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關鍵詞:高分子材料;降解;老化;進展
高分子材料在加工、貯存和使用過程中,由于內外因素的綜合影響,逐步發生物理化學性質變化,物理機械性能變壞,以致最后喪失使用價值,這一過程稱為“老化”。老化現象有如下幾種:外觀變化,材料發粘、變硬、變形、變色等;物理性質變化,溶解、溶脹和流變性能改變;機械性能變化和電性能變化等。引起高分子材料老化的內在因素有:材料本身化學結構、聚集態結構及配方條件等;外在因素有:物理因素,包括熱、光、高能輻射和機械應力等;化學因素,包括氧、臭氧、水、酸、堿等的作用;生物因素,如微生物、昆蟲的作用。老化往往是內外因素綜合作用的極為復雜的過程。高分子材料的老化縮短了制品的使用壽命,并影響制品使用的經濟性和環保性,限制了制品的應用范圍。因此,研究引發高分子材料老化的原因及其微觀機理具有非常重要的意義。近年來,高分子老化研究主要集中在探討高分子材料老化的規律、機理,以及環境因素對材料老化的影響等方面,這些工作對于發展新的實驗技術和測試方法,改善材料的生產技術、研制特種材料、逐步達到按指定性能設計新材料等具有重大的指導作用。
1 戶外因素對高分子材料老化行為的影響為的影響
高分子材料在戶外曝露于太陽光和含氧大氣中,分子鏈發生種種物理和化學變化,導致鏈斷裂或交聯,且伴隨著生成含氧基團如酮、羧酸、過氧化物和醇,導致材料韌性和強度急劇下降。關于光氧化降解過程和防止這種降解過程的發生,已有很多研究報導,這些研究工作的基礎是光化學效應,即物質在吸收光后所發生的反應。紫外波長300n m~400nm,能被含有羰基及雙鍵的聚合物吸收,而使大分子鏈斷裂,化學結構改變,導致材料性能劣化,因此歷來是研究熱點。Ibnelwaleed A.等通過自然環境曝露和人工加速試驗,研究了不同支鏈形式LLDPE、HDPE的耐紫外光老化性能。Ibnelwaleed A.等從流變學角度分析了PE紫外光老化歷程,發現LLDPE在紫外光老化過程中同時發生交聯和斷鏈,短支鏈含量高低和老化時間長短直接影響材料性能。另外,(Z-N)催化合成的LLDPE和茂金屬催化合成的LLDPE降解機理相似,但是,對于相同重均分子量和支化度的PE,茂金屬催化合成的LLDPE比齊格勒-納塔催化合成的LLDPE耐降解,而且發現單體的類型對紫外光老化降解影響不大。在80℃和300W紫外光輻照條件下對有機硅和聚氨酯兩種建筑密封膠進行5000小時人工加速老化試驗。發現密封膠老化機理是由于輻照產生的熱作用引起的,在老化開始階段,熱作用使密封膠交聯;而在老化后階段,主要發生分子量下降;紫外線輻射往往破壞側鏈基團。
2高分子材料的老化性能
表征技術及應用在高分子材料老化研究中,性能表征方法對正確反映老化現象、認識并探索老化機理、進而采取合理措施改性,有著非常重要的作用。目前,在高分子材料老化研究中多種表征手段聯用,對高分子材料性能進行多角度考察,深入了解高分子材料老化機理。LEi Song利用TEM、FTIR、X射線光電子能譜、燃燒量熱法等方法考察了PC/TPOSS 的混合物結構和熱降解行為,發現TPOSS顯著影響PC的熱降解過程,因為添加TPOSS明顯降低混合物的熱峰值,并且當TPOSS的添加量在2%時達到最低值。 利用熱重分析、紅外光譜分析、熱解-氣相色譜-質譜聯用技術,考察了聚碳酸酯與聚硅氧烷的共混材料在氮保護條件下的熱降解行為。研究發現,共混物主要的分解溫度在430~550℃左右。添加聚硅氧烷可以降低聚碳酸酯在主要降解段的質量下降速率,在800℃時,添加聚硅氧烷的共混物的殘渣比純凈的聚碳酸酯高,隨著添加量的增加,殘渣從最初的21%增加到45%,研究還發現,聚硅氧烷能促進交聯反應和炭化。隨著老化程度提高,彈性模量增加,應力和伸長率下降;老化較少的樣品顯示韌性,老化時間長久的樣品顯示更多的脆性;另外,老化材料的斷裂,是由于結晶導致的應力開裂。S.Etienne利用低頻拉曼散射(LFRS)、小角X射線散射(SAXS)和DSC,對PMMA、PS、PC、PEN物理老化過程的次級松弛,β松弛及相關α松弛過程進行了研究。利用直接插入探針質譜裂解研究了PC/PMMA共混物的熱氧老化行為。還利用熱刺激去極化電流法(TSDC)、動態介電譜(DDS)聯用方法,研究了聚碳酸酯在玻璃化轉變溫度前后松弛時間的變化,得到PC樣品的τ(Tg)為110s,通過τ(T)和τ(Tg)可以確定玻璃態-熔融態脆化指數m。
Abstract: Function polymer materials are rapidly developing in recently years. But there are not any generalizations to the development of shape memory polymers. The defined, mechanism, characterization and the preparation of the most simulative shape memory polymer are briefly introduced in this paper. Then the developing prospects are also reviewed.
關鍵詞: 功能高分子材料;展望;形狀記憶
Key words: functional polymer materials;outlook;shape memory polyer
中圖分類號:TB324 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)31-0303-02
0 引言
隨著社會的進步和科學技術的發展,一般的材料難以滿足日益復雜的環境,因此需要具有自修復功能的智能材料——形狀記憶材料。20世紀50年代以來,各國相繼研究出在外加刺激的條件(如光、電、熱、化學、機械等)經過形變可以回復到原始形狀的具有形狀記憶功能的材料,它可分為三大類,形狀記憶合金、形狀記憶陶瓷和形狀記憶聚合物材料。高分子產業的迅速發展,推動了功能高分子材料得到了蓬勃發展。形狀記憶聚合物材料的獨特性,廣泛應用于很多領域并發展潛力巨大,人們開始廣泛關注[1]。
1 功能高分子材料研究概況
功能高分子材料是20世紀60年代的新興學科,是滲透到電子、生物、能源等領域后開發涌現出的新材料。由于它的內容豐富、品種繁多、發展迅速,成為新技術革命不可或缺的關鍵材料,對社會的生活將產生巨大影響。
1.1 功能高分子材料的介紹 功能高分子材料是指具有傳遞、轉換或貯存物質、能量和信息作用的高分子及其復合材料,或具體地指在原有力學性能的基礎上,還具有化學反應活性、光敏性、導電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉換性、磁性等功能的高分子及其復合材料,通常也可簡稱為功能高分子,也可稱為精細高分子或特種高分子[2]。
1.2 功能高分子材料分類 可分為兩類:第一類:以原高分子材料為基礎上進行改性或其他方法,使其成為具有人們所需要的且各項性能更好的高分子材料;第二類:是具有新型特殊功能的高分子材料[3]。
1.3 形狀記憶功能高分子材料 自19世紀80年現熱致形狀記憶高分子材料[4],人們開始廣泛關注作為功能材料的一個分支——形狀記憶功能高分子材料。和其它功能材料相比的特點:首先,原料充足,形變量大,質量輕,易包裝和運輸,價格便宜,僅是金屬形狀記憶合金的1%;第二,制作工藝方簡便;形狀記憶回復溫度范圍寬,而且容易加工,易制成結構復雜的異型品,能耗低;第三,耐候性,介電性能和保溫效果良好。
形狀記憶聚合物(SMP)代表一項技術上的重要的類別刺激響應的材料,在于形狀變動的反應。更確切地說,傳統意義上的SMP是聚合物變形,隨后能固定在一個臨時的形狀,這將保持穩定,除非它暴露在一個適當的外部刺激激活了聚合物恢復到它原來的(或永久的形狀)。因此,相關的反應被稱為聚合物內的形狀記憶效應(SME)。雖然各種形式的外部刺激可以被用來作為恢復觸發,最典型的一種是直接加熱,通向溫度增加[4]。
2 部分形狀記憶高分子材料的制備方法
2.1 接枝聚乙烯共聚物 在形狀記憶聚乙烯中,交聯(輻射或化學)是必須的,但是交聯程度過高會導致聚合物的加工性能不好,因此最好是將交聯放在產品制造的最后一步:Feng Kui Li等采用尼龍接枝HDPE獲得了形狀記憶聚合物。他們采用馬來酸酐和DC處理熔融HDPE在180℃反應5分鐘,然后在230℃下和尼龍-6反應5分鐘得到產物。SEM照片顯示尼龍微粒小于0.3μm,在HDPE中分散良好,兩者界面模糊,顯示兩者形成化學粘合;而尼龍和HDPE簡單混合的SEM照片中兩者界面明顯試驗同時表明,隨著DCP含量和尼龍含量的提高,共聚物中形成了更多的共聚物具有和射線交聯聚乙烯(XPE)SMP相似的形狀記憶效應,形變大于95%,恢復速度好于射線交聯的聚乙烯SMP,該聚合物在120℃左右形狀恢復達到最大。對其機理研究表明,接枝在PE上的尼龍形成的物理交聯對形狀記憶效應有重要作用。值得注意的是該共混物是僅僅通過熔融混合得到的,工藝非常簡單,而且采用的是通用聚合物,因此該方法值得推廣[5]。
2.2 聚氨酯及其共混物 聚氨酯是含有部分結晶相的線性聚合物,該聚合物可以是熱塑性的,也可是熱固性的。聚氨酯類形狀記憶材料,軟段的結構組成和相對分子質量是影響其臨界記憶溫度的主要因素,硬段結構對記憶溫度影響不大。
采用聚氨酯和其它聚合物共混,可以改善性能,得到所需要的產物。有報道采用聚己內酰胺(PCL)、熱塑性聚氨酯(TPU)和苯氧基樹脂制得的形狀記憶材料。發現該產物隨著組成的變化而玻璃化轉化溫度不同;同時發現PCL部分在混合物中結晶相消失,說明結晶過程被阻礙。改混合物具有形狀記憶效應的原因在PCL/苯氧樹脂作為了可逆相。該混合物的玻璃化溫度可以通過TPU/苯氧基樹脂的混合比例和種類決定,增加混合物中固定相和減少TPU鏈長度可以減少滯后效應。報道采用PVC和PU共混也能得到SMP。該混合物中存在PVC/PCL形成的無定形相,混合物的玻璃化的溫度也隨著PVC/PCL的組成變化而平穩的發生變化,固定相記憶著最初形狀[6-8]。
3 國內外形狀記憶高分子材料研究現狀
3.1 國內研究現狀 國內研究的形狀記憶高分子材料多以聚氨酯和環氧樹脂基為主,加入添加劑或固化劑進行改性,可以得到滿足基本要求的SMPs,但是由于其自身缺點的約束,所以限制了其使用范圍。最近幾年來,形狀記憶合金以利用聚合物為基體添加其他成分,突出各個優點進行對比,得到一些性能良好的形狀記憶材料因此我們列舉國內最新的SMPs研究。
魏堃等人將新型聚合物固化劑與環氧樹脂(EP)進行機械共混,進行適度交聯固化后,制出具有較低玻璃化轉變溫度(Tg)的無定型EP體系,得出結果顯示適度交聯固化的EP體系具有良好的形狀記憶特性。
高淑春等人利用活化濺射方法制備TiO2薄膜,以Ni-Ti形狀記憶合金生物材料為基體,附著在形狀記憶和金材料的表面,其跟血液相容性比較好,因此具有較高的臨床使用價值。
3.2 國外研究現狀 對比國內,國外的SMPs發展比較早,例如:美國、日本、德國等由于具有先進的設備和理論基礎,因此在各個方面相對國內都比較成熟,所以本人參考最近國外SMPs相關研究在此論述。
Y.C.Lu等人利用環氧基的形狀記憶材料設計模擬服務環境所能反映出的預期性能要求即
①暴露在紫外線輻射下循環為125分鐘;②在室溫下沉浸油內;③浸泡在熱水中49℃。一種新穎的高溫壓痕法評估適應條件的SMPs的形狀和力學性能。結果表明對于有條件的比較一般環境條件SMPs的玻璃化轉變溫度降低與較高模和敏感應變速率。如果溫度設定低環境條件影響的SMPs形狀恢復能力。特別是紫外線暴露和浸入水中的SMPs回復率明顯低與無條件的材料。當回復溫度高于Tg,材料的回復能力相對保持不變。
R.Biju等人用雙酚A(BADC)與縮水甘油醚或者雙酚A(DGEBA)與苯酚螯合物(PTOH)通過一系列聚反應合成熱固性聚合物表現出具有形狀記憶性能。利用差示掃描量熱分析、紅外光譜及流變儀來表征其固化特征。以不同比例DGEBA/PTOH/BADC混合,研究了它們的彎曲、動態力學性能以及熱性能;對于一個給定的成分,彎曲強度和熱穩定性隨著氰酸酯濃度增加而增加,而這些特性隨著PTOH濃度的增加而降低,儲存模量表現出相似的趨勢。這個轉變溫度(Tt)隨著整體氰酸酯含量的增加而增加。這些聚合物在形狀記憶性能顯示出良好的恢復形狀,并且形狀恢復時間減少。而顯示恢復時間與形狀恢復模量增加(Eg/Er)剛好相反。這個轉變溫度可調諧反應物組成及變形恢復速度隨驅動的溫度增加而增加。這些環氧基氰酸鹽系統具有良好的熱、力學和形狀記憶特征很有希望用在智能電氣領域。
4 展望
由于SMP有著豐富的后備資源,而且形狀記憶的方式靈活,具有廣闊應用和發展前景。因此本文認為,有很多重要因素影響將SMPs技術成功轉化成生產應用,例如:標準化的不同方法描述為量化形狀記憶材料的性能。應該進一步完善形狀記憶原理,在分子結構理論和彈性形變理論基礎之上,建立形狀記憶的數學理論模型,為開發新材料奠定了理論基礎;運用分子結構理論、實驗設計原理和改性技術知識,提高形狀記憶各項性能、豐富品種、滿足不同的應用需要,增強應用和開發研究,拓寬應用領域,盡快轉化為生產力。
形狀記憶高分子與形狀記憶合金相比具有感應溫度低,且形狀記憶高分子因其獨特的優點而具有廣泛的應用前景,但是我們也應該看到在開發應用上仍存有一些不足[22]:形變回復力小;只有單程形狀記憶功能,沒有雙程性記憶和全程記憶等性能;優化制作設計與工藝,開發更多優秀的品種,在研究聚合物基的SMP中有許多重要工作需要我們一步步努力去做,在完善SMP過程中,同時要研究復合社會不同需求的產品。
參考文獻:
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[6]饒舟等.形狀記憶聚氨酯高分子材料的研究進展[J].聚氨酯,2011,110(7):1-7.
摘要:以聚四氟乙烯,即“PTFE”-聚對羥基苯甲酸酯(Ekonol)-石墨(C)復合材料作為研究對象,系統論證這類材料磨損率、抗拉強度及抗沖擊強度的變化規律,并使用偏光顯微鏡、差熱分析研究它的聚態構成。結論證明,推廣之后的關系式同樣適用于互相之間不相溶的三元高分子復合材料,它的基體表現為結晶性高聚物。
關鍵詞:三元高分子;復合材料;結構性能
關于復合材料的相關論證和說明有很多,在《三元高分子復合材料結構與性能關系》一文中,對二元復合材料的結構和性能關系,進行了詳細的論證,并提出了相應的計算公式,但它是否可以適應多元復合材料互不相溶的高分子結晶性復合結晶性體系當中,以及它的具體的式子等情況,還無從考證。所以,本文對三元復合材料結構與性能的關系,進行詳細的分析和研究,并得出相應的論證結構,已驗證這一關系式。所謂的三元即PTFE-Ekonol-(C)。
1相關原理
在對復合材料的性能和結構關系的研究當中,我們應該對二元復合材料內部的結構和性能之間的關系,進行深入的研究,并指出復合材料的內部關聯,復合材料是由不同結晶物質所組成。根據這一情況,我們又提出了兩組不相溶結晶性高分子復合材料的關系式,用來表明復合材料結構與性能所發生的一系列變化。
2實驗情況
2.1式樣的具體制備
(1)原料。PTFE:上海電化廠生產的超細度粉末;Ekono:過180目的合成粉末;C:過180目的化學純粉末。
(2)制備的流程:混料—干燥—成型—燒結—試樣。
2.2測定結構和性能
(1)差熱分析,使用燒結之后的鋸末進行分析,并采用CDR-1分析儀,進行測定。
(2)抗沖擊強度,使用小型擺錘式沖擊機在常溫下進行測定。(3)磨損率,使用自制的簡易儀器進行測定,滑動速度在45.3cm/s,負荷為16.358kg,常溫下干磨80min左右。
3結論
3.1關于聚態結構的結論
由差熱分析得出PTFE與各式樣分析的結果。我們可以將DTA熔融譜線底部所對應的溫度,當做是材料的熔點。通過對比分析發現,純粹的PTFE的熔點與各試樣相同,這也表明多元復合材料大多是多項體系,而且各組之間互相不溶合。
3.2耐磨性與其他性能
(1)磨損情況。根據各類數據的比對發現。填料的總含量已經高達36%左右,磨損的情況已經出現了最低值。
(2)抗沖擊強度。通過對各類材料的抗沖擊強度,進行研究發現,它是四組試樣的強度和組成的關系,也具體表現為隨填料總數的增加,而急速下降,并且在34%的地方,出現了一定的轉折,然后緩慢的降低。
綜上所述,三元復合材料力學性能變化的轉折點,與構成的實驗數值有著一致性,而且與基體樹脂微晶體骨架發生變化時的構成一致。該類現象在二元當中得到證實,同樣它也適用于三元體系。
參考文獻
[1]何東旭,邱瑤,李林玲,等.大片層石墨烯/四氧化三鐵/有機高分子三元復合吸波材料的溶劑熱法制備(英文)[J].中國科學:材料科學(英文),2015,(7):566-573.
關鍵詞:功能高分子材料;研究現狀;發展前景
一、功能高分子材料的概念及開發意義
功能高分子材料,是指具有一定傳遞或存儲物質、信息及能量作用的高分子和高分子復合材料。這使得功能高分子材料不僅具有原來的力學性能,同時還兼具如光敏性、導電性、化學反應活性、生物相容性、選擇分離性、能量轉換性等一系列其他特定性能。按照其功能劃分,功能高分子材料主要可分為4類:①物理功能:具體包括超導、導電、磁化等功能;②化學功能:具體包括光的聚合、降解、分解等;③生物功能:具體來說包括生理組織及血液的適應性等;④介于化學、物理之間的功能:主要是指高吸水、吸附等功能方面。
功能高分子材料由于具備特殊的功能,受到了各個領域的廣泛重視,特別是其不可替代的諸多特性都為很多領域的技術進步提供了基礎和前提,甚至已經因此而誕生出了一批先進的、符合社會發展潮流的新產品。因此,當前各國都加大了對功能高分子材料的人力物力財力投入,面對時間各國的競爭,我國也需要盡快加大對功能高分子材料的研發力度,從而擺脫我國國防、電子、醫藥和其他尖端領域嚴重依賴國外功能高分子材料市場的困境。
二、功能高分子材料的研究現狀分析
目前針對功能高分子材料的研究和應用現狀,主要集中于功能高分子材料的光功能、電功能、生物功能以及反應型功能應用這幾個方面:
1.光功能高分子材料
目前的光功能功能高分子材料的研究和應用主要體現在光固化材料、光合作用材料、光顯示用材料以及太陽能光板這幾個方面,這些具體的應用能通過對光的吸收、儲存、傳輸、以及轉換功能,實現對光能的有效利用。例如,目前已經能夠通過光功能高分子材料的運用實現光傳導來幫助植物的光合作用。此外,運用光功能高分子材料實現手機的太陽能充電也已經成為現實。
2.電功能高分子材料
電功能高分子材料,除了具備良好的導電性能外,其電導率還能根據應用狀況的不同,在半導體、金屬態和絕緣體的范圍進行變化。此外,由于電功能高分子材料一般密度較小、易于加工,同時具備良好的耐腐蝕性,在當前的工業領域中也被廣泛的應用。
3.生物功能高分子材料
生物功能高分子材料在生物領域被廣泛的應用。如常見的有,由生物功能高分子材料所制成的人體植入物(視網膜植入物、腦積水引流裝置等)以及人體義肢等。
4.反應型功能高分子材料
這種高分子材料是一種具備很強化學活性的高分子材料,能夠有效的促進化學反應。它是通過對構建高分子骨架,并將小分子反應活性物質通過離子鍵、共價鍵、配位鍵或物理吸附作用進行骨架填充,以實現高分子功能才能的強化化學合成與化學反應的效果。
三、功能高分子材料的發展前景及趨勢分析
功能高分子材料具備很多優勢特征,這些都使得其更加符合經濟發展和社會發展的需求,這也使得功能高分子材料的研究工作在各國的競爭中日益白熱化。而去隨著投入的不斷深化,和技術的不斷完善。新型功能高分子材料必然在我們的尖端科學及日常生產生活中扮演越來越重要的角色。功能高分子材料的幾種發展趨勢。
1.復合高分子材料
目前,功能高分子材料正逐步由均質材料向著復合高分子材料的方向發展,同時其材料的功能也向著多功能材料的方面發展。復合高分子材料往往是在一種基體材料(如金屬、陶瓷、樹脂等)上,加入增強或增韌作用的高聚物,再通過將多相物復合成一體,就形成了新的復合高分子材料,這種高分子材料能夠充分發揮各相的性能優勢,因此具有廣泛的發展應用前景。在今后的發展中,航天科技、醫療衛生、生活家居、甚至汽車制造等領域,都需要各種高性能的復合高分子材料。
2.環境友好型高分子材料
經濟的粗放發展,給整個地球h境都帶來了深重的災難,而隨著人們對環保問題的日益重視,各國對各種材料的生態可降解性要求也日益突出。因此,環境友好型高分子材料的開發和深入研究工作,也引起了各國的重視。當前,生物降解技術和環境友好型高分子材料技術大多掌握在發到國家,我國目前還處于追趕階段。隨著世貿組織對環保觀念的更加重視,環境友好型高分子材料在產品中的應用優勢也將日益顯著,為了把握這一趨勢,我國要積極開發研究出有自主知識產權的生物降解技術和環境友好高分子材料。
環境友好型高分子材料,通過易水解的高分子的作用在各種生物酶的作用下,能夠加速材料的水解反應,幫助材料進行生物降解。這種高分子材料目前研究的重點方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及緩釋性等方向。
3.隱身性能高分子材料
隱身性能高分子材料的研究應用主要在軍事領域,其也是當前各國的尖端軍事技術的研究方向之一。以往的隱身材料多采用超微粒子和細微粉,實踐證實,通過吸收衰減層、激發變換層以及反射層等多層材料的微波吸收,能夠取得一定的吸波效果,達到隱身的目的。但是,由于材料制備復雜,且雷達技術的日益發展,給隱身技術提出了更高的挑戰。此后,隱身性能高分子材料必然是向著厚度更小、質量更輕、功能更多以及頻帶更寬的方向發展。
關鍵詞:高分子材料;老化;老化原因;防老化措施
1高分子材料及老化現象
1.1高分子材料簡述
高分子材料是指與人們生活息息相關的各種常見的材料,如塑料,橡膠,涂料,薄膜,纖維等。高分子材料被廣泛應用于汽車工業,航空,建筑,軍事建設等多種行業,為我國國民經濟的發展做出了很大的貢獻,同時也提高了人們的生活水平。但是高分子材料經常容易在強光,熱輻射,水浸泡等因素作用下發生降解,失去其利用價值。
1.2高分子材料老化
高分子材料的老化由于其特性,使用條件的不同,發生老化的現象和表現出的現象也有很大不同。有的會變脆,變色,透明度下降等,也有的會出現彈性下降,變軟,變粘等。歸納為如下幾個方面:①外觀變化:高分子材料在外觀上的老化現象主要有:出現污漬,裂縫,斑點,銀紋,粉化,發粘,收縮,或光學顏色改變;②物理性能改變:高分子性能在物理性能上老化的現象為:流變形能,溶脹性,溶解性變差,同時耐熱性,透水性,透氣性,耐寒性等也發生變化;③力學性能改變:力學性能的改變主要包括彎曲強度,剪切強度,拉伸強度,沖擊強度等力學性能下降。同時,材料的應力松弛,相對伸長率等性能也會發生相應改變;④電性能改變:電性能的改變包括介電常數,表面電阻,體積電阻,電擊穿強度等電化學性能的改變。
2引發高分子材料老化的原因
2.1內在因素
2.1.1材料的立體歸整性
分子鍵排列規整的區域成為結晶區,不規整的區域成為非結晶區。這兩種區域的分子排布差異很大,一般材料的老化發生在非結晶區,并逐步往結晶區蔓延。因此高分子材料的立體規整性對材料的老化會產生一定的影響。
2.1.2材料的分子量及其分布
材料的分子量和其分布直接影響了材料的老化性能。分子量分布的寬度影響了端基的數量,而端基的數量有決定了材料老化的難易程度。
2.1.3材料的化學結構
材料的鏈結構和聚集態結構直接影響了材料的性能。維持高分子材料聚集態的各分子間力中存在著很多弱鍵力,弱鍵很容易斷裂產生自由基,這種自由基反應產生的物質會使高分子材料極速的發生老化。
2.1.4材料中的雜質
高分子材料的加工合成過程有時會引入一些雜質,或者殘留一些化學助劑,這些都能引發高分子材料的老化。
2.2外在因素
①氧氣:由于氧氣的滲透作用,會與高分子聚合物上的弱鍵發生反應,引起主鏈結構的變化,從而引發材料的老化;②溫度:溫度的高低直接影響了高分子的性能和分子的斷鏈速率。材料的溫度越高,鏈運動速率越快,吸收的能量越多。當吸收的能量高于化學鍵的解離能時,鏈就會發生降解導致集團的脫落,使材料老化加劇。而當溫度降低到一定程度,會阻礙鏈的運動速率,使高分子材料變得更硬,更脆;③濕度:水分子對材料的老化也有一定的影響。由于水分子的滲透性極強,會逐漸的滲透入分子間使材料發生溶脹,從而改變了分子間作用力。因此破壞了材料的聚集態,發生了老化現象;④光照:當高分子材料吸收的光能高于分子鏈斷鍵的解離能時,會使分子鏈發生破壞,同時材料的結構也被迫發生改變,從而使材料的性能發生了改變,引起老化反應;⑤生物老化:在高分子材料的加工合成過程中,會使用一些助劑,助劑的使用同時也會引發霉菌的產生。霉菌微生物的生長代謝產生的分解霉和毒素不僅促使材料的被迫降解和老化,還會使接觸者接觸后感染到一系列疾病。
3高分子材料的放老化措施
3.1高分子材料的熱老化預防措施
熱老化預防措施主要通過改變材料的物理性質如溫度。增塑劑是一種應用范圍廣泛的降低玻璃化溫度的措施,可以使高分子材料在低溫下保持原狀態不發生老化。它包括分子增塑和結構增塑兩種形式。分子增塑是指增塑劑在分子水平上與高分子混溶,從而降低了高分子鏈間的相互作用力,增強了材料的柔順性。
3.2高分子材料的氧老化預防措施
在高分子材料的加工過程中,加入抗氧化物及含硫,磷有機化合物等,能夠與過氧自由基發生反應,從而降低或終止老化反應進程。抗氧化劑包括兩種類型,即自由基分解型和自由基受體型。這兩種自由基抗氧劑協同作用,共同降低材料的老化速度。
3.3高分子材料的生物老化預防措施
霉菌是加快高分子材料老化的主要威脅。它能夠在極短的時間內使高分子材料發生老化。
4結語
高分子材料的結構是及其復雜的,其功能眾多。但其存在的老化問題也是亟待人們去解決的。上文已分析,引起高分子材料老化的因素有很多,其內部因素和外部因素共同作用引起高分子材料的結構改變,從而發生一系列的老化問題。在今后的研究中,必須要加大防老化的措施研究,才能從根本上解決高分子的缺陷。
參考文獻:
1.何為高分子化學
顧名思義,高分子就是相對分子質量很高的分子,它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物,又稱聚合物或高聚物,是結構上由重復單元(低分子化合物—單體)連接而成的高相對分子質量化合物。高分子的相對分子質量非常的大,小到幾千,大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支,同樣也是從事制造和研究分子的科學,但其制造和研究的對象都是大分子,即由若干個原子按一定規律重復地連接成具有成千上萬甚至上百萬質量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。
2.高相對分子質量與高強度
相對分子質量和物質的性質是密切相關的,是決定物質性質的一個重要因素。只有相對分子質量高的化合物才有一定的機械力學性能,才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直鏈的烷烴化合物,但是分子量變化很大,其機械力學性能因而也有極大的區別。
3.高分子科學的主要內容
既然高分子化學是制造和研究大分子的科學,對大分子的反應和方法的研究,顯然是高分子化學最基本的研究內容。高分子科學不僅是研究化學問題,也是一門系統的科學。高分子科學的主要內容有:如何將低分子化合物連
接成高分子化合物,即聚合反應的研究。高分子化合物的結構與性質關系。不同性質的高分子,其結構必然是不同的。為了得到不同性質的高分子,就要去合成具有特殊結構的高分子。
二、高分子材料化學的應用
材料是人類社會文明發展階段的標志,是人類賴以生存和發展的物質基礎。它是指經過某種加工,具有一定結構、組分和性能,并可應用于一定用途的物質。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現和廣泛應用,把人類由工業社會推向信息和知識經濟社會。可以說某一種新材料的問世及其應用,往往會引起人類社會的重大變革,材料是人類文明的重要標志。如果說現在人人離不開高分子材料,家家離不開高分子材料,處處離不開高分子材料,是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應用是以高分子材料的形式出現的,高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統合成材料,另外許多精細化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一類是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等;另一類叫工程塑料,其強度大,如汽車零部件、保險杠、洗衣機內的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開發出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過不同的加工,生產出了各種纖維制品,極大地滿足著人類的需要。
第三,橡膠:天然橡膠的種類和品質都受到很大的限制,于是科學家們不斷開發出了各種人造橡膠,如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。
第四,精細化工:比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產品,如家具漆、內外墻乳膠漆、汽車漆、飛機漆等。女孩子用的指甲油,使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫用膠、結構膠等黏合劑,以及各種吸水樹脂等都是高分子產品。三、高分子化學與高科技的結合
當今社會,人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息發展的物質基礎。自從合成有機高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開發性能更優異、應用更廣泛的新型材料,來滿足計算機、光導纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業等尖端技術發展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發展,出現了許多產量低、價格高、性能優異的新型高分子材料。
隨著生產和科學技術的發展,許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現出來,如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫用材料、光敏材料、非線性光學材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領域,下面簡單介紹特種高分子材料:功能高分子是指當有外部刺激時,能通過化學或物理的方法做出相應反應的高分子材料;高性能高分子則是對外力有特別強的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇;特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學、化學性質和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑)的范疇。
第一,力學功能材料:強化功能材料,如超高強材料、高結晶材料等;)彈材料,如熱塑性彈性體等。
第二,化學功能材料:分離功能材料,如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡合物等;反應功能材料,如高分子催化劑、高分子試劑;生物功能材料,如固定化酶、生物反應器等。
第三,生物化學功能材料:人工臟器用材料,如人工腎、人工心肺等;高分子藥物,如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農藥等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以預計,在今后很長的歷史時期中,特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發展的主要方向。
四、高分子化學的可持續發展
研究高分子合成材料的環境同化,增加循環使用和再生使用,減少對環境的污染乃至用高分子合成材料治理環境污染,也是21世紀中高分子材料能否得到長足發展的關鍵問題之一。比如利用植物或微生物進行有實用價值的高分子的合成,在環境友好的水或二氧化碳等化學介質中進行化學合成,探索用前面提到的化學或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子來處理污水和毒物,研究合成高分子與生態的相互作用,達到高分子材料與生態環境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀應當開展的綠色化學過程和材料的研究范疇。
參考文獻:
[1]馮新德.展望21世紀的高分子化學與工業[J].科學中國人,1997,(11)
關鍵詞:高分子材料;功能;研究現狀;發展前景
前言
在我們的日常生活中,材料隨處可見,材料的發展水平直接影響我們的生活質量。高分子材料在我們日常生活的應用中擁有很多的優勢,與現代化生產非常吻合,同時它也產生了很高的經濟效益等,因此它在工業上發展的十分迅速。在過去,20世紀60年展起來的功能高分子材料是屬于那時的一個新興領域,這個新興領域同時滲透到能源和電子以及生物三大領等。而如今,21世紀的科技不斷創新,也有了新型有機功能高分子材料,它們在人們的生產和生活中扮演著一個越來越重要的角色。
1 功能高分子材料的定義
功能高分子材料是指同時兼顧有兩種性能的復合高分子材料,性能一:傳統高分子材料的所體現出來的性能,性能二:某些特殊功能的基團所體現出來的性能。一般說來,具有傳遞信息、轉化能量和貯存物質作用的高分子及其復合材料為功能高分子材料,或者還可以理解為具有能量轉換的特性、催化特性、化學反應活性、磁性、光敏特性、藥理性、導電特性、生物相容性、選擇分離性等功能的高分子及其復合材料,同時還具有原有力學性能的基礎。
2 功能高分子材料的工程實際應用
目前,在工程上應用較廣泛而且具有重要應用價值的一些功能高分子材料主要分為以下幾種:光功能高分子、液晶高分子、電功能高分子、吸附分離功能高分子、反應型功能高分子、醫用功能高分子、環境降解功能高分子、高分子功能膜材料等。下文中具體從這幾方面闡述:
(1)光功能高分子材料。指在光的作用下能夠產生物理變化,如光導電、光致變色或者化學變化,如光交聯、光分解的高分子材料,或者在物理或化學作用下表現出光特性的高分子材料。光功能高分子材料主要應用在電子工業和太陽能的開發利用等方面。
(2)液晶高分子材料。液晶高分子是一種新型的功能高分子材料,它是分子水平的微觀復合,由纖維與樹脂基體在宏觀上的復合衍生而來,也可以理解為在柔性高分子基體中以接近分子水平的分散程度分散增強劑(剛性高分子鏈或微纖維)的復合材料。強度高、模量大是液晶高分子材料的主要特點,它在復合材料、纖維和液晶顯示技術等方面的應用非常廣泛。
(3)電功能高分子材料。電功能高分子材料主要表現為在特定條件下表現出各種電學性質,如熱電、壓電、鐵電、光電、介電和導電等性質。根據其功能劃分,主要包括導電高分子材料、電絕緣性高分子材料、高分子介電材料、高分子駐極體、高分子光導材料、高分子電活性材料等。同時根據其組成情況可以分成結構型電功能材料和復合電功能材料兩類。電功能高分子材料在電子器件、敏感器件、靜電復印和特殊用途電池生產方面有廣泛應用。
(4)吸附分離高分子材料。吸附分離功能高分子按吸附機理分為化學吸附劑、物理吸附劑、親和吸附劑,按樹脂形態分為無定形、球形、纖維狀,按孔結構分為微孔、中孔、大孔、特大孔、均孔等,吸附分離功能高分子主要包括離子交換樹脂和吸附樹脂。
(5)反應型功能高分子材料。反應功能高分子是有化學活性、能夠參與或促進化學反應進行的一種高分子材料。它是將小分子反應活性物質通過共價鍵、離子鍵、配位鍵或物理吸附作用結合于高分子骨架,主要用于化學合成和化學反應。
(6)醫用功能高分子材料。在生物體產生生理系統疾病時,一些特殊的功能高分子材料有對疾病的診斷、治療、修復或替換生物體組織或器官,增進或恢復其功能的作用,此類特殊的功能高分子材料稱為醫用功能高分子材料。一般來說,醫用功能高分子材料多用于對生物體進行疾病的診斷和疾病的治療以及修復或替換生物體組織或器官和合成或再生損傷組織或器官,具有延長病人生命、提高病人生存質量等作用,在醫療方面被廣泛應用。
(7)環境降解高分子材料。高分子材料在發生降解反應的條件有許多,如機械力的作用下發生的降解稱為機械降解,此外在化學試劑的作用下可發生化學降解,在氧的作用下可發生氧化降解,在熱的作用下可發生熱降解,在光的作用下可發生光降解,在生物的作用下可發生生物降解等。具有此類功能的高分子稱為環境降解高分子材料。
(8)高分子功能膜材料。高分子功能膜是一種具有選擇性透過能力的膜型材料,同時也是具有特殊功能的高分子材料,一般稱為分離膜或功能膜。使用功能膜分離物質具有以下突出的優點:具有較好的選擇性透過性,透過產物和原產物位于膜的兩側,便于產物的收集;分離時不發生相變,同時也不耗費相變能。從功能的角度,高分子分離膜具有識別物質和分離物質的功能,此外,它還有轉化物質和轉化能量的其它功能。利用其在不同條件下顯出的特殊性質,已經在許多領域獲得應用。
3 功能高分子材料的發展前景
人類賴以生存和發展的物質基礎離不開材料,材料的發展關系到社會發展和國民經濟以及國家的安全,同時也是體現國家綜合實力的重要標志。高新技術和現代工業發展的基石離不開高分子材料,國民經濟基礎產業以及國家安全不可或缺的重要保證同樣也離不開高分子材料。而功能高分子材料由于其優越性,使得其在材料行業中發展迅速。
未來材料科學與工程技術領域研究的重要發展方向離不開功能高分子材料,材料、信息和能源理所當然的被評為新科技革命時代的三大根基,信息和能源發展離不開材料領域中功能高分子材料作為它們物質基礎所起到的重要作用,新型功能高分子材料的研究與發展主要取決于現代學科交叉程度高這一特點。在傳統的三大合成材料以外,陸陸續續又出現了具有光、電、磁等特殊功能的高分子材料以及功能高分子膜,同時也出現了生物高分子材料,隱身高分子材料等許多具有特殊功能的高分子材料,與此同時功能高分子材料的發展速度依然保持著加快的狀態,顯然它們對新技術革命影響非常之大。這些新型的功能高分子材料在我們的尖端科學技術領域和工農業生產以及日常生活中扮演著越來越重要的角色,21世紀人類社會生活必將與功能高分子材料密切相關。
4 結束語
功能高分子材料是一門研究高分子材料變化規律以及實際應用技術的一門學科,在高分子材料科學領域中的發展速度是最快的,同時也是與其它科學領域交叉最為密切的一個研究領域。它是以高分子物理、高分子化學等相關學科為基礎,同時與物理學和生物學以及醫學密切聯系的一門學科。因此學習這門學科能讓我們很好的將高分子學科的知識綜合運用起來,進而使我們對高分子學科有更深刻的認識,讓我們受益匪淺。
參考文獻
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關鍵詞:高分子材料;加工;形態控制
一、引言
高分子材料的性能與大分子的化學與鏈結構有著密切的關聯,且材料形態也是重要影響因素之一。聚合物氛圍結晶、取向等幾種形態,多相聚合物擇優擴相形態。聚合物制品形態的形成源自于加工中復雜的溫度場與外力場作用。由此可見,關于加工過程中高分子材料形態控制具有重要的研究意義。
二、我國高分子材料加工中形態控制研究現狀
高分子材料形態與物理力學性能之間的關聯十分緊密,這也是高分子材料的重點研究課題。相較于其他材料,高分子材料具有非常復雜的形態,具體表現為高分子鏈的拓撲結構、共聚構型以及剛柔性非常復雜,在分子設計與結構調整中,可以對一些合成方法加以運用;其次,在高分子長鏈結構的影響下,其熔體的粘彈性非常突出;此外,高分子具有非常寬的弛豫時間,就是受到很小的應變作用,其產生的非線也會非常強烈。
對于聚合物的成型過程而言,在非等溫場、不同強度的剪切與拉伸場的影響之下,就分子尺度而言,其大分子鏈會發生一系列化學反應;就納米與亞微米尺度而言,大分子會有結晶與取向現象發生,如此一來就會有超分子結構的形成;而根據亞微米與微米尺度,多相聚合物會有不同相形態的形成,甚至會出現一些缺陷。而這些形態的影響因素非常廣泛,例如加工中的外場強弱、作用頻率、作用方式以及時間等。然而,現階段關于這些問題的研究雖然有所深入,但相應的理論體系尚未成熟。此外,隨著新聚合物的開發不斷深入,在高分子材料加工中涌現出越來越多的成型加工方法,顯然這使聚合物加工中的形態控制成為了一個長期的研究課題,對于高分子物理領域的發展無疑有著重要的影響。
在我國,關于新材料的研究起步以跟蹤模仿為主,在知識產權與創新理論方面有所欠缺,并且基礎研究與技術推廣的通暢性也有待提升。其次,相關人員并不重視傳統材料的升級與優化,很多高性能材料品種對進口的依賴性依然較強。再者,材料成型與加工設備也沒有得到應有的關注,與一些發達國家相比,我國材料研究與整體發展依然存在諸多不足,顯然這與國民經濟與設備的發展需求不相適應。
聚合物的性能取決于形態,因此,在高分子材料領域中,聚合物形態與性能關系的研究一直以來都受到高度重視,然而在實踐中,我們在二者之間的結合方面的研究上依然有所欠缺,具體可以從以下幾個方面得到體現:
第一,在剪切速率與剪切應力非常低的情況下,聚合物共混物相形態的演化研究不斷深入,然而在實踐中,一些主要聚合物成型加工的剪切速率主要在10?~104s-1范圍內,顯而易見,相關研究成果對實際生產的指導作用依然有所欠缺。
第二,基于不同條件的不同特性聚合物,其共混物形態發展與演化研究依然是主要研究內容,而形態與性能關系的研究依然有所欠缺。
第三,在加工過程中,受到部分特殊外場的作用,聚合物凝聚態結構與相形態結構的研究有待深入。
截至今日,在聚合物及其復合物的成型加工中,就算成型設備與工藝條件屬于常規,在外場作用下,人們依然沒有徹底了解結構形態受到的影響,僅僅對一些粗略的定性關系有所認識,甚至有的推斷還是錯誤的。以雙螺桿擠出過程為例,人們僅對不同螺桿原件組合下外力場作用的不同會改變溫度場,進而對產品產量、外觀與內在性能產生影響這一規律有所了解。然而這一影響的具體方式卻沒有清楚的認識,業界研究人員也無法制定出定量的指導方案。在管材生產中,不管是落錘沖擊不達標,還是縱向收縮產生波動,都沒有搞清楚原因,也無法拿出改進方案,大部分情況下都是憑借經驗進行處理。因此,現階段很多成型設備與工藝控制的效果是否取得理想效果,我們依然難以準確判定。
一直以來,關于生產實踐中的問題研究一直沒有得到基礎工作研究人員的關注。在成型設備與工藝技術的研究與開發中,相關規劃也缺乏系統性。現階段,我國塑料制品年產量超過了2200萬噸,塑料機械工業取得了迅猛發展。然而在很多企業生產實踐中,整個效率與質量依然有待提升,產生的能耗也沒有得到有效控制。鑒于此,高分子材料成型加工將會成為未來高分子材料領域的研究重點,必須將側重點放在高分子材料制品的研究上來,而不是過分的關注材料這一因素,只有如此,才能夠提高高分子材料志制品質量。
三、高分子材料加工中形態控制的研究趨勢
第一,基于常規的成型設備條件,聚合物及其復合物典型制品成型或型材生產在成型加工時,在設備與工藝條件改變的情況下,其形成的外場會有所差異,進而發生相應變化,例如塑化、結晶、賦型以及流動等,這些變化會改變制品形態、結構以及性能。
第二,極端的加工條件極端會改變聚合物及其復合物的形態結構變化規律,例如結晶結構、晶體大小等,在這類條件下,還需要盡可能對大尺寸高分子晶體的制備進行探究。
第三,在對新外場條件的分析、推斷以及設定之下,通過對聚合物及其復合物結構形態與性能受到的影響研究,才能夠圍繞新的成型方法或具有特殊性能的高分子材料的制備進行探索,進而實現高分子材料性能的改善,并將節能性、經濟性等方面的優勢充分發揮出來。
四、結束語
總而言之,在未來工業領域的發展中,高分子材料的應用具有重要意義,而高分子材料加工中的形態控制則成為發展高分子技術的關鍵。作為相關研究人員,必須結合高分子材料加工中的形態控制研究與實踐中存在的問題,采取相應的改進與優化對策,提高高分子加工整體水平,如此才能夠從真正意義上推動我國高分子材料加工領域的進步。
參考文獻:
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【關鍵詞】高分子材料;功能助劑;現在發展趨勢
1 高分子材料功能助劑行業現狀
(1)高分子材料的發展對于化學助劑行業有高度的關聯性。高分子材料化學助劑已經成為現代化學工業體系和材料科學體系的重要交叉領域之一,在高分子材料生產、儲運、加工、使用過程中的作用愈加突出,幾乎每一種高分子材料的每一種性能都依賴相對應的化學助劑實現。
(2)化學助劑行業發展的專業性越來越強。隨著經濟水平對于高分子材料要求的提高,新材料技術和化工產業的不斷進步,高分子材料化學助劑產業整體呈現快速發展的態勢,表現為化學助劑新品種的不斷出現,需求數量的較快增長,以及化學助劑性能的不斷改進。國際同行業巨頭往往根據自身技術優勢和經營特點選擇幾大類別的化學助劑進行生產經營,呈現出化學助劑行業發展的較強專業性。
(3)中國化學助劑行業發展市場潛力巨大。中國在高分子材料領域的高速發展,使我國已成為全球高分子材料化學助劑需求的增長重心。
(4)中國高分子材料化學助劑行業處于加速發展階段。由于我國高分子材料化學助劑行業起步晚,行業的整體發展水平與國際水平還存有差距,一方面單一企業經營規模較小、新結構物產品匱乏、化學助劑應用技術服務能力較差、行業集約化程度不夠、產品未形成集約化規模經營、高端產品少、許多產品品種形成系列化。另一方面,中國化學助劑行業呈現快速發展的態勢,專業化、規模化、技術型企業不斷出現和發展,部分企業已經在全球具有很好的知名度。
2 高分子材料功能助劑的發展分析
2.1 分離純化技術
分離純化技術是指將特定化學物質與周邊干擾物質彼此分離,獲得單一高純度化學物質的技術。分離提純的方法主要包含兩大內容:一是研究獲得高純度物質的分離提純方法,二是研究如何將這種分離提純方法,實現大規模的工業生產。分離提純的方法不拘泥于物理變化還是化學變化,在可能的條件下使樣品中的雜質或使樣品中各種成分分離開來的變化都可使用。化學助劑生產就是利用前述一種或幾種技術的組合對產品原料、中間體、產成品進行純化,使其滿足工藝過程和質量指標的各項要求。
2.2 化學合成技術
化學合成技術是指利用現有化學物質創造出具備特定結構和性能的化學物質技術,主要包括:鹵化技術、磺化技術、硝化技術、酯化技術、氧化技術、還原技術、烷基化技術、酰化技術、氨解技術、羥基化技術、縮合技術、聚合技術、官能團的引入和選擇性轉換技術等單元反應技術。化學助劑生產就是利用前述一種或幾種技術的組合對產品原料、半成品進行化學合成,進而得到成品或中間體的過程。
2.3 檢測分析技術
檢測分析技術是指針對特定目標物質,獲得其成分、結構、性能、純度等具體參數的技術手段,主要包括:高效液相色譜分離檢測技術、氣相色譜分離檢測技術、原子吸收光譜檢測技術、氣-質聯機差熱分析技術、熱失重檢測分析技術、激光粒度檢測技術、X 衍射分析檢測技術、紅外和紫外光譜分析檢測技術及其他一系列化學或物理分析技術等。化學助劑的生產需要選用適當的檢測技術或幾種技術的聯合,對原料、中間體、產成品和生產過程控制的各項指標進行分析檢驗以確保符合客戶和生產的需要。
2.4 化學助劑應用技術
高分子材料化學助劑應用技術是在化學助劑復合技術基礎之上發展而來,其主要內容包括:一是指化學助劑在完成化學合成之后的劑型選擇和確定,比如造粒、乳化、微粒化等,以使化學助劑適宜于在高分子材料中更好發揮作用;二是指為確保不同的高分子材料獲得特定的功能和用途,需要添加不同品種、不同功能、不同劑量的各種化學助劑來實現高分子材料的性能改善目標,
3 高分材料功能助劑的發展趨勢
(1)高效化。高效化是指在確定助劑用量的情況下實現效果最大化。主要途徑為助劑的高分子量化,普通的助劑分子量較低,容易揮發遷移、滲出,降低了助劑的效能,而高分子量化可減少揮發性、遷移性,提高熱穩定性、耐水解能力、與材料的相容性,而使助劑的效能得以充分發揮。
(2)多樣化。高分子材料化學助劑的多樣化不僅在于新品種的出現和應用高分子材料范圍的擴大,更在于其作用途徑的多樣化。高分子材料化學助劑的功能是由其相應的官能團結構決定的,一方面,傳統的官能團結構不斷得到改進和完善,使產品序列不斷豐富,另一方面,新的官能團結構不斷被發現,使助劑發揮作用的途徑呈現多樣化。
(3)復合化。復合化的是各種高分子材料化學助劑的共混物,目的是令高分子材料化學助劑具有多功能性和增強協同效應,使應用簡單方便。現代的復合技術已非初期的幾種助劑簡單混合,已發展成為多組份協效性能的研發,各組分之間協同機理的研究和協同組分的開發將是高分子材料化學助劑復合應用技術研發的關鍵。
(4)系列化。系列化指通過對同一類助劑產品的結構和其應用性能發展規律的分析研究,將系列化的新助劑產品的主要參數、類型、性能、基本結構等作出合理的安排與計劃,以協調同類產品、配套產品和目標高分子材料之間更加合理的協同關系,從而充分發揮助劑產品的協同效應和協配性,獲得更好的市場通用性。
(5)環保化。隨著環保法規日益嚴格和可持續發展需要,環保化將成為化學助劑發展的重點。一方面是化學助劑制造過程的清潔生產工藝的開發,節能減排;另一方面主要為發展環境友好助劑,限制或禁止使用對人體和自然環境有毒有害的助劑。
4 結束語
隨著高分子材料化學助劑高效化、多樣化、復合化、環保化、系列化的趨勢不斷發展,高分子材料化學助劑的各類相關技術也沿著上述趨勢不斷演變進步。高分子材料化學助劑企業只有在掌握化學助劑主體技術的基礎之上,沿著發展趨勢不斷研發新技術,才能在未來的競爭中獲得優勢地位。
參考文獻:
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