高分子材料的韧性范文

导语：如何才能写好一篇高分子材料的韧性，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。

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关键词 人教版教材 资料分析 教学实践 应用研究 应用价值

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

笔者就以普通高中课程标准实验教科书（人教版）必修教材为例，谈谈教材中“资料分析”的应用体会（表1）。

1 教材中“资料分析”教学应用的存在问题

如何将新课程理念和能力要求有机地结合起来，一直是高中生物教师所面临的问题。其中高中生物教材中的“资料分析”使用问题一直存在着教学时间紧，教师和学生都忽视的现象。经常听到老师抱怨或感叹：“这么多的资料，教学时间不够，完成不了。”“学生没有耐心看资料。”“学生没兴趣阅读。”……在此情况下，教师只重视课本知识体系、概念、规律等的教学，而忽略了对“资料分析”的正确使用。

2 教材中“资料分析”的教学应用实践

“资料分析”主要是给学生提供图文资料，让学生进行分析，得出结论。教材在很大程度上改变了先说结论，后举实例的写法，让学生通过资料分析和讨论，自己得出结论，以期转变学生的学习方式，培养学生处理生物科学信息的能力，实现学生自主性学习。

2.1 教材中“资料分析”的选择与取舍

“资料分析”中的讨论题往往是为解决“资料分析”而设计的。但教师在教学过程中，却一味照搬“资料分析”中的讨论题进行教学。这样不但浪费课堂时间，而且学生也不能从中受到任何启发，反而加重了学习负担。因为有的讨论题的设计是有区域性的，这类讨论题在不同地域的学校的教学中无法进行或如期完成。如果教师硬搬生套照讲不误，学生不仅根本解决不了问题，长此以往反而会引起学生厌恶，打击学生学习的积极性和学习热情。因此对“资料分析”的讨论题应根据学校和学生的实际情况进行有选择地取舍，以达到既不多占教学时间又能达到最佳的教学效果。

如必修一“细胞学说建立过程”中的讨论题一和题三，山区中学大多数学生是完成不了的。笔者在授课过程中把它当作阅读资料，提供以下问题：① 细胞学说建立过程中哪些科学家进行了哪些实验，请以时间为顺序罗列出科学家的名字和实验名称，得出怎样的结论？② 哪两位科学家建立了细胞学说？

又如必修一P81关于酶本质的探索也可根据实际需要对问题讨论进行正确取舍，可把问题讨论改为：① 以时间顺序罗列科学家名字，进行了怎样的实验，得出怎样的结论？② 归纳酶的本质。教师科学地对“资料分析”进行选择取舍，既可面向全体学生，提高学生的阅读兴趣，又可获得更好的教学效果。

2.2 教材中“文字资料”的教学应用实践

上述“文字资料”还可以粗略分为两大类：① 主要讲述生物科学发展与发现的历程，如“细胞学说建立的过程”，“关于酶本质的探索”，“中心法则的发展”，“促胰液素的发现”等。此类的文字资料主要针对培养学生能够形成正确的情感、态度、价值观和科学的世界观，并以此来指导自己的行为，使学生进一步获取知识，领悟科学的思想观念，领悟科学家们研究自然界所用的方法。因此教师引导学生模拟、感悟科学家的探究过程，激发学生的探究意识。

苏霍姆林斯基说过“人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望感到自己是一个发现者、研究者、探究者。”但是很多时候，学生感到困惑的是面对探究活动却无从下手或不敢下手，因此，最初学生探究意识的激发显得尤为重要。教师作为学生探究学习的领路人可以穿插介绍一些有趣的生物现象及科学家的探究经历，使学生了解科学探究的过程及其复杂性，一方面培养学生的探究兴趣，激发学生探究意识。另一方面使学生认识到一些伟大成就的获得其实就来源于自己的身边，关键是要养成仔细观察、勤于思考的习惯。

② 关注科技动态和社会热点，如“人类基因组计划及其影响”，“转基因生物和转基因食品的安全性”，“干细胞研究进展与人类健康”，“健康的生活方式与防癌”，“器官移植所面临的问题”等。学生对于此类关系到生活的实际问题的文字资料分析，兴趣浓厚。教师可以借此充分的调动学生的积极性。例如“转基因生物和转基因食品的安全性”，教师可以组织学生进行辩论赛。又如“人口增长过快给当地的生态环境带来哪些影响”，这本身就是一个很好的生物探究课题，可以使学生在解决实际问题的过程中达到对于自身自主探究学习能力的培养和提高。教师在清楚学生探究能力的基础上，因材施教，合理设计好探究学习的流程，争取使学生的探究能力实现质的飞跃，使得探究活动生活化，解决问题现实化，使学生的探究能力得到进一步提升。

2.3 教材中“图形与图表资料”的教学应用实践

（1） 让学生认真、快速读题，提取关键信息，弄清设问的意图；

（2） 引导学生联想文章所涉及的教科书知识背景，寻找内在联系，整理思路，大胆作出判断；

（3） 拓展思路，培养学生自主提取已有的知识和经验，正确判断答题。

“图形图表资料”着重考验学生对数据进行发掘和拓展处理，对数据的比较与筛选，并结合所学知识对问题进行解决。因此教师应开放课堂，运用学生自评和他评的竞赛的方式，推动学生的自主学习，主动探究。这样可以使学生在知识的获得过程中，领悟和学会创造知识的过程和方法，培养学生自主探究和创新精神，真正成为学习的主人，促进个性和能力的自主发展。

2.4 教材中“图文综合资料”的教学应用实践

此类资料要求学生看懂图片含意和理解文字的意思，能够把图文结合起来理解。这类的资料多与生活密切相关，例如“分析细胞呼吸原理的应用”，教师可引导学生进一步对图文提出新问题，并促使学生解决自己所提出的问题，如：最后一张图片里提到提倡慢跑的原因，学生很容易联想到自己做完体育运动时会感到肌肉酸痛，接着各种各样的问题就会因此而浮现出来，你问我答，不断的互相纠正，不知不觉中就将所学的内容融合运用了。

3 教材中“资料分析”的应用价值

生物考纲总是与新课程的基本理念相关的，教师只有充分理解新课程的基本理念，才能正确使用“资料分析”来培养学生的各种能力。

3.1 通过“资料分析”提高学生的生物科学素养

科学素养最基本的含义是学生能够合理地将所学到的科学知识运用到社会及个人生活中。教材对部分教学内容编写的思路，是采用以自然界的客观事实或生物科学技术的发展为依据，提供分析素材，引导学生分析、探究，让学生通过讨论分析，归纳出相关的生物学知识。如高中生物必修一第2页的资料分析“生命活动与细胞的关系”。该“资料分析”包括四个实例，如果教师在讲解生命活动离不开细胞时，跳过“资料分析”直接讲解生命活动离不开细胞的观点，对这个抽象的观点学生根本理解不了。教师只有充分利用资料分析，抓住其中的关键词引导学生理解和分析，才能使学生在学习过程逐步培养搜集和处理科学信息的能力。

3.2 通过“资料分析”，倡导学生的探究性学习

生物科学作为众多生物事实和理论组成的知识体系，是人们在不断探索的过程中逐步发展起来的。探究也是学生认识世界，学习生物课程的有效方法之一。新课程倡导探究性学习，利用探究性学习逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力，分析和解决问题能力。如高中生物必修一第52页的资料分析“细胞核具有什么功能”。该资料分析包括四个资料，如果教师在讲解细胞核功能时，跳过“资料分析”直接讲解细胞核的功能，学生只能成为接受知识的个体，失去了利用探究性学习逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力，分析和解决问题能力。所以教师在利用这些资料分析时，应引导学生分析“资料分析”。笔者在授课中可以先把“细胞核具有什么功能”资料分析进行分类，可以分为两类：第一类是资料一和资料四，是关于细胞核与性状的关系；第二类是细胞核与生命活动的关系。然后分析第一类资料一，抓住美西螈颜色黑色与细胞核的关系，并把文字转化成图形（图1），同样可以利用这种方法对其他三个资料进行同样处理，这样就把枯燥的文字转化成直观的图形。学生学习起来容易理解，从而找出和归纳生物学知识。教师只有充分领会新课程理念，对教材中的“资料分析”进行恰当的归类，才能充分正确使用“资料分析”来实现新课程理念的落实。

3.3 通过“资料分析”培养学生的理解能力

在现今信息高速发展的时代，如何有效地从资料中提取信息，并能运用所学的生物学知识、观点解释和解决生活、生产、科学技术发展和环境保护等方面的相关生物学问题是现代学生必须要掌握的基本技能之一。“资料分析”是以素材、资料为载体，呈现相关生物知识，可培养学生收集、处理信息的能力，同时在“资料分析”中设置了形式多样的具有开放性的问题讨论，可培养学生的分析、表达能力，培养学生的科研兴趣和精神，有利于实现学生学习方式的转变，改变单一的记忆、接受、模仿的被动学习方式，以及交流与合作的能力。学生通过对图文资料分析的学习，加强了生物知识在科学技术和社会发展中的作用，更锻炼了其阅读、比较、和归纳能力，有利于学生科学素养的提高和提高识图能力。教材进行这样的处理，可提高教材的可读性，给学生留有思维的空间。

一个小小的资料分析，教师若能结合新课程标准，多花心思，便可使学生在不断的学习中潜移默化，逐渐形成了自主探究学习的习惯。

参考文献：

[1] 刘恩山，汪忠.生物课程标准（实验）[M].南京：江苏教育出版社，2003.

[2] 张汉光，周淑美.生物学教学论[M].柳州：广西教育出版社，2001.

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关键词：高分子聚合物；燃烧；概念

1.高分子材料分类

（1）按照高分子材料的来源分类

按照高分子材料的来源可以分为天然高分子材料、半合成（改性天然高分子材料）高分子材料和合成高分子材料。

天然高分子材料。天然高分子材料是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。比如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。

改性的天然高分子材料。许多天然高分子材料经过人工改性，主要是用化学方法改性，获得新的高分子材料，如把纤维素用化学反应的方法，改性获得硝基纤维素、醋酸纤维素、羟甲基纤维素、再生纤维素，还有改性淀粉等。

合成高分子材料。合成高分子材料是指从结构和分子量都已知的小分子原量出发，通过一定的化学反应和聚合方法合成的聚合物。如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、涤纶、腈纶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶等。

改性合成高分子材料。这一种本质上是从小分子单体合成的聚合物，只是得到的聚合物再经化学反应方法加以改性。如把聚醋酸乙烯醇解，获得了聚乙烯醇，用化学反应使原有的合成高分子变成一种新的高分子材料，如氯化聚乙烯、氯化聚氯乙烯、ABS树脂也属于这一类。

（2）按照高分子材料的用途分类

按照高分子材料的用途可以分为塑料、橡胶、纤维、聚合物基复合材料、粘合剂、涂料、功能高分子等。

塑料是以合成树脂或化学改性的高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料；按用途又分为通用塑料和工程塑料。

橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。它的特点是在很宽的温度范围内具有优异的弹性，所以又称为弹性体。橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶，天然橡胶是从自然界含胶植物中制取的一种高弹性物质；合成橡胶是用人工合成的方法制得的高分子弹性体。

纤维是指长度比直径大很多倍，并具有一定韧性的纤细物质。纤维可分为天然纤维和化学纤维两大类。天然纤维比如：棉花、羊毛、麻、蚕丝等；化学纤维指用天然的或合成的高分子化合物经过加工制得的纤维，前者称人造纤维，后者称合成纤维。

2.高分子材料燃烧特点

大多数聚合物都是可燃的，燃烧过程包括加热、热解、氧化、着火等步骤。燃烧过程是一种复杂的自由基连锁反应过程，首先热解产生碳氢物片段，再与氧反应产生自由基，然后开始链式反应，最终生成有毒的挥发物质。聚合物燃烧的性能指标有燃烧速度和氧指数。

（1）只含氢和碳的高聚物燃烧特点

像聚乙烯、聚丙烯高聚物中只含有氢和碳元素，这类高聚物易燃但

不猛烈，离开火焰后能继续燃烧，燃烧时产生熔滴，火焰黄蓝色，有害气体是CO2、CO。

（2）含有氧的高聚物燃烧的主要特点

有机玻璃，赛璐珞等高聚物中含有氧元素，这类高聚物燃烧时易燃

而且猛烈，火焰呈黄色，燃烧时变软，无熔滴，有害气体是CO2、CO。

（3）含氮高聚物燃烧特点

脲甲醛丙酯、三聚氰胺甲醛树脂，聚酰胺（尼龙）、聚氨脂、丁腈橡胶、聚丙烯腈等高聚物中都含有氮元素。燃烧时可以是难燃自熄，缓燃缓熄、易燃、燃烧时有熔滴，其有害气体为NH3、NO2、HCN等。

（4）含卤素的高聚物燃烧特点

像聚氯乙烯、聚氟乙烯等高聚物中都含有卤素元素。这类高聚物燃烧时火焰呈黄色，无熔滴、有碳瘤，其突出特点是难燃、释放的卤化氢具有捕捉H、OH自由基的功能；燃烧产物中含有Cl2、HCl、HF、COCl2等有害气体。

（5）酚醛树脂的燃烧热点

无燃料的为难燃自熄；有木粉填料的为缓燃缓熄，呈黄色火焰，冒黑烟、放出有毒的酚蒸气。

3.高聚物燃烧产物的毒性

（1）高温和缺氧对人的危害

火灾中的空气无疑温度会急剧上升，氧气浓度会急剧减少。70℃以上的热空气就会使呼吸道发生热损伤而引起肺不张、肺水肿和肺炎等症，在短时间内将导致死亡。人平常生活环境的氧浓度约为21%，在火灾发生时大量氧被燃烧夺走，环境中氧浓度下降，当大气中的氧浓度低到小于16%时人体就会出现呼吸急促脉搏加快，头晕头痛等症状，如果氧浓度小于10%，人3分钟就会痉挛而死亡。

（2）一氧化碳、二氧化碳对人的危害

一氧化碳是燃烧的最普遍、最重要的产物。二氧化碳的毒性比较小，主要是刺激呼吸中枢神经，但二氧化碳浓度高达7―10%时，人会出现意识不清、紫斑、数分钟后死亡。当火灾现场氧气供应不足时，可燃物中的碳在燃烧时会产生较多的一氧化碳。一氧化碳是燃烧产物中最具有代表性的毒性气体。一氧化碳吸入人体后，与血液中的血红素（Hb）牢固结合，使血液的输氧能力降低，从而导致脑细胞缺氧而出现头痛、呕吐、晕眩、严重时出现死亡。

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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。

篇4

关键词：涂附磨具；防静电涂层；创新意见

中图分类号：TQ63 文献标识码：A

涂附磨具有张页状（矩形）、圆片状、环带状和其他特殊形状，主要品种有砂布（纸）和砂带，常以机械或手工作业方式使用，广泛用于金属材料、木材、陶瓷、塑料、皮革、橡胶以及油漆腻子等非金属材料的磨削、抛光和打磨。目前涂附磨具的制作方法一般为：在纸基或布基上涂覆上底胶，然后把磨料植入底胶上，最后在磨料上涂覆一层复胶层，其中底胶或复胶层一般只通过合成树脂再加几种辅助材料制作而成。用此方法制成的涂附磨具，使用过程中容易产生静电，影响涂附磨具磨削效果，需要改进。

1 涂附磨具构成要素

1.1 基材的分类

基材是涂附磨具中磨料和粘结剂的承载体，是涂附磨具具有可挠曲性的主导因素，基材的种类主要有纸、布、钢纸、复合基、无纺布等。（1）纸：涂附磨具用纸是由特别结实而富有韧性的纤维制成的。纸价格便宜，一般不用进行基材处理，用量很大。（2）布：用纤维为原料，通过纺织构成一定组织而形成的织物。布在涂附磨具的基材中应用最广，柔性好，强度高，但需要进行严格的基材处理；涂附磨具用布在目前主要有棉布、混纺布、聚酯布等。（3）钢纸：由多层棉纤维融合而成的、强度很高的基材。能承受高机械负荷，强度高，伸长小，耐热性好，用于钢纸砂盘、异型制品的生产。（4）复合基：由纸和布复合而成，综合了纸和布的优点，强度高，伸长极小，用来制作高速重负荷砂带，少量制作砂盘。（5）无纺布：将一种或数种纤维采用粘结或机械等方法，使之不经编织过程而具有布匹的外貌和性能，用来制作松软的抛光磨具。

1.2 磨料的种类

磨料是涂附磨具产生磨削和抛光作用的主体。磨料分为天然磨料和人造磨料。涂附磨具常用的磨料品种主要有：（1）棕刚玉（A）：外观呈棕色或棕褐色，硬度较高韧性好，能承受很大压力，有耐高温、抗腐蚀、化学稳定性好等特点，应用广泛。（2）白刚玉（wA）：外观呈白色，硬度高于棕刚玉，性脆，韧性比棕刚玉低，磨料易碎裂，锋利性好。（3）黑碳化硅（C）：主要成分是SIC，外观呈黑色，硬度高性，性脆，磨料的锋利性好。（4）锆刚玉（ZA）：外观呈灰白色或灰褐色，有很好的韧性和耐磨性，适于高速重负荷磨削和难磨金属材料的加工。

1.3 粘结剂的分类

粘结剂是起粘结磨料和基材的作用，使磨具具有一定的形状和强度。涂附磨具中的粘结剂一般由基材处理剂、底胶、复胶等构成。基材处理剂作用主要是改善基材的物理机械性能，保证良好的涂胶植砂质量。底胶是将磨料粘结在基材上的涂层，起粘结和固定磨料的作用。复胶是在已固定的磨粒上再涂一层粘结剂，把磨料包围住从而进一步加强磨粒与基材的粘结强度，保证磨粒在磨削过程中能经受磨削力的挤压和冲击而不易脱落。涂附磨具用的粘结剂主要有：动物胶、合成树脂等。

2 涂附磨具权力要求

一种涂附磨具的防静电涂层配方，包括涂附在磨具上的底胶层和∕或复胶层，其特征是底胶层和∕或复胶层含有如下重量份数的材料：合成树脂25～85；无机复合导电材料10～60；增溶剂0.1～5；辅助材料5～40。根据权利要求1所述涂附磨具的防静电涂层配方，其特征是所述合成树脂为酚醛树脂、或者尿醛树脂、或者密胺树脂、或它们的组合，重量份数为30～50，或者60～80。根据权利要求2所述涂附磨具的防静电涂层配方，其特征是所述无机复合导电材料为石墨与无机高分子材料的混合物，重量份数为20～30，或30～50；石墨占混合物总量的40%～60%。根据权利要求2所述涂附磨具的防静电涂层配方，其特征是所述无机复合导电材料为氨类盐与无机高分子材料的混合物，重量份数为10～30，或者40～50；氨类盐占混合物总量的60%～80%。根据权利要求3或4所述涂附磨具的防静电涂层配方，其特征是所述辅助材料包含膨润土或者湿润剂，重量份数为5～10；硅酸钙或者碳酸钙，重量份数为5～15。根据权利要求5所述涂附磨具的防静电涂层配方，特征是所述辅助材料还包含钛白粉或氧化铁，重量份数为1～5；冰晶石或氟硼酸盐，重量份数为1～5；硬脂酸锌或硬脂酸镁，重量份数为1～5。

3 涂附磨具的防静电涂层配方

本发明旨在提供一种制作简便、成本低、达到防静电效果的涂附磨具的防静电涂层配方，以克服现有技术不足。按此目的设计的一种涂附磨具的防静电涂层配方，包括涂附在磨具上的底胶层和∕或复胶层，其特征是底胶层和∕或复胶层含有如下重量份数的材料：合成树脂25～85；无机复合导电材料10～60；增溶剂0.1～5；辅助材料5～40。所述合成树脂为酚醛树脂、或者尿醛树脂、密胺树脂、或它们的组合，重量份数为30～50，或者60～80。所述无机复合导电材料为石墨与无机高分子材料的混合物，重量份数为20～30，或者30～50；石墨占混合物总量的40%～60%。所述无机复合导电材料为氨类盐与无机高分子材料的混合物，重量份数为10～30，或者40～50；氨类盐占混合物总量的60%～80%。所述辅助材料包含膨润土或者湿润剂，重量份数为5～10；硅酸钙或者碳酸钙，重量份数为5～15。所述辅助材料还包含钛白粉或氧化铁，重量份数为1～5；冰晶石或氟硼酸盐，重量份数为1～5；硬脂酸锌或硬脂酸镁，重量份数为1～5。本发明采用上述技术方案，在涂附磨具的底胶层和∕或复胶层内增添具有导电作用的无机复合导电材料，使本发明的涂附磨具比传统的导电性提高1000～1000000倍，在磨削过程中能有效杜绝静电产生而影响磨削效果。

4 具体实施方式

第一实施例：本涂附磨具的防静电涂层配方，包括涂附在磨具上的底胶层，含有如下重量份数的材料：合成树脂70；无机复合导电材料40；增溶剂1；辅助材料25。其中，合成树脂采用酚醛树脂，重量份数为70；无机复合导电材料为石墨与无机高分子材料的混合物，重量份数为40（石墨含量为50%）；辅助材料包含膨润土，重量份数为10；硅酸钙，重量份数为15。该配方特点为：色泽较深、导电性能较高。

第二实施例：本涂附磨具的防静电涂层配方，包括涂附在磨具上的底胶层，其含有如下重量份数的材料：合成树脂60；无机复合导电材料20；增溶剂0.5；辅助材料25。其中，合成树脂采用尿醛树脂，重量份数为60；无机复合导电材料为氨类盐与无机高分子材料的混合物，重量份数为20（氨类盐含量为80%）；辅助材料包含湿润剂，重量份数为10；碳酸钙，重量份数为10；还包含钛白粉，重量分数为2；冰晶石，重量份数为2；硬脂酸锌，重量份数为1。该配方特点为：色泽偏白、导电性能高。

第三实施例：本涂附磨具的防静电涂层配方，包括涂附在磨具上的复胶层，其含有如下重量份数的材料：合成树脂40；无机复合导电材料40；增溶剂3；辅助材料35。其中，合成树脂采用酚醛树脂，重量份数为40；无机复合导电材料为氨类盐与无机高分子材料的混合物，重量份数为40（氨类盐含量为60%）；辅助材料包含湿润剂，重量份数为10；碳酸钙，重量份数为15；还包含钛白粉，重量分数为5；冰晶石，重量份数为3；硬脂酸锌，重量份数为2。该配方特点为：色泽较白、导电性能高。

第四实施例：本涂附磨具的防静电涂层配方，包括涂附在磨具上的复胶层，其含有如下重量份数的材料：合成树脂35；无机复合导电材料45；增溶剂4；辅助材料21。其中，合成树脂采用密胺树脂，重量份数为35；无机复合导电材料为氨类盐与无机高分子材料的混合物，重量份数为45（氨类盐含量为80%）；辅助材料包含膨润土，重量份数为5；硅酸钙，重量份数为8；还包含氧化铁，重量分数为3；氟硼酸盐，重量份数为3；硬脂酸镁，重量份数为2。该配方特点为：色泽偏红、导电性能较高。

第五实施例：本涂附磨具的防静电涂层配方，包括涂附在磨具上的复胶层，其含有如下重量份数的材料：合成树脂30；无机复合导电材料25；增溶剂4；辅助材料30。其中合成树脂采用尿醛树脂，重量份数为30；无机复合导电材料为石墨与无机高分子材料的混合物，重量份数为25（石墨含量为25%）；辅助材料包含湿润剂，重量份数为10；硅酸钙，重量份数为10；还包含氧化铁，重量分数为5；氟硼酸盐，重量份数为2；硬脂酸镁，重量份数为3。该配方特点为：色泽深红、导电性能高。

结语

涂附磨具的选择是一个较复杂的问题，科学的选择是建立在细致、繁琐和大量试验的基础上。本发明具有制作简便、材料成本低、使涂附磨具的达到防静电效果的特点，以克服现有技术中的不足之处，因此其在磨削过程中能有效杜绝静电的产生而影响其磨削效果。

参考文献

篇5

现在用于文物保护的材料主要包括人工合成高分子材料以及天然高分子材料两种，其中对于人工合成高分子材料的使用更加普遍。在保护彩绘类文物通常所使用的材料为PrimalAC33、B72、有机硅等，它们具有颜色变化小、粘结性好、耐老化等特点。但是PrimalAC33的Tg仅为14℃，所以在常温下此材料会因为太软而容易吸灰；同时B72在老化后其可逆性会变差，并且会变得脆、黄。由于上述材料的种种不足，在当今文物保护中对于新材料的研发变得十分重要。而使用物理或化学的方法在高分子材料中混合纳米材料，使其既有纳米材料又具有高分子材料的性能，则现今的文物保护中具有重要作用。将纳米材料的量子尺寸效应用于文物保护中具有很大的优势，相比较宏观大块的材料而言它具有独特的光、热、电、力、光以及化学特征，主要表现如下：

一、同步增强增韧效应

纳米材料的比表面积很大、粒径很小，因此与其它材料具有很强的结合力，在制作复合材料时不仅能提高材料的强度还能够增强材料的韧性。对分散有纳米TiO2的PMMA进行拉伸实验，可知若加入的TiO2为5%，则拉伸强度会增加60%；若加入的TiO2为15%，则拉升强度增加90%。通过实验可知，使用纳米材料能够提高有机质文物的强度，例如年代久远的纺织品、骨角象牙、纸张等，有助于对其进行长期保存。

二、透明及防遮盖特性

纳米材料的粒径都小于100nm，而可见光的波长则为400nm至750nm，因此根据Mie理论可知纳米级材料TiO2相对于可见光而言是透明的特性。所以用纳米材料TiO2所制成的符合材料涂抹是无色、透明的，将其涂在文物的表面可以不改变文物原来的性状。但如果在制备复合材料时纳米材料发生的团聚，那么就可能是材料的实际粒径大于纳米级，降低符合材料的透明性。因此在制备复合材料时必须要保证纳米材料均匀的分散在基体材料之中。

三、抗紫外线和耐老化特性

紫外线对文物具有很大的危害作用，紫外线的照射能够使彩绘文物褪色、变色以及表面的彩绘脱落，能够使的银器变黑，同时使纤维类文物产生光解。而因为一些纳米材料具有抗紫外线的特征，在保护文物免受紫外线损害方面起到了非常重要的作用。例如ZnO、TiO2等纳米材料，它们本身具有半导体的特性，可以通过吸收或者散射紫外线来减小紫外线的通过率。同时，纳米颗粒的量子尺寸效应使其在吸光时产生“宽化”和“蓝移”现象进而增强了对紫外线的吸收作用。

四、疏水疏油性

纳米材料的表面具有很高的化学活性，非常容易与周围的气体小分子结合，从而形成一层非常薄的气体膜，这层薄膜阻止了水分子与油分子吸附在材料的表面，因此使得材料呈现出疏水疏油的特性。纳米材料的这种应用在古代的“黑漆古”铜镜就有所应用，研究发现在“黑漆古”铜镜的表面有一层大约10um的表层，该表层含有纳米SnO2微粒，有效的阻止了外部的空气和水分对文物表面的腐蚀。运用纳米材料的双疏性可以对防止酸雨等对室外文物破坏。

五、抗菌防霉性

根据纳米材料的有效成分可以将其分为光催化型、金属离子型、稀土激活光催化复合型等3类，它们都具有抗菌防霉的作用。其中，都属于光催化纳米材料，它们在文物保护中使用的更为频繁，这类材料的作用机制是利用了纳米粒子的光催化作用。纳米半导体通过以下两种方式进行杀菌：一是光生空穴与光生电子直接与细菌的细胞壁、细胞膜以及细胞内的相关成分产生反应；另一种方式则是和自由基（等）与脂类、酶类、蛋白类、核酸等生物大分子反应，直接作用于生物的细胞结构，或者经过一系列的氧化链式反应后对生物的细胞结构进行破坏。纳米材料的这种性能有利于处于潮湿环境中的丝织物、纸质物等有机物进行保护，极大的保护文物免受防霉杀菌剂以及空气净化剂带来的损坏。

六、呼吸性

材料的呼吸性是指，保护材料在不仅能够阻止外界的液态水进入文物，同时也可以文物让内部的水分通过气体的形式从内部散发，使得文物内外的湿度达到一个相对平衡的状态。对于石质的文物来说，其自身的毛细孔就可以保证文物与外界进行水分交换。一旦使用了高分子保护材料，由于材料具有防水性，会使得文物内部与外界不能很好的进行水分交换，进而在文物的内部会产生了一个很明显的湿度梯度。如果外界的温度发生了变化，那么在不同的湿度交界处就会存在显著的收缩膨胀应力，如果文物长期受到外界温度的变化，这种应力差将对文物产生一个非常大的破坏。

如果将纳米颗粒加入到高分子材料中，使得文物内部产生了很多的微小空隙，进而增加了文物透水透气的性能；并且使用纳米材料也不会影响文物本身的毛细空气，可以保证文物能够顺利的与外界进行水分交换。经实验证明，加入了纳米材料的高分子材料其不仅具有良好的透气性，其本身的憎水水也没有受到影响，所加入的纳米粒子越多材料的通透性就越好。纳米材料的这种性能对于一些石质类、陶瓷类文物的保护作用非常明显，可以增加文物的透气性，防止其内的盐分在温湿度环境下溶解结晶，进而产生往复作用力作用在文物的孔壁，使得文物表面剥落。

七、总结

篇6

[关键词]聚丙烯、改性、PP、共聚、塑料

中图分类号：TQ325.14 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）33-0109-01

前言

聚丙烯（PP）具有密度小、刚性好、强度高、耐挠曲、耐化学腐蚀、绝缘性好等优点，不足之处是其性能低温冲击性能较差、易老化、成型收缩率大。聚丙烯用途广泛，用于农业、汽车工业、建筑材料、机械电子等在内的诸多领域。开拓聚丙烯在重大产业领域的市场，取代其他塑料，所凭借的因素一是聚丙烯物美价廉、二是聚丙烯改性的进展。

一、聚丙烯的化学改性

聚丙烯的化学改性是指通过化学方法改变聚丙烯分子链上的原子或原子团的种类及组合方式的改性方法。经化学改性后的聚丙烯，其分子链结构发生变化，从而对材料的聚集态结构或织态结构产生影响，改变材料性能，因此，通过化学改性可以得到具有不同应用性能的新材料。

1、聚丙烯的共聚改性

以丙烯单体为主的共聚改性可在一定程度上增进均聚PP的冲击性能、透明性和加工流动性，它是提高PP 韧性，尤其是低温韧性的最有效的手段之一。将丙烯、乙烯混合在一起聚合，其聚合物主链中无规则地分布着丙烯和乙烯链段，乙烯则起着阻止聚合物结晶的作用，当乙烯质量分数达到20%时结晶便很困难，当质量分数为30%时就完全无定形，成为无规共聚物，其特点是结晶度低、透明性好、冲击强度增大等。采用Zieglar催化剂或茂金属催化剂可以制备立构嵌段聚丙烯（又称为热塑性弹性聚丙烯，Thermoplastic elastomer）。由于在分子链上同时含有等规和无规两种链段，因此具有低的初始弹性模量，相对高的拉伸强度，低的蠕变性能以及高的可逆形变。嵌段共聚物与等规共聚物相比，低温性能优良，耐冲击性好；与等规PP和各种热塑性高聚物的共混物相比，刚性降低不大。

Exxon 公司采用双茂金属催化剂在单反应器中制备了双峰分布的丙烯- 乙烯共聚物，其加工温度范围大约为26℃，比常用的聚丙烯共聚物的加工温度范围（约15℃）宽，克服了单峰茂金属聚丙烯树脂加工温度范围窄的缺点，在生产BOPP薄膜时拉伸更均匀且不易破裂，并可以在低于传统聚丙烯的加工温度下生产性能良好的聚丙烯薄膜。浙江大学合成3种新型非桥联二茚锆茂催的存在下，与PP在挤出机中熔融共混完成接枝反应（或者与丙烯单体共聚），然后在水的作用下，硅烷水解成硅醇，经缩合脱水而交联。该技术的关键是在接枝反应时必须严格监控，防止PP降解。

2、聚丙烯的接枝改性

20世纪80年代初，随着汽车工业的发展，对PP 的耐热性能提出了更高的要求。将PP的热变形温度提高到100 ℃，仅靠机械共混的办法是难以达到的，而交联是比较有效的途径之一。交联改性可分为辐射交联和化学交联。其主要区别在于引起交联反应活性源的生成机理不同。交联过程是用带有烯类双键的三官能团的有机硅烷在少量过氧化物的存在下，与PP 在挤出机中熔融共混完成接枝反应（或者与丙烯单体共聚） ，然后在水的作用下硅烷水解成硅醇，经缩合脱水而交联。该技术的关键是在接枝反应时必须严格监控，防止PP降解。

交联改性聚丙烯技术是通过选择合理的引发剂和助交联剂及体系，防止聚丙烯降解，实现聚丙烯的可控交联，交联后的材料力学性能大幅度提高，同时，交联改性聚丙烯还可获得高的熔体强度，应用于聚丙烯的发泡成型。

二、聚丙烯的物理改性

物理改性由于工艺过程简单，生产周期短，所制得材料性能优良，近年来已成为高分子材料一个新的研究热点。常用的改性方法主要有共混改性、填充改性、增强改性等。

1、共混改性

共混是一种简单而有效的物理改性方法，将两种或两种以上的高聚物共混时，可制得兼有这些高聚物性质的混合物，即合金。共混体系在宏观上是均匀的，而微观上是非均匀的，它的宏观特性主要决定于组分材料性能、物料配比和微观结构，如分散相的分布与界面状况。

将乙丙橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶、苯乙烯―丁二烯―苯乙烯嵌段共聚物、乙烯―乙酸乙烯共聚物等各种弹性体掺入其中进行共混改性，利用弹性体微粒来吸收部分冲击能，并作为应力集中剂来诱发和抑制裂纹增长，从而使PP 中脆性断裂转变为延性断裂，大幅度提高其冲击强度，可以改善PP的韧性。弹性体虽然可以大幅度提高聚丙烯的韧性，却极地降低了材料的刚性和强度。PP与刚性聚合物共混则可在增韧的同时保持材料的刚性，还可使体系的其他性能得以协同提高。常用的刚性体主要是聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等。由于这些刚性体均是极性聚合物，与PP的相容性较差，呈现明显的相分离现象，共混物的韧性比基体PP还差。因此在共混时必须加入增溶剂，有时也采用原位增溶来改善相容性，进而提高PP的力学性能。

2、填充及纤维增强改性

在聚合物中填充各种填料的最初目的是为了降低成本。然而，近年来的研究表明，填料不仅可以提高聚丙烯的刚性和耐热性，降低制品收缩率，还可以提高聚丙烯的韧性。用在聚丙烯填充改性的填料主要有碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡等，添加某些填料，如Ma（OH） 还能起到阻燃作用。由于填充剂大多为无机物，与有机高分子材料表面性质上存在很大差异，因此常常需要添加界面改性剂来增加无机填料与有机高分子之间的界面作用，进而改善材料的热性能和力学行为[2]。纤维增强复合材料由于具有“轻质高强”的优点，近年来获得了广泛的研究和应用。这些复合材料能在保留原有组分主要特性的基础上，通过复合效应获得原组分所不具备的性能。所以，增强复合是对聚丙烯进行改性的十分有效、简便和经济实用的方法。用于增强聚丙烯的纤维主要有玻璃纤维、碳纤维以及天然纤维。由于各种纤维性质不同，对于增强聚丙烯的制备工艺和性能的影响也有所不同。玻璃纤维增强复合材料由于具有高的强度和低的成本，已经成为一种典型的增强材料，大约占到增强高分子材料的85%； 碳纤维由于成本较高且与聚丙烯界面黏结性差，需用特殊工艺制备碳纤维/聚丙烯复合材料，成本比玻璃纤维增强材料高，因此只能应用于对材料性能有特殊需要的航天、军事等领域[3]；天然纤维由于具有低的成本、可回收和可生物降解性，并且具有高的强度和硬度，在聚丙烯改性领域中得到了广泛的研究。

结束语

目前我国对PP改性技术的研究正处于高速发展时期，但我国改性PP与国外相比还存在一定差距，因而加速聚丙烯改性的研究，提高聚丙烯产品质量、扩大聚丙烯的应用领域是必要的，并且将新型技术用于改性聚丙烯将是未来发展趋势，改性聚丙烯在21 世纪将会有广阔的发展前景。在竞争日趋激烈的市场条件下，PP 改性已不仅是塑料加工厂的事，PP 生产厂也必须为其产品的出路和效益殚精竭虑，所不同的是，后者更注重如何更多、更有效地利用PP原料而非其他聚合物。与其他塑料一样，PP市场和应用取决于加工产品的种类和新品的开发，利用PP改性方法可开发出适应市场需求的专用料，扩大PP的应用领域。

参考文献

篇7

关键词：聚丙烯复合材料;制备;性能

中图分类号：TQ32 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-11-00-01

一、引言

聚丙烯（Poly Propylene，PP）作为一种通用高分子材料，具有强度高、耐热性好、密度小、易加工和廉价等优点，已成为继聚乙烯、聚氯乙烯之后的第三大通用塑料，成为最具发展前途的热塑性高分子材料之一。但普通聚丙烯韧性差、低温易脆裂，其半结晶性使其无法适用于低温环境，且其非极性的线性链结构和较高的结晶性降低了与其它高分子材料和无机填料的相容性，限制了聚丙烯在许多领域中的进一步应用。因此，对聚丙烯进行改性，制备高性能、功能化聚丙烯复合材料，拓展其应用领域，便成为了学术界和企业界关注的焦点。本文以聚丙烯合金为例介绍其制备方法及性能。

二、聚丙烯合金的制备

（一）接枝改性法制备聚丙烯合金

制备聚丙烯合金，首先要增强其与合金组分的相容性，即在其分子中引入功能性基团，对PP进行接枝改性，即在PP主链上接枝含功能性基团的单体，使其包含功能性基团结构，既能增加PP功能性又能提高机械性能，是一种简单可行的方法。向PP链中引入含有极性基团的单体，如马来酸酐（MAH）、丙烯酸酯、丙烯酰胺（AM）、苯乙烯（St）等，可改善其染色性、粘接性及与其他聚合物的相容性差等缺点，提高PP的热稳定性及光化学稳定性，增强PP极性的同时赋予其反应活性。接枝后的PP一般为改性部分和未反应原料的混合体，本身就已是塑料合金了;此外，经过接枝改性的PP还可用做高聚物共混的界面相容剂以及高聚物与无机填料复合的相容剂。

溶液接枝法是将PP溶解在适当的溶剂中，通过自由基、氧化和高能辐射等方法引发单体接枝共聚。接枝反应以自由基引发居多。通常在120～140℃之间进行，选用甲苯、二甲苯、氯苯等作为溶剂，溶剂的极性对接枝反应影响很大。

熔融接枝法也称为反应挤出法，是研究最多并已实现工业化的一种接枝方法。熔融接枝法是将聚烯烃与接枝单体和各种助剂在挤出机中熔融进行接枝共聚反应生成改性产品的方法。

辐射接枝法是用电子加速器产生的电子射线或Co60产生的中子射线照射使PP产生自由基，再与接枝单体反应生成接枝共聚物。根据辐照过程和接枝过程的特点，分为4种实施技术，共辐射法、过氧化法、后辐射法和辐射法。

悬浮接枝法是将聚丙烯颗粒与单体和引发剂一起悬浮在水相上反应，通常反应前在低温下将PP和单体接触一定时间，使其充分接触、均匀分布，再升温进行接枝反应。

紫外光辐射接枝法是以二苯甲酮（BP）为光引发剂，在紫外（UV）光引发下，加入接枝单体对PP进行接枝改性，具备活性自由基聚合的特点。

固相接枝法是将聚丙烯颗粒直接与适量的单体、引发剂以及助剂混合，加热引发接枝反应，反应温度一般控制在PP软化点以下（100～140℃），由于PP在反应温度下仍然保持颗粒状，故称为固相接枝法。

超临界二氧化碳（SCCO2）协助PP固相接枝法既具有溶液法接枝均匀、接枝率高，反应温度低，PP断链少的长处，又具有固相法后处理简单，不需要使用有机溶剂的优点，同时在一定程度上克服了这两种方法各自的缺点。利用SCCO2将单体和引发剂溶解同时将PP溶胀、把接枝单体和引发剂携带到PP粒子内部，在PP基体上进行插嵌，然后升温在固相中进行接枝反应，对PP改性和修饰。超临界流体独特的物理化学性质，有效改善了相间传质，使接枝均匀。超临界接枝改性有两种方法：一种是将单体、引发剂及PP一起在SCCO2中溶胀一段时间后直接快速升温反应到规定时间。另一种不经过溶胀阶段而直接升温后在超临界状态下反应。

（二）原位共聚法制备聚丙烯合金

原位制备聚丙烯合金技术是在第四代Ziegler～Nat ta催化剂的基础上发展起来的，可大幅度调控聚合物材料的性能，因此被誉为聚烯烃材料领域的一次革命。原位技术是以聚烯烃粒子为微型反应器，又称为颗粒反应器技术（RGT）。20世纪80年代，Himont公司（现Basell公司）首先提出“颗粒反应器”的概念：通过控制烯烃单体在多孔球形载体催化剂上聚合增长，得到完全复制催化剂形态的聚合物粒子，该粒子具有球形多孔结构，可作为微反应器，进行多种烯烃单体的共聚，生成聚烯烃合金。

丙烯在第一级反应器中进行本体聚合，得到均聚聚丙烯，然后转移至下一级反应器，同时通入乙烯和丙烯或乙烯和α-烯烃进行气相共聚，在均聚聚丙烯颗粒的孔隙内部生成共聚物弹性体。通常商品化的抗冲聚丙烯中乙丙无规共聚物的质量分数控制在5%～25%，共聚物中乙烯的质量分数为40%～65%。

三、聚丙烯合金的性能

以下以塑钢纤维为例，塑钢纤维是一种新型合成纤维。塑钢纤维是以聚丙烯改性高分子聚合物为主要原料，经过特殊工艺技术生产而成。它是一种表面粗糙，外型轮廓分明的单丝粗纤维：直径粗细不同、纤维长短不等、成波浪形状、抗拉强度高、弹性模量大、抗酸碱能力强;并且具备钢筋、钢纤维的外型，钢筋、钢纤维的功能，又有合成软纤维的优点。主要用来代替在混凝土面板结构中的焊接金属网格和钢纤维。塑钢纤维是一种应用于建筑工程，控制混凝土韧性和抗击性能的高强度纤维，可以替代传统钢筋网、钢纤维，而建设成本更加经济;使用操作省时方便：且具有广泛应用前景的混凝土增强新型材料。不仅如此在其他方面聚丙烯材料的应用和发展也前景广阔。

四、结束语

普通聚丙烯材料的缺点导致聚丙烯复合材料的出现，聚丙烯复合材料的优良特性使其迅速得到了广泛应用。

参考文献：

[1]赵爱利.车用聚丙烯树脂SP179的工业开发与研究[D].兰州理工大学，2011.

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1.1双体复合材料双体复合材料可以通过工业处理将纳米粒子均匀的分散到二维薄膜材料中，粒子在弥散过程中会产生均匀或不均匀两种分布状态，这两种分布状态的复合结构都具有一定的稳定性。均匀和非均匀弥散状态的薄膜基体表现出的层状结构具有明显的差异性，纳米粒子分散混乱的材料的构成层级种类很多，分散有序、均匀的材料层级种类较少。1.2　多体复合材料多体复合材料可以通过工业处理将纳米粒子均匀的分散到三维固体中，纳米粒子会通过外力作用，深入固体组织结构，改变其分子集团的分布情况，进而影响三维固体的物理性能和化学性能。多体复合材料的应用前景非常好，是当今纳米材料科研工作者研究的重点问题。

2纳米复合材料发展趋势分析

2.1纳米复合涂层材料纳米复合涂层材料的化学性质稳定，并且柔韧性好、硬度高、耐腐蚀性强，在工程材料表面涂抹这种防护材料不仅可以防止工程材料的破损，还能增加工程材料的防护功能。随着现代工业技术的发展，复合涂层材料得到了显著发展，单一纳米结构逐渐转变为多层纳米结构。美国著名纳米工程材料研究专家普修斯于2012年成功研制出了复合涂层纳米材料，这类纳米材料的抗氧化性能非常好，可以在高温条件下保持不褪色、不热化。对其材料进行强度检测可发现，该材料的涂层硬度高达20.SGpa，是碳钢强度的35倍。具体工艺流程如下：首先，用激光蒸发法去除钢表面的纳米结构，将金刚石纳米粒子涂抹在钢表面；之后，重复上述工艺步骤，在钢表面上涂抹两层金刚石纳米粒子；最后，在高温条件下对钢表面材料进行挤压复合。经过多次挤压，纳米复合涂层材料就此形成，经过加工，钢材料的硬度提高了23.4倍。2.2　高力学性能材料高力学性能是突出材料的强度、硬度等物理性能，工程材料经过力学改性之后，其物理性质会发生翻天覆地的变化。对原始材料进行改性实验虽然在一定程度可以提高材料的某些力学性能，但这种性能的提升具有很强的局限性，并不能真实的体现出材料的力学极限。经过纳米复合材料改性，高力学性能材料得到了非常显著的研究成果。高力学性能材料发展趋势，主要表现在以下几个方面：（1）高强度合金。采用晶化法可以大大提升纳米复合合金材料的力学性能，对金属进行纳米复合实验，可以将材料转变成复合型纳米金属，如将铝进行纳米复合实验，铝会转化为过度族金属，这种金属结构的延展性和强度非常高。（2）陶瓷增韧。纳米粒径很小，所以纳米粒子很容易就可渗透到细小分子结构中，粘合关联性并不紧密的各分子基团。在陶瓷增韧领域纳米复合材料起到了很好的促进作用，在碳化硅粉末中加入粒径为10μm的碳化硅粗粉，在高温高压条件下进行合成，合成之后碳化硅的物理性质会发生很大的改变，煅烧后的陶瓷材料的柔韧性明显增强了，断裂韧性提高了34.23%。2.3　高分子基纳米复合材料高分子材料近几年在我国工业领域应用十分广泛，高分子材料的物理性能稳定且可塑性好，所以在装饰行业中的发展前景非常广阔。采用纳米复合方式结合高分子基是我国纳米工程材料正在研究探讨的重要课题，目前我国科研专家已初步完成了部分高分子基纳米复合材料的研制工作。具体表现在：将铁和铜粉末按照4:5的比例进行研磨，研磨均匀后用高粒子显微仪器提取铁铜合金粉体，通过显微镜观察可知这种粉体的晶体结构稳定，晶粒间的距离很短。这种粉体和环氧树脂基团进行复合实验可以研制出高强度的金刚石材料，并且其材料还具有很强的静电屏蔽性能。2.4　磁性材料磁性材料是我国工业材料中研究难度最大的课题之一，因为磁性材料的电磁环境不好判断，所以在应用时经常会遇到复合材料因磁性过大导致使用。随着纳米复合材料的研发和投入使用，磁性材料将进入全新的发展阶段。人们在颗粒膜中发现了巨磁阻效应，纳米粒子在空间流动会被周围磁场带入顺磁基体当中，空间中的铜、铁、镍等磁性粒子都会附着在纳米粒子上。经过金属粒子和纳米粒子的复合，颗粒膜材料不仅会拥有强大的电磁感应，还会具有较高的耐热性能。2.5光学材料传统光学材料的综合应用能力很差，其材料的物理性能大多只能满足导电性和导热性，其硬度和稳定性都很差。纳米复合材料诞生之后，人们逐渐找到了纳米粒子的发光原理。不发光的工程材料当减小到纳米粒子大小时，其粒子周围会因光色折射产生一定的光。在可见光范围内这些粒子会不断产生新的光，虽然这些材料的纳米粒子发出的光并不明显，且稳定度也很差，但是科研专家可以从这方面入手，研究纳米复合材料的发光性能。将具有代表性的工程材料作为可发光体，并对其分子结构转化为纳米粒子大小的发光体系，探讨如何提高其发光强度、完善其结构发光性能。由此可见，纳米复合很可能为开拓新型发光材料提供了一个途径。纳米材料的光吸收和微波吸收的特性也是未来光吸收材料和微波吸收材料设计的一个重要依据。

3结语

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关键词：聚丙烯 改性方法 塑料

按照参加聚合的单体组成，PP可分为均聚物和共聚物两种。均聚物由单一丙烯单体聚合而成，因而具有较高的结晶度、机械强度和耐热性。PP共聚物是聚合时加入少量乙烯单体共聚而成，具有较高的冲击强度。广义上讲，相对于均聚物，共聚物可以说是一种改性产品。目前国内石化厂生产PP以均聚物为主，品种单一，提供PP均聚物的改性方法无疑是有现实意义的。

一、化学改性

聚丙烯的化学改性是指通过化学方法改变聚丙烯分子链上的原子或原子团的种类及组合方式的改性方法。经化学改性后的聚丙烯， 其分子链结构发生变化， 从而对材料的聚集态结构或织态结构产生影响， 改变材料性能， 因此， 通过化学改性可以得到具有不同应用性能的新材料。

1、聚丙烯的共聚改性

以丙烯单体为主的共聚改性可在一定程度上增进均聚PP的冲击性能、透明性和加工流动性，它是提高PP 韧性， 尤其是低温韧性的最有效的手段之一。将丙烯、乙烯混合在一起聚合， 其聚合物主链中无规则地分布着丙烯和乙烯链段，乙烯则起着阻止聚合物结晶的作用， 当乙烯质量分数达到20%时结晶便很困难， 当质量分数为30%时就完全无定形， 成为无规共聚物， 其特点是结晶度低、透明性好、冲击强度增大等。采用Zieglar 催化剂或茂金属催化剂可以制备立构嵌段聚丙烯（ 又称为热塑性弹性聚丙烯，Thermoplastic elastomer）。由于在分子链上同时含有等规和无规两种链段， 因此具有低的初始弹性模量，相对高的拉伸强度， 低的蠕变性能以及高的可逆形变。嵌段共聚物与等规共聚物相比， 低温性能优良， 耐冲击性好； 与等规PP 和各种热塑性高聚物的共混物相比， 刚性降低不大。

Exxon 公司用双茂金属催化剂在单反应器中制备了双峰分布的丙烯- 乙烯共聚物，其加工温度范围大约为26 ℃，比常用的聚丙烯共聚物的加工温度范围（约15 ℃）宽，克服了单峰茂金属聚丙烯树脂加工温度范围窄的缺点，在生产BOPP 薄膜时拉伸更均匀且不易破裂，并可以在低于传统聚丙烯的加工温度下生产性能良好的聚丙烯薄膜。浙江大学合成3种新型非桥联二茚锆茂催的存在下， 与PP在挤出机中熔融共混完成接枝反应（或者与丙烯单体共聚），然后在水的作用下，硅烷水解成硅醇，经缩合脱水而交联。该技术的关键是在接枝反应时必须严格监控，防止PP降解。

2、聚丙烯的接枝改性

20世纪80年代初， 随着汽车工业的发展， 对PP 的耐热性能提出了更高的要求。将PP的热变形温度提高到100 ℃，仅靠机械共混的办法是难以达到的， 而交联是比较有效的途径之一。交联改性可分为辐射交联和化学交联。其主要区别在于引起交联反应活性源的生成机理不同。交联过程是用带有烯类双键的三官能团的有机硅烷在少量过氧化物的存在下，与PP 在挤出机中熔融共混完成接枝反应（或者与丙烯单体共聚） ，然后在水的作用下硅烷水解成硅醇， 经缩合脱水而交联。该技术的关键是在接枝反应时必须严格监控，防止PP降解。

交联改性聚丙烯技术是通过选择合理的引发剂和助交联剂及体系， 防止聚丙烯降解， 实现聚丙烯的可控交联，交联后的材料力学性能大幅度提高，同时， 交联改性聚丙烯还可获得高的熔体强度，应用于聚丙烯的发泡成型。

二、物理改性

物理改性由于工艺过程简单， 生产周期短，所制得材料性能优良，近年来已成为高分子材料一个新的研究热点。常用的改性方法主要有共混改性、填充改性、增强改性等。

1、共混改性

共混是一种简单而有效的物理改性方法， 将两种或两种以上的高聚物共混时， 可制得兼有这些高聚物性质的混合物， 即合金。共混体系在宏观上是均匀的， 而微观上是非均匀的， 它的宏观特性主要决定于组分材料性能、物料配比和微观结构， 如分散相的分布与界面状况。

将乙丙橡胶、天然橡胶、三元乙丙橡胶、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物、乙烯—乙酸乙烯共聚物等各种弹性体掺入其中进行共混改性，利用弹性体微粒来吸收部分冲击能， 并作为应力集中剂来诱发和抑制裂纹增长，从而使PP 中脆性断裂转变为延性断裂，大幅度提高其冲击强度， 可以改善PP的韧性。弹性体虽然可以大幅度提高聚丙烯的韧性，却极地降低了材料的刚性和强度。PP与刚性聚合物共混则可在增韧的同时保持材料的刚性， 还可使体系的其他性能得以协同提高。常用的刚性体主要是聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等。由于这些刚性体均是极性聚合物，与PP 的相容性较差，呈现明显的相分离现象，共混物的韧性比基体PP还差。因此在共混时必须加入增溶剂，有时也采用原位增溶来改善相容性， 进而提高PP 的力学性能。

2、填充及纤维增强改性

在聚合物中填充各种填料的最初目的是为了降低成本。然而， 近年来的研究表明， 填料不仅可以提高聚丙烯的刚性和耐热性， 降低制品收缩率， 还可以提高聚丙烯的韧性。用在聚丙烯填充改性的填料主要有碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡等， 添加某些填料， 如Ma（OH） 还能起到阻燃作用。由于填充剂大多为无机物， 与有机高分子材料表面性质上存在很大差异，因此常常需要添加界面改性剂来增加无机填料与有机高分子之间的界面作用，进而改善材料的热性能和力学行为。纤维增强复合材料由于具有“轻质高强”的优点， 近年来获得了广泛的研究和应用。这些复合材料能在保留原有组分主要特性的基础上， 通过复合效应获得原组分所不具备的性能。所以，增强复合是对聚丙烯进行改性的十分有效、简便和经济实用的方法。用于增强聚丙烯的纤维主要有玻璃纤维、碳纤维以及天然纤维。由于各种纤维性质不同，对于增强聚丙烯的制备工艺和性能的影响也有所不同。玻璃纤维增强复合材料由于具有高的强度和低的成本， 已经成为一种典型的增强材料，大约占到增强高分子材料的85%； 碳纤维由于成本较高且与聚丙烯界面黏结性差，需用特殊工艺制备碳纤维/聚丙烯复合材料， 成本比玻璃纤维增强材料高， 因此只能应用于对材料性能有特殊需要的航天、军事等领域； 天然纤维由于具有低的成本、可回收和可生物降解性，并且具有高的强度和硬度， 在聚丙烯改性领域中得到了广泛的研究。

综上所述， 目前我国对PP改性技术的研究正处于高速发展时期， 但我国改性PP与国外相比还存在一定差距，因而加速聚丙烯改性的研究， 提高聚丙烯产品质量、扩大聚丙烯的应用领域是必要的， 并且将新型技术用于改性聚丙烯将是未来发展趋势， 改性聚丙烯在21 世纪将会有广阔的发展前景。在竞争日趋激烈的市场条件下，PP 改性已不仅是塑料加工厂的事，PP 生产厂也必须为其产品的出路和效益殚精竭虑，所不同的是，后者更注重如何更多、更有效地利用PP原料而非其他聚合物。与其他塑料一样，PP市场和应用取决于加工产品的种类和新品的开发，利用PP改性方法可开发出适应市场需求的专用料，扩大PP的应用领域。我相信：通过我们技术的不断创新我们会找到更好更科学的PP改性技术。

参考文献：

[1]顾书英.马来酸酐改性PP与尼龙66共混物的性能[J].塑料科技，2000（4）

[2]李蕴能，孟丽萍，王德禧等.聚丙烯共混改性的研究进展[J].工程塑料应用，1996，24（3）

[3]杨慧丽.辐射增强PP/BR 共混体系的力学性能[J].功能高分子学报，1998，11（3）

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关键词强磁场技术与应用产业化

六十年现了实用超导材料，八十年代出现了性质优良的钕铁硼永磁材料，使人们可以不耗费很大的电功率获得大体积持续的强磁场，发展超导与永磁强磁场技术是20世纪下半叶电工新技术发展的一个重要方面。在各国高能物理、核物理、核聚变，磁流体发电等大型科技计划推动下，整个技术得到了良好的发展。低温铌钛合金及铌三锡复合超导线与钕铁硼永磁材料已形成产业，可进行批量生产。人们已研制成功了15特斯拉以下各种场强，各种磁场形态，大体积的可长期可靠运行的强磁场装置，积极推进着强磁场在各方面的应用。

1998年3月投入运行的日本名古屋核融合科学研究所的核聚变研究用的大型螺旋装置（LHD）是当今超导磁体技术水平的典型代表。装置本体外径13．5m，高8.8m，总重约1600t，其中4.2K冷重约850t。它有两个主半径3．9m，平均小半径0．975m，绕环10圈的螺旋线圈，三对内径分别为3.2、5．4和10．8m的极向场螺管线圈，中心磁场前期为3特斯拉（4.2K），后期为4特斯拉（1．8K），磁场总储能将达16亿J。超导强磁场装置需在液氦温度下运行，从使用出发，努力减少漏热以降低液氦消耗和研制配备方便可靠的低温制冷系统有着重要的意义。经不断努力改进，一些零液氦消耗和无液氦的超导磁体系统已在可靠的使用，它们只需配有小型的制冷装置即可持续运行，不需专人维护，使应用范围大大扩大。

我国在超导与永磁磁体技术方面也进行了长期持续的努力，奠立了良好基础，研制成多台实用磁体系统，有些已在使用，具备了按照需求设计建造所需强磁场装置的能力。中国科学院电工研究所研制成功的磁流体发电用鞍形二极超导磁体系统（中心磁场4特斯拉，室温孔径0．44m，磁场长1m，磁场储能8.8兆焦耳）和空间反物质探测谱仪用大型钕铁硼永久磁体（中心磁场0.13特斯拉，孔径1.lm，高0.8m）代表着我国当今的技术水平，无液氦磁体系统的研制工作也在积极进行中。

随着超导与永磁强磁场技术的成熟，强磁场的多方面应用也得到了蓬勃发展，与各种科学仪器配套的小型强磁场装置已形成了一定规模的产品，做为磁场应用技术的核磁共振技术，磁分离技术与磁悬浮技术继续开拓着多方面的新型应用，形成了一些新型产品与样机，磁拉硅单晶生长炉也成为产品得到了实际应用。

医疗用磁成像装置已真正成为一定规模的产业，全世界已有几千台超导与永磁磁成像装置在医院使用，我国也有永磁装置在小批量生产，研制成功了几台0．6—1．0特斯拉的超导装置。除继续扩大医疗应用猓谂赜τ么懦上褡爸糜诠ひ瞪碳嗖庥胧称费瘢罱毡窘辛擞糜诩觳馕鞴咸呛坑肟昭坝糜诒姹餝almon鱼雌雄性的实验，取得了有意义的结果。用于高岭土提纯的超导高梯度磁选机已有十余台在生产运行，磁拉硅单晶生长炉也已开始使用，但尚未形成规模，中国科学院电工研究所与低温工程中心曾在九十年代初研制成功超导磁分离工业样机，试制成功了两套单晶炉用超导磁体系统，为产品的形成奠定了基础。

总起来说，超导与永磁磁体技术已经成熟到可以提供不同场强，形态的大体积强磁场装置，开始形成了相应的高技术产业，但大规模产业的形成与发展还有赖于积极地进一步开拓强磁场应用，特别是可能形成大规模市场产品的开拓，根据不完全的了解，目前主要进行的工作有：

1在材料科学方面

（1）热固性高分子液晶材料强磁场下的性能及应用。国际上在0～15特斯拉磁场范围内对高分子液晶材料的取向行为、热效应、磁响应特性、固化成型过程等方面进行了研究，并作其力学性能和磁场的关系的定量分析，应用前景十分看好。

（2）功能高分子材料在强磁场作用下的研究。国际上高电导率的高分子材料、防静电及防电磁辐射高分子材料的研究和应用取得了很大进展，某些材料纤维的电导率经强磁场处理后，可达铜电导率的1／10，是极具潜力的二次电池材料。在防静电服和隐形技术方面电磁波吸收材料已用于军工领域。

（3）强磁场下金属凝固理论与技术研究。

（4）NdFeB永磁材料的强磁场取向。在NdFeB永磁材料加压成型过程中，采用4～5特斯拉强磁场取向，可大大提高性能，国外已开始实际应用。

2在生物工程与医疗应用方面

（1）血液在强磁场下性能的改变及对生物体的影响。国际上研究了人体及动物的全血的强磁场下的取向行为及其作用的主体——血红细胞的作用机制；血液在强磁场下流变性能的变化；血纤维蛋白质在强磁场下的活性变化及对生物代谢作用的影响；人血在强磁场中所受磁力、磁悬浮特性和光吸收特性。

（2）蛋白质高分子在强磁场下的特性及其应用。国际上研究了磷脂中缩氨酸在强磁场下的取向作用；肌肉细胞蛋白质在磁场中的磷代谢过程；神经肽胺酸在强磁场下的结构改变及蛋白质酰胺与氢的交换等。

（3）医疗应用。除继续发展人体成像系统外，近年来国际上还研究了在4—8特斯拉强磁场下血纤维蛋白质的活性以及对血管中血栓溶解的影响；强磁场及磁场梯度对血纤维蛋白的溶解过程的影响；强磁场对动物血细胞的活性及其对心肌保护特性的影响；外加磁场对血小板流动性能的影响及其在医疗上的应用等。

3在工业应用方面

除继续积极进行强场磁分离技术、磁悬浮技术的发展与应用外，近年来，国际上还研究了磁场对石油滞粘性能的影响及对原油的脱蜡作用；研究了磁场对水的软化作用及改善水质的作用；研究了外加磁场对改善燃油燃烧性能及提高燃值的作用；通过在强磁场中的取向提高金属材料的强度和韧性；通过表面吸出排除杂质、提高金属质量等。

4在农业应用方面