导电高分子复合材料（共8篇）
导电高分子复合材料 篇1
导电分子巯基紫罗碱电子结构的理论计算
用密度泛函B3LYP/6-31G**计算方法,对不同碳链长度和不同氧化态(V2+/V+)紫罗碱二硫醇的平衡几何构型及相应电子结构的研究表明,两种氧化态在吡啶环共面性和前线轨道电子集居上的差异与特征,导致氧化态V2+成为紫罗碱亲合金原子形成Au-S-nVn-S-Au结构的关键组分,自由基V+则在该结构的氧化还原电子传导中发挥核心作用.S-S核间距与前线轨道能隙的计算结果表明,在紫罗碱二硫醇单分子电导的`测量中,亚甲基数n达到12的分子长度是有效的.
作 者：张笑一 汤建庭 王一波 梁雪 卫钢 ZHANG Xiao-yi TANG Jian-ting WANG Yi-bo LIANG Xue WEI Gang 作者单位：张笑一,ZHANG Xiao-yi(贵州师范大学理学院,贵阳,550001)汤建庭,TANG Jian-ting(中国科学院大连化学物理研究所,大连,116023)
王一波,梁雪,WANG Yi-bo,LIANG Xue(贵州大学理学院,贵阳,550003)
卫钢,WEI Gang(CSIRO,Industrial Physics,PO Box 218,Lindfield,NSW 2070,Australia)
刊 名：原子与分子物理学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS 年，卷(期)：2007 24(5) 分类号：O641・121 关键词：单分子层电活性 电子结构 电子传输导电高分子复合材料 篇2
1 导电机理
填充复合型导电高分子材料的导电机理非常复杂,通常可从导电通路如何形成和形成导电通路后如何导电两个方面来研究。
1.1 导电通路的形成
导电通路的形成研究的是加入基体聚合物中的导电填料在给定的加工工艺条件下,如何达到电接触而在整体上自发形成导电通路这一宏观自组织过程。实验研究表明,当复合体系中导电填料的含量增加到某一临界含量(渗流阀值)之后,体系电阻率突然下降,变化幅度在10个数量级左右,然后体系电阻率变化又回复平缓。为了解释这种导电性能突变现象,人们提出了许多理论,最有代表性的是日本东京工业大学Miyasaka K等提出的导电高分子复合材料热力学理论[3]。此理论认为,基体聚合物与导电填料的界面效应直接影响体系的导电性能,它不仅很好的解释了体系的导电渗流阈值与所用的聚合物和导电填料的种类有关,而且与实验吻合。影响复合材料导电通路形成的因素很多,例如:导电填料粒子的尺寸、形状及在树脂中的分布状况,基体树脂的种类、结晶性,导电填料粒子与基体树脂的界面效应,以及复合材料加工工艺、固化条件等对导电网络都有很大影响[4]。
1.2 导电理论
对于导电通路形成后如何导电,则主要研究导电通路或部分导电通路形成后载流子迁移的微观过程,主要涉及导电填充物之间的界面问题。目前已有宏观的渗流理论、微观的量子力学隧道效应理论和场致发射效应等多种理论。
1.2.1 渗流理论
渗流理论,又称导电通道学说,认为体系中导电粒子相互连接成链,电子通过链移动产生导电。主要是解释电阻率-填料浓度的关系,不涉及导电的本质,只是从宏观角度解释复合物的导电现象,渗流理论可以解释导电填料临界浓度的电阻率突变现象[5]。刘远瑞等[6]通过研究填充型丙烯酸树脂导电银浆中银粉的浓度与电阻率变化的关系,证明了渗流理论的正确性。Gurland,Turner以及Aharoni等分别建立了经验公式来解释电阻率-填料浓度的关系[7],但公式只适用于一部分复合物。Bueche F[8], Miyasaka K[9],汤浩[5]等从不同的角度建立了计算电阻率的模型来模拟电阻率-填料浓度曲线,但这些模拟均无普遍适用性。复合型导电高分子材料研究中比较流行的几种渗流模型有:统计渗流模型、界面热力学模型、有效介质模型以及双渗流模型等[4],目前各种渗流模型都只能描述部分体系的规律,理论研究与实际结果仍有较大偏差。任何一个好的模型必须能解释填充型复合材料的各种性能,如电导率与导电相材料的掺量依赖性[10,11],电导率与频率的依赖性[12],温敏特性[13],V-I特性[14] ,压阻特性[15,16,17]等。许多模型并未考虑到基体聚合物及填料粒子的影响,因此这一领域的研究还需进一步完善[5]。
1.2.2 隧道效应理论
隧道效应理论是应用量子力学来研究材料的电阻率与导电粒子间隙的关系,它与导电填料的浓度及材料环境的温度有直接的关系[18]。隧道效应理论认为,导电依然有导电网络形成的问题,但不是靠导电粒子直接接触来导电,而是热震动时电子在导电粒子间迁移产生导电[19]。Medalia A I[20]在低温条件下建立了隧道电流密度关系方程; Shklovskii B I[21]等建立了两相邻导电粒子发生隧道效应的平均距离与单位体积的导电粒子数目方程; Ezquerra T A[22]等推导了复合材料电阻率与导电粒子隧道间距的关系式。隧道效应理论能合理地解释聚合物基体与导电填料呈海岛结构复合体系的导电行为。量子力学隧道效应理论能与许多导电复合体系的实验数据相符。但隧道效应理论所涉及的各物理量都与导电粒子的间隙宽度及其分布状况有关,隧道导电机理只能在导电填料的某一浓度范围对复合材料的导电行为进行分析和讨论。
1.2.3 场致发射理论
Van Beek[23]等也认为粒子填充导电复合材料的导电行为是由隧道效应造成的, 但认为这是导电粒子内部电场发射的特殊情况,提出了场致发射理论并建立了方程。场致发射理论认为,当导电粒子的内部电场很强时,电子将有很大的几率跃迁过聚合物层所形成的势垒到达相邻的导电粒子上,产生场致发射电流而导电。场致发射理论由于受温度及导电填料浓度的影响较小,因此相对于渗流理论具有更广的应用范围,且可以合理地解释许多复合材料的非欧姆特性。
尽管导电高分子复合材料发展较快,但至今没有一个较为完善的、普遍适用的导电机制来解释复合体系导电通路的形成及其导电行为。填充复合型导电高分子材料的导电机理是渗流理论、隧道效应和场致发射这3种导电机制相互竞争的结果。当导电填料含量和外加电压都低时,导电粒子间距离较大,形成链状导电通道的几率较小,隧道效应机理占主导作用;当导电填料含量低而外加电压高时,场致发射机理起主要作用;当导电填料含量高时,导电粒子间距离小,形成链状导电通道的几率大,渗流理论机理的作用变得显著。
2 导电性能的影响因素
2.1 基体聚合物的影响
从聚合物结构上讲,聚合物侧基的性质、体积和数量,主链的规整度、柔顺性、聚合度、结晶性等对体系导电性均有不同程度影响[19,24,25]。填充复合型导电高分子材料的导电性随基体聚合物表面张力减小而升高;基体聚合物聚合度越高,价带和导带间的能隙越小,导电性越高;聚合物结晶度越高,导电性越高;交联使体系导电性下降[24]。基体聚合物的热稳定性对复合材料的导电性能也有影响,一旦基体高分子链发生松弛现象,就会破坏复合材料内部的导电途径,导致导电性能明显下降[26]。共混高聚物/炭黑复合材料比单一高聚物/炭黑复合材料有更高的导电性[27]。
2.2 导电填料的影响
采用不同种类导电填料的复合材料导电性能各不相同,同一类型的导电填料也因生产厂家、生产方式和加工工艺的不同而存在差别。填料粒子的形状对复合材料电导率有较大的影响,三维结构的氧化锌晶须作填料能形成非常有效的导电通道,因此能高效率地赋予复合材料导电性[25];树枝状填料一般情况下先端结构比球状及片状粒子发达,配位原子数相应较多,在复合材料中形成网络结构时相对密集、完整,所以电导率相应较高。各种填料并用时,其电导率比单独使用球状或片状填料时高[28]。对于金属粉填充复合型导电高分子材料,它的电导率受粒径大小、状态及形状的影响:采用胶态金属作填料,体系电导率较高;若改用片状金属薄片作填料,其电导率会显著提高,金属薄片越薄其导电性越好;纤维状填料的导电性能随纤维的长径比的增大而升高[19];当需要特别高的电导率时,最好选用导电性良好的银粉和金粉作导电填料。对于炭系材料选用结构性好、比表面积大、表面活性基团含量少的炭黑品种能赋予复合型导电高分子材料良好的导电性能[29]。
一般来说,当聚合物中加入填料量一定时,电导率随粒径减小而升高。在导电填料加入较少的情况下,导电粒子间形不成无限网链,材料导电性比较差。只有在高于临界值后,材料的导电性才能显著提高,但在导电填料加入过多的情况下,因为起粘连作用的聚合物量太少,所以导电粒子不能紧密接触,导电性也不稳定。
2.3 制备方法及制备工艺的影响
采用溶液共混法比采用熔融共混法制得的复合材料导电性高[30]。填充复合型导电高分子材料的导电性在很大程度上取决于填料在高聚物中的分散状态和导电结构的形成情况。要使各组分充分混合,复合体系必须进行混炼,而混炼又会破坏填料的组织和结构(如炭黑的链状结构、氧化锌晶须的三维结构等)从而影响导电性能,所以要控制混炼工艺条件。为保持导电组织结构的完整性,挤出时受应力要尽可能小、剪切速度要尽可能低[25]。选择合理的混炼工艺参数也很关键,例如在制备金属纤维填充复合型导电高分子材料时,为避免金属纤维折断,注射时应降低螺杆转速和背压,提高机筒和模具温度。为提高均匀分散效果,有时还需添加适当的加工助剂[31]。加工前材料要尽可能干燥,因为痕量水分或其它低分子挥发物可能使制品出现气泡或表面缺陷,影响导电结构的完整性。加工温度升高或流体融体指数增大,体系的黏度和剪切应力降低,对导电结构的完整性有利。另外,延长成型时间和提高成型温度也对导电结构的完整性有利[24]。冷却速度不会明显影响无定型高聚物的导电性,但熔体缓慢冷却可增加结晶或部分结晶高聚物的结晶度,提高导电性。
2.4 其它因素的影响
除上述因素外,使用介质、使用时间和环境,以及加工模具、聚合时的条件(如:电极电位、聚合速度、聚合时溶剂的性质等[32])等在一定程度上都会影响复合体系的导电性能。对于由多组分盐组成的低共熔物与少量高分子共混而成,被称之为“Polymer-in-Salt”的高分子固体电解质,其共熔体系的熔点越低,玻璃化转变温度也越低,越有利于离子传导,所以相应的离子电导率也越高,低共熔物的熔点以及样品的处理方式对电导率的影响较大;样品从高温快降至室温再升温比样品从高温慢降至室温再升温的电导率高[33]。
3 结 语
对于复合型导电高分子材料导电机理及导电性能影响因素的研究,一方面可研究影响导电网络形成的各种因素,通过对现有各种理论模型的有机结合,以描述复合体系的导电行为;另一方面,通过对各种理论模型从加工条件、成型工艺等方面进行修正,使之更加完善,这将对复合型导电高分子材料的成品开发、综合性能优化及应用,具有重大指导意义。
摘要：采用渗流理论、量子力学隧道效应理论和场致发射效应等理论,对填充复合型导电高分子材料的导电机理进行了分析介绍;从聚合物的结构、导电填料的种类、性能、用量、复合材料制备方法、加工及使用条件等因素,分析了影响填充复合型导电高分子材料导电性能的主要因素。
导电高分子复合材料 篇3
关键词：导电高分子复合材料；导电性；应用
中图分类号：TQ 316 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（a）-0000-00
导电高分子材料就是在高分子材料的基础上，根据使用的要求，加入了相应的导电体，经过多重技术的处理之后，使其具有了较高的导电能力。而由于这种材料在制造的过程中，使用对材料的要求不高，使用的技术加工手段简单，使用的生产成本较低，导电性能较好等原因，受到了社会各界的广泛重视。因此，为了使导电高分子复合材料在当前阶段中更好的应用，在当前的科学研究中，加强对其进行研究成为了必然趋势。
1导电高分子复合材料的导电理论
1.1 统计渗滤模型
在高分子复合材料的导电理论中，首先就是统计渗滤模型，这一模型通常是几何模型为基础上建立的，就是将复合材料中基本物质使用一定技术将其抽象化，使其存在一定形状的分散体系，然后根据一定的机理要求，将其进行重新的排列，使其重新组合成一个整体，使高分子材料中的基本物质成为了连续相，而加入的导电体材料根据其功能的不同，有些成为了连续相，有些成为了分散相，这些有效的分散相以及连续相，就在导电高分子复合材料中构造出了导电通道。在这一模型的基础上，对导电高分子复合材料的电阻率与导电体进行深层次的分析，在两者之间建立相应的联系。最具有代表性的就是在建立统计渗滤模型时，根据不同的需求，将基本物质抽象为形状、大小不同的球型、规则的多面体等，同时将导电体抽象成连续性的珠串等[1]。这种模型有效的将高分子材料的导电理论进行了阐述，但是其也具有一定的缺点，就是其只能使用在较为简单的复合材料中，复合材料中只能有一种基本物质以及导电体材料，对于具有多种基本物质或者导电体材料的复合材料时，虽然也能建立相应的模型，但得到的理论与实际之间会存在较大的差异。
1.2热力学模型
随着统计渗滤模型的使用，人们逐渐的发现其有一些缺点，例如在构建模型时，往往忽略了基本物质与导电体之间的作用关系，使得到的结果具有一定的偏差，不满足当前社会发展的需求，在这种情况下，就研究出了热力学模型来对导电高分子复合材料导电理论进行了阐述，使结果得到了很大的改进。这一理论是以热力学原理的基础上建立的，在这项理论中，认为构建导电通道的过程中，导电体处于临界状态的体积与模型中多余的自由能具有一定的联系，当模型中多余的自由能达到一定的程度后，就会在模型的内部自动的构建出导电通道。并且，高分子材料中基本物质的熔融粘度较大，更好的阻止了平衡相的分离；导电体粒子的直径较小，更好的帮助平衡相分离。使用这种模型来对导电高分子复合材料进行阐述与实际更加接近[2]。
2导电高分子复合材料的特殊效应理论
导电高分子材料的性能往往不是一成不变的，在特定的环境中，其性能也会逐渐的在变化着。例如一些导电高分子复合材料在拉力或压力的作用下，就会出现一些特别的效应，例如压敏效应、拉敏效应等，可以根据这些特殊的效应来对地导电高分子复合材料进行阐述。
在压敏、拉敏效应理论中，可以利用通道理论对其进行阐述。在不同的高分子材料，所中具有的临界范围不同，在压敏的情况下，材料中的导电体相对就不是很多，使得导电体的分布不是很好，无法直接构造出导电通道，如果在这时向复合材料施压，压力不是很高时，没有达到材料的最大临界值，复合材料仍然具有高阻态；当所施加的压力过高时，超过了最大临界值，就会使复合材料发生一定的形变，使其内部构建出了导电通道，从而使其具有了导电性。在拉敏的情况下，材料含有大量的导电体，其内部具有一定的导电通道，这时在对其使用拉力时，当垃圾过大，超过最大临界值时，复合材料就会发生形变，致使其全本具有的导电通道遭受了损坏，从而使复合材料不在具有导电性[3]。
3导电高分子复合材料的应用以及发展趋势
3.1导电高分子复合材料的应用
导电高分子的原材料一般为聚合物或者具有导电效果较强的填充物，随着科学技术的不断发展，目前已经成功研制出了具有良好导电性的高分子复合材料，且随着高分子复合材料的广泛应用，也增加了抗静电、电磁波屏蔽等功能，使得导电高分子材料获得了巨大的技术突破，目前，根据导电高分子材料的性能不同，可以将其分为半导体材料、高导电体材料、热敏导体材料等，其材料成分不仅有金属材料，如铜、铝等，同时也含有碳系聚合物，大大增加了导电高分子复合材料的稳定性，同时降低了制作成本。另外，由于导电高分子复合材料的优点，使得基于传统的工作方式有了极大程度的改善，如在开关元件生产过程，传统的导电材料的在开关中虽然能够保证电流的有效传输，但是金属材质会产生无用功率，同时导体过热还会引发安全事故，因此，在开关元件的生产中应用高分子复合材料，能够有效的保护用电安全，同时，利用高分子复合材料的热效应，能够制作出热敏传感器，提高能源的利用率，另外，导电高分子复合材料也在航电器的制作、煤电系统、建筑施工中有着广泛的应用[4]。
3.2 导电高分子复合材料的研究进展
由于高分子复合材料具有非常良好的应用前景，因此，我国重视并鼓励高分子复合材料研究的创新和发展，但是高分子复合材料具有较强的不稳定性，其性能容易受到制作工艺、制作环境等外在因素的影响，近年来，先进的导电理论指出寻研制能与复合材料稳定结合的导点模型是未来高分子复合材料的研究发展方向。随着科学技术的不断发展，目前已经得出复合体系的构建是建立导线模型的前提要素，利用拓扑学方法能够有效的对复合材料的参数进行测量，同时能够有效的观测出不同添加剂对导电高分子复合材料的影响。由于高分子复合材料必须具有实用性，因此，导电高分子复合材料的研究上也偏向于增加其稳定性、轻便型、降低制作工艺与成本，同时使导电高分子复合材料能够适应不同的温度及湿度，扩大导电高分子复合材料的应用范围，尽管在理论研究上存在诸多的困难，但是在应用方面已经取得了巨大的突破[5]。
4 总结
综上所述，在现阶段的发展中，导电高分子复合材料占据重要的作用，有效的对其进行使用，可以更好地促进社会的发展。并且随着不断对其进行研究，相关的理论知识已经得到了一定的发展，处在了一个瓶颈阶段，很难在使其继续发展。因此，在当前阶段对导电高分子复合材料进行研究时，就要向着应用方面进行研究，使其在实际中起到更大的作用，有效的促进我国社会的发展。
参考文献
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高分子耐蚀材料 篇4
高分子耐蚀材料
摘要：高分子耐蚀材料是应用极广的一类耐蚀材料，因为它具有很广泛的适应性和用途，被制成各种形态。作为一类年轻的材料，高分子耐蚀材料正面临着快速发展和广阔的市场前景。本文将介绍高分子耐蚀材料的集中具体分类及国内外的发展现状。
关键字：高分子 腐蚀 耐蚀性 应用
腐蚀是指材料与外界反应引起的材料破坏或变质，发达国家腐蚀损失平均占国民经济总收入2-4%。美国于1990年调查表明化学工业的腐蚀损失达829亿美而我国在腐蚀损失方面也做过调查。l988估计为270—500亿人民币。近年来，国内外大量应用实例表明，高分子材料在企业防腐领域中显示出越来越大的作用，并且以其易成型加工．易修补 价格艇宜的优势越来越受人们的重视。因此国内外专家学者的研究工作也很活跃，新材料不断出现，为各行各业的实际应用提供了较多的选择机会。在一定温度下，高分子材料耐无机酸、碱、盐的腐蚀性能优于金属材材并随着科研工作的深入开展，高分子材料在防腐蚀领域中将发挥更大的作用。高分子材料的品种繁多，耐腐性能优异因而发展迅速，主要有热塑性树脂．热固性树脂和弹性体，热塑性树脂中仍以聚氯乙烯聚乙烯． 聚丙烯的应用占主流，工程塑料类虽然有优异的耐腐性能，但因其价格的原因，在中等的腐蚀环境中首选的仍是价廉易得、加工容易的材料，工程塑料中尤以氟树脂应用面最广，增长也最快，热固性树脂大多制成复合材料使用，但增长率低于热塑性树脂． 玻玻钢的概念也不断在发展，增强热塑性树脂和碳纤维增强树脂已得到重视。从产品结构上看，垒结构塑料泵，阀，管较大幅度代替金属结构，纤维增强树脂设备得到广泛应用。一 几种主要的高分子耐蚀材料 1．氟树脂厦涂料
氟树脂是具有巨大技术革新潜力、适台特殊新用途的高性能材料、其优异的耐蚀特能在化工行业中应用越来越广泛，它们可为三类：非塑性加工类，如PTFE(聚四氟乙烯)；热塑性加工类．如FEP(垒氟乙丙，PVDF(聚偏氟乙烯)PFA(垒氟烷氧基共聚物)ECTFE(Ha1ar 乙烯一三氟氯乙烯仍然是氟塑料中最重要的品种，大约占氟聚合物产量的60呖，年增长率为5呖；近年来开发的热塑性加工的氟树脂年增长率达到7嘶，其中PFA可望达到8—9嘶，而最常用的是聚偏氟乙烯． 它在耐蚀和耐热方面稍逊于聚四氟乙烯(PTFE)，但其制造简单，价格也低得多。最近开发的乙烯一四氟乙烯共聚物在腐蚀性和机械强度方面居于氟塑料首位，能耐无机酸 碱 卤素和几乎任何有机溶剂，在国外已得到了应用。近年来氟树脂涂层的应用广泛，涂复方法有。粉末涂料 喷涂，片材粘台等。其中耐化学腐蚀和耐热性最佳的是PF A氟塑料涂层，它能耐浓硫酸 浓盐酸 含氯溶剂等，其使用温度上限为260~28o℃，可采用喷涂法涂复在用底层涂料处理的表面；FEP涂层耐各种化学品，耐腐蚀性和侵蚀性介质。大都以粉末料的形式涂覆使用，其滁层可耐200℃高温，尽管FEP的价格比PTFE高, 但美国一化工企业在回收盐酸工艺中使用以FEP为涂层的泵．耐蚀性能优异． 且造价比用稀有金属有金属材料制造的泵低2000美元，每年可得经济效益2．5万元，该材料主要生产厂家是美国通用塑料公司；另外，Halar涂料也应用较广，Halar
5-1
耐蚀材料
氟树脂辣层耐各种化学品(热的胺系洽剂外)．其价格比PVDF贵J 5晒，比PTFE低30晒，它以片状(带状)用胶粘胶牯合的衬里形式蛾以粉末涂料的形式沫覆于金属，玻璃，碳素材料和陶瓷材料上． 可在一1 00一L50℃下壤用．短时问可经受l 80℃高温，美国FMC叠司利用带背衬玻璃纤维的Halar薄片衬于4000加仑汽车槽车中．用于运输强腐蚀性的农药中问体。另外． 苏联一家化工厂采用多种牌号的厚400~500微米的氟塑料涂层在36釉盐酸和40％烧碱中浸泡720A~时未发生任何变化，在 o嘶垒氯甲硫醇和一氯化硫组成温度为90℃的混合物中浸泡l000多小时无变化。w．L．Go re联台公司最近推出Flouor-吼ieId氟树脂涂料，它喷沫后用高温烘烤成涂层，1毫米厚阿涂厚可以耐各种化学品的腐蚀，能在一269~,260℃下利用． 2．FRP材料
FR P称为纤维增强树脂，目前国际上每每}生产数百万吨． 约有4—5万个品种，耐蚀F,RP占L 3％左右。使用较多的为玻璃增强热固性树脂，如不饱和聚脂．环氧、酚醛等． 高性能树脂使用较多的为高级乙烯基树脂． 卤代树脂等；近年来发展了玻纤增强热塑性树脂，如玻纤增强聚丙烯，尼龙，PPS．PVC等． 在国外纤维增强热塑性树脂的发展速度碡超过纤维增强热固性树脂：增强材料也己摆脱了单一玻璃纤维． 相继发展了无纺布、碳纤维(如Kevlar)和陶瓷纤维(如硼化物氧化铝．碳化硅)等增强材料。FPR结构上己普遍采用耐蚀复合结构，即富树脂层 增强物的形式基本以表表毡及短切毡为主。耐蚀玻璃钢的寿命已长达2o年。纤维增强塑料可以制作管道，贮槽、阀泵，风机等设备．具有优异的耐蚀性能。如美国一家化学品公司采用长丝缠绕加强高级乙烯基树脂外加两Nexus玻璃纤维覆面毡料制成玻璃钢管道． 用于输送含有氯气、二氧化氯气，碱和次氯酸钠的混合液，用温度90—100℃。美国西方化学品公司采用手工缠绕20英尺长的管道． 内衬0．25英寸的囟代聚酯树脂两层，在现场采用传统的对接工艺联接，用硅树脂作油灰放入接口处，用树脂授渍的玻璃布缠绕．制成了长900英尺的电解槽集气管，用于排放氢气、废盐水 碱和氯气等介质，预计使用寿命可达2o年，又如．美国Amo co公司开发了间苯二甲酸不饱和树脂，其价格只有乙烯基不饱和树脂的三分之二，它缘合了高强度、耐蚀性和耐久性多方面特点，已广泛得到应用。如其树脂制作的一个220升的盐酸贮罐． 使用25年完好无损。为了改善玻璃钢制品的耐蚀性和扩大塑料材料的使用范围，经常采用玻璃钢内衬塑料(如PVC)制作设备．目前这种全塑叠层复合的FRP已得到了较快的发展。如，日本富士化工公司使用高耐蚀的聚乙烯材料．采用连续成型工艺，外缠耐蚀性玻璃纤维增强材料制成玻纤增强塑料管，可在盐水电解装置中使用。瑞典诺贝尔公司在加拿大兴建的电解法氯酸钠电解装置中采用内衬FEP的FR P(玻纤增聚酯树脂)电解槽，代替钢衬橡胶电解槽和钛制电解槽，具有耐蚀耐温性． 避免了杂散电流的危害． 虽价格是衬胶钢槽的3倍．但几乎勿需维修，美国EGC公司生产的F1o rO clad涂复防腐材料用PTFE膜粘附在玻纤底层上，可用于各种形状的反应器、蒸馏塔、旋风分离器、运输化学品的贮槽的内衬等。另外． 纤维增强聚苯硫醚(PPS)．聚芳砜、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(P I)等在许多领域也得到了应用.二 高分子耐蚀材料应用 1．高分子涂料
高分子涂层主要应用了氯磺化聚乙烯涂料和仿瓷涂料。应用场所为贮罐、交换罐的外壁及无菌室内。氯磺化聚乙烯涂料是一种特种防腐涂料由样品开裂后断
5-2
耐蚀材料
面的sEM照片可以看出 HDPE的断面较光滑，呈脆性断裂形态。HDPE／LLDPE共混物的断面形态与HDPE接近，只不过尺度变细，说明LLDPE改进HDPE的ESCR主要是_{J于结晶瘦的降低干¨晶体结构的变化。瓶CPE、SBS、EVA与HDPE的共混物的ESC断面皇错综复杂的网状结构，表现为典型的韧性断裂形态． 这说明它们 仅降低了HDPE的结晶度． 更重要的是增加了晶区间的连接，强化了无定形区域，从而能有救地阻止裂纹的发生和发展，使ESCR性能得到显著改善。它采用氯磺化聚乙烯橡胶做成膜物质，厢入改性树脂 着色剂 硫化促进剂和有机溶帮经机械研磨而成，是一种取绲份包装溶料，具有卓越的耐奥氧 防老化以及优良的耐强酸，强碱，无机盐等腐蚀性能，另外还具有良好的物理机械性能：如趋好的耐磨、耐热耐浊 耐水，抗寒 抗霉菌、色稳定性、高弹性等。尤其适用予低温下施工，因此是较理想的防腐蚀涂料。我们单位硫酸配置罐的外壁经常受液酸及酸雾盼侵蚀，一般调台漆报本不解擞问题，用不了多久漆膜就脱落了，后来又采用了树睹漆，但是由于树脂漆较脆弹性较差，在设备使用及过程中非常容易碰掉，从而破坏了耐蚀层，使防腐的目的难以达到。2．商分子材辩在整体曩具方看自应用(1)整体环氧玻璃锅锖罐及商水塔辱。(2)整体硬聚氯乙烯的罐体及储禧等。
以上设备所接触的介质主要为浓盐酸及稀硫酸等。三 在国内的发展
70年代初在虹1日所高校设立了腐蚀与舫护专业，其中耐蚀高分子材料及其应用作为一门主要的必鹰课程，主要介绍耐蚀高分子材料及其选用、腐蚀机理、应用加工理论及施工技术，从80年代初开始奥田聪教授数次来华讲课，所有这些都对推动耐蚀高分子材料在我同的发展起了积极作用。从80年代开始，我国陆续成立了垒国性的和地方性的防腐蚀学会和协会，在许多工业领域成立了防护行业组织，相应地在一些大中型的化工厂、石化厂、化纤厂和冶炼厂成立了防护班组和车闶，其中大多设有耐蚀高分子材料施工应用的内容。进A9o年代以来，随着我国经济的高速发展，大量的国外技术和资金涌人中国，在耐蚀高分子领域也出现了一批合资或独资的专业厂和防护工程公司，这将给我国耐蚀高聚物工业的发展增添新的活力。我相信，通过这次洽谈会，也必将在这方面起到积极的促进作用。我国在耐蚀高分子领域已形成了一支从开发研究、设计到施工应用的配套队伍．特别是乡镇企业的崛起和发展，正逐渐成为这个领域的骨干力量，估计逸支队伍的人数达数万人之多 例如，单江苏省就有玻璃钢厂上千家．在某些市、县和乡还形成了璇辅王和应用耐蚀高分子材料为特色的专业群体，如浙江某市就有氟塑料加工厂100多家，河北某县有防护施工公司几十家。这一领域每年举办垒国性和地方性的各种交流会、展览会、培训班、新产品鉴定会和定货会等有几十次之多，反映了这一领域市场的活跃。相应地全国性和地方性的防腐蚀学会出版的刊物和信息报导也达十多种．其中耐蚀高分子材料常常成为主要报导嚏容。，．2 耐蚀高分子材料在防腐蚀领域中的重要性与日俱增总的讲在防腐蚀材料应用领域，金属与非金属材料相比，非金属材料发展迅速，在非金属材料中，耐蚀高分子材料更为活跃，在各种耐蚀高分子材料中，玻璃铜、重防护涂料和新型的衬里材料和技术更受重视这也就是我们这次交流会的重要内容。四 发展现状
1．市场潜力巨大
目前耐蚀高分子材料无论从技术上和数量上还不能满足国内市场的需要。例
5-3
耐蚀材料
如，据了解我国大庆和胜利=大油田预计每年新开发油田需防腐蚀管道6000公里，需要更换的3000公里，如果以玻璃钢取代部分钢管，仅两个油田就需要5万吨 而目前仅用了很小部分。又如我国目前已成为世界集装箱生产最多的国家，每年约需集装箱涂料近十万吨-而目前几乎都从国外进口。再如，据了解我国冶炼和 力系统最近几年单脱硫塔防腐蚀工程就1 60多个，每个塔防护面积近万平方米。其它如每年几十个重点工程、数千公里的地下管道和海洋J二程等也是防腐蚀巨大的市场所在。这次会议上大森和男发生介
绍的“水管修复技术” 文章称这个技术自85年开始后司前已成功地进行了125公里管道的修复 但前几天外地一个公司来电话说有120公里直径1．2米的管道要修补 我们希望日本公司在遣方面发挥用。2.技术水平不高、力量分散
(1)虽然耐蚀分子材料在我国发展速度是快的，市场也是十分活跃．但从总体看技术水平尚不高，与世界先进技术水平还有相当的差距，如：· 新产品开发水平尚不高，产品品种单一，质量不够稳定，应用水平不高}· 产品数据不全，缺乏统一的国家和行业昀标准；施工队伍素质还不高，施工质量 能 保证。
(2)虽然耐蚀高分子材料队伍犬，但力量分散这个领域国家骨干大企业较少，主力军以乡镇企业为主，这些乡办企业大多是小型分散的，它又是一一个跨行业服务的行业，缺乏一个全国性的垒面发展规划，在资金、原壮上也存在一些瞳难。对于这些前进中的题，目前已引起我国有关部门的注意和重视。五 发展前景
1.向集团化、大型化方向发展当前耐蚀高分子材料市场竞争 分激 烈，原因之一是低水乎的重复产品厂家多，产品技术含量不高。此外生产跏漠小，生产成奉高也削弱了竞争能力 因此，为了避免在竞争中被淘浊，就必须提高技术水乎，产品上档次、上规模，出路之一就是部分企业联合起来走集团化、大型化发展之路 当然，这里指咐大型化是相对于那些数十万元、数佰万元产值企业而言，就目前水平而言，在耐蚀高子领域能够发展成数千万元、上亿元产值的厂就算大企业了
2.与国外合作，同国外现代技术根按轨从总体上讲我们目前技术上还是落后于国外先进水乎，这是我们希望与国外合作提高自己水平的主要依据，另一方面，国外企业在这一合作中，也是获得中国市场的极好机会，这种建立在两者利益一致基础上的合作，就可能为我们同国外现代技术接轨创造有利条件。
3.结台中国国情，形成自己的特色目前耐蚀高分子材料在中国的销售和程应用有以下三种情况：
产品技术水平低，施工质量差，虽然经磨镜工艺或新工艺处理后，在三种试验条件下的耐蚀性能与燕体相比都有所提高。新工艺处理后的样品，其表面抗3．j NaCI。硫化氢气体及人工汗液的能力优于磨镜工处理的 依照表面分析测试数据，经两种工艺处理后的样品应有相似的检测结果}耐蚀性能也应较为接近。腐蚀试验测试结果表明，它们之间有差别，为了分析引起这一差异的原因，又对样品表面进行了孔隙率测定，观察表面膜的致密性，以及金相显微硬度等检测。结果发现，磨镜工艺处理的样品其致密程度和显微硬度都低于新工艺处理的。这与新工艺采用的是热扩散处理、表面形成的二氧化锡膜层的致密性也更好有关，这也间接地说明了为什么有些埋藏在地下几千年后出土的青铜镜，大部分表面无锈蚀，但往往局部有严重腐蚀点。
5-4
耐蚀材料
4室内大气暴露试验，将电镀后未处理及经新工艺处理的试样垂直悬挂在含有轻微酸、碱气氛的室内大气中。经12个月后，电镀后未处理的试样表面1已严重变色和失去光泽。而经新工艺处理的从长远看，站不住脚的。⑤ 中国国内自己开发或从国外引进的新产品、新技术，或某些国外的高新技术，结合中国的原料和劳力形成的合资企业，既能较好解决工程实际问题，也在价格上适应目前中国的国情，这是今后最有前途的发展方向。
参考文献： 1.王瑞星，《高分子耐蚀材料在防瘸领域的应用》，山东济宁抗生素厂 2.程长进，《国内外耐蚀材料现状与发展》，化工部科学技术情报研究所 3.疏秀林。施庆珊，冯静，欧阳友生，陈仪本，《高分子材料微生物腐蚀的研究概况》，广东省微生物研究所，广东省菌种保藏与应用重点实验室，《腐蚀与防护》，第29卷第8期 4.李国莱，《耐蚀高分子材料在中国的发展》，上海交通大学
材料化学(高分子方向) 篇5
2010-08-18 09:49
一、学制与学位
修业年限：四年
授予学位：理学学士
二、培养目标
本专业培养适应我国社会主义建设实际需要，德、智、体全面发展，较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料化学相关的基本知识和基本技能，能在石油化学工业以及相关领域从事研究、科技开发、生产及相关的管理工作的材料化学应用型高级专门人才。
三、主干学科和主要课程
主干学科：材料科学、化学
主要课程：无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、结构化学、化工原理、材料科学导论、高分子化学、高分子物理、高分子材料成型与加工原理、功能高分子材料等。
四、培养规格（毕业生应获得的知识和能力）
1.热爱祖国，遵纪守法，身体健康，具有良好的思想品德、社会公德和职业素养。
2.掌握一门外语，具有一定的听、说、读、写能力并能够在本专业学习中熟练地应用。
3.掌握计算机语言和基本操作技能，能熟练地应用计算机等现代信息技术进行中外文资料查询、文献检索以及获取其它相关信息。
4.掌握本专业所必需的数学、物理的基本理论与实践技能。
5.掌握材料制备（或合成）、材料加工、材料结构与性能测试等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。
6.了解材料化学的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及材料科学与工程产业的发展状况，初步具
备研究开发新材料，掌握新技术的能力。
7.具有独立获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的能力，具备科学研究、科技开发及组织管理能力。具有本专业领域内的某个专业方向的专业知识，了解其学科前沿及发展趋势。具备较强实践能力、适应能力和创新意识。
五、专业定位与特色
专业定位：秉承夯实基础、提高能力、拓宽范围、接触前沿的理念，根据国家经济建设对人才的需要，以较厚的基础、较宽的专业口径、较强的工程应用能力、较高的综合素质和继续学习能力为基本出发点，兼顾相近学科之间的交叉和融合。培养能够在化工企业、石油加工行业等部门从事科学研究、生产加工、工艺设计、技术开发、技术研究等方面的应用型人才。
专业特色：突出、强化高分子材料化学方面的专业基础理论知识，以及与石油化工密切相关的功能高分子材料等方向的专业知识和实践技能。
六、实践性教学环节安排与要求
本专业主要实验性教学环节有军训（含入学教育）、金工实习、计算机在材料化学中的应用、综合实验、专业课程设计、石油化工仿真实习、生产实习、毕业设计（论文）等，共计32学分，七、毕业合格要求
1.符合大学生德育培养目标要求；
2.学生毕业时应修满教学计划规定的180学分，其中实践性教学环节46.5学分；
高分子材料加工工程专业 篇6
专业简介
学科：工学
门类：材料类
专业名称：高分子材料加工工程专业
高分子材料加工工程专业是1953年由中国科学院院士徐僖教授主持创建的，是原轻工部教学指导委员会主任单位和教材编写委员会主任委员单位，在全国居领先地位，是国内名牌专业。
专业信息
培养目标：本专业以培养面向世界、面向未来，具有国际竞争能力、创新能力、创业能力、管理能力的高分子材料加工工程专门人才为目标。
主要课程：高分子材料加工机械、机械设计、高分子材料与应用、塑机控制技术、塑料制品设计、塑机与模具制造、模具工程设计、塑料成型工艺学、金属材料及热处理、化工原理、高分子物理及化学、模具CAD/CAE、材料力学等。本专业通过工程制图、机械零件设计、塑料模具设计、塑料加工工程实验和模具CAD/CAE运用等实践环节训练，使学生除了掌握必要的专业基础知识和技能外，还具有熟练的工程技术应用技能。毕业生能从事塑料制品的成型原理、成型工艺、配方设计、产品与模具设计、成型机械设计、新型高分子结构材料及功能材料的理论研究、技术开发应用、生产管理以及教学工作。修业年限：4年。
授予学位：工学学士学位。
专业就业状况
轻工、化工、建材、电子电器、通讯、机械、交通、医疗和航天航空等大中型企业、科研院所和大专院校，以及石化、合成树脂企业。
院校分布部分
手性导电高分子聚合物的研究进展 篇7
手性导电高分子聚合物作为手性大分子的一个全新领域,已经引起了科学研究者的极大兴趣。手性导电高分子聚合物不仅具有良好的导电性能,而且在溶液中有很好的氧化还原性和承受pH值转变的能力,同时具有优良的手性选择性和分子识别等特性,在电化学开关、表面修饰电极、手性色谱、膜层析技术和手性化学传感器等领域具有很多潜在的应用价值。手性分子在自然界中普遍存在,许多重要的生化药剂,如天然氨基酸、简单糖类都是手性分子,而且最重要的是它们只存在一种旋光对映异构体结构。在重要的生物聚合物(如DNA、核苷酸和蛋白质)中普遍存在的螺旋状的手性,在动植物新陈代谢过程中起到了举足轻重的作用。在药物实验中,手性控制是一个很关键的因素,近几十年来对手性药物的设计与合成已做了大量研究。本文描述了一种新一级的手性大分子,即手性导电有机高分子聚合物。
具有手性的导电有机高分子聚合物被用作手性基质或手性电极材料时表现出了一些独特的力学、电学和电化学特性[1]。通过吸附到聚合物骨架的官能团,它们可以被用作微粒、动植物体内的薄膜和纳米纤维等,这些功能为设计、识别、提纯特定分子的发展提供了广阔的空间。目前,测量手性分子的手性光学特性最灵敏的方法是循环二色谱法,当左旋或右旋的循环偏振光通过手性分子样品时,循环二色谱仪能精确地测出其摩尔吸光率。旋光对映异构体分子显示相反信号的镜像循环二色谱。在探究聚合物链的构象方面,循环二色谱法是一种强大的工具。
1 手性导电高分子聚合物的合成发展及途径
1985年Baughman等提出,具有单一旋光性的纯取代基或并到聚合物链上的手性掺杂阴离子可以诱导共轭导电聚合物的π-π*吸收带上的光学活性。而前一种路径主要适用于合成一系列的手性聚吡咯和手性聚噻吩,后者主要成功地应用于合成手性聚苯胺。后来研究者们又报道了很多合成手性导电聚合物的有效路径,这些路径极大地促进了手性导电高分子聚合物合成领域的发展。
1.1 手性聚苯胺的合成
1994年,首次报道了具有光学活性的聚苯胺,1型的翠绿亚胺盐通过两条路线合成:(1)在对映体樟脑酸中进行苯胺的电聚合;(2)在提前合成的樟脑碱中掺杂酸类化合物,如图1所示。
很多合成聚苯胺的路线由此发展起来,但大多数路线是基于手性掺杂离子的加入来增长聚苯胺链或预合成聚苯胺链的,俗称二次掺杂法,但这条通用路线并不适用于聚吡咯和聚噻吩的合成。电化学聚合法是合成聚苯胺的一类常用方法,以电极形成的电位差作为聚合反应的引发和反应驱动力,选择适当的电极化学条件,使苯胺在阳极上发生氧化聚合反应,得到粘附在电极表面的薄膜或沉积在电极表面的聚苯氨粉末。研究表明,通过控制反应温度可以改变聚苯胺主链的构型。这一特点可用于手性拆分和传感器等领域[2]。一般来讲,温度越低,电化学沉积过程中的非对映体选择性越高。在电化学制备樟脑磺酸掺杂聚苯胺研究中发现,在0℃沉积的手性聚苯胺膜比在25℃沉积的表现出更强的圆二色峰,而25℃沉积的聚苯胺膜与65℃沉积的聚苯胺膜的圆二色谱几乎呈镜像关系,如图2所示[3]。
电化学合成法不仅受温度影响,还受外加电位和低聚苯胺的影响。外加电位的增大会显著降低聚苯胺的光学活性,低电位聚合时具有高选择性[4,5]。还有其他几种合成方法,如过氧化物催化路线,使用DBSA作为胶束模板,以过氧化物作为苯胺氧化的催化剂[6],不管有无HCSA诱导,都可合成手性聚苯胺,表明了酶重要的立体化学角色。最近报道的真菌虫漆酶可实现高旋光性的左旋和右旋手性聚苯胺的合成,且不需使用过氧化氢[7];无模板的化学聚合法使具有光学活性的聚苯胺可通过化学方法合成而不用模板;近期研究表明具有高旋光性的手性聚苯胺可通过水苯胺混合剂的类似化学聚合合成[8];据文献[9,10]报道,通过控制化学氧化的合成条件,已合成了具有各种各样形态的手性纳米结构的聚苯胺。
1.2 手性聚吡咯的合成
1985年,Baughman等通过聚吡咯单体的电聚合首次将手性取代基共价结合到吡咯的氮上,合成了手性吡咯高分子聚合物,稳定的聚吡咯膜沉积在玻碳电极上,其循环二色谱特征明显。后来研究者们又成功利用电聚合合成了3-取代吡咯环单体。新合成的取代吡咯聚合物相对于未取代的吡咯聚合物来说,都显示有较低的导电性(大约1 S/cm)。其原因可能是取代基体积太大,引起了聚合物链的扭曲,导致其导电性降低。近期,Meille等[11]合成了具有强旋光性的手性聚吡咯单体1(见图3(a)),不同于其他聚3-烷基噻吩,它具有非晶形的和单一晶型修饰的两种明显的浓缩相。由于其有相对简单的相行为,因此可进行聚烷基噻吩水晶结构的提纯,在观察到的光学活性起源方面具有重要的研究价值。Costello等[12]利用吡咯单体2(见图3(b)),通过电化学合成法合成了一系列酯取代的聚合物。用作传感器时,聚合物在对映体结构分子之间显示了手性识别的特性。3、4类型的手性聚吡咯可以通过在含有四丁胺高氯酸盐的乙腈溶剂中相应单体的电化学聚合来合成。
1.3 手性聚噻吩的合成
具有光学活性的手性聚噻吩通常通过单体的化学或电化学的氧化合成。这些单体都是噻吩环的3位取代手性产物。因为噻吩在水中溶解度很小,氧化通常发生在有机溶剂中。最近很多手性晶体排列的聚噻吩都是通过在胆固醇结构晶体排列的溶剂中非手性噻吩的电化学合成而得,或者通过带有晶体排列的侧基的聚合合成,也有用生物聚合或金属离子作侧链的聚噻吩的络合。通过在苯溶剂中相应单体的电化学聚合合成了第一批手性聚噻吩6a和6b(见图4),大分子的手性由吡咯环上右旋和左旋的2取代位置上的苯基基团引起。
已发现噻吩环上3位置取代的衍生物比吡咯衍生物更容易合成,许多手性聚噻吩现已通过图5中的路线合成出来,中性态的聚噻吩在空气中很稳定,研究者对其分子结构进行了详细的核磁共振研究。已合成出的烷硫基取代的聚噻吩在单一的溶剂正丁醇或固态时均无光学活性,说明手性硫取代基的存在导致聚合物无手性选择性的结构[13]。
Reynolds等[14]用修饰的McCullough路线合成的高有规立构的聚3,4-丙烯二氧噻吩6和7(见图6(a)、(b))都带有支链,并具有强旋光性。手性双取代的聚合物8(见图6(c))通过3,4-乙氧基噻吩的醚交换反应合成,其相关聚合物9(见图6(d))的光学活性膜已经用电化学的方法沉积在ITO导电涂层电极上;有关聚合物10(见图6(e))手性聚[3-(4-烷氧基)]噻吩的近期研究表明,在两步之内可合成手性聚合物结构[15],初始聚合物首先变成由非聚集的共面链组成的中间态化合物,再合成由平面噻吩链组成的最终手性聚合态[16]。此领域中超级手性大分子绝缘导线的合成是一个很具有吸引力的发展方向。研究者们还对含两性离子取代基的、含手性排列取代基的、与金属离子络合的以及在手性晶体中通过电化学聚合的手性聚噻吩进行了一系列的研究,不仅探究了它们的合成路线,还对其旋光性等光学活性进行了详细的研究[17,18,19,20]。已有文献报道利用胆甾醇液晶电解质可合成一些常显示有电变色和热致变色特性的手性聚噻吩衍生物。
2 手性导电高分子聚合物的应用
在制药和生物技术工程中,对映体结构的化学品与生物化学品的分离是一个很重要的领域,而手性导电高分子聚合物的出现为实现这些目标开辟了新的途径,并且还为功能材料开辟了一个崭新的领域。目前手性导电聚合物的研究主要集中在聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚甲苯胺、聚丁二炔、聚异腈等手性聚合物上,如手性聚吡咯等由于在非对称合成和手性分离等领域有着广阔的应用前景,以及具有独特的电磁学性能和光学性能,近年来备受关注[2]。手性高分子的独特性质决定了它的功能的多样性,可用于手性传感器、对映体结构分离、分子印迹、电化学不对称合成、手性催化剂等。
2.1 手性传感器
手性导电聚苯胺因其独特的掺杂可逆特性在生物传感器、手性识别等方面有潜在的应用前景。手性导电聚噻吩、聚吡咯的部分结构因其强烈的对映体选择性而具备作为手性传感器的潜力。利用导电聚(3,4-二氧乙基噻吩)制成的悬浮液在塑料或玻璃表面可以形成透明的PEDOT/PSS(聚3,4-二氧乙基噻吩/聚苯乙烯磺酸盐)导电膜(>101S/cm), 该薄膜不仅加工处理方便, 而且具有绿色环保、可见光透过率高、用量小、光热稳定性好、抗水解性良好等优点[21], 使得PEDOT 获得了巨大的商业成功,在众多领域得到了广泛研究及应用[22,23,24,25,26]。Costello等[12]以手性3-取代吡咯为基础发明了手性气相传感器。他们把聚合物的手性单体涂在PVDF(聚偏氟乙烯)上,采用氯化铁氧化剂将它们聚合,然后在银触点表面裹上膜,从而制成了手性传感器。此传感器具有强烈的手性识别特性,将其置于气相中,不同的对映体显示了电阻和质量的变化。以掺杂左旋杏仁酸盐离子的聚吡咯为基础的传感器已用来区分左旋、右旋杏仁酸盐[27]。
2.2 对映体结构分离
2.2.1 运用于手性固定相
旋光性的导电聚合物具有作为新型对映立体化学层析手性分离固定相的巨大潜力。Knobler等[28]开创了将手性聚苯胺碱的对映体选择性用于外消旋氨基酸的层析分离的先例。当脱掺杂的手性聚苯胺膜处于氨基酸外消旋混合物中时表现出手性识别功能,而只有具备特定手性、大小和形状的手性分子才能与聚苯胺发生相互作用,将与聚苯胺结合的氨基酸通过有机溶剂(如异丙醇)释放出来,从而达到手性分离的目的。用手性聚苯胺作电极,还可通过电化学方法分离药物的外消旋混合物。此外手性导电聚吡咯膜也可用作对映体氨基酸的手性分离。
2.2.2 运用于分子印迹
分子印迹聚合物(MIPS)作为对映体化学品识别和分离材料,最近吸引了大量研究者的注意力。Nagoaka等[29]第一次用于导电有机高聚物中,利用过氧化聚吡咯膜选择性摄取L-和D-谷氨酸的L-谷氨酸盐印迹,合成了聚吡咯MIPS,L-乳酸盐并以分子印迹的形式用于手性识别。被印迹的聚吡咯修饰后的碳纤维从D-氨基酸中提取L-谷氨酸时显示了很高的对映体选择性[30,31]。
2.3 电化学的不对称合成
电化学不对称合成具有比传统的化学和酶方法更大的潜在优势。随着导电聚合物的手性电极的出现,以前被忽视的电化学不对称合成领域已经开始吸引越来越多的关注。手性聚吡咯膜可以用手性电极来合成,手性电极可用于手性酮类对映体选择的电解还原。共价键连接的手性取代基的性质影响到手性乙醇产品的光学纯度,20%的对映体选择性可以被实现。
2.4 手性催化剂
在最近的研究中,由含手性基团的导电有机聚合物和适当的金属催化剂组成的复合材料的手性电极已应用于不对称加氢中。例如将手性聚噻吩配合基与过渡金属中心如Rh、Ir、Ru和Co配位形成复合物,以此复合物作为新兴催化剂应用于前手性酮的不对称加氢中。
3 展望
导电高分子复合材料 篇8
摘 要：随着高分子复合材料技术的不断发展，加强绝缘和双重绝缘的直流接触网势必会成为一种新兴的技术策略，由于高分子复合材料具有多种颜色可选择，可以和车站的建筑风格色调相协调，因此在城市景观效果上也比较突出，而高分子复合材料制品则不存在该类问题。
关键词：接触轨；复合材料；绝缘子
接触轨是安装在车辆限界外侧轨道旁的绝缘装置上的刚性导线，它在正常运行中可进行电力传输，并防止人员有意或无意接触。接触轨系统作为地铁供电系统的末端，是向电力机车输送牵引电能的唯一且没有备用的设备，其安装的可靠性直接影响到地铁供电系统甚至整个地铁系统的安全运营。根据受流位置不同，分为上部受流、下部受流和侧部受流3种安装形式，而不管哪一种安装方式，都涉及到接触轨的支撑、防护两大件非金属绝缘件，因此采用合适的非金属绝缘材料来保证接触轨安装的可靠、安全显得尤为重要。
1.接触网的运行现状分析
当前，凡在建地铁项目，只要是隧道内采用架空接触网都毫无例外地选择刚性接触网悬挂。从理论上讲，相对于柔性接触网，刚性接触 网具有净空要求低、维护工作量小、无下锚等优势。但是近年据运营单位反映：刚性悬挂接触线磨耗比柔性接触 网要大很多，受电弓滑板的更换周期也缩短了，其维护工作量并不比柔性接触网少，在实际应用中其优势仅仅体现在无下锚方面，因此刚性悬挂除适用于长大区间隧道外，在其他方面与柔性悬挂相比并无明显优势。柔性悬挂方案中的接触网，其绝缘子对隧道壁的空气绝缘距离是接触网安装悬挂的制约因素，如采用绝缘腕臂的弓形结构，其净空要求将降到最低，甚至低于刚性接触网的净空要求。所以在非长大区间内采用弓形绝缘腕臂将改善刚性悬挂条件下的弓网关系，减少接触线磨耗，延长受电弓的使用寿命。此外，在接触网零件中，零件的种类约200300种，而且95%以上都是由金属材料制成的，金属用量极大，若采用玻璃钢等树脂材料来作为零件，则可以大大节约金属特别是有色金属的需求量，有益于保护环境资源。
2.高分子复合材料的特性分析
2.1结构形状无限制
热固性复合材料的成型工艺与钢材和木材等传统材料不同。利用热固性复合材料的树脂改性技术和加工工艺，即可设计出耐高温性能、防火性能优异的复合材料与满足结构性能的构件。一般工业与民用领域中常见的热塑性复合材料所采用的树脂遇热软化或熔融而处于可塑性状态、冷却后又变坚硬，而且这一过程可以反复进行。因此，热塑性树脂虽然具有很多优点，但也存在强度、硬度、耐热性、尺寸精度等较低，力学性能受温度影响较大，耐负荷变形大等缺点，所以较难在重要的工程领域中应用。热固性复合材料除具有密度低、导热系数低、良好的绝缘性及物理力学性能等基本性能外，还具有其他材料所不具有的特性。
2.2性能的可设计性
常规材料由于有固定的物质成份，因此就有相对固定的性能，而热固性复合材料没有特定的物质成份，所以也就没有固定的性能。实际应用中往往根据使用对象对材料性能和形状的要求来选择其基体材料、增强材料和成型工艺。也就是说，复合材料的性能是可设计的。由于复合材料的性能可设计，使其应用范围很广，例如，可以根据使用环境条件的要求设计出防腐、保温、透光等材料，也可根据使用功能要求设计出轻质、高强、绝缘、导电、透波、吸波及耐磨等材料，以及可对外界环境变化做出反应的“机敏”复合材料。
3.地铁的热固性复合材料
3.1提高热固性复合材料性能
通过研究树脂基体的改性、玻璃纤维增强材料的敷设方式，以及依靠制作工艺的改进来提高热固性复合材料的性能，使其性能和造价均能满足地铁工程的要求。通过调整树脂的分子结构及材料组成获得具有较好防火性能及耐热性能的复合材料。合理设计增强纤维的用量及铺设形式，获得理想的力学性能并降低生产成本。改善成型工艺，获得理想的制品并提高生产效率。
3.2提高热固性复合材料性能
复合材料一般由基体材料和增强材料两大组分构成，各组分材料之间具有明显的界面，宏观上呈现出“各向异性”的特征。复合材料按其基体材料的性质可分为金属基复合材料、无机非金属基复合材料和有机（树脂基）基复合材料三大类。提高热固性复合材料性能的主要成果经多次试验与配制，课题组所研制的热固性复合材料具有良好的防火性能、机械性能及耐高温等性能，可称为高性能的热固性复合材料。
3.3提高地铁工程的延展性能
从地铁工程需要出发，采用所研发的高性能热固性复合材料分别制造了各类电缆支架、疏散平台、DCl500V供电轨支座及防护装置等构件。特别是电缆支架与疏散平台一体化构件，有利于减少隧道的作业工序、减少各类支架平台安装对隧道结构的损伤，也有利于今后运营对电缆的维护与检修。由于热固性复合材料的结构形状可设计性强，可按各类工法施工所构筑的隧道形态制造各种类型的电缆支架。例如，适用于明挖区间隧道直形墙体的支架、圆型及马蹄形隧道墙体安装的弧形支架，适用于电缆数量有一定变化的区段安装的多层支架等。供电轨的支座与防护装置需在高电压条件下工作，材料的绝缘强度是必须保证的指标，供电方式尚需延伸到地下线路，因此其防火性能也类同于电缆支架。此外，为保证列车的受电靴与供电轨之间具有良好的动态接触关系，还需具备机械强度和抗冲击能力。目前试制的DCl500V供电轨的支座与防护构件除防火性能较好、力学性能指标均达到设计要求外，其主要的电气性能可达到：绝缘电阻2.9×1013Ω；体积电阻率1.1×1013Ω·m；电气强度20kV、mm。防护罩成型工艺采用密封拉挤成型，制品精度高、外观更好。
4.结束语
高分子复合材料在地铁工程中的应用，不仅能够填补国内材料应用领域的空白，而且还能有效地解决长期困扰地铁界的一些技术难题、降低地铁工程的全寿命周期成本，同时为地铁领域的技术进步提供了必备的条件。我们相信，随着材料科学的进一步发展和应用空间的拓展，地铁工程材料应用技术将面临一场革命性的进步。
参考文献：
[1]陈绍杰.先进复合材料的民用研究与发展[J].材料导报，2014