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高分子材料展望范文1
1．何為高分子化學
顧名思義，高分子就是相對分子質量很高的分子，它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物，又稱聚合物或高聚物，是結構上由重復單元（低分子化合物—單體）連接而成的高相對分子質量化合物。高分子的相對分子質量非常的大，小到幾千，大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支，同樣也是從事制造和研究分子的科學，但其制造和研究的對象都是大分子，即由若干個原子按一定規律重復地連接成具有成千上萬甚至上百萬質量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子，稱為高分子、大分子或聚合物。
2．高相對分子質量與高強度
相對分子質量和物質的性質是密切相關的，是決定物質性質的一個重要因素。只有相對分子質量高的化合物才有一定的機械力學性能，才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直鏈的烷烴化合物，但是分子量變化很大，其機械力學性能因而也有極大的區別。
3．高分子科學的主要內容
既然高分子化學是制造和研究大分子的科學，對大分子的反應和方法的研究，顯然是高分子化學最基本的研究內容。高分子科學不僅是研究化學問題，也是一門系統的科學。高分子科學的主要內容有：如何將低分子化合物連
接成高分子化合物，即聚合反應的研究。高分子化合物的結構與性質關系。不同性質的高分子，其結構必然是不同的。為了得到不同性質的高分子，就要去合成具有特殊結構的高分子。
二、高分子材料化學的應用
材料是人類社會文明發展階段的標志，是人類賴以生存和發展的物質基礎。它是指經過某種加工，具有一定結構、組分和性能，并可應用于一定用途的物質。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現和廣泛應用，把人類由工業社會推向信息和知識經濟社會?？梢哉f某一種新材料的問世及其應用，往往會引起人類社會的重大變革，材料是人類文明的重要標志。如果說現在人人離不開高分子材料，家家離不開高分子材料，處處離不開高分子材料，是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應用是以高分子材料的形式出現的，高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統合成材料，另外許多精細化工材料也都是高分子材料。
第一，塑料：一類是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等；另一類叫工程塑料，其強度大，如汽車零部件、保險杠、洗衣機內的滾筒、電器的外殼等。
第二，纖維：人們開發出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物，通過不同的加工，生產出了各種纖維制品，極大地滿足著人類的需要。
第三，橡膠：天然橡膠的種類和品質都受到很大的限制，于是科學家們不斷開發出了各種人造橡膠，如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。
第四，精細化工：比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產品，如家具漆、內外墻乳膠漆、汽車漆、飛機漆等。女孩子用的指甲油，使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫用膠、結構膠等黏合劑，以及各種吸水樹脂等都是高分子產品。三、高分子化學與高科技的結合
當今社會，人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息發展的物質基礎。自從合成有機高分子材料的那一天起，人們始終在不斷地研究、開發性能更優異、應用更廣泛的新型材料，來滿足計算機、光導纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業等尖端技術發展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發展，出現了許多產量低、價格高、性能優異的新型高分子材料。
隨著生產和科學技術的發展，許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現出來，如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫用材料、光敏材料、非線性光學材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領域，下面簡單介紹特種高分子材料：功能高分子是指當有外部刺激時，能通過化學或物理的方法做出相應反應的高分子材料；高性能高分子則是對外力有特別強的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇；特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學、化學性質和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑）的范疇。
第一，力學功能材料：強化功能材料，如超高強材料、高結晶材料等；)彈材料，如熱塑性彈性體等。
第二，化學功能材料：分離功能材料，如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡合物等；反應功能材料，如高分子催化劑、高分子試劑；生物功能材料，如固定化酶、生物反應器等。
第三，生物化學功能材料：人工臟器用材料，如人工腎、人工心肺等；高分子藥物，如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農藥等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。
可以預計，在今后很長的歷史時期中，特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發展的主要方向。
四、高分子化學的可持續發展
研究高分子合成材料的環境同化，增加循環使用和再生使用，減少對環境的污染乃至用高分子合成材料治理環境污染，也是21世紀中高分子材料能否得到長足發展的關鍵問題之一。比如利用植物或微生物進行有實用價值的高分子的合成，在環境友好的水或二氧化碳等化學介質中進行化學合成，探索用前面提到的化學或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子，以及用合成高分子來處理污水和毒物，研究合成高分子與生態的相互作用，達到高分子材料與生態環境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀應當開展的綠色化學過程和材料的研究范疇。
參考文獻：
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高分子材料展望范文2
關鍵詞：大豆蛋白；高分子材料；化學改性；前景
近年來，資源、環境問題致使人們在尋求可再生資源的研究上加大了力度。在高分子材料合成領域，傳統的主要原料為原油，產物難降解，并且不可再生。人們轉向研究利用植物蛋白質來合成高分子材料，產物具有可降解、可再生的特性，具有廣闊的前景。在石油資源日益短缺的當今世界，全球具有大量儲備的大豆產量，在制作榨油、豆油時，會隨之a生大量的副產品豆粕，其中具有44%的大豆蛋白，怎么利用這一資源，并能夠進行工業型生產，是當今學者致力研究的重點。在將其制作高分子材料方面來看，大豆蛋白在某些性能上還存在缺陷，其作用被限制，需經過物理或者化學方法進行改性，本文對其中比較重要的化學改性方法進行了綜述。
蛋白質是由20多種氨基酸通過肽鏈連接起來的，天然大豆蛋白具有很高的營養價值，另外，還具備其他的一些加工特性，如乳化性、持水束油性、發泡性等。但是在一定的范圍內存在局限性，對其進行化學改造的主要方法就是將其蛋白質側鏈基團進行化學改性。其中，蛋白質分子上的側鏈有氨基、羥基、羧基和巰基等，化學改性方法就是對其進行交聯、接枝、酯化等眾多方法，國內外都作了眾多的研究。
1交聯改性
對大豆蛋白高分子進行交聯指的是，在大豆蛋白質分子中存在的―NH2、―OH等都能夠輕易的與雙官能團或者官能分子發生交聯反應。通過交聯反應，蛋白質分子能夠增強分子內或者分子間的鍵合作用，改善分子性能，提高材料的耐水性，提高硬度、拉伸強度等力學性能。缺點是會降低材料溶解度、可塑性，加工難度大。交聯反應需要加入交聯劑。通常有甲醛、戊二醛、糠醛等。
Swain等使用甲醛對大豆蛋白進行交聯改性，研究其所得蛋白質塑料，結果表明，產品的玻璃化轉變溫度和熔融溫度都下降。Paetau等也是利用甲醛進行交聯，得出相同的結論，推測產生這種結果的原因是交聯致使蛋白質分子進行了分子重排。之后對產品進行了力學性能測試，發現材料的屈服應力、抗張強度顯著增強，并且可以完全生物降解。
Swain等使用糠醛對SPC進行交聯改性，制成棒狀材料，研究其性能，結果表明，增加糠醛的用量，產物成型溫度提高，樣品的力學性能顯著提高。
2接枝改性
通過加入特定的化學試劑，使蛋白質分子產生初級自由基，可以使得烯類單體自發進行接枝共聚，從而大豆蛋白質材料能夠獲得新的性能。這種方法還可以對參數進行調控，接枝單體、接枝密度、支鏈長度等都能夠調整，獲得所需要的蛋白質分子材料性能。
馬力等通過特定方法將二乙氧磷酰基已經成功接枝到了大豆蛋白多肽鏈上，改善了天然大豆蛋白作為膜材料時差的力學性能和水敏感性能，克服改善了這些缺點。
賀宏彬等是利用尿素和亞硫酸鈉先將大豆蛋白的分子打開二硫鍵，之后將醋酸乙烯酯（VAc）及甲基丙烯酸甲酯（MMA）在大豆蛋白質分子上進行接枝共聚。研究結果表明，通過接枝MMA和VAc共聚可以是材料獲得乳膠的凍融穩定性，并且這種性能的保質期長達6個月。
Yang等是通過選用變形劑―尿素和B-巰基乙醇、引發劑―過硫酸銨（APS），針對SPI進行甲基丙烯酸（MAA）接枝共聚。研究中發現首先是β-巰基乙醇還原二硫鍵為巰基，之后APS攻擊巰基使之進行接枝反應。結果表明接枝率和接枝效率都顯著提高。
3?；c酯化改性
這種方法是將蛋白質分子中的氨基和羥基進行?；蛘啧セ?，使蛋白質分子獲得新的官能團，提高其性能。
Wang等是以鹽酸為催化劑，用乙醇將大豆蛋白質分子上的羧基酯化。通過酯化發現酯化產物的抗張強度提高了許多，并且同時提高了材料的耐水性。不過鹽酸作為催化劑需要控制在一定的范圍內。
AllanT.Panlson和MarvinA.Tun通過對蛋白質進行琥珀?；?，研究表明能夠顯著提高蛋白質的溶解性，蛋白質打開亞基結構，親水基團更多的暴露增強了蛋白質的柔軟性。
Brauer等對蛋白質進行棕櫚酸酰氯、壬烯琥珀酸酐和十二烯基琥珀酸酐改性，發現酯化產物能夠增強樣品的耐水性，酯化程度越高，產物的軟化溫度越低，抗張強度也提高。
4磷酸化
這種方法是將磷酸根基團與蛋白質側鏈上的活性基團發生酯化或者?；磻罱K改變蛋白質性能。
田少君等使用三氯氧磷對SPI進行磷酸化化學改性，向一定量的SPI中加入三氯氧磷，常溫30min后，改性之后產品獲得良好的溶解性能。磷酸化反應是在蛋白質分子上引入了磷酸根、二聚磷酸根及三聚磷酸根。
5其他化學改性方法
除上述方法，還有其他的一些化學改性方法。糖基化法是在弱堿性的條件下，將蛋白質分子上的ε-氨基酸與單糖或者低聚糖發生美拉德反應，改進蛋白質功能。趙劍飛等將葡萄糖與SPI溶于水中，在55℃恒溫箱中反應得到改性產物。發現產物的乳化性降低。此外還有其他方法如去酞氮改性、臟基化和磺酸化等?；瘜W改性大豆蛋白質分子材料還具有很大的研究前景。
6存在問題與前景展望
目前大豆蛋白質高分子材料的商業化規模還不是很大，主要集中在美國，國內尚未報道過具有商業化生產的這種材料，存在一定差距。另外，大豆蛋白質高分子材料還是與傳統的石油基高分子材料的性能還存在一定的差距，如耐水性和力學性能上，大豆蛋白質高分子材料明顯不如后者。制備工藝也不夠成熟，設備成本高等問題，也是阻礙這種方式發展的障礙。
作為綠色環保能源開發，大豆蛋白的開發領域明顯是深受目前國際發展趨勢的喜愛，提高大豆生產附加值，制作綠色產品，研究各類化學改性方法和途徑，能夠滿足不斷發展的材料性能要求，這方面的發展必定會繼續受到廣泛關注和發展。
參考文獻
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高分子材料展望范文3
關鍵詞：高分子材料；汽車領域；應用
當前汽車工業得到了快速發展，要求在車體結構、車身重量、防止腐蝕、做好隔音減振、節約能源等方面實現突破性進展，要求生產工藝實現自動化、行駛達到高速化。因此在生產汽車過程中大量應用重量輕、韌性好、不易腐蝕、良好隔音隔熱的高分子材料，不但可以在汽車行駛中節約大量的燃料而且也可以提高汽車綜合性能。所以當前高分子材料已普遍應用于汽車生產當中。由于使用高分子材料，所以不但可以減輕汽車總體重量，減少能源排放，而且也可以利用塑料易成型加工的特點，可以減少生產成本。當前，高分子材料已廣泛應用于汽車飾件與功能結構件當中，在汽車總重量中占到了十分之一以上。
1 高分子材料在汽車上的應用狀況
1、汽車飾件上的應用
汽車的飾件主要有內飾件與外飾件。這些飾件的作用等同于汽車的功能結構件。它們不但具有多方面的功能，而且主要占據著汽車的外觀，是購買汽車者的首要選擇。
（1）內飾件
汽車的內飾件主要有儀表板、車門內板、方向盤、座椅、頂篷、地墊、遮陽板等。內飾件不但要保證具有減振、隔熱、隔音、遮音等作用，而且還要求做到耐熱與高抗沖性、高強度與剛性、表面硬度高、不易被化學品腐蝕、不怕刮擦、保護環境等特點。最早汽車內飾件主要應用金屬、木材、纖維紡織品等制作而成，不但外觀較差而且也不利于保護環境。因此，高分子材料以其獨有的優勢迅速得到了汽車行業的應用。當前，汽車內飾件當中應用的塑料在汽車全部塑料中占到了一半以上。過去汽車內飾件主要應用PVC、ABS、PU 等。當前汽車內飾件則主要應用聚丙烯材料，有著無以倫比的優勢，如較好的韌性、較大的強度、較好的彈性、可以隔熱、不怕腐蝕、可以隨地取材、可以實現二次利用、成本較低等，因此得到了汽車內飾件的普遍應用，特別應用于汽車當中最大的內飾件----儀表板方面。PP儀表板是最近幾年才出現的新型儀表板，不但有著較強的韌性與強度，而且外觀較美、成本較低，所以廣泛應用于汽車的儀表板方面。歐洲是世界范圍內生產汽車最多的地區，他們的汽車儀表板全部采用PP，而且還在不斷擴大應用范圍。
（2）外飾件
汽車的外飾件主要有保險杠、雨刮、車燈、車玻璃、門把手、門鎖等。在過去較長時期內，汽車外飾件主要使用金屬合金，主要缺點是重量大、外觀差、價格昂貴、不能環保、容易腐蝕等。隨著高分子材料普遍應用于汽車工業，尤其是汽車保險杠主要使用塑料制作而成。保險杠的主要作用就是當汽車受到沖撞時，可以抵消一部分沖擊力，具有緩沖的作用，可以保護外界的人與車。因此保險杠不但要做到外觀美而且還需具有很好的安全保護作用。當前世界范圍內的保險杠應用高分子材料制作的占到了十分之九以上。主要應用SMC、GMT 和改性 PP 等材料。保險杠的組成部分有面板、緩沖材料、橫梁。合成面板主要應用PP制作而成，如桑塔納轎車的保險杠面板應用的材料就是共聚丙烯加熱塑性彈性體。與其它材料相比，這種材料的具有較大彈性、可以有效低消外界沖擊、不易損傷等優點，這樣的保險杠在受到外力沖擊過程中，能夠最大程度地減輕沖力，可以有效保護車外人的生命安全。
2、汽車功能結構件上的應用
汽車配件作為特殊商品，在使用上有很多具體要求，例如防油、抗腐蝕、耐高溫、成本低、質輕等特點，才能符合汽車上油箱、發動機主要部件、腳踏離合器等的使用要求。其中最主要的部件就是油箱，由于油箱的結構復雜，工藝要求高，大大增加了制造成本。塑料的使用就能有效解決這一難題。在汽車油箱制作中最常使用的就是超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯，但是這種材料的缺點是容易漏油，經過工藝改進，F在生產出了具有較好隔油性的改性pe材料。pe材料在發達國家使用較早，我國在轎車上使用樹脂制作油箱還處于開發階段。
2 汽車高分子材料未來發展方向
1、降低成本，提高性能
筆者認為在將來汽車塑料應用中，主要以PP、ABS 為主。為了進一步節約生產資金，需要大力研究應用同一種或幾種材料，這種原材料隨處可見，生產工藝簡單，使回收的廢舊塑料及時得到了應用。為了使其具有更高的性能，就要對原材料進行改性與復合，從而創造出性能更優、發展潛力更大的復合材料與工程塑料等。
2、增加安全性能和環保性能
當前汽車工業得到了前所未有的發展機會，每年都會消耗大量的塑料制件，但同時也會產生大量的塑料廢品，要占塑料生產總量的50%以上。當前廢舊塑料的回收利用還沒有得到較快發展，同時也不具有可降解性。所以開發新型塑料具有非常重要的意義。生物塑料的可降解性較好，可以普遍應用于將來的汽車制造當中。如使用天然纖維與PP、PE等材料共混改性，用來生產汽車制件，性能遠遠高于玻璃纖維增強材料，而且重量更輕，可以回收再利用，與快速發展的汽車行業相適應，塑料制件實現生物化是發展的趨勢。
3、創新材料及應用技術
當前，工程塑料在塑料行業中占有重要地位，它的主要特點是強度高、不易腐蝕、不易老化等，因此迅速進入各行各業當中，特別是汽車行業的生產。高分子合金是在改進工程塑料的基礎上生產出來的，具有更優的性能，不但材料易于加工，而且具有較高的性能，有利于減輕重量節約資金。隨著納米技術的出現與應用，當前已經在塑料行業中嶄露頭角。當前，高分子納米復合材料在碳納米管高分子復合材料、納米粒子關于聚合物的改性方面實現了突破。發達國家當前已經出現了高性能的納米復合材料，并廣泛應用于汽車生產當中。
3 結束語
總之，在將來的汽車發展中，汽車輕量化是各個生產企業追求的最終目標，由于高分子材料具有質量輕、性能高、生產簡單、安全環保、低成本等眾多優點，因此將來必然會應用于汽車生產當中，塑料有望代替金屬在汽車生產中得到普遍應用。
參考文獻
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高分子材料展望范文4
[關鍵詞]聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯、淀粉基塑料
中圖分類號：TQ320.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0274-01
傳統塑料主要來自石化資源，因其不易降解和回收利用，給環境造成極大污染，并造成對石化資源的嚴重浪費，尋找非石油基環境友好的材料迫在眉睫，生物可降解塑料是解決這個問題的有效途徑。目前研究最廣泛的可降解塑料有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯、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）是以乳酸為原料制備的高分子材料，具有無毒、無刺激性、強度高、易加工成型和生物相容性好等特點，制品在使用后可完全降解。按單體不同，PLA分為PLLA、PDLA和PDLLA。當前國內外PLA生產企業主要以生產不同規格的PLLA為主。PLLA單獨使用具有熔點低、結晶慢、耐熱性差等缺點，通過與PDLA共混，可形成立構復合體，改善成核、結晶速度，提高材料耐熱性。PLA可用于一次性飯盒以及其他各種食品、飲料外包裝材料；可用于纖維和非織造物等，包括服裝、建筑、農業、林業、造紙、醫用等領域。
聚乳酸是以乳酸單體為原料經過聚合等工藝制備得到的高分子聚合物，制備方法分為一步法和兩步法，一步法難以制備得到高分子量的聚合物，基本無應用價值，目前國內外廠家主要通過兩步法工藝生產聚乳酸。兩步法工藝需經歷中間體丙交酯階段。
聚乳酸主要生產企業：
二、聚丁二酸丁二醇酯 （PBS）生物降解塑料
PBS是以丁二酸與丁二醇為原料制備得到的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，易被自然界的多種微生物或動植物體內的酶分解代謝，是典型的可完全生物降解材料。但PBS的加工溫度較低、黏度低、熔體強度差，難以采用吹塑和流延的方式進行加工。另外PBS制品往往呈一定脆性，應用受限。PbS主要用于包裝、餐具、容器、一次性醫療用品、農業、生物醫用高分子材料等領域。
PBS的聚合前體主要原料為丁二酸；丁二酸的生產主要是通過石化法合成， 目前丁二酸的生物制造技術是國際競爭熱點， PBS（聚丁二酸丁二醇酯）是以丁二酸與丁二醇為原料經過聚合制備得到的高分子聚合物。
PBS主要生產企業：
三、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯（PBAT）生物可降解材料
PBAT是對苯二甲酸丁二酯和己二酸丁二酯的共聚酯。作為一種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優點，既具有很好的熱性能、機械性能，又具有生物可降解性和加工性，可以用它與脂肪族聚酯 PLA 等共混，來改善脂肪族聚酯的機械和力學性能。PBAT的加工性能與LDPE非常相似，可用LDPE的加工設備吹膜。PBAT主要用作農用地膜、垃圾袋、保鮮膜、堆肥袋、淋膜和餐盒、餐盤、杯子等。
PBAT主要生產企業：
四、淀粉基可降解塑料
淀粉基生物降解塑料是淀粉經過改性、接枝反應后與其他聚合物共混加工而成的一種塑料產品，具有生產成本低、投資少、使用方便、可生物降解的特點。淀粉基熱塑復合材料不僅具備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，可替代當前廣泛使用的塑料材料。
淀粉基生物降解塑料已有3O年的研發歷史，具有研發歷史久、技術成熟、產業化規模大、市場占有率高、價格較低的特點。淀粉基生物降解材料主要用作包裝材料、防震材料、垃圾袋、地膜、保鮮膜、食品容器、一次性餐具、玩具等。
淀粉基可降解塑料主要生產企業：
五、總結
目前各種生物可降解材料前景較好，但市場開拓、產品成熟度、產品性能開拓、產品應用等方面，需要時間開拓；當前石油價格低、石油基塑料產品價格優勢明顯，生物可降解材料同石油基材料競爭，目前還不具備條件；生物可降解材料的發展，還需要政府政策、稅收優惠、市場等方面的支持；隨著國內外對環保的要求越來越高，可降解材料的相關政策將會越來越好；同時隨著可降解材料生產技術的提升，可降解材料的成本將越來越低。
參考文獻
高分子材料展望范文5
關鍵詞：文物保護材料
中圖分類號：G263文獻標識碼： A
引言
歷史文物是我們祖先勞動、智慧和革命精神的結晶，具有重要的歷史、藝術和科學價值，是國家文化的內涵底蘊。文物保護是一門多學科、多領域相互交叉的邊緣學科 ,涉及的范圍廣泛。材料科學作為基礎應用學科在文物保護研究與處理過程中占有很重要的地位。
當我們對文物實施保護處理時首先考慮到的是它的材質和保存現狀，以及物理載荷和化學環境等。從某種意義上講，文物保護工作就是通過對文物材料及文物于涉材料的研究，以達到延長文物保存時間的目的[1]。
上個世紀后半葉，生物工程、新材料等領域不斷革新，這些影響滲透到包括文物保護領域在內的各行各業各個領域，文物保護技術在新世紀必將發生重大變革。目前國內外常用的封護劑有甲基丙烯酸樹脂、聚氨脂、聚醋酸乙烯脂等。這些材料的耐老化時間一般只有幾年時間，可逆性不好，存在一定的局限性，在新的世紀里對封護材料的保護性能提出更高的要求。氟碳有機氟材料由于具有超耐候性、耐化學性、氧透過性低、阻燃性等卓越性能被廣泛地應用到文物保護工作中，如：古建、石刻封護劑，金屬文物的防銹涂料，有機文物加固劑。隨著納米材料在許多領域的應用，成為材料科學研究的熱點，其也必將從文物保護新材料中脫穎而出應用于古建、石刻、金屬文物、有機文物、博物館環境的保護工作[2]，目前在文物保護中應用比較廣泛的材料做如下分析。
1. 高分子材料在文物保護中的應用
有機高分子材料是文物保護中使用的一類重要的材料，在文物保護中被用做文物的加固材料、粘接材料、表面封護材料等。在文物保護中使用的高分子材料包括：天然有機高分子材料（多糖、 蛋白質、 蠟等）；水溶性合成樹脂；溶劑型合成樹脂；反應型高分子材料；高分子樹脂乳液等[3]。其在保護及修復石質文物、壁畫、古建筑、博物館藏品等方面發揮重要作用[4]。以下為常用的高分子文物保護材料：環氧樹脂粘結力特別強，可以粘合各種金屬和非金屬材料。例如，應用環氧樹脂膠粘劑可以修補、粘接斷裂的石雕藝術品，殘破的陶器和瓷器，以及用來加固和粘接古建筑木構件等。聚乙烯醇縮丁醛乙醇溶液被用來保護古代壁畫的畫面和用于金屬文物的表面保護，以及加固脆弱的古代紡織品等方面，效果均不錯。聚乙烯醇溶液和聚醋酸乙烯醋乳液也經常被用來封護古代壁畫的畫面層或加固、粘貼壁畫的地仗層。聚醋酸乙烯醋乳液還常常被用來滲透加固古代脆弱的陶器、瓷器、骨器、角器、石器、象牙制品等。丙始酸酣乳液用于古代壁畫顏色的保護和金屬文物的滲透加固，效果比較好。另外，丙烯酸醋乳液還可用來加固古文化遺址或古墓葬的地基。不飽和聚醋樹脂配合無堿玻璃布作成玻璃鋼代替糟朽木材應用在古建筑糟朽木構件的加固方面。聚乙二醇試用于古代飽水的木器和漆器的脫水定形處理。有機硅樹脂可用于防止巖石的表面風化作用，以及用有機硅樹脂來處理飽水的木器和漆器[5]。改性有機硅S- i 97材料具備良好防水、防酸堿鹽、 防風化、防污染、抗凍融以及耐候性、加固性和透氣性,使已風化的磚質文物得到了有效的保護[6]。
2. 納米材料在文物保護中的應用
納米材料具有表面效應、小尺寸效應和量子尺寸效應等基本特性。納米材料在文物保護中具有的超雙親界面、抗紫外線和耐老化、透明和防遮蓋及耐腐蝕抗氧化等其他材料所無法比擬的特性。針對目前文物保護中存在的問題，納米材料可應用于石質文物保護中，納米技術應用在石質文物裂隙注漿中[7-8]。MDI型聚氨酯廣泛應用于秦俑彩繪陶器保護中，以物理共混方式采用超聲波分散將納米材料添加到MDI型聚氨酯中，可提高耐光老化性[9]。納米材料在金屬文物[10]、陶器、紡織品等[11]有機質文物等的保護中都有應用。雖然納米材料應用于文物保護具有廣闊的前景但是目前納米材料在文物保護中的應用仍處于研究階段還有許多問題亟待解決，如納米粒子極易相互吸附而發生團聚降低了納米材料的優異性能，降低納米復合材料的耐紫外穩定性。隨著制備方法的改進、理論的不斷完善及對其機理的不斷深入研究，納米技術將在文物保護中得到更廣泛的應用[11]。
3. 無機膠凝材料在文物保護中的應用
在人類早期的建筑活動中，粘土、石灰、石膏、火山灰是最早被使用的膠凝材料。因此許多土磚石結構的古遺址、古建筑中都使用過這類早期的膠凝材料?，F在，這類材料已成為最重要的文物保護用材料。針對文物不同程度的損傷，如開裂、剝落甚至坍塌等狀況要進行加固處理。常用的無機加固材料有生石灰、氫氧化鈣、硅酸鹽、氫氧化鋇等。古建筑、石質文物或者陶質文物表面腐蝕或剝落以致殘缺，使其表面的文化特征（如雕刻紋飾或文字等）逐漸消失。解決這類問題，要選用合適的修補材料，采用適當的修補技術（如粘結、壓力灌漿、補缺）來修復文物。對于古城墻的修補，我國使用的技術主要有粉刷涂料勾縫、替磚修復、磚粉修復、外貼仿制面磚、壓力灌漿等。用于文物修補的無機材料有石灰、水泥、石膏、粘土、石灰石粉等[12]。
4. 仿生無機材料在文物保護中的應用
仿生合成技術是模擬生物礦化過程，以有機物的組裝體為模板控制無機物的結晶形成，制備出具有特殊結構和功能的新型材料。生物礦化最主要的特征就是從分子水平控制無機礦物相的結晶析出，從而使生成物具有優良的物理和化學性質。仿生無機材料具有耐候性優越、與基底石材相容性好、合成條件（常溫常壓）溫和及對環境無污染等優點，為石質文物的保護工作開辟了一條新的途徑。利用仿生技術模擬生長此類保護膜用于文物保護無疑具有誘人的前景[12]。仿生仿生無機材料具有優越的耐候性、與基底石材相容性好、合成條件（常溫常壓）的溫和性以及對環境無污染等優點，是一種很有潛力的新型石質文物保護材料。人們已經在石質文物表面發現了一類能夠長期保護表面石刻文字的生物礦化膜，其中已經得到確切證明的有以草酸鈣為主要成分的無機膜，也可能還有以磷酸鈣為主要成分的其他生物無機膜。利用仿生技術可以在文物表面形成一層很薄的無機保護物質，該保護層具有許多令人十分贊賞的優點，如：具有致密有序的結構，半透明的外觀，耐候性極佳，耐磨性好，與基底結合牢固，甚至具有可適當調控的性能和結構。另外，其合成方法與環境的友好性，以及能在生理環境下實現施工的優越性，都顯現出仿生技術在文物保護領域應用的潛力[13-15]。
5 涂料在文物保護中的應用
化工涂料行業的產品隨著各行業的需求，發展非常迅速，并早已廣泛應用于文物部門的古建筑維修保護。由于文物保護科技需求，文物保護處理使用的涂護材料，不能改變及損害文物原來的面貌，保護材料必須無色透明，常溫常壓下施工，干燥膜盡量簿，有較強的附著力和較好的長期耐侯、耐老化性能與外界環境隔絕盡可能長時間不受外界自然環境的侵蝕阻止其老化腐蝕及磨損等。田金英對用于室外金屬文物表面保護涂料進行了研究，在三大類涂料：有機硅（硅酸鹽）類、丙烯酸和聚氨醋中都選擇出具有代表性的樣品，再經實驗室試驗。結果表明，丙烯酸清漆均不帶顏色它能涂護室外的各種金屬飾件，對金屬文物能起到保護 和裝飾作用，防止大氣腐蝕，文物本身的面貌改變不明顯。王芳等對文物保護中幾種有機聚合物涂料的光降解進行了研究。丙烯酸類涂料的耐老化性能優異，不易老化降解，即使降解生成的產物也是不引起顏色變化的物質，同時不易改變文物的外觀，具有特殊的功能。這有益于指導人們選取適宜的文物保護材料。生漆、溶劑型樹脂涂料、水基樹脂涂料、耐候性氟涂料等涂料在物保護中都發揮重要作用。
結論
科技進步日新月異，隨著材料科學和新技術的發展，會有更先進材料用于文物保護中。文物是傳承歷史的重要符號，是不可再生的文化資源，對于文物保護工作，要針對文物本身的特點，結合文物所處環境，選擇最合適的文物保護和修復材料及技術。對于文物保護中使用的材料，其實就是使用材料的某種或幾種性能 ，同時還要考慮材料的綜合性能以及與文物基體材料的相容性。文物保護用材料要在滿足使用性能的基礎上兼顧工藝資源、經濟等方面的因素，綜合指導在文物保護過程中的材料選擇、組合及應用。
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高分子材料展望范文6
摘要：由于滑石粉與高分子材料的性質存在較大差異，缺少親和性，使其在高分子材料領域的應用受到限制。為進一步改善其性能并拓寬其應用領域，必須對其粉體表面進行改性處理。本文綜述了采用不同種類改性劑對滑石粉進行表面改性的方法和改性滑石粉的應用性能，對促進滑石粉深加工開發具有指導意義。
關鍵詞：滑石粉；改性劑；改性方法；應用特性
[作者簡介]黃麗婕，女，化工學院碩士研究生；李藝，男，教授，研究方向：礦物材料開發[基金項目]廣西師范大學基金資助項目1前言滑石是一種含水的層狀硅酸鹽礦物，其化學式為3MgO·4SiO2·H2O?；幕瘜W穩定性十分良好，耐強酸及強堿，同時還具有良好的電絕緣性能和耐熱性?；鳛橐环N優良的功能原料和填料，在陶瓷、涂料、造紙、紡織、橡膠和塑料等行業得到廣泛的應用?；圩鳛樘盍咸畛溆袡C高分子材料，可改善制品的剛性、尺寸穩定性、性，可防止高溫蠕變，減少對成型機械的磨損，可使聚合物在通過填充提高硬度與抗蠕變性的同時，還可使聚合物的耐熱沖擊強度提高，可改善塑料的成型收縮率、制品的彎曲彈性模量及拉伸屈服強度。隨著現代工業的發展，對滑石粉的純度、白度和細度提出了越來越高的要求，特別是超細滑石粉，在國內外市場上需求量很大。但是，滑石粉作為無機填料與有機高聚物分子材料之間在化學結構和物理形態上有著很大的差異，缺少親和性，使之滑石粉與聚合物之間混合不均勻、粘合力弱，導致制品的力學性能降低。為此，必須對滑石粉進行表面改性處理[1]，提高滑石粉與聚合物的界面親和性，改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散狀態，這樣滑石填料在復合材料中就不僅具有增量作用，還能起到增強改性的效果，從而提高復合材料的物理力學性能，使滑石得到更好的應用和擴大其應用領域。2改性方法概述2.1改性的機理改性的機理是利用某些帶有兩性基團(親油及親水基團)的小分子或高分子化合物對進行復合的兩種物質中的一種或兩種進行表面改性，使其表面性質由憎水變為親水或由親水變為疏水，目的是使兩種物質更好地結合。表面改性劑的種類很多，不同種類的改性劑具有不同的化學性質，而粉體的表面改性一般都有其特定的應用領域，其改性粉體作填料所適合的高分子材料及其性能也有所差異，并且，為提高改性效果和降低改性劑成本，也往往以多種改性劑配合互補進行改性。因此，選用表面改性劑必須考慮被處理物料的應用對象。對滑石粉而言，為了讓滑石粉更好地與高分子聚合物結合，目前改性用的改性劑主要有兩大類：a.偶聯劑類：主要是鈦鋁酸脂類、鋁酸脂類、硅烷類及硬脂酸類，應用較多的是鈦酸脂類；b.表面活性劑類：主要是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化按、烯基磺酸鈉等。2.2改性方法目前，在超細粉體表面改性中主要有以下幾種方法[2,3]：(1)表面覆蓋改性方法：將表面活性劑覆蓋于粒子表面，賦予粒子表面新的性質。這種方法是將表面活性劑或偶聯劑以吸附或化學鍵的方式與粒子表面結合，使粒子表面由親水變為疏水，使粒子與聚合物的相容性得以改善。該方法是目前最普遍采用的方法。(2)機械化學方法：這種方法是將比較大的粒子通過粉碎、摩擦等方法使其變得較小，在這個過程中粒子的表面活性變大，亦即表面吸附能力增強，易于吸附其它的物質，使工藝簡化，成本降低，同時可使產品的質量易于控制。(3)外膜層改性方法：在粒子表面均勻地包覆一層聚合物，從而使粒子表面性質發生變化的方法。(4)局部活性改性：利用化學反應在粒子表面接枝上一些可與聚合物相容的基團或官能團，使無機粒子與聚合物有更好的相容性，從而達到無機粒子與聚合物復合的目的。(5)高能量表面改性：利用高能放電、紫外線、等離子射線等所產生的巨大能量對粒子表面改性，使其表面具有活性，提高粒子與聚合物的相容性。（6）沉淀反應改性：這種方法就是利用沉淀反應對粒子表面進行包覆，從而達到改性的效果。3不同改性劑改性及其應用效果3.1鈦酸酯偶聯劑改性鈦酸酯偶聯劑目前已成為復合材料不可缺少的改性劑之一。鈦酸酯偶聯劑的作用是在填料表面形成一層單分子覆蓋膜,改變其原有的親水性質,使填料表面性質發生根本性變化。由于鈦酸酯偶聯劑具有獨特的結構,對聚合物與填充劑有良好的偶聯效能,因而可提高填料的分散性、流動性,改善復合材料的斷裂伸長率、沖擊性和阻燃性能等。3.1.1改性方法（1）干法改性：滑石粉在預熱至100℃～110℃的高速混合機中攪拌烘干,然后均勻加入計量的鈦酸酯偶聯劑(用適量的15#白油稀釋),攪拌數min即可獲得改性滑石粉填料。（2）濕法改性：計量的鈦酸酯偶聯劑用一定量溶劑稀釋后,加入一定量滑石粉[4],于95℃下攪拌30min,過濾烘干得改性滑石粉產品。3.1.2鈦酸酯偶聯劑改性滑石粉填料的應用特性經鈦酸酯偶聯劑改性的滑石粉填料可提高與聚丙烯（PP）的相容性[5]，降低體系粘度，增加體系流動性，改善體系加工性能，減少變形，提高尺寸穩定性，擴大PP的應用范圍。3.2鋁酸酯偶聯劑改性3.2.1改性方法將適量的鋁酸酯（如L2型）溶于溶劑（如液體石蠟）中，加入烘干的1250目的微細滑石粉進行研磨30min改性，并在100℃下恒溫一段時間[6]，冷卻后即得改性產品。3.2.2改性滑石粉的特性用鋁酸酯改性后的滑石粉與普通滑石粉相比，在液體石蠟中的粘度顯著減小，水滲透時間增大，有機憎水改性效果明顯。由鋁酸酯改性的滑石粉代替半補強碳黑填充橡膠，其拉伸強度、伸長率等力學性能有所提高，同時，替代量很大，可達到降低成本，減少環境污染的效果。3.3有機高分子改性采用甲苯二異氰酸酯(TDI)和丙烯酸羥丙酯(HPA)對滑石粉體進行表面改性，分別接枝包覆聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)層和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物(PMMA-Co-PBA)層，構成復合粒子。3.3.1復合滑石粉粒子制備方法取經TDI、HPA表面處理并進一步純化處理的有機化滑石粉粒子、甲苯、引發劑及丙烯酸丁酯（BA）和二乙烯苯（DVB）各適量置于反應釜中，攪拌均勻，在維持溫度為75±5℃的情況下，連續滴加下列按適當比例混合的溶液：甲基丙烯酸甲酯（MMA）、BA、DVB、甲苯、偶氮二異丁腈。滴加完畢后在80±5℃下維持反應2.5h。然后在減壓下蒸出溶劑及未反應物(絕對壓力約8kPa，溫度不小于85℃)，然后經索氏萃取器用異丙醇抽提24h，再經洗滌烘干過篩制得表面有機高分子復合滑石粉粒子。3.3.2改性滑石粉復合粒子的的應用特性包覆高分子后的滑石粉復合粒子混配的材料，其拉伸、沖擊強度均較滑石粉直接填充者有明顯的提高，包覆粒子的沖擊、拉伸強度大致提高(119±4)，而經無規共聚柔性高分子包覆的拉伸強度提高136，沖擊強度提高162。柔性高分子包覆的滑石粉復合粒子混配材料，其增強增韌效果十分明顯[7]，而且可在大范圍填充下(粒子填充質量分數5～35)強韌性增長持續有效(拉伸強度提高1/3，沖擊強度提高近2/3)。這種復合粒子是一種行之有效的提高制品綜合性能、降低材料成本的新型填充材料，用于電纜料時綜合性能良好。3.4硅烷偶聯劑改性滑石粉屬于極性的水不溶 物質，當它們分散于極性極小的有機高分子樹脂中，因極性的差別，造成二者相容性不好，直接或過多地填充往往容易導致材料的某些力學性能下降以及易脆化等缺點，從而對制品的加工性能和使用性能帶來負面影響?？刹捎霉柰榕悸搫厶盍系谋砻孢M行改性處理。3.4.1改性方法將硅烷偶聯劑(如KH–570)配成溶液，攪拌均勻。將溶液滴入烘干后的滑石粉中，攪拌40～60min，使處理劑充分包覆填料[8]，再經加熱烘干即制得改性滑石粉。3.4.2復合材料的應用性能由硅烷偶聯劑進行表面改性的滑石粉作為高分子材料的填料，可使填充體系的強度、模量均有明顯的提高，改性效果良好，具有較好的實際應用價值。3.5磷酸酯改性3.5.1改性方法主要包覆處理過程[9]為:先將滑石粉于80℃攪拌下在磷酸酯的水溶液中預包覆1h，接著于95℃左右干燥；最后再升高溫度至125℃，熱處理lh。磷酸酯的用量為滑石粉的0.5至8質量百分數。3.5.2磷酸酯包覆滑石粉的性能磷酸酯可與滑石粉表面發生化學吸附和物理吸附反應形成表面包覆，增加表面包覆量可改善滑石粉的分散狀態，可顯著改變填充體系的形態和機械性能。4展望滑石因其獨特的物理化學性質，被廣泛用于造紙、化妝品、日用化工、陶瓷、塑料、建筑材料、橡膠及醫藥等行業。PP塑料的改性滑石粉將是滑石在塑料工業中的重要應用領域，需針對不同塑料產品的需要來設計滑石產品。對滑石粉的改性還必須考慮到生產成本以及使用工藝中的問題，還必須努力使滑石生產加工面向能充分體現滑石的特性及優勢的高附加值行業。可以看見現階段對滑石的改性使用的改性劑研究多為偶聯劑。有人采用天然或合成膠乳處理滑石粉填料也能顯著改進填充材料的綜合性能。采用其他的表面改性劑進行研究仍有很大的前景。滑石的各性能都已被人們所了解和掌握，只有不斷地努力探索并運用現代高科技手段檢測其各項性能，才能不斷挖掘滑石的應用潛力，這對我國作為滑石生產大國進一步開展滑石的深加工高附加值產品開發具有重大的經濟意義。參考文獻[1]李藝.廣西滑石的深加工開發現狀及其發展方向探討.廣西輕工業,20__(5):1-2.[2]鄭水林.粉體表面改性(第二版).北京:中國建材工業出版社,20__,21-34.[3]謝海安.滑石的改性及應用.化工時刊,20__,22(2):31-33.[4]羅士平,周國平.鈦酸酯偶聯劑對無機填料表面改性的研究.合成材料老化與應用,20__(1):9-14.[5]楊華明.活性滑石粉制備及其在PP塑料中的應用.非金屬礦,20__,24(2):24.[6]劉婷婷,張培萍,吳永功.鋁酸酯改性滑石粉的反應機理及其在橡膠中的應用.硅酸鹽學報,20__,30(5):608-610.[7]左建華.滑石粉有機高分子化改性及在PVC中應用.現代塑料加工應用,20__,17(1):8-11.[8]張東興,黃龍男,王榮國,王洋.硅烷偶聯劑對滑石粉、空心玻璃微珠表面改性的研究.纖維復合材料,20__(2):10-12.[9]劉最芳.磷酸酯包覆滑石粉填充聚丙烯的結構和性能.塑料工業,1995(8):18-22.
