高分子材料研究進(jìn)展范文
時(shí)間:2023-12-21 17:17:59
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篇1
關(guān)鍵詞 材料;液晶高分子;光致形變高分子材料
中圖分類號(hào)TG1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674—6708(2012)76—0157—02
材料是人類文明的標(biāo)志,是社會(huì)生存和發(fā)展的基礎(chǔ),人類支配和改造自然能力的提高都是通過新型材料的發(fā)現(xiàn)和利用來實(shí)現(xiàn)的??茖W(xué)家們預(yù)言“21世紀(jì)將是智能材料的新時(shí)代”。所謂的智能材料指的是能夠根據(jù)周邊環(huán)境的變化而做出不同響應(yīng)的一種新型材料。這其中材料對(duì)光、熱、電、磁以及溶劑等不同介質(zhì)所做出的響應(yīng)。根據(jù)智能材料所使用的材質(zhì)的不同,我們可以將其大致歸為三類:金屬類智能材料、無機(jī)非金屬類智能材料和智能高分子材料。本文主要針對(duì)的是光致形變液晶高分子材料進(jìn)行一些列研究和探討,希望能起到拋磚引玉的效果,讓更多的同行來共同關(guān)注這一領(lǐng)域的發(fā)展。
所謂的光致形變液晶高分子材料指的是能夠吸收特定波長的光,而改變自身形狀以及尺寸的一種高分子材料。光致形變液晶材料之所以能夠?qū)膺M(jìn)行響應(yīng)是因?yàn)槠浞肿又泻懈泄夤倌軋F(tuán)。
光致形變高分子要滿足一定的條件才能發(fā)生形變,Lendlein等人認(rèn)為需要滿足下面三個(gè)條件[1]:1)感光官能團(tuán)要以一定的方式引入到高分子材料中;2)當(dāng)感光官能團(tuán)與分子發(fā)生可逆的光異構(gòu)化的時(shí)候,就能夠引起材料在外觀上的改變。因?yàn)檫@種變化可以傳遞給高分子鏈,高分子鏈在構(gòu)象上的變化則表現(xiàn)在外觀形狀以及尺寸的變化上;3)該體系的維持需要有一定的交聯(lián)度,只有這樣才能穩(wěn)定材料最初的形體狀態(tài)。光致形變液晶高分子材料要想有大的形變,需要高分子鏈在材料中呈有序排列,從而可以產(chǎn)生各向異性的響應(yīng),這樣產(chǎn)生的形變應(yīng)力比較大。
Ikeda和俞燕蕾等人合成了一系列的液晶彈性體薄膜,他們把偶氮苯官能團(tuán)引入到該薄膜中從而可以有效地實(shí)現(xiàn)液晶彈性體薄膜在方向上所產(chǎn)生的可控光致彎曲的發(fā)生。如圖1(多疇液晶彈性體的光致形變彎曲圖,其中白色箭頭的方向即為偏振光的偏振方向)所示,當(dāng)多疇向列相液晶彈性體薄膜沿著任意方向發(fā)生彎曲的時(shí)候,彎曲后用570nm波長的可見光照射,薄膜可以恢復(fù)到原來的狀態(tài),這是因?yàn)楸∧さ膹澢较蚺c入射偏振紫外光的偏振方向一致,所以可以通過簡單的改變?nèi)肷涔馄穹较颍纯珊唵蔚鼐_控制薄膜的對(duì)彎曲方向。
Lee等人在最近研究出了一種全新的液晶高分子薄膜,這種薄膜在其主鏈上含有偶氮苯基團(tuán),而且薄膜也可以根據(jù)線性偏振光來控制自身所彎曲的方向變化。同時(shí),這種薄膜也是一種非化學(xué)交聯(lián)的體系,所以這就讓它能夠廣泛應(yīng)用于纖維制成或任意形狀的光響應(yīng)材料。另外,該材料也證明了,光致形變液晶高分子材料不一定需要化學(xué)交聯(lián)。
類似纖毛功能的微型執(zhí)行器是由van Oosten等人通過噴墨打印技術(shù)制備出的一種新執(zhí)行器,這種結(jié)構(gòu)的纖毛可以在有光照的情況下自行運(yùn)動(dòng)。如圖2(a)所示,當(dāng)將它放置于水中的時(shí)候,它就可以產(chǎn)生變比較強(qiáng)烈的擾動(dòng),從而達(dá)到促進(jìn)液體快速交融混合的目的。
另外,通過選擇不同的構(gòu)件,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)纖毛運(yùn)動(dòng)幅度大小的調(diào)控(圖2 b),最吸引人注意的一個(gè)特點(diǎn)是這種構(gòu)件的制備可以使用不同類型的噴液進(jìn)行操作,比如噴涂打印,如此,所使用的成本更加低廉,所以,這就也促使了大面積制備響應(yīng)性的執(zhí)行器件。在涉及到替代傳統(tǒng)的電驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器方面,同樣有著非常明顯的優(yōu)勢(shì);圖2 c是該執(zhí)行器成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。
圖2(a)當(dāng)采用不同波長的光驅(qū)照射人工纖毛的時(shí)候,就會(huì)令其產(chǎn)生不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)行為;(b)當(dāng)采用紫外光進(jìn)行照射的時(shí)候,液晶高分子纖毛在水面所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)行為;(c)為構(gòu)成執(zhí)行器的液晶單體化學(xué)結(jié)構(gòu)式。
結(jié)論:由于光的一些優(yōu)異特點(diǎn),使得光致形變液晶高分子材料在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中有著諸多的特點(diǎn),這些特點(diǎn)使光驅(qū)動(dòng)型執(zhí)行器不需要使用其他的相關(guān)輔助設(shè)備,只需要通過改變自身的形狀及尺寸就可以將光能直接轉(zhuǎn)化為有用的機(jī)械能,所以,它將有望在微機(jī)械領(lǐng)域中大放光彩。
參考文獻(xiàn)
篇2
1松香改性聚丙烯酸酯材料
丙烯酸酯聚合物是一類重要的高分子材料,廣泛應(yīng)用于包裝、粘合、涂料等工業(yè)中。松香基衍生物改性聚丙烯酸酯類反應(yīng)的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。
Lee等以馬來海松酸和富馬海松酸為原料,經(jīng)過酰氯化,再與帶羥基官能團(tuán)的丙烯酸酯進(jìn)行酯化反應(yīng)合成一系列的含有丙烯酸酯基的松香改性高分子聚合材料,結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚合物的耐熱性和耐溶劑性能都有大幅度的提高。而利用松香及其衍生物的乳液和丙烯酸酯乳液進(jìn)行共混改性也已經(jīng)取得進(jìn)展,李明等用松香乳液和聚丙烯酸酯乳液共混,隨著丙烯酸酯乳液的增加,松香樹脂的軟化點(diǎn)逐漸升高,膠黏劑的快黏力不變,持黏力升高。華南理工大學(xué)的陳平旭等采用半連續(xù)種子乳液聚合法制備了聚丙烯酸酯/聚合松香混合乳液,分析表明松香改性丙烯酸酯得到的高分子材料具有良好的兼容性和熱穩(wěn)定性;另外,中國林科院林明濤等采用細(xì)乳液聚合法共聚得到歧化松香-丙烯酸酯復(fù)合高分子乳液,利用松香改性制備的高分子材料的高軟化點(diǎn)克服了產(chǎn)品原來貯存穩(wěn)定性差和應(yīng)用性能不穩(wěn)定等缺陷。
2松香改性醇酸樹脂高分子材料
醇酸樹脂是由多元醇、多元酸與脂肪酸制成的聚酯,主要應(yīng)用在涂料領(lǐng)域。近年來,松香改性醇酸樹脂生產(chǎn)松香基醇酸樹脂高分子材料的研究逐漸升溫,利用松香改性醇酸樹脂后的產(chǎn)品具有附著力強(qiáng),漆膜光澤與硬度高的優(yōu)點(diǎn)。
山西應(yīng)化所的馬國章等用松香作為原料和亞麻油季戊四醇等在氫氧化鋰催化下進(jìn)行醇解后與對(duì)辛基酚醛與甲醛在堿性65~70 ℃條件縮合制備松香改性醇酸樹脂高分子材料,軟化點(diǎn)可達(dá)到150 ℃。南京工業(yè)大學(xué)的陶波等用馬來海松酸酐、植物油等與丙烯酸預(yù)聚物通過單甘油酯法合成了松香改性丙烯酸基醇酸樹脂,經(jīng)測定軟化點(diǎn)為145~170 ℃,且具有干燥時(shí)間短、硬度強(qiáng)、耐沖擊性等優(yōu)點(diǎn)。
檸檬酸改性合成松香改性醇酸樹脂類高分子材料,制成品的化點(diǎn)高于150 ℃,具有優(yōu)良的黏附力及優(yōu)異的光澤、硬度和干燥性能。采用植物油及其脂肪酸改性醇酸樹脂,存在漆膜干燥速度慢、硬度低、耐水性差、耐候性不佳等缺點(diǎn)。利用松香丙烯酸或馬來酸酐的加成產(chǎn)物來代替苯酐與多元醇反應(yīng)制備松香基醇酸樹脂,可改善醇酸樹脂漆膜性能。
3其它類型的松香改性高分子材料
松香不僅在改性酚醛、聚氨酯、聚丙烯酸酯和醇酸樹脂高分子化合物有廣泛的研究應(yīng)用,松香改性環(huán)氧樹脂、聚酰胺和聚酰亞胺類樹脂等高分子材料的研究也具有重要應(yīng)用價(jià)值。
中科院纖維素重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的鄧蓮麗等制備了松香-乙二醇二縮水甘油醚(AR-EGDE)改性聚甲基苯基硅氧烷(PMPS),兩者充分混合反應(yīng)后得到松香改性環(huán)氧樹脂材料,具有很好的阻燃特性。Roy等首先利用松香酸與丙烯酸的D-A加成反應(yīng)來制備松香二酸(APA),同時(shí)為了降低松香二酸叔碳上羧基的活化能,又將松香二酸酰氯化,再與己二胺反應(yīng)合成松香改性聚酰胺材料,這種無定形的高分子材料具有相當(dāng)好的熱穩(wěn)定性,并且只溶于高極性溶劑中,結(jié)晶性較差。日本九州大學(xué)的Hiroo Tanaka等制備出了可以提高施膠能力的松香改性聚-N-乙烯基甲酰胺施膠劑。Maiti等采用馬來松香與二元胺的摩爾比為2∶1,再加入過量的二元醇反應(yīng),減壓蒸餾后將未反應(yīng)的二元醇除去,獲得松香改性聚酯酰亞胺樹脂。
篇3
高分子材料在市場的廣泛應(yīng)用促使生產(chǎn)加工設(shè)備和工藝水平不斷提升,近年來,多個(gè)新型成型裝備得以研制成功,并逐一投入市場。所謂高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備自然是提升高分子材料生產(chǎn)質(zhì)量和性能的關(guān)鍵所在,但是結(jié)合工藝要求,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)良化和組裝的合理性才是保證這一結(jié)果的中心。
1 高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造
高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備中主要構(gòu)成部件有:聚合反應(yīng)器、紡前設(shè)備、熔融紡絲設(shè)備和長絲后加工設(shè)備。本文主要以聚合反應(yīng)器、紡前設(shè)備和熔融紡絲設(shè)備為例,探討高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)當(dāng)注意的要點(diǎn)
(1)聚合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和制造
聚合反應(yīng)器主要是由筒身、頂蓋、底蓋、夾套、蛇行管、攪拌器、傳動(dòng)裝置、動(dòng)密封、靜密封等部分結(jié)構(gòu)組成。每一部分都有其作用和功用,如:夾套和蛇形管的主要功用便是當(dāng)原料進(jìn)入蛇形管和夾套之中,對(duì)其進(jìn)行加熱或冷卻,保證其達(dá)到加工標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)當(dāng)前我國市場現(xiàn)狀,聚合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和制造主要依循的標(biāo)準(zhǔn)包含以下方面:①結(jié)構(gòu)強(qiáng)度值和剛度值較高;②設(shè)計(jì)使用材料不可與生產(chǎn)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng);③密封性好;④產(chǎn)量和長徑比都應(yīng)當(dāng)符合市場需求;⑤設(shè)計(jì)和制造成本不宜過高;⑥結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)簡單,便于生產(chǎn)操作和后期維修。
目前,制造聚合反應(yīng)器選用較多的不銹鋼材一般為1Crl8Ni9Ti不銹鋼、0Crl8Ni9Ti不銹鋼、0Crl8Nil2M02Ti不銹鋼、iCrl2M02Ti不銹鋼等。但鑒于其成本費(fèi)用過高,使用范圍較小。至于復(fù)合鋼板、普通低碳鋼、低合金鋼等材料則使用較多,這些材料成本低廉,但是也有其缺陷,如復(fù)合鋼板焊接加工程序較為復(fù)雜。故而,在使用過程中應(yīng)當(dāng)注意規(guī)避其缺點(diǎn),發(fā)揚(yáng)其優(yōu)勢(shì)。
(2)紡前設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造
紡前設(shè)備主要包含原液混合設(shè)備(原液脫單設(shè)備、原液脫泡設(shè)備)、切片干燥設(shè)備(切片干燥機(jī)、回轉(zhuǎn)+充填式干燥機(jī)、充填式干燥機(jī)、KF干燥機(jī)、BM干燥機(jī)、吉瑪干燥機(jī))和熔體勻?yàn)V設(shè)備(熔體靜態(tài)混合器、熔體過濾器)。其中,應(yīng)當(dāng)注意在原液脫單設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造中,脫單體設(shè)備的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡量符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì):①塔體直徑一般為1.8米,高度在7米左右;②塔外應(yīng)當(dāng)安置蒸汽管予以保溫處理;③脫單體塔內(nèi)部傘面五個(gè)圓錐角應(yīng)當(dāng)呈120°,最上面的一層傘面應(yīng)當(dāng)作穩(wěn)固處理,避免單體脫除;④選用材質(zhì)應(yīng)當(dāng)保證其硬度和剛度,可選用1Crl8Ni9Ti不銹鋼。至于切片干燥設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造,應(yīng)當(dāng)注意以下要點(diǎn):①根據(jù)生產(chǎn)的高分子材料性質(zhì)選擇是否應(yīng)當(dāng)安裝攪拌裝置②安裝攪拌裝置則需要安裝爐柵等傳動(dòng)裝置。且為了防止生產(chǎn)過程中切片粘連,應(yīng)當(dāng)在筒體上安置立式攪拌器,在筒體中部安裝爐柵攪拌器。熔體勻?yàn)V設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持以化熔體溫度和勻化添加劑為設(shè)計(jì)原則和標(biāo)準(zhǔn)。本處以靜態(tài)混合器為例,靜態(tài)混合器的設(shè)計(jì)中首要考慮的便是螺旋片式元件的料流分割層數(shù),其計(jì)算方式如下:S=2n。其中,s代指料流分割層數(shù),n指代螺旋片元件數(shù)。再次,將螺旋片的兩端分別向不同的方向進(jìn)行扭轉(zhuǎn),以180。為準(zhǔn)。將左旋和右旋的元件行交替排列對(duì)接。最后,組裝完畢之后,應(yīng)當(dāng)予以固定。
(3)熔融紡絲設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造
結(jié)合化纖及工業(yè)纖維熔紡設(shè)備中紡絲箱體、計(jì)量泵和紡絲組件的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行熔融紡絲設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造。
熔融紡絲設(shè)備的主要構(gòu)件包含螺桿擠出機(jī)、紡絲箱體、計(jì)量泵、冷卻吹風(fēng)裝置、卷繞成型裝置以及紡絲組件。其中,紡絲箱體的設(shè)計(jì)要求為:①耐熱性好;②密封性佳;③原材料在本組件設(shè)備中滯留時(shí)間盡量縮短;④結(jié)構(gòu)組裝簡單;⑤機(jī)體材料耐腐性較好。紡絲箱體多采用厚度為8至10毫米的鍋爐鋼板焊接而成,這種鋼板其抗腐蝕性較好,且成本低廉,目前應(yīng)用較多。
2.高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備的使用和維護(hù)
高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備的使用和維護(hù)過程中,筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)注意以下要點(diǎn):第一,對(duì)于功能不同的機(jī)械設(shè)備的靈活運(yùn)用。如:聚合物或無機(jī)物復(fù)合材料物理場強(qiáng)化制備機(jī)械一一十螺桿擠出機(jī)。這種設(shè)備的使用就應(yīng)當(dāng)注意反應(yīng)器的使用和操作,如果生產(chǎn)材料質(zhì)量出現(xiàn)問題,就應(yīng)當(dāng)首先考慮到是否由原材料在機(jī)體內(nèi)部連續(xù)反應(yīng)不足或混煉完成度低所導(dǎo)致,因而,此時(shí)應(yīng)當(dāng)首要檢查反應(yīng)器。第二,高分子材料生產(chǎn)加工設(shè)備的密封性能應(yīng)當(dāng)列入日常維護(hù)范疇。由于高分子材料的生產(chǎn)是一個(gè)內(nèi)部反應(yīng)過程,因而其密封性是保證生產(chǎn)材料材質(zhì)和性能的主要因素。生產(chǎn)加工設(shè)備中密封組件較多,如聚合反應(yīng)器,以至于其組件中使用到密封裝置。第三,生產(chǎn)加工設(shè)備制作材料的維護(hù),為了防止制作高分子的原材料和機(jī)壁接觸后發(fā)生化學(xué)反應(yīng),一般是使用鋼材和化合性材料,且在材料外壁上涂裝涂料以防腐蝕。儀器設(shè)備生產(chǎn)加工時(shí)間過久,其防護(hù)層難免會(huì)脫落,加之生產(chǎn)過程中的摩擦和撞擊,也都會(huì)走造成機(jī)體內(nèi)壁受損。因而,在生產(chǎn)加工設(shè)備使用一段時(shí)間之后,都應(yīng)當(dāng)拆卸機(jī)體,檢查內(nèi)壁是否受損。第四,傳熱裝置的維護(hù)。一般情形下,使用過程中若出現(xiàn)成品材料出現(xiàn)被污染的情形,推測其原因可能是反應(yīng)器傳熱裝置出現(xiàn)故障。具體而言,可能由反應(yīng)器密封性被破壞所致,也有可能緣于由機(jī)體內(nèi)部粘附物。因而,在使用過程中,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制聚合的溫度,且在后期維修過程中,定期拆卸清洗。
結(jié)束語
隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升,工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了長遠(yuǎn)的進(jìn)步和發(fā)展。由此,只有做好新材料生產(chǎn)加工設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)工作,方可有效促進(jìn)高分子材料研究的發(fā)展和進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)
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篇4
關(guān)鍵詞:高分子塑料;成型工藝;分析探討;未來發(fā)展
中圖分類號(hào):TB32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
一、高分子塑料的概述
1高分子塑料定義
高分子塑料是指以高分子化合物為主要成分的所有材料。從物理概念來說,高分子化合物的分子量應(yīng)該在1000以上。目前我們所使用的塑料,它就是一種合成的高分子化合物,一般把它稱之為高分子或者巨分子,它是利用單體原料以合成或縮合反應(yīng)聚合而成的,并由合成樹脂及填料、穩(wěn)定劑、色料等添加劑組合而成的。而根據(jù)它的特點(diǎn)來說,它可以自由改變形體樣式。
2高分子塑料的特性
單就高分子塑料的特性來說,除了它可以自由改變形體樣式以外,它還具有一定的粘彈性,它在外力作用下會(huì)發(fā)生高彈性變形和粘性流動(dòng),其變形與時(shí)間有關(guān)。還具體低強(qiáng)度和高比強(qiáng)度。一般地高分子塑料強(qiáng)度很低,但是由于它的密度很低,所以比強(qiáng)度較高。
除此之外,還有一定的高耐磨性、高絕緣性、膨脹性、高化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性低、熱穩(wěn)定性差等諸多特點(diǎn)。
3高分子塑料的分類
分析了高分子塑料定義、特性外,我們?cè)賮砜此姆诸?。目前在我國現(xiàn)階段我們把它分為七大類。具體如下:高分子膠粘劑、橡膠、塑料、高分子涂料、纖維、功能高分子材料和高分子基復(fù)合材料。下面筆者根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)分別對(duì)這七大類做一詳細(xì)的說明介紹,僅供參考。
第一類是高分子膠粘劑。它是以合成天然高分子化合物為根本的一種膠粘材料。而在實(shí)際應(yīng)用中我們又把它分為天然和合成膠粘劑,不完全統(tǒng)計(jì)應(yīng)用較多的是合成膠粘劑。
第二類是橡膠。從物理概念來說,它的分子鏈間次價(jià)力小,分子鏈柔性好,一般地在外力作用下可產(chǎn)生較大的形變,不穩(wěn)定,而在除去外力作用下,很快就能迅速恢復(fù)原狀。
第三類是塑料。塑料在我們的生活生產(chǎn)中聽到的比較多。一般來講它是以合成樹脂或化學(xué)改性的天然高分子為主要的成分,加入填料、增塑劑和其他添加劑組合而成。我們通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料。
第四類是高分子涂料。這個(gè)類型的主要是以聚合物為主,在生產(chǎn)中再添加溶劑和各種添加劑制得。一般把它分為油脂涂料、天然樹脂涂料和合成樹脂涂料三中,在日常生活中很常見。
第五類是纖維。這個(gè)也是在平時(shí)聽到最多的一種塑料,一般分為天然纖維和化學(xué)纖維兩種。物理學(xué)分析我們得出纖維具有次價(jià)力大、形變能力小、模量高等特點(diǎn),一般為結(jié)晶聚合物。
第六類是功能高分子材料?,F(xiàn)在我們已經(jīng)采用的是高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料等待。它具有物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)換、磁性、傳遞和儲(chǔ)存等特殊功能。
最后一種是高分子基復(fù)合材料。這種材料綜合了原有材料的性能特點(diǎn),在實(shí)際使用中我們根據(jù)需要進(jìn)行材料的任意設(shè)計(jì)。
4高分子塑料的應(yīng)用
如果說塑料的應(yīng)用,我們大家都不陌生,在生活生產(chǎn)中都常見,而提到高分子塑料的應(yīng)用,大部分人都比較陌生,而實(shí)際上,我們?cè)谏钪谢蚨嗷蛏俣悸牭揭姷竭^,只是加以高分子就難以理解了。經(jīng)過多年的工作體會(huì)和實(shí)際工作操作,現(xiàn)筆者就高分子塑料的應(yīng)用做一闡述。具體如下。
從軍事尖端大方面來說,高分子塑料的應(yīng)用已經(jīng)涉及到軍事及尖端技術(shù)上,無形中它促使了高分子合成和加工技術(shù)的發(fā)展,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)它已經(jīng)成為一種獨(dú)立的專門工程技術(shù)。
從高分子材料科學(xué)研究上來看,它是年輕而新興的學(xué)科。我們的科學(xué)家主要集中于結(jié)構(gòu)和組成與材料的性質(zhì)、探索加工工藝,對(duì)各種環(huán)境因素對(duì)材料性能的影響,其主要目的是為了進(jìn)一步開發(fā)新材料、新工藝等。目前,從一些材料上看高分子材料已經(jīng)和金屬材料等并駕齊驅(qū),在國際上我們把它列為一級(jí)學(xué)科,這是很高的級(jí)別。
二、高分子塑料加工工藝
上文我們分析了高分子塑料的定義,特性,分類及應(yīng)用,從大的方面我們有了一個(gè)感官的認(rèn)識(shí)和了解,下面筆者再結(jié)合實(shí)際談?wù)勊募庸すに嚒R员阍趯?shí)際中進(jìn)一步總結(jié)應(yīng)用。首先我們先來了解高分子塑料在加熱中出現(xiàn)的物理和化學(xué)變化。先來看物理變化。
1高分子塑料的物理變化。一般地,高分子塑料在等溫條件下會(huì)結(jié)晶,我們把它稱為靜態(tài)結(jié)晶。但實(shí)際在加工過程中,它大多數(shù)情況下結(jié)晶都不是等溫的,筆者認(rèn)為這些因素都會(huì)影響結(jié)晶過程。實(shí)踐中我們得出,熔化溫度與在該溫度的停留時(shí)間會(huì)影響聚合物中可能殘存的微小有序區(qū)域或晶核的數(shù)量。
另外,高分子塑料如果在紡絲、薄膜拉伸、擠出等成型加工過程中會(huì)受到高應(yīng)力作用,這個(gè)時(shí)候它就會(huì)有加速結(jié)晶作用的傾向;如果在剪切或拉伸應(yīng)力作用下,熔體中會(huì)生成長串的纖維狀晶體,隨應(yīng)力或應(yīng)變速率增大,它的晶體中伸直鏈含量增多,晶體熔點(diǎn)升高。
經(jīng)過多年的實(shí)踐,筆者得出這樣一個(gè)結(jié)論:就是說高分子塑料的分子鏈結(jié)構(gòu)與結(jié)晶過程有很大的關(guān)系。具體來說,如果分子量愈高,大分子及鏈段結(jié)晶的重排運(yùn)動(dòng)愈困難,高分子的結(jié)晶能力一般隨分子量的增大而降低,這是成反比的,需要我們加以注意。
2高分子塑料的化學(xué)變化是指高分子塑料在高溫和應(yīng)力作用下,受到熱和應(yīng)力的作用它的大分子結(jié)構(gòu)發(fā)生的一系列變化。這個(gè)變化中會(huì)發(fā)生輕微的降解物質(zhì),這個(gè)物質(zhì)釋放出來后會(huì)產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)。所以,我們?cè)趯?shí)際加工的過程中,要嚴(yán)格控制原材料指標(biāo),并使用合格的原材料,在配方中我們還要考慮使用抗氧劑、穩(wěn)定劑等輔材料來增強(qiáng)高分子對(duì)降解的抵抗能力,確保生產(chǎn)安全。
3高分子塑料成型加工工藝
在明確了高分子塑料的物理和化學(xué)變化后,下面我們進(jìn)一步闡述它的成型加工工藝。具體如下:
現(xiàn)階段高分子塑料成型加工一般包括原料的配制和準(zhǔn)備、成型及制品后加工等諸多過程。從它的加工工藝定義出發(fā),一般地是通過溫度的作用,讓高分子塑料受熱熔化,經(jīng)過高分子塑料成型設(shè)備加工成具有一定結(jié)構(gòu)形狀的產(chǎn)品過程。筆者統(tǒng)計(jì),現(xiàn)階段有擠出成型工藝、擠出注射技術(shù)、壓延成型、氣體輔助注射技術(shù)等。
3.1擠出成型工藝。這個(gè)工藝原理采用的是利用螺桿旋轉(zhuǎn)加壓,將塑料生產(chǎn)物料用擠出機(jī)擠入機(jī)頭,形成具備口模形態(tài)的型坯,完成冷卻定型,塑化等基本工藝流程。這個(gè)技術(shù)對(duì)成型工藝發(fā)展的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但需要加以注意的是,在實(shí)際的加工過程中,我們?yōu)榱舜_保工藝流程質(zhì)量,在生產(chǎn)物料制備、模具設(shè)計(jì)方面我們的工作人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格監(jiān)督控制,確保質(zhì)量有所提升。
3.2擠出注射工藝。擠出注射工藝它的突出優(yōu)點(diǎn)是可以更加靈活地調(diào)節(jié)復(fù)合物的配方,省去了造粒、包裝等工序,可以降低設(shè)備費(fèi)用和減少了生產(chǎn)時(shí)間。
3.3吹塑成型工藝。在這個(gè)工藝中,筆者僅僅拿出其中一個(gè)工藝來討論——多層吹塑成型工藝。這個(gè)工藝可以用于要求反滲透性能良好的制備品加工中。在生產(chǎn)中它能夠?qū)崿F(xiàn)原料的不斷更換。對(duì)于那些大型燃油箱容器的生產(chǎn)時(shí)的冷卻工藝處理來說,這個(gè)時(shí)候就急需要減少模腔內(nèi)壓力。我們可以采取將熔料儲(chǔ)存在擠出螺桿前端的熔槽中,在高速下擠出型坯,以最大限度減少型坯壁厚的變化,確保消除垂縮和擠出膨脹現(xiàn)象。
3.4注射成型工藝。筆者認(rèn)為,該工藝是塑料加工生產(chǎn)中最為實(shí)用且最為普遍的一種工藝。在生產(chǎn)中可以配合設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)用情況下,實(shí)現(xiàn)高分子塑料生產(chǎn)工藝的價(jià)值。經(jīng)過筆者的實(shí)踐分析來看,這種工藝具有應(yīng)用范疇廣、生產(chǎn)效率較高以及工藝操作簡單等很多的特性。在目前的生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛,生產(chǎn)效率也很高。
三、高分子塑料成型加工工藝未來發(fā)展
隨著目前科技的日益發(fā)展和實(shí)際的需求情況來看,高分子塑料成型加工工藝已取得了一定的成果。這主要體現(xiàn)在向高性能化方向發(fā)展。比如說用化學(xué)或物理的方法來控制發(fā)光倍率的發(fā)泡制品,具有分離機(jī)能和透析機(jī)能的離子膜。
再有就是向精密化發(fā)展。比如說,我們使用的超微指令的激光唱盤、計(jì)算機(jī)光盤等。最后是向優(yōu)質(zhì)化發(fā)展。我們可以采用與其他成型加工技術(shù)組合的加工方法,比如擠出壓縮法等。還有就是以磁帶為代表的記憶制品,像錄像帶,以及高絕緣等。
結(jié)語
本文對(duì)高分子塑料材料的定義、特性、分類及加工工藝,未來發(fā)展分別做了闡述,這讓我們不難看出,高分子塑料材料在實(shí)際應(yīng)用中不但取得了一定的成績,而且還向高度集成化、精度控制自動(dòng)化等特性方面快步發(fā)展。換句話說,高分子塑料材料是通過制造成各種制品來實(shí)現(xiàn)其使用價(jià)值的,我們從應(yīng)用角度來講,以對(duì)高分子材料賦予形狀為主要目的成型加工技術(shù)有著重要的意義。
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篇5
關(guān)鍵詞:高分子材料新型材料市場應(yīng)用農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
1.前言
隨著社會(huì)的發(fā)展,我國的科技有了嶄新的發(fā)展機(jī)會(huì)以及廣闊的發(fā)展平臺(tái),高分子材料科學(xué)也處速發(fā)展的狀態(tài)。經(jīng)過多年的發(fā)展,高分子材料已經(jīng)在我國市場上的多個(gè)領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。值得一提的是,合成高分子材料憑借著其獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì)以及相對(duì)良好的使用性能,在市場上已經(jīng)占據(jù)了比較重要的地位。伴隨著時(shí)代的持續(xù)發(fā)展,人們對(duì)新型高分子材料也相應(yīng)的提出了更高的要求,因此,為了適應(yīng)人類的需要,對(duì)新型高分子材料的研究便十分重要。
2.高分子材料簡述
高分子化合物是高分子材料的組成基礎(chǔ),構(gòu)成高分子化合物的基本成分是聚合物。所以,高分子材料所具有的性質(zhì)便是其構(gòu)成基礎(chǔ)聚合物所具有的性質(zhì)了,其含有的主要材料所具有的特性,便是這種高分子材料的特征性能。目前,高分子材料和無機(jī)非金屬材料以及金屬材料是在當(dāng)前的市場上應(yīng)用的材料主體,是應(yīng)用性材料科學(xué)的主要內(nèi)容。在三者當(dāng)中,屬高分子材料最受歡迎,由于其優(yōu)良的性能得以廣泛的應(yīng)用,在整體的新型材料的市場上都占據(jù)著重要的地位。在全球范圍內(nèi)的材料市場上,高分子材料的發(fā)展一直都沒有停止,反而是以高速的發(fā)展形態(tài)展現(xiàn)在人類的面前。例如,合成樹脂的數(shù)量在十年之內(nèi)幾乎增加了一百倍,高分子材料的飛速發(fā)展,給人類的生活帶來了極大的便利以及翻天覆地的變化。塑料便是一種典型的高分子材料,塑料的用途廣泛,傳統(tǒng)的木材和水泥的年產(chǎn)量加起來也遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有塑料的產(chǎn)量高。合成橡膠的產(chǎn)量也大于天然橡膠的產(chǎn)量,合成纖維一年的產(chǎn)量幾乎達(dá)到了羊毛和棉花等人造纖維或者天然纖維總產(chǎn)量的二倍之多。還要合成樹脂的發(fā)展等等。但是,即使高分子材料在我國取得了很大的研究進(jìn)展以及生產(chǎn)應(yīng)用,但是相比于世界上的發(fā)達(dá)國家,我國的科技仍然是較為落后,與各大發(fā)達(dá)國家存在著較大的距離。
高分子材料于一九三零年問世,至今已經(jīng)發(fā)展了將近九十年的時(shí)間。但是一直到二十世紀(jì)末期,高分子材料才正式收到人類的重視和研究。科技處于不斷的進(jìn)步當(dāng)中,人類對(duì)新型高分子材料的需求也在不斷增加。例如大家都熟知的納米材料,納米高分子材料是一種聚合物基材以及納米微粒的復(fù)合材料,這種材料具有獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì),在研究納米材料的時(shí)候,要以其潛在的性質(zhì)為依托,尋找最有效、迅速的開發(fā)方式。
2.新型高分子材料的應(yīng)用概述
高分子材料作為材料市場的后起之秀,發(fā)展速度十分迅速。并且在整個(gè)材料市場上的應(yīng)用十分廣泛,在各行各業(yè),在我們生活中的各個(gè)角落都能見到高分子材料的身影。例如在功能材料方面隨處可見高分子材料,在結(jié)構(gòu)材料方面高分子材料也表現(xiàn)出其難以比擬的優(yōu)勢(shì)。新型高分子材料的主要分類為:光功能材料和高分子分離膜,高分子復(fù)合材料以及該分子磁性材料。所謂光功能材料即是指這種材料能夠?qū)膺M(jìn)行吸收和轉(zhuǎn)換,或者透射和儲(chǔ)存。所謂高分子分離膜材料,其本身是一種薄膜性質(zhì)的材料,即是利用高分子材料來制作成的一種具有半透性質(zhì)的過濾膜,它的典型特征是選擇透過性。這種材料對(duì)環(huán)保工作等做出了重要貢獻(xiàn),并且分離效率高,使用條件好。所謂高分子復(fù)合材料是指有多種具有不同的性質(zhì)的物質(zhì)所復(fù)合而成的多相材料。這種材料聚集了多種材料的特征,優(yōu)勢(shì)十分明顯,例如復(fù)合材料能夠同時(shí)具備耐高溫和高強(qiáng)度等多種優(yōu)點(diǎn)。所謂高分子磁性材料是指磁性材料于高分子材料的一種復(fù)合形式,也屬于高分子復(fù)合材料的一種。這些新興的高分子材料已經(jīng)滲透進(jìn)了人類生活的各個(gè)領(lǐng)域,在醫(yī)療行業(yè)以及工業(yè)行業(yè)都做出了重大的貢獻(xiàn)
3.舉例說明新型材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
科技的進(jìn)步無疑大大促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展,我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,新興材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了很大的作用。
在我國農(nóng)業(yè)以及工業(yè)的生產(chǎn)領(lǐng)域,木塑復(fù)合材料的應(yīng)用十分常見,木塑復(fù)合材料大多應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,這種高分子材料具有以下優(yōu)點(diǎn):韌性好,較高的強(qiáng)度,可再生性好并且能夠耐腐蝕。因此,木塑復(fù)合材料能夠在一定程度上取代傳統(tǒng)的鋼鐵材料,故在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在我國大片的莊稼地中,大量存在著秸稈這種新型材料,我國對(duì)秸稈加以利用的研究已經(jīng)投入了很大的精力。秸稈用于沼氣發(fā)電,秸稈用于提取纖維素制作高能燃料等,將秸稈作為一種重要的新型材料仍然需要研究。部分農(nóng)作物的生長需要在溫室中進(jìn)行,因此溫室大棚便是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中的必需品。新型溫室大棚保溫材料能夠在白天充分吸收陽光,并自動(dòng)進(jìn)行恒溫工作的處理,在夜晚能夠使大棚內(nèi)維持同樣的溫度和空氣中的濕度。這種采用新型溫室大棚保溫材料的溫室能夠使植物自然生長,提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和質(zhì)量。對(duì)于溫室材料的研究,最主要的研究性能便是其保溫性能。新型溫室保溫材料的研究意義重大。
4.新型材料的發(fā)展前景
我們現(xiàn)在共同的目標(biāo)是可持續(xù)發(fā)展,新型材料的開發(fā)能夠滿足人類對(duì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的推進(jìn),新型材料能夠憑借其優(yōu)良的性能以及可重復(fù)利用的特點(diǎn)為人類社會(huì)的發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。但是,我們要時(shí)刻銘記,新型高分子材料的發(fā)展要堅(jiān)持以下原則:首先,新型高分子材料的使用不能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,其次,新型高分子材料要盡量追求成本低廉,能夠滿足大部分人的需求。目前我國所研究出的新型高分子材料大多價(jià)錢昂貴,因此,尋找廉價(jià)的基礎(chǔ)材料作為高分子材料的生產(chǎn)成本至關(guān)重要,原材料的選取和加工工藝的選擇都是未來新型高分子材料的研究重點(diǎn)問題之一,人類也從未停止過對(duì)新型高分子材料的探究工作。同時(shí),要對(duì)新型高分子材料進(jìn)行宣傳,讓大家都有所了解,才能提高高分子材料的利用率。最后再次強(qiáng)調(diào),不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)去發(fā)展新型高分子材料,才能讓這種高分子材料對(duì)我們的社會(huì)發(fā)展發(fā)揮重要的作用。
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篇6
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關(guān)鍵詞:高分子材料; 專業(yè)英語; 教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-3315(2013)11-153-002
高分子材料相對(duì)于傳統(tǒng)材料如玻璃、陶瓷、金屬等而言是后起的材料,但其發(fā)展的速度及應(yīng)用的廣泛性卻大大超越了這些傳統(tǒng)材料,已成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科技等領(lǐng)域的必不可少的材料。高分子材料除了作為通用材料使用外,同時(shí)向著功能化、智能化和復(fù)合化發(fā)展,這些都要求高分子材料專業(yè)的學(xué)生及時(shí)了解國內(nèi)外研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì),具備閱讀英語專業(yè)資料的能力。
高分子材料專業(yè)英語作為高分子材料專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,是大學(xué)英語教學(xué)的一個(gè)重要組成部分。學(xué)生畢業(yè)后無論在企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)或高校進(jìn)一步學(xué)習(xí)或工作,只要從事科技開發(fā),需要大量查閱英文科技信息資料,這些信息多存在于當(dāng)前發(fā)表的專利、期刊等專業(yè)文獻(xiàn)中。因此,培養(yǎng)高分子材料學(xué)生的專業(yè)英語技能是科學(xué)研究和實(shí)際工作的迫切需要。針對(duì)目前高分子材料專業(yè)英語的實(shí)際教學(xué)狀況,本文從高分子材料專業(yè)英語的特點(diǎn)著手,對(duì)于詞匯教學(xué)、課堂教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)方法,考核方式等方面進(jìn)行了研究和教學(xué)實(shí)踐。
一、專業(yè)英語詞匯教學(xué)
專業(yè)詞匯是用來專門描述某一學(xué)科、某一領(lǐng)域中的具體事物或者過程的詞匯,一般其詞義較單一,應(yīng)用范圍僅限于專業(yè)領(lǐng)域。專業(yè)英語詞匯是學(xué)習(xí)專業(yè)英語的基礎(chǔ),因此要求學(xué)生必須掌握大量的專業(yè)英語詞匯。經(jīng)過大學(xué)英語的學(xué)習(xí),學(xué)生積累了豐富的普通詞匯,對(duì)于浩繁復(fù)雜的專業(yè)詞匯還知之甚少。這些專業(yè)詞匯看似難識(shí)別和難記憶,但實(shí)際上大多數(shù)專業(yè)詞匯的構(gòu)成是有規(guī)律的,不少是由一些含有具體意義部件,即詞根、前綴、后綴等所構(gòu)成的組合體。如高分子材料專業(yè)中常見的表示元素的詞綴有hydro-(氫),-oxy(氧),thio-(硫),chloro-(氯),fluoro-(氟);bromo-(溴)等;表示數(shù)量的詞綴有poly-(聚,多),mono-(單);di-(二),tri-(三),tetra-(四),penta-(五)等;表示化學(xué)基團(tuán)的詞綴有methyl-(甲基),ethyl-(乙基),propyl-(丙基),butyl-(丁基),vinyl-(乙烯基),phenyl-(苯基)等;烷烴多以-ane結(jié)尾,烯烴多以-ene結(jié)尾,醇類多以-ol結(jié)尾等;表示屬性的詞綴有thermo-(熱),electro-(電),cyclo-(環(huán)),opto-(光)等。以polytetrafluoroethylene(PTFE,聚四氟乙烯)為例分析,該詞匯是由poly-,tetra-,fluoro-,ethyl-,-ene五個(gè)詞綴構(gòu)成,取前四個(gè)詞綴的首字母就構(gòu)成PTFE,記憶起來就簡便多了。課堂上講授這些規(guī)律對(duì)于學(xué)生專業(yè)詞匯的掌握就會(huì)收到事半功倍的效果,同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
二、以教材內(nèi)容為基礎(chǔ),適當(dāng)補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容
目前高分子材料專業(yè)英語的教材有不少,覆蓋了高分子化學(xué)、高分子物理和高分子材料加工等課程內(nèi)容。但這些內(nèi)容大多摘選自國外早期的原版專業(yè)書籍,不少內(nèi)容陳舊,體裁單一,一方面不能反映高分子材料專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,同時(shí)讓學(xué)生感到應(yīng)用性不強(qiáng),缺乏學(xué)習(xí)興趣。針對(duì)以上教材內(nèi)容的缺陷,筆者在有選擇的講述教材內(nèi)容的同時(shí),精心選擇一些著名國際高分子專業(yè)期刊,如《Macromlecules》、《Polymer》、《Macromolecular Rapid Communications》等期刊的部分相關(guān)內(nèi)容作為教材的補(bǔ)充,同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生上網(wǎng)搜索一些相關(guān)資料,如美國化學(xué)會(huì)下的Chemical & Engineering News下有關(guān)高分子材料方面的報(bào)道,這些內(nèi)容反映當(dāng)今高分子材料發(fā)展的前沿,拓寬了學(xué)生的知識(shí)面。同時(shí)考慮到學(xué)生畢業(yè)之后在工作中或進(jìn)一步深造中會(huì)接觸到專利、說明書、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、市場報(bào)告等多種體裁的專業(yè)文獻(xiàn),在課堂教學(xué)中適當(dāng)增加這部分實(shí)用性的內(nèi)容,起到學(xué)以致用的效果。
三、課堂理論教學(xué)方法的革新
專業(yè)英語教學(xué)內(nèi)容一般為專業(yè)知識(shí)的論述,具有很強(qiáng)的邏輯性和學(xué)術(shù)性。為提高學(xué)生的專業(yè)英語閱讀、翻譯、初步寫作的能力,筆者采取的方法如下。
1.師生互動(dòng)是專業(yè)英語教學(xué)的重要手段
傳統(tǒng)專業(yè)英語的教學(xué)模式是先講解詞匯,再閱讀和翻譯課文,這樣的課堂單調(diào)且冗長,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。考慮到語言教學(xué)的特殊性,為達(dá)到好的教學(xué)效果,需要學(xué)生在課堂中的積極參與,嘗試改變以往教師講學(xué)生聽的簡單教學(xué)模式,采用多種形式與學(xué)生互動(dòng)交流。通過提前布置作業(yè),學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作,每次帶著問題上課,在課堂上再隨機(jī)指定學(xué)生朗讀并講解翻譯,其他同學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充或修正,最后教師結(jié)合專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng),并講解相關(guān)的重要知識(shí)點(diǎn)和專業(yè)詞匯。這樣,充分調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使之從被動(dòng)學(xué)習(xí)變成主動(dòng)學(xué)習(xí),加深了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和認(rèn)識(shí)。
2.適當(dāng)進(jìn)行多媒體教學(xué),豐富課堂教學(xué)內(nèi)容
現(xiàn)在多媒體及網(wǎng)絡(luò)等教學(xué)手段已廣泛引入到課堂教學(xué)中,這些教學(xué)手段使課堂教學(xué)更加直觀生動(dòng),增大了課堂的信息量,提高課堂效率,激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。為此,在每次課文內(nèi)容講解結(jié)束后,筆者播放一些相關(guān)內(nèi)容的科普性英文短片,比如介紹高分子材料合成、成型、應(yīng)用等方面。由于剛學(xué)完相關(guān)內(nèi)容,所以學(xué)生表現(xiàn)出濃厚的興趣,通過看、聽、講述,留下了直觀的知識(shí),同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的聽說能力。把一些信息量大、實(shí)用性強(qiáng)的專利、論文、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等專業(yè)資料制作成多媒體課件進(jìn)行課堂講解,在有限的課堂時(shí)間內(nèi)給學(xué)生傳遞了較多的信息內(nèi)容,提高了課堂效率。
3.教學(xué)效果的檢驗(yàn)
考核方式是教學(xué)中的重要環(huán)節(jié),是檢驗(yàn)教學(xué)效果和鞏固學(xué)生所需知識(shí)的重要手段。考核主要涉及兩個(gè)層次,平時(shí)考核與期末考試。平時(shí)主要考核學(xué)生以英語為工具進(jìn)行專業(yè)信息交流的能力,期末考試則通過試卷形式檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)專業(yè)詞匯的掌握情況,以及快速閱讀科技論文并從中獲取信息的能力。在完成每一階段的教學(xué)環(huán)節(jié)后,教師要不斷總結(jié),了解學(xué)生對(duì)所授知識(shí)的掌握程度,確定考核指標(biāo),根據(jù)考核結(jié)果來修正下一階段的目標(biāo),設(shè)計(jì)下一階段的教學(xué)內(nèi)容。平時(shí)的階段性考核可以有多種方式,如根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生抽簽選擇一個(gè)題目用英語講述,考察聽說能力?;蜥槍?duì)知識(shí)點(diǎn),把常見的錯(cuò)誤總結(jié)出來,引導(dǎo)學(xué)生糾錯(cuò),考察語法知識(shí)的掌握情況。在課堂教學(xué)將結(jié)束的時(shí)候,我們對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組合作完成一次科研課題的匯報(bào),學(xué)生自行分工,查找資料、設(shè)計(jì)制作多媒體課件、上臺(tái)匯報(bào)講演。在這個(gè)過程中,學(xué)生不但提高了自己的專業(yè)英語水平,還培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作的能力。
四、結(jié)束語
綜上所述,對(duì)于高分子材料專業(yè)的學(xué)生而言,高分子材料專業(yè)英語是繼大學(xué)英語后非常重要的英語教學(xué)課程,教學(xué)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生以英語為工具解決專業(yè)學(xué)習(xí)中的實(shí)際問題的能力,為學(xué)生今后畢業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)際工作或進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。為此,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式及內(nèi)容等方面改革高分子材料專業(yè)英語的教學(xué)是很有必要的。
參考文獻(xiàn):
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篇8
關(guān)鍵詞:導(dǎo)熱高分子 復(fù)合材料 研究 應(yīng)用
中圖分類號(hào):TB332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-3973(2013)011-070-02
從上世紀(jì)40年代以來,人類對(duì)于高分子復(fù)合材料的研究已經(jīng)有將近70年的歷史,并且在工業(yè)材料應(yīng)用領(lǐng)域得以普遍應(yīng)用。但是,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步,人們?cè)趯?dǎo)熱材料應(yīng)用程度與范圍方面提出了更高的要求,不僅僅是滿足于傳統(tǒng)材料的單一性能,而是對(duì)材料優(yōu)良的綜合性能寄予了更高的期望,如用在化工生產(chǎn)以及廢水處理的熱交換器一方面要有良好的導(dǎo)熱能力,另一方面又要能夠耐化學(xué)腐蝕、耐高溫;相應(yīng)地在電子電氣領(lǐng)域,隨著集成技術(shù)以及組裝技術(shù)方面的迅猛發(fā)展,電子元件以及邏輯電路的占地空間也越來越小,所以傳統(tǒng)的高分子復(fù)合材料就不僅僅是需要良好的導(dǎo)熱的功能,還要能夠具備一定的絕緣能力。但是,由于受到傳統(tǒng)工藝的限制,復(fù)合材料大部分屬于導(dǎo)熱性能良好的金屬材料,往往不耐腐蝕,當(dāng)前的技術(shù)為了克服導(dǎo)熱材料的耐腐蝕性而采用了合金技術(shù)以及進(jìn)行防腐涂層的技術(shù),同時(shí),復(fù)合材料的耐熱性卻降低了。由于傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料無法滿足人們對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,因此,新型導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生,人們更多地將其應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。如何提升導(dǎo)熱高分子材料的綜合功能成為了工業(yè)領(lǐng)域乃至社會(huì)各界的重要研究課題。
1 對(duì)于導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的課題研究現(xiàn)狀
1.1 導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的運(yùn)作原理
聲子、光子以及電子是固體形態(tài)內(nèi)部的導(dǎo)熱介質(zhì)。由于聚合物往往是以飽和體系的狀態(tài)呈現(xiàn)的,不存在電子導(dǎo)熱的可能性,只能通過聲子這一介質(zhì)進(jìn)行導(dǎo)熱,要想到達(dá)傳導(dǎo)熱能,就要通過晶格振動(dòng)的方式。聚合物的導(dǎo)熱性能較差,這是由于聚合物往往具有較大的相對(duì)分子質(zhì)量,分散性較強(qiáng),分子鏈之間不能夠纏結(jié)無規(guī)則方式存在,達(dá)不到結(jié)晶的條件,同時(shí)分子鏈會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),聲子受到振動(dòng),就會(huì)產(chǎn)生散射,大大降低了聚合物材料的導(dǎo)熱性能。從理論上來說,要想達(dá)到提升聚合物材料導(dǎo)熱性能的目的,可以從兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),一方面是在聚合物材料中填充進(jìn)具有高導(dǎo)熱率的物質(zhì),制成具有以聚合物為基礎(chǔ)的導(dǎo)熱復(fù)合材料,例如可以將環(huán)氧樹脂填入碳纖維以及氮化鋁材料中,增強(qiáng)高分子復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能;另一方面是利用最新的科技,將高導(dǎo)熱率的材料進(jìn)行聚合。如可以利用聚苯胺導(dǎo)熱性能良好的優(yōu)點(diǎn),采用導(dǎo)熱機(jī)制達(dá)到更佳的導(dǎo)熱能力。
增強(qiáng)聚合物導(dǎo)熱性能的方法中,在實(shí)踐工作中,主要使用的是填充入高導(dǎo)熱性能的材料來達(dá)到增強(qiáng)導(dǎo)熱的目的,以復(fù)合成導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料,這也是當(dāng)前工業(yè)上制備導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的主要途徑。但是,導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料傳導(dǎo)熱能的效率受到了濕度、分子鏈取向密度、結(jié)晶度、溫度以及填充材料種類多方面的影響。
在實(shí)際工業(yè)的操作中,導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料傳導(dǎo)熱能的效率主要受到了所填充材料以及材料在復(fù)合材料中分布情況的影響。如果填充的材料過少,復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能就很難達(dá)到要求,如果填充的材料過多,那么復(fù)合材料相應(yīng)的力學(xué)性能就會(huì)有所降低。只有找到填充材料和復(fù)合材料之間較科學(xué)合理的比例才能達(dá)到導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料最好的導(dǎo)熱性能、最小的熱阻。
1.2 常見導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的實(shí)際研究成果
(1)應(yīng)用聚乙烯復(fù)合導(dǎo)熱材料。
聚乙烯由于其具有價(jià)格低廉、綜合性能良好的優(yōu)勢(shì),無疑成為了我國所有合成樹脂中應(yīng)用范圍最廣泛、進(jìn)口量最大以及產(chǎn)能最大的一種塑料品種。在傳統(tǒng)聚乙烯基礎(chǔ)上改造而成的線性低密度聚乙烯,擁有熱封性能良好,成膜性優(yōu)良,脫模容易,抗蠕變能力,剛性良好,拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度以及沖擊強(qiáng)度方面較好,適應(yīng)環(huán)境能力好,導(dǎo)熱性能較好等一系列的優(yōu)點(diǎn),正成為當(dāng)前最新的塑料產(chǎn)品投入使用。
(2)應(yīng)用硅橡膠復(fù)合導(dǎo)熱材料。
當(dāng)前研究導(dǎo)熱硅橡膠的方面大都是圍繞著填充型硅橡膠而進(jìn)行,由于填料、加工工藝以及硅橡膠基體三方面是硅橡膠材料能夠具有良好導(dǎo)熱性的關(guān)鍵性因素。填料是通過自身的導(dǎo)熱性能情況來決定復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能,工廠的加工工藝是否精良很大程度上也影響著硅橡膠導(dǎo)熱的能力。
硅橡膠自身具有優(yōu)秀的減震以及絕緣性能,但是在熱導(dǎo)效能方面卻比較差,一旦在硅橡膠中填充入具有高導(dǎo)熱性能的材料,硅橡膠復(fù)合材料在導(dǎo)熱性能上達(dá)到十幾甚至是幾十倍的提升。同時(shí),填料在復(fù)合材料中的分布情況和填料在導(dǎo)熱性能方面的表現(xiàn)也影響著復(fù)合材料導(dǎo)熱性的程度好壞。如果填料在材料基體中的填充量不夠的時(shí)候,就會(huì)導(dǎo)致填料之間的粒子接觸面積過小,那么填料應(yīng)有導(dǎo)熱性就沒有得到充分的發(fā)揮,無法形成導(dǎo)熱良好的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈,大大提升復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。
2 導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料在實(shí)踐中的應(yīng)用以及開發(fā)前景
目前,導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的應(yīng)用于潛艇蓄電池當(dāng)中的冷凝器、導(dǎo)熱絕緣材料、太陽能熱水器以及導(dǎo)熱管等方面,應(yīng)用的領(lǐng)域涵蓋了很多的方面,如化工生產(chǎn)、電子電器、航空航天以及軍事等方面,并在其中發(fā)揮了重大的作用。由于導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料不但具有導(dǎo)熱性能良好的優(yōu)點(diǎn),而且在自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)方面更是有著其它材料難以比肩的優(yōu)勢(shì),導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料已經(jīng)得到了人們?cè)絹碓蕉嗟那嗖A,在市場上的接受度也是不容小覷的。相信隨著人們?cè)诎l(fā)展納米復(fù)合技術(shù)方面的進(jìn)展,日益完善關(guān)于導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的模型,對(duì)于導(dǎo)熱原理的研究更加深入,那么導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的性能將會(huì)得到更大程度的發(fā)掘,應(yīng)用的范圍也會(huì)更加寬廣,作用也會(huì)越來越大。
高分子材料的關(guān)鍵研究領(lǐng)域之一就是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料從理論概念到形成產(chǎn)品,開發(fā)其經(jīng)濟(jì)效益的目的。尤其是在近十年的研究中,關(guān)于研究導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的數(shù)學(xué)模型已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步與發(fā)展,但是也受到了來自納米復(fù)合技術(shù)的挑戰(zhàn),也可以說是帶來了進(jìn)步的機(jī)遇。當(dāng)前對(duì)于導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料提升導(dǎo)熱性能的研究一直僅僅停留在基礎(chǔ)層面的共混復(fù)合,得到的復(fù)合材料在傳導(dǎo)熱能方面效果并不理想,復(fù)合材料在應(yīng)用開發(fā)、導(dǎo)熱機(jī)理方面的探索以及開發(fā)具有高導(dǎo)熱性能的聚合物方面的研究還是停留在比較表面的層次,沒有進(jìn)行深入的探索。另外,預(yù)測熱導(dǎo)性能的理論模型還是沒有充分有力的理論基礎(chǔ)支持,同時(shí)對(duì)于理論驗(yàn)證還是停留在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來模擬的層次。因此,可以預(yù)見不管是現(xiàn)在還是在接下來更長的時(shí)間里,導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料領(lǐng)域都會(huì)圍繞著制備高導(dǎo)熱聚合物材料、建立復(fù)合高導(dǎo)熱材料的運(yùn)作模型、改變聚合物樹脂基體的物理特性、開發(fā)與研究復(fù)合材料的新型技術(shù)等方面來進(jìn)行,成為其重要的研究方向。導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的相應(yīng)研究也增強(qiáng)了高新技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展與進(jìn)步的可能性。
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>> 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料在建筑中的應(yīng)用 聚氨酯泡沫塑料無鹵阻燃技術(shù)的研究進(jìn)展 瀝青聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用探究 瀝青聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用 聚氯乙烯,環(huán)氧樹脂改性硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的研究 聚氨酯自結(jié)皮泡沫塑料在汽車飾件上的應(yīng)用及研究 微晶纖維素填充硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料力學(xué)及生物降解性能的研究 聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料垂直燃燒性能的影響因素 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料尺寸穩(wěn)定性的影響因素及控制方法 淺析軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的自燃 塑料在農(nóng)田灌溉排水中的應(yīng)用研究進(jìn)展 聚乙烯泡沫塑料片材在防水保護(hù)層中的應(yīng)用 現(xiàn)酵工程技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展 “治未病”在婦科領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展 氣象集合預(yù)報(bào)在水文領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進(jìn)展 遙感技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進(jìn)展 UPLC―MS/MS法在藥物成分分析領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展 水性聚氨酯的改性研究進(jìn)展 探討阻燃噴涂硬質(zhì)聚氨酯泡沫的制備及在建筑工程的應(yīng)用 酚醛泡沫塑料防火保溫材料的性能和應(yīng)用 常見問題解答 當(dāng)前所在位置:l,2005-02-20.
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篇10
關(guān)鍵詞:纖維素 化學(xué)改性 熱塑性加工
0 引言
石油基高聚物由于其良好的使用性和加工性,在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中占據(jù)有重要地位,但是由于其難降解性對(duì)環(huán)境造成的危害以及石油資源的日益枯竭,人們愈加重視開發(fā)可再生的替代材料。纖維素是自然界最豐富的可再生資源,廣泛存在于綠色植物以及海洋生物中,具有可再生性,生物可降解性和天然的生物相容性,并且具有低密度、高強(qiáng)度和剛度好的特性,這已使它成為最重要的天然高分子材料。
1 纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)
纖維素是由D-吡喃型葡萄糖單元(AGU)通過β-1、4糖苷鍵以C1椅式構(gòu)象連接而成的線型高分子。纖維素的一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中在第2、第3、第6位碳原子上有3個(gè)活潑的羥基基團(tuán),其中C2、C3位上的羥基是仲羥基,C6位上是伯羥基。由于大量羥基的存在,使纖維素分子之間與纖維素分子內(nèi)部形成了密度很高的氫鍵,導(dǎo)致纖維素在受到高溫作用時(shí)在融化之前就分解了,因此無法直接用注射、擠出等傳統(tǒng)的熱塑性加工方法生產(chǎn)纖維素制品。為了可以使用熱塑性加工的方法生產(chǎn)纖維素制品,必須對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性,利用與羥基有關(guān)的一系列化學(xué)反應(yīng),如酯化,醚化,接枝共聚等反應(yīng)合成纖維素衍生物,則有可能實(shí)現(xiàn)熱塑性加工。
2 纖維素酯類
纖維素酯類包括有機(jī)酸酯與無機(jī)酸酯。纖維素?zé)o機(jī)酸酯中比較重要的是硝化纖維素。硝化纖維素是由纖維素在25-40℃經(jīng)過硝酸和濃硫酸混合算硝化而成的酯類,混合酸中,硝酸參與酯化反應(yīng),濃硫酸則起著使纖維素溶脹和吸水的雙重作用。不同取代度的硝化纖維素應(yīng)用于不同的地方,高硝化纖維素可用作火藥,低硝化的纖維素可用作塑料、片基薄膜等。纖維素有機(jī)酸酯中比較重要的是醋酸纖維素。醋酸纖維素是以硫酸為催化劑經(jīng)冰醋酸或者醋酐乙?;傻孽ヮ?,理論上可以得到取代度為3的醋酸纖維素,但是由于纖維素的高結(jié)晶度的影響,產(chǎn)物的取代度往往在2.2-2.8之間,可以用作塑料、纖維、薄膜等?,F(xiàn)在作為商品使用的纖維素酯類有一個(gè)普遍的缺點(diǎn):其融化溫度和熱分解溫度之間的溫度間隙太小,在加工的過程中,經(jīng)常需要加入增塑劑來加寬加工溫度,但是增塑劑在材料的使用和加工過程中泄露和揮發(fā)比較嚴(yán)重,使材料的使用性能受到了影響。
3 纖維素醚類
纖維素醚是由纖維素與NaOH反應(yīng)后,與各種功能單體如單氯甲烷、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等進(jìn)行醚化反應(yīng),經(jīng)水洗副產(chǎn)物鹽及纖維素鈉而得到。纖維素醚一般根據(jù)其離子性分為4類[1]:非離子纖維素醚:主要是纖維素烷基醚,包括甲基纖維素醚、甲基羥乙基纖維素醚等。陰離子纖維素醚:主要是羧甲基纖維素鈉、羧甲基羥乙基纖維素鈉。陽離子纖維素醚:陽離子纖維素醚主要有3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨纖維素醚。兩性離子纖維素醚:兩性離子纖維素醚的分子鏈上既有陰離子基團(tuán)又有陽離子基團(tuán)。
4 纖維素接枝改性
接枝改性方法可以引入不同的支鏈聚合物,在纖維素材料固有的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,得到同時(shí)具有纖維素主鏈和支鏈聚合物雙重性能的功能材料,從而大大擴(kuò)展了纖維素的應(yīng)用范圍。但由于纖維素分子中存在大量的氫鍵導(dǎo)致纖維素材料的高結(jié)晶度,使需要接枝反應(yīng)底物通常無法進(jìn)入纖維素內(nèi)部,反應(yīng)只發(fā)生在材料表面部分,這大大增加了反應(yīng)難度,纖維素的接枝改性也很難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。因此,更多的是使用熔化性好的纖維素衍生物進(jìn)行接枝改性。例如,在二醋酸纖維素(CDA)引入生物高分子基團(tuán)不僅可以降低加工溫度,而且還可以使CDA的接枝共聚物具有一定的生物學(xué)性質(zhì)。聚乳酸是一種無毒,具有優(yōu)良的加工性能,生物降解性能、力學(xué)性能和生物相容性的高分子材料。Teramoto[2]的合成一系列不同接枝率的醋酸纖維素-聚乳酸接枝共聚物,發(fā)現(xiàn)該共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和聚乳酸的摩爾取代度(MS)有關(guān)系,當(dāng)0<MS≤8 時(shí)玻璃化溫度大幅上升,當(dāng)MS≥14時(shí)聚乳酸側(cè)鏈開始結(jié)晶。因?yàn)榫廴樗崾强山到獠牧?,聚乳酸短鏈引入纖維素分子將得到可以完全降解的高分子材料,乙基纖維素(EC)當(dāng)?shù)谝粋€(gè)工業(yè)化非離子纖維素醚,其質(zhì)地堅(jiān)韌,在很寬的溫度范圍也可以把機(jī)械強(qiáng)度和靈活性。乙基纖維素為疏水型聚合物,引入親水性高分子短鏈后將得到兩個(gè)親密型共聚物。Shen等[3]采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)方法,引發(fā)了苯乙烯(St)核甲基丙烯酸甲酯(MMA)接枝乙基纖維素的反應(yīng),分別合成了高接枝率的共聚物EC-g-PSt,EC-g-PMMA,發(fā)現(xiàn)刷狀接枝物能被云母吸附,并且分子呈棒狀,TEM和AFM結(jié)果顯示了接枝物能在丙酮中形成核-殼結(jié)構(gòu)的球狀膠束。
5 結(jié)語
纖維素是自然界最豐富的自然資源,在未來石油資源越來越匱乏的情況下,纖維素必將成為重要的工業(yè)原料。本文總結(jié)了幾種纖維素?zé)崴苄约庸さ幕瘜W(xué)改性的方法,在未來的能源形勢(shì)下,將會(huì)有更多針對(duì)纖維素化學(xué)改性的方法從而獲得更加豐富的纖維素衍生物產(chǎn)品。同時(shí),考慮到化學(xué)改性的方法環(huán)境污染大,生產(chǎn)周期長,以不進(jìn)行化學(xué)改性而通過其他方法對(duì)纖維素直接進(jìn)行塑性加工的方法也會(huì)有較大的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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