高分子材料的定义精选(九篇)

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第1篇：高分子材料的定义范文

高分子的概念

首先，什么是高分子？从化学角度来定义，高分子是由分子量很大的长链分子所组成，而每个分子链都是由共价键联合的成百上千的一种或多种小分子构造而成。我们日常所接触到的大分子、聚合物以及高聚物都可以称为高分子。高分子通常有如下两个特点：1.高分子的分子量很高，其相对分子量为1万～100万，很高的分子量也赋予了高分子材料很高的机械强度，从而决定了它们具有很好的实际应用价值。2.高分子的结构千变万化，一般材料的性能是由材料的结构所决定的，我们可以根据实际需求，通过结构设计等方法制出不同性能的高分子材料。

高分子材料发展历史

高分子一词的产生不足一百年，最早于1922年由著名德国化学家赫尔曼·施陶丁格提出，但其应用却已有几千年的历史。从人类最开始利用蚕丝、棉、毛等织成织物，到后来用木材、棉、麻等造纸，人类在利用这些天然高分子作为生活资料和生产资料中不断进步。到了19世纪30年代，天然高分子衍生物即改性或半合成天然高分子材料被使用，其中典型代表就是硫化橡胶和硝化纤维素的使用。1907年出现合成高分子——酚醛树脂，标志合成高分子时代的到来，从此，合成高分子材料逐渐在诸多领域大放异彩。如今，高分子材料已经成为社会进步中不可或缺的基石，在日常生活、国防工业、科技发展等各个领域占有举重轻重的地位。

高分子材料分类

如上所述，高分子按来源可以分为天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大类。天然高分子是存在于动物、植物及生物体内的天然物质，如植物中的淀粉、纤维素、棉、麻等以及动物中的蛋白质、糖类、毛发等等。天然高分子可通过化学改性成天然高分子衍生物，从而改变其加工性能和使用性能，例如硫化橡胶、硝酸纤维素等。合成高分子是指自然界中不存在，通过化学方法合成的高分子，如我们常见的聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙等等。与天然高分子材料相比，合成高分子材料通常具有较好的力学性能、低密度、耐腐蚀性、耐磨性等一系列优异的性能。

此外，高分子材料根据其应用功能又可以分为通用高分子材料及功能高分子材料。

通用高分子材料是指能够通过大规模工业化生产，并普遍应用于建筑、农业、交通运输、电子工业等国民经济主要领域和人们日常生活的高分子材料，如塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料等。通用高分子材料给人类生活带来了极大的改变。以使用最多的塑料、橡胶和纤维为例，塑料的使用已经渗透到我们生活的方方面面，从日常食品、化妆品、药瓶等包装，到建材管道、电子器件、家居装修及日常用品，再到汽车、火车装饰甚至航天设施。橡胶主要是用来制作轮胎，除此之外，由橡胶作为原材料制作的密封制品（密封条、橡胶圈等）、胶管、传动带及安全制品等在汽車、航空航天及国防装置中都发挥着极其重要的作用。合成纤维的出现首先解决了天然纤维种植的制约，随后随着技术的进步，从我们常穿的的确良（涤纶）、尼龙（锦纶）等，到消防员所穿的聚酰亚胺防火服，以及防弹衣中的碳纤维都属于合成纤维。合成纤维性能优异，能够满足不同领域需求的纤维得到广泛应用。

功能高分子材料一般是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料。其突出特点在于其特殊的光、电、磁、催化等性能，具体如光敏高分子材料、导电高分子材料、铁磁性高分子材料以及生物高分子材料。因其功能的独特性，功能高分子材料在诸多领域得到广泛应用，并具有巨大的发展潜力。如光导高分子材料用于静电复印、喷墨打印等领域，极大地提高了办公效率；导电功能高分子材料用于电池、电路、精密仪器等，大大提高了传导效率；高分子分离膜在水污染处理、物质分离等环境领域的应用，降低了生产处理成本，利于环境保护；最后还有与生命息息相关的生物医用功能高分子材料，在人工器官、外科修复以及药物及药物释放等方面，获得越来越多的关注。

高分子材料的未来发展

第2篇：高分子材料的定义范文

关键词： 光学胶； 超弹性； 黏弹性； 动态力学行为； 本构模型； 静态压缩； 落球试验

中图分类号： TQ433； TB115.1文献标志码： B

引言

随着消费电子产品功能的集成化、复杂化，大量的结构连接通过黏胶黏结实现.在当前最热的移动终端市场，智能手机、平板电脑等结构中均出现大量的黏胶.黏胶材料的动态力学行为对结构可靠性的影响也越来越大.因此，在结构仿真中，黏胶材料动态力学行为定义的准确性对结构仿真结果的影响变得越来越重要.

常见的黏胶为高分子材料，一方面高分子材料均具有非线性的弹和大变形特性——超弹性特性[1]；另一方面，高分子材料的力学行为均表现出显著的时间相关性，即率相关性[2].高分子材料力学行为的复杂性，导致当前还不存在一个物理意义明确，既可以描述高分子材料超弹性，又可以准确描述率相关性的本构模型.当前，对高分子材料超弹性的描述应用比较广泛的是建立在唯象理论基础上的应变能密度函数模型[3].对材料力学行为的率相关性定义的方法通常有2种：（1）以不同应变率下的材料变形行为为基础，通过对不同应变率的力学行为进行插值，获得材料的率相关特性[4]；（2）以特定与时间无关力学行为为基础，通过引入与时间相关的函数方法对基准力学行为进行与时间相关的缩放，从而实现材料力学行为的率相关性描述[5].

本文选择一种常见的光学胶为研究对象，基于Abaqus的超弹性和黏弹性材料模型，定义光学胶的动态力学性能，通过静态压缩和动态落球测试的仿真与试验对比，基于Abaqus超弹性和黏弹性理论模型，对光学胶动态力学行为定义的有效性和准确性进行探讨.

1试验方法

1.1静态压缩试验参数

测试设备为岛津AG50kNX万能试验机，压缩速度为0.1 mm/min，样品尺寸为10 mm×10 mm×1 mm.

1.2动态落球测试参数

动态落球测试在自制的落球测试系统内完成，动态落球测试系统示意见图1.

图 1动态落球测试系统示意

落球测试系统为三明治结构.光学胶由上、下2个垫块夹持，落球对上垫块施加一个冲击载荷，光学胶作为载体，在下垫块处产生一个冲击力，通过力传感器采集该动态冲击力信号.落球高度不同，则施加在光学胶上的冲击压缩速度不同，从而在光学胶上产生不同冲击压缩速率作用，实现光学胶在不同应变率下的变形工况.本文中具体动态落球测试参数见表1.表1动态落球测试参数落球质量/g130样品尺寸20 mm×20 mm×1 mm落球高度/mm5， 10， 15， 20

2仿真建模

2.1材料模型

本文选用的材料模型为Abaqus提供的超弹性和黏弹性理论模型.超弹性参数描述材料在静态变形过程中的非线性弹；黏弹性参数的引入，起到随应变率缩放的效应，从而实现材料力学性能与时间相关的率相关性.

Abaqus中对超弹性材料模型的定义存在多种应变能函数形式：MooneyRivlin，Odgen和多项式等.本文选择的模型为Marlow模型，直接采用测试数据定义即可.光学胶超弹性由单轴静态压缩数据进行定义.

2.2仿真模型

本文中静态压缩和动态落球仿真均采用Abaqus/Explicit分析.由于光学胶的大变形特性，选择的单元类型为C3D8R，用沙漏控制.

3结果与讨论

3.1静态压缩仿真与试验

采用Abaqus/Explicit分析进行光学胶静态压缩仿真，计算时间为20 ms.考虑到准静态分析的目的，在压缩仿真时不考虑材料力学性能率相关特性，因此，材料卡片的定义不包括黏弹性（率相关性）.静态压缩仿真与试验结果对比见图2，可知，仿真结果与试验结果几乎完全重合，表明超弹性模型对该光学胶非线性力学行为的定义和描述非常准确.图 2静态压缩仿真与试验结果对比4.2动态落球仿真与试验对比

为验证光学胶动态力学行为定义的准确性，本文采用自制的动态落球系统进行实际测试和仿真对比验证.通过调整落球高度，实现光学胶在不同应变率下的冲击压缩工况.不同高度落球仿真与试验结果对比见图3，可知，随着跌落高度的增加，落球系统的接触反力峰值增加，冲击振动的周期减小；同时，在应力波的周期和峰值方面，仿真与试验结果均吻合较好.

另外，图3存在3个方面的小差异：（1）在落球高度较低时（5和10 mm），起始阶段仿真和试验的冲击波重合性很高，而在15和20 mm落球时，冲击波起始阶段存在一定差异；（2）峰值存在差异，仿真结果均大于试验结果；（3）应力波的下降阶段均存在偏差.对于第一个差异点，可能与仿真接触定义有关，上垫块与光学胶的刚度差异较大，而本文采用简单的通用接触，并未对其接触刚度约束进行详细的定义，接触阻尼等也没有考虑，因此在仿真结果中，冲击振动起始阶段存在一些微小偏差.对于第二个差异点，在整个落球试验仿真系统中，除黏胶引入黏弹性特性外，落球系统其他组成部分的材料阻尼、结构阻尼等没有被考虑，导致仿真结果与试验结果在峰值上存在一点差异.对于差异点三，应力波下降阶段在落球试验的过程中反映的是光学胶压缩中的回弹阶段，这个结果表明当前光学胶参数定义中其加载阶段比较准确，但是其卸载行为还存在一定的偏差，这主要是由于光学胶的非线性力学行为的复杂性引起的.在高分子材料的加载和卸载过程中，由于Mullins效应的存在，其加载路径和卸载路径并不重合.在Abaqus中对高分子材料Mullins效应的定义提供理论模型，但是由于其无法与率相关性（黏弹性）同时使用，本文没有引入.

在仿真与试验对比的基础上，给出在准静态压缩和动态落球时光学胶压缩变形的应变率分析结果，见图4.

图 4不同工况下光学胶变形应变率对比

在静态压缩过程中，光学胶压缩变形的应变率为0.001 67 s-1；在动态落球仿真分析中，随着落球高度的增加，光学胶的最大冲击应变率增加.当落球高度为5 mm时，光学胶的最大压缩应变率为18 s-1；当跌落高度为20 mm时，光学胶的压缩应变率最大值接近50 s-1，光学胶变形的应变率在10～50 s-1量级，该结果表明本文落球系统有效实现光学胶在高应变率下的变形.结合二者的应变率分析和仿真与试验对比分析，在准静态到高应变率变形范围内，基于Abaqus超弹性和黏弹性定义的光学胶力学参数，有效且准确地描述光学胶的动态力学行为，仿真与试验结果均吻合较好，充分说明基于Abaqus的超弹性和黏弹性模型的本构定义，可以准确地描述光学胶的动态力学行为——非线性和率相关性.

4结论

从仿真与试验对比的角度，分析基于Abaqus超弹性和黏弹性本构模型，对黏胶动态力学行为定义的准确性和可靠性，得到以下结论.

（1）Abaqus提供较完备的定义高分子材料非线性力学行为及其率相关性的方法，可以准确地描述高分子材料动态力学行为——非线性弹性和率相关性.

（2）给出一种简单、方便地验证黏胶材料高应变率力学行为的方法.

（3）在动态冲击系统仿真中，接触方式、阻尼等因素对结果存在一定影响，该部分工作还需进一步的研究.

参考文献：

[1]CHARTON D J， YANG J. A review of methods to characterize rubber elastic behavior for use in finite element analysis[J]. Rubber Chem & Technol， 1994， 67（3）： 481483.

[2]XIE J R. Analysis of strain rate impact on make up of oil field premium casing connections[C]//SIMULIA Customer Conf， 2011： 110.

[3]AMIN A F M S， ALAM M S， OKUI Y. An improved hyperelasticity relation in modeling viscoelasticity response of natural and high damping rubbers in compression： experiments， parameter identification and numerical verification[J]. Mech Mat， 2002， 34（2）： 7595.

[4]KOLLING S， du BOIS P A， BENSON D J， et al. A tabulated formulation of hyperelasticity with rate effects and damage[J]. Comput Mech， 2007， 40（5）： 885899.

第3篇：高分子材料的定义范文

内外驱动开拓产业疆土

新材料产业本身就是国家要重点发展的七大战略新兴产业之一，而其他六大产业对新材料也有迫切需求，同时目前我国正在进行的经济结构战略性调整也为新材料产业提供了重要发展机遇。我国新材料产业研发和应用发端于国防科技工业领域，经过几十年的奋斗，目前新材料产业体系初步形成。2010年我国新材料产业规模超过6500亿元，与2005年相比年均增长约20％。其中，稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、有机硅、玻璃纤维及其复合材料等产能居世界前列。但是世界科技革命迅猛发展，新材料产品日新月异，竞争日趋激烈，外资不断渗入，对我国新材料产业发展构成较大压力。从国内来看，发展战略性新兴产业，需要新材料产业提供支撑和保障，为新材料产业发展提供了广阔市场空间。另一方面，我国传统原材料工业规模巨大，部分行业产能过剩，资源、能源、环境等约束日益强化，迫切需要大力发展新材料产业。目前新材料行业的发展也有一些问题亟待解决，如薄弱的自主研发和创新能力、新材料推广应用困难、产业缺乏统筹规划和政策引导等，这些也是规划期待解决的重点问题。

三大领域聚焦化工重点

《规划》将“新材料”分为六大领域：特种金属功能材料、高端金属结构材料、先进高分子材料、新型无机非金属材料、高性能复合材料和前沿新材料。在化工相关领域，最引人注目的是三大新材料产业。

第一，特种金属功能材料。稀土功能材料被放在首要位置。我国具有明显的稀土资源优势，但是资源利用率非常低，多数资源被廉价输出，很多高性能稀土材料的研发和应用远落后于世界先进水平，与我国的资源拥有地位不相称。规划提出，我国将重点开发高纯稀土金属集成化提纯、高容量大功率储能材料、稀土合金快冷厚带等生产技术。

第二，先进高分子材料。规划中先进高分子材料领域与传统化工业关系最为密切，可以说是化工业中两大合成材料——塑料和橡胶的未来发展方向。该领域包括三个方面：特种橡胶、工程塑料和功能高分子材料。

特种橡胶规划中定义的特种橡胶实际上是广义的，涵盖了目前国际上已经产业化和正在产业化的所有合成橡胶品种。重点产品目录列出了19个具体的橡胶和弹性体品种，包括溶聚丁苯橡胶和稀土顺丁橡胶。规划目标是力争到2015年特种橡胶的国内市场满足率超过70％。笔者认为要完成这个目标还十分艰巨，尤其对于个别品种。如丁基橡胶，2010年我国产量不足4万吨，而进口量高达24万吨。虽然目前已公布的在建拟建产能超过30万吨／年，再加上已经运行的9.5万吨／年产能，2015年以前总产能达到40万吨／年问题不大。但目前国内丁基橡胶生产技术基本都是引进或在引进的基础上改良的，在产品质量上还很难与朗盛、埃克森美孚分庭抗礼。因此，规划中强调“自主研发和技术引进并举，走精细化、系列化路线，大力开发新产品、新牌号，改善产品质量”，也是国内市场满足率大幅提高的不可或缺的前提。

规划还提出要扩大异戊橡胶生产规模，笔者认为这一点需要慎重。异戊橡胶很多需求领域是与天然橡胶竞争的。垒球来看，自20世纪70年代天然橡胶产业兴起后，异戊橡胶生产受到很大影响，甚至一度萎缩。就中国来说，合成异戊橡胶的市场规模也一直受天然橡胶影响。2010年国内合成异戊橡胶产量4200吨，进口6.6万吨；而之前2003年我国异戊橡胶进口量为4万吨，2007年为5.3万吨，近10年起伏比较大，增长不能算快。另一方面，2010年天然橡胶消费高达300万吨，其中进口胶超过75％。业界一直在呼吁异戊橡胶替代天然橡胶，以便化解中国对进口天然橡胶过度依赖的风险，但这几乎是生产商们的一厢情愿。因此，扩大异戊橡胶的应用还需政策扶持，遇到类似问题的还有溶聚丁苯橡胶等品种。

另外，原料保障问题对某些橡胶品种非常重要，如乙烯、丙烯、丁二烯、异丁烯、异戊二烯等，目前国内供应或受到其他产品的竞争；或资源被垄断；或生产成本高企。原料多元化、原料生产技术进步也是必不可少的环节，可喜的是这些问题可以在早些时候的烯烃工业“十二五”规划中找到解答。规划的区域布局中也提到“发展先进高分子材料应坚持集中布局、园区化发展，注重依托烯烃工业基地，围绕下游产业布局”，这是产业发展的立足之道。

工程塑料规划重点发展产品目录中包括的工程塑料有九种：聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、PBT、聚苯醚、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮和聚砜。规划要求积极开发的有PTT和PEN等新型聚酯、特种环氧树脂和长碳链聚酰胺、耐高温易加工聚酰亚胺等高端牌号。工程塑料的规划目标是力争到2015年国内市场满足率超过50％。对于具体品种而言是难易两分。例如聚甲醛的新建拟建扩建计划已经让业者开始警惕“产能过剩苗头”；对于聚碳酸酯，我国2010年、2011年净进口都在100万吨左右，目前国内运行的聚碳酸酯装置中，只有拜耳(上海，10万吨／年)和帝人(嘉兴，13万吨／年)两个外资公司所建的够规模。燕山石化今年2月刚投产的6万吨／年装置是与三菱合资的，中石化在天津建设的26万吨／年装置是与克合资。目前国内企业还没有自主建设的规模化聚碳酸酯项目，需加倍努力。

功能高分子材料在氟硅材料方面，国内企业已经具有一定的基础。规划强调“巩固有机硅单体生产优势，大力发展硅橡胶、硅树脂等有机硅聚合物产品。着力调整含氟聚合物产品结构，重点发展聚全氟乙丙烯(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)及高性能聚四氟乙烯等高端含氟聚合物，等等”。

各种先进膜材料等功能高分子以及一些制造先进高分子材料的重要中间体如己二胺、己二腈、TDI、MDI、HDI等也列入了重点发展产品目录。

第三，高性能复合材料。在高性能复合材料领域，比较耳熟的产品有碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维。其中碳纤维列入十大重点工程：碳纤维低成本化与高端创新示范工程。目标：到2015年，碳纤维年产能达到1.2万吨／年，基本满足航空航天、风力发电、运输装备等需求。

第4篇：高分子材料的定义范文

【关键词】丙烯酸；丙烯酰胺；凝胶；吸水树脂

1. 高吸水性树脂的定义

高吸水性树脂是上世纪70年代由美国农业部北方地区研究中心率先开发成功的一种新型功能高分子材料，它能够吸收达到自身总量的几百倍乃至几千倍的水，显示奇特的吸水、保水功能，成为高分子材料领域内的一朵奇葩[1]。

高吸水性树脂的吸水、保水原因是这类材料分子中含有大量的羟基、羧基等强亲水性基团，具有高分子电解质的分子扩张性能；同时，由于材料中构成的轻度交联三维网络结构，限制了分子的进一步扩张程度，二者的综合作用使得吸水性树脂只能在水中溶胀而不溶解，并具有极强的吸水和保水能力。

2. 高吸水性树脂聚丙烯酸的制备

适量的NaOH 溶于蒸馏水中，然后依次加入丙烯酸、丙烯酰胺、N，N?-亚甲基双丙烯酰胺（交联剂）、先把K2O2S8 （引发剂）。搅拌均匀后，在65～75?C下反应3 h，取出凝胶状产物，剪碎后置人烘箱中干燥至恒重，再用万能粉碎机粉碎得到固体高吸水树脂颗粒。

3. 性能测试

3.1 吸水性能的测定

将树脂在自来水中浸泡24 h后，测定吸水倍率。计算公式如下：

4.3结论

a.采用水溶液法工艺简单，比较合适工业化生产。

b.单体的浓度是制造吸水树脂的关键。浓度太低，聚合难以进行；浓度太高，反应过于剧烈，控制不住聚合温度，既不安全，又难得到吸水性产品。

c.丙烯酸在聚合之前必须用碱中和。中和度一般为60～90?C。当中和度超过90?C，pH值高，树脂中离子浓度增加，反应引发减慢，转化率降低，增加树脂的可溶部分，同时，由于剩余的羧基少，产品吸水倍率降低。相反，中和度在60%以下，pH值低，导致树脂中离子浓度低，网络的静电斥力和渗透压变小，不易得到高吸水性产品。在中和度较低的情况下，反应容易失控，发生爆聚，产品的性能和生产的安全均得不到保证[14]。

d.聚合反应温度对聚合产物的性能影响的情况，与单体的浓度影响相似。当温度在65?C左右时，聚合所得吸水性树脂的吸水率颇佳。当温度较低时，聚合反应发速度缓慢，未聚合或聚合度不足部分增多，产品吸水倍率下降；当温度过高时，反应容易失控，所得树脂的吸水倍率不理想。

【参考文献】

1.邹新禧，超强吸水剂（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2002

第5篇：高分子材料的定义范文

[摘要]高分子化学课程是高分子材料与化工专业的专业基础课，涵盖内容多，需要合理安排教学，运用其他课程知识，用学生容易接受的实例解释理论问题，能够增强学生学习的兴趣，达到较好的讲授效果。

[关键词]高分子化学；教学；实例

高分子化学课程是高分子材料与化工专业的专业基础课，是研究高分子化合物的合成原理和化学反应的科学。学生应具备一定的无机化学、有机化学、物理化学和概率论与数理统计知识才能学好该课程。国内高校多采用潘祖仁先生主编的国家级优秀教材高分子化学[1-2]，对这门课的掌握程度，影响后续课程的学习。因此学生一般比较重视[3]。但对于初学者来说，认为该课程的内容较多，比较分散，系统性不强，有些知识点理解不透。

1高分子化学的课程特点

高分子化学主要介绍高分子的合成原理及高分子的化学反应，合成原理以聚合反应动力学为主线，衍生到聚合速率和分子量，而这二个指标正是工业生产控制的主要工艺参数，再通过聚合理论方程，讨论温度、介质、单体、引发剂等对聚合的影响。对于连锁聚合，每一种聚合机理都有特殊的引发体系，因此引发剂或引发体系也是高分子化学的重点内容之一。最后一章，聚合物的化学反应，主要介绍聚合物化学反应特征、聚合物的基团反应及接枝、扩链、交联、降解和老化，提出促使降解或防止老化的途径。有学者总结高分子化学课程有“五多”的特点，即内容多、概念多、头绪多、关系多和数学推导多[4]。该课程专业理论性强，概念复杂，抽象难懂，一定程度上影响了学生的学习兴趣[5]。

2课程知识点浅析

该课程序论中，除了介绍高分子化合物的基本概念、命名、发展历程及结构方面的基本知识外，重点介绍分子量。高分子的分子量大且具有一定的分布是高分子化合物的主要特点，其作为材料的力学性能主要由分子量及其分布决定。该部分内容介绍，需使学生明白高分子的分子量与小分子的相对分子质量的区别。缩合和逐步聚合反应中，首先通过二种双官能团单体参与的线形缩聚过程示例，第一步反应，得到二聚体，第二步反应可以得到三聚体、四聚体，此时体系中含有一、二、三、四聚体的分子，第三步聚合，体系中可能含有八、七、六、五、四等聚体，假若反应就此终结，体系中产物的聚合度不同，由此使同学们很容易理解聚合反应得到的产物即聚合物，分子量存在一定的分布。同时自然引入官能团等活性概念，才能从纷乱的聚合反应中抽取出本质特征，用一个速率常数描述同种官能团的反应特征。在课程体系中，活性中心等活性概念是高分子化学的基本思想，因此要借助实验数据进行例证，分子碰撞理论进行阐释。还需要明晰N0和N的含义。有二个相同的羟基，肯定体系中存在另一个分子含有二个羧基，因此平均每个分子链含有一种基团；对于均缩聚，更是如此。这点一定让同学理解，因为后面的理论方程推导要不断用到。另外，反应程度p是一个非常重要的概念和度量，定义为参与反应的基团数(N0－N)占起始基团数N0的分数[2]，代表某种基团的转化率，反映了聚合反应的反应进程。缩聚反应中产物分子量分布，Flory利用统计法，根据等活性概念假设，以双官能团单体均缩聚为例，形成x-聚体每个键的成键几率为p，分子末端一个不成键几率为(1-p)，推导了线形缩聚的分子量分布关系[2]。实质上，每一个键的成键几率不同，按照反应程度概念，应该是随着聚合度增大，p增大，为了处理简便，等同化，根据乘法原理，即得x-聚体的数量分布函数。后面自由基聚合、共聚合、离子聚合和配位聚合，都属于连锁或链式聚合机理，聚合一般都包含链引发、链增长、链终止和链转移几个基元反应。首先，要有活性中心的形成，进行链引发反应；正是根据其活性中心的不同，将其分为以上自由基聚合、离子聚合等。

有关其机理及分子结构的形成，与有机化学中的空间位阻效应、共轭效应有关。聚合动力学与物理化学知识有关，需要同学学前不妨复习下以前学过的有关内容。对于自由基聚合，介绍其英文词汇为Radical，含有“激进、活泼”之意，故可以作为活性中心，故教材中一般用R•表示，黑点代表单电子。聚合物中单元结构主要在链增长阶段完成，故链增长过程直接影响聚合物分子结构。①键接结构。增长过程中，结构单元间的连接存在“头—尾”、“头—头”(或“尾—尾”)两种可能形式，一般以头－尾结构为主。原因是以尾－尾连接，活化能大。列举生活中的实例，如小轿车、“和谐号”动车车头，都采用流线型，头部体积较小，阻力较小。微观上的化学反应也遵循同样道理。②立体构型。自由基上C为SP2杂化，与单体作用时既可从上方也可从下方进行作用，自由基聚合物分子链上取代基在空间的排布是无规的，但从空间位阻考虑，无规结构中，间同结构略占优势。③几何构型。双烯类单体，还存在几何异构，倾向于形成反式结构，都可以根据空间位阻进行解释。这样同学就容易理解高分子结构比较复杂的特性。另外自由基聚合的引发效率，主要是①诱导分解。诱导分解实际上是自由基向引发剂的转移反应，也就是说，自由基诱使引发剂分解，消耗掉引发剂，作无用功，故使引发效率降低。②笼蔽效应，主要指溶液聚合中，引发剂分子处于溶剂的包围中而不能发挥作用，可以想象，引发剂分子周围存在一层层的溶剂分子和单体分子相隔的球形包围圈(好像笼子一样)，初级自由基遇到单体，直接作用，形成单体自由基，若遇到溶剂分子，不能作用，被弹回，有可能与下一个初级自由基结合，甚至与溶剂分子结合，使引发剂分子白白消耗，引发效率降低，称为笼蔽效应。由此派生出单体的活性与浓度、体系粘度和引发剂浓度，都影响引发效率，使同学将知识学通、学活。自由基共聚合中，关于链自由基的活性，一般认为带有共轭取代基的链自由基稳定，同学不易理解，以射击为例，若自由基上存在共轭基团，单电子不再归属于某个原子，离域程度大，行踪不定，这样用枪瞄准难度增加。单体相当于枪，就不易和它反应，故该类自由基活性差。

若链自由基带有非共轭取代基，其单电子位置固定，活动空间小，容易瞄准击中，即容易和单体发生反应，该类自由基活性高。烯类单体的离子聚合中，单体适宜于进行阳离子聚合还是阴离子聚合，主要取决于单体的结构，考虑取代基的诱导效应和工轭效应。带有π-π共轭体系的单体都能进行阴离子聚合。如果取代基具有吸电子性质，更易进行阴离子聚合。因为吸电子基降低双键上电子云密度，有利于阴离子进攻，并使形成的碳阴离子的电子云密度分散而稳定。而具有推电子取代基的烯类单体可进行阳离子聚合，因为推电子取代基增大了双键上电子云密度，有利于阳离子进攻，并使形成的碳阳离子的正电性降低而稳定。苯乙烯，丁二烯等含有共轭体系的单体，由于其π电子云的流动性强，易诱导极化，能进行阳离子、阴离子或自由基聚合。阴离子的活性聚合在理论上和实际应用中具有重要意义，要让学生明白活性聚合的原因、应用价值。配位聚合，要重新复习下无机化学中的配合物知识，其引发体系中，过渡金属为中心原子，它提供空轨道，烯类单体作为配体在空轨道上活化、按照一定的方向或方式进行配位、插入到增长链中，因此所得产物立构规整度一般较高。聚合物的化学反应，是聚合物改性、扩大聚合物品种的手段之一。接枝、交联等使聚合物分子量增大，降解、老化使聚合物分子量降低。用鲜活的实例向同学介绍，这样学生学习时不觉得生硬，便于接受。

3结语

作为一名高校教师，能够将复杂的原理讲解得浅显易懂，抽象的理论能够结合现实生活具体化、简单化，语言生动，课堂气氛活跃，学生对所讲内容有强烈的兴趣，这门课程的授课质量才有保证。

参考文献

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第6篇：高分子材料的定义范文

关键词：防火涂料；使用；问题分析；措施

中图分类号： X928.7文献标识码：A 文章编号：

1前言

随着高分子材料在各种场合的广泛应用，火灾的潜在危险也在增加，随之产生大量涉及消防安全的隐患，一旦发生火灾，给人们生命财产造成巨大损失。关于阻燃高分子材料的研究在近20年来引起了人们的广泛关注，并且在许多国家已经以立法的形式强制在某些领域必须采用阻燃材料与阻燃技术。过去常采用卤、锑阻燃体系来提高高分子材料的阻燃性，但由于该体系在燃烧时产生大量的烟雾及含卤的有毒有害气体造成二次灾害，危及人们的生命安全。为此，低烟无卤阻燃材料的研究和开发倍受人们的重视，并有逐渐取代含卤阻燃材料的趋势。本文重点探讨的公共娱乐场所属于人员密集型场所，其内部环境一般比较嘈杂，内部装修也往往大量地使用易燃、可燃材料，使火灾荷载加大，一旦发生火灾，会加速火灾蔓延。因此我们只有对建筑物内部的结构、组件和家具等进行阻燃处理，才能有效的预防和控制初起火灾。

2防火涂料的发展历程

防火涂料可谓历史悠久，早在古罗马时代就有人开始把木材漫涂醋和粘士浆液来进行难燃处理。发展到近代，则用石膏、灰泥、水泥等与水调和，涂覆于建筑物表面，使之隔热防火。后来，有人曾仔细观察蛇被烧的变化，蛇体膨胀、冒气和起泡，蛇体发生蜷缩，而内部机体则受到一定程度的保护。由此启发而发明了以汽油、二甲苯之类为有机溶剂的膨胀型防火涂料。20世纪30年代已有以水玻璃为黏结剂，加矿粉为填料的无机防火涂料。我国的防火涂料研究起步较晚，但发展速度很快。近代的防火涂料的研制和应用起始于50年代后期，即以硅酸和开发新型防火涂料的工作，主要是溶剂型的。70年代末，公安部四川消防研究所开始研究防火涂料，首先研究出膨胀型过氯乙烯防火涂料，后来又研究出膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料。从80年代中期开始，公安部四川消防科学研究所率先研制成LG钢结构防火涂料，与北京建筑材料防火公司共同研制成LB钢结构膨胀型防火涂料。1990年开始，防火涂料得以迅速发展，防火涂料的产量和品种数目剧增，全国注册生产厂家不下百家。随着经济建设的不断深入，防火涂料的需求量会迅速大增加。

3公共娱乐场所的定义

所谓公共娱乐场所一般是指舞厅、酒吧、卡拉OK、夜总会、歌舞酒楼、桑拿娱乐中心等供人们潇洒娱乐的地方。从消防角度来讲，就是人员相对集中、可燃物多、电器设备多、装修豪华、火灾条件下易造成人员伤亡的娱乐场所。

4公共娱乐场所火灾的特点

4.1 燃烧猛烈迅速、易形成立体燃烧

公共娱乐场所尤其是歌舞厅、影剧院、礼堂等，建筑跨度大，空间巨大，空气流通快，加之可燃物多，一旦发生火灾，室内温度迅速升高，火势发展速度快，燃烧猛烈，快速形成大面积立体燃烧形势，并极易造成房屋的倒塌，往往会给扑救工作带来很大的困难。

4.2 燃烧产物毒性大，易造成人员伤亡

公共娱乐场所内可燃物的燃烧产物烟雾浓、毒性大，如一般的公共娱乐场所内都陈设有大量桌椅、木隔断及吊顶、墙板等木制材料，木材在受热分解后发生热裂解反应，在200℃左右开始，主要生成一氧化碳、二氧化碳、水蒸气、甲酸、乙酸等产物。娱乐场所内还大量使用地毯、窗帘、饰物等麻织物，而纺织品燃烧时产生的二氧化氮和其他氮的氧化物，会引起肺的强烈刺激，从而引起即刻死亡及滞后性死亡。尤其是一些公共娱乐场所在装修施工中，业主往往为了效果、美观，而大量采用高分子聚合物，燃烧时会散发出大量有毒气体，仅产生的氰化氢达到350ppm 时，就可迅速致人窒息性死亡。

4.3 人员高度密集，疏散工作难度大

公共娱乐场所营业期间人员密集性高，特别在节假日期间，超员严重，一旦发生火灾，极易出现拥挤，踩踏等情况，严重影响人员疏散。同时，部分公共娱乐场所为防止客人“跑单”等，擅自锁闭安全出口，在门窗上设置铁栅栏等障碍物，也是发生火灾时影响疏散和灭火救援、导致重大人员伤亡的主要原因。如2000 年12月25日洛阳东都商厦火灾，舞厅定员200 人，但失火时严重超员，建筑物共4座敞开式楼梯，其中3座装有铁栅栏并上锁，另1座敞开楼梯被浓烟封堵，导致309人死亡。

4.4 公共娱乐场所建筑外窗随意封闭装修

国家对地下建筑内设置公共娱乐场所有更加严格的要求，但值得关注的是，近年发生的多起公共娱乐场所亡人火灾。究其原因，建筑物原先本设计了多处窗户，用于自然排烟，而在后期经营过程中，经营者出于建筑保温、减少噪音、遮蔽光线、装修美观、封闭空间等种种目的，通过装修、装饰将窗户部分遮挡甚至完全封堵，使原合格建筑变为地上密闭场所形同地下建筑，致使发生火灾时大量高温有毒烟气聚集，造成火灾时排烟不畅或无法排烟，导致大量人员伤亡，并妨碍了消防官兵的灭火救援工作。

5公共娱乐场所防火涂料使用依据及存在的问题

5.1 公共娱乐场所防火涂料使用依据

针对公共娱乐场所火灾频发，人员伤亡、财产损失较大的情况，我国已对建筑装修材料的耐火性能倍加重视，国家的防火设计规范对相关材料、构件等提出了严格的防火、阻燃要求，主要有:

1. GB50045－95《高层民用建筑设计防火规范》和GB50016－2006《建筑设计防火规范》规定: 耐火等级为一、二级的建筑物，其柱、梁、楼板、疏散楼梯和屋顶承重构件应采用耐火极限在0.5～3h 非燃烧体，虽然钢材是非燃烧体，但其耐火极限仅为0.25h，在火灾中很容易因丧失机械强度而坍塌。因此，为避免产生二次灾害，使承重钢结构能在火灾事故中，在规定的时间内保持必要的强度，须对其采取涂覆防火涂料等防火措施加以保护，以满足规范要求。

第7篇：高分子材料的定义范文

§4—1有机物(1节时)

【目的要求】:1.了解有机物概念、有机物和无机物的区别和联系。

2.从碳原子的结构特征来了解有机物的特点。

3.介绍简单有机化学发展史，了解有机物对发展国民经济和提高人民生活水平的重要意义。

【重、难点】:有机物的定义和有机物的特点。

【教学方法】:实例引导，自学阅读，讨论分析，对比归纳，认识实质。

【教学过程】:

〖引入〗:学生举出已经认识的有机物；讲“有机物”一词的来源及有机

物的发展史。

〖CAI软件〗：[思考讨论]：

1、什么是有机物？其组成元素有哪些？

2、有机物与无机物是否为毫无关系的两类物质？

3、有机物种类繁多的原因何在？

4、有机物有哪些特点？这些特点与什么密切相关？

5、有机物对发展国民经济和提高人民生活具有什么意义？

〖学生活动〗：自学阅读

〖师生活动〗：学生回答、讨论，教师评价、分，全国公务员共同天地析、讲解，解决以上问题。

1、学生回答

2、举例：尿素和碳酸分子结构对比；用氰制醋；2000诺贝尔化学奖的成果——导电塑料；说明有机物和无机物并无截然区别。

3、从碳原子结构分析其化学键；从碳原子间可形成碳链，即使相同碳原子数时，又可有支链，可成环。说明种类繁多的原因。

4、分析：溶解性、熔沸点、导电性等物理特性与其分子极性和分子晶体有关；热稳定性、可燃性、反应慢且复杂与其碳原子结构，以碳为主，共价键结合，分子复杂有关。

5、CAI展示化学将作为中心学科，对人类社会的贡献以及我国在高分子材料方面重点研究的项目等。

〖小结〗：学生填表比较有机物和无机物的性质不同点和导致原因。

〖练习〗：1、课本64页第3题的（2）

2、有A、B两种有机物，它们都是碳、氢化合物，且碳元素的质量分数都是85.7%。A在标准状况下的密度是1.25g/L，B蒸气的密度是相同状况下氢，全国公务员共同天地气的21倍。求A、B的分子式。

〖师生活动〗：学生解答后，教师评价。师生共同归纳求有机物分子式的

一般方法和思路。

【作业布置】:课本65页第4题和73页第3、4题

【教后记】:

1、本节课用自制的CAI课件上，学生兴趣高，直观。

2、注意挖掘了结构和性质的关系，为以后学习打下基础。

第8篇：高分子材料的定义范文

（丽水学院，浙江 丽水 323000）

摘 要：水性聚氨酯作为一种化工原料，是以水为分散介质的二元胶体体系，与溶剂型聚氨酯相比，具有无毒，易燃烧，对环境无污染等优点，有很好的应用前景.本论文主要从水性聚氨酯的应用、水性聚氨酯的分类及常见的水性聚氨酯的合成三个方面进行论述.近年来，随着环境相关法律法规的不断完善，人们对周边环境的保护意识正在不断增强，因此，水性聚氨酯取代溶剂型聚氨酯的研究将是一个长期而且十分重要的课题.

关键词 ：水性聚氨酯；应用；分类；合成

中图分类号：TQ323.8文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）08-0014-03

基金项目：丽水市高层次人才培养资助项目（2013RC15）；丽水市经济开发区管委会2014合成革转型升级关键共性技术项目（2014LKG003）；浙江省公益技术研究工业项目（2014C31070）

21世纪经济迅猛发展，给人们带来物质享受和精神享受的同时，也对人们赖以生存的自然环境造成了一定的污染.工业生产向大气中排放了大量的挥发性有机物质，污染了环境.这些挥发性物质的来源主要有两大方面：首先是工业生产的集中化和人们环境保护意识的淡薄；其次是人类生活中产生的垃圾或排放的废弃物.生活中除了汽车尾气产生大量的有机排放物，还有涂料在使用过程中排放的有机物，这两个是城市空气污染源的主要污染源.因此，想要改善一个城市空气的质量，改变涂料的成分，减少有机物质的排放量是一个很有效的方式.

水性聚氨酯是用水作为新型的聚氨酯体系的分散介质，也称为水性聚氨酯或水分散性的聚氨酯等[1].水性聚氨酯以水为溶剂，无污染，安全可靠，机械性能优良，易于修改且兼容性好[2,3].

1 水性聚氨酯的应用

随着水性聚氨酯性能不断的改善，水性聚氨酯用途也越来越广泛，人们利用水性聚氨酯特有的强韧、柔软以及强附着性和耐溶剂性等优点，将其应用于涂料、轻工纺织、木材加工、建筑、皮革加工、印染等等很多领域[4].

1.1 处理剂

水性聚氨酯具有柔软、耐溶性及强附着性等优点，使得其广泛应用于印染行业，比如做柔软与防皱的处理剂、涂料印花粘合剂以及染色助染剂、抗静电处理剂等等[5-7].水处理织物的聚氨酯的使用，可提高染色深度，牢度和织物的其他性能.另外，水性聚氨酯还能够用做石油的破乳剂，效果好、速度快、价格低、无毒，现正在广泛使用.

1.2 粘合剂

与溶剂型聚氨酯一样，水性聚氨酯也具有很好的粘接性，在很多领域都得到了广泛的应用.它不仅能用做基材的涂层胶，还可以用于多种基材的粘接.聚氨酯胶粘剂具有成本低、无公害、耐水、耐磨、耐油、耐细菌等性能.

1.3 涂饰剂

聚氨酯材料具有耐磨、柔韧等特性，广泛应用于皮革、织物、塑料、地板等做涂层剂.比如水性聚氨酯在印染行业可以用作涂层剂[8]，可以用于多种织物的涂层，应用于帆布、传送带涂层及服装面料等[9,10]，聚氨酯涂层织物具有弹性好、涂层薄、耐磨耐水等特质，是一种多性能多用途的涂层面料，产品受到广大消费者的青睐.

2 水性聚氨酯的分类

水性聚氨酯的原料和配方的多样性，使它的品种很多，人们发展了许多方法和配方制备水性聚氨酯.水性聚氨酯可以按照以下几种方式进行分类.

2.1 按外观进行分类

水性聚氨酯按照外观可以分为聚氨酯分散体，水性聚氨酯水溶液和聚氨酯乳液等[11]，这三者之间的区别见下表1.

2.2 按亲水性基团的性质进行分类

根据主链或侧链含离子基团的聚氨酯是否为离子聚合物链，水性聚氨酯树脂可分为阳离子，阴离子，非离子和两性[12-14].同时含有阴离子和阳离子基团的聚氨酯离聚物称为水性聚氨酯.

阳离子聚氨酯一般是指主链或侧链含有铵离子（在大多数情况下是一种季铵离子）或水性聚氨酯的锍离子[15].含铵离子是基于叔胺基团主要由叔胺作用的含有扩链剂制备水性聚氨酯主链，仲胺酸或烷基化剂形成亲水性的铵离子[16].此外，环氧氯丙烷与含氨基的酸和铵离子的聚氨酯反应也可以形成.

阴离子型水性聚氨酯主要是含有侧链的离子基团，阴离子型水性聚氨酯可以分为羧酸型和硫酸型[17].

非离子型聚氨酯，通过定义是一种分子不含离子基团的水性聚氨酯[18].非离子型水性聚氨酯的制备方法[19]：（1）普通聚氨酯预聚物或聚氨酯在有机溶剂中的高剪切乳化作用下强制乳化；（2）由一种非离子型亲水基团的分子中含有亲水基团或链段，通常是羟甲基，而亲水链段是聚氧化乙烯的低分子重量.

两性离子型水性聚氨酯，也被称为混合型聚氨酯，聚氨酯的分子结构是指离子基团或片段，有非离子亲水基团或链段[20].

2.3 按使用形式进行分类

根据水性聚氨酯胶粘剂的使用形式可分为单组分和双组分类型[21].可以直接使用或无胶可实现所需性能的水性聚氨酯被称为单组分[22]；如果单独使用不能达到要求的性能，或一个部件无法达到所需性能，然而，可以通过粘合剂的改进，在这种情况下，水性聚氨酯胶粘剂的单体和粘合剂一起构成双组分系统.

水性聚氨酯涂料主要有三种类型，即单组分，双组分聚氨酯和聚氨酯改性涂料[23].挥发性有机化合物（VOC）是涂料的重要指标，环境试验的双组分聚氨酯VOC含量很低，通常小于21g/L，对环境几乎没有污染[24].它可以在一个薄膜的室温固化，膜的交联程度比较高，溶剂的双组分聚氨酯涂料具有固化膜的硬度和附着力好的优点，可达到溶剂型聚氨酯涂料可以实现的效果[25].而单组分水性聚氨酯涂料因其聚合物分子量很高，通常都是较低的分子量或低交联度，不能形成稳定的水分散体，在涂料中各种性能都不是很好，需要改善.

2.4 按聚氨酯原料进行分类

水性聚氨酯材料的制备不同，由低聚物多元醇的主要类型可分为聚酯，聚醚和聚烯烃型[26]等，分别指的是一种聚酯多元醇，从水性聚氨酯多元醇[27]、聚醚多元醇、聚丁二烯二醇低聚物的制备.此外，还有一些混合型，如聚醚-聚丁二烯，聚酯-聚醚等.

若以聚氨酯异氰酸酯为原料，又可分为脂肪族水性聚氨酯异氰酸酯型，芳香族异氰酸酯型和脂环族异氰酸酯型[28]，根据具体的原料也可细分.

3 水性聚氨酯的合成

目前，水性聚氨酯的合成可大致分为两类：外乳化法和乳化法[30].外乳化法是指在乳化剂存在下，聚氨酯预聚体形成有机溶液或水强制乳化，但很少使用这种方法了.目前，对水性聚氨酯的制备方法通常是用乳液的方法，即，在制备过程中不添加乳化剂，但通过引入亲水性成分，因此，这种方法也被称为自乳化法.水性聚氨酯的合成工艺，通过对反应过程和溶剂的体积扩散过程的特点，内乳化法可分为预聚体分散法，酮亚胺-酮连氮法，丙酮法，熔融分散法和封端异氰酸酯法等[31].其中比较常用的是预聚体法和丙酮法.

3.1 预聚体分散法

预聚体分散的方法首先是聚醚或聚酯二醇和二异氰酸酯反应的异氰酸酯封端的预聚体，用少量溶剂稀释后引入亲水扩链剂得到的分子量和粘度较低的中间溶液.紧接着是将该上述溶液添加到去离子水或含有多胺扩链剂的水中，乳化和扩链，并得到水性聚氨酯分散体.

这种方法的优点是溶剂消耗少，可以得到含支链结构的高分子乳液.但这种方法合成的预聚物分子量不能太高，并且需要严格控制乳化液的预聚物粘度，否则将是非常困难的，并且乳液的粒径比较大，得到的产品的质量不如丙酮法.

3.2 酮亚胺-酮连氮法

酮亚胺-酮连氮法和预聚体分散法相似.在链延伸阶段预聚体分散法是采用溶解在水中的两元伯胺进行扩链反应的，因为NCO基团和NH2基团反应速度太快，不容易获得细小均匀的乳液[32]；酮亚胺酮连氮法是采用酮连氮体系（肼）或酮亚胺体系作为一个潜在的固化剂，这些物质可以和预聚物混合并没有反应，当混合物加入水，酮亚胺或酮连氮将以一定的水解速度将游离的两元胺或肼释放出来，和分散在聚合物颗粒的水性聚氨酯的反应可以得到扩链脲.在反应过程中，扩链和分散是同时进行的.

3.3 丙酮法

丙酮法又称溶液法，是指在沸点低能和水相溶的惰性溶液（如甲基乙基酮，丙酮）中，预聚体和亲水扩链剂进行扩链反应，较高分子量的聚氨酯预聚体就形成了.需要不断向反应溶液中添加溶液以降低聚氨酯溶液的粘度，使其易于搅拌，然后加入水进行分散，形成乳液，最后将溶剂蒸发，得到高分子量的聚氨酯分散体.在整个反应过程中的操作方法比较简单，系统的形成是比较均匀的，由于较低的粘度会之前得到预聚物或聚氨酯树脂乳液分子量高，得到的乳液是一种较好的方法，但需要消耗大量的溶剂，而且过程是比较复杂的.

3.4 熔体分散缩合法

熔化分散缩合，这种方法通常也称预聚体分散甲醛扩链法或熔体分散法，是在没有溶剂的条件水性聚氨酯的一种制备方法.它是异氰酸酯的加成聚合和氨基酸的缩合反应紧密地联系在一起，异氰酸酯合成预聚物包含亲水性预聚体的第一端，然后保持在130℃的温度下，预聚物和过量尿素反应生成缩二脲，然后在水溶液中进行甲醛的羟甲基化反应.在整个反应过程中pH值的降低，可促进缩合聚合是在分散相中进行，易于形成高分子量聚氨酯.

3.5 封端NCO法

封端异氰酸酯的合成，指的是特异性阻断剂在聚氨酯乳液之前使用，将活性-NCO基团保护起来，使其封闭起来，失去活性，然后在水中分散成特定的乳液，需要用时解封即可.

目前，国内外的学者们对水性聚氨酯的合成也做了一些研究.陈延娜选择不同的两异佛二酮二异氰酸酯（IPDI），二羟甲基丙酸（DMPA），聚酯和聚醚多元醇为原料，采用阴离子自乳化法，即在聚合物链中引入亲水基团DMPA，水性聚氨酯乳液就是这样合成的.其研究发现，DMPA的含量在3wt%～8wt%可得到稳定的乳液，聚氨酯软段的玻璃化转变温度（G）增加；在聚醚软段分子量的增加，会使聚氨酯乳液粒径小，稳定性提高，粘度升高，断裂伸长率增加，膜的拉伸强度降低等；沈艳涛通过一系列研究表明DMPA的含量是一个关键因素，产物分子中DMPA含量比小，DMPA含量低会导致水的溶解性不好，高粘度.异氰酸酯指数确定了产品中硬段的比例和产品类别，不同异氰酸酯指数稳定的产品DMPA的含量是不同的，反应时间和温度一般不是敏感因素，但对反应有影响，预聚物稳定性的容忍度与中和度关系不大.

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第9篇：高分子材料的定义范文

关键词：橡胶沥青；废旧轮胎；最佳掺量

中图分类号：U214.7+5文献标识码： A 文章编号：

现阶段，人们的物质生活需求量伴随着国民经济的迅速发展而日益膨胀扩大。全国的汽车保有量在国家大力发展汽车经济的背景下迅速攀升，每年产生数以百万计的废旧轮胎，大量废旧轮胎的资源循环利用是我国面临着的一个难题。据统计，截至2010年底，我国的废旧轮胎己达2.2亿条，且以每年12%的速度递增。由于废旧轮胎是一种难降解、影响人类健康和危害生态环境的高分子材料，露天堆放不仅大量占用土地、妨害植被生长，还极其容易引发火灾，损害人们的身体健康。

将废旧的轮胎加工成橡胶粉来制作橡胶改性沥青并应用于公路行业是处置废旧轮胎的主要方法之一。与基质沥青相比，橡胶改性沥青在高温稳定性、抗老化性能、低温性能、水稳定性以及抗疲劳性等方面都有显著的改善，是一种性能均衡的综合性改性沥青。橡胶沥青混合料中粘结料的含量高、弹性较好，能有效提高抵抗疲劳裂缝和反射裂缝的能力，从而提高了路面的耐久性能，且胶结料有较强的低温柔韧性能有效的减轻路面的温度敏感性。由于轮胎有的炭黑抗氧化剂，能提高路面的抗老化、抗氧化能力以及路面的耐久性，显著降低了道路养护费用。

1橡胶沥青定义

1997年美国ASTM对橡胶沥青给出了概括性的定义:由沥青、回收轮胎橡胶以及一定的添加剂组成的沥青混合料，其中胶粉的含量大于总量的15%(内掺法)，并能保证热沥青中的橡胶颗粒能够与沥青充分反应膨胀。从上述概括中可以总结出橡胶沥青的形成的所必需的基本条件有三条:(1)橡胶粉的掺量，其掺量必须保证一定的量;(2)一定的溶胀反应的时间; (3)能够满足相对应的技术标准。上述的添加剂是指为了改善橡胶沥青的某种特殊的路用性能而添加的外加剂，如沥青改性剂、对橡胶粉的活性起到改善作用的材料以及天然橡胶等。

北京市推荐的《北京市废胎胶粉沥青及混合料设计的使用施工技术指南》对橡胶沥青的定义如下:

橡胶沥青:橡胶粉与沥青(有的掺加一定比例的添加剂)拌和而得到的产物，其中橡胶粉的掺量不小于巧%(内掺)或17.6%(外掺)。

2橡胶沥青作用机理

橡胶沥青的本质特征之一:高温状态下，粗颗粒的橡胶屑颗粒浸泡在沥青中，即使与沥青中的轻质油分发生溶胀反应后，仍然能够保持固体颗粒这一核心。在反应结束后，橡胶屑在使用时依旧能够保持着固体颗粒的这一核心的本质。

橡胶沥青与普通沥青、高分子聚合物改性沥青最大的不同就在于它是一种液―固两相的混合物。正是由于存在着通过凝胶体与沥青分子相连的固体橡胶颗粒核心，因此橡胶沥青所呈现特性就不仅仅与基质沥青和凝胶体的特性有关，而且也反映了固体橡胶颗粒的性质。这些被凝胶体所包围的橡胶颗粒核心的存在使沥青变稠、变硬而呈现出某些固体橡胶的性能。

在基质沥青中加入橡胶粉数量的多少，橡胶粉的粒径，在沥青中的溶胀程度以及是否分布均匀这些因素影响着橡胶沥青的本质特性―固体橡胶颗粒核心。可以采用溶剂浸泡，将调和油加入沥青中，或者采取机械高速剪切等多种手段，促使橡胶颗粒的溶胀过程。但其实不是橡胶颗粒愈细愈好，或者溶胀过程愈高愈好，只有保证了数量高和某一特定的粒径的固体颗粒，橡胶沥青的固有特性本质才能显现出来。如果没有固体颗粒核心的存在，橡胶沥青的意义也不复存在。

3橡胶沥青的加工工艺

本文所说的橡胶沥青是指采用废旧轮胎经粉碎后制成的胶粉（橡胶粉细度一般为 20~80 目）作为改性剂，通过一定的生产工艺得到的能够改善混合料性能的沥青结合料。

对于道路建设，废胶粉改性沥青主要有两种生产方法：湿法和干法。

湿法是先将废胶粉与沥青混合，形成橡胶粉改性沥青，然后把橡胶粉改性沥青与集料进行热拌，制成混合料。用此法制的橡胶沥青性能更优，在道路工程中应用也更广泛，但是其缺点是必须在制备后尽快使用，不可放置过长时间，不得二次加热使用。

干法是先将橡胶粉加入到集料中，形成的混合集料再与沥青进行热拌，制成混合料。此过程生产的改性沥青一致性差，实际上不是生产改性沥青的方法，而是把废胶粉当作填料使用。用此方法修筑的道路需要经常修补。

4橡胶粉掺量对沥青性能的影响研究

本小节主要选取40目的橡胶粉，按照不同的比例加入到基质沥青SK- 90中进行改制，制备成橡胶沥青，进行相关性能试验，主要测试指标针入度(25℃)，延度(5℃)，旋转粘度(177℃)，弹性恢复(25℃)及软化点。比较不同掺量的橡胶沥青之间性能的差异，从而确定橡胶沥青的评价指标。

通过一系列沥青性能试验，最终得出结论如下：

（1）基质沥青经过橡胶粉改性后，针入度降低，软化点、当量软化点升高，说明其高温性能得到了提高，对夏季行车的路面车辙、推挤现象有改善。橡胶粉掺量为 22%时，沥青的针入度最低、软化点最高；橡胶粉掺量为 20%时，沥青的当量软化点最高。

（2）基质沥青经过橡胶粉改性后，低温延度增加，表明在低温时具有较大的变形能力。当量脆点降低，说明其可以减轻路面的冬季开裂，提高沥青混合料的低温稳定性。橡胶粉掺量为 22%时，沥青的延度达最大值；橡胶粉掺量为 20%时，沥青的当量脆点达最低值。

（3）基质沥青经过橡胶粉改性后，针入度指数升高，说明经过改性后其温度敏感性降低，抗流动性提高。橡胶粉掺量为 20%时，沥青的针入度指数达最大值。

（4）基质沥青经过橡胶粉改性后，弹性恢复性能提高。综合橡胶沥青的高、低温性能以及温度敏感性和弹性恢复性能，并从生产与经济角度考虑，胶粉掺量为 20%-22%比较合适。采用掺量 20%-22%的橡胶粉制备沥青，其综合性能最优。

综合橡胶沥青的高、低温性能以及温度敏感性和弹性恢复性能，并从生产与经济角度考虑，胶粉掺量为 20%-22%比较合适。采用掺量 20%-22%的橡胶粉制备沥青，其综合性能最优。

5存在问题及展望

由于技术上的局限性，我国开展的有关应用废旧轮胎橡胶粉对沥青改性的研究并未取得很大的成功，其应用研究也未引起相关部门的足够重视。对我国公路界的大部分人来说，橡胶沥青应用技术在还是一项新技术，人们还未对橡胶沥青的作用机理进行很透彻的了解，在原材料选择、混合料和结合料的设计方法、施工技术、制作工艺与质量控制等方面都还缺乏充分的积累。

尽管存在着很多的问题，但是对橡胶沥青的推广和应用还是应该坚定不移的走下去。为此，还需要我国尽快出台关于橡胶沥青的统一规范、加大在政策和经济上对于废旧胎粉用于橡胶沥青的扶持。相信橡胶沥青的应用一定会有更加广阔的前景。

参考文献：

[1] 王旭东，李美江，路凯冀等.橡胶沥青及混凝土应用成套技术【M】.北京:人民交通出版社，2008.