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天然高分子材料的應用范文1
關鍵詞:高分子材料可降解生物
我國目前的高分子材料生產和使用已躍居世界前列,每年產生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進行生物可降解,以盡量減少對人類及環境的污染。生物可降解材料,是指在自然界微生物,如細菌、霉菌及藻類作用下,可完全降解為低分子的材料。這類材料儲存方便,只要保持干燥,不需避光,應用范圍廣,可用于地膜、包裝袋、醫藥等領域。生物可降解的機理大致有以下3種方式:生物的細胞增長使物質發生機械性破壞;微生物對聚合物作用產生新的物質;酶的直接作用,即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。按照上述機理,現將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。
1、生物可降解高分子材料概念及降解機理
生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下,能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的高分子材料。
生物可降解的機理大致有以下3種方式:生物的細胞增長使物質發生機械性破壞;微生物對聚合物作用產生新的物質;酶的直接作用,即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為,高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先,微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合,通過水解切斷高分子鏈,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攝入人體內,經過種種的代謝路線,合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量,最終都轉化為水和二氧化碳。
因此,生物可降解并非單一機理,而是一個復雜的生物物理、生物化學協同作用,相互促進的物理化學過程。到目前為止,有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外,高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外,還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環境有關。
2、生物可降解高分子材料的類型
按來源,生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類,有醫用和非醫用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。
2.1微生物生產型
通過微生物合成的高分子物質。這類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,可用于制造不污染環境的生物可降解塑料。如英國ICI公司生產的“Biopol”產品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低,強度及耐熱性差,無法應用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔點較高,強度好,是應用價值很高的工程塑料,但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定結構的共聚物,這種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
自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子,這些高分子可被微生物完全降解,但因纖維素等存在物理性能上的不足,由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求,因此,它大多與其它高分子,如由甲殼質制得的脫乙?;嗵堑裙不熘频?。
2.4摻合型
在沒有生物可降解的高分子材料中,摻混一定量的生物可降解的高分子化合物,使所得產品具有相當程度的生物可降解性,這就制成了摻合型生物可降解高分子材料,但這種材料不能完全生物可降解。
3、生物可降解高分子材料的開發
3.1生物可降解高分子材料開發的傳統方法
傳統開發生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通過化學修飾和共混等方法,對自然界中存在大量的多糖類高分子,如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性,可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足,但一般不易成型加工,而且產量小,限制了它們的應用。
3.1.2化學合成法
模擬天然高分子的化學結構,從簡單的小分子出發制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物,這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段?;瘜W合成法反應條件苛刻,副產品多,工藝復雜,成本較高。
3.1.3微生物發酵法
許多生物能以某些有機物為碳源,通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發酵法合成產物的分離有一定困難,且仍有一些副產品。
;3.2生物可降解高分子材料開發的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料,得益于非水酶學的發展,酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質,并擁有了催化一些特殊反應的能力,從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。
3.3酶促合成法與化學合成法結合使用
酶促合成法具有高的位置及立體選擇性,而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量,因此,為了提高聚合效率,許多研究者已開始用酶促法與化學法聯合使用來合成生物可降解高分子材料新晨
4、生物可降解高分子材料的應用
目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途:(1)利用其生物可降解性,解決環境污染問題,以保證人類生存環境的可持續發展。通常,對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法,但這幾種方法都有其弊端。(2)利用其可降解性,用作生物醫用材料。目前,我國一年約生產3000多億片片劑與控釋膠囊劑,其中70%以上是上了包衣的表皮,其中包衣片中有80%以上是傳統的糖衣片,而國際上發達國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片,因此,我國的片劑制造水平與國際先進水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素,羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。
參考文獻:
天然高分子材料的應用范文2
關鍵詞:高分子聚合物;燃燒;概念
1.高分子材料分類
(1)按照高分子材料的來源分類
按照高分子材料的來源可以分為天然高分子材料、半合成(改性天然高分子材料)高分子材料和合成高分子材料。
天然高分子材料。天然高分子材料是生命起源和進化的基礎。人類社會一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產資料,并掌握了其加工技術。比如利用蠶絲、棉、毛織成織物,用木材、棉、麻造紙等。
改性的天然高分子材料。許多天然高分子材料經過人工改性,主要是用化學方法改性,獲得新的高分子材料,如把纖維素用化學反應的方法,改性獲得硝基纖維素、醋酸纖維素、羥甲基纖維素、再生纖維素,還有改性淀粉等。
合成高分子材料。合成高分子材料是指從結構和分子量都已知的小分子原量出發,通過一定的化學反應和聚合方法合成的聚合物。如:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、滌綸、腈綸、丁苯橡膠、氯丁橡膠、順丁橡膠等。
改性合成高分子材料。這一種本質上是從小分子單體合成的聚合物,只是得到的聚合物再經化學反應方法加以改性。如把聚醋酸乙烯醇解,獲得了聚乙烯醇,用化學反應使原有的合成高分子變成一種新的高分子材料,如氯化聚乙烯、氯化聚氯乙烯、ABS樹脂也屬于這一類。
(2)按照高分子材料的用途分類
按照高分子材料的用途可以分為塑料、橡膠、纖維、聚合物基復合材料、粘合劑、涂料、功能高分子等。
塑料是以合成樹脂或化學改性的高分子為主要成分,再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料;按用途又分為通用塑料和工程塑料。
橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。它的特點是在很寬的溫度范圍內具有優異的彈性,所以又稱為彈性體。橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠,天然橡膠是從自然界含膠植物中制取的一種高彈性物質;合成橡膠是用人工合成的方法制得的高分子彈性體。
纖維是指長度比直徑大很多倍,并具有一定韌性的纖細物質。纖維可分為天然纖維和化學纖維兩大類。天然纖維比如:棉花、羊毛、麻、蠶絲等;化學纖維指用天然的或合成的高分子化合物經過加工制得的纖維,前者稱人造纖維,后者稱合成纖維。
2.高分子材料燃燒特點
大多數聚合物都是可燃的,燃燒過程包括加熱、熱解、氧化、著火等步驟。燃燒過程是一種復雜的自由基連鎖反應過程,首先熱解產生碳氫物片段,再與氧反應產生自由基,然后開始鏈式反應,最終生成有毒的揮發物質。聚合物燃燒的性能指標有燃燒速度和氧指數。
(1)只含氫和碳的高聚物燃燒特點
像聚乙烯、聚丙烯高聚物中只含有氫和碳元素,這類高聚物易燃但
不猛烈,離開火焰后能繼續燃燒,燃燒時產生熔滴,火焰黃藍色,有害氣體是CO2、CO。
(2)含有氧的高聚物燃燒的主要特點
有機玻璃,賽璐珞等高聚物中含有氧元素,這類高聚物燃燒時易燃
而且猛烈,火焰呈黃色,燃燒時變軟,無熔滴,有害氣體是CO2、CO。
(3)含氮高聚物燃燒特點
脲甲醛丙酯、三聚氰胺甲醛樹脂,聚酰胺(尼龍)、聚氨脂、丁腈橡膠、聚丙烯腈等高聚物中都含有氮元素。燃燒時可以是難燃自熄,緩燃緩熄、易燃、燃燒時有熔滴,其有害氣體為NH3、NO2、HCN等。
(4)含鹵素的高聚物燃燒特點
像聚氯乙烯、聚氟乙烯等高聚物中都含有鹵素元素。這類高聚物燃燒時火焰呈黃色,無熔滴、有碳瘤,其突出特點是難燃、釋放的鹵化氫具有捕捉H、OH自由基的功能;燃燒產物中含有Cl2、HCl、HF、COCl2等有害氣體。
(5)酚醛樹脂的燃燒熱點
無燃料的為難燃自熄;有木粉填料的為緩燃緩熄,呈黃色火焰,冒黑煙、放出有毒的酚蒸氣。
3.高聚物燃燒產物的毒性
(1)高溫和缺氧對人的危害
火災中的空氣無疑溫度會急劇上升,氧氣濃度會急劇減少。70℃以上的熱空氣就會使呼吸道發生熱損傷而引起肺不張、肺水腫和肺炎等癥,在短時間內將導致死亡。人平常生活環境的氧濃度約為21%,在火災發生時大量氧被燃燒奪走,環境中氧濃度下降,當大氣中的氧濃度低到小于16%時人體就會出現呼吸急促脈搏加快,頭暈頭痛等癥狀,如果氧濃度小于10%,人3分鐘就會痙攣而死亡。
(2)一氧化碳、二氧化碳對人的危害
一氧化碳是燃燒的最普遍、最重要的產物。二氧化碳的毒性比較小,主要是刺激呼吸中樞神經,但二氧化碳濃度高達7―10%時,人會出現意識不清、紫斑、數分鐘后死亡。當火災現場氧氣供應不足時,可燃物中的碳在燃燒時會產生較多的一氧化碳。一氧化碳是燃燒產物中最具有代表性的毒性氣體。一氧化碳吸入人體后,與血液中的血紅素(Hb)牢固結合,使血液的輸氧能力降低,從而導致腦細胞缺氧而出現頭痛、嘔吐、暈眩、嚴重時出現死亡。
天然高分子材料的應用范文3
關鍵字:高分子材料;材料應用;生活應用
引 言:
材料是科學與工業技術發展的基礎。一種新材料的出現,能為社會文明帶來巨大的變化,給新技術的發展帶來劃時代的突破。材料已當之無愧的成為當代科學技術的三大支柱之一。高分子材料科學已經和金屬材料、無機非金屬材料并駕齊驅,在國際上被列為一級學科。高分子材料的功能很多,而且應用十分廣泛。
一、高分子材料的定義及特性
1. 高分子材料是以高分子化合物為基礎的材料,高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料,包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料,由千百個原子彼此以共價鍵結合形成相對分子質量特別大、具有重復結構單元的有機化合物。
2.高分子材料的結構特性
高分子結構通常分為鏈結構和聚集態結構兩個部分。鏈結構是指單個高分子化合物分子的結構和形態,所以鏈結構又可分為近程和遠程結構。聚集態結構是指高聚物材料整體的內部結構,包括晶體結構、非晶態結構、取向態結構、液晶態結構等有關高聚物材料中分子的堆積情況,統稱為三級結構。
3.高分子材料按來源分類
高分子材料按來源分,可分為天然高分子材料、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纖維素、蛋白質、蠶絲、橡膠、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物為基礎的,如各種塑料,合成橡膠,合成纖維、涂料與粘接劑等。
二、生活中的高分子材料的應用
生活中的高分子材料很多,如蠶絲、棉、麻、毛、玻璃、橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復合材料等。其中塑料產量最大,主要用于包裝材料、結構材料、建筑材料以及交通運輸材料;橡膠的主要用途為制造輪胎;纖維的主要用途為衣著用料。此外結構高分子還包括工程塑料、耐高溫高分子以及液晶高分子等。
(一)、塑料
塑料是一種合成高分子材料,又可稱為高分子或巨分子,也是一般所俗稱的塑料或樹脂,是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料,由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、劑、色料等添加劑組成的,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等品種,因為產量大、用途廣、價格低,被稱為“通用塑料”,主要用于日常生活用品、包裝材料和一般零件。它的主要成分是合成樹脂。
1. 塑料的優點:
a)易于加工、易于制造、易于成型。b)可根據需要隨意著色,或制成透明制品。c)可制做輕質高強度的產品。d)不生銹、不易腐蝕。e)不易傳熱、保溫性能好。f)既能制做導電部件,又能制作絕緣產品。塑料本身是很好的絕緣物質,目前可以說g)減震、消音性能優良,透光性好。h)產品制造成本低。
2.塑料的缺點
a)回收利用廢棄塑料時,分類十分困難,而且經濟上也不合算。
b)塑料容易燃燒,燃燒時產生有毒氣體。
c)塑料是由石油煉制的產品制成的,石油資源是有限的。
d)耐久性差,易老化。
3.塑料的應用。
塑料制品在生活中的應用十分廣泛。塑料應用按使用目的分有通用塑料、工程塑料、加纖塑料、合金塑料、降解塑料、納米塑料、功能塑料等。例如透明塑料制成整體薄板車頂。薄板車頂的新概念基于透明靈活的聚碳酸酯或硅樹脂材料,可以被永久性地塑造成單個的聚碳酸酯薄板,也可作為可折疊鉸鏈和封條。拜耳材料科技研發的原型總共配備了四個靈活的薄板部件,形成了四扇“頂窗”,每扇窗都可單獨打開和關閉。導軌用于連接薄板部件,形成一個牢固、透明的聚碳酸酯車頂外殼。一個同樣透明的管子沿車頂結構中央縱向放置,在“頂窗”打開后用來調節折疊薄板。這樣可以形成三維立體結構,組件比平坦的薄板更加牢固。同時也大大降低了單個組件的數量。
(二)、纖維素
纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機溶劑。是植物細胞壁的主要成分。纖維素是世界上最豐富的天然有機物,占植物界碳含量的50%以上。纖維素是存在量最大的一類有機化合物。它是植物骨架和細胞的主要成分。在棉花、亞麻和一般的木材中,含量都很高。
纖維素的用途:棉麻纖維大量用于紡織;木材、稻草、麥秸、蔗渣等用于造紙;制造硝酸纖維:火棉(含N量較高,制無煙火藥)、膠棉(含N量較低,制賽璐珞和油漆);制造醋酸纖維:不易著火,用于制膠片;制造粘膠纖維(NaOH、CS2處理后所得,長纖維稱人造絲,短纖維稱人造棉);膳食纖維:第七種營養成分,有利于消化。
(三)、建筑涂料
建筑涂料是一種專供建筑工程裝飾用的涂料,它在涂料產品結構中是產量最大的一類品種。建筑涂料是以各種合成樹脂為主要成膜物, 添加顏料、填料、各種助劑調配而成。具有保護作用、裝飾作用或特殊作用。
下面簡要介紹幾種涂料。
1. 丙烯酸樹脂
丙烯酸樹脂是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體在引發劑的作用下,通過加聚反應生成的聚丙烯酸樹脂及與其他烯類單體如苯乙烯、乙酸乙烯等共聚生成的共聚物樹脂。
日前,在整個涂料工業中,乙烯類單體(尤其是丙烯酸酯單體)合成的樹脂涂料比例不斷增大。究其原因,首先是這類產品的原料是石油化工產品,資源豐富,價格低廉。其次是聚丙烯酸酪樹脂及其共聚物樹脂具有極好的耐光、耐候性,在戶外紫外光照射下不易分解或變黃,能長久保持原有的光澤和色澤;耐熱性好,在170℃下不分解,不變色,甚至在230℃左右或更高溫度下仍不變色;樹脂色澤淺,透明;有很好的耐酸、堿、鹽、油脂、洗滌劑等化學品的拈污及腐蝕性能;極好的柔韌性和最低的顏料反應性。聚丙烯酸釀樹脂及其共聚物樹脂與混凝土具有很好的附著性能,涂裝后,具有預防混凝土性能降低,在一定程度上能增強建筑物的防水性能,因此而成為目前建筑外用涂料及高級內用涂料的最重要的基料之一。
2.聚氨基甲酸酯樹脂
在分子結構中含有氨基甲酸酯重復鏈節的高分子化合物稱為聚氨基甲酸酯樹脂,簡稱聚氨酪。它由異氰酸酯單體和含活潑氫的化合物“逐步聚合”而成。
由于聚氨酯分子結構中存在大量的極性鍵合,以及分子間穩定的氫鍵,因此使聚氨酯涂料具有許多優異的性能,尤其是物理機械性能好,涂膜堅硬、柔韌、光亮、豐滿、耐磨、附著力強,優良的耐高、低溫性能,耐腐蝕性優異,良好的電性能,施工不受季節限制,與多種合成樹脂混灣性優良,可制備各種性能不同的涂料產品等。因此聚氨酯涂料用途非常廣泛,目前各產業部門都有其應用領域。聚氨酯涂料的不足之處主要體現在價格高和毒性大。異氰酸酷單體毒性較大,在涂料制備、施工應用時必須注意加強勞動保護,以防止中毒。
綜上所述,高分子材料業已和我們的生活息息相關。從人類進入天然高分子化學改性階段出現半合成高分子材料起,到1907年出現合成高分子酚醛樹脂,標志著人類開始應用合成高分子材料,再到現代其與金屬材料、無機非金屬材料同成為科學技術、經濟建設中的重要材料,高分子材料必將在各個領域大放光彩,并越來越擁有更重要的作用。
參考文獻:
[1].李良,生活中的高分子材料. 科學與技術 2011、10
天然高分子材料的應用范文4
【關鍵詞】高分子材料 涂層 泵維修 技術與應用
1 高分子的分類和特點
1.1 高分子分類
按照不同的標準,高分子有很多的分法,不過主要還是以下幾種分法:高分子化合物按照其來源分,主要分為合成高分子化合物和天然高分子化合物兩種。而在天然的有機高分子化合物中。其成份有淀粉、纖維素、蛋白質、天然橡膠這幾類;按照高分子化合物結構中的分子鏈分類,可分為支鏈型高分子、線型高分子和體型高分子;按照高分子化合物受熱時表現的行為不同可將其分為熱塑性高分子和熱固性高分子。按照高分子化合物的使用情況和工藝性質分類,可分為塑料、橡膠、纖維、涂料、黏合劑和密封材料。
1.2 高分子特點
高分子涂層材料是近幾年年來在機械制造業和機械修理業當中,快速迅猛發展起來的一項新型材料和新技術。它能夠將單一材料的機械零件轉化成為復合型材料結構,以金屬為基體以便可以承受零件設計的強度,以高分子材料涂層為表面用來改善零件的耐磨性、防震性和抗腐蝕性等。高分子化合物擁有很多跟低分子化合物不同的特殊性能,比如其機械強度較大、可塑性很好、彈性也較高、硬度非常大、耐熱、耐磨、耐溶劑、耐腐蝕、氣密性恨好、電絕緣性強等,由于高分子材料具有以上的一些特性,使其在各行各業有了比較廣闊的應用??梢砸姷梦覀兤匠J褂玫钠胀ǜ叻肿硬牧希菍⒏鞣N添加劑加入高分子化合物中所得到的,這些高分子化合物的性質決定了高分子材料的一些基本性能,因此各種不同添加劑的作用就是在于能夠更好地發揮、保持和改進高分子化合物的性能,滿足對設備的不同要求,能用在更多不同的方面。
2 高分子涂層與泵維修方面
2.1 泵涂層的防腐性能
在泵工作過程中,經常會輸送帶有酸性或者堿性的具有腐蝕性介質的液體或固體雜質,這樣很容易造成泵的有點腐蝕、縫隙腐蝕、氫脆、侵蝕、磨損等嚴重后果。當今在施工過程中應用比較多的防腐蝕材料是以環氧樹脂為主。在金屬材料內和環氧樹脂間都存在較好的防腐蝕耐磨性能和粘接強度較高,能夠有效的隔斷帶有腐蝕性的物質與金屬表面接觸。而對于環氧樹脂這種材料能耐絕大多數的酸、堿、鹽類的腐蝕,尤其是在氯離子侵蝕嚴重的海水中用的泵有很好的防腐效果。
2.2 泵耐磨修復和保護
市場上目前生產高分子材料的廠家主要有Devcon(得復康)、Be-lzona(貝爾佐納)、Metaline、Loctite(樂泰)、ARC、Thortex等等。從聚合物的類型可以將高分子材料分為聚氨酯(PU)和環氧樹脂(EP)二種。以聚氨酯(PU)為主要成分的涂層具有類似橡膠的彈性和韌性,細粉的固體(指的是直徑小于1 mm的顆粒)耐磨損性能比較良好,并且可以大量吸收汽蝕產生的沖擊能量。以環氧樹脂(EP)為主要成分的涂層中通常會添加碳化硅、陶瓷的粉末或者顆粒作為填料,這樣能夠非常有效的增強耐溫和耐磨損的性能。
2.3 涂層修復和傳統焊補的區別
泵在受到腐蝕或磨損的時候,傳統方法會通常采用堆焊、補焊等修補方法,這種方法很容易導致局部產生熱應力變形,慢慢改變裝配的尺寸,修補后就不能恢復到正常的組裝狀態了,嚴重時甚至會導致整個部件成為廢品。如果用高分子涂層去修復工件,修復涂層在施工時就會呈現出流體狀,在這種情況下再在常溫常壓下16 個小時就可以完全固化,這種方法不會產生熱應力,部件修復后就可以順利裝配。
2.4 涂覆后泵能節能增效
由于鑄造缺陷或加工不良等原因,泵過流部件表面經常會出現粗糙的表面,這樣會導致摩擦阻力發熱,然后引起能量損失。我們常規減小阻力的方法主要是精密機加工、拋光等;亦或者采用不銹鋼材料來增強表面的光潔度,這樣不僅會大大增加生產成本,而且拋光的金屬表面更不能解決腐蝕等問題,特別是在海水介質多的條件下,氯離子濃度極高,很容易侵蝕不銹鋼的表面。受腐蝕的金屬慢慢表面產生凹坑和裂縫,但如果采用堆焊的方法去修復,就容易導致熱應力變形,最終泵體無法回裝。另外,本體金屬和焊縫金屬會容易形成原電池,構成電解雙金屬腐蝕效應,導致第二次腐蝕。刷涂或噴涂陶瓷環氧樹脂,施工后其會流成非常光滑的表面,而且表面也具有油性疏水性,可以大大降低流體的阻力。施工時先用膏狀陶瓷修補劑刮抹到金屬表面來填補凹坑。再在兩邊刷涂陶瓷防護劑,使得最終表面變得更加光滑。
3 高分子涂層在實際中的應用
從20世紀初期以來,蘇爾壽泵業上海技術服務中心(簡稱蘇爾壽)使用了高分子材料涂層的方法,已經修復了40多套造紙紙漿泵、50多套火電廠FGD漿液循環泵的葉輪、側板及泵殼。并且,對于水處理用泵、冷卻水循環泵、真空泵和攪拌器葉輪的防腐涂層也取得了非常好的效果。具體應用領域見表1。
4 結語
由于高分子化合物具有相對分子質量很大,一般都處于固體或凝膠狀態,具有很好的機械強度的特點,又因為其分子是由共價鍵結合而形成的,因此有非常好的絕緣性和耐腐蝕性能,而且由于其分子鏈較長,分子的長度與直徑之比大于一千,因而有較好的高彈性和可塑性。另外,高分子涂層具有高彈性、熔融性、溶解性、溶液的行為和結晶性等方面特性,所以,高分子涂層在高溫油泵蠟油泵、輻射泵等泵的維修中擁有很大的優勢,可以解決傳統修理方法不能解決的很多問題。因此,高分子涂層在今后維修泵的過程中應用會越來越廣泛。
參考文獻
[1] 洪嘯吟,馮漢保.涂料化學[M].北京:科學出版社,2006
天然高分子材料的應用范文5
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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天然高分子材料的應用范文6
從19世紀中期開始到現在,經過了這么長時間的不斷發展,高分子體系已經從高分子改性逐漸向高分子合成、構筑、光電功能高分子等方向轉變。人們的生活也從高分子化學中受益匪淺,小到日常可見的材料、油漆以及涂料等,大到在科研研究方面使用的高分子聚合物、分離膜、酶、樹脂等?,F在對高分子化學的研究方向已經轉向了新功能材料,在目前快速發展的情況下看,高分子化學會和其它學科相互之間相繼結合穿插,一定會在納米材料、智能等一系列研究領域中廣泛使用,適應現代化可持續發展的目標,使所有研究項目都向綠色科學方向發展。
一、現如今高分子化學的發展情況
自從20世紀到現在,隨著工業技術的快速發展,天然資源已經露出了疲態,科學家們已經開始使用高分子化學進行材料的合成。有數字表明,在之前的40年中,使用材料的速度正在以每10年五倍增長,人類三大合成材料,其中包括塑料、橡膠、纖維,在使用過程中表現出了令人驚訝的增長速度。新型的材料,特別表現在合成材料,在工業、建筑、農業、電子技術方面都被廣泛使用,極大的支撐著人類的日常生活,是使國民經濟持續發展的必要動力源泉。
二、高分子化學不同領域的使用分析
使用高分子化學的研究都處于高端技術領域,它的發展方向一定會和社會發展的方向和各種行業發展要求相適應。以后的高分子化學一定會其它領域相互融合,高分子材料的使用注定會減少人類對自然資源的依賴程度,逐漸向納米、綠色和智能等方向轉變,在實現可持續發展的目標中占據了非常重要的位置。
2.1 使地球更加綠色化
在現在很多工業發達的城市,天空中都會飄著非常濃郁的黑煙,對人們的日常生活有非常嚴重的污染。綠色,在現在被認為是沒有污染、再生性或者可以循環使用。在沒有污染方面,我們需要做的就是減少工業廢棄物的排放、相對的減少污染源?,F在的情況表明,化學行業中具有污染和治理兩個方面的性質,可以對綠色使用材料進行研究,也可以繼續對環境造成惡化。例如:在研制的過程中使用的催化劑、溶解劑、中間物品等,在生產過程中產生的廢氣、廢渣、廢棄液體等都是對環境造成影響的主要元兇,若長期的進行排放,會對環境造成嚴重的影響,甚至會導致不可逆轉的事情發生。
2.2 減少的自然資源的使用依賴
目前研究的高分子合成材料對石油具有很強的依賴性,眾所周知,石油是經過地球非常漫長孕育才出現的,另外,石油也是現如今人類社會非常重要的能源,石油資源現在正在快速的減少,而且不能快速的進行補充,所以人們現在非常急切的找到可以代替石油使用的資源,這已經成為現在高分子化學研究中非常重要的課題。在對物質中原子和分子的比率進行調節,對物質的微觀特性、宏觀特性以及表面性質進行加強控制,也許這種物質就會滿足一些行業的使用要求,當這種情況出現的時候就可以把這種物質作為材料使用。所以,在對材料進行配置的時候就會減少對不可再生資源的依賴程度,并對使用材料和環境進行相互協調,這是現如今化學研究當中非常重要的領域?,F在很多高分子合成材料都非常依賴石油資源。想要解決目前的情況,可以對天然高分子進行利用,這其中也應該包含對無機高分子的不斷探索和研究。
現在由石油合成的高分子材料,主要因為原子中以碳為主要元素,其中還含有少量的氮、氧等原子,所以被稱為有機高分子。無機高分子是因為主鏈上的組成原子中不含碳。根據元素的性質進行判斷,大約有40~50種元素可以成為長鏈分子。現在引起科學家高度重視的一種無機高分子,它的主鏈上都是硅原子,并且含有有機側鏈的聚硅烷。
2.3 使高分子材料不斷納米化
現在很多高分子化學反應中的原子經過重新排列組合之后的反應空間要比原子的大小大出很多,所以,化學反應的研究要在一個受限空間之中進行。若在有限的空間中,像納米量級的片層當中,小型分子由于和片層分子相互作用而且還在一個比較受限的空間內進行排列,之后產生單體聚合,聚合之后的產物的拓撲結構不會再受限的空間內進行全部的復制,這種情況和自由空間的結果完全不同。我們也許會在受限制空間內進行聚合反應的分子中提煉出高分子納米化學的定義。化學的研究對象基本都是納米量級的分子和原子,但是因為沒有精細的方式,沒有達到可以在納米尺度上精確控制分子或者原子的程度,所以現如今很難做到對分子的精準設計,使化學的合成讓人感覺非常的粗放。高分子化學在納米程度上精要精確的按照分子設計,在此基礎上確定分子鏈中的原子配比位置以及相互結合的方式,通過納米技術對分子、原子和分子鏈進行非常精確的控制,達到對高分子各級結構的位置確定。這樣就可以精確的控制新合成材料的功能和特性。
2.4 面向智能材料的高分子化學研究路線
20世紀的人類社會是以合成材料為標志的,在21世紀人類社會的標志將會是智能材料。高分子化學仍然是進入智能材料時期非常重要的組成部分。材料自身具有的功能可以根據外部條件的變化,有意識的進行調節和修復等一系列措施,這就是智能材料的基本定義?,F在科學家已經了解高分子有軟物質這一特征,簡單說就是可以對外場具有反應。
三、結語
隨著社會的不斷發展,人類把能源、信息以及材料稱為支撐科技革命的重要力量,而且材料也是能源以及信息不斷發展的基礎所在。從出現合成有機高分子材料開始,人類就在不斷的進行研究和探索,希望可以找到使用廣泛的新型材料,可以廣泛的使用在計算機、生物、海洋等一系列領域當中。高分子材料正在向高性能、多功能方向不斷前進,正在不斷適應快速發展的今天,出現了很多功能非常強健并且廣泛使用的高分子材料。
參考文獻
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