高分子材料的性质范例(12篇)
高分子材料的性质范文
关键词：导电高分子；电磁屏蔽材料；具体运用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.022
现今的阶段内，电气设备内部的电子元件表现出轻量化以及小型化的整体趋势。然而，电子元件针对电磁干扰是十分敏感的，因此很难避免外在的干扰。最近几年，电磁波对于电子元件带来的干扰变得更加严重。为了防控干扰，电子元件就需要配备电磁屏蔽的外层，用这种方式来屏蔽干扰。导电性的高分子材料具有优良的轻质性，同时也便于成型。上世纪末以来，在制作电子设备外壳的过程中就广泛运用了导电性的高分子材料[1]。由此可见，导电的高分子材料可以在根本上增强电磁屏蔽的整体性能，进而也确保了电子元件的稳定性。
1电磁屏蔽材料的屏蔽原理
对于电磁屏蔽材料而言，电磁屏蔽性能代表了材料的屏蔽效能。材料吸收了电磁波传递的能量之后，在反射或者吸收的过程中将会造成某种衰减。这种屏蔽效能等于屏蔽之前以及屏蔽之后的电磁波功率比值。在这其中，相关的变量包含了电磁波的透射功率、电磁波衰减值以及功率密度。从屏蔽层本身来讲，电磁屏蔽可以划分为远场和近场这两种类型[2]。具体而言，屏蔽材料的表面在接收了特定的电磁波后，就会依照反射衰减的根本原理，从而呈现反射衰减的趋势。
从根本上看，电磁波的种类以及吸收衰减的总量二者并没有很密切的联系。也就是说，电磁波只要透过了电磁屏蔽材料，那么就会带来衰减。这种情况下，材料厚度越大那么表面衰减就会越明显。在材料的表层，电磁衰减关系到表面阻抗、辐射源的距离以及材料的类型。
2高分子的导电材料
从结构表征来讲，导电性的高分子材料通常可以分为复合型以及结构型的两种类型。这是因为，导电高分子本身就具备了特定的性能。在室温环境下，材料也会表现出不等的电导率。在室温状态下，高分子性能的导电材料可以表现出优良的抗静电性能。此外，导电性的高分子材料通常也可以用来制作隐身材料或者制作电磁屏蔽。
对于复合型的高分子导电材料而言，这类材料特指基体的聚合物。实际上，这类物质通常具备绝缘性。具体在制作时，可以在填料内部加入适量的导电物质。在导电膜的表层，还可以加入导电性的涂覆层，或者选择金属镀膜的方式。对于导电性的填料，可以选择复合法进行制作。在制作过程中，通常可以选择炭黑、抗静电剂、金属纤维或者粉末作为填料。针对高分子的各类材料，还可以经过压缩得到金属网或者碳纤维网。
此外，导电性的高分子材料还包括了结构型的材料，这种类型的材料特指某些特殊的聚合物，在聚合物内部含有共轭的结构。经过电化学反应后，就可以掺入共轭结构。对于物质本身而言，高分子性质的导电材料还包含特定的导电基团。在这其中，离子型材料特指电解质的固态物质，主要包括离子的载流子。与之相对，电子型的材料本身也具备共轭结构，通常表现为孤子或者载流子的形式[3]。
3具体的技术运用
（1）复合型材料的具体运用。针对金属性的电磁屏蔽材料，可以加入复合型的高分子导电物质。从现状来看，这种材料已经广泛用在制作树脂、配制溶剂以及制作导电填料的领域中。相比于其他类型的材料，复合型材料独特的优势就是简单且实用、消耗成本更低。因此，这类材料也具备很广的适用领域。例如：炭黑这种高分子材料具备优良的导电性，同时又可以耐热。对于抗老化的高分子材料，可以优先适用这种类型的高分子材料。
（2）结构型材料的具体运用。在导电高分子材料的范围内，结构型材料具体包括了聚吡咯、聚乙炔以及聚苯乙烯等。此外，还包括特定的衍生物。相比于纯金属，结构型材料具备更轻的自重，同时也可以灵活调节电导率。利用这种物质，可以在更大程度上满足金属填料的性能。在这类材料中，聚乙炔属于电导率很高的一类导电材料，因此也具备研发和应用的价值[4]。
（3）未来的技术方向。在航空领域以及其他工业领域中，高分子性能的导电材料都表现出很广的运用。这类材料具备优异的性能，因此正在被更多行业认可和接受。未来的研究中，相关人员有必要进一步明确屏蔽性能与材料结构二者的内在联系。在这种基础上，探求更优的电磁屏蔽性能。针对高分子类型的导电材料，可以在最大限度内减少整体的制作成本，与此同时也可以适当扩展材料运用的领域。对于不同类型的屏蔽材料，可以适当研发频率更宽的新型材料。这样做，就可以确保新型材料具备耐腐蚀以及抗高温的性能优势，拓宽适用领域。
4结语
在工业领域内，导电高分子的新型材料正在得到认可和接受。这是因为，电磁屏蔽材料与导电高分子材料能够密切结合，二者的结合也可以确保电子元件具备更优的抗干扰性能。在电磁屏蔽材料中运用高分子的导电材料，这样做也降低了整体的材料成本。未来的实践中，还需要致力于研发更优的高分子材料，确保新型的高分子材料能够耐腐蚀并且耐高温，适应更苛刻的电磁干扰环境。电磁屏蔽材料与导电高分子的结合应用，能够确保电磁屏蔽的优良性能，服务于工业领域的全面进步。
参考文献：
[1]李春华，齐暑华，张剑等.导电高分子在电磁屏蔽材料中的应用[J].工程塑料应用，2015（11）：65-68.
[2]王杨勇，张柏宇，王景平.本征型导电高分子电磁干扰屏蔽材料研究进展[J].兵器材料科学与工程，2014（03）：54-60.
[3]梁韶华.导电高分子材料在电磁屏蔽的效能分析[J].钦州学院学报，2016（06）：54-58.
高分子材料的性质范文篇2
一、微胶囊壁材的分类
壁材是构成囊的外壳。不同的壁材在一定程度上决定着产品的物化性质。目前可作为微胶囊壁材材料的物质主要有3类：天然高分子材料、半合成高分子材料和全合成高分子化合物。另外，一些无机材料也可作为微胶囊壁材的材料。
1．天然高分子材料
用作微胶囊的天然高分子材料主要包括碳水化合物、蛋白质类、蜡与脂类物质等。
天然高分子材料无毒或毒性很小、不需大量的有机溶剂、对环境危害小、粘度大、易成膜，但机械强度差，
2．半合成高分子材料
用作微胶囊壳材料的半合成高分子材料主要是纤维素衍生物。如甲基纤维素、乙基纤维素等，另外还有双硬脂酸甘油酯、羟基硬脂醇等油类。
半合成高分子材料的特点是毒性较小、粘度大、成盐后溶解度增大。但由于半合成高分子材料易水解，不适合高温处理，需在使用时临时配制。
3．全合成高分子材料
常用于微胶囊囊壳材料的全合成高分子材料可分为生物降解和不可生物降解2类，主要包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚酯、聚脲等。
全合成高分子材料特点是成膜性好、化学稳定性好、机械强度大、储存运输方便、可生物降解或可生物吸收。但需要大量有机溶剂、成本高，对环境危害大，因此要选择无毒或低毒、对原药溶解性较好的溶剂。
4．无机材料
目前大部分微胶囊用无机材料包覆的不多，但从生物降解和环境保护方面考虑，用无机材料对活性组分进行包覆有很大的发展前景，如碳酸钙或磷酸盐等。
二、微胶囊制备方法分类
微胶囊化的基本步骤：
1）芯材为分散相，壁材在分散相或连续相中；
2）通过乳化等手段，使芯材以一定的粒度分散在连续相中；
3）通过某一种方法将壁材聚集、沉渍或包覆在已分散的芯材周围；
4）合成的膜壳是不稳定的部分，需利用化学和物理方法进行处理，以期达到一定的机械强度。
微胶囊的制备可归纳为物理化学法、物理机械法和化学法。
1．物理化学法
在液相中进行，囊芯物与囊材在一定条件下形成新相出来，故又称相分离方法。它的步骤大体可分为囊芯物的分散、囊材的加入、囊材的沉积和囊材的固化四个步骤。相分离方法又分为单凝聚法、油相分离法、改变温度法、液中干燥法、复相乳液法。
2．物理机械法
本法是将固态或液态药物在气相中进行微胶囊化，需要一定的设备条件。物理机械法又分为喷雾干燥法、喷雾凝结法、空气悬浮法、多孔分离法。
3．化学法
化学法是利用在溶液中单体或高分子通过聚合反应或缩合反应，产生囊膜制成微囊的方法。特点是不加絮凝剂，常先制成W/O型乳浊液，再利用化学反应交联固化。化学法又分界面聚合法、原位聚合法、辐射交联法。
三、微胶囊在化妆品中的应用
微胶囊化可将固体、液体甚至气体包覆在一个微小胶囊中，采用此技术可保持产品性能稳定，解决传统工艺的不足。另外它对保护生物活性分子和组织的活性也有较大促进作用。很多化妆品中已经采用了微胶囊技术，将微胶囊应用于化妆品中，其优越性主要表现如下：
1．保护芯材，有效防止外界环境因素对芯材的破坏等不良影响。pH值、氧气、湿度、热、光和其他物质等，提高其稳定性。有些物料容易挥发和氧化，如胡萝卜素，接触空气中的氧气会被氧化，采用复凝聚法制备胡萝卜素微囊，研究表明胡萝卜素原料于光照条件下半衰期为6.9天，而胡萝卜素微囊在相同条件下半衰期为24.8天，胡萝卜素微囊为原料的3.6倍，将胡萝卜素制成微囊可增加化妆品的稳定性。再如维生素C，性质极不稳定，分子中含有连烯二醇基[-C(OH)=C(OH)-]的结构，具有很强的还原性及内酯环的结构易水解。一方面与空气接触自动氧化生成脱氢抗坏血酸，脱氢抗坏血酸水解生成2，3－二酮C古罗糖酸，并可进一步氧化生成苏阿塘酸和草酸，从而失去治疗作用。另一方面维生素C的水溶液不稳定。pH过高或过低都能使内酪环水解，并可进一步发生脱羧反应而生成糠醛。后者受空气影响经氧化和紧合而呈黄色。空气、光、热和重金属都可以加速本反应的发生。通过将其制成维生素C微囊达到解决其不稳定的问题，同时达到控制维生素C的释放，维持稳定它的浓度，用于化妆品中可减少涂抹次数，降低化妆品不良反应的目的。
2．隔离不相容组分。微胶囊化成分可与其它组分相隔离。当原料中由几种容易相互起作用的成分组成时，把其中某种成分微囊化后使其互相隔离，阻止成分之间发生化学反应，提高各自的稳定性，延长保质期。在配制染发化妆品时，利用微胶囊这一特性，可将染发剂与氧化剂两者之一微胶囊化，即可得到使用方便的一剂染发化妆品。再如化妆品中经常用到的凝露，晶莹剔透的外观，内通常加有彩色微囊，包裹着油类，既达到了产品美观的视觉感受，又满足了滋润皮肤的效果。
3．控制释放，有效地控制芯材的释放，使芯材效能得到最大限度的发挥。该微胶囊壁相当于一个半透膜，在一定条件下可允许芯材物质透过，以延长芯材物质的作用时间。如化妆品中具有清凉爽肤作用的薄荷醇。由于它几乎不溶于水，扩散力强、易挥发而不持久、暴露在空气中易升华的特点，给生产贮运带来诸多不便，货架期短。利用微胶囊技术可以提高它的贮藏稳定性、降低挥发性，从而延长货架期，实现添加产品的控制释。再如以聚乳酸为囊材制备的茶多酚缓释微囊，粒径多在100～200um，最大包封率为49％，该微囊具有缓释和保护茶多酚的双重作用。用于化妆品中既安全又高效。
4.屏蔽味道和气味，掩盖芯材的异味。亚麻油由于具有不雅味道难用于好的化妆品，做成微囊后用于化妆品不仅无味，不易被氧化，而且具有很好的护肤功效。再如特有色泽和气味的中草药液微胶囊化后，配置到化妆品中，可以制得无色无味的优质化妆品。
5.改变芯材的物理和化学性质。将有利于液体或半固体的流质体转化为自由流动的固体粉末，有利于物料的使用、运输、保存，并可简化工艺，防止或延缓了产品劣变的发生。
6.需要改变物质功能的化合物。将疏水性物质通过表面处理，使其具有相反的性质。如神经酰胺微胶囊化后就可以直接加入水剂产品。
高分子材料的性质范文1篇3
关键词：高分子材料加工方法成型技术
一、前言
近些年来，国防尖端工业和航空工业等特殊领域的发展要求更高性能的聚合物材料，开发研制满足特定要求的高聚合物迫在眉睫[1]。在此背景下，理清高分子材料加工技术的发展现状与发展趋势，探讨高分子材料的加工成型的方法，对促进我国高新技术及产业的发展具有重要的意义。
二、高分子材料成型成型加工技术的相关定义
1.高分子材料
高分子材料是指由相对分子质量较高的化合物为基础构成的材料，其一般基本成分是聚合物或以含有聚合物的性质为主要性能特征的材料；主要是橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料。高分子材料独特的结构和易改性与易加工特点，使它具有其他材料不可取代与不可比拟的优异性能，从而广泛运用到科学技术、国防建设和国民经济等领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用等各方面不可缺少的材料。
2.高分子材料成型加工技术
在高分子工业的生产中分为高分子材料的制备与加工成型两个过程。高分子材料的成型加工技术就是运用各种加工方法对高分子材料赋予形状，使其成为具有使用价值的各种制品。高分子材料加工主要目的是高性能、高生产率、快捷交货和低成本；向小尺寸、轻质与薄壁方向发展是高分子材料成型技术制品方面的目标；成型加工方向是全回收、零排放、低能耗，从大规模向较短研发周期的多品种转变。判断高分子材料的成型加工技术的质量因素是加工后制品的外观性、尺寸精度、技能性中的耐化学性、耐热性等等。
三、高分子材料成型加工技术的方法
高分子材料的的成型方法有挤出成型、吹塑成型、注塑成型、压延成型、激光成型等。以下介绍的是现今高分子材料成型加工的主要技术方法。
1.挤出成型技术
挤出成型技术是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。它的具体原理是高分子原材料自料斗进入料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实；在压缩段，螺槽深度变浅，进一步压实，同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用，料温升高开始熔融，压缩段结束；均化段使物料均匀，定温、定量、定压挤出熔体，到机头后成型，经定型得到制品。挤出成型又有共挤出技术、挤出注射组合技术、成型技术、反应挤出工艺与固态挤出工艺等。
2.注塑成型技术
注射成型技术是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件[2]。注射成型技术根据组合材料的特征，又有以组合惰性气体为特征的气体辅助注射成型，以组合组成化学反应过程为特征的反应注射成型，以组合混合混配为特征的直接注射成型，以组合不同材料为特征的夹心成型等多种方法。
3.吹塑成型技术
吹塑技术一种发展迅速的塑料加工方法。热塑性树脂经挤出或注射成型得到的管状塑料型坯，趁热或加热到软化状态，置于对开模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空制品。根据型坯制作方法，吹塑可分为挤出吹塑和注射吹塑，新发展起来的有拉伸吹塑和多层吹塑。
四、高分子材料成型加工技术的发展新趋势
目前，高分子加工成型技术正在快速地进步，它的发展总方向是高度集成化、高度产量、高度精密化，不断实现对加工制品材料的聚集态、组织形态与相形态等的控制，最大程度地达到制品高性能的目的。具体的创新技术之处主要体现在以下几项新技术上。
1.聚合物动态反应加工技术
聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同，该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程，达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的[3]。这项技术解决振动力场下聚合反应加工过程中质量、动量和能量传递与平衡的难点，从技术上解决了设备结构集化的问题。
2.热塑性弹性体动态全硫化制备技术
这项技术引入振动立场到混炼挤出的全过程，实现混炼过程中橡胶相动态全硫化，控制硫化反直的进程，防止共混加工过程共混物相态发生发转。此技术非常有意义，研制发明出新的热塑性弹性体动态硫化技术与设备，能有效地提高我国TPV技术的水平。
3.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术
此技术是将盘级PC树脂生产、中间储运与光盘盘基成型三个过程融合为一体，联系动态连续反应成型技术，研制开发精密光盘注射成型装备，达到有效提高产品质量、节约能源，降低消耗的目的。该技术避免了传统方式中间环节多、能耗大、周期时间长、成型前处理复杂、储运过程易受污染等缺陷。
五、结语
综上所述，我国在新时期要把握高分子成型加工技术的前沿，注重培育自主的知识产权，努力打破国外技术的垄断，实现科学技术研究与产业界的良好结合的目的。这能有效地将科学研究成果转化为实际的生产力，有效地加快我国高分子材料成型加工技术及其相关产业的快速发展。
参考文献
[1]王云飞;孙伟.浅谈高分子材料成型加工技术[J].城市建设理论研究，2012,(11):32.
高分子材料的性质范文篇4
高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。
高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。
二、高分子材料的结构特征
高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。
三、高分子材料按来源分类
高分子材料按来源分，可分为天然高分子材料、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纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物为基础的，如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。
四、生活中的高分子材料
生活中的高分子材料很多，如蚕丝、棉、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。下面就以塑料和纤维素举例说明。
（一）、塑料
塑料是一种合成高分子材料，又可称为高分子或巨分子，也是一般所俗称的塑料或树脂，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。
塑料主要有以下特性：①大多数塑料质轻，化学性稳定,不会锈蚀；②耐冲击性好；③具有较好的透明性和耐磨耗性；④绝缘性好，导热性低；⑤一般成型性、着色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；⑦尺寸稳定性差，容易变形；⑧多数塑料耐低温性差，低温下变脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶剂。塑料的优点1、大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、质轻。4、容易被塑制成不同形状。5、是良好的绝缘体。6、塑料可以用于制备燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。塑料的缺点1、回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。2、塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。3、塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。
塑料的结构基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，故没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。
塑料的应用：透明塑料制成整体薄板车顶。薄板车顶的新概念基于透明灵活的聚碳酸酯或硅树脂材料，可以被永久性地塑造成单个的聚碳酸酯薄板，也可作为可折叠铰链和封条。拜耳材料科技研发的原型总共配备了四个灵活的薄板部件，形成了四扇“顶窗”，每扇窗都可单独打开和关闭。导轨用于连接薄板部件，形成一个牢固、透明的聚碳酸酯车顶外壳。一个同样透明的管子沿车顶结构中央纵向放置，在“顶窗”打开后用来调节折叠薄板。这样可以形成三维立体结构，组件比平坦的薄板更加牢固。同时也大大降低了单个组件的数量。
（二）、纤维素
纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。纤维素是自然界中存在量最大的一类有机化合物。它是植物骨架和细胞的主要成分。在棉花、亚麻和一般的木材中，含量都很高。
纤维素的结构：纤维素是一种复杂的多糖，分子中含有约几千个单糖单元，即几千个（c6h10o5）；相对分子质量从几十万至百万；属于天然有机高分子化合物；纤维素结构与淀粉不同，故性质有差异。
高分子材料的性质范文篇5
1纳米及纳米材料
纳米是物理上的长度单位，用nm表示。1m等于10亿nm。l纳米相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说，相当于万分之一头发丝粗细。长度单位主要有；光年、千米、米、分米、厘米、毫米、丝米、忽米、微米、纳米、埃。所以纳米是长度单位中非常小的单位。用肉眼是看不到这么小的长度，所以必须利用显微镜才能观察到。纳米是一个长度单位，本身并没有物理内涵。当物质颗粒大小达，到纳米尺度以后，大约是在lnm~100nm这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既不同于原来的原子、分子，也不同于宏观物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。第一个真正认识判定它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，像铁钴合金，把它做成大约20nm~30nm大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。
2纳米材料的种类
纳米材料分为纳米颗粒和纳米固体，纳米颗粒（颗粒的尺寸，一般指直径不超过10nm最大不超过100nm）也称超微粒。纳米固体也称为纳米结构材料，由纳米颗粒凝聚而成的块体、薄膜、多层膜和纤维等统称为纳米固体。
3纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法很多，一般有物理的、化学的、机械的方法等等。最常见的方法是在惰性气体环境中采用凝聚技术制备纳米材料。制作过程就是将金属原材料置于一个电加热的蒸发皿中，然后将蒸发皿放在充满惰性气体的密闭容器内加热蒸发。在蒸发皿的上部放置一个冷凝系统使得受热蒸发的金属原子（或原子簇）在冷凝器外壁沉积下来，蒸发、冷凝过程结束后，抽出惰性气体，在真空状态下，取下冷凝器上的金属微细颗粒。压制成块，便得到这种金属的纳米固体材料。纳米材料制备技术迫切需要解决的问题是如何提高制备的速度和率，降低成本，尽快使纳米材料的科学技术转化为生产力。
4纳米材料的奇异特性
在纳米量级内，物质颗粒的尺度已经很接近原子的大小。材料的纯度越来越高，缺陷却越来越少。因而，纳米结构材料与普通结构材料相比，在力学、磁学、光学、声学、电学、热学等方面都有很大差异。第一，强度和硬度都有很大提高。例如，由纳米的铁晶体颗粒压制而成的铁纳米结构材料与普通钢铁材料相比，强度提高12倍，硬度提高超过100倍；第二，熔点降低。例如金的熔点为1064℃，加工成10nm左右的粉末的熔点降到940℃，加工至2nm左右时，熔点降到327℃；第三，表面活性增强，具有很强的催化作用。因纳米材料是由众多尺度很小的纳米颗粒所制成。表面积显著增大，表面能也相应增加，同时随着颗粒尺度的藏小，颗粒表面的原子数占颗粒的总原子数的比例迅速增大。因此，纳米颗粒的表面活性大大增强，因而使材料具有很强的催化作用，例如：在火箭燃料中添加少量的镍纳米颗粒。可以成倍提高燃料的燃烧效率；第四，纳米颗粒对光有极强的吸收能力。例如，金属纳米颗粒对光的反射率很低，一般低于1%，所有的金属在纳米颗粒状态下都呈现为黑色。纳米颗粒尺寸越小，材料颜色越黑。第五，材料的磁学性能和电学性能与常规材料却有很大差别。很多在常规下导电的物质，当制成纳米材料时就不导电了，而不导电的物质在制成纳米材料后却能够导电。
高分子材料的性质范文篇6
高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。
高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。
二、高分子材料的结构特征
高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。
因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。
三、高分子材料按来源分类
高分子材料按来源分，可分为天然高分子材料、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纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物为基础的，如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。
四、生活中的高分子材料
生活中的高分子材料很多，如蚕丝、棉、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。下面就以塑料和纤维素举例说明。
（一）、塑料
塑料是一种合成高分子材料，又可称为高分子或巨分子，也是一般所俗称的塑料或树脂，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。
塑料主要有以下特性：①大多数塑料质轻，化学性稳定,不会锈蚀；②耐冲击性好；③具有较好的透明性和耐磨耗性；④绝缘性好，导热性低；⑤一般成型性、着色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；⑦尺寸稳定性差，容易变形；⑧多数塑料耐低温性差，低温下变脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶剂。塑料的优点1、大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、质轻。4、容易被塑制成不同形状。5、是良好的绝缘体。6、塑料可以用于制备燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。塑料的缺点1、回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。2、塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。3、塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。
塑料的结构基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，故没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。
塑料的应用：透明塑料制成整体薄板车顶。薄板车顶的新概念基于透明灵活的聚碳酸酯或硅树脂材料，可以被永久性地塑造成单个的聚碳酸酯薄板，也可作为可折叠铰链和封条。拜耳材料科技研发的原型总共配备了四个灵活的薄板部件，形成了四扇“顶窗”，每扇窗都可单独打开和关闭。导轨用于连接薄板部件，形成一个牢固、透明的聚碳酸酯车顶外壳。一个同样透明的管子沿车顶结构中央纵向放置，在“顶窗”打开后用来调节折叠薄板。这样可以形成三维立体结构，组件比平坦的薄板更加牢固。同时也大大降低了单个组件的数量。
（二）、纤维素
纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。纤维素是自然界中存在量最大的一类有机化合物。它是植物骨架和细胞的主要成分。在棉花、亚麻和一般的木材中，含量都很高。
纤维素的结构：纤维素是一种复杂的多糖，分子中含有约几千个单糖单元，即几千个（C6H10O5）；相对分子质量从几十万至百万；属于天然有机高分子化合物；纤维素结构与淀粉不同，故性质有差异。
高分子材料的性质范文篇7
关键词：热电材料；Seebeck系数；电导率；热导率
中图分类号：TB
文献标识码：A
文章编号：16723198（2015）17020301
0引言
热电材料又称温差电材料，具有交叉耦合的热电输送性质。利用此性质，可以在固体状态下实现热能与电能的直接相互转化，能够用于热电发电和热电制冷。
为了满足发展的需求，人类对地球上的自然资源进行长期掠夺式的开发和利用，致使部分自然资源接近枯竭，这使得我们将在不久的未来陷入严重的能源危机。此外，矿物能源在燃烧过程中释放的大量碳化物、氮化物、硫化物等有害气体，造成了环境的污染。因此，发展可再生能源和对环境友好的能源转换技术已成为人们日益关注的焦点。其中热电转换技术由于其对环境友好的特点越来越引起材料科学和能源科学界科学家们的重视。
热电转换技术是基于热电材料的效应来实现热能与电能在固体状态下直接相互转换的一项技术，它可以将热能（包括地热、风能、太阳能和工业余热等）转换成电能。
N-型和P-型半导体之间通过电气连接可组成发电器件和制冷装置。利用半导体热电材料制得的发电器和制冷器具有结构简单、装置体积小、无噪音、无污染、无排弃物、可靠性高、无机械传送部件、制造及运行成本低、使用寿命长等对环境友好的优点，在工业废热、可替代能源、国防科技、信息技术和航空航天等领域有很大的应用潜力。目前，在高性能接收器和传感器、人造卫星和太空飞船上等领域已成功运用了热电材料。
1热电材料性能
1.1Seebeck系数
对于半导体热电材料，假设载流子的分布服从经典统计理论，并采用单带模型（驰豫时间近似，态密度具有常规正态分布），则其Seebeck系数可表示为：
α=±kBeξ-γ+52（1）
其中，正负号表示传导类型（空穴或电子）；kB为波尔兹曼常数；ξ为简约费米能级，对于大部分热电材料，其值在-2
Symbol～A@5之间；γ为散射因子（包括光学波散射、声学波散射、合金散射、电离杂质散射、载流子散射等）。从式（1）中可知，Seebeck系数主要和材料的晶体结构、化学组分及能带结构密切相关。通常上式可以简化成如下公式：
α=γ-lnn
（2）
式中n表示载流子浓度。由此可见，假如材料的化学组分已确定，则其Seebeck系数随散射因子增大而增大，随载流子浓度升高而减小。
1.2电导率
半导体材料的电导率可表示为：
σ=neμ（3）
式中，n为载流子浓度；μ为载流子迁移率：
n=2（2πm*kBT）32h3F12（ξ）（4）
μ=4e3πγ+32（kBT）γτom*（5）
其中，m*、T、τo分别表示有效质量、绝对温度和驰豫时间。由此可知，材料的电导率与散射因子、有效质量、费米能级等物理参量有关；载流子浓度与有效质量成正相关关系，迁移率则与有效质量成反相关关系。
1.3热导率
半导体热电材料的热传导主要由两部分构成：一部分为载流子热导率kc，一部分为晶格热导率kL。其关系式为：
分别为材料的体积热容、声子平均速度和声子平均自由程。在热电材料的整个热传导过程中，载流子的贡献一般比较小，总热导率主要受晶格热导率的影响。所以常采用增强各种散射机制对声子的散射来降低晶格热导率，从而提高材料的热电性能。
材料的Seebeck系数、电导率和热导率是相互关联的物理量，它们与材料内部的结构，载流子浓度密切相关。图1则是总结了这三个物理量以及功率因子与载流子浓度之间的关系：
2优化热电材料性能的途径
从以上的理论来看，提高热电材料性能的主要途径是：寻找具有较高Seebeck系数的热电材料、提高电导率和降低热导率。据当前的研究进展来看，一般采用以下几种途径：
（1）采用重费米子半导体材料。所谓的重费米子半导体材料是由于这种材料的有效质量比普通的半导体材料更大。目前已发现的有
（2）制备电负性差异较小的化合物材料。材料的电负性差异越小，其迁移率与有效质量之积一般也越大，因此可望具有较高的热电优值。
（3）制备晶体结构中具有较大孔隙的热电材料，并填入质量较大尺寸合适的原子于孔隙中，由于原子在孔隙内可以振动，从而提高材料对声子散射的能力，使晶格热导率明显降低。
（4）采用单胞中含有较大原子数的高对称性复杂晶体结构材料，这种结构对声子的散射能力较强，且具有较大的简并度。可以通过不同材料间形成固溶体或掺杂的办法使材料的晶体结构更复杂，就可以在获得最佳载流子浓度的同时增加点缺陷来对声于散射，进一步降低热导率。
（5）采用平均原子量较大的化合物，因为较大的原子质量可以降低原子的振动频率，从而降低声子热导率。如Bi2Te3基和PbTe基半导体热电材料。
（6）制备超细晶或纳米材料。降低热导率非常有效的方式之一是晶界散射，所以制备亚微米或纳米晶粒尺寸材料可以降低热导率，从而可以提高材料的热电性能。
（7）采用异质结构材料（超晶格材料或梯度热电材料）。如Bi2Te3/Sb2Te3超晶格材料在室温时的ZmT=2.4。所以，这类材料具有潜在的巨大优势。
参考文献
[1]CadoffJ.B.，MillerE.，ThermoelectricMaterialsandDevice[M].NewYork：ReinholdPublCorp，1961.
[2]LuanWL，TuTS.Recentdevelopmentsofthermoelectricpowergeneration[J].Chin.Sci.Bull，2004，49，（12）：1212.
高分子材料的性质范文篇8
关键词：高分子材料抗静电技术
通常情况下，两种不同的物质表面接触的时候就会形成电荷的迁移。在理论上来说，静电是普遍存在的，我们通过高分子材料一般都具有电绝缘性，所以会在摩擦后易产生带电现象。这种静电轻则吸附灰，重则引起火灾等重大事故。所以，怎样消除积聚在高聚物表面的静电，以及防止高聚物表面产生静电作用，已成为当今高分子材料研究领域的一个热门课题。
一、防静电技术的现状
目前静电技术是有很多种的，像我们平时用的塑料以及刷墙时用的涂料都是加入了导电的粉末，还有像石墨以及炭黑和和其他每一种金属粉末以及易于离子化的很多种无机盐类等这些是都可以防静电。有机静电剂主要是包括季铁盐类等。一般常用的有机抗静电剂是表面活性剂，我们可以把它加到塑料内部之后在扩散到它的表面里，还可以用到塑料的表面上。表面活性分子中有亲水的部分还有亲油的部分。亲水的那部分就留在塑料的表面上，就在表面形成导电层，因此形成了防静电的表面层。
二、高分子抗静电的方法概述
高聚物本身对电荷泄放的性质决定了高聚物表面聚集的电荷量，它主要泄放方式为表面传导、本体传导以及向周围的空气中辐射，在这三者中以表面传导为主要途径。这是因为表面电导率一般大于体积电导率，所以高聚物表面的静电主要受组成它的高聚物表面电导所支配。因此，通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电产生的化学添加剂，添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法，而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料、添加抗静电剂或与其它导电分子共混技术等。
三、添加导电填料
这样的方法一般的是每种不同的无机导电填料掺入高分子材料基体中去，目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。
四、与结构型导电高分子材料共混
导电高分子材料中的高分子是由许多小的重复出现的结构单元组成，当在材料两端加上一定的电压，材料中就有电流通过，即具有导体的性质，凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同，它属于分子导电物质。根本上讲，此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料，但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、易氧化和稳定性差，无法直接单独应用，一般作导电填料与其它高分子基体进行共混，制成抗静电复合型材料，这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性，效果更好更持久。
五、添加抗静电剂法
永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物，它们与基体树脂有较好的相容性，因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下，经较低的剪切力拉伸作用后，在基体高分子表面呈微细的筋状，即层状分散结构，而中心部分呈球状分布，这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻，并且具有永久性抗静电性能。
六、我国高分子材料抗静电技术的发展状况
我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种，以非离子表面活性剂为主，目前常用的品种有，大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、烷基苯氧基丙烷磺酸钠、烷基二苯醚磺酸钾，上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐，另外该厂生产的抗静电剂硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物、抗静电剂磷酸酯与乙醇胺的缩合物，北京化工研究院开发的三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物、阳离子与非离子表面活性剂复合物。从抗静电剂发展来看，高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品，尤其是在精密的电子电气领域，目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。
七、结语
我国的合成材料抗静电剂的行业发展的前景较好的，我们针对国内的研究以及生产都应该根据现在的需求来调整自己的产业。应该加大新品种开发的力度。近几年来国外在不断的开发高性能的抗静电材料。在我国科研院所应根据我国合成材料制品要求，开发出多种高性能、环保无毒的抗静电品种，并不断强化应用技术研究，以满足国内需求。导电机理无论是外涂型还是内加型，高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下几种：抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性，吸收空气中的水分子，形成海一岛型水性的导电膜。离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度，从而增加导电性。介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。增加制品的表面平滑性，降低其表面的摩擦系数。总的来看降低制品的表面电阻，增加导电性和加快静电电荷的漏泄，减少摩擦电荷的产生。
参考文献
[1]吴驰飞.有机极性低分子分散型高分子高阻尼新材料的研制[A].材料科学与工程技术——中国科协第三届青年学术年会论文集[C].2009.09.
[2]袁晓燕.天津大学材料学院高分子材料科学与工程系简介[A].复合材料.生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C].2010.07.
[3]陈湘宁王天文.用于最佳静电防护的本征导电聚合物的最新进展[J].化工新型材料.2008.03.
高分子材料的性质范文
关键词：高分子材料可降解生物
1、前言
现代材料包括金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料三大类。20世纪后，合成高分子材料的研究迅速增加，给人们生活带来了巨大的便利。随着高分子材料在各个领域的大量应用，废弃的高分子材料对环境的污染已成为世界性的问题。治理白色污染和寻找新的友好型非石油基聚合物是当前全球关注的问题。生物降解材料正是治标又治本的有效途径，也是我国可持续发展的需要。
2、生物降解机理
高分子材料的降解分为光降解与光学化降解、机械化学降解、热降解与热学化降解、臭氧引发降解、离子降解、辐射分解降解以及生物降解等。生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单的水解或酶反应，以及其他有的机体转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。
高分子材料的生物降解过程可分为以下4个阶段：水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。依靠范德华力和氢键维系的二次、三次结构的破裂而引发的高分子水合作用以及可能因化学或酶催化水解而破裂的高分子主链使高分子材料的强度降低。对交联高分子材料强度的降低，可能由于高分子主链、外悬基团、交联剂的开裂等造成。高分子链的进一步断裂会导致分子量降低和质量损失。最后分子量足够低的小段分子链被酶进一步代谢为二氧化碳、水等物质。总之，生物的降解并非是单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学的协同作用，还是一个相互促进的物理化学过程。目前为止，除了生物降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。
3、生物可降解高分子材料的应用
生物可降解高分子材料的应用范围很广，可用于农业、园林、水产以及装潢、包装、卫生、化妆品等领域，由于成本等因素，目前研究多集中在生物医疗工程领域。
3.1农业、园林、土木等用材
农业、园林、土木等用材包括苗圃用膜材、树根包装袋、防草用地膜、多功能卷材、坡面防护绿化卷材等。各种膜材和功能片材的使用时间不同，有的要求1个季节，有的最少要求1-3年，例如：在树苗培植的几年时间里，用于植树方面的材料最终慢慢降解回归土壤.目前，一些先进的农业国家不断投资建造以家畜粪或农业废弃物为原料的堆肥生产装置，农用等可降解塑料也可通过这些装置回归自然.
3.2装潢、卫生、生活、杂品
装潢、卫生、生活、杂品、医疗用材包括地毯垫布、包装袋、壁纸、帽子、内衣、餐巾纸、桌布、茶叶袋等等。以上大多数都是一次性用品，用后掩埋或燃烧均无毒气产生，还可以与其他有机废弃物一起变为堆肥，回归自然。值得一提的是，一些具有生物体适应性的生物可降解高分子材料，可以广泛地应用于与生物体相接触的地方，今后还将研究出更广泛的用途.例如：一种称为“自由树脂”的材料，能在60℃热水里化成一团软泥，可以加工成各种形状的装饰品、玩具、文具等。冷却后，有足够的强度并长期不变形，再加热后又可以形成新的造型。
3.3包装工程中的应用
在包装行业中，高分子材料的应用越来越多，但是大量废弃的包装材料给环境造成了巨大污染。仅靠减少使用量是不能根本地解决问题的，采用降解性高分子才是可行的办法。目前，各种包装材料中聚乳酸具有最大、最有潜力的应用市场。聚乳酸的阻气阻水性、可印刷性及透明性良好，并且其基本原料乳酸是人体固有的物质之一，对人体无毒无害，在食品包装市场上有很大的前景。
很多大公司都看好这种新型的环保材料。可口可乐公司在盐湖城的冬奥会上用了50万只聚乳酸塑料制成的一次性杯子，这些杯子只需40天就可在露天的环境下消失得无影无踪。
3.4生物医学领域
生物可降解材料在医学领域上的应用原理是在机体生理条件下，通过水解或酶解，从大分子的物质降解为对机体无损害的小分子物质或者是小分子物质在生物体内自行降解，最后通过机体的新陈代谢完全吸收和排泄出去，对机体不产生任何毒副作用。生物降解材料已被广泛用于人造皮肤、缝合线、体内药物缓释剂和骨固定材料等外科手术中。聚丙烯、尼龙及聚酯纤维等合成纤维制成的医用缝合线不能被机体吸收，会产生排异的现象，而且在伤口愈合后还要进行再次手术才能去除。采用聚L-丙交酯（PLLA）、聚乙交酯及其共聚物等制成的外科缝合线，可在伤口愈合后自动降解并被生物体所吸收，无需拆线，现已商业化。用生物可降解的高分子材料制成的人造皮肤可应用于治疗烧伤换皮等场合。另外，在治疗过程中还可将抗生素类药物及骨生长调节蛋白、骨生长因子等植入材料中，可以防止感染并促进骨愈合，控制药物在体内的释放速率，使药物在体内能够保持有效的浓度，减小或消除副作用，尤其是在植入或附于病区时，则更能显示其优越性。微胶囊技术在控制药物定时释放、增加药物的稳定性、降低药物毒副作用和有效利用率等方面具有积极意义。
4、生物可降解高分子前景展望
目前，生物降解聚合物的开发与应用还存在一些问题，国内外普遍承认，降解塑料比同类现行塑料的产品价格要高许多。聚合物的降解性必然会损害产品的持久性，也会在一定程度上降低它的力学性能，从而限制生物降解聚合物的应用范围。尽管如此，随着环保法规的完善和人们环保意识的增强，生物降解聚合物市场继续增长，尤其是在包装材料、塑料薄膜、医用材料等领域的应用。然而就目前研究的成果而言，欲使其普遍使用仍需经过较长的时间。开发低成本、具有降解时控性和高效性的生物塑料是这一领域以后研究的主要方向。
高分子材料的性质范文1篇10
[论文摘要]目前，静电在生物工程中有着重要的应用。介绍高分子抗静电的方法，阐明高分子材料抗静电技术在我国的发展和策略。
静电广泛地存在于自然界和日常生活之中，如人们每时每刻呼吸的空气每厘米就含有100500个带电粒子；自然界的雷电；干燥季节里人身上化纤衣物由于摩擦起电而粘附在身体上，这一切都是比较常见的静电现象。实际上，静电在生物工程中有着重要的应用。
一、高分子抗静电的方法概述
高聚物表面聚集的电荷量取决于高聚物本身对电荷泄放的性质，其主要泄放方式为表面传导、本体传导以及向周围的空气中辐射，三者中以表面传导为主要途径。因为表面电导率一般大于体积电导率，所以高聚物表面的静电主要受组成它的高聚物表面电导所支配。因此，通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电产生的化学添加剂，添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法，而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料、添加抗静电剂或与其它导电分子共混技术等。
（一）添加导电填料
这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中，目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。
（二）与结构型导电高分子材料共混
导电高分子材料中的高分子（或聚合物）是由许多小的重复出现的结构单元组成，当在材料两端加上一定的电压，材料中就有电流通过，即具有导体的性质，凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同，它属于分子导电物质。根本上讲，此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料，但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、成型困难、易氧化和稳定性差，无法直接单独应用，一般作导电填料与其它高分子基体进行共混，制成抗静电复合型材料，这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性，效果更好更持久。
（三）添加抗静电剂法
1.有机小分子抗静电剂。有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质，其结构通式为RYx，其中R为亲油基团，x为亲水基团，Y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡与高分子材料要有一定的相容性，C12以上的烷基是典型的亲油基团，羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团，此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类：阳离子型抗静电剂；阴离子型抗静电剂；非离子型抗静电剂；两性型抗静电剂。
导电机理无论是外涂型还是内加型，高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种：（1）抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性，吸收空气中的水分子，形成“海一岛”型水性的导电膜。（2）离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度，从而增加导电性。（3）介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。（4）增加制品的表面平滑性，降低其表面的摩擦系数。概括起来一是降低制品的表面电阻，增加导电性和加快静电电荷的漏泄；二是减少摩擦电荷的产生。
2.永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物，它们与基体树脂有较好的相容性，因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下，经较低的剪切力拉伸作用后，在基体高分子表面呈微细的筋状，即层状分散结构，而中心部分呈球状分布，这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻，并且具有永久性抗静电性能。
二、我国高分子材料抗静电技术的发展状况
我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种，以非离子表面活性剂为主，目前常用的品种有，大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、ABPS（烷基苯氧基丙烷磺酸钠）、DPE（烷基二苯醚磺酸钾）；上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂SN（十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐），另外该厂生产的抗静电剂PM（硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物）、抗静电剂P（磷酸酯与乙醇胺的缩合物）；北京化工研究院开发的ASA一10（三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物）、ASA一150（阳离子与非离子表面活性剂复合物），近年来又开发出ASH系列、ASP系列和AB系列产品，其中ASA系列抗静电剂由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非离子表面活性剂；ASB系列产品则为有机硼表面活性剂（主要是硼酸双多元醇脂与环氧乙烷加成物的脂肪酸酯）与其他非离子表面活性剂复合而成；ASH和ASP系列主要是阳离子与非离子表面活性复合而成，杭州化工研究所开发的HZ一1（羟乙基脂肪胺与一些配合剂复合物）、CH（烷基醇酰胺）；天津合成材料工业研究所开发的IC一消静电剂（咪唑一氯化钙络合物）；上海合成洗涤剂三厂开发生产的SH系列塑料抗静电剂，已经形成系列产品，在使用效果和性能上处于国内领先地位，部分品种可以替代进口，如SH一102（季铵盐型两性表面活性剂）、SH一103、104、105等（均为季铵盐型阳离子表面活性剂），SH抗静电剂属于结构较新的带多羟基阳离子表面活性剂；济南化工研究所JH一非离子型抗静电剂。（聚氧乙烯烷基胺复合物）等；河南大学开发的KF系列等，如KF一100（非离子多羟基长碳链型抗静电剂）、KF-101（醚结构、多羟基阳离子永久型抗静电剂），另外还有聚氧乙烯醚类抗静电剂，聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯专用抗静电剂202、203、204等；抗静电剂TM系列产品也是目前国内常用的，主要用于合成纤维领域。
从抗静电剂发展来看，高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品，尤其是在精密的电子电气领域，目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。
三、结语
我国合成材料抗静电剂行业发展前景较好，针对目前国内研究、生产、应用与需求现状，对我国合成材料抗静电剂工业发展提出以下建议。
（一）加大新品种开发力度
近年来国外开发的高性能伯醇多聚氧化乙醚类非离子型表面活性剂；用于聚碳酸酯的脂肪酸单缩水甘油酯；用于磁带工业的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物；适应于聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯等多种合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等，总之国内科研院所应根据我国合成材料制品要求，开发出多种高性能、环保无毒的抗静电品种，并不断强化应用技术研究，以满足国内需求。
（二）加快复合抗静电剂和母粒的研究与生产
今后要加快多种结构抗静电剂及其他塑料助剂的复配，向适应范围广、效率高、系列化、多功能、复合型等方向发展。另外合成材料多功能母粒作为助剂已经成为今后合成树脂加工改性的重要原材料，如着色、阻燃、抗菌、成核等母粒在国内开发方兴未艾，国内要加快抗静电母粒的开发与研究，促进我国抗静电剂工业发展。
参考文献：
[1]高绪珊、童俨，导电纤维及抗静电纤维[M]．北京：纺织工业出版社，1991．148154．
高分子材料的性质范文篇11
【关键词】电子产品包装材料
引言
随着科技的进步，作为高新技术重要标志的电子产品，发展迅速[1]。借助国际发展大环境，我国也已成为世界电子信息产品制造和出口的大国，电子产品出口额呈现逐年增加的趋势。随着我国由制造大国向创新大国的战略规划的贯彻和实施，电子产业，特别是一些高新技术电子产品，如智能手机、电脑、智能家电及其他精密仪器等，必然会迎来新一轮的快速发展。
电子产品属于技术密集型产品，随着科技的日益进步，电子元器件已经发展到超大规模集成电路，电子零部件变得更加精细复杂，因此，其对外部环境要求也变得越来越高[2]。包装作为电子产品在流通及存储过程中的保护和存储介质，其首要作用是保护电子产品，只有保证包装产品合理的结构设计和高的质量，才能使电子产品在运输及存储过程中避免因受潮和机械冲击而受到损害，影响产品的正常外观与使用功能[3]。包装材料作为包装产品的基础，其选择的合理与否直接关系到电子产品的安全和经济成本，因此正确选择包装材料具有重要意义。
电子产品的包装由外包装和内包装组成，相应的材料主要分为：外包装材料和内部包装材料两大类。
1外包装材料
由于外部包装直接暴露在外部环境中，因此外部包装材料的合理选择能有效保护内部产品免受损坏。目前电子产品使用的外部包装材料主要有：木质包装和纸质包装。
1.1木质包装材料
木质包装材料适合用来制作体积较大、质量较重、长距离运输的精密电子设备产品的外包装。常用的天然木质包装材料主要有：红松、白松、落叶松以及马尾松。其具有以下优点：（1）抗机械损伤能力强，堆垛载荷承载水平高；（2）强度高，缓冲性能好；（3）取材广泛，制作容易，易于回收；（4）生物材质，益于环保[2]。
但是由于我国人口多，森林资源比较匮乏，用天然木质包装材料制作包装产品已经不符合绿色环保的要求，且由于很多国家对进境木质包装都采取了严格的检验检疫限制，因此使用天然木材制作的木箱包装的使用量已呈现日益减少的趋势[4]。
然而经过干燥和热压等一些列特殊工序处理后制造的人造板，由于其材料来源广泛（主要利用农林生物资源，如竹林、农作物秸秆等）、结构强度与纯木质材料相当，且具有检疫检验方面的优势，已成为了目前发展迅速的木质包装材料。主要有：定向刨花板、胶合板和单板层积材等。
1.2纸质包装材料
纸包装材料不仅能满足大部分电子产品对包装的质量要求，而且适应了当前绿色环保的趋势，因此纸质成为当前在电子产品包装中使用最为广泛的材料之一。其中瓦楞纸（如图1）作为包装材料已有一百多年的应用历史[5]，技术十分成熟，应用广泛。
所谓瓦楞纸又称为“波纹纸板”，由至少一层瓦楞纸和一层箱板纸（也叫箱纸板）粘合而成，具有较好的弹性和延伸性。随着技术、材料的不断进步，瓦楞纸新产品不断被开发，目前已发展出多种类型，如：峰窝纸、重型瓦楞纸、特种瓦楞纸、增强夹心瓦楞纸板以及微型瓦楞纸。微型瓦楞纸板（如图2所示）更是以质量轻、抗压强度高以及缓冲性能好等特点，得到了电子产品生产企业的广泛关注和应用，需求也在不断增加。
纸质包装材料还具有：价格低，原料丰富，可进行大批量生产，易回收，可降解，环保等诸多优势[6]。此外通过在纸质材料表面涂覆处理，还能起到防潮的作用。
2内包装材料
内包装的主要作用是为电子产品提供固定和缓冲，因此更注重材料的成型性能及受到外力作用时包装对冲击振动的缓冲性能。目前比较常见的电子产品内包装材料有塑料和纸浆两类。其中塑料包装材料又分为：发泡塑料和气垫薄膜。
2.1发泡塑料
发泡塑料是大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高分子材料（如图3），其具有以下几方面优势：（1）良好的成形性能，能根据产品的形状制造出相应的结构和外形；（2）较大的可压缩回弹性，能有效地缓冲电子产品在运输过程中的振动和冲击；（3）质量轻，材料用量少。被广泛地应用于制造电子产品的内部包材。
电子产品常用的发泡塑料有：PU（发泡聚氨酯）、EPS（发泡聚苯乙烯）以及EPE（发泡聚乙烯）等[7]。其中EPS由于性能可靠及加工性能优异，被大量应用于电子产品。但其在使用过程中存在大量的问题，如难以生物可降解和高温下会析出双酚类等有毒物质等，引起了严重的“白色污染”，显然不符合当前我国“环保”要求。EPE是一种环保材料，主要用于脆性易碎产品的包装缓冲材料，但是成本较高。
2.2气垫薄膜
气垫薄膜（如图4）也称气泡薄膜，是在两层塑料薄膜之间采用特殊的方法封入空气，使薄膜之间连续均匀地形成气泡，主要是靠气泡内的空气来吸收冲击和振动能量，从而起到缓冲的作用以保护电子产品。气泡有圆形、半圆形、钟罩形等形状，气泡薄膜，对于轻型电子产品能提供很好的保护效果。
其优点是：（1）能被任意剪切，用于包装几乎所有形状的电子产品；（2）柔软，缓冲性能好；（3）成本相对低廉。
缺点是：（1）易受环境温度影响而发生明显的热胀冷缩现象，引起产品不必要的损坏；（2）承重能力较差，不适于包装重量大的电子产品；（3）抗戳穿能力差，不适于作为带锐角电子产品的缓冲材料；（4）塑料制品，不易降解，污染环境。
2.3纸质类
纸浆模塑（如图5所示）是以废旧纸张中的再生浆或者植物纤维浆为基础，经过专门的工艺处理制成的不同类型和用途的内包装。由于这种材料不仅具有EPS泡沫塑料的优点，而且相比EPS，具有节省资源，保护生态的优势，近年来，已经成为发展较快的缓冲包装材料，正在逐渐取代EPS发泡塑料。
相比传统的EPS泡沫塑料，纸浆模塑主要依靠结构单元以及其组合的几何形状来实现对震动和冲击的缓冲作用，而不是发泡材料受力后自身的形变来吸收外界的能量。故其缓冲性能要低于EPS。目前主要用作手机、打印机等体积小、重量轻的电子产品和通信产品的内包装材料，对于大型电子产品，其效果并不理想。
2.4植物纤维发泡材料
综上所述，可以知道在内包装材料中，虽然EPS污染环境，但是相比气垫塑料和纸浆模塑包装材料，由于其对电子产品的良好的保护效果以及低廉的价格优势，在我国电子产品用包装材料中仍然占据着很大的市场份额。
然而随着我国对环境保护的日益重视，EPS材料被淘汰已经势在必行。目前国内外学者正在积极开发新型的内包装材料以替代EPS，目前已取得了一些成果。例如，刘壮[8]等人利用玉米秸秆与可发性聚苯乙烯材料，成功制备了具有良好塑性形变能力的植物纤维发泡材料；德国不莱梅PSP公司采用旧书、废报纸和面粉作原料开发出发了发泡纸，用该材料作为原料，可以根据需要生产出不同形状的包装材料。
该种类型材料多是以植物纤维以及淀粉添加助剂材料制作而成[9]。由于其是利用发泡工艺制成，和EPS材料具有相似的吸震效果，因而缓冲性能优于纸浆模塑制品。并且具备了纸浆模塑制品易于回收，不污染环境的优点。
除此之外，植物纤维发泡材料还具备以下特点：（1）使用范围广泛；（2）生产工艺简单，周期短，综合成本低；（3）防静电、防腐蚀性较发泡塑料好，优于纸浆模塑产品的缓冲性能，能够作为大型家电产品的内包装材料使用；（4）可按被包装产品要求，通过加入多种辅助添加剂，实现不同的附加功能。
该材料目前在国外已经成功通过实验室阶段，进入企业试制阶段，我国在该材料的研究方面也取得了可喜的成果，相信在不久的将来必然能够完全替代EPS发泡材料，成为电子产品内包装用材料的主力。
结语
包装材料是电子产品实现其功能的必备条件，不仅影响商品包装的整体效果，更关乎到电子产品在运输和储存过程中的质量问题。包装材料的选择除了要保证电子产品不受损害，还应向着节约、环保方向发展。在保证实现包装基本功能的基础上，坚持适度包装，尽量缩减包装材料用量，降低包装成本，节省包装材料资源，减少包装材料废弃物的产生量。本着保护环境的目的，向可重复使用和可再生的包装材料方向发展，这是电子包装材料发展的必然趋势。
参考文献
[1]王欣，郭彦峰，付云岗，等.电子产品包装防护系统的综合评价[C].第十三届全国包装工程学术会议论文集，2010.
[2]弥锐.电子产品包装工艺设计[J].中小企业管理与科技.2009（24）：298.
[3]孙卫学.浅谈电子产品纸质包装的发展问题[J].数字化用户，2014（5）.
[4]房友盼，刘英，徐兆军，等.机电产品木质包装材料的回收再用与优选加工研究[J].机械设计与制造工程，2015（4）：53-56.
[5]段成瑞.电子产品纸基材料包装设计研究[D].沈阳航空工业学院，2009.
[6].论产品包装材料的选择与应用[J].美术大观，2012（7）：122-123.
[7]万达.电子产品包装材料与工艺[J].中国包装，2009（8）：65-66.
高分子材料的性质范文篇12
关键词：高分子材料；导电；2000年诺贝尔化学奖；掺杂乙炔
说到导电高分子材料，我们就不得不谈谈其构成，导电高分子是由具有共轭π键的高分子经过化学或者电化学“掺杂”，使其由绝缘体变为导体的一类高分子材料。也有一些人认为，某一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在10-6S/m以上的物质与高分子聚合物混合后的产物也可以称之为导电高分子材料。
导电高分子材料的特点：
第一，室温电导率范围大，导电高分子材料的电导率可以在绝缘体与半导体导电区间内变化。目前为止，任何一种高分子材料都不能进行比拟，拥有很广阔的前景，可以用于线路信号的屏蔽、特种导线的选材、防静电等一系列用途。
第二，绝缘体与半导体之间转换完全可逆，由于其是由共轭π键的高分子经过化学或者电化学“掺杂”，将绝缘体变为导体的高分子材料，因而将导电高分子材料通过特殊技术，将其“脱杂”，就可以变成绝缘体，将其“掺杂”，就可以成为半导体，这也是导电高分子材料的一大特性。
第三，绝缘体与半导体之间氧化还原完全可逆，一切物质的反应都伴随着能量的变化，而所有的物质都会进行氧化还原反应，而导电高分子材料在掺杂、“脱杂”过程中，发生了氧化反应与还原反应，因此，其氧化还原也是完全可逆的。
总的来说，导电高分子材料由于具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可在十数个数量级的范围内进行调节等特点，不仅可成为多种金属材料和无机导电材料的替代品，而且已成为工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类高分子材料。在黑格等人才发现第一个导电的高分子材料后，科学家们又相继开发出了聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物等能导电的高分子材料。
导电高分子材料的用途：
导电高分子材料具有良好的导电性和电化学可逆性，可用作充电电池的电极材料。利用聚乙炔薄膜制作的可充电电池，经300次循环充放电试验后，充放电效果依旧没有明显的衰退，这样的试验足以说明导电高分子材料已具有商业应用价值。而美国科学家Jeskocheim利用聚吡咯和聚氧化乙烯固态电介质膜试制了光电池试验后，更加向我们证明了这种重量较轻、易成形、工艺简单，并能生成大面积膜，且绿色环保的导电高分子材料具有十分诱人的发展前景。
经过世界范围内科学家们多年的广泛研究，导电高分子材料在新能源材料方面的应用已获得了很大的发展，但离实际大规模生产应用还有一定的距离。由于其加工性不好、价格较其他的导电材料昂贵、稳定性不高等因素，并没有很快地进入大众家庭中。
导电高分子材料通常分为复合型和结构型两大类：
第一，复合型导电高分子材料。由通用的高分子材料与各种导电性物质通过分散聚合、层积复合或表面形成导电膜的方式制得。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。其由于复合方式的不同又可分为表面镀膜型（将金属等导电材料通过各种工艺方法涂覆于聚合物材料的表面，使其形成具有导电特性的聚合物材料）和复合填充型（通常在绝缘体中加入导电性填料，填充剂采取一定方法而制得）。主要品种有导电塑胶、导电纤维织物、导电涂料以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。
第二，结构型导电高分子材料。是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。导电高分子材料的结构特点是必须要具有线型或面型大共轭体系，在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电，电导率一般在半导体的范围。采用掺杂技术可使这类材料的导电性能大大提高。例如，掺杂乙炔结构型导电高分子材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池以及传感器件等。但目前这类材料由于技术不成熟，还存在各种问题，尚未进入实用阶段。
在电子工艺方面，导电高分子材料取得了突破性的进展：
第一，电解沉淀中的应用。以往使用沉淀方法印刷电路的过程中，首先在基板上镀上一层金属铜，过去的沉淀方法需要催化剂才可完成，而这些催化剂往往有毒。而现在，使用新型导电高分子材料，如将聚吡咯作为预涂层，涂在基板上，可以避免以上的问题，且无毒、加工简单、附着性好、沉淀在涂层上的金属不易剥离，还可以实现穿孔电镀。
第二，在电容器上的应用。在两电极间加入高分子固体电解质，施加一低于电极和电解质分解电位电压的直流电压，通过电流的导通作用使离子向一端电极移动，从而使电解质和电极之间形成双电层，这种双电层具有容量大的特性，可作为高容量的电容器。
第三，传感器方面的应用。在固体电解质中有许多材料对离子的透过具有选择性，因此高分子固态电解质薄膜两侧如果出现了某种特定离子的浓度差，通过测定其产生的电动势，就能将高分子固体电解质用作离子传感材料。这种传感材料同时具有不必活化、响应速度快、重现性好、内阻小、稳定性好等优点。
在美国和欧洲，导电高分子聚合物的回收已经从90年代的机械回收发展到原料回收和焚烧能量回收一体化。相比之下，我国在该领域的起步较晚，随着对导电高分子材料导电机理研究的不断深入，由于导电高分子复合材料具有极强的可设计性，在我国一般采用以下两种方法回收废弃材料：
第一，物理法回收利用废旧导电高分子材料，对废旧高分子材料经收集、分离、提纯、干燥等程序之后，加入稳定剂等各种助剂，重新造粒，并进行再次加工生产的过程。对于导电高分子材料来说，物理法是最为合适的方法了，早在导电高分子材料的生产公司在单体的选择、合成、材料的制备阶段就考虑到材料使用后可回收利用性，制备易于解聚、降解、可循环再生利用的导电高分子材料。为材料使用后的降解、解聚创造条件。
第二，通过燃烧废旧导电高分子材料的能量回收。
在不久的将来，功能强大的导电高分子材料必然会广泛应用于各个领域，势必会产生越来越多的聚合物废料。充分利用资源和减少环境污染是人们使用这一材料的最终目的，在世界能源日趋紧张的情况下，循环利用显得更为重要。我们应将更加致力于材料的循环研究，应用产品开发、现有技术的改进、设计和优化等，消除这一类物质对环境的影响。
参考文献：
[1]齐宝森，张刚，栾道成.新型材料及其应用[M].哈尔滨工业大学出版，2007.
[2]王建国，刘琳.特种与功能高分子材料[M].中国石化出版社，2004.
[3]董炎明，朱平平，徐世爱.高分子结构与性能[M].华东理工大学出版社，2010.
作者简介：刘宇航（1995―），男，辽宁兴城人，沈阳理工大学。