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高分子材料的主要性能范文1
关键词：硬组织材料；力学性能；复合材料
现代社会，由于交通事故、运动创伤、疾病以及人口老龄化等原因，越来越多的患者需要进行硬组织修复手术，因此，硬组织修复材料成为临床上需求量最大的材料之一。为满足这一需求，围绕新型硬组织修复材料的研发和技术成为目前研究的热点[1]。
1 硬组织材料的分类
硬组织修复材料照属性划分主要有四大类，即金属材料（Biomedical Metallic Materials）、生物陶瓷材料（Biomedical Ceramics）、高分子材料（Biomedical Polymer）和复合材料（Biomedical Composites）。
1.1 金属材料
医用金属材料发展较早，在生物材料领域具有举足轻重的地位，其强度和韧性较高，耐磨性、可锻性、耐腐蚀性和再现性好，是承受较高货载的硬组织材料的修复和替换的首选材料，主要用于骨和牙齿等的修复 。目前，应用较多的金属材料主要有Co-Cr合金、钛合金和316L不锈钢三大类。从表1中可以看出不同合金的机械性能各有特点，不锈钢易于加工；钴铬合金的耐磨性比钛合金好；钛合金具有比强度高、生物相容性好、耐腐蚀性等特点[2]。
1.2 生物陶瓷材料
生物陶瓷材料的稳定性和生物相容性良好，与医用金属材料相比，具有良好的耐高温、耐腐蚀、抗氧化性和很高的机械强度等性能，分为惰性生物陶瓷材料和活性生物陶瓷材料。典型的惰性生物陶瓷如氧化物陶瓷（Al2O3、ZrO2）等，其主要性能参数如表2所示[2]。生物活性陶瓷是指在生理环境中能与组织细胞界面形成化学键合的生物陶瓷材料，主要包括羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）和磷酸三钙（tricalcium phosphate，TCP）为代表的磷酸钙（calcium phpaphate， Ca-P）陶瓷、生物玻璃陶瓷等。羟基磷灰石生物相容性良好，但是其力学性能欠佳，脆性大，韧性较差，如表3所示[3]；A-W生物活性玻璃微观结构均匀，具有良好的机械性能，抗弯曲强度达到215MPa，抗压强度达到1080MPa，易加工成各种形状[3-4]。
1.3 高分子材料
随着1963年第一例金属骨股头-聚四氟乙烯骸骨臼的人工关节的诞生，开启了高分子人工硬组织材料的新纪元。高分子材料品种繁多，容易对材料表面改性，近年来已经广泛应用于医学领域。类材料主要有聚硅氧烷（silicone）、天然橡胶（natural rubber，NR）、聚氨酯（polyurethane，PU）、聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲脂（polymethylmethacrylate，PMMA）等，应用于软硬组织修复、人工器官、人工皮肤等[2，6]，典型的脂肪族聚酯包括聚羟基乙酸（PGA）、聚左旋乳酸（PLLA）、聚右旋乳酸（PDLA）和聚己内酯（PCL），其拉伸强度分别为140MPa、107MPa、40MPa、60MPa，拉伸强度分别为7MPa、2.7MPa、1.9MPa和0.4MPa。
1.4 复合材料
复合材料是指将两种或两种以上的材料相结合，这类材料不仅兼具单组份材料的性质，而且还产生单组分没有的新性质。从仿生角度出发，理想的硬组织修复材料应当是生物活性无机材料与有机高分子材料大的复合。目前，用于骨修复方面的无机-有机仿生骨复合材料主要有纳米磷灰石/胶原复合材料和纳米磷灰石/聚合物复合材料等。纳米磷灰石/胶原复合材料人工骨存在矿化物颗粒粗大、结晶度过高、有机-无机复合不均匀等缺陷，导致其力学性能欠佳，目前广泛应用于不承重和小承重的骨缺损的修复，如骨缺损填充、颅面骨缺损修复等。纳米磷灰石/聚合物复合材料由于其有机部分为合成高分子材料，具有良好的韧，弹性模量接近于人体，更有利于材料力学性能的提高。Bonfield和Doyle等人将熔融的高分子量聚乙烯和纳米轻基磷灰石在高速搅拌下复合，所制备羟基磷灰石/聚乙烯（HA/PE）复合材料中羟基磷灰石含量达到约40%，弹性模量达到9GPa，抗压强度达到100MPa，其力学性能与天然骨接近，但是两相间属于单纯的物理混合，不纯在化学键合[6]。张兴栋等人用原位复合法制备了纳米轻基磷灰石/聚乳酸复合材料具有优良的生物力学性能和降解性能，其复合物的弹性模量已达到5～12GPa，弯曲强度约为44～280 MPa，拉升强度约为10～30MPa，压缩强度约为78～137 MPa，目前其研究已进入临床实验阶[7]。近年来，国外采用新型共混和精加工工艺，将HA均匀分散在左旋聚乳酸（PLLA）基体上，制备而成的超高强度生物可吸收PLLA-HA复合材料，其弯曲强度和模量随着HA含量的增加而提高，最高弯曲强度达到280MPa，且在降解12周后仍然具有210MPa的弯曲强度，在骨折内固定材料方面有望得到广泛应用。李玉宝等人研制的新型可自固化纳米羟基磷灰石/聚酰胺（n-HA/PA66）复合材料其弯曲强度达到81～103MPa，压缩强度达到103～121MPa，与人体皮质骨类似，具有良好生物相容性和生物安全性[8-11]。
2 结语
根据硬组织修复材料的研究不难发现，硬组织修复材料在金属、陶瓷、高分子和复合材料方面都取得了令人鼓舞的成就，但是这些传统骨修复材料材料并非完美，并且存在一些缺陷。因此，确保材料植入机体后，不被免疫系统所排斥，被机体所接收，并且能够取代机体某部分缺损功能，发挥其力学作用，从而实现对缺损硬组织的修复，这应当是未来研究硬组织材料研究的方向。
参考文献：
[1]Giannoudis PV， Dinopoulos H， Tsiridis E. Bone substitutes： An update. Injury， 2007，365：520-527.
[2]徐晓宙.生物材料学[D].科学出版社，2006.
[3]李玉宝.生物医学材料[D].化学工业出版社，2003.
[4]Shackelford JF. Bioceramics-applications of ceramic and glass materials in medicine. Trans Teeh Publieation.1999：37-64.
[5]Black J， Hastings G. Hand book of biomaterials properties. Chapman&Hall，1998：355-363.
[6]Bonfield W. Composites for bone replacement. J Biomed Eng.1988（10）： 522～526.
[7]愈耀庭，张兴栋.生物医用材料[D].天津大学出版社，2000.
[8]王华楠.多孔羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料骨组织工程支架的研究[R].四川大学硕士论文，2007.
[9]Yan Yonggang， Li Yubao， Wei Jie et al. Synthesis and properties of a copolymer of poly（1，4-phenylenesulfide）-poly（2，4-phenylene sulfide acid） and its HA reinforced composite. J Europ polym.2003（02）：411.
[10]Wei Jie， Li Yubao. Tissue engineering scaffold material of nano-apatite crystals and polyamide composite. J Europ polym.2004（40）：509.
高分子材料的主要性能范文2
关键词：高吸水性树脂；机理；制备方法；应用。
前言：
高吸水性树脂（简称SAR）是一种典型的功能高分子材料。它能吸收其自身重量数百倍、甚至上千倍的水，并具有很强的保水能力的高分子材料，所以它又成为超强吸水剂或高保水剂。从化学结构上来讲，高吸水性树脂是具有许多亲水基团的低交联度或部分结晶的高分子聚合物。［1］
1、高吸水性树脂的吸水机理
1.1高吸水性树脂的吸水结构
高吸水性树脂是一种三维网络结构，它不溶于水而大量吸水膨胀形成高含水凝胶。高吸水性树脂的主要性能是具有吸水性和保水性。要具有这种特性，其分子中必须含有强吸水性基团和一定的网络结构，即具有一定的交联度。实验表明：吸水性基团极性越强，含量越多，吸水率越高，保水性也越好。而交联度需要适中，交联度过低则保水性差，尤其在外界有压力时水很容易脱去；交联度过高，虽然保水性好，但由于吸水空间减少，使吸水率明显降低。
1.2高吸水性树脂吸水量的计算
高吸水性树脂的吸水量可以量化。Flory［4］考虑聚合物中固定离子对吸水能力的贡献，从聚合物凝胶内外离子浓度差产生的渗透压出发，导出了高吸水性树脂溶胀平衡时的最大吸水性公式：
Q3/5=[（i/2VuS﹡1/2）2+(1/2-x1)/V1]/（Ve/Vo）
1.3高吸水性树脂与水的作用方式
当水与高聚物表面接触时，有三种相互作用：一是水分子与高分子中的电负性强的氧原子间的氢键作用；二是水分子与疏水基团间的相互作用；三是水分子与亲水基团间的相互作用。［6］
高吸水性树脂本身具有的亲水基和疏水基与水分子相互作用形成水合状态。树脂的疏水基团部分由于疏水基团作用而易于折向内侧，形成不溶性的粒状结构，疏水基团周围的水分子形成与普通水不同的结构水。［7］
2、高吸水性树脂的制备方法
2.1淀粉型高吸水性树脂的制备
2.1.1淀粉接枝共聚
合成淀粉型高吸水性树脂，所使用的原料为淀粉和单体。此外还利用引发剂（或催化剂）、交联剂、碱、分散剂、表面活性剂、洗涤剂等助剂。
目前以淀粉为原料制备高吸水性树脂的合成方法主要通过自由基引发聚合将乙烯基单体接枝到淀粉上。引发的方法以化学引发为主，也采用辐射引发接枝。聚合方法主要有溶液聚合和反相悬浮聚合。
2.1.2淀粉经羧甲基化可制备高吸水性树脂
该方法制备的高吸水性树脂大多以纤维素为原料，以淀粉为原料不常用。
2．2纤维素型高吸水性树脂的制备
天然纤维及其衍生物是制备高吸水性树脂的重要原料。通过醚化、酯化、交联、接枝共聚等一种或几种方法，人们现已制备出一系列高吸水性树脂。由于纤维素来源广，易于获取且价廉，因此以纤维素为原料制备高吸水性树脂日益受到重视。［11］
2.2.1醚化-交联法
该方法是制备纤维素基高吸水性树脂的一类常用方法。一般有以下三种方法：先交联后醚化、先醚化后交联、醚化与交联同时进行。
2.2.2直接酯化法
利用纤维素或其衍生物分子中羟基易通酸酐或氯酐起反应的特征，可制备纤维素基高吸水性树脂，被开发的材料有两种。
⑴纤维素黄原酸盐吸水材料，该材料耐盐性、耐碱性较好。
⑵羧甲基化纤维素碳酸盐吸水性材料［10］
2.2.3直接交联法
直接交联法虽不是常用方法，但可用于对一些商品纤维素作进一步加工而制备高吸水性树脂。其中日本学者在这方面进行详细的研究，制得的产品吸水能力很高。制备方法如下：［12］
取代度0.55的羧甲基纤维素125g，氢氧化钠36.5g，水1292g混合呈均匀溶液，加入环氧氯丙烷37.5g。在40℃反应20h。用含90％甲醇溶液脱水、脱盐得白色粒状羧甲基纤维素交联的钠盐137g。其吸盐水（0.9％NaCl）达97g/g,吸血液达63g/g。2.2.4接枝共聚法
是以纤维素为原料制高吸水性树脂的主要途径。其原料可以是天然纤维及其衍生物，人造纤维等。天然纤维接枝共聚是发展的重要方向，因为不需要制成衍生物，利于降低成本。
2.3合成聚合物类
在这一类高吸水性树脂中，聚丙烯酸盐以其吸水率高，吸水速度快，不易霉变成为高吸水性树脂中最重要的品种之一，其制备方法如下：［13］
在反应瓶中计量加入丙烯酸，开动搅拌机，逐渐加入20％氢氧化钠溶液，使其中和度为60％～80％，再加入去离子水稀释至单体浓度为30％～60％，再加入N，N-二甲基双丙烯酰胺。将反应瓶置于恒温水浴中加热并通氮气驱氧，再加入过硫酸钾进行反应。反应物料粘度增大至搅拌困难时停止搅拌，继续通氮气到反应物为粘稠凝胶体。将其取出，压成薄片后进行干燥，再粉碎至10目以上。其吸水盐（0.9％NaCl）150g/g。吸去离子水1400g/g，吸水速率快，保水性较好。
3、高吸水性树脂的应用[14-18]
3．1日常生活中的应用
目前高吸水性树脂主要用于制尿布和妇女卫生巾，其用量约占用量的80％～90％。由于高吸水性能吸收大量的液体，所以每片尿布只需要6～7g，而每片卫生巾只需0.5～1g，其它为纺织材料或塑料。
3.2医疗方面的应用
近年来高吸水性树脂（凝胶）在医疗方面的应用取得了明显进展。研究表明，高吸水性凝胶可抑制血浆蛋白质和血小板粘着，使其难以形成血栓，把尿激酶等活性酶固定在凝胶表面，则能溶解初期形成的血栓，为研究抗血栓药剂提供了新的途径。
3.3工业方面的应用
在包装方面，高吸水性树脂可用于危险品、高中级实验室用化学品、花卉和植物类的包装运输；也可用于食品类的包装，还可用于油类、树脂添加剂、填料和溶剂脱水，以及吸收蓄冷剂、空气过滤、防静电密封等方面。
3.4农林业方面的应用
为使沙漠地区绿化，可用高吸水性树脂吸收水分和植物养分后置于土壤中，在长时间里逐渐提供给植物，以满足其生长需要。此外还可用于维持屋顶花园、阳台花草、草坡、苗圃、花盆的水分平衡。同时还可起到缓和土壤温度变化，提高土壤温度变化，提高土壤通气性的作用
4、结语
在短短的近三十年来，高吸水性树脂已经品种繁多，用途极广，已深入国民生产的各个领域，成为很有价值的重要材料。近年来，我国对高吸水性高分子材料的需求逐年增大，对其质量也日益提高。所以，加快高吸水性高分子材料的研究对我国有着非常重要的意义。
参考文献：
[1]林纪辰、董华：高吸水性树脂.中州大学学报（综合报）.1996[2]:34～41。
[2]许晓秋、刘延栋：高吸水性树脂的工艺与配方[M].北京：化学工业出版社，2004[1]：1。
[3]李建颖：高吸水与高吸油树脂[M].北京：化学工业出版社，2005[1]：8～10。
[4]PJPLORY.PrinciplesofPolymerChemistryM.Ithaca:CornellUniversityPress,1953:589～591。
[5]乌兰：高吸水性树脂的吸水机理及制备方法J.化学与黏合,2006,28(3):169～171。
[6]赵军子、翁志学：耐电解质高吸水性树脂J.高分子通报,2001,56(6):72～75。
[7]龙明策、王鹏、郑彤：高吸水性树脂溶胀热力学及吸水机理J.化学通报,2002(10):705～708。
[8]邹新禧：超强吸水性[M].北京：化学工业出版社，1991：65～67。
[9]张黎明：高分子材料.1996.3(2):12～15。
[10]崔天放、牛胜军：高吸水性树脂的制备及应用.开发与应用.辽宁化工,1999,28(4):226～228。
[11]钱欣等：功能高分子，1997.10(2):184～188。
[12]马书斌、宁家成：石油化工，1994，23（12）：820～824。
[13]林菁：化工新型材料，1994,(3):19～20。
[14]徐京生：化工新型材料，1994.(10):29～30。
高分子材料的主要性能范文3
【关键词】松散软煤综放巷道；围岩加固；化学注浆
1 煤岩体化学注浆加固技术的发展现状以及固化机理
1.1 煤岩体超前化学注浆固化机理
（1）超前注浆
在煤岩体开挖之前所进行预注浆，称为超前注浆。该技术是利用预注的浆液充填和固结煤岩体的裂隙面，从而达到提高围岩体的强度的目的，能充分发挥煤体本身的承载能力，来保证巷道围岩的稳定性[1]。煤岩体超前化学注浆加固技术是一种经济高效的巷道围岩稳定技术。
（2）充填压密以及转变围岩破坏机理
通过超前注浆，浆液在一定泵压的作用下，除了将一部分较大的裂隙充满，还可将充填不到的小裂隙以及封闭裂隙压缩，甚至闭合，从而提高围岩的强度以及弹性模量[2-3]。据相关试验，若能减少围岩的孔隙率，可大幅提高强度。超前注浆固化技术就可起到提高围岩强度的作用，也可转变围岩体破坏机理。
（3）浆液固结体骨架作用
浆液在一定泵压作用下，被挤压后渗透到围岩体中，在纵横交错的裂隙中固结，形成呈网络骨架的结构。形成骨架的高分子材料抗压强度不一定高于围岩，但其固结体具备良好的粘结性以及韧性。
2 顶板超前化学注浆加固技术研究及实践
2.1 化学注浆加固材料
在6205综放面巷道顶板加固过程中，超前注浆加固使用了常用的化学浆体-矿用波雷因化学浆。
2.1.1 波雷因化学浆的技术性能
作为一种高分子聚合物，波雷因化学材料具备较好的渗透性，能够与煤岩体产生较高的粘合力，在注浆压力的作用下，可使材料渗透到微裂隙之中，充分混合后反应并膨胀凝固，形成致密结构的网络骨架，对工作面煤壁以及顶板起到高效的固结作用，其广泛应用于煤矿煤岩体加固工程。波雷因化学浆的优点有：（1）粘度低、渗透性好；（2）具有优异的粘结强度；（3）材料的凝胶体具有较好的延展性，从而能很好的适应岩层的较大变形；（4）材料反应后生成的凝胶体具有较强的机械强度；（5）材料能遇水发生膨胀反应，从而其还具有注浆堵水的效用。波雷因化学浆的技术参数见表 1。
2.1.2 波雷因注浆加固材料的作用机理
矿用波雷因注浆加固材料由体积相等的A、B两种化学材料组成，当被专用的压注设备以一定的压力将波雷因A、B两种化学材料等体积压注到破碎煤岩体之后，充分混合后的两材料会发生复杂的化学反应，生成具有一定粘结性的有机弹性体，从而改善了松散破碎煤岩体的力学性能。
2.2 化学注浆加固设备
采用风动锚杆钻机或煤电钻打眼，同时配备相应长度的钻杆以及相应的Φ42 mm 钻头。注浆和封孔均采用气动高压双液化学注浆泵（QB-12型），与注浆加固设备配套的进风管路为Φ25 mm的高压风管20 m，出浆管路规格为Φ10 mm，长度2 m、5 m、10 m各若干根，总计 40m长。采用的QB-12型气动高压注浆泵主要性能参数如表2所示。
2.3 化学注浆加固动力系统及其性能参数
根据煤体的承受能力和最小抵抗面及工作面煤体围岩条件，供风风量不低于 3 m3/min，供风压力不低于 0.5 MPa。
2.4 顶板超前化学注浆加固方法
2.4.1 注浆孔布置
根据煤岩体的具体特点和加固施工工艺，采用预先超前加固 7 m 再向前推进 4 m，预留3 m 保护帽的注浆施工方案。巷道两帮根据掘进后的围岩情况决定是否需要注浆加固。巷道前方顶部采用单排注浆孔，每个孔孔深 6 m，注浆管长 3～5 m，封孔段长 1.5～2 m（直径42 mm）。每个注浆循环掘进工作面煤壁布置 4～6 根注浆管。从工作面断面的上部开孔，孔间距为 0.7～1 m。对注浆管密度、深度和角度随时进行调整，钻孔布置示意图如图1所示。
2.4.2 注浆压力
根据断层带煤体的承受能力和最小抵抗面及工作面围岩条件，当工作面供风风量不低于3 m3/min，供风压力不低于 0.5 MPa时，注浆终压应为 10～15 MPa，扩散半径为1.1 m左右。
2.4.3 注浆量预计
（1）单孔注浆量
按下列公式计算：Q单=AЛR2HnBM/1.4
式中：A—浆液的损耗系数，取1.05；R—浆液有效扩散半径，取1.1 m；H—注浆段长度，取5 m；n—孔隙率，取0.6%；B—浆液充填系数，取0.8；1.3—平均重复注浆系数；M—浆液密度，1200 Kg/ m3。
则：Q单 =1.05×3.14×1.12×5×0.006×0.8×1200/1.3 ≈88 Kg
（2）每个注浆循环注浆量Q循环
Q循环 = Q单× N =88 Kg /孔 × 5孔=440 Kg
Wmin = W ×15=352 Kg×15=5280 Kg
每循环向前掘进4 m，则平均每米进尺需要注浆量约110 Kg。
2.4.4 施工工艺
施工工艺：标孔钻孔 检查钻孔质量安装注浆管及封孔部件封孔准备浆液开泵注浆凝固检查注浆质量验收。注浆工艺流程示意图如下图2所示：
3 结论
通过对该矿 6205 工作面回采巷道进行化学注浆加固施工，对松散体进行了有效粘结，使之成为整体，提高了围岩的力学性能和承载能力，为巷道安全快速掘进，工作面快速投产，矿井采掘顺利接替提供了有利的条件，实现了矿井高产高效，是煤矿井下巷道维护的一项非常实用的技术。
参考文献：
[1]王国际. 注浆技术理论与实践[M]. 徐州：中国矿业大学出版社，2000.
[2]杜嘉鸿，秦明武，肖荣久. 国外化学注浆教程[M].北京：水利电力出版社，1987.
高分子材料的主要性能范文4
关键词：MBS；性能；应用
MBS(Methylmetharylate-Butadiene-Styrene)是在粒子设计概念下合成的一种新型高分子材料，由甲基丙烯酸甲酯(M)、丁二烯(B)及苯乙烯(S)采用乳液接枝聚合法制备而成。在亚微观形态上具有典型的核壳结构，核心是1个直径为10nm～100mm的橡胶相球状核，外部是苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯组成的壳层。由于甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯(PVC)的溶解参数相近，它在PVC树脂和橡胶粒子间起到界面粘接剂的作用，在与PVC加工混炼过程中形成均相，予与了制品优异的抗冲击性能。当PVC中加入5％－10％的MBS树脂时，可使制品的抗冲击强度提高4倍－15倍，同时还可改善制品的耐寒性和加工流动性，其折光指数与PVC相近，用MBS作PVC抗冲改性剂不会影响PVC的透明性。MBS是改进PVC抗冲性能、制造透明制品的最佳材料，几乎所有的透明PVC制品都用它作为抗冲改性剂。因此，MBS树脂作为PVC树脂的抗冲击改性剂具有广泛的应用前景。
1 MBS抗冲改性剂的主要性能
MBS抗冲改性剂具有优异的透明性，良好的耐磨性、着色性和较一般的耐低温特性。其折光率与PVC相近，是用于PVC改性以制造透明制品的最佳材料。一般来说，MBS在与PVC共混时有适宜的相容性，且使共混体系的稳定性得以提高。MBS的玻璃化温度比较低，故能在一定低温限度内增进PVC的抗冲击性能。改善PVC的韧性和加工性能是MBS的另一重要性能，即提高摩擦来促进PVC的颗粒崩解和进一步凝胶化，缩短熔融时间，减少物料停留时间，防止分解，最终提高加工性能。
2 国际应用情况及消费量
由于世界各国具体情况不同，PVC制品的产品结构不同，加工习惯不同，各类抗冲改性剂的消费结构相差较大。北美抗冲改性剂是以ACR为主，占总消费量的54％；其次是MBS，占总消费量的34％。西欧抗冲改性剂以MBS为主，其消费量占总消费量的54％；其次是ACR，占38％。日本抗冲改性剂是以MBS为主，占总消费量的34％；其次是EPT(乙烯——丙烯——二烯烃三元共聚物)，占33％。上述3个地区CPE消费量均在6％以下。目前世界MBS消费量超过280 kt。由于各国及各地区PVC制品结构、加工配方不同。MBS的消费结构也不尽相同。其中，美国MBS每年用于PVC抗冲改性剂的40kt以上，主要应用于透明PVC瓶、硬质薄膜、片材等方面。MBS在法国、意大利和西班牙等欧洲国家，主要应用于包装瓶，而在德国主要用于PVC片材、薄膜等领域。在日本，MBS每年用于PVC抗冲改性剂约20 kt，主要用于片材、薄膜，占总消费量的65％；吹塑瓶中用量占15％，异型材等领域占20％。MBS树脂作为硬质PVC的冲击改性剂，在日本的需求已趋于饱和。在这种情况下，日本各公司都以丙烯酸酯系列耐候性抗冲增强剂作为开发的重点。同时，作为工程塑料的特种改性剂正在不断强化。如日本钟渊公司开发的KaneAce M是专为工程塑料开发的增强用树脂，能大幅度地改善工程塑料的低温强度和加工性能；日本吴羽化学公司在工程塑料增强剂方面也在不断地开发新品种；三菱人造丝公司也在致力于PVC冲击改性剂以外的树脂的研究，已开发出用于PBT和PC等新品种改性剂。随着硬质PVC制品比例不断提高，抗冲改性剂需求不断增加，但增长比例也有差异。北美、欧洲市场MBS需求约有1％～3％的增长速度；日本国内因PVC透明瓶部分被聚酯及PS制品取代，因而MBS用量有所减少。预计到2010年美国、欧洲和日本等主要消费国家和地区的MBS的需求量将达到310 kt，年均增长约1.7％。
高分子材料的主要性能范文5
关键词： 新材料 水下聚合物混凝土 应用
中图分类号：TV544文献标识码： A
混凝土缺陷是一种普遍存在的现象，如混凝土裂缝、孔洞、蜂窝等等，对混凝土缺陷的修复材料也有许多，但大多数均适用于干燥环境。而在水利、桥梁、港工、海洋等工程领域中经常会遇到水下混凝土的缺陷，这些缺陷对于混凝土的结构形成很大的危害，如对于水库大坝来说，一旦混凝土出现裂缝等缺陷，就会导致渗漏现象的产生，而渗漏的出现又会进一步造成钢筋锈蚀、析钙等现象，从而使混凝土的强度降低、使用寿命减少，最终有可能影响到水库大坝的正常运行，因此必须对这些缺陷进行有效的处理，但这些缺陷的修复往往不可能形成旱地施工的条件，这就需要开发出适用于水下施工的混凝土缺陷修复材料以及与这些材料相配合的施工技术。根据多年来的实践经验及对相关技术的研究，结合水下混凝土缺陷修复材料的性能以及应用实例，目的是为今后类似疑难工程的处理提供一个有效的参考及借鉴。
在此首先介绍一下水下混凝土缺陷修复材料的种类以及特性:从目前来说，可用于水下修复的材料除加有外加剂的普通混凝土外，还有水泥基类的水下不分散混凝土（Non-dispersible Underwater Concrete，即NDC）、由高分子作为粘结剂的聚合物混凝土（Polymer Concrete）、水下快速密封材料、水下金属和混凝土构件的保护涂料、水下化学灌浆材料、水下混凝土伸缩缝的处理材料等一系列材料。
一、HK-NDC水下不分散混凝土
水泥基类的水下不分散混凝土（Non-dispersible Underwater Concrete，简称NDC）是在普通混凝土拌合物中加入絮凝剂，从而在水泥颗粒之间形成架桥结构，增大了吸附力，提高了粘性，抑制了混凝土拌合物的稀释，增加了拌合物的触变性和保水性，减少了骨料的沉降和离析，从而使混凝土获得了在水下硬化前具有一定程度的抗分散性。NDC比较多地用在水下大体积混凝土的浇筑和修补处理中。HK-NDC水下不分散剂由高分子絮凝剂及其它外加剂组成，它的基本特性如下：
1、优良的抗分散性能，在水中落差为50cm时，浇筑的水下混凝土不分散、不离析；
2、能自流平、自密实，塌落度在18―24cm，扩展度在32―42cm。
3、初凝时间：20―25小时：终凝时间：30―35小时；
4、可配置C20―C40水下不分散混凝土，而且七天令期的抗压强度可达到20MPa以上，抗折强度可达5MPa以上。
5、可进行薄层水下混凝土施工，垂直构件断面可达20厘米。
6、可以配置特殊情况下使用的快速固化水下混凝土和水下密封剂。
水下不分散混凝土曾在多项工程中应用，如新安江护坡水下混凝土浇筑、太平湾电站、天生桥电站二级导墙水下淘空洞浇筑、云南漫湾水电站冲坑修补等。
二、水下聚合物混凝土
聚合物混凝土是以树脂为粘结剂，将其与骨料（石子、砂、水泥）固结而形成的混凝土，它具有高分子和无机材料的综合性能。可选择不同类型的树脂品种，并通过固化剂用量的调节，使它在水中快速固化。聚合物混凝土的强度增长可以大大快于NDC水下不分散混凝土，有些品种在一天内即达到30MPa以上的抗压强度。用于水下聚合物混凝土有PBM和环氧树脂等，可以由这些树脂出发制备水下混凝土修复用的水下涂料、水下高强锚固剂、水下腻子、水下聚合物砂浆和水下聚合物混凝土等。PBM聚合物混凝土是以不饱和聚酯等高分子材料为胶结料而形成的具有互穿网络结构的材料，可在水下快速固化，强度增长迅速，与混凝土和金属粘结强度高，而且它在水中可自流平，自密实，同时还可以进行薄层浇筑，适用于水下混凝土孔洞和缺陷的快速封堵。而环氧混凝土则以环氧树脂作为胶结料，也可在水中自流平、自密实，其固化产物强度高，性能可在一定范围内调节，固化速度可通过加入不同的固化剂来调节。由于PBM树脂和环氧树脂均不溶于水，可赋予所包裹的材料以很高的粘性，因此拌合料在水中不分散，施工时不需要导管，可直接倒入水中，也不需要振捣就可形成自流平、自密实的水下混凝土，可以对混凝土缺陷进行薄层的和快速的修补。水下聚合物混凝土的主要性能特征
1、可在水下快速固化，如PBM混凝土的水下固化时间可在十几分钟至数小时内进行调节；
2、在水下不分散、不离析，可不需导管，直接倒入水下处理部位；
3、不需震捣，可自流平，自密实；
4、水下混凝土的各项强度均很高，抗压强度可大于70MPa，抗折强度大于20MPa，抗拉强度大于12MPa，粘接强度强度大于2.5MPa；
5、可在水下进行以厘米计的薄层修补；
6、可以进行垂直面的立模浇注和平面摊铺；
7、可对水下金属管道进行快速堵漏处理。
聚合物混凝土曾在丹江口大坝水下水平缝灌浆处理、浙江碗窑碾压坝水下混凝土孔洞修补、青铜峡泄水孔底板掏空水下处理等数十项工程中得到成功应用。
三、两种水下聚合物混凝土的性能
采用改性的聚酯树脂和改性的环氧树脂制备的聚合物混凝土有着各自不同的特点，现以PBM水下混凝土和963水下环氧混凝土为例来比较：
改性聚酯混凝土PBM比改性环氧混凝土固化要快，特别在低温下，环氧材料固化速度很慢，即使掺加促进剂，也很难满足数小时内达到高强度的要求。但PBM混凝土仍可以在低温下较快固化。因此需要水下快速固化时，选PBM为好，但不是对强度增长要求过急，可选择963水下环氧混凝土，因为最终强度还是环氧混凝土高。从抗压强度和抗折强度来看，两种聚合物混凝土都很高，但就抗拉强度而言，963环氧混凝土明显较高，说明他比较有韧性。
环氧混凝土可以通过掺加促进剂来加快其固化速度，以满足工程的需要。但实验结果表明，掺加促进剂后对环氧混凝土早期强度的增长虽有明显的促进，但后期的强度反而不如不参加促进剂的高（其结果见表3）。因此在不是必须的情况下应尽量不加促进剂，以保证固化产物的性能。
四、SXM水下快速密封剂
SXM是一种双组份快速密封剂，具有水下不分散、固化快、与水下混凝土粘结力强、无毒、使用方便等特点，可用于水下混凝土裂缝的密封、孔洞的修补，也可用于大坝混凝土伸缩缝、裂缝在运行水下化学灌浆时的灌浆管埋设及缝面止封处理等。其固化速度可在一定范围内进行调节，以满足不同工程的需要。
五、水溶性聚氨酯化学灌浆材料：
水溶性聚氨酯化学灌浆材料是一种亲水性的高分子材料，遇水可以乳化、分散进而固结，其固结体具有较好的延伸性，能适用活动缝的变形，而且材料本身具有遇水膨胀的性能，其水膨胀性可以调节，最高可达到250%左右，具有“以水止水”双重功效。该材料在分子结构中引入了亲水性基团，在水下与混凝土表面具有较强的粘结力，是一种理想的活动裂缝处理材料，广泛用于各种裂缝、缺陷的封闭处理。在水下进行灌浆时需用配套的水下密封材料来进行封缝处理，以保证灌浆效果。该材料曾在丹江口水电站水下水平缝灌浆处理、新安江大坝伸缩缝水下灌浆处理以及三峡、龙羊峡等数以百计工程的伸缩缝、裂缝的防渗堵漏中得到应用。
六、HK-963 水下环氧涂料
HK系列环氧材料是以环氧树脂为主，通过添加增韧剂、活化剂、固化剂等一系列的助剂而制成，可适应不同的工程需要。其中HK-963水下涂料分子结构中引入了强极性亲水基团，并采用专用的水下固化剂，使得它在水中具有较好的涂刷性能，且与钢板、混凝土等材料有着很强的粘结力，广泛应用于水下工程的缺陷修补、结构补强、表面保护等等
七、混凝土伸缩缝的水下处理材料-----SX防渗模块
SX防渗模块，是华东院科研所最新研制的由SR塑性止水材料、SR混凝土防渗盖片、HK963水下粘合剂等系列配套止水材料复合而成的、可以在水中混凝土迎水表面直接施工操作的柔性防渗材料。它具有施工简便、接缝变形适应性强、防渗效果好、检查维修方便、材料成本低等特性，其主要构成材料性能如下：
1、SR塑性止水材料是专门为面板堆石坝混凝土接缝止水而研制的嵌缝、封缝止水材料，现已形成SR-1、SR-2、SR-3等适应不同面板坝工程和其它建筑工程混凝土接缝防渗的系列产品。经十余年五十余项面板坝工程和数百项其他水电工程的应用和试验研究表明，SR塑性止水材料具有独特的耐老化性、高塑性、温适性、延伸性、抗渗性、常温冷操作施工以及与基面牢固粘结等特性（表7），在SX防渗模块中起填充缝面缺陷、适应接缝变形的作用。
2、SR混凝土防渗保护盖片：SR混凝土防渗保护盖片是由SR塑性止水材料和高强度聚酯毡、聚酯膜复合而成的片状防渗卷材，具有对混凝土防渗、防裂、防碳化和防冰冻作用。它即可单独进行防渗施工，又可与SR塑性止水材料联合使用，能够在常温下冷操作施工。SR混凝土防渗保护盖片是SX防渗模块的基础材料。
SX防渗膜块曾在新安江大坝伸缩缝水下处理中得到应用。
八、混凝土缺陷水下施工的设备及方法
水下施工质量的好坏与施工器具的机械化程度有密切的关系，作为水下施工机具，一般有液压和风压两种，目前比较先进的是采用液压动力设备。此种设备以液压动力站为动力源，通过传输管带动液压钻、液压锤、液压切割机、液压铲、液压链锯等工具，在水下实施清缝、开槽、钻孔、立模、锚固、焊接等各种操作，同时随着科技水平的不断提高，目前已经可以做到通过水下摄像系统随时监控水下施工情况，并通过水下通讯设备与潜水员联系，由岸上技术人员对水下施工及时进行指导。毫无疑问，有了这些设备，水下施工的质量可以得到很大的提高。
对于不同的混凝土缺陷，其处理方法各有不同，一般来说，主要由以下几个步骤：
1、水下检查；水下处理前应进行仔细的水下检查，以确保混凝土的破坏情况，为处理方案提供依据。
2、制定方案：根据水下检查的情况，确定不同的处理方案。一般来说，对于混凝土蜂窝、孔洞等缺陷可采取在原混凝土表面浇筑聚合物混凝土的方法，对于裂缝等缺陷则开采取灌浆、嵌填SR塑性止水材料等，对于混凝土表面由于细微裂缝产生的渗漏情况则可在原混凝土表面粘贴SX防渗模块的方法。
3、表面清理：利用液压设备对混凝土缺陷进行认真的表面清理，以保证新、老混凝土之间的良好粘结。对水下部位的表面清理包括：清除碎屑和沉积物；消除有机物和水生物；凿除表面松动混凝土；对混凝土表面进行打磨；对裂缝进行必要的扩缝等处理；利用水下锚固剂埋设锚杆以增加新老混凝土的结合等等。表面准备和修复工作之间的时间间隔要短，最好在修复工作开始前的短期内进行混凝土表面的冲洗。
4、修补材料的配制：主要是聚合物混凝土的配置。聚合物混凝土由树脂、固化剂（或促进剂和引发剂）和骨料（石子、砂、水泥）组成。稠度由树脂和骨料的比例来调节，一般树脂用量占15%―30%不等。如果在平面浇铺，可以稠些，树脂的用量可以少些。而若在立面进行间隙2―3厘米模版内填充，或流动度要大时，则要稀些。对于快速修补材料来说还必须对固化时间进行调整，应根据当时当地的温度情况，通过现场试验来进行校核，选择一个兼顾施工周期和固化速度的配比，以确保施工质量。
5、浇筑：对立面的混凝土缺陷要做薄层修补处理时，可沿着处理的部位（凿槽或不凿槽可根据情况而定），安装有边框的模版，和基面的间隙为3厘米左右、模版可用模板或塑料板作成，并涂有脱模剂或衬塑料布。通过水下锚杆、水下射钉枪将模版固定在混凝土基面上。然后将配置好的聚合物砂浆装在泥桶中或袋中，让潜水员在水下将其倒入模板内。其处理的垂直裂缝很长，可以分段（如1―2米）立模浇筑，聚合物砂浆由于其本身的特性，其相互之间的粘接很好。
高分子材料的主要性能范文6
据有关部门估计，我国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米，其中80％以上为高能耗建筑；既有建筑近400亿平方米，95％以上是高能耗建筑。目前我国单位建筑面积能耗是发达国家的2－3倍以上。据建设部预测，未来10年我国建筑业发展速度仍会高于国民经济的发展速度，其中住宅建设也将处于增长型发展时期。预计“十一五”期间，全社会房屋竣工面积将达到90亿平方米，其中新建住宅将达到60亿平方米以上。按照《建筑节能标准》要求，如此巨大的建筑工程量，将带动建筑保温材料市场的蓬勃发展。
目前，我国用于建筑外保温的节能材料种类较多，主要有：岩物棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板、发泡水泥、新型膨胀珍珠岩保温系统、聚苯颗粒保温料浆等。由于我国各地经济发展、资源分布不平衡，导致以上保温材料在我国不同地区有不同程度的应用。我国的保温材料市场还普遍存在技术水平低、低档产品多的现状。但可以看到，我国正大力发展保温技术，研发生产质量稳定可靠的产品，组建专业工程队伍进行专业化施工，保温材料及技术正逐渐向高效率、高性能、高环保的方向发展。以下先介绍现今我国正不同程度应用的各类保温材料。
二、我国保温材料简介
(一)矿物棉
岩(矿)棉和玻璃棉有时统称为矿物棉，它们都属于无机材料。岩棉是一种来自天然矿物、无毒无害的绿色产品。其防火性能好、耐久性好，能够做到与结构寿命同步，价格较低，在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大，保温性能好的密度低，其抗拉强度也低，耐久性比较差。玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处，其手感好于岩棉，可改善工人的劳动条件，但价格较岩棉为高。
(二)聚苯乙烯泡沫塑料板
聚苯乙烯泡沫塑料板是以聚苯乙烯树脂为主要原料，经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小、导热系数小、吸水率低、隔音性能好、机械强度高而且尺寸精度高、结构均匀，主要应用有聚苯板、钢丝网架夹芯复合内外墙板、金属复合夹芯板。虽然聚苯板作为保温材料在使用中具有良好的保温效果，但由于板材的特点使得聚苯板在施工中与主体连接时是以点固定为主、面固定为辅，板材之间要进行必要拼接、黏结，不适应外形较复杂建筑物的保温，施工工艺较复杂、综合成本高。同时，由于聚苯板的憎水性与常规的亲水性材料不适应，导致其面层以外的后续施工质量不易保证，容易出现面层砂浆开裂、脱落、空鼓等质量问题，对建筑物的外装饰如面砖、涂料的施工构成了很大的制约。
(三)发泡水泥
使用发泡水泥制作保温层，用于屋面保温和外墙保温，与聚苯乙烯板等其他隔热材料相比，导热系数较高，但是发泡水泥与结构层的附着性能较强，施工较方便、环保性较好。采用发泡水泥作为屋面保温隔热材料，使得隔热层与楼板基面之间结合附着性能大大提高。过去大多数地暖施工中采用苯板做隔热层，不能与原基面很好地结合，更没有有效的附着力，造成脱层、空鼓、龟裂等。采用发泡水泥体作为保温隔热层，使发泡水泥隔热层与原楼板细小凸凹不平的基面填平，并可抓实、抓牢形成强有力的附着性能。施工后使原有面层基本达到水平程度，给下道工序带来方便，并可保证面层薄厚均匀的整体效果。
(四)新型膨胀珍珠岩外墙外保温系统
膨胀珍珠岩是一种传统的建筑保温材料，应用非常广泛。上个世纪，由于膨胀珍珠岩吸水率较高，在墙体温度变化时，珍珠岩因吸水膨胀产生鼓泡开裂现象，降低了材料的保温性能。另外，由于珍珠岩保温材料多出于珍珠岩与水泥结合体，就出现了难以解决的强度与导热系数的矛盾，这给其作为建筑保温材料带来了致命的缺陷。国家建设部一度下文限制使用膨胀珍珠岩作为内保温浆料。科研人员经过几年的科研攻关，先后成功研制了闭孔珍珠岩和玻化微珠。
闭孔珍珠岩加工工艺是采用电炉加热的方式，‘通过对珍珠岩矿砂的梯度加热和滞空时间的精确控制，使产品表面溶融，气孔封闭，内部保持蜂窝状结构不变。闭孔珍珠岩克服了传统膨胀珍珠岩吸水率大、强度低、流动性差的特点，延伸了膨胀珍珠岩的应用领域。
玻化微珠，是一种无机玻璃质矿物材料，经过特殊生产工艺技术加工而成，呈不规则球状体颗粒，内部多孔空腔结构，表面玻化封闭，光泽平滑，理化性能稳定，具有质轻、绝热、防火、耐高低温、抗老化、吸水率小等优异特性，可替代粉煤灰漂珠、玻璃微珠、膨胀珍珠岩、聚苯颗粒等诸多传统轻质骨料在不同制品中的应用，是一种环保型高性能新型无机轻质绝热材料。从以下产品主要性能对照，就可以根据不同理化性能分别加以应用。
闭孔珍珠岩和玻化微珠不但具有珍珠岩具有的重量轻、稳定抗老化、防火、绿色环保等特点，又克服了一般珍珠岩导热系数高的弊端，是理想的外墙保温系统的轻质骨料。
经过多年来对膨胀珍珠岩内外墙保温砂浆的分析研究，我国研制开发了新型膨胀珍珠岩外墙外保温系统。新型膨胀珍珠岩外墙外保温系统是由与基础墙体相黏接的保温界面层、珍珠岩骨料层、表面抗裂层组成的复合保温系统。黏接保温界面层浆料采用无机材料和有机添加剂合成，用喷枪在基础墙体上喷涂1cm厚，与基础墙体形成一体。同时黏接保温界面层具有一定的弹性，以保持与基础墙体的稳定性。中间珍珠岩骨料层由闭孔珍珠岩或玻化微珠与无机材料和有机添加剂合成，由人工披涂在中间层。最后，可用喷枪喷涂外层抗裂层。这种保温体系具有抗风强、抗裂性好、保温性好、防火性好、耐老化等优点。
(五)聚苯颗粒保温料浆
聚苯颗粒保温料浆是由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比包装组成。胶粉料采用预混干拌技术在工厂将水泥与高分子材料、引气剂等各种添加剂混均后包装，使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒，充分搅拌后形成塑性良好的膏状体，将其抹于墙体干燥后便形成保温性能优良的隔热层。此种材料施工方便，保温性能良好。其中聚苯颗粒可以采用工业品，也可以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒，这对于防止白色污染、保护环境十分有益。但此种保温材料吸水率较其他材料高，使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成，可长期有效控制防护层裂缝的产生。聚苯颗粒保温料浆可以克服板材类的不足，因此它构成了建筑保温隔热材料的重要组成部分。
三、我国保温材料的发展
以上保温材料在我国建筑保温施工中都有不同程度的应用，因为我国幅员辽阔，保温原材料分别不均，生产力发展不平衡，在选择保温材料时，各地都有不同的考虑。但就其综合性能来讲，聚苯乙烯泡沫塑料板的应用较广，它保温效果好、成本低，但施工性能差、强度低、与基体结合不牢的缺点突出，该材料仍有待提高。作为新型复合保温材料的代表，聚苯颗粒保温料浆正得到不断的推广和应用，它结合了水泥的施工优点和高分子材料的保温优点，再配以引气剂、憎水剂等外加剂，综合性能尤为突出，应用前景非常广阔。目前，发达国家在浆体保温材料研制开发方面，以轻质多功能复合浆体保温材料为主。此类浆体保温材料的各项性能较传统浆体保温材料明显提高，如具有较低的导热系数和良好的使用安全性及耐久性等。同时，这类复合浆体保温材料又具有优异的功能性，如无氟里昂阻燃型聚氨酯泡沫复合浆体保温材料、超轻质全憎水硅酸钙浆体保温材料等，可以满足不同使用条件的要求。此外，国外非常重视保温材料工业的环保问题，积极发展“绿色”保温材料制品，从原材料准备(开采或运输)、产品生产及使用，日后的处理问题，都要求最大限度地节约资源和减少对环境的危害。
四、结语
随着国际保温建材的发展，我国保温材料的发展应综合考虑相关因素，如经济水平、生产原料、施工技术等，力求提高保温效果，提高施工效率，减少能源消耗，减少环境污染和温室效应。
