高分子复合材料发展前景范文篇1

关键词：高分子材料；发展；前景

一高分子材料的发展现状与趋势

高分子材料作为一种重要的材料，经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说，人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。鉴于此，我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上重点发展五个方向：工程塑料，复合材料，液晶高分子材料，高分子分离材料，生物医用高分子材料。近年来，随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进?步的发展，高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃，并取得了重大突破。

二高分子材料各领域的应用

1高分子材料在机械工业中的应用

高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛，“以塑代钢”，“塑代铁”成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围，使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体，聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出，在某些有机溶剂如煤油、砂浆混合液中，其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板，广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性，对金属的同比磨耗量比尼龙小，用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学等改性，其摩擦系数和磨耗量更小，由于其良好的机械性能和耐磨性，聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属，还能取代铸铁和钢冲压件。

2高分子材料在燃料电池中的应用

高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响，减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻，获得大的功率输出。全氟磺酸质子交换膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性，氟素化合物具有僧水特性，水容易排出，但是电池运转时保水率降低，又要影响电解质膜的导电性，所以要对反应气体进行增湿处理。高分子电解质膜的加湿技术，保证了膜的优良导电性，也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。现在一批新的高分子材料如增强型全氟磺酸型高分子质子交换膜耐高温芳杂环磺酸基高分子电解质膜纳米级碳纤维材料新的一导电高分子材料等等，已经得到研究工作者的关注。

3高分子材料在现代农业种子处理中的应用及发展

高分子材料在现代农业种子处理中的应用：新一代种子化学处理一般可分为物理包裹利用干型和湿形高分子成膜剂，包裹种子。种子表面包膜利用高分子成膜剂将农用药物和其他成分涂膜在种子表面。种子物理造粒将种子和其他高分子材料混和造粒，以改善种子外观和形状，便于机械播种。高分子材料在现代农业种子处理中研究开发进展：种子处理用高分子材料已经从石油型高分子材料逐步向天然型以及功能型高分子材料的方向发展。其中较为常见和重要的高分子材料类型包括多糖类天然高分子材料，具有在低温情况下维持较好膜性能的高分子材料，高吸水性材料，温敏材料，以及综合利用天然生物资源开发的天然高分子材料等，其中利用可持续生物资源并发的种衣剂尤为引人关注。

4高分子材料在智能隐身技术中的应用

智能隐身材料是伴随着智能材料的发展和装备隐身需求而发展起来的一种功能材料，它是一种对外界信号具有感知功能、信息处理功能。自动调节自身电磁特、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料/系统。区别于传统的外加式隐身和内在式雷达波隐身思路设计，为隐身材料的发展和设计提供了崭新的思路，是隐身技术发展的必然趋势，高分子聚合物材料以其可在微观体系即分子水平上对材料进行设计、通过化学键、氢键等组装而成具有多种智能特性而成为智能隐身领域的一个重要发展方向。

三高分子材料的发展前景

1高性能化

进一步提高耐高温，耐磨性，耐老化，耐腐蚀性及高的机械强度等方面是高分子材料发展的重要方向，这对于航空、航天、电子信息技术、汽车工业、家用电器领域都有极其重要的作用。高分子材料高性能化的发展趋势主要有创造新的高分子聚合物，通过改变催化剂和催化体系，合成工艺及共聚，共混及交联等对高分子进行改性，通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构，通过微观复合方法，对高分子材料进行改性。

2高功能化

功能高分子材料是材料领域最具活力的新领域，目前已研究出了各种各样新功能的高分子材料，如可以像金属一样导热导电的高聚物，能吸收自重几千倍的高吸水性树脂，可以作为人造器官的医用高分子材料等。鉴于以上发展，高分子吸水性材料、光致抗蚀性材料、高分子分离膜、高分子催化剂等都是功能高分子的研究方向。

3复合化

复合材料可克服单一材料的缺点和不足，发挥不同材料的优点，扩大高分子材料的应用范围，提高经济效益。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向，目前主要用于航空航天、造船、海洋工程等方面，今后复合材料的研究方向主要有高性能、高模量的纤维增强材料的研究与开发，合成具有高强度，优良成型加工性能和优良耐热性的基体树脂，界面性能，粘结性能的提高及评价技术的改进等方面。

4智能化

高分子材料的智能化是一项具有挑战性的重大课题，智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级智能，例如预知预告性，自我诊断，自我修复，自我识别能力等特性，对环境的变化可以做出合乎要求的解答；根根据人体的状态，控制和调节药剂释放的微胶囊材料，根据生物体生长或愈合的情况或继续生长或发生分解的人造血管人工骨等医用材料。由功能材料到智能材料是材料科学的又一次飞跃，它是新材料，分子原子级工程技术、生物技术和人工智能诸多学科相互融合的一个产物。

5绿色化

虽然高分子材料对我们的日常生活起了很大的促进作用，但是高分子材料带来的污染我们仍然不能小视。那些从生产到使用能节约能源与资源，废弃物排放少，对环境污染小，又能循环利用的高分子材料备受关注，即要求高分子材料生产的绿色化。主要有以下几个研究方向，开发原子经济的聚合反应，选用无毒无害的原料，利用可再生资源合成高分子材料，高分子材料的再循环利用。

四结束语

高分子材料为我国的经济建设做出了重要的贡献，我国已建立了较完善的高分子材料的研究、开发和生产体系，我国虽然在高分在材料的开发和综合利用方面起步较晚，但目前来看也取得了不错的进步，我们应提高其整体技术水平，致力于创新的高分在聚合反应和方法，开发出多种绿色功能材料和智能材料，以提高人类的生活质量，并满足各项工业和新技术的需求。

参考文献：

[1]金关泰.《高分子化学的理论和应用》，中国石化出版社，1997

高分子复合材料发展前景范文篇2

【关键词】工程；塑料；应用发展

一、引言

在当今国民经济迅速发展的社会中，塑料新材料工业作为战略性的基础工业，它的专业技术水平和产业规模已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和综合国力的重要标志。

工程塑料一般是指可以作为结构材料承受机械应力、能在较宽的温度范围和较为苛刻的化学及物理环境中使用的塑料材料。工程塑料性能优良，可替代金属作结构材料，被广泛应用了电子电气、交通运输、机械设备及日常生活用品等领域。工程塑料的发展非常迅速，每年都以7%～10%的惊人速度增长。

二、工程塑料应用及其发展方向

（一）工程塑料在汽车行业的应用

世界汽车发展的方向是节能与环保，轻量化、舒适化、节能化是汽车工业领域发展的最新趋势，这一趋势将进一步加速汽车塑料化发展的进程。据相关技术资料报道，汽车自重每减少10%，燃油的消耗量可降低6%-8%。从某种程度上讲，汽车塑料的用量是衡量一个国家汽车生产技术水平的标志之一。近年来，国际上汽车塑料的用量在不断增加，平均每辆汽车的塑料用量从20世纪70年代初的50-60千克已发展到目前的150千克，而且增长还在继续。在日本、美国和欧洲等发达国家中，每辆轿车平均使用塑料已超过150千克，占汽车总重量的10%以上。目前，我国每辆轿车的塑料用量平均为100千克，占总重量的8%左右，达到国外20世纪80年代中期的水平。我国政府已制定了相关的政策，加速汽车零部件的国产化进程，同时也限定了汽车的燃油消耗标准，这无疑给汽车工业零配件生产厂商和塑料供应商提供了一个绝好的发展机遇。今后工程塑料在汽车工业领域发展中将发挥更加重要的作用。

（二）工程塑料在电子行业的应用

随着我国电子电器产品国产化率的逐步提高和出口量逐年增加，工程塑料的消费量呈急速上升趋势。尽管国内产品的技术含量和附加值都还很低，但这并不影响电子电器制造业对工程塑料的巨大需求。通讯办公设备、中小型家用电器等行业领域对塑料需求量的不断增加，也为工程塑料提供了广阔的应用前景。

（三）工程塑料在建筑行业的应用发展

近年来，建材行业领域用塑料发展很快，以工程塑料为原料的各种塑料薄膜、片材、板材、管材、框架、异型材等制品将具有更大的市场需求。按照建设部提出的“十一五”规划，5年内建筑节能量要达到1.01亿吨标准煤，节能建筑总面积要超过21.6亿平方米，其中新建筑16亿平方米，改造现有建筑5.6亿平方米。中国有400亿平方米既有建筑，目前约有三分之一需进行节能改造，按照每平方米200元的改造标准，这部分建筑节能材料和技术在未来的市场容量可达2.6万亿元。对于具有节能、节材、节水、节地等特点的塑料管道，到2010年建筑给水和排水管道80%要采用塑料管，建筑雨水排水管道70%要采用塑料管。这其中，将有不少市场份额属于工程塑料。

就工程塑料而言，开发一种新的聚合物投资大、见效慢，所以在短期内，新的聚合物品种开发方面将不会有重大突破，一般采用现有聚合物经过改性等手段来满足客户不断提出的新需求。今后几年，工程塑料将在合金技术、纳米技术和功能材料等方面有较大的发展，并将被广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等高新技术领域。另一方面，由于石油资源的短缺，今后二氧化碳聚合物、玉米、植物纤维及植物蛋白聚合物会被进一步开发利用，像PLA穴聚乳酸雪、PBS穴醇酸聚酯类雪等等。三聚氰胺泡沫材料和纤维织物有可能替代聚氨酯泡沫和化纤织物，原因在于其耐热和阻燃性能远远高于聚氨酯和化纤材料。

（四）导电高分子材料的应用与发展导电高分子材料一般分为结构型和复合型两大类。其中结构型导电高分子材料的主要用途是导电材料、蓄电池电极材料、光功能元件、半导体材料，其研究开发主要集中在具有与金属相同的电导率；在空气中的稳定性；具有高功能；具有良好的加工成型性等四个方面。

1、复合型导电高分子材料，是由导电物质与高分子材料复合而成，是目前已被广泛应用的功能性高分子材料。其主要应用领域是：

（1）在电子、电器领域中集成电路、晶片、传感器护套等精密电子元件生产过程中使用的防静电周转箱、晶片载体、薄膜袋等。

（2）防爆产品的外壳及结构件，如：煤矿、油船、油田、粉尘及可燃气体等场合中使用的电器产品外壳及结构件。

（3）中、高压电缆中使用的半导电屏蔽材料。

（4）电讯、电脑、自动化系统、工业用电子产品、消费用电子产品、汽车用电子产品等领域中的电器产品EMI屏蔽外壳。

2、结构型导电聚合物要想进一步实用化，目前必须解决好以下主要问题：

（1）稳定性欠缺：导电高分子中的氧原子对水是极不稳定的，这是妨碍其实用化的最大问题。

（2）掺杂剂多是有毒的：如AsF5、I2、Br2等。

（3）成型困难：导电聚合物主链中的共轭结构使分子链僵硬，不溶不融，从而给自由地成型加工带来困难。

（4）经济性差：其价格比金属及普通塑料高，难以实用化。

对于复合型导电塑料的应用与发展，当前需要着重研究的是金属纤维填充的电磁波屏蔽材料，需要解决的主要课题是：①减小比重；②使导电性均一；③降低成本；④改善外观。

导电聚合物的未来发展展望，最主要的是开发以下几种材料：①高导电性高分子；②有机太阳能电池；③有机超导材料。更为长远的课题研究是分子性薄膜和分子电子装置。

三、结语

未来我国工农业的发展将会对塑料制品的依赖性会越来越强，高性能、多功能的塑料制品已经成为相关行业领域重要的材料支撑。为适应市场的发展，我们应当解放思想，转变观念，从一味追求降低成本的束缚中解放出来，确立塑料改性的高性能化、多功能化、品牌化、高档次化的发展模式，不断提高塑料改性的技术研究水平，进一步扩大改性塑料的应用范围，促进塑料改性行业领域的更大发展，树立在提高改性塑料的物理机械和综合应用性能以及扩大工程化应用的前提下，降低制造成本的塑料改性新观念。

高分子复合材料发展前景范文篇3

与此同时，范景莲作为主要技术完成人员已经完成了国家军工技改重大项目、国家“863”项目、国家“973”项目、国家自然科学基金重点项目。还担任国家“863”国际合作项目评审专家，《中国有色金属学报》、《中南大学学报》、《中国钨业》（中、英文版）等国内知名刊物的论文评审专家，承担粉体材料与工程专业硕士生和博士研究生的专业授课和讲学。已为国家培养硕士研究生4名，博士研究生1名。目前在读硕士研究生5名，博士研究生3名，工程硕士12名。

范景莲教授潜心科研，创造了国内冶金研究领域的多个“首次”―在国内率先开展了纳米钨合金粉体材料与高性能细晶/纳米晶块体材料的研究。在黄伯云院士和湖南省科技厅的领导下，组建了“湖南省纳米材料工程技术联合研究中心”。与美国RUTGERS大学、国际著名纳米专家B.HKear院士和国内许多研究院所建立了密切的国际国内合作关系。

―首先提出用纳米钨铜复合材料制备药形罩材料，从而替代传统紫铜药形罩材料，为我国新一代高毁伤武器提供新型破甲药形罩材料。提出了用低分子非离子型有机表面活性剂配制稳定纳米复合溶胶体和用溶胶－喷雾干燥－多步氢还原制备超细/纳米晶W-Ni-Fe、可调成分比例W-Cu复合粉末的综合制备技术与原理,实现了大批量纳米钨基复合粉末的制备。彻底解决了纳米W-Ni-Fe、W-Cu粉末的成形性、W和Cu完全不相溶的问题，实现W和Cu的一步低温烧结近全致密化和Cu相成分按照需要任意可调问题，从而解决了长期以来一直制约着钨铜材料烧结发展的瓶颈。

―首先提出MA纳米晶W-Ni-Fe超饱和固溶体和非晶相分六步向平衡态相转变机理，彻底避免了PIM钨合金液相烧结的变形和尺寸精度控制问题。用多组元PCA液相膜控制机械合金化过程制备纳米钨基复合粉末的原理和方法，提出了用MA对元素混合粉末纳米晶复合化实现钨合金的固相烧结近全致密化、钨铜复合材料高致密、固溶化细晶化的固相强化烧结理论与技术。

―首先提出了对纳米W-Ni-Fe用瞬时液相烧结－添加稀土氧化物-机械合金化制备具有很好延性和近全致密球形细晶钨合金材料的制备方法，特点是所制备的合金晶粒为8μm，比传统钨合金的晶粒小5～7倍，拉伸强度和延伸率比传统钨合金高30%以上。突破了传统钨合金晶粒组织粗大、性能低和钨合金材料研究停滞不前的问题，相关成果亦被列为新一代武器装备穿甲弹弹芯材料。

此外，她还将溶胶喷雾干燥纳米钨粉末制备技术向其他材料领域延伸，首次提出了将工业废料硫酸亚铁、硝酸铁用溶胶-喷雾干燥-煅烧-氢还原法制备具有不同晶体结构、形貌特征、磁性能和吸波特性的α-Fe2O3、γ-Fe2O3、α-Fe3O4、Fe的高纯纳米氧化铁粉系列，以满足不同情况下的需要。

高分子复合材料发展前景范文篇4

【关键词】锂离子电池；电解质；正极材料

0引言

高能量密度的锂离子电池，安全性能好，低污染；随着技术的发展，锂离子电池在电动汽车和自行车领域、航天、军事等领域之中的应用越来越广泛。锂离子电池都具有非常好的发展前景。对锂离子电池的研究，了解锂离子电池的研究概况，通过技术创新，进一步降低原材料成本，提高电池循环性能及稳定性，为以后锂离子电池的发展打下基础至关重要。

1锂离子电池的研究概况

1.1正极材料的发展趋势

锂离子电池由于其采用的正极材料的不同，会使其能量密度，温度特点以及比功率特点，以及安全性能有很大的不同，已经市场化锂离子电池正极材料一般采用LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiFePO4这四种。钴酸锂是市场最早的锂离子电池正极材料，具有其它材料所没有的许多优点，其比能量高，充放电电压相对稳定、循环使用性能也相对于其他大多数材料较好，所以用其作为正极材料的锂离子电池在第一代产品中就已经相对广范。但用其生产的锂离子电池的不能承受较长时间的充电过程，所以其使用安全性能是其缺点，另外，由于其造价昂贵在需要大容量锂电池的车用锂电池上很难推广使用。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，它是可逆比容量最高可以达到160mAh/g的三元类材料，能够和电解液很好相容，循环性能也较第一种材料有很大发展的正极材料，其在手机电池中已经有了很长足的发展。研究表明可改变Ni、Co、Mn三种元素的比例产生多种不同的性能正极材料，满足不同类型产品的需求。LixMn2O4是一个低成本的材料，其热稳定性和抗电超过LiCOO2LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，3D隧道结构由于其优越的嵌入和脱嵌Li+的性能，使它在制造高功率动力电池方面被广泛的应用。但是，其相对较低的比容量，以及相对较差的循环性能，对它的发展形成很大的限制。第四种：LiFePO4。对于近几年来应用相对广泛的这种材料来说，其作为一种磷酸盐聚阴离子化合物，无论是在安全性能，还是在耐高温性能，循环性能方面，它都具有很出色的表现，在动力电池还是在大功率的车载电池方面有很好的应用潜力。它存在主要缺点是电压平台和电导率低、低温的放电性和倍率放电差。综合考虑LiFePO4一定是有较好发展前景的正极材料。

1.2负极材料的发展趋势

在当前，许多学者主要是将碳材料、合金材料钛酸锂及过渡金属氧化物等作为对立离子电池负极材料的主要研究方向。在这许多的研究当中，碳材料是最早被研究并作为锂离子电池负极材料成功运用到锂离子电池生产的材料。负极材料根据其结构特点的不同，一般可以分为三种：石墨、软碳、硬碳。其中易于石墨化的叫做软碳，难以石墨化的叫做硬碳。由于相似的结晶性能，在作为锂离子电池的负极材料时，软碳和石墨都会比硬碳更容易充电，安全性能也就更好。石墨类材料的技术相对成熟常用来作为锂电池负极材料，主要有天然石墨及其改性材料、中间相炭微球和石油焦类人造石墨等，其中中间相炭微球由于其球形的层结构使它的比容电量，安全性，放电效能和循环寿命等很多方面有很大的优势，但它的成本较高。硬碳材料首效低，压实密度低，工艺不成熟等缺点，使其至今还没有能够实现大规模的商品化，然而国内在这一领域的研究还处在试验阶段之中。锡基复合氧化物、碳硅复合材料和钛酸锂等也是当前许多学者所比较热衷的研究负极材料。钛酸锂的循环寿命十分长的优点，使其在作为锂动力电池负极材料的时候，具有非常大的优势，同时由于钛酸锂的体积变化也非常小，它也通常被称为零应变材料。在作为负极材料时，在钛酸锂和电解液间的分界面上不会出现SEI膜，并且它的内阻也不变大，所以它的安全性能非常高，另外，它的电压平台在1.5V左右的电压平台，也不会导致金属锂的析出。具有非常稳定的电压的平台，使其在作为锂离子电池的负极材料时，具有很好的耐过充性能和耐过放性能。然而，钛酸锂电极电位较高、压实密度和重量比能量较低带来的导电性和大倍率性能差，使钛酸锂在广泛的市场化前很难被广泛的应用。

1.3电解质的研究概况

目前，电解液的溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯五类。目前，大多都是使用六氟磷酸锂电池电解质盐，混合溶剂，碳酸乙烯酯和脂肪族碳酸酯作为电解质。然而，对于和其他的电介质材料相比较而言，LiPF6的热稳定性和化学稳定性非常差，但是其负面影响不可以因为如何提高存储能力，进一步降低对于电池的安全性能，循环性能的忽视。因此，在研究其电解质的同时，对于新型电解质锂盐、功能添加剂的作用也需要做一个更加深入的了解，二草酸硼锂的使用已经受到了越来越多的关注。用这种盐反充电和SEI膜的电解液的阻燃效果是非常稳定。LiMn2O4在LiBOB中的分解热一般能够到达60J/g，但是LiFePO4的却更低，只有6～8J/g，它们的这些优点，可以极大的提升动力电池的安全性。所以，把LiBOB与LiPF6混合使用，就可以更好的发挥动力电池的高温循环性能，同时对于动力电池的的安全性能也会有极大地提高。

2锂离子电池的测试方法

锂离子电池的检测需要通过恒流充电、恒压充电、充放电间隔、放电和周期间隔五个i奏的检测。锂离子电池大量的检测时所选用的分选系统一般包括以下几种方法：使用三级计算机测控模式、模块化结构，这种电池分选系统具备恒流恒压充电、分段放电、自动报警等功能，可以同时检测分选数节电池。化为系统的特性分选功能和其他相比具有很特别的功能，对于挑选出来的锂离子电池，可以直接用来制作组和电池，不需要再经过其他的检测过程，成品率基本接近100%，这样检测过后对于保证产品质量，和节省人力物力会有很大的帮助。

3锂离子电池的应用前景

高分子复合材料发展前景范文

【关键词】竹纤维复合材料纺织材料性能进展

1引言

竹林是森林资源的重要组成部分,我国竹林面积3.79×108m2，占全世界竹资源的近三分之一，居世界第一。丰富的竹类资源为我国的竹类加工利用及产业化开发提供了良好资源条件［1］。近年来,竹纤维做为唯一一种凉爽型再生纤维脱颖而出，继大豆蛋白纤维之后是我国自行开发研制并产业化的新型再生纤维，被称为"生态纤维"、"天然玻璃纤维"，具有良好的天然抗菌、防臭、防紫外线等功能和较高的绿色环保性能，是一种极具研发前景的健康新型材料。［2-3］

2分类［4］

按竹纤维的加工方法可将竹纤维分成原生竹纤维和再生竹纤维两种。

2.1原生竹纤维

原生竹纤维又称竹原纤维，是采用物理、机械的方法以毛竹或簇生竹为原料,将其锯成生产上所需要的长度,将竹子辗平、扭转、梳理,而后再对竹纤维脱胶、去除糖份、脂肪、消毒、晾干而成。生产过程中不添加任何化学试剂,属于100%天然环保型纤维。

2.2再生竹纤维

再生竹纤维又称竹浆纤维，是把竹子切片、风干后,采用水解――碱法及多段漂白将竹片精制成符合纤维生产要求的竹浆粕,这种方法保存了天然抗菌成分"竹醌"，再由化纤厂加工制成竹纤维，可纺性能优良。

3化学成分［5］

竹纤维的化学成分主要是纤维素(线型高聚物,单体组成为葡萄糖)、半纤维素(线型高聚物,单体组成为多缩戊糖)和木质素(三维网状高聚物),三者同属于高聚糖,总量占竹纤维干质量的90%以上,另外还有灰分等少量其他物质。

4性能

4．1染色性能

竹纤维染色性能良好,染料适用性强,吸色均匀透彻,容易着色,色牢度在3.5级以上,所以使用过程中不易褪色,多次洗涤后仍能保持鲜艳的色彩。

4．2绿色环保性能

竹纤维生产过程中,原生竹纤维采用物理方法制得,再生竹纤维在原料的提取和生产过程中,实施绿色生产,制得的纺织品是绿色原料的延伸。同时竹纤维及其制品可完全降解,具有优良的生物可降解性,能够完全回归自然［6］。由此可见,竹纤维是真正意义上的绿色环保纤维。

4．3保健性能［7］

竹纤维具有抗菌除臭性能，主要来源于自身的天然抗菌物质,不会因为反复洗涤或日晒而丧失。竹沥有广泛的抗微生物功能,用竹纤维制成的纺织品24小时抗菌率可以达71%。竹纤维被专家称之为"会呼吸的纤维"，最大特点是横截面的高度天然中空，其截面上布满椭圆型空隙,空隙呈梅花形排列,这使竹纤维及其制品的吸湿、放湿、导湿性极佳,并能净化空气,调节湿度，吸附各种异味、灰尘及花粉等有害物质。此外，竹纤维还具有防紫外线功能，所含的叶绿素铜钠是安全、优良的紫外线吸收剂，可在一定程度上减小紫外线对人体的伤害。

5应用

5．1纺织领域

(1)国外:日本神户女子大学木村光雄教授和日本糸井纺织公司糸井［8］总经理共同发明了一种含竹纤维的纺织服装系列新产品。在制作过程中添加了具有抗菌除臭作用的矮竹竹叶原料，加工成环保型布料和保健生活用品。日本另一家公司(Marumasa公司)从印度尼西亚进口的竹子中提取出一种竹纤维,然后纺纱织成织物制作春夏服装。"纸衣配竹裙"已经成为日本女性的消费时尚,并迅速在欧美市场流行。竹纤维服饰具有优良的着色性、反弹性、悬垂性、耐磨性、抗菌性、透气性和吸湿散湿性，深受消费者青睐。

(2)国内［9］:近年,我国在竹纤维开发研究方面取得了突破性的进展,已经形成竹纤维工业化生产。用竹纤维开发的具有高附加值的产品,已成为某些纺织企业新的经济增长点。在2002年举办的上海国际服装文化博览会上,上海纺织控股公司首次推出了竹纤维产品。我国河北省吉藁化纤厂及四川省丝绸进出口公司采用不同制作方法相继开发竹纤维,并批量投入生产。江苏某丝绸厂将35%的竹纤维和65%的绢丝混纺制成竹丝面料,用于生产高档西服、T恤等。开发竹纤维与羊毛混纺的新产品,充分发挥竹纤维在毛织物中的优良性能,可以丰富毛纺面料品种,提高面料的档次和附加值。

5．2复合材料

叶颖薇等［10］对竹纤维增强水泥复合材料的研究发现竹纤维的添加可以使复合材料具有有机材料和无机材料的复合性质。例如,无机水泥的性质较脆,有机的竹纤维具有较好的韧性,两者组成的复合材料的韧性比水泥有所提高。同时,竹纤维的添加能抑制水泥裂纹的扩展。何胜军等［11］研制开发了竹纤维复合矿用支架,该支架承载力大,韧性好,卸载后可恢复原状;质量轻,结构简单;成本低,且可多次使用，代替木支架或矿工钢支架支护巷道。竹/玻璃纤维复合材料是一种较理想的复合建筑材料,它不仅具有较高的承载能力和抗弯能力,而且具有一定的抗冲击性能,整体成型性,较强的可设计性,可直接应用于房屋、管道、桥梁、建筑等各个领域,发展前景广阔。利用竹纤维代替木纤维生产经济墙板,所得的板材强度相当好,且密度较低。竹纤维中的抗菌物质还可以减少对人体健康的伤害,因而在建筑业上应用潜能巨大，目前某些竹质复合材料已经投入生产,年生产量可达280000m3。

6展望

竹纤维作为一种天然的绿色环保纤维,具有多种优良性能,无论在纺织业还是复合材料加工领域，竹纤维的开发利用均有相当广阔的市场前景和重要的经济价值及社会价值，还可缓解我国粘胶纤维原料匮乏的现状，符合当今"环保及可持性发展"趋势,也为全新的绿色生态家居生活和企业的多元发展带来希望。

参考文献

［1］王宏勋,徐春燕竹纤维的开发及应用研究进展上海纺织科技Vol.33No.11,2005

［2］李煊星,孙焕良,建竹纤维研究开发的现状与对策作物研究No.52004

［3］程隆棣.竹纤维的结构形态及性能分析［J］.纺织导报No.52003

［4］范杰竹纤维一种纺织新材料竹子研究汇刊Vol.23No.4,11,2004

［5］柏俊岩柏俊峰竹纤维的纺织性能及其应用前景河南纺织高等专科学校学报Vol.19No.32007

［6］李亚滨,寇士军竹纤维/聚已内酯复合化的研究［J］.天津工业大学学报Vol.23No.3,2004

［7］吕卫军,金小娟,竹纤维的性能及其产品开发［J］.木材加工机械No.62005

［8］系井彻.环保型竹纤维布料的开发［J］.国外纺织技术No.12003

［9］杨志清.绿色环保型纤维-竹纤维［J］.北京纺织Vol119,No13Sep,2007

高分子复合材料发展前景范文

要

不饱和聚酯(UP)复合材料是一种热固性材料，是增强材料领域中使用最为普遍的热固性树脂，该树脂加入引发剂发生自由基聚合反应，固化后成为不溶不熔的热固性材料。与一般微观复合材料相比，含有少量蒙脱土的纳米塑料表现出优异的综合性能，因此它们比常规填充复合材料要轻。良好的性能组合、简单的加工工艺和低廉的价格使得纳米塑料在各种高性能管材、汽车及机械零部件、电子和电气部件等领域中有广泛的应用前景。

用插层复合的方法制备有机-无机纳米复合材料是近年来材料科学领域发展的热点，具有理论意义及应用前景.熔体插层是插层复合的一种重要复合方式，它可用传统的熔体共混技术制备纳米复合材料，方法简单，不需溶剂，易于工业化生产。

本文简述了不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料的特点，介绍了插层法制备不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料的方法，展望了应用前景。

关键词：蒙脱土，插层，纳米复合材料，不饱和聚酯

UP/MONTMORILLONITENANOCOMPOSITES

AbstractThekineticsofisothermalcrystallizationofUP/montmorillonitenanocompositeswithdifferentcontentofmontmorillonitepreparedbymeltintercalationprocesshasbeeninvestigatedbyintercalation.ItisshownthatthepresenceofnanometermontmorilloniteparticlesdisplaysahighpropensitytonucleateUPcrystallization，enhancethecrystallizationrateofUP，reducethesurfacefreeenergiesofthedevelopingcrystalsandimprovethebehaviorofisothermalcrystallizationofUPdealtwiththeAvramiandHoffmantheories.ThecrystallizationprocessofUPiscomposedoftwostages:thespherulitegrowthstageandthespherulitenucleationstage.WiththeincrementoftheclaycontentintheUP/montmorillonitenanoconposites，thecrystallizationrateparameterkdecreasesandthesurfacefreeenergyoftheUPcrystalsincreases;thespherulitegrowthstagewouldbecomethemainstageofthecrystallizationprocessinplaceofthespherulitenucleationstage.KeywordsUP，Montmorillonite，intercalation，Nanocomposites

目

录

摘要

第一章

绪

论

第二章纳米材料

2.1纳米材料的基本概念和性

2.1.1纳米材料的主要研究内容

2.1.2纳米材料的主要性质

2.2纳米复合材料

2.2.1纳米复合材料分类

2.2.2纳米复合材料性能

2.2.3纳米技术的突破点

2.2.4高分子基纳米复合材料

第三章不饱和聚酯

3.1饱和聚酯复合物

3.2不饱和聚酯的性能和应用

3.2.1层压塑料与模压塑料

3.2.2云母带黏合剂

3.2.3油改性不饱和聚酯漆

3.2.4无溶剂漆

第四章蒙脱土

4.1蒙脱土的结构及特性

4.2插层法复合技术

4.3插层法的优点

第五章复合材料的制备

5.1不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料分析

5.2部分实验

5.2.1实验原料

5.2.2实验步骤

5.2.3复合机理

第六章性能讨论

6.1插层法制复合材料优点

6.2实验分析

6.3数据及结果

结论

参考文献

致谢

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高分子复合材料发展前景范文篇7

【关键词】钛硅材料；结构；性能分析；合成步骤

1钛硅材料介绍

有机无机杂化材料有机聚合物与无机聚合物之间的一种新型复合材料（又名OIHMs）。OIHMs可以在分子水平上控制材料的结构，不仅使材料的性能产生丰富的变化，也通过有机与无机组分两相间存在的强作用力（共价Si-C键、范德华力、氢键、亲水疏水平衡）形成具有一定稳定性的纳米复合材料。OIHMs材料兼具有机和无机材料的特性，实现了有机聚合物与无机聚合物的性能互补和优化，在染料、光学、膜材料、催化和生物等许多领域具有广阔的应用前景。由于无机氧化物骨架和有机基团易于调变的性能，加上其优异的结构特性与巨大的应用前景，OIHMs材料受到了越来越多的研究者的关注。

以有机单硅烷为硅源，钛酸四丁酯为钛源，合成得到一种新型的有机无机杂化的层状钛硅材料，并对这种层状钛硅材料的结构特点和合成进行详细的分析。

2钛硅材料的结构介绍

2.1钛硅材料的结构特点

首先对层状方英石晶面结构进行衍生来构建不含钛原子的层状材料的晶胞结构，随后将Z轴方向的Si-0-Si键断开，并以两个苯环基团来取代氧原子的位置（一层一个苯环基团），这样得到由两个有机层和一个无机氧化硅层组成的层状结构，单个晶胞含有两个层状结构单元，分子式可以写为Si406C24H20，-对于含有钛原子的层状结构材料，将一个晶胞的a-轴和b-轴扩大两倍，构建了一个四倍大的晶胞；之后，用一个Ti-0基团替换晶胞中的一个Si-Ph基团，得到有机无机杂化的层状钛硅材料的晶胞结构，晶胞的分子式为Si15025C90H75Ti。

2.2钛硅材料钛原子存在形式

在钛硅材料中分布的Si元素，C元素，Ti元素都均匀分布，且三种元素的分布密度都相似。这直接说明，材料中钛原子在钛硅材料中是高度分散的，并没有团聚的现象。此外，C元素分布和Si元素分布几乎重合，也印证了，每个桂原子上都连接有一个碳原子；苯环基团以Si-C键的形式与Si原子同时存在，并嫁接在材料的骨架上。

3钛硅材料的性能分析

3.1有机单硅烷种类对钛硅材料热稳定性的影响

以苯基三甲氧基硅焼合成的OTS-C6H5材料的热稳定性要高于其它有机单硅烷制备的OTS-X材料的热稳定性，其失重起始温度为500°C，但是，在400～500°C的范围内有一缓慢失重。在100～600°C的温度范围内，失重为55%，理论计算失重为51.3%，两者相差约4%；这可能是由于材料中无机氧化硅骨架缩聚时产生的。

对于烷基基团上有氣原子取代的OTS-X材料，如OTS-C6F5材料、OTS-C10H4F17材料和OTS-C3H4F3材料，失重的起始温度分别为340°C、300°C和250°C，其热稳定性比OTS-QHs材料差。值得注意的是其实际失重与理论计算的结果相差比较大，如四氧全氟癸基三甲氧基硅烷制备的OTS-C10H4F17材料的实际失重达到了97%，而理论计算的失重只有86.5%；含3，3，3-三氟丙基的OTS-C3H4F3材料的实际失重达到了85%，其理论计算的失重为56.7%；这些失重都发生在失重起始温度（有机基团分解温度）之后。我们认为理论失重与实际失重的差别主要来自两个原因：（1）氧化硅骨架缩聚时产生的失重；（2）有机单硅烷中的氟原子与材料的氧化硅骨架相互作用，可能生成Si-Fx物种，导致材料中氧化硅骨架的流失。

使用苯基三甲氧基硅烧制备的有机无机杂化钛硅材料的热稳定性最好，可以稳定在400～500°C，而其他有机单硅烷制备的材料，其热稳定性较差，直接限制了其进一步的研究与应用。在之后的研究中，采用苯基三甲氧基硅烷作为有机无机杂化钛硅材料合成的硅源。

3.2钛硅材料疏水性分析

钛硅材料与水的接触角达到了153°，超过了150°，这说明，钛硅材料具有超疏水的性质。一方面，钛硅材料中每个桂原子上都嫁接有一个苯环基团（苯环基团与Si的摩尔比例达到1：1），苯环基团的含量非常高；另一方面，钛硅材料的无机氧化桂骨架缩聚程度达到90%以上（29Si-NMR表征结果），Si-OH缺陷非常少。这两个因素，使得钛硅材料具有超疏水的性质。

当只使用正桂酸乙酯为桂源时，钛硅-0材料的接触角为0°，说明钛硅-0材料是完全亲水性的。当PTMS的摩尔百分含量为25%时，钛硅-25材料的接触角为32、当PTMS的摩尔百分含量达到50%，钛硅-50材料的接触角为136.5°，钛硅-50材料具有一定的疏水性。而使用PTMS为桂源时，钛硅-100材料的接触角为153°，已经达到了超疏水的范围（超过150°）。这些结果说明，钛硅材料的疏水性来自于骨架上的苯环基团，苯环基团的含量增加，会提高钛硅材料的疏水性。

3.3钛硅材料的催化性分析

钛硅材料的疏水性强，催化活性得到了很大的提高，环氧环己烷选择性、H2O2利用率都更高。钛硅材料在甲醇溶刻中的催化活性要高于在乙腈溶剂中的催化活性，也间接证明了钛硅材料是一个疏水性的材料。

考察钛硅材料在环己炼环氧化反应中的回收循环利用性能实验分析表明，钛硅材料在第一次的催化反应中，环己炼转化率为99%，环氧环己烷选择性为99%，H2O2利用率为76%。当经过四次的回收循环实验之后，催化效果仅稍有降低，环己稀转化率为93%，环氧环己烷选择性为93%，H2O2利用率为68%。这说明，钛硅材料是一个稳定的，可以循环回收利用的餘烃环氧化催化材料。

4钛硅材料的合成

具体合成步骤：将10mmol的苯基三甲氧基硅烷（PTMS），0.7_ol的钛酸正丁醋（TB〇T），12mmol的质量分数为36～38%的浓盐酸（HC1），和40mmol的冰醋酸（HAc）依次加入30ml乙醇溶液中，控制合成母液中前驱体的摩尔比例为PTMS：TBOT：HC1：HAc：EtOH：H2O=1：0.07：1.2：4：53：4.1。上述溶液在室温25°C的条件下搅拌2h。揽拌完成后，将所得到的乙醇混合溶液倒入直径为125mm的培养皿中，在30～40°C的下均匀挥发以除去乙醇溶剂。待乙醇完全挥发去除后，于65°C烘箱内放置24h，再在250°C的马弗炉内老化6h后，将所得固体研磨成粉末，即为超疏水性有机无机杂化的层状钛硅材料钛硅。钛硅材料合成流程图如下：

5总结

由于钛硅材料是有机无机杂化材料，是一种新型复合材料。在染料、光学、膜材料、催化和生物等许多领域具有广阔的应用前景，因此，它的研究具有重要意义。

参考文献：

[1]杨启华，刘健，钟华，王培远.介孔桂基有机无机杂化材料的研究进展.无机材料学报，2009（4）.

高分子复合材料发展前景范文1篇8

通常传统的涂料都存在悬浮稳定性差,耐老化、耐洗刷性差,光洁度不够等缺陷。而纳米涂料则能较好的解决这一问题,纳米涂料具有下述优越的性能:(1)具有很好的伸缩性,能够弥盖墙体细小裂缝,具有对微裂缝的自修复作用。(2)具有很好的防水性,抗异物粘附、沾污性能,抗碱、耐冲刷性。(3)具有除臭、杀菌、防尘以及隔热保温性能。(4)纳米涂料的色泽鲜艳柔和,手感柔和,漆膜平整,改善建筑的外观等。

虽然国内外对纳米涂料的研究还处在初步阶段,但是已在工程上得到了较广泛的应用,如北京纳美公司生产的纳米系列涂料已大量应用于北京建欣苑、建东苑等住宅区的外墙粉刷,效果良好。在首体改造工程中,使用纳米涂料1700吨,涂刷6万平方米。复旦大学教育部先进涂料工程研究中心的专家已研发出了“透明隔热玻璃涂料”。

2纳米水泥的应用

普通水泥混凝土因其刚性较大而柔性较小,同时其自身也存在一些固有的缺陷,使其在使用过程中不可避免地产生开裂并破坏。为了解决这一问题就必须加速对具有特殊性能混凝土的研发,而纳米混凝土就能有效的解决这样问题,纳米混凝土,与普通混凝土相比,纳米混凝土的强度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有显著提高,同时还具有防水、吸声、吸收电磁波等性能,因而可用于一些特殊的建筑设施中(如国防设施)。通常在普通混凝土中加入纳米矿粉(纳米级SiO2、纳米级CaCO3)或者纳米金属粉末已达到纳米混凝土的性能,而且通过改变纳米材料的掺量还能配置出防水砂浆等。目前开发研制的纳米水泥材料包括纳米防水复合水泥,纳米敏感水泥、纳米环保复合水泥以及纳米隐身复合水泥。

纳米防水水泥是通过在水泥中添加XPM水泥外加剂的纳米材料而制成的,该纳米外加剂掺入水泥后,可以加快水泥诱导期和加速期的水化反应,改善水泥凝固的三维结构,同时提高水泥石的密实度,增强了防水性能。

纳米敏感水泥是在水泥中加入对周围环境变化十分敏感的纳米材料,从而达到改善水泥制品温敏、湿敏、气敏、力敏等性能。根据添加的敏感材料的不同可将纳米敏感水泥用于化工厂的建设、高速路面的铺设等。

纳米环保复合水泥是利用纳米材料的光催化功能,从而使水泥制品具有杀菌、除臭以及表面自清洁等功能。通常是选用TiO2作为纳米添加剂。

纳米隐身复合材料是通过使用具有吸收电磁波功能的纳米材料(纳米金属粉居多),在电磁波照射时,纳米材料的表面效应使得原子与电子运动加剧,促使电子能转化为热能,加强对电磁波的吸收,从何使材料能够在很宽的频带范围内避开雷达、红外光的侦查,这一材料常用于军事国防建筑等。

3纳米玻璃的应用

普通玻璃在使用过程中会吸附空气中的有机物,形成难以清洗的有机污垢,同时,水在玻璃上易形成水雾,影响可见度和反光度。而通过在平板玻璃的两面镀制一层TiO2纳米薄膜形成的纳米玻璃,则能有效的解决上述缺陷,同时TiO2光催化剂在阳光作用下,可以分解甲醛、氨气等有害气体。此外纳米玻璃具有非常好的透光性以及机构强度。将这种玻璃用作屏幕玻璃、大厦玻璃、住宅玻璃等可免去麻烦的人工清洗过程。

4纳米技术在陶瓷材料中的应用

陶瓷因其具有较好的耐高温以及抗腐蚀性以及良好的外观性能而在工程界得到了广泛的应用(如铺贴墙面的瓷砖),但是陶瓷易发生脆性破坏,因而在使用过程中也受到了一定的限制。使用纳米材料开发研制的纳米陶瓷则具有良好的塑性性能,能够吸收一定量的外来能量。在陶瓷基中加入纳米级的金属碳化物纤维可以大大提高陶瓷的强度,同时具有良好的抗烧蚀性,火箭喷气口的耐高温材料就选用纳米金属陶瓷作为耐高温材料。用纳米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3等制成的陶瓷材料具有高硬度、高韧性、高强度、耐磨性、低温超塑性、抗冷热疲劳等性能优点。纳米陶瓷将作为防腐、耐热、耐磨的新材料在更大的范围内改变材料的力学性质,具有非常广阔的应用前景。

5纳米技术在防护材料中的应用

通常是在胶料中加入炭黑等以提高材料的防水性能,但这种材料的耐腐蚀性以及耐侯性较差,易老化,研制具有高强、耐腐蚀、抗老化性能的防水材料也是工程界一直在积极研究的问题,纳米防水材料能够很好满足上述要求,北京建筑科学研究院就成功的研制了具有较好耐老化性能的纳米防水卷材,该类防水卷材具有很好的强度、韧性、抗老化性以及光稳定性、热稳定性等。纳米防水卷材具有叫广泛的应用前景,如建筑顶面、地下室、卫生间、水利堤坝以及防潜工程等。

6纳米保温材料

随着我国推行节能减排的方针,工程界也越来越注重建筑的保温节能性能,我国目前使用的比较多的仍是聚氨酯、石棉等传统隔热保温材料,这些材料在使用过程中容易产生一些对人体有害的物质,如石棉与纤维制品含有致癌物质,聚氨酯泡沫燃烧后释放有毒气体,而通过使用纳米材料开发研制的保温材料则能避免这些弊端,如以无机硅酸盐为基料,经高温高压纳米功能材料改性而成的保温材料不仅具有很好的保温效果,同时对人体也无损害,是一种绿色环保保温材料。

7纳米技术在其粘合剂以及密封材料和剂方面的应用

对于一些在深海中作业的结构以及其他特殊环境下工作的构件,它们对结构的密封性的要求非常高,已超过了普通粘合剂和密封剂所能满足的范围。国外通过在普通粘合剂和密封胶中添加纳米SiO2等添加剂,使粘合剂的粘结效果和密封胶的密封性能都大大提高。其工作机理是在纳米SiO2的表面包覆一层有机材料,使之具有永久性,将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构,即纳米SiO2形成网络结构的胶体流动,提高粘接效果,由于颗粒尺寸小,更增加了胶的密封性。大型建材机械等主机工作时的噪声达到上百分贝,用纳米材料制成的剂,既能在物体表面形成半永久性的固态膜,产生根好的作用,大大降低噪声,又能延长装备使用寿命,具有非常好的应用前景。

高分子复合材料发展前景范文篇9

关键词：聚氨酯弹性体复合抗磨环复合耐磨短管复合钢管离心浇注聚脲喷涂

中图分类号：U616.26文献标识码：A文章编号：1672-3791（2012）10（a）-0030-02

所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温，扯断伸长率＞50%，外力撤除后复原性比较好的高分子材料。而玻璃化温度高于室温的高分子材料称为塑料。在弹性体中，其扯断伸长率较大（＞200%），100%定伸应力较小（如＜30Mpa），弹性较好的可称为橡胶。所以弹性体是比橡胶更为广泛的一类高分子材料，当然这种区别是相对的。

聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一大类，其原材料品种繁多，配方多种多样，可调范围很大。聚氨酯弹性体硬度范围很宽，低于邵尔A10以下的低模量橡胶，高至邵尔D85的高抗冲击弹性材料（弹性模量可高达数百兆帕，大大超出了其他橡胶弹性模量（约0.2～10Mpa）的范围）。所以聚氨酯弹性体的性能范围很宽，是介于橡胶到塑料的一类高分子材料。

聚氨酯弹性体制品的加工方法多种多样。有的采用普通橡胶加工设备成型，有的采用热塑性塑料加工设备成型，有的采用液体浇注成型。随着合成工艺和加工应用技术的不断改进和发展，反应注射模塑和水性聚氨酯喷涂等新的加工成型技术也实现了工业化。

本文从聚氨酯弹性体的发展与现状、分类、性能与结构的关系，工程中应用实例的介绍，以及应用前景的展望等几个方面进行简述。便于加强对聚氨酯弹性体的认识和理解，进而在疏浚施工中进行推广和应用。

1聚氨酯弹性体应用技术的发展与现状

聚氨酯弹性体合成技术最早发展于德国，距今约60年的历史。其应用开发发展于美国。我国聚氨酯弹性体技术的研究应用开发较晚，距今不到30年的历史，但聚氨酯的消费量逐年剧增。但是过去很长一段时间由于主要原料主要依靠进口，其材料价格较高，影响了聚氨酯弹性体材料的工业化应用。随着我国对主要原料生产能力的提高以及人们对聚氨酯弹性体的认识逐渐加深，聚氨酯弹性体的应用逐渐得到普及，尤其是在矿山机械方面的应用得到较好的推广。但在疏浚行业，该材料的应用尚处于尝试阶段。

2聚氨酯弹性体的分类和相应的加工技术

聚氨酯弹性体按照其制品的加工方法分类，主要分为浇注型（CPU）、热塑性（TPU）和混炼型（MPU）三大类。

聚氨酯弹性体加工方法多种多样，其中浇注型的加工方法按生产方式分为手工间歇法和机械连续法；按浇注方式分为垂直浇注法、倾斜浇注法、底部浇注法、旋转浇注法和喷涂法；按制品成型方法分为常压模制法、压力模制法、离心模制法、真空模制法和传递模制法等等。热塑型的加工方法有熔融法和溶液法。其中熔融加工是塑料工业常用的工艺：如混炼、压延、挤出、吹塑和模塑（包括注射、压缩、传递和离心（粉末）等），溶液加工是将粒料溶于溶剂或直接在溶剂中聚合而制成溶液再进行涂覆、纺丝等。一般不需要进行硫化交联反应，可缩短生产周期，废弃物料能够回收重新加以利用。混炼型的加工方法，通常可采用橡胶的加工办法进行加工。

3聚氨酯弹性体的性能与结构的关系

聚氨酯弹性体大分子中存在柔性大的软链段和刚性强的硬链段、氢键和苯环等特征结构。在软链段、硬链段、氢键和苯环等共同作用下，聚氨酯弹性体的综合性能出众。主要表现在该类弹性体具备了从橡胶到塑料的许多宝贵特性。

（1）硬度范围宽。而且在高硬度下仍具有良好的橡胶弹性和伸长率。

（2）强度高。在橡胶硬度下它们的拉伸强度和撕裂强度比通用橡胶高得多；在塑料硬度下它们的冲击强度和弯曲强度又比塑料高很多。

（3）耐磨。享有“耐磨橡胶”的佳称，其阿克隆磨耗可以达到0.01cm3/1.61km是耐磨橡胶（0.1cm3/1.61km）的10倍以上。

（4）耐油。聚酯型聚氨酯弹性体的耐油性能不低于丁腈橡胶，与聚硫橡胶相当。

（5）耐臭氧性能优良。

（6）吸振、抗辐射和耐透气性好。

4工程应用实例

4.1聚氨酯弹性体复合抗磨环、复合耐磨短管的应用

泥泵是绞吸式挖泥船的核心部件，抗磨环和耐磨短管是泥泵中的主要配件。由于气蚀的原因，传统钢质产品的磨损严重，影响到泥泵的工作效率，也制约了疏浚效率。我们于2000年研制成功聚氨酯弹性体复合抗磨环和复合耐磨短管，并应用于荣成绿岛湖疏浚吹填造地工程中。该工程所使用的挖泥船为海狸600型，输送管线内径414mm，排距3km左右，工作压力为0.4Mpa，输送的介质为中粗砂，水质为海水。由于输送介质为硬度较高的中粗海砂，对泥泵配件磨损严重。材质为16Mn的抗磨环和耐磨短管气蚀严重，平均寿命为400h左右。而我们研制的聚氨酯弹性体复合抗磨环和复合耐磨短管使用寿命达到2000多个小时。其使用寿命约为16Mn抗磨环的5倍左右。

4.2聚氨酯弹性体泥泵端盖密封圈的应用

泥泵端盖密封圈是泥泵重要零件之一。密封圈一旦损坏，不仅仅因停机更换造成设备运转效率的降低。更重要的是由于密封圈的磨损，造成端盖磨损，给端盖修复造成很大的困难。更严重的会造成端盖报废。我们结合工程工况设计并制作了弹性体密封圈，该产品应用于浙江润钦疏浚工程有限公司润钦6号挖泥船。该挖泥船现在天津北塘疏浚吹填工程中施工。该挖泥船为3500m3，管线直径为850mm，工作压力1Mpa左右，排距5km，疏浚土质为粗粉砂。该船原来使用的为耐磨橡胶制作的密封圈，使用寿命最多1个月，更换弹性体的密封圈后，已经使用3个多月，依然完好，没有明显磨损。

4.3内衬聚氨酯弹性体复合钢管的应用

内衬聚氨酯弹性体复合钢管，就是在钢管内壁经离心浇注形成一定厚度的聚氨酯弹性体，然后经固化成型达到材料应有的物理性能指标。内衬聚氨酯弹性体根据输送介质的不同进行配方调整，以满足不同工况的使用要求。该产品主要具有以下特点。

4.3.1耐磨性能优异

由于内衬聚氨酯有较好的弹性，当受到介质冲击时，聚氨酯在外力作用下被迫压缩，外力消失后，聚氨酯又恢复原状

4.3.2防结垢

内衬聚氨酯弹性体具有对称的分子结构，是对外呈无极性状态，形成不了对浆液中无机离子的吸附作用，形不成垢层。且其内表面光滑，弹性好，能防止垢层的附着，因此具有较好的防垢缓垢性能。

4.3.3运行阻力小

聚氨酯弹性体具有在较高的硬度时仍保持良好的弹性的特性，于是可以在保持弹性的基础上提高硬度，于是其流阻明显低于内衬橡胶复合钢管。另外其内衬表面光滑，复合管内壁的绝对粗糙和相对粗糙比钢管小一个数量级以上，能减少20%以上的阻力，特别是高浓度浆液输送系统，运行阻力小。

4.3.4粘接力强

内衬聚氨酯与钢管粘接力强，采用离心浇注的工艺，聚氨酯弹性体同钢管达到100%的结合。采取独特的整体翻边工艺，不会出现脱落、脱空和局部撕裂的现象。

4.3.5重量轻、安装方便

由于基体管采用薄壁管，重量相对较轻。安装时其连接方法通常采用法兰连接，安装方便（如表1）。

由于内衬聚氨酯弹性体复合钢管具有优异的耐磨、耐酸、耐碱、防结垢、耐辐射、高弹性、抗机械冲击等综合性能。已应用于电力、矿山、建材、化工等行业输送煤粉、灰渣、矿粉、铝液、泥浆等磨削性颗粒物料和腐蚀性介质。

电力行业：火力发电厂的除灰管道、灰渣管道、灰水回收管道，对于电厂淡水、海水除灰及酸性介质输送系统使用聚氨酯复合钢管更体现出其优越性。

矿山行业：铁矿矿浆、矿山精矿、尾矿输送系统，矿石浮选系统闭式循环管道，采金矿的水沙输送。

建材、化工行业：钢铁厂焦粉的输送，铝厂赤泥的输送、水泥厂煤粉的输送，输送腐蚀的酸、碱、盐及磨蚀兼有的固体、液体管道。如石油开采中的管道输送，排淤工程，城市供水系统，铝液输送管，均具有明显的效果。

4.4聚脲喷涂聚氨酯复合钢管

聚脲喷涂聚氨酯弹性体具有硬度高，反应固化速度快，施工方便等优点。广泛应用于建筑、船舶、水利、交通、机械、化工、矿山、环保和娱乐等领域，显示了强大的生命力。与浇注型聚氨酯相比造价相对较高。

5聚氨酯弹性体技术在疏浚行业应用前景展望

在疏浚行业，随着疏浚目的由河道和湖泊的疏导疏浚向沿海地区的吹填造地的变化；土质由淤泥类向中粗砂转变；排距由近距离（3～4km左右）向远距离（6～7km之外）变化，从而引起工作压力急剧提高。对挖泥船泥泵、叶轮、抗磨板等挖泥设备的磨损加剧，造成设备寿命严重缩短。同时还造成胶管、钢管等输送管线磨损严重，使用寿命缩短，损坏频率提高等问题。严重影响到疏浚效率，造成疏浚成本提高。而聚氨酯弹性体俗有“耐磨橡胶”的美誉，其自身具有的高弹性，高强度等特性，有利于克服气蚀和冲刷造成的危害。通过其在泥泵中的应用以及在矿山、建材、化工等行业输送煤粉、灰渣、矿粉、铝液、泥浆等磨削性颗粒物料和腐蚀性介质中的应用实例分析。认为聚氨酯弹性体材料在疏浚行业应用前景广阔。

5.1浇注型聚氨酯弹性体的应用前景

浇注型聚氨酯弹性体采用静态浇注的方法适合于泥泵配件和钢管内衬，用于制作复合抗磨环、复合耐磨短管、密封圈等泥泵配件，还可应用泥泵泵壳内表面的涂覆，泥泵叶轮的复合等。

采用离心成型工艺制作内衬聚氨酯弹性体复合钢管、喷头、弯管等产品应用于排泥管线。

5.2聚脲喷涂技术的应用前景

喷涂聚脲弹性体是近5年来发展起来的一种新型喷涂技术。它一出世就以其优异的理化性能，优良的工艺性和环保性，充分显示出比传统涂装技术无与伦比的优越性，得到迅猛发展。

5.2.1喷射成型的优点

（1）反应活性高，固化速度快。垂直面、顶面及任意曲面可连续喷涂不流挂，3～5s钟凝胶，30min达步行强度。一次施工可达2mm以上厚度，施工周期短、效率高。

（2）100%固含量，无有机物挥发，系无毒无污染的绿色喷涂技术。

（3）对金属、非金属底材均有极强附着力。如钢、铝、钢筋混凝土、木材、玻璃钢、聚氨酯泡沫等。

（4）对温度、湿度不敏感。施工时受环境温度、湿度影响小。喷涂聚脲弹性体时，基材在-40℃的低温、高环境湿度时均可施工，甚至可在水面固化。

（5）耐低温及高温稳定性好。聚脲弹性体涂层，可在-45～120℃下长期使用，并能承受250℃的短时热冲击。

（6）耐候性、耐老化性好。脂肪族聚脲不受紫外线侵蚀，不易变黄。芳香族聚脲虽泛黄，但无粉化和开裂问题，可长期使用。耐冷热冲击及风雨霜雪的交变冲击。

（7）弹性体涂层有优异的物理性能。如抗拉强度、撕裂强度、冲击强度、延伸率、耐磨性等。优异的低温柔韧性。通过调节配方，硬度可从软橡皮到硬弹性体之间任意变化。弹性体是一种介于橡胶和塑料之间的高分子合成材料，它既有塑料的高强度，又有橡胶的高弹性。

（8）优异的防腐、防水、防湿滑功能。可在酸、碱、盐及海水等腐蚀介质中长期浸泡，是优异的重防腐材料。

（9）使用成套设备进行喷涂，可现场施工，快速固化，生产效率高。用Gusmer公司的H35设备，每分钟最高可喷涂厚2mm的涂层10m2。涂层表面光滑、连续无接缝。

（10）可根据使用要求，加入各种颜料、填料，制成不同颜色和功能的涂层。

5.2.2应用展望

根据该喷涂工艺的反应速度快，适应性强等特点。以及该材料的耐磨损和抗腐蚀等优异性能。该材料可应用于泥泵泵壳、叶轮、抗磨环、短管等抗磨表面的喷涂。相对于浇注工艺，尽管材料费用较高，但该工艺不需要模具，不需要加热可常温下施工，施工方便快捷，具有更大的发展潜力。

5.3混炼型和热塑型聚氨酯弹性体的应用前景展望

混炼型聚氨酯弹性体与橡胶的加工工艺非常近似，而其优异的耐磨性能，适合替代耐磨橡胶应用于胶管的制作过程中。热塑性聚氨酯弹性体加工工艺同塑料加工技术相似，可尝试应用于树脂型塑料软管的加工，最终实现橡胶管的替代。

6结语

通过聚氨酯弹性体在挖泥船泥泵中的应用效果和聚氨酯弹性体复合钢管在电力、矿山、建材、化工等行业的应用实例分析，认为该材料适合于泥浆，尤其是中粗砂的输送。复合钢管替代普通钢管潜力巨大。另外通过对其与橡胶进行物理性能指标的比较，以及通过对该材料加工方法的分析认为该材料有望应用于胶管的生产，用以替代排泥胶管。综合分析认为：聚氨酯弹性体具有优异的耐磨损、抗腐蚀、高强度、粘接力强、加工方法多样等优点，其相关制品在疏浚行业应用前景广阔。

高分子复合材料发展前景范文篇10

1.1双体复合材料双体复合材料可以通过工业处理将纳米粒子均匀的分散到二维薄膜材料中，粒子在弥散过程中会产生均匀或不均匀两种分布状态，这两种分布状态的复合结构都具有一定的稳定性。均匀和非均匀弥散状态的薄膜基体表现出的层状结构具有明显的差异性，纳米粒子分散混乱的材料的构成层级种类很多，分散有序、均匀的材料层级种类较少。1.2多体复合材料多体复合材料可以通过工业处理将纳米粒子均匀的分散到三维固体中，纳米粒子会通过外力作用，深入固体组织结构，改变其分子集团的分布情况，进而影响三维固体的物理性能和化学性能。多体复合材料的应用前景非常好，是当今纳米材料科研工作者研究的重点问题。

2纳米复合材料发展趋势分析

2.1纳米复合涂层材料纳米复合涂层材料的化学性质稳定，并且柔韧性好、硬度高、耐腐蚀性强，在工程材料表面涂抹这种防护材料不仅可以防止工程材料的破损，还能增加工程材料的防护功能。随着现代工业技术的发展，复合涂层材料得到了显著发展，单一纳米结构逐渐转变为多层纳米结构。美国著名纳米工程材料研究专家普修斯于2012年成功研制出了复合涂层纳米材料，这类纳米材料的抗氧化性能非常好，可以在高温条件下保持不褪色、不热化。对其材料进行强度检测可发现，该材料的涂层硬度高达20.SGpa，是碳钢强度的35倍。具体工艺流程如下：首先，用激光蒸发法去除钢表面的纳米结构，将金刚石纳米粒子涂抹在钢表面；之后，重复上述工艺步骤，在钢表面上涂抹两层金刚石纳米粒子；最后，在高温条件下对钢表面材料进行挤压复合。经过多次挤压，纳米复合涂层材料就此形成，经过加工，钢材料的硬度提高了23.4倍。2.2高力学性能材料高力学性能是突出材料的强度、硬度等物理性能，工程材料经过力学改性之后，其物理性质会发生翻天覆地的变化。对原始材料进行改性实验虽然在一定程度可以提高材料的某些力学性能，但这种性能的提升具有很强的局限性，并不能真实的体现出材料的力学极限。经过纳米复合材料改性，高力学性能材料得到了非常显著的研究成果。高力学性能材料发展趋势，主要表现在以下几个方面：（1）高强度合金。采用晶化法可以大大提升纳米复合合金材料的力学性能，对金属进行纳米复合实验，可以将材料转变成复合型纳米金属，如将铝进行纳米复合实验，铝会转化为过度族金属，这种金属结构的延展性和强度非常高。（2）陶瓷增韧。纳米粒径很小，所以纳米粒子很容易就可渗透到细小分子结构中，粘合关联性并不紧密的各分子基团。在陶瓷增韧领域纳米复合材料起到了很好的促进作用，在碳化硅粉末中加入粒径为10μm的碳化硅粗粉，在高温高压条件下进行合成，合成之后碳化硅的物理性质会发生很大的改变，煅烧后的陶瓷材料的柔韧性明显增强了，断裂韧性提高了34.23%。2.3高分子基纳米复合材料高分子材料近几年在我国工业领域应用十分广泛，高分子材料的物理性能稳定且可塑性好，所以在装饰行业中的发展前景非常广阔。采用纳米复合方式结合高分子基是我国纳米工程材料正在研究探讨的重要课题，目前我国科研专家已初步完成了部分高分子基纳米复合材料的研制工作。具体表现在：将铁和铜粉末按照4:5的比例进行研磨，研磨均匀后用高粒子显微仪器提取铁铜合金粉体，通过显微镜观察可知这种粉体的晶体结构稳定，晶粒间的距离很短。这种粉体和环氧树脂基团进行复合实验可以研制出高强度的金刚石材料，并且其材料还具有很强的静电屏蔽性能。2.4磁性材料磁性材料是我国工业材料中研究难度最大的课题之一，因为磁性材料的电磁环境不好判断，所以在应用时经常会遇到复合材料因磁性过大导致使用。随着纳米复合材料的研发和投入使用，磁性材料将进入全新的发展阶段。人们在颗粒膜中发现了巨磁阻效应，纳米粒子在空间流动会被周围磁场带入顺磁基体当中，空间中的铜、铁、镍等磁性粒子都会附着在纳米粒子上。经过金属粒子和纳米粒子的复合，颗粒膜材料不仅会拥有强大的电磁感应，还会具有较高的耐热性能。2.5光学材料传统光学材料的综合应用能力很差，其材料的物理性能大多只能满足导电性和导热性，其硬度和稳定性都很差。纳米复合材料诞生之后，人们逐渐找到了纳米粒子的发光原理。不发光的工程材料当减小到纳米粒子大小时，其粒子周围会因光色折射产生一定的光。在可见光范围内这些粒子会不断产生新的光，虽然这些材料的纳米粒子发出的光并不明显，且稳定度也很差，但是科研专家可以从这方面入手，研究纳米复合材料的发光性能。将具有代表性的工程材料作为可发光体，并对其分子结构转化为纳米粒子大小的发光体系，探讨如何提高其发光强度、完善其结构发光性能。由此可见，纳米复合很可能为开拓新型发光材料提供了一个途径。纳米材料的光吸收和微波吸收的特性也是未来光吸收材料和微波吸收材料设计的一个重要依据。

3结语

高分子复合材料发展前景范文篇11

论文摘要：目前应用于生物医学中的纳米材料的主要类型有纳米碳材料、纳米高分子材料、纳米复合材料等。纳米材料在生物医学的许多方面都有广泛的应用前景。



1应用于生物医学中的纳米材料的主要类型及其特性

1.1纳米碳材料

纳米碳材料主要包括碳纳米管、气相生长碳纤维也称为纳米碳纤维、类金刚石碳等。

碳纳米管有独特的孔状结构［1］，利用这一结构特性，将药物储存在碳纳米管中并通过一定的机制激发药物的释放，使可控药物变为现实。此外，碳纳米管还可用于复合材料的增强剂、电子探针（如观察蛋白质结构的AFM探针等）或显示针尖和场发射。纳米碳纤维通常是以过渡金属Fe、Co、Ni及其合金为催化剂，以低碳烃类化合物为碳源，氢气为载体，在873K～1473K的温度下生成，具有超常特性和良好的生物相溶性，在医学领域中有广泛的应用前景。类金刚石碳（简称DLC）是一种具有大量金刚石结构C—C键的碳氢聚合物，可以通过等离子体或离子束技术沉积在物体的表面形成纳米结构的薄膜，具有优秀的生物相溶性，尤其是血液相溶性。资料报道，与其他材料相比，类金刚石碳表面对纤维蛋白原的吸附程度降低，对白蛋白的吸附增强，血管内膜增生减少，因而类金刚石碳薄膜在心血管临床医学方面有重要的应用价值。

1.2纳米高分子材料

纳米高分子材料，也称高分子纳米微粒或高分子超微粒，粒径尺度在1nm～1000nm范围。这种粒子具有胶体性、稳定性和优异的吸附性能，可用于药物、基因传递和药物控释载体，以及免疫分析、介入性诊疗等方面。

1.3纳米复合材料

目前，研究和开发无机—无机、有机—无机、有机—有机及生物活性—非生物活性的纳米结构复合材料是获得性能优异的新一代功能复合材料的新途径，并逐步向智能化方向发展，在光、热、磁、力、声［2］等方面具有奇异的特性，因而在组织修复和移植等许多方面具有广阔的应用前景。国外已制备出纳米ZrO2增韧的氧化铝复合材料，用这种材料制成的人工髋骨和膝盖植入物的寿命可达30年之久［3］。研究表明，纳米羟基磷灰石胶原材料也是一种构建组织工程骨较好的支架材料［4］。此外，纳米羟基磷灰石粒子制成纳米抗癌药，还可杀死癌细胞，有效抑制肿瘤生长，而对正常细胞组织丝毫无损，这一研究成果引起国际的关注。北京医科大学等权威机构通过生物学试验证明，这种粒子可杀死人的肺癌、肝癌、食道癌等多种肿瘤细胞。

此外，在临床医学中，具有较高应用价值的还有纳米陶瓷材料，微乳液等等。

2纳米材料在生物医学应用中的前景

2.1用纳米材料进行细胞分离

利用纳米复合体性能稳定，一般不与胶体溶液和生物溶液反应的特性进行细胞分离在医疗临床诊断上有广阔的应用前景。20世纪80年代后，人们便将纳米SiO2包覆粒子均匀分散到含有多种细胞的聚乙烯吡咯烷酮胶体溶液中，使所需要的细胞很快分离出来。目前，生物芯片材料已成功运用于单细胞分离、基因突变分析、基因扩增与免疫分析（如在癌症等临床诊断中作为细胞内部信号的传感器［5］）。伦敦的儿科医院、挪威工科大学和美国喷气推进研究所利用纳米磁性粒子成功地进行了人体骨骼液中癌细胞的分离来治疗病患者［6］。美国科学家正在研究用这种技术在肿瘤早期的血液中检查癌细胞，实现癌症的早期诊断和治疗。

2.2用纳米材料进行细胞内部染色

比利时的DeMey博士等人利用乙醚的黄磷饱和溶液、抗坏血酸或柠檬酸钠把金从氯化金酸（HAuCl4）水溶液中还原出来形成金纳米粒子，（粒径的尺寸范围是3nm～40nm），将金纳米粒子与预先精制的抗体或单克隆抗体混合，利用不同抗体对细胞和骨骼内组织的敏感程度和亲和力的差异，选择抗体种类，制成多种金纳米粒子—抗体复合物。借助复合粒子分别与细胞内各种器官和骨骼系统结合而形成的复合物，在白光或单色光照射下呈现某种特征颜色（如10nm的金粒子在光学显微镜下呈红色），从而给各种组织“贴上”了不同颜色的标签，为提高细胞内组织分辨率提供了各种急需的染色技术。

2.3纳米材料在医药方面的应用

2.3.1纳米粒子用作药物载体

一般来说，血液中红血球的大小为6000nm～9000nm，一般细菌的长度为2000nm～3000nm［7］，引起人体发病的病毒尺寸为80nm～100nm，而纳米包覆体尺寸约30nm［8］，细胞尺寸更大，因而可利用纳米微粒制成特殊药物载体或新型抗体进行局部的定向治疗等。专利和文献资料的统计分析表明，作为药物载体的材料主要有金属纳米颗粒、无机非金属纳米颗粒、生物降解性高分子纳米颗粒和生物活性纳米颗粒。

磁性纳米颗粒作为药物载体，在外磁场的引导下集中于病患部位，进行定位病变治疗，利于提高药效，减少副作用。如采用金纳米颗粒制成金溶液，接上抗原或抗体，就能进行免疫学的间接凝聚实验，用于快速诊断［9］。生物降解性高分子纳米材料作为药物载体还可以植入到人体的某些特定组织部位，如子宫、阴道、口（颊、舌、齿）、上下呼吸道（鼻、肺）、肛门以及眼、耳等［10］。这种给药方式避免了药物直接被消化系统和肝脏分解而代谢掉，并防止药物对全身的作用。如美国麻省理工学院的科学家已研制成以用生物降解性聚乳酸（PLA）制的微芯片为基础，能长时间配选精确剂量药物的药物投送系统，并已被批准用于人体。近年来生物可降解性高分子纳米粒子（NPs）在基因治疗中的DNA载体以及半衰期较短的大分子药物如蛋白质、多肽、基因等活性物质的口服释放载体方面具有广阔的应用前景。药物纳米载体技术将给恶性肿瘤、糖尿病和老年痴呆症的治疗带来变革。

2.3.2纳米抗菌药及创伤敷料

Ag+可使细胞膜上蛋白失去活性从而杀死细菌，添加纳米银粒子制成的医用敷料对诸如黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿浓杆菌等临床常见的40余种外科感染细菌有较好抑制作用。

2.3.3智能—靶向药物

在超临界高压下细胞会“变软”，而纳米生化材料微小易渗透，使医药家能改变细胞基因，因而纳米生化材料最有前景的应用是基因药物的开发。德国柏林医疗中心将铁氧体纳米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入肿瘤部位，使癌细胞部位完全被磁场封闭，通电加热时温度达到47℃，慢慢杀死癌细胞。这种方法已在老鼠身上进行的实验中获得了初步成功［11］。美国密歇根大学正在研制一种仅20nm的微型智能炸弹，能够通过识别癌细胞化学特征攻击癌细胞，甚至可钻入单个细胞内将它炸毁。

2.4纳米材料用于介入性诊疗

日本科学家利用纳米材料，开发出一种可测人或动物体内物质的新技术。科研人员使用的是一种纳米级微粒子，它可以同人或动物体内的物质反应产生光，研究人员用深入血管的光导纤维来检测反应所产生的光，经光谱分析就可以了解是何种物质及其特性和状态，初步实验已成功地检测出放进溶液中的神经传达物质乙酰胆碱。利用这一技术可以辨别身体内物质的特性，可以用来检测神经传递信号物质和测量人体内的血糖值及表示身体疲劳程度的乳酸值，并有助于糖尿病的诊断和治疗。

2.5纳米材料在人体组织方面的应用

纳米材料在生物医学领域的应用相当广泛，除上面所述内容外还有如基因治疗、细胞移植、人造皮肤和血管以及实现人工移植动物器官的可能。

目前，首次提出纳米医学的科学家之一詹姆斯贝克和他的同事已研制出一种树形分子的多聚物作为DNA导入细胞的有效载体，在大鼠实验中已取得初步成效，为基因治疗提供了一种更微观的新思路。

纳米生物学的设想，是在纳米尺度上应用生物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器人，也称纳米机器人。纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容，第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体，这种纳米机器人可注入人体血管内，进行健康检查和疾病治疗（疏通脑血管中的血栓，清除心脏脂肪沉积物，吞噬病菌，杀死癌细胞，监视体内的病变等）［12］；还可以用来进行人体器官的修复工作，比如作整容手术、从基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安装在基因中，使机体正常运行或使引起癌症的DNA突变发生逆转从而延长人的寿命。将由硅晶片制成的存储器（ROM）微型设备植入大脑中，与神经通路相连，可用以治疗帕金森氏症或其他神经性疾病。第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置，可以用其吞噬病毒，杀死癌细胞。第三代纳米机器人将包含有纳米计算机，是一种可以进行人机对话的装置。这种纳米机器人一旦问世将彻底改变人类的劳动和生活方式。

瑞典正在用多层聚合物和黄金制成医用微型机器人，目前实验已进入能让机器人捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠的阶段［13］。

纳米材料所展示出的优异性能预示着它在生物医学工程领域，尤其在组织工程支架、人工器官材料、介入性诊疗器械、控制释放药物载体、血液净化、生物大分子分离等众多方面具有广泛的和诱人的应用前景。随着纳米技术在医学领域中的应用，临床医疗将变得节奏更快，效率更高，诊断检查更准确，治疗更有效。

参考文献

［1］PhilippeP，NangZLetal.Science，1999，283:1513

［2］孙晓丽等.材料科学与工艺，2002，（4）：436-441

［3］赖高惠编译.化工新型材料，2002，（5）：40

［4］苗宗宁等.实用临床医药杂志，2003，（3）：212-214

［5］崔大祥等.中国科学学院院刊，2003，（1）：20-24

［6］顾宁，付德刚等.纳米技术与应用.北京：人民邮电出版社，2002：131-133

［7］胥保华等.生物医学工程学杂志，2004，（2）：333-336

［8］张立德，牟季美.纳米材料和结构.北京：科学出版社，2001：510

［9］刘新云.安徽化工，2002，（5）：27-29

［10］姚康德，成国祥.智能材料.北京：化学工业出版社，2002：71

［11］李沐纯等.中国现代医学杂志，2003，13：140-141

高分子复合材料发展前景范文1篇12

关键词：白色污染；回收利用；可降解塑料

中图分类号：X705文献标识码：A

塑料制品的广泛使用，给人们带来了很大的方便，但由于人们对废旧塑料造成的环境污染缺乏足够的认识，将用过的大量塑料制品废弃物随意丢弃，给景观和环境造成了严重危害。常见的塑料制品废弃物有：聚乙烯（PE）包装袋、保鲜膜、护套和台布等；聚苯乙烯（PS）可发性快餐盒和餐具容器、精密仪器、家用电器的发泡包装套等；聚丙烯（PP）包装膜及快餐盒；聚氯乙烯（PVC）透明片、热收缩薄膜及乳胶手套等。由于塑料包装物大多呈白色，人们形象地比喻为“白色污染”。

一、白色污染的防治

我国目前防治白色污染遵循“以宣传教育为先导，以强化管理为核心，以回收利用为主要手段，以替代产品为补充措施”的原则。

1、停止使用一次性发泡塑料餐具及超薄塑料袋。“一次性方便，二百年污染”是塑料垃圾的形象写照。国务院办公厅的通知，根据《商品零售场所塑料购物袋有偿使用管理办法》，从2008年6月1日起，在全国范围内禁止生产、销售、使用厚度小于0.025mm的塑料购物袋，超薄塑料购物袋被列入淘汰类产品目录，并在所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度。我国实施塑料袋收费后，全国塑料袋的使用量有望减少2/3，一次性塑料袋的回收率也将大幅上升。

2、回收利用是当前防治白色污染的主要手段。随着塑料工业的迅猛发展，废旧塑料的回收利用作为一项节约能源、保护环境的措施，越来越受到重视。尤其是发达国家，这方面的工作起步早，已经收到了明显的效益，我们可以借鉴其经验。

美国是世界塑料生产大国。据统计，到2000年，美国年生产塑料3，400余万吨，废旧塑料超过1，600万吨。早在20世纪六十年代美国就已展开废旧塑料回收利用的广泛研究。20世纪末废旧塑料回收率达35%以上。其中，燃烧废旧塑料回收能源由八十年代的3%增至18%；废旧制品的掩埋率从96%下降到37%。美国在燃烧废旧塑料利用热能、热分解提取化工原料等方面进行了大量工作并取得了一些成果。另外，美国各州为解决塑料废弃物问题，制定了相应的法律、法规。

日本也是塑料生产大国。20世纪八十年代，其年均废旧塑料排放量占生产量的46%。废旧塑料的处理已成为日本的严重社会问题，而且日本是能源短缺国家，所以对废旧塑料的回收利用一直保持积极态度。九十年代初，日本回收利用废旧塑料率为7%，燃烧利用热能率为35%。日本在混合废旧塑料的开发应用方面也处于世界领先地位。

意大利是目前欧洲回收利用废旧塑料工作做得最好的国家。意大利的废旧塑料约占城市固体废弃物的4%，其回收率可达28%。意大利还研制出从城市固体垃圾中分离废旧塑料的机械装置。意大利对废旧塑料回收一般是将塑料碎片和纸片一起收集，分离后的废旧聚乙烯制品经粉碎处理，用磁筛除去铁等金属杂质，经清洗、脱水、干燥后，通过螺杆挤出机进行造粒。这种回收料再加入新料，可保证其具有足够的力学性能，可生产垃圾袋、异型材、中空制品等。

3、塑料制品回收利用的方法

（1）直接再生利用。根据原料不同，有3种直接再生利用的方法：①不需分捡、清洗等预处理，直接破碎后塑化成型。②必须经过清洗、干燥、破碎后造粒或直接塑化成型。③再生前须特别预处理。直接再生制品性能欠佳，一般只做档次较低的塑料制品。

（2）改性再生利用。是将再生料通过机械共混或化学处理进行改进的技术。如增韧、增强、复合、活化、高联等，使再生制品的力学性能得到改善和提高，可以作为档次较高的产品。改性再生利用的工艺路线较复杂，有的需要特定的机械设备。湖南大学的谢朝学等研制的利用泡沫塑料制轻型保温隔热建筑材料，取得了良好的效果。

（3）热分解法。热分解法就是将高聚塑料废弃物在高温条件或低温催化的条件下分解，使其回到低分子量状态，从而把长链的高聚物转变成了短链的不饱和烃的方法。这样得到的不饱和烃可以用来重新制造其他产品。此方法可用于处理聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）制品的混杂回收物，但对于那些含氯的塑料制品需分开处理，这种方法可用于反复处理高聚塑料废弃物。

（4）通过催化裂解制燃料油。将塑料废弃物收集起来，通过热裂解得到汽油、柴油等液体燃料。这样既减轻废塑料对环境的污染，又节约资源，变废为宝。现在这一方面的技术日臻完善，已产生了好多专利技术。冀星等总结了废塑料油化技术的应用现状与前景。四川大学化学系李晓祥、石炎福、余华瑞等通过试验表明：混合废塑料经过催化裂解制得的90#汽油和0#柴油的质量均达到国家标准。

（5）焚烧回收热能。对于难以分捡的混杂型废旧塑料，将其作为燃料焚烧具有明显优点：不需繁杂的预处理，也不需与生活垃圾分离，而且其生热值与相同种类的燃料油相当。残渣较少，密度较大，易于填埋处理。据统计，PE的燃烧热为46.63GJ/kg，PP的燃烧热为43.95GJ/kg，PVC的燃烧热为18.06GJ/kg。可见，PE、PP、PVC的燃烧热非常大。因此，可利用焚烧法来处理并充分利用其释放出的热量。但是，我们必须考虑一些持久性有机环境污染物的生成，以及这些燃烧产物对人类和生态环境的潜在危害。如，聚氯乙烯（PVC）燃烧产生HCl、聚丙烯腈（PAN）燃烧产生HCN、聚氨酯燃烧时会产生氰化物等，因此必须在焚烧炉上安装污染气体的吸收装置，以实现整个流程的绿色化。

二、可降解塑料的性能、应用及前景

可降解塑料作为一种治理白色污染的全新技术途径，经过多年研究开发，已取得令人满意的进展。目前，主要的可降解塑料分为光降解塑料、生物降解塑料，以及光－生物双降解塑料三大类。光降解和光－生物降解塑料制品虽加工简单、成本低廉，但控制降解难度较大，不宜进入垃圾填埋系统。完全生物降解塑料降解性能较理想，但其加工难度较大，工艺配方以及边角料的回收利用等技术问题还有待进一步提高和完善，生产成本较高，价格昂贵并且用后需要全面地堆肥处理。

1、光降解塑料和光―生物降解塑料。光降解塑料就是靠吸收太阳光引起光化学反应而分解的塑料。光降解塑料的制备方法大致有两种：一是在高分子材料中添加光敏感剂，敏感剂吸收光能后所产生的自由基促使高分子材料发生氧化作用，达到裂化的目的。二是利用共聚方式，将适当的光敏感剂倒入高分子结构内赋予材料光降解的特性。常用的光降解剂有：金属盐类、二茂铁衍生物类、羧酸盐类、烷基硫代氨基甲酸铁类等。塑料制成的地膜有三个特点：①使用后，在阳光照射下可自行光分解，分解后的小残体可被土壤中的微生物继续分解。②使用寿命可以控制。③节省了回收地膜的费用，且解决了残膜对土壤和环境的污染。

光降解塑料的降解速度取决于日照的时间和强度，且降解后在被微生物分解前碎片易形成二次污染。光降解技术与生物降解技术结合：一是可以克服淀粉基塑料在非生物环境中难降解的问题；二是可以利用光敏体系的复合配比、用量来实现降解时间人为控制的目的。因此，目前工业化较多的是光降解技术与生物降解技术结合的双降解淀粉塑料。在一次性使用地膜中可采用食用淀粉或无机矿物质填充的可控光－生物降解塑料的全面降解技术进行实用性研究。我国可覆盖地膜的面积为5亿多亩，用量高达40万吨，使用价格低廉的光－生物降解塑料地膜较适宜。对于厚度0.005mm～0.015mm的降解地膜也可采用塑料单纯光氧降解技术，但一定要做到时控降解。这对解决废弃地膜污染农田的问题，造福子孙后代，具有深远意义。

2、生物降解塑料。生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。“纸”是一种典型的生物降解材料，而“合成塑料”则是典型的高分子材料。因此，生物降解塑料是兼有“纸”和“合成塑料”这两种材料性质的高分子材料。生物降解塑料可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料两种。破坏性生物降解塑料主要包括淀粉改性（或填充）聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等。完全生物降解塑料主要是由天然高分子（如淀粉、纤维素、甲壳质）或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子材料，如热塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均属这类塑料。

尽管生物降解塑料的研发取得了长足的发展，但推广异常困难。一是因为可降解塑料袋承重能力低，不能满足顾客多装东西和反复使用的要求。二是可降解塑料袋色泽暗淡发黄，透明度低，给人一种不洁和难看之感，用起来不放心。三是价格偏高，成本难以接受。

3、可降解塑料的开发趋势及发展前景。可降解塑料尽管存在种种问题，但它的发展前景十分光明，主要表现在以下几个方面：①积极开发高效廉价光敏剂、氧化剂、生物诱发剂、降解促进剂和稳定剂等，进一步提高可降解塑料的准时可控性、用后快速降解性和完全降解性。②为避免二次污染，以天然高分子微生物合成高分子的完全生物降解塑料将会越来越受到重视。③水解性塑料和可食性材料由于具有特殊的功能和用途而备受瞩目，也成为环境适应性材料的又一热点。④充分利用基因工程技术培育可生产聚酯的生物性植物以降低生物降解塑料的成本。