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高分子論文:有關高分子材料老化性能的思考

摘要：高分子材料性能優異，應用領域廣泛，在戶外工程中市場占有率很高。但由于使用過程中高分子材料受光、濕度和溫度等環境因素作用，導致力學性能和外觀發生變化。為改善高分子材料的抗老化性能，必須充分認識其老化機理和老化進程，進而有目的地進行防老化改性。

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。

3 結論

隨著人們對材料使用效率和環境友好意識的增強，對高分子材料老化與防老化的研究日益廣泛。但是，在相關的文獻中，對戶外環境中使用的高分子材料的老化性能系統研究的報道比較少，各國研究人員采用的具體研究對象和方法也不盡相同得出的結論也有不一致之處。因此對于高分子材料的老化研究還要在幾個方面深入：在典型環境下老化的普遍規律和共性機理問題；多因素環境因子（如光、熱、濕度等）協同作用對高分子材料的結構性能的影響；光引發機理和光穩定機理仍需進一步研究尋求合適的人工加速老化強度，以及人工加速老化實驗同戶外真實環境試驗的相關性；如何有效地提高高分子材料的抗老化性能，各種防老劑間的協同效應研究，以及廢舊高分子材料的回收利用等。

高分子論文:超高分子量聚乙烯的開發和應用

1　引言

uhmwpe是一種線型結構的具有優異綜合性能的熱塑性工程塑料。世界上最早由美國allied chemical公司于1957年實現工業化，此后德國hoechst公司、美國hercules公司、日本三井石油化學公司等也投入工業化生產。我國上海高橋化工廠于1964年最早研制成功并投入工業生產，70年代后期又有廣州塑料廠和北京助劑二廠投入生產。限于當時條件，產物分子量約150萬左右，隨著工藝技術的進步，目前北京助劑二廠的產品分子量可達100萬～300萬以上。

uhmwpe的發展十分迅速，80年代以前，世界平均年增長率為8.5%，進入80年代以后，增長率高達15%～20%。而我國的平均年增長率在30%以上。1978年世界消耗量為12，000～12，500噸，而到1990年世界需求量約5萬噸，其中美國占70%。

uhmwpe平均分子量約35萬～800萬，因分子量高而具有其它塑料無可比擬的優異的耐沖擊、耐磨損、自潤滑性、耐化學腐蝕等性能。而且，uhmwpe耐低溫性能優異，在-40℃時仍具有較高的沖擊強度，甚至可在-269℃下使用。

uhmwpe優異的物理機械性能使它廣泛應用于機械、運輸、紡織、造紙、礦業、農業、化工及體育運動器械等領域，其中以大型包裝容器和管道的應用最為廣泛。另外，由于uhmwpe優異的生理惰性，已作為心臟瓣膜、矯形外科零件、人工關節等在臨床醫學上使用。

2　uhmwpe的成型加工

由于uhmwpe熔融狀態的粘度高達108pa*s，流動性極差，其熔體指數幾乎為零，所以很難用一般的機械加工方法進行加工。近年來，uhmwpe的加工技術得到了迅速發展，通過對普通加工設備的改造，已使uhmwpe由最初的壓制-燒結成型發展為擠出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。

2.1　一般加工技術

(1)壓制燒結

壓制燒結是uhmwpe最原始的加工方法。此法生產效率頗低，易發生氧化和降解。為了提高生產效率，可采用直接電加熱法〔1〕；另外，werner和pfleiderer公司開發了一種超高速熔結加工法〔2〕，采用葉片式混合機，葉片旋轉的較大速度可達150m/s，使物料僅在幾秒內就可升至加工溫度。

(2)擠出成型

擠出成型設備主要有柱塞擠出機、單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機。雙螺桿擠出多采用同向旋轉雙螺桿擠出機。

60年代大都采用柱塞式擠出機，70年代中期，日、美、西德等先后開發了單螺桿擠出工藝。日本三井石油化學公司最早于1974年取得了圓棒擠出技術的成功。北京化工大學于1994年底研制出φ45型uhmwpe專用單螺桿擠出機，并于1997年取得了φ65型單螺桿擠出管材工業化生產線的成功。

(3)注塑成型

日本三井石油化工公司于1974年開發了注塑成型工藝，并于1976年實現了商業化，之后又開發了往復式螺桿注塑成型技術。1985年美國hoechst公司也實現了uhmwpe的螺桿注塑成型工藝。北京塑料研究所1983年對國產xs-zy-125a型注射機進行了改造，成功地注射出啤酒罐裝生產線用uhmwpe托輪、水泵用軸套，1985年又成功地注射出醫用人工關節等。

(4)吹塑成型

uhmwpe加工時，當物料從口模擠出后，因彈性恢復而產生一定的回縮，并且幾乎不發生下垂現象，故為中空容器，特別是大型容器，如油箱、大桶的吹塑創造了有利的條件。uhmwpe吹塑成型還可導致縱橫方向強度均衡的高性能薄膜，從而解決了hdpe薄膜長期以來存在的縱橫方向強度不一致，容易造成縱向破壞的問題。

2.2　特殊加工技術

2.2.1　凍膠紡絲

以凍膠紡絲—超拉伸技術制備高強度、高模量聚乙烯纖維是70年代末出現的一種新穎紡絲方法。荷蘭dsm公司最早于1979年申請專利，隨后美國allied公司、日本與荷蘭聯合建立的toyobo-dsm公司、日本mitsui公司都實現了工業化生產。

聚合物的擠出(注射)速度。產生潤滑層的方法主要有兩種：自潤滑和共潤滑。

(1)自潤滑擠出(注射)

uhmwpe的自潤滑擠出(注射)是在其中添加適量的外部潤滑劑，以降低聚合物分子與金屬模壁間的摩擦與剪切，提高物料流動的均勻性及脫模效果和擠出質量。外部潤滑劑主要有高級脂肪酸、復合脂、有機硅樹脂、石臘及其它低分子量樹脂等。擠出(注射)加工前，首先將潤滑劑同其它加工助劑一起混入物料中，生產時，物料中的潤滑劑滲出，形成潤滑層，實現自潤滑擠出(注射)。

有專利報道〔4〕：將70份石蠟油、30份uhmwpe和1份氧相二氧化硅(高度分散的硅膠)混合造粒，在190℃的溫度下就可實現順利擠出(注射)。

(2)共潤滑擠出(注射)

uhmwpe的共潤滑擠出(注射)有兩種情況，一是采用縫隙法〔5、6〕將潤滑劑壓入到模具中，使其在模腔內表面和熔融物料間形成潤滑層；二是與低粘度樹脂共混，使其作為產物的一部分(詳見3.2.1)。

如：生產uhmwpe薄板時，由定量泵向模腔內輸送sh200有機硅油作潤滑劑，所得產品外觀質量有明顯提高，特別是由于擠出變形小，增加了拉伸強度。

2.2.3　輥壓成型〔1〕

輥壓成型是一種固態加工方法，即在uhmwpe的熔點以下對其施加一很大的壓力，通過粒子形變，有效地將粒子與粒子融合。主要設備是一帶有螺槽的旋轉輪和一帶有舌槽的弓形滑塊，舌槽與螺槽垂直。在加工過程中有效地利用了物料與器壁之間的摩擦力，產生的壓力足夠使uhmwpe粒子發生形變。在機座末端裝有加熱支臺，經過模口擠出物料。如將此項輥壓裝置與擠壓機聯用，可使加工過程連續化。

2.2.4　熱處理后壓制成型〔8〕

把uhmwpe樹脂粉末在140℃～275℃之間進行1min～30min的短期加熱，發現uhmwpe的某些物理性能出人意料地大大改善。用熱處理過的uhmwpe粉料壓制出的制品和未熱處理過的uhmpwe制品相比較，前者具有更好的物理性能和透明性，制品表面的光滑程度和低溫機械性能大大提高了。

2.2.5　射頻加工〔9〕

采用射頻加工uhmwpe是一種嶄新的加工方法，它是將uhmwpe粉末和介電損耗高的炭黑粉末均勻混合在一起，用射頻輻照，產生的熱可使uhmwpe粉末表面發生軟化，從而使其能在一定壓力下固結。用這種方法可在數分鐘內模壓出很厚的大型部件，其加工效率比目前uhmwpe常規模壓加工高許多倍。

2.2.6　凝膠擠出法制備多孔膜〔10〕

將uhmwpe溶解在揮發溶劑中，連續擠出，然后經一個熱可逆凝膠/結晶過程，使其成為一種濕潤的凝膠膜，蒸除溶劑使膜干燥。由于已形成的骨架結構限制了凝膠的收縮，在干燥過程中產生微孔，經雙軸拉伸達到較大空隙率而不破壞完整的多孔結構。這種材料可用作防水、通氧織物和耐化學品服裝，也可用作超濾/微量過濾膜、復合薄膜和蓄電池隔板等。與其它方法相比，由此法制備的多孔uhmwpe膜具有的孔徑、強度和厚度等綜合性能。

3　uhmwpe的改性

3.1　物理機械性能的改進

與其它工程塑料相比，uhmwpe具有表面硬度和熱變形溫度低、彎曲強度以及蠕變性能較差等缺點。這是由于uhmwpe的分子結構和分子聚集形態造成的，可通過填充和交聯的方法加以改善。

3.1.1　填充改性

采用玻璃微珠、玻璃纖維、云母、滑石粉、二氧化硅、三氧化二鋁、二硫化鉬、炭黑等對uhmwpe進行填充改性，可使表面硬度、剛度、蠕變性、彎曲強度、熱變形溫度得以較好地改善。用偶聯劑處理后，效果更加明顯。如填充處理后的玻璃微珠，可使熱變形溫度提高30℃。

玻璃微珠、玻璃纖維、云母、滑石粉等可提高硬度、剛度和耐溫性；二硫化鉬、硅油和專用蠟可降低摩擦因數，從而進一步提高自潤滑性；炭黑或金屬粉可提高抗靜電性和導電性以及傳熱性等。但是，填料改性后沖擊強度略有下降，若將含量控制在40%以內，uhmwpe仍有相當高的沖擊強度。

3.2.1　交聯

交聯是為了改善形態穩定性、耐蠕變性及環境應力開裂性。通過交聯，uhmwpe的結晶度下降，被掩蓋的韌性復又表現出來。交聯可分為化學交聯和輻射交聯。化學交聯是在uhmwpe中加入適當的交聯劑后，在熔融過程中發生交聯。輻射交聯是采用電子射線或γ射線直接對uhmwpe制品進行照射使分子發生交聯。uhmwpe的化學交聯又分為過氧化物交聯和偶聯劑交聯。

(1)過氧化物交聯

過氧化物交聯工藝分為混煉、成型和交聯三步。混煉時將uhmwpe與過氧化物熔融共混，uhmwpe在過氧化物作用下產生自由基，自由基偶合而產生交聯。這一步要保障溫度不要太高，以免樹脂交聯。經過混煉后得到交聯度很低的可繼續交聯型uhmwpe，在比混煉更高的溫度下成型為制件，再進行交聯處理。

uhmwpe經過氧化物交聯后在結構上與熱塑性塑料、熱固性塑料和硫化橡膠都不同，它有體型結構卻不是交聯，因此在性能上兼有三者的特點，即同時具有熱可塑性和優良的硬度、韌性以及耐應力開裂等性能。

國外曾報道用2，5-二甲基-2，5雙過氧化叔丁基己炔-3作交聯劑〔11〕，但國內很難找到。清華大學用廉價易得的過氧化二異丙苯(dcp)作為交聯劑進行了研究〔12〕，結果發現：dcp用量小于1%時，可使沖擊強度比

純uhmwpe提高15%～20%，特別是dcp用量為0.25%時，沖擊強度可提高48%。隨dcp用量的增加，熱變形溫度提高，可用于水暖系統的耐熱管道。

(2)偶聯劑交聯

uhmwpe主要使用兩種硅烷偶聯劑：乙烯基硅氧烷和烯丙基硅氧烷，常用的有乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷。偶聯劑一般要靠過氧化物引發，常用的是dcp，催化劑一般采用有機錫衍生物。

硅烷交聯uhmwpe的成型過程首先是使過氧化物受熱分解為化學活性很高的游離基，這些游離基奪取聚合物分子中的氫原子使聚合物主鏈變為活性游離基，然后與硅烷產生接枝反應，接枝后的uhmwpe在水及硅醇縮合催化劑的作用下發生水解縮合，形成交聯鍵即得硅烷交聯uhmwpe。

(3)輻射交聯

在一定劑量電子射線或γ射線作用下，uhmwpe分子結構中的一部分主鏈或側鏈可能被射線切斷，產生一定數量的游離基，這些游離基彼此結合形成交聯鏈，使uhmwpe的線型分子結構轉變為網狀大分子結構。經一定劑量輻照后，uhmwpe的蠕變性、浸油性和硬度等物理性能得到一定程度的改善。

用γ射線對人造uhmwpe關節進行輻射，在消毒的同時使其發生交聯，可增強人造關節的硬度和親水性，并且使耐蠕變性得以提高〔13〕，從而延長其使用壽命。

有研究〔14〕表明，將輻照與ptfe接枝相結合，也可改善uhmwpe的磨損和蠕變行為。這種材料具有組織容忍性，適于體內移植。

3.2　加工性能的改進

uhmwpe樹脂的分子鏈較長，易受剪切力作用發生斷裂，或受熱發生降解。因此，較低的加工溫度，較短的加工時間和降低對它的剪切是非常必要的。

為了解決uhmwpe的加工問題，除對普通成型機械進行特殊設計外，還可對樹脂配方進行改進：與其它樹脂共混或加入流動改性劑，使之能在普通擠出機和注塑機上成型加工，這就是2.2.2中介紹的潤滑擠出(注射)。

3.2.1　共混改性

共混法改善uhmwpe的熔體流動性是最有效、最簡便和最實用的途徑。目前，這方面的技術多見于專利文獻。共混所用的第二組份主要是指低熔點、低粘度樹脂，有ldpe、hdpe、pp、聚酯等，其中使用較多的是中分子量pe(分子量40萬～60萬)和低分子量pe(分子量＜40萬)。當共混體系被加熱到熔點以上時，uhmwpe樹脂就會懸浮在第二組份樹脂的液相中，形成可擠出、可注射的懸浮體物料。

(1)與低、中分子量pe共混

uhmwpe與分子量低的ldpe(分子量1，000～20，000，以5，000～12，000為)共混可使其成型加工性獲得顯著改善，但同時會使拉伸強度、撓曲彈性等力學性能有所下降。hdpe也能顯著改善uhmwpe的加工流動性，但也會引起沖擊強度、耐摩擦等性能的下降。為使uhmwpe共混體系的力學性能維持在一較高水平，一個有效的補償辦法是加入pe成核劑，如苯甲酸、苯甲酸鹽、硬脂酸鹽、己二酸鹽等，可以借pe結晶度的提高，球晶尺寸的微細均化而起到強化作用，從而有效阻止機械性能的下降。有專利〔15〕指出，在uhmwpe/hdpe共混體系中加入很少量的細小的成核劑硅灰石(其粒徑尺寸范圍5nm～50nm，表面積100m2/g～400m2/g)，可很好地補償機械性能的降低。

(2)共混形態

uhmwpe的化學結構雖然與其它品種的pe相近，但在一般的熔混設備和條件下，它們的共混物都難以形成均勻的形態，這可能與組份之間粘度相差懸殊有關。采用普通單螺桿混煉得到的uhmwpe/ldpe共混物，兩組份各自結晶，不能形成共晶，uhmwpe基本上以填料形式分散于ldpe基體中。熔體長時間處理和使用雙輥煉塑機混煉，兩組份之間作用有所加強，性能亦有進一步的改善，不過仍不能形成共晶的形態。

vadhar發現〔16〕，當采用兩步共混法，即先在高溫下將uhmwpe熔融，再降到較低溫度下加入lldpe進行共混，可獲得形成共晶的共混物。vadher用溶液共混法也得到了能形成共晶的uhmwpe/lldpe共混物。

(3)共混物的力學強度

對于未加成核劑的uhmwpe/pe體系，其在冷卻過程中會形成較大的球晶，球晶之間存在著明顯的界面，而在這些界面上存在著由分子鏈排布不同引起的內應力，由此會導致裂紋的產生，所以與基體聚合物相比，共混物的拉伸強度常常有所下降。當受到外力沖擊時裂紋會很快地沿球晶界面發展而導致的破碎，因此又引起沖擊強度的下降。

3.2.2　流動改進劑改性

流動改進劑促進了長鏈分子的解纏，并在大分子之間起潤滑作用，改變了大分子鏈間的能量傳遞，從而使得鏈段位移變得容易，改善了聚合物的流動性。

用于uhmwpe的流動改進劑主要是指脂肪族碳氫化合物及其衍生物。其中脂肪族碳氫化合物有：碳原子數在22以上的n-鏈烷烴及以其作主成分的低級烷烴混合物；石油分裂精制得到的石蠟等。其衍生物是指末端含有脂肪族烴基、內部含有1個或1個以上(好為1個或2個)羧基、羥基、酯基、羰基、氮基甲酰基、巰基等官能團；碳原子數大于8(好為12～50)并且分子量為130～2000(以200～800為)的脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、脂肪醛、脂肪酮、脂肪族酰胺、脂肪硫醇等。舉例來說，脂肪酸有：癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬酯酸、油酸等。

北京化工大學制備了一

種有效的流動劑(ms2)〔17〕，添加少量(0.6%～0.8%)就能顯著改善uhmwpe的流動性，使其熔點下降達10℃之多，能在普通注塑機上注塑成型，而且拉伸強度僅有少許降低。

另外，用苯乙烯及其衍生物改性uhmwpe，除可改善加工性能使制品易于擠出外，還可保持uhmwpe優良的耐摩擦性和耐化學腐蝕性〔18〕；1，1-二苯基乙炔〔19〕、苯乙烯衍生物〔20〕、四氫化萘〔21〕皆可使uhmwpe獲得優良的加工性能，同時使材料具有較高的沖擊強度和耐磨損性。

3.2.3　液晶高分子原位復合材料

液晶高分子原位復合材料是指熱致液晶高分子(tlcp)與熱塑性樹脂的共混物，這種共混物在熔融加工過程中，由于tlcp分子結構的剛直性，在力場作用下可自發地沿流動方向取向，產生明顯的剪切變稀行為，并在基體樹脂中原位就地形成具有取向結構的增強相，即就地成纖，從而起到增強熱塑性樹脂和改善加工流動性的作用。清華大學趙安赤等采用原位復合技術，對uhmwpe加工性能的改進取得了明顯的效果〔22〕。

用tlcp對uhmwpe進行改性，不僅提高了加工時的流動性，采用通常的熱塑加工工藝及通用設備就能方便地進行加工，而且可保持較高的拉伸強度和沖擊強度，耐磨性也有較大提高。

3.3　聚合填充型復合材料

高分子合成中的聚合填充工藝是一種新型的聚合方法，它是把填料進行處理，使其粒子表面形成活性中心，在聚合過程中讓乙烯、丙烯等烯烴類單體在填料粒子表面聚合，形成緊密包裹粒子的樹脂，得到具有獨特性能的復合材料。它除具有摻混型復合材料性能外，還有自己本身的特性：首先是不必熔融聚乙烯樹脂，可保持填料的形狀，制備粉狀或纖維狀的復合材料；其次，該復合材料不受填料/樹脂組成比的限制，一般可任意設定填料的含量；另外，所得復合材料是均勻的組合物，不受填料比重、形狀的限制。

與熱熔融共混材料相比，由聚合填充工藝制備的uhmwpe復合材料中，填料粒子分散良好，且粒子與聚合物基體的界面結合也較好。這就使得復合材料的拉伸強度、沖擊強度與uhmwpe相差不大，卻遠遠好于共混型材料，尤其是在高填充情況下，對比更加明顯，復合材料的硬度、彎曲強度，尤其是彎曲模量比純uhmwpe提高許多，尤其適用作軸承、軸座等受力零部件。而且復合材料的熱力學性能也有較好的改善：維卡軟化點提高近30℃，熱變形溫度提高近20℃，線膨脹系數下降20%以上。因此，此材料可用于溫度較高的場合，并適于制造軸承、軸套、齒輪等精密度要求高的機械零件。

采用聚合填充技術還可通過向聚合體系中通入氫或其它鏈轉移劑，控制uhmwpe分子量大小，使得樹脂易加工〔23〕。

美國專利〔24〕用具有酸中性表面的填料：水化氧化鋁、二氧化硅、水不溶性硅酸鹽、碳酸鈣、堿式碳酸鋁鈉、羥基硅灰石和磷酸鈣制成了高模量的均相聚合填充uhmwpe復合材料。另有專利〔25〕指出，在60℃，1.3mpa且有催化劑存在的條件下，使uhmwpe在庚烷中干燥的 氧化鋁表面聚合，可得到高模量的均相復合材料。齊魯石化公司研究院分別用硅藻土、高嶺土作為填料合成了uhmwpe復合材料〔26〕。

3.4　uhmwpe的自增強〔27、28〕

在uhmwpe基體中加入uhmwpe纖維，由于基體和纖維具有相同的化學特征，因此化學相容性好，兩組份的界面結合力強，從而可獲得機械性能優良的復合材料。uhmwpe纖維的加入可使uhmwpe的拉伸強度和模量、沖擊強度、耐蠕變性大大提高。與純 uhmwpe相比，在uhmwpe中加入體積含量為60%的uhmwpe纖維，可使較大應力和模量分別提高160%和60%。這種自增強的uhmwpe材料尤其適用于生物醫學上承重的場合，而用于人造關節的整體替換是近年來才倍受關注的，uhmwpe自增強材料的低體積磨損率可提高人造關節的使用壽命。

4　uhmwpe的合金化

uhmwpe除可與塑料形成合金來改善其加工性能外(見3.2.1和3.2.3)，還可獲得其它性能。其中，以pp/uhmwpe合金最為突出。

通常聚合物的增韌是在樹脂中引入柔性鏈段形成復合物(如橡塑共混物)，其增韌機理為“多重銀紋化機理”。而在pp/uhmwpe體系，uhmwpe對pp有明顯的增韌作用，這是“多重裂紋”理論所無法解釋的。國內最早于1993年報道采用uhmwpe增韌pp取得成功，當uhmwpe的含量為15%時，共混物的缺口沖擊強度比純pp提高2倍以上〔29〕。最近又有報道，uhmwpe與含乙烯鏈段的共聚型pp共混，在uhmwpe的含量為25%時，其沖擊強度比pp提高一倍多〔30〕。以上現象的解釋是“網絡增韌機理”〔31〕。

pp/uhmwpe共混體系的亞微觀相態為雙連續相，uhmwpe分子與長鏈的pp分子共同構成一種共混網絡，其余pp構成一個pp網絡，二者交織成為一種“線性互穿網絡”。其中共混網絡在材料中起到骨架作用，為材料提供機械強度，受到外力沖擊時，它會發生較大形變以吸收外界能量，起到增韌的作用；形成的網絡越完整，密度越大，則增韌效果越好。

為了保障“線性互穿網絡”結構的形成，必須使uhmwpe以準分子水平分散在pp基體中，這就對共混方式提出了較高的要求。北京化工大學有研究發現：四螺桿擠出機能將uh

mwpe均勻地分散在pp基體中，而雙螺桿擠出機的共混效果卻不佳。

epdm能對pp/uhmwpe合金起到增容的作用。由于epdm具備的兩種主要鏈節分別與pp和uhmwpe相同，因而與兩種材料都有比較好的親合力，共混時容易分散在兩相界面上。epdm對復合共晶起到插入、分割和細化的作用，這對提高材料的韌性是有益的，能大幅度地提高缺口沖擊強度。

另外，uhmwpe也可與橡膠形成合金，獲得比純橡膠優良的機械性能，如耐摩擦性、拉伸強度和斷裂伸長率等。其中，橡膠是在混合過程中于uhmwpe的軟化點以上進行硫化的。

5　uhmwpe的復合化

uhmwpe可與各種橡膠(或橡塑合金)硫化復合制成改性pe片材，這些片材可進一步與金屬板材制成復合材料。除此之外，uhmwpe還可復合在塑料表面以提高耐沖擊性能。

在uhmwpe軟化點以上的溫度條件下，將含有硫化劑的未硫化橡膠片材與uhmwpe片材壓制在一起，可制得剝離強度較高的層合制品，與不含硫化劑的情況相比，其剝離強度可提高數十倍。用這種方法同樣可使未硫化橡膠與塑料的合金(如epdm/pa6、epdm/pp、sbr/pe)和uhmwpe片材牢固地粘接在一起。

高分子論文:超高分子量聚乙烯的改性及摩擦磨損研究

1　前言

超高分子量聚乙烯(uhmwpe)是一種新型工程塑料，1958年由德國 科學 家發明了uhmwpe的合成 方法 ，到60年代末國外實現了 工業 化生產。我國正式投產是在70年代末80年代初開始的，它具有耐磨損、耐腐蝕、耐沖擊、自潤滑、摩擦因數小、耐低溫等優良特性。

超高分子量聚乙烯雖然有許多優良特性但也有許多不足：硬度低、強度低、耐熱性能差、有蠕變性等，為了彌補這些不足和進一步提高其耐磨性可對其進行填料(超細玻璃微珠、二硫化鉬、滑石粉、玻璃纖維、碳纖維、聚四氟乙烯)改性。此外，應根據其 應用 工礦條件和要求進行不同的改性。作者用m-200型摩擦磨損試驗機進行了環(45#鋼)塊摩擦磨損試驗 研究 ，并在腐蝕磨損試驗機上進行了超高分子量聚乙烯沙漿磨損試驗。

2　實驗儀器、設備及原料和添加劑

2.1　原料和添加劑

超高分子量聚乙烯：白色粉末，m-ⅱ型，北京助劑二廠生產；

抗氧劑：北京化工三廠生產；

偶聯劑：硅烷類，南京曙光化工總廠生產；

超細玻璃微珠：450目，從發電廠粉煤灰篩選(圖1)；

圖1　超細玻璃微珠的形貌(圖略)

二硫化鉬：200目，市售；

碳纖維：遼寧錦州斌富隆塑料有限公司(圖2)；

圖2　碳纖維的形貌(圖略)

聚四氟乙烯：型號7a-j(約200目)，日本三井株式會社生產(圖3)；

圖3　聚四氟乙烯的形貌(圖略)

玻璃纖維：南京化工研究院生產(見圖4)；

圖4　玻璃纖維的形貌

滑石粉：200目，市售。

2.2　實驗設備

m-200型磨損試驗機，宣化材料試驗廠生產。

msh型腐蝕磨損試驗機，宣化材料試驗機廠生產，轉速為低速中的高速(683r/min)。

2.3　測試儀器

稱重儀器：湘儀-島津 電子 分析 天平ael-200， 中國 長沙湘儀天平儀器廠。

2.4　試件制備

試件毛坯的制備采用燒結壓制法，具體工藝為：把配好的原料稱重裝進噴灑過脫模劑的模具中，然后放進烤箱在195℃下烘80min后，取出模具放到壓力機上加壓，壓力大小按制品上下端面面積考慮為8mpa，模具在壓力機上加壓的同時進行 自然 冷卻，冷卻10min～15min即可卸壓開模取出制品，就完成了1個試件毛坯的加工過程。試件毛坯通過機加工，加工成試件。

3　實驗

3.1　環塊試驗

實驗采用m-200型磨損試驗機，為了加載更，把彈簧加載裝置改為杠桿加載，杠桿的力臂之比為3∶1，如圖5所示。實驗分為油潤滑和無油潤滑兩種。無油潤滑時測試摩擦因數和磨損量；油潤滑(普通機油滴油潤滑)時，由于磨損量太小因此只測試摩擦因數。

圖5　磨損試驗機加載裝置原理圖(圖略)

1.塑料試件　2.鋼圓環　3.支撐座　4.銷軸

5.加載桿　6.彈簧　7.加載載荷

試件在試驗、稱重之前要先清洗，清洗劑用丙酮，清洗裝置為無錫超聲 電子 設備廠生產的h66005超聲清洗器。清洗時間一般由試件的大小和臟污程度而定。本實驗清洗時間為15min。

磨損量的測試按gb 3960-88《塑料滑動摩擦磨損試驗 方法 》進行，為環塊試驗，環為45#鋼，粗糙度0.8，塊為塑料，試件載荷為200n，環的轉速為200r/min，運轉時間10min(由于測試時間長時，塑料發熱出現表面熔化現象，所以運轉時間選為10min)。

3.2　沙漿磨損實驗

沙漿磨損實驗在宣化材料試驗機廠生產的msh型腐蝕磨損試驗機上進行。圖6是試驗裝置的原理圖。速度為低速中的高速(683r/min)。石英沙40目～70目，北京市房山三八石英廠生產。沙、水的比例(體積比)為1∶4(水為自來水)。試件幾何尺寸和表面光潔度盡量一致，一次可測試4個試件。

圖6　沙漿磨損實驗的試驗裝置原理圖(圖略)

1.沙漿容器　2.試件　3.上工作臺

4.皮帶輪　5.皮帶　6.導向柱　7.皮帶輪　8.電動機　9.底座

4　實驗結果與 分析

圖7是環塊磨損試驗時添加劑比例與磨損量的關系，可以看出添加劑比例小時，隨著添加劑比例的增加磨損量明顯降低，當添加劑比例大于20%時，磨損量降低緩慢，個別出現磨損量增大現象。

圖7　環塊磨損時添加劑比例與磨損量的關系(圖略)

玻璃微珠　■ 玻璃纖維　 碳纖維

× 聚四氟乙烯　*滑石粉

圖8是在腐蝕磨損試驗機進行的沙漿磨損時添加劑的比例與磨損量的關系曲線。相對磨損率是指磨損量與磨損前的質量之比，可以看出：磨損量隨著添加劑比例的增加反而增大，出現了和環塊磨損時不同的現象。這說明摩擦磨損是與工礦條件密切相關的，受工礦條件的 影響 極大，同一種材料在不同條件下磨損情況不同，也說明摩擦磨損是很復雜和難以確定的。

圖8　沙漿磨損時添加劑比例與磨損量的關系(圖略)

玻璃微珠　■ 玻璃纖維　 碳纖維

× 聚四氟乙烯　*滑石粉

圖9是環塊試驗時不同添加劑和不同比例與摩擦因數之間的關系曲線?？梢钥闯觯禾砑硬ＡЮw維和滑石粉對摩擦因數影響較大，使摩擦因數增大；添加玻璃微珠和碳纖維對摩擦因數幾乎沒有影響，添加聚四氟乙烯可降低摩擦因數。

圖9　環塊試驗時添加劑比例與摩擦因數之間的關系(圖略)

玻璃微珠　■ 玻璃纖維　 碳纖維

× 聚四氟乙烯　*滑石粉

5　結論

(1)環塊磨損時隨著添加劑比例增加磨損量減??；

(2)沙漿磨損時隨著添加劑比例增加磨損量增加；

(3)添加玻璃纖維和滑石粉使摩擦因數增大；

(4)添加碳纖維和玻璃微珠對摩擦因數幾乎無影響；

(5)添加聚四氟乙烯可使摩擦因數減?。?

(6)從綜合性能和價格考慮添加玻璃微珠最理想。

高分子論文:論高分子材料抗靜電技術的研究與應用

摘要：目前，靜電在生物工程中有著重要的應用。介紹高分子抗靜電的方法，闡明高分子材料抗靜電技術在我國的發展和策略。

關鍵詞:高分子材料 抗靜電 研究

靜電廣泛地存在于自然界和日常生活之中，如人們每時每刻呼吸的空氣每厘米就含有100500個帶電粒子；自然界的雷電；干燥季節里人身上化纖衣物由于摩擦起電而粘附在身體上，這一切都是比較常見的靜電現象。實際上，靜電在生物工程中有著重要的應用。

一、高分子抗靜電的方法概述

高聚物表面聚集的電荷量取決于高聚物本身對電荷泄放的性質，其主要泄放方式為表面傳導、本體傳導以及向周圍的空氣中輻射，三者中以表面傳導為主要途徑。因為表面電導率一般大于體積電導率，所以高聚物表面的靜電主要受組成它的高聚物表面電導所支配。因此，通過提高高聚物表面電導率或體積電導率使高聚物材料迅速放電可防止靜電的積聚?？轨o電劑是一類添加在樹脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除靜電產生的化學添加劑，添加抗靜電劑是提高高分子材料表面電導率的有效方法，而提高高聚物體積電導率可采用添加導電填料、添加抗靜電劑或與其它導電分子共混技術等。

（一）添加導電填料

這類方法通常是將各種無機導電填料摻入高分子材料基體中，目前此方法中所使用的無機導電填料主要是碳系填料、金屬類填料等。

（二）與結構型導電高分子材料共混

導電高分子材料中的高分子（或聚合物）是由許多小的重復出現的結構單元組成，當在材料兩端加上一定的電壓，材料中就有電流通過，即具有導體的性質，凡同時具備上述兩項性質的材料稱為導電高分子材料。與金屬導體不同，它屬于分子導電物質。根本上講，此類導電高分子材料本身就可以作為抗靜電材料，但由于這類高分子一般分子剛性大、不溶不熔、成型困難、易氧化和穩定性差，無法直接單獨應用，一般作導電填料與其它高分子基體進行共混，制成抗靜電復合型材料，這類抗靜電高分子復合材料具有較好的相容性，效果更好更持久。

（三）添加抗靜電劑法

1.有機小分子抗靜電劑。有機小分子抗靜電劑是一類具有表面活性劑特征結構的有機物質，其結構通式為ryx，其中r為親油基團，x為親水基團，y為連接基。分子中非極性部分的親油基和極性部分的親水基之間應具有適當的平衡與高分子材料要有一定的相容性，c12以上的烷基是典型的親油基團，羥基、羧基、磺酸基和醚鍵是典型的親水基團，此類有機小分子抗靜電劑可分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性離子型4大類：陽離子型抗靜電劑；陰離子型抗靜電劑；非離子型抗靜電劑；兩性型抗靜電劑。

導電機理無論是外涂型還是內加型，高分子材料用抗靜電劑的作用機理主要有以下4種：（1）抗靜電劑的親水基增加制品表面的吸濕性，吸收空氣中的水分子，形成“海一島”型水性的導電膜。（2）離子型抗靜電劑增加制品表面的離子濃度，從而增加導電性。（3）介電常數大的抗靜電劑可增加摩擦體間隙的介電性。（4）增加制品的表面平滑性，降低其表面的摩擦系數。概括起來一是降低制品的表面電阻，增加導電性和加快靜電電荷的漏泄；二是減少摩擦電荷的產生。

2.長期性抗靜電劑。長期性抗靜電劑是一類相對分子質量大的親水性高聚物，它們與基體樹脂有較好的相容性，因而效果穩定、持久、性能較好。它們在基體高分子中的分散程度和分散狀態對基體樹脂抗靜電性能有顯著影響。親水性聚合物在特殊相溶劑存在下，經較低的剪切力拉伸作用后，在基體高分子表面呈微細的筋狀，即層狀分散結構，而中心部分呈球狀分布，這種“蕊殼”結構中的親水性聚合物的層狀分散狀態能有效地降低共混物表面電阻，并且具有長期性抗靜電性能。

二、我國高分子材料抗靜電技術的發展狀況

我國許多科研機構和生產企業已陸續開發出一些品種，以非離子表面活性劑為主，目前常用的品種有，大連輕工研究院開發的硬化棉籽單甘醇、abps（烷基苯氧基丙烷磺酸鈉）、dpe（烷基二苯醚磺酸鉀）；上海助劑廠開發目前多家企業生產的抗靜電劑sn（十八烷基羥乙基二甲胺硝酸鹽），另外該廠生產的抗靜電劑pm（硫酸二甲酯與乙醇胺的絡合物）、抗靜電劑p（磷酸酯與乙醇胺的縮合物）；北京化工研究院開發的asa一10（三組份或二組份硬脂酸單甘酯復合物）、asa一150（陽離子與非離子表面活性劑復合物），近年來又開發出ash系列、asp系列和ab系列產品，其中asa系列抗靜電劑由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非離子表面活性劑；asb系列產品則為有機硼表面活性劑（主要是硼酸雙多元醇脂與環氧乙烷加成物的脂肪酸酯）與其他非離子表面活性劑復合而成；ash和asp系列主要是陽離子與非離子表面活性復合而成，杭州化工研究所開發的hz一1（羥乙基脂肪胺與一些配合劑復合物）、ch（烷基醇酰胺）；天津合成材料工業研究所開發的ic一消靜電劑（咪唑一氯化鈣絡合物）；上海合成洗滌劑三廠開發生產的sh系列塑料抗靜電劑，已經形成系列產品，在使用效果和性能上處于國內經驗豐富地位，部分品種可以替代進口，如sh一102（季銨鹽型兩性表面活性劑）、sh一103、104、105等（均為季銨鹽型陽離子表面活性劑），sh抗靜電劑屬于結構較新的帶多羥基陽離子表面活性劑；濟南化工研究所jh一非離子型抗靜電劑。（聚氧乙烯烷基胺復合物）等；

河南大學開發的kf系列等，如kf一100（非離子多羥基長碳鏈型抗靜電劑）、kf-101（醚結構、多羥基陽離子長期型抗靜電劑），另外還有聚氧乙烯醚類抗靜電劑，聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯專用抗靜電劑202、203、204等；抗靜電劑tm系列產品也是目前國內常用的，主要用于合成纖維領域。

從抗靜電劑發展來看，高分子型的長期抗靜電劑是最為看好的產品，尤其是在精密的電子電氣領域，目前國內多家科研機構利用聚合物合金化技術開發出高分子量長期型抗靜電劑方面已取得明顯進展。

三、結語

我國合成材料抗靜電劑行業發展前景較好，針對目前國內研究、生產、應用與需求現狀，對我國合成材料抗靜電劑工業發展提出以下建議。

（一）加大新品種開發力度

近年來國外開發的高性能伯醇多聚氧化乙醚類非離子型表面活性劑；用于聚碳酸酯的脂肪酸單縮水甘油酯；用于磁帶工業的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物；適應于聚烯烴、聚氯乙烯、聚氨酯等多種合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等，總之國內科研院所應根據我國合成材料制品要求，開發出多種高性能、環保無毒的抗靜電品種，并不斷強化應用技術研究，以滿足國內需求。

（二）加快復

合抗靜電劑和母粒的研究與生產

今后要加快多種結構抗靜電劑及其他塑料助劑的復配，向適應范圍廣、效率高、系列化、多功能、復合型等方向發展。另外合成材料多功能母粒作為助劑已經成為今后合成樹脂加工改性的重要原材料，如著色、阻燃、抗菌、成核等母粒在國內開發方興未艾，國內要加快抗靜電母粒的開發與研究，促進我國抗靜電劑工業發展。

高分子論文:淺談生物可降解高分子材料的開發利用

［摘要］我國目前的高分子材料生產和使用已躍居世界前列，每年產生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進行生物可降解，以盡量減少對人類及環境的污染。本文探討了生物可降解高分子材料現階段的開發應用情況。

［關鍵詞］高分子材料 可降解 生物

我國目前的高分子材料生產和使用已躍居世界前列，每年產生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進行生物可降解，以盡量減少對人類及環境的污染。生物可降解材料，是指在 自然 界微生物，如細菌、霉菌及藻類作用下，可降解為低分子的材料。這類材料儲存方便，只要保持干燥，不需避光，應用范圍廣，可用于地膜、包裝袋、醫藥等領域。生物可降解的機理大致有以下3 種方式： 生物的細胞增長使物質發生機械性破壞； 微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。按照上述機理，現將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。

1、生物可降解高分子材料概念及降解機理

生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的高分子材料。

生物可降解的機理大致有以下3種方式：生物的細胞增長使物質發生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外，還與材料溫度、酶、ph值、微生物等外部環境有關。

2、生物可降解高分子材料的類型

按來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫用和非醫用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。

2.1微生物生產型

通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環境的生物可降解塑料。如英國ici 公司生產的“biopol”產品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定結構的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3天然高分子型

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙酰基多糖等共混制得。

2.4摻合型

在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產品具有相當程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能生物可降解。

3、生物可降解高分子材料的開發

3.1生物可降解高分子材料開發的傳統方法

傳統開發生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通過化學修飾和共混等方法，對 自然 界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產量小，限制了它們的應用。

3.1.2化學合成法

模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，成本較高。

3.1.3微生物發酵法

許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。

3.2生物可降解高分子材料開發的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學的 發展 ，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。

3.3酶促合成法與化學合成法結合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學法聯合使用來合成生物可降解高分子材料

4、生物可降解高分子材料的應用

目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環境污染問題，以保障人類生存環境的可持續發展。通常，對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫用材料。目前，我國一年約生產3000 多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統的糖衣片，而國際上發達國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國的片劑制造水平與國際先進水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。

高分子論文:導電高分子聚苯胺及其復合研究進展

論文 關鍵詞：聚苯胺；化合物

論文摘要：導電聚合物的突出優點是既具有金屬和無機半導體的電學和光學特性，又具有有機聚合物柔韌的機械性能和可加工性，還具有電化學氧化還原活性。macdiamid，heeger和白川英樹因在導電聚合物的發現和 發展 中作出的突出貢獻共同獲得2000年度諾貝爾化學獎。聚苯胺因具有制備簡單（可通過化學氧化聚合批量生產）、成本低廉、穩定性好、可制備成導電聚苯胺溶液等突出優點，成為最有應用前景的導電聚合物之一。

1 聚苯胺衍生物

聚苯胺(pan) 具有優良的電化學活性和環境穩定性,但加工性能、溶解性能、物理力學能差等問題極大的限制了pan的應用與發展,對pan的結構進行改性和修飾可有效改善以上缺陷,因而成為當前pan研究的主要方向。

在苯胺環鄰位上引入介晶基元是獲得液晶聚苯胺衍生物的一種重要方法。該類液晶聚苯胺衍生物的制備是先合成帶有介晶基團鄰位環取代苯胺單體,然后通過界面聚合得到液晶性的聚鄰位環取代苯胺。 將液晶化合物1-溴-10-（對-4-正戊基-環己基-苯酚基）-癸烷引入到苯胺環鄰位上,可使其與鄰羥基-n-乙?；桨吠ㄟ^醚化反應,得到介晶基團鄰位環取代苯胺。聚合反應是在水和有機溶劑層的界面之間進行的,水中含有過硫酸銨和高氯酸,有機溶劑為氯仿。典型的聚合反應示例如下:0℃下,將鄰位環取代苯胺、高氯酸和氯仿等放在燒瓶中攪拌混勻,將過硫酸銨溶液逐滴加到該混合液中,反應24h后即得氧化態聚苯胺衍生物。用氨水溶液還原后可獲得中性的聚苯胺衍生物，所得聚合物都具有很好的溶解性,能溶于氯仿、四氫呋喃、nmp等有機溶劑中。

如果在亞甲基橋上引入液晶基元,也將合成出液晶性的聚苯胺衍生物。其合成方法通常是基于rothemund 反應,將二苯胺和末端基為苯甲醛的液晶化合物在硫酸存在下進行脫水縮聚反應。

2 聚苯胺共聚物

應用聚苯胺的優良導電性能，通過多種方式與其他結構，功能材料共聚，能夠的到多種多樣的新型高分子材料，并用于航空航天，汽車，微 電子 ，通信，紡織等諸多領域，逐漸成為近年來研究的熱點。

2．1 煤基聚苯胺導電復合材料

西安科技大學首先利用煤的特殊芳環結構特征(電性質)、孔結構特征(溶脹性)及酸性側基官能團結構特征，以煤為基體并作為一種大分子質子酸摻雜劑，引發苯胺的原位聚合制得煤基聚苯胺導電復合材料。這種復合材料有望成為一種新型廉價的導電填料，用來填充各種聚合物制備導電復合材料，從而解決聚苯胺在實際應用中出現的加工性不好的問題。

2.2 pan-peg6000-pan三嵌段共聚物

peg為柔性聚合物，其引入有利于聚苯胺摻雜。毛聯波等將三嵌段共聚物分別溶于n-甲基吡咯烷酮（nmp），n，n-二甲基酰胺（dmf）、chcl2（dcm）和乙醇中，配成濃度約1.5mg/ml的稀溶液，室溫下磁力攪拌4h，掃描電鏡下觀察了其自組裝行為，看出，在不同溶劑類型中，三嵌段共聚物可以組裝成不同的形貌, 主要取決于溶劑與兩種鏈段的相容性差異。

2．3 碳納米管/聚苯胺復合材料

北京化工大學的曾憲偉等通過原位聚合方式制得了碳納米管/聚苯胺復合材料。將適量的碳納米管放人盛自去離子水的三口燒瓶中，高速攪拌一段時間。取適量苯胺溶解在50ml去離了水中。 用hcl調節ph為1～2，然后加入三口燒瓶中充分攪拌均勻。取適量(nh4)2s2o8,用去離了水配成5oml溶液，控制聚苯胺和(nh4)2s2o8的摩爾比約為l：l，在冰水浴條件下向苯胺和碳納米管的混合溶液中緩慢摘加(nh4)2s2o8的水溶液，使之在0o c條件下反應30min反應結束后，產物進行過濾洗滌，在真空條件下干燥，制得碳納米管/聚苯胺復合材料?？闯?，在碳納米管/聚苯胺復合材料中，聚苯胺將碳納米管包住，在碳納水管表面形成一聚苯胺層。

2．4 pva/pani導電復合纖維

由導電纖維制成的導電織物，具有優異的導電、電熱、屏蔽、吸收電磁波等功能，廣泛應用于 電子 、電力行業的導電網、導電工作服；醫療行業的電熱服、電熱繃帶；亦廣泛用于航空、航天、精密電子行業的電磁波屏蔽罩等方面。

四川大學的李磊等將具有良好力學性能的聚乙烯醇(pva)纖維在溶脹狀態下浸漬苯胺(ani)，制取了pva/pani導電復合纖維。pva纖維試樣放入1 mol/l的ani單體的鹽酸(1mol/l)溶液中，浸泡3h后取出，迅速放入盛有過硫酸銨(1.0g)與1mol/l的鹽酸溶液中，在0-5oc下聚合反應2h得到pva/pani導電復合纖維。

2．5 聚苯胺包覆短碳纖維

直接用聚合物包覆改性scf(pascf)表面松散，在機械作用下產生了剝離，氧化處理后用聚苯胺包覆改性后的scf(paoscf)表面致密、呈現凹凸不平狀，表面的粗糙度明顯增大，從而增大scf表面與基料樹脂之問的有效接觸面積，有利于樹脂的浸潤，物理錨定作用顯著增強．這主要是由于硝酸氧化處理的scf表面增加－c00h，－0h等官能團的含量，提高纖維表面的潤濕性和極性，增加了化學鍵合點，從而提高了原位聚合過程中苯胺單體在纖維表面的潤濕和化學鍵合作用，有效改善了聚苯胺在纖維表面的附著性，形成了比較致密的包覆層。

高分子論文:導電高分子聚苯胺合成和應用研究

摘要：導電高分子是指經化學或電化學摻雜后可以由絕緣體向導體或半導體轉變的含π電子共軛結構的有機高分子的統稱。其是目前研究導電高分子材料領域的熱點之一，其中因聚苯胺具有原料易得、合成工藝簡單、化學及環境穩定性好等特點而得到了更加廣泛的研究和開發，并在許多領域顯示出了廣闊的應用前景，本文論述了導電高分子聚苯胺的合成方法及其應用。

關鍵詞：導電高分子　聚苯胺　合成　應用

一、聚苯胺的合成

聚苯胺在1862年就已經被hlhetbey發現，其合成研究始于20世紀初期。人們曾采用各種氧化劑和反應條件對苯胺進行氧化，并得到了一系列不同氧化程度的聚苯胺產物。而聚苯胺被從新開發出來是在1984年美國賓夕法尼亞大學的化學家macdiarmid等人。目前，經過國內外的大量文獻報道，合成聚苯胺的方法主要是化學合成和電化學合成兩大類，

(一)化學合成法。聚苯胺的化學合成是在酸性介質中用氧化劑使苯胺單體氧化聚合?；瘜W法能夠制備大批量的聚苯胺樣品，也是最常用的一種制備聚苯胺的方法。用hci作介質，用(nh4)2s208作氧化劑，一次性可用22500g苯胺合成聚苯胺?；瘜W法合成聚苯胺主要受反應介質酸的種類、濃度。氧化劑的種類及濃度，單體濃度和反應溫度、反應時間等因素的影響。

1　酸的種類及其濃度對合成聚苯胺性能的影響。

苯胺在hci,hbr,h2so4,hcio4,hno3,ch3cooh,hbf4及對甲苯磺酸等介質中聚合都能得到聚苯胺，而在h2so4,hci,hcio4體系中可得到高電導率的聚苯胺，在hno3,ch3cooh體系中所得到的聚苯胺為絕緣體。非揮發性的質子酸h2so4,hcio4最終會殘留在聚苯胺的表面，影響產品質量，最常用的介質酸是hci。質子酸在苯胺聚合過程中的主要作用是提供質子，并保障聚合體系有足夠酸度的作用，使反應按1，4-偶聯方式發生。只有在適當的酸度條件下，苯胺的聚合才按1，4-偶聯方式發生。酸度過低，聚合按頭一尾和頭一頭兩種方式相連，得到大量偶氮副產物。當酸度過高時，又會發生芳環上的取代反應使電導率下降。當單體濃度為0.5mol.l-1時，酸濃度范圍為1.0～2.0mpl.l-i。

2　氧化劑種類及其濃度對合成聚苯胺性能的影響

苯胺聚合常用的氧化劑有：(nh4)2s2o8,k2cr2o7,kio3,h22,fecl3等。也有用(nh4)2s2o8和碳酸酯類過氧化物組成復合氧化劑制備聚苯胺。以fe2+為催化劑和h2o2為氧化劑可合成高溶解性的聚苯胺。(nh4)2s2o8不含金屬離子，后處理簡便，氧化能力強，是最常用的氧化劑。在一定范圍內，隨著氧化劑用量的增加，聚合物的產率和電導率也增加。當氧化劑用量過多時，體系活性中心相對較多，不利于生成高分子量的聚苯胺，且聚苯胺的過氧化程度增加，聚合物的電導率下降。當用(nh4)2s2o8合成聚苯胺時，過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1.0時，聚合物的電導率較高，過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1.5時，產率較大。

3　反應溫度及單體濃度對合成聚苯胺性能的影響

反應溫度對聚苯胺的電導率影響不大，在低溫下(0℃左右)聚合有利于提高聚苯胺的分子量并獲得分子量分布較窄的聚合物。在過硫酸銨體系中，在一定溫度范圍內。隨著反應體系溫度升高，聚合物的產率增加，當溫度為30℃時，產率較大。苯胺聚合是放熱反應，且聚合過程有一個自加速過程。如果單體濃度過高會發生暴聚，一般單體濃度取0.25～0.5moll-l為宜。

(二)電化學聚合法

聚苯胺的電化學聚合法主要有：恒電位法、恒電流法、動電位掃描法以及脈沖極化法。一般都是苯胺在酸性溶液中，在陽極上進行聚合。電極材料、電極電位、電解質溶液的ph值及其種類對苯胺的聚合都有一定的影響。操作過程如下：氨與氫氟酸反應制得電解質溶液，以鉑絲為對電極，鉑微盤電極為工作電極，cu／cuf，為參比電極，在含電解質和苯胺的電解池中。以動電位掃描法(e=0.6-2.0v)進行電化學聚合，反應一段時間后，聚苯胺便牢固地吸附在電極上，形成堅硬的聚苯胺薄膜。

二、聚苯胺的應用

(一)聚苯胺在金屬防腐領域的應用

1985年，deberry發現，在酸性介質中用電化學法合成的聚苯胺膜能使不銹鋼表面活性鈍化而防腐，這一特點引起了人們的關注，從此人們在腐蝕防護領域開始了導電高分子膜的應用研究，蘇慈生教授已對聚苯胺的化學結構，防腐蝕機理及應用前景作了很好的介紹。當前最有效的金屬防腐蝕顏料仍然是六價鉻化物及含鉛的化合物，六價鉻化合物是致癌物質，鉛也是嚴重污染環境的重金屬，聚苯胺涂料被看好是新一代環境可接受的高效防腐涂料。因為聚苯胺無毒，且在金屬的防護中不但具有機械隔離作用，而且具有一定的催化鈍化作用。當金屬表面的聚苯胺有缺損時，它對該部位起一種催化鈍化作用，使缺損聚苯胺涂層的金屬裸露部分在酸性條件下，發生陽極氧化反應，快速恢復表面鈍化層。作為防腐涂料，無論從試驗室結果還是實際檢測結果來看，聚苯胺都是較為理想的，尤其是其特有的抗腐蝕、抗劃傷能力更是單純環氧涂層不可比擬的。其主要應用領域包括：船舶、港口碼頭設備、遠洋集裝箱、軍艦、兩棲裝甲、化工設備、高壓鐵塔、送變電設備、鐵路橋梁等耐久性防腐材料。

(二)聚苯胺在電磁屏蔽材料方面的應用

隨著電器制品和電子器件的商業應用、軍事應用和科學應用的迅速增長，電磁干擾也稱作電磁環境污染問題日漸嚴重，電磁干擾屏蔽日益受到關注。導電聚苯胺具有重量輕、韌性好、易加工和電導率易于調節的優勢，所以是一種優良的電磁屏蔽材料。文獻報道，在頻率范圍10mhz～1ghz之間，用高導電率的聚苯胺作屏蔽材料，可得到20db以上的屏蔽效力。高導電聚苯胺薄膜的厚度超過20um時，其屏蔽效力大于40db，可以滿足民用標準。但用導電聚苯胺作電磁屏蔽材料時，目前存在的關鍵問題是聚苯胺的電導率還不夠高。因此，提高聚苯胺的電導率是今后的主要研究目標。

(三)聚苯胺在其它方面的應用

在普通纖維中混用極少量的導電聚苯胺纖維，就能賦予纖維制品充分的抗靜電性能，而且抗靜電性能不會受到環境濕度的影響。聚苯胺的電致變色特性可作為很好的電致變色器，在軍事偽裝和智能窗等方面有著誘人的前景。麥科技大學用聚苯胺做人造肌肉，雖然目前的使用壽命僅為100次，但有望在將來用于機器人的人造肌肉。由于聚苯胺的光電特性，還可用作光學器件及非線性光學器件。聚苯胺可制作發光二極管，1992年，美國的unix公司報道了柔韌可彎曲的聚合物發光二極管。該二極管的及時層是聚對苯二甲酸乙酯，第二層為聚苯胺薄膜(正電極)，再上面的第三層為發光薄膜和鈣膜(負電極)。所制得的二極管在2-3v電壓下可發出桔黃色光，使用不同的發光層還可獲得不同顏色的光。

三、結語

聚苯胺的合成方法的多樣性，性能的優異性多樣性。決定了應用前景的廣闊性。在眾多研究者的不懈努力下對聚苯胺的結構、特性、合成、摻雜、改性、用途等方面的研究已經取得了長足的進展?，F在人們正加大對聚苯胺的研究力度，我們相信憑著聚苯胺的優越性能一定能得到更廣闊的用途。

（四）結合實際進行討論式教學

機械工程材料與熱加工部分和生產實際結合很緊，因此，只有將它與生產實際有機地結合起來，才能增強學生的學習興趣，收到良好的教學效果。鋼的性能、牌號、用途及熱處理是金屬材料部分要求學生掌握的內容。在講合金鋼時，學生已有了fe—fe3c相圖知識及熱處理知識，所以我不是按部就班地照書講解，而是通過討論來學習這部分內容。我注意了以下三個方面：

討論題的選定要求難易適中，能應用已學知識，理論聯系實踐。例如，講合金結構鋼，首先給出一個問題：一汽車變速齒輪，該零件的工作條件是工作時承受循環、沖擊載荷，受到強烈摩擦、震動。試確定：（1）性能要求；（2）內部組織；（3）化學成分（牌號）；（4）最終熱處理。要求學生帶著問題事先預習。

討論中當好“導演”教師在討論中扮演一個組織者和引導者，鼓勵學生充分發言并沿設計思路啟發學生尋找正確答案。由于學生事先預習了，發言踴躍，課堂氣氛十分活躍。

總結教師將學生的觀點歸納寫在黑板上：（1）性能要求：表面硬度高，耐磨性好，心部有足夠的強度和韌性；（2）內部組織：表層m回（高）+碳化物，心部m回（低）；（3）化學成分：牌號20cr；（4）最終熱處理：滲碳+淬火+低溫回火。得到一個零件選材的方法。

學生通過討論，加深了對金屬材料的成分、組織、性能三者之間的關系及熱處理的了解。

（五）分層要求，增強學生的自我效能感

自我效能感是指個體相信自己有能力完成某種或某類任務，是個體的能力、自信心在某些活動中的具體體現。如果學生在學習中不斷地獲得成功的體驗，其情緒必定是積極的、愉悅的，有滿足感，使之樂意在學習方面不斷去探索。由于學生在智力結構和發展水平上有差異，他們在學習上所能達到的程度也是不同的。所以備課時要結合班級中不同層次的學生制定基層目標、中等目標、高層目標。比如講解“鑄造”一章時，基層目標是讓學生掌握基本鑄造生產過程和簡單的造型；中等目標是在基層目標的基礎上增加學生能對生產中出現的鑄造缺陷（縮孔、夾雜等）分析的要求；高層目標是在前兩者的基礎上要求學生能合理確定鑄造工藝，采用什么措施來減少鑄造缺陷（如澆注溫度）。這樣，有利于給學生創造成功的機會。學生在學習中獲得成功體驗，那么就會對自己的努力給予肯定的態度，自我效能感就會提高，在“目標－成功－新目標”的良性循環中不斷增強學習動力。

（六）有效利用實驗和參觀進行教學

實驗是本部分教學的一個重要環節。搞好實驗，可以使學生掌握正確選擇和使用儀器設備的方法，掌握操作規程和操作技能，更重要的是使學生學會用自己的頭腦和雙手進行驗證、理解和探索理論知識，提高分析問題和解決問題的能力。比如我校學生在上這門課之前都有鉗工實習和參觀實習。很多學生會問：“這些零件都是用什么材料做的？”這樣，教師很自然引出材料牌號的知識，告訴學生每種零件所采用的材料都是不一樣的，看上去外觀相似的零件，其實材料的內在有很大的區別，比如有碳鋼與合金鋼。鋼材也像人的名字一樣，每種鋼材都有自己的名字。這樣，很容易讓學生接受鋼材牌號的知識。

教師在課堂上講授鐵碳合金組織性能，對于學生來講這一內容比較抽象，理解起來比較困難。通過做“鐵碳合金平衡組織分析”實驗，學生既掌握了更的知識，又鍛煉了自學與分析能力。我的做法是：實驗課前每個學生必須認真閱讀實驗指導書和實驗報告，提出問題。課上在講實驗內容時，突出重點，講透難點，分析鐵碳合金室溫平衡組織隨組織成分（含碳量）變化的規律。此外，讓每一位學生都親自動手做實驗，觀察金相組織。通過觀察組織，啟發學生自己總結材料機械性能，并畫出金相示意圖。通過這個實驗，為學生學習后續章節打下了很好的理論基礎。

（七）采用“一頁開卷”的考試方式

為了便于考核學生分析、歸納、綜合解決力學問題的能力，同時也考查學生查閱、收集和利用有關資料的技能，我嘗試在單元測驗時采用“一頁開卷”的方式，考試前學生在一張紙上獨立總結出本單元他認為的重點、難點，考試時允許他們帶上進行參考。其實這一過程，就是對重點知識進行歸納、提煉和總結的過程，等于把教材讀薄了，在教學中也是非常有效的方法之一。

作為一名教師，我們要時時處處從學生出發，抓住學生學習中的難點、重點，利用各種有效的教學手段，化繁為簡，化難為易，不斷激發學生的學習興趣，提高教學效果。

高分子論文:無機高分子混凝劑的發展

[摘要]隨著環境污染的日益加劇，水資源的再生利用對現實社會具有深遠的意義。傳統的永處理工藝已跟不上實際要求，研制和開發新型高效、經濟的無機混凝劑，已成為一十重要與緊迫的研究課題。近十幾年來，無機高分子混凝劑(ipc)的研究、發展受到了國內外水處理界的廣泛重視。本文概括了無機高分子混凝劑的研制和開發現狀；介紹了聚合鋁、聚合鐵、聚合硅酸和復合型四種無機高分子混凝劑的混凝作用機理和應用；并對無機高分子混凝劑今后的研究發展方向作出展望。

[關鍵詞]無機高分子混凝劑　混凝　發展

隨著全球化進程的加劇。人類面臨著日益嚴重的全球性環境污染和資源枯竭的重大問題。水處理劑在防止或消除污染，保護資源和環境方面正起著越來越重要的作用。混凝是常規水處理工藝中的關鍵環節之一，混凝劑的優劣直接髟響到混凝效果。無機高分子絮凝劑自60年代開發以來，因其絮凝效果較好，價格相應較低，而有逐步取代傳統的鋁鹽、鐵鹽等無機絮凝劑，成為主流水處理劑的趨勢。在我國絮凝劑市場上，傳統絮凝劑的用量僅占20％，而無機高分子絮凝擲的用量則占80％以上。近年來，這類絮凝劑的研制和應用正成為熱點，專利產品也有逐年增加的趨勢。

一、傳統混凝劑與無機高分子混凝劑的混凝機理

傳統絮凝劑在投藥后主要經過水解和吸附過程，在濃溶液中的化合態主要是單體初聚物a11-3投入水中后發生水解，向生成初聚體和低聚體816-8方向發展或直接生成al(oh)3,。這些低聚體以及沉淀物吸附在顆粒物的表面。發揮電中和及粘結架橋或卷掃作用。

而高質量的無機高分子絮凝劑與顆粒物的吸附實際是表面絡合配位作用，表面羥基將會適當補充其未飽和位，吸附在表面后，仍會從溶液申吸取羥基。繼續其水解沉淀過程，直到飽和成為氫氧化物沉淀凝膠，與顆粒物一起生成絮團。因此，無機高分子的凝聚——絮凝機理實際是表面絡合與表面沉淀過程。

傳統絮凝劑作用機理是絮凝劑投入水中后，經水解而全部水解生成氫氧化鋁沉淀，實際是帶電荷的氫氧化鋁凝膠吸附在顆粒物表面發揮凝膠——絮凝作用。無機高分子的作用機理則與此不同。它們是投入水中后主要以al1-3直接吸附在顆粒物表面。在表面上繼續水解而轉化為沉淀，由此進行電中和及牯結架橋的凝聚——絮凝作用，因此，無機高分子的絮凝計算模式應是建立在表面絡合及表面沉淀的基礎上。

二、無機高分子絮凝劑的研制和開發現狀

無機高分子絮凝劑傳統上可分為聚合鋁、聚合鐵、聚合硅酸以及復合型無機高分子絮凝劑四大類，但按照水中膠粒所帶電荷種類也可以將其分為陽離子型、陰離子型和若干復合系列。

無機高分子絮凝劑的研制與開發大致經歷了以下4十階段；①聚合鋁、聚合鐵或聚硅酸；②在聚臺鋁、聚合鐵或聚硅酸中引入單種金屬離子al或fe；③在聚合鉬、聚合鐵或聚硅酸中同時引入兩種金屬離子al和f：④在聚合鋁、聚合鐵或聚硅酸中引入多種金屬離子al、fe、mn、ca等。改性的目的是引入某些高電荷離子以提高電荷的中和能力，引入羥基、磷酸根等以增強配位絡合能力，從而達到改善其絮凝效果的目的。

聚合鋁的缺點是在熱力學上不穩定而失去活性。為保障其有適宜的儲存性能租適度的穩定性，必須控制適當的堿化度和聚臺度成加入穩定增效劑。尤其是活性鋁，毒性較大，同時聚鋁制備方法不完善，致使較多水解鋁的徽細顆粒存在于溶液中，這在一定程度上限制了聚合鋁的使用。通過改善混凝反應條件，延長慢速混凝時間，能有效降低水中鋁的含量。對聚鐵來說，其鹽基度越高，分手聚合度越大，形成的羥基配合物就具有更多的電荷和更大的表面積，絮凝性能也就更好。因此制備聚合鐵時，鹽基度的控制是一個關鍵因素。

聚硅酸對細泥類懸浮物有加速沉淀的作用，其較大缺點是穩定性差，在溶液中能自行聚臺成不溶于永的高聚物，只能現配現用，而向硅酸溶膠中加入某些金屬離子，可以阻止或減緩硅酸縮聚時間，同時也可以延長聚硅酸的存入時間，但還無法制備出聚硅酸金屬鹽混凝劑的固體產品。使其應用范圍大大受到了限制。

無機復合型高分子絮凝劑中由于引入其它離子，尤其是高電荷離子，其聚合度和電荷中和能力大大加強，絮凝性能遠優于聚硅酸或單獨的聚金屬離子。其缺點是制備過程操作技巧性比較強，產品成本也鞍高。與無機高分子絮凝劑相比，有機高分子絮凝劑投加量少。絮凝速度快，受共存鹽類、ph和溫度等周圍環境影響?。毫硗?，有機高分子絮凝劑分子所帶的－nh－、－coo－、－so3－，等具有鏈狀、環狀等多種結構的親水基團，有利于污染物進人絮凝體，脫色性好。但有機高分手絮凝劑的水解或降解產物多有毒，而且價格較高。而無機一有機高分子絮凝劑連用正好可以綜合二者的優點，因此無機一有機復合型應用前景廣闊。

三、各類無機高分子混凝劑的混凝作用機理及應用

1、聚合鋁

①混凝作用機理

聚合鋁包括聚合氯化鋁和聚合硫酸鋁。聚合鋁實際上是一種多鋁多羥基絡合物，它是一條件控制下鋁鹽的水解——聚合——沉淀過程的中間產物。在水解過程中，鋁由單體逐步聚合，其形態轉化過程為：a13+a12(oh)4+2a17(oh)5+16al1304(oh)7+24

水處理中聚合鋁的混凝作用機理是：以其水解產物對水中顆粒或膠體污染物進行電中和和脫穩，吸附架橋或牯附卷掃而生成粗粒絮凝體再加以分離去除。對混凝過程中起主要作用的因素是藥劑投加置。ph值和顆粒表面積濃度等參數。

②應用

聚合鋁，特別是聚合氯化鋁具有絮凝體形成快、沉降迅速、混凝效果好、污泥脫水容易、對原水性質變化適應性強、適宜的范圍寬、用量小、腐蝕小、成本低等優點。因而廣泛地應用于給水凈化、廢水處理以及鑄造、輕工、醫藥、機械等方面。

2、聚合鐵

①混凝作用機理

鐵系無機高分子混凝劑主要有聚合硫酸鐵和聚合氯化鐵，其中聚合硫酸鐵是主要的品種。聚合鐵是一種多核多羥基絡合物，是一定條件下鐵鹽的水解——聚合——沉淀過程的中間產物。

聚合鐵的混凝作用機理較復雜，這是因為fe3+有很強的水解——聚合——沉淀趨勢。其混凝效果由一系列水解、聚合過程所支配，其獨特的混凝性能是由于它在水溶液中存在著[fe2(oh)3]3+、[fe2(oh)2]4+、[fe3(oh)6]3+等絡合離子，通過羥基架撟作用，生成多核絡離子聚合物。分子量達105。這些絡合物進一步水解，產物通過吸附、交聯、架橋作用，使膠體顆粒凝聚。同時中和水中顆粒及膠體污染物電荷，壓縮膠粒的雙電層，降低膠體電位，使皎體脫穩；此外fe3+水解最終產物為fe(oh)3沉淀，其絮狀沉淀有較大表面積，約為200～1000m2／g，因而還有沉淀網捕作用。

②應用

聚合鐵混凝劑具有較強的除濁，去除cod及重金屬離子的能力，同時還具有脫色、脫臭、脫水等功能。其適宜的ph范圍廣，絮凝體比重大沉降迅速，在低溫時也有較好的處理效果，因而它廣泛應用于給水凈化，廢水處理及造紙、印染、皮革、冶金、食品、化工等行業。

3、聚合硅酸

①混凝作用機理

聚合硅酸是用酸或酸性反應的鹽或氣體，對水玻璃的稀溶液進行部分中和而制成的，是硅酸聚合到一定程度的中間產物。聚硅酸在通常條件下組分帶負電荷，屬陰離子型無機高分子物質，而水中肢體粒子表面一般也帶有負電荷，因而聚硅酸對水中的膠粒不具有電中和作用，它對膠體的絮凝是通過吸附架橋使??誘沉?瓿傻摹?br>

②應用

聚硅酸可作為混凝劑或助凝劑使用，具有原料來源廣、無毒、成本低、聚合方法簡單等優點，對細泥類懸浮物還有加速沉淀作用。但其穩定性差，在溶液中能自行聚合形成不溶于水的高聚物，必須在使用前臨時配制，因而它在實際凈水處理過程中的應用受到了很大限制。

4、復合型無機高分子混凝劑

為了進一步提高混凝劑的凈水能力。改進產品質量，人們研制了復合型無機高分子混凝劑。

聚合鐵、聚合鋁等無機高分子混凝劑成本高，某些場合處理效果不理想等缺點。而研究發現某些金屬離子(如a13+、fe3+)對聚硅酸的混凝作用有很大的影響，能增加形成絮體體積。提高其低溫混凝效果；此外金屬離子還能延緩硅酸的膠凝，改變聚硅酸的穩定性能，這樣就有可能研制出新型聚硅酸混凝劑。于是人們開發了含鐵鋁離子的聚硅酸混凝劑。實驗結果表明，這種新型混凝劑是一種優良的水處理劑，其混凝性能優于其它傳統無機高分子混凝劑且成本較低，是一種有發展前途的混凝劑。

四、無機高分子混凝劑的研究發展方向

隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，工業和城市生活污水的水質變得越來越復雜，對水處理劑復合功能的要求也越來越高，迫切要求開拓混凝劑的生產視野和應用范圍。通過引入其它離子或加入助凝劑的方法來制備多功能復合型絮凝劑將是這類絮凝劑研制和開發的主要方向。新型復合型絮凝劑應能適合多變的水質(ph、cod、懸浮物等的波動)，還具有殺菌、脫色、除cod、緩蝕等功能中的一種或幾種，如絮凝－殺菌劑、絮凝－緩蝕－阻垢劑等。我國在這方面已經有成功的先例。在聚合鐵鋁鉀中加入適量的蘇打和漂白粉等制成水質凈化消毒劑，能有效地除去工業廢水等廢水中的懸浮物，還可以殺菌，降低codcr的含量和色度，處理飲用水能達到“非常清潔”的標準。

五、結語

水資源的再生利用對現實社會具有深遠的意義。傳統的水處理工藝已跟不上實際需求，研究發展新型高效、經濟的水處理，是當前國內外水處理領域中的研究新課題。

無機高分子絮凝劑的研究主要要提高兩方面的技術，一是研制開發新型高效能的絮凝藥劑，二是研制開發適合于高效能的絮凝劑反應特征的新型絮凝過濾反應器，只有這樣才能提高水處理效果。

高分子論文:對超高分子量聚乙烯的開發與應用分析

關鍵詞：超高分子 量聚乙烯 工程塑料

1　引言

uhmwpe是一種線型結構的具有優異綜合性能的熱塑性工程塑料。世界上最早由美國allied chemical公司于1957年實現 工業 化，此后德國hoechst公司、美國hercules公司、日本三井石油化學公司等也投入工業化生產。我國上海高橋化工廠于1964年最早研制成功并投入工業生產，70年代后期又有廣州塑料廠和北京助劑二廠投入生產。限于當時條件，產物分子量約150萬左右，隨著工藝技術的進步， 目前 北京助劑二廠的產品分子量可達100萬～300萬以上。

uhmwpe的 發展 十分迅速，80年代以前，世界平均年增長率為8.5%，進入80年代以后，增長率高達15%～20%。而我國的平均年增長率在30%以上。1978年世界消耗量為12，000～12，500噸，而到1990年世界需求量約5萬噸，其中美國占70%。

uhmwpe平均分子量約35萬～800萬，因分子量高而具有其它塑料無可比擬的優異的耐沖擊、耐磨損、自潤滑性、耐化學腐蝕等性能。而且，uhmwpe耐低溫性能優異，在-40℃時仍具有較高的沖擊強度，甚至可在-269℃下使用。

uhmwpe優異的物理機械性能使它廣泛 應用 于機械、運輸、紡織、造紙、礦業、農業、化工及 體育 運動器械等領域，其中以大型包裝容器和管道的應用最為廣泛。另外，由于uhmwpe優異的生理惰性，已作為心臟瓣膜、矯形外科零件、人工關節等在臨床醫學上使用。

2　uhmwpe的成型加工

由于uhmwpe熔融狀態的粘度高達108pa*s，流動性極差，其熔體指數幾乎為零，所以很難用一般的機械加工 方法 進行加工。近年來，uhmwpe的加工技術得到了迅速發展，通過對普通加工設備的改造，已使uhmwpe由最初的壓制-燒結成型發展為擠出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。

2.1　一般加工技術

(1)壓制燒結

壓制燒結是uhmwpe最原始的加工方法。此法生產效率頗低，易發生氧化和降解。為了提高生產效率，可采用直接電加熱法〔1〕；另外，werner和pfleiderer公司開發了一種超高速熔結加工法〔2〕，采用葉片式混合機，葉片旋轉的較大速度可達150m/s，使物料僅在幾秒內就可升至加工溫度。

(2)擠出成型

擠出成型設備主要有柱塞擠出機、單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機。雙螺桿擠出多采用同向旋轉雙螺桿擠出機。

60年代大都采用柱塞式擠出機，70年代中期，日、美、西德等先后開發了單螺桿擠出工藝。日本三井石油化學公司最早于1974年取得了圓棒擠出技術的成功。北京化工大學于1994年底研制出φ45型uhmwpe專用單螺桿擠出機，并于1997年取得了φ65型單螺桿擠出管材工業化生產線的成功。

(3)注塑成型

日本三井石油化工公司于1974年開發了注塑成型工藝，并于1976年實現了商業化，之后又開發了往復式螺桿注塑成型技術。1985年美國hoechst公司也實現了uhmwpe的螺桿注塑成型工藝。北京塑料 研究 所1983年對國產xs-zy-125a型注射機進行了改造，成功地注射出啤酒罐裝生產線用uhmwpe托輪、水泵用軸套，1985年又成功地注射出醫用人工關節等。

(4)吹塑成型

uhmwpe加工時，當物料從口模擠出后，因彈性恢復而產生一定的回縮，并且幾乎不發生下垂現象，故為中空容器，特別是大型容器，如油箱、大桶的吹塑創造了有利的條件。uhmwpe吹塑成型還可導致縱橫方向強度均衡的高性能薄膜，從而解決了hdpe薄膜長期以來存在的縱橫方向強度不一致，容易造成縱向破壞的 問題 。

2.2　特殊加工技術

2.2.1　凍膠紡絲

以凍膠紡絲—超拉伸技術制備高強度、高模量聚乙烯纖維是70年代末出現的一種新穎紡絲方法。荷蘭dsm公司最早于1979年申請專利，隨后美國allied公司、日本與荷蘭聯合建立的toyobo-dsm公司、日本mitsui公司都實現了工業化生產。

3.2.1　共混改性

共混法改善uhmwpe的熔體流動性是最有效、最簡便和最實用的途徑。 目前 ，這方面的技術多見于專利 文獻 。共混所用的第二組份主要是指低熔點、低粘度樹脂，有ldpe、hdpe、pp、聚酯等，其中使用較多的是中分子量pe(分子量40萬～60萬)和低分子量pe(分子量＜40萬)。當共混體系被加熱到熔點以上時，uhmwpe樹脂就會懸浮在第二組份樹脂的液相中，形成可擠出、可注射的懸浮體物料。

(1)與低、中分子量pe共混

uhmwpe與分子量低的ldpe(分子量1，000～20，000，以5，000～12，000為)共混可使其成型加工性獲得顯著改善，但同時會使拉伸強度、撓曲彈性等力學性能有所下降。hdpe也能顯著改善uhmwpe的加

工流動性，但也會引起沖擊強度、耐摩擦等性能的下降。為使uhmwpe共混體系的力學性能維持在一較高水平，一個有效的補償辦法是加入pe成核劑，如苯甲酸、苯甲酸鹽、硬脂酸鹽、己二酸鹽等，可以借pe結晶度的提高，球晶尺寸的微細均化而起到強化作用，從而有效阻止機械性能的下降。有專利〔15〕指出，在uhmwpe/hdpe共混體系中加入很少量的細小的成核劑硅灰石(其粒徑尺寸范圍5nm～50nm，表面積100m2/g～400m2/g)，可很好地補償機械性能的降低。

(2)共混形態

uhmwpe的化學結構雖然與其它品種的pe相近，但在一般的熔混設備和條件下，它們的共混物都難以形成均勻的形態，這可能與組份之間粘度相差懸殊有關。采用普通單螺桿混煉得到的uhmwpe/ldpe共混物，兩組份各自結晶，不能形成共晶，uhmwpe基本上以填料形式分散于ldpe基體中。熔體長時間處理和使用雙輥煉塑機混煉，兩組份之間作用有所加強，性能亦有進一步的改善，不過仍不能形成共晶的形態。

vadhar發現〔16〕，當采用兩步共混法，即先在高溫下將uhmwpe熔融，再降到較低溫度下加入lldpe進行共混，可獲得形成共晶的共混物。vadher用溶液共混法也得到了能形成共晶的uhmwpe/lldpe共混物。

(3)共混物的力學強度

對于未加成核劑的uhmwpe/pe體系，其在冷卻過程中會形成較大的球晶，球晶之間存在著明顯的界面，而在這些界面上存在著由分子鏈排布不同引起的內應力，由此會導致裂紋的產生，所以與基體聚合物相比，共混物的拉伸強度常常有所下降。當受到外力沖擊時裂紋會很快地沿球晶界面 發展 而導致的破碎，因此又引起沖擊強度的下降。

3.2.2　流動改進劑改性

流動改進劑促進了長鏈分子的解纏，并在大分子之間起潤滑作用，改變了大分子鏈間的能量傳遞，從而使得鏈段位移變得容易，改善了聚合物的流動性。

用于uhmwpe的流動改進劑主要是指脂肪族碳氫化合物及其衍生物。其中脂肪族碳氫化合物有：碳原子數在22以上的n-鏈烷烴及以其作主成分的低級烷烴混合物；石油分裂精制得到的石蠟等。其衍生物是指末端含有脂肪族烴基、內部含有1個或1個以上(好為1個或2個)羧基、羥基、酯基、羰基、氮基甲?；?、巰基等官能團；碳原子數大于8(好為12～50)并且分子量為130～2000(以200～800為)的脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、脂肪醛、脂肪酮、脂肪族酰胺、脂肪硫醇等。舉例來說，脂肪酸有：癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬酯酸、油酸等。

北京化工大學制備了一種有效的流動劑(ms2)〔17〕，添加少量(0.6%～0.8%)就能顯著改善uhmwpe的流動性，使其熔點下降達10℃之多，能在普通注塑機上注塑成型，而且拉伸強度僅有少許降低。

另外，用苯乙烯及其衍生物改性uhmwpe，除可改善加工性能使制品易于擠出外，還可保持uhmwpe優良的耐摩擦性和耐化學腐蝕性〔18〕；1，1-二苯基乙炔〔19〕、苯乙烯衍生物〔20〕、四氫化萘〔21〕皆可使uhmwpe獲得優良的加工性能，同時使材料具有較高的沖擊強度和耐磨損性。

3.2.3　液晶高分子原位復合材料

液晶高分子原位復合材料是指熱致液晶高分子(tlcp)與熱塑性樹脂的共混物，這種共混物在熔融加工過程中，由于tlcp分子結構的剛直性，在力場作用下可自發地沿流動方向取向，產生明顯的剪切變稀行為，并在基體樹脂中原位就地形成具有取向結構的增強相，即就地成纖，從而起到增強熱塑性樹脂和改善加工流動性的作用。清華大學趙安赤等采用原位復合技術，對uhmwpe加工性能的改進取得了明顯的效果〔22〕。

用tlcp對uhmwpe進行改性，不僅提高了加工時的流動性，采用通常的熱塑加工工藝及通用設備就能方便地進行加工，而且可保持較高的拉伸強度和沖擊強度，耐磨性也有較大提高。

3.3　聚合填充型復合材料

高分子合成中的聚合填充工藝是一種新型的聚合 方法 ，它是把填料進行處理，使其粒子表面形成活性中心，在聚合過程中讓乙烯、丙烯等烯烴類單體在填料粒子表面聚合，形成緊密包裹粒子的樹脂，得到具有獨特性能的復合材料。它除具有摻混型復合材料性能外，還有自己本身的特性：首先是不必熔融聚乙烯樹脂，可保持填料的形狀，制備粉狀或纖維狀的復合材料；其次，該復合材料不受填料/樹脂組成比的限制，一般可任意設定填料的含量；另外，所得復合材料是均勻的組合物，不受填料比重、形狀的限制。

與熱熔融共混材料相比，由聚合填充工藝制備的uhmwpe復合材料中，填料粒子分散良好，且粒子與聚合物基體的界面結合也較好。這就使得復合材料的拉伸強度、沖擊強度與uhmwpe相差不大，卻遠遠好于共混型材料，尤其是在高填充情況下，對比更加明顯，復合材料的硬度、彎曲強度，尤其是彎曲模量比純uhmwpe提高許多，尤其適用作軸承、軸座等受力零部件。而且復合材料的熱力學性能也有較好的改善：維卡軟化點提高近30℃，熱變形溫度提高近20℃，線膨脹系數下降20%以上。因此，此材料可用于溫度較高的場合，并適于制造軸承、軸套、齒輪等精密度要求高的機械零件。

采用聚合填充技術還可通過向聚合體系中通入氫或其它鏈轉移劑，控制uhmwpe分子量大小，使得樹脂易加工〔23〕。

美國專利〔24〕用具有酸中性表面的填料：水化氧化鋁、二氧化硅、水不溶性硅酸鹽、碳酸鈣、堿式碳酸鋁鈉、羥基硅灰石和磷酸鈣制成了高模量的均相聚合填充uhmwpe復合材料。另有專利〔25〕指出，在60℃，1.3mpa且有催化劑存在的條件下，使uhmwpe在庚烷中干燥的 氧化鋁表面聚合，可得到高模量的均相復合材料。齊魯石化公司 研究 院分別用硅藻土、高嶺土作為填料合成了uhmwpe復合材料〔26〕。

3.4　uhmwpe的自增強〔27、28〕

在uhmwpe基體中加入uhmwpe纖維，由于基體和纖維具有相同的化學特征，因此化學相容性好，兩組份的界面結合力強，從而可獲得機械性能優良的復合材料。uhmwpe纖維的加入可使uhmwpe的拉伸強度和模量、沖擊強度、耐蠕變性大大提高。與純 uhmwpe相比，在uhmwpe中加入體積含量為60%的uhmwpe纖維，可使較大應力和模量分別提高160%和60%。這種自增強的uhmwpe材料尤其適用于生物醫學上承重的場合，而用于人造關節的整體替換是近年來才倍受關注的，uhmwpe自增強材料的低體積磨損率可提高人造關節的使用壽命。

4　uhmwpe的合金化

uhmwpe除可與塑料形成合金來改善其加工性能外(見3.2.1和3.2.3)，還可獲得其它性能。其中，以pp

/uhmwpe合金最為突出。

通常聚合物的增韌是在樹脂中引入柔性鏈段形成復合物(如橡塑共混物)，其增韌機理為“多重銀紋化機理”。而在pp/uhmwpe體系，uhmwpe對pp有明顯的增韌作用，這是“多重裂紋” 理論 所無法解釋的。國內最早于1993年報道采用uhmwpe增韌pp取得成功，當uhmwpe的含量為15%時，共混物的缺口沖擊強度比純pp提高2倍以上〔29〕。最近又有報道，uhmwpe與含乙烯鏈段的共聚型pp共混，在uhmwpe的含量為25%時，其沖擊強度比pp提高一倍多〔30〕。以上現象的解釋是“ 網絡 增韌機理”〔31〕。

pp/uhmwpe共混體系的亞微觀相態為雙連續相，uhmwpe分子與長鏈的pp分子共同構成一種共混網絡，其余pp構成一個pp網絡，二者交織成為一種“線性互穿網絡”。其中共混網絡在材料中起到骨架作用，為材料提供機械強度，受到外力沖擊時，它會發生較大形變以吸收外界能量，起到增韌的作用；形成的網絡越完整，密度越大，則增韌效果越好。

為了保障“線性互穿網絡”結構的形成，必須使uhmwpe以準分子水平分散在pp基體中，這就對共混方式提出了較高的要求。北京化工大學有研究發現：四螺桿擠出機能將uhmwpe均勻地分散在pp基體中，而雙螺桿擠出機的共混效果卻不佳。

epdm能對pp/uhmwpe合金起到增容的作用。由于epdm具備的兩種主要鏈節分別與pp和uhmwpe相同，因而與兩種材料都有比較好的親合力，共混時容易分散在兩相界面上。epdm對復合共晶起到插入、分割和細化的作用，這對提高材料的韌性是有益的，能大幅度地提高缺口沖擊強度。

另外，uhmwpe也可與橡膠形成合金，獲得比純橡膠優良的機械性能，如耐摩擦性、拉伸強度和斷裂伸長率等。其中，橡膠是在混合過程中于uhmwpe的軟化點以上進行硫化的。

5　uhmwpe的復合化

uhmwpe可與各種橡膠(或橡塑合金)硫化復合制成改性pe片材，這些片材可進一步與金屬板材制成復合材料。除此之外，uhmwpe還可復合在塑料表面以提高耐沖擊性能。

在uhmwpe軟化點以上的溫度條件下，將含有硫化劑的未硫化橡膠片材與uhmwpe片材壓制在一起，可制得剝離強度較高的層合制品，與不含硫化劑的情況相比，其剝離強度可提高數十倍。用這種方法同樣可使未硫化橡膠與塑料的合金(如epdm/pa6、epdm/pp、sbr/pe)和uhmwpe片材牢固地粘接在一起。

高分子論文:淺談高分子材料學中的分形

[摘要]分形學目前已涉及諸多科學領域與生活領域，由于具有分形特性的物質可能具有某種特殊性質及功能，從而促使科學工作者們去研究分形的物理、數學及其他方面的機制，探索無序系統內部隱含的某種規律，并用分形維數值將無序系統有序化。

[關鍵詞]分形　自相似　分維　高分子

分形理論與耗散結構理論、混沌理論被認為是70年代科學上的三大發現。1967年曼德布羅特(b.b.mandelbort)在美國的《科學》雜志上發表了題為《英國的海岸線有多長?》的著名論文。指出海岸線在形貌上是自相似的，也就是局部形態和整體形態的相似。實際上，具有自相似性的形態廣泛存在于自然界及社會生活中，曼德布羅特把這些部分與整體以某種方式相似的形體稱為分形(fractal)。并在此基礎上，形成了研究分形性質及其應用的科學，也就是現在的分形理論(fractaltheory)，自相似原則和迭代生成原則是分形理論的重要原則。

由于分形理論研究的特殊性，以及他在自然界應用的廣泛性，目前分形理論已迅速成為描述、處理自然界和工程中非平衡和非線性作用后的不規則圖形的強有力工具。自分形理論發展以來，國內外對分形理論在各方面的應用進行了大量的理論和實踐，材料學中也一樣，分型理論目前已滲透到了材料學的各個領域，尤其是高分子材料，下面就分形理論在高分子材料學中的應用做一淺議。

一、分形維數的測定方法

根據研究對象的不同，大致可以分為以下五類：改變觀測尺度求維數；根據觀測度關系求維數；根據相關函數求維數；根據分布函數求維數；根據頻譜求維數，分形在材料科學中應用時，一般應用的測定分維方法是：盒維數法、碼尺法和小島法。

二、分形理論在高分子結構中的研究

(一)高分子鏈結構中的分形

由于高分子尺寸隨鏈結構象而不斷變化，對這類問題的處理屬于統計數學中的“無規飛行”。但若從分形的角度來看，則高分子具有明顯的分形特征并可以跟蹤監測。對高分子中普遍存在的自回避行走也是如此，只是表現出不同的分形行為。又因為這類問題與臨界現象很相似，故我們亦能采用重整化群等有力工具。并且分數維的另一獨特功能是可靈敏地反映單個高分子的單個構象[4]。

(二)高分子溶液中的分形

由于高分子溶液中的大分子鏈使得其和普通液體在很多方面存在差異性，如普通液體所不具備的流變行為、應力傳輸等。在實際研究中。分形結構主要存在于高分子溶液中的凝膠化反應中，高分子溶液的凝膠化反應主要是指聚合物的凝膠化過程，是一種臨界現象，是介于晶態與非晶態之間的一種半凝聚態，這個過程中高分子鏈之間會形成的網絡結構，該結構是一類形狀無規、無序且不規整的錯綜復雜的體系。但該體系是可以用分形的方法研究的凝膠化反應，在亞微觀水平上存在自相似性。例如左榘等研究的苯乙烯一二乙烯的凝膠化反應。

(三)固體高分子中的分形

對于高分子材料，當固體高分子材料斷裂時，不同力學性質的材料將形成不同的斷面形貌，而斷面形貌一般為不規則形態，是一種近似的或統計意義的分形結構，可用分形理論進行分析表征，從而根據斷面的形狀定量評價材料的力學性能。而微孔材料中由于分布著大量微小的孔洞，這些微孔具有不規則的微觀結構，使得微孔材料無論在總體還是在局部都呈現出較復雜的形態，無法用傳統的幾何學理論進行描述，但可用分形幾何理論對微孔形態的復雜程度作量化的表征[5]。

(四)結晶高聚物中的分形

從高聚物稀溶液、粘彈態結晶和從高聚物的取向態結晶等幾種情況來看。只有從稀溶液結晶才可以得到分子鏈近鄰有規折疊的片晶單晶體。從熔體冷卻或從玻璃態加熱結晶，一般生成由許多片晶堆砌成的球晶多晶聚集體，球晶中包含許多非晶區。當然，高聚物結晶是非常不完善的，即使是單晶，也有許多缺陷，如鏈的末端位錯、空洞、折疊面不齊整等。由于高聚物結晶的復雜性，用歐式幾何對它的形態進行描述就不太現實了，但若無規排列的鏈段在一定條件下。發生重排變成有序結構，就可以用分形理論進行描述。

自分形概念提出之后，已被廣泛引入眾多學科及領域。同樣在高分子材料學中的應用也是舉足輕重的。利用計算機模擬，已建立了若干關于分形凝聚的模型，這些模型為分形在高分子材料學中的應用提供了有力的手段。目前來看，分形理論在高分子材料科學研究中的應用仍有很大潛力，需要各國工作者們的進一步研究。

高分子論文:談生物可降解高分子材料的開發利用

摘要：我國目前的高分子材料生產和使用已躍居世界前列，每年產生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進行生物可降解，以盡量減少對人類及環境的污染。本文探討了生物可降解高分子材料現階段的開發應用情況。

關鍵詞：高分子材料 可降解 生物

我國目前的高分子材料生產和使用已躍居世界前列，每年產生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進行生物可降解，以盡量減少對人類及環境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如細菌、霉菌及藻類作用下，可降解為低分子的材料。這類材料儲存方便，只要保持干燥，不需避光，應用范圍廣，可用于地膜、包裝袋、醫藥等領域。生物可降解的機理大致有以下3 種方式： 生物的細胞增長使物質發生機械性破壞； 微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。按照上述機理，現將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。

1、生物可降解高分子材料概念及降解機理

生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的高分子材料。

生物可降解的機理大致有以下3種方式：生物的細胞增長使物質發生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外，還與材料溫度、酶、ph值、微生物等外部環境有關。

2、生物可降解高分子材料的類型

按來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫用和非醫用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。

2.1微生物生產型

通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環境的生物可降解塑料。如英國ici 公司生產的“biopol”產品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定結構的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3天然高分子型

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙酰基多糖等共混制得。

2.4摻合型

在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產品具有相當程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能生物可降解。

3、生物可降解高分子材料的開發

3.1生物可降解高分子材料開發的傳統方法

傳統開發生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通過化學修飾和共混等方法，對自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產量小，限制了它們的應用。

3.1.2化學合成法

模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，成本較高。

3.1.3微生物發酵法

許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。

 

; 3.2生物可降解高分子材料開發的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學的發展，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。

3.3酶促合成法與化學合成法結合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學法聯合使用來合成生物可降解高分子材料

4、生物可降解高分子材料的應用

目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環境污染問題，以保障人類生存環境的可持續發展。通常，對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫用材料。目前，我國一年約生產3000 多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統的糖衣片，而國際上發達國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國的片劑制造水平與國際先進水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。

高分子論文:高分子材料與工程專業畢業設計存在的問題及對策

高分子材料與工程專業畢業設計存在的問題及對策

畢業設計是本科教學中至關重要的一個環節，但由于高等教育規模不斷擴大，教學資源緊缺，師資、設備和實論文聯盟//驗室等嚴重不足，高校本科畢業設計弱化，很難達到人才培養目標的要求。因此，如何保障和提高畢業設計的質量就成為當前高校關注和研究的重大課題。筆者結合指導畢業設計的經歷，就本科院校高分子材料與工程專業畢業設計工作中存在的典型問題和如何加強畢業設計教學提出一些建議。

一、畢業設計工作中存在的主要問題

1.學生投入的時間和精力不足

本科院校高分子材料與工程專業畢業設計一般安排在大學四年級下學期。目前，國內大學生數量非常龐大，就業競爭非常激烈，大學生想找到滿意的工作非常困難，因此許多學生在大四上學期就開始頻繁參加各種招聘會和面試，這就勢必占用有限的畢業設計時間。此外，就業市場人才需求的高層次化迫使許多本科生把考研當成出路，許多學生在臨近畢業時將大部分時間和精力用于準備考研復試或學校調劑上，無法集中精力進行畢業設計。這些因素都使得畢業設計時間嚴重受到擠壓而縮水，學生的有效設計時間不足，畢業設計質量得不到保障。

2.學生專業基本知識欠缺

由于近年高校不斷擴招，為保障教學計劃的完成，許多高校不得不壓縮課時，這就造成一些學生基礎知識不扎實，高分子材料與工程專業學生普遍存在專業知識基本概念模糊、專業知識面雖然較寬但不夠深入、專業知識整合能力不強等問題。畢業設計是對大學四年所學專業知識的綜合，涉及多門課程，雖然學生此前已做過單門課程的課程設計，也在課程設計的過程中具備了一些知識整合的能力，但在做畢業設計時許多學生對畢業設計整體思路仍然不能正確領會，缺乏條理性，拿到畢業設計題目后往往感到無從下手，甚至連指導教師提供的文獻資料都看不懂，只能消極地等待導師的幫助，或等著其他同學做過后自己再模仿著做。這些學生一旦在設計過程中遇到問題就會束手無策，更別提能進行一些創新性的設計了。

3.教師指導不到位，影響畢業設計質量

以筆者所在的中原工學院材料與化工學院為例，師生比例相對較小的專業，往往一個指導教師同時指導十幾個學生；師生比例相對較大的專業，一個指導教師也要指導七八個學生，其中不乏新引進的經驗不足的教師。目前，大多數教師都承擔著繁重的教學任務，還要撰寫論文專著、開展科研工作等，用于指導學生設計的時間和精力很有限，學生得不到應有的指導。另外，部分教師長期在校內從事理論課教學工作，接觸生產一線的機會很少，解決實際工程問題的能力不足，而畢業設計指導教學卻是一項實踐性、方法性都很強的工作，隨著對畢業設計選題的應用性及與科研結合要求的提高，指導教師特別是年輕教師科研實踐經驗不足的缺點越來越多地暴露出來，這也在一定程度上影響了教師對畢業設計的指導質量。

4.管理不善，考核不嚴

各高校雖然都對畢業設計有一套管理辦法，但在執行的過程中卻普遍存在不嚴格、不規范、缺乏有效監控等現象。比如，題目審查不嚴格，一些難易程度不合適、與本專業相關性不大或無創新性的題目通過；個別教師對畢業設計指導工作敷衍了事，對學生的考勤不嚴格。而對于畢業設計過程中學習態度欠佳、設計工作不認真、設計任務完成不好的學生，由于種種因素，也很少在的成績評定中將其確定為“不及格”。這些因素都使畢業設計達不到預期的效果，質量欠佳。

5.畢業設計經費偏少、條件有限

針對目前高分子材料與工程專業的特點，畢業設計課題的類型主要為工程技術研究，即以高聚物的制備、改性和應用研究為主。工程技術研究類型的課題對場地、設備數量、耗材數量等都有較高的要求，許多學?，F有的實驗室條件根本無法滿足部分實驗測試的要求，這就直接導致學生難以高質量地完成畢業設計。

二、提高畢業設計質量的措施

1.調整畢業設計時間安排

為了解決就業和考研復試對畢業設計的沖擊，可以將畢業設計工作由在第八學期一個學期進行改為在大四全年進行，這樣教師只需將畢業設計題目于第六學期期末上交系部，經系部審核通過后定題，再將題目下發到每個畢業生手中，學生便可根據自身條件選擇感興趣的題目。然后，指導教師與學生見面，初談課題意義、畢業設計要求等，將《畢業設計任務書》下發給學生，向學生布置假期的文獻調研或與課題相關的實踐工作。學校還可以安排不考研的畢業生提前進入實驗室開展論文實驗或設計，安排考研的學生在第八學期開學后進入實驗室，這樣分兩批進入實驗室開展畢業論文實驗，有利于緩解學校實驗資源不足的緊張局面，對于不考研先做畢業設計的學生來說，也可以有更多的時間找工作、參加面試或參加崗前培訓，從而為就業爭取機會；而對于考研的學生來說，則可以在第八學期得到相對充分的實驗室資源和其他同學的幫助。

2.合理分配課題

由于學生興趣、對專業課程掌握程度不同，再加上畢業后工作崗位的要求不同，他們對課題的選擇有自己的考慮和出發點。為了使每個學生都能較大限度地從畢業設計中獲益，指導教師就應與學生及時、充分地溝通，了解每個學生的長處和興趣，在給學生布置畢業設計題目時充分考慮這些因素，使每個學生都能高質量地完成畢業設計。

對于一些要到單位實習的學生，可以采用“產、學、研”結合的形式，以實習內容結合本專業知識確定畢業設計題目，這樣就解決了實習與畢業設計時間沖突的矛盾，使學生既能通過實習掌握一定的未來工作的技能，又能通過畢業設計培養運用專業知識分析問題、解決問題的能力。對于考上研究生的學生，可以結合學生的專業方向確定難度適宜的課題，也可以讓他們參與指導教師的科研課題，為他們以后開展研究工作打下一定的基礎。

3.加強指導教師在畢業設計中的作用

雖然畢業設計是學生自己動手做的，畢業設計的質量很大程度上取決于學生的能力，但畢業設計質量的提高卻取決于教師觀念的更新和業務素質的提高。整個畢業設計過程應以學生為主體，教師適時進行啟發指導，在業務、實驗方案和工作作風等方面對學生進行指導，使學生的獨立性得到更好的培養和發揮。

4.嚴格管理體系，完善評價體系

要使畢業設計保質保量地完成，學校就必須高度重視過程管理，建立畢業設計環節工作流程，指導學生按流程進行畢業設計。學?？梢愿鶕厴I設計進度安排隨時抽查學生的階段性工作。此外，還要加強制度管理，嚴格考勤，重視開題、文獻綜述、畢業答辯等環節，從根本上杜絕畢業設計中抄襲和剽竊的現象。為確保畢業設計成績評定的客觀性和公正性，學校還要建立科學規范的畢業設計質量評價體系，針對指導教師、評閱人、答辯專家制定不同的評價項目和標準，較大限度地避免不同專家評價學生畢業設計時的主觀差異。為激勵指導教師和學生，學校還要堅持每年進行畢業設計和指導教師的評選，對學生的畢業設計進行匯編和展示，對指導教師進行表彰和獎勵，營造一種積極向上的氛圍，進而提高畢業設計的質量。

高分子論文:生活中的高分子材料

一、高分子材料的定義

高分子材料：以高分子化合物為基礎的材料，高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料，由千百個原子彼此以共價鍵結合形成相對分子質量特別大、具有重復結構單元的有機化合物。

高分子的分子量從幾千到幾十萬甚至幾百萬，所含原子數目一般在幾萬以上，而且這些原子是通過共價鍵連接起來的。高分子化合物中的原子連接成很長的線狀分子時，叫線型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子連接成網狀時，這種高分子由于一般都不是平面結構而是立體結構，所以也叫體型高分子。

二、高分子材料的結構特征

高分子材料的高分子鏈通常是由103~105個結構單元組成，高分子鏈結構和許許多多高分子鏈聚在一起的聚集態結構形成了高分子材料的特殊結構。 因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的結構特征(如同分異構體、幾何結構、旋轉異構)外，還具有許多特殊的結構特征。高分子結構通常分為鏈結構和聚集態結構兩個部分。鏈結構是指單個高分子化合物分子的結構和形態，所以鏈結構又可分為近程和遠程結構。近程結構屬于化學結構，也稱一級結構，包括鏈中原子的種類和排列、取代基和端基的種類、結構單元的排列順序、支鏈類型和長度等。遠程結構是指分子的尺寸、形態，鏈的柔順性以及分子在環境中的構象，也稱二級結構。聚集態結構是指高聚物材料整體的內部結構，包括晶體結構、非晶態結構、取向態結構、液晶態結構等有關高聚物材料中分子的堆積情況，統稱為三級結構。

三、高分子材料按來源分類

高分子材料按來源分，可分為天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。

天然高分子材料包括纖維素、蛋白質、蠶絲、橡膠、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物為基礎的，如各種塑料，合成橡膠，合成纖維、涂料與粘接劑等。

四、生活中的高分子材料

生活中的高分子材料很多，如蠶絲、棉、麻、毛、玻璃、橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復合材料等。下面就以塑料和纖維素舉例說明。

（一）、塑料

塑料是一種合成高分子材料，又可稱為高分子或巨分子，也是一般所俗稱的塑料或樹脂，可以自由改變形體樣式。是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的，它的主要成分是合成樹脂。

塑料主要有以下特性：①大多數塑料質輕，化學性穩定,不會銹蝕；②耐沖擊性好；③具有較好的透明性和耐磨耗性；④絕緣性好，導熱性低；⑤一般成型性、著色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐熱性差，熱膨脹率大，易燃燒；⑦尺寸穩定性差，容易變形；⑧多數塑料耐低溫性差，低溫下變脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶劑。塑料的優點1、大部分塑料的抗腐蝕能力強，不與酸、堿反應。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、質輕。4、容易被塑制成不同形狀。5、是良好的絕緣體。6、塑料可以用于制備燃料油和燃料氣，這樣可以降低原油消耗。塑料的缺點1、回收利用廢棄塑料時，分類十分困難，而且經濟上不合算。2、塑料容易燃燒，燃燒時產生有毒氣體。3、塑料是由石油煉制的產品制成的，石油資源是有限的。

塑料的結構基本有兩種類型：及時種是線型結構，具有這種結構的高分子化合物稱為線型高分子化合物；第二種是體型結構，具有這種結構的高分子化合稱為體型高分子化合物。線型結構（包括支鏈結構）高聚物由于有獨立的分子存在，故有彈性、可塑性，在溶劑中能溶解，加熱能熔融，硬度和脆性較小的特點。體型結構高聚物由于沒有獨立的大分子存在，故沒有彈性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶脹，硬度和脆性較大。塑料則兩種結構的高分子都有，由線型高分子制成的是熱塑性塑料，由體型高分子制成的是熱固性塑料。

塑料的應用：透明塑料制成整體薄板車頂。薄板車頂的新概念基于透明靈活的聚碳酸酯或硅樹脂材料，可以被長期性地塑造成單個的聚碳酸酯薄板，也可作為可折疊鉸鏈和封條。拜耳材料科技研發的原型總共配備了四個靈活的薄板部件，形成了四扇“頂窗”，每扇窗都可單獨打開和關閉。導軌用于連接薄板部件，形成一個牢固、透明的聚碳酸酯車頂外殼。一個同樣透明的管子沿車頂結構中央縱向放置，在“頂窗”打開后用來調節折疊薄板。這樣可以形成三維立體結構，組件比平坦的薄板更加牢固。同時也大大降低了單個組件的數量。

（二）、纖維素

纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機溶劑。是植物細胞壁的主要成分。纖維素是世界上最豐富的天然有機物，占植物界碳含量的50%以上。纖維素是自然界中存在量較大的一類有機化合物。它是植物骨架和細胞的主要成分。在棉花、亞麻和一般的木材中，含量都很高。

纖維素的結構：纖維素是一種復雜的多糖，分子中含有約幾千個單糖單元，即幾千個（c6h10o5）；相對分子質量從幾十萬至百萬；屬于天然有機高分子化合物；纖維素結構與淀粉不同，故性質有差異。

纖維素的性能：纖維素不溶于水和乙醇、乙醚等有機溶劑，能溶于銅氨cu(nh3）4（oh）2溶液和銅乙二胺 [nh2ch2ch2nh2]cu（oh）2溶液等。水可使纖維素發生有限溶脹，某些酸、堿和鹽的水溶液可滲入纖維結晶區，產生無限溶脹，使纖維素溶解。纖維素加熱到約150℃時不發生顯著變化 ，超過這溫度會由于脫水而逐漸焦化。纖維素與較濃的無機酸起水解作用生成葡萄糖等，與較濃的苛性堿溶液作用生成堿纖維素，與強氧化劑作用生成氧化纖維素。

纖維素的用途：棉麻纖維大量用于紡織工業；木材、稻草、麥秸、蔗渣等用于造紙；制造硝酸纖維：火棉（含n量較高，制無煙火藥）、膠棉（含n量較低，制賽璐珞和油漆）；制造醋酸纖維：不易著火，用于制膠片；制造粘膠纖維（naoh、cs2處理后所得，長纖維稱人造絲，短纖維稱人造棉）；膳食纖維：第七種營養成分，有利于消化。

高分子論文:脲醛樹脂基高分子材料改性研究

摘要：本文簡要介紹了脲醛樹脂基高分子材料的基本生產工藝流程，探索玻璃纖維、納米蒙脫土、丁腈橡膠粉以及玉米淀粉種類和用量對脲醛樹脂基高分子材料耐電擊穿性能的影響。實驗結果表明，選用玻璃纖維作為增強劑對脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿強度影響最為明顯，納米蒙脫土次之，玉米淀粉的加入對脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿強度影響不明顯，而丁腈橡膠的加入對脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿強度有明顯的下降趨勢，改性后的脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿強度能超過17kv/mm，耐壓時間在100s以上。中國論文聯盟

關鍵詞：脲醛樹脂基高分子材料；改性；耐電擊穿強度

中圖分類號：tq43 文獻標識碼:b

脲醛樹脂基高分子材料在我國的發展已經有40多年的歷史，隨著國民經濟的持續快速發展，以及石油危機的不斷臨近，作為煤化工后加工產品之一的脲醛樹脂基高分子材料正受到各行各業的重視。脲醛樹脂基高分子材料是一個很有生命力的熱固性塑料，其原料來源豐富，生產工藝簡單，價格便宜，具備良好的性能，由此被各行各業廣泛應用。其制品擁有良好的機械和電性能，尤其是阻燃性能優良，加工方便，所生產的制品廣泛的代替陶瓷，具備良好的發展前景，但是，目前我國在日用電器方面應用的原料還依賴于進口。由此，本文就脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿性能進行了系統的研究。

1 實驗部分

1.1主要原材料

甲醛、尿素、烏洛托品、硬酯酸鋅：均為工業級，市售；

固化劑d：自配。

1.2 設備、儀器

捏合機：znh-2型，如皋市?N光捏合機廠；

網帶干燥烘箱：南京湘寶鈦白制品實業有限公司；

四柱液壓機：y71m-500和y71m-1000，浙江省余姚恒泰輕工機械有限公司；

電熱鼓風干燥箱：hg101-4a型，南京奧坂干燥設備廠；

檢測用模具、小型球磨機：自制；

簡支梁沖擊試驗機：xjj-50型，承德市金建檢測儀器有限公司；

微機控制電壓擊穿試驗儀：djc-50kv，吉林省泰和試驗機有限公司。

1.3 試樣制備

在四口燒瓶中按配方加入一定量的甲醛，在攪拌下依次加入烏洛托品和尿素，將溫度升至58℃，反應1h左右。將反應后的物料倒入燒杯中，加入固化劑d及一定量紙漿、硬酯酸鋅和其它助劑，在64℃以下捏合40 min。捏合后的物料在烘箱內進行干燥，控制干燥溫度、干燥時間、空氣排出量、料層厚度及翻料次數等，直到低分子化合物揮發完畢。然后經粉碎、球磨、過篩得到脲醛樹脂基高分子材料。

1.4性能測試

脲醛樹脂基高分子材料的流動性按gb13454-1992測試；

脲醛樹脂基高分子材料缺口沖擊強度按gb/t1043-1993測試；

脲醛樹脂基高分子材料耐電擊穿強度按gb1408-1989測試。

脲醛樹脂基高分子材料的固化成型時間：將脲醛樹脂基高分子材料放入一定溫度的檢測模具內，按照脲醛樹脂基高分子材料成型步驟測定成型固化時間。測試工藝條件：上模150℃，下模145℃，模壓25 mpa，成型總時間在60 s左右，放氣時間視固化時間而定，在15 s和25 s各排氣一次。

2 結果與討論

2.1 納米蒙脫土對脲醛樹脂基高分子材料耐電擊穿性能的影響

（溫度25℃，濕度50%）

圖2 納米蒙脫土加入量對脲醛樹脂基高分子材料耐電擊穿性能的影響

從圖2 可以看出, 加入納米蒙脫土后, 各個脲醛樹脂基高分子材料試樣的耐電擊穿電壓升高趨勢。這可能是由于當納米蒙脫土分散于脲醛樹脂基高分子材料當中,由于納米蒙脫土和脲醛樹脂基高分子材料中脲醛樹脂的氨基鍵的相互作用,使得其中的極性基團轉動困難,導致耐擊穿電壓升高。脲醛樹脂處于納米蒙脫土片層之間, 受到納米蒙脫土片層的限制作用, 抑制了其中極性基團的運動,也導致極化困難,從而使納米蒙脫性之后的耐擊穿電壓有升高趨勢，但是不是很顯著，超過7%后升高的更不明顯，趨于平緩。

2.2 玻璃纖維對脲醛樹脂基高分子材料耐電擊穿性能的影響

玻璃纖維具有高的比電阻和低的電介質常數。玻璃纖維的電性能主要取決于玻璃的化學成分，特別是堿氧化物的含量。本文所選用的是無堿玻璃纖維，其堿含量小于0.8%，是一種鋁硼硅酸鹽成分。它的化學穩定性、電絕緣性能、強度好。從圖3 可以看出, 加入無堿玻璃纖維后, 脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿電壓升高，而且提高的程度比加入納米蒙脫土明顯。這可能是由于當無堿玻璃纖維分散于脲醛樹脂基高分子材料當中,由于納米蒙脫土和脲醛樹脂基高分子材料中脲醛樹脂的氨基鍵強烈的相互作用,使得其中的極性基團難以轉動, 導致極化困難，從而使脲醛樹脂基高分子材料耐擊穿電壓升高。

2.3 丁腈橡膠對脲醛樹脂基高分子材料耐電擊穿性能的影響

從圖4中可以看到，隨著丁腈橡膠粉用量的增加，脲醛樹脂基高分子材料試樣的耐電擊穿強度有明顯的下降趨勢，這主要是因為丁腈橡膠大分子中存在的易被電場極化的腈基，從而導致脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿強度下降。

2.4 玉米淀粉對脲醛樹脂基高分子材料耐電擊穿性能的影響

從圖5中可以看到，隨著玉米淀粉用量的加入，對脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿性能影響不是很顯著，維持在空白樣的基礎上。這是因為玉米淀粉是由單一類型的糖單元組成的多糖，依靠植物體天然合成。玉米淀粉的加入對脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿強度沒有什么影響。

2.5 改性脲醛樹脂基高分子材料耐電壓性能的影響

在進行改性脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿強度測試結果的基礎上，又對上述試樣的耐電壓性能進行了測試，具體結果見表1。統一設定的壓力為33kv，所有增強劑用量為7%，測試溫度25℃，濕度50%，媒質為變壓器油。明顯可以看到采用玻璃纖維為增強劑，耐壓時間在100s以上。

表1 納米蒙脫土加入量對脲醛樹脂基高分子材料耐電壓性能的影響

3 結論中國論文聯盟

經過對脲醛樹脂基高分子材料改性對耐電擊穿強度和耐電壓性能的研究，得到如下結論：

（1）通過玻璃纖維、納米蒙脫土、丁腈橡膠粉和玉米淀粉的對比分析，得到選用玻璃纖維作為增強劑對脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿強度影響最為明顯，納米蒙脫土次之，玉米淀粉的加入對脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿強度影響不明顯，而丁腈橡膠的加入對脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿強度有明顯的下降趨勢；

（2）通過對各種添加劑的比較，改性后的脲醛樹脂基高分子材料的耐電擊穿強度能超過17kv/mm；

（3）通過對耐電壓性能的表征，得到玻璃纖維的加入對脲醛樹脂基高分子材料在33kv的額定電壓下，耐壓時間在100s以上。

高分子論文:水性涂料用高分子分散劑的研究進展

作者：張方志 李元杰 王峰 劉紅英

摘要:本文 總結 了水性涂料用高分子分散劑的結構特點、在顏料粒子表面的吸附行為及研究方法、常用種類、以及影響高分子分散劑分散穩定性能的因素,并展望了其 發展 方向。

關鍵詞:水性涂料;高分子分散劑;吸附;分散;穩定性

在涂料等化工產業中,顏料的分散是涂料制造技術的重要環節。為了使涂料中的有機、無機顏料得到均一穩定分散,經常使用分散劑。分散劑在涂料的貯存、涂裝操作、涂膜的形成、涂料的性能等方面有著重要作用。

盡管傳統的分散劑在水性分散介質中顯示出有效的分散穩定作用,但由于它們在顏料粒子表面的吸附不十分牢固,容易從粒子表面上解吸從而導致被分散的粒子重新聚集或沉淀,體系的長期穩定性欠佳,對漆膜外觀、硬度及耐老化等性質也有不利影響。為克服傳統分散劑的局限性,近年來開發并應用了高分子分散劑。高分子分散劑是指分子質量在數千以上的具有表面活性的高分子化合物,本質上屬于表面活性劑。其概念是在20世紀80年代初期首次提出的,80年代中期推出相關產品并進入推廣應用階段。高分子分散劑對顏料的分散有顯著效果,尤其對潤濕性、穩定性等方面有相當大的作用,對顏料的應用性能也有較大改善,已成為新一代的高效分散劑。

目前,全世界只有ici、dupont、sun chemical、kvk等少數幾家國際知名的大公司生產這種產品(主要是ici公司的solsperse系列產品)[1],生產技術嚴密封鎖,產品以壟斷價格出售。我國對聚合物分散劑的研究起步較晚,在90年代才有聚合物分散劑的綜述性報道。[2]近年來,我國也開發了一些聚合物分散劑品種,如nbz-3、da-50、wl系列等,但效果不理想,產品也未系列化。關于分子量的分布和分散劑鏈基團的選擇基礎理論研究較少,產品的性能與國外同類產品相比還有很大差距。

1水性涂料用高分子分散劑的結構特征及在顆粒表面的吸附

1.1水性涂料用高分子分散劑的分子結構特征

高分子分散劑通過靜電斥力和立體位阻障礙作用來維持顏料粒子在介質中的性能,為了使分散體系均勻穩定并滿足性能要求,吸附在顆粒表面的高分子分散劑的分子結構需要具備以下兩個特征:①與固體顆粒表面能形成牢固的結合的錨固段,如-cooh、-coo-、-nr2、-nr3+、-so32-、-po43-、-oh等;②在分散介質中有一定長度的溶劑化鏈段,如聚乙二醇。與傳統的表面活性劑型分散劑相比,其結構中的錨固基團及溶劑化鏈取代了表面活性劑的親水基團與親油基團。

1.2超分散劑在顆粒表面的吸附機理

分散劑在分散相上的吸附是其顯示潤濕分散性能的前提。在水體系中,錨固端一般在顆粒的表面形成吸附,它與顆粒的相互作用與錨固基團的種類和粒子的表面性質有關。固體顆粒與分散劑之間的結合力主要有以下幾種:

1.2.1離子對

對于強極性表面的無機物顆粒,當粒子表面電荷和超分散劑官能團帶有的電荷相反時,高分子分散劑的錨固基團可與顆粒表面的強極性基團以離子對的形式結合起來,高分子分散劑吸附在顆粒表面,見圖1a 。另外,如果粒子表面的酸堿性與錨固基團相反,離子對也可形成。

1.2.2氫鍵

大多數有機顏料沒有荷電點,其表面極性不如無機顏料強, 反應活性也不如無機顏料高, 因此一般不能形成離子對的錨固形式。但由于其分子結構中可能含有氫鍵給體或受體,如酯基、羰基以及醚鍵等,因此具備形成氫鍵的能力,高分子分散劑可以通過氫鍵錨固于顏料表面。由于氫鍵的鍵能較低,單一的氫鍵難以保障足夠的吸附強度, 因此每個高分子分散劑分子中需要含有多個錨固基團(見圖1b),宜采嵌段或梳狀的分子結構。

1.2.3分散顏料的表面處理

有些有機顏料及部分碳黑的表面非極性或極性很低,不具備可供超分散劑錨固的活性基團,故不論使用何種超分散劑,分散效果均不明顯。此時需使用表面增效劑(見圖1c)。這是一種帶有極性基團的顏料衍生物,其分子結構及物理化學性質與待分散顏料非常相似,因此它能通過分子間范德華力緊緊地吸附于有機顏料表面,同時通過其分子結構的極性基團為高分子分散劑錨固基團的吸附提供活性位。通過這種“協同效應”,高分子分散劑就能對有機顏料產生非常有效的潤濕和穩定作用。

(a. 在強極性粒子表面的單點離子對吸附;b. 通過多點氫鍵吸附;c. 通過表面增效劑在非極性表面吸附。)

1.3研究高分子分散劑吸附行為的方法

為了表征高分子分散劑在顏料表面的吸附,需要確定3個參數:①吸附量γ(mg?m2或mol?m2);②與顏料表面直接結合的鏈段分數p;③吸附層厚度δh。

1.3.1吸附等溫線測量法

可以通過測定吸附前后體系中高分子分散劑的濃度, 計算 分散劑在顏料表面的吸附量γ:

1.3.3吸附層厚度δh

可以采用超速離心、動態光散射、微量電泳等方法,通過測試吸附分散劑前后顏料粒子半徑的變化確定吸附在顏料表面的高分子分散劑的厚度。

2影響高分子分散劑性能的因素

目前已提出了3種分散穩定機理解釋聚合物分散劑的穩定化作用:雙電層理論(dlvo理論)[3]、空間穩定機理[4]、竭盡穩定機理[5],影響高分子分散劑性能的主要有以下5個因素:

2.1分散劑的結構

高分子分散劑由親油基和親水基組成,其中常見的親油基有芳基、烷芳基、烴鏈等非極性基團;常見的親水基有羧基、磺酸基、羥基、氨基及長的聚醚鏈等。不同親油-親水基的組合可得到種類繁多的分散劑,而不同種類的分散劑因其化學結構不同,與顏料粒子間的結合方式、結合力大小均有所差別。目前,很多分散劑中都含有芳環結構,利用芳環與顏料分子平面形成強的π-π鍵,使二者牢固地結合在一起。顏料-分散劑-水三者之間的作用力是粒子能否穩定分散的決定因素,只有分散劑與水有足夠的親和力,方可具備良好的溶解性,聚合物鏈才能在水中充分伸展,形成有效的立體屏障。在此前提下,親油端與顏料離子的結合力越大,越有利于分散穩定。但是,若分散劑的親水性太大,則其親油性相對減弱,甚至使分散劑從粒子表面脫落,達不到分散的目的。故合成聚合物分散劑時,親水性單體的含量不可過高。通常是在分散劑具備一定的水溶性的情況下,疏水性越強,分散效果越好。

2.2分散劑用中和劑

羧酸基或磺酸基聚合物在水中并不溶解,要在其中加入中和劑,使其解離為coo-或so32-,聚合物才具有水溶性。早期使用naoh、koh作中和劑,鈉離子和鉀離子具有吸濕性,滯留在體系中會影響涂層的耐水性。后改用氨水,但中和后的聚合物鹽會逐漸釋放出氨,使分散劑的水溶性降低,分散效果變差。揮發性較低的醇胺作中和劑既可保障分散穩定,又不影響涂層性能。

2.3分散體系的ph值

體系的ph值不同時,羧基的解離程度不同,這會影響分散劑與水介質之間的作用力。陰離子型聚合物一般ph 8～9時,可充分溶解;陽離子型聚合物ph4～5時溶解較好。體系的ph值、離子強度會影響粒子雙電層的厚度和ζ電勢,粒子間的靜電斥力也隨之變化,從而影響體系的穩定性。

2.4分散劑的用量[6]

分散劑的用量過小時,一個聚合物分子鏈有可能連結在不同的兩個或多個顏料粒子上,只起到“架橋”的作用,導致絮凝。同時,不足量的分散劑使粒子表面仍有未被分散劑覆蓋的部分存在。這些未覆蓋部分相互作用,為減少表面能量而聚集,從而降低體系的分散穩定性。分散劑用量過大時,溶解在介質中的部分粒子互相纏結,同樣會造成絮凝。分散劑用量進一步增大時,有足夠多的卷曲形狀的分散劑分布在粒子周圍,又可起到分散作用。但此時分散劑與粒子間的結合力不夠牢固,分散穩定性較差。

2.5分散劑的分子量及分子量分布

聚合物鏈至少要含有65個以上的碳原子,才能起到有效的立體位阻作用。[7]分散劑鏈過短,則與傳統的表面活性劑相似,不能提供足夠的位阻斥力;分子量過大則會發生“架橋”效應。一般來說,伸展在溶劑中的聚合物分散劑鏈含50～100個碳原子,分子量103～104。而分散劑的分子量分布對聚合物的物理、化學、力學性質及溶液性質的影響都很大。分子量較低且分子量分布較窄的聚合物較之分布寬的聚合物,作為顏料分散劑效果較好。分子量分布較寬的聚合物會在溶液中發生“分級”效應,即某一段分子量范圍的分散劑較多吸附于粒子表面,剩余部分則殘留在體系中。

3水性涂料用顏料高分子分散劑的種類

水性涂料中,除了水溶性涂料外,顏料和樹脂都是分散在水性介質中。吸附在顏料表面的高分子分散劑通過靜電斥力、立體位阻作用使粒子分散穩定化。目前涂料工藝中所用的分散劑大多是聚羧酸類分散劑,非離子型分散劑(如聚氧乙烯類衍生物、聚乙烯毗咯烷酮等)研究應用較少。

聚羧酸類聚分散劑由含羧基的乙烯基單體(如丙烯酸、馬來酸酐等)均聚或與其他單體共聚,后用堿中和醇酯化得到[8～12]。s.creutz等人[8]用異丁烯酸胺和二甲氨基異丁烯酸胺為原料,采用不同聚合方法合成了嵌段或無規共聚物分散劑用于水性涂料各種有機或無機顏料的分散,對鐵紅、酞菁銅藍及桔紅為基色的吡咯顏料非常有效。朱金麗等[12]以馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯為單體采用溶液聚合制備的聚羧酸型高分子分散劑,當其中馬來酸酐的摩爾百分數為25.5 %時,分散劑對顏料紅22在水介質中分散效果良好,能有效地減少顏料顆粒的絮凝。

苯乙烯-馬來酸酐共聚物(sma)是近年來研究較多的聚合物,因其含有可與顏料分子平面形成強π-π鍵的苯環,以及水解后可形成提供空間位阻的羧酸陰離子,故可用于水性顏料體系。[13、14]田安麗等[13]以丁酮為溶劑,采用溶液均相自由基聚合合成了一系列聚合物sma,用該聚合物作顏料水性體系的分散劑制備的超細顏料分散液具有良好的分散性能,其黏度、粒徑、表面張力均達到噴墨印花用墨水的要求。徐燕莉等人先用苯乙烯和馬來酸酐為單體采用懸浮聚合合成了共聚物,再以丁醇為酯化劑將其酯化,后將羧酸轉變成鈉鹽。發現該類分散劑能有效地改善酞菁藍顏料的潤濕性、流動性和在水中的分散穩定性,其結構如圖2所示。[14]

4展望

高分子分散劑因其對顏料的分散穩定作用在水性涂料中獲得了廣泛應用,但仍存在一些缺陷,如:漆膜中聚羧酸鈉鹽容易吸潮、對有機顏料作用欠佳,所以應開發性能良好的非離子型聚合物分散劑。從分子結構上分析,嵌段或接枝共聚物比目前常用的無規共聚物更適宜。此外,分散劑對顏料選擇性強,只適用水性無機或有機顏料,需要研究通用型并且性能的高分子分散劑。

高分子論文:高分子化學與物理實驗網絡教學平臺的構建

摘要：信息時代下，網絡技術和計算機技術都得到了快速的發展，這也為教學帶來了一定的機遇和挑戰，當前應用網絡技術搭建教學平臺已經成為了教學中的主要趨勢，特別是對于一些物理、化學實驗來說，網絡教學平臺的構建更加具有現實意義。本文主要對高分子化學與物理實驗網絡教學平臺的構建進行具體的分析。

關鍵詞：高分子化學與物理；實驗網絡教學平臺；構建

物理、化學實驗教學中，很多實驗課程由于具有一定的危險性或者實驗場地的局限性使得實驗無法真實開展，這對學生對物理、化學的深入學習都具有一定的阻礙作用。特別是高分子化學與物理對實驗的要求更高，學生難以通過實驗課程有效的觀察和實際操作，所以還需要教師能夠利用網絡環境為學生構建網絡教學平臺，使學生能夠更好的理解這些教學內容。

1高分子化學與物理實驗中存在的不足

高分子化學是一門應用型較強的自然科學，因此實驗教學在高分子化學教學中具有非常重要的作用。高分子化學與物理實驗的教學目的是為了使學生能夠將課堂學習中的理論與實踐有效的結合在一起，提升學生理論知識的利用效率；同時也能夠使學生的實驗室技術得到有效的提高；對于一些高分子科學的基礎知識操作，還能夠使學生深刻的了解一個知識的形成過程，提升學生的科學素養。在傳統的高分子化學與物理實驗教學中存在很多的不足，一方面為雖然學生的動手機會多，但是卻缺乏思考，很多學生在實驗教學結束后，甚至不了解教學的目的，不了解需要掌握的內容。學生在實驗的過程中往往都是根據實驗指導書進行操作的，然后得到想要的實驗結果，缺乏對現象以及知識形成的深入了解。形成這些不足的原因是多樣化的，其中最主要的原因為實驗的教材或者實驗指導書過于細化，對學生實驗的指導過多，包括每一步的操作都詳細的寫明，使得學生只需要按部就班的照做就可以，而不需要過多的思考。

2高分子化學與物理實驗網絡平臺的構建對策

2.1網絡實驗教學平臺的設計

高分子化學與物理實驗在網絡教學平臺的構建中，包含很多的模塊，比如課程簡介、教材參考、教學資料、評分方式以及教師隊伍等等。高分子化學與物理實驗網絡平臺建立中，虛擬實驗室是重要的組成部分，其是對傳統教學的改革和創新，增加了師生間的互動，通過教師在線答疑的版塊，使得教師和學生能夠在網絡平臺上進行自由的討論。同時為了更加符合學生的興趣和愛好，還可以在網絡平臺的建設中增加一些微博、BBS以及微信等社交網絡元素[1]。

2.2建立快速獲取網絡信息通道

在高分子化學與物理實驗教學中，網絡信息的獲取速度更快，同時便捷性也比較強，與傳統的紙筆方式相比具有更大的優勢。比如在教學內容信息的傳遞過程中，如果學生只通過筆記的形式來整理學習資料，那么會消耗很多的時間，而且在抄寫的過程中也容易由于人為抄寫的錯誤造成一些數據的失真，使得實驗受到影響。而網絡教學平臺中的二維碼能夠有效的解決筆記抄寫的問題。以“甲基丙烯酸甲酯的懸浮聚合”實驗為例，學生需要通過實驗了解該物質的性質以及提純方式等，而要想獲取這些知識，學生的途徑有很多，包括查閱紙質資料、通過網絡搜索引擎查找以及二維碼等。其中最為便捷的為二維碼，學生通過智能手機等便攜網絡終端設備就能夠快速的鏈接到網絡地址，并獲得甲基丙溴酸甲酯的相關信息。

2.3虛擬實驗室的構建

虛擬實驗室能夠對現實中無法實施的實驗教學進行有效的彌補，同時也能夠有效的節省教學的時間和成本，防止現實試驗中對一些比較貴重的實驗器材和設備造成損壞。隨著科技的發展，可以利用仿真模擬技術使學生感受到真實的實驗場景。同時虛擬實驗室還能能夠創建一些無法真實操作的實驗內容，比如高分子鏈的螺旋結構，如果只憑教師的講解，學生很難理解，而通過虛擬實驗室的構建，就能夠為學生們更加直觀的展示高分子長鏈，進而使學生觀察到全同立構聚丙烯長鏈的螺旋結構、旋轉角度以及末端的變化等。但是值得注意的是，虛擬實驗室雖然能夠提供真實實驗室的場景，但是與學生的親手實驗間還是存在很大差別的，而實驗的目的是為了使學生通過實驗發現問題、分析問題以及解決問題，所以高分子化學與物理實驗網絡教學平臺的構建中，還需要注重學生的動手能力培養，否則一味的追求仿真和模擬是無法突出實踐教學效果的[2]。

2.4注重Web2.0的應用

高分子化學與物理實驗網絡教學平臺的構建并不是將傳統的素材用網絡表現出來，或者各種素材的堆積，而是要能夠利用新時代的網絡技術提升學生的能動性。當前網絡已經不再是新鮮的事物，因此需要在網絡平臺上增加一些創新型的元素才能夠激發學生的學習興趣。Web2.0技術能夠將百科全書、社交網絡以及博客、微博等鏈接到平臺，從而提升平臺的點擊率。同時通過在平臺上添加校內訪問數據庫比如萬方、知網等，為學生提供更多的實驗資源和參考依據，進而使得高分子化學與物理實驗更加科學。

3結語

綜上所述，高分子化學與物理實驗教學在傳統的教學模式中存在很多的弊端，一方面由于傳統的實驗教學模式陳舊不符合當代的教學理念。另一方面為在一些實驗中由于場地、設備或者實驗自身的限制無法真實的開展。這種情況會影響學生的學習效率，而通過實驗網絡平臺的構建，則能夠實現對傳統實驗教學不足的彌補，提升高分子化學與物理實驗教學的效率。

作者:丁麗娜 單位:沈陽師范大學化學化工學院

高分子論文:管窺高分子材料專業英語教學的創新

一、以教材內容為基礎，適當補充教學內容

目前高分子材料專業英語的教材有不少，覆蓋了高分子化學、高分子物理和高分子材料加工等課程內容。但這些內容大多摘選自國外早期的原版專業書籍，不少內容陳舊，體裁單一，一方面不能反映高分子材料專業發展現狀，同時讓學生感到應用性不強，缺乏學習興趣。針對以上教材內容的缺陷，筆者在有選擇的講述教材內容的同時，精心選擇一些著名國際高分子專業期刊，如《Macromlecules》、《Polymer》、《MacromolecularRapidCommunications》等期刊的部分相關內容作為教材的補充，同時鼓勵學生上網搜索一些相關資料，如美國化學會下的Chemical&EngineeringNews下有關高分子材料方面的報道，這些內容反映當今高分子材料發展的前沿，拓寬了學生的知識面。同時考慮到學生畢業之后在工作中或進一步深造中會接觸到專利、說明書、技術標準、市場報告等多種體裁的專業文獻，在課堂教學中適當增加這部分實用性的內容，起到學以致用的效果。

二、課堂理論教學方法的革新

專業英語教學內容一般為專業知識的論述，具有很強的邏輯性和學術性。為提高學生的專業英語閱讀、翻譯、初步寫作的能力，筆者采取的方法如下。

1.師生互動是專業英語教學的重要手段

傳統專業英語的教學模式是先講解詞匯，再閱讀和翻譯課文，這樣的課堂單調且冗長，學生學習興趣不高。考慮到語言教學的特殊性，為達到好的教學效果，需要學生在課堂中的積極參與，嘗試改變以往教師講學生聽的簡單教學模式，采用多種形式與學生互動交流。通過提前布置作業，學生做好預習工作，每次帶著問題上課，在課堂上再隨機指定學生朗讀并講解翻譯，其他同學進行補充或修正，教師結合專業內容進行點評，并講解相關的重要知識點和專業詞匯。這樣，充分調動每個學生的學習積極性，使之從被動學習變成主動學習，加深了學生對教學內容的理解和認識。

2.適當進行多媒體教學,豐富課堂教學內容

現在多媒體及網絡等教學手段已廣泛引入到課堂教學中，這些教學手段使課堂教學更加直觀生動，增大了課堂的信息量，提高課堂效率，激發了學習興趣。為此，在每次課文內容講解結束后，筆者播放一些相關內容的科普性英文短片，比如介紹高分子材料合成、成型、應用等方面。由于剛學完相關內容，所以學生表現出濃厚的興趣，通過看、聽、講述，留下了直觀的知識，同時也鍛煉了學生的聽說能力。把一些信息量大、實用性強的專利、論文、技術標準等專業資料制作成多媒體課件進行課堂講解，在有限的課堂時間內給學生傳遞了較多的信息內容，提高了課堂效率。

3.教學效果的檢驗

考核方式是教學中的重要環節，是檢驗教學效果和鞏固學生所需知識的重要手段?？己酥饕婕皟蓚€層次，平時考核與期末考試。平時主要考核學生以英語為工具進行專業信息交流的能力，期末考試則通過試卷形式檢驗學生對專業詞匯的掌握情況，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環節后，教師要不斷總結，了解學生對所授知識的掌握程度，確定考核指標，根據考核結果來修正下一階段的目標，設計下一階段的教學內容。平時的階段性考核可以有多種方式，如根據教學內容，學生抽簽選擇一個題目用英語講述，考察聽說能力?；蜥槍χR點，把常見的錯誤總結出來，引導學生糾錯，考察語法知識的掌握情況。在課堂教學將結束的時候，我們對學生進行分組合作完成一次科研課題的匯報，學生自行分工，查找資料、設計制作多媒體課件、上臺匯報講演。在這個過程中，學生不但提高了自己的專業英語水平，還培養了團隊合作的能力。

三、結束語

綜上所述，對于高分子材料專業的學生而言，高分子材料專業英語是繼大學英語后非常重要的英語教學課程,教學應培養學生以英語為工具解決專業學習中的實際問題的能力,為學生今后畢業設計、實際工作或進一步深造學習奠定良好的基礎。為此,從教學內容、教學方法及考核方式及內容等方面改革高分子材料專業英語的教學是很有必要的。

作者：吳忠聯 單位：江蘇理工學院材料工程學院