高分子材料的耐热性精选(九篇)

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第1篇：高分子材料的耐热性范文

随着塑料工业的快速发展，塑料产品已经广泛应用到人们的生活当中，给人类带来了许多的便利，与此同时，由于人们对其大量需求致使废弃物中的塑料越来越多，这对生态环境造成了严重的污染。因而，现在许多科学家都在寻找新的环境友好型材料。其中生物可降解高分子材料就属于环境友好型材料，这其中最受人们关注的就是聚乳酸（PLA），具有良好的生物降解性，在微生物作用下分解为二氧化碳和水，对环境不会造成危害。人们之所以选择聚乳酸作为环境友好型材料来研究，是因为聚乳酸具有强度高，透明性好，生物相容性好等优点，可以应用于很多领域，包括医用、包装、纺织等。但是由于其结晶性能差，脆性大等缺点，使其在某些性能方面存在严重的不足，这就严重限制了聚乳酸的应用[1]。为了使聚乳酸能够更好的应用到各个领域，研究者们对其进行表面改性，使其性能得到改善，能够得到更好的应用。

1.生物可降解高分子材料

生物可降解高分子材料是环境友好型材料中最重要的一类。它是指在一定条件下，一定的时间内，能被细菌、真菌、霉菌、藻类等微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的一类高分子材料。由于其具有无毒、生物降解及良好的生物相容性等优点，生物降解高分子被广泛应用于医药、一次性用品、农业、包装卫生等领域。按照来源的不同，可将其分为天然可降解高分子和人工合成可降解高分子两大类。

天然可降解高分子：有淀粉、纤维素、蛋白质等，这类高分子可以自然生长，并且降解后的产物没有毒性，但是这类高分子大多不具备热塑性，加工起来困难，因此不常单独使用，只能与其它高分子材料掺混使用。

人工合成可降解高分子：有聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯醇、聚己二酸乙二酯等。这类聚酯的主链大多为脂肪族结构单元，通过酯键相连接，主链比较柔软，容易被自然界中微生物分解。与天然可降解高分子材料相比较，人工合成可降解高分子材料可以在合成时通过控制温度等条件得到不同结构的产物，从而对材料物理性能进行调控，并且还可以通过化学或物理的方法进行改性[2]。

在以上众多的天然可降解高分子材料和人工合成可降解高分子材料中，天然可降解高分子材料加工困难，成本高，不被人们选中，因此，人们把目光集中在了人工合成可降解高分子材料中，这其中聚乳酸具有其良好的生物相容性、生物可降解性、优异的力学强度和刚性等性能，在诸多人工合成可降解高分子材料中脱颖而出，被人们所选中。

2. 聚乳酸材料

在人工合成可降解高分子材料中，聚乳酸是近年来最受研究者们关注的一种。它是一种生物可降解的热塑性脂肪族聚酯，是一种无毒、无刺激性，具有良好生物相容性、强度高、可塑性加工成型的生物降解高分子材料。合成聚乳酸的原料可以通过发酵玉米等粮食作物获得，因此它的合成是一个低能耗的过程。废弃的聚乳酸可以自行降解成二氧化碳和水，而且降解产物经光合作用后可再形成淀粉等物质，可以再次成为合成聚乳酸的原料，从而实现碳循环[3]。因此，聚乳酸是一种完全具备可持续发展特性的高分子材料，在生物可降解高分子材料中占有重要地位。迄今为止，学者们对聚乳酸的合成、性质、改性等方面进行了深入的研究。

2.1聚乳酸的合成

聚乳酸以微生物发酵产物-乳酸为单体进行化学合成的，由于乳酸是手性分子，所以有两种立体结构。

聚乳酸的合成方法有两种；一种是通过乳酸直接缩合；另一种是先将乳酸单体脱水环化合成丙交酯，然后丙交酯开环聚合得到聚乳酸[4]。

2.1.1直接缩合[4]

直接合成法采用高效脱水剂和催化剂使乳酸低聚物分子间脱水缩合成聚乳酸，是直接合成过程，但是缩聚反应是可逆反应，很难保证反应正向进行，因此不易得到高分子量的聚乳酸。但是工艺简单，与开环聚合物相比具有成本优势。因此目前仍然有大量围绕直接合成法生产工艺的研究工作，而研究重点集中在高效催化剂的开发和催化工艺的优化上。目前通过直接聚合法已经可以制备具有较高分子量的聚乳酸，但与开环聚合相比，得到的聚乳酸分子量仍然偏低，而且分子量和分子量分布控制较难。

2.1.2丙交酯开环缩合[4]

丙交酯的开环聚合是迄今为止研究较多的一种聚乳酸合成方法。这种聚合方法很容易实现，并且制得的聚乳酸分子量很大。根据其所用的催化剂不同，有阳离子开环聚合、阴离子开环聚合和配位聚合三种形式。（1）阳离子开环聚合只有在少数极强或是碳鎓离子供体时才能够引发，并且阳离子开环聚合多为本体聚合体系，反应温度高，引发剂用量大，因此这种聚合方法吸引力不高；（2）阴离子开环聚合的引发剂主要为碱金属化合物。反应速度快，活性高，可以进行溶液和本体聚合。但是这种聚合很难制备高分子量的聚乳酸；（3）配位开环聚合是目前研究最深的，也是应用最广的。反应所用的催化剂主要为过渡金属的氧化物和有机物，其特点为单体转化率高，副反应少，易于制备高分子量的聚乳酸。但是开环聚合有一个缺点，所使用的催化剂有一定的毒性，所以目前寻找生物安全性高的催化剂成为配位开环聚合研究的重要方向。

2.2聚乳酸的性质

由于乳酸单体具有旋光性，因此合成的聚乳酸具有三种立体构型：左旋聚乳酸（PLLA）、右旋聚乳酸（PDLA）和消旋聚乳酸（PDLLA）。其中PLLA和PDLLA是目前最常用，也是最容易制备的。PLLA是半结晶型聚合物，具有良好的强度和刚性，但是其缺点是抗冲击性能差，易脆性断裂。而PDLLA是无定形的透明材料，力学性能较差[5]。

虽然聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性、优异的力学强度和阻隔性，但是聚乳酸作为材料使用时有明显的不足之处；韧性较差并且极易弯曲变形，结晶度高，降解周期难以控制，热稳定性差，受热易分解，价格昂贵等。这些缺点严重限制了聚乳酸的应用与发展[6]。因此，针对聚乳酸树脂原料进行改性成为聚乳酸材料在加工和应用之前必不可少的一道工序。

2.3聚乳酸的改性

针对聚乳酸的以上缺点，研究者们对其进行了增韧改性、增强改性和耐热改性，用以改善聚乳酸的韧性和抗弯曲变形能力，提高热稳定性，进一步增强聚乳酸材料。

2.3.1增韧改性

在常温下聚乳酸是一种硬而脆的材料，在用于对材料要求高的领域，需要对其进行增韧改性。增韧改性主要分为共混和共聚两种方法。但是由于共聚法在聚乳酸的聚合过程中工艺比较复杂，并且生产成本高，因此在实际工业生产中，主要用共混法来改善聚乳酸的韧性。共混法是将两种或两种以上的聚合物进行混合，通过聚合物各组分性能的复合达到改性目的[7]。为了拓展聚乳酸材料在工程领域的用途，研究者们常采用将聚乳酸与其它高聚物共混，这样一方面能够改善聚乳酸的力学性能和成型加工性能，另一方面也为获得新型的高性能高分子共混材料提供了有效途径。

增韧改性所用的共混法工艺比较简便，成本相应低一些，在实际工业生产中更加实用。不过受到聚乳酸本身的硬质和高模量限制，共混法改性目前主要方向为增韧、调控亲水性和降解能力。

2.3.2增强改性

聚乳酸本身为线型聚合物，分子链中长支链比较少，这就使聚乳酸材料的强度在一些场合满足不了使用的要求。因此要对其进行增强改性，使其强度达到要求。目前主要采用了玻璃纤维增强、天然纤维增强、纳米复合和填充增强等技术来对聚乳酸进行改性，用以提高聚乳酸材料的力学性能[7]。

目前，植物纤维和玻璃纤维对增强聚乳酸的力学性能效果相差不大，但是植物纤维价格低廉，并且对环境友好，因而成为对聚乳酸进行增强改性的常见材料。而填充增强引入了与聚合物基体性质完全不同的无机组分并且综合性能提升明显，因此受到广泛的关注。这其中，以纳米填充最有成效，填充后可以全面提升聚乳酸的热稳定性、力学强度、气体阻隔性、阻燃性等多种性能。此外，聚乳酸具有生物相容性和可降解的特性，因此用做人体骨骼移植、骨骼连接销钉等医学材料。

2.3.3耐热改性

耐热性差是生物降解高分子材料共有的缺点。聚乳酸的熔点比较低，因此它在高温高剪切作用下易发生热降解，导致分子链断裂，分子量降低，成型制品性能下降。因此需要对聚乳酸进行耐热改性，用以提高其加工性能，通常采用严格干燥、纯化和封端基等方式提高其热稳定性[8]。目前，添加抗氧剂是提高聚合物耐热性的常用方法，除了采用添加改性或与其它树脂共混改性来提高聚乳酸耐热性，还可以通过拉伸并热定型的方法提高聚乳酸的耐热性，与此同时，还可以改善其聚乳酸复合材料韧性和强度。在纺织、包装业等领域有很好的应用。

从上述几种改性结果来看，与聚乳酸相比，改性后的聚乳酸复合材料综合性能等方面都得到了全面的提升，在医学、纺织、包装业等领域都得到了很好的应用。因此，聚乳酸复合材料得到了人们的喜爱与关注，并逐渐将人们的生活与之紧紧联系在了一起。成为国内外研究者所要研究的重点对象。

3.聚乳酸复合材料及研究进展

3.1聚乳酸复合材料

经过改性剂改性过的聚乳酸复合材料是一种新型复合材料，它是以聚乳酸为基体，在其中加入改性剂混合用各种方式复合而成的。同时它具备与聚乳酸相同的无毒、无刺激性、良好的生物相容性等性质，但是在性能方面要都优于聚乳酸。聚乳酸复合材料在柔顺性、伸长率、力学、电、热稳定性等方面都表现出了优异的性能，目前已经将其应用与医学、农业、纺织、包装业和组织工程等[9]领域，应用非常广泛。

聚乳酸复合材料可以在微生物的作用下分解为二氧化碳和水，对环境不会造成任何的危害，加上其在各个方面都具有优异的性能，可以用于各个领域。因此成为了新一代的环境友好型材料被国内外的研究者们广泛关注。目前，就聚乳酸复合材料的研究，国内外研究者们都取得了一定的成果和进展。

3.2聚乳酸复合材料研究进展

由于聚乳酸作为生物相容，可降解环境友好材料，存在着结晶速度慢、结晶度低、脆性大等缺陷，将需要与具有优异导电、导热、力学性能，生物相容性等优点的填料复合进行填充改性[10]。这个方法成为目前国内外研究的重点。对于聚乳酸复合材料的研究以下是国内外研究者的研究进展。

盛春英[1]通过溶液共混法制备了聚乳酸/碳纳米管复合物，用红外光谱和DSC研究了复合材料的等温结晶和非等温结晶性能，重点研究了CNTs的种类、管径、管长、质量分数以及聚乳酸分子量对复合物结晶性能的影响，以及等温结晶对复合材料拉伸性能的影响。

范丽园[2]将左旋聚乳酸和纳米羟基磷灰石用含有亲水基团的JMXRJ改性剂，通过溶液共混法，加强两者亲水性能和结合能力。以碳纤维为增强体，制备出碳纤维增强改性PLLA基复合材料。并分析其化学结构、结晶行为、热性能以及等温结晶时晶球变化。

张东飞等[3]人介绍了碳纳米管制备的三种方法，即石墨电弧法、化学气相沉积法和激光蒸发法，并阐述了碳纳米管导热基本机理，对碳纳米管应用于复合材料热传导性能进行了研究与展望。

赵媛媛[4]采用溶液超声法，选用多壁碳纳米管作为填充物，制备聚乳酸/碳纳米管复合材料，并对其进行改性研究。以碳纳米管化学修饰及百分含量的变化对其在PLLA基体中的分散性、形态、结晶行为、力学性能和水解行为的影响为主要研究对象。

张凯[5]通过对有效的碳纳米管分布对复合材料的导电性能进行研究。并重点从形态调控角度，调节碳纳米管在高分子基体中的有效分布，构建了高效的导电网络。并从晶体排斥、相态演变、隔离的角度，设计三种不同形态的导电聚乳酸/复合材料，降低了材料的导电逾渗值。

冯江涛[6]通过采用混酸处理、表面活性剂修饰和表面接枝三种方法对对碳纳米管表面进行修饰，利用溶剂蒸发法制备聚乳酸/碳纳米管复合材料，采用红外吸收光谱、拉曼光谱、偏光显微镜、透射电镜、扫描电镜、差示扫描量热分析仪对复合材料的表面形貌和结构进行了分析和总结。

李艳丽[7]通过混合强酸酸化与马来酸酐接枝相结合，对碳纳米管表面修饰，增强了碳纳米管与聚乳酸之间的界面相互作用，获得了碳纳米管分散均匀的聚乳酸/碳纳米管纳米复合材料。并且研究不同条件下碳纳米管对聚乳酸结晶行为的影响，发现碳纳米管对聚乳酸的结晶有明显的异相成核作用。

许孔力等[8]人通过溶液复合的方法制备聚乳酸/碳纳米管复合材料，并对其力学性能和电学性能进行了详细的研究，而且对复合材料的应用前景进行了展望。

李玉[9]通过将聚乳酸与具有优异导电、导热、力学性能、生物相容性的碳基纳米填料进行填充改性。考察了静电纺丝参数对聚乳酸纤维的形貌影响，并且考察了不同含量的碳纳米管对复合纤维形貌和结构的影响。此外，还对静电纺丝和溶液涂膜制备工艺对复合材料性能影响。

赵学文[10]通过将碳纳米粒子引入聚合物共混体系实现了复合材料的功能化与高性能化。并且他们提出一种基于反应性碳纳米粒子的热力学相容策略，有效的提高了不相容共混物的界面粘附力，增强了材料的力学性能，同时赋予了导电等功能。

Mosab Kaseem等[11]人通过热、机械、电气和流变性质对聚乳酸基质中碳纳米管的类型、纵横比、负载、分散状态和排列的依赖性。对不同性能的研究表明，碳纳米管添加剂可以提高聚乳酸复合材料的性能。

Mainak Majumder等[12]人通过对聚乳酸/碳纳米管复合材料制备和表征方面的研究，

综述有关碳纳米管在聚乳酸基质中分散的有效参数。并且将聚乳酸与不同材料结合用来改变其性能。

Wenjing Zhang等[13]人通过溶液共混制备了一系列PLLA/碳纳米管复合材料。测试了形态，机械性能和电性能。通过研究发现随着碳纳米管含量达到其渗透阈值，PLLA/碳纳米管复合材料的体积电阻降低了十个数量级。通过光学显微镜图像显示了纳米复合材料的球晶形态，用差示扫描量热法（DSC）测量，其结果显示，随着碳纳米管含量的增加，冷结晶温度升高。

Eric D等[14]人通过研究在半结晶聚合物碳纳米管复合材料中，碳纳米管被视为可以影响聚合物结晶的成核剂。但是，由于碳纳米管的复杂性。不同的手性，直径，表面官能团，使用的表面活性剂和样品制备过程可能会影响复合材料结晶。研究了半晶复合材料的结构，形态和相关应用。简要介绍聚合物中的结晶和线性成核。使用溶液结晶方法揭示了界面结构和形态。

Kandadai等[15]人通过拉曼光谱分析表明PLLA和碳纳米管之间的相互作用主要通过疏水的C-CH3官能团发生。复合材料的直流电导率随碳纳米管负载的增加而增加。导电的碳纳米管增强的生物相容性聚合物复合材料可以潜在地用作新一代植入物材料，从而刺激细胞生长和通过促进物理电信号传递来使组织再生。

从以上国内外研究者的研究进展中，可以看到，大部分的研究者都是通过溶液共混的方法制备聚乳酸复合材料，这种方法对于国内外的研究者们来说比较简便可靠。并且他们将制备好后的聚乳酸复合材料通过红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示扫描量热、拉曼光谱和偏光显微镜等手段进行其结构和性能的观察和分析，发现聚乳酸复合材料的性能在各个方面都有显著的提高，并且可以应用与各个领域，应用前景非常广阔。聚乳酸复合材料作为新一代性能全面的环境友好型材料，国内外的研究者们对聚乳酸复合材料的研究还在进行着，并且对于它的发展都有很高的期待。

4.本课题的研究思路及研究内容

4.1 研究思路

聚乳酸作为可降解生物材料，同时又具有生物相容性，力学性能好等优点。碳纳米管则具有良好的生物相容性，功能性等优点。将两种材料复合可以进一步改善聚乳酸结晶性能、力学性能、赋予其导电性。

对于聚乳酸/碳纳米管复合材料的制备可以通过共混法、原位聚合及静电纺丝法来制备，目前通常采用溶剂挥发法制备聚乳酸/碳纳米管复合材料。通过拉曼光谱、电子能谱、扫描电子显微镜、示差扫描量热来测定其结合能、材料表面形貌以及结晶、熔融温度等方面进行观察分析。

第2篇：高分子材料的耐热性范文

关键词：聚丙烯；层状硅酸盐；复合材料

引言

作为一种热塑性通用塑料，聚丙烯具有良好的性能，在进行生产时对机械化程度要求比较低，而且，成型收缩率比较大，冲击韧性不高，因此，在进行应用的时候受到了很大的限制，在工程塑料中不能进行应用。层状硅酸盐无机矿物粒子填充聚丙烯成为了研究的热点，其中，复合材料中的刚性粒子能够更好的起到增韧作用，而且还不会对聚丙烯材料的刚性、耐热性以及加工性能产生影响。层状硅酸盐/聚丙烯复合材料是一种非常特殊的复合材料，能够更好的对其中层状硅酸盐加以利用，这样能够形成复合材料，复合材料在收缩率方面进行了降低，热变形温度得到了提升，在工业领域和家用电器领域中取得了非常好的效果。文章对层状硅酸盐填充聚丙烯复合材料进行分析，在应用方面进行了展望。

1 高岭土/PP复合材料

高岭土填充的聚丙烯在使用时具有很好的强度和韧性，同时具有很好的阻隔性，在尺寸方面比较稳定，在热能方面也比较稳定。高岭土呈现疏松土状，具有一定的滑腻感，相对密度比较低，层面间能够相互吸引，因此，其内部具有很大的内聚能，导致插层分子非常难进入。高岭土复合材料是一种开发潜力非常高的材料，在环境工程、导电材料以及吸附材料等领域具有很好的应用前景。

对高岭土复合材料的力学和热力学性能进行研究，得出高岭土复合材料并不具备聚丙烯材料的拉伸强度，因此，在这方面要进行改善，同时，要对高岭土复合材料的冲击强度以及弯曲强大进行提高，这样材料在承受强大冲击力时能够表现出更好的性能。在聚丙烯材料中添加高岭土能够更好的提高其结晶温度，能够加快其结晶速度，促进内部的异相成核。在聚丙烯材料中添加高岭土能够提高其熔融温度，对耐热性能能够进行提高。

很多的研究人员利用高岭土作为表面改性对聚丙烯材料进行了改性，将改性高岭土复合材料和未改性的高岭土的复合材料进行对比，在缺口冲击强度方面得到了提高，拉伸强度也得到了提高，在改性高岭土中聚丙烯基体分散比较均匀，在结晶状况方面也有很大的变化，因此，利用扫描量热仪对结晶速率进行研究，能够在比较低的温度下诱导出聚丙烯结晶，使其结晶速率得到提高。

2 滑石粉/PP复合材料

滑石粉的化学式为：Mg3（Si4O10）（OH）2，内含MgO31.8%、SiO263.5%、H2O4.8%和微量的CaO、Fe2O3和Al2O3，密度为2.7～2.8g/cm3，在水中略显碱性，基本形状为片状或鳞片状，有滑腻感。滑石粉在所有无机填料中硬度最小，化学性质稳定，加热至380～500℃时失去结合水，800℃以上才失去结晶水，所以在塑料应用中不仅对设备无磨损，而且稳定。采用滑石粉填充的聚丙烯复合材料耐热性好、收缩率低、尺寸稳定性好、硬度高，已广泛应用于汽车部件及日常用品的生产。

研究发现聚丙烯/滑石粉复合材料的拉伸强度以及弯曲强度会随着滑石粉母料填充量增加而增大，在增加母料时，滑石粉的含量也会出现不断增加的情况，在填充量不断增加时，滑石粉的含量会逐渐降低，缺口冲击强度会随着滑石粉含量的增加也会出现逐渐降低的情况。滑石粉填充的复合材料拉伸强度、弯曲强度在相同的粒径情况下具有更好的碳酸钙，在这种情况下，复合材料的刚性材料能够得到提高，在这种情况下，韧性出现了降低的情况，对于高分子材料来说，刚性越好，收缩率会出现降低的情况，变形性能逐渐降低，耐热性也能进行提高。将好的滑石粉填充到聚丙烯中，在聚丙烯中进行滑石粉的添加也有不同粒径和比例，这样在性能方面也得到了提高。在聚丙烯中是否添加滑石粉对聚丙烯的性能有很大影响，在滑石粉含量不断增加的情况下，滑石粉复合材料的拉伸强度会出现先下降后上升的情况，滑石粉的添加量要进行严格的控制，这样能够更好的提高拉伸强度。对聚丙烯次啊了的成品性能和成本进行考虑，通过不断的对比研究得出滑石粉的填充量控制在百分之三十到四十最佳。在填料量小于一定值的时候，复合材料的强度也会受到滑石粉用量情况的影响。滑石粉填充量出现过小的情况是会导致聚丙烯基体分散浓度出现降低的情况，而且，对其韧性的增强也有不利影响。填充量过大会导致粒子间的距离出现问题，因此，界面会出现粘结缺陷，材料在使用过程中非常容易出现裂纹和塑性变形的情况，出现开裂的问题会导致材料的强度受到很大的影响。

3 蒙脱土/PP复合材料

蒙脱土是一种含水的2B1型层状硅酸盐粘土矿物，其结构单元主要是二维排列的Si-O四面体和二维排列的Al（或Mg）-O-OH八面体，此两类片层的对称性相似。由于蒙脱土独特的结构优势而受到研究者的青睐，蒙脱土与聚丙烯在纳米尺度的复合使材料具有比重轻、耐热性好、阻隔性、耐老化性、阻燃性优良等特点，并且复合材料具有较好的尺寸稳定性和透明性，容易回收，目前已在汽车保险杆、脚踏板、汽车内外装饰材料上得到广泛应用。

Yeh Wan等人在研究温度对蒙脱土在聚丙烯接枝马来酸酐中分散的影响时也得到了类似的结论：当混度低于170℃时，温度的降低不利于蒙脱土的分散，因为这时的PPMA分子未有完全熔融，分子链的缠结较严重，难以插层到蒙脱土的片层间，当温度高于170℃时，温度的升高会使XRD的衍射角向大角方向移动，对应的蒙脱土的层间距变大，蒙脱土的分散状态变差，因为温度的升高会使体系的粘度降低，蒙脱土在熔融共混的过程中所受的剪切力变小，所以蒙脱土的分散效果逐渐变差。

4 结束语

聚丙烯材料是一种无毒、无色的物质，而且在强度、刚度以及硬度方面效果非常好，在使用时能够对高温问题进行解决，耐热性能非常好。这种材料在使用过程中，具有很好的电性能，但是，聚丙烯材料也存在着缺点，在使用过程中如果遇到低温的情况，其会出现变脆的问题，也非常容易老化。在很多的机械零件以及绝缘零件中有非常好的应用，因为其存在的缺点，导致其在应用过程中要对性能进行改善。作为功能型复合材料，其环保性能也非常好，可以在聚丙烯材料中添加其他物质，对其性能进行改善。层状硅酸盐/PP复合材料正日益引起人民的关注，开发新型的层状硅酸盐有机改性试剂，探究层状硅酸盐/PP复合材料新性能是值得关注的热点研究课题。随着研究的深入进展，层状硅酸盐/PP复合材料的种类势必将越来越多，性能将会越来越优异，会有越来越多的层状硅酸盐/PP复合材料应用食品包装、电子器件封装、汽车塑料、航空航天新材料等新领域。

参考文献

第3篇：高分子材料的耐热性范文

关键词：高分子材料；发展；应用

随着高分子材料应用范围的不断拓展，作为一名高中学生，还是应该对高分子材料的发展现状以及应用趋势有一定的了解，这样才能够对未来的生活与工作起到一定的铺垫作用。

一、高分子材料含义与发展现状

（一）高分子材料

高分子材料指的是多个重复单元共价连接，分子量很大一类的分子从而组成了相关的聚合物，并且还具有一定的粘弹性。现阶段，高分子材料正逐渐朝着高功能化、复合化、高性能化等方向不断发展。因此，我国高分子材料需要在通用性进一步开发的基础上，偏向于高分子材料品种、技术水平以及生产的重点发展，这样才能够促进市场的发展需求[1]。

（二）发展现状

为了满足汽车工业、家用电器、电子信息等多个领域的需求，高分子材料重点发展主要是：第一，高性能化，如耐热性、高机械性、耐腐蚀性以及耐久性等方面。第二，高功能化，如生物学、光学、力学等多种功能。第三，复合化。如复合材料，通常是基于高性能结构的材料作为基本的符合材料组成。第四，智能化，如材料本身拥有一定的生物功能预知性，如识别能力、修复能力、反应能力等。

二、高分子材料应用趋势

（一）具有记忆的高分子材料

1.热响应型

室温以上的变形，室温形态固定，同时可以进行长期的存放，当温度再一次提升到特定，温度，制件也可以迅速恢复到初始状态。针对这一能力，主要是在电子通讯、科学实验、汽车保险杠、油田封井器等领域之中使用，具体如医用器械、热缩连接紧固件、光信息、座垫、泡沫塑料等。热响应型形状的记忆高分子形变温度很容易控制，并且制作相对渐变，目前是记忆高分子研究之中开发最为活跃的一个领域。尤其是形状记忆纤维的开发利用，有利于纺织业发展的推动。

2.电/磁响应型

属于热响应形状记忆功能高分子材料同具有一定导电性能的金属粉末、导电炭黑以及导电高分子等复合材料。当电流产生热量之后，就会提升材料的温度，导致形状恢复，不但拥有导电性能，同时也具有一定的形状记忆功能。一般来说，在电子集束管、电磁屏蔽材料等电子通讯以及仪器仪表等领域之中得到广泛的应用[2]。

3.光响应型

指的是将某一部分光感应变色的基团引入到高分子的主链以及侧链之中，一旦有紫外光照射，PCG就会出现光异构化反应，这样就会改变分子链状态，导致其宏观形态也出现相应的变化；当停止光照之后，PCG光构化反应就可以逆行，分子链会恢复到原本的状态。主要用于光记录材料、药物缓释剂、印刷材料等。

4.化学感应型

材料的周边介质性质的变化就可以将材料的变形以及形状恢复激发出来。其条件主要是PH值扁你话、相变反应、平衡离子置换等。这一类型的物质，还存在部分的皂化聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。这一材料主要是在“化学发动机”、蛋白质或者是酶的分离膜中广泛使用。

（二）水溶性高分子化合物

主要包含了水溶性的树脂和聚合物。属于一种拥有较强亲水性的高分子材料，在水中可以溶解成为溶液。在分子结构之中包含了阳离子、阴离子，极性非离子等亲水基团，这样就可以让高分子材料拥有性、分散性以及减磨性等多种性能。其主要的种类包含了：

第一，淀粉、动植物胶以及纤维素等天然性的水溶高分析。第二，人工合成水溶高分析，主要包含了离子型、非离子型以及缩合类等。

其物理性能包含了分子量、溶解度、絮凝作用、分散作用、减阻作用等。

溶解度指的是每一分溶剂之中，溶质溶解的平均值。一般来说，溶液之中的溶解溶质要多于平均值，这个时候就称之为过饱和溶液。所以，水溶性就是最重要的特性之一。分子量作为水溶性高分子的一大特性，其平均值就直接决定了高分子材料本身的性能。同时分子量分布，也会对分子量产生一定的影响。

分散作用指的是两相界面之中分散剂有序的排列，这样就可以确保分散体系本身的稳定性。水溶性高分子属于良好的分散剂，其本身具有疏水基团和亲水基团，本身也拥有一定的表面活性能。

当存在一定量的电解质，就会降低微粒的物理稳定性，将其聚集成为絮状，但是在振摇之后又能够均匀的分散，这样的作用就可以称之为絮凝作用。水溶性高分子本身拥有极性基团，可以吸附水中的固体离子，这样就能够形成絮凝团。增稠剂本身属于流变助剂，能够让低稠度的水性涂料增加粘稠度。

将高分子聚合物注入到流体之中，能够降低流动阻力，这样使用于降低流体流动阻力的化学剂就可以将其称之为减阻剂。

三、结束语

总而言之，随着科学技术的不断发展，也带动了高分子材料加工行业的不断发展，虽然目前国内的高分子材料的研究与应用还与发达国家存在一定的差距，但是相信在广大研究人员的努力下，我国高分子技术必定会发展的越来越迅速。作为高中生的我们，从现在开始，能够认识其作用，相信在未来发展中，也可以贡献自己的一份力。

参考文献：

第4篇：高分子材料的耐热性范文

【关键词】 高分子材料 可降解 循环利用

1 生物可降解高分子材料的含义及降解机理

生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。生物可降解的机理大致有以下三种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为，高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先，微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合，通过水解切断高分子链，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摄入人体内，经过种种的代谢路线，合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量，最终都转化为水和二氧化碳。因此，生物可降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外，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。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外，还与材料温度、酶、PH值、微生物等外部环境有关。

2 生物可降解高分子材料的类型

按材料来源，生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类。按用途分类，有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。

2.1 微生物生产型

通过微生物合成的高分子物质。这类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，可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。

2.2 合成高分子型

脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低，强度及耐热性差，无法应用。芳香族聚酯（PET）和聚酰胺的熔点较高，强度好，是应用价值很高的工程塑料，但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯（或聚酰胺）制成一定结构的共聚物，这种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

自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子，这些高分子可被微生物完全降解，但因纤维素等存在物理性能上的不足，由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求，因此，它大多与其它高分子，如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共同混制。

2.4 掺混型

在没有生物可降解的高分子材料中，掺混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得产品具有相当程度的生物可降解性，这就制成了掺合型生物可降解高分子材料，但这种材料不能完全生物可降解。

3 生物可降解高分子材料的研发

3.1 传统方法

传统利用生物可降解高分子材料的方法主要包括：天然高分子的改造法、化学合成法和微生物发酵法等。（1）天然高分子的改造法。通过化学修饰和共混等方法，对自然界中存在大量的多糖类高分子，如淀粉、纤维素、甲壳素等能被生物可降解的天然高分子进行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法虽然原料充足，但一般不易成型加工，而且产量小，限制了它们的应用。②化学合成法。模拟天然高分子的化学结构，从简单的小分子出发制备分子链上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，这些高分子化合物结构单元中含有易被生物可降解的化学结构或是在高分子链中嵌入易生物可降解的链段。化学合成法反应条件苛刻，副产品多，工艺复杂，成本较高。（2）微生物发酵法。许多生物能以某些有机物为碳源，通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。但利用微生物发酵法合成产物的分离有一定困难，且仍有一些副产品。

3.2 酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶学的发展，酶在有机介质中表现出了与其在水溶液中不同的性质，并拥有了催化一些特殊反应的能力，从而显示出了许多水相中所没有的特点。

3.3 酶促合成法与化学合成法结合使用

酶促合成法具有高的位置及立体选择性，而化学聚合则能有效的提高聚合物的分子量，因此，为了提高聚合效率，许多研究者已开始用酶促法与化学法联合使用来合成生物可降解高分子材料。

4 结语

随着高分子材料合成与加工的技术进步，生物可降解高分子材料在各行业得到广泛、深入的应用。生物可降解高分子材料助剂、树脂原料和加工机械一起组成了生物可降解高分子加工的三大基本要素。此外，加工工艺水平、配方技术以及相关配套服务设施也成为完美展现制品性能的不可或缺的因素。我国生物可降解高分子材料工业起步较晚，发展迟缓，难以适应目前的发展趋势，必须借助行业发展，探索一条具有中国特色的工业之路。在消化、吸收、仿制国外先进品种和技术的基础上，针对不同行业要求和特点，开发出高效、多功能、复合化、低（无）毒、低（无）污染、专用化的生物可降解高分子品种，提高规模化生产和管理能力，改变目前行业规模小、品种少、性能老化且雷同、针对性（专用性）差、性能价格比明显低于国外同类产品、创新能力低下、污染严重、无序竞争的局面，一些新型功能的生物可降解高分子材料的发展时间不长，消费量较低，却带来了产业新的突破点和增长点，丰富完善了整个体系，其高技术含量和巨大的增幅显示了强大的生命力，创造一个投入产出比明显高于其他化工产品的新产业。

第5篇：高分子材料的耐热性范文

【关键词】聚氯乙烯；氯化聚氯乙烯

氯化聚氯乙烯（简称CPVC）,又名过氯乙烯。CPVC能耐大多数的酸、碱、盐，具有很好的耐化学腐蚀性。CPVC的耐热温度要比聚氯乙烯（简称PVC）高30～40℃，与其他高分子材料相比具有良好的耐热性。CPVC应用范围十分广泛，主要用于管件、注塑成型、还可用于氯化纤维的改性、制造复合材料、发泡材料、涂料及粘合剂等。CPVC还可用作塑料的改性剂，它与热塑性或者热固性的塑料共混制造合金，可改善这些材料的性能，使之成为性能更为优越的工程塑料。

我国CPVC的生产厂家一般规模较小，质量档次不高，应用开发力度不够，使我国应用于管材、硬质品方面的CPVC大量依赖进口。因此，扩大氯化聚氯乙烯的生产及加快开发速度是我国当前面临的首要问题。

(4)卓越的耐候性和耐腐蚀性:

CPVC不仅耐紫外线和大气老化,常温下还耐各类酸、碱介质,即使100℃仍耐次氯酸钠溶液、乳酸、稀碱液等介质。

CPVC是PVC氯化改性的产物，其关健技术是PVC初级粒子的形态及氯化条件，CPVC的性能决定于两个因素：氯的含量和氯在CPVC分子链上的分布。所以相同氯含量的CPVC会由于氯原子的分布不一样而产生较大的性能差别。因此开发并生产出适合于制造CPVC树脂的专用PVC树脂很重要，其主要特征是要具有合理的疏松度及粒子间的间隙，且粒子表面的皮层较薄，表面积也相对较大。这种专用料非常有利于氯化时氯在PVC中的深入和扩散。

2、工艺方法选择

氯化聚氯乙烯树脂的生产经过长期的发展已经具备十分成熟的生产工艺，在工业上生产主要有溶剂法、水相法、气相法三种方法。溶剂法生产工艺流程长、成本高、环境污染大。因此，溶剂法生产在一定程度上受到了制约。气相发生产具有设备复杂、氯化时热量转移困难、产物容易变黄等缺点，使气相法大规模生产也受到制约。水相悬浮法生产不用溶剂、成本底、产品质量好，其生产工艺最为成熟，而我厂对水相悬浮法生产具有成熟的生产技术及十年的生产经验。大多数员工对水相悬浮生产有直观的认识，因此，采用水相悬浮法生产氯化聚氯乙烯对氯碱企业来说是一种十分可行、可靠的生产方法。

3、水相悬浮法氯化工艺

水相悬浮法氯化工艺主要包括三道工序：聚氯乙烯氯化；氯化聚氯乙烯的洗涤和稳定；氯化聚氯乙烯干燥。其简要步骤如下：

向设有搅拌器的搪瓷釜或钛质反应釜中加入定量水或20%盐酸，然后按计算量加入PVC树脂粉、分散剂和引发剂，配成15-20%的PVC悬浮液。搅拌下升温50-70℃，经鼓泡器向反应釜中通入氯气，反应至含氯量合格，终止氯化反应。把浆料送入离心机中分离出盐酸，把盐酸返回氯化反应釜或打入氯化气提工序中。压出的浆料送至带有搅拌器的搪瓷洗涤釜中用水和苏打溶液加以稳定。把稳定后的氯化聚氯乙烯送入离心机，分离出水及其他液体，然后送入干燥器中。用鼓风机送入空气，经加热器加热空气，通入干燥器除去氯化聚氯乙烯中的水分，使氯化聚氯乙烯干燥。废气经除尘器后排空。最后从干燥器中输出所需的氯化聚氯乙烯树脂。其工艺流程图如下：

4、反应机理

聚氯乙烯(PVC)是一种直链化合物，是按游离基型聚合而成的无定型热塑型树脂，其氯化属取代反应。在PVC分子链中引入氯原子时，氯原子首先取代大分子-CH2-基团上的氢原子，生成-CHCl-CHCl-结构，随着氯含量的上生，其结构-CHCl-CHCl-也相应增多，当氯含量大于65%时，则生成偏二氯链节-CH2-CCl2-，随着氯化程度的提高，生成的偏二氯链节也进一步增多。

5、存在问题及解决方法

由于氯化反应是放热反应，反应温度偏高，再加上如果反应釜内不排氯，通氯不恒定，后处理工艺不完善，将会使氯化过程中产生较多的断链及支化反应，从而使其物理性能下降，使CPVC树脂存在明显缺陷。主要表现在以下两点：

(1)氯含量只能保持在65%左右，超过68%，则加工性能差。而国外一些公司的产品氯含量可达70-75%，从而使其耐热性、耐燃性、耐老化性均有较大的提高。

(2)如果不能很好的控制氯化工艺，将会使材料的拉伸强度、屈服强度、弯曲强度低于PVC树脂。

6、小结

CPVC作为新型高分子材料，具有温度适用范围宽、阻燃性较好、耐腐蚀等特点。CPVC氯碱厂耗氯产品，能使氯平衡起到积极作用。国产CPVC的开发与应用具有非常好的前景，特别是国产树脂价格低廉，只要掌握其成型技术，可大大降低产品成本，从而能够推动CPVC在我国的应用。

参考文献

第6篇：高分子材料的耐热性范文

关键词：超韧尼龙 共混改性

中图分类号：TQ342.11 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0030-01

随着高分子材料的迅猛前进，对于已经发展纯熟的材料来讲，今后一个重要的方向就是通过对现有聚合物进行物理或化学改性，使其进一步高性能化、结构化和功能化，来完成新的使命。热塑性工程塑料中应用最广泛的尼龙，同时也是最早应用的。多年技术的发展后，尼龙为五大工程塑料中用途最广、产量最大、用量最多的品种，产量接近600万吨。可是许多缺点仍存在于尼龙中，为了工业的发展，现如今最主要的研究和发展趋势之一，即令其向低吸水、高冲击和易加工等方向发展。

1 超韧尼龙的共混改性

早在50年前，美国联合化学公司把25%重量份乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA）分散在己内酰胺中，于225℃聚合后得接枝聚合物，得到的接枝聚合物缺口冲击强度超过尼龙6与EEA共混物的20倍。显然，冲击强度大幅度提高，与接枝物的生成有关[1]。

通过国外大量资料所披露的情况看，Zytel ST以及不同牌号的超韧尼龙的制备方法大多是以尼龙6或66与吸收冲击能的弹性体，以共混接枝法组成多相合金，或是渗混含有起偶联作用的第三组分组成尼龙掺合物。与接枝共聚方法相比，在造价或品种多样化方面都有利。

尼龙材料选用最多的增容剂是经马来酸酐接枝的聚合物，有EPR、EPDM、PP、ABS、SEBS等。根据不同合金体系第三组分增容剂有所不同，如PA6/聚烯烃、弹性体体系目前主要采用聚丙烯与马来酸酐（MAH）的接枝共聚物（PP-g-MAH）实现增容。目前，EPDM/IIR-MAH接枝聚合物和EVA/IIR-MAH接枝聚合物或离子键聚合物/IIR（EPR）的热熔弹性体等被认为是超韧尼龙合金对象的优秀侯选者。

除上述合金体系外，还有甲基丙烯酸缩水甘油酯直接加入尼龙和EVA，或乙烯-α烯烃共聚弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯后与尼龙共混，后在有机过氧化物存在条件下于挤出机内直接接枝聚合；罗姆哈斯公司采用不饱和羧酸丙烯酸系弹性体，与少量高分子量的尼龙共混，制得抗冲击强度大的浓缩物，再将它与低分子量的尼龙共混[2]，丙烯酸（酯）系弹性体的羧基部分地与金属离子（Zn、Al、Na）键合的离子聚合物与尼龙共混。

2 超韧尼龙的性能

超韧尼龙在-40℃低温下为普通尼龙室温冲击值的3～6倍，其冲击强度为原来普通尼龙的15～20倍，聚碳酸酯的缺口（1/4''厚）冲击值也不如它[3]。

根据杜邦公司的专利[4]，尼龙66与15%重量份的富马酸（FA）-EPDM接枝聚合物（含1.4%FA）的合金，其缺口Izod冲击强度为88～96 kg・cm/cm，比原尼龙66（5.4 kg. cm/cm）提高15倍以上。改善尼龙6与聚烯烃弹性体的界面粘结性可以通过EPR、EPDM等接枝MAH，得到的合金冲击强度大概在1000 J/m左右[5]。

将尼龙6与EPDM、SMA（MA含量14%）共混，是荷兰Stamicarbon公司所研究的。测试表明尼龙6/EPDM/SMA（68：22：10）合金热变形温度有所提高，且其冲击强度比原尼龙6提高了14倍 [6]。

日本东丽工业公司的研究表明，将20份马来酸酐改性橡胶（EPR）：r-缩水甘油丙氧基三甲基硅烷处理的填料（LMS300）=3∶7的混合物和80份尼龙6共混制得的尼龙合金具有均衡的耐热、耐冲击性以及刚性 [7]。

大日本油墨化学公司研制生产的PIC-PPS-PN系列产品，具有140℃～170℃的长期耐热性、刚性较好、成本较低[8]。

我国某研究所研制了超韧尼龙66（SL-008）是以尼龙66为基体，利用多组分弹性体增韧剂的协同作用，进行共混接枝改性，从而获得极佳的增韧效果，之后加入玻纤增强提高其综合力学性能。所制得的SL-008的弯曲强度大于或等于220 MPa，缺口冲击强度大于或等于19 kJ/m2，综合力学性能已赶超美国杜邦公司的ST-801、SL-012，居同类产品中的领先水平[9]。

3 应用

共混改性的超韧尼龙的优越性主要体现在机械的小型化、低噪声、抗腐蚀、寿命长这四个方面，且具有高强度、耐冲击、耐磨损等优点。作为机械部件，可以制作各种齿轮，凸轮、滑轮、链轮以及拖拉机的汽缸盖作为汽车和自行车部件，可以制作油盘、连接器，引擎罩和自行车车轮，作为体育用品，可以制作羽毛球拍、网球拍和冬季滑雪体育用品，还可以制作安全灯罩、船灯管塞、冷冻库零件等。例如，车的挡泥板，在1999年本田公司销售的采用尼龙6/ABS合金。

参考文献

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第7篇：高分子材料的耐热性范文

综合性能进行表征与测试。结果表明所合成的含氰基聚芳醚具有优异的热稳定性

(T5%>492ºC)、较高的玻璃化转变温度(Tg=262~320ºC)和良好的溶解性能，易溶于氯代烷烃(如氯仿)和极性非质子溶剂(如DMAc、DMF、NMP等)。

【关键词】：氰基；聚芳醚；高性能

聚芳醚是一类综合性能优异的特种工程塑料，因具有良好的机械性能、耐热性、耐腐

蚀性、绝缘性等优点，广泛用于航空航天、电子器件、机械仪表等领域[1-3]。其高分子主链中同时具有刚性的对苯撑和柔性的醚键结构，使其在保持优良的机械性能和耐热性能的同时，具有一定的柔韧性，易于加工成型。含二氮杂萘酮结构聚芳醚是其中一种耐热性能更为优异的品种,引起了极大的关注[4-9]。它首先由加拿大McGill大学的AllanSHay实验室于1993年合成[4]，国内大连理工大学蹇锡高课题组也做过这方面的工作[8-9]。由于二氮杂萘酮单体具有扭曲、非共平面和稠环的结构特点,使得这类聚芳醚既具有较高的玻璃化转变温度和优异的热稳定性,又可在室温下溶解于普通的溶剂,改善了聚合物的加工性能。

氰基(-CN)是一个强极性基团,若将其引入聚芳醚高分子链中,可以加强分子链间偶极－偶极作用，使耐热性、机械性能都得以提高;强极性的氰基可以促进基体和填料间的粘合，有利于制备性能优异的复合材料[10]。同时氰基也是一个潜在的交联点，可通过交联进一步提高聚芳醚的性能[11-12]。而利用活泼氰基的各种化学反应又可制备一系列新型的功能材料。

1.实验部分

1.1试剂与仪器

2-(4-羟基苯酰)苯甲酸(实验室自制)，2,6-二氟苯腈(嘉兴天源药业有限公司)，4,4’-

二氟二苯砜(AldrichCorporation)，1,3-双(对氟苯甲酰)苯(AldrichCorporation)，水合联

氨(天津科盟化工工贸有限公司)。4,4’-二氟二苯甲酮(常州花山化工有限公司)为工业品，使用前用乙醇重结晶二次。N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、甲苯、甲醇等为国产分析纯试剂,使用前未经处理。

1H-NMR核磁共振谱由德国Bruker400MHz核磁共振仪器(DRX400MHz)上测试，单体测试用氘代DMSO为溶剂，四甲基硅烷为位移试剂。化合物的熔点由SGWX-4

显微熔点仪(上海精密科学仪器有限公司)测定。聚合物的分子量由凝胶渗透色谱(Waters515HPLC)测定，溶剂为氯仿；聚合物的本体粘度用乌氏粘度计在30ºC条件下测定，溶剂为氯仿，聚合物的浓度为0.5g/dL；热稳定性和玻璃化转变温度分别由热重

/差热分析仪(SeikoSSC-5200TG/DTA)和差示扫描量热分析仪(Seiko220)测定。

1.2含氰基双二氮杂萘酮的合成

含氰基双二氮杂萘酮经过二步反应合成(Scheme1)。往装有氮气进口、分水器、冷凝管和磁力搅拌的三口烧瓶中加入4.84克（20毫摩尔）2-(4-羟基苯酰)苯甲酸、1.39克（10毫摩尔）2,6-二甲基苯腈、4.15克（30毫摩尔）无水碳酸钾、40毫升DMAc

和20毫升甲苯。反应物145℃下回流除水3小时，然后升温至175℃回流12小时。冷

却至室温，反应混合物倾入蒸馏水中，过滤。往滤液中滴加5％稀盐酸调pH值至酸性,

过滤得淡黄色粉末。

往装有冷凝管的250毫升烧瓶中加入5.84克（10毫摩尔）前述的淡黄色粉末、2.50克（50毫摩尔）水合联氨和150毫升甲醇。反应物在80℃下回流12小时。反应初期，反应混合物为白色浊液，半小时后变为暗黄色溶液，约2小时后出现白色沉淀。冷却至室温，过滤收集沉淀并用甲醇冲洗三次，得5.01克白色固体。产率为86.9％，熔点

为389-390℃。

Scheme1Synthesisofbisphthalazinonecontainingnitrilegroup

1.3含氰基聚芳醚的合成

含氰基聚芳醚由含氰基双二氮杂萘酮与二氟芳香化合物通过溶液缩聚制备(Scheme2)。往装有氮气进口、分水器、冷凝管和磁力搅拌装置的25毫升三口烧瓶中加入1.0毫摩尔的双二氮杂萘酮和1.0毫摩尔二氟单体、1.4毫摩尔的无水碳酸钾、6毫升DMAc和6毫升甲苯。反应物以甲苯为带水剂，在145ºC反应3小时，除去甲苯后升温至175℃回流5小时。冷却至100℃,加入2毫升DMAc稀释反应混合物。冷却至室温后，把反应混合物倾入不断搅拌的200毫升甲醇中，过滤并用甲醇冲洗三次，得淡红色絮状聚合物。

Scheme2Synthesisofnitrile-containingpoly(phthalazinoneether)s

2.结果与讨论

2.1单体合成与表征

在碳酸钾的作用下，2-(4-羟基苯酰)邻苯甲酸先生成酚氧负离子，亲核进攻2,6-二氟苯腈的氟位碳，氟离去发生亲核取代反应，最后通过酸化得到含苯腈结构的二羧酸。含氰基的双二氮杂萘酮由上述二羧酸与水合联胺通过关环反应合成。产物的结构

用1H-NMR确认,结果如下:1H-NMR(400MHz，D">7.42(d,2H,J=8.7Hz),7.67(t,1H,J=8.5Hz),7.72(d,2H,J=8.7Hz),7.77(d,2H,J=7.2Hz),

7.78-7.97(m,4H),8.36(d,2H,J=7.2Hz),12.89(s,2H).对各类氢作了一一归属(见Figure

1),化学位移为12.91ppm处的单峰是二氮杂萘酮氮原子上氢原子的特征峰，8.36ppm

处双峰、7.78-7.97ppm处的多峰和7.72ppm处的双峰分别归属为Figure1中2、3、4、

5号氢原子，这些都是二氮杂萘酮的特征峰。

Figure11HNMRspectrumofbisphthalazinonecontainingnitrilegroup

2.2含氰基聚芳醚的合成

含氰基的聚芳醚容易通过亲核取代反应制备。反应过程分为两步:首先是二氮杂萘酮在碱性条件下先形成氮负离子，该氮负离子与酚氧负离子一样，具有很强的亲核性，可以进攻芳环上被活化的二卤化合物。在本文中，氮负离子进攻活化二氟单体，进行亲核取代缩聚反应，从而生成新型聚芳醚高分子。聚合结果列于Table1中,三种聚合物的本体粘度为0.23dL/g、0.28dL/g、0.39dL/g,数均分子量为19330、26840、36463，分布指数分别为1.46、1.82、2.52，证明得到的聚合物分子量比较高，分布也比较窄。

2.3含氰基聚芳醚的热性能

Figure2DSCcurvesofpolymers6a-6c

Figure3TGAtracesofpolymers6a-6c

聚合物的热性能由差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)测定。与本实验室前

期合成的含双二氮杂萘酮的聚芳醚相比[6-7]，本文合成的含氰基的聚芳醚也具有较高的玻璃化转变温度和优异的热稳定性。Figure2是聚合物的DSC曲线图，三种聚合物都具有较高的玻璃化温度，分别是320ºC、293ºC、263ºC。这是因为三种聚合物都包含刚性的双二氮杂萘酮部分，其扭曲非共平面结构增大了分子链中的空间位阻，妨碍了分子链的运动，使玻璃化转变温度升高。另外两个氧原子连在刚性的氰基的邻位，使整个分子链的刚性增加，分子链运动困难，进一步导致玻璃化转变温度升高。Figure3是聚合物的TGA曲线图，从图中可以看到，这三种聚合物有相似的热失重行为：400ºC以前没有明显的失重，质量失重5％出现在500ºC左右，分别为494ºC、492ºC和495ºC，分子主链分解发生在520-580ºC之间。这些结果说明合成的含氰基的聚芳醚热稳定性非常好，适宜于用作耐高温材料。

2.4聚合物的溶解性能

含氰基聚芳醚的溶解性能列于Table2中。三种聚合物的溶解性能比较好，易溶于氯仿、二氯甲烷等氯代溶剂，能溶于极性非质子溶剂(DMAc、DMF、NMP等)，其可能原因：一是分子主链中存在柔性的醚键；二是引入大体积，扭曲的二氮杂萘酮结构破坏了聚合物分子结构的规整性，从而提高聚合物的溶解性。良好的溶解性能有利于对其进一步加工处理，这也是含二氮杂萘酮结构聚芳醚的特点。

3.结论

本文通过在聚芳醚骨架中同时引入二氮杂萘酮结构单元和氰基强极性基团，合成了一系列高性能的高分子材料，并对其综合性能进行了表征，结果表明，所合成的聚合物具有优异的热稳定性和较高的玻璃化转变温度。并在常见的氯代烷烃和极性非质子性溶剂中具有比较好的溶解性。

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第8篇：高分子材料的耐热性范文

关键词：纳米；中药抗菌；乳胶涂料

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.015

0 前言

在我国人们习惯上把合成树脂乳液作为基料，以水为分散介质，加入颜料、填料（亦称体质颜料）和助剂，经一定工艺过程制成的涂料，叫做乳胶漆，也叫乳胶涂料。乳胶漆是水性涂料的杰出代表，其生产关键要素有三：第一，乳液的聚合；第二，合适的助剂；第三，复杂的配方。国内现有乳胶漆容易开裂且硬度差，有静电，所使用的防腐材料多包括甲醛、苯、氨等挥发性有害物质，对人们的健康带来危害。本乳胶涂料通过添加醋丙乳液和有机硅改性萜烯树脂等高分子材料，采用脱色后的中药灭菌水提液混合而成，具有防虫抗菌、容易成膜、抗裂性好、安全性高等优良性能，较好地解决了当前市场上乳胶涂料存在的上述问题。

1 材料的组成

1.1 基料

醋丙乳液[1]：是以醋酸乙烯和丙烯酸丁酯为主要功能单体共聚而成的水性高分子树脂，它是涂膜的基础，能将颜料、填料粘合在一起并附着在物面上成膜。

有机硅改性萜烯树脂[2]：有机硅是未来高分子材料的王者，将有机硅结构引入到萜烯树脂中，可以显著提高乳胶涂料的耐热性、耐候性、耐冲击性、电气特性和憎水性。

1.2 颜料

钛白粉：分散于介质中形成均匀的悬浮体，涂布于物体表面，能赋予涂膜遮盖力及颜色。

纳米碳粉：均匀分散于乳胶漆中，具有消除静电的作用。

1.3 填料

高岭土：良好的遮盖性能，优异的悬浮性和抗吸潮、抗冲击性。

滑石粉：白度高、粒度均匀分散性强，用在涂料中能防止颜料沉底结块，防止涂膜流挂和涂层龟裂，提高涂膜耐久性和涂刷性等。

二氧化硅粉：可提高涂料的耐候性，亦可以作为涂料增稠剂。

1.4 助剂

润湿剂：乙二醇、丙二醇：用量少且湿润效果好，降低成本，乙二醇、丙二醇亦可作为防冻剂，提高涂料的抗冻性，有利于涂料低温贮存。

分散剂：CPA分散剂、烷基磺酸钠，在本乳胶漆基料确定的前提下，以烷基磺酸钠、CPA分散剂作为分散剂，分散效果最佳。

成膜助剂：丙二醇甲醚醋酸酯，降低成膜温度，有助于成膜，并改善施工性能。

消泡剂：高级脂肪酸甘油酯，降低液体的表面张力，方便于加工过程和施工过程中的消泡。

杀菌防霉剂：透骨草含有的透骨草素及透骨草醇乙酸脂为杀虫成分，具有驱虫杀虫功效；松罗，具有很强的抗菌和抗原虫作用；藜实，具有杀虫的功效；白蔹，抗菌功效强；茯神，具有安神功效。在乳胶涂料中加入上述中药抑菌成分达到驱虫作用和抗菌防霉的效果。

2 配方及工艺

2.2 生产工艺流程

（1）在搅拌器中首先加入中草药灭菌水提液或去离子水、乙二醇、烷基磺酸钠[3]、CPA分散剂、高级脂肪酸甘油酯，调速至约350r/min搅拌均匀。（2）减慢搅拌速度约250r/min，加入钛白粉、纳米碳粉[4]、二氧化硅粉，然后800r/min高速分散约40min，得到白浆。（3）将白浆缓慢倒入醋丙乳液、有机硅改性萜烯树脂、消泡剂和成膜助剂的混合液中，以200r/min搅拌均匀，即得成品。

3 制备过程分析

5 结 论

（1）本乳胶漆是一种纳米级绿色环保型内墙乳胶涂料，其生产过程无污染，驱虫防霉抗静电效果好，符合清洁生产、绿色环保的要求。（2）本乳胶涂料硬度高、抗裂性强、光泽度好，并且对酸、碱、热的稳定性高，冻溶稳定性好，粘结强度提高，各技术指标符合国家行业标准的要求。（3）本乳胶涂料以乙二醇或丙二醇作为润湿剂，润湿剂用量少且润湿效果好，成本低；以高级脂肪酸甘油酯作为消泡剂，消泡效果好，用量少，成本低；以丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜助剂，成膜效果好，用量少，成本低。

参考文献：

[1]吕秋红.苯基硅氧烷改性醋丙乳液涂料的合成与性能研究[J].中国涂料，2012，27（02）：38-41.

[2]张招贵.有机硅改性萜烯树脂及其应用[J].应用化学，2001，18（12）：1017-1018.

[3]任超华.辛基酚聚氧乙烯醚烷基磺酸钠溶液的性能研究[J].有机化工，2010，39（09）：1338-1340.

[4]孙丽枝.钯纳米颗粒在不同碳质材料上的自发沉积与电活性[J].新型炭材料，2015，30（02）：150-155.

[5]倪勇.乳胶漆用有机硅消泡剂[J].涂料工业，2005，35（06）：34-36

[6]合成树脂乳液内墙涂料[S].GB/T9756.

[7]环境标志产品技术要求水性涂料[S].HJ/T201-2005.

[8]民用建筑工程室内环境污染控制规范[S].中华人民共和国国家标准GB50325-2010.

[9]建筑装饰装修工程质量验收规范[S].GB50210-2001.

[10]建筑工程质量检验评定标准[S].GBJ301-88.

第9篇：高分子材料的耐热性范文

【关键词】酒类包装；高分子材料；酒瓶；应用

中图分类号：J52

目前，市场上常规的酒类包装采用玻璃、陶瓷材料，此类材料往往存在成型较难、抗冲击和耐内压力指标不符合标准要求、回收瓶质量失控、重金属含量超标、存在碱析出及碎玻璃等一系列问题[1，2]。随着人们生活水平的不断提高，人们已不再满足温饱的生活，商品也越来越挑剔。在品种繁多的酒类市场上，从酒的销售情况分析得出：酒的内外包装造型的独特风格和不同的气韵，对酒类的销售起着重要的宣传和促进作用。如何生产设计一套物美价廉的酒类包装材料和结构对于酒产品销售显得尤为重要[3]。

高分子材料是指分子量超过一定量（一般1000-10000以上）的化合物或其同系物。高分子科学是化学化工领域中一个非常重要的分支，它融合到许多其他的领域中，为国民生产做出了极大的贡献。在酒类包装领域，高分子材料由于其特有的成本低、强度高、不易破损、质量轻、易于手持和运输、透明度高、表面美观光洁、阻气性好、卫生安全性能优良、无毒性、耐腐蚀性、易于回收再利用、可根据客户对容器形状的要求来设计瓶型等优点收到人们的青睐，正逐步取代玻璃、陶瓷等传统酒类包装材料[4，5]。本文试图对高分子材料与酒类包装材料这两个行业的相关内容进行一个概括性的综述。

一、聚酯啤酒瓶

聚酯（聚对苯二甲酸乙二酯，简称PET）是一种热塑性高分子材料，传统的聚酯材料主要应用于生产纺织纤维和包装薄膜[6]，聚酯是一种既安全、又卫生，最具有环保性的材料，因而收到了人们的青睐，逐步取代了金属、玻璃、纸张等传统的包装材料。

近年来，随着制瓶工艺和技术的进步，较好地解决了聚酯瓶热灌注的无菌包装及密封性等问题，这意味着聚酯瓶在热茶饮料和啤酒瓶包装市场又有一个新的发展[7]。目前，聚酯瓶是在啤酒包装开发中最热门的。在国际上开发的PET啤酒瓶品种繁多，且功能各异[8]。

美国加州EnVino公司开发的PET酒瓶，其大力推广的1升瓶，这种瓶子比传统的750 ml瓶容量大，但1升瓶更薄更轻，极大的降低了运输和储存效率[9]。

法国锡丹尔公司开发高氢化非结晶碳涂布的PET啤酒瓶，透明、光泽度好，可100 %回收利用，用于灌装啤酒，其货架期则远超过6个月。

日本三井化学公司工业规模生产混合型BA-030共聚酯，用于5层结构的啤酒瓶中，PET外层/BA-030/02去氧层/紫外线阻隔层/PET内层，BA-030与PET复合时性能优于或等于PEN[9]。

瑞典泰特拉帕公司推出的PET啤酒瓶是由内侧涂有玻璃似的氧化硅薄层的500 ml容量、Grasrcin独特技术吹塑而成的。氧化硅涂层内侧透明，阻隔性非常优异，能延长啤酒保鲜期到5个月以上。

二、聚酯葡萄酒瓶

美国加州Envino公司生产一种聚酯葡萄酒瓶，采用PET塑料为原材料，这种瓶子有不同的尺寸可选，其中透明瓶用于装白葡萄酒，绿色瓶用于装红葡萄酒。这种葡萄酒瓶内部添加了一层氧气阻隔膜，能有效地延长葡萄在开瓶再封后的新鲜度，这一功能优势是玻璃瓶所不具备的[10]。

意大利西帕公司采用PEN新型聚酯材料也成功制备了性能优异的葡萄酒瓶，开发了一次性PEN葡萄酒瓶生产线，从PEN颗粒到成瓶流水线生产，PEN自身含氧量很低，在刚生产出的瓶子外部立即涂层与着色，在线灌装和压盖，能防止瓶壁吸附氧气，释放到产品中去，瓶子达超洁净度，还节省瓶子安放场地、杀菌工艺，而且瓶子颜色、涂层去除后可再循环，干净瓶再涂层使用。用该瓶装的葡萄酒质量确保，成本降低[11]。PEN葡萄酒瓶的开发，已引起国际包装业界的瞩目。PEN与PET分子结构相似，但比PET更有优异的阻隔性、防紫外线性、耐热性、耐高温性。PEN不仅可用于葡萄酒包装，还可应用于其他酒与饮料包装，今后的市场前景将非常广。

三、聚酯白酒瓶

聚酯材料在用于啤酒瓶及葡萄酒的同时，较多的酒包装厂将更多的目光投向了白酒包装市场。白酒改用瓶用聚酯作为包装材料的研发备受人们关注[12]。在白酒包装行业能否采用聚酯瓶替代传统的玻璃瓶和陶瓷瓶，使白酒的包装变得更为科学、更为实用、更具艺术效果且成本更低方面，国内五粮液集团做了大量的探索和研究。实践证明了聚酯可作为50度以下白酒的包装材料，五粮液酒厂已引进一条瓶用聚酯材料包装线用于中档白酒的包装。目前，全国白酒年产量约780万吨，其中中档白酒200万吨，若有20%改用聚酯瓶包装，则瓶用聚酯需求量将增加约2万吨/年。

国际酿酒公司（Interbrew）亦推出了一种命名为Pivowine的新型聚酯白酒瓶，这种单层聚酯瓶被认为具有突破性和成本优化。它使用了增强气密性能的聚酯瓶片，能够有效的应用于40度以上白酒的包装材料并保证白酒的质量。这种新包装材料的研发是国际酿酒公司与意大利瓶片及瓶胚生产设备M&G集团合作的结晶。目前，尽管专门用于白酒包装的聚酯平片尚处于研发阶段，但可以相信，在不久的将来，这种聚酯瓶会在国内白酒市场得到广泛的应用，并将逐步取代玻璃瓶而成为白酒包装的首选材料。

四、其他新材料新酒瓶

PET纳米塑料（NPET）酒瓶。该瓶是由我国中科院开发，使用PET聚合插层复合技术，将有机蒙脱土与PET单体在聚合釜中聚合制备而成。NPET比普通PET阻隔性强，普通啤酒由其经4-5个月保存，其口味与新鲜啤酒相同[13]。

仿陶玻璃酒瓶。我国山东晶华集团的仿陶玻璃酒瓶比传统酒瓶包装的陶瓷酒瓶有明显的优势：其内胎用聚酯材料，外衣为玻璃材料，彻底克服了陶瓷包装酒瓶的渗漏问题；且瓶盖与瓶体吻合严密，封口效果好，克服了传统陶瓷材料由于热膨胀而出现瓶口尺寸与标准的偏差缺陷。

自动加温酒瓶。日本专门开发了适用于清酒加温自动加温酒瓶。该瓶在罐下1/5处有一夹层，内装生石灰和密封在塑料膜里的一小包水；在饮用时，只需用“附用”的塑料小棒从下部的水孔中捅入，生石灰和水就能发生反应产生热，从而能将清酒加热到58℃；3min后，清酒即可热饮，十分方便。

绝氧啤酒保鲜桶。青岛广华啤酒保鲜容器有限公司开发出奈尔E型绝氧啤酒保鲜桶，这是新型啤酒包装容器，采用独创的充气自动蓄压结构与内置式微型钢瓶相结合的方式，以确保注酒、出酒存放全过程的绝氧操作，从而保证桶装啤酒的口感；同时，产品内壁是光滑的不锈钢内胆，易于清洗。Micro Matic的酒坊为了增加桶的可靠性，采用厚度均匀的PU泡沫塑料保温层，具有良好的保温效果，使出酒系统拥有较强的消沫功能。酒p桶绝氧出酒可杜绝空气进入桶内，造成啤酒的氧化和二次污染[14]。

环保啤酒瓶：日本朝日公司生产，采用收缩性的Eastar共聚酯薄膜胶纸材料生产酒瓶，具有可阻挡光线、保证啤酒质量、密封瓶盖、运输安全、盖不会开封、保证瓶身清洁、防瓶身破裂时碎片飞溅等特点。

五、结束语

优越的性能使得高分子材料在包装领域得到越来越广泛的应用，随着瓶用高分子材料新品种的不断开发及制瓶技术、灌装技术（如无菌冷灌装技术）的不断发展，瓶用高分子材料必将在更广泛的包装领域内替代传统的包装材料，成为最具发展潜力的高分子产品。

参考文献：

[1]倪晓东.我国食品用玻璃包装行业质量问题及对策[J].中国包装，2010（1）：45-49.

[2]杨小，赵元森，刘永贵.陶瓷容器储酒机理剖析[J].晋东南师范专科学校学报，2004（2）：47-49.

[3]李娟，张蕾.啤酒塑料包装现状和研发趋势[J].包装工程，2008（29）：195-196.

[4]汪地强，褚建云.制酒行业中的高分子[J].酿酒科技，2006（139）： 94-97.

[5]沈华.瓶用聚酯应用前景展望[J].聚酯工业，2004（17）：13-15.

[6]徐锦龙.聚酯啤酒瓶技术现状及发展趋势[J].合成技术及应用， 2001（15）：22-24.

[7]陈静，夏小花，蔡晓南，李重荣，赖思源.PET瓶在啤酒领域的应用[J].啤酒科技，2011（4）：52-53.

[8]郝晔.2015年全球PET啤酒瓶销售量将达到77亿瓶[J].印刷技术，2011（16）：6.

[9]Burlingame.加州EnVino公司凭PET酒瓶赢得市场[J].国外塑料，2009（27）：9.

[10]张野.夏秀丽，吴传祥，随朋达.高阻隔聚酯啤酒瓶专用料的研究[J].化工新型材料，2007（35）：73-75.

[11]黄泽雄.可盛装啤酒喝葡萄酒的阻隔涂覆层PET瓶[J].国外塑料，2008（26）：9.

[12]Alexander Schau.完美PET瓶子的设计与生产[J].中国包装工业，2011（5）：76-77.