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高分子材料的耐热性范文1
关键词：酚醛树脂；耐热性；改性研究
中图分类号：TQ323 文献标识码：A
酚醛树脂最早出现于20世纪初，并且在工业生产中得到了广泛的应用，在很长一段时间内是塑料的指代词。酚醛树脂的出现使得许多新工艺得到实现，并且促使更多的人参与树脂的开发。为了满足工业生产的需求，之后人们创新了许多树脂材料，并且通过性能改变研究来提高其性能。经过100余年的应用，酚醛树脂的制造工艺已经非常成熟，能够在加工过程中对各种参数（酸碱值、黏度、游离酚等参数）进行控制与调节，来提高其性能。随着现代加工技术的发展，酚醛树脂的耐高温性被社会各界所重视。因此，加强对酚醛树脂耐热性的研究具有重要的现实意义，可以改善其耐热性，从而让该材料在更多的领域得到有效的应用。
1.酚醛树脂耐热性改性的方法
随着现代科学技术的不断发展，航空航天、电子、汽车、机械生产等行业对于材料耐高温性的要求不断提升，随之而来的问题就是酚醛树脂的耐热性无法满足这些行业的需求，这也是限制树脂应用的主要问题之一。研究酚醛树脂的耐热性是为了满足现代技术发展的要求，对酚醛树脂进行改性研究是现代聚合物发展的重要课题，对于实际生产具有重要的指导作用。普通酚醛树脂在低于200℃的环境中能够正常使用，若温度超过200℃，就会出现氧化反应；当温度达到340℃～360℃时，酚醛树脂会逐渐出现热分解反应；当温度上升至600℃～900℃时，其会产生一氧化碳、二氧化碳、水蒸气以及苯酚等物质。为了提高酚醛树脂的耐热性，通常去掉加入化合物来改善其物理性能。例如加入芳环或含芳杂环的化合物，然后通过增加酚醛树脂的固化条件或增加固化剂添加量等方法，提高酚醛树脂的稳定性、刚性，从而有效提高其耐热性。
1.1 芳烷基改性酚醛树脂
芳烷基改性酚醛树脂主要是通过加入芳基或芳烷基来提高酚醛树脂的性能，此类树脂具有较好的耐碱性、机械强度高，同时具有较高的耐热性和耐氧化性。用该材料制作的玻璃钢能够在高温环境中保持较好的弯曲强度。相关研究指出，芳烷基改性酚醛树脂制作的玻璃钢在250℃环境中放置1000h后，仍保持80%的弯曲强度。芳烷基改性酚醛树脂生产中能够应用的芳烃有许多，例如甲苯、二甲苯、取代苯、双酚A等。其主要的加工方法有两种，一种是让芳烃与甲醇进行化学反应后，生产的化合物再与苯酚、甲醇反应得到树脂；另一种是让芳烃、苯酚与甲醇同时反应，最终生成树脂。
1.2 焦油改性酚醛树脂
焦油改性酚醛树脂主要是通过加入煤焦油以及硅烷偶联剂来改善酚醛树脂的耐热性。在酚醛树脂中加入煤焦油能够提高其熔点，并且在含有甲醛或乌洛托品的情况下能够发生固化反应。焦油中有许多结构复杂的高分子环状烃，例如多取代苯、菲、甲酚等；除此之外，还有许多含有磷、氮、氧的化合物，各种化合物与酚醛树脂进一步结合，能够有效提高生产物质的性能，从而提高其耐热性。但是要注意的是，煤焦油在酚醛树脂的固化反应中主要起到填充作用，若添加数量过多就可能会影响生产物的强度。
1.3 聚酰亚胺（PI）改性酚醛树脂
聚酰亚胺的主要成分为芳香族二胺和二酐，是一种高分子材料，并且在高温环境下具有较好的韧性、机械强度、耐腐蚀、耐辐射、耐热性和阻燃性，是高分子材料中综合性能较好的一种，其加入酚醛树脂能够有效提高其耐热性。聚酰亚胺与酚醛树脂分子间发生化学反应，其中以双马来酰胺的生成率最高。双马来酰胺化学反应的最大特点为无小分子物质生成，可在低压环境中成型，能够用于线型酚醛树脂的改性生产中，具有较高的耐热性、机械强度和耐腐蚀性，其熔点高达469℃，且具有明确的软化点，能够应用于热压成型工艺加工中。
1.4 硼酸改性酚醛树脂
硼酸改性酚醛树脂制造工艺主要有3种：
①苯酚与硼酸反应后，将化合物与甲醇或多聚甲醇和催化剂放置一段时间后进行脱水处理，最后可以得到硼酸醛树脂。
②苯酚与甲醇反应后，在高温环境下（100℃～110℃）与硼酸反应，待水分完全挥发后最终得到树脂。
③将酚醛树脂与硼酸或硼酸与六亚甲基四胺的反应物共同混合后进行固化反应，最终得到耐热性提升的酚醛树脂。
2.改性研究进展
2.1 酚醛树脂合成工艺改性研究进展
由于酚醛树脂制造方法简单、成本低廉以及性能较好，在各行各业得到了广泛的应用，但是随着现代科学技术的提升，酚醛树脂性能无法适应新技术的应用，限制了其应用范围，因此需要改进酚醛树脂的合成工艺，从而提高酚醛树脂的性能。笔者主要介绍3种酚醛树脂合成工艺改性方法：
①非金属元素改性酚醛树脂：该方法主要是利用一些非金属元素来提高酚醛树脂的使用性能，其中以硼改性酚醛树脂在业界的研究最多，并且已经商业化应用，具有较好的耐高温性。此外，磷改性酚醛树脂合成工艺也发展得比较成熟，能够有效提高树脂的阻燃性。
②金属元素改性酚醛树脂：该方法主要是利用金属酸或有机化合物进行改性。在高温环境下，金属元素与碳反应生成碳化物，这在一定程度上能够有效提高树脂的耐热性。该类树脂在航空航天事业中具有较好的应用效果。
③纳米材料改性酚醛树脂：随着现代纳米技术的出现，其在酚醛树脂改性中也有较好的应用，添加纳米材料能够改善树脂的耐热性和机械强度。纳米粒子具有较好的表面效应和体积效应，能够有效缩小材料的体积，同时改变酚醛树脂的物理性能和化学性能，在高温环境中具有较高的强度和稳定性。
2.2 环氧树脂改性酚醛树脂的研究进展
环氧改性酚醛树脂制造方法可分为物理方法和化学方法两种，化学方法是将环氧基加入酚醛树脂分子结构中，物理方法则是将热固性酚醛树脂与双酚A环氧树脂混合，生成的材料兼具两种树脂的优势。环氧树脂-酚醛树脂混合物不但能够有效提高酚醛树脂的耐热性，同时由于环氧基的存在，固化反应中不会生成水分子，有助于增加材料的稳定性。在工业生产中主要采用物理制造方法，其能够用于制造多种用途的符合材料。若将制造方法进行细分，可分为机械混合、化学混合、乳胶混合、溶液混合。机械混合的方法是最简单的，其主要是将不同类型的树脂溶液用搅拌机进行搅拌。
2.3 腰果壳油/双马来酰亚胺改性酚醛树脂研究进展
腰果壳油是一种从腰果中提炼的生物油，主要成分为腰果酸和腰果酚，在腰果壳油改性酚醛树脂中主要起作用的是腰果酚，因此在腰果壳油/双马来酰亚胺改性酚醛树脂制作中必须做好脱羧处理。双马来酰亚胺树脂具有较高的耐热性、机械硬度、耐腐蚀性，并且具有较好的可塑性，具有较高的加工性能。腰果壳油/双马来酰亚胺改性酚醛树脂制作过程中，为了提高树脂的韧性以及反应活性，在聚合过程中要明确腰果酚剂量，从而保证缩合反应的效果。
结语
酚醛树脂是指在酸或碱环境中，酚类材料与醛类材料反应后获得的树脂，在现代社会中具有重要的作用。酚醛树脂的优势在于具有极好的耐热性、耐腐蚀性，成本低廉以及稳定性好，但是传统的酚醛树脂无法满足现代技术发展的要求，因此需要通过改性研究来提升酚醛树脂的性能，从而满足现代社会发展的需求。本文首先针对酚醛树脂耐热性改性的方法展开分析，并提出了4种改性酚醛树脂，然后阐述了改性研究进展，旨在提高酚醛树脂耐热性改性的研究水平。
参考文献
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高分子材料的耐热性范文2
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。
高分子材料的耐热性范文3
【关键词】有机高分子；化学材料；塑料
1.塑料化学材料简述
塑料是在合成树脂基础上添加增塑剂、稳定剂和抗氧化剂能辅助物质试剂的新型有机高分子化学材料。其中增塑剂的功效是增加化合物形成之后的形态固化，辅助高分子化学材料的塑造性能。稳定剂是对化学成分中不稳定的比较活跃的物质进行针对性、有效地稳定，使其原来所具备的活泼性质趋于平稳。抗氧化剂主要应用于某些容易受到氧或者氧化合物等物质的氧化作用而发生质变的物质，起到防止金属等物质被氧化和改变原有属性的化学作用。
新型有机高分子化学材料塑料具有质量轻、防水耐用、成本低等独特优势，并且随着科技不断的发展，塑料的制造工艺越来越趋于成熟，其在科技领域的优势也变得越来越突出。塑料的应用呈增长趋势。我国是世界十大塑料制品的生产和消费国之一。1995年，我国塑料产额为519万吨，进口额近600万吨，当年全国塑料消费总额约1100万吨，其中包装用塑料达211万吨。
2.有机高分子化学材料塑料的使用
2.1有害塑料制品的辨识
塑料被越来越多的应用于社会生活的各个方面，广泛性的使用使得塑料在生活生产中占据日益重要的地位。然而，在塑料被大部分应用时，塑料的安全性问题受到重视和关注。塑料制品安全性的检测和辨识十分急切，其实，有害的塑料制品可以通过直接的方式来辨别，例如通过嗅觉。一般来说，鼻子闻起来有刺鼻或反应不良的气味的塑料制品，存在安全隐患的可能性更大。可能很多人质疑这种方法的科学性和有效性，诚然，通过嗅觉来辨识有害塑料的方式不是十分科学，但却是判断塑料制品有害与否的直接而准确的方法。当有刺激性气味或者身体感觉不适用的气味释放时，此种塑料合成物必然存在问题，其多表现于此种塑料构成的物质中带有有害物质，造成塑料的有害性和毒性。
另外，一部分用塑料材料制成的厨具，例如塑料材质的锅柄，当锅柄高温时，会释放出刺激性气味，那么这种塑料制品也是有毒的。当遇到高温条件的情况下，有害的化学物质会发生相应的不同程度和表现的化学反应，在化学发生反应之后，原本无害的物质通过高温作用，变为其他的有害性的化学物质，释放出刺激性的气体，危害身体健康。因此，在日常生活中辨识塑料制品的毒性存在与否，可以通过直观的嗅觉和高温的附加作用来判读所使用的塑料制品是否有害身心健康。
2.2塑料制品的使用注意事项
2.2.1注意使用正规厂家生产的塑料制品
塑料制品业的发达使市场上塑料制品质量的参差不齐，存在质量上的差别，一些质次廉价的塑料制品在市场中大量的存在，并且很难和高质量的、安全性达标的塑料制品加以区别。这种低质低价的塑料制品缺乏明确注明的使用范围，即：是否可以加热；是否耐腐蚀或者在何种情况下有毒等注意事项的必要说明。与其不同的是高质量、严标准的塑料制品一般会标注清楚该塑料制品的使用范围和注意的事项，例如高温性的食物或者液态油量过度的物质的盛放，会有比较明确的规范，避免塑料制品在高温或被腐蚀的情况下造成严重的危害人体健康和生态环境的问题的出现。因此，塑料制品在使用和购买的过程中，尤其要注意使用正规厂家生产的塑料制品，严格防止劣质品的使用和危害。
2.2.2注意使用正规厂家生产的微波炉专用塑料制品
塑料制品在日常生活中广泛应用的主要领域是在厨具方面的使用，厨具中绝大部分都有塑料制品的使用。塑料制品在厨具中的各种应用一般都具有特定的严格要求和规范，例如，微波炉一般会使用区别于其他厨具的独特的塑料材料，其所谓的专用塑料制品的独特性特点一般包括半透明性、无色和耐高温。由于微波炉的外部客观性所以要求其塑料的半透明性，即可以实现食物操作的便捷使用观察性，又可以增加微波炉使用的安全性；无色性质是有对微波炉无害性的确保；当微波炉加热油量大的食物时，必须使用耐热性的塑料材料，防止普通塑料材料在高温条件下转化为有害物质的可能性。
2.2.3避免使用非耐热的塑料制品
非耐热性的塑料制品不具备耐高温的性能，会发生遇热变软、变形的情况，当耐热性差的塑料制品温度上升时，会释放出刺激性的气味，即有害的物质产生，这类塑料是有害的塑料制品。即使这类塑料在常温下是安全的，但在高温下由于被分解而释放有害的物质。例如，生活中的某些行为，将热水倒进矿泉水瓶或饮料瓶中，其实是危害健康的。
2.3有机高分子材料塑料的危害
2.3.1对土壤、农作物的危害
如聚乙烯、聚氯乙烯塑料薄膜，在土壤中约300―400年才能完全降解，塑料制品滞留在土壤里，会大大破坏土壤的透气性，降低土壤的蓄水能力，从而影响农作物对水分、养分的吸收，阻碍了作物生长，造成农作物的大幅度减产和耕地劣化现象。此外，塑料添加剂中的重金属离子及有毒物质会在土壤中通过扩散、渗透，直接影响地下水质和植物生长。
2.3.2对动物的危害
有毒的塑料添加剂会使动物降低食欲，降低类固醇激素水平，导致繁殖率降低，甚至死亡。据估计，每年至少有数百万只海洋动物因误食塑料导致丧生。
【参考文献】
高分子材料的耐热性范文4
1991年1月
第二作者：郑晓广；中平能化集团研究院副院长
摘要：本文首先了解尼龙-66在工业上的合成方法，通过剖析单体中酰胺基团的结构特点，得到由结构和成分决定的物理及化学性质，进而简述尼龙-66在工业上的重要应用及发展前景。
关键词：聚酰胺化; 羧酸衍生物；化学结构特点
随着工业的迅速发展，高分子材料在现代生产中的作用日益显著，作为世界上第二类合成纤维的尼龙-66也不例外。因其高强度、柔韧性好、耐磨性优良等综合特点，尼龙-66被广泛应用于橡胶、轮胎、塑料、电子、化工、化纤等行业。因此了解它的合成，性质，及其在工业上的应用意义匪浅。
1、尼龙-66的合成
聚酰胺俗称尼龙（Nylon），英文名称Polyamide（简称PA），是分子主链上含有重复酰胺基团―［NHCO］―的热塑性树脂总称。包括脂肪族PA，脂肪― 芳香族PA和芳香族PA。其中，脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。尼龙-66由己二酸和己二胺缩聚而成，因为两种合成原料均含有六个碳原子，名称由此而来。它的学名又叫聚已二酰已二胺（简称聚酰胺-66）。聚酰胺化有两个特点：一是氨基活性比羟基高，并不需要催化剂；二是平衡常数较大（约400），可在水介质中预缩聚。己二酸和己二胺可预先中和成66盐，防止己二胺挥发，保证羧酸和氨基数相等，然后利用66盐在冷、热乙醇中溶解度的显著差异，经重结晶提纯，有关杂质则留在母液中。因为66盐不稳定，温度稍高，盐中己二胺便会挥发，导致己二酸脱羧，等基团数比失调。为了防止这些损失，先将少量醋酸加入60%~80%（质量分数）66盐的水浆液中，在密闭系统中先在低温和高压下加热1.5~2h，预缩聚至0.8~0.9反应程度，然后慢慢升温至尼龙-66的熔点以上，进一步缩聚。尼龙-66的分子量由端基封锁控制。综合考虑尼龙-66的可应用性和可加工性，通常将其分子量调整为15000～30000（聚合度约150～300）,若分子量太大，成型加工性能变差。
2、尼龙-66单体中酰胺基团的结构特点
尼龙-66的单体属于羧酸衍生物[1]，即羧酸分子中的羟基（-OH）被氨基（-NH2）所取代，得到酰胺。酰胺分子中含有羰基，即碳氧双键，由于氧的电负性比碳大，羰基产生极化，反应性能很强。但是氨基取代羰基上的一个氢原子后，因给电效应降低反应活性，使羰基稳定。同时，酰胺氨基上的氢原子可在分子间形成强的氢键，易于形成脂肪族大分子。正是由于酰胺基结构的存在，尼龙-66才具有耐磨、耐碱、抗有机溶剂、弹性足、强度高等一系列优于其他聚酰胺的的优点。
3、尼龙66的性能及其在工业上的应用
尼龙-66是半透明或不透明的乳白色结晶聚合物，在聚酰胺材料中有较高的熔点。它是一种半晶体-晶体材料，械强度较高，耐应力开裂性好，是耐磨性最好的尼龙，自性优良，仅次于聚四氟乙烯和聚甲醛，耐热性也较好，属自熄性材料，吸水性大，因而尺寸稳定性差。尼龙-66的化学稳定性好，对许多溶剂具有抗溶性，尤其耐油性极佳，但对酸和其它一些氯化剂的抵抗力较弱。易溶于苯酚，甲酸等极性溶剂，加碳黑可提高耐候性。 由于制备工艺的差异，尼龙-66的各种性能指标随着聚合度、结晶度、吸水（湿）率或添加剂的种类和数量的不同而有所变化。测试方法和测试条件的变化也会导致测试结果的不一致，加上后结晶化和应力驰豫的客观存在，所以控制成型条件和成型后的保管状态及测试条件对各项力学指标的测试尤为重要。
3.1.力学性质
未改性的尼龙-66因为其高强度、硬度、刚度、抗蠕变性和抗热降解性、耐摩擦而著称，添加10%～20%的橡胶状聚合物改性的尼龙-66的抗冲性能得到改善，但是强度和刚度有所降低。添加矿物质特别是玻璃纤维改性可以增强其硬度、强度、抗蠕变性和耐疲劳性。在医疗器械，汽车，电子工业，拉丝等行业均有应用。
3.2.电性能
由于尼龙-66具有良好的绝缘性能，体积电阻和表面电阻也较大，以及抗电荷径迹性能较好，因而在输电系统中广泛用作绝缘器件，其他选择因素有耐热性和阻燃性。
3.2.蠕变[2]和疲劳性质
在较宽的温度范围内，未增强的尼龙-66都具有较好的耐疲劳性和抗震性，加上其优良的耐化学品性，因而在一些载荷经常变化或者动态加载的机械部件上得到广泛应用。玻纤增强的尼龙-66则提供了更高的应力水平。在工业测试中，其拉伸―压缩循环次数可以达107量级。
3.4.表面性质
尼龙-66因其表面光滑、良好的韧性和表面硬度，耐热和耐疲劳性能，表面自性在齿轮等传动装置、链轮齿、凸轮和其它一些要求耐摩擦、磨耗的零部件件上获得大量应用，众多用MoS2、PTFE和石墨改性的尼龙66也获得广泛应用。
3.5.热性能
尼龙-66是一种具有较高熔点的半结晶性高分子材料，只要未达到熔化温度，就保持有足够的刚性。玻纤改性增强有效地增加了高温下的刚性，同时降低了其热膨胀系数。正是基于这些原因，尼龙-66才在高温环境中被广泛使用。
3.6.吸水性和尺寸稳定性
当尼龙-66制件浸没在水中或暴露在潮湿的空气中时，其吸水量与尼龙-66的品级、制件厚度、湿度、时间、温度等因素有关。纯尼龙-66在饱和状态下吸湿量达8.5%，在50%RH下的平衡吸湿量也有2.5%。改性后的尼龙-66一般吸湿量要小，减少的程度与配方中尼龙66的含量成正比。模塑制件的尺寸稳定性与成型温度、制件厚度和尼龙-66的级别有关。
3.7.耐环境特性
尼龙-66对剂、机油、液压油、冷却剂、致冷剂、油漆溶剂、清洁剂、洗涤剂、脂肪族和芳香族溶剂及其它一些溶剂即使在高温下也具有较好的耐受性，同样对许多水溶液和盐溶液也具有较好的耐受性。在某些化学物质如水和二氯甲烷中，尼龙-66可被塑化或软化，但当这些化学物质被除去以后，又可恢复尼龙-66本身的性质。正是由于尼龙-66有很好的耐热水性和耐蒸汽性，才在汽车引擎的冷却系统中得到了应用。
3.8.抗氧化特性
尼龙在工业染色过程中由于高温、富空气水中的氧气等作用会因氧化而发黄，严重影响制品的质量。不过在生产中可通过添加剂改性来避免这种氧化过程，获得抗氧化性能优良的产品。通常，尼龙-66具有优良的户外稳定性，使用某些添加剂会使尼龙-66制件的表面光泽保持得更加持久。
4、结语
作为工程塑料中的佼佼者，尼龙-66的高强度性，抗高温阻力，化学阻力，以及高硬度和抗磨损性能这些优势为尼龙塑料的发展开辟了新的道路。而且，通过添加适当的膜或者改性试剂，可以得到更多性能优良的尼龙-66材料。与此同时，尼龙属于聚酰胺类，低于其他工程塑料的价格优势使得它在工业应用中占尽先机。相信在未来的高分子材料市场中，尼龙-66仍将会占据主导地位。（作者单位：郑州大学材料科学与工程学院）
参考文献：
高分子材料的耐热性范文5
关键词：超高分子量聚乙烯；玻璃微珠；改性
1 现状
托辊是带式输送机上的重要部件和易损件，其质量好坏直接决定带式输送机的使用寿命和成本多少。目前国内外带式输送机中普遍使用金属托辊，它存在使用寿命短（约3万h）、运行阻力大、托辊重量重、运行噪音大等缺点。
非金属高分子托辊是近年出现的一种新型产品，它是目前带式输送机行业对托辊向轻型化、超耐磨性要求和发展方面最理想的代替产品，国外此类产品开发的较早。我们国家近年有些企业也在开发高分子托辊产品，但一直没有形成统一的标准和规模。
我公司带式输送机上的托辊，现在使用的是钢制的，结构较复杂，不易维修，其使用寿命一般只有3个月，使用中还容易“卡壳”，易锈蚀，故障率高。为此，我公司准备用超高分子量聚乙烯塑料（UHMW-PE）制造皮带运输机上的托辊。由于超高分子量聚乙烯塑料具有很好的耐冲击、耐磨、耐腐蚀、自身、吸振等特性，制成的超高分子量聚乙烯塑料托辊，其耐磨性好，使用寿命是钢托辊的3～4倍；由于有自功能，可以不用滚动轴承，因而也不会发生“卡壳”，故障率低；耐腐蚀性能好，在潮湿和有浸蚀性环境下作业比钢制托辊更具优越性。但该产品不耐高温，工况温度应在低于90℃下使用，在有防爆要求的工况下，必须采取有效的防静电及阻燃技术措施。
2 超高分子量聚乙烯托辊研究方向
在皮带机运量和带速确定的情况下，胶带的水平运行阻力的大小主要取决于托辊的阻力系数，因此，非金属轻型化托辊的开发主要在于：降低托辊阻力系数，同时可以提高托辊使用寿命、改善皮带机整机运行条件和减轻工人的劳动强度。超高分子量聚乙烯托辊的优异的综合性能使它成为钢托辊的最佳的替代品。
2.1 性能
2.1.1 耐磨损性能
超高分子量聚乙烯（U HMW 2PE） 是一种新型的工程塑料， 它具有耐磨损、耐腐蚀、耐冲击性能， 自为铜的数倍。
2.1.2 冲击性能
超高分子量聚乙烯的冲击强度是既存塑料中最高值， 即使在- 70℃时仍有相当高的冲击强度。
2.1.3 自
超高分子量聚乙烯具有很好的自性能， 摩擦系数小， 如表1 所示。
表1 几种材料摩擦系数的比较
2.1.4吸水率
超高分子量聚乙烯的吸水率在工程塑料中是最小的（见表2 所示）。
表2 几种常见工程塑料的吸水率（%）
2.1.5 机械性能
表3 是超高分子量聚乙烯的机械性能与尼龙的比较。
表3 超高分子量聚乙烯和尼龙的机械性能
2.2针对超高分子量聚乙烯的特性， 结合钢托辊的生产经验，进行以下几方面的研制。
2.2.1 超高分子量聚乙烯托辊辊壳研究方向
超高分子量聚乙烯虽然有许多优良特性但也有许多不足：硬度低、强度低、耐热性能差、有蠕变性等，为了弥补这些不足和进一步提高其耐磨性可对其进行填料（超细玻璃微珠、二硫化钼、滑石粉、玻璃纤维、碳纤维、聚四氟乙烯）改性。
综合考虑比对各种添加剂对超高分子量聚乙烯性能的影响，我们采用玻璃微珠对超高分子量聚乙烯进行改性。玻璃微珠具有导热系数低、质轻、无毒、化学性能稳定、耐高低温、电绝缘性和热稳定性好等特点，而且在聚合物中的分散性也比较好。玻璃微珠与碳纤维相比，它是一种成本低廉、性能优良的理想塑料填料，利用粉煤灰中的玻璃微珠不但能改善塑料等高聚物的综合性能、降低成本，而且能减少环境污染，变废为宝，利国利民。超细玻璃微珠添加到超高分子量聚乙烯中后，分散均匀，使其耐磨性好、应力集中小、冲击强度下降缓慢、硬度大、并能提高其刚度、抗压性、阻燃性、提高加工性能等。通过参照刘光建老师的相关实验，结合托辊生产经验，制定超高分子量聚乙烯与玻璃微珠之间的配比，使改性后所形成的托辊辊壳能够满足实际使用的需要，并较钢托辊有很大的改进。
2.2.2 托辊轴承座研究方向
托辊现在使用的轴承座是碳素结构钢，重量较大，托辊的运行阻力相对也较大。如采用高分子材质的轴承座，不仅能够降低托辊的重量，同时减小它的运行阻力。ABS树脂具有良好的耐热耐磨性、抗冲击强度高、表面硬度高、尺寸稳定、及电性能良好等特点，鉴于它优良的综合性能，采用ABS轴承座替代现用的轴承座，并通过对它结构的改进设计，不仅降低了托辊的总重量，减小托辊的运行阻力，从而提高托辊的整体性能。
2.2.3 提高托辊加工工艺可靠性研究方向
目前公司托辊生产的工艺比较老化，大多工序都要人工进行操作，误差较大，产品的可靠性和精度较差。因此，新型托辊要与国内外相关厂家联合开发国际最先进的全自动轻型托辊生产线，实现主辅分离、全自动加工转接装配，辅线以轴、轴承座全自动加工中心为主，主线完成托辊的全自动装配。配件实现高精度加工，托辊采用定程压装、全自动焊接和装配，在工艺上完全满足托辊高精度装配，保证生产出高品质托辊。增加托辊成套检测、试验设备，完全具备模拟工况的试验条件和产品数据的全面检测分析，为托辊提供精确的设计依据。
3 结束语
超高分子量聚乙烯托辊与金属托辊相比具有很大的优越性。它具有较低的运行阻力；具有很好的冲击能吸收性，能有效地降低运行噪声，可以使带式输送机实现长运距、大运量、高速度的运转工作；使用寿命长（一般在10万h以上），托辊重量轻（一般仅为同规格钢托辊重量的 1/ 2～2/ 3），大大的降低了运行成本和劳动强度，使安装更换更方便，同时也减轻了托辊的使用维护量。
高分子量聚乙烯轻型托辊的设计开发，理论上可以使托辊的阻力系数降低30%，使托辊旋转重量降低50%以上、使用寿命至少增加一倍，并最大程度降低托辊的阻力系数。实现真正意义上的低阻力运行，同时也会为我国在皮带机传动计算理论方面产生重大变革。
参考文献
[1]刘光建.超高分子量聚乙烯[M].北京：化学工业出版社，2001.
[2]曹民干，陶梦山.粉煤灰玻璃微珠对超高分子量聚乙烯性能的影响[J].塑料，2004（33）：2.
高分子材料的耐热性范文6
关键词：高分子材料；发展；前景
一 高分子材料的发展现状与趋势
高分子材料作为一种重要的材料， 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说， 人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。鉴于此， 我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上重点发展五个方向：工程塑料，复合材料，液晶高分子材料，高分子分离材料，生物医用高分子材料。近年来，随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进? 步的发展， 高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃，并取得了重大突破。
二 高分子材料各领域的应用
1高分子材料在机械工业中的应用
高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛， “ 以塑代钢” ，“ 塑代铁” 成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围，使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体，聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出， 在某些有机溶剂 如煤油、砂浆混合液中， 其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板， 广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性， 对金属的同比磨耗量比尼龙小， 用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学等改性， 其摩擦系数和磨耗量更小， 由于其良好的机械性能和耐磨性， 聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属， 还能取代铸铁和钢冲压件。
2 高分子材料在燃料电池中的应用
高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响， 减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻， 获得大的功率输出。全氟磺酸质子交换 膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性， 氟素化合物具有僧水特性， 水容易排出， 但是电池运转时保水率降低， 又要影响电解质膜的导电性， 所以要对反应气体进行增湿处理。高分子电解质膜的加湿技术， 保证了膜的优良导电性， 也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。现在一批新的高分子材料如增强型全氟磺酸型高分子质子交换膜耐高温芳杂环磺酸基高分子电解质膜纳米级碳纤维材料新的一导电高分子材料等等， 已经得到研究工作者的关注。
3 高分子材料在现代农业种子处理中的应用及发展
高分子材料在现代农业种子处理中的应用：新一代种子化学处理一般可分为物理包裹利用干型和湿形高分子成膜剂， 包裹种子。种子表面包膜利用高分子成膜剂将农用药物和其他成分涂膜在种子表面。种子物理造粒将种子和其他高分子材料混和造粒， 以改善种子外观和形状， 便于机械播种。高分子材料在现代农业种子处理中研究开发进展：种子处理用高分子材料已经从石油型高分子材料逐步向天然型以及功能型高分子材料的方向发展。其中较为常见和重要的高分子材料类型包括多糖类天然高分子材料， 具有在低温情况下维持较好膜性能的高分子材料， 高吸水性材料， 温敏材料， 以及综合利用天然生物资源开发的天然高分子材料等， 其中利用可持续生物资源并发的种衣剂尤为引人关注。
4 高分子材料在智能隐身技术中的应用
智能隐身材料是伴随着智能材料的发展和装备隐身需求而发展起来的一种功能材料，它是一种对外界信号具有感知功能、信息处理功能。自动调节自身电磁特、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料/系统。区别于传统的外加式隐身和内在式雷达波隐身思路设计，为隐身材料的发展和设计提供了崭新的思路，是隐身技术发展的必然趋势 ，高分子聚合物材料以其可在微观体系即分子水平上对材料进行设计、通过化学键、氢键等组装而成具有多种智能特性而成为智能隐身领域的一个重要发展方向。
三 高分子材料的发展前景
1高性能化
进一步提高耐高温，耐磨性，耐老化，耐腐蚀性及高的机械强度等方面是高分子材料发展的重要方向，这对于航空、航天、电子信息技术、汽车工业、家用电器领域都有极其重要的作用。高分子材料高性能化的发展趋势主要有创造新的高分子聚合物，通过改变催化剂和催化体系，合成工艺及共聚，共混及交联等对高分子进行改性，通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构，通过微观复合方法，对高分子材料进行改性。
2高功能化
功能高分子材料是材料领域最具活力的新领域，目前已研究出了各种各样新功能的高分子材料，如可以像金属一样导热导电的高聚物，能吸收自重几千倍的高吸水性树脂，可以作为人造器官的医用高分子材料等。鉴于以上发展，高分子吸水性材料、光致抗蚀性材料、高分子分离膜、高分子催化剂等都是功能高分子的研究方向。
3复合化
复合材料可克服单一材料的缺点和不足，发挥不同材料的优点，扩大高分子材料的应用范围，提高经济效益。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向，目前主要用于航空航天、造船、海洋工程等方面，今后复合材料的研究方向主要有高性能、高模量的纤维增强材料的研究与开发，合成具有高强度，优良成型加工性能和优良耐热性的基体树脂，界面性能，粘结性能的提高及评价技术的改进等方面。
4智能化
高分子材料的智能化是一项具有挑战性的重大课题，智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级智能，例如预知预告性，自我诊断，自我修复，自我识别能力等特性，对环境的变化可以做出合乎要求的解答；根根据人体的状态，控制和调节药剂释放的微胶囊材料，根据生物体生长或愈合的情况或继续生长或发生分解的人造血管人工骨等医用材料。由功能材料到智能材料是材料科学的又一次飞跃，它是新材料，分子原子级工程技术、生物技术和人 工智能诸多学科相互融合的一个产物。
5绿色化
虽然高分子材料对我们的日常生活起了很大的促进作用，但是高分子材料带来的污染我们仍然不能小视。那些从生产到使用能节约能源与资源，废弃物排放少，对环境污染小，又能循环利用的高分子材料备受关注，即要求高分子材料生产的绿色化。主要有以下几个研究方向，开发原子经济的聚合反应，选用无毒无害的原料，利用可再生资源合成高分子材料，高分子材料的再循环利用。
四 结束语
高分子材料为我国的经济建设做出了重要的贡献，我国已建立了较完善的高分子材料的研究、开发和生产体系，我国虽然在高分在材料的开发和综合利用方面起步较晚，但目前来看也取得了不错的进步，我们应提高其整体技术水平，致力于创新的高分在聚合反应和方法，开发出多种绿色功能材料和智能材料，以提高人类的生活质量，并满足各项工业和新技术的需求。
参考文献：
[1]金关泰.《高分子化学的理论和应用》，中国石化出版社，1997
