高分子材料的性能特點精選(九篇)

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第1篇：高分子材料的性能特點范文

較詳細地評述了高分子材料的研究方向和應用發展方向.

關鍵詞：高分子材料 應用 現狀 發展

高分子材料（macromolecular material），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，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。

高分子材料按來源分為天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和進化的基礎。人類社會一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產資料，并掌握了其加工技術。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等。19世紀30年代末期，進入天然高分子化學改性階段，出現半合成高分子材料。1907年出現合成高分子酚醛樹脂，標志著人類應用合成高分子材料的開始。現代，高分子材料已與金屬材料、無機非金屬材料相同，成為科學技術、經濟建設中的重要材料。

高分子材料的結構決定其性能，對結構的控制和改性，可獲得不同特性的高分子材料。高分子材料獨特的結構和易改性、易加工特點，使其具有其他材料不可比擬、不可取代的優異性能，從而廣泛用于科學技術、國防建設和國民經濟各個領域，并已成為現代社會生活中衣食住行用各個方面不可缺少的材料。很多天然材料通常是高分子材料組成的，如天然橡膠、棉花、人體器官等

目前，高分子材料的應用現狀主要有以下幾個方面：

1.傳統產品

如纖維、橡膠、塑料等等

2.高分子分離膜

高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇性透過功能的半透性薄膜。采用這樣的半透性薄膜，以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動力，使氣體混合物、液體混合物或有機物、無機物的溶液等分離技術相比，具有省能、高效和潔凈等特點，因而被認為是支撐新技術革命的重大技術。

3.高分子磁性材料

高分子磁性材料，是人類在不斷開拓磁與高分子聚合物(合成樹脂、橡膠)的新應用領域的同時，而賦予磁與高分子的傳統應用以新的涵義和內容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石，以后才利用磁鐵礦(鐵氧體)燒結或鑄造成磁性體，現在工業常用的磁性材料有三種，即鐵氧體磁鐵、稀土類磁鐵和鋁鎳鈷合金磁鐵等。它們的缺點是既硬且脆，加工性差。為了克服這些缺陷，將磁粉混煉于塑料或橡膠中制成的高分子磁性材料便應運而生了。這樣制成的復合型高分子磁性材料，因具有比重輕、容易加工成尺寸精度高和復雜形狀的制品，還能與其它元件一體成型等特點，而越來越受到人們的關高分子材料。

4.光功能高分子材料

所謂光功能高分子材料，是指能夠對光進行透射、吸收、儲存、轉換的一類高分子材料。目前，這一類材料已有很多，主要包括光導材料、光記錄材料、光加工材料、光學用塑料(如塑料透鏡、接觸眼鏡等)、光轉換系統材料、光顯示用材料、光導電用材料、光合作用材料等。光功能高分子材料在整個社會材料對光的透射，可以制成品種繁多的線性光學材料，像普通的安全玻璃、各種透鏡、棱鏡等;利用高分子材料曲線傳播特性，又可以開發出非線性光學元件，此外，利用高分子材料的光化學反應，可以開發出在電子工業和印刷工業上得到廣泛使用的感光樹脂、光固化涂料及粘合劑;利用高分子材料的能量轉換特性，可制成光導電材料和光致變色材料;利用某些高分子材料的折光率隨機械應力而變化的特性，可開發出光彈材料，用于研究力結構材料內部的應力分布等。

5.高分子復合材料

高分子材料和另外不同組成、不同形狀、不同性質的物質復合粘結而成的多相材料。高分子復合材料最大優點是博各種材料之長，如高強度、質輕、耐溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣等性質高分子結構復合材料包括兩個組分：增強劑。為具有高強度、高模量、耐溫的纖維及織物，如玻璃纖維、氮化硅晶須、硼纖維及以上纖維的織物;基體材料。主要是起粘合作用的膠粘劑，如不飽合聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺等熱固性樹脂及苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂，這種復合材料的比強度和比模量比金屬還高，是國防、尖端技術方面不可缺少的材料。

目前，我國高分子材料應在進一步開發通用高分子材料品種、提高技術水平、擴大生產以滿足市場需要的基礎上，重點發展以下方向：

1.工程塑料

全世界通用熱塑性樹脂約占97%，工程塑料的生產規模遠不如通用塑料，但因市場的需求,近年來其發展的速度則遠遠高于通用塑料,年均增長率達7%~8%。近年來工程塑料的發展方向是研究開發工程塑料高分子合金、發展超韌尼龍、超韌聚甲醛、耐應力開裂聚碳、聚苯醚和聚礬等高性能合金研究開發特種工程塑料,如聚酞亞胺。

2.復合材料

復合材料合成一種新材料使之滿足各種高要求的綜合指標。復合材料的發展可以分為4個方面。一是以玻璃纖維增強為手段,對大品種塑料進行改性研究開發新的復合工藝；二是采用高性能增強劑如碳纖維等來增強耐高溫等高性能樹脂；三是開發新型熱塑性樹脂基體如熱塑性聚酞亞胺；四是研究開發功能復合材料,如壓電材料等。

3. 液晶高分子材料

液晶聚合物是介于固體結晶和液體之間的中間狀態的聚合物 ,其分子排列的有序性雖不如固體晶體那樣有序,但也不是液體那樣的無序 ,而是具有一定的 一維或二維 有序性 ,當加工此種聚合物 ,如紡絲或注射成型時,其分子發生取向 這種分子取向一旦冷卻即被固定下來,從而具有不尋常的物理和機械性能。

第2篇：高分子材料的性能特點范文

關鍵詞：高分子材料,；材料成型； 控制技術

中圖分類號： TB324文獻標識碼：A 文章編號：

前言

隨著現代社會科技水平的提高和科技工作者的努力，高分子材料成型技術得到了飛速的發展，在現代化的工業建設中起著越來越重要的作用。下面通過簡要敘述高分子材料成型的基本原理、高分子材料成型過程中的控制。探析高分子材料成型及其控制技術。

1.高分子材料成型的基本原理及問題

通常，在傳統的高分子工業生產中,高分子材料的制備和加工成型是兩個截然不同的工藝過程。制備過程主要是化學過程：單體、催化劑及其他助劑通過反應堆或其他合成反應器生成聚合物。聚合反應往往需要幾小時甚至數十小時, 部分聚合反應還需要在高溫、高壓或真空等條件下進行。聚合反應結束后再分離、提純、脫揮和造粒等后處理工序。制備過程流程長、能耗高、環境污染嚴重,增加了制造成本。合成的聚合物再通過加工成型,得到制品。一般采用擠塑、注塑、吹塑或壓延等成型工藝,設備投資大。此外,加工過程中,聚合物需要再次熔融,增加了能耗。高分子材料反應加工是將高分子材料的合成和加工成型融為一體,賦予傳統的加工設備(如螺桿擠出機等)以合成反應器的功能。單體、催化劑及其他助劑或需要進行化學改性的聚合物由擠出機的加料口加入,在擠出機中進行化學反應形成聚合物或經化學改性的新型聚合物。同時,通過在擠出機頭安裝適當的口模,直接得到相應的制品。反應加工具有應周期短(只需幾分到十幾分鐘)、生產連續、無需進行復雜的分離提純和溶劑回收等后處理過程、節約能源和資源、環境污染小等諸多優點。

高分子材料的性能不僅依賴于大分子的化學和鏈結構,而且在很大程度上依賴于材料的形態。聚合物形態主要包括結晶、取向等, 多相聚合物還包括相形態( 如球、片、棒、纖維及共連續相等) 。聚合物制品形態主要是在加工過程中復雜的溫度場與外力場作用下原位形成的。

高分子反應加工分為兩個部分：反應擠出和反應注射成型。目前國內外研究與開發的熱點集中在反應擠出領域。高分子材料的反應擠出通常包括兩個方面：一是將反應單體、對話及核反應助劑直接引入螺桿擠出機,在連續擠出的過程中發生聚合反應,生成聚合物；二是將一種或數種聚合物引入螺桿擠出機, 并在擠出機的適當部位加入反應單體、催化劑或反應助劑, 在連續擠出的過程中,使單體發生均聚或與聚合物共聚,或使聚合物間發生偶聯、接枝、酯交換等反應, 對聚合物進行化學改性或形成新的聚合物。反應加工過程中涉及的化學反應有自由基引發聚合、負( 或正) 離子引發聚合、縮聚、加聚等多種反應類型, 與傳統反應需數小時或十幾小時相比,其反應時間往往只有幾分鐘或幾十分鐘。

高分子材料的合成和制備一般是由幾個化工單元操作組成的,高分子反應加工把多個單元操作熔為一體,有關能量的傳遞和平衡,物料的輸運和平衡問題,與一般單個化工單元操作截然不同。由于反應加工過程中發生的化學反應(聚合)多為放熱反應,傳統聚合過程是利用溶劑和緩慢反應解決傳熱與傳質問題的,而在聚合反應加工過程中,物料的溫度在數分鐘內將達到 400-800℃,若不將反應過程中產生的熱及時的脫除,物料將發生降解和炭化。傳統的加工過程是通過設備給聚合物加熱,而聚合反應加工中是需要快速將聚合生成的熱量通過設備移去,因此,必須從化學工程和工程熱物理學兩個方面開展相應的基礎研究。

高分子材料的物理機械性能、熱性能、加工性能等均取決于其化學結構、分子結構和凝聚態的形態結構,而高分子材料的形態結構則與加工工藝有著密切的關系。

流變學是研究物體流動和變形的科學,高分子材料流變學是其成型加工成制備的理論基礎。伴隨化學反應的高分子材料的流變性質則有其自身的規律和特點。因此, 研究反應加工過程中的化學流變學問題將為反應加工過程的正常進行和反應產物加工成制品提供重要的理論基礎。

2高分子材料成型過程中的控制

一般說來，在六七十年代主要重視的是單一聚合物在通常加工過程中的形態；到了七八十 年代以通常聚合物共混物相形態形成規律以及單一聚合物在特殊加工條件下形態成為主要研究對象；九十 年代以來,主要從控制聚合物形態規律出發, 研究新型聚合物、新型加工過程中聚合物形態形成、發展及調控, 通過新型形態及特殊形態的形成,獲得性能獨特的單一或多相高分分子材料。

我國是自 20 世紀 80 年代以來,對聚合物及其共混物在加工中形態發展和控制給予了高度重視。方向上大體是與國際同步的。近年來,我們國家主要研究內容涉及高分子材料加工過程中形態控制的科學問題,包括高分子在復雜溫度、外力等各種外場作用下聚合物形態結構演化、形成規律以及在溫度、壓力等各種極端狀態下高分子聚集態結構的特點。在已取得的理論成果知道下,開發了多種新型高分子材料,有的產生了良好經濟效益。多數聚合物多相體系不相溶,給共混物加工中形態控制和穩定帶來困難。通常是加入第三組分改善體系的相容性。聚合物加工中制品處于非等溫場中,制品溫度對其形態及性能有很大影響。但在通常聚合物加工中制品溫度控制非常盲目,原因是很難知道不同制品位置溫度隨時間的變化關系。關鍵是要弄清楚聚合物及其共混物在非等溫場作用下制品溫度隨時間變化關系。研究微纖對基體聚合物結晶形態、結構的影響,發現不僅拉伸流動行式成核和纖維成核,而且發現纖維在拉伸流動場作用下輔助成核。將導電離子組裝到微纖中, 使微纖在體系中形成導電三維網絡結構,從而顯著降低體系的導電逾滲值和獨特的 PTC(電阻正溫度效應)和 NTC(電阻負溫度效應)效應。

高分子材料的形態與物理力學性能之間有密不可分的關系,這是高分子材料研究中的一個永恒課題。與其他材料相比, 高分子材料的形態表現出特有的復雜性：高分子鏈有復雜的拓撲結構、共聚構型和剛柔性,可以通過現有的合成方法進行分子設計和結構調整；高分子長鏈結構使得其熔體有粘彈性；高分子的馳豫時間很寬,并在很小的應變作用下出現強烈的非線。

3高分子材料的發展趨勢

高分子材料的高性能化：現有的高分子材料雖已有很高的強度和韌性,某些品種甚至超過鋼鐵,但從理論上推算,還有很大的潛力。另外,為了各方面的應用, 進一步提高耐高溫、耐磨、耐老化等方面的性能是高分子材料發展的重要方向。改善加工成形工藝、共混、復合等方法, 是提高性能的主要途徑。

高分子材料的功能化：高功能化主要是指具有特定作用能力的高分子材料。這種特定作用能力, 即“特定功能”是由于高分子上的基團或分子結構或兩者共同作用的結果。這類高分子材料又稱為功能高分子。例如, 高吸水性材料、光致抗蝕材料、高分子分離膜、高分子催化劑等,都是功能化方面的研究方向。

高分子材科的生物化：生物化是高分子材料發展最快的一個方向。各種醫用高分子就屬于這一范疇。有人認為,除人腦僅 1.5kg 重的大腦外,其他一切器官均可用高分子材料代替。此外, 生命的基礎,細胞、蛋白質、胰島素等也均屬于高分子。生物化于是成為高分子科學的一個最主要發展方向。如合成或模擬天然高分子,使之具有類似的生物活性,代替天然的組織或器官。

結束語

綜上所述，在科技日益進步的今天，我國必須走具有中國特色的發展高分子材料成型加工技術與裝備的道路，把握技術前沿，培育自主知識產權。促進科學研究與產業界的結合，加快成果轉化為生產力的進程，加快我國高分子材料成型加工高新技術及其產業的發展是必由之路。

參考文獻：

[1] 高分子材料的發展方向.國家自然科學基金委員會.高分子材料科學.科學出版社，1994.

[2] 史玉升,李遠才,楊勁松.高分子材料成型工藝[M].化學工業出版社，2006.

第3篇：高分子材料的性能特點范文

【關鍵詞】高分子材料；老化；影響因素；措施

配方的構成和材料本身的性質是引起高分子材料發生老化的主觀原因。外部的施力、自然條件的急劇變化以及生物、微生物的侵蝕是引起高分子材料發生老化的客觀原因。主觀因素和客觀因素的結合加劇了高分子材料的老化。

1、環境因素對高分子材料老化行為的影響

1.1溫度和氧氣的影響

如果溫度升高，高分子鏈的運動就會變得比平時更加激烈，而化學鍵的理解能有一定的范圍，如果溫度過高超出了這一范圍，基團會立即脫落，高分子鏈也會發生熱降解，實際情況表明，不在少數的書本都介紹了高分子材料的熱降解的相關內容。材料的力學結構在很大程度上會受到溫度降低的影響，在緯度較高的地區或南北兩極，塑料更容易遭到低溫度的破壞。針對結晶型塑料來講，一旦玻璃化溫度高于環境溫度，將不利于高分子鏈段的自由運動，塑料硬化、易斷是主要表現；無定型塑料卻不容易受到極寒環境的影響和破壞。

眾所周知，氧的滲透性很好，這個特點也因此成為加劇高分子材料老化的罪魁禍首，無定型聚合物和結晶型聚合物相比，耐氧化能力明顯要弱一些。此外，氧氣是影響、破壞材料的主要因素，橡膠一旦與氧氣結合，都會降低塑料物品的使用年限，使其化學性能發生完全的改變。

過氧化物一旦發生氧化反應，其組成分子就會慢慢的積累到一起，當全部積累到一起后，就會發生分解，這種分解不是雜亂無章的，隨后，交聯或支化反應就會發生，材料的種類不同、老化發生的條件不同。這些都導致高分子材料發生老化前后性質的不同。

1.2濕度的影響

高分子材料容易受到濕度的影響，高分子材料如果被暴漏在高濕度和強紫外線下，自身的性質會發生改變。高分子材料如果受到濕度的影響，會使自身的柔軟性降低，導致不能過度的彎曲；而強烈的紫外線照射直接會降低高分子材料的可延展性、可伸拉性。

1.3化學介質的影響

化學介質一旦深入到高分子材料的內部，就會發生對其共價鍵與次價鍵作用。聚合物的共價鍵一旦與少量的侵入相接觸，就立馬會發生反應，聚合物的大分子結構被迫改變，如斷鏈、交聯、滲透物的加成等，或這些反應的綜合。這個化學過程是不可逆的，也是不可避免的，聚合物及其添加劑的化學性質會因此而發生改變，另外，發生改變的還有滲入介質本身的化學性質。雖然，在滲入介質對聚合物分子鏈間的次價鍵的破壞過程沒有化學結構變化發生，但作為整體的高分子材料來說，物理變化并不少見，反而是顯而易見的，例如環境應力龜裂、增塑、低分子添加劑遷移等等。

1.4光老化

離解能的相對大小及高分子化學結構對光波的敏感性決定了聚合物受光的照射是否引起分子鏈的斷裂。

關于光氧化降解過程和防止這種降解過程的發生，第一要把陽光吸收進來，用于吸收陽光的主要是構成物質的分子和原子，二者通常處于相對活躍的狀態，而且它們各自吸收的光的波長具有特定的范圍。紫外波長300～400nm，能被含有羰基及雙鍵的聚合物吸收，而使大分子鏈斷裂，改變聚合物的化學結構和性能。

2、防老化措施

對于結晶型塑料及橡膠，要求使用溫度應處于玻璃化溫度以上，但是環境的溫度過低會使玻璃化溫度高于材料的使用溫度，這樣一來，就會改變材料的物理性能，最終使材料的使用價值得不到徹底的發揮。生產加工高分子材料的時候，為了適當地降低玻璃化溫度，可以降低材料的結晶度、提高大分子鏈的柔性和適當降低交聯度； 還可以把增塑劑添加到已經成型的材料當中，這樣做不僅有利于增強材料的可塑性，而且可以使玻璃化溫度得以降低，而材料的耐寒性得以提升。還存在一部分高分子材料，如果使用環境的溫度過高，也會加劇發生老化的可能性，增加高分子鏈的剛性如在側鏈中引入苯環，適當提高材料的結晶度、交聯程度和相對分子質量，可以提高熔點或粘流溫度，但是這樣做不利于保持材料固有的可加工性。

穩定化是光氧老化的主要防護措施，削弱強烈的紫外線對高分子材料的照射與破壞是各種穩定化措施的主要目的是。提高抗光氧老化的效果，“純”化以及高分子的自身結構也是不錯的出發點。就目前來說，防止高分子材料的光氧老化的主要方法就是添加穩定劑。

（1）光屏蔽劑―――涂層和顏料：涂層就是為高分子材料涂抹一層保護膜，這層保護膜也是一種高分子材料，具有良好的光屏蔽作用，而且它吸收強紫外線的能力較強；許多顏料可以屏蔽光線，如果將其涂抹在高分子材料的表面，不僅可以著色，還可以防止紫外線的直接攻擊，對高分子材料起到很好的保護作用，按常理來說，顏料的顏色越深，其防護效果越明顯，由此可見，炭黑是最好的顏料選擇，它一方面可以使得游離基無法逃離，能夠將游離基穩定的留住，另一方面它具有很強的轉化功能，這里的轉化的源物質是其本身吸收到的能量，轉化后的物質是紅外線，與一般的輻射性質不同，這種紅外輻射危害極小，甚至為零。

（2）猝滅劑：一部分化學物質起光穩定作用不是因為吸收了紫外光，其光穩定效果的實現和發揮有兩種途徑：第一，通過一些列的化學反應達到目的；第二，化學物質的分子之間的相互轉換。

（3）受阻胺（HALS）類光穩定劑：20世紀70年代初期，受阻胺類光穩定劑誕生，其穩定效果是非常明顯的，它們是空間阻礙胺類哌啶系衍生物。受阻胺類光穩定劑使得高分子材料不容易受到光的影響，功能繁多。

不論是在我國國內，還是國外許多國家都在研究怎樣避免霉菌對高分子材料造成破壞，有兩個措施可以有效地防止霉菌的侵蝕，第一種是涂抹防霉專用劑。第二種是在其表面涂抹另外一層材料，簡單來說就是涂層法。涂層又叫屏蔽法，而這種方法較為復雜、麻煩，涂層的粘接性不夠強，容易脫落，脫落之后容易遭到侵蝕，總的來說，就是存在很多亟待解決的問題，因而第二種方法，即防霉劑的運用受到大多數人的青睞。

聚酯、聚縮醛、聚酰胺和多糖類高聚物在酸或堿催化下，遇水發生水解的可能性較大，某些區域一旦酸性氣體較多，大氣污染濃烈，酸雨頻發，就會阻礙和限制這種高分子材料的使用。為了防止這種材料出現水化解體，把一層防護蠟或防水薄膜覆蓋在在這類材料的表面是較為常用，也是較為實用的辦法。

3、結語

由于經濟、科技條件的制約，加之高分子材料自身結構的復雜性、難以捉摸性，導致我們很難將其老化的原理搞得明白、透徹，對其研究還有很長的路要走，所以，加大對高分子材料老化性能的機理研究勢在必行，盡最大努力找出哪些因素加劇了高分子材料的老化，并且具體問題具體分析，研究具有針對性、可行性的解決措施。

參考文獻

第4篇：高分子材料的性能特點范文

關鍵詞：高分子復合材料；多泥沙河流；水電機組；過流部件；應用

隨著各個學者的不斷研究，多年來，相繼的出現了很多的防磨蝕的材料，其中比較常見的是環氧金剛砂的技術、尼龍的噴涂技術、金屬的熱噴涂技術以及高分子材料噴涂技術等等，這些技術和材料在一定的程度上也都取得了一些效果。試驗表明：經過高分子材料進行噴涂的過流部件更加具有優良的防磨蝕性能，數據顯示，它比不銹鋼的防磨蝕性能要提高十倍以上。

1 高分子復合材料的制造技術特點

高分子復合材料是指用一種或者集中高分子材料作為基礎原料，在必要的機械設備和特定的工藝條件下，使一種或多種的高分子材料在緊密的接觸的情況下，增加它們的相容性，再通過一定的物理和化學作用，使其成為兼備其中多種材料特性的復合型高分子材料。

此種材料可以經過不同的填料以及特殊的生產工藝，制成不同的高分子材料，也可以根據不同的用戶對于產品的性能、結構特點、生產數量、產品的價格以及使用壽命等特定的因素的要求，更加科學合理地來設計各種高分子復合材料的配方和生產工藝，從而可以保證生產出更加物美價廉和適用的產品，最終的目的是要使其更加的符合用戶的實際生產的需要，提高高分子材料的利用率，并降低它的生產成本，使其的使用性能更加可靠。

那么，高分子復合材料在擬訂配方的時候，主要是要遵循這樣的原則：要根據高性能的通用機械產品和配件的實際應用情況、產品的結構、生產的數量、實際的成本等因素來綜合考慮；一般要采用兩種或者是兩種以上的高分子材料作為它的基礎原料，這樣做的目的主要是通過發揮各個高分子材料本身的固有特性以及它們之間的相容性，并通過最佳的用量匹配和輔助原料的確定、有效的加工工藝等條件，來確定出最為合理的配方，這樣制造出來的復合材料的綜合物理機械性能才會更加的優良，制造出來的材料的密封制品才會具有耐磨損、長壽命，并適用于多種介質和溫度等情況的特點。

2 水電機組過流部件的磨蝕機理

我們都知道，在多泥沙河流中，尤其是在動水的工況之下，高速并且含沙的水流的狀態是非常穩定的，那么，水電機組的過流部件在含有泥沙等推移質的高速水流的沖擊作用之下，它的腐蝕和磨損通常很容易在某一個固定的位置發生。過流的部件磨蝕的原因和磨損的情況往往是十分復雜的，而且很多情況之下，會出現幾種磨蝕同時存在的情況。

其中比較常見的是化學腐蝕，它主要是由于過流部件的金屬部件與介質發生的化學作用所產生的腐蝕，一般在這樣的作用過程中是沒有電流產生的。化學腐蝕往往是由于金屬和水中的陰離子之間產生的化學反應。而電化學腐蝕則主要是由于金屬的表面與介質所發生的電化學作用而產生的腐蝕，在電化學的作用過程當中會產生一個陰極區和一個陽極區，金屬和介質中會有電流的流動產生。

另外，比較常見的還有沖刷磨蝕，它主要是液體的高速流動，使得過流部件與液體中的推移質發生的物理作用而產生的。這種磨蝕往往會在金屬的表面上形成槽形、波浪形、峽谷狀的凹槽，但一般是沒有磨蝕的產物遺留的。

還有一種腐蝕現象是縫隙腐蝕，它一般是發生在處于流體中的金屬表面或其他比較屏蔽部位，是一種較為嚴重的局部腐蝕。發生的主要部位是在金屬表面的縫隙之中。

3 高分子復合材料在水電機組過流部件上的應用

3.1 高分子復合材料在水輪機葉片上的應用

如果用高分子復合材料在水輪機汽蝕磨損比較嚴重的部位進行涂覆，就會很容易的形成一層耐磨耐汽蝕的涂層，可以起到很好的保護水輪機葉片的作用，經驗表明，這種效果還是比較優異的，也是很多的其他材料所不能比擬的。

在早期的時候，往往使用環氧金剛砂材料作為水輪機葉片的耐磨涂層，也起到了一定的效果，但是環氧金剛砂的最大缺點就是抗汽蝕的性能比較差，在水輪機葉片背面的比較嚴重的汽蝕區，就很難起到應有的效果。

3.2 高分子復合材料在水輪機導葉上的應用

高分子復合材料作為水輪機導葉的密封條，在很長的一段時間內基本上已經取代了之前所使用的橡膠密封條，這也是高分子復合材料的更加優異的機械性能及耐磨耐蝕的性能所決定的。經驗表明，高分子復合材料在水輪機的導葉上，在水中浸泡五年以上，其性能的下降也不會超過10%，而在五十多年以后才有可能會發生分解。

3.3 高分子復合材料在水輪機底環和頂蓋上的應用

水輪機的底環抗磨板和頂蓋一般是用碳鋼或者是不銹鋼制造的，這樣的材料在多泥沙的河流當中往往會受到比較嚴重的磨損和汽蝕。那么，為了避免這種情況的發生，在早期的時候，一般采用尼龍抗磨板來代替金屬板，這樣會使部件具有一定的抗磨強度，但是效果并不是很理想。高分子復合材料與其他的材料相比，抗磨板的效果更好，抗磨和抗汽蝕的性能也要優異得多，而且一般情況下會是金屬抗磨板使用壽命的五倍以上。

4 結語

在多泥沙的河流當中，水電機組的過流部件的使用壽命主要是看其受到磨蝕的程度怎么樣，實踐表明：水電機組的過流部件在經過高分子復合材料的防磨蝕處理之后，明顯的具有更加優良的抗磨蝕效果，成功的提高了過流部件的使用壽命，所以會逐漸的成為多泥沙河流上所運行的水電機組更加理想的新型的防磨蝕材料。

參考文獻

第5篇：高分子材料的性能特點范文

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，可完全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完全闡述清楚。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完全降解，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，但這種材料不能完全生物可降解。

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新晨

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，以保證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。

參考文獻：

第6篇：高分子材料的性能特點范文

第二作者：鄭曉廣；中平能化集團研究院副院長

摘 要：本文主要介紹了高分子材料中塑料、橡膠、纖維的老化機理，并分別簡述了這三種材料的部分防老化措施。

關鍵詞：高分子材料；老化機理；防治

在高分子材料的使用過程中,由于受到熱、氧、水、光、微生物、化學介質等環境因素的綜合作用,高分子材料的化學組成和結構會發生一系列變化,物理性能也會相應變壞,如發硬、發粘、變脆、變色、失去強度等,這些變化和現象稱為老化,高分子材料老化的本質是其物理結構或化學結構的改變。下面主要介紹了高分子材料中塑料、橡膠、纖維的老化機理，及防老化措施。

1、高分子商品老化的機理

1.1聚烯烴類塑料商品的老化

此類塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等塑料商品。這類老化又有熱氧老化和光氧老化之分。

熱氧老化的反應機理和低分子的碳氫化合物的熱氧老化的反應機理基本相同。其反應具有自動催化氧化的反應特點，因此是屬于游離基鏈式反應機理，即包括鏈的引發、鏈的增長、鏈的終止三個過程。

聚乙烯等高分子商品，在自然條件下，進行儲存和在使用的過程中，都會受到大氣中各種因素的綜合作用而發生老化，這一老化過程中，光氧老化是其主要的一種老化形式。對于聚乙烯等塑料商品，由于在它們的分子結構中，存在著容易吸收光的各種雜質，從而就引起了商品的光氧化反應。聚烯烴類塑料商品的光氧老化反應，是由四個反應過程來完成的。即由于含碳基的大分子鏈吸收了紫外光而引起的反應;在繼續進行光分解反應的過程中，產生了一個酮分子和一個烯烴分子;當酮分子吸收了紫外光被激發以后，能將其能量轉移給氧分子，把氧分子激發成單線態的氧分子;單線態的氧分子能同烯烴分子發生作用，生成含有氫的過氧化物，氫過氧化物再分解為游離基而引發了聚乙烯，就出現性能和外觀的老化變質現象。

1.2橡膠商品的老化

目前已從實踐過程中得到證實，許多橡膠商品的性能變壞，一般是由于老化的原因所引起的。各種天然橡膠商品的老化機理，主要是指它們在熱和光等因素的綜合作用之下，所進行的氧化反應的過程。這一反應過程的機理同聚烯烴類塑料商品的氧化反應基本相似。在反應過程的產物中，有諸多含氧基團的各種化合物。這些含氧基，在天然橡膠進行氧化反應的過程中，能使其大分子的分子鏈產生裂解反應，同時還能使分子鏈產生交聯反應。

天然橡膠在有臭氧存在和有光照的條件下，其不飽和雙鍵的丁鍵被極化，也就是講臭氧分子能同雙鍵發生作用，生成分子臭氧化合物，一般是以裂解反應為主，所以它的老化外觀特征是使商品出現發粘和變軟，或商品出現臭氧龜裂等外觀老化現象。

合成橡膠商品，如丁苯、氯丁、丁睛等，一般的老化過程，主要是以交聯反應為主，所以它的老化外觀特征是使商品出現變硬和發脆等現象。

1.3合成纖維商品的老化

根據它們所使用的原材料和加工成型的方法的不同來看，主要分為人造纖維和合成纖維兩大類。其主要品種有聚酞胺、聚醋、聚丙烯睛等合成纖維商品錦綸商品的老化機理，主要是酞胺鍵的斷裂，生成毅基和胺基游離基。胺基游離基在繼續反應的過程中，能生成胺基、末端狡基，放出二氧化碳。這樣以來由于梭基的逐漸減少，也就是錦綸商品逐漸老化的過程。它的外觀老化特征是使錦綸商品變黃。如果環境的相對濕度高，能加速錦綸商品的光氧老化速度，即降解反應速度;由于錦綸商品的降解反應是熱敏性的，所以如果提高環境溫度，能加快其光氧化反應速度，即加快了它的老化速度。

2、下面分別講述塑料、橡膠、纖維的防老化措施

2.1塑料的防老化應從一下幾方面著手

①在樹脂合成階段，就應盡量避免不穩定結構雜質的混入。

②改進成型工藝，因為成型時總要與空氣接觸，受熱而塑化以便成型，但溫度太高也會促使老化，因此必須盡量控制使溫度低一些，或加入增塑劑使加工溫度降低。

③為增強制品的抗老化能力應在配方中加入防老劑，可在合成時或成型配方中加入。現在我們的市售樹脂往往都是加過防老劑的。如有特殊需要應加入所需的防老劑，往往不是一種，而是數種防老劑互相配合協同作用方能取得滿意效果口防老劑的品種和用量目前主要憑經驗，但防老劑必須有下列特性:與聚合物相溶性好;揮發性和萃取性要小;盡量不帶顏色;無毒無臭;具有化學和熱穩定性。

④使制品與環境隔絕，如涂防護漆，鍍金屬層等，

⑤針對使用條件選用不同性能的塑料。如聚氯乙烯雖價廉，但它抵抗熱氧化和光氧化的性能較差，因而只能用于室內導線的絕緣，否則會出現意想不到的事故。

2.2為了提高橡膠材料耐老化能力，人們多從改善橡膠材料分子結構的穩定性著眼.目前，常用的橡膠材料防老化方法大致分為三大類:①橡膠分子結構的改性;②高分子材料的并用;③防老劑的引入。

①橡膠子結構的改性：所謂橡膠分子結構的改性，就是通過改變橡膠的化學結構來提高橡膠的穩定性.例如，絕大多數橡膠之所以比塑料更易老化，是因為橡膠分子中的雙鍵遇氧(或臭氧)后易于氧化而斷裂。因此，在保持橡膠彈性的前提下，降低分子鏈中的雙鍵含量，程度上可改善橡膠的穩定性。

②高分子材料的并用：提高橡膠穩定性，除了采用上述從結構上降低碳鏈的不飽和度、引入剛性基團等方法之處，還可以采用高分子材料并用的方法去實現.它主要是根據制品工作性能及加工工藝的要求，在符合極性、相奮性等原則的條件下，將不同性質的高分子材料通過共混、共聚和共硫等方法，獲得一種穩定性較好的新穎的高分子材料。

③防老劑的引入：防老劑是一類能夠防護、抑制光、熱、氧、臭氧、重金屬離子等外因對于橡膠材料產生破壞的物質.在橡膠材料中添加防老劑，可以改善材料的加工性能、延長材料的貯存和使用壽命，方法簡便而效果又顯著，是當前橡膠材料防老化的主要途徑之一。

2.3化纖類防老化

化纖類產品在生產過程中防老化也主要是添加各種防老劑(又稱穩定劑)，依據防老劑在橡膠中的作用機理和功能，可分為:抗氧劑、抗臭氧劑、光穩定劑、抗疲勞劑等類別.防老劑的選擇和使用應當根據纖維的性質及其老化機理、材料或制品的使用條件，加工條件等加以綜合考慮。因此，防老劑除應具有良好的防護效果外，還要求具備下列一些性能:與纖維有良好的相容性(或相混性);熱穩定性好;不污染制品;無毒或低毒;化學穩定性好;價格低廉。

還有一點就是化纖類商品在所處環境中的防老化，要嚴格禁止露天堆放;商品在庫內的堆碼一般是采用行列式、圍垛式堆碼成丁字形或井字形，以利通風散潮，;適宜溫度最高不超過35°C，適宜的相對濕度為60%一80%，最高不超過85%:每月要定期檢查一次，在檢查中要重點注意包裝所用的竹片，是否有蟲蛀痕跡，如果一經發現要立即把竹片抽出，然后打包進行嚴格檢查和采取有效的防治措施。

3、結語

真確的認識高分子材料的老化機理，并據此分別采用與之相適應的防老化措施，極大的改善高分子材料的適用范圍、延長其使用年限、改善其材料性能的同時，節約了新材料材料，減少了對資源的浪費且使原有材料更好的發揮了應有的作用。（作者單位：鄭州大學材料科學與工程學院）

參考文獻：

第7篇：高分子材料的性能特點范文

1 基于工作過程教學簡介

基于工作過程的課程體系，是一種以任務為驅動，以項目為載體的教學模式。高等教育的人才培養目標需突出學生綜合職業能力的培養。高校更應該結合各類企事業單位對人才的需求，參照基于工作過程的課程體系，構建基于工作過程的課程體系建設的改革發展之路。

目前，課程設計方法越來越被高職院校所重視。所謂工作過程，是指為完成工作任務并獲得工作成果而進行的一個完整的工作程序，包含若干個既相對獨立又相互聯系的工作環節。由于畢業生所對應的相關職業的工作過程特征不同，各院校的情況和辦學條件也不同，因此，引進這種課程設計方法時，在強調這種課程設計方法優點和有利條件的同時，一定要注意不同類型院校和專業存在的各自特點及不利因素。我院在進幾年的課改過程中積累了一定經驗，對課程改革有一定研究。基于工作過程的教學，以工作過程為參照系，以完成職業工作應具備的專業技術能力項目為依據，針對行動順序的每一個工作環節知識、能力要求傳授相關的課程內容，組織技能訓練，突出學生在校學習與實際工作的一致性，實現理論知識與實踐技能的整合。

2 高分子材料加工專業“工作過程”內容設計

高分子材料加工的職業能力是一種綜合能力，要求教師在教授的同時要將高分子材料常見的各種加工方法、加工手段以實踐的方式教給同學，這就需要為學生模擬真實的工作情景，通過以項目任務為依托的教學使學生置身于真實的或模擬的學習工作世界中。在教學中，每個學生會根據自身的知識結構與實際經驗，會給出不同的解決任務的方案與策略，產生的學習效果不是唯一的，而是多樣化的。讓同學在正確認識高分子材料結構和組成以及合理的配方設計基礎上，能夠選擇合適的加工設備、加工工藝和加工方法制備高分子材料制品的過程。

教學內容可以以實際的“工作任務”為依托項目。“工作內容”的設計要結合本學科前沿研究領域和發展動態，介紹重點科技成果，增加教學信息量，使課程教學內容滿足時代的要求，使學生掌握更多、更新的專業知識。教學過程通過不同的高分子材料產品項目、確定合適的加工技術及其方法。理論教學內容與實踐教學內容通過項目或者是工作任務緊密地結合在一起。課程涉及到的高分子制品成型加工典型工作任務如下圖所示：

主要是根據制品使用需求、選擇出合適的高分子材料，并進行合理的助劑選擇，進行配方設計，如不合適提出改性辦法等，為生產開發決策提供完整依據。

通過項目任務的實施，使學生能針對產品的具體要求合理的設計成型加工方案，能對所設計方案進行合理的性能分析與測試，進而掌握塑料、橡膠制品加工設計的原理與方法。為將來從事高分子材料、復合材料的生產打下堅實的基礎。

通過以下項目：“市政用木塑復合柵欄材料的成型加工”、“冰箱抽屜專用料加工設計”、“抗沖擊阻燃電視機殼專用料成型加工”、“低成本鼠標墊加工”、“聚乙烯發泡鞋底設計”、“霓虹燈管專用料設計”、“PP汽車保險杠專用料設計”、“奧運志愿微笑圈手環配方設計與制作”的實施，讓同學能夠通過能夠設計塑料產品的配方，能找出成型加工方案設計難點，提出解決方法的能力。能夠設計橡膠產品的配方，能找出成型加工設計難點，提出解決方法的能力，能夠分析測試塑料材料配方的基本性能，能夠分析測試橡膠材料的基本性能。

配合上述8個項目及相關拓展任務的訓練，組織學生討論、總結、歸納如下相關知識：了解塑料的物理性能、流動特性、成型過程中的物理、化學變化情況。了解橡膠的物理性能、流動特性、成型過程中的物理、化學變化情況。掌握常用通用塑料和通用工程塑料塑料的特性、分類以及塑料配方的組成和對應的成型加工工藝。掌握常用天然橡膠和合成橡膠的特性、分類以及橡膠配方的組成和對應的相關成型加工。 轉貼于

通過訓練讓同學以下能力得到提高：（1）培養學生自我學習，尋求探索物質之本性的興趣與能力；（2）對事物性質的分析方法—內外因分析法；（3）培養學生信息獲取的素質與能力（圖表查閱、專利、手冊、網絡資源等）；（4）逐步形成綜合分析問題的素質與能力；（5）增強環境保護意識、經濟意識、安全意識；（6）專業外語單詞的學習與筑固；（7）團隊合作意識的形成。

3 “基于工作過程”教學對教師的要求

（1）專任教師實踐能力的提高。作為一線教師，在實行相關實踐教學過程中，一定要具有高分子材料加工生產的職業經驗，清楚高分子加工企業的工作過程和經營過程，只有這樣才能找出高分子材料生產的工作任務作為具有教育的項目。

（2）專業教學團隊的建立。基于工作過程的教學法涉及多學科教學內容，高分子材料加工生產需要有機械設備、加工工藝、原料配方、制品材料測試、產品檢驗等一系列知識，因此對絕大多數教師而言，很難獨自一人很好地完成教學工作。這就要求教師具有跨學科的能力，團隊協作的能力，不僅要嫻熟本學科的專業知識與技能，還要了解相鄰專業、相關學科及跨學科的知識與技能。

（3）學習情境設計能力的掌握。在本教學法中，學習情境的設計好壞決定了傳授知識結構的合理性、能否激發同學學習的興趣。如何在項目教學中合理有效的利用學習的資源和協作學習的環境是教師最主要的工作，這要求教師熟悉項目內容中所用的高分子材料的基礎知識，并準備好項目開展過程中可能涉及到的有關知識。

4 結束語

在專業課程體系中，高分子成型加工是門重要的核心課程，是高分子加工專業學生必須掌握的專業知識和技能。在老師的指導下，用工廠的管理模式，讓學生親自動手設計和制造相關高分子產品，加深領會和掌握材料加工過程工藝設計的要點以及生產工藝與實際生產之間的聯系。但以往教育方式存在著一定的不足，且與當前工廠的需求相脫節，于是筆者根據自己的教學經驗，在新的基于工作過程的教學理念指導下對高分子成型加工課程進行改革，以提高學生的學習興趣和求知欲望。

基金項目：教育部高等學校高職高專化工技術類專業教學指導委員會2009年度規劃課題，課題編號HJKT-2009-034Y；常州工程職業技術學院教育研究課題《“基于工作過程的項目化教學方法”在高分子成型加工課程改革中的應用》，課題編號：10JY022

參考文獻

[1]應力恒.基于工作過程的課程項目化教學改革[J].中國職業技術教育，2008(22).

[2]虞麗娟.深化課程體系改革提高人才創新能力[J].中國高等教育，2008(15).

第8篇：高分子材料的性能特點范文

關鍵詞：微波技術；高分子材料；加工

一、引言

人們的日常生活中常使用微波爐，這種電器設備具有較快的熱效率，能夠快速加熱食物，并且不會流失營養成分。而這種電器正是運用了微波技術，除了在食品領域，該項技術還在其他領域中有著廣泛的應用，并取得了理想的效果。以高分子材料加工中對微波技術的應用威力，相較于傳統加工技術，微波加熱的速率更快，并且基于脈沖技術的支持，能夠實現對溫度的有效控制。其次，微波加熱不會存在熱滯后反應，材料能夠直接吸收微波，不會通過容器傳導而導致能量流失；此外，微波加熱的熱梯度非常小，具有較強的穿透能力，加熱的均勻度也相對理想。對于高分子材料而言，通過微波技術的應用，可以使其性能得到改善，達到理想狀態。

二、基本原理與影響因素

就本質而言，微波加熱的特點就在于介電位移或材料內部不同電荷的極化以及這種極化不具備迅速跟上交變電場的能力。在高頻條件下，與電場相比，極化具有滯后性，并且其闡述的電流與電場同相位的分量存在差別，如此一來就會使材料內部功率散耗。

對于電場強度固定的電磁場而言，材料吸收的微博能與電磁輻射的頻率，材料的介電損耗與電場強度之間的關系可以通過下式來表示：

其中P代表單位體積材料吸收的微波功率，K為一常數，f為頻率，E為電場強度，[ε']表示介電常數，[tanδ]表示電損耗角正切。

根據（1）式，可以發現在電場強度或材料介電性質發生變化的情況下，材料吸收的微波也隨之得到改變，然而大部分高分子材料具有非常小的介電損耗因數，一般情況下微波材料能夠透過材料而不產生耗散。

如果加熱速率受反應熱的影響不予考慮，那么可以用下式來表示加熱速率與材料吸收微波能量的關系：

其中[dTdt]表示加熱速率，[ρ]表示材料密度，[CV]表示材料的定容比熱。

從中不難發現，高分子材料的介電行為在很大程度上決定了加熱速率。需要注意的是，[ε'']與溫度有著密切聯系，因此材料介電行為的函數與溫度有關。

三、微波設備

在高分子材料加工中，微波的應用效率以及材料性能在很大程度上取決于微波設備。

現階段，在實驗中有著廣泛應用的微波設備主要為商品化的多模式微波爐。這種設備屬于多波設備，因此其溫度控制難度較大，無法獲取需要的加熱曲線，在這種設備的應用下，產品性能的均勻性要求往往無法得到滿足。其次，微波行波加熱器則是基于矩形波導或圓波導產生行波，在設備中微波能會被物料吸收，進而實現加熱。對于具有較大介電損耗因數的單位長度材料而言，這種設備具有較強的適用性，而其他材料并不適合這一設備。從上述兩種設備的缺陷描述不難發現，微波設備的研究與開發勢在必行。

在設備開發的過程中，微波發生器設計具有重要意義，這是提高微博能利用率的有效途徑。美國研究人員針對一種間歇加工聚合物材料的單模可調諧振腔進行了開發，這種設備材料主要有金屬銅或鋁的圓波導，兩端采用的金屬短路相同，具體如下圖所示。

根據上述高分子材料加工中應用的微波設備，不難發現諧振腔具有更強的適用性，該設備能夠將微波能耦合進材料，并且現階段在厚件復合材料的加工中也取得了成功。

自單模可調諧振腔誕生之后，又有更加先進的微波加工系統涌現出來，也就是計算機輔助微波加工系統與計算機控制脈沖微波加工系統。其中計算機控制脈沖微波加工系統可以基于功率輸出開關的脈沖，在選定值范圍內控制樣品溫度，與此同時，在反應過程中，該設備還可以對介電損耗因數變化進行檢測。

四、研究進展及問題

總而言之，相較于傳統加熱，微波輻射的特點與優勢非常突出，對于高分子材料加工領域的發展而言有著十分重要的影響與作用。再加上近年來相關研究人員圍繞微波加工材料性能展開深入研究，并構建起聚合物結構與微波吸收特性的關系，顯然在理論層面上為微波技術在高分子材料加工領域中的進一步運用提供了強有力的支持。當然不可否認的是，在聚合物材料加工中，微波技術的應用依然面臨著一些困難與阻礙，例如目前相關人員并沒有全面了解微波加熱的影響因素。很多研究人員開始圍繞分子結構與微波加工系統展開設計，希望通過此推動微波技術的應用與發展。在基礎理論知識不斷增長的背景下，相信在未來加工設計中，微波技術的經濟效益將會得到全面提升，為工業的發展提供強有力的支持。此外，加工安全性、設備問題以及加工規模等也是微波技術在應用實踐中需要考慮的問題。作為研究人員，必須圍繞這些因素予以綜合考慮，并采取相應的改進方法，促使高分子材料加工領域中微波技術的價值與作用得到充分發揮。

參考文獻：

[1]何德林，王錫臣.微波技術在聚合反應中的應用研究進展[J].高分子材料科學與工程，2001，17（1）：20-25.

[2]張忠海，李建波，袁偉忠等.微波技術在生物可降解聚合物合成中的研究進展[J].高分子通報，2010，（6）：47-52.

第9篇：高分子材料的性能特點范文

關鍵詞：脈沖激光技術；高分子材料；材料加工

近年來，脈沖激光技術已經得到了相對比較廣泛的應用，并且該種精密的加工技術越來越受到社會與人們的關注，主要原因在于脈沖激光技術能夠在加工高分子材料的過程中得到比較高的加工精度，并且能夠進行材料表面的加工，使得材料的表面形成多孔結構與周期結構等。更加能夠實現對塊體材料、透明材料的內部加工與改性等。可以說，脈沖激光技術比較適用于其他加工技術無法實現的復雜形狀元器件的加工以及高精度元器件的加工。脈沖激光技術在高分子材料加工的過程中所產生的瞬間功率比較大，幾乎能夠與任何材料產生相互的作用，本文對脈沖激光技術在高分子材料加工中的應用進行研究，希望能夠促使高分子材料加工更加良好的依據脈沖激光技術獲得發展。

1脈沖激光及其折射率改性

所謂脈沖主要便是指隔一段相同的是假案發出的電波、光波等機械形式。脈沖激光則主要是指脈沖工作方式的激光器發出的光脈沖，脈沖激光具有其獨特的工作必要性，其能夠進行信號的發送并且減少熱量的產生。一般情況下，脈沖激光比較短，其時間幾乎已經達到了“皮秒”的級別。脈沖激光器在工作中需要由激光泵浦源持續性的提供能量，由此方能夠長期間產生并且輸出脈沖激光。高分子材料加工領域目前對脈沖激光技術有所應用。就高分子材料而言，其材料的折射率與其密度之間呈現正比關系，并且包括末端基、添加劑與雜志等化學組成、分子趨向、鏈間結合力等均與熱歷史存在關系。在高分子材料加工應用脈沖激光技術時，與其他改性技術相比較而言，脈沖激光技術能夠誘導高分子材料改性技術對其財力下性能產生最小的影響，并且脈沖激光技術能夠在高分子材料的表面將原有的化學鍵打破，并且能夠形成全新的化學鍵，以此改變高分子材料的特性。

2高分子材料加工對脈沖激光技術的應用

2.1激光燒燭產生表面多孔結構

激光燒燭產生表面多孔結構能夠有效的促進高分子材料與生物組織交界面上的細胞黏附與增殖，使得生物醫學領域的眾多學者均對其予以了較高的關注。高分子材料表面的孔洞會在材料表面熱化的情況下形成，并且應力在整個孔洞形成的過程中發揮著極為重要的作用。受應力波的影響，高分子材料的黏度會下降，而高分子材料本身又存在著因應力波作用而產生的孔洞長大的核，即自由體積孔洞，該自由體積孔洞的總體積會在溫度上升的情況隨著應力的下降而增加。就該方面高分子材料對脈沖激光技術的應用情況已經有部分學者展開了研究，并且認為在248nm的脈沖激光輻照下高分子材料膠原薄膜的鏈結構穩定性會發生一定改變，其能夠將原有的氫鍵網絡打破，并且經過紅外吸收光譜、拉曼光譜、熒光分析等發現高分子材料膠原主鏈的部分會出現光熱分解現象，在激光燒燭時會將光機械作為主要作用力，而后發生光化學轉變。該種狀態下生物的相容性會發生改善，即細胞黏著與細胞生長會發生改變。

2.2激光燒燭產生表面周期結構

高分子材料一般不會吸收長波長激光，其只有在激光強度十分高的情況下方能夠有效的實現多光子的吸收。此時脈沖激光輻照在高分子材料表面時便會形成一定的表面周期結構，且存在波長效應，其中，長脈沖激光器只能夠形成紫外波段激光器，而超短脈沖激光器則能夠在紫外波段和紅外波段均形成激光器。激光燒燭所產生的高分子材料表面周期結構一般可以向其納入到波長量級，并且在對偏振態、激光波長與入射角度等參數進行改變的情況下，高分子材料表面結構亦能夠發生相應的改變。經過對激光燒燭產生表面周期結構進行研究可以發現，其形成的機理主要包括兩點：①入射脈沖激光束與高分子材料的表面散射光之間能夠相互調制；②脈沖激光的強度調制能夠轉化成為高分子材料表面的改性結構。在激光燒燭產生表面周期結構的該兩點形成機理相互聯情況下，脈沖激光輻照將能夠促使高分子材料產生表層的熱化，繼而在溫度梯度的影響下導致高分子鏈不斷擴散，最終形成表面周期結構。

2.3塊體材料加工對脈沖激光技術的應用

高分子材料會對不同波長的光進行吸收，紫外脈沖激光加工需要對高分子材料的該點特性會產生依賴性。一般情況下，大部分的透明高分子材料均屬于弱吸收體，其能夠吸收的波段一般保持在193mm以下的真空紫外區。若入射的脈沖激光光子能量明顯要大于高分子材料的化學鍵能時可以將原有的化學鍵直接打破，此時高分子材料將會被離解成為單體產生脈沖激光燒燭，但是并不會產生液相，屬于典型的光化學過程，其所產生的熱影響亦最小。對于塊體材料加工對脈沖激光技術的應用方面，部分學者發現利用飛秒激光技術進行PCL片材的加工將能夠在加工的過程中于加工邊緣發現存在著熱退火形成的晶球以及快速冷卻形成的非晶組成熱影響區域。與此同時，紫外波段光子能量若超過了高分子材料中大部分分子鍵能，則亦會產生光化學作用。

3結束語

綜上所述，脈沖激光技術加工高分子材料具有十分復雜的機理，且不同的脈沖激光加工技術會對加工工藝、加工材料等提出不同的要求，因而高分子材料的脈沖激光燒燭在各界均有著比較大的爭議性。比較典型的高分子材料在脈沖激光技術加工下的光熱與光化學特點有：短波長激光的光子能量比較大，能夠直接打破高分子材料的化學鍵，并且能夠對高分子材料進行光化學降解。若將脈沖激光中脈沖的寬度縮短將能夠有效地提高多光子吸收截面，此時的加工效率也將能夠有效提高。鑒于此，脈沖激光能夠成為我國現階段以及未來工業高分子材料加工的首選技術，并且在不斷地研究與探索下，脈沖激光技術將能夠進一步的完善與應用，推動我國社會與經濟水平全面提升，并且提高我國在國際方面的影響力。

參考文獻

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