志方，李永森.形状记忆合金.材料科学技术百科全书[M].北京：中国大百科全书出版社,1995：1125～1137.

高分子材料的性能范文第2篇

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。

高分子材料的性能范文第3篇

关键词：热分析技术；高分子材料；技术作用；技术应用

高分子材料是一种具有较高稳定性的材料，可以被应用到很多产品制作当中，要想进一步得知高分子材料的物理性质和温度关系，就必须使用更具针对性的技术对其进行分析，热分析技术就是一种能够分析材料物理性质和温度关系线性变化的技术，它的应用将进一步帮助人们更好的了解高分子材料的性质，提升高分子材料的性能。在本文当中，笔者将对热分析技术的概念和应用领域进行分析，进一步促进高分子材料的研发水平。

1 热分析技术及其应用领域简介

1.1 热分析技术简介

热分析技术利用一定的程序控制分析对象的温度，并对分析对象的物理性质进行观察和研究，最终得出温度变化与分析对象物理性质之间的关系。材料的研发对应着一定的社会需求，那么被研发出来之后，它具体能够被应用到哪些领域，这就需要对材料进行客观全面的分析，作为其中一个项目，了解材料物质性质和温度之间的关系对于确立材料的应用层面是十分重要的。例如材料的光学特性、机械性质、声学性质等等，决定了材料是否能够被用于高温环境、机械高压环境、噪音隔离等各种不同的环境当中。通过热分析技术对材料的物理性质进行确定之后，就可以得知该材料适合用于什么样的环境。

1.2 热分析技术的应用领域简介

热分析技术将物质置于不同的温度环境，对其化学改变和物力改变进行分析，最终得出其与温度之间的关系，这些分析结果和数据将对材料的应用产生很大的影响。总体来讲，热分析技术可以被引用到下述领域当中：

（1）分析材料的性能和结构，并对相关产品的生产进行质量检测，重点检测产品物理性能是否合格。

（2）为生物材料以及分子生物学研究提供提理论分析工具。

（3）应用于各种动力学和热力学研究，为其提供快捷有效的研究技术。应用范围广、样品用量比较少。

（4）完善对物质的研究层面，帮助全方位了解物质的性能和特点，是一种化学研究和热化学研究的新技术。

（5）建立关于各类物质的热分析曲线图，帮助人们准确确立物质的性质。

2 热分析技术在高分子材料研究与分析当中的具体应用

2.1 高分子材料当中的差热分析法应用

所谓热差分析，就是将两种物质置于同样的温度变化环境下，由一定的程序执行温度变化控制，分析温度环境变化下物质温度的差值变化，保证物质在持续升温或者降温的环境下不会出现放热、吸热现象，以此展开对物质热效应现象的技术检测和技术分析。热差分析技术可以对玻璃等高分子材料进行降解或者熔融，分析高分子材料的温度变化特征。其技术优势在于可以对高分子材料进行较为全面的分析，且应用领域较为广泛。其缺陷在于不能对物质进行时点吸热，且对物质放热速度的测量达不到精确度要求，因而这种技术形态在定量测量技术性能的建构层面依然存在着极其明显的局限性，给有关技术研究事业的深入_展创造了较为充分的发展空间。

2.2 高分子材料中热机械分析法的应用

热机械分析法已经被用于测试塑料制品的性质，尤其是各个技术发展步伐较快的国家。热机械分析技术的最大优势在于能够准确科学的分析出塑料类高分子材料的机械性能、应力松弛和软化点，非常适用于塑料产品的质检测试。

首先来讲，材料的机械性能分析师极为重要的，以塑料制品为例，其机械性能直接决定了高分子塑料产品具备的性能、所能承受的应用环境等。利用热机械分析法对材料进行机械性能分析，能够帮助技术人员确定材料可以被应用的环境，拓展相关产品的研发层次和空间，对高分子材料受热断裂技术临界温度实施精确测量。其次，该技术该可以应用于分析高分子材料的膨胀性能，例如陶瓷、金属类材料，这类材料要制成产品，通常需要进行升温处理，而后实施成型加工，升温环境下，就会涉及到材料膨胀问题，利用热机械分析法可以分析不同温度条件下材料的膨胀性能，并得出二者之间的变化规律，它对于升级优化材料的机械性能、压制材料的膨胀性能是十分有利的。

2.3 高分子材料研究中热重法的应用

热重法主要分析材料质量、温度和时间三者之间的关系，帮助人们得出材料在不同环境下的使用寿命，提高相关产品应用的安全性、稳定性。首先来说，它可以应用分析高分子材料的组分，得出材料内部组成成分及其含量；其次，该技术可以精确的测定出高分子材料中具有的挥发性成分，以此来评定材料在不同温度和时间下的质量变化，帮助人们调节材料生产过程，减少材料中挥发性物质的含量，提高高分子材料的稳定性。

3 结束语

未来，随着高分子材料的进一步研发，热分析技术还将得到更为广泛的应用，领域内还会不断的对热分析技术的缺点进行优化，提高其应用层面。

参考文献

[1]王笑笑，刑浩杰，程祥.浅析热分析技术在高分子材料研究中的应用[J].现代制造技术与装备，2016（01）.

[2]刘 昊.高分子材料领域热分析技术的应用研究[J].化工管理，2016（01）.

[3]庞锦英，莫羡忠，李建鸣，等.高分子材料成型加工实验教学改革探讨[J].企业科技与发展，2015（02）.

[4]杨锐，陈蕾，唐国平，等.热分析联用技术在高分子材料热性能研究中的应用[J].高分子通报，2012（12）.

高分子材料的性能范文第4篇

【关键词】高分子；化学；发展；方向

中图分类号： F407 文献标识码： A

一、前言

我国高分子化学一直都是我国发展的重点，这项技术对于很多相关产业非常有帮助，高分子化学是高分子材料的研究基础，已经涉及到了机械行业，建筑行业等多个行业，因此发展高分子化学对于我国高分子材料行业是非常有帮助的。

二、现如今高分子化学的发展情况和应用范围

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。

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。

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。

五、高分子化学的发展方向

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、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。

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。

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。

六、结束语

综上所述，高分子化学已经发展到了非常不错的方向，在很多方面都有非常广阔的运用，目前高分子化学会朝着绿色以及环保方面进行发展，随着高分子化学不断取得突破，未来使用高分子材料的前景会更加的广阔。

参考文献

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[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.

[4]董建华.从高分子化学与衣食住行到高科技发展[J].化学通报，2012，74（8）：675-682.

高分子材料的性能范文第5篇

【关键词】高分子材料；老化；影响因素；措施

配方的构成和材料本身的性质是引起高分子材料发生老化的主观原因。外部的施力、自然条件的急剧变化以及生物、微生物的侵蚀是引起高分子材料发生老化的客观原因。主观因素和客观因素的结合加剧了高分子材料的老化。

1、环境因素对高分子材料老化行为的影响

1.1温度和氧气的影响

如果温度升高，高分子链的运动就会变得比平时更加激烈，而化学键的理解能有一定的范围，如果温度过高超出了这一范围，基团会立即脱落，高分子链也会发生热降解，实际情况表明，不在少数的书本都介绍了高分子材料的热降解的相关内容。材料的力学结构在很大程度上会受到温度降低的影响，在纬度较高的地区或南北两极，塑料更容易遭到低温度的破坏。针对结晶型塑料来讲，一旦玻璃化温度高于环境温度，将不利于高分子链段的自由运动，塑料硬化、易断是主要表现；无定型塑料却不容易受到极寒环境的影响和破坏。

众所周知，氧的渗透性很好，这个特点也因此成为加剧高分子材料老化的罪魁祸首，无定型聚合物和结晶型聚合物相比，耐氧化能力明显要弱一些。此外，氧气是影响、破坏材料的主要因素，橡胶一旦与氧气结合，都会降低塑料物品的使用年限，使其化学性能发生完全的改变。

过氧化物一旦发生氧化反应，其组成分子就会慢慢的积累到一起，当全部积累到一起后，就会发生分解，这种分解不是杂乱无章的，随后，交联或支化反应就会发生，材料的种类不同、老化发生的条件不同。这些都导致高分子材料发生老化前后性质的不同。

1.2湿度的影响

高分子材料容易受到湿度的影响，高分子材料如果被暴漏在高湿度和强紫外线下，自身的性质会发生改变。高分子材料如果受到湿度的影响，会使自身的柔软性降低，导致不能过度的弯曲；而强烈的紫外线照射直接会降低高分子材料的可延展性、可伸拉性。

1.3化学介质的影响

化学介质一旦深入到高分子材料的内部，就会发生对其共价键与次价键作用。聚合物的共价键一旦与少量的侵入相接触，就立马会发生反应，聚合物的大分子结构被迫改变，如断链、交联、渗透物的加成等，或这些反应的综合。这个化学过程是不可逆的，也是不可避免的，聚合物及其添加剂的化学性质会因此而发生改变，另外，发生改变的还有渗入介质本身的化学性质。虽然，在渗入介质对聚合物分子链间的次价键的破坏过程没有化学结构变化发生，但作为整体的高分子材料来说，物理变化并不少见，反而是显而易见的，例如环境应力龟裂、增塑、低分子添加剂迁移等等。

1.4光老化

离解能的相对大小及高分子化学结构对光波的敏感性决定了聚合物受光的照射是否引起分子链的断裂。

关于光氧化降解过程和防止这种降解过程的发生，第一要把阳光吸收进来，用于吸收阳光的主要是构成物质的分子和原子，二者通常处于相对活跃的状态，而且它们各自吸收的光的波长具有特定的范围。紫外波长300～400nm，能被含有羰基及双键的聚合物吸收，而使大分子链断裂，改变聚合物的化学结构和性能。

2、防老化措施

对于结晶型塑料及橡胶，要求使用温度应处于玻璃化温度以上，但是环境的温度过低会使玻璃化温度高于材料的使用温度，这样一来，就会改变材料的物理性能，最终使材料的使用价值得不到彻底的发挥。生产加工高分子材料的时候，为了适当地降低玻璃化温度，可以降低材料的结晶度、提高大分子链的柔性和适当降低交联度； 还可以把增塑剂添加到已经成型的材料当中，这样做不仅有利于增强材料的可塑性，而且可以使玻璃化温度得以降低，而材料的耐寒性得以提升。还存在一部分高分子材料，如果使用环境的温度过高，也会加剧发生老化的可能性，增加高分子链的刚性如在侧链中引入苯环，适当提高材料的结晶度、交联程度和相对分子质量，可以提高熔点或粘流温度，但是这样做不利于保持材料固有的可加工性。

稳定化是光氧老化的主要防护措施，削弱强烈的紫外线对高分子材料的照射与破坏是各种稳定化措施的主要目的是。提高抗光氧老化的效果，“纯”化以及高分子的自身结构也是不错的出发点。就目前来说，防止高分子材料的光氧老化的主要方法就是添加稳定剂。

（1）光屏蔽剂―――涂层和颜料：涂层就是为高分子材料涂抹一层保护膜，这层保护膜也是一种高分子材料，具有良好的光屏蔽作用，而且它吸收强紫外线的能力较强；许多颜料可以屏蔽光线，如果将其涂抹在高分子材料的表面，不仅可以着色，还可以防止紫外线的直接攻击，对高分子材料起到很好的保护作用，按常理来说，颜料的颜色越深，其防护效果越明显，由此可见，炭黑是最好的颜料选择，它一方面可以使得游离基无法逃离，能够将游离基稳定的留住，另一方面它具有很强的转化功能，这里的转化的源物质是其本身吸收到的能量，转化后的物质是红外线，与一般的辐射性质不同，这种红外辐射危害极小，甚至为零。

（2）猝灭剂：一部分化学物质起光稳定作用不是因为吸收了紫外光，其光稳定效果的实现和发挥有两种途径：第一，通过一些列的化学反应达到目的；第二，化学物质的分子之间的相互转换。

（3）受阻胺（HALS）类光稳定剂：20世纪70年代初期，受阻胺类光稳定剂诞生，其稳定效果是非常明显的，它们是空间阻碍胺类哌啶系衍生物。受阻胺类光稳定剂使得高分子材料不容易受到光的影响，功能繁多。

不论是在我国国内，还是国外许多国家都在研究怎样避免霉菌对高分子材料造成破坏，有两个措施可以有效地防止霉菌的侵蚀，第一种是涂抹防霉专用剂。第二种是在其表面涂抹另外一层材料，简单来说就是涂层法。涂层又叫屏蔽法，而这种方法较为复杂、麻烦，涂层的粘接性不够强，容易脱落，脱落之后容易遭到侵蚀，总的来说，就是存在很多亟待解决的问题，因而第二种方法，即防霉剂的运用受到大多数人的青睐。

聚酯、聚缩醛、聚酰胺和多糖类高聚物在酸或碱催化下，遇水发生水解的可能性较大，某些区域一旦酸性气体较多，大气污染浓烈，酸雨频发，就会阻碍和限制这种高分子材料的使用。为了防止这种材料出现水化解体，把一层防护蜡或防水薄膜覆盖在在这类材料的表面是较为常用，也是较为实用的办法。

3、结语

由于经济、科技条件的制约，加之高分子材料自身结构的复杂性、难以捉摸性，导致我们很难将其老化的原理搞得明白、透彻，对其研究还有很长的路要走，所以，加大对高分子材料老化性能的机理研究势在必行，尽最大努力找出哪些因素加剧了高分子材料的老化，并且具体问题具体分析，研究具有针对性、可行性的解决措施。

参考文献