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功能高分子材料的特點范文1
關鍵詞：高分子材料 發展 應用
中D分類號：TB324 文獻標識碼：A 文章編號：1009-5349（2017）07-0197-01
高分子材料是最近幾年發展壯大起來的，目前不僅應用廣泛，而且在化工領域占位較重。
對于高分子材料的研究在目前國內外來說，也是非常之活躍。
一、高分子材料在生活中的應用
1.高分子材料在機械工業中的應用
高分子材料的“替代”功能在機械工業中得以真切體現。比如，以前在建筑中，經常采用的是笨重的鋼管做下水管等，而現在，這些笨重的鋼管已經被高分子材料，這也就是我們說的“以塑代鋼”和“以塑代鐵”。高分子材料完全改變了以往的機械產品笨重、高消耗的運用模式，而向輕便又安全、經濟又耐用來轉變。如聚氨酯彈性體。在工業中，運用聚氨酯彈性體是借助它突出的耐磨性，其磨耗遠遠低于其他材料，在磨粒磨損的機械上應用。聚甲醛也是一種高分子材料，多見于制造各種齒輪、軸承、螺母等，這些可代替鋅、銅、鋁等昂貴的有色金屬，減少投資成本。
2.高分子材料在現代農業中的應用
在農業中，高分子材料應用最為大家熟悉的就是作為地膜使用的高分子塑料。在農村，近年來地膜覆蓋以及溫室大棚成為農村經濟發展的一個重要方面，這也使高分子材料使用規模逐漸擴大。膜覆蓋具有保溫、保濕、防蟲及促進植物生長等諸多作用，為農民增加收入創造了條件。同時高分子材料還具有輕便、耐腐、使用方便等特點，這些都為農民提高生活質量創造了條件。此外，漁民所用的漁網、吊裝工人所用的吊裝繩索等都是高分子材料。在農業種子處理中高分子材料也得到有效利用。比如，科學地把種子跟其他高分子材料混和造粒后，改善了種子外觀跟形狀，這樣為機械播種提供了非常便利的播種條件。
3.高分子材料在電氣工業中的應用
在電氣電子工業中，高分子材料以絕緣、屏蔽、導電、導磁等為主要應用方面；在通信領域，隨著信息技術的發展，高分子材料的需求量也愈來愈突出，各類終端設備不僅廣泛應用，而且作為高性能材料的光纖、光盤等也被廣泛使用。作為電氣生產的大國，我國各行各業對高分子材料的需求量與日俱增。其輕質、易于成型、絕緣、耐腐蝕等特點成為各種家用電器生產的最佳材料。
4.高分子材料在醫學中的應用
在醫學領域，高分子材料因其生物活性高及其材料性能廣等優點成為最早、最廣的應用領域之一，而且用量還是最大的。高分子材料在目前來看，是現代醫療材料中的主要構成部分。比如在人造器官上，如心臟瓣膜、人工腎、人造皮膚等都屬于高分子材料制成。再有就是在醫療器械運用上，醫生為患者做手術縫合的縫線是由高分子材料制成，許多用于患者檢查的器械，還有一些用于婦女婦科檢查的植入器械等。另外，如藥物控釋載體跟靶向材料等用于藥物助劑的材料也都是由高分子材料制成。
高分子材料還廣泛應用于包裝、家居裝修、電信、交通運輸、污水處理等諸多領域之中，可以說在當今市場中占有非常重要的地位，而且隨著人們生活質量的不斷提高，這種地位會越來越重要。
二、高分子材料的發展前景
社會的不斷進步，勢必帶動高科技的進一步發展，如此發展形勢下，高分子材料也定會在人們及社會不斷提高的需求中得到進一步發展。可以肯定地說，未來的高分子材料，其發展前景無比美好，應該是趨于更高的性能、更高的功能向前發展，同時更加復合化、智能化和綠色化。
1.具有更高的性能和功能
時代的進步助推高分子材料的進步是社會發展的必然。比如，積極創新發展，研制出更優質的高分子聚合物；通過新措施、新手段不斷改進高分子材料性能，更好地滿足社會各領域的需求。再有高功能化是未來高分子材料最具活力的新領域。從當前高分子材料研究方面看，新功能的高分子材料不斷被研究出來，諸如用于醫用的人造器官高分子材料、導熱導電的高聚物等。從以上發展狀況推斷，更高功能的高分子材料前景風光無限。
2.復合型高分子材料成趨勢
新生態環境下，單一的高分子材料將逐步被復合型高分子材料所取代。因為不同的材料各有其不同的優缺點，復合化后的高分子材料將彌補單一材料的不足，這樣更能適應高標準的材料市場需求，經濟效益也會有所提高，更能拓寬高分子材料的應用范圍。目前，復合型高分子材料還非常有限，僅在航空造船、航天、海洋工程等少數領域被引用。跟隨發展的步伐，將來復合型材料應將向高性能、高模量的纖維增強材料發展，再就是向高強度、優良耐熱性以及優良成型加工性能方面發展。
功能高分子材料的特點范文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。
功能高分子材料的特點范文3
【文章編號】0450-9889（2017）06C-0078-02
高分子材料是化工產品的一個分支，是目前發展最快、應用前景最廣且最具生命力的一類化工產品；高分子行業的迅猛發展，急需大量復合型人才。而大多數高校高分子材料專業的人才培養側重在材料的合成等偏理論方面，對高分子材料加工成型為終極產品的工藝環節關注的程度不高。廣西大學化學工程與工藝專業在化工材料加工工藝方面開設了系統的專業課程群，為“高分子材料成型與工藝”課程的設置打下了堅實的理論基礎。然而，廣西大學化學工程與工藝專業沒有開設過高分子物理、高分子化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等高分子基礎或專業基礎課程，且該專業作為一個覆蓋范圍廣泛的交叉的專業，開設的專業課程很多，所有的專業課程學時都高度壓縮。在高分子材料理論知識缺乏、課程學時數少、無配套實驗的背景下，本文從教學內容、教學方法、創新能力培養等方面對“高分子材料成型與工藝”課程教學改革進行探索。
一、教材的選用
廣西大學化學化工學院“高分子材料成型與工藝”課程剛開設時，選用的教材是史玉升等編著的《高分子材料成型工藝》，學生通過學習可以掌握高分子材料的制備、性能、成型、評價及應用，全面系統地了解高分子材料成型技術的最新知識。教學過程中，學生反映這本教材的難度太大，因為“高分子材料成型與工藝”是一門專業技術課程，需在完成化工熱力學、化工原理、物理化學、有機化學、無機化學、分析化學、高分子物理和化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等基礎理論課和專業基礎課程后，對學生進行綜合訓練。
“高分子材料成型與工藝”課程是在大三第一學期開設的專業課，此時學生已經修完化工熱力學、化工原理、物理化學、有機化學、無機化學、分析化學等基礎理論課，然而基本沒有學過高分子物理、高分子化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等專業基礎課，高分子材料方面的基礎較差，加上這本教材講述的理論知識較少，所以學起來較吃力。根據學生的反映，學院及時更換了教材，采用周達飛等主編的《高分子材料成型加工》“九五”重點教材，該教材高度概括了高分子材料的最基礎的知識，對加工成型影響很大的高分子流變學基礎知識進行較全面深入的介紹，全面介紹了高分子材料成型加工最常用的基本工藝，也兼顧了新技術和新方法，難度適中，得到學生好評。
二、教學內容的改革
高分子材料成型技術涉及化學、材料、材料加工、機械等多種學科，“高分子材料成型與工藝”課程是一門專業技術課程，需要廣泛的理論知識基礎?；瘜W工程與工藝專業的學生基本無高分子材料理論基礎知識，學習起來的確難度很大。非高分子材料專業的“高分子材料成型與工藝”課程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”這條主線展開教學內容，重點掌握三者的關系，強調成型加工對制品性能的重要性，這是本課程的主題思想，也是高分子材料的工程特征；選用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》，充分利用國內外重要專業期刊了解行業最新動態，不斷更新及補充教學內容，確保教學內容的先進性；在教學內容安排上，以高分子材料成型加工的大工程觀點為著眼點，以寬專業為目標，概況高分子材料理論基礎和概念（詳細的內容指定參考范圍讓學生利用課外時間自學），從高分子材料的加工原理出發，著重對成型加工工藝進行討論。從高分子材料的成型加工的共性出發，對模壓、擠出、注塑及壓延四大成型技術及工藝進行重點講授，然后講授塑料、橡膠及復合材料的成型特點和區別，對于一些新的成型方法，以及教材中未涉及而在一些科技文獻中見報道的新的成型方法及工藝，教師建立了QQ群這樣的交流平臺，并將高分子領域權威的一些微信公眾號分享到平臺上，經常轉發高分子材料國際國內的重要進展到平臺，引導學生關注，激發學生的學習積極性，讓學生以興趣為導向自動組成興趣學習小組的方式進行自學。筆者首先通過課內課外結合強化高分子理論基礎與概念，對成型加工影響最大的流變性在課堂上進行詳細介紹，而其他性能如穩定性、電性能、光性能等材料性能則作為課外學習內容，在有限的學時內，節選核心內容，把高分子材料合成、性能、加工及相互間的影響規律簡要完整地介紹。比如教材中同一種成型方法按不同的應用體系分成很多小結，而教學過程中每種成型工藝僅以一種材料為代表來講，但不同章節會選不同的材料體系來進行，比如講橡膠的壓延，那么注塑可能選塑料，而擠出可能選復合材料，這樣來兼顧各類高分子材料的成型。
三、教學方法的改革
教學方法是影響教學目標是否能夠實現、實現的程度和效率的關鍵。非高分子材料專業的“高分子材料成型與工藝”課程教學存在兩個難點：一是許多內容涉及高分子加工機械、設備結構及操作過程，這要求有實際感性認識和直觀性；二是該課程的理論性和實踐性都很強，如何在教學過程中實現理論與實際的結合，用理論來解釋生產中的實際問題，或以具體實例來說明理論，促使學生真正掌握知識。針對這些問題，“高分子材料成型與工藝”課程在教學過程中對教學方法、教學手段進行了改革。
（一）現代化教學與傳統教學相結合?！案叻肿硬牧铣尚团c工藝”課程中許多內容涉及高分子加工機械、設備結構及操作過程，這要求有實際感性認識和直觀性，同時，該課程的理論性和實踐性都很強。筆者根據所選用教材，利用PowerPoint加入聲音、圖像、動畫、視頻等各種多媒體信息，并根據需要設計各種演示效果，將抽象、生澀難懂的知識形象生動地展示給學生，激起學生學習的興趣、吸引他們的注意力，大大加深學生對知識的理解和印象。由于化學化工學院缺乏相應的高分子材料成型教學設備，教學小組聯系外界資源制作了幾個基本成型工藝的微課，同時廣泛收集案例、動畫演示及成型錄像，不斷補充到授課內容中，讓學生對高分子成型工藝及設備等有更直觀的認識，對課件內容進行更新和完善，豐富課堂內容，加大課堂信息量，使學生獲得對高分子材料成型加工的理性和感性雙重認識，使教學達到事半功倍的效果。
同時，教師也要注意吸取傳統教學中講解的優點，將教師的語言、激情和應變能力體現在多媒體教學中，并用眼神、情感、心靈與學生溝通，必要時還要進行板書，讓學生徹底把握一些關鍵問題。
（二）采用“任務驅動”教學法和啟發式互動式教學。與傳統的以教師為主體的“填鴨式”“灌輸式”教學方式不同，筆者在部分知識點的授課中嘗試采用“任務驅動”教學法，從傳統教學的講授、灌輸和教師主宰課堂，轉變為組織和引導；從單純講解轉變為與學生進行適當的交流和探討。筆者在講述“高分子材料配方設計”這一章內容時，并沒有按照書本來進行，而是布置了一道思考題“設計食品袋的配方”，讓學生通過自學課本內容與上網查找相關知識等來完成這一思考題，并在學生完成后讓他們用PPT來展示成果，通過討論的形式與學生探討了配方設計中的一些原則與內容。
啟發式互動式教學強調先讓學生積極思考，再進行適時啟發；教師不僅要加強自身專業素養和知識積累，而且更重要的是建立師生互動的教學過程，并營造良好的課堂教學氛圍，實現教學相長；教師注意自己角色的轉變，良好的學習情境可使學生了解學習任務的必要性和與學習任務相關的學習信息，從而激發學習意愿和濃厚的學習興趣；在教學過程中，對于重要的知識點，通過案例教學，與學生共同分析和討論，啟發學生進行思考，培養學生的創新能力。
功能高分子材料的特點范文4
【關鍵詞】形狀記憶；高分子材料；軍事應用
1.形狀記憶高分子材料簡介
形狀記憶高分子或形狀記憶聚合物（SMP，Shape Memory Polymer）作為一種功能性高分子材料，是高分子材料研究、開發、應用的一個新分支。它是在一定條件下被賦予一定智能高分子材料的形狀（起始態），當外部條件發生變化時，它可相應地改變形狀，并將其固定（變形態）。如果外部環境發生變化，智能高分子材料能夠對環境刺激產生應答，其中環境刺激因素有溫度、pH值、離子、電場、溶劑、反以待定的方式和規律再一次發生變化，它便可逆地應物、光或紫外線、應力、識別和磁場等，對這些刺激恢復至起始態。至此，完成記憶起始態固定變形態恢復起始態的循環。
1989年 ，石田正雄認為 ，具有形狀記憶性能的高分子可看作是兩相結構 ，即由記憶起始形狀的固定相和隨溫度變化能的可逆的固化和軟化的可逆相組成。可逆相為物理鉸鏈結構 ，而固定相可分為物理鉸鏈結構和化學鉸鏈結構，以物理鉸鏈結構為固定相的稱為熱塑SMP，以化學鉸鏈結構為固定相的稱為熱固性SMP。王詩任等認為 ，形狀記憶高分子實際上是進行物理交聯或化學交聯的高分子，其形狀記憶行為實質上是高分子的粘彈性力學行為。他們根據高分子粘彈性理論建立了一套形狀記憶的數學模型?？偨Y來說，形狀記憶機理可分為：組織結構機理、橡膠彈性理論、粘彈性理論。
2.軍事材料特殊性分析
未來戰爭是高技術條件下的戰爭。不僅戰場環境變得更加惡劣復雜，各種類型的雷達，先進探測器以及精確制導武器的問世，對各類武器和裝備構成了嚴重的威脅。因此，不僅軍事裝備的質量要求一定可靠，而且，軍事裝備的再生性和快速制造能力也被提到了新的高度。
軍事裝備系統的可靠性（The Reliability of Armaments system）是指軍事裝備系統在規定的時間內，預定的條件下，完成規定效能的能力。要求裝備在特定的條件下長期存放和反復使用過程中，不出故障或少出故障，處于正常的使用狀態，且能實現其預期效能。因此，軍事材料必須擁有極強的性能和超長的工作壽命。軍事裝備的再生能力，指的是軍事裝備受到損壞后，能夠迅速進行戰場搶修的能力。戰場再生能力是提高裝備戰斗力的重要組成部分。形狀記憶高分子材料具有許多優異的性能，因此此類材料對于軍事方面的貢獻就十分明顯。在前期制造方面，由于其快速恢復能力，可以在很短的時間內完成對零部件連接、整合，為戰爭贏得極寶貴先機時間。在對裝備恢復方面，我們可以將記憶前的材料制造為較為規則，使用面積較小的部件，單一運輸時可以減縮空間，從而提高運輸效率，極大地提高了戰場的再生能力。
3.形狀記憶高分子材料在軍事方面應用展望
目前，形狀記憶高分子材料在軍事方面的成熟應用主要體現在在戰機的連接，加固，軍事通訊設備，戰爭醫療設備等方面。
3.1戰機接頭連接
在軍事戰斗機上通常裝有各種不同直徑的管道， 對于一些異徑管接頭的連接， 形狀記憶高分子材料可以大顯身手。其大致工藝過程如下： 先將形狀記憶高分子材料加工成所要求的管材， 然后對其加熱使管材產生徑向膨脹， 并快速冷卻， 即可制得熱收縮套管。應用時， 將此套管套在需要連接的兩個管材的接頭上，再用加熱器將已膨脹的套管加熱至其軟化點以上（低于一次成形溫度）， 膨脹管便收縮到初始形狀，緊緊包覆在管接頭上。
3.2緊固銷釘
在戰斗機的制造工藝中， 需應用大量的連接件進行連接。采用形狀記憶高分子材料制作緊固銷釘，將是戰斗機制造業中的一項嶄新工藝技術。
（1）先將記憶材料成形為銷釘的使用形狀；（2）再將銷釘加熱變形為易于裝配的形狀并冷卻定型；（3）將變形銷釘插入欲鉚合的兩塊板的孔洞中；（4）將銷釘加熱即可回復為一次成形時的形狀， 即將兩塊板鉚合固定。
3.3軍事通訊設備
形狀記憶高分子材料在軍事通訊設備方面的應用同記憶合金比較相似。后者在航空航天領域內的應用有很多成功的范例。人造衛星上龐大的天線可以用記憶合金制作。發射人造衛星之前，將拋物面天線折疊起來裝進衛星體內，火箭升空把人造衛星送到預定軌道后，只需加溫，折疊的衛星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復拋物面形狀。而高分子材料通常具有很好的絕緣性能，因此在通訊設施中不需要導電的部件中，用形狀記憶高分子材料代替，以獲得我們預期的目標，從而提高部隊的攜帶能力。
3.4軍事醫療設備
在需要單兵作戰的特殊場合，由于單兵的輜重，裝備等攜帶能力的限制，需要在有限的或體積下攜帶比較充足的醫療設施，從而為軍人的生命恢復提供必要的保障。利用低溫形狀記憶特性的聚合物聚氨酯、聚異戊二烯、聚降冰片烯等可以制備用作矯形外科器械或用作創傷部位的固定材料，比如用來代替傳統的石膏繃帶。方法有2種：一是將形狀記憶聚合物加工成待固定或需矯形部位形狀，用熱水或熱吹風使其軟化，施加外力使其變形為易于裝配的形狀，冷卻后裝配到待固定或需矯形部位。再加熱便可恢復原狀起固定作用，同樣加熱軟化后變形，取下也十分方便；二是將形狀記憶聚合物加工成板材或片材，用熱水或熱吹風使其軟化，施加外力變形為易于裝配形狀，在軟化狀態下裝配到待固定或需矯形部位，冷卻后起固定作用，拆卸時加熱軟化取下即可。形狀記憶材料與傳統的石膏繃帶相比具有塑型快、拆卸方便、 透氣舒適、干凈衛生、熱收縮溫度低、可回復形變量大的特點，可望在矯形外科領域及骨折外固定領域得到廣泛應用。
4.結束語
目前，對形狀記憶材料的研究才剛剛開始，尚處于初級階段。形形狀記憶高分子材料雖然具有可恢復形變量大、記憶效應顯著、感應溫度低、加工成型容易、使用面廣、價格便宜等優點，但尚存在著許多不足之處，如形變回復不完全、回復精度低等。因而，在形狀記憶高分子材料的分子設計和復合材料研究等方面，還有待于進一步探索。另外，應根據現實需要開發新型的形狀記憶高分子或對原有的形狀記憶高分子有針對性地進行改性。因此， 在今后的研究工作中， 應充分運用分子設計技術及材料改性技術， 努力提高材料的形狀記憶性能及綜合性能， 開發新的材料品種， 以滿足不同的應用需要。另外， 還應注重新材料的實際應用， 早日形成工業產量，為我國的軍事建設及各項國民經濟建設服務。
【參考文獻】
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功能高分子材料的特點范文5
關鍵詞：高分子材料；水土保持；應用
一、高分子材料在水土保持中起到的作用
1、有機高分子材料是一種水處理絮凝劑產品的聚合物，可以吸附水中的懸浮顆粒，在顆粒之間起鏈接架橋作用，使細顆粒形成比較大的絮團，并且加快了沉淀的速度。這一過程稱之為絮凝，因其中良好的絮凝效果PAM作為水處理的絮凝劑并且被廣泛用于污水處理。
2、在光照下能降解為二氧化碳、水和硝酸銨，對植物和封沒有任何危害和污染，可很好的應用于水土保持與農業、林業領域，具有抗旱保苗、增產增收、改良土壤、防風固沙多種功能而受到廣泛重視。
二、我國水土保持工作面臨的嚴峻形勢
我國是世界上水土流失最為嚴重的國家之一，據統計，我國水土流失面積356平方公里，占國土總面積的40%以上，嚴重的水土流失給社會發展和國家生態安全帶來嚴重危害。
1、耕地減少，土地退化嚴重。我國每五十年因水土流失毀掉耕地4000至6000萬畝，土地退化、削弱地力，加劇旱情發展。
2、泥沙淤積，堵塞河道。水土流失不可避免地造成泥沙淤積，堵塞河道和水庫，降低了河道行洪和水庫調蓄能力以及綜合能力的利用，加劇了洪澇災害，增加了防洪難度，影響航運和交通安全。
三、高分子材料在水土保持方面的應用
我國于80年代引進高分子材料技術和產品的，在90年代中期開始廣泛應用于水土保持方面，同時，在農業、林業、水利等領域發揮搞旱保苗、增產增收、改良土壤、防風固沙等多種功能而受到重視。
1、改良土壤。膠質分子上的負電荷吸附懸浮微粒，形成團粒結構，不僅能固定表土，穩定了封結構，保護了耕層，還可以改善封的透氣性、輸水性、提高了水的入滲性，減少土壤的板結，減少了化肥農藥流失，提高了化肥和農藥的利用率，從而提高了作物產量。在與土壤發生作用時，高分子材料主要是做為一種土壤板桔的調理劑，以防止土壤侵蝕、結殼，封翻耕也會更容易?？煞乐雇寥狼治g、結殼、變硬、鹽漬傾，土壤翻耕更為容易；有坡土壤灌溉表土流失率可降低95%，封水入滲性提高35%以上；氮磷淋溶損失減少80%。在干旱情況下，可提高種子出苗率及樹苗成活率，農田灌溉中使用高分子可磊大降低灌溉駕照水中的泥少含量，減少化肥和農藥流失，減輕了對河流水系的污染，將微量的聚丙烯酰胺加入封中，可以大大降低降雨過程中的水土流失，用聚丙烯酰胺制成膨脹截流代是一種使用簡便、快捷、節省人力和物力的新型防洪搶險和圍捻截流高分子材料。
2、抗旱節水。用高分子材料對農作物進行包衣處理，在干旱情況下可提高種子出苗率；據介紹，國內生產的一種高分子材料可使旱地水分率提高20%至30%。在大旱情況下，經播種試驗后，包衣作物種子成活率達到64%，未包衣的農作物種子成活率40%。
3、控制灌溉過程，發揮水土保持作用。農田灌溉中使用高分子材料，可大大降低灌溉回歸水中的泥沙含量，減少化肥和農藥損失，減輕了化肥農藥對河流水系的污染，減少了河道的疏浚工作量。在農田灌溉研究實驗中，泥沙含量降低了30%，水變清澈而更容易滲入土壤，水中農藥的含量明顯減少。
4、保肥。在減少土壤侵蝕量的同時，相對的減少了因土壤流失而引起的土壤養分流失。所以，處理后高分子材料在與土壤、水相遇時，產生的有機質、堿解氮、速改磷和速效鉀等含量會得到明顯的提高。
5、集雨。中等分子質量的高分子材料可降水入滲、減小地表徑流，但高分子質量的材料在增加劑量的情況下因所形成的分子鏈比較長，因而會堵塞土壤顆粒間孔隙，可減少土壤水份入滲，增加地表徑流，具有極好的集雨效果。用量越大，集雨效果越好，從而為干旱、半干旱地區集雨發揮了不可替代的作用。由于施用高分子材料的突出作用，從某種方面來講，也大大降低了河流水體中生物化學含氧量。
四、高分子材料在應用中遇到的問題
1、雖然高分子材料具有良好的水土保持效應，但實際應用中，影響其實際的因素確較多。即使有良好的水土保持效益，還需考慮其如地形特殊、土壤質地以及使用時機和方法。一些溝谷密謀為2.03至3.38km/km2，土壤有砂土、壤土等多種質地，土壤質量與坡度的差異給其高作用的發揮帶來了很大的困難。
2、高分子材料由于易揮發的特性，在晝夜溫差較大的地區和降水范圍較大的地區，選用高分子材料的時機和方法應斟酌起見。因此，在實際應用高分子材料前，應在試驗區進行具體自然狀況的多項試驗，在水土保持及水土流失治理過程中，仍會出問諸多問題，如由于施用量、施用方法和土壤質量等不同特點，有時會提高土壤水分入滲率，有時則會降低土壤入滲率，在高分子材料應用過程中，需要辯證看待，以尋找到使用高分子材料后各種因素所發生的變化，以提供重要的理論與實踐依據為要。
3、在旱作農業區要建立不同降雨量、作物產值和高分子成本條件下的經濟效益函數關系，保證其應用在經濟發展中的可行性。同時，也要加大新型高分子材料的研究，克服傳統高分子應用過程中的一些問題，提高其耐鹽堿強度，提高吸水倍數，降低成本。
五、高分子材料合成發展趨勢及建議
1、高分子材料的利用，對發展旱地農田水利、水土保持、減少水土流失，改善環境，以及我國經濟保持持續發展都具有重大的現實意義和深影響。高分子材料在水土保持中的應用前景十分廣闊。由于我國存在水資源緊缺和時空頒布不勻雙重問題，不僅北方旱區缺水，南沙很多地區存在季節性缺水。加上我國水肥農藥利用率低，保持水土，植樹造林是解決荒漠化的唯一出路，而在雨季旱季充分利用高分子材料進行吸水、放水作用的發揮，是解決干旱少雨地區成功水土保持的有效方法之一。
2、近些年來，高分子材料的應用在干旱地區推廣應用面積逐年增加，同時也收到顯著效果。目前，世界上有機高分子材料的研究正在不斷地加強和深入。一方面，對重要的通用有機高分子材料繼續進行改進和推廣，使它們的性能不斷提高，應用范圍不斷擴大。例如，塑料一般作為絕緣材料被廣泛使用，但是近年來，為滿足電子工業需求又研制出具有優良導電性能的導電塑料。導電塑料已用于制造電池等，并可望在工業上獲得更廣泛的應用。另一方面，與人類自身密切相關、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強，并且取得了一定的進展，如仿生高分子材料、高分子智能材料等。這類高分子材料在宇航、建筑、機器人、仿生和醫藥領域已顯示出潛在的應用前景?？傊?，有機高分子材料的應用范圍正在逐漸擴展，高分子材料必將對人們的生產和生活產生越來越大的影響
功能高分子材料的特點范文6
關鍵詞：可降解高分子材料；光降解；生物降解；光-生物降解
隨著經濟的發展和人們生活節奏的加快，塑料飯盒、塑料袋等一次性產品開始頻繁出現在人們的日常生活中，它們在給人們的生活帶來便利的同時，也因其非自然降解性造成了極大的環境問題，即“白色污染”?！鞍咨廴尽奔仁且环N視覺污染，也會影響土壤、空氣、水體等的質量，因此努力合成并推廣使用可降解高分子材料成為當務之急。按照降解機理，可降解高分子材料可分為光降解高分子材料、生物降解高分子材料和光-生物雙降解高分析材料三大類。
1.光降解高分子材料
光降解高分子材料的特征是含有光敏基團，可吸收紫外線發生光化學反應，在太陽光的照射下，發生分子鏈的斷裂和分解，由大分子變成小分子。
向塑料基體中加入光敏劑是目前使用比較多的制備光降解塑料的方法。光降解引發劑可以是過渡金屬的各種化合物，如：鹵化物、脂肪酸鹽、酯、多核芳香族化合物等。很多學者都發現TiO2對聚丙烯的光降解有明顯的催化作用，等人［1］分析了加有銳鈦礦型納米二氧化鈦的聚丙烯纖維在人工加速紫外光降解和自然光降解過程中拉伸斷裂伸長率和表面形態的變化情況，得出銳鈦礦型納米TiO2可作為聚丙烯的一種高效光敏劑的結論。除了TiO2，還有很多其它光敏劑，如硬脂酸鈰、硬脂酸鐵、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸鐵、硬脂酸錳等均對聚乙烯薄膜有顯著的光敏化作用效果。
在高分子中添加光敏劑制得改性高分子雖然能降解，但只是部分降解，而化學合成的羰基聚合物、Et/CO等，則能完全降解。一氧化碳和烯烴的交替共聚產物——聚酮，因為分子鏈中含有大量以酮形式存在的羰基，容易在紫外光的照射下發生光降解，羰基鍵附近的碳鏈斷裂生成酮類、烯類及一氧化碳等低分子物質并返回到物質循環圈中，不存在環境污染，是一種新型的環境友好材料［2］。且有實驗證明，分子量大、結晶度低的聚酮光降解性能更好。
2.生物降解高分子
生物降解材料包含完全生物降解高分子和生物破壞性高分子，前者是指在微生物作用下，在一定時間內能完全分解成二氧化碳和水的化合物；而后者在微生物作用下，僅能被分解成散落碎片。
2.1 淀粉降解塑料
淀粉是天然高分子化合物，具有可再生、價格便宜、生物降解性等優點，成為近年來研究的熱點。淀粉降解塑料泛指組成中含有淀粉或其衍生物的塑料，發展至今已經過了四個時期：填充型淀粉塑料，光/生物雙降解型塑料，共混型塑料和全淀粉熱塑性塑料。
填充型淀粉塑料一般是烯烴類聚合物中加入廉價的淀粉作為填充劑，其中淀粉含量在10%30%，僅淀粉能降解，被填充的PE、PVC等塑料需要幾百年才能達到完全生物降解。光/生物雙降解型是由光敏劑、淀粉、合成樹脂及少量助劑等制成，其降解機理是先降解的淀粉可使高聚物母體變得疏松，增大表面/體積比，同時光敏劑、促氧劑等物質被光、熱、氧引發，發生光氧化和自氧化作用，導致高聚物分子量下降并被微生物消化［3］。接下來人們發現，通過共混能解決淀粉粘性高、抗濕性低及與一些聚合物不相容等缺點，于是開始將淀粉與聚烯烴類等一些不可降解聚合物混合來提高淀粉的強度，但這類產品不能完全降解；后來便試圖將其與PCL、PEG等可降解聚合物共混，制得了很多可完全降解材料。全淀粉熱塑性塑料含淀粉70%-90%,其余組成是一些可光降解的加工助劑，使用后能在環境中完全降解，但天然淀粉不具有熱塑性，必須先利用物理場作用使其分子結構無序化后才能在塑料機械中加工成型。
2.2 化學合成型生物降解高分子［4］
酯基在自然界中容易被微生物或酶分解，所以常采用含有酯基結構的脂肪族聚酯來合成生物降解高分子材料，工業化的有聚乳酸和聚己內酯。
聚乳酸是以淀粉、糖蜜等為原料，發酵制得的易生物降解的熱塑性材料，因乳酸存在一個羥基和一個羧基，可通過縮聚反應直接轉換成低分子量聚酯，再通過選擇適宜的聚合條件來合成目標分子量的聚合物。聚乳酸具有良好的生物可降解性、相容性、透明性、機械性能及物理性能等，被視為新世紀最有發展前途的新型包裝材料。聚己內酯也是脂肪族聚酯中應用較為廣泛的一種可降解高分子材料，通過己內酯的開環聚合制得，是一種半結晶型聚合物，室溫下為橡膠態，具有很好的柔韌性、加工性和生物相容性，土壤中掩埋一年后能被微生物降解掉95%左右，降解產物是二氧化碳和水，被認為是環境友好包裝材料。
2.3微生物合成的完全生物降解高分子［21-26］
微生物合成高分子材料是通過用葡萄糖或淀粉類喂養，微生物在體內發酵合成的一類有機高分子材料，主要包括微生物多糖、微生物聚酯和聚氨基酸等。
γ-聚谷氨酸就是利用微生物發酵生成的一種多功能生物高分子，具有生物相容性、可降解、無毒副作用等特性，可用于制備高吸水性樹脂,作為一種治療骨質疏松的重要載體、藥物緩釋材料,吸附重金屬等，具有廣泛的應用前景［5］。聚羥基脂肪酸酯是一類由很多細菌在非平衡生長條件（如缺氧、磷等）下合成的線性聚酯，可作為碳源和能源的貯藏性物質，增強細菌的生存能力，在自然界中可被微生物和特定的酶降解為二氧化碳和水，并且具有熱可塑性、生物可再生、生物相容性、光學異構性等，可作為生物醫用材料、日常消費用塑料制品、生物可降解包裝材料、生物能源，已成為可降解生物材料領域研究的熱點。
3.光/生物雙降解高分子材料
顧名思義，光/生物雙降解高分子材料同時具有光、生物雙降解功能，將光降解機理與生物降解機理結合起來，可以使二者優缺點互補，達到更好的降解效果。其制備方法主要是在通用高分子材料中添加光敏劑、自動氧化劑、抗氧劑和生物降解助劑等。目前研究比較多的有淀粉和光敏劑光降解樹脂合成的光/生物雙降解淀粉塑料及可控降解劑共混改性法制得的改性可控光/生物雙降解聚丙烯纖維制品等。光/生物雙降解淀粉塑料前面已提過，此處不再贅述，而可控雙降解聚丙烯纖維制品憑借著其可控降解性、存放性、無毒性等眾多優點，必將具有巨大的發展前景。
4.結語
隨著“白色污染”的日益加重和石油資源的日益枯竭，加大對高分子廢棄物的回收利用率和研制出高效的降解技術都是有效的解決途徑，但只有研究出可自然降解的高分子材料才能從根本上解決這些問題，且光-生物雙降解高分子材料憑借著其獨特的優勢將會成為今后的研究重點之一。(作者單位：鄭州大學材料科學與工程學院)
參考文獻：
［1］ ，嚴玉蓉，趙耀明.納米二氧化鈦催化光降解聚丙烯纖維的研究［J］.合成材料老化與應用，2005,34（1）：8-12.
［2］ 鄒麗萍.綠色高分子材料聚酮的合成研究［D］.昆明：昆明理工大學，2007:1-5.
［3］ 范良兵.淀粉降解塑料的制備及性能的研究［D］.廣東：華南理工大學，2010:1-8.
