高分子材料的影響范文

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【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

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關鍵詞：高分子材料；老化；老化原因；防老化措施

1高分子材料及老化現象

1.1高分子材料簡述

高分子材料是指與人們生活息息相關的各種常見的材料，如塑料，橡膠，涂料，薄膜，纖維等。高分子材料被廣泛應用于汽車工業，航空，建筑，軍事建設等多種行業，為我國國民經濟的發展做出了很大的貢獻，同時也提高了人們的生活水平。但是高分子材料經常容易在強光，熱輻射，水浸泡等因素作用下發生降解，失去其利用價值。

1.2高分子材料老化

高分子材料的老化由于其特性，使用條件的不同，發生老化的現象和表現出的現象也有很大不同。有的會變脆，變色，透明度下降等，也有的會出現彈性下降，變軟，變粘等。歸納為如下幾個方面：①外觀變化：高分子材料在外觀上的老化現象主要有：出現污漬，裂縫，斑點，銀紋，粉化，發粘，收縮，或光學顏色改變；②物理性能改變：高分子性能在物理性能上老化的現象為：流變形能，溶脹性，溶解性變差，同時耐熱性，透水性，透氣性，耐寒性等也發生變化；③力學性能改變：力學性能的改變主要包括彎曲強度，剪切強度，拉伸強度，沖擊強度等力學性能下降。同時，材料的應力松弛，相對伸長率等性能也會發生相應改變；④電性能改變：電性能的改變包括介電常數，表面電阻，體積電阻，電擊穿強度等電化學性能的改變。

2引發高分子材料老化的原因

2.1內在因素

2.1.1材料的立體歸整性

分子鍵排列規整的區域成為結晶區，不規整的區域成為非結晶區。這兩種區域的分子排布差異很大，一般材料的老化發生在非結晶區，并逐步往結晶區蔓延。因此高分子材料的立體規整性對材料的老化會產生一定的影響。

2.1.2材料的分子量及其分布

材料的分子量和其分布直接影響了材料的老化性能。分子量分布的寬度影響了端基的數量，而端基的數量有決定了材料老化的難易程度。

2.1.3材料的化學結構

材料的鏈結構和聚集態結構直接影響了材料的性能。維持高分子材料聚集態的各分子間力中存在著很多弱鍵力，弱鍵很容易斷裂產生自由基，這種自由基反應產生的物質會使高分子材料極速的發生老化。

2.1.4材料中的雜質

高分子材料的加工合成過程有時會引入一些雜質，或者殘留一些化學助劑，這些都能引發高分子材料的老化。

2.2外在因素

①氧氣：由于氧氣的滲透作用，會與高分子聚合物上的弱鍵發生反應，引起主鏈結構的變化，從而引發材料的老化；②溫度：溫度的高低直接影響了高分子的性能和分子的斷鏈速率。材料的溫度越高，鏈運動速率越快，吸收的能量越多。當吸收的能量高于化學鍵的解離能時，鏈就會發生降解導致集團的脫落，使材料老化加劇。而當溫度降低到一定程度，會阻礙鏈的運動速率，使高分子材料變得更硬，更脆；③濕度：水分子對材料的老化也有一定的影響。由于水分子的滲透性極強，會逐漸的滲透入分子間使材料發生溶脹，從而改變了分子間作用力。因此破壞了材料的聚集態，發生了老化現象；④光照：當高分子材料吸收的光能高于分子鏈斷鍵的解離能時，會使分子鏈發生破壞，同時材料的結構也被迫發生改變，從而使材料的性能發生了改變，引起老化反應；⑤生物老化：在高分子材料的加工合成過程中，會使用一些助劑，助劑的使用同時也會引發霉菌的產生。霉菌微生物的生長代謝產生的分解霉和毒素不僅促使材料的被迫降解和老化，還會使接觸者接觸后感染到一系列疾病。

3高分子材料的放老化措施

3.1高分子材料的熱老化預防措施

熱老化預防措施主要通過改變材料的物理性質如溫度。增塑劑是一種應用范圍廣泛的降低玻璃化溫度的措施，可以使高分子材料在低溫下保持原狀態不發生老化。它包括分子增塑和結構增塑兩種形式。分子增塑是指增塑劑在分子水平上與高分子混溶，從而降低了高分子鏈間的相互作用力，增強了材料的柔順性。

3.2高分子材料的氧老化預防措施

在高分子材料的加工過程中，加入抗氧化物及含硫，磷有機化合物等，能夠與過氧自由基發生反應，從而降低或終止老化反應進程?？寡趸瘎┌▋煞N類型，即自由基分解型和自由基受體型。這兩種自由基抗氧劑協同作用，共同降低材料的老化速度。

3.3高分子材料的生物老化預防措施

霉菌是加快高分子材料老化的主要威脅。它能夠在極短的時間內使高分子材料發生老化。

4結語

高分子材料的結構是及其復雜的，其功能眾多。但其存在的老化問題也是亟待人們去解決的。上文已分析，引起高分子材料老化的因素有很多，其內部因素和外部因素共同作用引起高分子材料的結構改變，從而發生一系列的老化問題。在今后的研究中，必須要加大防老化的措施研究，才能從根本上解決高分子的缺陷。

參考文獻： 

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【關鍵詞】高分子材料與工程專業；現狀；發展前景

一、簡析高分子材料與工程專業及其發展現狀

（一）高分子材料與工程專業的演變過程

高分子材料又稱為聚合物材料，它是高分子化合物和其他添加劑混合構成的單元共價構成。早在1953年，我國就設置了高分子類專業，很多高校陸續設置了高分子類專業，比如：化學纖維、高分子化學、復合材料等專業。隨著我國經濟的飛速發展，為高分子材料和工程專業的結合和發展創造了良好的條件，為了培養具備高分子材料和工程方面的高素質人才，教育部于1998年將與高分子材料相關的工科類專業統一稱為“高分子材料與工程專業”，這一歷史性的創新將迎來嶄新的發展，期望我國能在高分子材料的合成改性和加工成型等領域有很好的研究和突破。高分子材料與工程專業的課程設置主要有有機化學、物理化學、高分子化學、高分子物理、聚合物流變學、聚合物成型工藝、聚合物加工原理、高分子材料研究方法等理論知識，力圖造利于我國在科學研究、技術開發、工藝和設備設計、生產及經營等領域的發展，推動我國新領域的開發、研究，增強國力，在世界經濟中站穩腳跟。

（二）高分子材料與工程專業的發展現狀

材料是人們賴以生存的物質基礎，高分子材料與我們的生活息息相關，小到日常使用的毛巾、鼠標、油漆，大到汽車輪胎、防彈衣，玻璃鋼等等，都在不斷滿足著人們的種種需求。我國的高分子材料的消費水平還處在一個很低的階段，高分子材料的生產量無法滿足市場的需求，高分子材料的品種、制造工藝、技術等等都遠遠比不上世界發達國家的水平，資源的浪費和低利用率，以及對環境的污染等等都亟待解決。同時，高分子材料與工程專業人才的就業情況不是很好，截止到2012年，全國以高分子材料與工程專業招生的學校達到145所，其中教育部直屬院校18所，國防科學技術工業委員會院校5所，地方院校119所，其它3所，主要分布在北京、湖南、江蘇、河北等27個省和自治區、直轄市，招生人數也在逐年增加，但是畢業人員的就業情況卻與之不匹配，很多學習這個專業的人才在畢業以后卻沒有從事與該專業有關的行業。此時，我們需要重新審視，如何保證培訓質量和就業問題，培養怎樣的高級工程技術人才，才能滿足社會對高分子材料與過程專業人才的需求。與此同時，我們還需要從環境、能源方面去考慮，節約能源、利用新能源、回收利用可降解的產品，保護環境，減少資源的浪費。

二、高分子材料與工程專業的發展前景

高分子材料獨特的結構決定了它很容易被改變結構和再加工，這個特點是其他材料不可比擬、無法取代的優異性能，從而被廣泛應用于科學技術、國防建設和國民經濟各個領域，并已成為現代社會生活中不可缺少的材料。高分子材料與工程專業的結合是任何行業不可或缺和取代的，小到穿衣吃飯、電腦手機，大到建筑樓房、航空航天。直觀數據顯示，高分子材料與工程專業的就業率還是很高的，達到了92%以上。21世紀以來，中國高分子材料工業取得了令世人矚目的成就，實現了歷史性的跨越。作為輕工行業支柱產業之一的塑料行業，合成樹脂、塑料機械和塑料制品近幾年一直保持高速增長，從建筑、裝飾、家電、電子電器、汽車、玩具、辦公設備等行業日益廣泛的應用發展來看，也顯示了中國高分子材料與工程專業強勁的發展勢頭。盡管高分子材料與工程專業還存在著很多的不足，但是它的發展前景還是很好的，市場的需求量也很大（包括橡膠、塑料制品、復合材料等等）。在當今的新形勢下，我們面臨的是挑戰，同樣也是機遇。我國要想縮短與世界發達國家之間的差距，需要加大高分子材料與工程方面的研究、生產、投入和應用，教育部門應當規范化辦學，適當的控制招生規模，提高教學質量，調整高分子材料與工程專業的技術知識結構體系，模擬創業訓練，培養科學研究、應用研發、生產工程技術、營銷管理等方面的人才，以此來適應社會經濟的發展。據調查顯示，72%的高分子材料與工程專業學生可以在科研、教學、企業等領域得到很好的發展，他們在畢業以后能很快找到工作，既可以從事高分子材料的研究，也可以從事加工工藝技術的開發或者是在商檢、質檢等部門從事材料的檢測等等，其薪資也屬于中等水平。

總結：

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。隨著社會經濟的迅速發展，我國人民的可支配收入逐漸增加，城市化的進程不斷加快中，人們對更高水平、更高科技化的產品需求加大，綠色環保成為未來發展的需求，因此，社會需要高分子材料與工程專業的專業性人才。有關高分子材料與工程專業的行業有很多，而且涉及范圍很廣，高分子材料與工程專業的就業前景廣闊，影響著我們的日常生活（包括生產、教育、建筑、電子計算機、軍事等領域），并發揮著不可或缺的作用。我國的高分子材料與工程專業存在著很多不足，需要我們與時俱進，在教育、科學、汽車、軍事等各個領域加大投入和創新，運用新材料、新技術，適應社會經濟的發展，不斷改革和創新，從而帶動我國經濟的飛速發展，提高我國的生產力和科技水平。

參考文獻： 

[1]趙長生. 高分子材料與工程專業發展與教育現狀[A]. 中國化學會高分子學科委員會.2011年全國高分子學術論文報告會論文摘要集[C].中國化學會高分子學科委員會：中國化學會，2011：1. 

[2]趙長生，顧宜.高分子材料與工程專業發展與現狀[J].塑料工業，2008（01）：70-71. 

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關鍵詞:建筑材料；高分子材料；回收利用

隨著社會經濟發展水平的逐步提高，社會發展的范圍也得到擴大，現代建筑材料中，主要應用以塑料、橡膠、纖維為主的高分子材料作為主要的建筑材料，高分子材料在建筑材料中的應用，可以降低建筑的成本，實現現代建筑的使用壽命得到延長，但建筑材料中廢舊高分子材料應用的回收不當，對社會環境造成較大的污染，結合高分子材料的特性，對高分子的回收利用進行探究。

1廢舊高分子材料的危害分析

高分子材料主要是由塑料、橡膠以及纖維等資源，是一種新型符合建筑材料，廢舊的分子如果不能得到及時降解，則會在太陽光的作用下發生化學反應，產生以二氧化硫為主的污染氣體［1］，對造成大氣污染，同時，高分子中的塑料成分中含有大量的聚乙烯，可降解性較差，從而在社會中產生有色污染垃圾，對社會環境造成直接污染，嚴重影響了社會環境的建設。結合以上對高分子材料的危害的分析，提出高分子在現代建筑材料中回收利用的分析措施，實現高分子在建筑材料中應用的進一步探究。

2建筑材料中廢舊高分子的回收利用

2．1建筑材料墻體的應用

高分子在建筑材料中的應用，可以作為建筑材料墻體，高分子轉換為玻璃塑料混合墻體，高分子的主要材質中塑料可以到達塑性的作用，從而實現建筑材料的外部形態結構得到穩固，大大提高了現代建筑墻體的穩定性和固定性，此外，高分子制作的新型融合性結構中充分發揮高分子抗壓，耐高溫的特點，而新型建筑墻體中融合了玻璃材質，使廢舊高分子轉化后的建筑墻體可以達到比傳統墻體建結構更加完善的建筑穩定性受壓能力，為廢舊高分子的二次利用提供了應用的新范圍［2］，為我國現代建筑行業的發展提供新的符合材料。

2．2金屬橡膠混凝土

金屬橡膠混凝土是現代建筑中應用的一種新型建筑材料，主要由不同硬度的金屬，塑料、橡膠等部分組成［3］。金屬橡膠混凝土的應用能夠解決現代墻體建筑中存在的墻體裂縫等問題，可以提高施工建筑的密封性。例如:應用傳統的建筑材料進行施工建筑中，施工材料受到墻體的壓力或者溫度的影響，容易出現墻體裂縫或者密封性降低的情況發生，導致建筑施工的質量出現問題，采用金屬橡膠混凝土后，墻體施工后，應用新型混凝土對墻體建筑充的對接縫進行外部填充，新型混凝土中含水量較低，能夠解決墻體施工建筑中施工開裂的問題，提高了現代建筑的施工質量。

2．3混合建筑保溫層的轉化

高分子材料在建筑應用材料中的回收利用，轉化為混合建筑保溫層，是直接的綜合利用的體現?，F代建筑中墻體保溫層建筑是主要的建筑問題之一，傳統的墻體保溫層采用雙層保溫板，但保溫板經過一段時間的應用后，受到墻體中水泥的侵蝕，使保溫板的保溫效果下降，用戶入住后，一段時間后室內溫度明顯降低，房屋建筑的保溫效果下降，高分子可以轉化為泡沫保溫層，新型高分子混合泡沫保溫層的主要成分是塑料和橡膠，可以抵抗水泥長時間的形侵蝕，到達保證保溫層長期持久豹紋的效果。此外，新型混合保溫層具有較好的吸聲作用，能夠達到施工墻體建筑保溫效果好的同時增強了墻體的隔音效果，完善我國建筑施工技術水平的進一步優化發展，實現廢舊高分子的綜合應用。

2．4新型防水符合材料

高分子材料在現代建筑領域的應用，為我國建筑施工的材料創新應用提供了更加全面的應用范圍。高分子材料的應用，可以達到新型防水材料的使用?，F代建筑施工中，采用硅酸水泥和粉煤灰以及聚乙烯作為主要的構成材料，新型防水材料的應用，可以實現外墻墻體建設與保溫層之間的隔水性增強［4］，能夠打破傳統墻體建筑保溫層中保溫層受到外部墻體滲水的影響情況，新型防水材料中聚乙烯可以使施工材料表面形成保護膜，達到及時阻隔外部墻體滲入到墻體中水分的作用，實現我國整體建筑施工墻體的防水性得到大大提高。例如;新型符合防水層可以將外部墻體滲入的水分進行阻隔，聚乙烯將深入的水分轉接給粉煤灰，粉煤灰吸收水分，保持保溫層的環境干燥，達到保護墻體保溫性，延長墻體使用壽命的作用。

2．5復合地板的應用

高分子在建筑材料中的回收利用，體現為復合地板的應用，新型建筑材料的施工建筑具有加強的耐用性，復合地板的主要材料是由傳統的木質材質和聚乙烯作為主要的材質，地板的木質材料保留了傳統地板中木質地板材質問題，同時融合聚乙烯可以提高地板的防水性和耐磨性，表面的聚乙烯薄膜能夠達到保護地板日常應用中與堅硬物體之間的摩擦痕跡，增強地板的耐磨程度;此外，新型符合地板可以保護地板不受到蛀蟲的影響，延長地板在實際的使用壽命。

3結論

高分子是現代社會建設中經常應用的一種建筑材料，結合建筑材料對廢舊高分子技術的探究分析，實現我國現代社會發展材料綜合應用，促進我國現代社會發展資源的綜合利用。

參考文獻

［1］曹新鑫，何小芳，胡紅衛．廢舊高分子材料在建筑材料中的回收應用［J］．磚瓦，2006(11):54－56．

［2］呂洋，孔令元．淺析廢舊高分子材料在墻體建筑中的回收與利用［J］．科技視界，2013(32):198．

［3］任桂蘭，楊澤志，李青山．21世紀的新資源———廢舊高分子材料的回收與利用［J］．化工時刊，2002(10):22－24．

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【關鍵詞】功能材料；高分子；現狀；發展

材料是人類賴以生存和發展的物質基礎，是人類文明的重要里程碑，如今有人將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱。進入本世紀80年代以來，一場與之相適應的“新材料革命”蓬勃興起。功能材料是新材料發展的方向，而功能高分子材料占有舉足輕重的地位，由于其原料豐富、種類繁多，發展十分迅速，已成為新技術革命必不可少的關鍵材料[1]。

1.功能高分子材料

功能高分子材料在其原有性能的基礎上，賦予其某種特定功能。諸如：化學性、導電性、光敏性、催化性，對特定金屬離子的選擇螯合性，以及生物活性等特殊功能，這些都與在高分子主鏈和側鏈上帶有特殊結構的反應基團密切相關。

2.功能高分子材料的研究現狀

在原來高分子材料的基礎上，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]。

2.1高功能高分子材料

2.1.1化學功能高分子材料

化學功能高分子材料通常具有某種化學反應功能，它將具有化學活性的基團連接到以原有主鏈鏈為骨架的高分子上。離子交換樹脂是一種帶有可交換離子的活性基團、具有三維網狀結構、不溶的交聯聚合物，在水中具有足夠大的凝膠孔或大孔結構，由于它具有高效快速分析和分離功能，目前已廣泛用于硬水軟化、廢水凈化、高純水制備、海水淡化、溶液濃縮和凈化、海水提鈾，特別是在食品工業、制藥行業、治理污染和催化劑中應用的更為廣泛。

2.1.2光功能高分子材料

在光的作用下，實現對光的傳輸、吸收、貯存、轉換的高分子材料即為光功能高分子材料。近年來，在數據傳輸、能量轉換和降低電阻率等方面的應用增長迅速。感光性樹脂由感光基團或光敏劑吸收光的能量后，迅速改變分子內或分子間的化學結構，引起物理和化學變化。光致變色高分子具有光色基團，不同波長的光對其照射時會呈現不同的顏色，而當其受到特定波長照射后又會恢復為原來的顏色。利用這種可逆反應可以實現信息的存儲、信號的顯示和材料的隱蔽，應用前景十分誘人。

2.1.3電功能高分子材料

依據材料的結構和組成，可將導電高分子分為兩大類：一類是依靠高分子結構本身所能提供的載流子導電的結構型導電高分子，在電致顯色、微波吸收抗靜電、等領域顯示出廣闊的應用前景。另一類是高分子材料本身不具有導電性能，依靠添加在其中的炭黑或金屬粉導電的復合型導電高分子，具有制備方便，實用性強的特點，在許多領域發揮著重要的作用，常用作導電橡膠電磁波屏蔽材料和抗靜電材料。

2.1.4生物醫用高分子材料

生物醫用高分子包括醫用高分子和藥用高分子兩大類。

醫用高分子材料材料科學應用于生物醫療的交叉學科，將加工后的無生命的材料用來取代或恢復某些組織器官的功能。醫用高分子材料作用于人體必須具備生物相容性、化學穩定性、耐腐蝕老化、易于加工等優點，主要用于人工器官、治療疾患、診斷檢查等醫療領域中。目前，醫用功能高分子材料在心血管的植入、局部整形和眼睛系統的矯正等方面獲得了較大成果。

新型高分子藥物，具有緩釋、長效、低毒的特點，分為兩類：一類藥物即為高分子本身，可以直接用作藥物，也可以通過合成獲得某些療效。另一類高分子藥物高分子本身沒有藥用價值，而是作為藥物的載體，以離子鍵或共價鍵的形式連接具有藥理活性的低分子化合物，制成高分子藥物控制釋放制劑。一方面達到將最小的劑量在作用于特定部位產生治效的目的；另一方面使藥物的釋放速率可控，在提高療效的同時降低了毒副作用[3]。

2.2新型功能高分子材料

2.2.1高吸水性高分子材料

近年來開發的高吸水性樹脂是一種新型功能高分子材料，它可吸收自身重量數百倍至上千倍的水，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；在農業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 CO2功能高分子材料

在不同催化劑作用下，以CO2為基本原料與其他化合物縮聚成多種共聚物。其中研究較多、已取得實質性進展、并具有應用價值和開發前景的共聚物是由CO2與環氧化合物通過開鍵、開環、縮聚制得的CO2共聚物脂肪族碳酸酯。把長期以來因石化能源燃燒和代謝而排放的污染環境、產生溫室效應的CO2視為一種新的資源。利用它與其他化合物共聚，合成新型CO2共聚物材料，對解決當今世界日趨嚴重的CO2含量增高等問題有重要的現實意義。

2.2.3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，發生變形并被保持下來；一旦給予適當的條件（力、熱、光、電、磁），就會恢復到原始狀態。根據不同的觸發材料記憶功能的條件，可將其分為電致型、光致型、熱致型和酸堿感應型。形狀記憶高分子材料是高分子功能材料研究新分支，在電子、印刷、紡織、包裝和汽車工業中具有良好的發展前景。

2.2.4生態可降解高分子材料

隨著人類對環境的重視，材料的可降解性成為新的性能指標，因此生態可降解高分子材料受到廣泛重視。目前我國生態可降解性高分子材料的發展還處于復制和仿制國外產品的初級階段，國外產品占據主要市場。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應用于生命科學新型生物可降解材料，盡管已形成了多個品種，但目前應用的生物可降解材料在生物相容性、理化性能、控制其降解速率和緩釋性等方面仍存在較多問題，有待進一步研究[4]。

3.開發功能高分子材料的重要意義

功能高分子材料其獨特的功能和不可替代的特性已帶來各個領域技術進步，甚至質的飛躍，且在各行業已產生相當高的經濟和社會效益，并導致許多新產品的出現。隨著人們對有機高分子材料研究的逐步深入和加強，功能高分子材料的方向包括兩方面：一方面，改進通用有機高分子材料，在不斷提高它們的使用性能的同時，擴大其應用范圍。另一方面，與人類自身密切相關、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強。因此，功能高分子材料是未來材料科學與工程技術領域的重要發展方向，必將影響人類的生產和生活產[5]。

【參考文獻】

［1］張恒翔，蔡建，邱莎莎.功能高分子材料在軍用包裝中的應用[J].包裝工程，2011，（23）：60～62.

［2］楊曉紅，王海英.新型有機高分子材料發展[J].科技資訊，2009，（4）：7.

［3］楊北平，陳利強，朱明霞.功能高分子材料發展現狀及展望[J].廣州化工，2011，（6）：17～18.

篇6

關鍵詞：高分子材料；發展；應用

隨著高分子材料應用范圍的不斷拓展，作為一名高中學生，還是應該對高分子材料的發展現狀以及應用趨勢有一定的了解，這樣才能夠對未來的生活與工作起到一定的鋪墊作用。

一、高分子材料含義與發展現狀

（一）高分子材料

高分子材料指的是多個重復單元共價連接，分子量很大一類的分子從而組成了相關的聚合物，并且還具有一定的粘彈性?，F階段，高分子材料正逐漸朝著高功能化、復合化、高性能化等方向不斷發展。因此，我國高分子材料需要在通用性進一步開發的基礎上，偏向于高分子材料品種、技術水平以及生產的重點發展，這樣才能夠促進市場的發展需求[1]。

（二）發展現狀

為了滿足汽車工業、家用電器、電子信息等多個領域的需求，高分子材料重點發展主要是：第一，高性能化，如耐熱性、高機械性、耐腐蝕性以及耐久性等方面。第二，高功能化，如生物學、光學、力學等多種功能。第三，復合化。如復合材料，通常是基于高性能結構的材料作為基本的符合材料組成。第四，智能化，如材料本身擁有一定的生物功能預知性，如識別能力、修復能力、反應能力等。

二、高分子材料應用趨勢

（一）具有記憶的高分子材料

1.熱響應型

室溫以上的變形，室溫形態固定，同時可以進行長期的存放，當溫度再一次提升到特定，溫度，制件也可以迅速恢復到初始狀態。針對這一能力，主要是在電子通訊、科學實驗、汽車保險杠、油田封井器等領域之中使用，具體如醫用器械、熱縮連接緊固件、光信息、座墊、泡沫塑料等。熱響應型形狀的記憶高分子形變溫度很容易控制，并且制作相對漸變，目前是記憶高分子研究之中開發最為活躍的一個領域。尤其是形狀記憶纖維的開發利用，有利于紡織業發展的推動。

2.電/磁響應型

屬于熱響應形狀記憶功能高分子材料同具有一定導電性能的金屬粉末、導電炭黑以及導電高分子等復合材料。當電流產生熱量之后，就會提升材料的溫度，導致形狀恢復，不但擁有導電性能，同時也具有一定的形狀記憶功能。一般來說，在電子集束管、電磁屏蔽材料等電子通訊以及儀器儀表等領域之中得到廣泛的應用[2]。

3.光響應型

指的是將某一部分光感應變色的基團引入到高分子的主鏈以及側鏈之中，一旦有紫外光照射，PCG就會出現光異構化反應，這樣就會改變分子鏈狀態，導致其宏觀形態也出現相應的變化；當停止光照之后，PCG光構化反應就可以逆行，分子鏈會恢復到原本的狀態。主要用于光記錄材料、藥物緩釋劑、印刷材料等。

4.化學感應型

材料的周邊介質性質的變化就可以將材料的變形以及形狀恢復激發出來。其條件主要是PH值扁你話、相變反應、平衡離子置換等。這一類型的物質，還存在部分的皂化聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。這一材料主要是在“化學發動機”、蛋白質或者是酶的分離膜中廣泛使用。

（二）水溶性高分子化合物

主要包含了水溶性的樹脂和聚合物。屬于一種擁有較強親水性的高分子材料，在水中可以溶解成為溶液。在分子結構之中包含了陽離子、陰離子，極性非離子等親水基團，這樣就可以讓高分子材料擁有性、分散性以及減磨性等多種性能。其主要的種類包含了：

第一，淀粉、動植物膠以及纖維素等天然性的水溶高分析。第二，人工合成水溶高分析，主要包含了離子型、非離子型以及縮合類等。

其物理性能包含了分子量、溶解度、絮凝作用、分散作用、減阻作用等。

溶解度指的是每一分溶劑之中，溶質溶解的平均值。一般來說，溶液之中的溶解溶質要多于平均值，這個時候就稱之為過飽和溶液。所以，水溶性就是最重要的特性之一。分子量作為水溶性高分子的一大特性，其平均值就直接決定了高分子材料本身的性能。同時分子量分布，也會對分子量產生一定的影響。

分散作用指的是兩相界面之中分散劑有序的排列，這樣就可以確保分散體系本身的穩定性。水溶性高分子屬于良好的分散劑，其本身具有疏水基團和親水基團，本身也擁有一定的表面活性能。

當存在一定量的電解質，就會降低微粒的物理穩定性，將其聚集成為絮狀，但是在振搖之后又能夠均勻的分散，這樣的作用就可以稱之為絮凝作用。水溶性高分子本身擁有極性基團，可以吸附水中的固體離子，這樣就能夠形成絮凝團。增稠劑本身屬于流變助劑，能夠讓低稠度的水性涂料增加粘稠度。

將高分子聚合物注入到流體之中，能夠降低流動阻力，這樣使用于降低流體流動阻力的化學劑就可以將其稱之為減阻劑。

三、結束語

總而言之，隨著科學技術的不斷發展，也帶動了高分子材料加工行業的不斷發展，雖然目前國內的高分子材料的研究與應用還與發達國家存在一定的差距，但是相信在廣大研究人員的努力下，我國高分子技術必定會發展的越來越迅速。作為高中生的我們，從現在開始，能夠認識其作用，相信在未來發展中，也可以貢獻自己的一份力。

參考文獻：

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【關鍵詞】高分子材料；成型加工技術；創新

現代社會中，科學技術成為了推動經濟發展，促進社會進步的重要力量，也正是由于科技是第一生產力的這一理念，各個國家的科技都達到了前所未有的發展速度。高分子技術應運而生，隨著人類對高分子技術的深入了解，在應用過程中遇到的很多問題有待探討，本文中就高分子材料成型加工技術的發展與創新進行了深入的討論，也希望能夠為我國的高分子技術貢獻一份力量。

一、簡述高分子材料成型加工術的發展歷程

在對一項科學技術進行深入探討之前，很有必要對其的產生、發展到應用的過程有所了解。由于新型高分子材料的發現較早，但是由于觀念上的落后以及設備上的落后，導致高分子材料從發現到大規模的應用于工業流程中所耗費的時間較為漫長。近年來，隨著關于高分子技術的一系列難題攻破，到更多、更加優良的高分子材料被發現，高分子技術開始進入飛速發展的時代。20世紀90年代塑料的平均增長率有了很大的提升，隨之而來的塑料產量也有很大幅度的提升。不管是在塑料的產量上有了大幅度的提升，在塑料的種類上，材質上，應用范圍上都有了很大的優化與發展。舉個例子來說，之前制造一批汽車可能需要三百噸鋼鐵，而現在可能只需要三百噸的塑料就能達到相同的效果，甚至更好的效果。在鋼材日益減少的現在，這些高分子材料的發明給了人類在發展道路上無限種可能。在汽車行業中，由傳統純鋼鐵制造的汽車可能已經無法滿足現代人類的需要了，而對于高分子材料制造而成的汽車，不僅在強度上不輸于鋼鐵，在造價，環保方面更是勝于鋼鐵一籌。而在其他方面也會有很多改變，規模上要更小一些，周期要相對更短一些，能量的消耗要更低一些，回收率要更高一些，對空氣的污染程度和對資源的消耗要更小一些。

二、創新型高分子材料成型加工技術

1.聚合物動態反應加工技術及設備

聚合物反應加工技術是以現雙螺桿擠出機為基礎發展起來的。目前國外已經對這一個項目進行了深入的研究，并且已經研制出了連續反應和混煉的桿螺桿擠出機，這一項研究的產生，有效地解決了雙螺桿擠出問題，還有這其他類似的反應器所不具有的優點。

在這些設備的發展過程中，技術是至關重要的一個環節，在技術上必須要有所突破。指交換法聚碳酸醞（PC）連續化生產和尼龍生產中的比較關鍵的技術是縮聚反應器的反應擠出設備，而在現在世界上所使用的反應加工設備上來看，大多數都是利用傳統的混合、混煉技術，有些國外的企業也只是對傳統的反應器進行了小范圍的優化。但是根本上都存在傳熱、傳質過程、混煉過程、化學反應過程難以控制、反應產物分子量及其分布不可控等問題。另外設備投資費用大、能耗高、噪音大、密封困難等也都是傳統反應加工設備的缺陷。聚合物動態反應加工技術及設備與傳統技術無論是在反應加工原理還是設備的結構上都完全不同，該技術是將電磁場引起的機械振動場引入聚合物反應擠出全過程，達到控制化學反應過程、反應生成物的凝聚態結構和反應制品的物理化學性能的目的。這一項技術實現了聚合物單體或預聚物混合混煉過程中的理論的突破，有了新的理論作為指導，新型的加工反應器才能夠制作出來。新的技術從理論上解決了聚合物單體或預聚物混合混煉過程及停留時間分布不可控制的難點，同時從技術上解決了設備結構集成化問題。新設備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應性好、可靠性高等優點，這此優點是傳統技術與設備無法比擬或是根本沒有的。

2.新材料制備動態反應加工設備技術的革新

這一項技術的革新主要是指信息存儲光盤直接合成反應成型技術的發明，這項技術具有當代新技術所需要的大多數優點，由于采取了全然不同的理論指導和流程，這項技術具有周期短，操作建議，對環境污染小，節約資源的優點。正是由于這些優點的存在，這項技術打破了原有傳統技術的局限性，避免了很多問題的出現。而且隨著光盤存儲技術的發展，這項技術還有無限的提升空間。它的主要工作機理是把光盤級的PC樹脂化，將中間存儲和盤基成型融合在一個流程當中，再借鑒動態連續反應成型技術對交換連續化生產技術進行研究和發展。

3、復合材料物理場強化制備技術

此技術在強振動剪切力場作用下對無機粒子表而特性及其功能設計，整個流程都是在設計好的連續的加工環境中進行，省去了其他化學催化劑或者改性劑的參與，有效地實現了資源的節約。利用聚合物使無機粒子進行原位表面性、原位包覆、強制分散，實現連續化制備聚合物/無機物復合材料熱塑性彈性體動態全硫化制各技術：此技術將振動力場引入混煉擠出全過程，控制硫化反直進程，實現混煉過程中橡膠相動態全硫化。解決共混加工過程共混物相態反轉問題。

三、展望高分子材料成型加工技術未來的發展方向

近年來，在世界上的高分子材料成型技術的發展熱潮的影響下，我國的各省各地也加快了高分子材料成型技術的發展，相關部門也加大了政策上的支持。這一做法是完全符合我國改革開放以來的經濟發展路線，因此這一技術已經具備了發展的一切有利因素。

我國的各個城市陸續展開這項技術的推廣，已經有超過一半的地區在推廣和使用這一技術，這一技術所創造的經濟利益也是不容忽視的，很多地區已經將這一技術變成一個產業，工業制成品大量出口到歐洲和亞洲的很多國家和地區，在國際貿易方面有非常顯的成效，不但提高了出口的多樣性，而且拉動了社會效益和經濟效益的增長。在未來的時間里，這項技術還具有非常大的發展空間，新型高分子材料成型技術還可以應用在更多的領域，相信會有一天高分子材料會成為我們日常生活中不可缺少的東西。希望以后有更多的人才投入到這項技術中去，這樣我國的高分子成型材料加工技術才能夠趕超發達國家，為我國的外貿的發展。

四、結語

綜合上文所陳述的，我國要想在高分子材料的道路上走的更遠，必須牢記科技史第一生產力的這一原則。并且只有隨著高分子材料的不斷深入應用，我國才能夠更好地建設資源節約型環境友好型社會，才能讓世界看到中國的發展不是以犧牲環境，大量消耗資源為代價的。推動高分子加工合成技術勢在必行。

參考文獻

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[關鍵詞] 案例教學 高分子材料加工 教學質量

大學專業課課堂教學在人才培養中占有重要地位,是傳授專業知識、培養學生技能、提高專業人才質量的重要手段。但是,現在工科專業課課程內容多,并且教材的變化很多時候無法跟上現實應用,這使得學生感覺學的東西難以理解,與實際應用脫節嚴重,應用性不強,很容易失去學習興趣,導致專業課的課堂教學效果差。如何進行大學工科專業課程的教學改革,提高專業課的教學效果,滿足未來經濟增長和社會發展的需要,發揮大學在我國作為培養未來一線創新人才主要基地的重要作用,是教師、學生共同關心的問題。

案例教學首創于哈佛大學商學院,是在學校教育發展到一定階段基礎上產生的,是指一種“親驗式”的教學方式,它是根據教學目的和培養目標的要求,以教學案例為基本教學素材,將學習者引入教育實踐的情景中分析問題和解決問題,培養學習者反思能力,挖掘其教育機制的一種教學方式的綜合。簡而言之,就是在教師的引導下,再現案例實景,把學生帶入特定事件的現場,深入角色,以提高學生實際運用知識能力的一種教學方法。案例具有高度的仿真性、培訓為主的功能性、情景典型性等特點,案例教學通過對事件情景逼真的記錄與描述,引導學生運用所學知識或工作經驗加以分析,以提高發現問題、分析問題與解決問題的能力。案例教學在經貿、管理、法學等學科的相關專業獲得了廣泛應用并取得了顯著的成效。

《高分子材料加工工藝》是高分子材料專業的重要專業必修課,講述高分子材料制品的性能、組成、結構和成型加工工藝的關系,使學生基本掌握高分子材料的重要品種的加工工藝,對于給定高分子材料制品,學生能夠靈活運用高分子材料加工工藝獲取高分子材料制品、具有開發新材料的能力。該門課程涉及的內容繁雜、且較為枯燥,但與實際應用結合非常緊密,一般安排在《高分子材料加工原理》課程之后開課。筆者在長期的工科專業課程《高分子材料加工工藝》的教學中發現:傳統教學方法的課堂教學質量和效果不如人意,傳統教學方法已經顯得力不從心,探討新的、行之有效的教學方法勢在必行;學生也普遍反映此門課程如果采取傳統的講授式教學,學生感覺知識就像是空中樓閣,較難深入理解和掌握,在與實際結合時也難以融會貫通,迫切期望進行相關教學改革,引入新的教學方法。

一、在《高分子材料加工工藝》課程中實施案例教學法的必要性

1.強化學生對理論知識的認知水平

《高分子材料加工原理》課程中,學生已經基本掌握了各種高分子材料加工工藝的基本理論知識。從掌握某種高分子材料加工工藝以及日后的深造或工作來說,這遠遠不夠,其余的需要在實踐中不斷摸索與體會。以PVC管材的擠出成型這個教學專題為例,案例教學是師生圍在加工機械――雙螺桿擠出機旁邊,從原料開始,直至得到成品,讓學生親眼看到完整的加工過程;然后,教師下達案例教學內容,學生根據具體的教學內容以及要求精心準備資料,分組討論并派代表小組發言;教師點評,并給出相應答案,講解其中的關鍵點和難點。

由此可以補充學生在之前的《高分子材料加工原理》課程中對高分子材料加工工藝的基本理論的掌握,加強并深化學生對基本理論的認知水平。

2.變“被動學習”為“主動學習”,釋放學生的創新性,提高課堂教學質量

大學的工科專業課,尤其是《高分子材料加工工藝》,涉及原材料的基本性能、紛繁復雜的各種高分子添加劑的基本性能,靈活多樣的加工工藝等,內容比較枯燥,加之開課對象基本為大三下學期或大四上學期的高年級學生,傳統的教學方法只能使學生困頓乏味、昏昏欲睡,教學質量可以想象。

如果采用案例教學,一方面,學生可以親眼見到、摸到具體的加工機械以及加工模式,相對于紙上談兵的傳統教學方式來說,案例教學法在學生心中留下的印象更加深刻;而且學生在課前需要查閱大量資料,模擬實際加工時出現的各種問題及并提出具體對策,這就需要學生通過自己的努力去積極主動的尋找答案,從而讓學生的“被動學習”成為“主動學習”,“主動思考”,極大的激發學生們的求知欲,進而釋放學生的創新性,同時一個小組合作一個教學專題,也鍛煉了學生們的團隊合作精神;另一方面,教師與學生之間不再是傳統的教與受的單向交流,而是互動式交流,學生大部分躍躍欲試,加上教師的技巧性的引導,大部分學生都能主動發表自己的意見,課堂氣氛大大活躍,學習的積極性得到提高,課堂教學質量得到有效提高。

3.培養學生理論聯系實際的能力

目前,我國的高等教學,尤其是工科教學中,培養學生理論聯系實際的能力顯得更為重要。對于高分子材料加工課程來說,高分子材料的品種如此之多,學生在課堂上不可能全部掌握,而且新的高分子材料及新的加工工藝不斷涌現。如果采用傳統的教學方法,學生僅僅在課堂上涉及幾種非常有限的加工工藝,而且采用的是傳統的教師講授式,學生對此門課程的掌握很可能也就止于這種孤立的高分子材料加工工藝。在日后的工作及深入學習中,當遇到某個新的高分子材料制品需要加工時,學生很可能根本無所適從,無處下手。如果采用案例教學法,對于給定高分子材料制品,從原材料的優選,到加工工藝的優選,以及具體加工工藝參數的優選及其對制品質量的影響規律,學生都會涉及并需要全面考慮,尤其重點和難點部分更需要深入討論和剖析。由此可以培養學生理論聯系實際的能力,增強學生對于今后不斷涌現的新材料、新品種、新工藝的適應性。

目前,工科相關專業課教學中,案例教學的應用實例屈指可數,能夠借鑒的成功經驗較少。筆者在實際的教學中總結并設計了一套案例教學法,在我校的高分子材料專業課程教學中取得了較好的效果。

二、《高分子材料加工工藝》課程案例教學法的實施模式

在《高分子材料加工原理》課程學習時,學生已經掌握了各種高分子材料加工工藝的基本理論知識。后續的《高分子材料加工工藝》課程教學采用案例教學法,具體的實施模式可劃分為五個模塊:

1.案例的選取

典型案例的選取是完成案例教學的基本保證之一。《高分子材料加工工藝》整個課程內容包括:塑料制品的擠出成型、塑料制品的注射成型、塑料制品的壓延成型、塑料制品的壓制成型、塑料制品的二次成型五個教學專題。每個專題選取1～2個典型案例,對于這五個專題以外的其他知識點運用傳統教學方法進行教學。

以塑料制品的擠出成型章節為例,此模塊部分的教學目標是:讓學生掌握常見塑料制品的擠出成型工藝。對于同一種加工工藝,當聚合物品種改變時,加工過程就存在一定程度的區別;對于同一種聚合物,加工工藝改變時,加工過程更是不同。因此,高分子材料加工涉及到聚合物品種以及加工工藝等兩方面的內容。下面,以塑料制品的擠出成型為例,談談如何選取典型案例進行案例教學。

能夠采用擠出成型工藝加工的塑料制品品種有:管材、薄膜、異型材以及板材、片材等;采用擠出成型加工管材的聚合物品種有:硬質與軟質聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE、聚丙烯PP、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS、聚酰胺PA、聚碳酸酯PC、聚四氟乙烯PTFE等;采用擠出成型加工板材/片材的聚合物品種有:硬質與軟質PVC、PE、PP、ABS、PS、丙烯酸酯類等;采用擠出成型加工薄膜的聚合物品種有:PVC、PE、PP、聚偏二氯乙烯PVDC、PA等;采用擠出成型加工異型材的聚合物品種有:PVC、ABS、PE、PP等。在紛繁復雜的聚合物品種以及塑料制品品種中,PVC管材是擠出成型加工的制品品種中應用最廣泛的,因此,我們選取了PVC管材的擠出成型作為典型案例,以下均以此為例展開論述。

2.教學準備工作

教師深入細致地組織與指導是完成案例教學的基本保證之一。教師不僅要準備一份適合學生水平的高質量的案例,而且還需要準備一份案例教學的備課筆記,還應設想下一個分析討論模塊中可能出現的各種問題以及如何回答等。具體來說,教師方面的準備工作包括:對每個典型案例進行學時規劃,然后就教學內容、教學大綱、教案、教學指導與設計、時間與分組安排、考核方式等方面進行詳細設計,保證教學過程與內容的協調性和針對性。

對于PVC管材的擠出成型這個典型案例,教學內容至少包括:

1.PVC的基本性能:尤其是采用擠出成型時,需要注意的重要性能。

2. PVC的成型性能:PVC都可以采用哪些加工工藝進行加工,以及各種用途。

3.PVC管材的擠出成型:至少包括PVC管材的擠出成型工藝流程、關鍵工藝和關鍵工藝參數及其對PVC管材質量的影響規律等。此部分為整個案例分析的重點內容。

學生方面的準備工作:對于案例分析所涉及的各種高分子材料加工工藝的基本原理,學生已經在之前的課程中掌握。此部分學生需要針對具體的典型案例進行充分準備,分組做出發言提綱及講稿。以PVC管材的擠出成型為例,學生需要針對PVC的基本性能、PVC的成型性能、PVC管材的擠出成型等三個部分內容進行充分準備,尤其是PVC管材的擠出成型部分內容需要精心準備,后續的小組討論以及小組代表發言時更應以此為重點展開。

3.分析討論案例

分析討論是案例教學法的核心模塊。教師的精心組織和及時引導是這個模塊乃至整個案例教學成功與否的關鍵。此模塊先以組為單位進行討論,然后各小組選派代表向全班同學對整個案例進行闡述。

教師要注意案例教學只是手段,目的是在既定學時內完成教學大綱所規定的教學目標。整個案例的重點是PVC管材的擠出成型,小組討論以及代表發言均應以此為重點展開。案例的分析討論不宜信馬由韁,教師應該使用各種方法讓整個分析討論過程在可控范圍內進行。教師要做好充分的準備工作,在此階段啟發和組織學生在良好的氛圍中參與討論,使學生在討論中這種互動式學習中掌握大綱需要掌握的內容。

4.總結歸納案例

教師在此模塊的歸納總結以及點評,是整個案例教學的點睛之筆。討論結束后,教師根據教學的要求引導并和學生一起總結歸納,并簡單給出所討論案例的答案,指出本次案例討論的重點、難點以及主要解決的問題,并對本次討論的成功與不足之處做出點評。學生可在課后分組作學結。

5.案例演練

案例演練是案例教學的最后一個模塊,也是對該門課程考核方式的重大革新。在整個課程內容所有專題的典型案例教學結束后,教師將給出綜合性更強的案例,并作為課程考核的一部分。

所謂案例演練,選取某個具體制品(由幾個高分子材料部件組成),請根據各部件的使用環境要求,選擇材料類型并設計具體的制品配方,為各個部件選擇加工工藝,并確定制造各部件的關鍵工藝參數,最后將其組合成一個完整制品。整個過程沒有標準答案,只有最優方案。案例演練的實施模式為:

(1)選題

學生分組,每組在案例分析題庫中抽選一個作為該組的設計內容,也允許根據要求自命題目。

(2)完成設計

小組成員分工合作,根據要求完成設計。

(3)答辯及提問

每組選派一名代表在規定時間內匯報設計內容,提問并現場回答。

案例演練能夠讓學生對各種高分子材料加工工藝的認知更加深入,并融會貫通,形成高分子材料制品設計、生產和研究的科學思維,并養成“主動”探尋并“主動”獲取相關知識、綜合利用專業書籍、網絡、圖書館以及書店等多種途徑獲取知識的習慣,從中篩選出自己所需要的信息和知識,做知識的主人。

四、結論

本文結合《高分子材料加工工藝》課程的特點,提出了案例教學的模式,可以較好地解決教材穩定與教學內容不斷更新、基本原理穩定與高分子材料制品及加工工藝不斷發展之間的矛盾,能較好地適應工科領域日新月異的局面。

自實施案例教學以來,學生普遍反映:案例教學法所選取的典型案例和實際緊密結合,有助于他們對所學內容進行深入的理解和掌握、尤其是融會貫通的能力得到大大提高。案例教學在工科專業課程中的應用實例太少,具體實施模式還不成熟,而且對教師自身提出了更加嚴格的要求,需要教師在教學中積極更新自身知識結構,多總結多交流,不斷提升我國工科專業課程的教學質量。

參考文獻:

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[5]楊東潔.塑料制品成型工藝[M].北京:中國紡織出版社,2007.3.

篇9

關鍵詞：高分子材料改性;教學改革;實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）41-0094-02

一、緒論

“高分子材料改性”是高等工科學校高分子材料與工程專業一門重要的專業課程。高分子改性的方法多種多樣，各種不同門類的改性方法之間相互關聯、相互依托，這不僅體現在理論范疇，而且體現在應用領域。通過本門課程學習，使學生掌握高分子材料改性的基本概念，改性原理、增強理論和技術，共混工藝以及聚合物改性的最新研究進展;了解常用的改性設備;培養學生運用所學的有關基礎理論、基本知識去分析與解決實際問題的能力[1]。針對“高分子材料改性”課程的特點以及過去幾年的教學實踐，目前“高分子材料改性”課程教學中還存在以下3個主要問題：

1.授課計劃和授課內容安排不合理?！案叻肿硬牧细男浴闭n程主要包括聚合物共混的基本概念、聚合物共混過程與調控、共混物的形態、共混體系相容熱力學、共混物性能的預測與影響因素、共混改性在塑料及橡膠等領域中的應用、共混方法在短纖維填充體系及納米復合物材料中的應用、聚合物共混工藝與設備等。對于強調實際應用的高分子材料與工程專業的本科學時來說，該課程顯得尤其重要[2]。根據授課計劃安排，該課程開設32學時，存在著內容多、課時少、授課內容需要進一步提煉等問題，難以在規定學時內有效、連貫的開展教學活動。

2.缺乏實踐環節。目前，“高分子材料改性”課程主要以講授為主，缺乏實踐環節，學生主動參與較少，導致學生感性認識不深。例如在第十章講解高分子共混改性設備時，學生們難以區分同向雙螺桿擠出機和異向雙螺桿擠出機的物料輸送方向，通過靜態的二維或三維圖片進行講解時，其表現力度有限，無法有效地使學生理解和掌握兩類雙螺桿擠出機的工作原理和區別。

3.教材更新與完善。目前，江蘇科技大學“高分子材料改性”課程選用的教材是2006年王國全老師編寫的《聚合物共混改性原理與應用》。本書為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、“十一五”國家重點圖書。教材在廣泛總結國內外高分子共混理論與應用成果的基礎上，融入了王國全老師多年來在高分子材料共混領域的教學與科研實踐經驗編著而成[1]。目前，高分子共混改性等相關方法在高分子加工領域中的應用不斷擴展和壯大，但是該教材自2007年第一次出版后沒有進行過更新和修訂，部分內容與當前發展現狀不符，例如教材第七章介紹五大通用塑料產量時，依據2006年的統計數據，聚氯乙烯的產量僅次于聚乙烯居于第二位，而隨著聚氯乙烯應用領域的進一步擴展，目前聚氯乙烯的產量已經超過聚乙烯位居第一位，因此，目前的教材并不完全適應于當前高分子材料與工程專業“高分子材料改性”課程的教學。

4.考核方式不全面。目前，“高分子材料改性”課程考核方式為平時成績占30%，期末成績占70%。平時成績占比較低，期末成績占比較高，出現部分學生平時不重視課后作業，期末考試時突擊復習通過考試的現象。這樣的考核方式無法反映出學生的真實水平和實際能力，也很難讓學生的實際應用能力得以實質性提高。

二、教學改革方法與手段

針對高分子材料與工程專業“高分子材料改性”的特點和目前存在的問題，結合江蘇科技大學的實際情況，要求學生在掌握聚合物共混改性原理和基本概念的基礎上，培養學生分析和解決實際問題的能力，作者結合該課程的特點以及過去幾年的教學實踐，總結了幾點教學改革方法。

（一）結合課程特點，調整授課計劃和內容

針對授課內容多、學時少的問題，有必要對課程進行提煉整理，刪除部分與聚合物共混改性無關的內容。例如教材第五章中相分離行為與均相結構穩定性的內容對于物理化學專業十分重要，但是對高分子材料與工程專業學生來說，只需要在第五章中加以概述就能滿足本專業的教學要求。同時，對于后續的Flory-Huggins模型和狀態方程理論部分為高分子物理講授內容，也可以進行適當刪減和提煉。另外，共混物的相界面學習對于分析多相共混體系的微觀結構和性能至關重要，現有的授課計劃中相關內容過于簡單，無法滿足高分子材料與工程專業學生的培養要求，因此有必要增加相關的授課內容。

（二）增加實踐環節，提高學生的感性認識，培養學生解決實際問題能力

“高分子材料改性”是一門理論與實踐并重的課程，部分授課內容較為抽象，學生只有通過親自實踐，才能對課堂學習的相關知識進行充分的理解和消化吸收。同時，實踐環節的引入，學生們可以在實踐過程中提高感性認識，培養學生的動手能力以及發現問題、查閱文獻、相互合作去分析解決問題的能力，這對于學生將來的學習和工作都具有重要意義。另外，實踐環節具有一定的趣味性，可以有效調動學生的學習積極性[3]。

（三）優化教學方法，發揮學生主動性

在以往的教學過程中發現，課堂上學生的參與程度少，課后缺乏主動復習，導致整體的教學效果不好。教學方法的改革應倡導以學生為主，激發學生自身作為學習主體的意識，使知識的學習從傳統的灌輸式教育方式向主動吸收式的方向轉變，可以有效提高教學效果。例如可以將每堂課開始前的復習時間由以往的老師講改為學生講，上課前給學生5分鐘時間簡要總結上次課學習的主要知識點。這樣做一方面可以有效幫助學生提高上課時的注意力，另一方面可以督促學生課后及時復習課堂知識，更加牢固的掌握知識，做到融會貫通。同時該方法的推廣，還可以鍛煉學生的幻燈片制作水平并給每一位學生提供一個展現自己的機會，增加學生的主體意識[4]。

（四）優化考核方法，引導學生全面發展

課程考核是檢驗教師教學效果和學生學習效果的重要方式和手段。以往的考核方式主要通過一張試卷來檢查學生的學習情況，而學生往往可以通過突擊性的復習取得較高的分數，這樣的考核方式既不能準確反映老師的教學效果，亦不能充分反映學生對知識的掌握程度[5]。根據高分子材料改性課程的特點，筆者在實際的課程考核中嘗試采取靈活多樣的考核方式。一是增加平時成績所占比重，將平時成績所占的比重從30%提高至40%，使學生認識到平時學習的重要性;二是進一步增加隨堂提問，提高學生上課時的注意力，減少課外作業在平時成績中所占的比重;三是引入課前5分鐘，讓學生利用幻燈片總結復習上節課學習的內容，督促學生養成課后復習的良好習慣。

三、教學改革效果

“高分子材料改性”課程從江蘇科技大學材料科學與工程學院高分子材料與工程專業2009級開設，目前已經開設7屆。近三屆學生的成績分析表明，該課程平均優良率為92%。通過本課程的學習，使學生利用共混改性相關的基本知識去分析與解決實際問題的能力得到明顯提高，很多同學參與了本科生的創新計劃大賽，做了很多有意思的實驗性課題，部分同學取得了較好的成績。

四、結論

“高分子材料改性課程”教學改革是一項系統工程，筆者以培養學生有效利用共混改性相關的基本知識去解決實際應用問題為出發點，通過調整授課計劃、增加實踐環節、優化教學方法和考核方法，去引導學生樹立良好的學習習慣，充分掌握高分子共混改性的相關知識點。實踐證明，對“高分子材料改性課程”課程進行教學改革能夠有效地激發學生的學習積極性和主動性，充分發揮學生自身潛力，為學生將來的學習與工作奠定堅實的基礎。

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[5]李馨.考試改革對提高大學生綜合素質的探討[J].農業教育研究，2009，（3）.

Teaching Reform of "Polymer Materials Modified" Course

ZHUO Qi-qi

（College of Material Science and Technology，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang，Jiangsu 212003，China）

篇10

關鍵詞：高分子材料；導電機理；導電塑料；用途

文章編號： 1005–6629(2012)5–0071–04 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

20世紀70年代，白川英樹、Heeger和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜，后來又經摻雜發現了可導電的高聚物，這就是導電高分子材料。導電高分子材料的發現，改變了人們對傳統塑料、橡膠等高分子材料是電、熱的不良導體的觀念，經過40多年的發展，導電高分子材料也從最初的聚乙炔發展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等數十種高分子材料，成為金屬材料和無機導電材料的優良替代品。而今這種導電高分子材料已廣泛應用于電子工業、航空航天工業之中，并對新型生物材料和新能源材料的開發產生巨大的影響。

1 高分子材料的分類及導電機理

導電高分子材料通常是指一類具有導電功能（包括半導電性、金屬導電性和超導電性）、電導率在10-6 S/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（10-9到105 S/cm）的范圍里變化。這種特性是目前其他材料所無法比擬的。按照材料結構和制備方法的不同可把導電高分子材料分為結構型（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。

1.1 結構型導電高分子材料

結構型導電高分子材料是指高分子本身或少量摻雜后具有導電性質的高分子材料，一般是由電子高度離域的共軛聚合物經過適當電子受體或供體進行摻雜后制得的。結構型導電高分子材料具有易成型、質量輕、結構易變和半導體特性。最早發現的結構型高分子聚合物是用碘摻雜后形成的聚乙炔。這種摻雜后的聚乙炔的電導率高達105 S/cm。后來人們又相繼開發出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等導電高分子材料。這些材料摻雜后電導率可達到半導體甚至金屬導體的導電水平。

1.1.1 聚乙炔

純凈聚乙炔摻進施主雜質（堿金屬（Li、Na、K）等）或受主雜質（鹵素、AsF5、PF5等）后才能導電。與半導體不同的是，摻雜聚乙炔導電載流子是孤子。

聚乙炔中孤子是怎樣形成的呢？反式聚乙炔結構有兩種形式，互為鏡像，如圖1所示：

A相和B相能量相等，都是基態。如果原來整個反式聚乙炔處于A相，通過激發可以變為B相，中間出現的過渡區域，稱為正疇壁，反之稱為反疇壁。正疇壁稱為孤子，反疇壁稱為反孤子[1]。激發過程中所提供的能量只分布在正、反疇壁中，疇壁以外的部分能量不變。孤子態是由導帶和價帶各提供1/2個能級構成的，因此電荷Q=0，當用施主或受主雜質進行摻雜形成荷電孤子后，Q=±e。反式聚乙炔摻雜后，施主雜質向碳鏈提供電子，被激發形成的孤子帶有負電，如果是受主雜質，將從碳鏈中吸取電子，使孤子帶有正電。這樣孤子就成為反式聚乙炔中的導電載流子。

聚乙炔是目前世界上室溫下電導率最高的一種非金屬材料，它比金屬質量輕、延展性好，可用作太陽能電池、電磁開關、抗靜電油漆、輕質電線、紐扣電池和高級電子器件等。

1.1.2 聚對苯撐

聚對苯撐（PPP）有如圖2 所示兩種結構形式：

其中（a）式穩定，而（b）不穩定，很難單獨存在，當FeCl3與PPP摻雜時發生電荷轉移使PPP分子鏈成為正離子，而FeCl3以FeCl4-負離子的形式加到分子鏈上，同時FeCl3被還原成FeCl2[2]，即：

2FeCl3+eFeCl4-+FeCl2

因此，摻雜過程實際上是一個氧化還原過程或電荷轉移過程。如果摻雜劑為受體分子，電荷轉移使高分子鏈成為正離子，摻雜劑為負離子，如果摻雜劑為給體時，則相反。聚對苯撐（PPP）的導電性和熱穩定性優良，有多種合成方法，常溫下為粉末，難以加工成型。電化學聚合可得到薄膜狀產品，但電化學聚合的產物聚合度小、電氣特性和機械性能低，可采用可溶性預聚體轉換工藝提高其聚合度。

1.1.3 聚噻吩

噻吩的分子結構如圖3所示，環上有兩類C原子，因此在發生聚合反應時會有3種連接結構，其中α-α連接時，噻吩環之間的扭轉角度最低，當其與一些復合材料發生摻雜時會通過π-π鍵共軛作用結合在一起，形成一個個相對獨立的導電單元，這些導電單元相對純的聚噻吩而言，具有更高的電導率[3]。

1.1.4 聚吡咯

聚吡咯（PPy）是少數穩定的導電高聚物之一，但純PPy只有經過合適摻雜劑摻雜后才能表現出較好的導電性。聚吡咯常用的摻雜劑有金屬鹽類如FeCl3，鹵素I2、Br2，質子酸如H2SO4等。不同種類的摻雜劑對PPy摻雜及形成高導電性的機理不同，但大部分具有氧化性的摻雜劑，其摻雜過程可以用電荷轉移機理來解釋。按此機理摻雜時，聚合物鏈給出電子，摻雜劑被還原成摻雜劑離子，然后此離子與聚合物鏈形成復合物以保持電中性。以FeCl3為氧化劑制備聚吡咯，通過電荷轉移形成復合物，反應按下式進行[4]：

1.1.5 聚苯胺

與其他導電高聚物一樣，聚苯胺（PAN）是共軛高分子，在高分子主鏈上交替重復單雙鏈結構，具有的價電子云分布在分子內，相互作用形成能帶等。其化學結構如圖4 所示。

聚苯胺可以看作是苯二胺與醌二亞胺的共聚物，x的值用于表征聚苯胺的氧化還原程度，不同的x值對應于不同的結構、組分及電導率。完全還原型（x=1）和完全氧化型（x=0）都為絕緣體，在0＜x＜1的任一狀態都能通過質子酸摻雜進行交換，當x=0.5時，電導率最大，且可通過聚合時氧化劑種類、濃度等條件控制x的大小。對其進行電化學或化學摻雜，使離子嵌入聚合物，以中和主鏈上的電荷，從而可使聚苯胺迅速并可逆地從絕緣態變成導電狀態，當質子酸進行摻雜時，質子化優先發生在分子鏈的亞胺氮原子上。質子酸發生離解后，生成的（H+）轉移至聚苯胺分子鏈上，使分子鏈中的亞胺上的氮原子發生質子化反應，生成元激發態極化子[5]。

聚苯胺（PAN）的研究后來居上，它與熱塑性塑料摻混具有良好的導電性，與其他導電高聚物相比，具有良好的環境穩定性，易制成柔軟、堅韌的膜，且價廉易得等優點。在日用商品及高科技方面有著廣泛的應用前景。

1.2 復合型導電高分子材料

復合型導電高分子材料是以高分子聚合物作基體，加入相當數量的導電物質組合而成的，兼有高分子材料的加工性和金屬導電性。既具有導電填料的導電性、導熱性以及電磁屏蔽性，又具有基體高聚物的熱塑性、柔韌性以及成型性，因而具有加工性好、工藝簡單、耐腐蝕、電阻率可調范圍大、價格低等很多優良的特點，已被廣泛應用于電子工業、信息產業以及其他各種工程應用中。復合型導電塑料是經物理改性后具有導電性的塑料，一般是將導電性物質如碳黑、金屬粉末、金屬粒子、金屬絲和碳纖維等摻混于樹脂中制成。在技術上比結構型導電塑料成熟，不少品種已商業化生產。

目前，關于復合型導電高分子材料的導電機理有宏觀滲流理論，即導電通路學說、微觀量子力學隧道效應理論和微觀量子力學場致發射效應等三種理論[6]。

（1）滲流理論：這一理論認為，當復合體系中導電填料用量增加到某一臨界用量時，體系電阻率急劇下降，體系電阻率-導電填料用量曲線出現一個狹小的突變區域，在此區域內導電填料的任何微小變化都會導致電阻率顯著變化，這種現象稱為滲濾現象，導電填料的臨界用量通常稱為滲濾閾值。

（2）隧道效應理論：該理論認為復合體系在導電填料用量較低時，導電粒子間距較大，混合物微觀結構中尚未形成導電網絡通道，此時仍不具有導電現象。這是因為此時高分子材料的導電性是由熱振動電子在導電粒子之間的遷移造成的。隧道效應現象幾乎僅僅發生在距離很接近的導電粒子之間，間隙過大的導電粒子之間沒有電流傳導行為。

（3）場致發射效應理論：該理論認為，當復合體系中導電填料用量較低，導電粒子間距較大、導電粒子內部電場很強時，電子將有很大幾率飛躍樹脂界面勢壘躍遷到相鄰電子離子上，產生場致發射電流，形成導電網絡。

1.2.1 炭黑添加型導電高分子材料

炭黑不僅價格低廉、導電性能持久穩定，而且可以大幅度調整復合材料的體積電阻率。因此，由炭黑填充制成的復合導電高分子材料是目前用途最廣、用量最大的一種導電材料。復合材料導電性與填充炭黑的填充量、種類、粒度、結構及空隙率有關，一般來說粒度越小，孔隙越多，結構度越高，導電性就越強。

1.2.2 金屬添加型導電聚合物

這類導電塑料具有優良的導電性，比傳統的金屬材料重量輕、易成型、生產效率高、成本低，進入20世紀80年代后，在電子計算機外殼、罩、承插件、傳輸帶等方面得到應用，成為最年輕、最有發展前途的新型導電和電磁屏蔽材料。常見的金屬類導電填充劑有金、銀、銅、鎳等細粉末。

2 導電高分子材料的廣泛應用

2.1 在電子元器件開發中的應用

2.1.1 用于防靜電和電磁屏蔽方面

導電高聚物最先應用是從防靜電開始的。將特定比例的十二烷基苯磺酸和對甲苯磺酸混合酸摻雜的PANI與聚（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）樹脂（ABS）共混擠出，制備了雜多酸摻雜PANI/ABS復合材料，通過現場聚合的方法在透明聚酯表面聚合了一層導電PANI，表面電阻可控制在106~109 Ω[7]。通過對復合材料EMI屏蔽的研究，發現在101 GHz下，復合材料的屏蔽效能隨其中PANI含量的增大而增大。摻雜能提高PANI的屏蔽效能。

2.1.2 導電高分子材料在芯片開發上的運用

在各種帶有微芯片的卡片以及條碼讀取設備上，高分子聚合物逐漸取代硅材料。塑料芯片的價格僅為硅芯片的1 %~10 %，并且由于其具有可溶性的特性而更易于加工處理[8]。目前國際上已經研制出集成了幾百個電子元器件的塑料芯片，采用這種導電塑料制造的新款芯片可以大大縮小計算機的體積，提高計算機的運算速度。

2.1.3 顯示材料中的導電高分子材料

有機發光二極管是由一層或多層半導體有機膜，加上兩頭電極封裝而成。在發光二極管的兩端加上3伏~5伏電壓，負極上的電子向有機膜移動，相反，與有機膜相連的正極上的電子向負極移動，這樣產生了相反運動方向的正負電荷載體，兩對電荷載體相遇，形成了“電子-空穴對”，并以發光的形式將能量釋放[9]。由于它發光強度高、色彩亮麗，光線角幾乎達到180度，可用于制造新一代的薄壁顯示器，應用在手機、掌上電腦等低壓電器上，也應用于金融信息顯示上，使圖像生動形象，并可圖文通顯。利用電致變色機理，還可用于制造電致變色顯示器、自動調光窗玻璃等。

2.2 在塑料薄膜太陽能電池開發中的應用

傳統的硅太陽能電池不僅價格昂貴，而且生產過程中消耗大量能源，因此成本昂貴，無法成為替代礦物燃料的能源，而塑料薄膜電池最大的特點就是生產成本低、耗能少。一旦技術成熟，可以在流水線上批量生產，使用范圍也很廣。制造塑料薄膜太陽能電池需要具有半導體性能的塑料。奧地利科學家用聚苯乙烯和碳摻雜形成富勒式結構的材料，再將它們加工成極薄的膜，然后在膜層上下兩面蒸發涂上銦錫氧化物或鋁作為電極。由于聚苯乙烯受到光照時會釋放出電子，而富勒式結構則會吸收電子，如果將燈泡接在這兩個電極上，電子開始流動就會使燈泡發光[10]。

2.3 在生物材料開發中的應用

在生命科學領域，導電高分子材料可制成智能材料，用于醫療和機器人制造方面。由于導電有機聚合物在微電流刺激下可以收縮或擴張，因而具備將電能轉化為機械能的潛力，這類導電聚合物組成的裝置在較小電流刺激下同樣表現出明顯的彎曲或伸張/收縮能力。為了把聚合物變成伸屈的手指活動，加上了含PPY的三層復合膜[PPY/緣塑料膜/PPY]，其中一層PPY供給正電荷，另一層PPY供給負電荷。機器人手指工作：提供正電荷的一側凹陷進去，即體積收縮；提供負電荷的一側就鼓脹起來，體積膨脹，引起手指彎曲[11]。用改進的PAN和碳纖維合并起來作為纖維束驅動器，用它制造手指關節鏈（見圖5）其中關節的動作是借助于激光發動和纖維反抗成對的推拉控制，是由改變pH來激發動作的，并有激發纖維和反抗纖維的數量來控制位置[12]。

最新研究表明，DNA也可以具有導電性，因此，把導電塑料與生命科學結合起來，可以制造出人造肌肉和人造神經，以促進DNA的生長或修飾DNA，這將是導電塑料在應用上最重要的一個趨勢。

2.4 在新型航空材料開發中的應用

航空制造所用復合材料是一種聚合體樹脂制成的矩陣結構，由耐熱性能良好的增強型碳素纖維層或者玻璃纖維層膠合而成，再利用熔爐打造成所需要的形狀，以適應不同零件所承受的壓力。另外，像聚苯胺、聚吡咯可用于電磁屏蔽，涂有其聚合纖維的飛機，能吸收雷達信號，使飛機隱身，還可排除雷擊的危險。在導彈外面裹上一層這類聚合物，不僅可防止產生靜電，還可減輕導彈的重量[13]。

3 導電高分子材料的研究進展

20世紀70年代以來，電子、電氣、通訊產業的迅速崛起，推動了導電材料的快速發展。隨著導電材料使用環境的變化，對導電材料的發展也提出了新的要求?？傮w來說，導電高分子材料的發展主要圍繞以下幾個方面：

（1）開展分子水平上的研究和應用，開發新品種導電材料，尤其是高導電性導電聚合物、高強度導電高分子材料、可溶性導電高分子材料和分子導電材料，以便能夠制成“分子導線”、“分子電路”和“分子器件”。

（2）研究設計和合成結構高度穩定的、具有高熒光量子效率和高電荷載流子遷移率的共軛聚合物，制備出結構有序的導電聚合物薄膜材料[14]。

（3）導電材料多功能化。除具有導電性能外，還應具有優良的阻燃性、阻隔性、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦等性能，并在加大導電填料用量以提高導電性能的前提下，如何保持或增強復合材料的成型加工性能、力學性能和其他性能。

導電高分子材料的這些發展趨向預示著一個新的塑料電子學時代即將到來。

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