范文一:高分子材料应用前景
啊书 晓玉 智新广东轻工职业技术学院 佛山南海 528000 摘要:高分子材料在当今世界乃至未来的世纪都充当着举足重轻的角色,尤其是在在开发新型替代能源方面, 在节约资源、能源和保护生态环境方面更是发挥着不可替代的作用。新时代的高分子材料更是与各行各业紧密不可分,科学家将在更多方面探究高分子材料,与时代低碳节能的生活呼应,高分子材料与产品也会越来越适应这时代的主题。关键字:高分子材料、加工行业、发展前景、电气工业、生物降解性能、新进展方向、智能高分子天然高分子是生命起源和进化的基础。过去一开始使用天然高分子材料,再后来高分子材料也只是用在很低劣的加工技术合成产品,使用率不高,虽然在各个行业,生活各处应用广泛,当今社会日新月异,无论是对高分子材料还是加工技术都要求很高,高分子材料更像多功能方向发展,技术也要越来越成熟与节能。而且也在回收利用的方面也有很高要求。一 高分子加工行业的现状分析自19世纪30年代末期,进入天然高分子化学改性阶段,出现半合成高分子材料。之后高分子产品就风靡全球,得到各个地区,男男女女,老老少少的喜爱,它给我们的生活带来了不可或缺的方便与作用。或者也可以说,因为高分子材料,世界有往前迈进了一大步。正因为如此,与高分子材料有关的行业迅猛发展了起来,尤其是高分子材料加工行业更如雨后春笋,在世界各地,欣欣向荣。未来高分子的发展,更是势不可挡。1999年3月29日的美国《时代》周刊评出了20名在20世纪里最具影响力的科学家和思想家,其中唯一一名化学家就是贝克兰(L.Baekeland),显然这是因为在20世纪的化学领域里,对人类影响最大的莫过于出现了塑料及其他合成高分子材料。合成树脂再加上添加剂,通过各种成型方法即得到塑料制品,到今天塑料的品种有几十种,世界年产量在1.2亿吨左右,我国也在500万吨以上,它们已经成为生产、生活及国防建设的基础材料。近几十年来,中国塑料工业发展迅猛,随着石油化工迅速发展,高分子材料将越来越广泛应用于工业.农业.电子.国防.建筑以及日常生活等各个领域。目前世界合成树脂产量已远远超过1.4亿吨,1999年,中国合成树脂产量为803万(其中PVC190吨,PE281万吨,PP264万吨,PS55万吨,ABS12万吨)。中国已成为一个合成树脂大国。中国塑料制品随着国外市场需求的变化,不断地进行调整与优化,全国塑料加工能力在2000年为2000万吨,塑料制品总产量已超1500多万吨。中国塑料制品近几年出口也迅速增长。塑料加工行业也越来越机械化,越来越自动化。目前高分子加工行业无论是原材料的生产.塑料制品的加工.塑料机械的制造已至塑料的应用都形成了一套较完成体系,并具备了一批国际先进水平的现代化企业。中国是一个具有12亿人口的大国,建筑业的市场非常大。另外高分子材料也应用在农业中,各种农业科学技术含量超高的农用产品。而且在居民的日常生活中,高分子产品也是密不可分的。可见未来,高分子材料的产品将在人们生活中充当着越来越重要的角色。二、高分子材料加工行业发展前景在现在高分子材料在国民经济中与钢铁、木材、水泥一起并称为四大基础材料,被认为是推动社会生产力房展的新型材料,现在已被用在各行各业的生产。高分子材料在电气工业的发展,随着时代的发展,高分子材料在电子、家电和通信领域。高分子在电气电子工业主要用作绝缘、屏蔽、导电、导磁等材料;在通信领域,高分子材料的需求量随着社会的发展,高分子材料不仅广泛用于各类终端设备,而且作为生产光纤、光盘等高性能材料使用。我国电气生产大国,全行业对高分子材料需求量较大用量。高分子材料轻质、绝缘、耐腐蚀、表面质量高和易于成型加工的特点这正是生产各种家用电器的最佳材料,而家用电器是人们的必须生活用品,高分子材料电气工业的发展是不会停止。高分子材料在农业的发展,近年来我大地区实施的地膜覆盖、温室大棚以及节水灌溉等新技术,使农业对高分子材料的需求越来越大。使用地膜覆盖可保温、保湿、保肥、保墒,并可以除草防虫,促进植物生长,提前收割,从而提高农作物的产量;应为使用温室大棚和遮阳网才使得蔬菜和鲜花四季生长;高分子材料质轻、耐蚀、不结垢、易于运输、安装和使用,在现代农业灌溉中被广泛运用;此外,绳索、洗衣具、渔网、鱼筐等也用高分子材料,经久耐用又容易清洗。高分子材料在建筑工程上的应用,在现在的建筑工程没有不见高分子材料的,可见高分子材料制品有排水管道、导线管、塑料门窗、家具、洁具和装潢材料和防水材料。在20世纪70年代以后低发泡塑料等结构材料的发展大量取代木材,使得高分子材料在建筑材料中用作结构件增长很快;目前,塑料管道在我国建设领域累计使用量高达近2000万吨。2008年,建设行业塑料管道工程使用量达到200多万吨,其中:市政工程约用量130万吨,建筑工程约70万吨,2008年市场占有率达到45%左右。有关专家根据住房和城乡建设行业的发展速度做了分析:未来几年后随着住房和城乡建设领域对塑料管道的不断需求,预计年需求量大约在300万吨左右。高分子材料在包装行业的应用,高分子材料塑料薄膜用以包装早就融入日常生活之中,食品、针织品、服装、医药、杂品等轻包装绝大多数都用高分子材料包装;化肥、水泥、粮食、食盐、合成树脂等重包装由高分子材料编织袋取代过去的麻袋和牛皮纸包装;高分子材料容器作为包装制品既耐腐蚀,有比玻璃容器轻、不易碎,在运输带来了很多方便。及统计包装已经成为塑料应用最大的市场。2004年,中国包装用塑料消耗量达540万吨,预计2005年这一数字将达到625万吨。对包装工业而言,塑料是包装用材料增长最快的品种。专家预测,2008年塑料将在多个应用领域超过纸包装成为用量最大的包装材料。塑料包装应用的快速发展,一方面得益于塑料良好的适应性与易加工性,另一方面,各种功能产品不断推出,成为市场迅速扩张的最大推动力;全球塑料年消耗量已达1.76亿吨。其中,包装塑料制品雄踞首位。根据不同国家或地区特点,塑料包装占塑料总用量的25%-70%不等。从包装用材料而言,塑料包装已远远超过玻璃、金属、木材等传统的包装材料,仅次于纸制品而居第二位,但其发展速度则远高于纸包装及其他包装材料。高分子材料在汽车行业的运用。相比传统的金属件(Metallic Parts),高性能的塑料件(Nonmetallic Parts)具有成本低、重量轻、可塑性强、原材料渠道多样化、可替换性强等诸多优点。目前世界不少轿车的塑料用量已经超过 120千克 / 辆,个别车型还要高,德国高级轿车用量已经达到300 千克 / 辆 。 国内一些轿车的塑料用量已经达到200 千克 / 辆 。可以预见,随着汽车轻量化进程的加速,塑料在汽车中的应用将更加广泛。高分子材料在国防、航天、航天科技领域和医学领域也有重要地位。三 高分子的发展趋势1 改善高分子材料对资源的依赖当代合成高分子材料主要来自于石油这种化工资源,二石油的生长又是一个漫长的地质过程,石油资源正日益减少而无法及时再生。因此,有必要寻找可以代替石油的其他资源来作为合成高分子材料的原料来源。最有效的就是使用天然高分子,也可以探究无机高分子材料的合成。可结合基因工程的方法,促使植物产出更多的可以直接利用的天然高分子。或者通过地球上富有的资源合成高分子。2 成为低碳资源,易回收再利用合成高分子材料的生产要尽可能实现零排放,零污染。使其实现绿色化学过程,成为一种绿色材料。研究高分子材料的环境同化,实现高分子材料的生物降解.无害焚烧乃至高分子材料治理环境污染。提高高分子材料的循环和再生使用的价值和效率。使高分子材料与环境和谐,发展前景广阔。3开辟新型功能材料产业新产业的兴起于兴旺,需要新型材料给予支撑。而高分子材料早就充当了多次这种角色。先进高分子结构材料.光电高分子材料.高分子光通讯材料.生物高分子材料和高分子材料智能系统等新型材料的研发,需要不同行业支持和不同的技术支撑。钢铁.陶瓷.高分子这些传统的材料之间的界限越来越模糊而融合也越来越明显,通用材料也功能材料之间的相互渗透也越来越明显等。性能越来越好的高分子材料在生活中,生产上应用的越来越广。4 高分子导电材料的新进展方向电高分子材料掺杂导电剂复合导电材料随着信息化和高科技的进步, 对特殊功能高分子材料的需求与日俱增。高分子导电材料是其中之佼佼者, 它 是投入力量较多, 实用化成就最大的一种重要功能材料。迄今学术界、产业界都在踊跃地对它进行研究、开发。高分子导电材料包括导电高分子材料和复合导电材料。导电高分子材料分为结构型和热分解型两类。5 高分子材料生物降解性能的进展方向高分子材料以其优越的机械性能、良好的持久性以及较低的成本,自20世纪以来得到了非常广泛的应用。但正是由于其在环境中的持久性,废弃的高分子材料对环境的污染也日益扩大,成为一个令全世界关注的环境问题。6 智能高分子材料是材料研究的新领域智能高分子材料又称机敏材料,也被称为刺激- 响应型聚合物或环境感聚合物,是智能材料的一个重要的组成部分。它是通过分子设计和有机合成的方法使有机料本身具有生物所赋予的高级功能:如自修与自增殖能力,认识与鉴别能力,刺激响应与环境应变能等。环境刺激因素很多,如温度、 pH 值、 离子、 电场、 磁场、 溶剂、 反应物、 光(或紫光)、 应力和识别等,对这些刺激产生有效响应的智能聚合物自身性质会随之发生变化。它与普通功能材料的区别在它具有反馈功能, 与仿生和信息密切相关,其先进的设计思想被誉为材料科学史上的一大飞跃,已引起世界各国政府和多种学科科学家的高度重视。结束语:总而言之高分子材料不仅丰富了材料家族的品种,使人们的生活更加方便、多彩、给众多的工业产品带来新面貌,而且还在科技尖端领域占有一席之地。可见高分子材料对未来发展的潜力是远远大过其他材料。参考文献(1)(2)塑料管道在我国建设领域累计用量高达2000万吨 -中国建材网资讯中心: http://cn.sonhoo.com/info/386849.html(3)包装--塑料应用的最大市场 - 文章 - 佳工网http://www.newmaker.com/art_6444.html(4)塑料在汽车上的应用现状与前景展望 - 国际橡塑网,橡塑原料,橡塑机---网http://www.newrp.com.cn/tech/detail-3123.html (5)材料导报??? ??? ??? , 塑!高分子导电材料的新进展 江家清 ?化工部炭黑工业研究设计所#(6)第22卷第1期2010年1月化学研究与应用 Chemical Research and App licationVol. 22,No. 1 Jan. , 2010 (7)智能高分子材料的应用现状及研究进展 辛晓晶 ( 威海职业技术学院 生化系 山东 威海 264210)(8)《中国塑料工业发展的现状和前景》http://www.docin.com/p-141653702.html(9)《高分分子 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。 高分子材料按用途分类 高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外,还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。 高分子材料的性能 高分子材料的结构决定其性能,对结构的控制和改性,可获得不同特性的高分子材料。高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点,使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能,从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域,并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。 很多天然材料通常是高分子材料组成的,如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。一般称在生活中大量采用的,已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料,称具有特殊用途与功能的为功能高分子。 高分子材料的合成与加工 高分子材料在加工之前,要先进行合成,把单体合成为聚合物进行造粒,然后才进行熔融加工。高分子材料的合成方法有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合和溶液聚合。这其中引发剂起了很重要的作用,偶氮引发剂和过氧类引发剂都是常用的引发剂,高分子材料助剂暂无内容往往对高分子材料性能的改进和成本的降低也有很明显的作用。 加工工艺 高分子材料的加工成型不是单纯的物理过程,而是决定高分子材料最终结构和性能的重要环节。除胶粘剂、涂料一般无需加工成形而可直接使用外、橡胶、纤维、塑料等通常须用相应的成形方法加工成制品。一般塑料制品常用的成形方法有挤出、注射、压延、吹塑、模压或传递模塑等。橡胶制品有塑炼、混炼、压延或挤出等成形工序。纤维有纺丝溶体制备、纤维成形和卷绕、后处理、初生纤维的拉伸和热定型等。 在成型过程中,聚合物有可能受温度、压强、应力及作用时间等变化的影响,导致高分子降解、交联以及其他化学反应,使聚合物的聚集态结构和化学结构发生变化。因此加工过程不仅决定高分子材料制品的外观形状和质量,而且对材料超分子结构和织态结构甚至链结构有重要影响。
范文二:高分子材料就业前景 高分子材料应用前景
啊书 晓玉 智新广东轻工职业技术学院 佛山南海 528000 摘要:高分子材料在当今世界乃至未来的世纪都充当着举足重轻的角色,尤其是在在开发新型替代能源方面, 在节约资源、能源和保护生态环境方面更是发挥着不可替代的作用。新时代的高分子材料更是与各行各业紧密不可分,科学家将在更多方面探究高分子材料,与时代低碳节能的生活呼应,高分子材料与产品也会越来越适应这时代的主题。关键字:高分子材料、加工行业、发展前景、电气工业、生物降解性能、新进展方向、智能高分子天然高分子是生命起源和进化的基础。过去一开始使用天然高分子材料,再后来高分子材料也只是用在很低劣的加工技术合成产品,使用率不高,虽然在各个行业,生活各处应用广泛,当今社会日新月异,无论是对高分子材料还是加工技术都要求很高,高分子材料更像多功能方向发展,技术也要越来越成熟与节能。而且也在回收利用的方面也有很高要求。一 高分子加工行
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业的现状分析自19世纪30年代末期,进入天然高分子化学改性阶段,出现半合成高分子材料。之后高分子产品就风靡全球,得到各个地区,男男女女,老老少少的喜爱,它给我们的生活带来了不可或缺的方便与作用。或者也可以说,因为高分子材料,世界有往前迈进了一大步。正因为如此,与高分子材料有关的行业迅猛发展了起来,尤其是高分子材料加工行业更如雨后春笋,在世界各地,欣欣向荣。未来高分子的发展,更是势不可挡。1999年3月29日的美国《时代》周刊评出了20名在20世纪里最具影响力的科学家和思想家,其中唯一一名化学家就是贝克兰(,(,,,,,,,,,),显然这是因为在20世纪的化学领域里,对人类影响最大的莫过于出现了塑料及其他合成高分子材料。合成树脂再加上添加剂,通过各种成型方法即得到塑料制品,到今天塑料的品种有几十种,世界年产量在1(2亿吨左右,我国也在500万吨以上,它们已经成为生产、生活及国防建设的基础材料。近几十年来,中国塑料工业发展迅猛,随着石油化工迅速发展,高分子材料将越来越广泛应用于工业.农业.电子.国防.建筑以及日常生活等各个领域。目前世界合成树脂产量已远远超过1.4亿吨,1999年,中国合成树脂产量为803万(其中PVC190吨,PE281万吨,PP264万吨,PS55万吨,ABS12万吨)。中国已成为一个合成树脂大国。中国塑料制品随着国外市场需求的变化,不断地进行调整与优
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化,全国塑料加工能力在2000年为2000万吨,塑料制品总产量已超1500多万吨。中国塑料制品近几年出口也迅速增长。塑料加工行业也越来越机械化,越来越自动化。目前高分子加工行业无论是原材料的生产.塑料制品的加工.塑料机械的制造已至塑料的应用都形成了一套较完成体系,并具备了一批国际先进水平的现代化企业。中国是一个具有12亿人口的大国,建筑业的市场非常大。另外高分子材料也应用在农业中,各种农业科学技术含量超高的农用产品。而且在居民的日常生活中,高分子产品也是密不可分的。可见未来,高分子材料的产品将在人们生活中充当着越来越重要的角色。二、高分子材料加工行业发展前景在现在高分子材料在国民经济中与钢铁、木材、水泥一起并称为四大基础材料,被认为是推动社会生产力房展的新型材料,现在已被用在各行各业的生产。高分子材料在电气工业的发展,随着时代的发展,高分子材料在电子、家电和通信领域。高分子在电气电子工业主要用作绝缘、屏蔽、导电、导磁等材料;在通信领域,高分子材料的需求量随着社会的发展,高分子材料不仅广泛用于各类终端设备,而且作为生产光纤、光盘等高性能材料使用。我国电气生产大国,全行业对高分子材料需求量较大用量。高分子材料轻质、绝缘、耐腐蚀、表面质量高和易于成型加工的特点这正是生产各种家用电器的最佳材料,而家用电器是人们的必须生活用品,高分子材料电气工业
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的发展是不会停止。高分子材料在农业的发展,近年来我大地区实施的地膜覆盖、温室大棚以及节水灌溉等新技术,使农业对高分子材料的需求越来越大。使用地膜覆盖可保温、保湿、保肥、保墒,并可以除草防虫,促进植物生长,提前收割,从而提高农作物的产量;应为使用温室大棚和遮阳网才使得蔬菜和鲜花四季生长;高分子材料质轻、耐蚀、不结垢、易于运输、安装和使用,在现代农业灌溉中被广泛运用;此外,绳索、洗衣具、渔网、鱼筐等也用高分子材料,经久耐用又容易清洗。高分子材料在建筑工程上的应用,在现在的建筑工程没有不见高分子材料的,可见高分子材料制品有排水管道、导线管、塑料门窗、家具、洁具和装潢材料和防水材料。在20世纪70年代以后低发泡塑料等结构材料的发展大量取代木材,使得高分子材料在建筑材料中用作结构件增长很快;目前,塑料管道在我国建设领域累计使用量高达近2000万吨。2008年,建设行业塑料管道工程使用量达到200多万吨,其中:市政工程约用量130万吨,建筑工程约70万吨,2008年市场占有率达到45%左右。有关专家根据住房和城乡建设行业的发展速度做了分析:未来几年后随着住房和城乡建设领域对塑料管道的不断需求,预计年需求量大约在300万吨左右。高分子材料在包装行业的应用,高分子材料塑料薄膜用以包装早就融入日常生活之中,食品、针织品、服装、医药、杂品等轻包装绝大多数都用高分子材料
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包装;化肥、水泥、粮食、食盐、合成树脂等重包装由高分子材料编织袋取代过去的麻袋和牛皮纸包装;高分子材料容器作为包装制品既耐腐蚀,有比玻璃容器轻、不易碎,在运输带来了很多方便。及统计包装已经成为塑料应用最大的市场。2004年,中国包装用塑料消耗量达540万吨,预计2005年这一数字将达到625万吨。对包装工业而言,塑料是包装用材料增长最快的品种。专家预测,2008年塑料将在多个应用领域超过纸包装成为用量最大的包装材料。塑料包装应用的快速发展,一方面得益于塑料良好的适应性与易加工性,另一方面,各种功能产品不断推出,成为市场迅速扩张的最大推动力;全球塑料年消耗量已达1.76亿吨。其中,包装塑料制品雄踞首位。根据不同国家或地区特点,塑料包装占塑料总用量的25%-70%不等。从包装用材料而言,塑料包装已远远超过玻璃、金属、木材等传统的包装材料,仅次于纸制品而居第二位,但其发展速度则远高于纸包装及其他包装材料。高分子材料在汽车行业的运用。相比传统的金属件(Metallic Parts),高性能的塑料件(Nonmetallic Parts)具有成本低、重量轻、可塑性强、原材料渠道多样化、可替换性强等诸多优点。目前世界不少轿车的塑料用量已经超过 120千克 / 辆,个别车型还要高,德国高级轿车用量已经达到300 千克 / 辆 。 国内一些轿车的塑料用量已经达到200 千克 / 辆 。可以预见,随着汽车轻量化进程的加速,塑料
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在汽车中的应用将更加广泛。高分子材料在国防、航天、航天科技领域和医学领域也有重要地位。三 高分子的发展趋势1 改善高分子材料对资源的依赖当代合成高分子材料主要来自于石油这种化工资源,二石油的生长又是一个漫长的地质过程,石油资源正日益减少而无法及时再生。因此,有必要寻找可以代替石油的其他资源来作为合成高分子材料的原料来源。最有效的就是使用天然高分子,也可以探究无机高分子材料的合成。可结合基因工程的方法,促使植物产出更多的可以直接利用的天然高分子。或者通过地球上富有的资源合成高分子。2 成为低碳资源,易回收再利用合成高分子材料的生产要尽可能实现零排放,零污染。使其实现绿色化学过程,成为一种绿色材料。研究高分子材料的环境同化,实现高分子材料的生物降解.无害焚烧乃至高分子材料治理环境污染。提高高分子材料的循环和再生使用的价值和效率。使高分子材料与环境和谐,发展前景广阔。3开辟新型功能材料产业新产业的兴起于兴旺,需要新型材料给予支撑。而高分子材料早就充当了多次这种角色。先进高分子结构材料.光电高分子材料.高分子光通讯材料.生物高分子材料和高分子材料智能系统等新型材料的研发,需要不同行业支持和不同的技术支撑。钢铁.陶瓷.高分子这些传统的材料之间的界限越来越模糊而融合也越来越明显,通用材料也功能材料之间的相互渗透也越来越明显等。性能越来越好的高分
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子材料在生活中,生产上应用的越来越广。4 高分子导电材料的新进展方向电高分子材料掺杂导电剂复合导电材料随着信息化和高科技的进步, 对特殊功能高分子材料的需求与日俱增。高分子导电材料是其中之佼佼者, 它 是投入力量较多, 实用化成就最大的一种重要功能材料。迄今学术界、产业界都在踊跃地对它进行研究、开发。高分子导电材料包括导电高分子材料和复合导电材料。导电高分子材料分为结构型和热分解型两类。5 高分子材料生物降解性能的进展方向高分子材料以其优越的机械性能、良好的持久性以及较低的成本,自20世纪以来得到了非常广泛的应用。但正是由于其在环境中的持久性,废弃的高分子材料对环境的污染也日益扩大,成为一个令全世界关注的环境问题。6 智能高分子材料是材料研究的新领域智能高分子材料又称机敏材料,也被称为刺激- 响应型聚合物或环境感聚合物,是智能材料的一个重要的组成部分。它是通过分子设计和有机合成的方法使有机料本身具有生物所赋予的高级功能:如自修与自增殖能力,认识与鉴别能力,刺激响应与环境应变能等。环境刺激因素很多,如温度、 pH 值、 离子、 电场、 磁场、 溶剂、 反应物、 光(或紫光)、 应力和识别等,对这些刺激产生有效响应的智能聚合物自身性质会随之发生变化。它与普通功能材料的区别在它具有反馈功能, 与仿生和信息密切相关,其先进的设计思想被誉为材料科学史上的一大飞跃,已引起世界各
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国政府和多种学科科学家的高度重视。结束语:总而言之高分子材料不仅丰富了材料家族的品种,使人们的生活更加方便、多彩、给众多的工业产品带来新面貌,而且还在科技尖端领域占有一席之地。可见高分子材料对未来发展的潜力是远远大过其他材料。参考文献(1)(2)塑料管道在我国建设领域累计用量高达2000万吨 ,中国建材网资讯中心: http://cn.sonhoo.com/info/386849.html(3)包装--塑料应用的最大市场 - 文章 - 佳工网http://www.newmaker.com/art_6444.html(4)塑料在汽车上的应用现状与前景展望 - 国际橡塑网,橡塑原料,橡塑机---网http://www.newrp.com.cn/tech/detail-3123.html (5)材料导报??? ??? ??? , 塑!高分子导电材料的新进展 江家清 ?化工部炭黑工业研究设计所#(6)第22卷第1期2010年1月化学研究与应用 Chemical Research and App
licationVol. 22,No. 1 Jan. , 2010 (7)智能高分子材料的应用现状及研究进展 辛晓晶 ( 威海职业技术学院 生化系 山东 威海 264210)(8)《中国塑料工业发展的现状和前景》http://www.docin.com/p-141653702.html(9)《高分分子 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。 ?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
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状。有天然橡胶和合成橡胶两种。 ?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。 ?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。 ?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。 ?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。?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。 高分子材料按用途分类 高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外,还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。 高分子材料的性能 高分
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子材料的结构决定其性能,对结构的控制和改性,可获得不同特性的高分子材料。高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点,使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能,从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域,并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。 很多天然材料通常是高分子材料组成的,如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。一般称在生活中高分子材料应用前景大量采用的,已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料,称具有特殊用途与功能的为功能高分子。 高分子材料的合成与加工 高分子材料在加工之前,要先进行合成,把单体合成为聚合物进行造粒,然后才进行熔融加工。高分子材料的合成方法有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合和溶液聚合。这其中引发剂起了很重要的作用,偶氮引发剂和过氧类引发剂都是常用的引发剂,高分子材料助剂暂无内容往往对高分子材料性能的改进和成本的降低也有很明显的作用。 加工工艺 高分子材料的加工成型不是单纯的物理过程,而是决定高分子材料最终结构和性能的重要环节。除胶粘剂、涂料一般无需加工成形而可直接使用外、橡胶、纤维、塑料等通常须用相应的成形方法加工成制品。一般塑料制品常用的成形方法有挤出、注射、压延、吹塑、模压或传递模塑等。橡胶制品有塑炼、混炼、压延或挤出等成形工序。纤维有纺
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丝溶体制备、纤维成形和卷绕、后处理、初生纤维的拉伸和热定型等。 在成型过程中,聚合物有可能受温度、压强、应力及作用时间等变化的影响,导致高分子降解、交联以及其他化学反应,使聚合物的聚集态结构和化学结构发生变化。因此加工过程不仅决定高分子材料制品的外观形状和质量,而且对材料超分子结构和织态结构甚至链结构有重要影响。
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范文三:医用高分子材料的应用及前景
医用高分子材料的应用及前景
郭梦雨
(四川农业大学生命科学与理学院四川雅安625014)
摘要:生物医用材料的种类越来越多,而生物高分子材料在医学上已经得到广泛引用的,高分子材料在生物相容性和机械性能上都有很大的优势。本文主要介绍了医用高分子材料的特点、种类及各种医疗应用,探讨了其在非聚氯乙烯(PVC)材料和邻苯二甲酸二辛酯(DEHP)替代材料、组织工程材料、药物控释材料的热点问题。
关键词:医用高分子材料;聚氯乙烯;增塑剂;组织工程Theapplicationandprospectofmedicalpolymermaterials
GuoMengyu
(SichuanAgriculturalUniversity,Yaan625014,Sichuan,China)
Abstract:Therearemoreandmorekindsofbiomedicalmaterials,andbiologicalmacromoleculematerialsinmedicinehasbeenwidelycited,whichhasgreatadvantagesonthebiocompatibilityandmechanicalpropertiesofpolymermaterials.Thisarticlemainlyintroducedthecharacteristicsofmedicalpolymermaterials,types,andvariousmedicalapplications,itisdiscussedinthepolyvinylchloride(PVC)materialandphthalateesters(DEHP)alternativematerials,tissueengineering,drugcontrolledreleasematerials.
Keywords:Medicalpolymermaterials,polyvinylchloride(PVC),plasticizer,tissueengineering
1引言
医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料,是生物医用材料中的重要组成部分,主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断检查、疾病治疗等医疗领域[1-2]。医用高分子材料的性能要求随着使用目的的不同、是否与人体接触以及接触时间的长短不同而不同[3]。基本性能要求为:安全性,必须无毒或副作用极少。这就要求聚合物纯度高,生产环境非常清洁,聚合助剂的残留少,杂质含量为ppm级,确保无病、无毒传播条件;力学性能稳定,满足医用所需设计和功能的要求;具有良好的化学惰性;经过灭菌过程,制品不变形、性能不发生改变;材料易得,价格适当;具有良好的适应
性,包括与医疗用品中其他材料的适应性,材料与人体各种组织的适应性。总之,与其他材料相比,因医用高分子材料多用于人体,直接关系到人的生命和健康,所以要求是相当严格的[3]。
2医用高分子材料的种类及应用
目前医用高分子材料还没有统一的分类标准。按其医学用途,主要分类有[4]:
(1)一次性使用的医用高分子材料材料。如:输注器械、血袋、各种导管及插管、采血管、高分子绷带等。
(2)植入、介入类材料。如:人工血管、人工心脏瓣膜、人工晶体、人工关节、人工肾、人工肺、中心静脉导管等。
(3)用于人体组织修复材料。如:人工皮肤、疝修补片等
(4)药物和药物控释用高分子材料。如:载药支架等。
(5)医药包装用高分子材料。如:预灌封注射器、药用胶囊、大输液瓶等。3医用高分子材料的研究热点
3.1非聚氯乙烯(PVC)材料和增塑剂DEHP替代品的研制
PVC是目前医疗领域应用最为广泛的一类医用高分子材料,大量用于输液器等管路产品中。PVC材料具有生产工艺简单、价格低、综合物理机械性能优良等优点[4]。然而,采用PVC作一次性医疗器械有以下几方面的缺点[5]:(1)PVC中残留有极少量的氯乙烯单体,该化合物已被证实是致癌物质。(2)PVC软制品在加工时必须使用如邻苯二甲酸二辛酯(DEHP)等增塑剂。动物试验表明,DEHP对生殖系统、肝脏、肺脏以及心血管等系统有不同程度的毒性作用,给人类健康带来风险。(3)有研究证明,PVC对某些药物(如硝酸甘油、尼莫地平等)具有吸附作用,使用药剂量不准确,影响疗效。(4)PVC加工时加有多种含金属的化合物作稳定剂,如钙、锌等,在输液过程中会可能进入人体,对人的身体健康带来危害。(5)为了提高金属稳定剂的稳定效果,在加工中还加入了含磷的辅助稳定剂—亚磷酸苯二异辛酯等,增加了PVC材料的毒性。(6)PVC材料在加工时会分解产生有毒的烟雾和微量的氯化氢,对操作人员的健康会带来威胁,同时对加工设备也造成腐蚀。(7)废弃的PVC材料燃烧处理比较困难,焚烧会产生氯化氢和二恶英气体。氯化氢会形成酸雨,二恶英气体是致癌物质,掩埋会对土壤造成严重污染。因此,非PVC材料的研制和不含DEHP増塑剂PVC的研制就成了当前研
究的一个热点问题。非PVC材料的应用将是今后发展的一个方向,目前的替代材料主要有热塑性弹性体(thermoplasticelastomer,TPE)(如聚苯乙烯类热塑性弹性体与聚丙烯合金材料)、乙烯硝酸乙烯共聚物(EVA)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)等,增塑剂邻苯二甲酸二辛脂(DEHP)的替代品主要有环己烷1,2二甲酸二异壬基脂(DINCH)[6]。
3.2组织工程材料
组织工程的中心任务是设计和构建用于受损组织和器官的替代物。医用高分子材料是组织工程的重要研究内容,必须与活细胞在体内或体外相容,近年来已经受到各国科学家的广泛关注[7]。目前,研究的热点材料有胶原、明胶、壳多糖、聚乳酸及其共聚物等。产品有人工血管、神经再生导管、人工肝、人工皮肤、组织修补网等。
3.3药物控释材料
药物缓释体系开始于50年代,控释型药物体系开始于70年代,到80年代开始了靶向型药物释放体系的研究。目前,常用的药物载体高分子材料有:明胶、淀粉、白蛋白、藻酸盐、聚酸酐、脂肪族聚酯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚硅氧烷橡胶、聚丙烯酸酯等[8]。
3.4医用高分子材料的表面改性
由于医疗器械新产品层出不断,对材料的血液相容性织相容性要求越来越严格。在传统材料的基础上进行表面化学处理、表面物理改性以提高材料在特定方面的性能,已经为医用高分子材料研究的一个热点课题。在制造体内植入导管时,可以化学接枝的方法对材料表面进行化学改性,以提材料的润滑性能;还可用共聚的方法,对材料进行亲水改性呈微观体均匀结构状态,这样可以大大提高抗血栓能力。
4结束语
我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。目前约有50多个单位从事这方面的研究,现有医用高分子材料60多种,制品达400余种,用于医疗的聚甲基丙烯酸甲酯每年达300t。虽然医用高分子材料的应用已经取得了巨大的成功,不仅挽救了数以万计的生命,而且提高了人类的生命质量,但目前大多数材料还处
于基础研究阶段。常规材料的临床应用中已经暴露出了很多问题,如凝血问题、药物吸附问题、增塑剂毒性问题等,究其根源,主要是对材料的生物学基础研究还很薄弱。因此,根据生物学原理指导现有材料的改进和更新,是当前医用高分子材料科学与工程发展的一个重要方面。
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范文四:智能高分子材料的研究与应用前景
智能高分子材料的研究与应用前景
左兰陈大俊张清华
(东华大学材料科学与工程学院200051)
摘要戽义概括丁具有开发应用价值的智能商分了材料的主要品种及其特点,并针对在建筑、航天航守、汽乍、U了通讯、纺织、医疗等领域所涉及到的智能高分予材料的研究开发现状与应用前景作了重点阐述.
关键词智能材料适臻亭分子材料形状记忆高分子材料
1.引言
_二十世纪初,合成材料尤其是复合材料的出现,使材料科学的发展取得了突破性的进展。复合材料具有高强高模、质轻价廉、保温绝缘、耐腐蚀等优点,广泛应用于军事、民用、建筑等多种领域。_二十世纪八十年代以来,随着电子、机械、航空、航天等高科技行业的飞速发展,人们对材料的要求越来越高,传统的结构材料和功能材料已经不能满足某些技术要求,材料科学的发展由传统的、单一的、仅具有承载能力的结构材料或功能材料向多功能化、智能化的新型材料发展。智能材料(IntelligentMaterials)是指在不同程度上能够感知或监测环境变化,并能通过自我判断与作出结论,晟终实现指令或进行指令执行功能的新型材料。它是比机敏材料(SmartMaterjals)在表达聪明程度上更高一个数量级的材料,后者可随环境的变化改变自己的性能系数以最佳响应环境的刺激,是一种具有敏感(Sensing)和致动(Aetuating)双重功能的材料。智能材料不仅可以感应到外界环境的变化,并针对这种变化作山瞬时主动峋应,而且具有自诊断、自适应、自修复和寿命预报以及靠自身驱动完成特定功能的能力。
近年来智能材料正在形成材料领域的一门分支学科,它是材料科学、人j【智能、机械、力学、生物、化学、物理等多学科高度发展、综合交叉的产物,其研究成果波及了信息、电子、生命科学、宁市、海洋科学技术等领域。
智能材料按使tl{』母体材料的种类可分为金属系智能材料、无机非金属系智能材料和高分子系智能材料。本文重点概述最具发展滞力的智能高分子材料的特点、研究开发现状及应用前景。2.智能高分子材料的特点
具有应用价值的智能高分子材料…包括形状记忆性高分子材料、刺激应答性高分子水凝胶、侧链液品高分子材料、结构性导电高分子材料等。其中形状记忆高分子(ShapeMemoryPolymer,简记SMP)材料根据其形状回复原理又可分为热致型SMP、光致型SMP、电致型SMP和化学感应刑SMP。由丁SMP不仅变形量火、赋形容易、形状响应温度易于调整、保温、绝缘性能好.而且还具有不锈蚀、易着色、可印刷、质轻价廉等诸多优点,因此可广泛用于医疗卫生、体育运动、电子通讯、十木:[程、服用纺织、科学实验及航天航空等许多领域。
刺激麻答性高分子水凝胶12]是一种三维高分子网络与溶剂纽成的体系,高分子网络的交联结构使它不会溶解而能保持一定形状,而分子链上的亲溶剂基团又使其被溶胀达到某一平衡体积。这种凝胶在外界酸碱度、离子强度、温度、光照、电场或生化反应等因素的细微刺激F,体积会发生数卣倍的溶胀和收缩的变化,井且这种变化是可逆的,不连续地发生的,在医学和仿生学上可制成“化
学发动机”、人造角膜、玻璃体等。
侧链液晶高分子材料具有独特的光学性质和显著的温度效应,在光、电、磁、热等物理冈素作
用下t液晶基元会发生诱导取向或显示各向异性,从而在光电材料、非线形光学(NLO)侧链等方面具有潜在的应用前景。目前作为显示和记录材料研究较多的侧链液晶高分子主要为聚砖氧烷和聚丙烯酸酯,分别应用于利用液晶相态变化的热感式和利用光化学反应的光感式显示和记录。如利心光活性液晶的螺距值随温度变化而造成的反射光颜色的变化可进行光学显示,制造成液晶温度计、J一告招牌、防伪标签、变色服装等。
结构性导电高分子材料即本征导电高分子材料,是指高分子结构本身具有导电性或经过化学掺
杂后具有导电性的高分子材料,~般为分子链高度取向的带有共轭双键结构的结品性聚合物。利H』这类材料在掺杂和去掺杂的氧化还原电化学反应中吸收光谱的变化,可用作电致变色元件,在非线形光学、二次电池、光化学电池、滤光片(透明度可调的“智能窗”)等领域有着广泛的应用前景。3.智能高分子材料的开发现状及应用前景
3.1建筑用智能高分子材料
建筑智能材料用于桥梁、高层建筑设施以及地下管道等,能自诊其“健康”状况,并能白行“医
治”诸如腐蚀、裂缝、老化等“疾病”或根据外部环境的变化“聪明”地调节内部环境,达到晟佳状态。
英国伊利斯诺大学的建筑研究中心pJ开发出了一种“自愈合”纤维。能感知造成钢筋腐蚀的酸
度,若将这种纤维包在钢筋周围,当酸度达到一定值时,纤维的涂层就溶解,从纤维中释放出能阻止混凝士中的钢筋被腐蚀的物质,从而达到钢筋“自愈合”的功效。
目前,科学家正在研制一种能自行调温调光的新型建筑材料,这种制品叫“云胶”14】,其成分
是水和一种聚合物的混合物,这种聚合物的一部分是油质成分。在低温时这种油质成分将水分子以一种“冰冻”的方式聚集在这种聚合物纤维的周围,就象一件“冰茄克衫”,这种纤维的火分子链是以伸展状态成束排列起来的,呈透明状,可以透过90%的光线。当它被加热时,这种人分子链段开始剧烈运动,就像“面条在沸水里”那样“翻滚”,并抛弃它们的“冰茄克衫”,使人分子链得以缠绕交联在一起,此时“云胶”又从清澈透明变成白色,可阻挡90%的光线。这一转变通常在2~3℃的温著范围内就能完成,并且是可逆的。建筑物如果具有象这样的“皮肤”,就可以适应周围的环境。当天气寒冷时,它就变成透明的,让阳光照射进来。当天气暖和时,它就变得’F透明,把Rl光挡住。一个装有云胶的天窗,在太阳东升西落的一天之中,能向室内提供比较恒定的进光量。充满云胶的多层玻璃,不仅可作天花板,而且可作墙壁,提高居住的艺术审美情趣或满足某些特殊环境如温室、病房的要求等。
人们还在研究一种住宅用的“智能墙纸”,当室内的洗衣机、电冰箱、空调等电器产生噪音时.
智能墙纸可以使这种噪音减弱。
热致型SMP在建筑上用作填充材料、密封材料、铆接材料等,可以从狭窄的入口插入到内部
再扩胀或恢复原形使用。如“智能紧固销钉”是先将材料成型为使用形状,再加热变形为易丁-装配的彤状并冷却固化,将变形品插入待铆合的两块板的孔洞中,然后将其加热至SMP的形状记忆温度即可恢复该销钉一次成型时的形状。板材即被牢牢铆合。——z90一
3.2航天航空用智能高分子材料
在航空}:业中,智能化材料将埘米制造b机的弹性应变机翼。这种机粪能根据不同E行状态自动调整到最佳状态,减少振颤,并能识别材料损伤。当飞机在飞行中遇到涡流或猛烈的逆风时,机翼中的智能材料能迅速变形,并带动机粪改变形状,从而消除涡流或逆风的影响,使’b机仍能平稳地b行。此外,埘智能材料制成涂料涂于机身和机翼上,当机身或机翼内出现应力时,涂料会改变颜色,以此报警。
美国密执安州立人学”1的研究人员,正在研究一种能自动加固的直升飞机水平旋翼叶片,当叶片在E行中遇到疾风作用而猛烈振荡时,分布在叶片中的智能材料就会从微小液滴状迅速变成嗣体而自动加同,减少E机振颤。
碳纤维(cF)增强复合材料已』。泛用于航空航天领域,但其致命的缺陷是自重太轻,在机械冲击F易丁发生振颤,往推广麻用上受到了一定限制。智能化的纤维增强材料”】克服了这个缺点,而且还能降低噪声,减少磨损。据英国《防务系统日刊》1998年3月18日报道【6t,美国国防高级研究计划局止在资助波音公司研制直升机旋翼智能材料。这种智能材料在热、电和磁能的激励下产生变形,激励消火后义可恢复原形。这种材料_}}{j于制造直升机旋翼叶片,可望改善旋翼的空气动力性能,减小振动年II噪音。在一项研究中,]:程师们在直升机桨叶上安装了能控制小型后缘襟翼和桨nl‘轨迹调整片的作动器。作动器由智能材料制成,在电能的激励下改变襟翼位置,以达到减小旋粪振动n蛀轨迹调整片角度),提高桨叶调准精度的目的。在另一项研究中,波音公司和麻省理‘l:学院联合研究在桨叶中嵌入智能纤维,这种纤维在充电时能使桨叶扭转变形好几度。这种智能材料的应心除了能改进空气动力特性外,还能延长部件寿命,增加飞机的利用率,降低维护成本。
3.3汽车用智能高分子材料
汽下l:业的迅猛发展对材料提出的要求即是舒适、高速、操作性能稳定、豪华并且环保。由r振动涉及到汽卞的耐久性、乘坐的舒适度以及噪音危害等问题,人们对车身材料的防振要求越来越高,智能高分子材料的优越性能在汽车工业上火显身手。
利H{SMP在形状记忆温度(T。)附近的阻尼特性(损耗角正切tg6经历一个最大峰值),能将振动能的一部分以热的形式最大程度释放出去,即发生所谓的力学损耗,可以达到减小振幅值、降低振动能的目的。在处于振动条件下的车体表面涂布上这种SMP,可以抑制壳体的振动,减轻噪音的产生。阻尼涂料除了减振降噪的功效外,还具有一定的隔热、防油、防水、防腐及密封等作用。法国CdFChimie公司于1984年开发成功的聚降冰片烯(Polynorbornylene)无定形聚合物【7’8】,由日本杰昂公司首先发现它具有形状记忆功能,并投放市场,商品名为Norsorex|”。聚降冰片烯用作阻尼材料,具有优越的减振、吸收冲击波、隔音等性能。美国国际聚合物研究所【I”用丙烯酸酯类共聚物作为阻尼涂料涂布于汽车刹车盘表面,可以消除刹车时发出的难听的尖叫声。
另外,用热致型SMP制作的缓冲器、保护罩等装置,在汽车受到冲撞变形后,只需通过温水加热即可恢复为原来的形状。还有发动机上与气阀连在一起的起动杆,若用SMP制作,则当环境温度低(低于材料的T。)时,起动杆为刚性,可操作其关闭阻气阀;当环境温度高(高于材料的T。)时,起动杆被软化,使力量达不到阻气阀,阻气阀仍处于打开状态,从而发动机在各种气温F都容易起动。
3.4电子通讯用智能高分子材料
对热敏电阻材料、压电材料等各种具有传感性能的智能材料配以辅助设施,就能构成一个智能材料系统。通过辅助设施的信息反馈,智能材料系统具有自诊断、自调整和自修补功能。
德国弗朗霍夫协会[Illl999年4月14日宣布,研制出智能化的纤维增强材料。它不仅重量轻、
强度高,而且能够随着外界环境变化而发生变形。该智能化材料的核心部分是由压电纤维组成的传感系统,它能将外界的机械影响(如振动、冲击、磨损等)转变成电信号,计算机根据这些信号可计算出合适的应变量,控制材料变形,以抵消外界的不利影响。只需将少量这种压电纤维掺入材料中,就能起到传感器的作用。
把高分子材料和传感器结合起来,已成为智能材料的一个新的特点。1994年,意大利比萨大学工程专家”1德?罗西根据人类皮肤有表皮和真皮(外层和内层)组织的特点,为机器人制造了一种由外层和内层构成的人造皮肤,这种皮肤不仅富有弹性,厚度也和真的皮肤差不多,为了使人造皮肤能“感知”物体表面的质感细节,德?罗西的研究小组还研制了一种特殊的表皮,这种表皮由两层橡胶薄膜组成,然后在两层橡胶薄膜之间布满仅有针尖大小的传感器,这些传感器是由压电陶瓷制成的。在受到压力时,就产生电压,受压越大,产生的电压也就越大。据报道,德?罗两制成的这种针尖大小的压电陶瓷传感器很灵敏,对纸张上凸起的斑点也能感觉到,穿上德?罗两研制的“智能皮肤”的机器人,可以灵敏地感觉到一片胶纸脱离时产生的拉力,或灵敏地感觉到一个加了润滑剂的发动机轴承脱离时摩擦力突然变化的情况,迅速作出握紧反应。
3.5纺织用智能高分子材料
二十一世纪的服装将向舒适化、功能化及回归自然等方向发展,各种智能织物得到J’泛关注,
其中防水透气、冬暖夏凉的织物首当其冲。
形状记忆聚氨酯(Pu)作为织物的功能性涂层,或作为按理剂对织物进行功能性整理(形状记忆功能)可以具有防水透气性。这是利用形状记忆Pu在玻璃化温度(Ti)范围变化区,其透湿气性有明显的改变。热致型SMP受热时结构膨胀,微布朗运动变得十分活跃,导致分子间距增人,足以让水蒸气分子轻易透过高分子膜,因此产生形状记忆温度(T。)上下透湿气性的巨大变化;同时分子内的运动还没有大到足以让大量水分予透过的程度,因此该高分子膜义具有防水性。若将T。设定在室温,则室温以上高透湿气性的涂层织物可起到散热作_l:fJ,而室温以F透湿气性著,义可起到保暖作_}l;I;由于薄膜的孔径远远小于水滴平均直径,冈此无论冷热都具有防水效果。从而使织物在各种温度条件F具有良好的穿着舒适性。
日本三菱重:r业公司已开发出刚形状记忆Pu涂层的织物,商品名为”Diary,,llJ,不仅可以防水
透气而且其透湿气性可以通过体温加以控制,达到调:箝体温的作用,可刚作运动服、婴幼儿尿布、军l:制服、野外帐篷等。2
在使用过程中易于变形的纺织品如领带、腰带、女式内衣、衣料衬里、衣领、坐垫、垫胸、鞋帮后衬等,若以SMP材料制作,则受到挤压拉扯后只需简单加热便可恢复如初。织物涂层技术是织物与高分子材料的复合,不仅可以保留织物原有的功能,更增加了覆盖层的功能,为织物的智能化提供了发展空间。
3.6医用智能高分子材料
在医Hj方面,智能材料的研究方向包括药物自动投放体系、临床医疗设备与人1:脏器二个方面。例如,利川多价羟基与硼酸基的可逆键合作为对葡萄糖敏感的传感部分制成小球状的人造胰细胞,292——
能根据血液中的葡萄糖浓度而扩张收缩,将它注入糖尿病患者的血液中,小球就可模拟胰细胞工作,使病人的血糖浓度始终保持在正常的水平上。用智能高分子作载体的微包囊消炎剂【”J,不仅可以控制药物的释放速度,而且可以对生物体的生理指标变化,如患处因发炎而引起的温度变化作出反馈,成为靶向药物释放体系,延长蛋白质、多肽类药物的生理活性,达到预期的治疗目的和效果。
热致型SMP材料,因其特殊的记忆功能和物理特性,以及可通过分子设计达到不同的记忆温度,在很多方面都极具使用价值。形状记忆温度在50~70"C的SMP可作为极好的医用模型材料,如制作代替Ii膏用夹板或假肢套,它的特点是在软化点可随意赋形,冷却后变硬成为坚硬固型体,既可作模删,也可起同定作用。具有生物降解性的SMP可制作医用组合缝合器材,血管阻塞防止器、Ir血钳等,利用其记忆特性以某种便于操作的形状植入体内,经过一段时间后被人体吸收,不必再手术取山。
4.结语
严格意义上的智能材料应具备以下功能:具有对环境的判断和自适应功能:具有自诊功能;具有自修复功能;具有自增殖功能(或称时基功能)。只有生物材料才能完全具备上述功能,而我们通常所说的智能材料是指设计和控制材料的物理、化学、机械、电学等材料参数,研制出生物材料所具有的某些特性的人造材料。由此可见,人们所研制的敏感材料与理想的智能材料相比还是有很大著距的。
不过近年来,世界各国的科技界都在进行智能材料的研究和探索,并已取得了可喜的成果,具
有优异性能的各种智能材料不断出现,例如生物医学用的人造器官、假肢、血栓过滤器等:体育用品类的网球拍、滑雪板、防水透湿气的运动衣等;复合材料结构固化的质量监控,甚至“从摇篮到坟墓”的跟踪监控、无损伤检验等;航天中的形状记忆天线、振动阻尼和自然频率可自动调接的货舱笛:汽车上的减振悬梁架、离合器、掣动器等等,为高科技行业的发展插上了翅膀。
今后,随着材料科学的深入发展,我们完全相信,过不了多久,用智能材料制成的飞机机翼【141就可以像鱼尾一样自己弯曲,自动改变形状,从而改变升力或阻力。具有自动调节功能的汽车悬臂梁可以识别路面变化,并相应改变自身的刚度,使乘客感到舒适。具有自适应性的智能保鲜膜118能响应环境条什的变化,通过释放乙烯等小分子气体来适当控制蔬菜水果的熟化,并在食品包装的“窗口”显示山晟佳食用时间;使用后,这种薄膜在较短时间内自己降解消亡,对环境不会造成污染。智能材料的发展日新月异,特别是在传感器技术方面更有用武之地。传感器的功能真正超过人的五官的日子已经为时不远,到那时各种高性能的传感器,将为信息产业的发展带来一场新的革命。参考文献
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TheCurrentResearchandDevelopmentofIntelligentPolymet
Materials
ZuoLanandTheirFutureChenDajunZhangQinghua
200051)(CollegeofMaterialScienceandEngineering,DonghuaUniversity
Abstraet
Intelligentmaterialshavegainedwidetheoreticalinterestsandpracticalapplicationsinmanyfields.
They
thecanbeusedforquitedifferentpurposesandofferalotofuniquefunctions.Thispapersummarizescurrentresearchanddevelopmentofintelligentpolymermaterialsandpredictsthefutureoftheirapplicationsinarchitecture,aeronautics,vehicle,telemunication,textile,medicalfields.
Keywords
Intelligentmaterials,Intelligentpolymer,Shapememorypolymer一294—
智能高分子材料的研究与应用前景
作者:
作者单位:左兰, 陈大俊, 张清华东华大学材料科学与工程学院
1.期刊论文 奚利飞. 郑俊萍. 张红磊. 杨学稳. 姚康德 智能材料的研究现状及展望 -材料导报2003,17(z1)
智能材料已成为当今世界高度关注的热点和焦点,它有着广阔的应用前景,取得了丰富的研究成果.首先介绍了智能材料的概念、特征;其次重点阐述智能材料的几种基础材料--形状记忆材料、压电材料、智能高分子材料的性能及应用研究进展;最后展望了智能材料在21世纪的发展趋势.
2.会议论文 周彦豪. 材料与能源学院(广东广州). 陈福林. 材料与能源学院(广东广州). 岑兰. 材料与能源学院(广东广州) 高分子材料的智能化和智能化的橡胶制品 2001
本文分析了橡胶行业的前沿产品—高分子智能材料的智能化橡胶制品的概念、特点及实际应用价值,指出只有努力提高橡胶材料和制品的高功能化和智能化的程度,大力开发研究高功能化和智能化橡胶制品,才能增强竞争能力,迎接加入WTO之后的挑战.
3.学位论文 杨青 基于粘弹性理论高分子材料形状记忆过程的有限元数值模拟 2007
形状记忆高分子(SMPs)是一种具有形状记忆功能的智能材料。近十年来各国学者针对该材料的本构关系进行了深入的研究,已经提出了一些本构理论用来描述材料的形状记忆机理。由于SMP的形状记忆机理较为复杂,本构模型构造时牵涉理论很多,且非线性的本构方程难于求解,所以目前仍然没有形成一套成熟的本构模型与有效的求解方法用来模拟SMP的形状记忆过程。
本文采用粘弹性高分子理论结合有限元数值模拟的方法,运用通用非线性有限元软件MSC.Marc对SMP形状记忆过程进行了计算模拟,得到了较为合理的应力应变、应力温度与应变温度等本构关系,分析了温度对材料模量的影响,热膨胀系数与升温速度对SMP形状记忆效果的影响。通过与日本学者Tobushi和美国学者Yiping Liu的实验与计算结果比较,发现本文所采用的基于粘弹性理论的有限元数值模拟方法可以正确描述SMP的形状记忆过程,也可以准确分析各主要参数变化对形状记忆过程所带来的影响,尤其在分析热膨胀系数与弹性模量对应变与应力变化的影响时其准确程度已经超过了日本学者Tobushi本构模型的计算结果,与实验结果完全一致,也与美国学者Yiping Liu本构模型的计算结果完全一致。 通过本文的研究说明基于粘弹性理论的有限元计算方法可以用于形状记忆高分子材料的本构研究与数值模拟,经过对MSC.Marc粘弹性模块的二次开发后可以形成专门的形状记忆高分子模块服务于SMP的功能开发与工程应用。
4.期刊论文 李青山. 张钦仓. 谢磊. 李柏峰 智能高分子材料的研究进展 -合成橡胶工业2003,26(5)
从合成、加工、新产品开发及其应用诸方面综述了智能高分子材料,如智能高分子凝胶、形状记忆高分子材料、智能织物、智能高分子膜和智能高分子复合材料等的研究进展,并展望了其发展前景.
5.会议论文 顾利霞. 俞力为. 付昌飞. 严冬燕 智能高分子材料科学进展 2006
智能高分子材料又称智能聚合物、机敏性聚合物、刺激响应型聚合物、环境敏感型聚合物,被定义为“能够感知环境变化并随着外部条件的变化,通过自我判断和结论,进行相应动作的高分子材料”。本文介绍了智能高分子材料的概况,对智能高分子凝胶及超分子材料的研究现状与应用进行简述。智能高分子材料的发展是建立在人类的需要、材料中孕育的功能和材料中已经显露的功能三者的联系上的,随着人们对智能高分子材料的不断深入认识,具有热敏、压敏、声敏、光敏、生物敏等功能的智能高分子材料将形成一个新的研究热潮。这类材料的性能与电、磁、光、热、化学物质等密切相关,是研制高技术产品、高附加值材料的基础。
6.期刊论文 梁敏. 李柏峰. 李青山. 陈鹏. 韩方涌. 王艳玲 智能高分子材料的研究进展 -化工时刊2002,16(5)
从合成及加工制备技术、新产品开发及其应用诸方面综述了智能高分子材料,如智能高分子凝胶、形状记忆高分子材料、智能织物、智能高分子膜、智能高分子复合材料等开发的新成果,并展望了其发展前景.
7.期刊论文 MiKl(e)s ZRiNYI. 刘明杰 电场和磁场响应的智能高分子材料 -生命科学2008,20(3)
过去的几年里,人们开始对新型智能材料的开发产生了极大的兴趣.这些新型的智能材料包括生物材料、自组装材料、复集合流体材料以及高分子凝胶等;但是人们发现还没有哪种智能材料能像高分子凝胶智能材料那样可以对多重的外场刺激产生响应.这些外场刺激通常包括温度、溶剂、pH值、离子、分子、光、电、磁等.同时这种材料对外场响应时可以产生多种变化,包括体积的膨胀收缩、力学性能的变化、光电性质的变化等.在过去的时间里,人们已经在智能高分子凝胶领域取得了重要的进展.具有电磁响应的胶体粒子能够与高分子凝胶形成复合物.这些胶体粒子可以使高分子凝胶在外场刺激时发生形变.当施加电场或磁场时,高分子凝胶的形状发生变化,当撤去外场时,形状回复原样.基于这些特点,电磁响应的智能材料可以用来设计成新型的驱动器、阀、马达,以及药物输运装置.
8.期刊论文 王锦成. 李光. 杨胜林. 江建明. WANG Jin-cheng. Li Guang. Yang Sheng-lin. JIANG Jian-ming 高分子材料的智能性及其应用 -合成技术及应用2001,16(4)
简介了智能材料的结构原理,重点介绍了可用作驱动元件的形状记忆聚合物、聚合胶体,可用作传感元件的碳纤维、本征导电聚合物的智能性原理及应用,最后简单介绍了智能高分子薄膜,智能液晶聚合物,智能高分子复合材料的智能性及应用.
9.学位论文 关晓琳 新型温度/pH荧光双重响应性高分子发光材料的合成及发光性能研究 2007
荧光高分子是一类具有广泛应用前景的功能高分子。自从六十年代以来,已有许多有关荧光高分子合成及应用的研究报道。但是,有关环境响应型多功能荧光高分子的合成研究相对较少,尤其是温度/pH双重荧光响应型高分子材料。大量研究表明荧光法测定温度和pH具有更高灵敏度,且分析仪器的几何设计更加灵活。利用荧光分子各种荧光参数(如荧光强度、荧光寿命等)的变化来测定温度和pH值变化,不仅便于荧光显微学研究,而且可实时检测活体细胞内pH的动态分布和区域变化。然而,温度/pH响应型荧光小分子在应用中容易脱落,同时与基材相溶性不好,仪器稳定性受到影响。相比之下,高分子材料具有很好的稳定性和成膜性,易于制成各种器件。因此,我们采用荧光小分子高分子化的方法来改善上述缺陷。
本论文选用无毒、廉价以及与生物体有较好相容性的水溶性高分子作为原料,功能化的荧光素和吖啶衍生物作为光学基团,通过化学键合和聚合两种方式将荧光小分子引入到高分子基体中,实现了它们的高分子化。采用核磁(NMR),质谱(HR-MS),红外光谱(FI-IR),差示扫描量热法(DSC),可见紫外分光光度仪(UV-vis),凝胶渗透色谱法(GPC)和荧光光谱等方法对荧光素和吖啶衍生物和荧光高分子的结构和性能做了表征,并系统研究了此类高分子荧光对温度和pH的响应情况。
(1)本文首先选用水溶性聚乙烯醇(PVA)作为高分子基质材料,采用化学键合的方法将荧光素(FL)分子结合于PVA上。为了能使荧光素与PVA.反应,我们合成出一种含有高活性官能团的3-环氧丙氧基荧光素(EPF),随后通过开环反应将EPF接枝到聚乙烯醇侧链上(PVA-EPF),实现了荧光素的高分子化。采用荧光光谱法对EPF和PVA-EPF的发光性能及不同温度或pH环境下荧光变化等方面进行了测定。研究表明:PVA-EPF在固态,液态,以及膜三种形态下均能辐射较强荧光;PVA-EPF荧光强度随环境温度的升高而下降;PVA-EPF的吸收和荧光强度均随环境pH的升高而增强,同时吸收波长发生明显红移。实验结果证明合成高分子PVA-EPF 的荧光对温度和pH具有双重敏感响应特性。这种新型水溶高分子具有独特的荧光性能,是一种潜在的荧光智能材料。
(2)选用廉价的天然高分子作为基质材料,同样采用开环反应将EPF分别接枝到两种水溶性壳聚糖和淀粉上。实验结果表明:与PVA-EPF相似,两种荧光高分子在固态,液态,以及膜三种形态下也能辐射较强荧光,且它们的荧光对温度和‘pH同样具有双重敏感响应特性(荧光强度随温度呈线性变化),是一种潜在的双智能型生物材料。天然高分子材料改性作为多功能荧光响应材料的研究工作尚未见报道,这种荧光双敏感高分子材料的合成设计思路新颖,具有创新性。
(3)采用不饱和双键修饰法,以荧光素为光学基团与烯丙基溴(allyl bromide)反应,合成出含有荧光素的烯丙基单体3-烯丙基荧光素(3-allyloxy fluorescein,Al-Flu),将Al-Flu与丙烯酰胺(acrylamide,AM)共聚,制备得到含有荧光素生色团的水溶性荧光高分子材料poly(All-Flu-co-AM),通过聚合方法再次实现荧光素的高分子化。与上述化学键合法制备荧光聚合物相比,此类含荧光基团聚合物的结构单元相对规整,且荧光基团含量较高。荧光测量结果表明poly(Al-Flu-co-AM)的荧光对温度和pH同样具有双重敏感响应特性。实验中我们可以根据需要选取合适的烯烃类化合物来与不饱和荧光分子共聚制备所需性能的荧光高分子材料。这种合成设计为智能型荧光高分子材料的制备提供了简便而实用的方法。
(4)根据上述的聚合方法,我们改用9-氨基吖啶(9-aminoacridine,9AA)为光学基团与丙烯酰氯(acryloyl chloride)反应,合成出含有吖啶的烯丙基单体烯丙基-9-氨基吖啶(acridine-9-N-acrylamide,Ac-9AA),然后通过单体的自身均聚反应和单体与丙烯酰胺的共聚反应,制备得到含有吖啶生色团的两种荧光高分子材料,实现吖啶类化合物的高分子化。实验结果表明该聚合物的荧光对温度和pH同样具有双重敏感响应特性。
本文研制的四类荧光高分子具有潜在的应用前景,有望成为廉价的温度/pH双重荧光响应型智能材料。
10.会议论文 胡金莲. 范浩军 智能热敏形状记忆聚合物及其应用 2004
智能热敏聚合物是一种能够对外界温度的变化发生预定响应,从而使聚合物特定的宏观性能随之发生相应的变化的高分子材料,形状记忆聚合物为智能热敏聚合物的一种.聚氨酯、聚降冰片烯,反式1,4-聚异戊二烯等均具有现状记忆特性.与形状记忆金属合金相比,形状记忆高分子材料具有质量轻、成本低、形状记忆温度易于调节、易于着色、形变量大、赋型容易,且易于在预定温度下被激发等特点.特别是形状记忆聚氨酯,具有结构——性能易于控制,形状记忆温度选择范围宽(-30℃~70℃)等优点,因而在诸多领域(如生物医学、纺织服饰、玩具、包装、国防军工等)显示了广阔的应用前景.在纺织领域,具有形状记忆的领带、腹带、服饰衬里、乳罩、绷带、运动服、军用作战服、登山服和帐篷等以其抗皱、免烫、防水、透湿、保温和定型等多种功能可通过 体温或温度自动调节等智能特性,深受消费者青睐.本文将对智能热敏高分子材料的研究和发展进行了回顾,重点介绍了该类材料的结构特征、形状记忆机理及其在纺织、生物医用材料和国防军工等领域的应用前景,并对该类材料的发展前景进行了展望.
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_4107482.aspx
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范文五:高分子材料加工就业前景
高分子材料加工就业前景
高分子材料加工就业前景高分子材料加工专业前景:
高分子材料与工程专业面向方兴未艾的现代化新材料研发与生产领域。在专业设置上采用学科研究方向为导向~以环境材料、生物医用材料、纳米材料等新材料研究与开发为专业特色~加强教授负责制的教学与学术团队建设~设有高分子合成、聚合物成型加工、环境材料等专业方向;在培养方案上~以化学系列课程为主干学科基础~选修生物、环境、仪器等相关学科知识~强化高分子化学与物理、高分子合菹成、高分子材料成型加工、高分子材料研区究方法等专业核心课程~突出聚合物制备担工程、材料加工工程、环境材料、生物医 用材料等专业方向的自主选修;在培养模 式上~推行研究性学习和研究性实验教学糌~拥有北京燕山石化、秦皇岛科技园等实沛习基地~正在形成双语教学和计算机合成颠设计应用等专业选修特色课程。本专业为酸大型国企和高新技术产业开发区以及研究篮院所提供应用型人才~具有稳定、灵活的添就业渠道。
高分子材料加工专业方向:
高分子材料与工程专业学生毕业后可在各 种材料的制备、加工成型、材料结构与性遁能等领域从事科学研究与教学、技术开发翌、工艺和设备设计、技术改造及经营管理千等方面工作~在科研、教学、企业等从事粟相关工作。。
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不同学校高分子材料加工触专业就业前景和方向:
每个学校对此专溺业的培养方向略有不同~导致其就业方向拆也会有所不同~下面是几位学长学姐对本硖学校高分子材料与工程专业就业方向和前ㄎ景的分析:
华东理工大学:本科找工作栝其实跟专业没很大关系。如果非得找相关褫的工作~这种公司太多了~好多都招的。π好的嘛当然是陶氏~拜尔~宝洁。。。。腙~一般的很多的~关键是要英语好~个人邯适应性灵活性比较强。
哈尔滨理工大学Γ:我的同学大多数去的电缆厂~可能因为邺是国企工作都不太顺心!有个同学去的广ゾ州电器研究院~工作大多数时间在实验室尹和在学校差不多!我觉得第一份工作很重籴要~最好去欧美外企锻炼锻炼!尽量别去仁台企日企~研究院还是不错的选择~因为 本科学的东西实在是不够用
南昌大学:郅一般来说,先进大企业,后进小企业比较圪好!大企业的制度等各方面都比较完善,瘥是个大熔炉,可以学到很多东西,虽然有西时候觉得学的没有小企业那么专!以后去づ小企业就可以是个全方面的人才了。
大妣连理工大学:能进到大公司~并且可以有 发展的空间当然好了~但是如果在那里无汲法有自己学习的机会~领导看不到你的潜痘力~抑制你的发展的话~还是不要去的好韧!不如选择一个中小型企业~在那里也许 会得到更多的锻炼~当然要看到企业发展 ~主要看领导的态度吧~对人才的态度!
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燕山大学:高分子材料还是有很多应用方饥向的单单是在我们学校的这些兄弟们~就?遍布了祖国各地~而且从事的行业也都不渲尽相同高分子材料的主要方向有塑料、橡,胶、合成纤维、粘合剂以及涂料~在交叉肥领域中还有复合材料。
高分子材料科学铈主要就是研究这些~当然~这些都是相对粤比较泛泛的因为想学好一个都是很深入的 ~何况是5个方向不过学的再深入~到了踝工作单位~也依然要从新学起~因为方向 太多~生产工艺太多~尽管产品可能一样荟~但是生产过程却天上地下我的同学中有鹾一部分再继续深造~其他的除了两个再复 研~其余的全都就业了工作都还算可以吧碗各行各业高分子是涉及国计民生的~很多 东西都是暂时无法替代的比如橡胶的轮胎摁~日常用的塑料袋~胶水或者502~刷屿墙的漆……市场还是很广的
北京化工大锟学:高分子分好多方向~有橡胶~塑料~莰高分子化工~复合材料等等~方向不同就窍业也不一样~不过由于基础课都差不多~?只有专业方面会有些不同~所以主要是高偶分子专业的在这几个方向就业都行~只是 可能开始工作时会有些吃力。我以前是偏 橡胶的~但是出来工作后~我觉得塑料的僧就业机会多些~关于塑料方面的企业也多 些。高分子材料的可以进石化单位~也可尤以进一些高分子材料制备的企业~进宝洁?~GE的也有。高分子材料就业还行~不 过工资不是很高~比金融~信息方面的可Б能会低些。其实出来后真正
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干本行的不多龊~也就应届生会注重专业~后面就不那么 注重
了~只要你能干~企业就会要的。
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