高分子材料的應用前景

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高分子材料的應用前景范文第1篇

關(guān)鍵詞：功能高分子材料；研究現(xiàn)狀；發(fā)展前景

一、功能高分子材料的概念及開發(fā)意義

功能高分子材料，是指具有一定傳遞或存儲物質(zhì)、信息及能量作用的高分子和高分子復合材料。這使得功能高分子材料不僅具有原來的力學性能，同時還兼具如光敏性、導電性、化學反應活性、生物相容性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)換性等一系列其他特定性能。按照其功能劃分，功能高分子材料主要可分為4類：①物理功能：具體包括超導、導電、磁化等功能；②化學功能：具體包括光的聚合、降解、分解等；③生物功能：具體來說包括生理組織及血液的適應性等；④介于化學、物理之間的功能：主要是指高吸水、吸附等功能方面。

功能高分子材料由于具備特殊的功能，受到了各個領(lǐng)域的廣泛重視，特別是其不可替代的諸多特性都為很多領(lǐng)域的技術(shù)進步提供了基礎(chǔ)和前提，甚至已經(jīng)因此而誕生出了一批先進的、符合社會發(fā)展潮流的新產(chǎn)品。因此，當前各國都加大了對功能高分子材料的人力物力財力投入，面對時間各國的競爭，我國也需要盡快加大對功能高分子材料的研發(fā)力度，從而擺脫我國國防、電子、醫(yī)藥和其他尖端領(lǐng)域嚴重依賴國外功能高分子材料市場的困境。

二、功能高分子材料的研究現(xiàn)狀分析

目前針對功能高分子材料的研究和應用現(xiàn)狀，主要集中于功能高分子材料的光功能、電功能、生物功能以及反應型功能應用這幾個方面：

1.光功能高分子材料

目前的光功能功能高分子材料的研究和應用主要體現(xiàn)在光固化材料、光合作用材料、光顯示用材料以及太陽能光板這幾個方面，這些具體的應用能通過對光的吸收、儲存、傳輸、以及轉(zhuǎn)換功能，實現(xiàn)對光能的有效利用。例如，目前已經(jīng)能夠通過光功能高分子材料的運用實現(xiàn)光傳導來幫助植物的光合作用。此外，運用光功能高分子材料實現(xiàn)手機的太陽能充電也已經(jīng)成為現(xiàn)實。

2.電功能高分子材料

電功能高分子材料，除了具備良好的導電性能外，其電導率還能根據(jù)應用狀況的不同，在半導體、金屬態(tài)和絕緣體的范圍進行變化。此外，由于電功能高分子材料一般密度較小、易于加工，同時具備良好的耐腐蝕性，在當前的工業(yè)領(lǐng)域中也被廣泛的應用。

3.生物功能高分子材料

生物功能高分子材料在生物領(lǐng)域被廣泛的應用。如常見的有，由生物功能高分子材料所制成的人體植入物（視網(wǎng)膜植入物、腦積水引流裝置等）以及人體義肢等。

4.反應型功能高分子材料

這種高分子材料是一種具備很強化學活性的高分子材料，能夠有效的促進化學反應。它是通過對構(gòu)建高分子骨架，并將小分子反應活性物質(zhì)通過離子鍵、共價鍵、配位鍵或物理吸附作用進行骨架填充，以實現(xiàn)高分子功能才能的強化化學合成與化學反應的效果。

三、功能高分子材料的發(fā)展前景及趨勢分析

功能高分子材料具備很多優(yōu)勢特征，這些都使得其更加符合經(jīng)濟發(fā)展和社會發(fā)展的需求，這也使得功能高分子材料的研究工作在各國的競爭中日益白熱化。而去隨著投入的不斷深化，和技術(shù)的不斷完善。新型功能高分子材料必然在我們的尖端科學及日常生產(chǎn)生活中扮演越來越重要的角色。功能高分子材料的幾種發(fā)展趨勢。

1.復合高分子材料

目前，功能高分子材料正逐步由均質(zhì)材料向著復合高分子材料的方向發(fā)展，同時其材料的功能也向著多功能材料的方面發(fā)展。復合高分子材料往往是在一種基體材料（如金屬、陶瓷、樹脂等）上，加入增強或增韌作用的高聚物，再通過將多相物復合成一體，就形成了新的復合高分子材料，這種高分子材料能夠充分發(fā)揮各相的性能優(yōu)勢，因此具有廣泛的發(fā)展應用前景。在今后的發(fā)展中，航天科技、醫(yī)療衛(wèi)生、生活家居、甚至汽車制造等領(lǐng)域，都需要各種高性能的復合高分子材料。

2.環(huán)境友好型高分子材料

經(jīng)濟的粗放發(fā)展，給整個地球h境都帶來了深重的災難，而隨著人們對環(huán)保問題的日益重視，各國對各種材料的生態(tài)可降解性要求也日益突出。因此，環(huán)境友好型高分子材料的開發(fā)和深入研究工作，也引起了各國的重視。當前，生物降解技術(shù)和環(huán)境友好型高分子材料技術(shù)大多掌握在發(fā)到國家，我國目前還處于追趕階段。隨著世貿(mào)組織對環(huán)保觀念的更加重視，環(huán)境友好型高分子材料在產(chǎn)品中的應用優(yōu)勢也將日益顯著，為了把握這一趨勢，我國要積極開發(fā)研究出有自主知識產(chǎn)權(quán)的生物降解技術(shù)和環(huán)境友好高分子材料。

環(huán)境友好型高分子材料，通過易水解的高分子的作用在各種生物酶的作用下，能夠加速材料的水解反應，幫助材料進行生物降解。這種高分子材料目前研究的重點方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及緩釋性等方向。

3.隱身性能高分子材料

隱身性能高分子材料的研究應用主要在軍事領(lǐng)域，其也是當前各國的尖端軍事技術(shù)的研究方向之一。以往的隱身材料多采用超微粒子和細微粉，實踐證實，通過吸收衰減層、激發(fā)變換層以及反射層等多層材料的微波吸收，能夠取得一定的吸波效果，達到隱身的目的。但是，由于材料制備復雜，且雷達技術(shù)的日益發(fā)展，給隱身技術(shù)提出了更高的挑戰(zhàn)。此后，隱身性能高分子材料必然是向著厚度更小、質(zhì)量更輕、功能更多以及頻帶更寬的方向發(fā)展。

高分子材料的應用前景范文第2篇

關(guān)鍵詞：生物可降解高分子材料；分類；應用

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境問題越來越得到人們的重視，而高分子材料――塑料，作為上個世紀最偉大的發(fā)明之一對人類社會的推動作用是毋庸置疑的。但同樣它給環(huán)境帶來的污染問題也日益顯著，很重要的一點就是塑料進入自然界后難以被自然環(huán)境分解，通常完全分解一類塑料需要數(shù)十年甚至要上百年的時間。而隨著生物可降解高分子材料的出現(xiàn)及發(fā)展，對于塑料難被自然界分解這個問題帶來了希望。本文主要介紹下這種材料的分類以及可能給在一些領(lǐng)域帶來的改變。

生物可降解高分子材料定義：生物可降解高分子材料是指在一定時間和一定條件下，能夠被微生物(細菌、真菌、霉菌、藻類等)或其分泌物在酶或化學分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。

2、生物可降解高分子材料的類型

按合成方法可分為如下幾種類型。

2.1微生物生產(chǎn)型

許多微生物能合成高分子，這類高分子主要有微生物聚醋和微生物多糖，具有生物降解性。研究表明，若給予合適的有機化合物作食物碳源，許多微生物都具有合成聚醋的能力。此外，許多微生物能合成各種多糖類高分子，其中有一些多糖類高分子具有良好的物理性能和生物降解性，可望用于制造不污染環(huán)境的生物降解性塑料。

2. 2合成高分子型

將脂肪族聚酷和芳香族聚酷(或聚酞胺)制成一定結(jié)構(gòu)的共聚物，這種共聚物既有良好的性能，又有一定的生物降解性。聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸(PGA)作為新型生物降解的醫(yī)用高分子材料正日益受到廣泛重視。

2. 3天然高分子型

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質(zhì)素等均屬降解性天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解。但因纖維素存在物理性能上的不足，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質(zhì)制得的脫乙酞基多糖等共混制得。如日本以纖維素和脫乙酞基殼多糖進行復合，制得了生物降解塑料，采用流涎法制得的薄膜與普通的PE膜的強度相似，并可在2個月后完全分解，盒狀制品75天可完全分解，但目前尚未工業(yè)化生產(chǎn)。

2. 4摻合型

在沒有生物降解性的高分子材料中，摻混一定量有生物降解性的高分子物，使所得產(chǎn)品具有相當程度的生物降解性，這就制成了摻合型生物降解高分子材料，但這種材料不能完全生物降解。目前主要開發(fā)改性淀粉與可生物降解或可水溶性塑料的降解塑料合金母料，或以淀粉為主要原料的可完全生物降解塑料，可以100%地分解，其分解速度可按要求控制在數(shù)分鐘到一年的時間。

3、生物可降解高分子材料的應用

生物可降解高分子材料因其獨特的性能,使得它的發(fā)展前景極為廣闊,將為減少環(huán)境污染、保護地球與大自然,為人類創(chuàng)造一個無污染的環(huán)境發(fā)揮巨大作用。生物可降解高分子材料的分類應用主要有以下幾個方面:醫(yī)療領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)、包裝材料，其他領(lǐng)域。

3.1生物可降解高分子材料的醫(yī)學應用

由于可降解高分子材料不擊一次手術(shù)移出，因此其特別適合于一些擊暫時性存在的植入場合根據(jù)其臨床中的應用，可分為以下幾類:

（1）藥物控制釋放。在過去20年，合成生物可降解高分子被廣泛用于最貢要的藥物釋放領(lǐng)域。用生物可降解高分子制成的藥物控制釋放系統(tǒng)來控制藥物的釋放速率，而理想的情況應是，藥物能在合適的時間、合適的地方加以釋放，以滿足生理擊要。以生物可降解高分子材料作為載體的避孕制劑是屬于控釋、緩釋制劑，不但要求制劑中的藥物能夠恒定釋放，并且要求生物可降解高分子材料在釋藥過程中要保持一定的形狀以保證有效釋藥面積。

（2）外科固定。PGA和PL、作為可吸收的合成縫合線被用于外科固定植入體。隨后又增加了其在上肢和下肢的應用和整形外科領(lǐng)域獲得了新的應用。日前經(jīng)過改性的PLGA植入體的性質(zhì)己能更好地適應肌健、韌帶和骨骼復原的需要。

（3）組織支架PLLA的物理化學性能能讓它作為象肝這樣的軟組織，象軟骨和骨骼這樣的硬組織的支架材料;PC、被用作細胞移植和器官再生的人造支架;PLGA被運用于腸和肝再生，以及骨組織工程上。

3.2在包裝領(lǐng)域，人們致力于研制可完全生物降解的高分了以取代現(xiàn)在使用的非生物降解高分了。己商品化的有聚己內(nèi)醋、聚乙烯醇、聚乙一醇、聚乳酸等。這些高分性能優(yōu)良，可用吹模、注塑等方法加工，但它們的應用并不廣泛，因為價格較高，比常用包裝材料聚乙烯、聚內(nèi)烯價格高4― 6倍。

3.3在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域光生物降解聚乙烯農(nóng)膜可使作物成熟期提前，減少雜草生長。通過提高田間溫度增加收成，并使收獲期提前。可降解農(nóng)用地膜可節(jié)省灌溉水和肥料的用量，避免殘留物對下一季作物生長的危害。這種薄膜還可通過在種植前兒周升高土地溫度來殺死病原性細菌，可避免使用某些破壞大氣臭氧層的農(nóng)藥如一澳甲烷。在日本已用氧俗生物降解塑料包封的農(nóng)藥，可達到長期緩釋高效，減少對河、湖的富營養(yǎng)化。近來日本開發(fā)出的殼聚糖塑料降解地膜，強度大，尤污染，成本低，可生物降解，而目降解后的產(chǎn)物對土壤有改良作用。纖維蔚微品殼聚糖制備的功能性雜化纖維有一定的機械強度，可生物降解，降解產(chǎn)物對人體尤毒副作用。

除上述應用外，生物可降解高分了在其他領(lǐng)域也得到了運用。例如，用合成生物可降解聚醋作包裝材料，在洗滌劑粉中用PA、及其共聚物處理廢水，在農(nóng)業(yè)土壤中用特種PH BV片來釋放殺蟲劑，以及在獸醫(yī)中用PH BV大藥丸來釋放藥物。用可再生資源如玉米、小麥等淀粉生產(chǎn)的聚乳酸，經(jīng)紡妊成型制得性能良好的紡織纖維，在服裝、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、衛(wèi)生、建筑等領(lǐng)域的應用，己實現(xiàn)半商品化。隨著技術(shù)的進一步發(fā)展和產(chǎn)品的逐步商業(yè)化，生物可降解高分了的應用前景定會更加光明。（鄭州大學材料科學與工程學院；河南；鄭州；450001）

參考文獻：

［1］ 趙博，對生物可降解高分子材料的研究【J】,科技經(jīng)濟市場，2006年4月，28

高分子材料的應用前景范文第3篇

一、功能高分子材料的介紹以及其研究現(xiàn)狀

1.功能高分子材料的簡介

功能高分子材料是指具有傳遞、轉(zhuǎn)換或貯存物質(zhì)、能量和信息作用的高分子及其復合材料，或具體地指在原有力學性能的基礎(chǔ)上，還具有化學反應活性、光敏性、導電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)換性、磁性等功能的高分子及其復合材料，通常也可簡稱為功能高分子，也可稱為精細高分子或特種高分子。

2.功能高分子材料的研究現(xiàn)狀

在原來高分子材料的基礎(chǔ)上，可將功能高分子材料分為兩類：一類是以改進其性能為目的的高功能高分子材料；另一類是為賦予其某種新功能的新型功能高分子材料。

2.1高功能高分子材料

2.1.1光功能高分子材料

光功能高分子材料是指能夠?qū)膺M行透射、吸收、儲存、轉(zhuǎn)換的一類高分子材料，可制成各種透鏡、棱鏡、塑料光導纖維、塑料石英復合光導纖維、感光樹脂、光固化涂料及黏合劑等。這類材料主要包括光記錄材料、光導材料、光加工材料、光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)材料、光學用塑料、光導電用材料、光合作用材料、光顯示用材料等。在光的作用下，實現(xiàn)對光的傳輸、吸收、貯存、轉(zhuǎn)換的高分子材料即為光功能高分子材料

2.1.2生物醫(yī)用高分子材料

生物醫(yī)用高分子材料需要滿足的基本條件：除具有醫(yī)療功能外，還要強調(diào)安全性，即要對人體健康無害。不會因與體液或血液接觸而發(fā)生變化；對周圍組織不會引起炎癥反應；不會產(chǎn)生遺傳毒性和致癌；不會產(chǎn)生免疫毒性；長期植入體內(nèi)也應保持所需的拉伸強度和彈性等物理機械性能；具有良好的血液相容性；能經(jīng)受必要的滅菌過程而不變形；易于加工成所需要的、復雜的形態(tài)。

2.1.3電功能高分子材料

導電高分子材料通常是指一類具有導電功能、電導率在10-6S/cm以上的聚合物材料。這類高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蝕、可大面積成膜，以及電導率可在絕緣體-半導體-金屬態(tài)（10-9到105S/cm）的范圍里變化。按照材料結(jié)構(gòu)和制備方法的不同可把導電高分子材料分為結(jié)構(gòu)型（或本征型）導電高分子材料和復合型導電高分子材料兩大類。

2.2新型功能高分子材料

2.2.1高吸水性高分子材料

高吸水性樹脂是一種三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的新型功能高分子材料，它不溶于水而大量吸水膨脹形成高含水凝膠。高吸水性樹脂的主要性能是具有吸水性和保水性。它可吸收自身重量數(shù)百倍至上千倍的水，自身含有強親水性基團同時具有一定交聯(lián)度。，此外，高吸水性樹脂的保水性能極好，即使受壓也不會滲水，而且具有吸收氨等臭氣的功能。高吸水性樹脂在石油、化工、輕工、建筑等部門被用作堵水劑、脫水劑、增粘劑、密封材料等；在農(nóng)業(yè)上可以做土壤改良劑、保水劑、植物無土栽培材料、種子覆蓋材料，并可用以改造沙漠，防止土壤流失等；在日常生活中，高吸水性樹脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋墊、一次性尿布等。

2.2.2形狀記憶功能高分子材料

形狀記憶功能高分子材料自19世紀80年現(xiàn)熱致形狀記憶高分子材料，人們開始廣泛關(guān)注作為功能材料的一個分支——形狀記憶功能高分子材料。形狀記憶功能材料的特點是形狀記憶性，它是一種能循環(huán)多次的可逆變化。即具有特定形狀的聚合物受到外力作用，發(fā)生變形并被保持下來；一旦給予適當?shù)臈l件（力、熱、光、電、磁），就會恢復到原始狀態(tài)。

2.2.3生物可降解高分子材料

生物降解高分子材料具有無毒、可生物降解及良好的生物相容性等優(yōu)點，所以其應用領(lǐng)域非常廣，市場潛力非常大。高分子的降解主要是各種生物酶的水解，其中聚乳酸類高分子是已開發(fā)應用于生命科學新型生物可降解材料，生物降解高分子材料除了在包裝、餐飲業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥領(lǐng)域的應用外，在一次性日用品、漁網(wǎng)具、尿布、衛(wèi)生巾、化妝品、手套、鞋套、頭套、桌布、園藝等多方面都存在著潛在的市場，有很好的發(fā)展前景。

二、新型高分子材料的應用

現(xiàn)代高分子材料是相對于傳統(tǒng)材料如玻璃而言是后起的材料，但其發(fā)展的速度應用的廣泛性卻大大超越了傳統(tǒng)材料。高分子材料不僅可以用于結(jié)構(gòu)材料，也可以用于功能材料。

這些新型的高分子材料在人類的社會生活、醫(yī)藥衛(wèi)生、工業(yè)生產(chǎn)和尖端技術(shù)等方方面面都有廣泛的應用。在生物的醫(yī)用材料界中研制出的一系列的改性聚碳酸亞丙酯（PM-PPC）的新型高分子材料是腹壁缺損修復的高效材料；在工業(yè)污水的處理中，可以利用新型高分子材料的物理法除去油田中的污水；開發(fā)的苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂及聚酰亞胺等熱固性樹脂復合材料，這些材料比模量和比強度比金屬還高，是國防、尖端技術(shù)等方面不可缺少的材料；同樣，在藥物的傳遞系統(tǒng)中應用新型的高分子材料，在包轉(zhuǎn)材料中的應用，在藥劑學中應用等等。

三、開發(fā)新型高分子材料的重要意義

從上世紀30年代高分子材料的出現(xiàn)開始到現(xiàn)代，世界工業(yè)科學不再只是滿足與對基礎(chǔ)高分子材料的開發(fā)研究，從90代開始，科學家們就將注意力轉(zhuǎn)到了高智能的高分子材料的開發(fā)上。新型高分子材料的開發(fā)主要是集中在制造工藝的改進上，以提高產(chǎn)品的性能，減少環(huán)境的污染，節(jié)約資源。目前而言，合成樹脂新品種、新牌號和專用樹脂仍然層出不窮，以茂金屬催化劑為代表的新一代聚烯烴催化劑開發(fā)仍然是高分子材料技術(shù)開發(fā)的熱點之一。在開發(fā)新聚合方法方面，著重于陰離子活性聚合、基團轉(zhuǎn)移聚合和微乳液聚合的丁業(yè)化。同時，也更加重視在降低和防止高分子材料生產(chǎn)和使用過程中造成的環(huán)境污染。新型高分子材料的開發(fā)，不但能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對于材料工業(yè)的高要求，更重要的是能夠促進能源與資源的節(jié)約，減少環(huán)境的污染，提高生產(chǎn)的能力，體現(xiàn)現(xiàn)代科技的高速發(fā)展。加快高分子材料回收、再生技術(shù)的開發(fā)和推廣應用，大力開展有利于保護環(huán)境的可降解高分子材料的研究開發(fā)。

四、結(jié)束語

材料是人類用來制造各種產(chǎn)品的物質(zhì)，是人類生活和生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是一個國家工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和標志。我國國民經(jīng)濟和高技術(shù)已進入高速發(fā)展時期，需要日益增多的高性能、廉價的高分子材料，環(huán)境保護則要求發(fā)展環(huán)境協(xié)調(diào)、高效益的高分子材料制備和改性新技術(shù)，實施高分子材料綠色工程。作為材料重要組成部分的高分子材料隨著時代的發(fā)展，技術(shù)的進步，越來越能影響人類的生活，工業(yè)的進步。

參考文獻

[1]嚴瑞芳.高分子形狀記憶材料.材料科學技術(shù)百科全書[M].北京：中國大百科全書出版社，2008：382～383.

[2]陳莉主編.智能高分子材料[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.

[3]何天白，胡漢杰主編，功能高分子與新技術(shù)，北京：化學工業(yè)出版社，2009.

高分子材料的應用前景范文第4篇

【關(guān)鍵詞】高分子材料；廢舊塑料；建筑材料；回收應用

以塑料、纖維、橡膠為主體的高分子材料在我們的生活當中隨處可見，高分子材料與我們的生活息息相關(guān)，我們的生活與高分子聯(lián)系也越來越緊密。隨著社會和科學技術(shù)的飛速發(fā)展及人們消費習慣的改變，人們使用的高分子材料數(shù)量也迅速增加，由于通常高分子材料的使用壽命比較短，所以廢舊高分子材料的數(shù)量也大量增加。由于大量的廢舊高分子材料不能在大自然中自然降解，已經(jīng)成為環(huán)境污染的一個重要來源。

日常生活中用量最大的熱塑性高聚物聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等樹脂制品的消費量達1135萬t/年。據(jù)調(diào)查，每年產(chǎn)生廢棄物數(shù)量巨大，美國1800萬t，日本488萬t，西歐1140萬t，我國也有90萬t。

目前，廢舊高分子材料的處理方式主要是焚燒、填埋以及回收再利用。回收循環(huán)利用高分子材料主要有兩種，一是物理循環(huán)技術(shù)，物理回收循環(huán)利用技術(shù)主要是指簡單再生利用和復合再生利用，回收廢舊塑料制品經(jīng)過分類、清洗、破碎、造粒進行成型加工。這類再生利用的工藝路線比較簡單，生產(chǎn)量巨大，但再生制品的性能欠佳，一般制作檔次較低的塑料制品。二是化學循環(huán)利用，通過對回收的高分子廢舊材料的化學改性，生產(chǎn)達到同類或異類使用要求的產(chǎn)品。化學循環(huán)再生材料生產(chǎn)工藝復雜，投資高，產(chǎn)品改性徹底，但產(chǎn)量低，對回收高分子材料要求也高。

我國處理廢棄的高分子材料的技術(shù)還是比較落后，大部分只是較簡單地單純再生及復合再生。大批量的廢棄高分子材料都變成為垃圾，大量的廢舊高分子材料已經(jīng)嚴重影響了我們的日常生活如：分散在土壤中塑料地膜，易使土質(zhì)板結(jié)，影響農(nóng)作物對氧、空氣、水分、光的吸收；地面上飛散的薄膜碎片易引起火災、污染環(huán)境；部分廢舊高分子材料在降解中釋放對人體有害的氣體及毒素。如何處理這些廢舊的塑料、纖維、橡膠等已經(jīng)成為一個日益迫切的環(huán)境和經(jīng)濟問題。

在我國，高分子材料使用量大，生產(chǎn)量也大，當然廢舊高分子材料數(shù)量也巨大。建筑材料在我國的使用量巨大，如果這方面技術(shù)開發(fā)與應用得當，那么將是改善我國在高分子材料處理問題上的一條重要途徑。

據(jù)統(tǒng)計，美國在20世紀末廢舊塑料回收率達35%以上，廢舊塑料品種的比例約為：包裝制品占50%，建筑材料占18%，消費品占11%，汽車配件占5%，電子電氣制品占3%。我國廢舊塑料的回收率在20%左右，建筑材料占的比例更小。我國廢舊塑料在建筑材料中的開發(fā)利用技術(shù)水平還比較低，還有廣闊前景。

隨著國家有關(guān)禁止使用粘土磚禁令的公布，開發(fā)使用新型墻體材料已經(jīng)成為一種必然趨勢，同時回收利用廢舊高分子材料技術(shù)的發(fā)展，為廢舊高分子材料復合成新型墻體材料提供了強有力的支持。目前已有許多這類技術(shù)發(fā)展相當成熟，并用于實際的生產(chǎn)當中。

英國威爾士Affresol公司開發(fā)出一種建造低碳住房（如下圖）工藝，采用包裝物廢棄料和加工廢料等再生廢舊塑料及礦產(chǎn)品作為原材料，而且價格合理。每一座房屋約消耗18噸本應進行填埋的材料。

第一座這樣的積木式房屋已被英國一家室內(nèi)供暖和熱水系統(tǒng)生產(chǎn)商伍斯特博世公司訂購，房屋座落于英國伍斯特郡Warndon的工廠內(nèi)。伍斯特博世公司向Affresol公司提供利用再生加熱器回收的廢舊塑料，將保證伍斯特博世公司實現(xiàn)零廢料排放的計劃。

（1）玻璃與塑料復合而成的樣品磚

由塑料，玻璃復合而成的樣品磚已經(jīng)研制出來，在國外已經(jīng)得到了較廣泛的應用。其中塑料組分包括聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯以及ABS，相同的粒徑形態(tài)，較窄的尺寸范圍和尺寸分布與近似尺寸的棕色玻璃混合成玻璃塑料復合材料，其中玻璃的質(zhì)量百分比根據(jù)不同的性能要求可為15%、，30%、45%。這種材料能在235℃模壓成標準的粘土磚形狀。當溫度在20～50℃范圍變化時，經(jīng)過抗壓實驗，發(fā)現(xiàn)其斷裂應力是普通粘土磚的兩倍多。制備這種試樣時所要求的塑料不需要區(qū)分熱塑性和熱固性，因此它的原料來源相當廣泛。

（2）廢舊塑料PVC做建筑線槽

在建筑施工中常使用玻璃條、有機玻璃條、橡膠、塑料條作為房屋施工用的分割線條和避水線條。這些材料的共同缺點是價格高，合肥華風改性塑料公司，使用塑料改性新配方，新技術(shù)開發(fā)出一系列用于建筑建材行業(yè)的改性廢塑PVC線槽。不僅質(zhì)量好，工人使用方便，產(chǎn)品有不同規(guī)格型號，更重要的是這種材料價格大幅度下降。

其工藝流程：

（3）利用廢舊塑料和粉煤灰制建筑用瓦

哈爾濱工業(yè)大學的張志梅等研究了利用廢舊塑料和粉煤灰制建筑用瓦的工藝方法和條件，用廢舊塑料粉煤灰制成的建筑用瓦在性能上，完全可以滿足普通建筑的要求。這種建筑用瓦的研制成功，不僅可以降低成本，還是消除“白色污染”的一種積極方法。

其工藝流程：

（4）利用廢泡沫生產(chǎn)新型保溫磚

青島裕泰化工科技有限公司利用廢泡沫具有優(yōu)良的保溫性能的特點，廢物利用，再采用價格低來源廣的化工原料，將廢泡沫二次成形，研究成功了造價低廉、防火性好、保溫性能優(yōu)良的新型保溫磚。

經(jīng)測試，這種新型保溫磚導熱系數(shù)小于0.06W/m.K，優(yōu)于0.09W/m.K的國家標準，含水率小于8%，密度小于225kg/m3，抗壓強度大于0.21MPa，且耐候性強，適合國內(nèi)不同氣候的各地區(qū)使用，取代傳統(tǒng)珍珠巖或煤渣等保溫材料。

（5）廢棄聚酯做改性水泥砂漿

聚合物改性水泥砂漿（以下簡稱PMC）在耐腐蝕性能、固化時間及某些力學性能方面大大優(yōu)于傳統(tǒng)硅酸鹽水泥砂漿。在許多情況下，聚合物的獨特性質(zhì)使其在混凝土結(jié)構(gòu)修補與保護中起到傳統(tǒng)材料無法替代的作用，既可節(jié)省大量建筑物修補資金，又加快了施工速度。但是PMC的價格昂貴，尚未被廣泛使用。

同濟大學程為莊等用廢棄的聚酯飲料瓶為原料，通過醇解、縮聚來獲得再生型不飽和聚酯，繼而開發(fā)出一種低成本、新型的“綠色”合物改性水泥砂漿，其價格適中，性能優(yōu)良，既達到環(huán)境保護的目的，又可為擴大PMC的應用范圍開辟新路。

【參考文獻】

高分子材料的應用前景范文第5篇

關(guān)鍵詞：熱致型形狀記憶；高分子材料；制備技術(shù)；智能材料 文獻標識碼：A

中圖分類號：TB324 文章編號：1009-2374（2015）11-0009-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.11.005

具備形狀記憶功能的材料是新型感應型材料，是屬于智能材料的范疇，因其能夠感應環(huán)境變化并能對變化作出相應的響應，并且可據(jù)以調(diào)整位置、形狀、應變等力學參數(shù)，可在特定條件下恢復到原先設定的狀態(tài)。相當于具備一定的固定原始狀態(tài)的材料經(jīng)過特定形變并固定成為另外一種形狀后，通過處理有條件可以恢復到原始狀態(tài)的材料。熱致型記憶高分子材料制備方法簡便，控制形變的方法較易，應用范圍非常廣泛，因而成為目前研究與開發(fā)領(lǐng)域較活躍的形狀記憶高分子。本文對熱致型形狀記憶高分子材料的形狀記憶原理、制備方法和其中的幾種重要類型進行綜述和評論。

1 熱致型形狀記憶原理

熱致型形狀記憶高分子的形狀記憶與其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有關(guān)。在高分子材料的內(nèi)部存在著不完全相容或完全不相容的兩相或多相，一般稱作固定相（記憶初始狀態(tài)）和可逆相（可隨溫度變化發(fā)生固化或軟化）。

當外界溫度在分子的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下時，分子的可逆相和固定相都處在凍結(jié)的狀態(tài)，即其分子鏈被凍結(jié)，整個材料分子均處在玻璃態(tài)；對應地，當外界溫度在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時，分子鏈段發(fā)生運動，材料分子處于高彈狀態(tài)，此時加以外力，材料分子可發(fā)生形變。溫度下降過程中，材料分子會逐漸冷卻，若保持外力一直存在，材料的形狀可維持不變，冷卻完成后，材料分子鏈段凍結(jié)，相當于可逆相處在凍結(jié)的狀態(tài)，在高溫時被賦予的形狀可保持。

溫度再次達到玻璃化溫度以上時，材料分子的鏈段會解凍并逐漸恢復運動，同時在固定相的作用下，高分子材料的形狀可以恢復到初始形狀。由此可知，組成可逆相的分子結(jié)構(gòu)對記憶溫度有影響，組成固定相的分子結(jié)構(gòu)影響形變的恢復。

2 熱致型形狀記憶高分子材料的制備技術(shù)

2.1 交聯(lián)

聚合物改性的一種常用方法是交聯(lián)。交聯(lián)目的是使聚合物的線形分子之間相互結(jié)合，從而使線形分子聯(lián)結(jié)成為網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，若加熱升溫至Tg及以上時進行伸長處理，其交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將伸展，與此同時結(jié)構(gòu)的內(nèi)部會產(chǎn)生回復力，溫度降至Tg以下時，分子鏈冷卻成為結(jié)晶態(tài)或玻璃態(tài)，從而使變形固定，回復力在分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部凍結(jié)，當再次升溫，分子可恢復到原始形狀。其基本方法是通過外界的反應條件（如溫度）提供能量，使得分子產(chǎn)生自由基，進而發(fā)生自由基結(jié)合反應，使聚合物交聯(lián)。此種交聯(lián)方法的優(yōu)點是可以使聚合物性能改善，且在分子內(nèi)部不存在其他化學物質(zhì)的污染。但因輻射的能量過高，聚合物雖然會發(fā)生交聯(lián)反應，但也有部分聚合物發(fā)生降解反應，對聚合物有一定損傷，影響聚合物的性能，產(chǎn)量相應的也會降低。除了輻射交聯(lián)，也可以使用化學交聯(lián)的方法。例如，丙烯酸與丙烯酸十八醇酯可發(fā)生交聯(lián)反應，以亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，可以合成具備形狀記憶功能的高分子材料。

2.2 共聚

分子結(jié)構(gòu)中存在著兩種或多種不完全相容或完全不相容的部分，使得分子結(jié)構(gòu)中不完全相容的相分離，通常情況下玻璃化溫度低的相叫做軟段，玻璃化溫度高的相叫做硬段。共聚反應可以通過調(diào)節(jié)軟段的結(jié)構(gòu)組成、分子量、軟段的比例來調(diào)節(jié)形狀記憶材料的回復應力、軟化溫度等，進而改變聚合物的形狀記憶功能。具體方法是用兩種玻璃化溫度不同的材料進行聚合反應，生成具有交聯(lián)嵌段結(jié)構(gòu)的共聚物。據(jù)報道，PEO-PET的共聚物包含兩部分，作為硬段部分的PET具有較高的玻璃化溫度，主要是形成物理交聯(lián)，從而保證共聚物可以具備較高的硬挺度；PEO是聚合物的軟段部分，其玻璃化溫度較低，是提供彈性的部分；在此種聚合物中，如果增加PET的含量，物理交聯(lián)便會提高；相應地，如果增加PEO的長度，分子鏈更易運動，共聚物能表現(xiàn)出良好的形狀記憶功能。

2.3 分子自組裝

分子自組裝（self-assembly）是指在無外力參與的情況下，分子借助其內(nèi)部能量發(fā)生自發(fā)的聚集、聯(lián)接并形成規(guī)則結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。例如，分子的結(jié)晶現(xiàn)象就是一種典型的自組裝現(xiàn)象。彭宇行等人第一次利用了聚丙烯酸-co-甲基丙烯酸甲酯分子與溴化十六烷基二甲基乙銨分子間的靜電引力制得了具備超分子結(jié)構(gòu)的且有形狀記憶功能的高分子材料。這也是首次將超分子自組裝引入到智能記憶材料的領(lǐng)域。其制備不僅可依賴分子間的靜電引力，氫鍵、范德華力等也可作為其反應內(nèi)力。

3 幾種重要的熱致型形狀記憶聚合物

3.1 聚降冰片烯

聚降冰片烯樹脂是世界上第一種具有形狀記憶功能的高聚物，其成品具備形狀記憶功能，即其形狀變化很大，但經(jīng)加熱，可立即恢復至原來形狀。聚降冰片烯通常由乙烯與環(huán)戊二烯發(fā)生縮合反應得到，其分子量一般在300萬以上，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）約為35℃，可逆相是玻璃態(tài)，固定相是分子鏈的聯(lián)結(jié)點，具備超分子的結(jié)構(gòu)。在聚降冰片烯分子的內(nèi)部不存在極性結(jié)構(gòu)與分子間相互聯(lián)接的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，故可以通過真空成型或注射等方法加工成型，但是因為分子量過高，所以在加工時較

困難。

3.2 形狀記憶聚氨酯

聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯，是一種含部分結(jié)晶的線型聚合物，其制備是先由二異氰酸酯與低聚物多元醇反應生成聚氨酯預聚體，再用多元醇、氨基酸、羧酸等可進行擴鏈反應或交聯(lián)反應生成具備聯(lián)接嵌段結(jié)構(gòu)的聚氨酯聚合物。聚氨酯聚合物以其柔性鏈段（多元醇部分）作為可逆相，剛性鏈段（二異氰酸酯和擴鏈劑）作為物理的交聯(lián)點，作為其固定相。也可通過合成是選擇的原料及原料的比例來調(diào)節(jié)Tg，即可得到響應溫度不同的具有形狀記憶功能的聚氨酯。

3.3 生物降解形狀記憶材料

具備形狀記憶功能的生物可降解材料可用于術(shù)后處理，其最終分解產(chǎn)物是小分子，能隨新陳代謝排出體外。可生物降解的熱致型形狀記憶材料基本上是兩種或兩種以上的聚合物通過嵌段或交聯(lián)的方式得到的。主要有下面兩類：

3.3.1 聚乳酸類。用紫外光照射使其交聯(lián)的方法可得到生物可降解形狀記憶材料，如聚乳酸和聚乙二、聚乙醇酸、聚氧乙烷等聚合。混聚是為了能達到材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可調(diào)的目的、降解速度可調(diào)等。

3.3.2 聚亞氨酯類。聚亞氨酯存在硬度比較低的缺點，納米級的纖維素可以作為其增強相與聚亞氨酯復配。在組成的復合物中，聚亞氨酯分子鏈是軟段，其熔點隨著納米纖維素含量的增加而增加。

4 結(jié)語

熱致型形狀記憶高分子材料有許多明顯的優(yōu)點，如形變量較大、加工制成成品的性能良好、能量消耗低等，所以它在許多領(lǐng)域具備很高的應用價值和廣泛的應用前景，經(jīng)濟效益極佳，社會效應顯著，故成為當前形狀記憶高分子材料的研究熱點。

參考文獻

[1] 詹茂盛，方義，王瑛.形狀記憶功能高分子材料的研究形狀[J].合成橡膠工業(yè)，2000，23（1）.