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趨勢(shì)就是市場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的方向。趨勢(shì)分為兩種:上升趨勢(shì)、下降趨勢(shì)。趨勢(shì)的類型有主要趨勢(shì)、次要趨勢(shì)和短暫趨勢(shì)三種。本站今天為大家精心準(zhǔn)備了淺析高分子材料發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用趨勢(shì),希望對(duì)大家有所幫助!1高分子材料概述
高分子材料是以高分子化合物作為原材料的一種新型材料,它由分子質(zhì)量相對(duì)較高的化合物組成,由很多個(gè)原子以共價(jià)鍵的方式組合而成,具有重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。
2高分子材料在生活中的應(yīng)用
2.1聚乙烯(PE)由乙烯聚合而成的高分子化合物,在工業(yè)上也包括少量烯烴的共聚物。由于生產(chǎn)工藝的不同,它們的密度,用途
和性能也有不同,乙烯材料來源很廣闊,目前成為了世界上產(chǎn)量最大的塑料品種。聚乙烯無味,無毒,是具有優(yōu)良耐低溫性能的熱塑性塑料。在日常生活中使用的塑料杯,塑料包裝袋等等,都是用聚乙烯塑料所制作的。聚乙烯化學(xué)穩(wěn)定性好,能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕,常溫下不溶于一般的溶劑,電絕緣性好而吸水率極低,可以用來制作電纜的保護(hù)層。聚乙烯塑料的缺點(diǎn)就是耐熱性比較差,機(jī)械強(qiáng)度較低。在大氣、陽(yáng)光和氧的作用下,會(huì)發(fā)生老化,變色、龜裂、變脆或粉化,喪失其力學(xué)性能。在加工溫度下,因氧化作用,也會(huì)使其熔體戮度下降,發(fā)生變色、出現(xiàn)條紋。
2.2聚苯乙烯(PS)
聚苯乙烯是由苯乙烯單體經(jīng)過自由基加聚反應(yīng)合成的聚合物。它是一種無色透明的熱塑性塑料,有僅次于玻璃的透光率,它密度小,并且耐酸堿的腐蝕。普通的聚苯乙烯塑料剛度大,玻璃化溫度高,但是性質(zhì)較脆,加工過程受熱發(fā)泡,用于制作泡沫產(chǎn)品。高抗沖聚苯乙烯是和丁二烯的共聚物,提高了材料的沖擊強(qiáng)度,但透明度下降。聚苯乙烯的電絕緣性能好,因此多用于電器中的絕緣材料。
2.3聚氯乙烯(PVC)
聚氯乙烯是氯乙烯單體聚合成的高分子材料。它是無定形結(jié)構(gòu)的白色粉末,相對(duì)密度1.4左右,玻璃化溫度77~90℃,對(duì)光和熱的'穩(wěn)定性差,在100℃以上溫度下,就會(huì)分解產(chǎn)生氯化氫,引起變色,性能迅速下降,在實(shí)際使用中必須加入穩(wěn)定劑來提高對(duì)光和熱的穩(wěn)定性。
在聚氯乙烯中加入發(fā)泡劑,就能制成泡沫塑料。質(zhì)量輕,絕熱性和隔音性能優(yōu)良,廣泛用于建筑材料、工業(yè)制品、日用品、地板革、地板磚、人造革、管材、電線電纜、包裝膜、瓶、發(fā)泡材料、密封材料、纖維等方面。
3高分子材料的發(fā)展前景
隨著生產(chǎn)和科技的發(fā)展,以及人們對(duì)知識(shí)的追求,對(duì)高分子材料的性能提出了各種各樣新的要求。總的來說,今后高分子材料的發(fā)展趨勢(shì)是高性能化、高功能化、復(fù)合化、智能化以及綠色化。
3.1高性能化
提高耐高溫,耐磨性,耐腐蝕性,耐老化及高的機(jī)械強(qiáng)度等方面是高分子材料發(fā)展的重要方向,這對(duì)于航空、汽車工業(yè)、航天、電子信息技術(shù)、家用電器領(lǐng)域都有非常重要的作用。高分子材料高性能化的發(fā)展趨勢(shì)主要有:(1)創(chuàng)造新的高分子聚合物;(2)通過改變催化劑和催化體系,合成工藝及共聚,共混及交聯(lián)等對(duì)高分子性能進(jìn)行改進(jìn);(3)通過新的加工方法改變聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu);(4)通過微觀復(fù)合方法,對(duì)高分子材料進(jìn)行性能改變。
3.2高功能化
高分子材料的高功能化是材料領(lǐng)域最具活力的新領(lǐng)域,目前已研究出了各種各樣新功能的高分子材料,可以作為人造器官的醫(yī)用高分子材料等。鑒于以上發(fā)展,高分子分離膜、高分子吸水性材料、光致抗蝕性材料、高分子催化劑等都是功能高分子的研究方向。
3.3復(fù)合化
為了發(fā)揮不同材料的優(yōu)點(diǎn),克服單一材料的缺點(diǎn)和不足,提高經(jīng)濟(jì)效益,使高分子材料的應(yīng)用更為廣泛而有了高分子材料的復(fù)合化。高性能的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是新材料革命的一個(gè)重要方向,目前主要用于航空造船、航天、海洋工程等方面,今后復(fù)合材料的研究方向主要有:(1)研究并開發(fā)高性能、高模量的纖維增強(qiáng)材料;(2)合成具有高強(qiáng)度,優(yōu)良耐熱性和優(yōu)良成型加工性能的基體樹脂;(3)界面性能,粘結(jié)性能的提高及評(píng)價(jià)技術(shù)的改進(jìn)等方面。
3.4智能化
智能化的高分子材料是使材料本身帶有生物所具有的高級(jí)智能,例如預(yù)知預(yù)告性,自我修復(fù),自我診斷,自我識(shí)別能力等特性,對(duì)環(huán)境的變化可以做出相應(yīng)的解答;根據(jù)人體的狀態(tài),控制和調(diào)節(jié)藥劑釋放的微膠囊材料,根據(jù)生物體生長(zhǎng)或愈合的情況或繼續(xù)生長(zhǎng)或發(fā)生分解的人造血管人工骨等醫(yī)用材料。
3.5綠色化
我們的日常生活中雖然高分子材料對(duì)起了很大的作用,但是高分子材料也給我們帶來了不小的污染?,F(xiàn)在很受關(guān)注的從生產(chǎn)到使用能節(jié)約能源與資源,排放廢棄物少,對(duì)環(huán)境污染小,又能循環(huán)利用的高分子材料,要求高分子材料生產(chǎn)的綠色化。研究高分子材料的綠色化主要有以下幾個(gè)方向:(1)開發(fā)原子經(jīng)濟(jì)的聚合反應(yīng);(2)選用無毒無害的原料;(3)利用可再生資源合成高分子材料;(4)高分子材料的再循環(huán)利用。
4結(jié)束語
總的來說,高分子材料對(duì)我們的未來影響是不可預(yù)測(cè)的。我國(guó)雖然在高分子材料的開發(fā)和利用方面起步比較晚,然而目前看來進(jìn)步的速度也是越來越快,高分子材料已經(jīng)為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做了重要的貢獻(xiàn),我們應(yīng)該更加提高技術(shù)水平,加強(qiáng)對(duì)新材料的開發(fā),以提高生活的質(zhì)量,讓高分子材料成長(zhǎng)得更加全面,更好地為人類服務(wù)。
1高分子材料在工程建筑中的運(yùn)用狀況
1.1直接節(jié)能型高分子材料
這種材料可以用作建筑外墻的結(jié)構(gòu)保溫涂料或者材料,具有較強(qiáng)的保溫效果,而且還具備了良好的防火、防水性能,具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性,較低的膨脹率與較長(zhǎng)的使用壽命等多種性能。經(jīng)常被用作建筑外墻的若干保溫高分子材料如下所示:酚醛樹脂聚氨酯與高分子包覆的有關(guān)相變復(fù)合材料。它們既能夠有效地滿足建筑工程的安全性能與保溫效果,又便于施工等。
再者,硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的閉孔率超過了90%,孔洞中充滿了一氟二氯乙烷與二氧化碳等,發(fā)泡劑,它們的導(dǎo)熱率都比較低。在完成了現(xiàn)場(chǎng)噴涂聚氨酯后,通常情況下導(dǎo)熱率維持在0.020W/(m·K),即便老化以后,它的導(dǎo)熱率仍然比較穩(wěn)定,大致處于0.023W/(m·K)的水平,它的保溫效果在很大程度上超過了其他材料。聚氨酯材料的疏水性能非常出色,它具有較高的閉孔率,水分不容易進(jìn)入到材料內(nèi)部中,防水性能非常優(yōu)異,能夠預(yù)防材料遇水膨脹的問題,可以確保它擁有穩(wěn)定的尺寸。這種材料的黏附性能十分優(yōu)越,它和纖維板、膠合板、木板、混凝土、金屬板等材料的黏附強(qiáng)度,在很大程度上超過了聚氨酯泡沫材料的實(shí)際撕裂強(qiáng)度。在在建筑工程的施工過程中,便于操作,不要求非常嚴(yán)格的施工環(huán)境。
1.2間接節(jié)能型高分子材料
此類材料能夠減少高分子材料所需要的生產(chǎn)成本,切實(shí)增加材料本身的使用壽命等,以節(jié)約能源資源,提升以往的高分子材料的化學(xué)穩(wěn)定性、耐水性、加工性、抗菌性、耐老化性等,以實(shí)現(xiàn)節(jié)能木板。以納米氧化鋅、納米二氧化鈦與納米銀復(fù)合而成的高分子雜化材料,和末端為吡啶鹽烷烴長(zhǎng)支鏈、季磷鹽、季銨鹽的高分子材料,具有較強(qiáng)的抗菌性能。此類材料會(huì)被用做外墻、管道、內(nèi)墻所需要達(dá)到涂料,在濕度較大的條件下,能夠顯著地改進(jìn)材料易于霉變的狀況,切實(shí)增加它的使用壽命。壓縮材料的實(shí)際成型時(shí)間,或削減材料成型所需要的條件,這些都輸間接性地減少能耗的手段之一,紫外光固化的相關(guān)涂料具有較快的固化速度,而且具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、光學(xué)、力學(xué)性能,因此這種高分子材料具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
2功能性節(jié)能或儲(chǔ)能高分子材料
此類高分子材料運(yùn)用在建筑工程中,主要是熱致變色型高分子材料與聚合物太陽(yáng)能電池。前者對(duì)溫度非常敏感,是非常具有代表性的功能性節(jié)能材料,重點(diǎn)用來制作建筑物的外墻與屋頂?shù)耐苛?。后者是把光能轉(zhuǎn)換為電能,而且將這些電腦儲(chǔ)存起來,能夠?yàn)槭覂?nèi)提供充足的電力支持,能夠用在玻璃、外墻、屋頂?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域。
最近若干年來,聚合物太陽(yáng)能電池持續(xù)地提升了光電的實(shí)際轉(zhuǎn)換效率,澳大利亞的相關(guān)設(shè)計(jì)師與2014年設(shè)計(jì)出了綠葉型聚合物太陽(yáng)能電池,它的光電轉(zhuǎn)換效率業(yè)已超過了11.00%,而且便于人們使用此類太陽(yáng)能電池,只要它被貼在房間的玻璃窗,就能夠儲(chǔ)存一定數(shù)量的電能,為室內(nèi)用電提供支持,在很大程度上促進(jìn)了這類電池運(yùn)用在建筑工程方面的進(jìn)展。
作為熱致變色高分子材料,聚N-異丙基丙烯酰胺的相轉(zhuǎn)變溫度大致達(dá)到了31.5℃。在低于相轉(zhuǎn)變溫度的情況下,其內(nèi)部氫鍵的密度超過了范德華力的相關(guān)密度,聚合物呈現(xiàn)出黑色;在溫度超過相轉(zhuǎn)變溫度后,其內(nèi)部氫鍵循序漸進(jìn)地變成了范德華力,其聚合物呈現(xiàn)為白色。把這種高分子材料用作外墻涂料或者屋頂材料時(shí),冬天溫度較低的情況下顯示為黑色,有利于建筑物吸收更多的熱量,發(fā)揮良好的保溫作用。夏天溫度較高時(shí),顯示為白色,有利于建筑物強(qiáng)化自身的表面熱量反射,實(shí)現(xiàn)了降溫的目的。和沒有采用此類涂料的相關(guān)建筑物比較,冬天時(shí)此類節(jié)能型建筑的室內(nèi)溫度大致提高了2℃,夏天室內(nèi)溫度大致降低了1℃,在很大程度上削減了冬天室內(nèi)供暖與夏天制冷需要的能量損耗。
3高分子材料在工程建筑中的發(fā)展趨勢(shì)
人們對(duì)工作環(huán)境與居住環(huán)境提出了越來越高的要求,因此應(yīng)該結(jié)合上述要求,持續(xù)地改進(jìn)和研發(fā)高分子技術(shù),制造出更高性能的高分子材料。要設(shè)計(jì)出有利于優(yōu)化設(shè)計(jì),提升建筑施工效果的高分子材料。持續(xù)地完善高分子材料的具體運(yùn)用方法,打造產(chǎn)學(xué)研與建筑實(shí)務(wù)一體化的高分子材料運(yùn)用研究體系。努力地培養(yǎng)高質(zhì)量的高分子材料專業(yè)人才,設(shè)計(jì)出能夠運(yùn)用到建筑工程諸多領(lǐng)域的此類材料,而不能只局限于室內(nèi)設(shè)計(jì)與粉刷涂漆方面。還要結(jié)合國(guó)內(nèi)外建筑行業(yè)的最新發(fā)展趨勢(shì),有針對(duì)性地創(chuàng)新高分子材料,要結(jié)合建筑工程的具體情況,搭配個(gè)性化、針對(duì)性的高分子材料,充分地利用室內(nèi)外空間。
4結(jié)束語
從上文分析可以看出,各種類型的高分子材料性能和功能日益增強(qiáng),它們具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、易加工、質(zhì)量輕,而且還具備了環(huán)境敏感、光電轉(zhuǎn)化、隔熱保溫等多種功能,在建筑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用前景必將越來越廣泛。
一、有機(jī)高分子材料概述
有機(jī)高分子材料是指區(qū)別于通用的、具有高性能或特殊功能等特點(diǎn)的有機(jī)高分子材料,表現(xiàn)為性能優(yōu)異,價(jià)格高,產(chǎn)量低。其特點(diǎn)覆蓋面廣、產(chǎn)品種類多;投資與技術(shù)高度密集,技術(shù)含量高;高風(fēng)險(xiǎn)、高收益。按使用性質(zhì)劃分,有塑料、橡膠、合成纖維、專用及精細(xì)化學(xué)品等;按用途劃分有結(jié)構(gòu)型和功能型;按功能型細(xì)分則有光、電、磁功能和生物相容功能;以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的高分子材料也被劃入了新型有機(jī)高分子材料。新型有機(jī)高分子材料應(yīng)用廣泛,工程塑料、復(fù)合材料、功能高分子材料、有機(jī)硅及氟系材料、液晶材料、特種橡膠、高性能密封材料等新型高分子材料被廣泛應(yīng)用于電子電器、交通運(yùn)輸、機(jī)械、建筑、生物、醫(yī)療及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料等領(lǐng)域。
二、有機(jī)高分子材料國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)有機(jī)高分子材料的研究不斷取得新的進(jìn)展:國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“聚醚砜、聚醚醚酮、雙馬型聚酰亞胺等類樹脂專用材料及其加工技術(shù)”,通過了國(guó)家有關(guān)部門的驗(yàn)收;一種用于家電產(chǎn)品的新型紫外光固化涂料——JD-1紫外光固化樹脂已開發(fā)成功;超高分子量聚丙烯酰胺合成技術(shù)在大慶油田化工總廠研制成功;“PTC智能恒溫電纜”、“多功能超強(qiáng)吸水保水劑”、“粉煤灰高效活化劑”等等,都是我國(guó)在高分子材料領(lǐng)域取得的不俗成果。我國(guó)在高分子單鏈單晶的研究也取得國(guó)際領(lǐng)先的成績(jī):成功地制備出順丁橡膠的單鏈單晶,獨(dú)創(chuàng)性地開展了單分子鏈玻璃體的研究,首次觀察到高分子液晶態(tài)的新的紋影結(jié)構(gòu)。
塑料行業(yè)單純從實(shí)驗(yàn)室階段的研究來講,我國(guó)與國(guó)際上的差距并不是很大。但從實(shí)驗(yàn)室研究走向產(chǎn)業(yè)化這一階段,與國(guó)外相比,我們的差距就被大幅度拉開了,因此塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)主要是盡快對(duì)主要新型品種的產(chǎn)業(yè)化。橡膠工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)是進(jìn)一步完善橡膠裝置技術(shù)工藝,進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整,提高氯丁膠、乙丙橡膠、丁腈膠和丁基膠的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力;充分利用原料、市場(chǎng)條件現(xiàn)已成熟的有利時(shí)機(jī),加快推進(jìn)異戊橡膠工業(yè)化進(jìn)程,盡快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn);大力發(fā)展改性丁二烯橡膠、三元乙丙橡膠等市場(chǎng)急需的產(chǎn)品品種。
“十一五”期間,國(guó)家把精細(xì)化工列為優(yōu)先發(fā)展的六大領(lǐng)域之一,并將功能涂料及水性涂料,染料新品種及其產(chǎn)業(yè)化技術(shù),重要化工中間體綠色合成技術(shù)及新品種,電子化學(xué)品,高性能水處理化學(xué)品,造紙化學(xué)品,油田化學(xué)品,功能型食品添加劑,高性能環(huán)保型阻燃劑,表面活性劑,高性能橡塑助劑等列為精細(xì)化工技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)。近幾年,許多省市都把建設(shè)精細(xì)化工園區(qū),作為調(diào)整地方化工產(chǎn)業(yè)布局、提升產(chǎn)業(yè)、發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)集聚的重要舉措。
生物催化合成已成為化學(xué)品合成的發(fā)展重點(diǎn),生物技術(shù)生產(chǎn)有特殊功能、性能、用途或環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì);具有原料來源廣、制備簡(jiǎn)單、質(zhì)量好及環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn),特別是利用生物技術(shù)可生產(chǎn)一些用化學(xué)方法無法生產(chǎn)或生產(chǎn)成本高以及對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響的新型材料;傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)正逐步由基因重組菌種取代或改良。2006年國(guó)家又針對(duì)生物能源和生物化工出臺(tái)了財(cái)稅扶持政策,明確今后將通過實(shí)施財(cái)稅扶持政策,支持地方大力發(fā)展生物能源與生物化工產(chǎn)業(yè)。
我國(guó)已確定將工程塑料、重大通用塑料改性新品種、重大橡膠及橡膠復(fù)合材料的工業(yè)化技術(shù)、生物化工材料及精細(xì)功能材料作為優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域,建立若干個(gè)材料原料生產(chǎn)基地和配套助劑的研究和產(chǎn)業(yè)化基地,對(duì)已有的國(guó)家級(jí)化工材料工程中心給予更大的投入,建立若干個(gè)化工設(shè)備、工程放大研究中心。
有機(jī)高分子材料由于具有許多其他材料不可比擬的性能,已成為尖端技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域不可缺少的材料,其發(fā)展?fàn)顩r直接關(guān)系到國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、技術(shù)水平和國(guó)防安全。目前世界三大合成高分子材料(合成樹脂、合成纖維、合成橡膠)的產(chǎn)量已高達(dá)1.8億噸,其中80%以上為合成樹脂及塑料,發(fā)展十分迅速。近幾年世界各國(guó)在高分子新材料、新技術(shù)、新原理的研究上都取得了新的進(jìn)展,使產(chǎn)品的性能不斷提高,新的品種不斷出現(xiàn)。以占合成樹脂和塑料產(chǎn)量35%以上的聚烯烴為例,繼高效負(fù)載型催化劑之后的茂金屬催化劑因其催化活性高,單一活性中心、聚合物結(jié)構(gòu)可精確調(diào)控等特點(diǎn),已逐步取代傳統(tǒng)催化劑,茂金屬聚合物如茂金屬線形低密度聚乙烯等已進(jìn)入市場(chǎng),對(duì)合成樹脂工業(yè)將產(chǎn)生巨大影響。
三、有機(jī)高分子材料未來發(fā)展趨勢(shì)
目前,世界上有機(jī)高分子材料的研究正在不斷地加強(qiáng)和深入。一方面,對(duì)重要的通用有機(jī)高分子材料繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)和推廣,使它們的性能不斷提高,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)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(yè)需求又研制出具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的導(dǎo)電塑料。導(dǎo)電塑料已用于制造電池等,并可望在工業(yè)上獲得更廣泛的應(yīng)用。另一方面,與人類自身密切相關(guān)、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強(qiáng),并且取得了一定的進(jìn)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(jī)器人、仿生和醫(yī)藥領(lǐng)域已顯示出潛在的應(yīng)用前景。