高分子材料的性质特点范文

导语：如何才能写好一篇高分子材料的性质特点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：热分析技术；高分子材料；技术作用；技术应用

高分子材料是一种具有较高稳定性的材料，可以被应用到很多产品制作当中，要想进一步得知高分子材料的物理性质和温度关系，就必须使用更具针对性的技术对其进行分析，热分析技术就是一种能够分析材料物理性质和温度关系线性变化的技术，它的应用将进一步帮助人们更好的了解高分子材料的性质，提升高分子材料的性能。在本文当中，笔者将对热分析技术的概念和应用领域进行分析，进一步促进高分子材料的研发水平。

1 热分析技术及其应用领域简介

1.1 热分析技术简介

热分析技术利用一定的程序控制分析对象的温度，并对分析对象的物理性质进行观察和研究，最终得出温度变化与分析对象物理性质之间的关系。材料的研发对应着一定的社会需求，那么被研发出来之后，它具体能够被应用到哪些领域，这就需要对材料进行客观全面的分析，作为其中一个项目，了解材料物质性质和温度之间的关系对于确立材料的应用层面是十分重要的。例如材料的光学特性、机械性质、声学性质等等，决定了材料是否能够被用于高温环境、机械高压环境、噪音隔离等各种不同的环境当中。通过热分析技术对材料的物理性质进行确定之后，就可以得知该材料适合用于什么样的环境。

1.2 热分析技术的应用领域简介

热分析技术将物质置于不同的温度环境，对其化学改变和物力改变进行分析，最终得出其与温度之间的关系，这些分析结果和数据将对材料的应用产生很大的影响。总体来讲，热分析技术可以被引用到下述领域当中：

（1）分析材料的性能和结构，并对相关产品的生产进行质量检测，重点检测产品物理性能是否合格。

（2）为生物材料以及分子生物学研究提供提理论分析工具。

（3）应用于各种动力学和热力学研究，为其提供快捷有效的研究技术。应用范围广、样品用量比较少。

（4）完善对物质的研究层面，帮助全方位了解物质的性能和特点，是一种化学研究和热化学研究的新技术。

（5）建立关于各类物质的热分析曲线图，帮助人们准确确立物质的性质。

2 热分析技术在高分子材料研究与分析当中的具体应用

2.1 高分子材料当中的差热分析法应用

所谓热差分析，就是将两种物质置于同样的温度变化环境下，由一定的程序执行温度变化控制，分析温度环境变化下物质温度的差值变化，保证物质在持续升温或者降温的环境下不会出现放热、吸热现象，以此展开对物质热效应现象的技术检测和技术分析。热差分析技术可以对玻璃等高分子材料进行降解或者熔融，分析高分子材料的温度变化特征。其技术优势在于可以对高分子材料进行较为全面的分析，且应用领域较为广泛。其缺陷在于不能对物质进行时点吸热，且对物质放热速度的测量达不到精确度要求，因而这种技术形态在定量测量技术性能的建构层面依然存在着极其明显的局限性，给有关技术研究事业的深入_展创造了较为充分的发展空间。

2.2 高分子材料中热机械分析法的应用

热机械分析法已经被用于测试塑料制品的性质，尤其是各个技术发展步伐较快的国家。热机械分析技术的最大优势在于能够准确科学的分析出塑料类高分子材料的机械性能、应力松弛和软化点，非常适用于塑料产品的质检测试。

首先来讲，材料的机械性能分析师极为重要的，以塑料制品为例，其机械性能直接决定了高分子塑料产品具备的性能、所能承受的应用环境等。利用热机械分析法对材料进行机械性能分析，能够帮助技术人员确定材料可以被应用的环境，拓展相关产品的研发层次和空间，对高分子材料受热断裂技术临界温度实施精确测量。其次，该技术该可以应用于分析高分子材料的膨胀性能，例如陶瓷、金属类材料，这类材料要制成产品，通常需要进行升温处理，而后实施成型加工，升温环境下，就会涉及到材料膨胀问题，利用热机械分析法可以分析不同温度条件下材料的膨胀性能，并得出二者之间的变化规律，它对于升级优化材料的机械性能、压制材料的膨胀性能是十分有利的。

2.3 高分子材料研究中热重法的应用

热重法主要分析材料质量、温度和时间三者之间的关系，帮助人们得出材料在不同环境下的使用寿命，提高相关产品应用的安全性、稳定性。首先来说，它可以应用分析高分子材料的组分，得出材料内部组成成分及其含量；其次，该技术可以精确的测定出高分子材料中具有的挥发性成分，以此来评定材料在不同温度和时间下的质量变化，帮助人们调节材料生产过程，减少材料中挥发性物质的含量，提高高分子材料的稳定性。

3 结束语

未来，随着高分子材料的进一步研发，热分析技术还将得到更为广泛的应用，领域内还会不断的对热分析技术的缺点进行优化，提高其应用层面。

参考文献

[1]王笑笑，刑浩杰，程祥.浅析热分析技术在高分子材料研究中的应用[J].现代制造技术与装备，2016（01）.

[2]刘 昊.高分子材料领域热分析技术的应用研究[J].化工管理，2016（01）.

[3]庞锦英，莫羡忠，李建鸣，等.高分子材料成型加工实验教学改革探讨[J].企业科技与发展，2015（02）.

[4]杨锐，陈蕾，唐国平，等.热分析联用技术在高分子材料热性能研究中的应用[J].高分子通报，2012（12）.

篇2

一、 微胶囊壁材的分类

壁材是构成囊的外壳。不同的壁材在一定程度上决定着产品的物化性质。目前可作为微胶囊壁材材料的物质主要有3类：天然高分子材料、半合成高分子材料和全合成高分子化合物。另外，一些无机材料也可作为微胶囊壁材的材料。

1．天然高分子材料

用作微胶囊的天然高分子材料主要包括碳水化合物、蛋白质类、蜡与脂类物质等。

天然高分子材料无毒或毒性很小、不需大量的有机溶剂、对环境危害小、粘度大、易成膜，但机械强度差，

2．半合成高分子材料

用作微胶囊壳材料的半合成高分子材料主要是纤维素衍生物。如甲基纤维素、乙基纤维素等，另外还有双硬脂酸甘油酯、羟基硬脂醇等油类。

半合成高分子材料的特点是毒性较小、粘度大、成盐后溶解度增大。但由于半合成高分子材料易水解，不适合高温处理，需在使用时临时配制。

3．全合成高分子材料

常用于微胶囊囊壳材料的全合成高分子材料可分为生物降解和不可生物降解2类，主要包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚酯、聚脲等。

全合成高分子材料特点是成膜性好、化学稳定性好、机械强度大、储存运输方便、可生物降解或可生物吸收。但需要大量有机溶剂、成本高，对环境危害大，因此要选择无毒或低毒、对原药溶解性较好的溶剂。

4．无机材料

目前大部分微胶囊用无机材料包覆的不多，但从生物降解和环境保护方面考虑，用无机材料对活性组分进行包覆有很大的发展前景，如碳酸钙或磷酸盐等。

二、 微胶囊制备方法分类

微胶囊化的基本步骤：

1） 芯材为分散相，壁材在分散相或连续相中；

2） 通过乳化等手段，使芯材以一定的粒度分散在连续相中；

3） 通过某一种方法将壁材聚集、沉渍或包覆在已分散的芯材周围；

4） 合成的膜壳是不稳定的部分，需利用化学和物理方法进行处理，以期达到一定的机械强度。

微胶囊的制备可归纳为物理化学法、物理机械法和化学法。

1．物理化学法

在液相中进行，囊芯物与囊材在一定条件下形成新相出来，故又称相分离方法。它的步骤大体可分为囊芯物的分散、囊材的加入、囊材的沉积和囊材的固化四个步骤。相分离方法又分为单凝聚法、油相分离法、改变温度法、液中干燥法、复相乳液法。

2．物理机械法

本法是将固态或液态药物在气相中进行微胶囊化，需要一定的设备条件。物理机械法又分为喷雾干燥法、喷雾凝结法、空气悬浮法、多孔分离法。

3．化学法

化学法是利用在溶液中单体或高分子通过聚合反应或缩合反应，产生囊膜制成微囊的方法。特点是不加絮凝剂，常先制成W/O型乳浊液，再利用化学反应交联固化。化学法又分界面聚合法、原位聚合法、辐射交联法。

三、 微胶囊在化妆品中的应用

微胶囊化可将固体、液体甚至气体包覆在一个微小胶囊中，采用此技术可保持产品性能稳定，解决传统工艺的不足。另外它对保护生物活性分子和组织的活性也有较大促进作用。很多化妆品中已经采用了微胶囊技术，将微胶囊应用于化妆品中，其优越性主要表现如下：

1．保护芯材，有效防止外界环境因素对芯材的破坏等不良影响。pH值、氧气、湿度、热、光和其他物质等，提高其稳定性。有些物料容易挥发和氧化，如胡萝卜素，接触空气中的氧气会被氧化，采用复凝聚法制备胡萝卜素微囊，研究表明胡萝卜素原料于光照条件下半衰期为6.9天，而胡萝卜素微囊在相同条件下半衰期为24.8天，胡萝卜素微囊为原料的3.6倍，将胡萝卜素制成微囊可增加化妆品的稳定性。再如维生素C，性质极不稳定，分子中含有连烯二醇基[-C(OH)=C(OH)-]的结构，具有很强的还原性及内酯环的结构易水解。一方面与空气接触自动氧化生成脱氢抗坏血酸，脱氢抗坏血酸水解生成2，3－二酮C古罗糖酸，并可进一步氧化生成苏阿塘酸和草酸，从而失去治疗作用。另一方面维生素C的水溶液不稳定。pH过高或过低都能使内酪环水解，并可进一步发生脱羧反应而生成糠醛。后者受空气影响经氧化和紧合而呈黄色。空气、光、热和重金属都可以加速本反应的发生。通过将其制成维生素C微囊达到解决其不稳定的问题，同时达到控制维生素C的释放，维持稳定它的浓度，用于化妆品中可减少涂抹次数，降低化妆品不良反应的目的。

2．隔离不相容组分。微胶囊化成分可与其它组分相隔离。当原料中由几种容易相互起作用的成分组成时，把其中某种成分微囊化后使其互相隔离，阻止成分之间发生化学反应，提高各自的稳定性，延长保质期。在配制染发化妆品时，利用微胶囊这一特性，可将染发剂与氧化剂两者之一微胶囊化，即可得到使用方便的一剂染发化妆品。再如化妆品中经常用到的凝露，晶莹剔透的外观，内通常加有彩色微囊，包裹着油类，既达到了产品美观的视觉感受，又满足了滋润皮肤的效果。

3．控制释放，有效地控制芯材的释放，使芯材效能得到最大限度的发挥。该微胶囊壁相当于一个半透膜，在一定条件下可允许芯材物质透过，以延长芯材物质的作用时间。如化妆品中具有清凉爽肤作用的薄荷醇。由于它几乎不溶于水，扩散力强、易挥发而不持久、暴露在空气中易升华的特点，给生产贮运带来诸多不便，货架期短。利用微胶囊技术可以提高它的贮藏稳定性、降低挥发性，从而延长货架期，实现添加产品的控制释。再如以聚乳酸为囊材制备的茶多酚缓释微囊，粒径多在100～200um，最大包封率为49％，该微囊具有缓释和保护茶多酚的双重作用。用于化妆品中既安全又高效。

4.屏蔽味道和气味，掩盖芯材的异味。亚麻油由于具有不雅味道难用于好的化妆品，做成微囊后用于化妆品不仅无味，不易被氧化，而且具有很好的护肤功效。再如特有色泽和气味的中草药液微胶囊化后，配置到化妆品中，可以制得无色无味的优质化妆品。

5.改变芯材的物理和化学性质。将有利于液体或半固体的流质体转化为自由流动的固体粉末，有利于物料的使用、运输、保存，并可简化工艺，防止或延缓了产品劣变的发生。

6.需要改变物质功能的化合物。将疏水性物质通过表面处理，使其具有相反的性质。如神经酰胺微胶囊化后就可以直接加入水剂产品。

篇3

关键词：高分子材料学 表面工程 教学模式

中图分类号：G642 文献标识码： A 文章编号：1672-1578（2012)04-0055-02

“高分子材料学”是我校材料科学与工程专业（表面工程方向）的一门专业课程。表面工程学生的就业领域主要为材料涂装、防腐等，学生需要熟悉各种工程材料（金属材料、无机非金属材料、高分子材料等）的基本性质、制备工艺以及表面处理方面的知识。“高分子材料学”主要介绍高分子材料的制备、性能、成型、改性及应用等方面的知识。

“高分子材料学”这门课共32学时，所选教材为化学工业出版社出版的《高分子材料基础》。主要内容包括四部分：高分子材料的合成及制备、高分子材料的结构与性能、常见的高分子材料及其成型加工方法、高分子材料的改性及应用。该教材[1]浓缩了高分子材料与工程专业的四门专业主干课共192学时的内容，即高分子化学（48学时）、高分子物理（64学时）、高分子材料成型工艺（48学时）、聚合物改性原理及方法（32学时）。

1 “高分子材料学”讲授过程中面临的问题

“高分子材料学”课程的讲授具有较大难度，主要表现在以下方面：

该课程涵盖了高分子材料与工程专业学生的专业主干课内容，要深入讲解这些内容，需要近200学时，而针对表面工程学生开设的“高分子材料学”仅仅只有32学时，时间紧，内容多，如何合理安排各部分内容占的比重是授课教师面临的首要问题。

“高分子材料学”相关内容的学习，需要学生具备一定的化学基础及力学基础，而对表面工程的学生而言，因专业侧重不同，化学课程及机械基础课开设门类不如高分子材料与工程专业齐全，导致表面工程的学生在学习“高分子材料学”时，对教材内容的理解及掌握有一定难度。这对授课教师备课也提出了更高的要求，如何在有限的学时中适时补充相关背景知识帮助学生理解，是授课教师需要思考的另一问题。

“高分子材料学”虽为表面工程学生的专业课之一，但从历年就业情况看，表面工程学生就业以金属材料加工行业居多，而从事高分子材料加工行业的很少。故必然存在学生对该课程重视程度不够，学习积极性不高的问题，因此授课教师也需要在教学模式上进行探索创新，充分调动学生学习的积极性，引导学生主动参与到教学过程中来。

2 “高分子材料学”课程教学模式探索

2.1梳理重点，侧重剖析基本概念

“高分子材料学”学时有限，内容繁多，因此需要授课教师在备课时梳理出各章节的重要知识点和基本概念, 注意各部分内容的衔接,并找出线索将各章散落的知识点贯穿起来。

比如，在介绍高分子材料合成及制备时，着重讲授加聚反应及缩聚反应的基本步骤，对比这两种聚合反应的特点及反应产物特性，便于学生掌握常见高分子材料的合成反应类型，了解制备方法对材料性能的影响。考虑到表面工程学生的学科基础及专业侧重，对反应速率的计算等知识点不做要求。

再如，课程内容第二部分介绍高分子材料的结构与性能，这部分内容为承上启下的重点章节，高分子材料的结构及性能特点在其合成过程中奠定基础，并将在成型过程及改性中得以体现和完善。这部分内容体现了高分子材料与其他材料的本质区别，涉及的基本知识点很多，而且多为表面工程学生不熟悉的内容。因此，同样需要通过对比，突出高分子与低分子的结构与性能差异，侧重高分子温度——形变关系，结晶过程及晶体结构等重要知识点的讲解。

2.2因材施教，适时补充背景知识

“高分子材料学”中很多知识点的理解离不开有机化学、物理化学等基础课程的支撑，而表面工程方向的学生并未开设相关课程。为此，需要教师在讲授过程中适时补充背景知识。

例如，在讲授高分子合成反应类型对材料性能的影响时，可简要介绍常见化学基团的特点并联想对应的高分子材料的性能特点及成型要点。以聚碳酸酯（PC）为例，这种材料采用缩聚反应制备，分子结构中含有酯基，酯基在一定条件下容易水解，因此可联想到PC材料在成型时的高温条件下应避免水分的存在，防止水解反应发生导致材料性能劣化。

此外，为弥补学生基础知识的不足，讲授时还可结合日常生活中的实例进行对照说明。在讲授高分子结晶时，可联想泡面模型以及珍珠形成等实例；讲授高分子材料降解及添加剂功效时，可结合塑料制品长期暴晒变色发脆、塑料拖鞋逐渐由软变硬等学生熟知的生活常识进行分析。

2.3结合专业，调动学生学习积极性

“高分子材料学”为考查科目，且表面工程的学生就业以金属材料加工行业居多，学生误认为这门课程与自己的专业及将来就业衔接不紧，从而对“高分子材料学”课程重视不够，故学习积极性也不高。为此，授课教师应有意识的引导学生思考，并采用灵活的考核方式调动学生的积极性。

笔者在讲授此门课程时，并未采用课堂考试的形式进行考核，而是给学生布置了“高分子材料与表面工程”为主题的课程论文撰写任务，并让学生制作出相关的PPT将自己的论文进行口头陈述，最后根据其论文撰写情况、PPT制作情况及陈述情况给出该门课程的成绩[2]。课程论文的完成情况直接跟成绩挂钩，能有效调动学生的积极性及对课程的重视；课程论文的撰写需要大量专业文献为基础，学生在撰写论文的过程中能自觉关注及阅读相关专业文献，有利于拓宽其专业视野；制作PPT的过程是对课程论文内容的凝练，有利于学生理清思路掌握重点；口头陈述环节能有效杜绝学生互相抄袭论文，教师也能通过学生的口头陈述情况，观察学生对该门课程基础知识的掌握程度。

学生通过独立搜集资料撰写论文制作PPT并口头陈述等环节的训练，既能让他们发现“高分子材料学”这门课程与所学专业的紧密联系，也锻炼了他们的资料搜集能力及口头表达能力，为将来毕业答辩及就业面试打下基础。

3 结语

高分子材料是非常重要的工程材料，对于表面工程的学生而言，应该熟悉并掌握这类工程材料的特性。“高分子材料学”虽然不是表面工程方向的专业主干课，但涵盖了高分子材料相关的大量专业基础知识，也是面向表面工程学生开设的唯一一门有关高分子材料的课程。授课教师应该积极进行教学模式的探索，激发学生的学习兴趣，让学生在有限的学时中掌握相关基础知识。

参考文献：

[1]张留成，瞿雄伟，丁会利编.高分子材料基础[M].北京：中国轻工业出版社，2004.

篇4

关键词：高分子材料　加工方法　成型技术

一、前言

近些年来，国防尖端工业和航空工业等特殊领域的发展要求更高性能的聚合物材料，开发研制满足特定要求的高聚合物迫在眉睫[1]。在此背景下，理清高分子材料加工技术的发展现状与发展趋势，探讨高分子材料的加工成型的方法，对促进我国高新技术及产业的发展具有重要的意义。

二、高分子材料成型成型加工技术的相关定义

1.高分子材料

高分子材料是指由相对分子质量较高的化合物为基础构成的材料，其一般基本成分是聚合物或以含有聚合物的性质为主要性能特征的材料；主要是橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料。高分子材料独特的结构和易改性与易加工特点，使它具有其他材料不可取代与不可比拟的优异性能，从而广泛运用到科学技术、国防建设和国民经济等领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用等各方面不可缺少的材料。

2.高分子材料成型加工技术

在高分子工业的生产中分为高分子材料的制备与加工成型两个过程。高分子材料的成型加工技术就是运用各种加工方法对高分子材料赋予形状，使其成为具有使用价值的各种制品。高分子材料加工主要目的是高性能、高生产率、快捷交货和低成本；向小尺寸、轻质与薄壁方向发展是高分子材料成型技术制品方面的目标；成型加工方向是全回收、零排放、低能耗，从大规模向较短研发周期的多品种转变。判断高分子材料的成型加工技术的质量因素是加工后制品的外观性、尺寸精度、技能性中的耐化学性、耐热性等等。

三、高分子材料成型加工技术的方法

高分子材料的的成型方法有挤出成型、吹塑成型、注塑成型、压延成型、激光成型等。以下介绍的是现今高分子材料成型加工的主要技术方法。

1.挤出成型技术

挤出成型技术是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。它的具体原理是高分子原材料自料斗进入料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实；在压缩段，螺槽深度变浅，进一步压实，同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用，料温升高开始熔融，压缩段结束；均化段使物料均匀，定温、定量、定压挤出熔体，到机头后成型，经定型得到制品。挤出成型又有共挤出技术、挤出注射组合技术、成型技术、反应挤出工艺与固态挤出工艺等。

2.注塑成型技术

注射成型技术是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件[2]。注射成型技术根据组合材料的特征，又有以组合惰性气体为特征的气体辅助注射成型，以组合组成化学反应过程为特征的反应注射成型，以组合混合混配为特征的直接注射成型，以组合不同材料为特征的夹心成型等多种方法。

3.吹塑成型技术

吹塑技术一种发展迅速的塑料加工方法。热塑性树脂经挤出或注射成型得到的管状塑料型坯，趁热或加热到软化状态，置于对开模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空制品。根据型坯制作方法，吹塑可分为挤出吹塑和注射吹塑，新发展起来的有拉伸吹塑和多层吹塑。

四、高分子材料成型加工技术的发展新趋势

目前，高分子加工成型技术正在快速地进步，它的发展总方向是高度集成化、高度产量、高度精密化，不断实现对加工制品材料的聚集态、组织形态与相形态等的控制，最大程度地达到制品高性能的目的。具体的创新技术之处主要体现在以下几项新技术上。

1.聚合物动态反应加工技术

聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同，该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程，达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的[3]。这项技术解决振动力场下聚合反应加工过程中质量、动量和能量传递与平衡的难点，从技术上解决了设备结构集化的问题。

2.热塑性弹性体动态全硫化制备技术

这项技术引入振动立场到混炼挤出的全过程，实现混炼过程中橡胶相动态全硫化，控制硫化反直的进程，防止共混加工过程共混物相态发生发转。此技术非常有意义，研制发明出新的热塑性弹性体动态硫化技术与设备，能有效地提高我国TPV技术的水平。

3.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术

此技术是将盘级PC树脂生产、中间储运与光盘盘基成型三个过程融合为一体，联系动态连续反应成型技术，研制开发精密光盘注射成型装备，达到有效提高产品质量、节约能源，降低消耗的目的。该技术避免了传统方式中间环节多、能耗大、周期时间长、成型前处理复杂、储运过程易受污染等缺陷。

五、结语

综上所述，我国在新时期要把握高分子成型加工技术的前沿，注重培育自主的知识产权，努力打破国外技术的垄断，实现科学技术研究与产业界的良好结合的目的。这能有效地将科学研究成果转化为实际的生产力，有效地加快我国高分子材料成型加工技术及其相关产业的快速发展。

参考文献

[1] 王云飞;孙伟.浅谈高分子材料成型加工技术[J].城市建设理论研究，2012,(11): 32.

篇5

关键词：高分子塑料；成型工艺；分析探讨；未来发展

中图分类号：TB32 文献标识码：A

一、高分子塑料的概述

1高分子塑料定义

高分子塑料是指以高分子化合物为主要成分的所有材料。从物理概念来说，高分子化合物的分子量应该在1000以上。目前我们所使用的塑料，它就是一种合成的高分子化合物，一般把它称之为高分子或者巨分子，它是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的，并由合成树脂及填料、稳定剂、色料等添加剂组合而成的。而根据它的特点来说，它可以自由改变形体样式。

2高分子塑料的特性

单就高分子塑料的特性来说，除了它可以自由改变形体样式以外，它还具有一定的粘弹性，它在外力作用下会发生高弹性变形和粘性流动，其变形与时间有关。还具体低强度和高比强度。一般地高分子塑料强度很低，但是由于它的密度很低，所以比强度较高。

除此之外，还有一定的高耐磨性、高绝缘性、膨胀性、高化学稳定性、导热性低、热稳定性差等诸多特点。

3高分子塑料的分类

分析了高分子塑料定义、特性外，我们再来看它的分类。目前在我国现阶段我们把它分为七大类。具体如下：高分子胶粘剂、橡胶、塑料、高分子涂料、纤维、功能高分子材料和高分子基复合材料。下面笔者根据工作经验和体会分别对这七大类做一详细的说明介绍，仅供参考。

第一类是高分子胶粘剂。它是以合成天然高分子化合物为根本的一种胶粘材料。而在实际应用中我们又把它分为天然和合成胶粘剂，不完全统计应用较多的是合成胶粘剂。

第二类是橡胶。从物理概念来说，它的分子链间次价力小，分子链柔性好，一般地在外力作用下可产生较大的形变，不稳定，而在除去外力作用下，很快就能迅速恢复原状。

第三类是塑料。塑料在我们的生活生产中听到的比较多。一般来讲它是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要的成分，加入填料、增塑剂和其他添加剂组合而成。我们通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料。

第四类是高分子涂料。这个类型的主要是以聚合物为主，在生产中再添加溶剂和各种添加剂制得。一般把它分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料三中，在日常生活中很常见。

第五类是纤维。这个也是在平时听到最多的一种塑料，一般分为天然纤维和化学纤维两种。物理学分析我们得出纤维具有次价力大、形变能力小、模量高等特点，一般为结晶聚合物。

第六类是功能高分子材料。现在我们已经采用的是高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料等待。它具有物质、能量和信息的转换、磁性、传递和储存等特殊功能。

最后一种是高分子基复合材料。这种材料综合了原有材料的性能特点，在实际使用中我们根据需要进行材料的任意设计。

4高分子塑料的应用

如果说塑料的应用，我们大家都不陌生，在生活生产中都常见，而提到高分子塑料的应用，大部分人都比较陌生，而实际上，我们在生活中或多或少都听到见到过，只是加以高分子就难以理解了。经过多年的工作体会和实际工作操作，现笔者就高分子塑料的应用做一阐述。具体如下。

从军事尖端大方面来说，高分子塑料的应用已经涉及到军事及尖端技术上，无形中它促使了高分子合成和加工技术的发展，据不完全统计它已经成为一种独立的专门工程技术。

从高分子材料科学研究上来看，它是年轻而新兴的学科。我们的科学家主要集中于结构和组成与材料的性质、探索加工工艺，对各种环境因素对材料性能的影响，其主要目的是为了进一步开发新材料、新工艺等。目前，从一些材料上看高分子材料已经和金属材料等并驾齐驱，在国际上我们把它列为一级学科，这是很高的级别。

二、高分子塑料加工工艺

上文我们分析了高分子塑料的定义，特性，分类及应用，从大的方面我们有了一个感官的认识和了解，下面笔者再结合实际谈谈它的加工工艺。以便在实际中进一步总结应用。首先我们先来了解高分子塑料在加热中出现的物理和化学变化。先来看物理变化。

1高分子塑料的物理变化。一般地，高分子塑料在等温条件下会结晶，我们把它称为静态结晶。但实际在加工过程中，它大多数情况下结晶都不是等温的，笔者认为这些因素都会影响结晶过程。实践中我们得出，熔化温度与在该温度的停留时间会影响聚合物中可能残存的微小有序区域或晶核的数量。

另外，高分子塑料如果在纺丝、薄膜拉伸、挤出等成型加工过程中会受到高应力作用，这个时候它就会有加速结晶作用的倾向；如果在剪切或拉伸应力作用下，熔体中会生成长串的纤维状晶体，随应力或应变速率增大，它的晶体中伸直链含量增多，晶体熔点升高。

经过多年的实践，笔者得出这样一个结论：就是说高分子塑料的分子链结构与结晶过程有很大的关系。具体来说，如果分子量愈高，大分子及链段结晶的重排运动愈困难，高分子的结晶能力一般随分子量的增大而降低，这是成反比的，需要我们加以注意。

2高分子塑料的化学变化是指高分子塑料在高温和应力作用下，受到热和应力的作用它的大分子结构发生的一系列变化。这个变化中会发生轻微的降解物质，这个物质释放出来后会产生大量的有害物质。所以，我们在实际加工的过程中，要严格控制原材料指标，并使用合格的原材料，在配方中我们还要考虑使用抗氧剂、稳定剂等辅材料来增强高分子对降解的抵抗能力，确保生产安全。

3高分子塑料成型加工工艺

在明确了高分子塑料的物理和化学变化后，下面我们进一步阐述它的成型加工工艺。具体如下：

现阶段高分子塑料成型加工一般包括原料的配制和准备、成型及制品后加工等诸多过程。从它的加工工艺定义出发，一般地是通过温度的作用，让高分子塑料受热熔化，经过高分子塑料成型设备加工成具有一定结构形状的产品过程。笔者统计，现阶段有挤出成型工艺、挤出注射技术、压延成型、气体辅助注射技术等。

3.1挤出成型工艺。这个工艺原理采用的是利用螺杆旋转加压，将塑料生产物料用挤出机挤入机头，形成具备口模形态的型坯，完成冷却定型，塑化等基本工艺流程。这个技术对成型工艺发展的研究具有重要的现实意义。但需要加以注意的是，在实际的加工过程中，我们为了确保工艺流程质量，在生产物料制备、模具设计方面我们的工作人员应当严格监督控制，确保质量有所提升。

3.2挤出注射工艺。挤出注射工艺它的突出优点是可以更加灵活地调节复合物的配方，省去了造粒、包装等工序，可以降低设备费用和减少了生产时间。

3.3吹塑成型工艺。在这个工艺中，笔者仅仅拿出其中一个工艺来讨论——多层吹塑成型工艺。这个工艺可以用于要求反渗透性能良好的制备品加工中。在生产中它能够实现原料的不断更换。对于那些大型燃油箱容器的生产时的冷却工艺处理来说，这个时候就急需要减少模腔内压力。我们可以采取将熔料储存在挤出螺杆前端的熔槽中，在高速下挤出型坯，以最大限度减少型坯壁厚的变化，确保消除垂缩和挤出膨胀现象。

3.4注射成型工艺。笔者认为，该工艺是塑料加工生产中最为实用且最为普遍的一种工艺。在生产中可以配合设备自动化控制系统的运用情况下，实现高分子塑料生产工艺的价值。经过笔者的实践分析来看，这种工艺具有应用范畴广、生产效率较高以及工艺操作简单等很多的特性。在目前的生产中应用比较广泛，生产效率也很高。

三、高分子塑料成型加工工艺未来发展

随着目前科技的日益发展和实际的需求情况来看，高分子塑料成型加工工艺已取得了一定的成果。这主要体现在向高性能化方向发展。比如说用化学或物理的方法来控制发光倍率的发泡制品，具有分离机能和透析机能的离子膜。

再有就是向精密化发展。比如说，我们使用的超微指令的激光唱盘、计算机光盘等。最后是向优质化发展。我们可以采用与其他成型加工技术组合的加工方法，比如挤出压缩法等。还有就是以磁带为代表的记忆制品，像录像带，以及高绝缘等。

结语

本文对高分子塑料材料的定义、特性、分类及加工工艺，未来发展分别做了阐述，这让我们不难看出，高分子塑料材料在实际应用中不但取得了一定的成绩，而且还向高度集成化、精度控制自动化等特性方面快步发展。换句话说，高分子塑料材料是通过制造成各种制品来实现其使用价值的，我们从应用角度来讲，以对高分子材料赋予形状为主要目的成型加工技术有着重要的意义。

参考文献

[1]《高分子材料学与工程》征稿简则[J].高分子材料科学与工程，2010（04）.

[2]胡杰，袁新华，曹顺生.《高分子材料成型加工》课程教学中的几点思考[J].科技创新导报，2010（04）.

[3]陈捷.炸药、高分子材料及部件贮存性能与老化机理研究进展[A].中国工程物理研究院科技年报，2010.

篇6

关键词：高分子材料；导电机理；导电塑料；用途

文章编号： 1005–6629(2012)5–0071–04 中图分类号： G633.8 文献标识码： B

20世纪70年代，白川英树、Heeger和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜，后来又经掺杂发现了可导电的高聚物，这就是导电高分子材料。导电高分子材料的发现，改变了人们对传统塑料、橡胶等高分子材料是电、热的不良导体的观念，经过40多年的发展，导电高分子材料也从最初的聚乙炔发展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等数十种高分子材料，成为金属材料和无机导电材料的优良替代品。而今这种导电高分子材料已广泛应用于电子工业、航空航天工业之中，并对新型生物材料和新能源材料的开发产生巨大的影响。

1 高分子材料的分类及导电机理

导电高分子材料通常是指一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在10-6 S/cm以上的聚合物材料。这类高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜，以及电导率可在绝缘体-半导体-金属态（10-9到105 S/cm）的范围里变化。这种特性是目前其他材料所无法比拟的。按照材料结构和制备方法的不同可把导电高分子材料分为结构型（或本征型）导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。

1.1 结构型导电高分子材料

结构型导电高分子材料是指高分子本身或少量掺杂后具有导电性质的高分子材料，一般是由电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子受体或供体进行掺杂后制得的。结构型导电高分子材料具有易成型、质量轻、结构易变和半导体特性。最早发现的结构型高分子聚合物是用碘掺杂后形成的聚乙炔。这种掺杂后的聚乙炔的电导率高达105 S/cm。后来人们又相继开发出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等导电高分子材料。这些材料掺杂后电导率可达到半导体甚至金属导体的导电水平。

1.1.1 聚乙炔

纯净聚乙炔掺进施主杂质（碱金属（Li、Na、K）等）或受主杂质（卤素、AsF5、PF5等）后才能导电。与半导体不同的是，掺杂聚乙炔导电载流子是孤子。

聚乙炔中孤子是怎样形成的呢？反式聚乙炔结构有两种形式，互为镜像，如图1所示：

A相和B相能量相等，都是基态。如果原来整个反式聚乙炔处于A相，通过激发可以变为B相，中间出现的过渡区域，称为正畴壁，反之称为反畴壁。正畴壁称为孤子，反畴壁称为反孤子[1]。激发过程中所提供的能量只分布在正、反畴壁中，畴壁以外的部分能量不变。孤子态是由导带和价带各提供1/2个能级构成的，因此电荷Q=0，当用施主或受主杂质进行掺杂形成荷电孤子后，Q=±e。反式聚乙炔掺杂后，施主杂质向碳链提供电子，被激发形成的孤子带有负电，如果是受主杂质，将从碳链中吸取电子，使孤子带有正电。这样孤子就成为反式聚乙炔中的导电载流子。

聚乙炔是目前世界上室温下电导率最高的一种非金属材料，它比金属质量轻、延展性好，可用作太阳能电池、电磁开关、抗静电油漆、轻质电线、纽扣电池和高级电子器件等。

1.1.2 聚对苯撑

聚对苯撑（PPP）有如图2 所示两种结构形式：

其中（a）式稳定，而（b）不稳定，很难单独存在，当FeCl3与PPP掺杂时发生电荷转移使PPP分子链成为正离子，而FeCl3以FeCl4-负离子的形式加到分子链上，同时FeCl3被还原成FeCl2[2]，即：

2FeCl3+eFeCl4-+FeCl2

因此，掺杂过程实际上是一个氧化还原过程或电荷转移过程。如果掺杂剂为受体分子，电荷转移使高分子链成为正离子，掺杂剂为负离子，如果掺杂剂为给体时，则相反。聚对苯撑（PPP）的导电性和热稳定性优良，有多种合成方法，常温下为粉末，难以加工成型。电化学聚合可得到薄膜状产品，但电化学聚合的产物聚合度小、电气特性和机械性能低，可采用可溶性预聚体转换工艺提高其聚合度。

1.1.3 聚噻吩

噻吩的分子结构如图3所示，环上有两类C原子，因此在发生聚合反应时会有3种连接结构，其中α-α连接时，噻吩环之间的扭转角度最低，当其与一些复合材料发生掺杂时会通过π-π键共轭作用结合在一起，形成一个个相对独立的导电单元，这些导电单元相对纯的聚噻吩而言，具有更高的电导率[3]。

1.1.4 聚吡咯

聚吡咯（PPy）是少数稳定的导电高聚物之一，但纯PPy只有经过合适掺杂剂掺杂后才能表现出较好的导电性。聚吡咯常用的掺杂剂有金属盐类如FeCl3，卤素I2、Br2，质子酸如H2SO4等。不同种类的掺杂剂对PPy掺杂及形成高导电性的机理不同，但大部分具有氧化性的掺杂剂，其掺杂过程可以用电荷转移机理来解释。按此机理掺杂时，聚合物链给出电子，掺杂剂被还原成掺杂剂离子，然后此离子与聚合物链形成复合物以保持电中性。以FeCl3为氧化剂制备聚吡咯，通过电荷转移形成复合物，反应按下式进行[4]：

1.1.5 聚苯胺

与其他导电高聚物一样，聚苯胺（PAN）是共轭高分子，在高分子主链上交替重复单双链结构，具有的价电子云分布在分子内，相互作用形成能带等。其化学结构如图4 所示。

聚苯胺可以看作是苯二胺与醌二亚胺的共聚物，x的值用于表征聚苯胺的氧化还原程度，不同的x值对应于不同的结构、组分及电导率。完全还原型（x=1）和完全氧化型（x=0）都为绝缘体，在0＜x＜1的任一状态都能通过质子酸掺杂进行交换，当x=0.5时，电导率最大，且可通过聚合时氧化剂种类、浓度等条件控制x的大小。对其进行电化学或化学掺杂，使离子嵌入聚合物，以中和主链上的电荷，从而可使聚苯胺迅速并可逆地从绝缘态变成导电状态，当质子酸进行掺杂时，质子化优先发生在分子链的亚胺氮原子上。质子酸发生离解后，生成的（H+）转移至聚苯胺分子链上，使分子链中的亚胺上的氮原子发生质子化反应，生成元激发态极化子[5]。

聚苯胺（PAN）的研究后来居上，它与热塑性塑料掺混具有良好的导电性，与其他导电高聚物相比，具有良好的环境稳定性，易制成柔软、坚韧的膜，且价廉易得等优点。在日用商品及高科技方面有着广泛的应用前景。

1.2 复合型导电高分子材料

复合型导电高分子材料是以高分子聚合物作基体，加入相当数量的导电物质组合而成的，兼有高分子材料的加工性和金属导电性。既具有导电填料的导电性、导热性以及电磁屏蔽性，又具有基体高聚物的热塑性、柔韧性以及成型性，因而具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等很多优良的特点，已被广泛应用于电子工业、信息产业以及其他各种工程应用中。复合型导电塑料是经物理改性后具有导电性的塑料，一般是将导电性物质如碳黑、金属粉末、金属粒子、金属丝和碳纤维等掺混于树脂中制成。在技术上比结构型导电塑料成熟，不少品种已商业化生产。

目前，关于复合型导电高分子材料的导电机理有宏观渗流理论，即导电通路学说、微观量子力学隧道效应理论和微观量子力学场致发射效应等三种理论[6]。

（1）渗流理论：这一理论认为，当复合体系中导电填料用量增加到某一临界用量时，体系电阻率急剧下降，体系电阻率-导电填料用量曲线出现一个狭小的突变区域，在此区域内导电填料的任何微小变化都会导致电阻率显著变化，这种现象称为渗滤现象，导电填料的临界用量通常称为渗滤阈值。

（2）隧道效应理论：该理论认为复合体系在导电填料用量较低时，导电粒子间距较大，混合物微观结构中尚未形成导电网络通道，此时仍不具有导电现象。这是因为此时高分子材料的导电性是由热振动电子在导电粒子之间的迁移造成的。隧道效应现象几乎仅仅发生在距离很接近的导电粒子之间，间隙过大的导电粒子之间没有电流传导行为。

（3）场致发射效应理论：该理论认为，当复合体系中导电填料用量较低，导电粒子间距较大、导电粒子内部电场很强时，电子将有很大几率飞跃树脂界面势垒跃迁到相邻电子离子上，产生场致发射电流，形成导电网络。

1.2.1 炭黑添加型导电高分子材料

炭黑不仅价格低廉、导电性能持久稳定，而且可以大幅度调整复合材料的体积电阻率。因此，由炭黑填充制成的复合导电高分子材料是目前用途最广、用量最大的一种导电材料。复合材料导电性与填充炭黑的填充量、种类、粒度、结构及空隙率有关，一般来说粒度越小，孔隙越多，结构度越高，导电性就越强。

1.2.2 金属添加型导电聚合物

这类导电塑料具有优良的导电性，比传统的金属材料重量轻、易成型、生产效率高、成本低，进入20世纪80年代后，在电子计算机外壳、罩、承插件、传输带等方面得到应用，成为最年轻、最有发展前途的新型导电和电磁屏蔽材料。常见的金属类导电填充剂有金、银、铜、镍等细粉末。

2 导电高分子材料的广泛应用

2.1 在电子元器件开发中的应用

2.1.1 用于防静电和电磁屏蔽方面

导电高聚物最先应用是从防静电开始的。将特定比例的十二烷基苯磺酸和对甲苯磺酸混合酸掺杂的PANI与聚（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）树脂（ABS）共混挤出，制备了杂多酸掺杂PANI/ABS复合材料，通过现场聚合的方法在透明聚酯表面聚合了一层导电PANI，表面电阻可控制在106~109 Ω[7]。通过对复合材料EMI屏蔽的研究，发现在101 GHz下，复合材料的屏蔽效能随其中PANI含量的增大而增大。掺杂能提高PANI的屏蔽效能。

2.1.2 导电高分子材料在芯片开发上的运用

在各种带有微芯片的卡片以及条码读取设备上，高分子聚合物逐渐取代硅材料。塑料芯片的价格仅为硅芯片的1 %~10 %，并且由于其具有可溶性的特性而更易于加工处理[8]。目前国际上已经研制出集成了几百个电子元器件的塑料芯片，采用这种导电塑料制造的新款芯片可以大大缩小计算机的体积，提高计算机的运算速度。

2.1.3 显示材料中的导电高分子材料

有机发光二极管是由一层或多层半导体有机膜，加上两头电极封装而成。在发光二极管的两端加上3伏~5伏电压，负极上的电子向有机膜移动，相反，与有机膜相连的正极上的电子向负极移动，这样产生了相反运动方向的正负电荷载体，两对电荷载体相遇，形成了“电子-空穴对”，并以发光的形式将能量释放[9]。由于它发光强度高、色彩亮丽，光线角几乎达到180度，可用于制造新一代的薄壁显示器，应用在手机、掌上电脑等低压电器上，也应用于金融信息显示上，使图像生动形象，并可图文通显。利用电致变色机理，还可用于制造电致变色显示器、自动调光窗玻璃等。

2.2 在塑料薄膜太阳能电池开发中的应用

传统的硅太阳能电池不仅价格昂贵，而且生产过程中消耗大量能源，因此成本昂贵，无法成为替代矿物燃料的能源，而塑料薄膜电池最大的特点就是生产成本低、耗能少。一旦技术成熟，可以在流水线上批量生产，使用范围也很广。制造塑料薄膜太阳能电池需要具有半导体性能的塑料。奥地利科学家用聚苯乙烯和碳掺杂形成富勒式结构的材料，再将它们加工成极薄的膜，然后在膜层上下两面蒸发涂上铟锡氧化物或铝作为电极。由于聚苯乙烯受到光照时会释放出电子，而富勒式结构则会吸收电子，如果将灯泡接在这两个电极上，电子开始流动就会使灯泡发光[10]。

2.3 在生物材料开发中的应用

在生命科学领域，导电高分子材料可制成智能材料，用于医疗和机器人制造方面。由于导电有机聚合物在微电流刺激下可以收缩或扩张，因而具备将电能转化为机械能的潜力，这类导电聚合物组成的装置在较小电流刺激下同样表现出明显的弯曲或伸张/收缩能力。为了把聚合物变成伸屈的手指活动，加上了含PPY的三层复合膜[PPY/缘塑料膜/PPY]，其中一层PPY供给正电荷，另一层PPY供给负电荷。机器人手指工作：提供正电荷的一侧凹陷进去，即体积收缩；提供负电荷的一侧就鼓胀起来，体积膨胀，引起手指弯曲[11]。用改进的PAN和碳纤维合并起来作为纤维束驱动器，用它制造手指关节链（见图5）其中关节的动作是借助于激光发动和纤维反抗成对的推拉控制，是由改变pH来激发动作的，并有激发纤维和反抗纤维的数量来控制位置[12]。

最新研究表明，DNA也可以具有导电性，因此，把导电塑料与生命科学结合起来，可以制造出人造肌肉和人造神经，以促进DNA的生长或修饰DNA，这将是导电塑料在应用上最重要的一个趋势。

2.4 在新型航空材料开发中的应用

航空制造所用复合材料是一种聚合体树脂制成的矩阵结构，由耐热性能良好的增强型碳素纤维层或者玻璃纤维层胶合而成，再利用熔炉打造成所需要的形状，以适应不同零件所承受的压力。另外，像聚苯胺、聚吡咯可用于电磁屏蔽，涂有其聚合纤维的飞机，能吸收雷达信号，使飞机隐身，还可排除雷击的危险。在导弹外面裹上一层这类聚合物，不仅可防止产生静电，还可减轻导弹的重量[13]。

3 导电高分子材料的研究进展

20世纪70年代以来，电子、电气、通讯产业的迅速崛起，推动了导电材料的快速发展。随着导电材料使用环境的变化，对导电材料的发展也提出了新的要求。总体来说，导电高分子材料的发展主要围绕以下几个方面：

（1）开展分子水平上的研究和应用，开发新品种导电材料，尤其是高导电性导电聚合物、高强度导电高分子材料、可溶性导电高分子材料和分子导电材料，以便能够制成“分子导线”、“分子电路”和“分子器件”。

（2）研究设计和合成结构高度稳定的、具有高荧光量子效率和高电荷载流子迁移率的共轭聚合物，制备出结构有序的导电聚合物薄膜材料[14]。

（3）导电材料多功能化。除具有导电性能外，还应具有优良的阻燃性、阻隔性、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦等性能，并在加大导电填料用量以提高导电性能的前提下，如何保持或增强复合材料的成型加工性能、力学性能和其他性能。

导电高分子材料的这些发展趋向预示着一个新的塑料电子学时代即将到来。

参考文献：

[1]包咏.聚乙炔导电性介绍[J].大学化学，2003，18（5）.

[2]韦玮，张晓辉.聚对苯撑掺杂和导电性能研究[J].功能高分子学报，1998，（6）.

[3]王红敏，梁旦.聚噻吩/多壁碳纳米管复合材料结构与导电理论的研究[J].化学学报，2008，（20）.

[4]周媛媛，李松等.导电高分子材料聚吡咯的研究进展[J].化学推进剂与高分子材料，2008，6（1）.

[5]聂玉静，程正载.聚苯胺的合成及改性研究现状[J].化工新型材料，2010，38（3）：19.

[6]孙业斌，张新民.填充型导电高分子材料的研究进展[J].特种橡胶制品，2009，30（3）：73~75.

[7]张柏宇，苏小明等.聚苯胺导电复合材料研究进展及其应用[J].石化技术与应用，2004，22（6）.

[9]李俊玲.神通广大的导电塑料[J].百科知识，2005，（6）：14~15.

[10]应仕杰.应用潜力极大的导电塑料[J].广东塑料，2005，（12）：9.

[11]李新贵，张瑞锐等.导电聚合物人工肌肉[J].材料科学与工程学报，2004，22（1）：130~131.

[12]王锦成， 李龙等.高分子材料的智能性及其应用合成技术及应用[J].合成技术及应用，2004，16（4）.

篇7

关键词：机械设计；材料；选择；应用

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.15.095

机械行业和我们的生活是密不可分的，二者之间的关系是相互促进的。机械行业的发展推动经济的发展，使人们的生活更加现代化，而在现代化的生活背景下，科学水平日益进步，从而又推动机械行业的进步。机械设计是机械生产的第一步，它直接影响到机械的使用性能。机械设计是在人力、物力、制造成本等多种限制条件下，做出最佳设计方案，让机械能够处于最佳的运行状态。随着机械行业的逐渐发展，对机械材料的要求也越来越高。合理的材料选择和应用不仅可以提高机械运转性能，还能保证材料的合理使用。本文的以机械设计中材料的选择与应用为论述核心，对设计材料类型、设计材料应用的要点等进行深入分析。

1 研究目的

随着科学技术的发展，计算机技术被广泛运用到机械设计中，很多机械设计软件通过计算机应用技术在传统机械设计方法的基础上逐渐开发出来。但是设计方法的提升并不是影响机械生产的唯一因素。因为，经济的发展使机械需求量日益增加，导致设计材料出现短缺的情况，机械设计方法的提升不能解决材料匮乏的问题。材料是构成机械原件的主体，机械生产材料供应不上，会影响机械生产的速度、数量、质量。最终也无法满足人们对生活的需求。在材料选择方面不能只注重它的使用效果，还应该考虑机械设计材料的使用成本。所以在机械设计材料的选择与应用方面，在注重机械高效性能的同时，也要结合使用材料的经济性、环保性。只要这样才能保证机械行业的健康发展。

2 材料选择的类型

2.1 金属材料

金属材料是机械设计中使用时间最长、使用频率最多的材料。通常情况下，以金属元素或者以金属元素为主组成的具有金属性质的材料都可以称为金属材料。目前，自然界中金属材料的种类达到了近80种，最常见的有金、银、铜、铁、锡等。也正是因为如此，才使金属材料成为机械设计中最受欢迎的材料。此外，大部分金属材料都具有一定的韧性与强度，极大的满足了机械生产对使用材料的要求。金属材料类型也不是单一的，金属材料又分成纯金属材料、合金材料、特种金属材料以及金属间化合物材料，金属合金材料的出现不仅提高了机械的使用性能，更拓展了金属材料在机械设计中的使用范围。尤其是特种金属与金属间化合物材料，在科技核心领域被广泛使用。

2.2 复合材料

复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料具有稳定性好、强度高、比刚度高等特点，并且很多复合材料具有导电、防热、屏蔽、吸声、磁性等性质，这些特点与性质使拓展复合材料的使用范围，像航空航天、医疗器材、建筑设施都用复合材料的身影。

2.3 高分子材料

高分子材料是指以化合物为基体，根据使用要求向化合物基体中加入与之匹配的添加剂或者助剂，因此高分子材料又称为聚合物材料。生产高分子材料的原料十分丰富，这使高分子材料更加便于获取，像生活中常见的合成纤维以及塑料就是高分子材料的代表。高分子材料可以从自然界中提取，具有可再生与可循环的特性。它和金属材料相比具有很大的优势，金属是不可再生资源，随着机械使用量的增加，金属材料日益减少，高分子材料在很多机械生产可以代替金属材料，例如聚甲醛材料聚甲醛具有很强的耐磨性质，可以拥有齿轮、轴承、螺母等机械设备的生产。因此，在汽车制造业高分子材料被广泛运用，在减少汽车自身重量的同时，也减少了能源的消耗。

2.4 陶瓷材料

陶瓷材料是指用天然或者合成化合物用高温烧结而形成的一种非金属材料。目前，陶瓷材料主要分为：氮化硅与碳化硅两种类型。陶瓷材料的硬度很高，通常被用来制作密封零件，并且陶瓷材料具有耐磨、耐腐蚀的特点，很多化学仪器的制造也会采用这种材料。此外，由于陶瓷材料的电特性，通常用来制造电容器，这种电容器在铁电陶瓷的作用下形状会产生变化，能够将电能转换成机械能，像超声仪、声呐、扩音机都是利用陶瓷材料的这种性能。此外，随着纳米陶瓷技术的出现，像航空航天、卫星通讯等高精领域都运用到了陶瓷材料。

3 材料选择与应用的要点

3.1 材料负荷性

机械设计中对于材料荷载水平的选择是很重要的，这是因为在机械设计的过程中一些材料由于荷载水平较低的原因可能会导致出现后期抑制失效的情况，使得机械零件不能发挥出应有的作用，因此在机械设计过程中应当首先对拟用到的材料进行载荷水平方面的评估，优选载荷水平较高的材料，并在有需要的情况下对材料进行后期处理，以使材料的荷载水平得到进一步的提高，例如对低碳钢进行渗碳以及对中碳钢调质等。

3.2 材料实用性

机械的种类多种多样，材料的可选择性也是如此，在机械材料设计中材料的选择不一定要最好的，但是一定要选择最实用的。例如在汽车制造种，变速箱可以说是磨损度最大的部位，因此变速箱中的零件大多采用锻钢、铸铁等坚固、耐磨性材料；汽车的散热器（水箱）作为引擎的冷却系统，可以让引擎始终在正常温度下运转。冷却系统的零件大多采用铝制品，应为铝制品具有耐腐蚀的特点，在潮湿的环境下不会生锈，此外和其他材料相比铝的质量很轻，可以减少汽车重量。

3.3 材料经济性

在机械设计中要注重材料的经济性。在机械设计当中，使用的材料都要求很高，那么价格上也是会相对昂贵的，所以在材料的选择上往往会注意材料的经济性，也就是价钱，从经济性方面考虑，就是要求机械设计过程中要尽量节约材料成本和加工过程中产生的成本。我们不仅仅要选择质量好的材料，还要对材料的价格进行控制，不能铺张浪费，也不能随意购买，要对材料的性能和价钱多做考虑，选择适合产品机械设计的，同时还要选择价格合理的。

3.4 环保与可持续性

机械行业对经济的发展起到了推动作用。但是，人们在追求经济发展的同时，却忽视了环境保护以及发展的可持续性。金属是机械设计中使用最广泛的材料，在金属材料冶炼的过程中，会投入大量的人力物力，使用成本过大。此外，由于冶炼技术、工序等问题，容易造成重金属污染，导致生态系统遭到破坏。随着机械需求量的增加，金属资源匮乏的情况日益突出。因此，在机械设计中尽量选择环保性的原材料，并且要对报废的机械进行分解，实现资源的可循环利用，尽量使用组合较少的合金，这样可以减少提取材料的成本。同时在不影响机械性能的情况下，可以采用高分子材料、复合材料以及陶瓷材料代替，这些材料都是可以从自然界中直接提取，具有可再生性。通过替代金属材料的方式，来减少金属的使用量，实现金属资源的使用的可持续性。

4 结束语

随着机械设备需求量的不断增加以及机械设备使用概率的不断提升，使得人们对机械设备质量和功能的要求也越来越高，因此做好机械设计工作对于机械设备企业来说具有十分重要的意义。目前，由于经济、技术等原因，我国机械设计大多以金属为主，对于高分子、复合、陶瓷等新型材料的研究还处于起步阶段。这不仅造成金属资源匮乏，也破坏的生态环境，加之缺乏完善的金属开采技术，造成了大量金属资源的浪费。因此，我国应该在提高金属使用效率的同时，还应该加大新型材料研究的投入力度，要站在科学的制高点，研发出更具经济性、环保性、可持续性的机械设计材料，这样也促进社会的和谐发展。

参考文献

[1]周一鸣，索春英.浅谈自动化技术在机械设计中的应用[J].价值工程，2011，（12）.

[2]王杰，程明远，李士晓.浅谈机械设计加工中应注意的几个问题[J].科技信息，2011，（11）.

[3]田源.机械设计中配制配合的应用研究[J].农家科技，2011，（4）.

[4]李乐心.我国机械制造业中低碳模式探讨[J].现代商贸工业，2010，（17）.

篇8

关键字：高分子导论 独立学院 教学

自1920年德国科学家H.Staudinger提出大分子概念以来，高分子科学迅猛发展，现已发展成为一门独立的学科，它是塑料、合成纤维、合成橡胶三大合成材料生产的理论基础，在国民经济建设与科学技术发展中占有重要的地位。高分子科学既是一门基础学科，又是一门应用学科，其内容包括高分子物理、高分子化学、高分子加工和高分子材料；课程知识点多，概念多，理论性强，比较抽象，学习难度较大。在独立学院应用化学专业开设高分子导论课程有很重要的意义，但是教学学时数较少（本校为34学时），而且在大学期间只有这一门高分子相关课程。所以如何用较少的时间，引导学生掌握基本的专业知识，为其今后工作或继续深造打下基础，是每个教师都应该思考的问题。

1、独立学院的学生培养目标及特点

独立学院是指实施本科以上学历教育的普通高等学校与国家机构以外的社会组织或者个人合作，利用非国家财政性经费具备的实施本科学历教育的高等学校[1]，在我国的高等教育中起着越来越重要的作用。独立学院也称三本院校，既不同于普通高等教育、又不同于高等职业教育，招生录取线主要介于二者之间。

1.1 培养目标

独立学院的学生属于本科层次，通过大学期间的学习应该成长为既有一定理论基础，又具备较强实践能力的高素质应用型人才，与一本、二本院校培养的研究型人才有着明显区别。

1.2 学生特点

独立学院作为普通高等教育的重要组成部分，学生既有一般大学生的通性，也有自身比较突出的特点[2]。分析我校应用化学专业学生情况，发现存在以下几个特点：

a.入学时对专业知识掌握较少，甚至有部分江苏考生在高中阶段都没有选修化学；

b.对本专业缺乏归属感，很多学生是调剂生，部分学生认为所学知识用处不大；

c.自控能力不强，无故旷课、不交作业、考试突击等现象较多；

d.学习动力不足，积极性不高，课程知识掌握较差，甚至有同学出现挂科现象；

e.动手能力较强，对社会实践的要求比较强烈。

2、教学建议

根据本校应用化学专业开设高分子导论课程几年的情况，结合同行经验[3-4]、自身教学体会和学生意见，对独立学院高分子导论课程的教学提出以下几点建议：

2.1 教师观念转变

由于独立学院的办学及专业建设年限较短，目前师资力量主要依附母体院校。一部分教师是从母体院校外聘的兼职教师，教学经验丰富，但是自身在母体院校已承担较重的教学或科研任务，精力有限，而且多年来形成了一本、二本的教学定势，惯于按照研究型大学或教学科研并重型高校的培养目标进行教学，往往会把内容讲的过深，理论性太强，常常使学生感到学习困难，甚至发出“想把我们培养成科学家”的感慨。另一部分教师是学校自有年轻教师，他们教学经验不足，容易受到自己学习体会或老教师教学经验的影响，短时间内难以很好的根据独立学院“三本”的生源特点进行教学。教师应该明确独立学院培养应用型人才的目标，并且贯彻在整个教学过程中。

2.2 合理选择教材

独立学院的学生学习主动性不够，课后主动复习和预习的情况很少，寻找相关书本文献学习的更少，所得知识大都依赖于课本和课堂，所以参考教材的选用很重要。

高分子导论教材版本较多，主要章节包括概论、链式聚合反应、逐步聚合反应、聚合物的化学反应、聚合物的结构、聚合物的性质、高分子材料、聚合物的成型加工等。这些教材主要是面对普通高等教育，整体内容理论性较强，对学生的学习基础及学习能力有一定的要求。鉴于目前还没有一本专门适用于独立学院的教材，本校目前选用董炎明编著的《高分子科学简明教程》（科学出版社），该教材内容通俗易懂，而且书中有很多小故事，可以提高学生的学习兴趣。教师要随时关注教材信息，寻找更为适合的教材。

2.3 明确教学内容侧重点

应用化学专业开设高分子导论课程的目的，是为了引导学生进入高分子的世界，理解和掌握高分子科学的基本框架、概念和原理，为以后进一步学习或从事相关行业工作提供知识储备，所以在教学的深度上要求相对偏低，但是作为仅有的一门高分子课程，课程内容要有代表性。

高分子科学四个知识板块中，高分子化学和高分子物理是讲解重点，安排28学时左右，而高分子材料和高分子加工则重在与实践结合，以讲座或参观的形式学习。

在高分子化学的学习中，紧紧围绕“如何合成聚合物”这条主线，重点介绍自由基聚合和逐步聚合，离子聚合和聚合物的化学反应作为次重点，而配位聚合则可以安排学生自学。其中涉及到很多公式，比如自由基聚合反应动力学部分，有引发速率方程、链增长速率方程、稳态假设下的自由基浓度方式、聚合总速率方程等[5]，弱化公式的推导，而将关注度放在公式的理解应用上。

高分子物理则围绕着“聚合物结构和性能关系”这条主线，重在二者的对应关系。此部分涉及到较多的曲线，比如线性非晶态聚合物的形变-温度曲线，聚合物的应力-应变曲线，重点介绍曲线各段所代表的意义、对应的结构要求、相互的异同之点，而对精确的曲线函数推导完全忽略，所涉及到的比较前沿的结构模型也适当弱化。

2.4 充分调动学生的积极性

独立学院的学生学习主动性不够，而且在遇到困难时容易产生自卑、畏缩心理，所以要充分利用各种资源，将多媒体教学和板书教学相结合，将理论讲解和实物、模型演示相结合，将课本知识和实际应用相结合，通过多种授课方式，调动学生的学习积极性，提高教学效果。 转贴于

2.4.1 培养良好的学习习惯

独立学院的学生中课前不预习、上课不听讲或旷课、课后不复习、作业抄袭、考试突击等的现象比较多，反映出学生的学习态度、学习习惯方面存在一定的缺陷，这些都严重影响了教学效果的实现。

针对这些现象，可以采取以下这些引导性的措施：

a.课前布置预习题，并在上课时提问，培养学生的预习习惯；

b.讲课之前列出本堂课主要要解决的问题或知识点，在下课之前以课堂作业的形式解答上交，让学生带着问题学习，提高课堂听讲的效率；

c.课后习题不单要对课堂内容进行检查，还要包括部分拓展性内容，引导学生查阅相关书籍、文献或是网络资源，培养独立学习的习惯；

d.将学生分成若干个小组，选取某种实用的高分子材料，课后查阅相关知识，相互讨论，并选取代表以讲课的形式在课堂上进行十分钟左右的成果展示，培养学生协作精神，锻炼学生的演讲能力。

2.4.2 充分利用多媒体教学

现今多媒体技术非常发达，对其有效利用可以大大提高教学的效果，这方面已经有很多教师进行了探索[6-7]。多媒体教学的重要部分是多媒体课件，课件并不是教材的简单重复，而要突出教学重点和难点，图文并茂、形象生动。充分利用多媒体资源的同时，也不能完全摒弃板书教学，比如对于某些特别重要的理论公式的学习和推导，学生难以在较短的时间内完全理解，这时就应该采用传统的板书教学方式。

多媒体教学中可以利用各种化学软件实现分子结构的模拟、构型的转变等，直观形象，对高分子的链结构、构型转变等抽象知识点的学习很有帮助，还可以将简单高分子实验制作成视频，比如学生在学习自由基聚合中的自动加速效应时，由于没有感官印象而难以掌握，可以通过视频将这一过程直观的展示出来，让学生通过观察去分析理解。

2.4.3 紧密联系生活

教学内容与生产生活紧密联系，能很大程度提高学生学习的积极性。高分子科学支撑着庞大的高分子工业，与生活联系密切，在教学中要将理论与实际结合，提高学生的兴趣。生活中到处都是高分子制品，在讲述高聚物名称和结构时，展示此种聚合物的制品，引导学生通过制品的特点来推断聚合物的特点，加深印象，还可以简单介绍行业内代表性的生产及加工单位。独立学院多有产学研共建平台、学生实训基地，在条件允许的情况下，组织学生参观高分子生产加工基地，了解比较成熟的高分子合成工艺，高分子材料的加工成型过程等。

2.5 改革考核体系

考核是教学成果的主要检测手段之一，传统的考核方式是一张试卷定生死，存在诸多弊端，建议将课程考核方式分为两部分，一部分是平时的课堂表现，包括出勤率、作业完成情况等，这部分的比例可以适当提高，从而使学生更加注重课堂的互动环节；另一部分是期中和期末理论考试，采取开卷与闭卷相结合的形式。

高分子导论的主要理论考核内容是高分子化学和高分子物理，这是两个虽有联系但相互独立的方向，可以分别考试，同比重计入总分。考试可以采取开卷闭卷相结合的方式，高分子化学中反应动力学部分有很多的公式，学生记忆上存在困难，可以适当采取开卷或半开卷的形式，而高分子物理中多是对规律的解释和应用，采取闭卷的形式。

3、结语

高分子导论作为一门知识点多、理论性强、学习难度大的课程，在独立学院学生基础薄弱、课时数少的情况下进行教学，目前尚在探索阶段，还存在不少问题。教师需要不断的改进教学方法，培养学生良好的学习习惯，充分调动学生的学习积极性，这样才能取得令人满意的教学效果。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部令，第26号：独立学院设置与管理办法，2008年2月22日

[2] 于丽波，本三院校学生特点分析，科技信息，2011，8：69

[3] 方征平 郭正虹，在独立学院开展高分子物理教学的几点思考，高分子通报，2009，8：74-78

[4] 徐晓冬，非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会，高分子通报，2010，5：74-78

[5] 董炎明 张海良，高分子科学简明教程，科学出版社，2008

篇9

关键词：材料科学基础；课程体系；优化

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）09-0119-03

随着现代科学技术的高速发展，自然科学之间更加相互渗透、融合和交叉。陈旧的基础课教学内容和体系与新的科学前沿理论的矛盾日益突出，因此，有必要对现有的知识体系和专业格局进行调整和重组，建立综合性材料科学与工程专业，以适应未来知识经济的发展对材料类专业人才的需求。“材料科学与工程”专业在教育部1998年正式颁布的本科专业目录中作为引导性专业提出，体现了材料科学与材料工程相互交叉与相互渗透综合的发展趋势，也符合社会所需复合型人才成长的要求。“材料科学基础”是该专业的一门重要的专业基础课程，担负着公共基础课和专业课程之间的衔接作用，也是研究生入学的必考课程。该课程对材料科学与工程专业人才运用理论知识解决实际问题的能力的培养、创新能力的培养、科学的思维方法的培养和整体知识结构的构建具有奠基作用。因此，我们在教学内容方面进行了改革与优化整合。

一、教学内容优化的动因

根据教育部提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路及1997年国务院学位办颁发的新专业目录中提出的引导性专业——材料科学与工程专业，部分高校材料类的专业设置不再分为无机非金属材料工程、高分子材料与工程和金属材料，而是按照材料科学与工程一级学科进行重新设置，“材料科学基础”作为材料科学与工程专业的专业基础课，其教学内容和教学体系也进行了相应的改革。安徽建筑工业学院作为建筑类一般本科院校，其材料类专业是按二级学科进行课程设置，设高分子材料与工程、无机非金属材料工程以及电子科学与技术（电子材料方向）三个材料类专业，各成体系。其中关于材料科学基础的教学从各专业课程的安排上看，无机非金属材料工程专业和电子科学与技术（电子材料方向）专业开设“无机材料科学基础”，其重点是无机材料的结构、组成和性能之间的关系及其变化规律，内容相近；而高分子材料与工程专业未单独开设材料科学基础课程，材料科学基础中大部分相关的理论分散在专业基础课程“高分子化学”和“高分子物理”中，其中涉及较多的是制备科学而关于高温烧结、扩散、固相反应和相变过程及晶体结构和缺陷理论则涉及的较少。然而，社会需要的人才正向着复合型人才发展，材料也正在向着功能型和复合型发展，因此为了满足社会对材料类人才的要求，培养人才应具有大材料专业的理论基础，故必须对无机材料科学基础的教学内容进行合理的优化和整合，同时考虑安徽建筑工业学院的特色，构建具有自己特色的“材料科学基础”一级学科平台课程体系。

二、教学内容的优化原则

围绕材料科学与工程专业培养目标和人才培养规格构建具有建筑类一般本科院校办学特色的材料科学基础学科基础平台课程，其重点是“厚基础、宽口径”，夯实学生的学科基础知识，强化实验技能的培养，增强学生对社会的适用能力；加强相关课程的综合，一起考虑高分子材料与工程、无机非金属材料工程以及电子科学与技术（电子材料方向）三个专业的相近课程，根据无机材料科学基础、高分子物理和高分子化学课程在人才培养中的作用，对其重新定位，整体优化课程体系；同时坚持先进性原则，突出高、新、精、实的特点，紧跟学科发展前沿。

篇10

关键词：高分子；氯化聚乙烯防水材料；老化性能；老化机理；建筑防水施工 文献标识码：A

中图分类号：TU761 文章编号：1009-2374（2017）04-0070-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.04.036

氯化聚乙烯防水卷材是建筑防水施工的重要材料，具有拉伸强度高、断裂延伸率大、耐高低温性能好、耐腐蚀、耐老化、对基层伸缩或开裂变形的适应性强等特点。其老化性能对建筑工程质量有着极其重大的影响。而日光辐射（光能）、温度和水（湿度）被认为是引起材料老化的三大主要因素。

1 老化机理

老化是指在使用、储存过程，由于受到光、热、氧、水、微生物等外部因素作用，引起材料化学组成和结构的变化，使用性能下降的现象，如发硬、发粘、变脆、变色、强度降低等。氯化聚乙烯防水材料应用过程中受外部因素的影响，很容易使内部结构发生转变，造成部分主链氢原子被氯原子取代，使其抗热性、抗氧化性、抗油性大打折扣，发生老化，在一定程度上影响了氯化聚乙烯防水材料的应用效益。对氯化聚乙烯防水材料老化机理进行分析，深入把握各项老化要素已经成为新时期研究的关键。

2 材料要求

本文采用寿光市宏昌防水材料有限公司生产的氯化聚乙烯（PVC）防水材料进行试验。该产品格为1.5mm*2.05m*20m，为0.3MPa 60min不透水，断裂伸长率达到300（%）%，抗压强度和抗弯强度均为优等，拉伸强度达到90N，撕裂强度为60N，符合GB 12953-2003中规定的L类防水卷材中Ⅰ型的要求。

3 老化试验

3.1 氙灯耐候老化试验

氙灯耐候老化是用人工的方法模拟自然环境中的光照、降雨等过程，该试验开展时由氙灯耐候试验箱模拟灯光、雨水等自然环境，创建针对性试验条件，对试验材料性能进行检验。上述试验开展过程中需要对氙灯功率、辐射强度等进行全面把握，这样才能够保证试验结果的准确性、科学性和有效性。

本次试验过程中主要选择平板式氙灯耐候试验箱，试验光源波长270～800nm的照射光，将试样放置在不同的光照强度下（300W/m2、400W/m2、500W/m2、600W/m2、700W/m2），在氙灯耐候试验机中进行老化加速试验。试验箱黑板温度63℃，湿度50%，降水时间18min，干燥时间102min，2个小时一循环，试验时间为250h，老化后试样拉伸结果见表1与图1：

聚合物受光的照射，是否引起分子链的断裂，取决于光能与离解能的相对大小及高分子化学结构对光波的敏感性，该试验采用的同种光波不同强度的照射。从试验结果中可以看出，在光照度大于600W/m2后，试样的拉伸性能产生了巨大的变化，这是由于光照导致高分子化学键的断裂而引起的性能劣化，若吸收的辐射能超过了聚合分子结构的能量，集合物的分子健就会发生变化，导致降解。高分子材料的老化过程大多是光物理和光化学共同的协同作用，光，尤其是紫外光是导致高分子材料老化的主要原因，这种损害包括材料的表面失光、褪色、黄变、开裂、脱皮、脆化、强度降低及分层等现象。所以在研究材料的老化过程中，根据地理位置纬度和气候影响辐照量及季节的变化和持续日照时间选择合适的光源辐射条件、黑暗周期以及能让材料吸收相应的能量并激发产生能级跃迁才会使材料出现老化现象。因此，在氯化聚乙烯防水材料防老化处理过程中需要对光照进行严格控制，通过相关的措施降低直接光照对材料性能的影响，尤其是紫外线，从而提升氯化聚乙烯防水材料质量。

3.2 热空气老化试验

热空气老化试验主要通过热空气老化试验箱完成。该试验方法主要运用于非金属材料的耐热性试验，操作过程中需要全面控制试验箱的温度、换气量、换气时间等。在热空气老化检验时可以依照具体的试验状况合理选择自然换气或人工换气。自然换气直接通过箱体中的气孔即可实现，人工换气处理过程中可以通过风机通风，借助调节流量计实现换气。

本次试验过程中热空气老化试验箱选择强行换气，流速设置为0.5～1.5m/s，且保证试验箱的尺寸超过试验箱有效容积的10%。样本放置后悬挂试样间距控制在10mm以上，开始对温度进行设定。本试验将产品置于60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃等不同的试验温度下，放置168h后，进行拉伸试验，对氯化聚乙烯（PVC）防水材料老化状况进行分析。本次试验结果见表2与图2：

从研究结果中可以发现温度会对氯化聚乙烯防水材料性能产生一定的影响，在温度发生巨大变化的过程中会加速材料的老化。文献资料显示：热老化主要是由于热氯化降解过程中高聚物分子性能发生转变导致。温度上升后高聚物分子会产生链断裂出现自由基，形成自由链式反应，导致聚合物降解和交联，性能劣化。暴露于自然环境中材料的温度主要取决于空气中的温度、太阳光中红外辐射、空气运动、材料本身的性质包括颜色系数、温度系数、表面光泽度、粗糙度等因素。在耐候老化研究中，温度影响材料性能是因为温度影响会加快材料的光化学反应和化学降解反应速度。根据阿伦尼乌斯的经验公式模型可以简单的推算为每升温10℃，光化学反应的速度就会加倍，同时影响材料的二次反应速率。为此，在氯化聚乙烯防水材料应用的过程中需要做好温度的控制，借助各项温度调控装置对氯化聚乙烯防水材料性能进行保障，这样才能够从根本上提升材料质量，延缓氯化聚乙烯防水材料的老化。

在对研究资料进行整理后可以发现：当温度升高时，光的破坏作用也将随之增大。尽管温度不影响主要的光致反应，但却影响次要的化学反应。因此，在氯化聚乙烯防水材料老化测试的过程中必须提供精确的温度控制，通常还通过升温的方法来加速老化过程。温度的变化引起材料表面的变化，导致材料收缩和膨胀，因而加速了开裂和裂纹的形成。而水的吸附和脱附除了要吸收和释放热量外还会进一步加剧材料的变化，所以综合在研究材料老化过程中除了要考虑温度、湿度和光照各自的作用外还要考虑它们之间的协同作用，从其协同作用效果出发分析材料的老化致因。

4 结语

氯化聚乙烯防水材料是现今建筑防水中的常用材料，其使用性能关乎施工建筑质量及安全，在使用过程中需全面把握其性能指标，分析材料老化状况。通过试验手段对其老化过程进行研究可以发现光照、温度等均会对氯化聚乙烯防水材料老化加速，需要采取适当防老化措施，延缓老化的速率，对建筑施工安全及质量提供保证。

参考文献

[1] 建筑防水材料老化试验方法（GB 18244-2000）[S].北京：中国标准出版社，2004.

[2] 氯化聚乙烯防水卷材（GB 12953-2003）[S].北京：中国标准出版社，2003.

[3] 谭晓倩，史鸣军.高分子材料的老化性能研究[J].山西建筑，2006，（1）.