聚合物材料的特点范文1篇1

关键词：聚合物成型加工复合材料应用型本科院校

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1673-9795（2013）05（b）-0138-01

聚合物加工工艺是我校复合材料专业的一门重要的必修课程。它的目标是使学生了解从理论上了解影响聚合物性能的因素、成型加工中所需的添加剂、聚合物的结构与性质在成型加工中的变化，熟悉聚合物配方设计方法，掌握聚合物的成型加工方法以及工艺过程，培养独立分析问题和解决问题的能力[2～5]。在教授的过程中，为了培养学生解决实际高分子材料成型加工中遇到的问题，我校复合材料专业增加了这门课程的实践和实习的课时，这样就减少了理论课的课时。我校这门课的课时仅为32课时，比起相应课程传统的理论课时要少了很多。此外，我校的部分学生来源于职高。这类学生相对的数学和物理的基础较为薄弱，使他们理解抽象理论较为困难，但是相对实践能力较强，大部分同学都可以对实际成型加工进行操作。因此，如何上好这门课是这门课程的老师面临的一大问题。

本文根据笔者阐述在“聚合物成型加工”教学过程中所做的思考和探索。从以下3方面进行课程改革。

1重视理论基础，突出从理论到实际的联系

应用型本科院校的定位是在本科层次上培养有一定的理论基础和较强实践能力的应用人才[1]。可见，让学生们知其然和知其所以然同样重要。因此，要重视基础理论的教学。除了物理化学、高分子物理、有机化学、高分子化学等专业基础课是聚合物加工工艺的理论基础以外，加工技术本身也有一定的理论基础。而这些理论本身存在着内容分散化、概念抽象化、理论半经验化等特点。这就又增加了教学的难度。由于学生已具备初步的实践技能与知识，让学生通过已有的知识和技能来理解所学习的理论是一种很好的教学方式。因此，在课程教学中，理论的讲解亦是十分重要的，并且不单是理论的独立讲解，更重要的是建立从理论到实践的关系。

聚合物加工工艺是采用各种成型加工设备，通过诸如混合、塑化、成型等手段将高分子原料转变为塑料或橡胶制品的过程。这里包含了两层意思：一是加工，是原料从固态变为可流动的状态的过程；二是成型，是物料从流动状态固化的过程。由此可见，聚合物的这些变化是聚合物加工工艺的主线。根据这个主线可以将课程的理论基础分解为三个部分：（1）发生了那些变化；（2）为什么会发生变化；（3）如何发生变化。通过课程分解使这门课程的理论知识系统化，从而教给学生的加工过程中的实质性问题。

2统筹管理相关课程的实践教学体系

聚合物加工工艺是针对实际工程技术的一门课程[5]。因此，理论与实践相结合显得十分必要。对于实践性较强的课程，实验课的开设尤为重要。此外，此课程与高分子材料、复合材料等课程都有一定的相关度，部分内容有一定的重叠。因此在教学中，要充分考虑课程间的联系。因此，我们对实验教学进行了系统性的整合，建立了课程间的联系。

2.1设立专门的实验课程

经过调查分析，我们发现高分子材料课程的部分实验也涉及某种特定材料的成型加工，而复合材料的部分实验设计几种不同材料间的共混与复配，并且各实验是独立的。经过实验，学生掌握的只是某种仪器设备的使用或材料生产的某个步骤，而对高分子材料的生产加工没有系统的了解。所以，我们现将这几门课的实验全部分离，设立专门的实验课程，并将其设计成系统性实验。实验总体分为三大部分：（1）材料的共混与复配。主要的实验内容涉及高分子共混设备如开炼机、密炼机、挤出机等仪器的使用，高分子材料与添加剂的混合与复配；（2）材料的成型与后处理。主要的实验内容涉及将复配好的物料通过模压成型、注塑成型、压延等手段将单一的材料或复合材料制成成品；（3）成品的性能检测。

2.2建立校外实习基地

为了让学生了解实际的生产过程，现场的实习十分必要。我校复合材料专业本着立足南京、服务南京的思想与南京市多家复合材料生产单位如肯特、沪江、海之美等建立了合作关系，使我校的学生有了多个教学实践基地。学生在实习基地切身体会高分子的加工过程，通过认知实习、生产实习和毕业设计等方式进入生产的第一线，从而更深刻的理解和了解聚合物加工的理论和工艺。

3改变考核方法

正如前所述，聚合物加工工艺的这门课程分为理论和实践两大部分。这两部分教学内容存在很大的差异，就使得其教学方法必要多样化。与此相适应的考核方式也应该多样化。因此，在教学改革过程中，要针对不同教学内容和不同的教学方法，采用不同的考核方式。

对于理论部分的内容可以考试的方法进行考核，考察学生对理论的理解和掌握程度。对于实际的成型加工部分如挤出成型、模压成型、注射成型等，考核内容除了理论内容外，增加部分来源于聚合物生产厂家的实际问题，主要考察学生解决实际问题的能力，采用让学生自己查资料、做方案、集中讨论的方式进行考核。

4结语

聚合物加工工艺是复合材料专业的一门重要的专业课，通过重视理论基础、突出从理论到实际的联系，强加强课程间的联系、建立系统的实践教学体系，改变考核方法等措施让学生在理解和掌握高分子成型加工的专业知识和基本技能。

参考文献

[1]尹飞鸿.工程类应用型本科教学质量保障体系的研究[J].上海工程技术大学教育研究，2007（3）：22-25.

[2]郭正虹，方征平，程捷.聚合物成型加工课程教学改革初探[J].高分子通报，2011（1）：105-108.

[3]周达飞.高分子材料成型加工[M].北京：中国轻工业出版社，2009：1-2.

聚合物材料的特点范文篇2

关键词：相变；储能材料；微胶囊

能源是人类赖以生存和发展的基本，是推动社会进步和改进所必需的物质基础。但是由于能量的供给和需求都存在一定的时效性，在许多情况下，人们还做不到合理的利用能源。相变材料作为一种储热和调控温度的材料，已经成为人们当前注重的焦点。人们利用储能材料具有一定的能量储蓄存放的功能，来储存或者是释放其中的热量，从而达到一定的调节和控制此种相变材料周遭环境的温度，来达到所需的目的，提高了能源的利用率。

1.相变储能材料简介

1.1相变材料的含义

利用这些物质在自身发生相变过程中的吸热和放热的特殊性质，可以将热能储存起来和释放出来，从而实现了调节和控制周围环境温度的目的，我们将此种具有热能的储存和调控温度的功能物质称为相变材料。物质的存在状态通常有三相：固相、液相和气相。当物质从一种相太变化到另一种相态叫相变。相变的形式主要有四种：（1）固-固相变；（2）固-液相变；（3）液-气相变；（4）固-气相变。当一种物质能够发生四种相变中的任意一种相变时，都可称为相变材料。如果从发生相变的过程来看，这种相变材料在吸热和放热的过程中，能够把热能储存起来，并对其周围环境温度调节控制。

1.2相变材料的特点

热能储存的方式一般有显热、潜热和化学反应热三种。相变材料是利用自身在发生相变过程中吸收或释放一定的热量来进行潜热储能的物质，该材料是通过材料自身的相态变化或结构变化，向材料的周遭环境自动的进行吸收或释放一定的潜热，从而达到改变或者是平衡环境温度，实现了调节控制周遭温度的物质，一般来说，此种物质具有储热密度高、自身体积小、热效率高以及放热过程保持恒等温度等优点。由于性能的限制，相变材料有一些特定的要求，比如说：（1）化学性能方面：在反复的相变过程中化学性能稳定，可多次循环利用，对环境友好，无毒，使用条件安全。（2）物理性能方面：材料发生相变时的体积变化小；放热过程温度变化稳定。（3）经济性方面：材料的价格比较便宜，并且较容易获得。

1.3相变材料的分类

根据物质成分的不同：可以将相变材料分为无机相变材料、有机小分子相变材料和高分子相变材料。其中无机盐种类的相变材料常见有：熔融盐类、结晶水合盐类等；有机物小分子种类的相变材料常见有：酰胺类、高级脂肪烃类、脂肪酸或其酯或盐类、醇类、芳香烃类等；高分子类的相变材料则有：聚烯烃类、聚烯酸类、聚烯醇类、聚多元醇类、聚酰胺类等。

根据相态变化的形式：相变材料又可分为固-气相变材料、液-气相变材料、固-固相变材料及固-液相变材料。固-液相变和固-固相变是人们经常使用的相变材料种类。固-气和液-气类型的相变材料在其本身相变过程中有气相产生，相变材料的自身体积变化方面比较明显，这样的话就使得他们在应用方面的范围变的比较窄。固-固相变材料和固-液相变材料的在发生自身相变的过程中，他们自身的体积变化相对来说还是较小的，并且固-固相变材料对容器的密封性以及强度方面的要求不怎么高，但他们的总体类型在自然界中相对比较少，在当前的实际应用中也很少见到。固-液相变材料的研究比较早并且在当前的科学研究中相对比较成熟的一类相变材料，这类材料的成本低、相变潜热大、相变温度分布比较宽泛，所以，固-液相变材料在应用中是最为广泛的一种。

根据温度范围：这些相变材料又可以分成低温、中温和高温等等。其中低温相变材料的相变温度范围一般在20℃-200℃之间，中温相变材料的相变温度范围一般在200℃-500℃之间，高温相变材料的相变温度范围则为500℃-2300℃之间。一般来说，低温相变材料的储能密度比较大，温度范围覆盖面广，是目前固-液相变储热的主要研究对象。

1.4相变材料的研究现状及发展趋势

国际上游很多国际对相变材料在进行科学实验工作，这方面美国一直在科学前沿。最早对相变材料研究是出于节能的想法，所以最初常见到的是太阳能或者是风能等方面的利用以及对废弃的热量进行回收，经过较长时间的发展以来，相变材料已经慢慢的向化工领域渗

。mariatelkes博士从1950年就着手对相变材料进行研究，他发现化学物质硼砂可以把十水硫酸钠过冷度降低将近3℃，并预计测出了该材料的相变次数可以达到2000次。在工程建筑应用方面，美国科学实验室已成功研制一种利用十水硫酸钠共熔混合物做相变芯材的太阳能建筑板，并进行了试验性应用，取得了较好的效果。美国的dayton大学的j.k.kssock等人将十八烷做为自己的实验相变材料，采用了浸泡法制成相变墙板，然后建筑了一个相变墙实验房和一个普通墙实验房进行比较，试验显示出相变墙板房内的温度相对来说比较平稳，如果将相变墙应用在实际建筑物中，可以适当的提高居住的舒适性、削减电力的高峰负荷。

目前在研究的发展趋势中，相变材料的研究主要表现为：开发复合储热材料；研发复合相变材料的多种工艺技术；纳米技术在复合相变材料领域的深入应用。

2.相变材料的微胶囊化

如何将相变材料进行有效的包装，一直是相变材料研究领域的研究重点。较为先进的纳米复合法是将纳米材料的界面效应和较大的比表面积与相变材料的优点结合在一起，可制得高传热效率的复合相变材料。目前，微胶囊可以较好解决相变材料在流出和外渗方面的问题。目前，在微胶囊相变材料的制备过程中，很多人选用了三聚氰胺甲醛树脂（mf）、脲醛树脂（uf）作为壁材，所制备的微胶囊在某些性能方面有较好的表现：强度较高、耐热性能好。

2.1微胶囊技术

把固体或液体用某种膜材料包覆起来，然后形成微小粒子的技术，称之为微胶囊封装技术。球形微粒芯材在升温时，由固态时转变为液态，但外层包封的高分子薄膜层仍保持其固态，因此材料的外貌形态仍为固态颗粒。微胶囊包覆芯材，外层的壳物质称壁材；被外层壳材包覆的囊心物质称芯材。芯材可以是由单一物质组成，也可以是由混合物质组成；它的形态可以是固体、溶液、水分散液或油剂，也可以是一些特定的气体。微胶囊的粒径大小在1～1000微米范围内，它的微观形貌通常需要借助电子显微镜才能观察到。相变微胶囊技术是一种新工艺，它在化工、医药、农业等领域已经有了较大的发展，并且在科研领域中得到了越来越多科研人员的重视。微胶囊技术的应用前景非常广阔，主要表现为以下优点。2.1.1改善物质的物理性质

（1）液态转变成固态。当液态物质经过壁材包覆微胶囊化后，可得到细粉状产物，称之拟固体（pseudo-solid）。虽然在外貌形态上它具有固体特征，但其内部芯材仍然是液体，因而内部芯材液相仍具有相应的反应性，这种外部有壳、内部芯材性质不改变的特性在某些场合中有其特别的用处。

（2）改变重量或体积。芯材经过微胶囊化以后，物质的重量会增加或减少。在某种工艺条件下，制成的微胶囊内部可以含有空气或成为空芯，这样导致物质的体积增大了，于是经过微胶囊化后的密度大的固体便可以漂浮在水面上了。

（3）良好的分离状态。充分利用微胶囊的细分特性将其应用于生产实际中。例如在涂层工艺方面：在等量浓度下，其粘度较低是微胶囊的一大优点；另一优点是微胶囊材料能以粉末的形态分散于涂层当中。

2.1.2控制释放

在可以控制的工艺条件下，微胶囊中活性组分在释放时，可以采用立即释放、延时定时释放或适当的长效释放等多种释放形式。

2.1.3保持芯材稳定性

（1）保持芯材的抗氧化性；（2）保护具有吸水性的芯材物质；（3）避免液体环境中ph值对芯材的影响；（4）降低芯材的挥发性。

2.1.4减少芯材的对周围环境的毒副作用

微胶囊化将硫酸亚铁、乙酰水杨酸（阿司匹林）等药物包囊后，可以控制药物的释放速度来减轻对肠胃刺激。药物微胶囊化对于制药工业来说，具有一定的前沿性。

2.1.5屏蔽芯材味道

某些化合物（如药物）具有一些刺激性气味，利用微胶囊化进行包覆，可以适当减少这些物质的气味。

2.1.6气味控制释放

很多香料或香精，例如：水杨酸甲酯和薄荷油，可通过微胶囊化来防止芯材气味的挥发。

2.2微胶囊芯材和壁材的选择

微胶囊相变材料中的芯材可以是油溶性，也可以是水溶性的化合物。界面聚合法制备微胶囊时，要求参加反应的这两种反应单体分别存在于乳液中不相混溶的分散相和连续相当中，而聚合反应应发生在相界面上，由于在水相溶解的聚合单体存在于有机溶

剂中时也有一定溶解度，所以它会通过相界面进入有机相一侧，所以常常在有机相侧发生聚合反应。微胶囊化要想顺利的进行，壁材的表面张力较芯材的应小，并且芯材与壁材之间不能发生任何的化学反应。

微胶囊化常用的芯材有：醇类、无机盐、石蜡类、酯类、脂肪酸等单一相，或将几种材料相复合，得到复合芯材。微胶囊产品的性能应考虑微胶囊壁材的选择。选择壁材时要考虑到其稳定性、耐久性等因素；还要考虑芯材的性质，微胶囊产品的在应用方面等性能要求，聚合物对于被包囊物质以及对于周围介质的溶解能力，聚合物的弹性、韧性、渗透性、熔点及玻璃化温度、溶解性及单体的性质。

微胶囊壁材常见的有无机材料和高分子材料两大类。无机材料壁材主要有pb、cu、s等无机单质和zro2、tio2、硅酸盐等无机化合物，但微胶囊壁材以无机材料为基础时的成膜性比较差；而高分子材料作为微胶囊壁材时的成膜性比较好，所以常见的是用高分子材料作为壁材。当前科研中可作为壁材的高分子材料主要有：天然高分子材料、半合成高分子材料和合成高分子材料。

2.3微胶囊化的方法

微胶囊化的常见方法有：物理机械法、物理化学法和化学法三种类型。物理机械法的特点是通过微胶囊壁材的物理变化，制备的主要方法有：喷雾干燥法、真空蒸发沉积法、空气悬浮法、静电结合法、多空离心法等。物理化学法特点是改变反应的工艺条件，使溶解状态的壁材材料从溶液中聚沉出来，将芯材包覆形成微胶囊，主要的物理化学方法有：水相相分离法、油相相分离法、干燥裕法、融化分散法与冷凝法等。化学法主要是：小分子反应聚合，生成高分子成膜材料，然后将所要包覆的芯材包覆起来，它使用的主要聚合方法有界面聚合法、原位聚合法。重点介绍一下经常用到的微胶囊化方法：原位聚合法、界面聚合法和喷雾干燥法。

2.3.1原位聚合法

原位聚合法制备相变微胶囊时，将芯材分散成液滴，聚合单体在芯材液滴表面上形成较低分子量的预聚物，随后这些预聚物的分子链逐步增大，并沉积在芯材液滴的表面上，聚合反应逐渐的进行，最终形成了固体微胶囊外壳。原位聚合法是以可溶性单体或预聚物聚合反应生成不溶性聚合物为基础的。原位聚合法制得的微胶囊，一般来说它的囊壁坚韧、粒径分布均匀。我们常见到的聚脲、聚酰胺、密胺等高分子材料就可作为原位聚合法的壁材。

2.3.2界面聚合法

界面聚合法制备微胶囊时，微胶囊的外壳是通过两类互不相容性单体的聚合反应而形成的。参与聚合反应的单体至少有两种，其中必须存在两类单体，一类是油溶性的单体，另一类是水溶性的单体。它们中的一种在芯材液滴的内部，一种在芯材液滴的外边，然后在芯材液滴的表面反应聚合，形成聚合了微胶囊的壁材薄膜。这种制备微胶囊的方法具有工艺简单、反应速度快、效果好、设备便宜、反应温度要求不高等特点，避免了反应中要求严格控制温度给操作带来的不便。界面聚合的步骤如下：将芯材溶于含有单体a的分散相中，然后在乳化剂的溶液中乳化分散，再将反应单体b溶于少量的连续相溶剂中加入乳液；单体a、b分别从油相和水相内部向乳状液滴的界面处移动，此时在相界面处反应聚合，形成聚合物壁材，包覆了相变芯材。界面聚合法反应速度快，反应条件温和，是制备相变微胶囊的一种常用方法。

2.3.3喷雾干燥法

喷雾干燥法是将芯材和壁材混合后，通入加热或冷却装置，使其脱除溶剂凝固得到微胶囊，一般是先将壁材溶于溶剂中，然后将芯材在壁材的溶液中乳化，最后进行喷雾干燥。

3.微胶囊的现状进展

triangle以正二十一烷和正十八烷双组分pcm作为相变芯材，制成微胶囊pcm，可以用在某些需要降温的设备领域。如今，美国outlast公司积极研发相变材料，研制了较多的相变材料产品，其中outlast纤维就属于微胶囊包覆石蜡烃。gateway公司也提到了：同样的厚度下，outlast的调温产品与比其他的隔热材料效果能提高25%。k.hong和s.park采用界面聚合法、原位聚合法制备了包覆不同相变材料的微胶囊。任晓亮、王立新[1]等采用界面聚合法，以甲苯2、4二异氰酸酯（tdi）、二亚乙基三胺（deta）为壁材单体，制备了以十八烷为相变芯材聚脲微胶囊；通过dsc分析，相变储热微胶囊仍具有十八烷的相变点28.6℃；以聚脲为壁材制得的微胶囊有一定强度，可用于墙体，一定程度上缓

解了建材在使用和开发过程中造成的环境污染和能源浪费。邓磊、林休休等[2]用甲苯2、4（2、6）二异氰酸酯（tdi）为壁材原料，由原位聚合法制得了fe3o4聚脲微胶囊，将fe3o4包覆于聚脲中，既能起到与磁性微球中fe3o4相同的作用，又不易流失，而且颜色变浅、密度减小、分散性提高，从原来的亲水性变得完全疏水性，增大了与有机溶剂的相容性，可分散于丙烯酸异辛酯、丙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、二乙烯三胺、甲苯、乙醇、乙醇水溶液、二缩三乙二醇等有机溶剂中，且能稳定存在180天以上，能更好的应用于涂料、油墨、粘合剂等领域。中国科学院大连化学物理研究所的邹光龙、兰孝征[3]等用界面聚合法，合成了直径大约2.5μm可用于热能储存含相变材料的聚脲微胶囊.在含有乳化剂的水溶液中，将溶有芯材正十六烷的有机相乳化成微米级油性液滴，随后加入的水溶性单体二胺与甲苯2、4二异氰酸酯在胶束界面相互反应形成囊壁.分别用乙烯二胺，1、6-己二胺和他们的混合物作为水溶性单体进行了研究，并用红外光谱和热分析分别考察了不同胺类对微胶囊化学结构和热性质的影响，得出含正十六烷的聚脲微胶囊能耐受约300℃的高温。

4.结语

微胶囊技术封装相变材料具有其优越性。随着微胶囊技术的不断发展和成熟，微胶囊材料会逐步渗透到生产和生活的各个领域。但是，当前微胶囊制备中存在着较多不足，如工艺复杂、制备成本高，同时还有一些性能有待提高，工业化应用条件仍需摸索。所以今后应将主要精力放在简化制备工艺、降低成本上；提高微胶囊热导率、使用寿命、pcm含量等等。（作者单位：兰州理工大学石油化工学院）

参考文献：

[1]任晓亮，王立新，任丽.聚脲型相变微胶囊的制备.生态设计与环境材料.2005.

聚合物材料的特点范文1篇3

【关键词】导电高分子；聚乙炔；聚苯胺；聚吡咯；聚噻吩

近年来，导电高分子的研究取得了较大的进展，科学家对其合成、结构、导电机理、性能、应用等方面经过多年的研究，已使其成为一门相对独立的学科。目前研究比较多的结构型导电高分子主要有聚乙炔、聚芳杂环化合物及其衍生物、聚芳环和芳稠环化合物及其衍生物。

1.导电高分子材料的研究进展

1.1聚乙炔（PA）

PA是研究最早、最系统，也是迄今为止实测电导率最高的电子聚合物。白川英树采用Ti（OBu）4/AIR3为催化剂，用纯的四氢呋喃及苯甲醚为溶剂，得到了球状或颗粒状的聚乙炔膜。Naarman采用对聚合催化剂进行高温陈化的方法，聚合物力学性质和稳定性有明显改善，高倍拉伸后具有很高的导电性。王佛松，钱人元等人用稀土Nb及烷基铝作催化剂，通过改变溶剂或添加剂的种类及稀土/烷基铝的比率获得了具有纤维状结构的聚乙炔薄膜，其电导率在10～1000S/cm。曹镛等用Ti（OBu）4

/AIR3为催化剂，用纯的四氢呋喃及苯甲醚为溶剂，得到了球状或颗粒状的聚乙炔膜。王岱山等通过对Shirakawa催化体系进行特殊处理，得到了高性能的聚乙炔膜。王佛松等通过增重法及红外电子自旋共振法研究了不同催化体系得到的聚乙炔的空气稳定性，清楚了聚乙炔中的共轭双键易与空气中的氧气发生反应生成羰基化合物，导致聚乙炔的共轭结构被破坏，降低其电导率。为了改善聚乙炔的导电溶解等性能，人们研究了各种取代聚乙炔，发现乙炔有取代基时，聚合物的电导率降低，但却大大改善了它的溶解性，取代聚乙炔大多数都是可溶的，且取代聚乙炔，尤其是含氟炔烃的稳定性还比聚乙炔好。

1.2聚芳杂环化合物及其衍生物

1.2.1聚吡咯（Ppy）

聚吡咯也是发现早并经过系统研究的导电聚合物之一。由于聚吡咯容易合成，导电率高，科研人员对其进行了广泛而深入的研究，并且逐渐向工业实际应用方向发展。但其有难溶难熔的缺陷，难以加工成型。王长松等采用吡咯单体在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的乙酸乙酯溶液中，以三氯化铁作为氧化剂进行现场氧化聚合得到了复合聚吡咯2聚甲基丙烯酸甲酯，电导率高达3.05S/cm，而且该复合导电薄膜在空气中的稳定性极好。为了改善其溶解性，3位取代的聚吡咯衍生物引起了人们的广泛注意，这类聚吡咯衍生物有些是可溶的。目前已经分别合成了聚（3-烷基吡咯），聚（3-烷基噻吩吡咯）等。闫廷娟采用以丙烯酸甲酯，苯乙烯和丙烯酸为单体进行乳液聚合而合成新型P（BSA），以其为基体，交联后在低温下吸附吡咯蒸气同时进行氧化聚合，得到新型的聚吡咯导电复合薄膜，电导率可达220S/cm。在3位上引入带有双苯基聚吡咯，其可溶可熔，电导率为10-4～10-3S/cm。研究表明，以过量的FeCl3为氧化剂，氮甲烷为溶剂，合成聚（1-烷基-2，5亚甲基吡咯），其电导率可达10-5～10-6S/cm，这种聚合物在空气中稳定性好，成型加工性优良。

1.2.2聚噻吩（PTi）

相对于其它几种导电高分子，聚噻吩类衍生物大多数具有可溶解、高电导率和高稳定性等特性。TenKwanyue等合成了一系列烷基取代聚噻吩衍生物，掺杂前为深红色，掺杂后聚3-甲基噻吩和聚3-已基噻吩最高电导率达1～5S/cm。ShiJin以三氟化硼（BF3）-乙醚（EE）和AlCl3/CH3CN作为催化剂在低电位下进行电化学氧化聚合可以得到高导电性能的聚噻吩，其电导率可达到金属铝的电导率。用电解聚合法也可得到导电聚噻吩及其衍生物。

在单体中引入取代基，聚合物电导率可达1000S/cm以上的较高指标。在噻吩的3位上引入甲氧基，聚（3-甲氧基噻吩）的电导率为15S/cm，可溶于碳酸苯撑酯和二甲基亚砜中，并可浇注成膜。日本的小林等采用FeCl3，化学氧化法使3-丙基磺酸钠噻吩聚合，制得分子量10万、电导率为0.1S/cm的水溶性和自掺杂聚合物。另外，美国的Patilr则采用电解聚合法合成了侧链上具有丁基磺酸基的蓝色可溶性聚噻吩。若在聚噻吩的3，4位上引入环氧烷烃二羟基，可使聚合发生在2，5位上，这样的导电聚合物同时具有较好的导电性和稳定性，且具有电致变色。

1.3聚芳环和芳稠环化合物

1.3.1聚苯胺（PAn）

MacDiarmid1983年发现聚苯胺（PAn）的导电性，聚苯胺很快成为导电高分子研究的热点。因为聚苯胺良好的热稳定性和化学稳定性而成为当前研究最多的导电高分子之一。现在，已基本明确其化学、参杂反应、导电机理等重要问题。可溶性聚苯胺的合成可以说是导电高分子发展的一个里程碑。80年代末，Armes等合成了导电态水乳胶，使聚苯胺的应用第一次成为现实。王利祥等通过控制反应后处理条件得到了部分可溶于四氢呋喃和二甲基甲酰胺的聚苯胺。LiuC.F.等在An聚合体系中加入含有—COOH基团的聚合物乳胶如JSR640（丁二烯/苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸）可得到电导率为10-2～10-1S/cm的稳定水乳胶。马永梅等通过沉淀聚合制备了二丁基萘磺酸或十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺，所得聚苯胺具有高导电率（3.0S/cm），并易溶于普通有机溶剂。

1.3.2聚对苯乙烯撑（PPV）

首次由Kanbe合成了棕色可溶于水的PPV聚合物粉末，但其聚合度仅为10。之后，Wessling改进了Kanbe的合成方法，在1972年制得PPV薄膜，Wessling给出10种相似合成方法，合成时由于所选择试剂和合成条件的不同得到的产率也稍有不同，其合成产率仅有41%。Gagnon在Wessl-

ing的实验基础上做了进一步的改进，于1987年合成出具有高产率的PPV，但是其合成产物的聚合度不高。总之，以上合成方法都不尽理想。Burroughes在前人工作基础上于1990年合成了具有完美结构的PPV，其电导率是比较高的。国内对PPV的研究始于1993年，PPV及其衍生物合成报道自1994年相继出现，从这些报道来看，一方面是对其发光、导电机理的探索，另一方面主要是跟踪了国外的合成方法，从合成方面而言，产物产率、电导率、纯度及合成方法都无新的突破。

2.导电高分子的应用

导电高分子材料具有易成型、质量轻、柔软、耐腐蚀、低密度、高弹性，具有优良的加工性能，可选择的电导率范围宽，结构易变和半导体特性，且价格便宜等特点。导电聚合物不仅在国民经济、工业生产、科学实验和日常生活等领域具有极大的应用价值，而且孕育的巨大潜在商机已使许多企业家将目光聚焦于导电高分子产品的开发和应用研究上。

2.1电子器件—二极管、晶体管的应用

导电高分子材料在电子仪器部件中的应用得到迅速发展。1977年后，黑格利用导电聚合物发明了一种超薄并可以弯曲的电子器件—发光二极管，迈出了导电高分子实用化的第一步。1986年日本又用聚噻吩制成了场效应管。这将是导电高分子未来规模化应用的一个重要突破口。1990年英国剑桥大学R.H.Friendt首次报道具有半导体特性的导电高分子可以用于高分子发光二极管以来，高分子发光二极管的研究已成为90年代的研究热点。现在，发光二极管的性能已发展到可以与无机发光材料相媲美的程度，相继出现的聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩二极管已部分实现了商品化，与传统的无机发光二极管相比，高分子发光二极管具有颜色可调、可弯曲、大面积和低成本等优点。当前的研究主要是解决器件的发光效率及其寿命，正向实用化的方向发展。这一研究热点似乎成为导电高分子领域实现导电高分子实用化的突破口。

2.2电磁屏蔽材料

传统的电磁屏蔽材料多为铜，随着各种商用和家用的电子产品数量的迅速增加，电磁波干扰已成为一种新的社会公害。对计算机房、手机、电视机、电脑和心脏起博器等电子仪器、设备进行电磁屏蔽是极为重要的。直接使用混有导电高分子材料的塑料做外壳，因其成形与屏蔽一体较其他方法更为方便，而导电聚合物具有防静电的特性，因此它也可以用于电磁屏蔽，而且其成本低，不消耗资源，任意面积都可方便使用，因此导电高分子是非常理想的电磁屏蔽材料替代品，利用这一特性，人们已经研制出了保护用户免受电磁辐射的电脑屏保。这方面聚苯胺被认为是电磁干扰屏蔽最有希望的新材料，也是制造气体分子膜的理想材料。

2.3电池

导电聚合物具有掺杂和脱掺杂的特性，因此可以用作弃放电的电池和电极材料。日本钟纺公司已成功开发了聚乙炔塑料电池，以其质轻而大受消费者欢迎。在这方面，聚吡咯具有很大的优势，它有较高的掺杂程度和更强的稳定性，对电信息的变化也非常敏感，如果在传统的纺织物上涂上聚吡咯就能使其变成导电体，因此可溶性的聚吡咯可用于监测低浓度挥发性有机物的高灵敏度化学传感器。

聚乙烯用于二次电池的电极材料及太阳能电池材料，如果有机物的耐久性问题和高压下稳定的有机溶剂问题获得解决，那么，具有合成高分子的易生产加工成膜和可挠曲等特点的轻易、小型、高比能量的二次电池就有可能实现商品化。

有机光电导体材料的有机太阳能电池还只是在开发之中，与无机光电导体相比，有机光电导体一般都具有阻值高，稳定性（耐用性）差等缺点，但它有便宜，可大量生产，器件制造简单而大面积化，可选择吸收太阳光的物质等优点，因此，有希望成为太阳能电池和材料。

2.4作为导体的应用—导电橡胶

导电高分子可用作电导体，目前已制出了在掺杂状态下能与铜媲美的聚乙炔。由于电性不够稳定，导电高分子尚不能替代铜、铝、银等金属而加以利用。日本通产省已把它列为下世纪基础技术研究之一。但是，导电橡胶中有一种叫加压性导电橡胶，这种橡胶只有在加压时才出现导电性，而且仅在加压部位显示导电性，未加压部位仍保持绝缘性。加压性导电橡胶可用作压敏传感器，还被广泛应用于防爆开关、音量可变元件、高级自动把柄、医用电极、加热元件等方面。

2.5透明导电膜的应用

导电高分子可制成彩色或无色透明的质轻的导电薄膜，在一些特殊的环境中使用。透明导电膜，是在透明的高分子膜表

（下转第45页）

（上接第36页）

面上形成的对可见光透明的导电性薄膜，除了在历来的透明导电膜玻璃的应用范围内得到应用外，还可用作电子材料的基材，如在电致发光面板、液晶和透明面板、开关等电板材料、指示计检测仪器窗口的防静电和电磁屏蔽材料等方面已经应用，目前正集中精力进行开发薄型液晶显示的透明电极，透明开关面板，太阳能电池的透明电板等，估计在不久也将得到应用。

3.导电高分子实用化的研究方向

导电高分子在能源、光电子器件、电磁屏蔽、乃至生命科学都有广泛的应用前景。但是，至今未实现导电高分子的实用化。作为材料，离实际应用仍有相当大的距离，存在许多有待发展的方面。导电高分子的研究方向将集中在以下几个方面：

1）解决导电高聚物的加工性和稳定性。现有的导电高分子聚合物多数不能同时满足高导电性、稳定性和易加工性。合成可溶性导电高聚物是实现可加工性和研究结构与性能的有效途径。

2）自掺杂或不掺杂导电高分子。掺杂剂不稳定或聚合物脱杂往往影响聚合物的导电性。因此合成自掺杂或不掺杂导电高分子可以解决聚合物稳定性问题。

3）提高导电率。1988年一些学者已使聚乙炔（PA）拉伸后的电导率达105S/cm，接近铜和银的室温导电率。因此提高导电高分子的电导率将一直是该领域最有吸引力的基础研究课题之一。

4）在分子水平研究和应用导电高聚物。开发新的电子材料和相应的元件已引起各国科技工作者的重视。

如果技术上能很好地解决导电高分子的加工性并满足绿色化学的要求，使其实现导电高分子实用化，必将对传统电子材料带来一场新的技术革命。

参考文献

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聚合物材料的特点范文篇4

[摘要]各种原因引起的关节软骨损伤在临床工作中非常常见，但临床治疗手段有限，组织工程的发展为关节软骨损伤的修复提供了新的途径。在软骨组织工程中支架材料起着重要作用，选择合适的载体是一个首先要解决的问题。本文对目前软骨组织工程支架材料的现状做一综述，指出了当前软骨组织工程所面临的问题,并针对此问题对未来软骨组织工程材料的研究作出了展望。

[关键词]软骨；支架材料；组织工程

[中图分类号]R318[文献标识码]A[文章编号]1008-6455（2009）03-0408-03

Advancementofresearchofscaffoldincartilagetissueengineering

LIDe-bao1，ZHANGQing-guo2

(1.DepartmentofPlasticSurgery，AffiliatedZhongdaHospital，SoutheastUniversity，Nanjing210009Jiangsu,China;2.PlasticSurgeryHospital,ChineseAcademyofMedicalSciences,Beijing100144,China）

Abstract:Articularcartilagedefectiscausedbyvariousfactorsandisfrequentlyseeninclinicalfieldbutitislimitedintreatment.Theevolvementoftissueengineering,anewmethodpromisestorendertherepairofarticularcartilageinjury.Scaffoldmaterialplaysimportantroleincartilagetissueengineering,soselectionofanappropriatecarrieristobedonefirstly.Theaimofthisreviewistodiscussthecurrentstatusofscaffolds,andproblemsincartilagetissueengineering.Infuture,ideasarepromisingtosolvetheproblemsinthefieldofcartilagetissueengineering.

Keywords:cartilage;tissueengineering;scaffold

由于创伤、骨关节炎以及骨软骨病引起的软骨畸形或缺损在临床上非常常见。软骨组织缺乏血运，软骨细胞有丝分裂活性低，自我修复能力有限，严重影响了软骨缺损的愈合，目前的治疗方法主要有微骨折术、软骨下骨钻孔术、软骨下磨削术、自体软骨移植和自体软骨细胞移植术，但是这些治疗方法都存在许多不足之处[1-2]。组织工程技术的发展为软骨再生修复提供了新的选择。组织工程[3]就是应用生命科学和工程学的原理和方法,研究开发能够修复、维持或改善损伤组织功能的生物替代物的一门新兴学科。组织工程主要包括三方面[4]：种子细胞、支架材料和细胞因子，其中支架材料是软骨组织工程的研究热点之一，本文就软骨支架材料研究进展进行综述。

1软骨组织工程支架材料特点

支架材料为软骨组织构建提供了一个三维的环境，理想的生物支架材料应具有以下特点[5]：①有良好的组织相容性，无毒，无致畸性；②有三维立体结构：材料必须是高度多孔的，一般要求孔隙率达90%以上，为细胞黏附生长、细胞营养成分的渗入以及细胞代谢产物的排出提供有利条件；③生物可降解性和降解率：材料应是可吸收的，在组织形成过程中逐渐分解，从而不影响新形成组织的结构和功能，降解速度与组织再生的速度相匹配；④良好的细胞界面：材料应具有良好的表面活性，有利于细胞贴附，并为细胞在其表面生长、增殖和分泌基质提供良好的微环境；⑤具有可塑性和一定的机械强度：材料可以被加工成所需要的形状和大小，并有一定的机械强度，在体内一定时间内仍可保持自身形状，从而使新形成的组织具有一定的外形。

2软骨组织工程用材料分类

目前软骨组织工程支架材料种类繁多[6],主要可分为三类：①天然高分子支架材料，如藻酸盐、纤维素、壳聚糖、胶原、硫酸软骨素、明胶、纤维蛋白以及透明质酸等；②人工合成材料，如聚乙二醇(PEG)、聚乙烯、多肽、聚乳酸（PLA）、聚羟基乙酸（PGA）、聚乳酸与聚羟基乙酸的共聚体(PLGA)等；③复合材料，如明胶/硫酸软骨素/透明质酸钠、聚氧化乙烯/甲壳素/壳聚糖、壳聚糖/明胶、羟基磷灰石/胶原/透明质酸等。

2.1天然高分子支架材料：壳聚糖为甲壳类动物、昆虫以及其他无脊椎海洋动物外壳,真菌的细胞壁中的甲壳素(β-1、4聚-2-乙酰胺基-D-葡糖)脱乙醇化而制得,结构与葡萄糖胺聚糖（GAG）相似，因此可以模仿体内的环境，保进软骨细胞的生长，具有良好的生物相容性和抗菌性。壳聚糖水凝胶作为软骨支架，可诱导软骨细胞外基质生成[7]。Nettles[8]等用壳聚糖的溶液经冻干法制得立体支架，然后将猪软骨细胞植入这种壳聚糖支架上，体外培养6周，免疫组化显示有葡萄糖胺聚糖及Ⅱ型胶原生成。胶原是构成各种细胞外间质的聚合物，其中Ⅱ型胶原是软骨组织的主要成分，其突出优点是无抗原性，生物相容性好，动物体内试验表明将胶原支架填充于软骨缺损处可形成类似透明软骨，缺点是降解太快，新生组织往往达不到很好的塑形[9]。藻酸钙是一种理想的水凝胶支架材料，藻酸钙凝胶对细胞的培养是三维培养，内部孔隙多，适合细胞黏附和营养交换。将悬浮有兔自体软骨细胞的藻酸钠和氯化钙相混合，修复自体软骨缺损，4～6个月后发现缺损区有正常的软骨组织[10]。透明质酸[11]是构成关节软骨的主要成分之一，作为支架材料，能为种子细胞的生长提供类似胚胎软骨发育的微环境。纤维蛋白凝胶是利用血液凝固的机理使纤维蛋白单体在凝血酶作用下聚合成立体网状凝胶，可为细胞生存提供良好的三维空间，也能促进Ⅱ型胶原的表达，缺点是降解速度过快[12]。纤维素是自然界中广泛存在的线性糖的聚合物，主要通过酶降解,具有良好的生物相容性。细菌纤维素是类似于天然纤维素的高分子化合物，Bodin等认为细菌纤维素，不但价格低廉，还具有高强度，可塑性好,可用于关节半月板损伤的治疗[13]。

2.2人工合成材料：人工合成材料是一类有机高分子聚合物，具有良好的物理机械性能，通过调节分子量及其分布以适应不同需要，作为软骨组织工程支架材料能较好的诱导软骨细胞黏附、增殖和分化。聚羟基乙酸(PGA)是一种高度结晶、具有亲水性的线性聚脂体，在体内可以通过正常的代谢途径完全排出体外。聚乳酸(PLA)与聚羟基乙酸（PGA）相比，水溶性较差，降解半衰期较长，可以提供更长时间的支架作用。PLGA是聚乳酸和聚羟基乙酸按一定比例形成的共聚物，可以结合二者各自的特性，既能提供足够时间的支架作用，又有利于细胞黏附生长。Shin等学者将PLA和PGA按1:1和3:1两种不同比例混合，结果显示按1:1比例混合的材料更容易降解[14]。曹谊林等[15]将牛肋软骨细胞接种于人耳形状的PGA支架后植于裸鼠皮下,形成了具有人耳形状的软骨组织，实验表明软骨细胞可较快地附着于PGA材料表面，PGA大约在植入3周后开始降解,其降解速度与软骨组织的形成速度基本匹配,新生的软骨组织保持了最初聚合物支架的形状。

2.3复合材料：随着组织工程的发展,人们认识到单一成分构成的三维支架难以满足器官组织工程基本要求。将两种或两种以上的具有互补特性的生物材料，按一定比例和方式组合在一起，可以设计构造出能够满足不同器官组织工程的复合支架材料。将Ⅱ型胶原加入PLGA中可以增加软骨细胞增殖和胶原沉积,同时会减轻炎症反应[16]。YooHS等[11]将透明质酸（HA）加入PLGA中可以增加软骨细胞黏附以及GAG和胶原的合成。HuaWu等[17]研究显示合适比例的多孔聚丙酯/壳聚糖复合支架要比单纯多孔聚丙酯支架具有更好的生物学特性,不仅能增强细胞黏附、增殖，还能促进Ⅱ型胶原的产生。SarasamA等[18]报道壳聚糖/聚己内酯（PCL）复合支架具有较好的机械力学特性。KuoYC等[19]研究显示聚氧化乙烯/甲壳素/壳聚糖复合支架比单一支架具有更强的生物活性和力学弹性。

3材料的表面修饰与改性

材料的性能因素主要是指材料表面的亲疏水性、电荷及化学结构，无论是天然材料，还是合成材料，在细胞亲和性和细胞黏附性上都存在种种不足。利用化学改性和等离子喷涂等[20]方法在材料上引入特殊的蛋白质、肽以及其他的生物分子，可以模拟出细胞外基质环境，形成一个多功能的细胞黏附表面，会使材料的细胞亲和力和细胞黏附力增强[21]。Dee等[22]在支架上整和上一段精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸多肽链，可以促进细胞的黏附与生长，多聚赖氨酸（PLL）包埋细胞支架也取得同样效果。胶原仿生肽（CMP）是一种由特殊氨基酸序列组成的物质,与Ⅰ型胶原分泌有关，Lee及其同事将CMP交联到聚乙二醇(PEG)水凝胶上，免疫组化显示细胞外基质（ECM）分泌明显增加[23]。

4多孔聚合物支架的制备方法

多孔聚合物支架的孔径大小根据制作工艺的不同而不同，一般为10～200μm。支架的孔与孔之间可相互连接，细胞可深入支架内部生长,而孔隙率及孔尺寸取决于支架制备方法。目前多孔聚合物材料的制备方法主要有纤维粘接法、粒子致孔法、气体发泡法和相分离法等[24-27]。纤维粘接法是将不相连的PGA纤维编织成三维连通的纤维网，Mikos等[24]将PGA纤维浸到PLLA的氯仿溶液中待溶液挥发后，PGA纤维网嵌入到PLLA中形成复合物，随后加热，PLLA因熔点低而先充满PGA纤维网中，最后经过热处理，选用只能溶解PLLA的溶剂将其溶解，就可得到多孔支架，这种方法得到的多孔支架强度较低，有机溶剂会有残留，易导致种植细胞损伤。粒子致孔法是将材料和致孔剂粒子充分混合，然后利用二者不同的溶解性或挥发性，将致孔剂粒子除去而得到多孔材料，其优点是能得到预先设计的孔径及孔隙率。气体发泡法采用气体作为致孔剂，在制孔过程中不使用有机溶剂，形成多孔泡沫结构，孔径约100μm，孔隙率达93%，优点是不需滤除过程，但形成气孔在多数是非连通的。Harris等[25]将气体发泡技术和致孔剂沥滤技术相结合制备了PLGA多孔支架。相分离法包括乳化/冷冻干燥和热相分离法。乳化/冷冻干燥[26]是利用深度冷冻使溶剂真空升华的原理制备多孔材料的一种技术，支架的孔形态、机械性能、生物活性可由溶液中的不同聚合物浓度，淬火温度等控制。热液相分离主要是利用热力动力学原理，在聚合物溶液中形成了富含聚合物和聚合物贫乏的两相，去除聚合物贫乏相可形成高渗透多孔网状聚合物。控制相分离的条件,可以控制所得聚合物材料的密度、孔径大小以及孔的形态等，但实现难度较大。Blaker等[27]利用热致相分离得到具有敞开、互连、规则孔结构的骨支架材料。

目前兴起的电子编织技术和生物打印技术为构建精细三维支架提供了可能[28]。就目前的情况而言，最好是选择适当的方法将几种材料组合成复合材料，取长补短，模拟天然软骨基质组成成分，负载各种有利软骨细胞生长、增殖和分泌基质的细胞因子，结合计算机辅助设计和三维打印快速成形技术，将生物可降解材料预制加工成精确形状(如耳廓、气管、鼻假体等)，通过降解速率较慢的内支撑支架，维持材料支架的精确外形，研发具有一定机械强度、适当孔径和精确外观形状的可降解生物支架材料。

5问题与展望

随着生物技术、材料学以及计算机的迅猛发展，关于软骨组织工程支架材料的研究也取得很大进展。目前实验中的软骨支架材料,无论是天然的,还是人工合成的，都存在一定的缺陷，例如体内吸收过快或过慢，生物相容性问题，支架表面结构也影响细胞的黏附和生长。软骨缺损多数形状不规则，虽然注射式材料可以用于修复这类不规则缺损，但其机械性能方面较差，难以满足临床要求。此外，支架的降解速度对骨软骨缺损修复进程也是很关键的，溶解慢的支架可以在其表面维持较厚的软骨，起到很好的塑形作用，但是会影响营养物质的扩散，在这些软骨表面会出现裂缝以及“空心”现象等[29]。迄今为止，尚未找到一种完全理想的软骨支架，因此，一方面需要进一步努力探寻具有良好的生物相容性、生物可降解性、无免疫原性、良好的可塑性的软骨支架材料；另一方面可对现有的软骨支架材料进行表面修饰改性，促进其吸附软骨细胞，分泌蛋白多糖和胶原基质等，为软骨细胞生长提供一个良好的微环境。相信不远的将来，会有更加理想的软骨支架材料研制成功，为组织工程软骨的早日临床应用打下重要的基础。

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聚合物材料的特点范文

关键词：聚合物；砂浆，改性；性能；应用

1前言

早在1923年，英国人Gresson就把聚合物应用于路面材料而获得专利。到1924出版了关于现代聚合物改性材料的正式的文献。从那时起，近70年来世界各国出现了大量的关于聚合物用于改性水泥砂浆和混凝土的研究，而且对聚合物用于水泥基材料的兴趣也越来越来大。在这一领域里研究开发走在世界前列的国家有日本、美国、前苏联、德国等。如日本对新型高性能聚合物混凝土复合材料的研究开发应用已有40年的历史，并已为此制定了部分标准(JlS6203)；德国交通部筑路局对用于桥面的混凝土修补而附加的技术协议和规范(zTVSIB90)特别制定了聚合物改性砂浆(混凝土)供货的技术条件和检验规范(TLBEPCC，TPCC)，我国在这一方面的研究起步较晚，还是近十几年发展起来的。1990年在上海举行了第6届国际聚合物混凝土会议，大大地加速了我国在这一方面研究与应用的进步。

2聚合物水泥砂浆的改性机理

聚合物改性砂浆的研究之所以如此大的进展，就是因为这种材料通过改性具有许多优异的性能。了解其改性机理对研究和开发这类材料尤其重要。

众所周知·水泥砂浆作为一种复合材料，骨料和水泥基之间的界面过渡区是材料的薄弱环节。在界面过渡区，水灰比高、孔隙率大、氢氧化钙和钙矾石多，晶粒粗大、氢氧化钙晶体取向生长。要改善水泥基材料的性能，就必须改善界面过渡区的结构和性质。聚合物对水泥砂浆的改性作用，其实质也是改善材料的界面过渡区，从而使材料获得别的材料所不具有的性能。

(1)聚合物具有减水的效果。其表现在配制具有相同流动度的砂浆时，掺有聚合物的砂浆的水灰比要低于普通砂浆的水灰比。这是因为聚合物和矿物掺合料粉煤灰一样的形态效应，因为聚合物的固体粒径很小，其直径一般在0.05～5um之间。这样的颗粒也可像粉煤灰的颗粒一样，既可起到滚珠的作用，又具有较高的表面活性，从而能起到减水效应。

(2)在砂浆中掺加聚合物后，氢氧化钙也会沿着聚合物固体颗粒生长，有利于打乱氢氧化钙的取向生长。另外，由于聚合物的特殊性，它会在高于其最低成膜温度下凝聚成膜，形成的膜能将水泥水化生成的氢氧化钙包围起来，连成一个整体，可以有效的降低氢氧化钙对材料耐久性的不良影响。另一方面聚合物沙浆中的钙矾石比普通砂浆中的钙矾石要短和粗。进一步观察可发现聚合物的加入有效的改善了砂浆的孔结构，由于聚合物的形态效应及其自身的特殊性，起到了胶结、填充等作用，使砂浆的平均孔径变小，大孔变成小孔隙，孔隙分布的均匀性下降了，微孔隙率提高了。

(3)由于聚合物成膜的过程发生在水泥水化的过程中，水分用于水化以及被蒸发，聚合物就在整个基体中形成一个坚韧、致密的网络薄膜状网络结构，分布在水泥砂浆骨架之间，填充空隙，切断了与外界的通道，进一步改善了材料的性能。

(4)聚合物还能和水泥水化产物发生化学作用。如丙烯酸甲脂能与水泥水化产物中的氢氧化钙反应。其原因是因为丙烯酸中脂基能在碱性的氢氧化钙溶液中发生水解生成羧酸根离子能与钙离子以离子键形式结合，形成以钙离子桥连的离子键大分子体系的交织网络结构，增强了结构的密实性。在上面的反应中可以降低氢氧化钙的含量，而SBR(聚苯乙烯一丁二烯)乳胶也能减少砂浆中氢氧化钙的含量，但没有含有脂基的E－VA(聚乙烯一醋酸乙烯脂)乳液那么明显因此是不是所有的聚合物都能起化学改性作用，还有待研究。

通过以上的物理与化学的作用，聚合物改善了砂浆的界面结构形成了如图(1)的界面层。

其中的机械粘合层就是聚合物所成的薄膜，这一层不能过厚否则就会降低材料的强度。物理吸引层是聚合物如前面所讲的物理改性作用得到的一层，起到了增强材料性能的作用。化学键合层是聚合物与水泥中的物质发生发应的结果，进一步增强了材料的性能。

3聚合物水泥砂浆的材料

3．1聚合物对能用于砂浆改性的聚合物，其性能要求十分重要。聚合物在发挥其优点的同时，不能对砂浆带来负面的影响，如不能影响水泥的充分水化，对水泥石的基体没有腐蚀作用，对环境没有污染作用等。现阶段用于改性砂浆的聚合物的种类不是很多，主要有以下一些。

其中最常用的就是图中划横线的聚合物。有丁苯乳液(SBR)、聚丙烯酸脂(PAE)、聚乙烯醋酸脂(EVA)，丙苯乳液(SAE)等。但由于单一品种乳液用于改性砂浆时会有一些不足，因此现阶段已经出现通过聚合物乳液的共混，综合不同乳液的优点，设计出能实现不同性能要求、适应不同用途需要的聚合物共混物用于改性砂浆。

3．2水泥

用于聚合物改性砂浆的水泥一般为普通硅酸盐水泥，它的早期强度高、凝结快、耐冻性好。另外还可用高铝酸盐水泥。近年来，出现了一种专门用于聚合物干粉改性砂浆的铝酸钙水泥，这种水泥是用一定比例含有三氧化二铝和氧化钙经熔化或煅烧，然后将获得的熟料磨细而成。

3．3矿物掺合料

矿物掺合料(硅灰、粉煤灰、矿渣等)本身就可以作为一种水泥砂浆的改性材料。把矿物掺合料和聚合物双掺在砂浆中，能综合利用两种改性材料的特点，优势互补进一步改善砂浆的性能。

3．4消泡剂、稳定剂

在聚合物水泥砂浆中，水泥浆体中的钙离子或铝离子等多价阳离子及砂浆拌和时所产生的剪切力会导致乳液破乳凝聚，因此要选择合适的乳化剂和稳定剂。乳液中存在的表面活性剂导致砂浆气泡增加，影响性能，为此，需要加入适当的消泡剂来抑制表面活性剂引起的泡沫。

3．5砂

一般用河砂，要求含泥量不能过高。

4聚合物改性水泥沙浆的性能

众所周知作为水泥基材料的一个显著的缺点就是脆性大。表现出抗拉强度比抗压强度低许多，抗裂性差，并且强度越高，脆性越大。这是因为水泥基材料属于硅酸盐物质，其基本单元是硅氧四面体·硅与氧以共价键相连，钙与铝等金属离子以离子键与硅相结合。由于在共价键、离子键发生断裂时几乎不发生任何变形，就表现出很大的脆性。而聚合物作为一种有机高分子，其长分子结构及大分子中的链节或链段的自旋转性，使其具有弹性和塑性。

4．1新拌砂浆的性能

4．1．1流动性

由于聚合物具有建水的效果，因此大部分聚合物都能提高砂浆的流动性能。

4．1．2保水率

新拌砂浆的保水率是影响砂浆硬化及硬化后固体性能的重要的因素。保水性好的砂浆有利于砂浆的运输、停放和铺摊，有重要的工程意义。掺入聚合物能有效的提高新拌砂浆的保水性能，聚合物的加入既可以防止砂浆的离析，有能在砂浆的养护初期防止水分的过快散失，有利于水泥的水化。尽管聚合物水泥砂浆的凝结时间会延长。

4．2硬化聚合物砂浆的力学性能

4．2．1抗压强度

现有大部分的研究都认为聚合物改性砂浆的抗压强度要低于普通砂浆的抗压强度，这是因为聚合物在砂浆体系中硬化成膜后，由于它的弹性模量要低于水泥石和骨料的弹性模量，另外聚合物的富集现象也会降低抗压强度，还有就是聚合物的活性，在搅拌砂浆时会产生大量的气泡从而降低了砂浆的抗压强度。但是还存在另外的一种观点，就是认为聚合物改性砂浆的抗压强度要高于普通砂浆的抗压强度，这是因为聚合物具有减水效应，能降低砂浆的用水量，从而提高砂浆的抗压强度。但这两种对立的观点有不同的前提第一种观点下的砂浆在配制时是保持砂浆的水灰比不变，第二种观点下的砂浆在配制时保持砂浆的流动度不变。之所以存在这样对立的观点，有可能是砂浆单位体积内的水与聚合物的相对含量的问题。我们知道在聚合物砂浆中水泥的水化和聚合物的成膜是一对矛盾，水泥水化需要水分，而聚合物的成膜要求失去水分。在砂浆中聚合物由于具有减水作用，应该能增加砂浆的强度，但由于前面所讲的聚合物降低抗压强度的因素的存在，就应该调节砂浆单位体积内水与聚合物的相对含量，使其满足既能很好的水化又能很好的成膜(所谓好的成膜就是能够在砂浆中形成一个一致、均匀、没有缺陷和富集现象的膜网结构，并且如前面图(1)所描述的机械粘合层不能过厚。这样如果保持砂浆的水灰比不变，聚合物的减水效应不能发挥出来，但如保持砂浆的流动度不变，聚合物就能发挥其减水效应尽量调节单位体积内水与聚合物的相对含量，使达到好的成膜效果尽量降低不利的因素，从而能提高砂浆的抗压强度。4．2．2抗拉强度、抗折强度

如前所述，高分子聚合物加进砂浆能改善材料的脆性。除有机高分子自身的特点外，它还能改善砂浆内部的界面结构，减少了骨料处的微裂纹。此外，由于聚合物薄膜的弹性模量小、变形大，因而可以缓冲裂纹处在受力时的应力集中，从而提高了砂浆的抗拉与抗折强度。

4．2．3粘结强度

复合材料之间的界面粘结作用可以大致分为以下五类(1)吸附与侵润(2)相互扩散、(3)静电吸引(4)化学键合(5)机械粘着。聚合物改性砂浆的粘结强度可以分为砂浆内部和把砂浆用于修补材料时新老界面之间的粘结强度。砂浆内部的粘结性能在前面已有介绍，即在界面处分为机械粘合、物理吸引、化学键合，正是因为有这样的效果使得砂浆浆体的粘结强度增大。当聚合物改性砂浆作为一种修补材料时，与普通的砂浆相比也表现出有良好的粘结强度，之所以有比普通砂浆强的粘结强度，这有可能是聚合物砂浆在新老界面出也能形成如图(1)那样的界面结构，并且聚合物还能扩散到老砂浆中的空隙中去成膜，进一步增强粘结强度。

4．2．4弹性模量

聚合物改性砂浆的弹性模量要低于普通砂浆的弹性模量，因此聚合物沙浆比普通的砂浆有更大的变形性。

4．2．5耐久性

由于聚合物对砂浆的改性作用，提高了砂浆的耐久性。如砂浆的抗渗能力得到了提高，吸水性降低”，砂浆承受冻融循环的能力也得到了提高。另外，砂浆长期暴露在野外，其力学性能没有降低反有提高。

4．3影响聚合物改性砂浆性能的因素

4．3．1原材料

原材料中水泥品种的选择余地较小。聚合物的品种相对来说要多一些，不同的聚合物能对砂浆的性能有不同的影响。如氯偏乳液改性砂浆抗渗能力强，丁苯乳液改性砂浆的抗折强度较高等。因此需要通过试验来确定聚合物的选取。

4．3．2配合比设计

在确定了材料的种类后，材料之间的配比就尤为重要。由前面所述的改性机理可知．要得到质量好的聚合物砂浆，聚合物在浆体中的成膜尤其重要，即要形成一个一致、均匀、没有缺陷和富集现象、膜不能过厚的网状薄膜。因此水、水泥、砂、聚合物这几者的搭配就很重要了。

4．3．3养护条件

养护条件对于水泥基材料来说是一个很重要的因素。在砂浆的材料与配比确定下来后，材料的养护方法就很重要了。对于聚合物改性砂浆水泥的水化和聚合物的成膜是一对矛盾，那么要两者需要协调发展，使砂浆中的各个组分相互补充、共同成长，就必须选择好适应的养护条件。现在有多种养护方法，在国外常用的养护方法是将砂浆试件拆模后，首先在20℃、80％相对湿度的环境下养护2d，然后在20℃的水中养护5d，再在20℃、50％相对干燥的环境下养护21d。在国内并没有定型的养护方法，但有研究表明乳液的掺量越小，试件所需在水中养护的时间越长；乳液的掺量越大，试件所需在水中养护的时间越短；当乳液的掺量达到一定值时，就无需在水中养护，只需在空气中干养即可。

5聚合物水泥砂浆的应用

5．1混凝土修补材料

聚合物水泥砂浆(修补砂浆)已经广泛应用于混凝土结构加固，选用聚合物改型砂浆作为混凝土结构的修补材料主要有以下理由。

(1)聚合物水泥砂浆具有良好的粘结性和耐水性；

(2)聚合物水泥砂浆不需要潮湿养护，尽管最初两天保持潮湿会更好：

(3)聚合物水泥砂浆的收缩和普通混凝土相同或略低一些，

(4)聚合物水泥砂浆的抗折强度、抗拉强度、耐磨性、抗冲击能力比普通混凝土高；而弹性模量更低；

(5)聚合物水泥砂浆的抗冻融性能更好。

5．2防水材料

聚合物水泥砂浆既可以用于刚性防水材料，又可以作为柔性防水材料。聚合物水泥砂浆作为柔性放水材料应用时，主要是以防水涂料形式使用。

5．3胶黏剂

由于聚合物水泥砂浆具有良好的粘结能力和良好的协调性，可以作为一种良好的胶黏剂，如瓷砖胶黏剂，界面处理剂等。

5．4防腐蚀

聚合物水泥砂浆比普通混凝土的抗渗性、耐介质性能好得多，能阻止介质渗入，从而提高砂浆结构的耐腐蚀性能。因此在许多防腐蚀场合得到应用，主要有防腐蚀地面(如化工厂地面，化学试验室地面等)、钢筋混凝土结构的防腐涂层、温泉浴池、污水管等等。

聚合物材料的特点范文篇6

[关键词]冷热水用pp-R管材：应用

一、PP-R管材发展概况

PP-R管材和管件是欧洲20世纪80年代初欧洲两家石油化学公司经8年时间研究，联合开发出以普通聚丙烯为基础材料而进行共聚改性的新型聚丙烯系列材料，即均聚聚丙烯PP-m嵌段共聚聚丙烯PP-B及无规共聚聚丙烯PP-R。

80年代末90年代初开发应用的新型塑料管道产品。该产品采用无规共聚聚丙烯(简称PP-R)，被广泛地应用于冷热水输送工程。1997年8月，由上海率先引进法国先进的PP-R管材生产线，采用进口原料在国内首次生产PP-R管材，经使用较为成功，得到了管道专家及用户得认可。

二、冷热水用聚丙烯管材得特点

PP-H具有优良的刚性强度，但其低温冲击性能较差。易脆化；PP-B具有较好的韧性，特别在低温下抗冲击性能优良，耐高温性能比PP-R差；PP-R比PP-B刚性强度好，低温下又比PP-H具有抗冲击强度，同时PP-R还具有突出的抗蠕性能。由于PP-H管材在低温下的脆性限制了它的使用，在一些应用领域逐渐被PP-R管材所取代。

三、冷热水用无归共聚聚丙烯管材得特点

PP-R管材除了具有一般塑料管材重量轻、耐腐蚀、不结垢、使用寿命长等特点外，还具有以下特点：

1.卫生无毒。PP-R属聚烯烃化合物，其分子中仅有碳、氢元素，无毒无味，卫生性能可靠。原料生产、管材成型加工、使用及废弃全过程不会对人体及环境造成不利影响，所添加的剂也符合食品卫生要求，与交联聚乙烯管、聚乙烯管材同被认定为绿色管材。不但可用于热水系统，而且可用于纯净饮用水系统。

2.耐热保温节能。PP-R管维卡软化点为131.3℃。PP-R管最高工作温度达95℃，在1MPa、70℃条件下可正常使用50年。可完全满足建筑排水设计规范中冷热水系统的使用要求。由于该产品的导热系数为0.21w／(m.k)，仅为钢管系数得1／200，故有较好的保温性能，用于热水及采暖系统可节约大量的能源。

3.连接安装简单可靠。PP-R管材于管件都采用同一种牌号得原料加工而成，具有良好的热熔焊接性能，整用热熔连接和电熔连接，连接简便，且连接部位得强度大于管材本体强度。与机械连接式相比，连接成本低、速度快、操作简单、安全可靠，特别适应于直埋暗敷的安装场合，无须考虑在长时间使用过程中连接处是否会发生渗漏问题。

4.不锈蚀、耐磨损、不结垢。PP-R管材和管件能耐大多数化学物品得腐蚀，可在很大的温度范围内承受PH值范围在1―14的高浓度酸和碱得腐蚀。其管材、管件的内壁光滑均匀，流动阻力小且不结垢。可在很大程度上减少流程损失，增加流体流量。

5.防冻裂。PP-R材料具有合适得弹性使管材和管件截面可随冻胀的液体一起膨胀，从而吸收冻胀液体的体积而不会胀裂。

6.原料可回收。加工成本低。PP-R管在生产及施工过程中产生的废品可回收利用，废料经清洁、破碎后可直接用于生产管材，在回收使用量不超过总量10％的情况下，不会影响制品质量。原料的可回收性，除了可降低生产成本外，很重要的作用是可免除废料对环境保护的影响。管材的生产对设备的要求简单，工艺易控制，可长时间连续地稳定生产，降低生产成本。

7.管道布设明敷暗敷均可。PP-R材料在合成时就已加入了抗氧剂和光稳定剂等助剂。具有较好的抗老化性明敷暗敷均可。

四、PP-R管材的不足之处

PP-R管有很多优点，于金属管道相比的不足之处在于聚丙烯的收缩率大，线性热膨胀系数过高，在长期受热、受压得情况下易产生弯曲变形现象，从而因弯曲过大需要从新更换。由于塑料不易降解，且老化的塑料不能重新利用，会造成大量的白色污染。

五、解决PP-R性能不足的方法

为了降低成本或改善性能等目的在塑料中加入惰性物质称为填料。在增强PP-R管材性能的填料中，通常使用玻璃纤维或金属层。

1.玻纤增强复合管。玻璃纤维经过表面处理能够很好的与聚合物浸润和包敷，即提高二者之间得亲和力，则在外力作用下填充制品就会有更好的力学性能。玻璃纤维得密度为2.5～2.7g／cm3与金属铝的密度相近，拉伸强度通常较高，超过1000Mpa，玻纤是标准的弹性体，拉伸时伸长率与应力成正比，直至断裂之前无屈服点，正由于如此一旦除去应力，变形得纤维可完全恢复，从而具有良好骄傲的尺寸稳定性，玻纤具有优异得耐热性，在300℃以下强度保持不变。370℃还可以保持原强度的50％。带有加强层的冷热水用玻纤增强聚丙烯复合管。包括有圆形横断面管的外层和内层的中部设有中间层。所述中间层的厚度为所述管的厚度的1／3。所述中间层是用所述管得外层和内层同种原料与玻纤混合原料制成的。效果是在性能上满足聚丙烯管材所有性能，使用寿命同样能达50年。由于大幅降低了线型热膨胀系数，彻底解决了塑料管材在长期受热、受压的情况下出现的弯曲现象。避免了因普通聚丙烯管材弯曲而重新安装供水管道，因此在材料及性能方面可得到有效节约，适用范围更加广泛。

为了保证增强聚丙烯复合管材得质量，聚丙烯复合管材的挤出机是通过两台挤出机同时进行，增强聚丙烯复合管材得外层与内层所用同种原料通过一台挤出机，中间层玻纤增强聚丙烯通过另一台挤出机，将备好的料坯经过三层共挤机头、模具挤出成型。

增强聚丙烯复合管与普通聚丙烯管比较，解决了玻纤与聚丙烯相容的问题，使管材在三层共挤的情况下不分层，从而提高了这种管材的韧性和强度。增强聚丙烯复合管的拉伸强度从通常的23～27Mpa，提高到29～32Mpa。

主要应用范围：a.中央制冷空调管网系统。b.集中供热采暖用管道系统。C.工业与民用建筑冷热谁管网系统。d.一般腐蚀介质输送管网系统。

聚合物材料的特点范文篇7

关键词：功能高分子材料；纳米技术；可生物降解；

高分子材料早已经渗透到。我们人类生活的方方面面，在日常生活处处。都有着重要的应用。所以我们每个人都。对于高分子材料不陌生。它又叫聚合物材料，通常指的是无数个小分子化合物再通过化学键，形成的大分子化合物。生活里可见的聚合物材料主要有合成橡胶、合成塑料、合成纤维这三种。到上世纪六十年代左右，这些聚合物材料已经可以用来制造衣服、日常用品及各种工业材料，满足相关行业的需求。在未来，高分子材料主要运用领域分别是：纳米高分子材料复合应用、高分子材料功能化、生物可降解高分子材料开发。以及航天工业领域应用。

一、高分子材料功能化发展

功能高分子材料是一种聚合物大分子，它大多来自于半人工及人工合成的高分子材料。它与一般的聚合物有很大的不同，在化学性质及物理性能上都发生了很大的变化，主要是增加了一些光学、电学等方面的特殊功能。在高分子研究中，有一个特殊领域，就是功能高分子，也就是那些数量甚微、作用特别、性能独特却是运用新技术时必不可少的高分子材料。

随着科技的进步，以及社会经济的发展，新能源开发、交通和航天技术、微电子技术、生物医药等多个领域都如雨后春笋般蓬勃发展，这些领域的发展离不开功能高分子材料这个重要的基础。

在功能设计方面，高分子材料的主要作用是：

1）用分子设计来合成新的功能。如研制非晶质光盘（APO）；

2）以特别加工来增添材料功能特性。如功能高分子膜和塑料光纤；

3）用两种或两种以上性能不同或者功能各异的材料，加以复合之后形成新材料所具有的功能，如EMI/RFI屏蔽导电、塑料、高分子磁性体和复合层积复合填料；

4）对材料的表面进行处理，从而让材料具备新功能，如EMI/RFI屏蔽导电塑料、表面处理法。

功能设计，这一理论在所有功能高分子材料领域内都得到了运用，这自然也同其材料的研究方向紧密相关。在生物医药上，有研究者利用电化学反应，模仿自然骨的成分及其产生过程，让胶原通过微环境及反应动力，实现分子自组装和矿化，最终获得有关成份、骨组织及其结构。利用相似度极高的生物活性涂层以及调控生物活性因子促进骨的生长。这种技术可以提高医用移植体相关材料的生物活性，从而可以加速治好患病的骨骼。

由于功能高分子材质具备与众不同的出色作用，它可以替换许多功能材料，并可以通过功能高分子材质来改善其他材料的性能，让其变成一种全新的功能材料。有鉴于此，功能高分子材料及特种高分子材料在国内外相关领域内受到越来越高的重视，科学家开展的相关研究也非常多。因此，发展功能高分子，其涉及面O广，关系到许多学科的研究。我国也非常关注这一领域的研究，在自主研发的基础上，加强国际交流，目前相关水平已处在世界的前列。

二、运用纳米技术，改性高分子材料

纳米技术一般是来钻研纳米材料的特性和对其结构进行制造的工艺。当一种东西在现代化手段下以纳米来描述时，那么它本身的作用便会产生一些变化，从而出现一些奇特的现象，表现出和普通物质不一样的性质。并且，若是把具有特殊性质的粒子和其他高分子物质混合时，这种特殊的粒子会使高分子物质发生性能的改变。所以，在改变高分子物质的过程中，运用的纳米技术有两种：一是对这两种物质加以合成，二是用纳米粒子影响高分子材料的性能。第一种占得比例最多。

举个例子，在探究苯乙烯一丙烯酸醋IPN/MMT纳米复合阻尼材料时，可将这两种物质时行复合，据此提高其抗震、降噪的效果。结合众多实验结果，我们可以知道，聚合物基体中平均分布了二维纳米片之后，该材料原本的能量将会有很大的升高，与此同时，基体材料的增韧性更好，耐磨性更强，阻透性也大大提高，也发送了其抗菌性以及抗老化性能，同时防紫外线的能力也有所提高。

又比如，把纳米无机粘土粒子利用其他的改性剂，在化学反应后得到的纳米粒子片层，与尼龙等其他材料混合，得到的新材料的阻止燃烧的功能更加好。将纳米材料和它的结构的多种特性组合使用，能够产生其他的多种新的材料。

三、生物可降解高分子材料的发展

在特定时间及一定条件下，微生物或其分泌物利用化学分解的形式，可以获得降解的新材料。

高分子材料已在日常生产及生活中得到了广泛的应用。可是，由于它无法循环使用，不易分解，加上用量很大，久而久之，就给环境带来了比较厉害的化学污染。一般情况下，在降解这些废弃的塑料制品时，最广泛使用的办法是挖坑埋掉或者烧掉，然而，这些方法都会对环境造成不可弥补的伤害。

譬如，我们的日常生活中，超市购物，买菜，包装，全都用塑料制品，面对这一现象，四川有一家生物科技公司研制了一种抑菌的可降解的包装食物的材质，先把壳聚糖通过辐射法作出辐照降解，再混入偶联剂助剂溶液，搅拌均匀，而后通过干燥使溶剂脱离后，再和聚己内酯类可降解高分子材料混合在一起得出。聚己内酯可以全部的溶解掉，而壳聚糖则可以抑制某些微生物的生存繁衍。

所以，在研究这一新材料时，重点是研究出可降解的聚合物，如何对已经存在的可降解聚合物加以利用，经济意义是十分明显的，值得研究。

四、先进高分子材料在航天工业领域的应用

自中华人民共和国建立以后，航天工业获得了长足进步，其代表是两弹一星，这也促进了相关新材料的科研及发展。进入新时代，我国又陆续开展了载人航天及探月工程等一系列重大科研项目，这自然也离不开更多新材料的支持，在这个领域，一些关键的材料研制获得突破性进展。这里面就包括高分子材料。它是发展航天工业必备的配套产品，一般包含橡胶、胶黏剂、工程塑料、密封剂和涂料等。

五、结语

本人从思考人类生存的环境问题出发，在建设环境友好型社会的基础上，形成了上述四个基本观点。当下，人们研究高分子材料，在目的及目标等方面，改变都十分明显：以往研究的目的是给人们的生活带来方便，如今则开始注意环境安全，不浪费能源与物质，循环使用，同时研发出能耗低、效率高的新材料。毫无疑问，环境因素已成为今后任何研发工作所需要重点考虑的问题。对于从事新材料研发工作的人们来说，只有研发出无毒、绿色、功能化、可降解的材料，与环境有利，才能解决白色、黑色等方面的污染问题。

参考文献：

[1]谢建玲.现代塑料加工应用，1995.

聚合物材料的特点范文篇8

关键词：道路工程；特性；路用性能；机理

中图分类号：U41文献标识码：A文章编号：

0引言

在最近几年里，我国的公路建设飞速发展，但随着交通量的不断增长，气候条件的不断变化，公路沥青路面耐久性不足的问题一直没有得到真正的解决，成为公路建设又好又快发展的主要技术障碍。半刚性基层是一个逐渐破坏强度衰减的过程，最终寿命是有限的。柔性基层沥青路面结构的使用性能不容置疑，但其高造价是阻碍柔性基层沥青路面全国大范围推广的主要问题，采用级配碎石基层会导致沥青层底产生较大的拉应变而迅速产生疲劳破坏，级配碎石柔性基层沥青路面结构需要更厚的沥青层以抵抗沥青层的疲劳开裂。沥青属稀缺资源，直接带来的是成本的上升。有鉴于此，Romix公司的专家们针对沥青材料的特性，研制出了性价比更好的非石油衍生品的路面基层材料（SRX），来代替沥青稳定料的中面层和下面层，并通过调整提高胶结料粘结强度（CBR）和抗疲劳性，解决了以前拉应变使薄沥青层+厚粒料基层结构出现龟裂车辙问题，使得薄沥青层（磨耗层）+聚合物稳定基层结构达到类似全厚式沥青结构的效果。

1SRX材料简介

SRX用材料是不需加热的冷拌材料。是一种无毒无害不腐蚀无重金属的环保材料，对水源和土壤无任何破坏。不燃烧、不腐蚀、无毒、无刺激、不含有毒重金属，对人、畜没有伤害，对水源和土壤无任何破坏，国外曾应用SRX的衍生产品作为饮用水水渠的防水材料。SRX是一种新型高分子树脂聚合物路用稳定剂，它不是石油的衍生品。它是针对全厚式沥青长寿道路专门研制的用于替代沥青的特殊路用聚合物，SRX一般应用于道路基层。这种聚合物作为结合料生产的混合料主要用于目前道路建设中沥青面层的下承层，可替代半刚性基层、底基层构成柔性基层，形成类似全厚式沥青路面效果的强而韧结构的长寿道路。聚合物材料SRX的核心成分同时也应用于航空材料、防弹玻璃和新型聚合物防水涂料。

1.1SRX稳定原理

SRX是近年来国际筑路工程中开始广泛应用的一种新型高分子树脂聚合物路用稳定剂。SRX是以二十多种特殊高分子树脂材料和催化剂经过4000多次试验，优化组合而成的独一无二的专利产品。SRX聚合物材料是通过采用多种特殊树脂及多种有机添加剂混合而成的共聚物溶液，它可溶于水并以水为传导媒介均匀分散到土石等稳定材料表面。经有效的压实和水分挥发过程，在道路结构层内部的土石固体颗粒表面形成有机粘膜，将其牢固地粘结成整体，并形成强而韧的柔性结构层特性。SRX稳定级配碎石材料后随着水分的消散，其与级配碎石形成的混合料具有一定的抗压强度，而且具有较强的韧性，与脆性的半刚性基层材料表现出不同的力学性能，使其逐渐成为一种新型的路面材料。其强度高、韧性强，抗干缩和温度收缩的能力也较强的特点得到青睐，水基—有机聚合物结合料近年来在非洲、澳洲、印度、马来西亚、新西兰、中东地区等工程中得以大面积推广。SRX稳定材料具有高强低模的特性，一般可以达到750Mpa以上。

1.2SRX路用性能

①根据国外和国内的应用状况，SRX材料应用技术能够有效抑制路面产生裂缝；对于重载车多、超载现象严重的中国半刚性基层沥青路面来说，优势更加明显。

②施工、养护期短，当天可开放交通，不需要洒水养生。与半刚性材料不同的是SRX稳定路面结构施工不需要洒水养生，仅需常温条件养生即可。结构层压实后可以短期内开放交通。

③混合料存放时间较长。混合料拌和后存放保持水分的情况下可以在5天内继续使用，超过此限只需添加少量SRX和水重新拌和便可重新使用，这为道路施工创造了宽松的条件。

④水稳性好与抗裂性优于半刚性基层，SRX是多种树脂及多种有机添加剂混合而成的共聚物材料。混合料体现出强而韧的柔性稳定层特性，具有良好的整体性，能有效解决半刚性基层路面难以避免的温缩裂缝、干缩裂缝的反射病害。

⑤施工简便快捷，设备简单；无需加热、常温拌和、低碳环保。

⑥水基聚合物路用稳定材料强而韧的柔性路结构、抗干缩、抗温缩、抗疲劳能力强、防水效果好，能够有效防止面层反射裂缝、车辙、坑槽、网裂、水损病害的产生，解决半刚性基层材料典型病害缺陷，显著提高道路使用寿命。

1.3SRX经济性

对于相同等级的公路，采用常规半刚性基层沥青路面和SRX路用稳定材料结构相比，后者造价比前者降低10%左右，后者在防止反射裂缝、水损坏和车辙方面优势明显。

SRX的性价比优于常规沥青混凝土路面，20cm/m2沥青混凝土造价约为200—300元，而SRX只用沥青混凝土造价的一半就达到了全厚式沥青路面的效果，再加上工期缩短，寿命延长，附加价值是巨大的。

SRX柔性基层的应用

SRX稳定级配碎石在高速路基层中体现其更多优势。疲劳测试显示通过700万次的循环加载，原基层没有出现任何损害，这个指标是水泥稳定材料100倍。结构的强度得以大幅提高。所以说其强而韧的特点是水泥、二灰等无机料不可比拟的。

水机有机聚合物基层和半刚性基层相比，聚合物基层是柔性的，水基化的聚合物包裹颗粒料表面的膜壁较薄，所以它在温度变化产生应力影响方面的情况要比半刚性基层相对要好。同时湿度变化影响也要小，所以它一般不会出现反射裂缝问题。其次，从它的结构层受力来讲，水机有机聚合物柔性基层对面层的设计要好一点，半刚性基层的后期强度要高，沥青面层相对比较软，刚度小一点的，所以造成下面硬、上面软，这样沥青面层处在半刚性基层与车轮中间被挤压容易产生车辙，对面层是不利。再次，从层间结合情况来讲，水机有机聚合物柔性基层与沥青面层结合一般不存在问题，所以对沥青受力方面是比较有利的。

参考文献：

[1]孟书涛，部地区合理路面厚度及路面结构形式研究总报告，2004.04

聚合物材料的特点范文篇9

[关键词]防水卷材；建筑行业；新功能

中图分类号：TU761.11文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）16-0193-01

目前在我国应用比较广泛的新型建筑防水材料总共有五种：1.高聚物改性沥青类防水卷材；2.合成高分子防水卷材；3.防水涂料；4.密封材料；5.刚性防水材料。在下面的内容里，笔者将从种类的特点和施工要求两个方面进行阐述。

一、防水工程新材料的选择及应用特点

1、高聚物改性沥青类防水卷材

应用率最高的是高聚物改性沥青类防水卷材，它的主要特点有以下几点：

（1）高聚物改性沥青类防水卷材主要是以SBS、SBR、APP、AIA0等高聚物改性后的沥青为涂盖层[1]。不同的改性剂对沥青产生的改性效果是不一样的，改性剂对沥青的高低耐温性能的改善，不但能够使卷材应用范围有所扩展，而且还能提高沥青的生命力，延长其使用寿命。

（2）高聚物改性沥青防水卷材厚度可分为2、3、4mm不等。

（3）新型改性沥青防水卷材是以玻纤胎、聚乙烯膜、聚酯胎、玻璃织物、铝箔和黄麻织物等做胎体的。

（4）高聚物改性沥青防水卷材的施工方法也有所改变，因为它的厚度一般都比较厚，只需要做成单层或者双层就可以达到防水的要求。一般来说如果是2mm的卷材可以使用一般的冷粘法进行施工，如果是3mm或者4mm，一般可以使用热溶施工的方法进行施工。

（5）使用高聚物改性沥青防水卷材，可以降低涂卷材的工作温度，还具有节能和延长使用寿命的功能。

2、合成型高分子卷材

合成树脂类卷材和合成橡胶类防水卷材都属于合成型高分子卷材，它们都具有同样的功能，即质量轻、具有高延伸率和高强度，而且还有很好的耐温性能，统一都适用于热熔法和单层冷粘法进行施工。

3、建筑防水涂料

建筑防水涂料分为高聚物改性沥青类防水涂料和合成高分子防水涂料两种，本身是液体，但是经过涂刷之后就变成了固态防水层。它和防水卷材的特点大不一样，比如说由于形成固化层之后不产生缝隙因此防水性比防水卷材要好；操作起来比较方便，可以适应各种形状的防水基面；另外温度适应性强、粘结强度高、施工速度快、维修方便等也都是它的优点。防水涂料的应用比较广泛，除了适用于地下防水工程和屋面防水工程之外，还应用在一些屋面防水和墙面防水的保护层上，甚至对于维修材料和辅助材料也能产生功效。

4、密封材料

密封材料实际上就是一种将防水剂或合成高分子乳液等按照一定掺加比例，与水泥砂浆进行充分渗配，从而使其产生能够堵塞毛细孔的不容物的防水砂浆。通常情况下，要制成这种防水砂浆需要有金属类防水剂、金属皂类防水剂等防水剂的参与。而且防水砂浆的防水能力受到参与渗配的防水剂的种类、掺入量、还有施工工艺的影响。尤其在粘结性能方面极为关键，只有粘结性能得到保障，才能够达到预期的防渗效果。

5、刚性防水材料

刚性防水材料可以可分为防水混凝土和防水砂浆两大类。它是一种利用外加剂和合成高分子材料，跟混凝土或水泥砂浆进行合理配制，从而起到堵塞毛细孔、抑制孔隙率增长、增加防水层密度，形成一定抗渗防水能力的防水材料。

防水混凝土主要应用在建筑物地下的主要防水措施，它根据建筑物的防水等级分别被应用在不同的防道口的防水层。一般来说防水混凝土可以分为三种：第一种是不需要添加任何外加剂，而只靠调整混凝土中的砂、石、水泥和水的配合比就能达到防水要求的混凝土防水方式，这种混凝土的抗渗能力较差；第二种，依靠防水剂、早强剂、减水剂等外加剂的添加来提高防水性的，这种防水混凝土的抗渗性有所提高；第三种是通过加入UEA等微膨胀剂，使混凝土具有微膨胀性能，从而对混凝土内部的收缩起到平衡作用。值得提出来的是外加剂的加入量控制、产和的均匀度以及进行施工的工艺操作流程都能对混凝土的质量产生影响，所以在进行施工的时候一定要认证观察，细心留意。

二、防水工程的影响因素

因为建筑防水工程的部分不同，因此具体的防水功能要求和施工工艺也不相同，在进行工程设计的时候应该综合以下几个因素进行考虑：

（1）建筑物的重要程度、使用功能和防水耐用年限等等都是进行防水构造设计时应该考虑的因素，应该对以上几个因素进行等级划分，已达到不同的防水设防要求。

（2）建筑物所处地理位置的水文、地质、大气环境还有建筑结构等环境因素都能对建筑防水工程产生影响。在做防水工程的时候应该根据实际情况选择最佳方案。

三、防水工程的施工工艺

1、原则

在做防水设计的时候应注重以下原则：

①防水层必须是具有整体性；

②尤其要注意在工程节点构造处的防水性能；

③以防排结合作为指导，采用多道防水设计；

④根据实际的情况采用最适合的防水材料和实施方案。

2、施工工艺要点

目前在我国防水工程中应用比较广泛的是高聚物改性沥青类防水卷材、合成高分子防水卷材和防水涂料三种，其他类型的防水材料都是在次三种的基础上进行相应的辅助作用以加强防水的效果，现将建筑防水工程的施工工艺要点列举如下：

（1）材料在进行入库验收之前，为了保证其质量一定要进行取样检测以测试其物理性能和化学性能，只有检查合格的材料才能投入使用；

（2）在进行施工前一定要对基层的杂物进行清洁，保证基层没有尖锐突出；

（3）正常情况下，要保证施工基层的干燥性，如果条件所限必须在潮湿的环境下进行施工，那么须在基层涂抹隔离剂或进行烘干；

（4）基层与突出的屋面结构的交接处和转角出应做成圆弧形并满足规范要求。

（5）保证施工基层的平整，如果有气泡要在施工时进行平熨；

（6）如果使用热熔法进行施工，一定要注意用火安全，最好在现场配备灭火筒、氧气瓶和乙炔瓶；

（7）当施工完成之后应，要进行24小时试水实验，一旦发现渗漏要及时查清渗漏原因，进行修复之后在加倍进行试水实验；如果未发现渗漏则立即在上面安排保护层，避免因为长时间外漏造成损坏；

（8）进行保护层施9工时要对防水卷材进行保护；

（9）下雨期间尽量不要施工，以避免在此湿润的环境下施工造成的质量隐患。

四、总结

根据上面的分析，各种防护材料的性能特点不一样，因此在选择防水材料的时候一定要根据实际情况而定，选择适合的防水材料不仅可以提高建筑的整体防水性能，还能够延长建筑外层的使用寿命。

参考文献

聚合物材料的特点范文

[关键词]聚丙烯、改性、PP、共聚、塑料

中图分类号：TQ325.14文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）33-0109-01

前言

聚丙烯（PP）具有密度小、刚性好、强度高、耐挠曲、耐化学腐蚀、绝缘性好等优点，不足之处是其性能低温冲击性能较差、易老化、成型收缩率大。聚丙烯用途广泛，用于农业、汽车工业、建筑材料、机械电子等在内的诸多领域。开拓聚丙烯在重大产业领域的市场，取代其他塑料，所凭借的因素一是聚丙烯物美价廉、二是聚丙烯改性的进展。

一、聚丙烯的化学改性

聚丙烯的化学改性是指通过化学方法改变聚丙烯分子链上的原子或原子团的种类及组合方式的改性方法。经化学改性后的聚丙烯，其分子链结构发生变化，从而对材料的聚集态结构或织态结构产生影响，改变材料性能，因此，通过化学改性可以得到具有不同应用性能的新材料。

1、聚丙烯的共聚改性

以丙烯单体为主的共聚改性可在一定程度上增进均聚PP的冲击性能、透明性和加工流动性，它是提高PP韧性，尤其是低温韧性的最有效的手段之一。将丙烯、乙烯混合在一起聚合，其聚合物主链中无规则地分布着丙烯和乙烯链段，乙烯则起着阻止聚合物结晶的作用，当乙烯质量分数达到20%时结晶便很困难，当质量分数为30%时就完全无定形，成为无规共聚物，其特点是结晶度低、透明性好、冲击强度增大等。采用Zieglar催化剂或茂金属催化剂可以制备立构嵌段聚丙烯（又称为热塑性弹性聚丙烯，Thermoplasticelastomer）。由于在分子链上同时含有等规和无规两种链段，因此具有低的初始弹性模量，相对高的拉伸强度，低的蠕变性能以及高的可逆形变。嵌段共聚物与等规共聚物相比，低温性能优良，耐冲击性好；与等规PP和各种热塑性高聚物的共混物相比，刚性降低不大。

Exxon公司采用双茂金属催化剂在单反应器中制备了双峰分布的丙烯-乙烯共聚物，其加工温度范围大约为26℃，比常用的聚丙烯共聚物的加工温度范围（约15℃）宽，克服了单峰茂金属聚丙烯树脂加工温度范围窄的缺点，在生产BOPP薄膜时拉伸更均匀且不易破裂，并可以在低于传统聚丙烯的加工温度下生产性能良好的聚丙烯薄膜。浙江大学合成3种新型非桥联二茚锆茂催的存在下，与PP在挤出机中熔融共混完成接枝反应（或者与丙烯单体共聚），然后在水的作用下，硅烷水解成硅醇，经缩合脱水而交联。该技术的关键是在接枝反应时必须严格监控，防止PP降解。

2、聚丙烯的接枝改性

20世纪80年代初，随着汽车工业的发展，对PP的耐热性能提出了更高的要求。将PP的热变形温度提高到100℃，仅靠机械共混的办法是难以达到的，而交联是比较有效的途径之一。交联改性可分为辐射交联和化学交联。其主要区别在于引起交联反应活性源的生成机理不同。交联过程是用带有烯类双键的三官能团的有机硅烷在少量过氧化物的存在下，与PP在挤出机中熔融共混完成接枝反应（或者与丙烯单体共聚），然后在水的作用下硅烷水解成硅醇，经缩合脱水而交联。该技术的关键是在接枝反应时必须严格监控，防止PP降解。

交联改性聚丙烯技术是通过选择合理的引发剂和助交联剂及体系，防止聚丙烯降解，实现聚丙烯的可控交联，交联后的材料力学性能大幅度提高，同时，交联改性聚丙烯还可获得高的熔体强度，应用于聚丙烯的发泡成型。

二、聚丙烯的物理改性

物理改性由于工艺过程简单，生产周期短，所制得材料性能优良，近年来已成为高分子材料一个新的研究热点。常用的改性方法主要有共混改性、填充改性、增强改性等。

1、共混改性

共混是一种简单而有效的物理改性方法，将两种或两种以上的高聚物共混时，可制得兼有这些高聚物性质的混合物，即合金。共混体系在宏观上是均匀的，而微观上是非均匀的，它的宏观特性主要决定于组分材料性能、物料配比和微观结构，如分散相的分布与界面状况。

将乙丙橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶、苯乙烯―丁二烯―苯乙烯嵌段共聚物、乙烯―乙酸乙烯共聚物等各种弹性体掺入其中进行共混改性，利用弹性体微粒来吸收部分冲击能，并作为应力集中剂来诱发和抑制裂纹增长，从而使PP中脆性断裂转变为延性断裂，大幅度提高其冲击强度，可以改善PP的韧性。弹性体虽然可以大幅度提高聚丙烯的韧性，却极地降低了材料的刚性和强度。PP与刚性聚合物共混则可在增韧的同时保持材料的刚性，还可使体系的其他性能得以协同提高。常用的刚性体主要是聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等。由于这些刚性体均是极性聚合物，与PP的相容性较差，呈现明显的相分离现象，共混物的韧性比基体PP还差。因此在共混时必须加入增溶剂，有时也采用原位增溶来改善相容性，进而提高PP的力学性能。

2、填充及纤维增强改性

在聚合物中填充各种填料的最初目的是为了降低成本。然而，近年来的研究表明，填料不仅可以提高聚丙烯的刚性和耐热性，降低制品收缩率，还可以提高聚丙烯的韧性。用在聚丙烯填充改性的填料主要有碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡等，添加某些填料，如Ma（OH）还能起到阻燃作用。由于填充剂大多为无机物，与有机高分子材料表面性质上存在很大差异，因此常常需要添加界面改性剂来增加无机填料与有机高分子之间的界面作用，进而改善材料的热性能和力学行为[2]。纤维增强复合材料由于具有“轻质高强”的优点，近年来获得了广泛的研究和应用。这些复合材料能在保留原有组分主要特性的基础上，通过复合效应获得原组分所不具备的性能。所以，增强复合是对聚丙烯进行改性的十分有效、简便和经济实用的方法。用于增强聚丙烯的纤维主要有玻璃纤维、碳纤维以及天然纤维。由于各种纤维性质不同，对于增强聚丙烯的制备工艺和性能的影响也有所不同。玻璃纤维增强复合材料由于具有高的强度和低的成本，已经成为一种典型的增强材料，大约占到增强高分子材料的85%；碳纤维由于成本较高且与聚丙烯界面黏结性差，需用特殊工艺制备碳纤维/聚丙烯复合材料，成本比玻璃纤维增强材料高，因此只能应用于对材料性能有特殊需要的航天、军事等领域[3]；天然纤维由于具有低的成本、可回收和可生物降解性，并且具有高的强度和硬度，在聚丙烯改性领域中得到了广泛的研究。

结束语

目前我国对PP改性技术的研究正处于高速发展时期，但我国改性PP与国外相比还存在一定差距，因而加速聚丙烯改性的研究，提高聚丙烯产品质量、扩大聚丙烯的应用领域是必要的，并且将新型技术用于改性聚丙烯将是未来发展趋势，改性聚丙烯在21世纪将会有广阔的发展前景。在竞争日趋激烈的市场条件下，PP改性已不仅是塑料加工厂的事，PP生产厂也必须为其产品的出路和效益殚精竭虑，所不同的是，后者更注重如何更多、更有效地利用PP原料而非其他聚合物。与其他塑料一样，PP市场和应用取决于加工产品的种类和新品的开发，利用PP改性方法可开发出适应市场需求的专用料，扩大PP的应用领域。

参考文献

聚合物材料的特点范文篇11

【关键词】现代建筑；聚氨酯保温材料；防火技术；应用

中图分类号：TU352文献标识码：A文章编号：

随着国家节能减排方针的大力推行，聚氨酯保温材料在建筑行业得到了广泛的应用。因为大多数的保温材料属于有机材料，故其防火性能存在较大的不足。聚氨酯保温材料的节能、安全特性，使其在当前的建筑领域中成为最理想的保温材料。

1.关于聚氨酯的分析

聚氨酯，是聚氨基甲酸酯的简称，是一种高分子化合物[1]。聚氨酯系列产品主要是由二元或者多元的有机异氰酸酯与多元醇经过聚合反应而合成的高分子化合物。如果两种主材中均仅有2个以下（含2个）的羟基官能团，则其聚合反应的生成物为线型结构化合物；如果当中的一种或两种主材中，部分含有或均具有三个以上的官能团，则其生成物为体型结构聚合物，而因为聚合物结构的不同，性能差异也会较大。聚氨酯作为一种新型的建筑保温材料，具有防水保温、一材多用、吸振、隔音等功能，这比传统的建筑材料有着显著优势。

2.聚氨酯保温材料的防火安全性能介绍

2.1关于聚氨酯保温材料燃烧机理的分析

聚氨酯属于一种交联热固性材料，其燃烧机理的主要控制区为凝聚相燃烧，燃烧的发生顺序：①点火；②凝聚相进行热分解反应；③凝聚相的表层产生炭化层；④凝聚相的热分解产物出现在气相燃烧区；⑤气象反应区燃烧结束后，产生大量的热量[2]。

聚氨酯燃烧机理的一个显著特点是于凝聚相表层产生炭化层。对于高温反应产物及燃气气相反应区热量向固相的传递，炭化层起到有效的阻碍作用；对于热量传递，该炭化层能够将之屏蔽，进而降低火焰的传播速率。所以，通常主要采取以下措施来阻止聚氨酯的燃烧：①将炭化层的厚度及致密性提高；②把凝聚相的分解反应速率降低；③采用物理或化学膨胀型阻燃剂等[3]。

2.2聚氨酯保温材料的安全防火性能测试方法简介

保温材料的安全防火性能测试方法，具体应包括以下几个方面的内容：①建立标准化、性能化的科学测试法，主要应用于部级或省市级的消防及质研单位，其任务是制定产品标准、进行质量监督、判断产品等级及研究产品的防火性能；②建立真实的火灾模拟测试法，主要见于高校及部级的研究，其任务是对真实火灾下的材料燃烧特征进行模拟；③建立容易推广的常规测试法，主要用于生产大批产品的单位，这是对产品的防火安全性能进行检验的常规测试法[4]。值得注意的是，上述3种测试法，都要有和真实火灾燃烧性能有着较显著的联系。

3.关于聚氨酯毒性气体问题的分析

当前，对于聚氨酯保温材料的毒性气体问题的认识，普遍陷入了一个误区，即认为聚氨酯材料在经过燃烧后会产生毒性气体，故提出聚氨酯保温材料不可用于建筑工程中。实质上，这种看法是不全面的。聚氨酯泡沫燃烧后的毒性气体，其成分是可以改变的，这是由聚氨酯泡沫的结构、使用哪一种抑烟剂或阻燃剂决定的。通过采用科学的研究方法，是可以将燃烧产物毒性低、烟密度小的聚氨酯材料研制出来的。

4.关于聚氨酯保温系统的防火构造分析

由于聚氨酯保温材料本身属于可燃材料，尽管改进其分子结构能够在一定程度上降低火灾的发生率，但仍不能将火灾的发生风险完全消除。因此，如果仅是简单地提升聚氨酯保温材料的防火性能来建立建筑的防火安全体系，这是不科学、不全面的，这就要求在建立聚氨酯保温系统的同时，必须和建筑构造的防火构造体系实现有机结合，才有可能建立起真正的建筑护结构的保温防火安全体系。在建筑的护结构保温系统中，对于有机保温材料在燃烧时的火焰容易传播、扩散等问题，可通过采取无空腔工艺、设置防火隔离带等方法来解决，这样就可防止由于聚氨酯保温材料的易燃而发生火灾事故。

5.聚氨酯保温系统的防火构造设计

在对保温防火构造系统进行设计时，应将以下几个方面的内容列入考虑范围，进行综合考虑。

5.1设置保护层，防止出现空腔构造

空腔构造给聚氨酯保温材料的燃烧及火焰的进一步蔓延提供了氧气、烟囱通道，会使得火势不断扩大，这种情况在板类粘贴工艺或干挂有龙骨工艺中较为常见。然而在火灾条件下，系统中的热塑性聚氨酯材料会出现收缩、熔化或燃烧，造成空腔的出现，不利于系统的阻火。假如选用干挂有龙骨工艺，在完成聚氨酯材料的施工后，要及时在聚氨酯材料的表层涂上抗裂砂浆、涂层或者是采用能够降低引燃物发生闪燃的各种防火保护层，以降低火灾的发生率。

5.2增加聚氨酯保温系统构造中的找平浆料层

较常见的找平浆料主要有玻化微珠、胶粉聚苯颗粒等。找平胶料的作用有逐层释放应力、找平、防火等，而防护层的质量和厚度对于防止火灾的发生有着重要作用，因此其厚度必须满足防护层的设计标准，才能发挥出其保护作用。添加了阻燃剂后的聚氨酯，属于一种难燃自熄性材料，再与胶粉聚苯颗粒复合之后，便形成了防火体系，对于火势的蔓延能够起到积极的阻碍作用。

5.3防火隔离带的设置

必须设置防火隔离带，避免火势的传播及扩散。在防火构造中，通常是隔3层便设置一道防火隔离带，隔离带的高度大约是从窗口到上一层楼板的标高处。一般可用胶粉聚苯颗岩棉板等材料作为防火隔离的材料，而通常会采用胶粉聚苯颗粒作为聚氨酯保温系统的防火隔离材料，且效果较好。

6.小结

随着我国高层建筑的不断增多，聚氨酯的发展前景也会更加广阔。本文主要对聚氨酯保温材料的安全防火性能、毒性气体等问题进行了阐述，并在此基础上介绍了聚氨酯保温防火系统构造的设计。尽管当前的聚氨酯保温材料在防火方面还存在一些不足，但经过对其不断的改进，一定会在防火安全性能的指标上有进一步的完善，且在性价比方面也会有大幅度的提高，从而促进产品早日实现产业化、系列化及市场化。

【参考文献】

[1]葛传华.聚氨酯保温材料防火技术在现代建筑中的应用[J].科学之友.2011(14):47-48.

[2]环球聚氨酯网.建筑用聚氨酯保温材料的性能分析[J].聚氨酯.2009(06):30-31.

聚合物材料的特点范文篇12

[关键词]壳聚糖；生物材料；药物释放；敷料

[中图分类号]R318[文献标识码]A[文章编号]1674-0742（2013）05（b）-0012-03

壳聚糖最早被发现是在1859年，Rouget[1]通过对甲壳素脱乙酰化而得到，甲壳素广泛存在于昆虫骨骼、虾蟹壳类以及真菌体内。壳聚糖是半合成有机高分子，具有独特的化学结构，因其具有良好的生物相容性、可降解、生物安全性以及低毒性，被广泛的应用于生物医药领域，该文旨在综述壳聚糖在生物组织工程、药物释放载体和医用敷料方面的应用。

1壳聚糖在生物组织工程方面的应用

最早提出生物组织工程概念是美国科学家langer和Vacanti[2]，并与20世纪90年代初将其定义为研究开发具有修复、替代人体器官组织的生物医用装置的生命科学工程技术。组织工程包括人体的硬组织和软组织，硬组织如骨科、牙齿类，软组织如血管、肝脏器官等。需找一种理想的材料作为生物组织替代物是工程学研究的一个重要课题。做为一种理想的材料，应具备以下几点：①具有良好的生物相容性；②高的生物活性；③一定的强度；④生物可降解性。

尚佳健[3]等人研究壳聚糖作为乳牙活髓切断盖随剂的作用效果，得出的结论是壳聚糖盖髓后牙本质桥的形成早、速度快，且不引起浅表牙髓组织的坏死，有较高的临床应用前景。

羟基磷灰石是骨组织的主要成分，具有良好的生物相容性，但是其脆性较大不易加工，致使不能单独应用于骨组织修复，将其与壳聚糖复合不仅能克服上述缺点，还能增加许多特殊功能，陆钰[4]等人采用共沉淀和粒子沥滤法成功制备了多空羟基磷灰石-壳聚糖支架，植入大鼠股部肌袋模型内，结果显示羟基磷灰石-壳聚糖复合多孔支架具有异位成骨能力。

皮肤软组织的研究一直都是各个国家研究的重点，对此相关的研究报道不甚枚举，例如胶原蛋白、透明质酸、纤维蛋白、聚丙烯酰胺水凝胶等等，但是他们都具有某种缺点，有的组织反应较重、有的降解速度较慢、有的没有生物活性或者没有强度，壳聚糖克服了上述的缺点，成为软组织材料研究的新宠，Yeh[5]等人合成了壳聚糖纤维素培养支架，将其接枝三聚磷酸钠和聚甲基丙烯酸甲酯，最后涂覆明胶和血旺细胞及成纤维细胞，两种细胞都粘附在壳聚糖表面，在24h后快速增长，表明壳聚糖能够为许多组织提供细胞生长支架。

2壳聚糖在药物释放方面的应用

注射药物和口服药物其利用率相当低，主要是因为药物在到达病变部位，有效成分被体内其它部位消耗，不仅降低药物的利用率，还有可能对其它部位早成极大的副作用，因此研究高效的缓释材料也是各个国家科研工作者的重点。作为药物缓释材料必须具备以下几点：①具有良好的生物相容性；②可降解性；③无毒无害不致敏；④能够有效包载药物；⑤具有缓释功能，壳聚糖完全具备上述特点，并且壳聚糖含有活性氨基，易于被改性，成为药物缓释材料的主要研究对象，具体工艺见图1。

E.Lee，J[6]等人使用琥珀酸将低分子量壳聚糖与PTX连接起来，制备成微球，通过口服输送。结果显示，使用微球输送PTX比单纯口服PTX具有更好的疗效，通过微球可以避免PTX与胃肠道和肝脏代谢的细胞色素P450的接触，降低了PTX的损耗。

由于壳聚糖是一种亲水性阳离子多糖，通过化学交联壳聚糖骨干上的活性氨基很容易制备成自组装纳米微球（见图2），纳米微球可以再血液中长时间循环，不会吞噬细胞，接枝目标配体，微球可以很容易沉积在指定的病变部位，得到充分的治疗。Kim[8]等人使用乙二醇对壳聚糖改性，使用碳二亚胺将胆汁酸接入乙二醇壳聚糖骨架上，使得壳聚糖具有较强的亲水性。结果发现，乙二醇和胆汁酸对微球的尺寸、电势和外貌具有很大的影响。在水溶液中可以保持1周时间，临界聚集浓度低于低分子量的表面活性剂，动物实验研究表明，该微球在血液中能够长时间循环，将微球载入阿霉素、紫杉醇、多西他赛等抗癌药物治疗肿瘤时，表现出较好的治疗效果和输送能力。

3壳聚糖在医用敷料方面的应用

伤口愈合是一个非常复杂的工程，涉及到细胞分子、生理和生物过程。在伤口表面立即覆盖敷料是必要的措施，敷料有利于急性、慢性和严重性伤口的修复和愈合，预防感染。壳聚糖不仅满足了伤口敷料所需要具备的条件（见图3），而且在伤口修复方面具有优异的特性，使得很多研究人员将壳聚糖作为人工皮肤的替代物。

Lu[11]等人将壳聚糖膜放入75%的乙醇溶液中过夜灭菌，将灭菌好的壳聚糖膜在紫外线下照射1h，再放入纳米银溶液中，保持温度为4℃12h，使得Ag与壳聚糖氨基充分结合，得到0.35%W/W纳米银壳聚糖伤口敷料，AFM和SEM证实纳米银稳定的固定在壳聚糖膜表面，无菌和热源性测试表面材料是安全的，将Ag-壳聚糖膜、Ag-磺胺嘧啶和壳聚糖分别放置于深II度创伤的老鼠身上（见图4），结果发现Ag-壳聚糖伤口敷料明显优于Ag-磺胺嘧啶，治愈时间分别是13.51d、17.45d和45d，Ag-壳聚糖能够生成一系列皮脂腺的上皮组织，而Ag-磺胺嘧啶没有生成，在手术后的13d，Ag在血液中的浓度是正常的5倍，到第45天，肝肾脑中银含量也显著增加，这归功于银离子独特的抗菌活性，研究还证实，纳米银的抗菌活性远高于金属银，术后感染率也是相当的低。