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高分子材料展望范文1
1．何为高分子化学
顾名思义，高分子就是相对分子质量很高的分子，它是高分子化合物的简称。高分子化合物，又称聚合物或高聚物，是结构上由重复单元（低分子化合物—单体）连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大，小到几千，大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支，同样也是从事制造和研究分子的科学，但其制造和研究的对象都是大分子，即由若干个原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。
2．高相对分子质量与高强度
相对分子质量和物质的性质是密切相关的，是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能，才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直链的烷烃化合物，但是分子量变化很大，其机械力学性能因而也有极大的区别。
3．高分子科学的主要内容
既然高分子化学是制造和研究大分子的科学，对大分子的反应和方法的研究，显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题，也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有：如何将低分子化合物连
接成高分子化合物，即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子，其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子，就要去合成具有特殊结构的高分子。
二、高分子材料化学的应用
材料是人类社会文明发展阶段的标志，是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工，具有一定结构、组分和性能，并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用，把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革，材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料，家家离不开高分子材料，处处离不开高分子材料，是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的，高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料，另外许多精细化工材料也都是高分子材料。
第一，塑料：一类是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等；另一类叫工程塑料，其强度大，如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。
第二，纤维：人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物，通过不同的加工，生产出了各种纤维制品，极大地满足着人类的需要。
第三，橡胶：天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制，于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶，如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
第四，精细化工：比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品，如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油，使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂，以及各种吸水树脂等都是高分子产品。三、高分子化学与高科技的结合
当今社会，人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起，人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料，来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
随着生产和科学技术的发展，许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来，如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域，下面简单介绍特种高分子材料：功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料；高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴；特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂）的范畴。
第一，力学功能材料：强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；)弹材料，如热塑性弹性体等。
第二，化学功能材料：分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂；生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。
第三，生物化学功能材料：人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。
可以预计，在今后很长的历史时期中，特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。
四、高分子化学的可持续发展
研究高分子合成材料的环境同化，增加循环使用和再生使用，减少对环境的污染乃至用高分子合成材料治理环境污染，也是21世纪中高分子材料能否得到长足发展的关键问题之一。比如利用植物或微生物进行有实用价值的高分子的合成，在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进行化学合成，探索用前面提到的化学或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子，以及用合成高分子来处理污水和毒物，研究合成高分子与生态的相互作用，达到高分子材料与生态环境的和谐等。显然这些都是属于21世纪应当开展的绿色化学过程和材料的研究范畴。
参考文献：
[1]冯新德.展望21世纪的高分子化学与工业[J].科学中国人,1997,(11)
高分子材料展望范文2
关键词：大豆蛋白；高分子材料；化学改性；前景
近年来，资源、环境问题致使人们在寻求可再生资源的研究上加大了力度。在高分子材料合成领域，传统的主要原料为原油，产物难降解，并且不可再生。人们转向研究利用植物蛋白质来合成高分子材料，产物具有可降解、可再生的特性，具有广阔的前景。在石油资源日益短缺的当今世界，全球具有大量储备的大豆产量，在制作榨油、豆油时，会随之a生大量的副产品豆粕，其中具有44%的大豆蛋白，怎么利用这一资源，并能够进行工业型生产，是当今学者致力研究的重点。在将其制作高分子材料方面来看，大豆蛋白在某些性能上还存在缺陷，其作用被限制，需经过物理或者化学方法进行改性，本文对其中比较重要的化学改性方法进行了综述。
蛋白质是由20多种氨基酸通过肽链连接起来的，天然大豆蛋白具有很高的营养价值，另外，还具备其他的一些加工特性，如乳化性、持水束油性、发泡性等。但是在一定的范围内存在局限性，对其进行化学改造的主要方法就是将其蛋白质侧链基团进行化学改性。其中，蛋白质分子上的侧链有氨基、羟基、羧基和巯基等，化学改性方法就是对其进行交联、接枝、酯化等众多方法，国内外都作了众多的研究。
1交联改性
对大豆蛋白高分子进行交联指的是，在大豆蛋白质分子中存在的―NH2、―OH等都能够轻易的与双官能团或者官能分子发生交联反应。通过交联反应，蛋白质分子能够增强分子内或者分子间的键合作用，改善分子性能，提高材料的耐水性，提高硬度、拉伸强度等力学性能。缺点是会降低材料溶解度、可塑性，加工难度大。交联反应需要加入交联剂。通常有甲醛、戊二醛、糠醛等。
Swain等使用甲醛对大豆蛋白进行交联改性，研究其所得蛋白质塑料，结果表明，产品的玻璃化转变温度和熔融温度都下降。Paetau等也是利用甲醛进行交联，得出相同的结论，推测产生这种结果的原因是交联致使蛋白质分子进行了分子重排。之后对产品进行了力学性能测试，发现材料的屈服应力、抗张强度显著增强，并且可以完全生物降解。
Swain等使用糠醛对SPC进行交联改性，制成棒状材料，研究其性能，结果表明，增加糠醛的用量，产物成型温度提高，样品的力学性能显著提高。
2接枝改性
通过加入特定的化学试剂，使蛋白质分子产生初级自由基，可以使得烯类单体自发进行接枝共聚，从而大豆蛋白质材料能够获得新的性能。这种方法还可以对参数进行调控，接枝单体、接枝密度、支链长度等都能够调整，获得所需要的蛋白质分子材料性能。
马力等通过特定方法将二乙氧磷酰基已经成功接枝到了大豆蛋白多肽链上，改善了天然大豆蛋白作为膜材料时差的力学性能和水敏感性能，克服改善了这些缺点。
贺宏彬等是利用尿素和亚硫酸钠先将大豆蛋白的分子打开二硫键，之后将醋酸乙烯酯（VAc）及甲基丙烯酸甲酯（MMA）在大豆蛋白质分子上进行接枝共聚。研究结果表明，通过接枝MMA和VAc共聚可以是材料获得乳胶的冻融稳定性，并且这种性能的保质期长达6个月。
Yang等是通过选用变形剂―尿素和B-巯基乙醇、引发剂―过硫酸铵（APS），针对SPI进行甲基丙烯酸（MAA）接枝共聚。研究中发现首先是β-巯基乙醇还原二硫键为巯基，之后APS攻击巯基使之进行接枝反应。结果表明接枝率和接枝效率都显著提高。
3酰化与酯化改性
这种方法是将蛋白质分子中的氨基和羟基进行酰化或者酯化，使蛋白质分子获得新的官能团，提高其性能。
Wang等是以盐酸为催化剂，用乙醇将大豆蛋白质分子上的羧基酯化。通过酯化发现酯化产物的抗张强度提高了许多，并且同时提高了材料的耐水性。不过盐酸作为催化剂需要控制在一定的范围内。
AllanT.Panlson和MarvinA.Tun通过对蛋白质进行琥珀酰化，研究表明能够显著提高蛋白质的溶解性，蛋白质打开亚基结构，亲水基团更多的暴露增强了蛋白质的柔软性。
Brauer等对蛋白质进行棕榈酸酰氯、壬烯琥珀酸酐和十二烯基琥珀酸酐改性，发现酯化产物能够增强样品的耐水性，酯化程度越高，产物的软化温度越低，抗张强度也提高。
4磷酸化
这种方法是将磷酸根基团与蛋白质侧链上的活性基团发生酯化或者酰化反应，最终改变蛋白质性能。
田少君等使用三氯氧磷对SPI进行磷酸化化学改性，向一定量的SPI中加入三氯氧磷，常温30min后，改性之后产品获得良好的溶解性能。磷酸化反应是在蛋白质分子上引入了磷酸根、二聚磷酸根及三聚磷酸根。
5其他化学改性方法
除上述方法，还有其他的一些化学改性方法。糖基化法是在弱碱性的条件下，将蛋白质分子上的ε-氨基酸与单糖或者低聚糖发生美拉德反应，改进蛋白质功能。赵剑飞等将葡萄糖与SPI溶于水中，在55℃恒温箱中反应得到改性产物。发现产物的乳化性降低。此外还有其他方法如去酞氮改性、脏基化和磺酸化等。化学改性大豆蛋白质分子材料还具有很大的研究前景。
6存在问题与前景展望
目前大豆蛋白质高分子材料的商业化规模还不是很大，主要集中在美国，国内尚未报道过具有商业化生产的这种材料，存在一定差距。另外，大豆蛋白质高分子材料还是与传统的石油基高分子材料的性能还存在一定的差距，如耐水性和力学性能上，大豆蛋白质高分子材料明显不如后者。制备工艺也不够成熟，设备成本高等问题，也是阻碍这种方式发展的障碍。
作为绿色环保能源开发，大豆蛋白的开发领域明显是深受目前国际发展趋势的喜爱，提高大豆生产附加值，制作绿色产品，研究各类化学改性方法和途径，能够满足不断发展的材料性能要求，这方面的发展必定会继续受到广泛关注和发展。
参考文献
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高分子材料展望范文3
关键词：高分子材料；汽车领域；应用
当前汽车工业得到了快速发展，要求在车体结构、车身重量、防止腐蚀、做好隔音减振、节约能源等方面实现突破性进展，要求生产工艺实现自动化、行驶达到高速化。因此在生产汽车过程中大量应用重量轻、韧性好、不易腐蚀、良好隔音隔热的高分子材料，不但可以在汽车行驶中节约大量的燃料而且也可以提高汽车综合性能。所以当前高分子材料已普遍应用于汽车生产当中。由于使用高分子材料，所以不但可以减轻汽车总体重量，减少能源排放，而且也可以利用塑料易成型加工的特点，可以减少生产成本。当前，高分子材料已广泛应用于汽车饰件与功能结构件当中，在汽车总重量中占到了十分之一以上。
1 高分子材料在汽车上的应用状况
1、汽车饰件上的应用
汽车的饰件主要有内饰件与外饰件。这些饰件的作用等同于汽车的功能结构件。它们不但具有多方面的功能，而且主要占据着汽车的外观，是购买汽车者的首要选择。
（1）内饰件
汽车的内饰件主要有仪表板、车门内板、方向盘、座椅、顶篷、地垫、遮阳板等。内饰件不但要保证具有减振、隔热、隔音、遮音等作用，而且还要求做到耐热与高抗冲性、高强度与刚性、表面硬度高、不易被化学品腐蚀、不怕刮擦、保护环境等特点。最早汽车内饰件主要应用金属、木材、纤维纺织品等制作而成，不但外观较差而且也不利于保护环境。因此，高分子材料以其独有的优势迅速得到了汽车行业的应用。当前，汽车内饰件当中应用的塑料在汽车全部塑料中占到了一半以上。过去汽车内饰件主要应用PVC、ABS、PU 等。当前汽车内饰件则主要应用聚丙烯材料，有着无以伦比的优势，如较好的韧性、较大的强度、较好的弹性、可以隔热、不怕腐蚀、可以随地取材、可以实现二次利用、成本较低等，因此得到了汽车内饰件的普遍应用，特别应用于汽车当中最大的内饰件----仪表板方面。PP仪表板是最近几年才出现的新型仪表板，不但有着较强的韧性与强度，而且外观较美、成本较低，所以广泛应用于汽车的仪表板方面。欧洲是世界范围内生产汽车最多的地区，他们的汽车仪表板全部采用PP，而且还在不断扩大应用范围。
（2）外饰件
汽车的外饰件主要有保险杠、雨刮、车灯、车玻璃、门把手、门锁等。在过去较长时期内，汽车外饰件主要使用金属合金，主要缺点是重量大、外观差、价格昂贵、不能环保、容易腐蚀等。随着高分子材料普遍应用于汽车工业，尤其是汽车保险杠主要使用塑料制作而成。保险杠的主要作用就是当汽车受到冲撞时，可以抵消一部分冲击力，具有缓冲的作用，可以保护外界的人与车。因此保险杠不但要做到外观美而且还需具有很好的安全保护作用。当前世界范围内的保险杠应用高分子材料制作的占到了十分之九以上。主要应用SMC、GMT 和改性 PP 等材料。保险杠的组成部分有面板、缓冲材料、横梁。合成面板主要应用PP制作而成，如桑塔纳轿车的保险杠面板应用的材料就是共聚丙烯加热塑性弹性体。与其它材料相比，这种材料的具有较大弹性、可以有效低消外界冲击、不易损伤等优点，这样的保险杠在受到外力冲击过程中，能够最大程度地减轻冲力，可以有效保护车外人的生命安全。
2、汽车功能结构件上的应用
汽车配件作为特殊商品，在使用上有很多具体要求，例如防油、抗腐蚀、耐高温、成本低、质轻等特点，才能符合汽车上油箱、发动机主要部件、脚踏离合器等的使用要求。其中最主要的部件就是油箱，由于油箱的结构复杂，工艺要求高，大大增加了制造成本。塑料的使用就能有效解决这一难题。在汽车油箱制作中最常使用的就是超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯，但是这种材料的缺点是容易漏油，经过工艺改进，F在生产出了具有较好隔油性的改性pe材料。pe材料在发达国家使用较早，我国在轿车上使用树脂制作油箱还处于开发阶段。
2 汽车高分子材料未来发展方向
1、降低成本，提高性能
笔者认为在将来汽车塑料应用中，主要以PP、ABS 为主。为了进一步节约生产资金，需要大力研究应用同一种或几种材料，这种原材料随处可见，生产工艺简单，使回收的废旧塑料及时得到了应用。为了使其具有更高的性能，就要对原材料进行改性与复合，从而创造出性能更优、发展潜力更大的复合材料与工程塑料等。
2、增加安全性能和环保性能
当前汽车工业得到了前所未有的发展机会，每年都会消耗大量的塑料制件，但同时也会产生大量的塑料废品，要占塑料生产总量的50%以上。当前废旧塑料的回收利用还没有得到较快发展，同时也不具有可降解性。所以开发新型塑料具有非常重要的意义。生物塑料的可降解性较好，可以普遍应用于将来的汽车制造当中。如使用天然纤维与PP、PE等材料共混改性，用来生产汽车制件，性能远远高于玻璃纤维增强材料，而且重量更轻，可以回收再利用，与快速发展的汽车行业相适应，塑料制件实现生物化是发展的趋势。
3、创新材料及应用技术
当前，工程塑料在塑料行业中占有重要地位，它的主要特点是强度高、不易腐蚀、不易老化等，因此迅速进入各行各业当中，特别是汽车行业的生产。高分子合金是在改进工程塑料的基础上生产出来的，具有更优的性能，不但材料易于加工，而且具有较高的性能，有利于减轻重量节约资金。随着纳米技术的出现与应用，当前已经在塑料行业中崭露头角。当前，高分子纳米复合材料在碳纳米管高分子复合材料、纳米粒子关于聚合物的改性方面实现了突破。发达国家当前已经出现了高性能的纳米复合材料，并广泛应用于汽车生产当中。
3 结束语
总之，在将来的汽车发展中，汽车轻量化是各个生产企业追求的最终目标，由于高分子材料具有质量轻、性能高、生产简单、安全环保、低成本等众多优点，因此将来必然会应用于汽车生产当中，塑料有望代替金属在汽车生产中得到普遍应用。
参考文献
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[2]李桥，陈珍.分析汽车轻量化及其材料的经济选用[J].科技经济市场.2015（06）
[3]岳博，徐晶才.汽车轻量化技术的进步与展望[J].世界制造技术与装备市场.2015（05）
[4]李嘉良，张泽涛，闫雪松. 基于化工新材料应用推动汽车轻量化的分析[J].化工设计通讯.2016（06）
高分子材料展望范文4
[关键词]聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、淀粉基塑料
中图分类号：TQ320.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0274-01
传统塑料主要来自石化资源，因其不易降解和回收利用，给环境造成极大污染，并造成对石化资源的严重浪费，寻找非石油基环境友好的材料迫在眉睫，生物可降解塑料是解决这个问题的有效途径。目前研究最广泛的可降解塑料有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、淀粉基可降解塑料等。
一、聚乳酸（PLA）生物可降解材料
聚乳酸（PLA）是以乳酸为原料制备的高分子材料，具有无毒、无刺激性、强度高、易加工成型和生物相容性好等特点，制品在使用后可完全降解。按单体不同，PLA分为PLLA、PDLA和PDLLA。当前国内外PLA生产企业主要以生产不同规格的PLLA为主。PLLA单独使用具有熔点低、结晶慢、耐热性差等缺点，通过与PDLA共混，可形成立构复合体，改善成核、结晶速度，提高材料耐热性。PLA可用于一次性饭盒以及其他各种食品、饮料外包装材料；可用于纤维和非织造物等，包括服装、建筑、农业、林业、造纸、医用等领域。
聚乳酸是以乳酸单体为原料经过聚合等工艺制备得到的高分子聚合物，制备方法分为一步法和两步法，一步法难以制备得到高分子量的聚合物，基本无应用价值，目前国内外厂家主要通过两步法工艺生产聚乳酸。两步法工艺需经历中间体丙交酯阶段。
聚乳酸主要生产企业：
二、聚丁二酸丁二醇酯 （PBS）生物降解塑料
PBS是以丁二酸与丁二醇为原料制备得到的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解代谢，是典型的可完全生物降解材料。但PBS的加工温度较低、黏度低、熔体强度差，难以采用吹塑和流延的方式进行加工。另外PBS制品往往呈一定脆性，应用受限。PbS主要用于包装、餐具、容器、一次性医疗用品、农业、生物医用高分子材料等领域。
PBS的聚合前体主要原料为丁二酸；丁二酸的生产主要是通过石化法合成， 目前丁二酸的生物制造技术是国际竞争热点， PBS（聚丁二酸丁二醇酯）是以丁二酸与丁二醇为原料经过聚合制备得到的高分子聚合物。
PBS主要生产企业：
三、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）生物可降解材料
PBAT是对苯二甲酸丁二酯和己二酸丁二酯的共聚酯。作为一种新型的生物可降解共聚酯，PBAT兼具了芳香族聚酯和脂肪族聚酯的优点，既具有很好的热性能、机械性能，又具有生物可降解性和加工性，可以用它与脂肪族聚酯 PLA 等共混，来改善脂肪族聚酯的机械和力学性能。PBAT的加工性能与LDPE非常相似，可用LDPE的加工设备吹膜。PBAT主要用作农用地膜、垃圾袋、保鲜膜、堆肥袋、淋膜和餐盒、餐盘、杯子等。
PBAT主要生产企业：
四、淀粉基可降解塑料
淀粉基生物降解塑料是淀粉经过改性、接枝反应后与其他聚合物共混加工而成的一种塑料产品，具有生产成本低、投资少、使用方便、可生物降解的特点。淀粉基热塑复合材料不仅具备一般高分子材料所共有的基本特性，而且具有完全可降解性，可替代当前广泛使用的塑料材料。
淀粉基生物降解塑料已有3O年的研发历史，具有研发历史久、技术成熟、产业化规模大、市场占有率高、价格较低的特点。淀粉基生物降解材料主要用作包装材料、防震材料、垃圾袋、地膜、保鲜膜、食品容器、一次性餐具、玩具等。
淀粉基可降解塑料主要生产企业：
五、总结
目前各种生物可降解材料前景较好，但市场开拓、产品成熟度、产品性能开拓、产品应用等方面，需要时间开拓；当前石油价格低、石油基塑料产品价格优势明显，生物可降解材料同石油基材料竞争，目前还不具备条件；生物可降解材料的发展，还需要政府政策、税收优惠、市场等方面的支持；随着国内外对环保的要求越来越高，可降解材料的相关政策将会越来越好；同时随着可降解材料生产技术的提升，可降解材料的成本将越来越低。
参考文献
高分子材料展望范文5
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。
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高分子材料展望范文6
摘要：由于滑石粉与高分子材料的性质存在较大差异，缺少亲和性，使其在高分子材料领域的应用受到限制。为进一步改善其性能并拓宽其应用领域，必须对其粉体表面进行改性处理。本文综述了采用不同种类改性剂对滑石粉进行表面改性的方法和改性滑石粉的应用性能，对促进滑石粉深加工开发具有指导意义。
关键词：滑石粉；改性剂；改性方法；应用特性
[作者简介]黄丽婕，女，化工学院硕士研究生；李艺，男，教授，研究方向：矿物材料开发[基金项目]广西师范大学基金资助项目1前言滑石是一种含水的层状硅酸盐矿物，其化学式为3MgO·4SiO2·H2O。滑石的化学稳定性十分良好，耐强酸及强碱，同时还具有良好的电绝缘性能和耐热性。滑石作为一种优良的功能原料和填料，在陶瓷、涂料、造纸、纺织、橡胶和塑料等行业得到广泛的应用。滑石粉作为填料填充有机高分子材料，可改善制品的刚性、尺寸稳定性、性，可防止高温蠕变，减少对成型机械的磨损，可使聚合物在通过填充提高硬度与抗蠕变性的同时，还可使聚合物的耐热冲击强度提高，可改善塑料的成型收缩率、制品的弯曲弹性模量及拉伸屈服强度。随着现代工业的发展，对滑石粉的纯度、白度和细度提出了越来越高的要求，特别是超细滑石粉，在国内外市场上需求量很大。但是，滑石粉作为无机填料与有机高聚物分子材料之间在化学结构和物理形态上有着很大的差异，缺少亲和性，使之滑石粉与聚合物之间混合不均匀、粘合力弱，导致制品的力学性能降低。为此，必须对滑石粉进行表面改性处理[1]，提高滑石粉与聚合物的界面亲和性，改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散状态，这样滑石填料在复合材料中就不仅具有增量作用，还能起到增强改性的效果，从而提高复合材料的物理力学性能，使滑石得到更好的应用和扩大其应用领域。2改性方法概述2.1改性的机理改性的机理是利用某些带有两性基团(亲油及亲水基团)的小分子或高分子化合物对进行复合的两种物质中的一种或两种进行表面改性，使其表面性质由憎水变为亲水或由亲水变为疏水，目的是使两种物质更好地结合。表面改性剂的种类很多，不同种类的改性剂具有不同的化学性质，而粉体的表面改性一般都有其特定的应用领域，其改性粉体作填料所适合的高分子材料及其性能也有所差异，并且，为提高改性效果和降低改性剂成本，也往往以多种改性剂配合互补进行改性。因此，选用表面改性剂必须考虑被处理物料的应用对象。对滑石粉而言，为了让滑石粉更好地与高分子聚合物结合，目前改性用的改性剂主要有两大类：a.偶联剂类：主要是钛铝酸脂类、铝酸脂类、硅烷类及硬脂酸类，应用较多的是钛酸脂类；b.表面活性剂类：主要是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化按、烯基磺酸钠等。2.2改性方法目前，在超细粉体表面改性中主要有以下几种方法[2,3]：(1)表面覆盖改性方法：将表面活性剂覆盖于粒子表面，赋予粒子表面新的性质。这种方法是将表面活性剂或偶联剂以吸附或化学键的方式与粒子表面结合，使粒子表面由亲水变为疏水，使粒子与聚合物的相容性得以改善。该方法是目前最普遍采用的方法。(2)机械化学方法：这种方法是将比较大的粒子通过粉碎、摩擦等方法使其变得较小，在这个过程中粒子的表面活性变大，亦即表面吸附能力增强，易于吸附其它的物质，使工艺简化，成本降低，同时可使产品的质量易于控制。(3)外膜层改性方法：在粒子表面均匀地包覆一层聚合物，从而使粒子表面性质发生变化的方法。(4)局部活性改性：利用化学反应在粒子表面接枝上一些可与聚合物相容的基团或官能团，使无机粒子与聚合物有更好的相容性，从而达到无机粒子与聚合物复合的目的。(5)高能量表面改性：利用高能放电、紫外线、等离子射线等所产生的巨大能量对粒子表面改性，使其表面具有活性，提高粒子与聚合物的相容性。（6）沉淀反应改性：这种方法就是利用沉淀反应对粒子表面进行包覆，从而达到改性的效果。3不同改性剂改性及其应用效果3.1钛酸酯偶联剂改性钛酸酯偶联剂目前已成为复合材料不可缺少的改性剂之一。钛酸酯偶联剂的作用是在填料表面形成一层单分子覆盖膜,改变其原有的亲水性质,使填料表面性质发生根本性变化。由于钛酸酯偶联剂具有独特的结构,对聚合物与填充剂有良好的偶联效能,因而可提高填料的分散性、流动性,改善复合材料的断裂伸长率、冲击性和阻燃性能等。3.1.1改性方法（1）干法改性：滑石粉在预热至100℃～110℃的高速混合机中搅拌烘干,然后均匀加入计量的钛酸酯偶联剂(用适量的15#白油稀释),搅拌数min即可获得改性滑石粉填料。（2）湿法改性：计量的钛酸酯偶联剂用一定量溶剂稀释后,加入一定量滑石粉[4],于95℃下搅拌30min,过滤烘干得改性滑石粉产品。3.1.2钛酸酯偶联剂改性滑石粉填料的应用特性经钛酸酯偶联剂改性的滑石粉填料可提高与聚丙烯（PP）的相容性[5]，降低体系粘度，增加体系流动性，改善体系加工性能，减少变形，提高尺寸稳定性，扩大PP的应用范围。3.2铝酸酯偶联剂改性3.2.1改性方法将适量的铝酸酯（如L2型）溶于溶剂（如液体石蜡）中，加入烘干的1250目的微细滑石粉进行研磨30min改性，并在100℃下恒温一段时间[6]，冷却后即得改性产品。3.2.2改性滑石粉的特性用铝酸酯改性后的滑石粉与普通滑石粉相比，在液体石蜡中的粘度显著减小，水渗透时间增大，有机憎水改性效果明显。由铝酸酯改性的滑石粉代替半补强碳黑填充橡胶，其拉伸强度、伸长率等力学性能有所提高，同时，替代量很大，可达到降低成本，减少环境污染的效果。3.3有机高分子改性采用甲苯二异氰酸酯(TDI)和丙烯酸羟丙酯(HPA)对滑石粉体进行表面改性，分别接枝包覆聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)层和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物(PMMA-Co-PBA)层，构成复合粒子。3.3.1复合滑石粉粒子制备方法取经TDI、HPA表面处理并进一步纯化处理的有机化滑石粉粒子、甲苯、引发剂及丙烯酸丁酯（BA）和二乙烯苯（DVB）各适量置于反应釜中，搅拌均匀，在维持温度为75±5℃的情况下，连续滴加下列按适当比例混合的溶液：甲基丙烯酸甲酯（MMA）、BA、DVB、甲苯、偶氮二异丁腈。滴加完毕后在80±5℃下维持反应2.5h。然后在减压下蒸出溶剂及未反应物(绝对压力约8kPa，温度不小于85℃)，然后经索氏萃取器用异丙醇抽提24h，再经洗涤烘干过筛制得表面有机高分子复合滑石粉粒子。3.3.2改性滑石粉复合粒子的的应用特性包覆高分子后的滑石粉复合粒子混配的材料，其拉伸、冲击强度均较滑石粉直接填充者有明显的提高，包覆粒子的冲击、拉伸强度大致提高(119±4)，而经无规共聚柔性高分子包覆的拉伸强度提高136，冲击强度提高162。柔性高分子包覆的滑石粉复合粒子混配材料，其增强增韧效果十分明显[7]，而且可在大范围填充下(粒子填充质量分数5～35)强韧性增长持续有效(拉伸强度提高1/3，冲击强度提高近2/3)。这种复合粒子是一种行之有效的提高制品综合性能、降低材料成本的新型填充材料，用于电缆料时综合性能良好。3.4硅烷偶联剂改性滑石粉属于极性的水不溶 物质，当它们分散于极性极小的有机高分子树脂中，因极性的差别，造成二者相容性不好，直接或过多地填充往往容易导致材料的某些力学性能下降以及易脆化等缺点，从而对制品的加工性能和使用性能带来负面影响。可采用硅烷偶联剂对滑石粉填料的表面进行改性处理。3.4.1改性方法将硅烷偶联剂(如KH–570)配成溶液，搅拌均匀。将溶液滴入烘干后的滑石粉中，搅拌40～60min，使处理剂充分包覆填料[8]，再经加热烘干即制得改性滑石粉。3.4.2复合材料的应用性能由硅烷偶联剂进行表面改性的滑石粉作为高分子材料的填料，可使填充体系的强度、模量均有明显的提高，改性效果良好，具有较好的实际应用价值。3.5磷酸酯改性3.5.1改性方法主要包覆处理过程[9]为:先将滑石粉于80℃搅拌下在磷酸酯的水溶液中预包覆1h，接着于95℃左右干燥；最后再升高温度至125℃，热处理lh。磷酸酯的用量为滑石粉的0.5至8质量百分数。3.5.2磷酸酯包覆滑石粉的性能磷酸酯可与滑石粉表面发生化学吸附和物理吸附反应形成表面包覆，增加表面包覆量可改善滑石粉的分散状态，可显著改变填充体系的形态和机械性能。4展望滑石因其独特的物理化学性质，被广泛用于造纸、化妆品、日用化工、陶瓷、塑料、建筑材料、橡胶及医药等行业。PP塑料的改性滑石粉将是滑石在塑料工业中的重要应用领域，需针对不同塑料产品的需要来设计滑石产品。对滑石粉的改性还必须考虑到生产成本以及使用工艺中的问题，还必须努力使滑石生产加工面向能充分体现滑石的特性及优势的高附加值行业。可以看见现阶段对滑石的改性使用的改性剂研究多为偶联剂。有人采用天然或合成胶乳处理滑石粉填料也能显著改进填充材料的综合性能。采用其他的表面改性剂进行研究仍有很大的前景。滑石的各性能都已被人们所了解和掌握，只有不断地努力探索并运用现代高科技手段检测其各项性能，才能不断挖掘滑石的应用潜力，这对我国作为滑石生产大国进一步开展滑石的深加工高附加值产品开发具有重大的经济意义。参考文献[1]李艺.广西滑石的深加工开发现状及其发展方向探讨.广西轻工业,20__(5):1-2.[2]郑水林.粉体表面改性(第二版).北京:中国建材工业出版社,20__,21-34.[3]谢海安.滑石的改性及应用.化工时刊,20__,22(2):31-33.[4]罗士平,周国平.钛酸酯偶联剂对无机填料表面改性的研究.合成材料老化与应用,20__(1):9-14.[5]杨华明.活性滑石粉制备及其在PP塑料中的应用.非金属矿,20__,24(2):24.[6]刘婷婷,张培萍,吴永功.铝酸酯改性滑石粉的反应机理及其在橡胶中的应用.硅酸盐学报,20__,30(5):608-610.[7]左建华.滑石粉有机高分子化改性及在PVC中应用.现代塑料加工应用,20__,17(1):8-11.[8]张东兴,黄龙男,王荣国,王洋.硅烷偶联剂对滑石粉、空心玻璃微珠表面改性的研究.纤维复合材料,20__(2):10-12.[9]刘最芳.磷酸酯包覆滑石粉填充聚丙烯的结构和性能.塑料工业,1995(8):18-22.
