高分子材料的优点范文

导语：如何才能写好一篇高分子材料的优点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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例如：

一是分子量大，二是分子量分布具有多分散性。

即高分子化合物与小分子不同，它在聚合过程后变成了不同分子量大小的许多高聚物的混合物。我们所说的某一高分子的分子量其实都是它的一种平均的分子量，当然计算平均分子量也以不同的权重方式分为了数均分子量、粘均分子量、重均分子量等。而小分子的分子量固定，都由确定分子量大小的分子组成。这是高聚物与小分子一个特征区别。

高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂所构成的材料。

（来源：文章屋网 ）

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关键字：功能 高分子材料研究

一.引言

功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。功能高分子材料是上世纪60年展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。近年来，功能高分子材料的年增长率一般都在10％以上，其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50％。

所谓功能性高分子材料，一般是指具有某种特别的功能或者是能在某种特殊环境下使用的高分子材料，但这是相对于一般用途的通用高分子材料而言。这一定义只是一个概括，不一定很确切，较多的人认为所谓功能性高分子材料是指具有物质能量和信息的传递、转换和贮存作用的高分子材料及其复合材料。如有光电、热电、压电、声电、化学转换等功能的一些高分子化合物。可以看出，这是一类范围相当大、用途相当广、品种相当多，而又是在生活、生产活动中经常遇见的一类高分子材料。

二．功能高分子材料

功能高分子材料按照功能特性通常可分成：分离材料和化学功能材料；电磁功能高分子材料；光功能高分子材料；生物医用高分子材料。 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。

随着时代的发展，在医学领域中越来越迫切地需要开发出能应用于医疗的各种新型材料，经多年的研究已发现有多种高分子化合物可以符合医用要求，我们也把它归属于功能性高分子材料。

一般归纳起来医用高分子材料应符合下列要求：化学稳定性好，在人体接触部分不能发生影响而变化； 组织相容性好，在人体内不发生炎症和排异反应； 不会致癌变；耐生物老化，在人体内材料长期性能无变化； 耐煮沸，灭菌、药液消毒等处理方法；材料来源广、易于加工成型。

经多年研究，能较好符合上述要求的高分子化合物主要有两大类，一类是有机硅化合物，第二类是有机氟化物，最主要的两种产品是硅橡胶和聚四氟乙烯，例如美国GE公司开发了一批主要是有机硅方面的用于医学领域的功能高分子化合物。

三．生物医用高分子材料

目前，除人脑外的大部分人体器官都可用高分子材料来制作。对生物医用高分子材料，除了要求具有医疗功能外，还要强调安全性，即要对人体健康无害。目前在血液相容性高分子、组织相容性高分子、生物降解吸收高分子、硬组织材料用高分子和生物复合高分子材料、医用高分子现场固化材料、医用粘合剂、固定化酶、高分子药物释放和送达体系等都有相应的研究。随着环保概念的提出，生态可降解高分子材料的开发和应用也随之日益受到重视。如聚乳酸塑料PLA，在废弃后自然条件下，通过微生物的分解作用，只需六个月至两年时间即可完全降解，降解反应的产物为水、二氧化碳、乳酸等是植物生长良好的促进剂，对环境无任何污染。

离子交换与吸附树脂是一类带有可离子化基团或其他功能性基团如亲油基团的二维网状交联聚合物。常用的离子交换与吸附树脂多为球状珠粒，其粒径为0.3-1.2 mm。此外，还要具有高的机械性能、较好的化学稳定性、热稳定性、亲水或亲油性、渗透稳定性和高的交换/吸附容量。在水/油中具有足够大的凝胶孔或大孔结构，由于它具有高效快速分析和分离功能，目前已广泛用于硬水软化、废水净化、高纯水制备、海水淡化特别是在食品工业、制药行业、治理污染和催化剂中应用的更为广泛，而且发展迅速。除一般用的离子交换树脂外，近来还发展了具有特殊吸附功能的离子吸附树脂:如高吸油树脂等，这些高分子吸附剂可以从有机溶剂或有机无机混合相体系中吸附有机溶剂如各种油类。

随着医用科技的蓬勃发展和环境污染的日益严重，当今材料技术的发展趋势一是从均质材料向复合材料发展，二是由结构材料往功能材料、多功能材料并重的方向发展。这种发展趋势使得医用复合材料和环境处理材料得到了快速发展。

四．医用高分子材料的发展方向

可生物降解医用高分子材料因其具有良好的生物降解性和生物相容性而受到高度重视, 无论是作为缓释药物还是作为促进组织生长的骨架材料, 都将得到巨大的发展。其中高分子纳米粒子以其特有的优点是近年来国内外一个极为重要的研究热点。

任何一种材料都是通过其表面与环境介质相接触的, 因此材料的开发与应用必然涉及其表面问题的研究。一般高分子材料的表面对外界响应性较弱, 但有些高分子表面的结构形态会因外界条件(如pH、温度、应力、光及电场等) 的改变在极短时间内发生相应的变化, 从而造成表面性质的改变, 此乃智能高分子表面。因此设计这类智能表面将是生物医用高分子材料发展的一个重要方面。通常,在组织工程的应用中,高分子材料支架要负载上生长因子,以促进组织在生物体内的再生,另一方面,把特殊的粘附因子,如粘连蛋白结合到支架上,可使聚合物表面能够促进对某种细胞的粘附,而排斥其它种类的细胞,即支架对细胞进行有选择的粘附。为了使生长因子和粘附因子能够结合到可降解高分子材料上,就需要对材料进行表面改性,而有时表面改性很困难, 因此，可利用与天然聚合物杂化的方法来达到上述目的, 同时由于这些材料有良好的机械性能,又可以弥补天然聚合物强度不高、稳定性差的缺点。可见，生物杂化材料在这方面的表现是相当突出的, 必将成为医用生物高分子材料发展的一个主要趋势。

参考文献：

1、 焦剑.功能高分子材料.化学工业出版社,2007.7

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关键词：高分子材料；功能；研究现状；发展前景

前言

在我们的日常生活中，材料随处可见，材料的发展水平直接影响我们的生活质量。高分子材料在我们日常生活的应用中拥有很多的优势，与现代化生产非常吻合，同时它也产生了很高的经济效益等，因此它在工业上发展的十分迅速。在过去，20世纪60年展起来的功能高分子材料是属于那时的一个新兴领域，这个新兴领域同时渗透到能源和电子以及生物三大领等。而如今，21世纪的科技不断创新，也有了新型有机功能高分子材料，它们在人们的生产和生活中扮演着一个越来越重要的角色。

1 功能高分子材料的定义

功能高分子材料是指同时兼顾有两种性能的复合高分子材料，性能一：传统高分子材料的所体现出来的性能，性能二：某些特殊功能的基团所体现出来的性能。一般说来，具有传递信息、转化能量和贮存物质作用的高分子及其复合材料为功能高分子材料，或者还可以理解为具有能量转换的特性、催化特性、化学反应活性、磁性、光敏特性、药理性、导电特性、生物相容性、选择分离性等功能的高分子及其复合材料，同时还具有原有力学性能的基础。

2 功能高分子材料的工程实际应用

目前，在工程上应用较广泛而且具有重要应用价值的一些功能高分子材料主要分为以下几种：光功能高分子、液晶高分子、电功能高分子、吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、医用功能高分子、环境降解功能高分子、高分子功能膜材料等。下文中具体从这几方面阐述：

（1）光功能高分子材料。指在光的作用下能够产生物理变化，如光导电、光致变色或者化学变化，如光交联、光分解的高分子材料，或者在物理或化学作用下表现出光特性的高分子材料。光功能高分子材料主要应用在电子工业和太阳能的开发利用等方面。

（2）液晶高分子材料。液晶高分子是一种新型的功能高分子材料，它是分子水平的微观复合，由纤维与树脂基体在宏观上的复合衍生而来，也可以理解为在柔性高分子基体中以接近分子水平的分散程度分散增强剂（刚性高分子链或微纤维）的复合材料。强度高、模量大是液晶高分子材料的主要特点，它在复合材料、纤维和液晶显示技术等方面的应用非常广泛。

（3）电功能高分子材料。电功能高分子材料主要表现为在特定条件下表现出各种电学性质，如热电、压电、铁电、光电、介电和导电等性质。根据其功能划分，主要包括导电高分子材料、电绝缘性高分子材料、高分子介电材料、高分子驻极体、高分子光导材料、高分子电活性材料等。同时根据其组成情况可以分成结构型电功能材料和复合电功能材料两类。电功能高分子材料在电子器件、敏感器件、静电复印和特殊用途电池生产方面有广泛应用。

（4）吸附分离高分子材料。吸附分离功能高分子按吸附机理分为化学吸附剂、物理吸附剂、亲和吸附剂，按树脂形态分为无定形、球形、纤维状，按孔结构分为微孔、中孔、大孔、特大孔、均孔等，吸附分离功能高分子主要包括离子交换树脂和吸附树脂。

（5）反应型功能高分子材料。反应功能高分子是有化学活性、能够参与或促进化学反应进行的一种高分子材料。它是将小分子反应活性物质通过共价键、离子键、配位键或物理吸附作用结合于高分子骨架，主要用于化学合成和化学反应。

（6）医用功能高分子材料。在生物体产生生理系统疾病时，一些特殊的功能高分子材料有对疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的作用，此类特殊的功能高分子材料称为医用功能高分子材料。一般来说，医用功能高分子材料多用于对生物体进行疾病的诊断和疾病的治疗以及修复或替换生物体组织或器官和合成或再生损伤组织或器官，具有延长病人生命、提高病人生存质量等作用，在医疗方面被广泛应用。

（7）环境降解高分子材料。高分子材料在发生降解反应的条件有许多，如机械力的作用下发生的降解称为机械降解，此外在化学试剂的作用下可发生化学降解，在氧的作用下可发生氧化降解，在热的作用下可发生热降解，在光的作用下可发生光降解，在生物的作用下可发生生物降解等。具有此类功能的高分子称为环境降解高分子材料。

（8）高分子功能膜材料。高分子功能膜是一种具有选择性透过能力的膜型材料，同时也是具有特殊功能的高分子材料，一般称为分离膜或功能膜。使用功能膜分离物质具有以下突出的优点：具有较好的选择性透过性，透过产物和原产物位于膜的两侧，便于产物的收集；分离时不发生相变，同时也不耗费相变能。从功能的角度，高分子分离膜具有识别物质和分离物质的功能，此外，它还有转化物质和转化能量的其它功能。利用其在不同条件下显出的特殊性质，已经在许多领域获得应用。

3 功能高分子材料的发展前景

人类赖以生存和发展的物质基础离不开材料，材料的发展关系到社会发展和国民经济以及国家的安全，同时也是体现国家综合实力的重要标志。高新技术和现代工业发展的基石离不开高分子材料，国民经济基础产业以及国家安全不可或缺的重要保证同样也离不开高分子材料。而功能高分子材料由于其优越性，使得其在材料行业中发展迅速。

未来材料科学与工程技术领域研究的重要发展方向离不开功能高分子材料，材料、信息和能源理所当然的被评为新科技革命时代的三大根基，信息和能源发展离不开材料领域中功能高分子材料作为它们物质基础所起到的重要作用，新型功能高分子材料的研究与发展主要取决于现代学科交叉程度高这一特点。在传统的三大合成材料以外，陆陆续续又出现了具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料以及功能高分子膜，同时也出现了生物高分子材料，隐身高分子材料等许多具有特殊功能的高分子材料，与此同时功能高分子材料的发展速度依然保持着加快的状态，显然它们对新技术革命影响非常之大。这些新型的功能高分子材料在我们的尖端科学技术领域和工农业生产以及日常生活中扮演着越来越重要的角色，21世纪人类社会生活必将与功能高分子材料密切相关。

4 结束语

功能高分子材料是一门研究高分子材料变化规律以及实际应用技术的一门学科，在高分子材料科学领域中的发展速度是最快的，同时也是与其它科学领域交叉最为密切的一个研究领域。它是以高分子物理、高分子化学等相关学科为基础，同时与物理学和生物学以及医学密切联系的一门学科。因此学习这门学科能让我们很好的将高分子学科的知识综合运用起来，进而使我们对高分子学科有更深刻的认识，让我们受益匪浅。

参考文献

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[2]武帅，鲁云华.功能高分子材料发展现状及展望[J].化工设计通讯，2016，42（04）：82.

[3]赖承钺，郑宽，赫丽萍.高分子材料生物降解性能的分析研究进展[J].化学研究与应用，2010，03（01）：1-7.

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高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。

高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。

二、高分子材料的结构特征

高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。 因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。

三、高分子材料按来源分类

高分子材料按来源分，可分为天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。

天然高分子材料包括纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物为基础的，如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。

四、生活中的高分子材料

生活中的高分子材料很多，如蚕丝、棉、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。下面就以塑料和纤维素举例说明。

（一）、塑料

塑料是一种合成高分子材料，又可称为高分子或巨分子，也是一般所俗称的塑料或树脂，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。

塑料主要有以下特性：①大多数塑料质轻，化学性稳定，不会锈蚀；②耐冲击性好；③具有较好的透明性和耐磨耗性；④绝缘性好，导热性低；⑤一般成型性、着色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；⑦尺寸稳定性差，容易变形；⑧多数塑料耐低温性差，低温下变脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶剂。塑料的优点1、大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、质轻。4、容易被塑制成不同形状。5、是良好的绝缘体。6、塑料可以用于制备燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。塑料的缺点1、回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。2、塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。3、塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。

塑料的结构基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，故没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。

塑料的应用：透明塑料制成整体薄板车顶。薄板车顶的新概念基于透明灵活的聚碳酸酯或硅树脂材料，可以被永久性地塑造成单个的聚碳酸酯薄板，也可作为可折叠铰链和封条。拜耳材料科技研发的原型总共配备了四个灵活的薄板部件，形成了四扇“顶窗”，每扇窗都可单独打开和关闭。导轨用于连接薄板部件，形成一个牢固、透明的聚碳酸酯车顶外壳。一个同样透明的管子沿车顶结构中央纵向放置，在“顶窗”打开后用来调节折叠薄板。这样可以形成三维立体结构，组件比平坦的薄板更加牢固。同时也大大降低了单个组件的数量。

（二）、纤维素

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。纤维素是自然界中存在量最大的一类有机化合物。它是植物骨架和细胞的主要成分。在棉花、亚麻和一般的木材中，含量都很高。

纤维素的结构：纤维素是一种复杂的多糖，分子中含有约几千个单糖单元，即几千个（C6H10O5）；相对分子质量从几十万至百万；属于天然有机高分子化合物；纤维素结构与淀粉不同，故性质有差异。

纤维素的性能：纤维素不溶于水和乙醇、乙醚等有机溶剂，能溶于铜氨Cu(NH3）4（OH）2溶液和铜乙二胺 [NH2CH2CH2NH2]Cu（OH）2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀，某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区，产生无限溶胀，使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显著变化 ，超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。纤维素与较浓的无机酸起水解作用生成葡萄糖等，与较浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素，与强氧化剂作用生成氧化纤维素。

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关键词：可降解高分子材料；光降解；生物降解；光-生物降解

随着经济的发展和人们生活节奏的加快，塑料饭盒、塑料袋等一次性产品开始频繁出现在人们的日常生活中，它们在给人们的生活带来便利的同时，也因其非自然降解性造成了极大的环境问题，即“白色污染”。“白色污染”既是一种视觉污染，也会影响土壤、空气、水体等的质量，因此努力合成并推广使用可降解高分子材料成为当务之急。按照降解机理，可降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料和光-生物双降解高分析材料三大类。

1.光降解高分子材料

光降解高分子材料的特征是含有光敏基团，可吸收紫外线发生光化学反应，在太阳光的照射下，发生分子链的断裂和分解，由大分子变成小分子。

向塑料基体中加入光敏剂是目前使用比较多的制备光降解塑料的方法。光降解引发剂可以是过渡金属的各种化合物，如：卤化物、脂肪酸盐、酯、多核芳香族化合物等。很多学者都发现TiO2对聚丙烯的光降解有明显的催化作用，等人［1］分析了加有锐钛矿型纳米二氧化钛的聚丙烯纤维在人工加速紫外光降解和自然光降解过程中拉伸断裂伸长率和表面形态的变化情况，得出锐钛矿型纳米TiO2可作为聚丙烯的一种高效光敏剂的结论。除了TiO2，还有很多其它光敏剂，如硬脂酸铈、硬脂酸铁、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸铁、硬脂酸锰等均对聚乙烯薄膜有显著的光敏化作用效果。

在高分子中添加光敏剂制得改性高分子虽然能降解，但只是部分降解，而化学合成的羰基聚合物、Et/CO等，则能完全降解。一氧化碳和烯烃的交替共聚产物——聚酮，因为分子链中含有大量以酮形式存在的羰基，容易在紫外光的照射下发生光降解，羰基键附近的碳链断裂生成酮类、烯类及一氧化碳等低分子物质并返回到物质循环圈中，不存在环境污染，是一种新型的环境友好材料［2］。且有实验证明，分子量大、结晶度低的聚酮光降解性能更好。

2.生物降解高分子

生物降解材料包含完全生物降解高分子和生物破坏性高分子，前者是指在微生物作用下，在一定时间内能完全分解成二氧化碳和水的化合物；而后者在微生物作用下，仅能被分解成散落碎片。

2.1 淀粉降解塑料

淀粉是天然高分子化合物，具有可再生、价格便宜、生物降解性等优点，成为近年来研究的热点。淀粉降解塑料泛指组成中含有淀粉或其衍生物的塑料，发展至今已经过了四个时期：填充型淀粉塑料，光/生物双降解型塑料，共混型塑料和全淀粉热塑性塑料。

填充型淀粉塑料一般是烯烃类聚合物中加入廉价的淀粉作为填充剂，其中淀粉含量在10%30%，仅淀粉能降解，被填充的PE、PVC等塑料需要几百年才能达到完全生物降解。光/生物双降解型是由光敏剂、淀粉、合成树脂及少量助剂等制成，其降解机理是先降解的淀粉可使高聚物母体变得疏松，增大表面/体积比，同时光敏剂、促氧剂等物质被光、热、氧引发，发生光氧化和自氧化作用，导致高聚物分子量下降并被微生物消化［3］。接下来人们发现，通过共混能解决淀粉粘性高、抗湿性低及与一些聚合物不相容等缺点，于是开始将淀粉与聚烯烃类等一些不可降解聚合物混合来提高淀粉的强度，但这类产品不能完全降解；后来便试图将其与PCL、PEG等可降解聚合物共混，制得了很多可完全降解材料。全淀粉热塑性塑料含淀粉70%-90%,其余组成是一些可光降解的加工助剂，使用后能在环境中完全降解，但天然淀粉不具有热塑性，必须先利用物理场作用使其分子结构无序化后才能在塑料机械中加工成型。

2.2 化学合成型生物降解高分子［4］

酯基在自然界中容易被微生物或酶分解，所以常采用含有酯基结构的脂肪族聚酯来合成生物降解高分子材料，工业化的有聚乳酸和聚己内酯。

聚乳酸是以淀粉、糖蜜等为原料，发酵制得的易生物降解的热塑性材料，因乳酸存在一个羟基和一个羧基，可通过缩聚反应直接转换成低分子量聚酯，再通过选择适宜的聚合条件来合成目标分子量的聚合物。聚乳酸具有良好的生物可降解性、相容性、透明性、机械性能及物理性能等，被视为新世纪最有发展前途的新型包装材料。聚己内酯也是脂肪族聚酯中应用较为广泛的一种可降解高分子材料，通过己内酯的开环聚合制得，是一种半结晶型聚合物，室温下为橡胶态，具有很好的柔韧性、加工性和生物相容性，土壤中掩埋一年后能被微生物降解掉95%左右，降解产物是二氧化碳和水，被认为是环境友好包装材料。

2.3微生物合成的完全生物降解高分子［21-26］

微生物合成高分子材料是通过用葡萄糖或淀粉类喂养，微生物在体内发酵合成的一类有机高分子材料，主要包括微生物多糖、微生物聚酯和聚氨基酸等。

γ-聚谷氨酸就是利用微生物发酵生成的一种多功能生物高分子，具有生物相容性、可降解、无毒副作用等特性，可用于制备高吸水性树脂,作为一种治疗骨质疏松的重要载体、药物缓释材料,吸附重金属等，具有广泛的应用前景［5］。聚羟基脂肪酸酯是一类由很多细菌在非平衡生长条件（如缺氧、磷等）下合成的线性聚酯，可作为碳源和能源的贮藏性物质，增强细菌的生存能力，在自然界中可被微生物和特定的酶降解为二氧化碳和水，并且具有热可塑性、生物可再生、生物相容性、光学异构性等，可作为生物医用材料、日常消费用塑料制品、生物可降解包装材料、生物能源，已成为可降解生物材料领域研究的热点。

3.光/生物双降解高分子材料

顾名思义，光/生物双降解高分子材料同时具有光、生物双降解功能，将光降解机理与生物降解机理结合起来，可以使二者优缺点互补，达到更好的降解效果。其制备方法主要是在通用高分子材料中添加光敏剂、自动氧化剂、抗氧剂和生物降解助剂等。目前研究比较多的有淀粉和光敏剂光降解树脂合成的光/生物双降解淀粉塑料及可控降解剂共混改性法制得的改性可控光/生物双降解聚丙烯纤维制品等。光/生物双降解淀粉塑料前面已提过，此处不再赘述，而可控双降解聚丙烯纤维制品凭借着其可控降解性、存放性、无毒性等众多优点，必将具有巨大的发展前景。

4.结语

随着“白色污染”的日益加重和石油资源的日益枯竭，加大对高分子废弃物的回收利用率和研制出高效的降解技术都是有效的解决途径，但只有研究出可自然降解的高分子材料才能从根本上解决这些问题，且光-生物双降解高分子材料凭借着其独特的优势将会成为今后的研究重点之一。(作者单位：郑州大学材料科学与工程学院)

参考文献：

［1］ ，严玉蓉，赵耀明.纳米二氧化钛催化光降解聚丙烯纤维的研究［J］.合成材料老化与应用，2005,34（1）：8-12.

［2］ 邹丽萍.绿色高分子材料聚酮的合成研究［D］.昆明：昆明理工大学，2007:1-5.

［3］ 范良兵.淀粉降解塑料的制备及性能的研究［D］.广东：华南理工大学，2010:1-8.

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关键词：功能高分子设计；双语教学；探究式教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）26-0210-02

“十二五”规划指出，目前我国新材料产业正处于强劲发展阶段，新材料产业约占国内生产总值的15%，预计年增长速度保持在20%以上。而其中的高分子材料由于独特的结构和易改性、易加工的特点，使其拥有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从而被广泛应用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。而其中功能高分子材料兴起于上个世纪60年代，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料，指在其原有优异力学性能基础上，还具备化学反应活性、导电性、光敏性、生物相容性、选择分离性、仿生性、磁性等特定功能的高分子及其复合材料，近年来在高分子材料领域占主导地位。

而功能高分子设计课程就是面向功能高分子材料方向本科学生的概论性课程，是一门研究与功能高分子相关的分子设计与合成方法的学科，主要包括各种特殊的功能单体的设计与合成、各种活性聚合方法及当前高分子设计相关范畴的最新研究成果和方向。目的是使学生在已有的有机合成和高分子化学课程的基础上，进一步掌握功能高分子的单体设计与合成、活性聚合方法等理念与技能，培养学生初步具有设计功能单体和选择聚合方法的能力，并了解本学科方向前沿新动向，为今后学生在功能高分子材料领域就业或继续深造打下基础。如何让功能高分子设计课程的教学更适应时代的要求，满足和谐社会创新人才培养的需求，是我们必须研究和探索的问题。

如今，国内高校的功能高分子设计课程教学所存在的问题主要表现为两方面：（1）以汉语教学为主。功能高分子设计课程中，一部分重要内容为讲述先进功能高分子材料，需要紧跟该领域前沿性发展情况，而最新的研究成果基本都会以英文的形式出现在国际刊物、国际会议资料以及互联网上，查阅英文文献是获取这些最新信息的主要途径，并且国外已有许多原版教材可直接作为图书资料使用[1，2]，导致学生仅被动依靠教师翻译讲述，无法自主获取该领域最新的研究成果，致使学生对学科发展前沿了解不足，固步自封，也不利于提高学生的专业英语水平。（2）以“注入式”教学方法为主[3，4]。通常由教师在讲台上讲授分析原理、目的、内容及测试实例，不利于激发学生兴趣，导致学生主观能动性发挥不够，不利于培养学生的综合能力和创新思维。综上所述，传统的汉语主讲，注入式教学为主的功能高分子设计课程教学无法保证高质量的教学效果和质量，不利于培养既具有扎实专业理论功底，又具有良好外语水平的创新型复合人才，所以，笔者在32课时的课堂实践基础上提出了采用双语教学和探究式教学相结合的方法，主要包括以下四阶段的探索。

一、专业英语的有效学习

功能高分子类专业课的双语教学旨在促使学生获取专业知识的同时提高英文运用能力。其中的教学核心是培养学生运用英文思考、求知、交流专业知识的能力，为学生今后在专业领域运用英文进行交流以及科学研究打下基础，不可舍本逐末过多地注重英文语法与词汇的讲解，所以称之为英语的“有效学习”。

选取化学工业出版社的《高分子材料专业英语》，进行常用高分子单体、有机试剂及实验器具单词的教学，从共有词头和词根出发，比如聚合“poly-”和烃“-ene”等，目的使学生在4个课时内可以做到看懂常用单词，但并不盲目追求拼写与语法。

二、团队合作的开放讨论

在完成初期的英语学习后，将学生分为6～8人小组，给出8～10个专题讲座方向，让学生进行小组内部讨论，找出本小组最感兴趣的方向，随后委派代表在课堂陈述，最终制定6个专题。目的是教授学生感兴趣的专题，而不是照本宣科地讲述功能高分子领域的“老三篇”。比如学生提出专题为“导电高分子材料在电子类产品上的应用”，既与传统专题“导电功能材料”相关，又与当今信息时代的大环境切合，可以有效提高学生的主观能动性，使学生思维碰撞，激发学生兴趣，促进创造思维的发展。

在此过程中，让学生充分表现、合作与竞争，使教师指导和学生自主探究相结合，传授知识和解决问题相结合，单一性思考和求异性思维相结合。要密切关注讨论的进程和存在的问题，及时进行调整和引导；充分调动学生讨论的积极性，及时发现优点，特别是善于捕捉后进生的“闪光点”，及时给予鼓励。

三、英文文献的小组pk

在确定专题以后，采取“2-1-1”的4课时讲座模式，即教师进行2课时的专题讲座，学生进行1课时的文献阅读与表述，最后进行1课时的课堂大讨论，要求小组学生分工将文献进行总结梳理，得出自己的结论和解释。不同的学生或者团队可以就同一问题提出不同的解释或看法。他们要能够将自己的结论清楚地表达出来，大家共同探讨，使大家思维相互碰撞，努力撞击出创造思维的火花。

以“感光功能高分子材料”为例，教师主要讲述感光类高分子材料的光作用机理、感光基团、常见感光高分子材料，并通过英文前沿文献的讲述让学生了解感光高分子材料的应用，随后布置小组分工英文文献阅读，在下次课堂上让各个小组代表进行文献讲述。文献讲述不需要全篇翻译，注重理解该感光材料的合成方法和过程，以及其制备的目的和意义，并能通过小组讨论与自主思考去试图提出该文献的创新点及不足之处，做到不迷信文献。讲述完成以后，教师带领所有小组对各小组的表现对进行点评与提问，模拟答辩模式，很好地锻炼学生的口头表述能力和心理素质。最后进行小组相互评分，评出感光功能高分子材料专题文献讲述的第一名，充分提升同学们的竞争意识，引爆课堂气氛。

四、功能设计的综合应用

最后4课时为考核课时，考核目的为让学生具备可以初步具备设计特定功能高分子材料的能力，比如选取“我身边的综合功能高分子材料设备”，让每小组选取生活中常用的物件，指出其所含有的两种或多种功能高分子材料，并通过小组讨论、课程复习及资料查阅指出如何设计新型的功能高分子材料来取代传统材料。例如，有小组围绕“手机”进行协作，指出手机的表观柔感涂层为感光功能高分子材料，具有快速、绿色、高效的特点，可采取无机填料与高分子复合的方法进行性能改进；而手机的内层电路板为导电高分子材料，可通过先进的印刷电子的方法快速制备一体化电路，降低制作成本。由此，让学生从更深层面上理解功能高分子材料拥有广泛应用性的特点，消除了学生“学而无以致用”的疑虑，显著提高了学生的主观能动性，有效培养了学生的综合能力和创新思维。

总之，在功能高分子设计课程中，开展双语教学与探究式教学相结合的方法对于人才培养是一项非常有意义的工程，在教学实施过程中，因材施教、循序渐进，从教学的准备、策略、方法和细节等各环节精心设计及有效实施，并不断探索与改进。培养出既具有深厚的专业知识基础，又具有良好专业外语的运用能力，同时洞悉学科前沿的创新性复合人才。

参考文献：

[1]徐丹，黎盛，李代明.包装材料学课程双语教学实践与探索[J].中国轻工教育，2012，（6），72-74.

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[3]吕明生，王淑军.食品分析课程教学实践与实践[J].科教文汇，2008，（1），44-47.

篇7

    关键词:高分子材料 成型加工 技术

    近年来,某些特殊领域如航空工业、国防尖端工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求,如高强度、高模量、轻质等,各种特定要求的高强度聚合物的开发研制越来越显迫切。

    一、高分子材料成型加工技术发展概况

    近50年来,高分子合成工业取得了很大的进展。例如,造粒用挤出机的结构有了很大的改进,产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒,产量约为3t/h;70年代至80年代中期,采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒,产量约为10t/h;80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒,产量可以达到40-45t/h,今后的发展方向是产量可高达60t/h。在l950年,全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为5.8%,2000年增加至1.8亿t至2010年,全世界塑料产量将达3亿t,此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构,加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展,节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要.汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷,提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。

    据悉,目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料(如钢铁等)。因此,汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外,汽车中约90%的零部件均需依靠模具成型,例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具,在美国、日本等汽车制造业发达的国家,模具产业超过50%的产品是汽车用模具。目前,高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展;成型加工方面,从大规模向较短研发周期的多品种转变,并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。

    二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究

    (一)聚合物动态反应加工技术及设备

    聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机,可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段,但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。

    目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品,都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。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。该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点,解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题,同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿,并在该领域处于技术领先地位。

    (二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术

    1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题,将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体,结合动态连续反应成型技术,研究酯交换连续化生产技术,研制开发精密光盘注射成型装备,达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。

    2.聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计),在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下,利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。

    3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,提高我国TPV技术水平。

    三、高分子材料成型加工技术的发展趋势

    近年来,各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划(攻关)等项目同时,非常注重科技成果转化与产业化,完成产业化工程配套项目20多项,创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司,使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列,近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台(套)。销售额超过1.5亿元,还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家.产生了良好的经济效益和社会效益。例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元,每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列,投入批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成,目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好,聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合,引入新的管理、市场等机制,争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO,各个行业都将面临严峻挑战。

    综上所述,我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路,打破国外的技术封锁,实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿,培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合,加快成果转化为生产力的进程,加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。

    参考文献:

    [1]Chris Rauwendaal,Polymer Extrusion,Carl Hanser Verlag,Munich/FkG,l999.

    [2]瞿金平,聚合物动态塑化成型加工理论与技术[M].北京:科学出版社,2005 427435.

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关键词：导热填料；热导率；绝缘高分子材料；应用

填充型导热绝缘高分子材料通常就是在普通的绝缘高分子材料当中加入适量的导热填料，借助导热填料之间相互的作用在体系当中会形成与网状或者是链状导热网对其导热的性能进行有效的改进和完善，这种材料在材料合成和加工的过程中会改变分子和链节结构，从而获得导热分子结构，当前，国外的高导热绝缘高分子下料主要是填充型的材料，能够有效的提高绝缘系统自身的导热性能。

1 氮化物填料极其应用分析

氮化物填料中主要由氮化铝、氮化硼和氮化硅等物质，这种物质自身具有非常高的导热率，同时，其还具备非常强的点绝缘性能，和耐高温的特性，所以这种材料也得到了十分广泛的应用。氮化铝通常是以四面体为单位结构所构成的共价键化合物，其自身具备六方晶体，此外在导热系数方面也相对较高，是一种白色或者是灰白色的晶体，这种材料本身具有非常好的力学性能，介电性能下降也不是非常的明显，此外氮化铝在吸潮之后会和水发生分解反应，水解所产生的氢氧化铝会使得导热通路出现中断的问题，这样也就对声子的传递构成了一定不利的影响，所以产品自身的导热率比较低。如果只是采用氮化铝完成填充过程，就能够体现出非常高的导热率，但是体系粘度会呈显著的上升的趋势，这样一来也对其推广和应用产生了较为不利的影响。

氮化硼在结构上是一种六方晶系的层状结构，其在结构上和石墨有着非常强的相似度，热膨胀系数也不是很高，热稳定性很好，但是其在价格上也相对比较高，虽然热导率比较高，填充之后粘度会在短时间之内上升，这样也对材料的应用构成了一定不利的影响。

氮化硅通常就是采用人工合成的方式将硅和氮元素组合到一起的新型材料，这种材料主要有α和β两种类型的晶体，都是六方晶体的形式，因为α-Si3N4的晶体颗粒当中含有晶格应力，自由能比β相更高，因此在稳定性上并不是很好，β-Si3N4结构当中不蹲在晶格应力，所以用这种物质当作填充材料能够形成颗粒网络，这样也就使得热导率有了十分显著的提升，在这样的情况下，其也具备非常好的力学性能，在生产的过程中βSi3N4应用更为广泛。研究人员将纳米氮化硅为热导材料来制作充硅橡胶。制成的橡胶具有非常好的热导性能、物理性能和加工的性能。

2 氧化物填料应用分析

氧化物填料比较常见的有氧化铝、氧化镁、氧化锌等物质。在实际的应用中，其具有非常好的导热能力，电热绝缘的性能也得到了非常显著的改善，氧化物填料主要是采用与氮化物填料相结合的方式来完成绝缘高分子材料的填充处理，这样就可以十分有效的提升材料自身的导热效率，确保电性能具有非常强的稳定性，从而是的生产的成本降到最低的水平。

针状的氧化铝在价格上存在着非常大的优势，但是其填充量不不是很大，在液体硅胶当中，普通的针状氧化铝最大的填充量是300份，所以产品的导热效率会受到一定的限制，球形的氧化铝填充量非常大没在液体硅胶当中，其填充量能够达到600-800份，同时其所得到的产品价格要比其他的方式更高。在研究中发现，采用氧化铝当作导热填充料对环氧树脂进行填充，其填充量达到9成的时候，其所制得的多层线路印制板热导率非常高。

氧化镁的价格低，在空气中易吸潮，增粘性较强，不能大量填充，且耐酸性差，很容易被酸腐蚀，限制了其在酸性环境中的应用。研究人员以MgO（40-325目）为导热填料共混填充聚苯硫醚（PPS），发现MgO填充量为80%时，PPS复合材料的热导率达到3.4W/（m・K），并保持较好的力学性能和电绝缘性能。

氧化锌的粒径及均匀性很好，适合生产导热硅脂，但其热导率偏低，不适合生产高导热产品；质轻，增粘性较强，也不适合灌封。

3 碳化物填料及其应用

碳化物填料主要是碳化硅和碳化硼填料。碳化硅（SiC）是一种共价键很强的化合物，常见的有六方晶系的α-SiC和立方晶系的β-SiC，类似金刚石结构。碳化硅具有耐腐蚀、耐高温、强度大、导热性能良好、抗冲击等特性，同时具有热导率高、抗氧化、热稳定性好等优点，在微电子工业中常用于封装材料中。但是碳化硅在合成过程中产生的碳和石墨难以去除，导致产品纯度较低，电导率高，限制了其在绝缘性能要求高的材料中的应用；而且其密度大，在有机硅类胶中易沉淀分层。

研究人员以SiC为导热填料来填充环氧，发现纳米SiC能够促进环氧树脂的固化，SiC粒子更易在树脂体系内部形成导热通路或者导热网链，减少环氧树脂内部空隙率，提高了材料的力学及导热性能。碳化硼（B4C）是一种耐火材料和超硬材料，热导率很高，但价格昂贵，在绝缘高分子材料中应用不是很广泛。还有一些研究人员以碳化硼为导热填料来填充天然橡胶材料，发现碳化硼的加入可以提高天然橡胶的热扩散系数，且天然橡胶的热扩散系数经过老化后也有所提高。

4 混杂填料的应用

将不同种类的填料按一定比例配合使用，可以充分发挥单一填料的特点，由于混杂效应，不但可以提高热导率，还可降低成本。研究人员将BN、AlN、MgO按照3∶2∶5的比例混合，再与聚醚酮、聚酰亚胺的二甲基甲酰胺溶液共混，结果发现模塑物具有较高的导热性能。还有研究人员用不饱和聚酯、固化剂、玻璃纤维、A1N粉末、CaCO3、硅烷偶联剂等混合加工制备成满足电器.外壳使用要求的导热高分子材料，其热导率可提高到1.13W/（mK），且其力学性能也较好。研究人员将不饱和聚醋、固化剂、玻璃纤维、A1N粉末、MgO，CaCO3、硅烷偶联剂等混合，制得材料的热导率为1.13W/（mK），可用于电器设备和仪器外壳。

在导热绝缘高分子材料的成型过程中，温度、压力、时间等因素会影响体系的综合性能，因此需选择合适的工艺方法，使导热绝缘高分子材料的综合性能最优化。

结束语

当前我国的机械、电子和电气等领域都得到了高度的发展，这样一来也就给导热绝缘高分子材料提出了更为严格的要求，热导率高同时在综合性能上也有着上佳表现的导热绝缘高分子材料是未来发展的一个重要的趋势，这类材料的应用会使得我国的很多领域有更好的发展前景。

参考文献

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[关键词]材料发展、金属材料、无机非金属材料、高分子材料

人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。历史上,材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。历史学家也把材料及其器具作为划分时代的标志:如石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代……

100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁工业的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶,现代平炉和转炉炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。与此同时,铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶,金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后,科学技术迅猛发展,作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世,并得到广泛应用仅半个世纪时间,高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱,并在年产量整理的体积上已超过了钢,成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制备工艺的发展,使陶瓷材料产生了一个飞跃,出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变,许多新型功能陶瓷形成了产业,满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要。

现在人们也按化学成分的不同将材料划分为金属材料,无机非金属材料和有机高分子材料三大类以及他们的复合材料。

金属材料科学主要是研究金属材料的成分组织、结构、缺陷与性能之间内在联系的一门学科。金属材料科学与工程的工作者还要研究各种金属冶炼和合金化的反应过程和相的关系,金属材料的制备方法和形成机理,结晶过程以及材料在制造及使用过程中的变化和损毁机理。对其按化学成份进行分类可以分为钢铁、有色金属以及复合金属材料。按用途分类包括结构材料和功能材料。

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关键词：文物保护材料

中图分类号：G263文献标识码： A

引言

历史文物是我们祖先劳动、智慧和革命精神的结晶，具有重要的历史、艺术和科学价值，是国家文化的内涵底蕴。文物保护是一门多学科、多领域相互交叉的边缘学科 ,涉及的范围广泛。材料科学作为基础应用学科在文物保护研究与处理过程中占有很重要的地位。

当我们对文物实施保护处理时首先考虑到的是它的材质和保存现状，以及物理载荷和化学环境等。从某种意义上讲，文物保护工作就是通过对文物材料及文物于涉材料的研究，以达到延长文物保存时间的目的[1]。

上个世纪后半叶，生物工程、新材料等领域不断革新，这些影响渗透到包括文物保护领域在内的各行各业各个领域，文物保护技术在新世纪必将发生重大变革。目前国内外常用的封护剂有甲基丙烯酸树脂、聚氨脂、聚醋酸乙烯脂等。这些材料的耐老化时间一般只有几年时间，可逆性不好，存在一定的局限性，在新的世纪里对封护材料的保护性能提出更高的要求。氟碳有机氟材料由于具有超耐候性、耐化学性、氧透过性低、阻燃性等卓越性能被广泛地应用到文物保护工作中，如：古建、石刻封护剂，金属文物的防锈涂料，有机文物加固剂。随着纳米材料在许多领域的应用，成为材料科学研究的热点，其也必将从文物保护新材料中脱颖而出应用于古建、石刻、金属文物、有机文物、博物馆环境的保护工作[2]，目前在文物保护中应用比较广泛的材料做如下分析。

1. 高分子材料在文物保护中的应用

有机高分子材料是文物保护中使用的一类重要的材料，在文物保护中被用做文物的加固材料、粘接材料、表面封护材料等。在文物保护中使用的高分子材料包括：天然有机高分子材料（多糖、 蛋白质、 蜡等）；水溶性合成树脂；溶剂型合成树脂；反应型高分子材料；高分子树脂乳液等[3]。其在保护及修复石质文物、壁画、古建筑、博物馆藏品等方面发挥重要作用[4]。以下为常用的高分子文物保护材料：环氧树脂粘结力特别强，可以粘合各种金属和非金属材料。例如，应用环氧树脂胶粘剂可以修补、粘接断裂的石雕艺术品，残破的陶器和瓷器，以及用来加固和粘接古建筑木构件等。聚乙烯醇缩丁醛乙醇溶液被用来保护古代壁画的画面和用于金属文物的表面保护，以及加固脆弱的古代纺织品等方面，效果均不错。聚乙烯醇溶液和聚醋酸乙烯醋乳液也经常被用来封护古代壁画的画面层或加固、粘贴壁画的地仗层。聚醋酸乙烯醋乳液还常常被用来渗透加固古代脆弱的陶器、瓷器、骨器、角器、石器、象牙制品等。丙始酸酣乳液用于古代壁画颜色的保护和金属文物的渗透加固，效果比较好。另外，丙烯酸醋乳液还可用来加固古文化遗址或古墓葬的地基。不饱和聚醋树脂配合无碱玻璃布作成玻璃钢代替糟朽木材应用在古建筑糟朽木构件的加固方面。聚乙二醇试用于古代饱水的木器和漆器的脱水定形处理。有机硅树脂可用于防止岩石的表面风化作用，以及用有机硅树脂来处理饱水的木器和漆器[5]。改性有机硅S- i 97材料具备良好防水、防酸碱盐、 防风化、防污染、抗冻融以及耐候性、加固性和透气性,使已风化的砖质文物得到了有效的保护[6]。

2. 纳米材料在文物保护中的应用

纳米材料具有表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应等基本特性。纳米材料在文物保护中具有的超双亲界面、抗紫外线和耐老化、透明和防遮盖及耐腐蚀抗氧化等其他材料所无法比拟的特性。针对目前文物保护中存在的问题，纳米材料可应用于石质文物保护中，纳米技术应用在石质文物裂隙注浆中[7-8]。MDI型聚氨酯广泛应用于秦俑彩绘陶器保护中，以物理共混方式采用超声波分散将纳米材料添加到MDI型聚氨酯中，可提高耐光老化性[9]。纳米材料在金属文物[10]、陶器、纺织品等[11]有机质文物等的保护中都有应用。虽然纳米材料应用于文物保护具有广阔的前景但是目前纳米材料在文物保护中的应用仍处于研究阶段还有许多问题亟待解决，如纳米粒子极易相互吸附而发生团聚降低了纳米材料的优异性能，降低纳米复合材料的耐紫外稳定性。随着制备方法的改进、理论的不断完善及对其机理的不断深入研究，纳米技术将在文物保护中得到更广泛的应用[11]。

3. 无机胶凝材料在文物保护中的应用

在人类早期的建筑活动中，粘土、石灰、石膏、火山灰是最早被使用的胶凝材料。因此许多土砖石结构的古遗址、古建筑中都使用过这类早期的胶凝材料。现在，这类材料已成为最重要的文物保护用材料。针对文物不同程度的损伤，如开裂、剥落甚至坍塌等状况要进行加固处理。常用的无机加固材料有生石灰、氢氧化钙、硅酸盐、氢氧化钡等。古建筑、石质文物或者陶质文物表面腐蚀或剥落以致残缺，使其表面的文化特征（如雕刻纹饰或文字等）逐渐消失。解决这类问题，要选用合适的修补材料，采用适当的修补技术（如粘结、压力灌浆、补缺）来修复文物。对于古城墙的修补，我国使用的技术主要有粉刷涂料勾缝、替砖修复、砖粉修复、外贴仿制面砖、压力灌浆等。用于文物修补的无机材料有石灰、水泥、石膏、粘土、石灰石粉等[12]。

4. 仿生无机材料在文物保护中的应用

仿生合成技术是模拟生物矿化过程，以有机物的组装体为模板控制无机物的结晶形成，制备出具有特殊结构和功能的新型材料。生物矿化最主要的特征就是从分子水平控制无机矿物相的结晶析出，从而使生成物具有优良的物理和化学性质。仿生无机材料具有耐候性优越、与基底石材相容性好、合成条件（常温常压）温和及对环境无污染等优点，为石质文物的保护工作开辟了一条新的途径。利用仿生技术模拟生长此类保护膜用于文物保护无疑具有诱人的前景[12]。仿生仿生无机材料具有优越的耐候性、与基底石材相容性好、合成条件（常温常压）的温和性以及对环境无污染等优点，是一种很有潜力的新型石质文物保护材料。人们已经在石质文物表面发现了一类能够长期保护表面石刻文字的生物矿化膜，其中已经得到确切证明的有以草酸钙为主要成分的无机膜，也可能还有以磷酸钙为主要成分的其他生物无机膜。利用仿生技术可以在文物表面形成一层很薄的无机保护物质，该保护层具有许多令人十分赞赏的优点，如：具有致密有序的结构，半透明的外观，耐候性极佳，耐磨性好，与基底结合牢固，甚至具有可适当调控的性能和结构。另外，其合成方法与环境的友好性，以及能在生理环境下实现施工的优越性，都显现出仿生技术在文物保护领域应用的潜力[13-15]。

5 涂料在文物保护中的应用

化工涂料行业的产品随着各行业的需求，发展非常迅速，并早已广泛应用于文物部门的古建筑维修保护。由于文物保护科技需求，文物保护处理使用的涂护材料，不能改变及损害文物原来的面貌，保护材料必须无色透明，常温常压下施工，干燥膜尽量簿，有较强的附着力和较好的长期耐侯、耐老化性能与外界环境隔绝尽可能长时间不受外界自然环境的侵蚀阻止其老化腐蚀及磨损等。田金英对用于室外金属文物表面保护涂料进行了研究，在三大类涂料：有机硅（硅酸盐）类、丙烯酸和聚氨醋中都选择出具有代表性的样品，再经实验室试验。结果表明，丙烯酸清漆均不带颜色它能涂护室外的各种金属饰件，对金属文物能起到保护 和装饰作用，防止大气腐蚀，文物本身的面貌改变不明显。王芳等对文物保护中几种有机聚合物涂料的光降解进行了研究。丙烯酸类涂料的耐老化性能优异，不易老化降解，即使降解生成的产物也是不引起颜色变化的物质，同时不易改变文物的外观，具有特殊的功能。这有益于指导人们选取适宜的文物保护材料。生漆、溶剂型树脂涂料、水基树脂涂料、耐候性氟涂料等涂料在物保护中都发挥重要作用。

结论

科技进步日新月异，随着材料科学和新技术的发展，会有更先进材料用于文物保护中。文物是传承历史的重要符号，是不可再生的文化资源，对于文物保护工作，要针对文物本身的特点，结合文物所处环境，选择最合适的文物保护和修复材料及技术。对于文物保护中使用的材料，其实就是使用材料的某种或几种性能 ，同时还要考虑材料的综合性能以及与文物基体材料的相容性。文物保护用材料要在满足使用性能的基础上兼顾工艺资源、经济等方面的因素，综合指导在文物保护过程中的材料选择、组合及应用。

参考文献

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