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功能高分子材料的特点范文1
关键词：高分子材料 发展 应用
中D分类号：TB324 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2017）07-0197-01
高分子材料是最近几年发展壮大起来的，目前不仅应用广泛，而且在化工领域占位较重。
对于高分子材料的研究在目前国内外来说，也是非常之活跃。
一、高分子材料在生活中的应用
1.高分子材料在机械工业中的应用
高分子材料的“替代”功能在机械工业中得以真切体现。比如，以前在建筑中，经常采用的是笨重的钢管做下水管等，而现在，这些笨重的钢管已经被高分子材料，这也就是我们说的“以塑代钢”和“以塑代铁”。高分子材料完全改变了以往的机械产品笨重、高消耗的运用模式，而向轻便又安全、经济又耐用来转变。如聚氨酯弹性体。在工业中，运用聚氨酯弹性体是借助它突出的耐磨性，其磨耗远远低于其他材料，在磨粒磨损的机械上应用。聚甲醛也是一种高分子材料，多见于制造各种齿轮、轴承、螺母等，这些可代替锌、铜、铝等昂贵的有色金属，减少投资成本。
2.高分子材料在现代农业中的应用
在农业中，高分子材料应用最为大家熟悉的就是作为地膜使用的高分子塑料。在农村，近年来地膜覆盖以及温室大棚成为农村经济发展的一个重要方面，这也使高分子材料使用规模逐渐扩大。膜覆盖具有保温、保湿、防虫及促进植物生长等诸多作用，为农民增加收入创造了条件。同时高分子材料还具有轻便、耐腐、使用方便等特点，这些都为农民提高生活质量创造了条件。此外，渔民所用的渔网、吊装工人所用的吊装绳索等都是高分子材料。在农业种子处理中高分子材料也得到有效利用。比如，科学地把种子跟其他高分子材料混和造粒后，改善了种子外观跟形状，这样为机械播种提供了非常便利的播种条件。
3.高分子材料在电气工业中的应用
在电气电子工业中，高分子材料以绝缘、屏蔽、导电、导磁等为主要应用方面；在通信领域，随着信息技术的发展，高分子材料的需求量也愈来愈突出，各类终端设备不仅广泛应用，而且作为高性能材料的光纤、光盘等也被广泛使用。作为电气生产的大国，我国各行各业对高分子材料的需求量与日俱增。其轻质、易于成型、绝缘、耐腐蚀等特点成为各种家用电器生产的最佳材料。
4.高分子材料在医学中的应用
在医学领域，高分子材料因其生物活性高及其材料性能广等优点成为最早、最广的应用领域之一，而且用量还是最大的。高分子材料在目前来看，是现代医疗材料中的主要构成部分。比如在人造器官上，如心脏瓣膜、人工肾、人造皮肤等都属于高分子材料制成。再有就是在医疗器械运用上，医生为患者做手术缝合的缝线是由高分子材料制成，许多用于患者检查的器械，还有一些用于妇女妇科检查的植入器械等。另外，如药物控释载体跟靶向材料等用于药物助剂的材料也都是由高分子材料制成。
高分子材料还广泛应用于包装、家居装修、电信、交通运输、污水处理等诸多领域之中，可以说在当今市场中占有非常重要的地位，而且随着人们生活质量的不断提高，这种地位会越来越重要。
二、高分子材料的发展前景
社会的不断进步，势必带动高科技的进一步发展，如此发展形势下，高分子材料也定会在人们及社会不断提高的需求中得到进一步发展。可以肯定地说，未来的高分子材料，其发展前景无比美好，应该是趋于更高的性能、更高的功能向前发展，同时更加复合化、智能化和绿色化。
1.具有更高的性能和功能
时代的进步助推高分子材料的进步是社会发展的必然。比如，积极创新发展，研制出更优质的高分子聚合物；通过新措施、新手段不断改进高分子材料性能，更好地满足社会各领域的需求。再有高功能化是未来高分子材料最具活力的新领域。从当前高分子材料研究方面看，新功能的高分子材料不断被研究出来，诸如用于医用的人造器官高分子材料、导热导电的高聚物等。从以上发展状况推断，更高功能的高分子材料前景风光无限。
2.复合型高分子材料成趋势
新生态环境下，单一的高分子材料将逐步被复合型高分子材料所取代。因为不同的材料各有其不同的优缺点，复合化后的高分子材料将弥补单一材料的不足，这样更能适应高标准的材料市场需求，经济效益也会有所提高，更能拓宽高分子材料的应用范围。目前，复合型高分子材料还非常有限，仅在航空造船、航天、海洋工程等少数领域被引用。跟随发展的步伐，将来复合型材料应将向高性能、高模量的纤维增强材料发展，再就是向高强度、优良耐热性以及优良成型加工性能方面发展。
功能高分子材料的特点范文2
关键词：高分子聚合物；燃烧；概念
1.高分子材料分类
（1）按照高分子材料的来源分类
按照高分子材料的来源可以分为天然高分子材料、半合成（改性天然高分子材料）高分子材料和合成高分子材料。
天然高分子材料。天然高分子材料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。比如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。
改性的天然高分子材料。许多天然高分子材料经过人工改性，主要是用化学方法改性，获得新的高分子材料，如把纤维素用化学反应的方法，改性获得硝基纤维素、醋酸纤维素、羟甲基纤维素、再生纤维素，还有改性淀粉等。
合成高分子材料。合成高分子材料是指从结构和分子量都已知的小分子原量出发，通过一定的化学反应和聚合方法合成的聚合物。如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、涤纶、腈纶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶等。
改性合成高分子材料。这一种本质上是从小分子单体合成的聚合物，只是得到的聚合物再经化学反应方法加以改性。如把聚醋酸乙烯醇解，获得了聚乙烯醇，用化学反应使原有的合成高分子变成一种新的高分子材料，如氯化聚乙烯、氯化聚氯乙烯、ABS树脂也属于这一类。
（2）按照高分子材料的用途分类
按照高分子材料的用途可以分为塑料、橡胶、纤维、聚合物基复合材料、粘合剂、涂料、功能高分子等。
塑料是以合成树脂或化学改性的高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料；按用途又分为通用塑料和工程塑料。
橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。它的特点是在很宽的温度范围内具有优异的弹性，所以又称为弹性体。橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶，天然橡胶是从自然界含胶植物中制取的一种高弹性物质；合成橡胶是用人工合成的方法制得的高分子弹性体。
纤维是指长度比直径大很多倍，并具有一定韧性的纤细物质。纤维可分为天然纤维和化学纤维两大类。天然纤维比如：棉花、羊毛、麻、蚕丝等；化学纤维指用天然的或合成的高分子化合物经过加工制得的纤维，前者称人造纤维，后者称合成纤维。
2.高分子材料燃烧特点
大多数聚合物都是可燃的，燃烧过程包括加热、热解、氧化、着火等步骤。燃烧过程是一种复杂的自由基连锁反应过程，首先热解产生碳氢物片段，再与氧反应产生自由基，然后开始链式反应，最终生成有毒的挥发物质。聚合物燃烧的性能指标有燃烧速度和氧指数。
（1）只含氢和碳的高聚物燃烧特点
像聚乙烯、聚丙烯高聚物中只含有氢和碳元素，这类高聚物易燃但
不猛烈，离开火焰后能继续燃烧，燃烧时产生熔滴，火焰黄蓝色，有害气体是CO2、CO。
（2）含有氧的高聚物燃烧的主要特点
有机玻璃，赛璐珞等高聚物中含有氧元素，这类高聚物燃烧时易燃
而且猛烈，火焰呈黄色，燃烧时变软，无熔滴，有害气体是CO2、CO。
（3）含氮高聚物燃烧特点
脲甲醛丙酯、三聚氰胺甲醛树脂，聚酰胺（尼龙）、聚氨脂、丁腈橡胶、聚丙烯腈等高聚物中都含有氮元素。燃烧时可以是难燃自熄，缓燃缓熄、易燃、燃烧时有熔滴，其有害气体为NH3、NO2、HCN等。
（4）含卤素的高聚物燃烧特点
像聚氯乙烯、聚氟乙烯等高聚物中都含有卤素元素。这类高聚物燃烧时火焰呈黄色，无熔滴、有碳瘤，其突出特点是难燃、释放的卤化氢具有捕捉H、OH自由基的功能；燃烧产物中含有Cl2、HCl、HF、COCl2等有害气体。
（5）酚醛树脂的燃烧热点
无燃料的为难燃自熄；有木粉填料的为缓燃缓熄，呈黄色火焰，冒黑烟、放出有毒的酚蒸气。
3.高聚物燃烧产物的毒性
（1）高温和缺氧对人的危害
火灾中的空气无疑温度会急剧上升，氧气浓度会急剧减少。70℃以上的热空气就会使呼吸道发生热损伤而引起肺不张、肺水肿和肺炎等症，在短时间内将导致死亡。人平常生活环境的氧浓度约为21%，在火灾发生时大量氧被燃烧夺走，环境中氧浓度下降，当大气中的氧浓度低到小于16%时人体就会出现呼吸急促脉搏加快，头晕头痛等症状，如果氧浓度小于10%，人3分钟就会痉挛而死亡。
（2）一氧化碳、二氧化碳对人的危害
一氧化碳是燃烧的最普遍、最重要的产物。二氧化碳的毒性比较小，主要是刺激呼吸中枢神经，但二氧化碳浓度高达7―10%时，人会出现意识不清、紫斑、数分钟后死亡。当火灾现场氧气供应不足时，可燃物中的碳在燃烧时会产生较多的一氧化碳。一氧化碳是燃烧产物中最具有代表性的毒性气体。一氧化碳吸入人体后，与血液中的血红素（Hb）牢固结合，使血液的输氧能力降低，从而导致脑细胞缺氧而出现头痛、呕吐、晕眩、严重时出现死亡。
功能高分子材料的特点范文3
【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。
功能高分子材料的特点范文4
【关键词】形状记忆；高分子材料；军事应用
1.形状记忆高分子材料简介
形状记忆高分子或形状记忆聚合物（SMP，Shape Memory Polymer）作为一种功能性高分子材料，是高分子材料研究、开发、应用的一个新分支。它是在一定条件下被赋予一定智能高分子材料的形状（起始态），当外部条件发生变化时，它可相应地改变形状，并将其固定（变形态）。如果外部环境发生变化，智能高分子材料能够对环境刺激产生应答，其中环境刺激因素有温度、pH值、离子、电场、溶剂、反以待定的方式和规律再一次发生变化，它便可逆地应物、光或紫外线、应力、识别和磁场等，对这些刺激恢复至起始态。至此，完成记忆起始态固定变形态恢复起始态的循环。
1989年 ，石田正雄认为 ，具有形状记忆性能的高分子可看作是两相结构 ，即由记忆起始形状的固定相和随温度变化能的可逆的固化和软化的可逆相组成。可逆相为物理铰链结构 ，而固定相可分为物理铰链结构和化学铰链结构，以物理铰链结构为固定相的称为热塑SMP，以化学铰链结构为固定相的称为热固性SMP。王诗任等认为 ，形状记忆高分子实际上是进行物理交联或化学交联的高分子，其形状记忆行为实质上是高分子的粘弹性力学行为。他们根据高分子粘弹性理论建立了一套形状记忆的数学模型。总结来说，形状记忆机理可分为：组织结构机理、橡胶弹性理论、粘弹性理论。
2.军事材料特殊性分析
未来战争是高技术条件下的战争。不仅战场环境变得更加恶劣复杂，各种类型的雷达，先进探测器以及精确制导武器的问世，对各类武器和装备构成了严重的威胁。因此，不仅军事装备的质量要求一定可靠，而且，军事装备的再生性和快速制造能力也被提到了新的高度。
军事装备系统的可靠性（The Reliability of Armaments system）是指军事装备系统在规定的时间内，预定的条件下，完成规定效能的能力。要求装备在特定的条件下长期存放和反复使用过程中，不出故障或少出故障，处于正常的使用状态，且能实现其预期效能。因此，军事材料必须拥有极强的性能和超长的工作寿命。军事装备的再生能力，指的是军事装备受到损坏后，能够迅速进行战场抢修的能力。战场再生能力是提高装备战斗力的重要组成部分。形状记忆高分子材料具有许多优异的性能，因此此类材料对于军事方面的贡献就十分明显。在前期制造方面，由于其快速恢复能力，可以在很短的时间内完成对零部件连接、整合，为战争赢得极宝贵先机时间。在对装备恢复方面，我们可以将记忆前的材料制造为较为规则，使用面积较小的部件，单一运输时可以减缩空间，从而提高运输效率，极大地提高了战场的再生能力。
3.形状记忆高分子材料在军事方面应用展望
目前，形状记忆高分子材料在军事方面的成熟应用主要体现在在战机的连接，加固，军事通讯设备，战争医疗设备等方面。
3.1战机接头连接
在军事战斗机上通常装有各种不同直径的管道， 对于一些异径管接头的连接， 形状记忆高分子材料可以大显身手。其大致工艺过程如下： 先将形状记忆高分子材料加工成所要求的管材， 然后对其加热使管材产生径向膨胀， 并快速冷却， 即可制得热收缩套管。应用时， 将此套管套在需要连接的两个管材的接头上，再用加热器将已膨胀的套管加热至其软化点以上（低于一次成形温度）， 膨胀管便收缩到初始形状，紧紧包覆在管接头上。
3.2紧固销钉
在战斗机的制造工艺中， 需应用大量的连接件进行连接。采用形状记忆高分子材料制作紧固销钉，将是战斗机制造业中的一项崭新工艺技术。
（1）先将记忆材料成形为销钉的使用形状；（2）再将销钉加热变形为易于装配的形状并冷却定型；（3）将变形销钉插入欲铆合的两块板的孔洞中；（4）将销钉加热即可回复为一次成形时的形状， 即将两块板铆合固定。
3.3军事通讯设备
形状记忆高分子材料在军事通讯设备方面的应用同记忆合金比较相似。后者在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。而高分子材料通常具有很好的绝缘性能，因此在通讯设施中不需要导电的部件中，用形状记忆高分子材料代替，以获得我们预期的目标，从而提高部队的携带能力。
3.4军事医疗设备
在需要单兵作战的特殊场合，由于单兵的辎重，装备等携带能力的限制，需要在有限的或体积下携带比较充足的医疗设施，从而为军人的生命恢复提供必要的保障。利用低温形状记忆特性的聚合物聚氨酯、聚异戊二烯、聚降冰片烯等可以制备用作矫形外科器械或用作创伤部位的固定材料，比如用来代替传统的石膏绷带。方法有2种：一是将形状记忆聚合物加工成待固定或需矫形部位形状，用热水或热吹风使其软化，施加外力使其变形为易于装配的形状，冷却后装配到待固定或需矫形部位。再加热便可恢复原状起固定作用，同样加热软化后变形，取下也十分方便；二是将形状记忆聚合物加工成板材或片材，用热水或热吹风使其软化，施加外力变形为易于装配形状，在软化状态下装配到待固定或需矫形部位，冷却后起固定作用，拆卸时加热软化取下即可。形状记忆材料与传统的石膏绷带相比具有塑型快、拆卸方便、 透气舒适、干净卫生、热收缩温度低、可回复形变量大的特点，可望在矫形外科领域及骨折外固定领域得到广泛应用。
4.结束语
目前，对形状记忆材料的研究才刚刚开始，尚处于初级阶段。形形状记忆高分子材料虽然具有可恢复形变量大、记忆效应显著、感应温度低、加工成型容易、使用面广、价格便宜等优点，但尚存在着许多不足之处，如形变回复不完全、回复精度低等。因而，在形状记忆高分子材料的分子设计和复合材料研究等方面，还有待于进一步探索。另外，应根据现实需要开发新型的形状记忆高分子或对原有的形状记忆高分子有针对性地进行改性。因此， 在今后的研究工作中， 应充分运用分子设计技术及材料改性技术， 努力提高材料的形状记忆性能及综合性能， 开发新的材料品种， 以满足不同的应用需要。另外， 还应注重新材料的实际应用， 早日形成工业产量，为我国的军事建设及各项国民经济建设服务。
【参考文献】
[1]张福强.形状记忆高分子材料.高分子通报，1993，（1）：34-37.
[2]石田正雄.形状记忆树脂[J].配管技术，1989，31（8）：110-112.
[3]王诗任，吕智，赵维岩，等.热致形状记忆高分子的研究进展[J].高分子材料科学与工程，2000，16（1）：1-4.
功能高分子材料的特点范文5
关键词：高分子材料；水土保持；应用
一、高分子材料在水土保持中起到的作用
1、有机高分子材料是一种水处理絮凝剂产品的聚合物，可以吸附水中的悬浮颗粒，在颗粒之间起链接架桥作用，使细颗粒形成比较大的絮团，并且加快了沉淀的速度。这一过程称之为絮凝，因其中良好的絮凝效果PAM作为水处理的絮凝剂并且被广泛用于污水处理。
2、在光照下能降解为二氧化碳、水和硝酸铵，对植物和封没有任何危害和污染，可很好的应用于水土保持与农业、林业领域，具有抗旱保苗、增产增收、改良土壤、防风固沙多种功能而受到广泛重视。
二、我国水土保持工作面临的严峻形势
我国是世界上水土流失最为严重的国家之一，据统计，我国水土流失面积356平方公里，占国土总面积的40%以上，严重的水土流失给社会发展和国家生态安全带来严重危害。
1、耕地减少，土地退化严重。我国每五十年因水土流失毁掉耕地4000至6000万亩，土地退化、削弱地力，加剧旱情发展。
2、泥沙淤积，堵塞河道。水土流失不可避免地造成泥沙淤积，堵塞河道和水库，降低了河道行洪和水库调蓄能力以及综合能力的利用，加剧了洪涝灾害，增加了防洪难度，影响航运和交通安全。
三、高分子材料在水土保持方面的应用
我国于80年代引进高分子材料技术和产品的，在90年代中期开始广泛应用于水土保持方面，同时，在农业、林业、水利等领域发挥搞旱保苗、增产增收、改良土壤、防风固沙等多种功能而受到重视。
1、改良土壤。胶质分子上的负电荷吸附悬浮微粒，形成团粒结构，不仅能固定表土，稳定了封结构，保护了耕层，还可以改善封的透气性、输水性、提高了水的入渗性，减少土壤的板结，减少了化肥农药流失，提高了化肥和农药的利用率，从而提高了作物产量。在与土壤发生作用时，高分子材料主要是做为一种土壤板桔的调理剂，以防止土壤侵蚀、结壳，封翻耕也会更容易。可防止土壤侵蚀、结壳、变硬、盐渍倾，土壤翻耕更为容易；有坡土壤灌溉表土流失率可降低95%，封水入渗性提高35%以上；氮磷淋溶损失减少80%。在干旱情况下，可提高种子出苗率及树苗成活率，农田灌溉中使用高分子可磊大降低灌溉驾照水中的泥少含量，减少化肥和农药流失，减轻了对河流水系的污染，将微量的聚丙烯酰胺加入封中，可以大大降低降雨过程中的水土流失，用聚丙烯酰胺制成膨胀截流代是一种使用简便、快捷、节省人力和物力的新型防洪抢险和围捻截流高分子材料。
2、抗旱节水。用高分子材料对农作物进行包衣处理，在干旱情况下可提高种子出苗率；据介绍，国内生产的一种高分子材料可使旱地水分率提高20%至30%。在大旱情况下，经播种试验后，包衣作物种子成活率达到64%，未包衣的农作物种子成活率40%。
3、控制灌溉过程，发挥水土保持作用。农田灌溉中使用高分子材料，可大大降低灌溉回归水中的泥沙含量，减少化肥和农药损失，减轻了化肥农药对河流水系的污染，减少了河道的疏浚工作量。在农田灌溉研究实验中，泥沙含量降低了30%，水变清澈而更容易渗入土壤，水中农药的含量明显减少。
4、保肥。在减少土壤侵蚀量的同时，相对的减少了因土壤流失而引起的土壤养分流失。所以，处理后高分子材料在与土壤、水相遇时，产生的有机质、碱解氮、速改磷和速效钾等含量会得到明显的提高。
5、集雨。中等分子质量的高分子材料可降水入渗、减小地表径流，但高分子质量的材料在增加剂量的情况下因所形成的分子链比较长，因而会堵塞土壤颗粒间孔隙，可减少土壤水份入渗，增加地表径流，具有极好的集雨效果。用量越大，集雨效果越好，从而为干旱、半干旱地区集雨发挥了不可替代的作用。由于施用高分子材料的突出作用，从某种方面来讲，也大大降低了河流水体中生物化学含氧量。
四、高分子材料在应用中遇到的问题
1、虽然高分子材料具有良好的水土保持效应，但实际应用中，影响其实际的因素确较多。即使有良好的水土保持效益，还需考虑其如地形特殊、土壤质地以及使用时机和方法。一些沟谷密谋为2.03至3.38km/km2，土壤有砂土、壤土等多种质地，土壤质量与坡度的差异给其高作用的发挥带来了很大的困难。
2、高分子材料由于易挥发的特性，在昼夜温差较大的地区和降水范围较大的地区，选用高分子材料的时机和方法应斟酌起见。因此，在实际应用高分子材料前，应在试验区进行具体自然状况的多项试验，在水土保持及水土流失治理过程中，仍会出问诸多问题，如由于施用量、施用方法和土壤质量等不同特点，有时会提高土壤水分入渗率，有时则会降低土壤入渗率，在高分子材料应用过程中，需要辩证看待，以寻找到使用高分子材料后各种因素所发生的变化，以提供重要的理论与实践依据为要。
3、在旱作农业区要建立不同降雨量、作物产值和高分子成本条件下的经济效益函数关系，保证其应用在经济发展中的可行性。同时，也要加大新型高分子材料的研究，克服传统高分子应用过程中的一些问题，提高其耐盐碱强度，提高吸水倍数，降低成本。
五、高分子材料合成发展趋势及建议
1、高分子材料的利用，对发展旱地农田水利、水土保持、减少水土流失，改善环境，以及我国经济保持持续发展都具有重大的现实意义和深影响。高分子材料在水土保持中的应用前景十分广阔。由于我国存在水资源紧缺和时空颁布不匀双重问题，不仅北方旱区缺水，南沙很多地区存在季节性缺水。加上我国水肥农药利用率低，保持水土，植树造林是解决荒漠化的唯一出路，而在雨季旱季充分利用高分子材料进行吸水、放水作用的发挥，是解决干旱少雨地区成功水土保持的有效方法之一。
2、近些年来，高分子材料的应用在干旱地区推广应用面积逐年增加，同时也收到显著效果。目前，世界上有机高分子材料的研究正在不断地加强和深入。一方面，对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大。例如，塑料一般作为绝缘材料被广泛使用，但是近年来，为满足电子工业需求又研制出具有优良导电性能的导电塑料。导电塑料已用于制造电池等，并可望在工业上获得更广泛的应用。另一方面，与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强，并且取得了一定的进展，如仿生高分子材料、高分子智能材料等。这类高分子材料在宇航、建筑、机器人、仿生和医药领域已显示出潜在的应用前景。总之，有机高分子材料的应用范围正在逐渐扩展，高分子材料必将对人们的生产和生活产生越来越大的影响
功能高分子材料的特点范文6
关键词：可降解高分子材料；光降解；生物降解；光-生物降解
随着经济的发展和人们生活节奏的加快，塑料饭盒、塑料袋等一次性产品开始频繁出现在人们的日常生活中，它们在给人们的生活带来便利的同时，也因其非自然降解性造成了极大的环境问题，即“白色污染”。“白色污染”既是一种视觉污染，也会影响土壤、空气、水体等的质量，因此努力合成并推广使用可降解高分子材料成为当务之急。按照降解机理，可降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料和光-生物双降解高分析材料三大类。
1.光降解高分子材料
光降解高分子材料的特征是含有光敏基团，可吸收紫外线发生光化学反应，在太阳光的照射下，发生分子链的断裂和分解，由大分子变成小分子。
向塑料基体中加入光敏剂是目前使用比较多的制备光降解塑料的方法。光降解引发剂可以是过渡金属的各种化合物，如：卤化物、脂肪酸盐、酯、多核芳香族化合物等。很多学者都发现TiO2对聚丙烯的光降解有明显的催化作用，等人［1］分析了加有锐钛矿型纳米二氧化钛的聚丙烯纤维在人工加速紫外光降解和自然光降解过程中拉伸断裂伸长率和表面形态的变化情况，得出锐钛矿型纳米TiO2可作为聚丙烯的一种高效光敏剂的结论。除了TiO2，还有很多其它光敏剂，如硬脂酸铈、硬脂酸铁、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸铁、硬脂酸锰等均对聚乙烯薄膜有显著的光敏化作用效果。
在高分子中添加光敏剂制得改性高分子虽然能降解，但只是部分降解，而化学合成的羰基聚合物、Et/CO等，则能完全降解。一氧化碳和烯烃的交替共聚产物——聚酮，因为分子链中含有大量以酮形式存在的羰基，容易在紫外光的照射下发生光降解，羰基键附近的碳链断裂生成酮类、烯类及一氧化碳等低分子物质并返回到物质循环圈中，不存在环境污染，是一种新型的环境友好材料［2］。且有实验证明，分子量大、结晶度低的聚酮光降解性能更好。
2.生物降解高分子
生物降解材料包含完全生物降解高分子和生物破坏性高分子，前者是指在微生物作用下，在一定时间内能完全分解成二氧化碳和水的化合物；而后者在微生物作用下，仅能被分解成散落碎片。
2.1 淀粉降解塑料
淀粉是天然高分子化合物，具有可再生、价格便宜、生物降解性等优点，成为近年来研究的热点。淀粉降解塑料泛指组成中含有淀粉或其衍生物的塑料，发展至今已经过了四个时期：填充型淀粉塑料，光/生物双降解型塑料，共混型塑料和全淀粉热塑性塑料。
填充型淀粉塑料一般是烯烃类聚合物中加入廉价的淀粉作为填充剂，其中淀粉含量在10%30%，仅淀粉能降解，被填充的PE、PVC等塑料需要几百年才能达到完全生物降解。光/生物双降解型是由光敏剂、淀粉、合成树脂及少量助剂等制成，其降解机理是先降解的淀粉可使高聚物母体变得疏松，增大表面/体积比，同时光敏剂、促氧剂等物质被光、热、氧引发，发生光氧化和自氧化作用，导致高聚物分子量下降并被微生物消化［3］。接下来人们发现，通过共混能解决淀粉粘性高、抗湿性低及与一些聚合物不相容等缺点，于是开始将淀粉与聚烯烃类等一些不可降解聚合物混合来提高淀粉的强度，但这类产品不能完全降解；后来便试图将其与PCL、PEG等可降解聚合物共混，制得了很多可完全降解材料。全淀粉热塑性塑料含淀粉70%-90%,其余组成是一些可光降解的加工助剂，使用后能在环境中完全降解，但天然淀粉不具有热塑性，必须先利用物理场作用使其分子结构无序化后才能在塑料机械中加工成型。
2.2 化学合成型生物降解高分子［4］
酯基在自然界中容易被微生物或酶分解，所以常采用含有酯基结构的脂肪族聚酯来合成生物降解高分子材料，工业化的有聚乳酸和聚己内酯。
聚乳酸是以淀粉、糖蜜等为原料，发酵制得的易生物降解的热塑性材料，因乳酸存在一个羟基和一个羧基，可通过缩聚反应直接转换成低分子量聚酯，再通过选择适宜的聚合条件来合成目标分子量的聚合物。聚乳酸具有良好的生物可降解性、相容性、透明性、机械性能及物理性能等，被视为新世纪最有发展前途的新型包装材料。聚己内酯也是脂肪族聚酯中应用较为广泛的一种可降解高分子材料，通过己内酯的开环聚合制得，是一种半结晶型聚合物，室温下为橡胶态，具有很好的柔韧性、加工性和生物相容性，土壤中掩埋一年后能被微生物降解掉95%左右，降解产物是二氧化碳和水，被认为是环境友好包装材料。
2.3微生物合成的完全生物降解高分子［21-26］
微生物合成高分子材料是通过用葡萄糖或淀粉类喂养，微生物在体内发酵合成的一类有机高分子材料，主要包括微生物多糖、微生物聚酯和聚氨基酸等。
γ-聚谷氨酸就是利用微生物发酵生成的一种多功能生物高分子，具有生物相容性、可降解、无毒副作用等特性，可用于制备高吸水性树脂,作为一种治疗骨质疏松的重要载体、药物缓释材料,吸附重金属等，具有广泛的应用前景［5］。聚羟基脂肪酸酯是一类由很多细菌在非平衡生长条件（如缺氧、磷等）下合成的线性聚酯，可作为碳源和能源的贮藏性物质，增强细菌的生存能力，在自然界中可被微生物和特定的酶降解为二氧化碳和水，并且具有热可塑性、生物可再生、生物相容性、光学异构性等，可作为生物医用材料、日常消费用塑料制品、生物可降解包装材料、生物能源，已成为可降解生物材料领域研究的热点。
3.光/生物双降解高分子材料
顾名思义，光/生物双降解高分子材料同时具有光、生物双降解功能，将光降解机理与生物降解机理结合起来，可以使二者优缺点互补，达到更好的降解效果。其制备方法主要是在通用高分子材料中添加光敏剂、自动氧化剂、抗氧剂和生物降解助剂等。目前研究比较多的有淀粉和光敏剂光降解树脂合成的光/生物双降解淀粉塑料及可控降解剂共混改性法制得的改性可控光/生物双降解聚丙烯纤维制品等。光/生物双降解淀粉塑料前面已提过，此处不再赘述，而可控双降解聚丙烯纤维制品凭借着其可控降解性、存放性、无毒性等众多优点，必将具有巨大的发展前景。
4.结语
随着“白色污染”的日益加重和石油资源的日益枯竭，加大对高分子废弃物的回收利用率和研制出高效的降解技术都是有效的解决途径，但只有研究出可自然降解的高分子材料才能从根本上解决这些问题，且光-生物双降解高分子材料凭借着其独特的优势将会成为今后的研究重点之一。(作者单位：郑州大学材料科学与工程学院)
参考文献：
［1］ ，严玉蓉，赵耀明.纳米二氧化钛催化光降解聚丙烯纤维的研究［J］.合成材料老化与应用，2005,34（1）：8-12.
［2］ 邹丽萍.绿色高分子材料聚酮的合成研究［D］.昆明：昆明理工大学，2007:1-5.
［3］ 范良兵.淀粉降解塑料的制备及性能的研究［D］.广东：华南理工大学，2010:1-8.
