高分子材料基本性能范文篇1

关键词:高分子材料抗静电研究

静电广泛地存在于自然界和日常生活之中，如人们每时每刻呼吸的空气每厘米就含有100500个带电粒子；自然界的雷电；干燥季节里人身上化纤衣物由于摩擦起电而粘附在身体上，这一切都是比较常见的静电现象。实际上，静电在生物工程中有着重要的应用。

一、高分子抗静电的方法概述

高聚物表面聚集的电荷量取决于高聚物本身对电荷泄放的性质，其主要泄放方式为表面传导、本体传导以及向周围的空气中辐射，三者中以表面传导为主要途径。因为表面电导率一般大于体积电导率，所以高聚物表面的静电主要受组成它的高聚物表面电导所支配。因此，通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电产生的化学添加剂，添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法，而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料、添加抗静电剂或与其它导电分子共混技术等。

（一）添加导电填料

这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中，目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。

（二）与结构型导电高分子材料共混

导电高分子材料中的高分子（或聚合物）是由许多小的重复出现的结构单元组成，当在材料两端加上一定的电压，材料中就有电流通过，即具有导体的性质，凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同，它属于分子导电物质。根本上讲，此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料，但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、成型困难、易氧化和稳定性差，无法直接单独应用，一般作导电填料与其它高分子基体进行共混，制成抗静电复合型材料，这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性，效果更好更持久。

（三）添加抗静电剂法

1.有机小分子抗静电剂。有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质，其结构通式为RYx，其中R为亲油基团，x为亲水基团，Y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡与高分子材料要有一定的相容性，C12以上的烷基是典型的亲油基团，羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团，此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类：阳离子型抗静电剂；阴离子型抗静电剂；非离子型抗静电剂；两性型抗静电剂。

导电机理无论是外涂型还是内加型，高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种：（1）抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性，吸收空气中的水分子，形成“海一岛”型水性的导电膜。（2）离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度，从而增加导电性。（3）介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。（4）增加制品的表面平滑性，降低其表面的摩擦系数。概括起来一是降低制品的表面电阻，增加导电性和加快静电电荷的漏泄；二是减少摩擦电荷的产生。

2.永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物，它们与基体树脂有较好的相容性，因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下，经较低的剪切力拉伸作用后，在基体高分子表面呈微细的筋状，即层状分散结构，而中心部分呈球状分布，这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻，并且具有永久性抗静电性能。

二、我国高分子材料抗静电技术的发展状况

我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种，以非离子表面活性剂为主，目前常用的品种有，大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、ABPS（烷基苯氧基丙烷磺酸钠）、DPE（烷基二苯醚磺酸钾）；上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂SN（十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐），另外该厂生产的抗静电剂PM（硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物）、抗静电剂P（磷酸酯与乙醇胺的缩合物）；北京化工研究院开发的ASA一10（三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物）、ASA一150（阳离子与非离子表面活性剂复合物），近年来又开发出ASH系列、ASP系列和AB系列产品，其中ASA系列抗静电剂由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非离子表面活性剂；ASB系列产品则为有机硼表面活性剂（主要是硼酸双多元醇脂与环氧乙烷加成物的脂肪酸酯）与其他非离子表面活性剂复合而成；ASH和ASP系列主要是阳离子与非离子表面活性复合而成，杭州化工研究所开发的HZ一1（羟乙基脂肪胺与一些配合剂复合物）、CH（烷基醇酰胺）；天津合成材料工业研究所开发的IC一消静电剂（咪唑一氯化钙络合物）；上海合成洗涤剂三厂开发生产的SH系列塑料抗静电剂，已经形成系列产品，在使用效果和性能上处于国内领先地位，部分品种可以替代进口，如SH一102（季铵盐型两性表面活性剂）、SH一103、104、105等（均为季铵盐型阳离子表面活性剂），SH抗静电剂属于结构较新的带多羟基阳离子表面活性剂；济南化工研究所JH一非离子型抗静电剂。（聚氧乙烯烷基胺复合物）等；

河南大学开发的KF系列等，如KF一100（非离子多羟基长碳链型抗静电剂）、KF-101（醚结构、多羟基阳离子永久型抗静电剂），另外还有聚氧乙烯醚类抗静电剂，聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯专用抗静电剂202、203、204等；抗静电剂TM系列产品也是目前国内常用的，主要用于合成纤维领域。

从抗静电剂发展来看，高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品，尤其是在精密的电子电气领域，目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。

三、结语

我国合成材料抗静电剂行业发展前景较好，针对目前国内研究、生产、应用与需求现状，对我国合成材料抗静电剂工业发展提出以下建议。

（一）加大新品种开发力度

高分子材料基本性能范文篇2

关键词:梯度功能材料，复合材料，研究进展

Abstract:Thispaperintroducestheconcept，types，capability，preparationmethodsoffunctionallygradedmaterials.Baseduponanalysisofthepresentapplicationsituationsandprospectofthiskindofmaterialssomeproblemsexistedarepresented.ThecurrentstatusoftheresearchofFGMarediscussedandananticipationofitsfuturedevelopmentisalsopresent.

Keywords:FGM；composite；theAdvance

0引言

信息、能源、材料是现代科学技术和社会发展的三大支柱。现代高科技的竞争在很大程度上依赖于材料科学的发展。对材料，特别是对高性能材料的认识水平、掌握和应用能力，直接体现国家的科学技术水平和经济实力，也是一个国家综合国力和社会文明进步速度的标志。因此，新材料的开发与研究是材料科学发展的先导，是21世纪高科技领域的基石。

近年来，材料科学获得了突飞猛进的发展[1]。究其原因，一方面是各个学科的交叉渗透引入了新理论、新方法及新的实验技术;另一方面是实际应用的迫切需要对材料提出了新的要求。而FGM即是为解决实际生产应用问题而产生的一种新型复合材料，这种材料对新一代航天飞行器突破“小型化”，“轻质化”，“高性能化”和“多功能化”具有举足轻重的作用[2]，并且它也可广泛用于其它领域，所以它是近年来在材料科学中涌现出的研究热点之一。

1FGM概念的提出

当代航天飞机等高新技术的发展，对材料性能的要求越来越苛刻。例如：当航天飞机往返大气层，飞行速度超过25个马赫数，其表面温度高达2000℃。而其燃烧室内燃烧气体温度可超过2000℃，燃烧室的热流量大于5MW/m2，其空气入口的前端热通量达5MW/m2.对于如此大的热量必须采取冷却措施，一般将用作燃料的液氢作为强制冷却的冷却剂，此时燃烧室内外要承受高达1000K以上的温差，传统的单相均匀材料已无能为力[1]。若采用多相复合材料，如金属基陶瓷涂层材料，由于各相的热胀系数和热应力的差别较大，很容易在相界处出现涂层剥落[3]或龟裂[1]现象，其关键在于基底和涂层间存在有一个物理性能突变的界面。为解决此类极端条件下常规耐热材料的不足，日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以连续变化的组分梯度来代替突变界面，消除物理性能的突变，使热应力降至最小[3]。

随着研究的不断深入，梯度功能材料的概念也得到了发展。目前梯度功能材料(FGM)是指以计算机辅助材料设计为基础，采用先进复合技术，使构成材料的要素（组成、结构）沿厚度方向有一侧向另一侧成连续变化，从而使材料的性质和功能呈梯度变化的新型材料[4]。

2FGM的特性和分类

2.1FGM的特殊性能

由于FGM的材料组分是在一定的空间方向上连续变化的特点如图2，因此它能有效地克服传统复合材料的不足[5]。正如Erdogan在其论文[6]中指出的与传统复合材料相比FGM有如下优势:

1)将FGM用作界面层来连接不相容的两种材料，可以大大地提高粘结强度;

2)将FGM用作涂层和界面层可以减小残余应力和热应力;

3)将FGM用作涂层和界面层可以消除连接材料中界面交叉点以及应力自由端点的应力奇异性;

4)用FGM代替传统的均匀材料涂层，既可以增强连接强度也可以减小裂纹驱动力。

2.2FGM的分类

根据不同的分类标准FGM有多种分类方式。根据材料的组合方式，FGM分为金属/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多种组合方式的材料[1]；根据其组成变化FGM分为梯度功能整体型（组成从一侧到另一侧呈梯度渐变的结构材料），梯度功能涂敷型（在基体材料上形成组成渐变的涂层），梯度功能连接型（连接两个基体间的界面层呈梯度变化）[1]；根据不同的梯度性质变化分为密度FGM，成分FGM，光学FGM，精细FGM等[4]；根据不同的应用领域有可分为耐热FGM，生物、化学工程FGM，电子工程FGM等[7]。

3FGM的应用

FGM最初是从航天领域发展起来的。随着FGM研究的不断深入，人们发现利用组分、结构、性能梯度的变化，可制备出具有声、光、电、磁等特性的FGM，并可望应用于许多领域。

功能

应用领域材料组合

缓和热应

力功能及

结合功能

航天飞机的超耐热材料

陶瓷引擎

耐磨耗损性机械部件

耐热性机械部件

耐蚀性机械部件

加工工具

运动用具:建材陶瓷金属

陶瓷金属

塑料金属

异种金属

异种陶瓷

金刚石金属

碳纤维金属塑料

核功能

原子炉构造材料

核融合炉内壁材料

放射性遮避材料轻元素高强度材料

耐热材料遮避材料

耐热材料遮避材料

生物相溶性

及医学功能

人工牙齿牙根

人工骨

人工关节

人工内脏器官:人工血管

补助感觉器官

生命科学磷灰石氧化铝

磷灰石金属

磷灰石塑料

异种塑料

硅芯片塑料

电磁功能

电磁功能陶瓷过滤器

超声波振动子

IC

磁盘

磁头

电磁铁

长寿命加热器

超导材料

电磁屏避材料

高密度封装基板压电陶瓷塑料

压电陶瓷塑料

硅化合物半导体

多层磁性薄膜

金属铁磁体

金属铁磁体

金属陶瓷

金属超导陶瓷

塑料导电性材料

陶瓷陶瓷

光学功能防反射膜

光纤;透镜;波选择器

多色发光元件

玻璃激光透明材料玻璃

折射率不同的材料

不同的化合物半导体

稀土类元素玻璃

能源转化功能

MHD发电

电极;池内壁

热电变换发电

燃料电池

地热发电

太阳电池陶瓷高熔点金属

金属陶瓷

金属硅化物

陶瓷固体电解质

金属陶瓷

电池硅、锗及其化合物

4FGM的研究

FGM研究内容包括材料设计、材料制备和材料性能评价。

4.1FGM设计

FGM设计是一个逆向设计过程[7]。

首先确定材料的最终结构和应用条件，然后从FGM设计数据库中选择满足使用条件的材料组合、过渡组份的性能及微观结构，以及制备和评价方法，最后基于上述结构和材料组合选择，根据假定的组成成份分布函数，计算出体系的温度分布和热应力分布。如果调整假定的组成成份分布函数，就有可能计算出FGM体系中最佳的温度分布和热应力分布，此时的组成分布函数即最佳设计参数。

FGM设计主要构成要素有三:

1)确定结构形状，热—力学边界条件和成分分布函数;

2)确定各种物性数据和复合材料热物性参数模型;

3)采用适当的数学—力学计算方法，包括有限元方法计算FGM的应力分布，采用通用的和自行开发的软件进行计算机辅助设计。

FGM设计的特点是与材料的制备工艺紧密结合，借助于计算机辅助设计系统，得出最优的设计方案。

4.2FGM的制备

FGM制备研究的主要目标是通过合适的手段，实现FGM组成成份、微观结构能够按设计分布，从而实现FGM的设计性能。可分为粉末致密法:如粉末冶金法(PM)，自蔓延高温合成法(SHS);涂层法:如等离子喷涂法，激光熔覆法，电沉积法，气相沉积包含物理气相沉积(PVD)和化学相沉积(CVD);形变与马氏体相变[10、14]。

4.2.1粉末冶金法(PM)

PM法是先将原料粉末按设计的梯度成分成形，然后烧结。通过控制和调节原料粉末的粒度分布和烧结收缩的均匀性，可获得热应力缓和的FGM。粉末冶金法可靠性高，适用于制造形状比较简单的FGM部件，但工艺比较复杂，制备的FGM有一定的孔隙率，尺寸受模具限制[7]。常用的烧结法有常压烧结、热压烧结、热等静压烧结及反应烧结等。这种工艺比较适合制备大体积的材料。PM法具有设备简单、易于操作和成本低等优点，但要对保温温度、保温时间和冷却速度进行严格控制。国内外利用粉末冶金方法已制备出的FGM有:MgC/Ni、ZrO2/W、Al2O3/ZrO2[8]、Al2O3-W-Ni-Cr、WC-Co、WC-Ni等[7]。

4.2.2自蔓延燃烧高温合成法(Self-propagatingHigh-temperatureSynthesis简称SHS或CombustionSynthesis)

SHS法是前苏联科学家Merzhanov等在1967年研究Ti和B的燃烧反应时，发现的一种合成材料的新技术。其原理是利用外部能量加热局部粉体引燃化学反应，此后化学反应在自身放热的支持下，自动持续地蔓延下去，利用反应热将粉末烧结成材，最后合成新的化合物。其反应示意图如图6所示[16]：

SHS法具有产物纯度高、效率高、成本低、工艺相对简单的特点。并且适合制造大尺寸和形状复杂的FGM。但SHS法仅适合存在高放热反应的材料体系，金属与陶瓷的发热量差异大，烧结程度不同，较难控制，因而影响材料的致密度，孔隙率较大，机械强度较低。目前利用SHS法己制备出Al/TiB2，Cu/TiB2、Ni/TiC[8]、Nb-N、Ti-Al等系功能梯度材料[7、11]。

4.2.3喷涂法

喷涂法主要是指等离子体喷涂工艺，适用于形状复杂的材料和部件的制备。通常，将金属和陶瓷的原料粉末分别通过不同的管道输送到等离子喷枪内，并在熔化的状态下将它喷镀在基体的表面上形成梯度功能材料涂层。可以通过计算机程序控制粉料的输送速度和流量来得到设计所要求的梯度分布函数。这种工艺已经被广泛地用来制备耐热合金发动机叶片的热障涂层上，其成分是部分稳定氧化锆(PSZ)陶瓷和NiCrAlY合金[9]。

4.2.3.1等离子喷涂法(PS)

PS法的原理是等离子气体被电子加热离解成电子和离子的平衡混合物，形成等离子体，其温度高达1500K，同时处于高度压缩状态，所具有的能量极大。等离子体通过喷嘴时急剧膨胀形成亚音速或超音速的等离子流，速度可高达1.5km/s。原料粉末送至等离子射流中，粉末颗粒被加热熔化，有时还会与等离子体发生复杂的冶金化学反应，随后被雾化成细小的熔滴，喷射在基底上，快速冷却固结，形成沉积层。喷涂过程中改变陶瓷与金属的送粉比例，调节等离子射流的温度及流速，即可调整成分与组织，获得梯度涂层[8、11]。该法的优点是可以方便的控制粉末成分的组成，沉积效率高，无需烧结，不受基体面积大小的限制，比较容易得到大面积的块材[10]，但梯度涂层与基体间的结合强度不高，并存在涂层组织不均匀，空洞疏松，表面粗糙等缺陷。采用此法己制备出TiB2-Ni、TiC-Ni、TiB2-Cu、Ti-Al[7]、NiCrAl/MgO-ZrO2、NiCrAl/Al2O3/ZrO2、NiCrAlY/ZrO2[10]系功能梯度材料

4.2.3.2激光熔覆法

激光熔覆法是将预先设计好组分配比的混合粉末A放置在基底B上，然后以高功率的激光入射至A并使之熔化，便会产生用B合金化的A薄涂层，并焊接到B基底表面上，形成第一包覆层。改变注入粉末的组成配比，在上述覆层熔覆的同时注入，在垂直覆层方向上形成组分的变化。重复以上过程，就可以获得任意多层的FGM。用Ti-A1合金熔覆Ti用颗粒陶瓷增强剂熔覆金属获得了梯度多层结构。梯度的变化可以通过控制初始涂层A的数量和厚度，以及熔区的深度来获得，熔区的深度本身由激光的功率和移动速度来控制。该工艺可以显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热及电气特性和生物活性等性能，但由于激光温度过高，涂层表面有时会出现裂纹或孔洞，并且陶瓷颗粒与金属往往发生化学反应[10]。采用此法可制备Ti-Al、WC-Ni、Al-SiC系梯度功能材料[7]。

4.2.3.3热喷射沉积[10]

与等离子喷涂有些相关的一种工艺是热喷涂。用这种工艺把先前熔化的金属射流雾化，并喷涂到基底上凝固，因此，建立起一层快速凝固的材料。通过将增强粒子注射到金属流束中，这种工艺已被推广到制造复合材料中。陶瓷增强颗粒，典型的如SiC或Al2O3，一般保持固态，混入金属液滴而被涂覆在基底，形成近致密的复合材料。在喷涂沉积过程中，通过连续地改变增强颗粒的馈送速率，热喷涂沉积已被推广产生梯度6061铝合金/SiC复合材料。可以使用热等静压工序以消除梯度复合材料中的孔隙。

4.2.3.4电沉积法

电沉积法是一种低温下制备FGM的化学方法。该法利用电镀的原理，将所选材料的悬浮液置于两电极间的外场中，通过注入另一相的悬浮液使之混合，并通过控制镀液流速、电流密度或粒子浓度，在电场作用下电荷的悬浮颗粒在电极上沉积下来，最后得到FGM膜或材料[8]。所用的基体材料可以是金属、塑料、陶瓷或玻璃，涂层的主要材料为TiO2-Ni，Cu-Ni，SiC-Cu，Cu-Al2O3等。此法可以在固体基体材料的表面获得金属、合金或陶瓷的沉积层，以改变固体材料的表面特性，提高材料表面的耐磨损性、耐腐蚀性或使材料表面具有特殊的电磁功能、光学功能、热物理性能，该工艺由于对镀层材料的物理力学性能破坏小、设备简单、操作方便、成型压力和温度低，精度易控制，生产成本低廉等显著优点而备受材料研究者的关注。但该法只适合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]

4.2.3.5气相沉积法

气相沉积是利用具有活性的气态物质在基体表面成膜的技术。通过控制弥散相浓度，在厚度方向上实现组分的梯度化，适合于制备薄膜型及平板型FGM[8]。该法可以制备大尺寸的功能梯度材料，但合成速度低，一般不能制备出大厚度的梯度膜，与基体结合强度低、设备比较复杂。采用此法己制备出Si-C、Ti-C、Cr-CrN、Si-C-TiC、Ti-TiN、Ti-TiC、Cr-CrN系功能梯度材料。气相沉积按机理的不同分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两类。

化学气相沉积法(CVD)是将两相气相均质源输送到反应器中进行均匀混合，在热基板上发生化学反应并使反映产物沉积在基板上。通过控制反应气体的压力、组成及反应温度，精确地控制材料的组成、结构和形态，并能使其组成、结构和形态从一种组分到另一种组分连续变化，可得到按设计要求的FGM。另外，该法无须烧结即可制备出致密而性能优异的FGM，因而受到人们的重视。主要使用的材料是C-C、C-SiC、Ti-C等系[8、10]。CVD的制备过程包括：气相反应物的形成；气相反应物传输到沉积区域；固体产物从气相中沉积与衬底[12]。

物理气相沉积法(PVD)是通过加热固相源物质，使其蒸发为气相，然后沉积于基材上，形成约100μm厚度的致密薄膜。加热金属的方法有电阻加热、电子束轰击、离子溅射等。PVD法的特点是沉积温度低，对基体热影响小，但沉积速度慢。日本科技厅金属材料研究所用该法制备出Ti/TiN、Ti/TiC、Cr/CrN系的FGM[7~8、10~11]

4.2.4形变与马氏体相变[8]

通过伴随的应变变化，马氏体相变能在所选择的材料中提供一个附加的被称作“相变塑性”的变形机制。借助这种机制在恒温下形成的马氏体量随材料中的应力和变形量的增加而增加。因此，在合适的温度范围内，可以通过施加应变(或等价应力)梯度，在这种材料中产生应力诱发马氏体体积分数梯度。这一方法在顺磁奥氏体18-8不锈钢(Fe-18%，Cr-8%Ni)试样内部获得了铁磁马氏体α体积分数的连续变化。这种工艺虽然明显局限于一定的材料范围，但能提供一个简单的方法，可以一步生产含有饱和磁化强度连续变化的材料，这种材料对于位置测量装置的制造有潜在的应用前景。

4.3FGM的特性评价

功能梯度材料的特征评价是为了进一步优化成分设计，为成分设计数据库提供实验数据，目前已开发出局部热应力试验评价、热屏蔽性能评价和热性能测定、机械强度测定等四个方面。这些评价技术还停留在功能梯度材料物性值试验测定等基础性的工作上[7]。目前，对热压力缓和型的FGM主要就其隔热性能、热疲劳功能、耐热冲击特性、热压力缓和性能以及机械性能进行评价[8]。目前，日本、美国正致力于建立统一的标准特征评价体系[7~8]。

5FGM的研究发展方向

5.1存在的问题

作为一种新型功能材料，梯度功能材料范围广泛，性能特殊，用途各异。尚存在一些问题需要进一步的研究和解决，主要表现在以下一些方面[5、13]:

1）梯度材料设计的数据库（包括材料体系、物性参数、材料制备和性能评价等）还需要补充、收集、归纳、整理和完善；

2）尚需要进一步研究和探索统一的、准确的材料物理性质模型，揭示出梯度材料物理性能与成分分布，微观结构以及制备条件的定量关系，为准确、可靠地预测梯度材料物理性能奠定基础；

3）随着梯度材料除热应力缓和以外用途的日益增加，必须研究更多的物性模型和设计体系，为梯度材料在多方面研究和应用开辟道路；

4）尚需完善连续介质理论、量子（离散）理论、渗流理论及微观结构模型，并借助计算机模拟对材料性能进行理论预测，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。

5)已制备的梯度功能材料样品的体积小、结构简单，还不具有较多的实用价值;

6)成本高。

5.2FGM制备技术总的研究趋势[13、15、19-20]

1）开发的低成本、自动化程度高、操作简便的制备技术；

2）开发大尺寸和复杂形状的FGM制备技术；

3）开发更精确控制梯度组成的制备技术（高性能材料复合技术）；

4）深入研究各种先进的制备工艺机理，特别是其中的光、电、磁特性。

5.3对FGM的性能评价进行研究[2、13]

有必要从以下5个方面进行研究：

1）热稳定性，即在温度梯度下成分分布随时间变化关系问题；

2）热绝缘性能；

3）热疲劳、热冲击和抗震性；

4）抗极端环境变化能力；

5）其他性能评价，如热电性能、压电性能、光学性能和磁学性能等

6结束语

FGM的出现标志着现代材料的设计思想进入了高性能新型材料的开发阶段[8]。FGM的研究和开发应用已成为当前材料科学的前沿课题。目前正在向多学科交叉，多产业结合，国际化合作的方向发展。

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高分子材料基本性能范文篇3

高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。

高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。

二、高分子材料的结构特征

高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。

三、高分子材料按来源分类

高分子材料按来源分，可分为天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。

天然高分子材料包括纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物为基础的，如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。

四、生活中的高分子材料

生活中的高分子材料很多，如蚕丝、棉、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。下面就以塑料和纤维素举例说明。

（一）、塑料

塑料是一种合成高分子材料，又可称为高分子或巨分子，也是一般所俗称的塑料或树脂，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。

塑料主要有以下特性：①大多数塑料质轻，化学性稳定,不会锈蚀；②耐冲击性好；③具有较好的透明性和耐磨耗性；④绝缘性好，导热性低；⑤一般成型性、着色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；⑦尺寸稳定性差，容易变形；⑧多数塑料耐低温性差，低温下变脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶剂。塑料的优点1、大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、质轻。4、容易被塑制成不同形状。5、是良好的绝缘体。6、塑料可以用于制备燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。塑料的缺点1、回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。2、塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。3、塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。

塑料的结构基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，故没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。

塑料的应用：透明塑料制成整体薄板车顶。薄板车顶的新概念基于透明灵活的聚碳酸酯或硅树脂材料，可以被永久性地塑造成单个的聚碳酸酯薄板，也可作为可折叠铰链和封条。拜耳材料科技研发的原型总共配备了四个灵活的薄板部件，形成了四扇“顶窗”，每扇窗都可单独打开和关闭。导轨用于连接薄板部件，形成一个牢固、透明的聚碳酸酯车顶外壳。一个同样透明的管子沿车顶结构中央纵向放置，在“顶窗”打开后用来调节折叠薄板。这样可以形成三维立体结构，组件比平坦的薄板更加牢固。同时也大大降低了单个组件的数量。

（二）、纤维素

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。纤维素是自然界中存在量最大的一类有机化合物。它是植物骨架和细胞的主要成分。在棉花、亚麻和一般的木材中，含量都很高。

纤维素的结构：纤维素是一种复杂的多糖，分子中含有约几千个单糖单元，即几千个（c6h10o5）；相对分子质量从几十万至百万；属于天然有机高分子化合物；纤维素结构与淀粉不同，故性质有差异。

高分子材料基本性能范文

[论文摘要]目前，静电在生物工程中有着重要的应用。介绍高分子抗静电的方法，阐明高分子材料抗静电技术在我国的发展和策略。

静电广泛地存在于自然界和日常生活之中，如人们每时每刻呼吸的空气每厘米就含有100500个带电粒子；自然界的雷电；干燥季节里人身上化纤衣物由于摩擦起电而粘附在身体上，这一切都是比较常见的静电现象。实际上，静电在生物工程中有着重要的应用。

一、高分子抗静电的方法概述

高聚物表面聚集的电荷量取决于高聚物本身对电荷泄放的性质，其主要泄放方式为表面传导、本体传导以及向周围的空气中辐射，三者中以表面传导为主要途径。因为表面电导率一般大于体积电导率，所以高聚物表面的静电主要受组成它的高聚物表面电导所支配。因此，通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电产生的化学添加剂，添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法，而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料、添加抗静电剂或与其它导电分子共混技术等。

（一）添加导电填料

这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中，目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。

（二）与结构型导电高分子材料共混

导电高分子材料中的高分子（或聚合物）是由许多小的重复出现的结构单元组成，当在材料两端加上一定的电压，材料中就有电流通过，即具有导体的性质，凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同，它属于分子导电物质。根本上讲，此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料，但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、成型困难、易氧化和稳定性差，无法直接单独应用，一般作导电填料与其它高分子基体进行共混，制成抗静电复合型材料，这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性，效果更好更持久。

（三）添加抗静电剂法

1.有机小分子抗静电剂。有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质，其结构通式为RYx，其中R为亲油基团，x为亲水基团，Y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡与高分子材料要有一定的相容性，C12以上的烷基是典型的亲油基团，羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团，此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类：阳离子型抗静电剂；阴离子型抗静电剂；非离子型抗静电剂；两性型抗静电剂。

导电机理无论是外涂型还是内加型，高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种：（1）抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性，吸收空气中的水分子，形成“海一岛”型水性的导电膜。（2）离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度，从而增加导电性。（3）介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。（4）增加制品的表面平滑性，降低其表面的摩擦系数。概括起来一是降低制品的表面电阻，增加导电性和加快静电电荷的漏泄；二是减少摩擦电荷的产生。

2.永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物，它们与基体树脂有较好的相容性，因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下，经较低的剪切力拉伸作用后，在基体高分子表面呈微细的筋状，即层状分散结构，而中心部分呈球状分布，这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻，并且具有永久性抗静电性能。

二、我国高分子材料抗静电技术的发展状况

我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种，以非离子表面活性剂为主，目前常用的品种有，大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、ABPS（烷基苯氧基丙烷磺酸钠）、DPE（烷基二苯醚磺酸钾）；上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂SN（十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐），另外该厂生产的抗静电剂PM（硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物）、抗静电剂P（磷酸酯与乙醇胺的缩合物）；北京化工研究院开发的ASA一10（三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物）、ASA一150（阳离子与非离子表面活性剂复合物），近年来又开发出ASH系列、ASP系列和AB系列产品，其中ASA系列抗静电剂由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非离子表面活性剂；ASB系列产品则为有机硼表面活性剂（主要是硼酸双多元醇脂与环氧乙烷加成物的脂肪酸酯）与其他非离子表面活性剂复合而成；ASH和ASP系列主要是阳离子与非离子表面活性复合而成，杭州化工研究所开发的HZ一1（羟乙基脂肪胺与一些配合剂复合物）、CH（烷基醇酰胺）；天津合成材料工业研究所开发的IC一消静电剂（咪唑一氯化钙络合物）；上海合成洗涤剂三厂开发生产的SH系列塑料抗静电剂，已经形成系列产品，在使用效果和性能上处于国内领先地位，部分品种可以替代进口，如SH一102（季铵盐型两性表面活性剂）、SH一103、104、105等（均为季铵盐型阳离子表面活性剂），SH抗静电剂属于结构较新的带多羟基阳离子表面活性剂；济南化工研究所JH一非离子型抗静电剂。（聚氧乙烯烷基胺复合物）等；河南大学开发的KF系列等，如KF一100（非离子多羟基长碳链型抗静电剂）、KF-101（醚结构、多羟基阳离子永久型抗静电剂），另外还有聚氧乙烯醚类抗静电剂，聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯专用抗静电剂202、203、204等；抗静电剂TM系列产品也是目前国内常用的，主要用于合成纤维领域。

从抗静电剂发展来看，高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品，尤其是在精密的电子电气领域，目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。

三、结语

我国合成材料抗静电剂行业发展前景较好，针对目前国内研究、生产、应用与需求现状，对我国合成材料抗静电剂工业发展提出以下建议。

（一）加大新品种开发力度

近年来国外开发的高性能伯醇多聚氧化乙醚类非离子型表面活性剂；用于聚碳酸酯的脂肪酸单缩水甘油酯；用于磁带工业的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物；适应于聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯等多种合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等，总之国内科研院所应根据我国合成材料制品要求，开发出多种高性能、环保无毒的抗静电品种，并不断强化应用技术研究，以满足国内需求。

（二）加快复合抗静电剂和母粒的研究与生产

今后要加快多种结构抗静电剂及其他塑料助剂的复配，向适应范围广、效率高、系列化、多功能、复合型等方向发展。另外合成材料多功能母粒作为助剂已经成为今后合成树脂加工改性的重要原材料，如着色、阻燃、抗菌、成核等母粒在国内开发方兴未艾，国内要加快抗静电母粒的开发与研究，促进我国抗静电剂工业发展。

参考文献：

[1]高绪珊、童俨，导电纤维及抗静电纤维[M]．北京：纺织工业出版社，1991．148154．

高分子材料基本性能范文1篇5

关键词：纳米材料；应用；前景展望

中图分类号：S219.04文献标识号：A文章编号：2306-1499（2013）03-（页码）-页数

1.纳米技术引起纳米材料的兴起

1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。80年代初，德国科学家H.V.Gleiter成功地采用惰性气体凝聚原位加压法制得纯物质的块状纳米材料后，纳米材料的研究及其制备技术在近年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能，使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为90年代材料科学研究的热点。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。

2.纳米材料及其性质表现

2.1纳米材料

纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。

2.2纳米材料的特殊性质

纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、剂等领域。

3.纳米材料的应用示例

目前纳米材料主要用于下列方面：

3.1高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料

纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤：起始溶液的制备与混和；喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末；再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂，可以抑制烧结过程中的晶粒长大。

3.2纳米结构软磁材料

Finemet族合金已经由日本的HitachiSpecialMetals，德国的VacuumschmelzeGmbH和法国的Imply等公司推向市场，已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的AlpsElectricCo.一直在开发Nanoperm族合金，该公司与用户合作，不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。

3.3电沉积纳米晶Ni

电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构，但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份，电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大，添加溶质并使其偏析在晶界上，以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应，可实现结构的稳定。例如，添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布，表现为Hall-Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点，使管材的内涂覆，尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中，微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm，材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍，延伸率为15%。晶间开裂抗力大为改善。

3.4Al基纳米复合材料

Al基纳米复合材料以其超高强度（可达到1.6GPa）为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土（如Y、Ce）和过渡族金属（如Fe、Ni）。通常必须用快速凝固技术（直接淬火或由初始非晶态通火）获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似，即室温下超常的高屈服应力和加工软化（导致拉神状态下的塑性不稳定性）。这类纳米材料（或非晶）可以固结成块材。例如，在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体，晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100～200nm，镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为0.8～1GPa，拉伸韧性得到改善。另外，这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化，注册为GigasTM。雾化的粉末可以固结成棒材，并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑：在1s-1的高应变速率下，延伸率大于500%。

4.纳米材料的前景趋向

经过我国材料技术人员多年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生；用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用；分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。

近年来还有一些引人注目的发展趋势新动向，如：（1）纳米组装体系蓝绿光的研究出现新的苗头；（2）巨电导的发现；（3）颗粒膜巨磁电阻尚有潜力；（4）纳米组装体系设计和制造有新进展。

高分子材料基本性能范文

关键词：脲醛树脂基高分子材料；改性；耐电击穿强度

中图分类号：tq43文献标识码:b

脲醛树脂基高分子材料在我国的发展已经有40多年的历史，随着国民经济的持续快速发展，以及石油危机的不断临近，作为煤化工后加工产品之一的脲醛树脂基高分子材料正受到各行各业的重视。脲醛树脂基高分子材料是一个很有生命力的热固性塑料，其原料来源丰富，生产工艺简单，价格便宜，具备良好的性能，由此被各行各业广泛应用。其制品拥有良好的机械和电性能，尤其是阻燃性能优良，加工方便，所生产的制品广泛的代替陶瓷，具备良好的发展前景，但是，目前我国在日用电器方面应用的原料还依赖于进口。由此，本文就脲醛树脂基高分子材料的耐电击穿性能进行了系统的研究。

1实验部分

1.1主要原材料

甲醛、尿素、乌洛托品、硬酯酸锌：均为工业级，市售；

固化剂d：自配。

1.2设备、仪器

捏合机：znh-2型，如皋市昇光捏合机厂；

网带干燥烘箱：南京湘宝钛白制品实业有限公司；

四柱液压机：y71m-500和y71m-1000，浙江省余姚恒泰轻工机械有限公司；

电热鼓风干燥箱：hg101-4a型，南京奥坂干燥设备厂；

检测用模具、小型球磨机：自制；

简支梁冲击试验机：xjj-50型，承德市金建检测仪器有限公司；

微机控制电压击穿试验仪：djc-50kv，吉林省泰和试验机有限公司。

1.3试样制备

在四口烧瓶中按配方加入一定量的甲醛，在搅拌下依次加入乌洛托品和尿素，将温度升至58℃，反应1h左右。将反应后的物料倒入烧杯中，加入固化剂d及一定量纸浆、硬酯酸锌和其它助剂，在64℃以下捏合40min。捏合后的物料在烘箱内进行干燥，控制干燥温度、干燥时间、空气排出量、料层厚度及翻料次数等，直到低分子化合物挥发完毕。然后经粉碎、球磨、过筛得到脲醛树脂基高分子材料。

1.4性能测试

脲醛树脂基高分子材料的流动性按gb13454-1992测试；

脲醛树脂基高分子材料缺口冲击强度按gb/t1043-1993测试；

脲醛树脂基高分子材料耐电击穿强度按gb1408-1989测试。

脲醛树脂基高分子材料的固化成型时间：将脲醛树脂基高分子材料放入一定温度的检测模具内，按照脲醛树脂基高分子材料成型步骤测定成型固化时间。测试工艺条件：上模150℃，下模145℃，模压25mpa，成型总时间在60s左右，放气时间视固化时间而定，在15s和25s各排气一次。

2结果与讨论

2.1纳米蒙脱土对脲醛树脂基高分子材料耐电击穿性能的影响

（温度25℃，湿度50%）

图2纳米蒙脱土加入量对脲醛树脂基高分子材料耐电击穿性能的影响

从图2可以看出,加入纳米蒙脱土后,各个脲醛树脂基高分子材料试样的耐电击穿电压升高趋势。这可能是由于当纳米蒙脱土分散于脲醛树脂基高分子材料当中,由于纳米蒙脱土和脲醛树脂基高分子材料中脲醛树脂的氨基键的相互作用,使得其中的极性基团转动困难,导致耐击穿电压升高。脲醛树脂处于纳米蒙脱土片层之间,受到纳米蒙脱土片层的限制作用,抑制了其中极性基团的运动,也导致极化困难,从而使纳米蒙脱土改性之后的耐击穿电压有升高趋势，但是不是很显著，超过7%后升高的更不明显，趋于平缓。

2.2玻璃纤维对脲醛树脂基高分子材料耐电击穿性能的影响

玻璃纤维具有高的比电阻和低的电介质常数。玻璃纤维的电性能主要取决于玻璃的化学成分，特别是碱氧化物的含量。本文所选用的是无碱玻璃纤维，其碱含量小于0.8%，是一种铝硼硅酸盐成分。它的化学稳定性、电绝缘性能、强度好。从图3可以看出,加入无碱玻璃纤维后,脲醛树脂基高分子材料的耐电击穿电压升高，而且提高的程度比加入纳米蒙脱土明显。这可能是由于当无碱玻璃纤维分散于脲醛树脂基高分子材料当中,由于纳米蒙脱土和脲醛树脂基高分子材料中脲醛树脂的氨基键强烈的相互作用,使得其中的极性基团难以转动,导致极化困难，从而使脲醛树脂基高分子材料耐击穿电压升高。

2.3丁腈橡胶对脲醛树脂基高分子材料耐电击穿性能的影响

从图4中可以看到，随着丁腈橡胶粉用量的增加，脲醛树脂基高分子材料试样的耐电击穿强度有明显的下降趋势，这主要是因为丁腈橡胶大分子中存在的易被电场极化的腈基，从而导致脲醛树脂基高分子材料的耐电击穿强度下降。

2.4玉米淀粉对脲醛树脂基高分子材料耐电击穿性能的影响

从图5中可以看到，随着玉米淀粉用量的加入，对脲醛树脂基高分子材料的耐电击穿性能影响不是很显著，维持在空白样的基础上。这是因为玉米淀粉是由单一类型的糖单元组成的多糖，依靠植物体天然合成。玉米淀粉的加入对脲醛树脂基高分子材料的耐电击穿强度没有什么影响。

转贴于中国

2.5改性脲醛树脂基高分子材料耐电压性能的影响

在进行改性脲醛树脂基高分子材料的耐电击穿强度测试结果的基础上，又对上述试样的耐电压性能进行了测试，具体结果见表1。统一设定的压力为33kv，所有增强剂用量为7%，测试温度25℃，湿度50%，媒质为变压器油。明显可以看到采用玻璃纤维为增强剂，耐压时间在100s以上。

表1纳米蒙脱土加入量对脲醛树脂基高分子材料耐电压性能的影响

3结论中国

经过对脲醛树脂基高分子材料改性对耐电击穿强度和耐电压性能的研究，得到如下结论：

（1）通过玻璃纤维、纳米蒙脱土、丁腈橡胶粉和玉米淀粉的对比分析，得到选用玻璃纤维作为增强剂对脲醛树脂基高分子材料的耐电击穿强度影响最为明显，纳米蒙脱土次之，玉米淀粉的加入对脲醛树脂基高分子材料的耐电击穿强度影响不明显，而丁腈橡胶的加入对脲醛树脂基高分子材料的耐电击穿强度有明显的下降趋势；

（2）通过对各种添加剂的比较，改性后的脲醛树脂基高分子材料的耐电击穿强度能超过17kv/mm；

（3）通过对耐电压性能的表征，得到玻璃纤维的加入对脲醛树脂基高分子材料在33kv的额定电压下，最佳耐压时间在100s以上。

参考文献

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thebasedontheurea-formaldehyderesinpolymermaterialsstudyofmodification

xuning1guanqi1yangxiaoyan1wukaifei1ynagyuming2

(1nanjingcollegeofchemicaltechnology,nanjing,210048,china2nanjingxiangbaotaibaiproductsindustrialco.,ltd.，nanjing，211301,china)

abstract：inthisarticlethebasicproductionprocessoftheurea-formaldehyderesinpolymermaterialswasbrieflyintroduced,andtheinfluenceofthefiberglas,nanometermontmorillonite,butyronitrilerubberpowder,categoryandamountofcornstarchwereexplored.theresultshowedthattheinfluenceoffiberglaswasthegreatestwhenit’sasintensifier.theinfluenceofnanometermontmorillonitewasgreater,andtheinfluenceofcornstarchwassmalltotheintensityofanti-electricalbreakdownstrength.whenbutyronitrilerubberwereadded,theintensityofanti-electricalbreakdownstrengthwasobviouslydecline.theintensityofanti-electricalbreakdownstrengthexceeded17kv/mmafterreshaping.thebestwithstandvoltagetimewasabove100s.

高分子材料基本性能范文篇7

【摘要】电子材料与器件课程作为电子材料专业的基础和入门课程，对于学生夯实基础、激发学习兴趣、展开深层次学习具有至关重要的作用。而该课程的教学方式方法，对于学生掌握电子材料与器件知识有着重要影响，在本文中，笔者将新形势下电子科技学科教学改革的特点和教学经验相结合，通过对电子材料与器件课程的教学内容、课程安排、教学形式等方面的研究，探索更加完善的教育教学方法，努力提高电子材料与器件课程的教学质量。

关键词电子科学与技术；电子材料与器件；教学方法

电子材料与器件课程是电子科学技术相关专业的基础性课程，对于学生巩固基础知识和提高专业技能是极为重要的。而提高电子材料与器件课程教学的质量，使课程与社会需求相结合，是高校教师探索的重中之重。笔者承担着我校电子材料与器件课程的教学任务，在总结教学经验的基础上，笔者在教学内容、课程安排和教学形式等方面进行了尝试，并取得了一定的教学成果。

1.电子材料与器件简介

处于电子科学技术产业链前端的电子材料和元器件是众多核心基础产业的重要组成部分，是计算机网络、通讯、数字音频等系统和相关产品发展的基础。电子材料与器件是指在电子技术和微电子技术中使用的材料和器件，包括半导体材料与器件、介电材料与器件、压电与铁电材料、导电金属及其合金材料、磁性材料光电子材料和磁性材料、电磁波屏蔽材料以及其他相关材料与器件。电子材料与器件是现代电子产业和科学技术发展的重要物质基础，同时又是科技领域中技术导向型学科。它涉及到物理化学、电子技术、固体物理学和工艺基础等多学科知识。根据材料的化学性质，可以分为金属电子材料,电子陶瓷，高分子电子、玻璃电介质、气体绝缘介质材料，电感器、绝缘材料、磁性材料、电子五金件、电工陶瓷材料、屏蔽材料、压电晶体材料、电子精细化工材料、电子轻建纺材料、电子锡焊料材料、PCB制作材料、其它电子材料。

2.电子材料与器件课程教学模式

2.1电子材料与器件课程教学形式

电子材料与器件课程既包含电子材料的物理特性和电子器件的工作原理，还包含丰富的电子材料与器件的理论知识，并且与实践应用紧密结合。为了更好的培养学生的时间能力，增强实践意识，达到学以致用的目标。因此，电子材料与器件的课程教学应采取实验教学和理论教学相结合的教学形式，教师安排合理的实验活动，将理论教学与实验教学有机结合，达到学生巩固理论知识、增强实践技能的教学目标。

2.2电子材料与器件教学课时安排

教学采用教材《电子材料与器件原理》。在电子材料与器件教学的课时安排上，该课程作为电子科学与技术专业的核心课程，电子材料与器件课程的总课时应不少于80学时，理论课学时设计应在64学时左右，实验课学时应在16学时左右，任课教师可以根据教学过程中的实际情况增加或减少某一章节的课时安排。

2.3电子材料与器件课程教材选择

在电子材料与器件课程的教材选择方面，由于电子材料与器件是电子科学技术的一部分内容，目前我国关于电子科学技术的参考书籍很多，其中也不乏经典教材，但考虑到本科生对于该课程接触时间段、基础知识薄弱等特点，笔者认为任课教师可以自行编写课件和讲义，以便学生更好的理解教学内容。除此之外，由加拿大萨斯喀彻温大学电气工程系教授、加拿大电子材料与器件首席科学家萨法·卡萨普编写的《电子材料与器件原理（第3版）》也是业界公认的电子材料与器件教学的参考书籍。

3.电子材料与器件课程的理论教学

在新时期素质教育的背景下，电子材料与器件课程的理论教学更侧重于加强学生的实践能力，因此需要对传统的电子科学技术教学中重视原理、定律和规律的模式进行调整，在教学内容的设置方面，为了便于学生更好的理解知识体系，以笔者讲授电子材料与器件理论课程（共80学时）为例，该理论课程共被划分为材料科学的基本概念、固体中的电导和热导、量子物理基础、现代固体理论等四个章节，这四个章节阐述了电子材料与器件涉及的基础理论，内容包括材料科学基础理论、固体中的电导和热导、量子物理基础和现代固体理论，以及对各种功能材料与器件的原理与性能的讨论。另外，在讲授每章内容时，任课教师应注意弱化理论知识，增加实践知识。

4.电子材料与器件课程的实验教学

电子材料与器件的实验教学要与理论教学紧密结合，并重点介绍理论课上讲过的电子材料与器件，实验课程学时不能偏少，开设实在要安排在理论教学完成之后，使学生能够充分将理论知识应用于实践中。在实验开始前，教师要要求学生充分掌握理论知识，实验结束后，学生要写实验报告，使实验切实产生作用，而不是走马观花。在实验课程的设定方面，要尽量避免与其其它验课程的重复，还要确保理论与实践相辅相成，充分利用实验资源。

5.电子材料与器件课程的学生评价体系

素质教育的电子材料与器件课程的学生评价标准应区别于传统的考试评价方式，教师要将学生的平时表现、理论知识掌握、实践能力等纳入对学生的评价体系中。促使学生不再局限于对电子材料与器件规律、定义等知识的僵化掌握，而是将学习重点偏向于实践和应用。这种评价方式的转变，有利于学生积极主动的掌握知识，在实践中巩固理论知识，在理论中深化实践知识，全面提高电子材料与器件的课程教学效率和质量。

电子材料与器件在信息产业的发展与科学技术的研究中的重要性与日俱增。它既是电子科学技术体系专业知识中的重要环节，更为电子科学专业的学生提供了良好的科研基础和就业竞争力。本文通过对电子科学与技术专业特点与电子材料与元器件课程内容的分析，探讨了电子材料和元器件在电子科学专业领域的重要性，笔者还结合自身多年电子科学专业的教学经验，对电子材料与元器件教学的教学形式、课时安排、教材选择进行了新的探索，对电子材料和元器件的理论和实践课程提出了新的意见和建议，以便于提高教学质量，提升学生专业素养。

参考文献

[1]萨法·卡萨普.《电子材料与器件原理（第3版）》.西安交通大学出版社.2009年6月

[2]安毓英，刘继芳，李庆辉.光电子技术[M].3版.北京：电子工业出版社，2013

高分子材料基本性能范文篇8

[关键词]聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、淀粉基塑料

中图分类号：TQ320.7文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）16-0274-01

传统塑料主要来自石化资源，因其不易降解和回收利用，给环境造成极大污染，并造成对石化资源的严重浪费，寻找非石油基环境友好的材料迫在眉睫，生物可降解塑料是解决这个问题的有效途径。目前研究最广泛的可降解塑料有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、淀粉基可降解塑料等。

一、聚乳酸（PLA）生物可降解材料

聚乳酸（PLA）是以乳酸为原料制备的高分子材料，具有无毒、无刺激性、强度高、易加工成型和生物相容性好等特点，制品在使用后可完全降解。按单体不同，PLA分为PLLA、PDLA和PDLLA。当前国内外PLA生产企业主要以生产不同规格的PLLA为主。PLLA单独使用具有熔点低、结晶慢、耐热性差等缺点，通过与PDLA共混，可形成立构复合体，改善成核、结晶速度，提高材料耐热性。PLA可用于一次性饭盒以及其他各种食品、饮料外包装材料；可用于纤维和非织造物等，包括服装、建筑、农业、林业、造纸、医用等领域。

聚乳酸是以乳酸单体为原料经过聚合等工艺制备得到的高分子聚合物，制备方法分为一步法和两步法，一步法难以制备得到高分子量的聚合物，基本无应用价值，目前国内外厂家主要通过两步法工艺生产聚乳酸。两步法工艺需经历中间体丙交酯阶段。

聚乳酸主要生产企业：

二、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）生物降解塑料

PBS是以丁二酸与丁二醇为原料制备得到的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解代谢，是典型的可完全生物降解材料。但PBS的加工温度较低、黏度低、熔体强度差，难以采用吹塑和流延的方式进行加工。另外PBS制品往往呈一定脆性，应用受限。PbS主要用于包装、餐具、容器、一次性医疗用品、农业、生物医用高分子材料等领域。

PBS的聚合前体主要原料为丁二酸；丁二酸的生产主要是通过石化法合成，目前丁二酸的生物制造技术是国际竞争热点，PBS（聚丁二酸丁二醇酯）是以丁二酸与丁二醇为原料经过聚合制备得到的高分子聚合物。

PBS主要生产企业：

三、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）生物可降解材料

PBAT是对苯二甲酸丁二酯和己二酸丁二酯的共聚酯。作为一种新型的生物可降解共聚酯，PBAT兼具了芳香族聚酯和脂肪族聚酯的优点，既具有很好的热性能、机械性能，又具有生物可降解性和加工性，可以用它与脂肪族聚酯PLA等共混，来改善脂肪族聚酯的机械和力学性能。PBAT的加工性能与LDPE非常相似，可用LDPE的加工设备吹膜。PBAT主要用作农用地膜、垃圾袋、保鲜膜、堆肥袋、淋膜和餐盒、餐盘、杯子等。

PBAT主要生产企业：

四、淀粉基可降解塑料

淀粉基生物降解塑料是淀粉经过改性、接枝反应后与其他聚合物共混加工而成的一种塑料产品，具有生产成本低、投资少、使用方便、可生物降解的特点。淀粉基热塑复合材料不仅具备一般高分子材料所共有的基本特性，而且具有完全可降解性，可替代当前广泛使用的塑料材料。

淀粉基生物降解塑料已有3O年的研发历史，具有研发历史久、技术成熟、产业化规模大、市场占有率高、价格较低的特点。淀粉基生物降解材料主要用作包装材料、防震材料、垃圾袋、地膜、保鲜膜、食品容器、一次性餐具、玩具等。

淀粉基可降解塑料主要生产企业：

五、总结

目前各种生物可降解材料前景较好，但市场开拓、产品成熟度、产品性能开拓、产品应用等方面，需要时间开拓；当前石油价格低、石油基塑料产品价格优势明显，生物可降解材料同石油基材料竞争，目前还不具备条件；生物可降解材料的发展，还需要政府政策、税收优惠、市场等方面的支持；随着国内外对环保的要求越来越高，可降解材料的相关政策将会越来越好；同时随着可降解材料生产技术的提升，可降解材料的成本将越来越低。

参考文献

高分子材料基本性能范文篇9

【关键词】材料物理教学改革人才培养

【基金项目】湖北省教育厅教学研究项目（编号：2011276，2012288）。

Abstract：Inrecentyears，withthegradualincreaseofthenationalinvestmentinnewenergy，newmaterials，andoptoelectronicinformationindustry，thedemandsofsocialengineeringcapabilities，aswellasbusinesslevelofmaterialsphysicsgraduatesincreaseaccordingly.It？蒺simperativetoreformtheexistingteachingsystemofmaterialsphysics.Inthiswork，thereformofteachingsystemofmaterialsphysicswasdiscussedfromfouraspectsofteachingphilosophy，curriculumdevelopment，teachingpractice，andfacultydevelopment.Inaddition，somesuggestionsonhowtotrainmoreprofessionalmaterialsphysicsgraduatesweregiven.

Keywords：materialsphysics；teachingreform；personneltraining

【中图分类号】G642.0【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2013）06-0170-02

材料物理专业属于材料科学类，其培养目标是培养较系统的掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关基本知识和基本技能，能在与材料科学与工程相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才[1]。随着科学技术的不断发展，社会对材料物理专业人才的需求情况也在逐渐发生变化。近几年国家在新能源、新材料以及光电信息领域投入的不断加大，使得企业对于材料物理专业毕业生的需求数量也在逐年增加，特别是对于具有较强专业基础和实践能力的人才的需求，是很多高新技术企业每年人才发展计划的重点。

材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科，主要通过各种物理技术和物理效应，实现材料的合成、制备、加工、修饰与应用。主要研究范围包括材料的合成、结构、性质与应用；新型材料的设计以及材料的计算机模拟等。随着国家对本专业人才需求的变化，对本专业的教学体系进行一定的改革迫在眉睫。本文以武汉工程大学材料物理专业的发展为出发点，分别从教学理念、课程建设、教学实践以及师资队伍建设四个方面入手，详细探讨了本专业在新形势下进行教学改革的一些措施。

一、教学理念的更新

面向未来的教学改革需要现代化的教学思想，需要前瞻性的教学理念[2]。这些教学理念包括从专业教育向综合素质教育，从重知识传授向能力培养转变；从封闭式的学校教育模式向开放型的产、学、研三结合的教育模式转变；从标准化培养模式向个性化、选择性培养模式转变；从维持性学习向创新性学习转变[3]。

武汉工程大学材料物理专业所属学科为省级重点学科及湖北省首批优势特色学科，本专业依托自身的学科优势和人才优势，将专业人才培养特色定位于低温等离子体技术及应用和功能薄膜材料的开发，重点培养在光电信息材料、新能源材料、环境材料等方面具有扎实的基础理论知识和实践能力的应用型创新人才。

为适应新时期国家建设对材料物理专业人才需求的变化，在对本专业人才的需求情况以及人才市场走向等问题进行充分调查论证的基础上，明确了我校材料物理专业的培养目标，即在专业设置和课程体系设计上尽量体现“拓宽专业面、夯实基础、重视能力培养”的指导思想，着力培养学生的创新能力，真正提高本科生的素质教育。同时，我们也注意到现实的就业压力对学生的影响，在打好基础，增强适应性的同时，设置功能薄膜材料和等离子体技术2个专业方向，提供了更多的课程、丰富了教学内容，扩大了学生的选择空间，满足学生多样化的需求，进一步体现了因材施教的思想；同时也体现我校等离子体学科及薄膜材料研究方面的特色。

新的教学方案力求将全面素质教育的精神渗透到专业教育之中，使基础知识教育、能力训练和素质培养结合起来，对学生进行较为系统的基本知识和基本理论的教学，加强对学生基本方法和技能的训练，重视对学生创造能力和创新意识的培养。

二、课程建设的优化

在不同的社会需求下，根据社会对毕业生需求的调研及预测对材料物理专业的课程体系进行适当的修订，突出本专业在不同时期的重点，对于培养满足社会需求的高水平人才十分重要[4-7]。我校材料物理专业在课程建设方面主要集中在提升现有课程和推出新课程/新内容两个方面。

在提升现有课程方面，对于本专业的一些老牌重点课程，采取主讲教师负责制，其余教师积极参与，分工合作，加强重点课程建设，并积极申报新的重点课程。经过几年建设，已在多门课程的建设方面取得了较好成果，如《材料科学基础》、《工业等离子体原理》、《薄膜材料与制备技术》等课程已建设成为校级精品课程，《纳米材料与技术》、《固体物理学》课程成为校级重点建设课程。这些重点课程的建设一方面锻炼了队伍，提高了整体素质，另一方面对其他课程的建设起到很好的示范带动作用。在重点课程建设过程中，本专业一直在积极探索课程教学改革方法，采用多媒体教学的课程由2002年的1门发展到现在所有课程都使用多媒体教学；双语教学也从无到有，《工业等离子体原理》、《薄膜材料与技术》已采用双语教学。

在推出新课程/新内容方面，本专业根据毕业生就业新形势对培养方案进行了大量修改。新的培养方案进一步体现了因材施教的思想，提供了更多的课程、丰富了教学内容，扩大了学生的选择空间；同时也体现了我校等离子体学科优势的特色。如新培养计划针对社会需求开设了《电子材料》和《工业等离子体工程》等课程，课程内容紧紧围绕目前工业生产中涉及到的新产品和新技术，有利于学生更好地完成从学校到社会的衔接。此外，现有课程的授课内容也逐步以市场为导向，在保持现有特色的同时，增加与市场需求相关联的专业知识体系，学生毕业后反响良好。

三、教学实践改革

材料物理专业的实践教学主要分为校内实践和校外实践两部分。校内实践主要是指在学校现有的实验条件下进行的一系列基础实验和专业实验，因此实验室建设也是提高实践教学质量的必要前提[8-10]。我校材料物理专业以湖北省等离子体化学与新材料重点实验室、湖北省微波等离子体技术研究工程中心和专业实验室为校内实践教学平台，在材料制备、加工，材料性能（力学、电学、磁学、热学等性质）测试、材料组织结构测定及材料应用等方面开展实验室建设，并结合本学科科研发展方向进行建设，设备采购主要围绕着材料科学基础、材料合成与加工、薄膜材料、材料表面改性、等离子体加工、纳米材料等课程进行。

在此基础上，我校材料物理专业根据学科建设发展情况，在2005年对实践教学环节进行了重大改革，将原来分散在各个课程中的实验课程进行整合，对原有实验体系进行重新规划，开设单独的实验课程，制定统一大纲，整合实验内容，并对实验内容适当更新，使实验体系更加完备，并与实用化紧密结合，侧重于培养学生动手能力。整合后的校内实验课为《材料科学基础实验》、《材料物理专业实验》以及《等离子体技术与应用实验》三门课程，总学时由原来的80个增加到108个。

同时，在实验内容上进行创新，将科研成果转化为教学内容，以科研促进教学。目前，在材料物理专业开设的3门实验课中，《材料物理专业实验》以及《等离子体技术与应用实验》全部实验均为教师科研转化而来。所有专业实验将科研与教学紧密结合，一方面弥补教学经费的不足，另一方面让学生接触科学前沿，激发从事科研工作兴趣，培养学生在从事科学研究的同时加深对课程内容的理解，提高教学效果。

此外，在校内实践教学中增设《学年论文》这一实践教学内容，让学生模拟实际科学研究，通过教师拟定方向，学生收集资料、归纳总结收集到的信息写出文献综述、然后针对发现的问题确定具体的研究题目，再制定详细的实验方案，并预测可能的结果。最后通过答辩，完成这一实践教学环节。

在校外实践教学方面，本专业设置有《毕业实习》环节，毕业实习地点的选择主要以人才市场需求为导向，目前学校已与多家从事光电信息材料、新能源材料、环境材料的企业签订实习协议，并在几家硅材料制造企业、LED制造企业及薄膜制备企业建立了实习基地，为学生的毕业实习提供了保障。此外，在指导毕业论文过程中，鼓励学生采取“宜化模式”完成毕业论文。由于“宜化模式”课题来源于企业，结合工厂实际，其研究结果更具有实用性。学生在做毕业论文过程中能够更好地将书本上的理论知识与现实的生产实际相结合，有效训练学生综合应用知识的能力。本专业近年来在学生毕业实习和毕业论文环节中有超过25%的学生采取“宜化模式”进行毕业论文。

四、加强师资队伍建设

师资队伍建设是专业建设的重要环节。为了培养出满足社会需要的高素质人才，教师的知识更新和自身素质提升十分关键[9，11]。本专业在职教师具有学历层次高、职称结构合理、平均年龄低的特点，基于这样一个教师队伍现状，材料物理专业的师资队伍建设一直坚持高标准、高水平的指导思想，在引进高水平的学术带头人、责任教授的同时，加大力度对现有的青年教师进行培养，提高他们的教学、科研水平。具体措施主要包括对青年教师进行帮扶指导，努力提高青年教师的教学技能；合理安排好现有教师的教学和科研工作，在保证教学质量的前提下，积极开展科学研究工作，通过科学研究，不断提高教师的学术素养；积极引进优秀教师，逐步建立一支高水平、稳定的教师队伍。

此外，本专业在教学过程中积极聘请相关行业的优秀工程师为学生讲授专业基础课程或进行专题报告，在此过程中让老师和学生充分了解国内外相关行业的发展动态，探讨材料物理专业今后的发展方向和毕业生应该具备的基础知识和基本技能，以此加强学生对本专业的了解，更进一步提高教学效果。

五、结语

如何培养满足新形势要求的材料物理专业高素质应用型人才，是所有高校材料物理专业教学人员需要探讨的核心问题。教学改革是一个随社会形势发展而不断进行的过程，因此，我们时刻紧跟社会发展步伐，在充分了解国家和社会对本专业人才需求的前提下不断探求新形势下的教学改革，这样才能不断为社会输出高水平的专业人才。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部高等教育司.普通高等学校本科专业目录和专业介绍（1998年颁布）[G].北京：高等教育出版社，1998，138.

[2]王雅珍，祖立武，张小舟，等.高分子材料与工程专业教学改革探索与实践[J].高师理科学刊，2007，27（1）：61―63.

[3]天津大学材料科学与工程学院教学改革小组.面向未来的材料科学与工程专业教学改革与实践[J].高等工程教育研究，2005（增刊）：24―3O.

[4]闫时建，田玉明，张敏刚，等.材料物理专业计算机操作实践课的教学改革[J].山西财经大学学报（高等教育版），2008，11（2）：71―72.

[5]肖纪美.材料物理教学体会[J].北京科技大学学报，2000，22（5）：389―395.

[6]石敏，陈翌庆，许育东，等.论“材料物理基础”精品课程的建设[J].合肥工业大学学报（社会科学版），2010，24（1）：86―90.

[7]李艳红，，郭思辰.材料物理课程教学改革与创新能力培养研究[J].科教文汇，2008，12：182.

[8]姚婷珍，许天旱.材料物理实验教学改革初探[J].广西教育，2009，3：109―110.

[9]刘仿军，鄢国平，喻湘华，等.高分子材料与工程专业人才培养模式研究与实践[J].武汉工程大学学报，2009，31（6）：88―91.

高分子材料基本性能范文1篇10

关键词：高分子材料；可降解；生物

中图分类号：tq464文献标识码:a

我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列，每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解，以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如细菌、霉菌及藻类作用下，可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理，现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。

1生物可降解高分子材料概念及降解机理

生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。

生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为，高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先，微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合，通过水解切断高分子链，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物摄入人体内，经过种种的代谢路线，合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量，最终都转化为水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外，还与材料温度、酶、ph值、微生物等外部环境有关。

2生物可降解高分子材料的类型

按来源，生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类。按用途分类，有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。

2.1微生物生产型

通过微生物合成的高分子物质。这类高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ici公司生产的“biopol”产品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低，强度及耐热性差，无法应用。芳香族聚酯(pet)和聚酰胺的熔点较高，强度好，是应用价值很高的工程塑料，但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定结构的共聚物，这种共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3天然高分子型

自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子，这些高分子可被微生物完全降解，但因纤维素等存在物理性能上的不足，由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求，因此，它大多与其它高分子，如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。

2.4掺合型

在没有生物可降解的高分子材料中，掺混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得产品具有相当程度的生物可降解性，这就制成了掺合型生物可降解高分子材料，但这种材料不能完全生物可降解。

3生物可降解高分子材料的开发

3.1生物可降解高分子材料开发的传统方法

传统开发生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化学合成法和微生物发酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通过化学修饰和共混等方法，对自然界中存在大量的多糖类高分子，如淀粉、纤维素、甲壳素等能被生物可降解的天然高分子进行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法虽然原料充足，但一般不易成型加工，而且产量小，限制了它们的应用。

3.1.2化学合成法

模拟天然高分子的化学结构，从简单的小分子出发制备分子链上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，这些高分子化合物结构单元中含有易被生物可降解的化学结构或是在高分子链中嵌入易生物可降解的链段。化学合成法反应条件苛刻，副产品多，工艺复杂，成本较高。

3.1.3微生物发酵法

许多生物能以某些有机物为碳源，通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。但利用微生物发酵法合成产物的分离有一定困难，且仍有一些副产品。

3.2生物可降解高分子材料开发的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶学的发展，酶在有机介质中表现出了与其在水溶液中不同的性质，并拥有了催化一些特殊反应的能力，从而显示出了许多水相中所没有的特点。

3.3酶促合成法与化学合成法结合使用

酶促合成法具有高的位置及立体选择性，而化学聚合则能有效的提高聚合物的分子量，因此，为了提高聚合效率，许多研究者已开始用酶促法与化学法联合使用来合成生物可降解高分子材料。

4生物可降解高分子材料的应用

目前生物可降解高分子材料主要有两方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解决环境污染问题，以保证人类生存环境的可持续发展。通常，对高聚物材料的处理主要有填埋、焚烧和再回收利用等3种方法，但这几种方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物医用材料。目前，我国一年约生产3000多亿片片剂与控释胶囊剂，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是传统的糖衣片，而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我国的片剂制造水平与国际先进水平有很大的差距。国外片剂和薄膜衣片多采用羟丙基甲纤维素，羟丙纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、羟甲基纤维素钠、微晶纤维素、羟甲基淀粉钠等。

参考文献

[1]侯红江,陈复生,程小丽,辛颖.可生物降解材料降解性的研究进展[j].塑料科技,2009,(03):89-93.

[2]翟美玉,彭茜.生物可降解高分子材料[j].化学与粘合,2008,(05).

高分子材料基本性能范文篇11

关键词：民族院校《高分子材料进展》教学方法

《高分子材料进展》课程是高分子材料专业的一门知识全面且内容丰富的专业限选课程。该课程以高分子物理、有机化学、聚合物材料研究方法、高分子化学、聚合物合成工艺等课程为基础，涉及面极为广泛[1]。课程总学时为32学时，参考教材为化学工业出版社出版的《高分子材料进展》，为研究生规划教材，全书共分为5章，分别简要地介绍高分子材料合成反应、高分子合成反应实施技术、多组分高分子材料、液晶高分子材料及功能高分子材料方面的研究进展。[2]考虑到《高分子材料进展》课程是高分子专业在大三的上学期开设，而且民族院校学生的专业基础较为薄弱，课程学时短的特点，因此重点讲解高分子材料领域中的发展重点和热点。本课程的教学目的是帮助学生对异彩纷呈的高分子材料发展的热点领域有一个相对完整的了解，达到开阔视野的目的。针对《高分子材料进展》课程涉及知识面广、学生基础差及对考查课不重视的特点，有必要在教学过程中不断改进教学方法和考试模式，以期获得较好的教学效果。[3]

一、本民族院校《高分子材料进展》课程的基本情况

针对我校民族学生基础知识薄弱，而《高分子材料进展》课程“内容多、范围广、课时少”的特点，我们重点介绍高分子材料中发展迅速、发展前景广阔的功能高分子材料，推荐的教材有《高分子材料进展》和《功能高分子材料》[4]等。该课程总学时为32学时，学分为2学分，课程类型为专业限选课，课程以高分子材料的合成方法进展、吸附分离功能高分子材料、高分子分离膜与膜分离技术、导电高分子、感光性高分子和医用高分子材料等功能高分子材料的进展为重点学习内容，同时穿插一些国内外近几年新发表的文献和专利，以及国内相关会议等。本教学采用多媒体教学方式，采用课堂提问和讨论等多种形式进行学习，期末通过考查的方式考核学生，采用写论文与平时成绩相结合的方法，平时成绩包括上课出勤和课堂讨论情况，论文成绩与平时成绩各占70%和30%。表1为《高分子材料进展》教学内容的设置及学时分配情况。

表1《高分子材料进展》教学内容的设置及学时分配

二、强化基础，突出重点

首先，《高分子材料进展》授课内容看似丰富多彩，千变万化，但是万变不离其宗，归根到底都是由高分子专业的基础知识衍生出来的，比如《高分子物理》、《高分子化学》中的经典理论和概念等。从另一个角度看这些材料的出现印证了基础知识的重要性，它们的诞生是经得起检验的理论和概念的应用和发展的。因此通过介绍高分子材料的前沿进展，既使学生对异彩纷呈的高分子材料世界有一定宽度的了解，又从深度上加强学生对基础知识的理解和掌握，使学生知道这些材料是如何得到的，自己又能通过什么途径得到想要的材料。

其次，因为《高分子材料进展》这门课的每一章都是高分子材料领域中发展迅速、成果颇丰的较大分支，独立出来都能独立设课，而在本课程中必须在几个课时内讲完，所以在授课过程中，什么该讲，什么略过，讲的这些内容是否能激发学生的兴趣，是该课程的一个教学难点，要求教师对这些前沿分支有全面而深入的理解，对它们所涉及的基础知识熟练掌握，这对教师的专业知识和教学方法提出了更高要求。

三、调动学生的学习积极性，启发式教学

《高分子材料进展》是学生在已经掌握高分子化学、高分子物理基础知识的前提下进行的学习。内容除了基本概念之外，有很多设计路线、研究方法，可以引导学生运用已学知识进行思考。比如第3章吸附分离高分子材料和第4章高分子分离膜及膜分离技术中涉及自由体积和渗透压的概念，这些都是《高分子物理》中学过的内容，通过回忆这些知识，使学生加深对这些基础知识的理解，并对基础知识的应用有一定的了解。其次，要注意生活中的实际例子或新闻报道中的最新科技进展中与所讲述内容相关的部分，通过联系生活实际，引出将要介绍的高分子材料。这样既能让学生认识到这类高分子材料的重要性，提高学习的积极性，又能让学生了解到这类材料的最新的研究成果，提高对科学研究的兴趣。如从全球都非常关注的环保问题出发，引出废水和废气处理方面的高分子吸附材料或高分子膜材料，介绍这些高分子材料的设计路线和原理，让学生从理论和实际相结合的角度深入理解所学的功能高分子知识。同时可以提出一些生活中材料的不足，让学生发挥主观能动性，提出解决这些材料不足之处的方法或设计新的功能高分子材料的想法。这样，学生的学习兴趣会大大提高，教学效果也会得到显著增强。

另外，还要有效利用网络资源，紧跟最新研究进展，适当补充新的教学内容。高分子材料进展课程是综述高分子材料领域发展热点的一门课程，所介绍的内容每隔一段时间可能都有新的研究成果诞生，我们应根据情况适当补充那些热门和重要的研究成果到教学内容中。比如该课的学时少，可以在课程快结束的几周时间重点介绍一些最新的前沿进展和相关会议，让学生了解到高分子材料的发展趋势，提高学生对高分子材料的兴趣。互联网资源丰富，内容更新快，是老师补充教学内容的最佳途径。目前，利用网络资源作为课堂教学的辅助手段，是学生喜闻乐见的形式。老师可以提供一些高分子专业的权威网页，方便学生浏览查阅。同时，可以鼓励学生在网上搜索最新的研究成果，再在课堂上以口头报告的形式传达给学生。这样，既能让学生对高分子材料进行全面的了解，又能让学生主动地参与教学，达到较好的教学效果。

四、科研与教学相结合，以科研促进教学

把科研引入本科教学是培养大学生创新能力的重要措施，也是高等教育的显著特点。在《高分子材料进展》课程本科教学过程中，正确有效地将教学与科研相结合，有利于提高教学效率，丰富教学内容，营造学术氛围并提高创新能力，全面提高教学质量。教师在课堂教学中可以介绍自己的科研成果，介绍本专业课题组正在研究探索的科研项目，引导学生参观实验室和课题组，鼓励学生积极参与到教师的科研中。例如，作者介绍自己硕士和博士期间所从事的科学研究，以及科研小组的一些趣闻趣事，激发学生的学习热情和学习兴趣。

总之，在高分子材料进展课程的教学过程中，教师首先应进行教材分析和学情分析，再采用比较适合的教学方法，在知识和技能的传授中针对民族学生基础差的弱点，采取强化基础、突出重点的教学方式，了解学生的情感态度与价值观，做到教学方法灵活多样，教学内容及时更新，这样才能调动学生的学习积极性和主动性。教师还应继续努力提高业务能力，理论联系实际，使学生在这门课程的学习中得到切实的收获。

参考文献：

[1]周立，孙荣欣.科技信息.2010，21，151.

[2]张留成，闫卫东，王家喜.高分子材料进展[M].北京：化学工业出版社，2005.

高分子材料基本性能范文篇12

关键词:高分子材料化学分子

中图分类号:U465.4文献标识码:A

高分子材料:macromolecularmaterial,以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料,高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。

一、按特性分析高分子材料

高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。

①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小,分子链柔性好,在外力作用下可产生较大形变,除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。

②高分子纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料,经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高,一般为结晶聚合物。

③塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分,再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。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。

④高分子胶粘剂是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。

⑤高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质,添加溶剂和各种添加剂制得。根据成膜物质不同,分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料。⑥高分子基复合材料是以高分子化合物为基体,添加各种增强材料制得的一种复合材料。它综合了原有材料的性能特点,并可根据需要进行材料设计。

二、现代新型高分子材料

高分子材料包括塑料,尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展,但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质,即所谓的通用高分子,它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。而现代工程技术的发展,则向高分子材料提出了更高的要求,因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展,这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。

1.高分子分离膜

高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜,以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力,使气体混合物、液体混合物或有机物、无机物的溶液等分离技术相比,具有省能、高效和洁净等特点,因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。膜分离过程主要有反渗透、超滤、微滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离膜的高分子材料有许多种类。现在用的较多的是聚枫、聚烯烃、纤维素脂类和有机硅等。膜的形式也有多种,一般用的是平膜和空中纤维。推广应用高分子分离膜能获得巨大的经济效益和社会效益。例如,利用离子交换膜电解食盐可减少污染、节约能源:利用反渗透进行海水淡化和脱盐、要比其它方法消耗的能量都小;利用气体分离膜从空气中富集氧可大大提高氧气回收率等。

2.高分子磁性材料

高分子磁性材料,是人类在不断开拓磁与高分子聚合物的新应用领域的同时,而赋予磁与高分子的传统应用以新的涵义和内容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石,以后才利用磁铁矿(铁氧体)烧结或铸造成磁性体,现在工业常用的磁性材料有三种,即铁氧体磁铁、稀土类磁铁和铝镍钴合金磁铁等。它们的缺点是既硬且脆,加工性差。为了克服这些缺陷,将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成的高分子磁性材料便应运而生了。这样制成的复合型高分子磁性材料,因具有比重轻、容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品,还能与其它元件一体成型等特点。

3.光功能高分子材料

光功能高分子材料,是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。目前,这一类材料已有很多,主要包括光导材料、光记录材料、光加工材料、光学用塑料、光转换系统材料等。光功能高分子材料在整个社会材料对光的透射,可以制成品种繁多的线性光学材料,又可以开发出非线性光学元件,如储存元件兴盘的基本材料就是高性能的有机玻璃和聚碳酸脂。此外,利用高分子材料的光化学反应,可以开发出在电子工业和印刷工业上得到广泛使用的感光树脂、光固化涂料及粘合剂;利用高分子材料的能量转换特性,可制成光导电材料和光致变色材料;利用某些高分子材料的折光率随机械应力而变化的特性,可开发出光弹材料,用于研究力结构材料内部的应力分布等。

4.高分子复合材料

高分子材料和另外不同组成、不同形状、不同性质的物质复合粘结而成的多相材料。高分子复合材料最大优点是博各种材料之长,如高强度、质轻、耐温、耐腐蚀、绝热、绝缘等性质,根据应用目的,选取高分子材料和其他具有特殊性质的材料,制成满足需要的复合材料。高分子复合材料分为两大类:高分子结构复合材料和高分子功能复合材料。以前者为主。高分子结构复合材料包括两个组分:①增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物,如玻璃纤维、氮化硅晶须、硼纤维及以上纤维的织物。②基体材料。主要是起粘合作用的胶粘剂,如不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂,这种复合材料的比强度和比模量比金属还高,是国防、尖端技术方面不可缺少的材料。

三、高分子材料的合成与加工