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液晶高分子材料的发展与应用(2)

时间:2022-10-05 23:24:01 化学毕业论文 我要投稿
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液晶高分子材料的发展与应用

  从1907年高分子酚醛树脂的出现以来,高分子材料因其普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展。

  然而,现在大规模生产的还只是在寻常条件下能够使用的高分子物质,即通用高分子。

  它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点,而现代工程技术的发展对高分子材料提出了更高的要求。

  于是新型高分子材料的开发与应用尤为重要。

  纳米、导电、生物医用、生物可降解、耐高温、高强度、高模量、高冲击性、耐极端条件等高性能的新型高分子材料的开发与应用不但能解决现阶段的高分子材料所面临的问题,而且也将积极地推动高分子材料向功能化、智能化、精细化方向的发展。

  与此同时,我国十二五计划也将高分子材料的开发研究纳入了其中,作为其重要研究方向之一的新型高分子材料的开发研究必将会极大地推动我国材料技术的发展。

  一、简述高分子材料

  1.高分子材料

  高分子材料(macromolecular material),以高分子化合物为基础的材料。

  基本成分为聚合物,或以其含有的聚合物的性质为其主要性能特征的材料。

  高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,通常分子量大于10000,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料,高分子是生命存在的形式。

  所有的生命体都可以看作是高分子的集合体。

  2.国内外高分子材料开发现状

  高分子材料与金属材料和无机非金属材料共同构成了应用性材料科学的最重要的三个领域。

  高分子材料凭借其独特的优势占领了巨大的市场。

  世界高分子材料工业正在高速地发展着。

  世界合成树脂量从1950年的1.5M工增长到2005年的212M工,每年大概以5%的增长率在迅速地增长。

  现在塑料的产量早已超过了木材和水泥等结构材料的总产量。

  合成橡胶的产量也已超过了天然橡胶,而合成纤维的年产量在上个世纪80年代就已经达到了棉花、羊毛等天然和人造纤维的2倍。

  对于我国而言,目前我国是世界上最大的树脂进口国,每年进口的树脂数量大约是世界树脂总贸易的25%到30%。

  我国的树脂合成工业正高速地发展当中,树脂合成能力也在飞速地提高中。

  然而与西方发达国家仍然存在着差距。

  3.开发新型高分子材料的重要意义和途径

  自上世纪30年代高分子材料的出现开始到现代,世界工业科学不再只是满足与对基础高分子材料的开发研究,从90代开始,科学家们就将注意力集中到了高功能,高智能的高分子材料开发上。

  现代工业对于新型高分子材料的需求日益强烈。

  像纳米高分子材料,通常是将纳米微粒与聚合物基材进行复合,利用其特殊性质来开发新产品,这比研究全新的聚合物材料投资少,周期短,生产成本低。

  与普通改性材料不同,纳米粒子具有特殊的表面效应、体积效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等,这些效应的综合作用导致了改性后的高分子材料具有特殊性能。

  比如,纳米粒子巨大的比表面积产生的表面效应,可使经纳米粒子改性后的高分子材料的机械性能、热传导性、触媒性质、破坏韧性等均与一般材料不同,有的材料还具有了新的阻燃性和阻隔性。

  新型高分子材料的开发主要是集中在制造工艺的改进上,以提高产品的性能,减少环境的污染,节约资源。

  就目前而言,合成树脂新品种、新牌号和专用树脂仍然层出不穷,以茂金属催化剂为代表的新一代聚烯烃催化剂开发仍然是高分子材料技术开发的热点之一。

  在开发新聚合方法方面,着重于阴离子活性聚合、基团转移聚合和微乳液聚合的工业化。

  在第二次世界大战中发展起来的高分子复合技术,以及出现于50年代的高分子合金化技术后。

  新的复合技术和合金化技术层出不穷。

  新型高分子材料的开发,不但能够满足现代工业发展对于材料工业的高要求,更能够促进能源与资源的节约,减少环境的污染,提高生产能力,更能体现出现代科技的高速发展。

  二、新型高分子材料的应用

  现代高分子材料是相对于传统材料如玻璃而言是后起的材料,但其发展的速度应用的广泛性却大大超越了传统材料。

  高分子材料既可以用于结构材料,也可以用于功能材料。

  现阶段新型高分子材料大致包括高分子分离膜,高分子磁性材料,光功能高分子材料,高分子复合材料这几大类:

  第一,高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择透过性功能的半透性薄膜。

  采用这样的薄膜,以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力,与以往传统的分离技术相比,更加的省能、高效和洁净等,被认为是支撑新技术革命的重大技术。

  第二,高分子磁性材料是磁与高分子材料相结合的新的应用。

  早期磁性材料具有硬且脆,加工性差等缺点。

  将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成的高分子磁性材料,这样制成的复合型高分子磁性材料,比重轻、容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品,还能与其它元件一体成型等。

  第三,光功能高分子材料,是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。

  目前,这一类材料已有很多,应用也很广泛。

  第四,高分子复合材料是指高分子材料和不同性质组成的物质复合粘结而成的多相材料。

  高分子复合材料最大优点具有各种材料的长处,如高强度、质轻、耐温、耐腐蚀、绝热、绝缘等性质。

  这些新型的高分子材料在人类社会生活,工业生产,医药卫生和尖端技术等方方面面都有着广泛的应用。

  例如,在生物医用材料界上,研制出的一系列的改性聚碳酸亚丙酯(PM-PPC)新型高分子材料是腹壁缺损修复的高效材料:在工业污水的处理上,在不添加任何药剂的情况下,利用新型高分子材料物理法除去油田中的污水:开发的聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂复合材料,这些材料比强度和比模量比金属还高,是国防、尖端技术方面不可缺少的材料;同样,在药物传递系统中应用新型高分子材料,在药剂学中应用,在包转材料中的应用等等。

  新型高分子材料已经渗透于人类生活的各个方面。

  三、综述

  材料是人类用来制造各种产品的物质,是人类生活和生产的物质基础,是一个国家工业发展的重要基础和标志。

  作为材料重要组成部分的高分子材料随着时代的发展,技术的进步,越来越能影响人类的生活。

  新型高分子材料的不断开发像纳米技术、荧光技术、导电技术、生物技术等的实施必将使得高分子材料在工业化的应用中不断进步。

  区别于我们已经开发研究成熟的一些传统材料,高分子材料的研究开发存在着无穷的潜力。

  正如一些科学家预言的那样,新型高分子材料的开发将有可能会带来现代材料界的一次重大革命。

  参考文献:

  [1]程晓敏,高分子材料导论[M],安徽大学出版社2006,

  [2]于金海,应用新型可降解材料修复腹壁缺损的实验研究[J].中国知网论文总库2010

  [3]赵利利,论新型高分子材料的开发与应用[J],科技致富向导,2011.(02).