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高分子材料发展趋势范文1
关键词：高分子材料；生物医学领域；人体功能替代或修复
中图分类号：R318 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0214-01
上世纪50年代，我国展开了对人工器官的研究，并经过50多年的发展取得了很大成就。聚乙烯、聚丙烯、硅橡胶等都是医用高分子中常用的材料，而常见的医用高分子大约有1000多个品种规格，其制品主要包括医用高分子、医疗器械制品和人工器官三大类。另外，医用高分子材料在医学生有着独特的功效，因而受到学者们的广泛关注和重视，发展前景十分广阔，并迅速成为当前发展较快的新型材料之一。
医用高分子材料用于医学领域中的主要包括：药用高分子材料、人体功能替代或修复高分子材料和高分子医疗器材及制品等。下面我们详细的介绍一下高分子材料在人体功能替代或修复中的作用，并对医用高分子材料在未来的发展趋势与发展状况进行一定的研究、探讨。
1 高分子材料在人体功能替代或修复中的运用
高分子材料运用到人体功能替代或修复中的主要目的是替代、修复人体内受损的组织或器官，从而恢复其原有的功能。其中用到高分子材料的主要包括部分功能修复材料、人工器官材料、组织工程材料等。
1.1 部分功能修复材料
在对人体缺少的一部分功能的器官或组织进行修复，如为了恢复听觉功能，制造的人工耳朵；在矫正视力的过程中，制造的人工角膜、人工晶体等；还有假肢、人工等都需要用到高分子材料。另外，部分功能修复材料一般都有利于改善患者的生活质量，并不会危害到人的生命健康。另外，不同的组织或器官所使用的高分子材料也不同，如隐形眼镜所采用的材料一般包括聚甲基丙烯酸8一羟乙酯一甲基丙烯酸戊酯、聚甲基丙烯酸B一羟乙酯等；人工角膜则包括聚甲基丙烯酸酯类、硅橡胶等；而人工晶状体则包括可用聚甲基丙烯酸酯类等。
1.2 人工器官材料
为了治疗病患，我们需要对人体的一些组织或器官进行替代性治疗，并将人工脏器引入人体系统，从而发挥原有器官的功能，促进人体系统功能的正常运行。植入人体内的永久性人工脏器主要包括人工气管、人工血管、人工食道等。另外，手术过程中还还有一些暂时性的人工脏器，如人工心脏、人工肝脏和人工肾脏等，起到替代使用的作用。通过不断的提高高分子材料制作过程中的血液相容性、抗细菌粘附性和抗凝血性等，确保制造出来的人工心脏瓣膜、人工血管等能够很好的接触血液，减少感染现象的发生。
1.3 组织工程材料
高分子材料在组织工程材料中的应用，有利于改善、维持或恢复研制生物代用品的功能，加强对正常和病理的哺乳类组织的结构-功能关系的了解。通过对生命科学规律的了解和运用，充分发挥组织工程的作用，开发新型智能修复材料，主动激发、诱导人体组织器官再生修复的功能。在设计该材料的过程中，需要有机结合人工材料和活体组织，确保组织细胞表面的特殊位点能够与配合基发生作用，进一步提升组织细胞分裂和生长的速度，从而促进周围组织细胞生长为预想功能，达到修复人体组织和器官的功能的目标。
2 对医用高分子材料未来的发展方向的展望
高分子材料在医学领域内广泛的应用，并取得了很大的成就。但目前的技术还无法满足人们的需求，还无法提高人工脏器替换病变脏器的成功率，所以我们需要对医用高分子材料的发展方向进行一下详细的研究。
首先，高分子材料会广泛应用于药物中。随着人们生活质量的不断提高，人们对药品质量也有了更高的要求，如要求药品稳定、高效、毒副作用小等。高分子材料一般具备无毒、无副作用、水溶性好、不会产生异变等特点。因此，我们需要将高分子材料应用到现代药物中，如制作缓释药物的载体、高分子材料的药物等。另外，高分子药物相比低分药物而言，几乎没有副作用，并且可以缓释药物的浓度，具体治疗人w制定的部位。所以，高分子材料在药物这一行业中具有很大的发展前景，其作用不可替代。其次，高分子材料将会广泛的应用于医疗器械中。高分子材料中的聚酯、硅橡胶等都具有一定的矫形作用，在假肢制造、整形外科等领域中都发挥着很大的作用。最后，未来的医用高分子材料应用范围将进一步扩大，其发展趋势将以聚氨酯、聚硅氧烷、聚烯烃为主，开发满足生物相容性和血液相容性的材料，发展便携带的小型化人工器官装置以及开发医疗器械、人工脏器和控制生育所用的材料等。
3 结语
医用高分子材料的广泛应用，有利于促进医疗水平的进步，不断的完善医用材料，充分发挥其在医学领域中的作用。综上所述，我们可以发现，加快对医用高分子材料的开发和研究是目前医学领域中最重要的任务之一。
参考文献：
[1]陈志祥，张政委，田华，等.生物降解高分子材料在医药领域中的应用[J].化学推进剂与高分子材料，2005， 3（1）：31-34.
高分子材料发展趋势范文2
关键词：脉冲激光技术；高分子材料；材料加工
近年来，脉冲激光技术已经得到了相对比较广泛的应用，并且该种精密的加工技术越来越受到社会与人们的关注，主要原因在于脉冲激光技术能够在加工高分子材料的过程中得到比较高的加工精度，并且能够进行材料表面的加工，使得材料的表面形成多孔结构与周期结构等。更加能够实现对块体材料、透明材料的内部加工与改性等。可以说，脉冲激光技术比较适用于其他加工技术无法实现的复杂形状元器件的加工以及高精度元器件的加工。脉冲激光技术在高分子材料加工的过程中所产生的瞬间功率比较大，几乎能够与任何材料产生相互的作用，本文对脉冲激光技术在高分子材料加工中的应用进行研究，希望能够促使高分子材料加工更加良好的依据脉冲激光技术获得发展。
1脉冲激光及其折射率改性
所谓脉冲主要便是指隔一段相同的是假案发出的电波、光波等机械形式。脉冲激光则主要是指脉冲工作方式的激光器发出的光脉冲，脉冲激光具有其独特的工作必要性，其能够进行信号的发送并且减少热量的产生。一般情况下，脉冲激光比较短，其时间几乎已经达到了“皮秒”的级别。脉冲激光器在工作中需要由激光泵浦源持续性的提供能量，由此方能够长期间产生并且输出脉冲激光。高分子材料加工领域目前对脉冲激光技术有所应用。就高分子材料而言，其材料的折射率与其密度之间呈现正比关系，并且包括末端基、添加剂与杂志等化学组成、分子趋向、链间结合力等均与热历史存在关系。在高分子材料加工应用脉冲激光技术时，与其他改性技术相比较而言，脉冲激光技术能够诱导高分子材料改性技术对其财力下性能产生最小的影响，并且脉冲激光技术能够在高分子材料的表面将原有的化学键打破，并且能够形成全新的化学键，以此改变高分子材料的特性。
2高分子材料加工对脉冲激光技术的应用
2.1激光烧烛产生表面多孔结构
激光烧烛产生表面多孔结构能够有效的促进高分子材料与生物组织交界面上的细胞黏附与增殖，使得生物医学领域的众多学者均对其予以了较高的关注。高分子材料表面的孔洞会在材料表面热化的情况下形成，并且应力在整个孔洞形成的过程中发挥着极为重要的作用。受应力波的影响，高分子材料的黏度会下降，而高分子材料本身又存在着因应力波作用而产生的孔洞长大的核，即自由体积孔洞，该自由体积孔洞的总体积会在温度上升的情况随着应力的下降而增加。就该方面高分子材料对脉冲激光技术的应用情况已经有部分学者展开了研究，并且认为在248nm的脉冲激光辐照下高分子材料胶原薄膜的链结构稳定性会发生一定改变，其能够将原有的氢键网络打破，并且经过红外吸收光谱、拉曼光谱、荧光分析等发现高分子材料胶原主链的部分会出现光热分解现象，在激光烧烛时会将光机械作为主要作用力，而后发生光化学转变。该种状态下生物的相容性会发生改善，即细胞黏着与细胞生长会发生改变。
2.2激光烧烛产生表面周期结构
高分子材料一般不会吸收长波长激光，其只有在激光强度十分高的情况下方能够有效的实现多光子的吸收。此时脉冲激光辐照在高分子材料表面时便会形成一定的表面周期结构，且存在波长效应，其中，长脉冲激光器只能够形成紫外波段激光器，而超短脉冲激光器则能够在紫外波段和红外波段均形成激光器。激光烧烛所产生的高分子材料表面周期结构一般可以向其纳入到波长量级，并且在对偏振态、激光波长与入射角度等参数进行改变的情况下，高分子材料表面结构亦能够发生相应的改变。经过对激光烧烛产生表面周期结构进行研究可以发现，其形成的机理主要包括两点：①入射脉冲激光束与高分子材料的表面散射光之间能够相互调制；②脉冲激光的强度调制能够转化成为高分子材料表面的改性结构。在激光烧烛产生表面周期结构的该两点形成机理相互联情况下，脉冲激光辐照将能够促使高分子材料产生表层的热化，继而在温度梯度的影响下导致高分子链不断扩散，最终形成表面周期结构。
2.3块体材料加工对脉冲激光技术的应用
高分子材料会对不同波长的光进行吸收，紫外脉冲激光加工需要对高分子材料的该点特性会产生依赖性。一般情况下，大部分的透明高分子材料均属于弱吸收体，其能够吸收的波段一般保持在193mm以下的真空紫外区。若入射的脉冲激光光子能量明显要大于高分子材料的化学键能时可以将原有的化学键直接打破，此时高分子材料将会被离解成为单体产生脉冲激光烧烛，但是并不会产生液相，属于典型的光化学过程，其所产生的热影响亦最小。对于块体材料加工对脉冲激光技术的应用方面，部分学者发现利用飞秒激光技术进行PCL片材的加工将能够在加工的过程中于加工边缘发现存在着热退火形成的晶球以及快速冷却形成的非晶组成热影响区域。与此同时，紫外波段光子能量若超过了高分子材料中大部分分子键能，则亦会产生光化学作用。
3结束语
综上所述，脉冲激光技术加工高分子材料具有十分复杂的机理，且不同的脉冲激光加工技术会对加工工艺、加工材料等提出不同的要求，因而高分子材料的脉冲激光烧烛在各界均有着比较大的争议性。比较典型的高分子材料在脉冲激光技术加工下的光热与光化学特点有：短波长激光的光子能量比较大，能够直接打破高分子材料的化学键，并且能够对高分子材料进行光化学降解。若将脉冲激光中脉冲的宽度缩短将能够有效地提高多光子吸收截面，此时的加工效率也将能够有效提高。鉴于此，脉冲激光能够成为我国现阶段以及未来工业高分子材料加工的首选技术，并且在不断地研究与探索下，脉冲激光技术将能够进一步的完善与应用，推动我国社会与经济水平全面提升，并且提高我国在国际方面的影响力。
参考文献
[1]田晗.激光技术在金属材料加工工艺中的应用[J].技术与市场，2016，（11）：103.
[2]直妍.激光技术在材料加工中的应用与发展趋势[J].热加工工艺，2014，（1）：22–23.
高分子材料发展趋势范文3
关键词：材料 成型加工 技术
近年来，某些特殊领域如航空工业、国防尖端工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求，如高强度、高模量、轻质等，各种特定要求的高强度聚合物的开发研制越来越显迫切。
一、高分子材料成型加工技术发展概况
近50年来，高分子合成工业取得了很大的进展。例如，造粒用挤出机的结构有了很大的改进，产量有了极（大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒，产量约为3t/h；70年代至80年代中期，采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒，产量约为10t/h；80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒，产量可以达到40-45t/h，今后的发展方向是产量可高达60t/h。在l950年，全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为5.8%，2000年增加至1.8亿t至2010年，全世界塑料产量将达3亿t，此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构，加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展，节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要.汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷，提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。
据悉，目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料（如钢铁等）。因此，汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外，汽车中约90%的零部件均需依靠模具成型，例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具，在美国、日本等汽车制造业发达的国家，模具产业超过50%的产品是汽车用模具。目前，高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展；成型加工方面，从大规模向较短研发周期的多品种转变，并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。
二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究
（一）聚合物动态反应加工技术及设备
聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机，可以解决其它挤出机（包括双螺杆和四螺杆挤出机）作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段，但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯（PC）连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备，我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。
目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品，都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同，该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程，达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点，解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题，同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点，这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿，并在该领域处于技术领先地位。
（二）以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术
1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题，将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体，结合动态连续反应成型技术，研究酯交换连续化生产技术，研制开发精密光盘注射成型装备，达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。
2.聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计（粒子设计），在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下，利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散，实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。
3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程，控制硫化反直进程，实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备，提高我国TPV技术水平。
三、高分子材料成型加工技术的发展趋势
近年来，各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划（攻关）等项目同时，非常注重科技成果转化与产业化，完成产业化工程配套项目20多项，创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司，使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列，近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台（套）。销售额超过1.5亿元，还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家.产生了良好的经济效益和社会效益。例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元，每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列，投入批量生产并推向市场；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4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好，聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合，引入新的管理、市场等机制，争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO，各个行业都将面临严峻挑战。
综上所述，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道路，打破国外的技术封锁，实现由跟踪向跨越的转变；把握技术前沿，培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合，加快成果转化为生产力的进程，加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。
参考文献：
[1]Chris Rauwendaal，Polymer Extrusion，Carl Hanser Verlag，Munich/FkG，l999.
高分子材料发展趋势范文4
关键词：高分子材料； 专业英语； 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）11-153-002
高分子材料相对于传统材料如玻璃、陶瓷、金属等而言是后起的材料，但其发展的速度及应用的广泛性却大大超越了这些传统材料，已成为工业、农业、国防和科技等领域的必不可少的材料。高分子材料除了作为通用材料使用外，同时向着功能化、智能化和复合化发展，这些都要求高分子材料专业的学生及时了解国内外研究进展和发展趋势，具备阅读英语专业资料的能力。
高分子材料专业英语作为高分子材料专业开设的一门专业基础课，是大学英语教学的一个重要组成部分。学生毕业后无论在企业、科研机构或高校进一步学习或工作，只要从事科技开发，需要大量查阅英文科技信息资料，这些信息多存在于当前发表的专利、期刊等专业文献中。因此，培养高分子材料学生的专业英语技能是科学研究和实际工作的迫切需要。针对目前高分子材料专业英语的实际教学状况，本文从高分子材料专业英语的特点着手，对于词汇教学、课堂教学内容，教学方法，考核方式等方面进行了研究和教学实践。
一、专业英语词汇教学
专业词汇是用来专门描述某一学科、某一领域中的具体事物或者过程的词汇，一般其词义较单一，应用范围仅限于专业领域。专业英语词汇是学习专业英语的基础，因此要求学生必须掌握大量的专业英语词汇。经过大学英语的学习，学生积累了丰富的普通词汇，对于浩繁复杂的专业词汇还知之甚少。这些专业词汇看似难识别和难记忆，但实际上大多数专业词汇的构成是有规律的，不少是由一些含有具体意义部件，即词根、前缀、后缀等所构成的组合体。如高分子材料专业中常见的表示元素的词缀有hydro-（氢），-oxy（氧），thio-（硫），chloro-（氯），fluoro-（氟）；bromo-（溴）等；表示数量的词缀有poly-（聚，多），mono-（单）；di-（二），tri-（三），tetra-（四），penta-（五）等；表示化学基团的词缀有methyl-（甲基），ethyl-（乙基），propyl-（丙基），butyl-（丁基），vinyl-（乙烯基），phenyl-（苯基）等；烷烃多以-ane结尾，烯烃多以-ene结尾，醇类多以-ol结尾等；表示属性的词缀有thermo-（热），electro-（电），cyclo-（环），opto-（光）等。以polytetrafluoroethylene（PTFE，聚四氟乙烯）为例分析，该词汇是由poly-，tetra-，fluoro-，ethyl-，-ene五个词缀构成，取前四个词缀的首字母就构成PTFE，记忆起来就简便多了。课堂上讲授这些规律对于学生专业词汇的掌握就会收到事半功倍的效果，同时也激发了学生学习的兴趣。
二、以教材内容为基础，适当补充教学内容
目前高分子材料专业英语的教材有不少，覆盖了高分子化学、高分子物理和高分子材料加工等课程内容。但这些内容大多摘选自国外早期的原版专业书籍，不少内容陈旧，体裁单一，一方面不能反映高分子材料专业发展现状，同时让学生感到应用性不强，缺乏学习兴趣。针对以上教材内容的缺陷，笔者在有选择的讲述教材内容的同时，精心选择一些著名国际高分子专业期刊，如《Macromlecules》、《Polymer》、《Macromolecular Rapid Communications》等期刊的部分相关内容作为教材的补充，同时鼓励学生上网搜索一些相关资料，如美国化学会下的Chemical & Engineering News下有关高分子材料方面的报道，这些内容反映当今高分子材料发展的前沿，拓宽了学生的知识面。同时考虑到学生毕业之后在工作中或进一步深造中会接触到专利、说明书、技术标准、市场报告等多种体裁的专业文献，在课堂教学中适当增加这部分实用性的内容，起到学以致用的效果。
三、课堂理论教学方法的革新
专业英语教学内容一般为专业知识的论述，具有很强的逻辑性和学术性。为提高学生的专业英语阅读、翻译、初步写作的能力，笔者采取的方法如下。
1.师生互动是专业英语教学的重要手段
传统专业英语的教学模式是先讲解词汇，再阅读和翻译课文，这样的课堂单调且冗长，学生学习兴趣不高。考虑到语言教学的特殊性，为达到好的教学效果，需要学生在课堂中的积极参与，尝试改变以往教师讲学生听的简单教学模式，采用多种形式与学生互动交流。通过提前布置作业，学生做好预习工作，每次带着问题上课，在课堂上再随机指定学生朗读并讲解翻译，其他同学进行补充或修正，最后教师结合专业内容进行点评，并讲解相关的重要知识点和专业词汇。这样，充分调动每个学生的学习积极性，使之从被动学习变成主动学习，加深了学生对教学内容的理解和认识。
2.适当进行多媒体教学，丰富课堂教学内容
现在多媒体及网络等教学手段已广泛引入到课堂教学中，这些教学手段使课堂教学更加直观生动，增大了课堂的信息量，提高课堂效率，激发了学习兴趣。为此，在每次课文内容讲解结束后，笔者播放一些相关内容的科普性英文短片，比如介绍高分子材料合成、成型、应用等方面。由于刚学完相关内容，所以学生表现出浓厚的兴趣，通过看、听、讲述，留下了直观的知识，同时也锻炼了学生的听说能力。把一些信息量大、实用性强的专利、论文、技术标准等专业资料制作成多媒体课件进行课堂讲解，在有限的课堂时间内给学生传递了较多的信息内容，提高了课堂效率。
3.教学效果的检验
考核方式是教学中的重要环节，是检验教学效果和巩固学生所需知识的重要手段。考核主要涉及两个层次，平时考核与期末考试。平时主要考核学生以英语为工具进行专业信息交流的能力，期末考试则通过试卷形式检验学生对专业词汇的掌握情况，以及快速阅读科技论文并从中获取信息的能力。在完成每一阶段的教学环节后，教师要不断总结，了解学生对所授知识的掌握程度，确定考核指标，根据考核结果来修正下一阶段的目标，设计下一阶段的教学内容。平时的阶段性考核可以有多种方式，如根据教学内容，学生抽签选择一个题目用英语讲述，考察听说能力。或针对知识点，把常见的错误总结出来，引导学生纠错，考察语法知识的掌握情况。在课堂教学将结束的时候，我们对学生进行分组合作完成一次科研课题的汇报，学生自行分工，查找资料、设计制作多媒体课件、上台汇报讲演。在这个过程中，学生不但提高了自己的专业英语水平，还培养了团队合作的能力。
四、结束语
综上所述，对于高分子材料专业的学生而言，高分子材料专业英语是继大学英语后非常重要的英语教学课程，教学应培养学生以英语为工具解决专业学习中的实际问题的能力，为学生今后毕业设计、实际工作或进一步深造学习奠定良好的基础。为此，从教学内容、教学方法及考核方式及内容等方面改革高分子材料专业英语的教学是很有必要的。
参考文献：
[1]曹同玉，冯连芳，张菊华.高分子材料与工程专业英语[M]北京：化学工业出版社，2011
高分子材料发展趋势范文5
关键词 阻燃剂;溴系阻燃剂;卤素;研究进展
中图分类号 TB324文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2010)16-0061-01
1 阻燃剂的概况
阻燃剂是一种能够降低或抑制高分子材料可燃性的添加剂,用以提高材料抗燃性,主要用于阻止合成和天然高分子材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。
阻燃剂品种很多,按照分类不同,主要可以分为:按使用方式可分为反应型阻燃剂和添加型阻燃剂两大类。前者指与基材中的其它组分化学反应而形成的阻燃剂,或者为高聚物的单体,或者作为辅助试剂而参与高聚物的合成反应,最后成为高聚物的结构单元,多用于热固性高聚物;后者指只是以物理方式分散于基材中,多用于热塑性高聚物。
按阻燃元素种类不同,阻燃剂常可分为卤系、有机磷系及卤-磷系、氮系、磷-氮系、锑系、铝-镁系、无机磷系、硼系、铝系等;按属性可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂两大类,有机阻燃剂包括卤系(溴系及氯系)、有机磷系(含卤-磷系、磷-氮系)及氮系等,无机阻燃剂包括锑系、铝-镁系、无机磷系、硼系、铝系等。
一个理想的阻燃剂应具有阻燃效率高、热稳定性好、光稳定性好、与被阻燃基材相容性好、本身低毒或基本无毒、燃烧时生成的有毒和腐蚀性气体量及烟量尽可能少、原料简单易得、工艺简便等特点。但实际上,目前许多阻燃剂很难达到理想的要求,近年来,追求高毒、低烟、无尘的阻燃剂已成为阻燃领域的重要课题及发展的主要方向。
2 阻燃剂的研究进展
人类最早的阻燃历史可追溯至炼金术和罗马帝国时期,其阻燃成分很可能是铁和铝的二硫酸盐。1820年,Gay-Lussac研究发现:某些铵盐(如硫酸铵,磷酸铵及氯化铵)及这些物质与硼砂的混合物可用来阻燃纤维素织物。1913年, W. Perkin发现,采用锡酸盐(或钨酸盐)及硫酸铵处理织物,可以使织物获得了耐久的阻燃性能。1930年,人们发现了卤系阻燃剂(如氯化石蜡)与氧化锑的协同阻燃效应。
1960年以后,美国、日本、西欧相继研制出了多种适用于热塑性塑料的填料型添加阻燃剂――溴系阻燃剂,20世纪70年代初至80年代中期,这类阻燃剂的生产和应用得到了蓬勃发展。
我国阻燃剂的研制工作起步较晚,始于60年代后期,四溴乙烷是最早使用的一种含溴阻燃剂。80年代,随着对阻燃剂和阻燃材料的需求日益扩大,我国阻燃剂才得以迅速发展,但总体而言,远远落后于发达国家。与国外先进国家相比,我国阻燃剂科技含量低、生产规模小、品种单一、竞争力差。但随着化学合成技术、科学研究方法的发展及对基础设施投入的不断加大,我国阻燃剂市场需求不断增长,正处于一个新的发展阶段。
3 溴系阻燃剂
3.1 溴系阻燃剂的概况
溴系阻燃剂作为有机阻燃剂的一大类,主要由溴化剂(常用的是溴素)与有关有机物反应而得,其产量约占有机阻燃剂40%左右。
目前,国外消耗量较大的溴系阻燃剂主要包括:四溴双酚A及其衍生物、十溴二苯醚及其同系物、脂肪族多溴化物、溴化芳烃、溴代酚及其衍生物及高分子阻燃剂等,其中,四溴双酚A是产量和消耗量最大的含溴阻燃剂,它可作为反应型阻燃剂用于环氧树脂、聚碳酸酷等,又可作为添加型阻燃剂用于ABs、酚醛树脂等;而十溴二苯醚是另一个产量大的添加型含溴阻燃剂。
3.2 溴系阻燃剂的特点
含溴阻燃剂由于具有其阻燃效能好、添加量少、加工性能优良、对高分子材料的物理、机械性能影响小、原料丰富、价格较便宜等优点,因此,溴系阻燃剂已经成为世界上发展最快、品种最多、产量最大、应用范围最广的有机阻燃剂之一,受到普遍重视。
虽然溴系阻燃剂具有诸多优点,然而,溴系阻燃剂会降低被阻燃基材的抗紫外线稳定性,同时,在加工过程中、高温及燃烧条件下会产生毒性物质。1986年瑞士的研究人员研究发现,多溴二苯醚(PBDPE)及其阻燃的材料在510~630℃热分解时,会产生剧毒、致癌的多溴代二苯并f英(PBDD)和多溴代二苯并呋喃(PBDF),即出现所谓的“二f英(Dioxin)”问题。此外,溴系阻燃剂燃烧时,可能产生较多的烟雾、腐蚀性及有毒气体,主要包括HX、CO、CO2、SO2、NO2、NH、HCN等。
4型阻燃剂的发展趋势
由于溴系阻燃剂在高温及燃烧时易于产生毒性物质,因此,新型阻燃剂的发展迫在眉睫。目前,阻燃剂研究的方向主要包括:
1)抑烟和消烟研究,即在阻燃剂中加入消烟剂,如铝、铜、铁化合物,使用超细氧化锑和胶体五氧化二锑,以硼酸锌代替三氧化二锑等;
2)研究开发非卤阻燃剂,如磷系、磷-氮系、硅基、硼系等体系的研制与开发,但是除个别材料外,近期内难以找到性能/价格比与溴系阻燃剂相抗衡的阻燃剂或阻燃材料;
3)研究开发新型溴系阻燃剂。小分子溴系阻燃剂因其易析出、易迁移、热稳定性差等缺点给环境造成极大地危害,而高分子型溴系阻燃剂因具独特的热稳定性和不喷霜、不迁移等优点,已逐渐成为人们研究开发的重点。因此,新型溴系阻燃剂的主要研究方向为:研究热稳定性高、耐迁移析出、耐候性好、毒性低、抗紫外的高分子型卤系阻燃剂,以解决其耐热、烟雾问题以及“二f英问题”。如DBDPE(十溴二苯乙烷)、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂等新型溴系阻燃剂的广泛研究已表明这种趋向。
参考文献
[1]陶英丕.含溴阻燃剂的国内外进展.精细石油化工,1990:32-35.
高分子材料发展趋势范文6
关键词：陶瓷坯体；增强剂；研究；应用；增强机理
1 引言
在陶瓷工业生产中，坯料的制备是一个非常重要的环节，它直接影响到后续的成型、干燥及烧成等工序，而坯体的干燥强度则是一个重要指标，它对产品的成品率及质量有重要的影响。坯体的干燥强度一般是由粘土的可塑性、加入量和坯体的成形压力等因素来决定。由于受当地原料及成形压力的限制，我国很多工厂特别是南方的墙地砖生产工厂的坯料中粘土的可塑性较差，坯体干燥强度差，即使增加成形压力也很难达到要求，因此产品在加工过程中缺边掉角的现象较为严重，直接影响了生产[1]。在生产中加入坯体增强剂是解决上述问题的有效途径，尤其是国外先进的陶瓷生产厂家，生产过程中普遍使用坯体增强剂。近年来，国内外一些化学品公司研制了一些坯体增强剂，并逐步形成了生产规模[2]。本文对陶瓷坯体增强剂的增强机理、研究和应用状况及发展趋势进行了归纳总结。
2 坯体增强剂在陶瓷制备中的应用研究
2.1 坯体增强剂及其分类
坯体增强剂是指用于增强、增塑陶瓷坯体的物料。增强剂一般为有机高分子聚合物，加入后对陶瓷生产工艺各环节无不良影响，并具有良好的烧成特征。常见的坯体增强剂有变性淀粉、甲基纤维素、聚乙烯醇及丙烯聚合物、海藻酸钠、糊精、栲胶等[3]，最近又出现了新型陶瓷增强剂如聚丙烯酸钠复合剂、改性淀粉聚合物等。市面上商品坯体增强剂有粉体和液体两种，前者易于包装运输但易吸潮结团，后者则易于在陶瓷浆料中分散，使用更为方便，并能对浆料起到悬浮稳定作用，即使加入量高达5%也不会使料浆稠化，而且不影响浆料的流动性[4]。
2.2 使用坯体增强剂需考虑的问题
2.2.1坯体增强剂的选择
陶瓷坯体增强剂的正确选择和使用是提高陶瓷产品质量的关键之一。如果坯体增强剂选择不当会导致泥浆流动性降低，泥浆触变性变大。因此，在选择坯体增强剂时必须要做到以下几点：首先对现有增强剂的种类、性能和使用方法有一个基本的了解；其次对要制造的陶瓷坯料有个基本的了解；要进行反复试验，测出增强剂加入量和干燥强度的关系曲线，要多选择几种增强剂进行试验、比较，而且尽量采用多功能型代替单一型以互相补充；既要考虑增强效果，也要考虑经济性。最好使用普适性强、效果好和经济型增强剂[5]。
2.2.2 坯体增强剂的用量
坯体增强剂存在一个最佳用量的问题，并不是增强剂用得越多增强效果就越好。随着增强剂加入量增加，坯体的干燥强度逐渐趋于平稳甚至下降。其主要原因是当所加入的增强剂过量时，颗粒表面完全给增强剂分子包裹，而且包裹层较厚，颗粒之间的距离将会大大加大，反而降低了颗粒间的毛细管力，从而使强度增加趋于平缓甚至略有下降[6]。
3 坯体增强剂的应用
3.1 发展现状
目前，国外发达国家在这方面的研究已经有了较大的进展，如德国司马公司和意大利帝国公司生产的增强剂，其效果明显优于其它同类产品。我国在这方面的研究落后于其他先进国家，如某厂在压制300 mm×300 mm瓷砖时，使用了坯体增强剂，当加入量为0.3%时，生坯强度提高到0.98 MPa，高于没有使用增强剂时，采用1500 t压机的压坯强度；有些国家要求陶瓷生坯强度超过2.2 MPa。近年来，我国在增强剂等方面研究开发力度明显增强。周志烽报道的一种增强剂已经投入生产，该增强剂属于水溶性复合有机盐的新型陶瓷坯体增强剂，它是针对我国的具体情况，在参照国外先进技术的基础上利用国产资源生产的一种新型陶瓷添加剂。该种坯体增强剂对陶瓷墙地砖、卫生陶瓷、日用陶瓷以及特种陶瓷坯体有显著的增强效果。与进口同类产品相比，使用性能毫不逊色，与其它如本素磺酸钙、淀粉、CMC和腐殖酸钠等增强剂相比，具有更高的性价比[7]。
3.2 应用举例
（1） TT型陶瓷坯体增强剂
该增强剂主要适用于特种陶瓷（氧化物、氮化物和碳化物等）、耐火材料、涂料以及水泥等。其特点是分散性好、粘合强度高、不发霉变质、同时不含金属杂质。因此其使用性能优于羧甲基纤维素钠（CMC）、聚乙烯醇（PVA）和变性淀粉等。温度高于400℃则完全烧失，不影响产品的性能。加入量0.3～1.0%，可使坯体强度提高30～200%[8]。
（2） PT型陶瓷坯体增强剂
该增强剂具有广泛的适用性，可用于陶瓷墙地砖、卫生洁具、日用陶瓷、美术陶瓷、釉料、特种陶瓷和耐火材料等。当加入量为0.05～0.15%，可使坯体强度提高30～60%，有效减少了坯体的破损率，提高产品质量。增强剂加入后对浆料性能通常没有不良影响，还可提高坯料可塑性以及浆料悬浮稳定性。当温度高于400℃时则完全烧失，不影响产品的性能。其良好的烧失特性，特别适用于快速烧成陶瓷墙地砖[9]。
（3） YZ型陶瓷增强剂
加入适量YZ型增强剂（推荐加入量0.3%～0.5%），可增加压制成形陶瓷坯体强度30%～50%，同时，也可以有效地降低半成品在搬运、装饰等工艺过程中的破损率。同时可改善料浆悬浮稳定性，也可用为解凝剂使用，取代腐植酸钠，无需再加其他解凝剂，还可以提高料浆研磨效率10%～30%。除此之外，还可提高坯体的可塑性，减少塑性粘土的用量，既能降低坯体干燥和烧成收缩，又能降低制品的烧成温度，对改进生产工艺十分有利[10]。
（4） 聚丙烯酸钠及其复合坯体增强剂
聚丙烯酸钠按其分子量的大小可分为高分子量（约106～107）、中分子量（104～106）和低分子量（
另外，以自制的中分子量聚丙烯酸钠为主体，以不同比例的聚丙烯酰胺、木质素磺酸钙等添加剂为辅助成分，制备了一系列复合坯体增强剂。自制聚丙烯酸钠复合陶瓷坯体增强剂对陶瓷坯体的增强效果比聚丙烯酸钠更加明显；复合增强剂在质量分数为0.2%～0.4%时，对陶瓷坯体增强作用最大。自制复合陶瓷坯体增强剂增强作用使地砖生产的成品率从67.70%提高到90%以上。
（5） PVA及PVA改性淀粉聚合物
聚乙烯醇，简称PVA，属高分子化合物，外观为白色粉末絮状，可溶于水、乙醇、乙二醇、甘油等有机溶剂内，具有粘性及弹性，使用时，一般需要加热到80℃左右。不过若在坯料中含有较多CaO、ZnO、BaO、MgO及硼酸盐、磷酸，PVA将难以发挥拉塑作用。此外，由于有效作用时间短，有可能烧后会或多或小留有残灰或气孔，影响瓷料电性能和力学性能，需要引起注意。
自制增强剂PS是一种PVA改性淀粉聚合物，是一种多羟基化合物，由许多脱水葡萄糖单元经糖键连接而成，每个脱水葡萄糖单元的2、3、6三个位置上各有一个醇羟基，加入氧化剂进行氧化反应时，6位上的羟基比2、3位的羟基更易于氧化。淀粉氧化后分子中含有醛基和羟基。在PVA水溶液中加入氧化剂过硫酸钾，使PVA部分分子链断链而导入端羧基或醛基，并在分子链中引入酮基。由于PVA和淀粉都是含有多羟基的大分子化合物，在一定的条件下，PVA与氧化淀粉间发生接枝反应，使粘合强度明显提高。试验表明：当加入量为0.1～0.5%（相对干料而言）时，可提高瓷质砖坯体强度15～60%以上。
（6） 腐植酸钠
腐植酸钠[11]俗称胡敏酸钠，属腐植酸的钠盐。其外观呈胶状或黑色粉末状，一般采用泥炭，褐煤或某些土壤与烧碱溶液作用而制成的，腐殖酸钠在陶瓷坯料中主要作用是增加泥料的可塑性、泥浆流动性、悬浮性，并可增加坯体的干燥强度，增加釉的附着力和釉的干燥速度，减少釉面气孔和釉坯开裂。此外，腐殖酸钠对于石膏模具也有显著的增强、增韧作用，提高石膏的使用寿命。腐殖酸钠在坯料中的用量一般为1～3%，在釉中的用量一般为0.1～0.5%，同时坯釉中应减少磨水量。
4 坯体增强剂的增强机理探讨
4.1 有机高分子链增强
在没有加入增强剂时，陶瓷坯体颗粒之间的结合是纯粹的颗粒和颗粒之间的结合，加入了有机高分子材料后，陶瓷坯体颗粒之间的结合机制则完全不同，情况取决于有机高分子的结构。有机高分子材料通常为有机小分子单体在一定的温度、粘度和催化剂浓度等反应条件下，经过均聚、共聚、缩合或接枝共聚而成，因此其分子结构一般为链状。根据其聚合度不同，其分子链长短也不同。具有足够链长的高分子聚合物可在陶瓷颗粒之间架桥，产生交联作用而形成不规则网状结构，并形成凝聚，将陶瓷颗粒紧紧包裹，从而增加坯体强度[12]。
4.2 氢键增强
分析颗粒之间的结合力情况，在不加增强剂时，陶瓷颗粒之间还存在少量水分，颗粒之间还有毛细管力，毛细管力的存在使得颗粒扩散层产生张紧力，从而将颗粒拉近。其形成的压力越大，颗粒之间的距离越近，毛细管力越大，则颗粒结合力越强，坯体强度越大。增强剂存在时，除了上述的作用之外，颗粒表面被高分子材料包裹（包裹程度视增强剂加入量不同而异），还会使颗粒之间借助于有机高分子而产生氢键作用，因而大大增加了坯体强度，氢键作用强弱取决于增强剂的分子链表面电荷密度，电荷密度越大，作用间的距离将会大大加大，反而降低了毛细管力，从而使强度下降。有机高分子的加入会而产生氢键作用，因而大大增加了坯体强度[13]。
4.3 粘合增强
运动增加，使包裹在一个颗粒表面的高分子与包裹在另一个颗粒外表面的高分子缠绕或链合，把两个颗粒更加紧密地粘合在一起，从而在生坯成型时，既有外部对泥料的施加压力，形成颗粒间的机械结合，又有泥料内部的高分子粘合效应，形成三维网状体型结构，最终使经过处理后的生坯强度提高。
4.4 静电力增强
粘土颗粒往往形成片状结构，从结晶学和硅酸盐理论观点可知，板面常带负电，四周棱边常带正电，由于片状厚度很薄，粒度的磨细往往是板面面积的减少，棱边变化不大，颗粒成多棱角状使负电荷作用减弱，相对的正电荷作用增强。在压型过程中，颗粒以边、棱连接为主导，而边、棱连接很少，因而带负电荷的边与带正电荷的棱由于静电引起作用而相互凝结起来，随着压型力增加，颗粒间空隙减少，颗粒间距进一步缩小，颗粒接触数目逐渐增多，静电效应再度增加，从而使坯体具有一定的强度。
5 发展趋势及展望
随着陶瓷工业的发展，陶瓷增强剂也在不断发展，主要体现在以下三个方面：一是其应用范围更加广阔，几乎涉及陶瓷生产的各个领域；二是功能更加齐全；三是产品的科技含量不断提高，它与精细化工、纳米科技结合，产品的档次和质量有明显的提高。世界各国对助剂工业都给予了高度的重视，在陶瓷企业中采用陶瓷增强剂，特别是新型增强剂，对于提高产品质量、增加产量和降低能耗将起到巨大的作用。根据国内外陶瓷增强剂的制备及应用方面的资料，结合我国陶瓷行业的现状，我们需要加强重视以下几个方面：（1）深入研究陶瓷添加剂的作用机理；（2）设计和开发新型陶瓷添加剂；（3）开发新型表面活性剂；（4）重视水溶性高分子材料的应用；（5）注重配方原理和技术研究；（6）开发对环境无污染的绿色化学品[14]。
参考文献
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