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第1篇：高分子材料的耐熱性范文

隨著塑料工業的快速發展，塑料產品已經廣泛應用到人們的生活當中，給人類帶來了許多的便利，與此同時，由于人們對其大量需求致使廢棄物中的塑料越來越多，這對生態環境造成了嚴重的污染。因而，現在許多科學家都在尋找新的環境友好型材料。其中生物可降解高分子材料就屬于環境友好型材料，這其中最受人們關注的就是聚乳酸（PLA），具有良好的生物降解性，在微生物作用下分解為二氧化碳和水，對環境不會造成危害。人們之所以選擇聚乳酸作為環境友好型材料來研究，是因為聚乳酸具有強度高，透明性好，生物相容性好等優點，可以應用于很多領域，包括醫用、包裝、紡織等。但是由于其結晶性能差，脆性大等缺點，使其在某些性能方面存在嚴重的不足，這就嚴重限制了聚乳酸的應用[1]。為了使聚乳酸能夠更好的應用到各個領域，研究者們對其進行表面改性，使其性能得到改善，能夠得到更好的應用。

1.生物可降解高分子材料

生物可降解高分子材料是環境友好型材料中最重要的一類。它是指在一定條件下，一定的時間內，能被細菌、真菌、霉菌、藻類等微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的一類高分子材料。由于其具有無毒、生物降解及良好的生物相容性等優點，生物降解高分子被廣泛應用于醫藥、一次性用品、農業、包裝衛生等領域。按照來源的不同，可將其分為天然可降解高分子和人工合成可降解高分子兩大類。

天然可降解高分子：有淀粉、纖維素、蛋白質等，這類高分子可以自然生長，并且降解后的產物沒有毒性，但是這類高分子大多不具備熱塑性，加工起來困難，因此不常單獨使用，只能與其它高分子材料摻混使用。

人工合成可降解高分子：有聚乳酸、聚己內酯、聚乙烯醇、聚己二酸乙二酯等。這類聚酯的主鏈大多為脂肪族結構單元，通過酯鍵相連接，主鏈比較柔軟，容易被自然界中微生物分解。與天然可降解高分子材料相比較，人工合成可降解高分子材料可以在合成時通過控制溫度等條件得到不同結構的產物，從而對材料物理性能進行調控，并且還可以通過化學或物理的方法進行改性[2]。

在以上眾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難，成本高，不被人們選中，因此，人們把目光集中在了人工合成可降解高分子材料中，這其中聚乳酸具有其良好的生物相容性、生物可降解性、優異的力學強度和剛性等性能，在諸多人工合成可降解高分子材料中脫穎而出，被人們所選中。

2. 聚乳酸材料

在人工合成可降解高分子材料中，聚乳酸是近年來最受研究者們關注的一種。它是一種生物可降解的熱塑性脂肪族聚酯，是一種無毒、無刺激性，具有良好生物相容性、強度高、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過發酵玉米等糧食作物獲得，因此它的合成是一個低能耗的過程。廢棄的聚乳酸可以自行降解成二氧化碳和水，而且降解產物經光合作用后可再形成淀粉等物質，可以再次成為合成聚乳酸的原料，從而實現碳循環[3]。因此，聚乳酸是一種完全具備可持續發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。迄今為止，學者們對聚乳酸的合成、性質、改性等方面進行了深入的研究。

2.1聚乳酸的合成

聚乳酸以微生物發酵產物-乳酸為單體進行化學合成的，由于乳酸是手性分子，所以有兩種立體結構。

聚乳酸的合成方法有兩種；一種是通過乳酸直接縮合；另一種是先將乳酸單體脫水環化合成丙交酯，然后丙交酯開環聚合得到聚乳酸[4]。

2.1.1直接縮合[4]

直接合成法采用高效脫水劑和催化劑使乳酸低聚物分子間脫水縮合成聚乳酸，是直接合成過程，但是縮聚反應是可逆反應，很難保證反應正向進行，因此不易得到高分子量的聚乳酸。但是工藝簡單，與開環聚合物相比具有成本優勢。因此目前仍然有大量圍繞直接合成法生產工藝的研究工作，而研究重點集中在高效催化劑的開發和催化工藝的優化上。目前通過直接聚合法已經可以制備具有較高分子量的聚乳酸，但與開環聚合相比，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較難。

2.1.2丙交酯開環縮合[4]

丙交酯的開環聚合是迄今為止研究較多的一種聚乳酸合成方法。這種聚合方法很容易實現，并且制得的聚乳酸分子量很大。根據其所用的催化劑不同，有陽離子開環聚合、陰離子開環聚合和配位聚合三種形式。（1）陽離子開環聚合只有在少數極強或是碳鎓離子供體時才能夠引發，并且陽離子開環聚合多為本體聚合體系，反應溫度高，引發劑用量大，因此這種聚合方法吸引力不高；（2）陰離子開環聚合的引發劑主要為堿金屬化合物。反應速度快，活性高，可以進行溶液和本體聚合。但是這種聚合很難制備高分子量的聚乳酸；（3）配位開環聚合是目前研究最深的，也是應用最廣的。反應所用的催化劑主要為過渡金屬的氧化物和有機物，其特點為單體轉化率高，副反應少，易于制備高分子量的聚乳酸。但是開環聚合有一個缺點，所使用的催化劑有一定的毒性，所以目前尋找生物安全性高的催化劑成為配位開環聚合研究的重要方向。

2.2聚乳酸的性質

由于乳酸單體具有旋光性，因此合成的聚乳酸具有三種立體構型：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，也是最容易制備的。PLLA是半結晶型聚合物，具有良好的強度和剛性，但是其缺點是抗沖擊性能差，易脆性斷裂。而PDLLA是無定形的透明材料，力學性能較差[5]。

雖然聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性、優異的力學強度和阻隔性，但是聚乳酸作為材料使用時有明顯的不足之處；韌性較差并且極易彎曲變形，結晶度高，降解周期難以控制，熱穩定性差，受熱易分解，價格昂貴等。這些缺點嚴重限制了聚乳酸的應用與發展[6]。因此，針對聚乳酸樹脂原料進行改性成為聚乳酸材料在加工和應用之前必不可少的一道工序。

2.3聚乳酸的改性

針對聚乳酸的以上缺點，研究者們對其進行了增韌改性、增強改性和耐熱改性，用以改善聚乳酸的韌性和抗彎曲變形能力，提高熱穩定性，進一步增強聚乳酸材料。

2.3.1增韌改性

在常溫下聚乳酸是一種硬而脆的材料，在用于對材料要求高的領域，需要對其進行增韌改性。增韌改性主要分為共混和共聚兩種方法。但是由于共聚法在聚乳酸的聚合過程中工藝比較復雜，并且生產成本高，因此在實際工業生產中，主要用共混法來改善聚乳酸的韌性。共混法是將兩種或兩種以上的聚合物進行混合，通過聚合物各組分性能的復合達到改性目的[7]。為了拓展聚乳酸材料在工程領域的用途，研究者們常采用將聚乳酸與其它高聚物共混，這樣一方面能夠改善聚乳酸的力學性能和成型加工性能，另一方面也為獲得新型的高性能高分子共混材料提供了有效途徑。

增韌改性所用的共混法工藝比較簡便，成本相應低一些，在實際工業生產中更加實用。不過受到聚乳酸本身的硬質和高模量限制，共混法改性目前主要方向為增韌、調控親水性和降解能力。

2.3.2增強改性

聚乳酸本身為線型聚合物，分子鏈中長支鏈比較少，這就使聚乳酸材料的強度在一些場合滿足不了使用的要求。因此要對其進行增強改性，使其強度達到要求。目前主要采用了玻璃纖維增強、天然纖維增強、納米復合和填充增強等技術來對聚乳酸進行改性，用以提高聚乳酸材料的力學性能[7]。

目前，植物纖維和玻璃纖維對增強聚乳酸的力學性能效果相差不大，但是植物纖維價格低廉，并且對環境友好，因而成為對聚乳酸進行增強改性的常見材料。而填充增強引入了與聚合物基體性質完全不同的無機組分并且綜合性能提升明顯，因此受到廣泛的關注。這其中，以納米填充最有成效，填充后可以全面提升聚乳酸的熱穩定性、力學強度、氣體阻隔性、阻燃性等多種性能。此外，聚乳酸具有生物相容性和可降解的特性，因此用做人體骨骼移植、骨骼連接銷釘等醫學材料。

2.3.3耐熱改性

耐熱性差是生物降解高分子材料共有的缺點。聚乳酸的熔點比較低，因此它在高溫高剪切作用下易發生熱降解，導致分子鏈斷裂，分子量降低，成型制品性能下降。因此需要對聚乳酸進行耐熱改性，用以提高其加工性能，通常采用嚴格干燥、純化和封端基等方式提高其熱穩定性[8]。目前，添加抗氧劑是提高聚合物耐熱性的常用方法，除了采用添加改性或與其它樹脂共混改性來提高聚乳酸耐熱性，還可以通過拉伸并熱定型的方法提高聚乳酸的耐熱性，與此同時，還可以改善其聚乳酸復合材料韌性和強度。在紡織、包裝業等領域有很好的應用。

從上述幾種改性結果來看，與聚乳酸相比，改性后的聚乳酸復合材料綜合性能等方面都得到了全面的提升，在醫學、紡織、包裝業等領域都得到了很好的應用。因此，聚乳酸復合材料得到了人們的喜愛與關注，并逐漸將人們的生活與之緊緊聯系在了一起。成為國內外研究者所要研究的重點對象。

3.聚乳酸復合材料及研究進展

3.1聚乳酸復合材料

經過改性劑改性過的聚乳酸復合材料是一種新型復合材料，它是以聚乳酸為基體，在其中加入改性劑混合用各種方式復合而成的。同時它具備與聚乳酸相同的無毒、無刺激性、良好的生物相容性等性質，但是在性能方面要都優于聚乳酸。聚乳酸復合材料在柔順性、伸長率、力學、電、熱穩定性等方面都表現出了優異的性能，目前已經將其應用與醫學、農業、紡織、包裝業和組織工程等[9]領域，應用非常廣泛。

聚乳酸復合材料可以在微生物的作用下分解為二氧化碳和水，對環境不會造成任何的危害，加上其在各個方面都具有優異的性能，可以用于各個領域。因此成為了新一代的環境友好型材料被國內外的研究者們廣泛關注。目前，就聚乳酸復合材料的研究，國內外研究者們都取得了一定的成果和進展。

3.2聚乳酸復合材料研究進展

由于聚乳酸作為生物相容，可降解環境友好材料，存在著結晶速度慢、結晶度低、脆性大等缺陷，將需要與具有優異導電、導熱、力學性能，生物相容性等優點的填料復合進行填充改性[10]。這個方法成為目前國內外研究的重點。對于聚乳酸復合材料的研究以下是國內外研究者的研究進展。

盛春英[1]通過溶液共混法制備了聚乳酸/碳納米管復合物，用紅外光譜和DSC研究了復合材料的等溫結晶和非等溫結晶性能，重點研究了CNTs的種類、管徑、管長、質量分數以及聚乳酸分子量對復合物結晶性能的影響，以及等溫結晶對復合材料拉伸性能的影響。

范麗園[2]將左旋聚乳酸和納米羥基磷灰石用含有親水基團的JMXRJ改性劑，通過溶液共混法，加強兩者親水性能和結合能力。以碳纖維為增強體，制備出碳纖維增強改性PLLA基復合材料。并分析其化學結構、結晶行為、熱性能以及等溫結晶時晶球變化。

張東飛等[3]人介紹了碳納米管制備的三種方法，即石墨電弧法、化學氣相沉積法和激光蒸發法，并闡述了碳納米管導熱基本機理，對碳納米管應用于復合材料熱傳導性能進行了研究與展望。

趙媛媛[4]采用溶液超聲法，選用多壁碳納米管作為填充物，制備聚乳酸/碳納米管復合材料，并對其進行改性研究。以碳納米管化學修飾及百分含量的變化對其在PLLA基體中的分散性、形態、結晶行為、力學性能和水解行為的影響為主要研究對象。

張凱[5]通過對有效的碳納米管分布對復合材料的導電性能進行研究。并重點從形態調控角度，調節碳納米管在高分子基體中的有效分布，構建了高效的導電網絡。并從晶體排斥、相態演變、隔離的角度，設計三種不同形態的導電聚乳酸/復合材料，降低了材料的導電逾滲值。

馮江濤[6]通過采用混酸處理、表面活性劑修飾和表面接枝三種方法對對碳納米管表面進行修飾，利用溶劑蒸發法制備聚乳酸/碳納米管復合材料，采用紅外吸收光譜、拉曼光譜、偏光顯微鏡、透射電鏡、掃描電鏡、差示掃描量熱分析儀對復合材料的表面形貌和結構進行了分析和總結。

李艷麗[7]通過混合強酸酸化與馬來酸酐接枝相結合，對碳納米管表面修飾，增強了碳納米管與聚乳酸之間的界面相互作用，獲得了碳納米管分散均勻的聚乳酸/碳納米管納米復合材料。并且研究不同條件下碳納米管對聚乳酸結晶行為的影響，發現碳納米管對聚乳酸的結晶有明顯的異相成核作用。

許孔力等[8]人通過溶液復合的方法制備聚乳酸/碳納米管復合材料，并對其力學性能和電學性能進行了詳細的研究，而且對復合材料的應用前景進行了展望。

李玉[9]通過將聚乳酸與具有優異導電、導熱、力學性能、生物相容性的碳基納米填料進行填充改性。考察了靜電紡絲參數對聚乳酸纖維的形貌影響，并且考察了不同含量的碳納米管對復合纖維形貌和結構的影響。此外，還對靜電紡絲和溶液涂膜制備工藝對復合材料性能影響。

趙學文[10]通過將碳納米粒子引入聚合物共混體系實現了復合材料的功能化與高性能化。并且他們提出一種基于反應性碳納米粒子的熱力學相容策略，有效的提高了不相容共混物的界面粘附力，增強了材料的力學性能，同時賦予了導電等功能。

Mosab Kaseem等[11]人通過熱、機械、電氣和流變性質對聚乳酸基質中碳納米管的類型、縱橫比、負載、分散狀態和排列的依賴性。對不同性能的研究表明，碳納米管添加劑可以提高聚乳酸復合材料的性能。

Mainak Majumder等[12]人通過對聚乳酸/碳納米管復合材料制備和表征方面的研究，

綜述有關碳納米管在聚乳酸基質中分散的有效參數。并且將聚乳酸與不同材料結合用來改變其性能。

Wenjing Zhang等[13]人通過溶液共混制備了一系列PLLA/碳納米管復合材料。測試了形態，機械性能和電性能。通過研究發現隨著碳納米管含量達到其滲透閾值，PLLA/碳納米管復合材料的體積電阻降低了十個數量級。通過光學顯微鏡圖像顯示了納米復合材料的球晶形態，用差示掃描量熱法（DSC）測量，其結果顯示，隨著碳納米管含量的增加，冷結晶溫度升高。

Eric D等[14]人通過研究在半結晶聚合物碳納米管復合材料中，碳納米管被視為可以影響聚合物結晶的成核劑。但是，由于碳納米管的復雜性。不同的手性，直徑，表面官能團，使用的表面活性劑和樣品制備過程可能會影響復合材料結晶。研究了半晶復合材料的結構，形態和相關應用。簡要介紹聚合物中的結晶和線性成核。使用溶液結晶方法揭示了界面結構和形態。

Kandadai等[15]人通過拉曼光譜分析表明PLLA和碳納米管之間的相互作用主要通過疏水的C-CH3官能團發生。復合材料的直流電導率隨碳納米管負載的增加而增加。導電的碳納米管增強的生物相容性聚合物復合材料可以潛在地用作新一代植入物材料，從而刺激細胞生長和通過促進物理電信號傳遞來使組織再生。

從以上國內外研究者的研究進展中，可以看到，大部分的研究者都是通過溶液共混的方法制備聚乳酸復合材料，這種方法對于國內外的研究者們來說比較簡便可靠。并且他們將制備好后的聚乳酸復合材料通過紅外光譜、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、差示掃描量熱、拉曼光譜和偏光顯微鏡等手段進行其結構和性能的觀察和分析，發現聚乳酸復合材料的性能在各個方面都有顯著的提高，并且可以應用與各個領域，應用前景非常廣闊。聚乳酸復合材料作為新一代性能全面的環境友好型材料，國內外的研究者們對聚乳酸復合材料的研究還在進行著，并且對于它的發展都有很高的期待。

4.本課題的研究思路及研究內容

4.1 研究思路

聚乳酸作為可降解生物材料，同時又具有生物相容性，力學性能好等優點。碳納米管則具有良好的生物相容性，功能性等優點。將兩種材料復合可以進一步改善聚乳酸結晶性能、力學性能、賦予其導電性。

對于聚乳酸/碳納米管復合材料的制備可以通過共混法、原位聚合及靜電紡絲法來制備，目前通常采用溶劑揮發法制備聚乳酸/碳納米管復合材料。通過拉曼光譜、電子能譜、掃描電子顯微鏡、示差掃描量熱來測定其結合能、材料表面形貌以及結晶、熔融溫度等方面進行觀察分析。

第2篇：高分子材料的耐熱性范文

關鍵詞：聚丙烯；層狀硅酸鹽；復合材料

引言

作為一種熱塑性通用塑料，聚丙烯具有良好的性能，在進行生產時對機械化程度要求比較低，而且，成型收縮率比較大，沖擊韌性不高，因此，在進行應用的時候受到了很大的限制，在工程塑料中不能進行應用。層狀硅酸鹽無機礦物粒子填充聚丙烯成為了研究的熱點，其中，復合材料中的剛性粒子能夠更好的起到增韌作用，而且還不會對聚丙烯材料的剛性、耐熱性以及加工性能產生影響。層狀硅酸鹽/聚丙烯復合材料是一種非常特殊的復合材料，能夠更好的對其中層狀硅酸鹽加以利用，這樣能夠形成復合材料，復合材料在收縮率方面進行了降低，熱變形溫度得到了提升，在工業領域和家用電器領域中取得了非常好的效果。文章對層狀硅酸鹽填充聚丙烯復合材料進行分析，在應用方面進行了展望。

1 高嶺土/PP復合材料

高嶺土填充的聚丙烯在使用時具有很好的強度和韌性，同時具有很好的阻隔性，在尺寸方面比較穩定，在熱能方面也比較穩定。高嶺土呈現疏松土狀，具有一定的滑膩感，相對密度比較低，層面間能夠相互吸引，因此，其內部具有很大的內聚能，導致插層分子非常難進入。高嶺土復合材料是一種開發潛力非常高的材料，在環境工程、導電材料以及吸附材料等領域具有很好的應用前景。

對高嶺土復合材料的力學和熱力學性能進行研究，得出高嶺土復合材料并不具備聚丙烯材料的拉伸強度，因此，在這方面要進行改善，同時，要對高嶺土復合材料的沖擊強度以及彎曲強大進行提高，這樣材料在承受強大沖擊力時能夠表現出更好的性能。在聚丙烯材料中添加高嶺土能夠更好的提高其結晶溫度，能夠加快其結晶速度，促進內部的異相成核。在聚丙烯材料中添加高嶺土能夠提高其熔融溫度，對耐熱性能能夠進行提高。

很多的研究人員利用高嶺土作為表面改性對聚丙烯材料進行了改性，將改性高嶺土復合材料和未改性的高嶺土的復合材料進行對比，在缺口沖擊強度方面得到了提高，拉伸強度也得到了提高，在改性高嶺土中聚丙烯基體分散比較均勻，在結晶狀況方面也有很大的變化，因此，利用掃描量熱儀對結晶速率進行研究，能夠在比較低的溫度下誘導出聚丙烯結晶，使其結晶速率得到提高。

2 滑石粉/PP復合材料

滑石粉的化學式為：Mg3（Si4O10）（OH）2，內含MgO31.8%、SiO263.5%、H2O4.8%和微量的CaO、Fe2O3和Al2O3，密度為2.7～2.8g/cm3，在水中略顯堿性，基本形狀為片狀或鱗片狀，有滑膩感。滑石粉在所有無機填料中硬度最小，化學性質穩定，加熱至380～500℃時失去結合水，800℃以上才失去結晶水，所以在塑料應用中不僅對設備無磨損，而且穩定。采用滑石粉填充的聚丙烯復合材料耐熱性好、收縮率低、尺寸穩定性好、硬度高，已廣泛應用于汽車部件及日常用品的生產。

研究發現聚丙烯/滑石粉復合材料的拉伸強度以及彎曲強度會隨著滑石粉母料填充量增加而增大，在增加母料時，滑石粉的含量也會出現不斷增加的情況，在填充量不斷增加時，滑石粉的含量會逐漸降低，缺口沖擊強度會隨著滑石粉含量的增加也會出現逐漸降低的情況。滑石粉填充的復合材料拉伸強度、彎曲強度在相同的粒徑情況下具有更好的碳酸鈣，在這種情況下，復合材料的剛性材料能夠得到提高，在這種情況下，韌性出現了降低的情況，對于高分子材料來說，剛性越好，收縮率會出現降低的情況，變形性能逐漸降低，耐熱性也能進行提高。將好的滑石粉填充到聚丙烯中，在聚丙烯中進行滑石粉的添加也有不同粒徑和比例，這樣在性能方面也得到了提高。在聚丙烯中是否添加滑石粉對聚丙烯的性能有很大影響，在滑石粉含量不斷增加的情況下，滑石粉復合材料的拉伸強度會出現先下降后上升的情況，滑石粉的添加量要進行嚴格的控制，這樣能夠更好的提高拉伸強度。對聚丙烯次啊了的成品性能和成本進行考慮，通過不斷的對比研究得出滑石粉的填充量控制在百分之三十到四十最佳。在填料量小于一定值的時候，復合材料的強度也會受到滑石粉用量情況的影響?；厶畛淞砍霈F過小的情況是會導致聚丙烯基體分散濃度出現降低的情況，而且，對其韌性的增強也有不利影響。填充量過大會導致粒子間的距離出現問題，因此，界面會出現粘結缺陷，材料在使用過程中非常容易出現裂紋和塑性變形的情況，出現開裂的問題會導致材料的強度受到很大的影響。

3 蒙脫土/PP復合材料

蒙脫土是一種含水的2B1型層狀硅酸鹽粘土礦物，其結構單元主要是二維排列的Si-O四面體和二維排列的Al（或Mg）-O-OH八面體，此兩類片層的對稱性相似。由于蒙脫土獨特的結構優勢而受到研究者的青睞，蒙脫土與聚丙烯在納米尺度的復合使材料具有比重輕、耐熱性好、阻隔性、耐老化性、阻燃性優良等特點，并且復合材料具有較好的尺寸穩定性和透明性，容易回收，目前已在汽車保險桿、腳踏板、汽車內外裝飾材料上得到廣泛應用。

Yeh Wan等人在研究溫度對蒙脫土在聚丙烯接枝馬來酸酐中分散的影響時也得到了類似的結論：當混度低于170℃時，溫度的降低不利于蒙脫土的分散，因為這時的PPMA分子未有完全熔融，分子鏈的纏結較嚴重，難以插層到蒙脫土的片層間，當溫度高于170℃時，溫度的升高會使XRD的衍射角向大角方向移動，對應的蒙脫土的層間距變大，蒙脫土的分散狀態變差，因為溫度的升高會使體系的粘度降低，蒙脫土在熔融共混的過程中所受的剪切力變小，所以蒙脫土的分散效果逐漸變差。

4 結束語

聚丙烯材料是一種無毒、無色的物質，而且在強度、剛度以及硬度方面效果非常好，在使用時能夠對高溫問題進行解決，耐熱性能非常好。這種材料在使用過程中，具有很好的電性能，但是，聚丙烯材料也存在著缺點，在使用過程中如果遇到低溫的情況，其會出現變脆的問題，也非常容易老化。在很多的機械零件以及絕緣零件中有非常好的應用，因為其存在的缺點，導致其在應用過程中要對性能進行改善。作為功能型復合材料，其環保性能也非常好，可以在聚丙烯材料中添加其他物質，對其性能進行改善。層狀硅酸鹽/PP復合材料正日益引起人民的關注，開發新型的層狀硅酸鹽有機改性試劑，探究層狀硅酸鹽/PP復合材料新性能是值得關注的熱點研究課題。隨著研究的深入進展，層狀硅酸鹽/PP復合材料的種類勢必將越來越多，性能將會越來越優異，會有越來越多的層狀硅酸鹽/PP復合材料應用食品包裝、電子器件封裝、汽車塑料、航空航天新材料等新領域。

參考文獻

第3篇：高分子材料的耐熱性范文

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：

第4篇：高分子材料的耐熱性范文

【關鍵詞】 高分子材料 可降解 循環利用

1 生物可降解高分子材料的含義及降解機理

生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的高分子材料。生物可降解的機理大致有以下三種方式：生物的細胞增長使物質發生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外，還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環境有關。

2 生物可降解高分子材料的類型

按材料來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫用和非醫用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。

2.1 微生物生產型

通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環境的生物可降解塑料。

2.2 合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯（PET）和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯（或聚酰胺）制成一定結構的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3 天然高分子型

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙?；嗵堑裙餐熘?。

2.4 摻混型

在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產品具有相當程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。

3 生物可降解高分子材料的研發

3.1 傳統方法

傳統利用生物可降解高分子材料的方法主要包括：天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發酵法等。（1）天然高分子的改造法。通過化學修飾和共混等方法，對自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產量小，限制了它們的應用。②化學合成法。模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，成本較高。（2）微生物發酵法。許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。

3.2 酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學的發展，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。

3.3 酶促合成法與化學合成法結合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學法聯合使用來合成生物可降解高分子材料。

4 結語

隨著高分子材料合成與加工的技術進步，生物可降解高分子材料在各行業得到廣泛、深入的應用。生物可降解高分子材料助劑、樹脂原料和加工機械一起組成了生物可降解高分子加工的三大基本要素。此外，加工工藝水平、配方技術以及相關配套服務設施也成為完美展現制品性能的不可或缺的因素。我國生物可降解高分子材料工業起步較晚，發展遲緩，難以適應目前的發展趨勢，必須借助行業發展，探索一條具有中國特色的工業之路。在消化、吸收、仿制國外先進品種和技術的基礎上，針對不同行業要求和特點，開發出高效、多功能、復合化、低（無）毒、低（無）污染、專用化的生物可降解高分子品種，提高規模化生產和管理能力，改變目前行業規模小、品種少、性能老化且雷同、針對性（專用性）差、性能價格比明顯低于國外同類產品、創新能力低下、污染嚴重、無序競爭的局面，一些新型功能的生物可降解高分子材料的發展時間不長，消費量較低，卻帶來了產業新的突破點和增長點，豐富完善了整個體系，其高技術含量和巨大的增幅顯示了強大的生命力，創造一個投入產出比明顯高于其他化工產品的新產業。

第5篇：高分子材料的耐熱性范文

【關鍵詞】聚氯乙烯；氯化聚氯乙烯

氯化聚氯乙烯（簡稱CPVC）,又名過氯乙烯。CPVC能耐大多數的酸、堿、鹽，具有很好的耐化學腐蝕性。CPVC的耐熱溫度要比聚氯乙烯（簡稱PVC）高30～40℃，與其他高分子材料相比具有良好的耐熱性。CPVC應用范圍十分廣泛，主要用于管件、注塑成型、還可用于氯化纖維的改性、制造復合材料、發泡材料、涂料及粘合劑等。CPVC還可用作塑料的改性劑，它與熱塑性或者熱固性的塑料共混制造合金，可改善這些材料的性能，使之成為性能更為優越的工程塑料。

我國CPVC的生產廠家一般規模較小，質量檔次不高，應用開發力度不夠，使我國應用于管材、硬質品方面的CPVC大量依賴進口。因此，擴大氯化聚氯乙烯的生產及加快開發速度是我國當前面臨的首要問題。

(4)卓越的耐候性和耐腐蝕性:

CPVC不僅耐紫外線和大氣老化,常溫下還耐各類酸、堿介質,即使100℃仍耐次氯酸鈉溶液、乳酸、稀堿液等介質。

CPVC是PVC氯化改性的產物，其關健技術是PVC初級粒子的形態及氯化條件，CPVC的性能決定于兩個因素：氯的含量和氯在CPVC分子鏈上的分布。所以相同氯含量的CPVC會由于氯原子的分布不一樣而產生較大的性能差別。因此開發并生產出適合于制造CPVC樹脂的專用PVC樹脂很重要，其主要特征是要具有合理的疏松度及粒子間的間隙，且粒子表面的皮層較薄，表面積也相對較大。這種專用料非常有利于氯化時氯在PVC中的深入和擴散。

2、工藝方法選擇

氯化聚氯乙烯樹脂的生產經過長期的發展已經具備十分成熟的生產工藝，在工業上生產主要有溶劑法、水相法、氣相法三種方法。溶劑法生產工藝流程長、成本高、環境污染大。因此，溶劑法生產在一定程度上受到了制約。氣相發生產具有設備復雜、氯化時熱量轉移困難、產物容易變黃等缺點，使氣相法大規模生產也受到制約。水相懸浮法生產不用溶劑、成本底、產品質量好，其生產工藝最為成熟，而我廠對水相懸浮法生產具有成熟的生產技術及十年的生產經驗。大多數員工對水相懸浮生產有直觀的認識，因此，采用水相懸浮法生產氯化聚氯乙烯對氯堿企業來說是一種十分可行、可靠的生產方法。

3、水相懸浮法氯化工藝

水相懸浮法氯化工藝主要包括三道工序：聚氯乙烯氯化；氯化聚氯乙烯的洗滌和穩定；氯化聚氯乙烯干燥。其簡要步驟如下：

向設有攪拌器的搪瓷釜或鈦質反應釜中加入定量水或20%鹽酸，然后按計算量加入PVC樹脂粉、分散劑和引發劑，配成15-20%的PVC懸浮液。攪拌下升溫50-70℃，經鼓泡器向反應釜中通入氯氣，反應至含氯量合格，終止氯化反應。把漿料送入離心機中分離出鹽酸，把鹽酸返回氯化反應釜或打入氯化氣提工序中。壓出的漿料送至帶有攪拌器的搪瓷洗滌釜中用水和蘇打溶液加以穩定。把穩定后的氯化聚氯乙烯送入離心機，分離出水及其他液體，然后送入干燥器中。用鼓風機送入空氣，經加熱器加熱空氣，通入干燥器除去氯化聚氯乙烯中的水分，使氯化聚氯乙烯干燥。廢氣經除塵器后排空。最后從干燥器中輸出所需的氯化聚氯乙烯樹脂。其工藝流程圖如下：

4、反應機理

聚氯乙烯(PVC)是一種直鏈化合物，是按游離基型聚合而成的無定型熱塑型樹脂，其氯化屬取代反應。在PVC分子鏈中引入氯原子時，氯原子首先取代大分子-CH2-基團上的氫原子，生成-CHCl-CHCl-結構，隨著氯含量的上生，其結構-CHCl-CHCl-也相應增多，當氯含量大于65%時，則生成偏二氯鏈節-CH2-CCl2-，隨著氯化程度的提高，生成的偏二氯鏈節也進一步增多。

5、存在問題及解決方法

由于氯化反應是放熱反應，反應溫度偏高，再加上如果反應釜內不排氯，通氯不恒定，后處理工藝不完善，將會使氯化過程中產生較多的斷鏈及支化反應，從而使其物理性能下降，使CPVC樹脂存在明顯缺陷。主要表現在以下兩點：

(1)氯含量只能保持在65%左右，超過68%，則加工性能差。而國外一些公司的產品氯含量可達70-75%，從而使其耐熱性、耐燃性、耐老化性均有較大的提高。

(2)如果不能很好的控制氯化工藝，將會使材料的拉伸強度、屈服強度、彎曲強度低于PVC樹脂。

6、小結

CPVC作為新型高分子材料，具有溫度適用范圍寬、阻燃性較好、耐腐蝕等特點。CPVC氯堿廠耗氯產品，能使氯平衡起到積極作用。國產CPVC的開發與應用具有非常好的前景，特別是國產樹脂價格低廉，只要掌握其成型技術，可大大降低產品成本，從而能夠推動CPVC在我國的應用。

參考文獻

第6篇：高分子材料的耐熱性范文

關鍵詞：超韌尼龍 共混改性

中圖分類號：TQ342.11 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（a）-0030-01

隨著高分子材料的迅猛前進，對于已經發展純熟的材料來講，今后一個重要的方向就是通過對現有聚合物進行物理或化學改性，使其進一步高性能化、結構化和功能化，來完成新的使命。熱塑性工程塑料中應用最廣泛的尼龍，同時也是最早應用的。多年技術的發展后，尼龍為五大工程塑料中用途最廣、產量最大、用量最多的品種，產量接近600萬噸。可是許多缺點仍存在于尼龍中，為了工業的發展，現如今最主要的研究和發展趨勢之一，即令其向低吸水、高沖擊和易加工等方向發展。

1 超韌尼龍的共混改性

早在50年前，美國聯合化學公司把25%重量份乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA）分散在己內酰胺中，于225℃聚合后得接枝聚合物，得到的接枝聚合物缺口沖擊強度超過尼龍6與EEA共混物的20倍。顯然，沖擊強度大幅度提高，與接枝物的生成有關[1]。

通過國外大量資料所披露的情況看，Zytel ST以及不同牌號的超韌尼龍的制備方法大多是以尼龍6或66與吸收沖擊能的彈性體，以共混接枝法組成多相合金，或是滲混含有起偶聯作用的第三組分組成尼龍摻合物。與接枝共聚方法相比，在造價或品種多樣化方面都有利。

尼龍材料選用最多的增容劑是經馬來酸酐接枝的聚合物，有EPR、EPDM、PP、ABS、SEBS等。根據不同合金體系第三組分增容劑有所不同，如PA6/聚烯烴、彈性體體系目前主要采用聚丙烯與馬來酸酐（MAH）的接枝共聚物（PP-g-MAH）實現增容。目前，EPDM/IIR-MAH接枝聚合物和EVA/IIR-MAH接枝聚合物或離子鍵聚合物/IIR（EPR）的熱熔彈性體等被認為是超韌尼龍合金對象的優秀侯選者。

除上述合金體系外，還有甲基丙烯酸縮水甘油酯直接加入尼龍和EVA，或乙烯-α烯烴共聚彈性體接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯后與尼龍共混，后在有機過氧化物存在條件下于擠出機內直接接枝聚合；羅姆哈斯公司采用不飽和羧酸丙烯酸系彈性體，與少量高分子量的尼龍共混，制得抗沖擊強度大的濃縮物，再將它與低分子量的尼龍共混[2]，丙烯酸（酯）系彈性體的羧基部分地與金屬離子（Zn、Al、Na）鍵合的離子聚合物與尼龍共混。

2 超韌尼龍的性能

超韌尼龍在-40℃低溫下為普通尼龍室溫沖擊值的3～6倍，其沖擊強度為原來普通尼龍的15～20倍，聚碳酸酯的缺口（1/4''厚）沖擊值也不如它[3]。

根據杜邦公司的專利[4]，尼龍66與15%重量份的富馬酸（FA）-EPDM接枝聚合物（含1.4%FA）的合金，其缺口Izod沖擊強度為88～96 kg?cm/cm，比原尼龍66（5.4 kg. cm/cm）提高15倍以上。改善尼龍6與聚烯烴彈性體的界面粘結性可以通過EPR、EPDM等接枝MAH，得到的合金沖擊強度大概在1000 J/m左右[5]。

將尼龍6與EPDM、SMA（MA含量14%）共混，是荷蘭Stamicarbon公司所研究的。測試表明尼龍6/EPDM/SMA（68：22：10）合金熱變形溫度有所提高，且其沖擊強度比原尼龍6提高了14倍 [6]。

日本東麗工業公司的研究表明，將20份馬來酸酐改性橡膠（EPR）：r-縮水甘油丙氧基三甲基硅烷處理的填料（LMS300）=3∶7的混合物和80份尼龍6共混制得的尼龍合金具有均衡的耐熱、耐沖擊性以及剛性 [7]。

大日本油墨化學公司研制生產的PIC-PPS-PN系列產品，具有140℃～170℃的長期耐熱性、剛性較好、成本較低[8]。

我國某研究所研制了超韌尼龍66（SL-008）是以尼龍66為基體，利用多組分彈性體增韌劑的協同作用，進行共混接枝改性，從而獲得極佳的增韌效果，之后加入玻纖增強提高其綜合力學性能。所制得的SL-008的彎曲強度大于或等于220 MPa，缺口沖擊強度大于或等于19 kJ/m2，綜合力學性能已趕超美國杜邦公司的ST-801、SL-012，居同類產品中的領先水平[9]。

3 應用

共混改性的超韌尼龍的優越性主要體現在機械的小型化、低噪聲、抗腐蝕、壽命長這四個方面，且具有高強度、耐沖擊、耐磨損等優點。作為機械部件，可以制作各種齒輪，凸輪、滑輪、鏈輪以及拖拉機的汽缸蓋作為汽車和自行車部件，可以制作油盤、連接器，引擎罩和自行車車輪，作為體育用品，可以制作羽毛球拍、網球拍和冬季滑雪體育用品，還可以制作安全燈罩、船燈管塞、冷凍庫零件等。例如，車的擋泥板，在1999年本田公司銷售的采用尼龍6/ABS合金。

參考文獻

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第7篇：高分子材料的耐熱性范文

綜合性能進行表征與測試。結果表明所合成的含氰基聚芳醚具有優異的熱穩定性

(T5%>492ºC)、較高的玻璃化轉變溫度(Tg=262~320ºC)和良好的溶解性能，易溶于氯代烷烴(如氯仿)和極性非質子溶劑(如DMAc、DMF、NMP等)。

【關鍵詞】：氰基；聚芳醚；高性能

聚芳醚是一類綜合性能優異的特種工程塑料，因具有良好的機械性能、耐熱性、耐腐

蝕性、絕緣性等優點，廣泛用于航空航天、電子器件、機械儀表等領域[1-3]。其高分子主鏈中同時具有剛性的對苯撐和柔性的醚鍵結構，使其在保持優良的機械性能和耐熱性能的同時，具有一定的柔韌性，易于加工成型。含二氮雜萘酮結構聚芳醚是其中一種耐熱性能更為優異的品種,引起了極大的關注[4-9]。它首先由加拿大McGill大學的AllanSHay實驗室于1993年合成[4]，國內大連理工大學蹇錫高課題組也做過這方面的工作[8-9]。由于二氮雜萘酮單體具有扭曲、非共平面和稠環的結構特點,使得這類聚芳醚既具有較高的玻璃化轉變溫度和優異的熱穩定性,又可在室溫下溶解于普通的溶劑,改善了聚合物的加工性能。

氰基(-CN)是一個強極性基團,若將其引入聚芳醚高分子鏈中,可以加強分子鏈間偶極－偶極作用，使耐熱性、機械性能都得以提高;強極性的氰基可以促進基體和填料間的粘合，有利于制備性能優異的復合材料[10]。同時氰基也是一個潛在的交聯點，可通過交聯進一步提高聚芳醚的性能[11-12]。而利用活潑氰基的各種化學反應又可制備一系列新型的功能材料。

1.實驗部分

1.1試劑與儀器

2-(4-羥基苯酰)苯甲酸(實驗室自制)，2,6-二氟苯腈(嘉興天源藥業有限公司)，4,4’-

二氟二苯砜(AldrichCorporation)，1,3-雙(對氟苯甲酰)苯(AldrichCorporation)，水合聯

氨(天津科盟化工工貿有限公司)。4,4’-二氟二苯甲酮(常州花山化工有限公司)為工業品，使用前用乙醇重結晶二次。N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、甲苯、甲醇等為國產分析純試劑,使用前未經處理。

1H-NMR核磁共振譜由德國Bruker400MHz核磁共振儀器(DRX400MHz)上測試，單體測試用氘代DMSO為溶劑，四甲基硅烷為位移試劑。化合物的熔點由SGWX-4

顯微熔點儀(上海精密科學儀器有限公司)測定。聚合物的分子量由凝膠滲透色譜(Waters515HPLC)測定，溶劑為氯仿；聚合物的本體粘度用烏氏粘度計在30ºC條件下測定，溶劑為氯仿，聚合物的濃度為0.5g/dL；熱穩定性和玻璃化轉變溫度分別由熱重

/差熱分析儀(SeikoSSC-5200TG/DTA)和差示掃描量熱分析儀(Seiko220)測定。

1.2含氰基雙二氮雜萘酮的合成

含氰基雙二氮雜萘酮經過二步反應合成(Scheme1)。往裝有氮氣進口、分水器、冷凝管和磁力攪拌的三口燒瓶中加入4.84克（20毫摩爾）2-(4-羥基苯酰)苯甲酸、1.39克（10毫摩爾）2,6-二甲基苯腈、4.15克（30毫摩爾）無水碳酸鉀、40毫升DMAc

和20毫升甲苯。反應物145℃下回流除水3小時，然后升溫至175℃回流12小時。冷

卻至室溫，反應混合物傾入蒸餾水中，過濾。往濾液中滴加5％稀鹽酸調pH值至酸性,

過濾得淡黃色粉末。

往裝有冷凝管的250毫升燒瓶中加入5.84克（10毫摩爾）前述的淡黃色粉末、2.50克（50毫摩爾）水合聯氨和150毫升甲醇。反應物在80℃下回流12小時。反應初期，反應混合物為白色濁液，半小時后變為暗黃色溶液，約2小時后出現白色沉淀。冷卻至室溫，過濾收集沉淀并用甲醇沖洗三次，得5.01克白色固體。產率為86.9％，熔點

為389-390℃。

Scheme1Synthesisofbisphthalazinonecontainingnitrilegroup

1.3含氰基聚芳醚的合成

含氰基聚芳醚由含氰基雙二氮雜萘酮與二氟芳香化合物通過溶液縮聚制備(Scheme2)。往裝有氮氣進口、分水器、冷凝管和磁力攪拌裝置的25毫升三口燒瓶中加入1.0毫摩爾的雙二氮雜萘酮和1.0毫摩爾二氟單體、1.4毫摩爾的無水碳酸鉀、6毫升DMAc和6毫升甲苯。反應物以甲苯為帶水劑，在145ºC反應3小時，除去甲苯后升溫至175℃回流5小時。冷卻至100℃,加入2毫升DMAc稀釋反應混合物。冷卻至室溫后，把反應混合物傾入不斷攪拌的200毫升甲醇中，過濾并用甲醇沖洗三次，得淡紅色絮狀聚合物。

Scheme2Synthesisofnitrile-containingpoly(phthalazinoneether)s

2.結果與討論

2.1單體合成與表征

在碳酸鉀的作用下，2-(4-羥基苯酰)鄰苯甲酸先生成酚氧負離子，親核進攻2,6-二氟苯腈的氟位碳，氟離去發生親核取代反應，最后通過酸化得到含苯腈結構的二羧酸。含氰基的雙二氮雜萘酮由上述二羧酸與水合聯胺通過關環反應合成。產物的結構

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

7.78-7.97(m,4H),8.36(d,2H,J=7.2Hz),12.89(s,2H).對各類氫作了一一歸屬(見Figure

1),化學位移為12.91ppm處的單峰是二氮雜萘酮氮原子上氫原子的特征峰，8.36ppm

處雙峰、7.78-7.97ppm處的多峰和7.72ppm處的雙峰分別歸屬為Figure1中2、3、4、

5號氫原子，這些都是二氮雜萘酮的特征峰。

Figure11HNMRspectrumofbisphthalazinonecontainingnitrilegroup

2.2含氰基聚芳醚的合成

含氰基的聚芳醚容易通過親核取代反應制備。反應過程分為兩步:首先是二氮雜萘酮在堿性條件下先形成氮負離子，該氮負離子與酚氧負離子一樣，具有很強的親核性，可以進攻芳環上被活化的二鹵化合物。在本文中，氮負離子進攻活化二氟單體，進行親核取代縮聚反應，從而生成新型聚芳醚高分子。聚合結果列于Table1中,三種聚合物的本體粘度為0.23dL/g、0.28dL/g、0.39dL/g,數均分子量為19330、26840、36463，分布指數分別為1.46、1.82、2.52，證明得到的聚合物分子量比較高，分布也比較窄。

2.3含氰基聚芳醚的熱性能

Figure2DSCcurvesofpolymers6a-6c

Figure3TGAtracesofpolymers6a-6c

聚合物的熱性能由差示掃描量熱儀(DSC)和熱重分析儀(TGA)測定。與本實驗室前

期合成的含雙二氮雜萘酮的聚芳醚相比[6-7]，本文合成的含氰基的聚芳醚也具有較高的玻璃化轉變溫度和優異的熱穩定性。Figure2是聚合物的DSC曲線圖，三種聚合物都具有較高的玻璃化溫度，分別是320ºC、293ºC、263ºC。這是因為三種聚合物都包含剛性的雙二氮雜萘酮部分，其扭曲非共平面結構增大了分子鏈中的空間位阻，妨礙了分子鏈的運動，使玻璃化轉變溫度升高。另外兩個氧原子連在剛性的氰基的鄰位，使整個分子鏈的剛性增加，分子鏈運動困難，進一步導致玻璃化轉變溫度升高。Figure3是聚合物的TGA曲線圖，從圖中可以看到，這三種聚合物有相似的熱失重行為：400ºC以前沒有明顯的失重，質量失重5％出現在500ºC左右，分別為494ºC、492ºC和495ºC，分子主鏈分解發生在520-580ºC之間。這些結果說明合成的含氰基的聚芳醚熱穩定性非常好，適宜于用作耐高溫材料。

2.4聚合物的溶解性能

含氰基聚芳醚的溶解性能列于Table2中。三種聚合物的溶解性能比較好，易溶于氯仿、二氯甲烷等氯代溶劑，能溶于極性非質子溶劑(DMAc、DMF、NMP等)，其可能原因：一是分子主鏈中存在柔性的醚鍵；二是引入大體積，扭曲的二氮雜萘酮結構破壞了聚合物分子結構的規整性，從而提高聚合物的溶解性。良好的溶解性能有利于對其進一步加工處理，這也是含二氮雜萘酮結構聚芳醚的特點。

3.結論

本文通過在聚芳醚骨架中同時引入二氮雜萘酮結構單元和氰基強極性基團，合成了一系列高性能的高分子材料，并對其綜合性能進行了表征，結果表明，所合成的聚合物具有優異的熱穩定性和較高的玻璃化轉變溫度。并在常見的氯代烷烴和極性非質子性溶劑中具有比較好的溶解性。

參考文獻

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第8篇：高分子材料的耐熱性范文

關鍵詞：納米；中藥抗菌；乳膠涂料

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.015

0 前言

在我國人們習慣上把合成樹脂乳液作為基料，以水為分散介質，加入顏料、填料（亦稱體質顏料）和助劑，經一定工藝過程制成的涂料，叫做乳膠漆，也叫乳膠涂料。乳膠漆是水性涂料的杰出代表，其生產關鍵要素有三：第一，乳液的聚合；第二，合適的助劑；第三，復雜的配方。國內現有乳膠漆容易開裂且硬度差，有靜電，所使用的防腐材料多包括甲醛、苯、氨等揮發性有害物質，對人們的健康帶來危害。本乳膠涂料通過添加醋丙乳液和有機硅改性萜烯樹脂等高分子材料，采用脫色后的中藥滅菌水提液混合而成，具有防蟲抗菌、容易成膜、抗裂性好、安全性高等優良性能，較好地解決了當前市場上乳膠涂料存在的上述問題。

1 材料的組成

1.1 基料

醋丙乳液[1]：是以醋酸乙烯和丙烯酸丁酯為主要功能單體共聚而成的水性高分子樹脂，它是涂膜的基礎，能將顏料、填料粘合在一起并附著在物面上成膜。

有機硅改性萜烯樹脂[2]：有機硅是未來高分子材料的王者，將有機硅結構引入到萜烯樹脂中，可以顯著提高乳膠涂料的耐熱性、耐候性、耐沖擊性、電氣特性和憎水性。

1.2 顏料

鈦白粉：分散于介質中形成均勻的懸浮體，涂布于物體表面，能賦予涂膜遮蓋力及顏色。

納米碳粉：均勻分散于乳膠漆中，具有消除靜電的作用。

1.3 填料

高嶺土：良好的遮蓋性能，優異的懸浮性和抗吸潮、抗沖擊性。

滑石粉：白度高、粒度均勻分散性強，用在涂料中能防止顏料沉底結塊，防止涂膜流掛和涂層龜裂，提高涂膜耐久性和涂刷性等。

二氧化硅粉：可提高涂料的耐候性，亦可以作為涂料增稠劑。

1.4 助劑

潤濕劑：乙二醇、丙二醇：用量少且濕潤效果好，降低成本，乙二醇、丙二醇亦可作為防凍劑，提高涂料的抗凍性，有利于涂料低溫貯存。

分散劑：CPA分散劑、烷基磺酸鈉，在本乳膠漆基料確定的前提下，以烷基磺酸鈉、CPA分散劑作為分散劑，分散效果最佳。

成膜助劑：丙二醇甲醚醋酸酯，降低成膜溫度，有助于成膜，并改善施工性能。

消泡劑：高級脂肪酸甘油酯，降低液體的表面張力，方便于加工過程和施工過程中的消泡。

殺菌防霉劑：透骨草含有的透骨草素及透骨草醇乙酸脂為殺蟲成分，具有驅蟲殺蟲功效；松羅，具有很強的抗菌和抗原蟲作用；藜實，具有殺蟲的功效；白蘞，抗菌功效強；茯神，具有安神功效。在乳膠涂料中加入上述中藥抑菌成分達到驅蟲作用和抗菌防霉的效果。

2 配方及工藝

2.2 生產工藝流程

（1）在攪拌器中首先加入中草藥滅菌水提液或去離子水、乙二醇、烷基磺酸鈉[3]、CPA分散劑、高級脂肪酸甘油酯，調速至約350r/min攪拌均勻。（2）減慢攪拌速度約250r/min，加入鈦白粉、納米碳粉[4]、二氧化硅粉，然后800r/min高速分散約40min，得到白漿。（3）將白漿緩慢倒入醋丙乳液、有機硅改性萜烯樹脂、消泡劑和成膜助劑的混合液中，以200r/min攪拌均勻，即得成品。

3 制備過程分析

5 結 論

（1）本乳膠漆是一種納米級綠色環保型內墻乳膠涂料，其生產過程無污染，驅蟲防霉抗靜電效果好，符合清潔生產、綠色環保的要求。（2）本乳膠涂料硬度高、抗裂性強、光澤度好，并且對酸、堿、熱的穩定性高，凍溶穩定性好，粘結強度提高，各技術指標符合國家行業標準的要求。（3）本乳膠涂料以乙二醇或丙二醇作為潤濕劑，潤濕劑用量少且潤濕效果好，成本低；以高級脂肪酸甘油酯作為消泡劑，消泡效果好，用量少，成本低；以丙二醇甲醚醋酸酯作為成膜助劑，成膜效果好，用量少，成本低。

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第9篇：高分子材料的耐熱性范文

【關鍵詞】酒類包裝；高分子材料；酒瓶；應用

中圖分類號：J52

目前，市場上常規的酒類包裝采用玻璃、陶瓷材料，此類材料往往存在成型較難、抗沖擊和耐內壓力指標不符合標準要求、回收瓶質量失控、重金屬含量超標、存在堿析出及碎玻璃等一系列問題[1，2]。隨著人們生活水平的不斷提高，人們已不再滿足溫飽的生活，商品也越來越挑剔。在品種繁多的酒類市場上，從酒的銷售情況分析得出：酒的內外包裝造型的獨特風格和不同的氣韻，對酒類的銷售起著重要的宣傳和促進作用。如何生產設計一套物美價廉的酒類包裝材料和結構對于酒產品銷售顯得尤為重要[3]。

高分子材料是指分子量超過一定量（一般1000-10000以上）的化合物或其同系物。高分子科學是化學化工領域中一個非常重要的分支，它融合到許多其他的領域中，為國民生產做出了極大的貢獻。在酒類包裝領域，高分子材料由于其特有的成本低、強度高、不易破損、質量輕、易于手持和運輸、透明度高、表面美觀光潔、阻氣性好、衛生安全性能優良、無毒性、耐腐蝕性、易于回收再利用、可根據客戶對容器形狀的要求來設計瓶型等優點收到人們的青睞，正逐步取代玻璃、陶瓷等傳統酒類包裝材料[4，5]。本文試圖對高分子材料與酒類包裝材料這兩個行業的相關內容進行一個概括性的綜述。

一、聚酯啤酒瓶

聚酯（聚對苯二甲酸乙二酯，簡稱PET）是一種熱塑性高分子材料，傳統的聚酯材料主要應用于生產紡織纖維和包裝薄膜[6]，聚酯是一種既安全、又衛生，最具有環保性的材料，因而收到了人們的青睞，逐步取代了金屬、玻璃、紙張等傳統的包裝材料。

近年來，隨著制瓶工藝和技術的進步，較好地解決了聚酯瓶熱灌注的無菌包裝及密封性等問題，這意味著聚酯瓶在熱茶飲料和啤酒瓶包裝市場又有一個新的發展[7]。目前，聚酯瓶是在啤酒包裝開發中最熱門的。在國際上開發的PET啤酒瓶品種繁多，且功能各異[8]。

美國加州EnVino公司開發的PET酒瓶，其大力推廣的1升瓶，這種瓶子比傳統的750 ml瓶容量大，但1升瓶更薄更輕，極大的降低了運輸和儲存效率[9]。

法國錫丹爾公司開發高氫化非結晶碳涂布的PET啤酒瓶，透明、光澤度好，可100 %回收利用，用于灌裝啤酒，其貨架期則遠超過6個月。

日本三井化學公司工業規模生產混合型BA-030共聚酯，用于5層結構的啤酒瓶中，PET外層/BA-030/02去氧層/紫外線阻隔層/PET內層，BA-030與PET復合時性能優于或等于PEN[9]。

瑞典泰特拉帕公司推出的PET啤酒瓶是由內側涂有玻璃似的氧化硅薄層的500 ml容量、Grasrcin獨特技術吹塑而成的。氧化硅涂層內側透明，阻隔性非常優異，能延長啤酒保鮮期到5個月以上。

二、聚酯葡萄酒瓶

美國加州Envino公司生產一種聚酯葡萄酒瓶，采用PET塑料為原材料，這種瓶子有不同的尺寸可選，其中透明瓶用于裝白葡萄酒，綠色瓶用于裝紅葡萄酒。這種葡萄酒瓶內部添加了一層氧氣阻隔膜，能有效地延長葡萄在開瓶再封后的新鮮度，這一功能優勢是玻璃瓶所不具備的[10]。

意大利西帕公司采用PEN新型聚酯材料也成功制備了性能優異的葡萄酒瓶，開發了一次性PEN葡萄酒瓶生產線，從PEN顆粒到成瓶流水線生產，PEN自身含氧量很低，在剛生產出的瓶子外部立即涂層與著色，在線灌裝和壓蓋，能防止瓶壁吸附氧氣，釋放到產品中去，瓶子達超潔凈度，還節省瓶子安放場地、殺菌工藝，而且瓶子顏色、涂層去除后可再循環，干凈瓶再涂層使用。用該瓶裝的葡萄酒質量確保，成本降低[11]。PEN葡萄酒瓶的開發，已引起國際包裝業界的矚目。PEN與PET分子結構相似，但比PET更有優異的阻隔性、防紫外線性、耐熱性、耐高溫性。PEN不僅可用于葡萄酒包裝，還可應用于其他酒與飲料包裝，今后的市場前景將非常廣。

三、聚酯白酒瓶

聚酯材料在用于啤酒瓶及葡萄酒的同時，較多的酒包裝廠將更多的目光投向了白酒包裝市場。白酒改用瓶用聚酯作為包裝材料的研發備受人們關注[12]。在白酒包裝行業能否采用聚酯瓶替代傳統的玻璃瓶和陶瓷瓶，使白酒的包裝變得更為科學、更為實用、更具藝術效果且成本更低方面，國內五糧液集團做了大量的探索和研究。實踐證明了聚酯可作為50度以下白酒的包裝材料，五糧液酒廠已引進一條瓶用聚酯材料包裝線用于中檔白酒的包裝。目前，全國白酒年產量約780萬噸，其中中檔白酒200萬噸，若有20%改用聚酯瓶包裝，則瓶用聚酯需求量將增加約2萬噸/年。

國際釀酒公司（Interbrew）亦推出了一種命名為Pivowine的新型聚酯白酒瓶，這種單層聚酯瓶被認為具有突破性和成本優化。它使用了增強氣密性能的聚酯瓶片，能夠有效的應用于40度以上白酒的包裝材料并保證白酒的質量。這種新包裝材料的研發是國際釀酒公司與意大利瓶片及瓶胚生產設備M&G集團合作的結晶。目前，盡管專門用于白酒包裝的聚酯平片尚處于研發階段，但可以相信，在不久的將來，這種聚酯瓶會在國內白酒市場得到廣泛的應用，并將逐步取代玻璃瓶而成為白酒包裝的首選材料。

四、其他新材料新酒瓶

PET納米塑料（NPET）酒瓶。該瓶是由我國中科院開發，使用PET聚合插層復合技術，將有機蒙脫土與PET單體在聚合釜中聚合制備而成。NPET比普通PET阻隔性強，普通啤酒由其經4-5個月保存，其口味與新鮮啤酒相同[13]。

仿陶玻璃酒瓶。我國山東晶華集團的仿陶玻璃酒瓶比傳統酒瓶包裝的陶瓷酒瓶有明顯的優勢：其內胎用聚酯材料，外衣為玻璃材料，徹底克服了陶瓷包裝酒瓶的滲漏問題；且瓶蓋與瓶體吻合嚴密，封口效果好，克服了傳統陶瓷材料由于熱膨脹而出現瓶口尺寸與標準的偏差缺陷。

自動加溫酒瓶。日本專門開發了適用于清酒加溫自動加溫酒瓶。該瓶在罐下1/5處有一夾層，內裝生石灰和密封在塑料膜里的一小包水；在飲用時，只需用“附用”的塑料小棒從下部的水孔中捅入，生石灰和水就能發生反應產生熱，從而能將清酒加熱到58℃；3min后，清酒即可熱飲，十分方便。

絕氧啤酒保鮮桶。青島廣華啤酒保鮮容器有限公司開發出奈爾E型絕氧啤酒保鮮桶，這是新型啤酒包裝容器，采用獨創的充氣自動蓄壓結構與內置式微型鋼瓶相結合的方式，以確保注酒、出酒存放全過程的絕氧操作，從而保證桶裝啤酒的口感；同時，產品內壁是光滑的不銹鋼內膽，易于清洗。Micro Matic的酒坊為了增加桶的可靠性，采用厚度均勻的PU泡沫塑料保溫層，具有良好的保溫效果，使出酒系統擁有較強的消沫功能。酒p桶絕氧出酒可杜絕空氣進入桶內，造成啤酒的氧化和二次污染[14]。

環保啤酒瓶：日本朝日公司生產，采用收縮性的Eastar共聚酯薄膜膠紙材料生產酒瓶，具有可阻擋光線、保證啤酒質量、密封瓶蓋、運輸安全、蓋不會開封、保證瓶身清潔、防瓶身破裂時碎片飛濺等特點。

五、結束語

優越的性能使得高分子材料在包裝領域得到越來越廣泛的應用，隨著瓶用高分子材料新品種的不斷開發及制瓶技術、灌裝技術（如無菌冷灌裝技術）的不斷發展，瓶用高分子材料必將在更廣泛的包裝領域內替代傳統的包裝材料，成為最具發展潛力的高分子產品。

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