高分子复合材料（精选12篇）
高分子复合材料 篇1
0 引言
对高分子材料的微观加工和改造一直是高分子微观材料研究的重点和热点。科学家能否精确控制高分析材料的微观结构, 准确定位不同空间复合点, 并增强高分子材料批量生产的能力是高分子材料改性研究水平的重要参考标准。目前, 高分子材料微观改性研究中主要问题是:第一, 如何做好对中空薄球的组成、厚度和完整性的控制;二是如何保障中空薄球两侧物质和能量的交换;三是如何简易操作, 增强高分子材料微观加工改性的生产效率, 实现批量化生产。
1 复合功能中空微球
中空球内部有空洞的化学微观颗粒, 对光、电、热等具有特殊作用, 能够形成保温、隔热等效果。目前, 复合功能中空微球的制备主要涉及实心聚合物模板。实心聚合物模板的基本思路是:以化学反应为基础, 在微球模板中引入高分析凝胶物质, 形成微球表面结构官能团, 改变微球表面的化学环境。同时, 利用高分析凝胶的渗透作用, 深入球体内部, 对球体内部尺寸进行调整和更新。这种方法能增强微球调节的连续性, 提高微球改性的生产效率。
2 Janus颗粒及其常用制备方法
(一) Janus颗粒
Janus颗粒是一种非对称结构。1989年法国学者采用Janus来命名这种化学结构。Janus一词来源于古希腊, 原指具有两张不同脸型的神。Janus颗粒的关键特征是化学组成和空间结构的双面性, Janus结构的双面性犹如条形磁铁同时具有正负级一样, 能够在同一颗粒中产生相反的化学特性;Janus颗粒在空间结构上的非对称性, 使其具有自组装、靶位识别等特性。因此, Janus颗粒在采油、电子墨水、纳米推进器等领域具有重要作用。
(二) Janus颗粒常用制备方法
(1) 界面保护法
界面保护法的基本原理是基于界面将胶体颗粒分两部分, 再根据胶体颗粒的不同特性进行改性或功能复合, 其关键是为了去除胶体表面界面的不糊性能, 界面可分为2D和3D两种。2D法能实现胶体颗粒结构的精确控制, 较简便直接, 但生产产量较少, 应用价值不大。而3D法则有利于增加生产产量, 常采用Pickering乳液法, 即以改性Si O2为乳化剂, 形成石蜡和水组成的乳液环境, Si O2漂浮或镶嵌在乳液表面, 再通过硅烷偶联剂将表面Si O2去除。
(2) 相分离法
非对称结构胶体聚合物分离还可采用诱导相位分离的方法。目前, 较为成熟的是对哑铃状结构进行改性。美国科学家通过溶胀单体性能改变, 分析不同哑铃状聚合物的构成要素, 并设计聚合物功能反应, 实现聚合物表面性能的改良, 使胶体颗粒具有双亲性。
(3) 微加工法
微加工法具有较好的可操作性, 目前较为成熟的技术包括:微流体法、电纺丝法。这两种方法能够调整和改善胶体颗粒的功能结构, 以此改变胶体的性能。但是, 这两种方法仍存在一定缺陷, 即无法解决批量生产和较小尺寸结构调整。
3 Janus颗粒特殊制备方法
常见的Janus制备方法对高分析胶体颗粒的精确调控和批量制备有一定的局限性, 为此, 笔者分析了几种有利于解决上述问题的制备方法。
(1) 双相ATRP接枝制备
通过分析界面保护法, 我们发现分散于界面的胶体颗粒容易发生旋转, 从而导致对胶体进行改性时, 这些胶体颗粒始终处于不稳定状态, Ganick采用石蜡固定部分胶体颗粒, 再对未被覆盖的胶体颗粒进行改性, 这种方式较为繁琐。为此, 笔者设计一种双向同时原子转移自由基聚合 (ATRP) 接枝技术。基本思路是:Si O2颗粒表面经过偶联剂改性后, 可以稳定Pi乳液, 偶联剂中存在苄基氯, 可以在油性和水性中同时发生ATRP反应, 这样可以将Si O2两个区域固定在PS和PAM中。
(2) 基于化学腐蚀方法的Janus颗粒制备
结构控制也是Janus颗粒制备的关键。笔者仍通过Pickering乳液, 对Janus颗粒非球形改性措施进行优化。首先, 将石蜡覆盖部分Si O2表面, 再通过刻蚀剂对尚未被石蜡覆盖的Si O2表面进行腐蚀, 通过一定时间的刻蚀, 球形的颗粒逐渐转变为非球形的胶体颗粒, 如蘑菇型等。同时, 在胶体表面尚未进行刻蚀的表面仍具有功能基团, 这些功能基团可以通过表面接枝形式聚合。
(3) Janus批量制备方法
批量制备时进行高分子材料改性的关键内容, 实现从科学研究向生产实践的过渡。目前, 学术界关于批量制备Janus颗粒的方法主要有:基于表面润湿--去润湿原理和基于多组分聚合物的诱导分离原理。
基于表面润湿--去润湿原理。通常采用乳液复合技术, 制备复合Janus颗粒, 科学家研究此过程中相关影响因素, 分析化学反应机理。还可以通过无机表面刻蚀、硅烷欧联改性等方式, 拓展Janus颗粒结构, 通过无机表面刻蚀的方式, 能够很好的实现颗粒表面的平衡控制, 增强高分子聚合过程中小分子的相互诱导。
基于多组分聚合物的诱导分离原理。该方法用于制备Janus颗粒中空球, 利用溶胀技术, 形成化学官能团的改性, 并增强诱导物质的生长能力, 由此可以产生一系列的Janus颗粒结构, 如Si O2/PS、Ti O2/PS等。这种Janus的制备方式, 具有较好的组成纯度, 为薄球模板形态。通过控制反应时间和反应量, 可以调整Janus颗粒的平衡性, 为批量控制做好准备。
4 结语
高分子材料微观改性研究是高分子材料的重要研究领域, 研究高分子材料微观加工的关键, 一是寻找材料内部结构的组合方式;二是改善材料表面识别官能团的位置和性能;三是研究高分子材料批量改性生产的途径和方式。
摘要：研究高分子材料微加工对改善材料性能、提高生产效率有积极意义。本文分析当前高分子材料研究热点和瓶颈;分析复合功能中空微球和Janus颗粒两种高分子材料;分析Janus颗粒常用制备方法和特殊制备方法。
关键词：高分子材料,微球加工,改性研究
参考文献
[1]卢清瑜.浅析高分子材料成型加工技术[J].中国新技术新产品, 2013 (23) .
[2]朱玉红.高分子材料的反应加工综述[J].科技信息, 2011 (14) .
[3]孔明伟.高分子材料成型加工技术的发展新探[J].黑龙江科技信息, 2011 (14) .
[4]程丝, 王新波.高分子材料专业聚合物加工实验的改进与探索[J].高校实验室工作研究, 2009 (2) .
[5]瞿金平, 冯彦洪, 彭响方, 何和智, 晋刚, 曹贤武.高分子材料动态加工新技术[J].高分子通报, 2008 (10) .
高分子复合材料 篇2
第7章 合成高分子材料
学习目标与要求
1. 了解合成高分子聚合物的基本组成结构特点和分类。
2. 了解聚合物的分子结构与其性能之间的关系。
3. 熟悉聚合物的基本性能特点和常用聚合物的品种。
4. 熟悉土木工程中常用的建筑塑料、建筑涂料和胶粘剂等产品的基本组成、性能及应用。
学习重点
1.聚合物的基本组成结构特点和分类。
2.聚合物的分子结构与其性能之间的关系。
3.土木工程中常用的合成高分子材料制品的性能和应用。
学习难点
1.如何理解合成高分子材料的结构与性能的关系。这里既有聚合物的分子结构与其性能之间的关系，还有具体产品(塑料、涂料、胶粘剂等)的组成与性能的关系。
2.土木工程中如何正确选择使用合成高分子材料制品。
合成高分子材料是指其基本组成物质为人工合成高分子化合物的各种材料。合成高分子材料主要包括合成树脂、合成橡胶和合成纤维三大类。在土木工程中，合成树脂主要用于制备建筑塑料、建筑涂料和胶粘剂等，是用量最大的合成高分子材料。合成橡胶主要用于防水密封材料、桥梁支座和沥青改性材料等，用量仅次于合成树脂。合成纤维主要用于土工织物、纤维增强水泥、纤维增强塑料和膜结构用膜材料等，用量也在不断增加。
7.1高分子化合物概述
7.1.1基本知识
1. 基本概念
高分子化合物又称高聚物或聚合物，其分子量很大，一般为104 ~ 106。其分子往往由许多相同的、简单的结构单元，通过共价键重复连接而成。例如，聚氯乙烯分子是由许多氯乙烯结构单元重复连接而成：
简写为：
式中：
是重复结构单元，称为“链节”。结构单元的重复数目n称为“聚合度”。聚合度可由几百至几千，聚合物的分子量为重复结构单元的分子量与聚合度的乘积。
2. 聚合物的分类
聚合物的分类方法很多，按聚合物的来源，分为天然聚合物和合成聚合物;按分子结构，分为线型聚合物和体型聚合物;按聚合物受热的行为，分为热塑性聚合物和热固性聚合物等。
热塑性聚合物具有受热时软化、遇冷时凝固且无明显化学变化的性质。通常热塑性聚合物可反复进行加热软化、熔融和冷却硬化。所以热塑性聚合物具有可再生重复使用的特性。
热固性聚合物仅在第一次加热(或加入固化剂前)时能发生软比、熔融，并在此条件下产生化学交联而固化，以后再加热时再不会软化或熔融，也不会被溶解，若温度过高则会导致分子结构破坏。目前尚不能以通常的方式对热固性聚合物再生利用。
聚合物还常按用途分为塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等几大类。这种分类方法最为常用，但不很严格。事实上，同一种聚合物可以有多种用途。例如.聚氨酯可制成具有橡胶的性能，也可发泡制成硬度不同的泡沫塑料，还可拉丝制成高强度高弹性的纤维、制作涂料和胶粘剂。这种能够适应多用途需要的特点，是高分子材料得以广泛应用的重要原因。
3. 聚合物的命名
聚合物的命名有系统命名法和习惯命名法。系统命名法命名比较复杂，实际很少使用。 在习惯命名法中，天然聚合物用专有名称，加纤维素、淀粉、蛋白质等;合成聚合物，则在单体名称前加上“聚”字，例如聚氯乙烯、聚苯乙烯等;也可在原料名称后加“树脂”、“橡胶”、“纤维”等来命名，这种命名能反映聚合物的结构和用途，是常用的命名法。
4. 聚合反应
由低分子单体合成聚合物的反应叫做聚合反应。聚合反应按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化，分为加聚反应和缩聚反应两大类。
以单体通过加成的方式，聚合形成聚合物的反应称为加聚反应。加聚反应是链式反应。其特点是单体分子具有能够聚合的双键、三键、环状结构等;其中，含双健结构的单体最为广泛，如乙烯、氯乙烯、苯乙烯、丁二烯等。加聚反应是按参加反应的单体种类数目，可分为均聚反应和共聚反应。均聚反应是只有一种单体进行的聚合反应，其产物称为均聚物，如聚乙烯、聚氯乙烯等。共聚反应是由两种或两种以上的单体进行的聚合反应，其产物称为共聚物。
缩聚反应是含有两个以上官能团的单体，通过官能团间的反应生成聚合物的反应。缩聚反应与加聚反应不同，其聚合物分子链增长过程是逐步反应，同时伴有低分子副产物如水、氨、甲醇等的生成。缩聚反应按照生成产物的结构可分为线型缩聚反应与体型缩聚反应两类。当缩聚反应只在一种单体间进行时，称为均缩聚反应。如果缩聚反应在两种单体之间进行，则称作混缩聚反应。如果在均缩聚反应中加入第二单体或在混缩聚反应中加入第三单体，则称为共缩聚反应。
加聚反应生成的共聚物和缩聚反应生成的共缩聚物统称为共聚物。共聚物的性能与不同种类单体的相对数量和排列方式有密切关系。共聚物根据链节排列方式的不同可分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物四种。
7.1.2聚合物的结构与性质
1. 聚合物的分子结构
聚合物按其分子结构可分为线型聚合物和体型聚合物。
(1)线型聚合物
线型聚合物的大分子链排列成线状主链(如图7―1a)。有时带有支链(如图7―1b)，且线状大分子间以分子间力结合在一起。具有线型结构的聚合物包括全部加聚树脂和部分缩聚树脂，一般来说，具有线型结构的树脂，强度较低，弹性模量较小，变形较大，耐热、耐腐蚀性较差，且可溶可熔。支链型聚合物因分子排列较松，分子间作用力较弱，因而密度、熔点及强度等低于线型聚合物。线形聚合物树脂均为热塑性树脂。
(2)体型聚合物
线型大分子间通过化学键交联作用而形成的三维网状结构，又称网状或体型结构(如图7―1c)。部分缩合树脂具有体型结构(交联或固化前也为线型或支链型分子)。由于化学键的结合力强，且交联形成一个“巨大分子”，因此，―般来说缩合树脂的强度高，弹性模量较大，变形较小，较硬脆，且塑性小，耐热性、耐腐蚀性较好，不溶不熔。体型聚合物树脂均为热固性树脂。
图7―1 聚合物大分子链的结构示意图
(a)线型;(b)支链型;(c)体型
2. 聚合物的聚集态结构
固态聚合物是由大分子链以分子间作用力聚集在一起的。聚集态结构就是指分子链间的排列、堆砌方式和规律。可分为晶态结构、非晶态结构、取向态结构和织态结构等聚集状态。 晶态结构的聚合物与低分子量晶体有很大的不同。由于线型高分子难免有弯曲，故聚合物的结晶为部分结晶，即在结晶聚合物中存在“晶区”和“非晶区”。且大分子链可以同时跨越几个晶区和非晶区。晶区所占的百分比称为结晶度。一般来说，结晶度越高，则聚合物的密度、弹性模量、强度、耐热性、折光系数等越高，而冲击韧性、粘附力、断裂伸长率、溶解度等越低。晶态聚合物一般为不透明或半透明状，非晶态聚合物则一般为透明状。体型聚合物只有非晶态结构。
取向态结构是指聚合物在一维或二维方向的有序排列结构。事实上.线型高分子链充分伸展时，其长度为其宽度的几百、几千其至几万倍;在―定条件下，使线型聚合物的分子链沿着特定方向排列称为取向。取向在工业生产中得到了广泛应用。例如，在合成纤维生产中.采用热牵引工艺，使分子链取向，可提高纤维的强度和弹性模量。聚乙烯纤维未取向时的抗拉强度约为60 ~ 80 MPa，而取向后的强度可达800 MPa。
织态结构是指将两种或两种以上的聚合物或不同分子量的同种聚合物混合而得到的材料结构，属非均相体系结构。其中，由一个分散相和一个连续相组成的两相共混物应用最多。例如，分散相软、连续相硬的橡胶增韧塑料和分散相硬、连续相软的热塑性弹性体等。
3. 聚合物的物理状态和特点
聚合物的物理状态可根据温度―变形曲线划分，线型非晶态聚合物分为玻璃态、高弹态和粘流态三种物理状态(如图7―2)。
图7―2 线型非晶态聚合物的变形与温度的关系
线型非晶态聚合物在低于某一温度时，分子动能很低，大分子链的运动和分子链段的旋转都被冻结，聚合物在外力作用下，产生的变形较小，弹性模量较大。此时，聚合物所处的状态称为玻璃态。聚合物保持玻璃态的温度上限称为玻璃化转变温度(Tg)。当温度升高到Tg上以后，分子动能增加，分子链段能运动，但大分子链的运动仍被冻结，聚合物弹性模量较小，在外力作用下，产生较大的变形。且变形是可恢复的，这种状态称为高弹态。聚合物保持高弹态的上限温度，称为粘流温度(Tf)。当温度升高到Tf上以后，分子动能增加到链段和整个大分子链都可以运动，聚合物成为可以流动的粘稠液体，此时，聚合物在外力作用下，分子间相互滑动，产生粘性流动，外力除去后保持变形，即变形不可逆。玻璃化转变温度和粘流温度是高分子材料的重要性质指标。可以确定高分子材料的使用温度范围、材料的加工温度范围等。
玻璃化转变温度低于室温的称为橡胶，高于室温的称为塑料。玻璃化转变温度是塑料的最高使用温度，但却是橡胶的最低使用温度。粘流温度在室温以下的高聚物可作胶粘剂或涂料使用。
4.聚合物的主要性质
(1)密度：聚合物的密度较小，一般在0.9 ~ 2.2g/cm3之间，平均约为铝的1/2，钢的1/5，混凝土的1/3。
(2)比强度：聚合物有较高的强度，密度小，所以比强度远远超过传统的建筑材料，是极好的轻质高强材料。但聚合物的刚度比较差，容易变形。
(3)导热性：聚合物的导热性较小，约为金属的1/500 ~ 1/600。其泡沫塑料的导热性接近空气，是一种良好的轻质保温隔热材料。
(4)化学稳定性：一般聚合物对侵蚀性化学物质(酸、碱、盐溶液)及蒸汽的作用具有较高的稳定性。但有些聚合物在有机溶剂中会溶解或溶胀，使用时应予以注意。
(5)防水密封性：大多数聚合物具有很强的憎水性，防水、防潮及密封性能突出。
(6)电绝缘性：聚合物通常都具有极高的`电绝缘性和击穿电压，是非常好的电绝缘材料。
(7)减震、消音性：聚合物具有突出的粘弹性，在受外力冲击时，其大分子的粘滞性能吸收大量的振动波和声波，具有良好的减震消声作用。
(8)与其他材料的复合型：聚合物对其他类型的材料通常都具有很强的润湿及粘附性，因
而可制成性能优良的复合材料。
(9)耐热性：作为有机化合物的聚合物，热稳定性能较差。热塑性聚合物的耐热温度一般为50 ~90℃;热固性聚合物的耐热温度一般在100 ~ 200℃。高温下易燃烧和分解，并释放出有害气体。
5. 聚合物的老化
在使用过程中，聚合物会由于光、热、空气(氧和臭氧)等的作用而发生结构或组成的变化，从而出现各种性能劣化现象。如出现变色、变硬、龟裂、发粘、发软、变形、斑点、机械强度降低，称为聚合物的老化。
聚合物的老化是一个复杂的过程，一般可将其分为聚合物分子的交联与降解两种。交联是指聚合物的分子从线型结构变为体型结构的过程。当发生这种老化作用时，表现为聚合物失去弹性、变硬、变脆，并出现龟裂现象。降解是指聚合物的分子链发生断裂，其分子量降低，但其化学组成并不发生变化。当老化过程以降解为主时，聚合物会出现失去刚性、变软、发粘、出现蠕变等现象。
根据老化原因的不同聚合物的老化分为热老化和光老化两类。光老化是指聚合物在阳光(特别是紫外线)的照射下部分分子(或原子)被激活而处于高能的不稳定状态，并与其他分子发生光敏氧化作用，致使聚合物的结构和组成发生变化，性能逐渐恶化的现象。热老化是指聚合物在热的作用下，尤其是在较高温度下暴露于空气中时，聚合物的分子链由于氧化、热分解等作用而发生断裂、交联，其化学组成与分子结构发生变化，从而使其各项性能发生劣变的现象。因此，大多数聚合物材料的耐高温性和大气稳定性都较差。
7.1.3常用的聚合物
1. 合成树脂
合成树脂的种类很多，而且随着有机合成工业的发展和新聚合方法的不断出现，合成树脂的品种还在继续增加。但是，真正获得广泛应用的合成树脂，不过20种左右。在此，仅介绍一些在土木工程材料中经常使用的合成树脂。
(1)热塑性树脂
①聚乙烯(PE)
聚乙烯(PE)是树脂中分子结构最简单的一种，它是由乙烯单体聚合而成。聚乙烯按合成时的压力分为高压聚乙烯和低压聚乙烯。高压聚乙烯的密度较小，故称为低密度聚乙烯(LDPE)。低压聚乙烯聚合条件比较温和，制得的产品结晶度高、密度大，故称高密度聚乙烯(HDPE)。聚乙烯塑料无臭、无毒，原料来源丰富，价格较低，且具有优异的耐低温性(最低使用温度可达 -70 ～ -100℃)、化学稳定性、电绝缘性和加工性能。在建筑中，聚乙烯主要用于生产防水材料(薄膜、卷材等)、给排水管材(冷水)、电绝缘材料、水箱和卫生洁具等。
②聚氯乙烯(PVC)
聚氯乙烯树脂(PVC)是氯乙烯通过自由基聚合制成白色粉末或糊状的树脂。由于PVC树脂链上带有负电性很强的氯原子，使分子链之间产生很大的引力，阻碍了分子链之间的相对滑动。因此，PVC树脂具有良好的耐化学腐蚀性和阻燃性，但材质脆而硬，较少弹性。通过添加增塑剂可以改善PVC的柔韧性。
在建筑中，硬质聚氯乙烯主要用作天沟、落水管、外墙覆面板、天窗及给排水管。软质聚氯乙烯常加工为片材、板材、型材等。如卷材地板、块状地板、壁纸、防水卷材和止水带等。在PVC中混入大量的碳酸钙制成钙塑料可以提高塑料的硬度、降低成本，用于代替钢
材和木材制作塑料门窗、楼梯扶手、地板、天花板和电线套管等。将PVC轻度发泡可以制成塑料地毯和塑料壁纸等。
③聚苯乙烯(PS)
聚苯乙烯(PS)的均聚物是由苯乙烯单体聚合而得，质地坚硬，化学性能和电绝缘性能优良，易于成型出各类色彩鲜艳、表面光洁的制品，应用广泛。但聚苯乙烯耐热性差、质脆，这在一定程度上限制了它的应用，因此，应对其改性。目前大量生产的苯乙烯类聚合物主要有：通用型聚苯乙烯GPPS，高抗冲型聚苯乙烯HIPS，发泡型聚苯乙烯EPS以及苯乙烯的共聚物如ABS塑料(俗称工程塑料)等。
建筑中聚苯乙烯主要用于制作泡沫塑料，有挤塑发泡板和发泡颗粒产品。其隔热保温性能优异。此外，聚苯乙烯也常用于涂料和防水薄膜的生产。ABS树脂主要用于生产塑料装饰板和管材等。
④聚丙烯(PP)
聚丙烯(PP)可分为均聚PP和共聚PP两大类，共聚PP是在聚合过程中加入大约2%～5%的乙烯而制得的。聚丙烯的主要特点是密度低(0.89～0.92 g/cm3)，耐化学药品性、耐腐蚀性、耐热性优良且价格低廉。
在建筑中，聚丙烯常用于制作管材、装饰板材、卫生洁具及各种建筑小五金件。 ⑤聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是透明、无毒无味的无定形热塑性树脂，俗称有机玻璃。其最大优点是具有优异的光学性能，对可见光的透过率可达92%，对紫外线的透过率达73.5%，均优于普通无机硅酸盐玻璃，并具有较好的耐气候老化性，质轻(约为无机玻璃的1/2)，抗冲击强度较高。
在建筑中，聚甲基丙烯酸甲酯主要用作采光天窗、防震玻璃、室内装饰等，以适当方式对其增强后，也可用于制作透明管材及其他建筑制品。
(2)热固性树脂
①酚醛树脂(PF)
酚醛树脂是酚类和醛类化合物经缩聚反应而得的树脂的统称，其中应用较多的是苯酚―甲醛缩聚物(PF)。酚醛树脂的主要特点是有较好的电绝缘性能，密度低，强度较高。具有很高的热强度等，但质脆，抗冲击性能差。
在土木工程中。酚醛树脂主要用于制造各种层压板和玻璃纤维增强塑料，以及防水涂料、木结构用胶等。
②脲醛树脂(UF)
脲醛树脂是由甲醛和尿素缩聚而成的聚合物。它具有耐燃、耐电弧、易着色、表向硬度高、耐溶剂、本身呈透明状等特点。因此，可制成表面光洁、色彩鲜明的玉状制品(俗称“电玉”)。但耐湿性差，受潮气和水的作用易发生变形或开裂，而且耐热性较差。
在土木工程中，脲醛树脂主要用于生产木丝板、胶合板、层压板等。经发泡处理后，可制得一种硬质泡沫塑料，用作填充性绝缘材料。经过改性处理的脲醛树脂还可用于制造涂料、胶粘剂等。
③不饱和聚酯树脂(UP)
不饱和聚酯树脂是指分子链主链上含有不饱和键的聚酯。不饱和聚酯在性能上具有 多变性，由于组成的变化，UP可以是硬质的、有弹性的、柔软的、耐腐蚀的、耐气候老化的或耐燃的，这些性能上的变化形成了UP在应用上的多样化。在土木工程中，广泛地用于制造涂料、玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢)和作为聚合物混凝土中的胶结料。可用于墙面、地面装饰，制作人造大理石、人造玛瑙，具有装饰性好、耐磨等特点。
④环氧树脂(EP)
环氧树脂是分子结构中含有环氧基的聚合物，种类很多。其中用途最广的是环氧氯丙烷与双酚A缩聚得到的双酚A型环氧树脂。这种环氧树脂是线型结构，具有热塑性。应用时必须加入固化剂，使环氧树脂固化。固化剂品种很多，常用的有胺类、酸酐类、高分子预聚体和咪唑等。固化后的环氧树脂具有强度高、粘结力强、收缩率小、耐水、耐化学腐蚀性和电绝缘性好等特点。
在土木工程中，环氧树脂主要用于结构胶粘剂、玻璃纤维增强塑料、聚合物混凝土以及防腐涂料和耐磨地坪材料等。
⑤有机硅树脂(SI)
有机硅是一大类主链含硅的高分子化合物，属于元素有机高分子;主要有聚有机硅氧烷
(SI)，它的主链由硅氧键构成，侧基为有机基团。这种结构使硅化合物具有良好的化学稳定性，耐氧化、臭氧和紫外线照射，使用温度范围宽(-50～+200℃)，憎水性高等一系列的独特性能。
在土木工程中，有机硅树脂主要用于层压塑料和防水材料。在各种有机硅树脂中，硅酮的应用较多，广泛地应用于涂料、胶粘剂和嵌缝材料中。
2. 合成橡胶
橡胶是玻璃化转变温度Tg较低，在室温下具有高弹性的聚合物。橡胶的主要持点是在-50～+150℃范围内，具有极为优异的弹性，在外力作用下，变形量可以达到百分之几百，并且在外力取消后，变形可完全恢复。此外，橡胶还具有良好的抗拉强度、耐疲劳强度，良好的不透水性、不透气性、耐酸碱腐蚀性和电绝缘性等。由于橡胶良好的综合性能，在土木工程中，广泛用作防水材料和密封材料等。
橡胶按来源分为天然橡胶和合成橡胶。在土木工程中，主要应用的是合成橡胶。合成橡胶是各种单体经聚合反应人工合成的橡胶，是具有橡胶特性的一类聚合物，常用的合成橡胶有丁基橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶和丁苯橡胶等。
(1)丁基橡胶(HR)
丁基橡胶是通过异丁烯与异戊二烯聚合制备的结晶性非极性橡胶。丁基橡胶最独特的性能是气密性非常好，水渗透率极低、其耐热性、耐气候老化性能、耐臭氧老化性能也很好，但弹性较低、工艺性能较差、硫化速度慢、粘着性和耐油性等也较差。
丁基橡胶主要用作防水卷材和防水密封材料。
(2)氯丁橡胶(CR)
氯丁橡胶是通过氯丁二烯聚合制备的结晶性橡胶。氯丁橡胶是所有合成橡胶中密度最大的，其相对密度约为1.23～1.25，呈浅黄色或棕褐色。这种橡胶的原料来源广泛，其抗拉强度较高，透气性、耐磨性较好，不易老化，耐油、耐热、难燃、耐臭氧、耐酸碱腐蚀性好，粘结力较强。其缺点是对浓硫酸和浓硝酸的抵抗力较差，电绝缘性也较差。
在建筑上氯丁橡胶被广泛地用于胶粘剂、门窗密封条、胶带等。
(3)乙丙橡胶(EPM)
乙丙橡胶是以乙烯、丙烯为主要单体原料共聚的无定形橡胶。根据是否加入第三单体可分为二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶两大类。三元乙丙橡胶生产和使用较多。乙丙橡胶具有优异的耐老化性能，是现有通用橡胶中耐老化性能最好的，能长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用;耐热性能好，可在120℃的环境中长期使用，最高使用温度达150℃;具有较
好的低温性能，最低极限使用温度可达-50℃或更低;具有较好的耐化学腐蚀、耐热水和水蒸气性能，密度是所有橡胶中最低的。其缺点是硫化速度慢。自粘性与互粘性较差，耐燃性、耐油性和气密性差。主要用于生产防水卷材。
(4)丁苯橡胶(SBR)
丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯的共聚物，通过调节苯乙烯的含量可以得到不同性能的丁苯橡胶。丁苯橡胶(SBR)是产量和消耗量最大的合成橡胶。纯丁苯橡胶的强度低，须增强后才具有实际使用价值;其弹性、耐寒性较差，耐撕裂性和粘着性能均较天然橡胶差。但耐热性、耐老化性、耐磨性均优于天然橡胶。它主要用于铺地材料和沥青改性等。
(5)硅橡胶(SR)
硅橡胶的分子主链是由硅原子和氧原子交替组成(―Si―O―Si―)，其键能比碳一碳键能(C―C)要大得多，柔顺性也很好，因而具有优异的耐高、低温性能，在所有的橡胶中工作温度范围最宽(-100～+350℃)。硅橡胶还具有优异的耐老化、电绝缘、耐电晕、耐电弧性能，但力学性能较差。硅橡胶广泛用于建筑密封胶、防潮密封材料。
(6)热塑性弹性体
热塑性弹性体是一类具有类似橡胶力学性能及使用性能、又能按热塑性塑料进行加工和回收的聚合物。它既具有热塑性，便于加工和再生利用;又有很好的弹性，便于使用。因此，称为热塑性弹性体。常用的有苯乙烯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体等。
SBS(苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物)为线型分子，是具有高弹性、高抗拉强度、高伸长率和高耐磨性的透明体，属于热塑性弹性体。在SBS中，苯乙烯单体是以一定的长度连接在丁二烯分子的两端，在室温时，弹性体的链段聚集、缠结在一起形成物理交联。在高温时，这些交联点解离，使弹性体具有热塑性。因此，SBS可以像热塑性塑料一样的加工。通过调节丁二烯(软段)和苯乙烯(硬段)的长度和比例，可以改变热塑性弹性体的性能。一般来说，热塑性弹性体的强度和耐磨性都优于通用橡胶，只是耐温性较差。SBS在建筑上主要用于沥青的改性。
3. 合成纤维
纤维可分为天然纤维(如羊毛、蚕丝、棉花、麻等)和化学纤维两大类，化学纤维按其聚合物来源又可分为人造纤维和合成纤维两类。人造纤维是以天然聚合物为原料经过化学处理后再加工制成的，如粘胶纤维、醋酸纤维、硝酸纤维等;合成纤维是由合成的聚合物制得的，有聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维等品种。
(1)聚酯纤维
聚酯纤维是大分子链中的各链节与酯基相连的聚合物纺制而成的合成纤维。其品种很多、目前主要是对苯二甲酸乙二酯纤维(PET)，我国―般称为涤纶或的确良。聚酯纤维弹性好、强度大、模量高、吸湿性低、耐热性、耐磨性、耐光老化性能好。主要用于土工织物。
(2)聚酰胺纤维
聚酰胺纤维是分子主链由酰胺键连接起来的一类合成纤维，我国称为锦纶。聚酰胺有许多品种，应用最广泛的是聚酰胺6和聚酰胺66。聚酰胺的耐磨性非常好、强度、耐冲击性、弹性、耐疲劳性也很好，而且密度小;但是，聚酰胺纤维的模量低、耐光性、耐热性、抗静电性、染色性、吸湿性较差。主要用于绳索、化纤地毯等。
(3)聚丙烯腈纤维
聚丙烯腈纤维是采用丙烯腈三元单体共聚物纺成的纤维，又称腈纶。聚丙烯腈纤维的弹性模量高、耐光性、耐辐射性。化学稳定性、耐热性好，但强度较低、耐磨性、抗疲劳性较差。腈纶广泛用于污水处理和碳纤维生产。
(4)聚丙烯纤维
聚丙烯纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维，又称为丙纶。它是所有化学纤维中密度最小的，其强度高、回弹性、耐磨性、抗微生物、耐化学腐蚀性好。其缺点是吸湿性、染色性、耐光性、耐热性差。它可用于制作地毯、装饰织物、人造草坪和土工布等。
(5)聚乙烯醇纤维
聚乙烯醇纤维的常规产品是聚乙烯醇缩甲醛纤维，又称为维纶。维纶的短纤维外观接近棉，有“合成棉花”之称，但其强度和耐磨性都优于棉，保暖性、耐腐蚀性、耐日光性好。维纶的缺点是染色性、耐水性、弹性较差。聚乙烯醇纤维主要作为塑料、水泥、陶瓷等的增强材料，作为石棉的代用品用于纤维增强水泥;制作维纶帆布、非织造布滤材以及土工布等。
7.2土木工程常用的合成高分子材料
7.2.1建筑塑料
塑料是以合成树脂为主要成分，在一定条件(温度、压力等)下，可塑成一定形状并在常温下保持其形状的高分子材料。与传统的建筑材料相比，塑料具有质轻、比强度高、化学稳定性好、导热系数小、装饰性和加工性能好及耗能较低的持点;但塑料还有刚度小、易老化、易燃、耐热性差的缺点。此外，塑料中残留的单体和加入的增塑剂、固化剂等低分子物质都对人体健康不利。因此，采用塑料制作与饮食有关的设备时，要认真进行安全卫生检验。在土木工程中，塑料可作为结构材料和功能材料。作为结构材料应用的主要是纤维增强塑料。作为功能材料可用于隔热保温材料、装饰装修材料等。
塑料按组成成分分为单―组分塑料和多组分塑料。单一组分塑料基本上为合成树脂，只含少量助剂(如染料、润滑剂等)，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯塑料等。多组分塑料除含有合成树脂外，还含有较多的助剂(如填料、增塑剂、稳定剂等)，如聚氯乙烯、酚醛塑料等。根据用途，塑料可分为通用塑料和工程塑料。根据其受热后性能的不同，塑料还可分为热固性塑料和热塑性塑料。
1. 塑料的基本组成
塑料是由合成树脂和各种添加剂所组成。合成树脂是塑料的主要成分，其质量占塑料的 40%以上。塑料的性质主要取决于所采用的合成树脂的种类、性质和数量。因此，塑料常以所用合成树脂命名，如聚乙烯(PE)塑科，聚氯乙烯(PVC)塑料。合成树脂的性质已在上一节介绍，在此主要介绍常用的添加剂。
(1)填料
填料又称为填充料、填充剂或体质颜料，其种类很多。按外观形态可分为粉状、纤维状和片状三类。一般来说，粉状填料有助于提高塑料的热稳定性，降低可燃性，而片状和纤维状填料可明显提高塑料的抗拉强度、抗磨强度和大气稳定性等。
填料通常都比合成树脂便宜，它不仅能提高塑料的强度、硬度和耐热性，还能减少收缩变形和降低成本。常用的填料主要有木粉、滑石粉、硅藻土、石灰石粉、铝粉、炭黑及玻璃纤维等。
(2)增塑剂
增塑剂是能使聚合物塑性增加的物质。它可降低树脂的粘流温度(Tf)，使树脂具有较大的可塑性，以利于塑料制品的加工。少量的增塑剂还可降低塑料的硬度和脆性，使塑料具有较好的柔韧性。增塑剂主要为酯类及酮类。
(3)稳定剂
稳定剂是指抑制或减缓老化破坏作用的物质。塑料在加工和使用过程中，由于受热、光、氧的作用，可能发生降解、氧化断链及交联等，使塑料老化。为了提高塑料的耐老化性能，延长使用寿命，通常要加入各种稳定剂，如抗氧剂、光屏蔽剂、紫外光吸收剂及热稳定剂等。
(4)固化剂
固化剂又称为硬化剂，主要作用是使某些合成树脂的线型结构交联成体型结构，从而使树脂具有热固性。不同品种的树脂应采用不同品种的固化剂。
(5)着色剂
着色剂是使塑料制品具有特定的色彩和光泽的物质，常用的着色剂是一些有机和无机颜料。颜料不仅对塑料具有着色性，同时也兼有填料和稳定剂的作用。
此外，根据建筑塑料使用及成型加工的需要，有时还加入润滑剂、抗静电剂、发泡剂、阻燃剂及防霉剂等。
2. 土木工程常用的塑料制品
(1)装饰装修制品
塑料的装饰性和可加工性能好，常用来生产装饰装修材料。
①塑料面砖
塑料面砖以PS，PVC，PP等为原料制造，模仿传统陶瓷面砖，厚度小、重量轻，具有美观适用、施工方便的特点，是一种较为理想的超薄型墙面装饰材料。可用于室内墙面、柱面装饰。
②塑料壁纸
塑料壁纸是用纸或玻璃纤维布做基材，以聚氯乙烯为主要成分，加入添加剂和颜料等，经涂塑、压花或印花、发泡等工艺制成的塑料卷材。塑料壁纸的花色品种多，可制成仿丝绸、仿织锦缎、仿木纹等花纹图案。塑料壁纸具有美观、耐用、易清洗、施工方便的待点。发泡塑料壁纸还具有较好的吸声性能，因而广泛地应用于室内墙面、顶棚等的装饰。塑料壁纸的缺点是透气性较差。
③塑料地面卷材
塑料地面卷材是经混炼、热压或压延等工艺制成的卷材。主要为聚氯乙烯(PVC)塑料地面卷材，分为无基层卷材和有基层卷材两种。
无基层卷材质地柔软，有―定弹性，适合于家庭地面装饰。有基层卷材一般由两层或多层复合而成，常见的是三层结构。基层为无纺布、玻璃纤维布，中层为印花的不透明聚氯乙烯塑料，面层为透明的聚氯乙烯塑料。若中层为聚氯乙烯泡沫塑料，则称为发泡塑料地面卷材。塑料地面卷材具有脚感舒适、耐磨、附腐蚀、隔声和保温等特点。
④塑料地板
塑料地板采用聚氯乙烯、重质碳酸钙和添加剂为原料，经混炼、热压或压延等工艺制成。有硬质、半硬质和软质三种;塑料地板制作的图案丰富，颜色多样，并具有耐磨、耐燃、尺寸稳定、价格低等优点，适合于人流不大的办公室、家庭等的地面装饰。
(2)隔热保温材料
①泡沫塑料
泡沫塑料是在聚合物中加入发泡剂，经发泡、固化或冷却等工序而制成的多孔塑料制品。泡沫塑料的孔隙率可高达95%―98%，且孔隙尺寸小，因而具有优良的隔热保温性能。常用的有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、脲醛泡沫塑料等。
聚苯乙烯泡沫塑料是应用最广的泡沫塑料，其体积密度为10～20 kg/m3,导热系数为0.031～0.045 W/(m・K)，使用温度范围为-100～+70℃。主要用作墙体和屋面、地面、楼板等的隔热保温，也可与纤维增强水泥、纤维增强塑料或铝合金板等制成复合墙板。
建筑上使用的聚氯乙烯泡沫塑料体积密度为60～200 kg/cm3，导热系数为0.035～0.052 W/(m・K)，使用温度范围为-60～+60℃。聚氯乙烯泡沫塑料主要用作吸声材料、装饰构件，也可作墙体、屋面等的保温材料，也可作为夹层板的芯材。
聚氨酯泡沫塑料，以硬质型应用较多。其体积密度为20～200 kg/cm3，使用温度范围为-160～+150℃。与其他泡沫塑料相比，其耐热性好，强度较高。此外，这种泡沫塑料还可采用现场发泡的方法形成整体的泡沫绝热层，绝热效果好。
脲醛塑料是最轻的泡沫塑料之一，建筑中应用的脲醛泡沫塑料的体积密度为10～20 kg/m3，导热系数为0.030～0.035 W/(m・K)，使用温度范围为 -200～+100℃，但强度低，吸湿性大。应用时需注意防潮。脲醛塑料价格低廉，主要用作空心墙和夹层墙板的芯材，也可在现场发泡成为整体泡沫塑料。
②蜂窝塑料板
蜂窝塑料板是在蜂窝状的芯材上粘合面板的多孔板材，其孔隙较大(5～20 mm)，孔隙率很高。蜂窝状的芯材是由浸渍聚合物(酚醛树脂等)的片状材料(牛皮纸、玻璃布、木纤维板)经加工粘合成的形状似蜂窝的六角形空心板材。蜂窝塑料板的抗压强度和抗折强度高，导热系数低，一般为0.046～0.056 W/(m・K)。主要用作隔热保温和隔声材料。
③塑料门窗
塑料门窗是改性后的硬质聚氯乙烯(PVC)，加入适量的添加剂，经混炼、挤出等工艺制成的异形截面材加工而成。改性后的硬质聚氯乙烯具有较好的可加工性、稳定性、耐热性和抗冲击性。制成的塑料门窗外观平整美观，色泽鲜艳，经久不褪，装饰性好。并具有良好的耐水性、耐腐蚀性、隔热保温性、隔声和气密性，使用寿命可达30年以上。
④纤维增强塑料
纤维增强塑料是一种树脂基复合材料，添加纤维的目的是为了提高塑料的弹性模量和强度。常用纤维材料除玻璃纤维、碳纤维外，还有石棉纤维、天然植物纤维、合成纤维和钢纤维等，目前用得最多的是玻璃纤维和碳纤维。常用的合成树脂有酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂等，用量最大的为不饱和聚酯树脂。
纤维增强塑料的性能主要取决于合成树脂和纤维的性能、相对含量以及它们之间的粘结情况。合成树脂及纤维的强度越高，特别是纤维的强度越高，则纤维增强塑料的强度越高。
玻璃纤维增强塑料(GRP)，俗称玻璃钢，是由合成树脂胶结玻璃纤维或玻璃纤维布(带、束等)而成的。玻璃纤维增强塑料在性能上的主要优点是轻质高强、耐腐蚀，主要缺点是弹性模量小，变形较大。在土木工程中主要用于结构加固、防腐和管道等。
碳纤维增强塑料是由合成树脂胶结碳纤维而成，具有强度和弹性模量高，耐疲劳性能好，耐腐蚀性好的特点。在土木工程中，碳纤维增强塑料主要用于结构加固，制作碳纤维筋或索，用于有腐蚀的结构。
7.2.2建筑涂料
涂料是涂布在物体表面能形成具有保护和装饰作用的膜层材料。涂料除了具有保护和装饰功能外，还能具有一些特殊作用，如用作色彩标志、润滑、防滑、绝缘、导电、隔热、防潮等。建筑涂料则是指涂于建筑物表面能对建筑物起到保护、装饰作用，或者能改善建筑物使用功能的涂料。
1. 涂料的基本组成
涂料的基本组成包括：成膜物质、颜料、溶剂(分散介质)以及辅料(助剂)。
(1)成膜物质
成膜物质也称基料，是涂料最主要的成分，其性质对涂料的性能起主要作用。成膜物质分为两大类，一类是转化型(或反应型)成膜物质，另一类是非转化型(或挥发型)成膜物质。前者在成膜过程中伴有化学反应，形成网状交联结构。因此，此类成膜物质相当于热固性聚合物，如环氧树脂、醇酸树脂等;后者在成膜过程未发生任何化学反应，仅靠溶剂挥发成膜，成膜物质为热塑性聚合物，如纤维素衍生物、氯丁橡胶、热塑性丙烯酸树脂等。 建筑涂料常用树脂有聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、丙烯酸树脂、环氧树脂、醋酸乙烯一丙烯酸酯共聚物(乙一丙乳液)、聚苯乙烯一丙烯酸酯共聚物(苯一丙乳液)、聚氨酯树脂等。
(2)颜料
颜料主要起遮盖和着色作用，有的颜料还有增强、改善流变性能、降低成本的作用。按所起作用不同，颜料又分为着色颜料和体质颜料(又称填料)两类。
建筑涂料中使用的着色颜料一般为无机矿物颜料。常用的有氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁绿、氧化铁棕、氧化铬绿、钛白、锌钡白、群青蓝等。
体质颜料，即填料。主要起到改善涂膜的机械性能。增加涂膜的厚度和遮盖力，降低涂料的成本等作用。常用的填料有重晶石粉、轻质碳酸钙、重质碳酸钙、高岭土及各种彩色小砂粒等。
(3)溶剂
溶剂通常是用以溶解、稀释成膜物质的易挥发性有机液体。涂料涂敷于物体表面后，溶剂基本上应挥发尽，不是一种永久性的组分，但溶剂对成膜物质的溶解力决定了所形成的树脂溶液的均匀性、粘度和贮存稳定性。溶剂的挥发性影响涂膜的干燥速度、涂膜结构和涂膜外观。常用的溶剂有：甲苯、二甲苯、丁醇、丁酮、醋酸乙酯等。溶剂的挥发会对环境造成污染，选择溶剂时，还应考虑溶剂的安全性和对人体的毒性。
涂料按溶剂及其对成膜物质作用的不同分为溶剂型涂料、水溶性涂料和水乳型涂料。其中，水溶性涂料和水乳型涂料称为水性涂料。
(4)辅料
辅料(又称助剂或添加剂)是为了进一少改善或增加涂料的某些性能而加入的少量物质。通常使用的有增白剂、防污剂、分散剂、乳化剂、稳定剂、润湿剂、增稠剂、消泡剂、流平剂、固化剂、催干剂等。
2. 常用建筑涂料
建筑涂料的品种繁多，性能各异，按用途有外墙涂料、内墙涂料及地面涂料。
(1)外墙涂料
①苯乙烯一丙烯酸酯乳液涂料
苯乙烯―丙烯酸酯乳液涂料是以苯―丙乳液为基料的水乳型涂料，简称苯一丙乳液涂料。苯―丙乳液涂料具有优良的耐水性、耐碱性、耐湿擦洗性，外观细腻、色彩艳丽、质感好，与水泥混凝土等大多数建筑材料的粘附力强，并具有高耐光性和耐候性。
②丙烯酸酯涂料
丙烯酸酯涂料是以热塑性丙烯酸酯树脂为基料的外墙涂料。分为溶剂型和水乳型。丙烯酸酯涂料的耐水性、耐高低温性和耐候性良好，不易变色、粉化或脱落，有多种颜色。可以刷涂、喷涂或滚涂。丙烯酸酯涂料的装饰性好，寿命可达以上，是目前国内外应用最多的外墙涂料。丙烯酸酯涂料主要用于外墙复合涂层的罩面涂料。溶剂型涂料在施工中需注意防火、防爆。
③聚氨酯涂料
聚氨酯涂料是以聚氨酯树脂或聚氨酯与其他树脂复合物为主要成膜物质，加入填料、助剂组成的优质溶剂涂料。该涂料的弹性和抗疲劳性好，并具有极好的耐水、耐碱、耐酸性能。
其涂层表面光洁度高，呈陶瓷质感，耐候性、耐玷污性能好，使用寿命可达以上。聚氨酯涂料价格较贵，主要用于办公楼、商店等公用建筑。
④砂壁状涂料
砂壁状涂料是以合成树脂乳液为成膜物质，加入彩色骨料以及其他助剂配制而成的粗面厚质涂料，又称彩砂涂料。彩色骨料可用粒径小于2mm的高温烧结彩色砂粒、彩色陶粒或天然彩色石屑。彩砂涂料采用喷涂法施工，涂层具有丰富的色彩和良好石材质感，保色性、耐热性、耐水性及耐化学腐蚀性能良好，使用寿命可达10年以上。砂壁状涂料主要用于办公楼、商店等公用建筑的外墙立面。
(2)内墙涂料
①聚醋酸乙烯涂料
聚醋酸乙烯涂料是以聚醋酸乙烯乳液为基料的乳液型内墙涂料。该涂料无毒、不燃、涂膜细腻、平滑、色彩鲜艳、装饰效果良好、价格适中、施工方便。但是，耐水性及耐候性较差。
②醋酸乙烯一丙烯酸酯涂料
醋酸乙烯一丙烯酸酯涂树是以乙一丙共聚乳液为基料的水乳型内墙涂料。该涂料的耐水性、耐候性和耐碱性优于聚醋酸乙烯乳液涂料，并且有光泽，是一种中高档的内墙装饰涂料。
③多彩涂料
多彩涂料是以合成树脂及颜料等为分散相，以含有乳化剂和稳定剂的水为分散介质的水乳型涂料，按其介质特性分为水中油型和油中水型。以水中油型的贮存稳定性最好。通常所用的多彩涂料均为水中油型。
多彩涂料具有良好的耐水性、耐油性、耐化学药品性、耐刷洗性，并具有较好的透气性。多彩涂料对基层的适应性强、可在各种建筑材料上涂刷使用。
(3)地面涂料
①聚氨酯地面涂料
聚氨酯地面涂料是以聚氨酯为基料的双组分常温固化型橡胶类涂料。其整体性好，色彩多样，装饰性好，并具有良好的耐油性、耐水性、耐酸碱性和耐磨性，有一定的弹性，脚感舒适。该涂料主要适用于水泥砂浆或水泥混凝土地面。
②环氧树脂厚质地面涂科
环氧树脂厚质地面涂料是以环氧树脂为基料的双组分常温固化涂料。环氧树脂厚质地面涂料与水泥混凝土等基层材料的粘结性能优良，涂膜坚韧、耐磨，具有良好的耐化学腐蚀、耐油、耐水等性能，以及优良的耐老化、耐候性和装饰性。
7.2.3胶粘剂
1. 胶粘剂的基本概念
胶粘剂又称粘合剂，是通过粘附作用使被粘物结合在一起的材料。
胶粘剂一般由基料和多种辅助成分组成。基料是胶粘剂的主要成分，起粘接作用，要求有良好的粘附性和润湿性。合成树脂、合成橡胶、天然高分子以及无机化合物等都可做基料。辅助成分主要包括固化剂、溶剂、增塑剂、填料、偶联剂、引发剂、促进剂、防老化剂、稳定剂等。
固化剂用以使粘合剂交联固化，提高粘合剂的粘合强度、化学稳定性、耐热性等，是以热固性树脂为主要成分的粘合剂所必不可少的成分;溶剂溶解、稀释主料以调节粘度便于施工;填料具有降低固化时的收缩率、提高尺寸稳定性、耐热性和力学强度、降低成本等作用;
增塑剂用于提高韧性。
按受力情况胶粘剂分为结构胶粘剂和非结构胶粘剂。结构胶粘剂用于能承受荷载或受力结构件的粘结。非结构胶粘剂用于不受力或受力不大的各种场合。
胶粘剂能够将被粘结材料牢固地粘结在一起，是因为胶粘剂与材料间存在有粘附力以及胶粘剂本身具有内聚力。粘附力和内聚力的大小，直接影响胶粘剂的粘结强度。当粘附力大于内聚力时，粘结强度主要取决于内聚力;当内聚力高于粘附力时，粘结强度主要取决于粘附力。一般认为粘附力主要来源于以下几个方面：
(1)机械粘结力 胶粘剂渗入材料表面的凹陷处和孔隙内，在固化后如同镶嵌在材料内部，靠机械锚固力将材料粘结在一起。对非极性多孔材料，机械粘结力常起主要作用。
(2)物理吸附力 胶粘剂和被粘材料靠分子间的物理吸附力产生粘结。
(3)化学键力 胶粘剂与材料间能发生化学反应，靠化学键力将材料粘结为一个整体。 不同的胶粘剂和被粘材料，粘附力的主要来源不同，当机械粘附力、物理吸附力和化学键力共同作用时，可获得很高的粘结强度。
就实际应用而言，一般认为影响粘结强度的因素主要有：胶粘剂性质，被粘材料的性质，被粘材料的表面粗糙度，被粘材料的表面处理方法。胶粘剂对被粘材料表面的浸润程度，被粘材料的表面含水状况，粘结层厚度，粘结工艺等。
2.土木工程常用的胶粘剂
(1)结构胶粘剂
①环氧树脂胶粘剂
环氧树脂胶粘剂是当前应用最广泛的胶粘剂，因环氧树脂胶粘剂中含有环氧基、羟基、氨基和其他极性基团，对大部分材料有良好的粘结能力，有万能胶之称。其抗拉强度和抗剪切强度高，固化收缩率小，耐油和耐多种溶剂，耐潮湿.抗蠕变性好，是较好的结构胶粘剂。环氧树脂胶粘剂根据固化剂类型的不同可室温固化或高温固化，固化时间有明显的温度依赖性。环氧树脂胶粘剂在土木工程中的应用很多，主要用于裂缝修补、结构加固和表面防护等。
②不饱和聚酯树脂胶粘剂
不饱和聚酯树脂胶粘剂的特点是粘结强度高，抗老化性及耐热性较好。可在室温和常压下固化，固化速度快，但固化时的收缩大，耐碱性较差，适于粘结陶瓷、玻璃、木材、混凝土和金属结构构件。
(2)非结构胶粘剂
①聚醋酸乙烯胶粘剂
聚醋酸乙烯胶粘别是由醋酸乙烯单体聚合而成，俗称白乳胶。其特性是使用方便、价格便宜、润湿能力强，有较好的粘附力，适用于多种粘结工艺。但其耐热性、对溶剂作用的稳定性及耐水性较差，只能作为室温下使用的非结构胶。
②聚氨酯胶粘剂
聚氨酯胶粘剂是分子链中含有异氰酸酯基(―NCO)及氨基甲酸酯基(―NH―COO―)，具有很强的极性和活泼性的一类粘合剂。其品种很多，有单组分和双组分两类。聚氨酯胶粘剂有良好的粘结强度，可用于金属、玻璃、陶瓷、橡胶、塑料、织物、木材、纸张等各种材料的粘合;有良好的耐超低温性能，而且粘结强度随着温度的降低而提高，是超低温环境下理想的粘结材料和密封材料;具有良好的耐磨、耐油、耐溶剂、耐老化等性能;可通过调节分子链中软段和硬段比例结构，制成满足各种行业、各种性能要求的高性能粘合剂。但是，在高温和高湿条件下，易水解，会降低粘结强度。
③氯丁橡胶胶粘剂
氯丁橡胶胶粘剂是以氯丁橡胶为主要组成。加入氧化锌、氧化镁、填料、抗老化剂和
抗氧化剂等制成，是目前应用最广的一种橡胶型胶粘剂。氯丁橡胶胶粘剂对水、油、弱酸、弱碱、醇和脂肪烃有良好的抵抗力，可在-50～+80℃的温度下工作，但是，徐变较大，且容易老化。
7.2.4土工合成材料
土工合成材料是以聚合物(如塑料、化纤、合成橡胶等)为原料制成的用于岩土工程的聚合物材料。按照需要，土工合成材料可置于土体内部、表层或各层土体之间，起加强或保护土体的作用。土工合成材料主要有土工织物类材料和超轻型填土材料。土工织物类合成材料的用途见表7―1。
土工纤维、土工布、化纤滤网、塑料网(格栅)、塑料膜等聚合物材料制成的布状或网状物，统称为土工布或土工织物。其中，网格较大者，用硬纤维片或条编制而成，称为土工垫或土工网;而网格更大者，通过塑料挤出成型的各种规格的格栅或用塑料板(带)焊接成的各种格室，称为土工格栅。在格室内充填砂、石或其他材料，用于沙漠、泥泞沼泽地区筑路、护坡等工程。
土工织物是一种多功能材料，主要功能有滤层作用、排水作用、隔离作用、加筋作用、防渗与防潮作用等。 表7―1 土工织物合成材料的用途
分 类
土工织物 用 途 排水、反滤、护坡等
加固垫层、坡、防护植草、排水通
道、滤层等
防冲刷、防流失、用于沙漠和沼泽
地筑路、护坡
防冲刷、防流失、用于沙漠和沼泽
地筑路、护坡
灌入混凝土或砂浆，用于护坡、地
基处理
装入大块石，用于截流、筑堤、防
流失
用于地下建筑的防水，堤围的加筋
材料
用于堤坝、水库、地下建筑游泳池
等的防渗漏
用作排水通道
用于软基处理和排水加固
用于防止管涌、加筋、排水、增强
与土面间的摩擦力
用于路基、隧道、堤坝、结构的墙
后排水等
用于铁路、公路、等的软路基的填
土材料 材料类型 用合成纤维(如锦纶、腈纶等)制成 用塑料条、带编织或压制而成的网状物 用塑料挤压而成，呈网状、蜂窝状结构 用塑料板焊接而成 土工网 透水性的土工材料 土工格栅 土工格室 土工模袋 用合成纤维制成 土工袋 用合成纤维制成绳网、绳带等 不透水性的土工材料 塑料膜 聚氯乙烯、聚丙烯等制成的膜 用纺织布或无纺布防水处理后制成 用聚氨酯制作的开孔型泡沫塑料 透水性土工织物与聚丙烯等塑料挤压而成 透水的土工织物与聚丙烯等塑料挤压而成 以无纺土工织物作芯材制成的塑料排水管 聚苯乙烯泡沫塑料 土工膜 多孔泡沫塑料板 塑料排水管 复合材料 复合土工膜 复合排水材料 EPS填土材料
本章小结
1. 聚合物是由千万个原子彼此以共价键结合的大分子化合物，有加聚物和缩聚物两大类。一般加聚物为线型高分子，均为热塑性聚合物;而缩聚物部分是线型高分子，是热塑性聚合物，而大部分为体型(网状)高分子，属热固性聚合物。
2. 热塑性聚合物具有受热时软化、遇冷时凝固的性质。通常可反复进行加热软化、熔融和冷却硬化，具有可再生重复使用的特性。而热固性聚合物仅在第一次加热(或加入固化剂前)时能发生软比、熔融，并在此条件下产生化学交联而固化，以后再加热时再不会软化或熔融，也不会被溶解。前者相对更加柔韧而后者更加硬脆。在强度、变形、耐热、耐腐蚀、抗变形等方面，后者要优于前者。但前者可以方便地进行热塑性加工，通常价格低廉。
3. 合成高分子材料具有较小的密度、更高的比强度、更好的隔热保温性和耐腐蚀性，同时还具有良好的防水密封性、电绝缘性和减震消音性，与其他材料的复合性能也十分突出。但耐热性能较差，防火、耐老化是这类材料在使用过程中应该重点考虑的问题。
4. 一般可将聚合物的老化分为聚合物分子的交联与降解两种。交联是指聚合物的分子从线型结构变为体型结构的过程;降解是指聚合物的分子链发生断裂，其分子量降低的过程。老化原因主要是热老化和光老化。
5. 建筑塑料的基本组成为合成树脂、填充料、增塑剂、固化剂、稳定剂和其他添加剂。其中合成树脂是决定塑料类型、性能和用途的根本因素。其他填充料及外加剂是为了改善塑料性能而加入的。
6. 常用的热塑性塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、ABS塑料和有机玻璃等;常用的热固性塑料有酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚氨酯、环氧树脂和有机硅树脂等。
7. 涂料的基本组成包括：成膜物质、颜料、溶剂(分散介质)以及辅料(助剂)。成膜物质是涂料的关键成分。成膜物质分为两大类，一类是转化型(或反应型)成膜物质，另一类是非转化型(或挥发型)成膜物质。建筑涂料常用树脂有聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、丙烯酸树脂、环氧树脂、醋酸乙烯一丙烯酸酯共聚物(乙一丙乳液)、聚苯乙烯一丙烯酸酯共聚物(苯一丙乳液)、聚氨酯树脂等。
8. 胶粘剂一般由基料和多种辅助成分组成。基料是胶粘剂的主要成分，起粘接作用，要求有良好的粘附性和润湿性。合成树脂、合成橡胶、天然高分子以及无机化合物等都可做基料。辅助成分主要包括固化剂、溶剂、增塑剂、填料、偶联剂及其他外加剂。粘附机理主要是机械粘结力、物理吸附力和化学键力。
本章练习
1.聚合物有哪些特征，这些特征与聚合物的性质有何联系?
2. 热塑性树脂与热固性树脂的主要不同点有哪些?
3 线型聚合物有哪几种物理状态?试述聚合物在不同物理状态下的特点。
4.试述聚合物的老化原因和防止措施?
5.建筑塑料的基本组成有哪些?它们各起何作用?
6.胶粘剂的粘结力来源有哪些?建筑上常用的胶粘剂有那些?
7.建筑涂料的组成有哪些?它们各起何作用?建筑涂料有哪些种类?
高分子复合材料 篇3
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
我国攻关竹基高分子复合材料 篇4
日前从福建省科技厅获悉, 福建农林大学主持的可降解竹基高分子复合材料制造关键技术研究与示范课题列入“十一五”国家科技支撑计划。该项目将以竹纤维为原料, 研发用于包装材料的超轻质竹纤维发泡材料, 并实现关键技术的产业化示范。
该课题是“十一五”国家科技支撑计划重点项目———竹类资源环境友好经营与循环利用关键技术研究与示范的子课题。近年来, 福建农林大学在竹产业的研发上收获颇丰, 曾参与了国内首创的新溶剂法竹纤维纺丝工艺技术研发。据此次承担可降解超轻质竹纤维发泡材料专题任务的福建农林大学材料工程学院谢拥群教授介绍, 项目组拟以竹纤维与生物可降解塑料为原料, 通过对竹纤维表面改性技术、生物可降解高分子材料表面活化技术、竹纤维/可生物降解高分子复合技术、竹纤维高分子复合材料降解特性及其控制技术的全方位攻关, 制备出2~3种生物可降解竹纤维增强高分子复合材料, 材料的使用周期2年, 降解率达70%以上, 并为其产业化提供技术储备。同时, 研制出1~2种用于包装材料的超轻质竹纤维发泡材料, 并实现产业化推广。
我国素有“竹子王国”之称, 福建又是重点产竹省份, 竹林面积约占全国的1/4。自2004年起, 福建省即与相关高校和科研机构联合开发竹纤维技术并加强其应用研究。经过4年多的发展, 目前已在竹浆粕制备、新溶剂法再生竹纤维生产、竹原纤维高效分离及提取、竹碳纤维母粒研发、竹纤维纺纱及织物染整等竹纤维技术与应用领域取得了一批具有自主知识产权的成果, 竹产业已经起步并正在快速发展。
高分子复合材料 篇5
材料学院高分子材料与工程03级高分子甲班薛继荣
实习编号：028实习时间：2005-4-24至2005-5-1
3两周的时间转眼间就过去了，但是在这期间所经历的一切仍长久的留在我的心中。在这次难得的实习机会中，我学到了很多以前从未接触过的知识，各方面的能力也有了很大提高，可以说是收获颇丰。
一、我的实习感悟：
通过这两周的实习，我在有关金工制造方面有了全新的认识和感悟。
首先，生产的安全是首要的问题。在各工种的学习与实践中，老师们强调最多的就是安全问题，包括人身的安全和设备的安全两方面。的确，在任何工业生产中，人们最关系的问题就是安全问题，生产效率再高的设备，如果不能保证操作者的安全，都是失败的，不会被人们所接受。除此之外，平常我们遇到的安全问题更多的是由于操作者的失误而造成的，这就要求我们在进行生产时要严格按照操作规程进行，还要熟练掌握设备的性能与操作，只有这样才能避免危险的发生。
其次，在对设备的操作过程中要细心、严格按照要求操作。实习过程中接触到的各种设备，比如车床、铣床、刨床以及各种数控机床中都有着十分精密的配合部件，如果粗心操作，很容易发生故障，不仅会损坏设备，严重时还会造成严重的事故，危及自身和他人的安全。因而，作为操作者，一定要具备细心、认真、严谨的态度。
还有，由于不同工种特殊的生产要求，在生产、操作过程中，做好自身的保护十分重要。譬如，在铸造、锻造过程中，我们接触到许多经过高温加热的材料，身体的直接接触都是十分危险的，所以我们必须在充分准备的情况下再去接触这些材料，还要注意判断何时才是安全的状态，要避免因自己的冒失行为引起不必要的危险。又如，有些工种在操作过程中往往会产生特殊的现象，作好防护可以避免对身体的不利影响。最典型的例子，在电焊的操作过程中，强光、火花是不可避免的，强光中的紫外线会引起皮肤的病变，高温的火花往往会引起灼伤、烧伤，因此，必要的防护是万万不可省略的。
二、我印象最深的几个工种：
１．焊工（电焊与气焊）
这是我们第一天的实习科目。简单的讲，这个工种就是采用电弧、火焰等方法将焊接材料加热熔化状态，然后利用这些材料对一些独立的部件进行连接。同螺栓连接、铆钉连接不同，焊接的方法适合于永久连接的部件，具有更高的稳定性。
虽然平时接触到的焊接部件很多，但真正自己来操作的时候可真是不容易。在焊接练习中，由于很难把握好角度、高度以及移动速度这三个重要问题，自己做出来的焊龚老是歪歪扭扭，十分难看。看到实习老师漂亮的动作，我才真正体会到“熟能生巧”这句话的含义。的确，作为操作性很强的工种，电焊和气焊要求工人有很熟练的操作和丰富的经验，这一点，作为实习学生的我们，只能自愧不如了。
同时，通过这一工种的学习，我认识到了自身保护的重要性。这一点，我是有着亲身经历的，由于没有做好充分的准备，在实习过程中将手臂暴露在了强光当中，肘部的皮肤被严重的晒伤，效果可真是“立竿见影”。从那以后，我再也不敢忽视对自身的保护了。
也是通过这一工种的学习，我对安全问题的认识也有了很高的认识。经过加工的部件温度都处于是很高的状态，虽然在很短的时间内就解除了红热状态，但是仍然有着五百度左右的温度，因此也是不能贸然接触的。在实习过程中，我也曾经很随意的去接触自认为温度很低的部件，虽然已经戴着很厚的手套，还是感觉到被灼烧的感觉，以致再也不敢掉以轻心了。
2．钳工
在实习过的所有工种中，钳工算是最辛苦的一个了，短短的一天下来，我的手臂都累的抬不起来了。按照实习要求，我们必须用一根铁棒来做成螺母，乍听起来，还真是不可思议。
在这个工种的实习中，我的感触和收获也不少。首先，通过这个工种的实习，我认识到实际操作的技巧性是十分重要的。由于这次实习中有很多需要耗费很多体力的工作，比如：铁棒的锯削以及锉削等，如果工具使用的不当，不仅白白浪费好多体力，做出来的成果往往不近人意，所以必须十分注重工具的使用技巧。如果能寻找到最省力而又有效率的方法，就可以节省很多时间，又不会把自己搞的疲惫不堪。第二，在这个工种的实习中，我还受到了一个很严重的教训。因为在粗加工的过程中，没有留够足够的余量，以至于因为无数次的锉削加工，我做出来的螺母成了小一号的“袖珍型”产品，虽然外型看起来还不错，其实已成了报废品，十分可惜。
分析原因，我觉得是因为自己在开始加工前，没有对自己的工作进行过仔细的分析和计划，只是盲目的按照书本在做，以至于白白浪费了好多时间和精力。这样的问题，希望我在以后的学习和工作中能尽量避免。
3．车工、铣工和刨工
这三个工种的实习，虽然并没有焊工那样需要严格防护的工作环境，也不是钳工那样需要耗费体力的工作，却给我留下了十分深刻的印象。这是因为这些工种的加工对于精确度的要求是十分严格的。
在这几个工种的实习中，老师要求加工后工件的尺寸公差都只有千分级的毫米单位。这么高的要求让我们不敢有丝毫的疏忽，生怕因为自己的粗心让辛辛苦苦做出来的成果变成了废品。这些设备的操作之所以有这样严格的要求，是因为它们加工的都是有着严格尺寸要求的配合部件，即使是十分细小的失误，也会使加工出来的零件因为不能满足配合关系而报废。因此，在这些工种的实习中，想要早早的做完作业去休息是完全没有可能的，因为这些机床的加工只能采取逐步渐进的方式，每次加工一点点，进行精确的测量后在决定下次的加工量，直到零件的尺寸符合要求为止。
正因为如此，这些工种的实习使我认识到认真严谨的重要性，也锻炼了我分析问题的能力，使我受益匪浅。
4．数控加工（数车、数铣、数刨等）
随着工业自动化要求的提高，计算机科技与传统机床相结合之后，就有了各种数控机床设备的产生。通过这些工种的实习，我真切地体会到了科技发展对工业生产带来的便利，各种数控设备的引进不仅提高了生产效率，提高了零件加工的精度水平，还使得各种具有复杂形状零件的加工更加方便。
当然，要熟练地操作这些机床设备，还必须具备充足的计算机知识和使用能力。这一点使我对生产的知识化有了更深的了解。
三、我对实习的意见和建议
在这次实习中，我的各方面都有所提高，可以说收获不小。不过，实习中对有些方面的经历还不是很满意，所以希望能提点自己的建议，供老师参考。
在整个实习过程中，我最感到遗憾的就是理论知识的学习，总是与实际的操作训练相脱节。有时候，还没有看过教材，脑子里一片空白，老师就让我们开始操作机床，实习的效果可想而知了；但有些工种的老师一上来就让我们自己学习教材，虽然看了不少，还是一塌糊涂，根本没有什么帮助。因此，我希望在以后的实习中，能更好的进行理论教学，这样不仅能提高学生实际操作的熟练程度，还能减少不必要的麻烦。
高分子材料名词 篇6
全国科学技术名词审定委员会 公布
聚合物 polymer 单体经聚合反应形成的、由许多以共价键相连接的重复单元组成的物质。其分子量通常在 104以上。
高分子 macromolecule 又称“大分子”。在结构上由许多个实际或概念上的低分子量分子结构作为重复单元组成的高分子量分子。其分子量通常在 104以上。
低聚物 oligomer 曾称“齐聚物”。通常指平均分子量低于 104的聚合物。
天然高分子 natural macromolecule 由自然界产生的高分子的总称。
无机高分子 inorganic macromolecule 主链由非碳元素构成的高分子物质。
金属有机高分子 organometallic macromole
cule 结构单元中含有金属或亚金属原子的高分子物质。
元素有机高分子 element macromolecule 又称“元素高分子”。分子主链由碳、氧、氮、硫等以外的原子组成并连接有机基团的高分子物质。
碳链聚合物 carbon chain polymer 主链完全由碳原子组成的链型聚合物。
杂链聚合物 heterochain polymer 主链中除了碳原子外,还有氧、氮、硫等杂原子的链型聚合物。
杂环聚合物 heterocyclic polymer 聚合物链的重复单元中含有杂原子环的聚合物。
烯类聚合物 vinyl polymer 由乙烯基单体加成聚合而得的聚合物。
手性聚合物 chiral polymer 又称“光活性聚合物”。主链上带有镜面不对称碳原子、含有不同数量的D或L型不对称结构或整个聚合物由于庞大侧基的体积效应而使其呈单向螺旋构型且具有手性特征的聚合物。
光敏聚合物 photosensitive polymer 对光敏感、受光的作用其结构或性质会产生某种显著变化的聚合物。
配位聚合物 coordination polymer 结构重复单元含有金属离子配位键的聚合物。
预聚物 prepolymer 带有反应性基团的低聚物。
均聚物 homopolymer 由同一种结构重复单元构成的聚合物。
有规立构聚合物 stereoregular polymer,tactic polymer 分子链中仅有一种构型重复单元、以单一的顺序排列的规整聚合物。
无规立构聚合物 atactic polymer 构型重复单元在聚合物主链上无规排列的聚合物。
全同立构聚合物 isotactic polymer 又称“等规聚合物”。由相同构型重复单元所组成的有规立构聚合物。
间同立构聚合物 syndiotactic polymer 又称“间规聚合物”。主链中相邻两个构型单元具有相反构型,且规则排列的聚合物。
共聚物 copolymer 由两种或两种以上结构重复单元构成的聚合物。
无规共聚物 random copolymer 结构重复单元无规排列的共聚物。
交替共聚物 alternating copolymer 两种结构重复单元在主链上相间规则排列的共聚物。
嵌段共聚物 block copolymer 又称“嵌段聚合物”。由两种或两种以上重复单元各自组成长序列链段而彼此经共价键连接的共聚物。
两亲嵌段共聚物 amphiphilic block copolymer
既含有疏水性链段、又含有亲水性链段的嵌段共聚物。
接枝共聚物 graft copolymer 又称“接枝聚合物 (graft polymer)”。分子主链上带有若干长支链,且支链的组成与主链不同的聚合物。
接枝点 grafting site 接枝共聚物中聚合物主链与聚合物支链的连接点。
接枝效率 efficiency of grafting 接枝共聚合反应中,单体或聚合物支链接到接枝共聚物中的量与初始投入的待接枝的单体或待接枝的聚合物支链的总量之比。
接枝度 grafting degree 聚合物主链上已被接枝的接枝点数与所有可被接枝的接枝点总数之比。
梯度共聚物 gradient copolymer 沿着分子链,从一种结构重复单元为主逐渐变化到另一种重复单元为主的共聚物。
线型聚合物 linear polymer 分子链呈线型结构的聚合物。
交联聚合物 crosslinked polymer 又称“网络聚合物 (ne twork polymer)、体型聚合物 (threedimensional polymer)”。高分子链具有三维空间的体型(或网状)结构的聚合物。
梯形聚合物 ladder polymer 由双股主链构成梯形结构的聚合物。
梳形聚合物 comb polymer 多个线型支链同时接枝在一个主链之上所形成的像梳子形状的聚合物。
星形聚合物 star polymer 从一个枝化点呈放射形连接出三条以上线型链的聚合物。
树状高分子 dendr imer,dendritic polymer由枝化基元组成的高度枝化且结构规整的树枝状聚合物。
支化聚合物 branched polymer 在分子链上带有一些长短不一的支链的聚合物。
超支化聚合物 hyperbranched polymer 由枝化基元组成的高度枝化但结构不规整的聚合物。
遥爪聚合物 telechelic polymer 在聚合物分子链两端各带有特定官能团、能通过这些反应性端基进一步聚合的高分子物质。
互穿网络聚合物 interpenetrating polymer 由两种或两种以上互相贯穿的交联聚合物组成的共混物。
缔合聚合物 association polymer 依靠氢键、电荷转移或离子间相互作用生成的聚合物。
螯合聚合物 chelate polymer 能与金属离子以配位键形成金属离子螯合物的聚合物。
两亲聚合物 amphiphilic polymer 表现出既亲水又亲油性质的聚合物。
单体 monomer 可与同种或他种分子聚合的小分子的统称。
官能度 functionality 一个单体分子所含官能团的数目。
大分子单体 macromer,macromonomer 具有可聚合基团、通常分子量为 1000到 2000左右的可作为单体使用的大分子物质。
聚合 polymerization 将一种单体或多种单体的混合物转化成聚合物的过程。
聚合度 degree of polymerization,DP 聚合物分子中每个分子包含的单体单元数。
均聚反应 homopolymerization 生成均聚物的聚合反应。
预聚合 prepolymerization 单体经初步聚合形成分子量不大的聚合物的反应。
后聚合 post polymerization 通常指低温辐照聚合中,停止辐照后继续进行的聚合反应。
再聚合 repolymerization 将聚合物解聚形成的可聚合产物再次进行的聚合反应。
活性种 reactive species 具有引发单体进行增长反应的带有活性端基的各种链长的活性链。
链式聚合 chain polymerization 又称“连锁聚合”。以链式反应历程 (至少包括链引发和链增长)进行的聚合反应。
逐步聚合 step growth polymerization 通过单体与单体、单体与二聚体或多聚体及二聚体或多聚体间的键合反应,聚合体系中分子数逐步减少,分子量逐步增大的聚合反应。
可控自由基聚合 controlled radical polymeri
高分子复合材料 篇7
1 高分子复合材料的修补机理与性能
1.1 材料组成及复合机理
经多次试验和研究，针对桥面板块病害的特点及其快速硬化需要，在桥面快速修补材料上，选择和配制了由特种水泥、粉末高分子聚合物、纤维、各种添加剂和骨料配制而成的开袋即用的快速高强预拌砂浆和混凝土，即高分子复合材料。
通过调节调凝剂的掺量，在保证足够施工时间的情况下，该砂浆和混凝土加水搅拌后的2H内即可获得不小于20MPA的抗压强度，足以承受较大的行车荷载，达到了水泥混凝土桥面修补的各项指标要求。其材料的强度发展数据见表1ㄢ
这种功能性高分子复合材料与水拌合后, 水化反应即时发生，具有很高的早期强度，其初始凝聚结构形成速度较快，且在初始结构形成后由粘塑性体迅速向粘弹性体演变，会在很短的时间内形成大量的钙钡石水化产物沉淀，这一过程要比硅酸盐水泥熟料通过局部反应进行水化要快得多，使水泥浆体的强度迅速增长。
在桥面修补过程中不能中断交通，在边通车边修补的情况下，该修补桥面一直处于振动状态，如果水泥从塑性体演变到弹性体的速度太慢，这种振动就很容易造成混凝土结构内部的过早损伤形成微裂纹，引起耐久性的下降。而采用该复合材料可以大幅度缩短由塑性体转变为弹性体的时间，把损伤降低到最低，从而获得更致密的，具有高内聚性和更少缺陷的砂浆和混凝土，大幅度提高修补部位的使用寿命。此外，由于该材料中的特种水泥水化后可以形成大量铁胶和钙矾石的混合水化产物，使其表面耐磨性能也大幅度提高，因此，它是一种非常适合于桥面快速修补的材料。
1.2高分子聚合物改性机理
该高分子复合材料的结构形成过程可分为3个阶段：
第1阶段：当聚合物乳液在水泥混凝土搅拌过程中掺入混凝土后，乳液中的聚合物颗粒均可布在水泥浆体中，形成聚合物水泥浆体，在这一体系中，随着水泥的水化，水混凝胶逐渐形成，并且液相中的CA (O H) 2达到饱和状态。同时，聚合物颗粒沉积在水泥凝胶颗粒表面，这一过程类似于水相中的CA (OH) 2与矿料表面的硅酸盐反应形成一层硅酸钙凝胶的过程。
第2阶段：随着水量的减少，水泥凝胶结构在发展，聚合物逐渐被限制在毛细孔隙中，随着水化的进一步进行，毛细孔中的水量在减少，聚合物颗粒絮凝在一起，在水泥水化凝胶的表面形成聚合物密封层，聚合物密封层也粘接了骨料颗粒的表面及水泥水化凝胶与未水化水泥颗粒混合物的表面，因此混合物中的孔隙被有粘结性的聚合物所填充。
第3阶段：由于水化过程的不断进行，凝聚在一起的聚合物颗粒之间的水分逐渐被全部吸收到水泥水化过程的化学结合水中去，最终聚合物颗粒完全凝结在一起形成连续的聚合物网络结构。聚合物网络结构把水泥水化物联结在一起，即水泥水化物与聚合物交织缠绕在一起，形成无机与有机的网络结构，因而改善了水泥石的结构形态。
1.3 高分子复合材料的主要特性
(1）凝结硬化时间。
凝结硬化时间是高分子复合材料的一项关键性能指标，必须适应不同的桥面修补特点，在一定范围内可调，其调节措施一般采用调凝外加剂来进行调节。功能性高分子复合材料凝结硬化时间可在数分钟到1H范围内任意调节，可生产出不同凝结硬化时间的产品，以满足修补的需要。
(2）高分子复合材料的体积变化
在桥面修补加固中，为了使被修复部位坚固，密实，不收缩，不开裂，故要求灌注的抢修材料必须具有一定的膨胀性能，以补偿材料的收缩。
(3）抗压强度发展规律
在桥面修补中，要求采用的修补材料的早期强度，特别是小时强度增长愈快愈好，高分子复合材料的强度发展规律见表2ㄢ
(4）耐久性及其他性能
为了研究高分子复合材料的耐久性能，分别进行了高分子复合材料的抗冻、抗渗、抗硫酸盐侵蚀、钢筋锈蚀及耐磨性能试验。
试验结构表明，高分子复合材料具有良好的耐久性能, 而且, 其抗硫酸盐侵蚀性能及耐磨性能均有较大改善。
2 工程的实际应用
采用高分子复合材料进行了9座水泥混凝土桥面坑洞的修补，在1A内，没有发现明显的破坏迹象，效果明显施工工艺如下：（1）凿槽及清理。用切割机在坑洞四周切出轮子廓，切穿面层混凝土板，再用风镐开凿，一定要保护临近的板块不扰动，用吹风机将坑槽内的碎石、泥屑等杂物清除，保持槽壁清洁干燥，重布钢筋网。（2）配料及浇筑。用高分子复合材料和水进行搅拌，浇筑时要均匀到位，表面平整。（3）清理和养护。修补作业完成后，及时清除施工垃圾，保持原路面的整洁。根据具体情况一般养护6-8 H即可开放交通。（4）检测。观察其与原混凝土板壁的粘结情况，观察是否有开裂情况等。
结束语
高分子复合材料具有快凝、快硬、早强、高强、微膨胀及耐磨等多种性能，可达到抢修后数小时即可通车运行，可广泛用于道路、桥梁快速维修养护中。
一系列的抢修，加固与防护系列材料的研发及试验研究与工程应用证明，这种高分子复合材料的部分性能超过了国内外同类材料，其性能可靠，技术可行，施工方便，社会效益与经济效益显著，具有广阔的推广应用价值。
摘要：针对高速公路桥面出现裂缝, 坑洞、腐蚀、破损等病害及其快速修补要求, 阐述了功能性高分子复合材料性能及作用机理, 解决了桥面坑洞快速修补及抢修, 加固工程的材料难题, 其效益显著。
关键词：桥面,高分子,复合材料,修补,应用
参考文献
[1]JTG D70-2004.公路隧道施工技术规范[S]
[2]姚谏.FRP复合材料加固混凝土结构新技术研究进展[J].科技通报.2004, 20 (3)
高分子复合材料 篇8
本工作拟基于分形理论建立颗粒填充高分子复合材料拉伸断口的分形模型,提出测算其分形维数的理论计算公式,以便更深入地研究颗粒填充高分子复合材料拉伸断裂机理及其相关性能的表征。
1 分形模型构建
在一定的加工工艺条件下,填充颗粒有可能随机均匀地分散在高分子基体材料中,即填充颗粒在基体的存在层次具有统计均匀性[5]。为此,本研究假设填充颗粒在高分子基体中的分布是均匀的。同时,不同的填充颗粒具有不同的形状,即使是同一种类颗粒,也可能具有不同的形状,如:球状、立方体状、片状、针状等。在工程应用中,球状颗粒应用较多,本工作中假设颗粒呈球状,较接近现实应用。
颗粒填充复合材料在拉伸过程中,颗粒与基体材料之间的粘合强度通常低于基体材料的抗拉伸强度。因此,颗粒填充高分子复合材料拉伸载荷下的失效首先表现为基体与颗粒之间的脱粘,且颗粒与基体之间的脱粘最终发展到颗粒的“赤道圈”;又因不同颗粒与基体的抗拉伸强度存在一定的差异,因此,颗粒填充高分子复合材料拉伸断口凹凸不平、光滑程度很低,拉伸断口的粗糙度随填充颗粒含量的增加而变化,断口的形貌存在层次性[6,7]。
利用迭代法及分形曲面生成方法[8]构建具有有限层次的颗粒填充高分子复合材料拉伸断口的分形模型。生成方法如下:它的第1个层次结构是将正方形平面(初始层次)分成102=100等分,即将一定面积的颗粒填充高分子材料拉伸断口100等分,每个等分的边长为1单位,如图1所示。将中间的(2k)2(由于0≤(2k)2≤100),所以0≤k≤5)个小正方形改成向上凸起的(2k)2+4·2k·k个小正方形,和原来的小正方形形成一个立方体,根据填充颗粒为球状的假设,位于初始层次上方的小正方形将被一个小正方形平面和一个以赤道面与之相截的半球体所取代,如图2所示;第2个结构层次是对剩下的100-(2k)2个小正方形再分别进行上述操作,如此n次操作以后,原来的平面就形成了具有有限层次相似结构的不均匀地向上凸起的分形曲面。
2 分形维数计算
根据分形的定义[8,9,10]:
undefined
式中:N为测量值;r为测量尺码;Ds为分形维数。
对上述分形模型,按相似维数的计算方法计算,有:
undefined
式中:N为第1结构层次中小正方形的个数。
根据式(1),可得颗粒填充复合材料拉伸断口的分形维数:
undefined
式中:Ds为拉伸断裂面的分形维数;k为颗粒体积分数Vg的函数,反映了填充颗粒的体积含量对拉伸断口形貌及其分形维数的影响。由图2可知,颗粒的体积分数可以表示为:
undefined
亦即,
undefined
联合式(4)与式(6)且取π值为3.14159,则可求出不同k值时的拉伸断口的分形维数和颗粒体积分数,如表1所示。
由表1可知,在本工作假设条件下,颗粒的最大填充体积分数为52.36%,且随颗粒体积分数的增加,复合材料拉伸断口分形维数相应增加。
为了求出任一颗粒体积分数下,颗粒填充高分子复合材料的拉伸断口分形维数,将式(6)代入式(4),可以得到:
undefined
同样,取π值为3.14159,则有,
undefined
式(8)即为在假设条件下,颗粒体积分数与复合材料拉伸断口分形维数的理论关系式,式中0%≤Vg≤52.36%。
3 初步验证
刘一华[5]应用改进的二维变差法测定了CaCO3/ABS颗粒复合材料拉伸断口的分形维数。刘安中等[11]应用二维变差法测定了TiO2/ABS颗粒复合材料拉伸断口的分形维数,并研究其静摩擦系数与分形维数的关系。
为了验证式(8)的可靠性和工程适用性,应用式(8)对当颗粒体积分数分别为2%,5%,10%,11%,18%,20%,30%共7种情况时TiO2/ABS颗粒复合材料的拉伸断口分形维数进行了理论计算,并将数据与文献[5]和[11]中发表的实测值进行了对比分析,结果如表2所示。其中,填料体积分数分别为2%,11%,18%条件下的拉伸断口分形维数实测值源自文献[5],填料体积分数分别为5%,10%,20%,30%条件下的实测值源自文献[11]。
由表2中可以发现:分形维数的理论值较实测值小,且最大误差为6.23%,最小误差为4.08%。误差主要是因为在模型构建时,假设拉伸断裂是由于颗粒与基体材料的脱粘造成的,基体之间的脱粘为镜面脱粘。而实际上,任何基体材料的拉伸断口都存在一定层次的相似性,亦即其拉伸断口的分形维数不为2,而是一个稍大于2的数。根据上述对比分析结果可以推断,本研究中构建的颗粒填充高分子复合材料的拉伸断口分形模型及其提出的理论计算公式是合理的,在工程应用中具有一定的实际意义。
4 结论
(1) 按照分形表面生成模式,构建了颗粒填充高分子复合材料拉伸断口的分形模型,得出了拉伸断口的分形维数与颗粒体积分数的理论关系式。
(2) 拉伸断口分形维数的理论值与相关文献的实测值的相对误差在4.08%之6.23%之间,故式(8)具有一定的实际意义。
参考文献
[1]LEE Y K,LEE B H,CHOE S.Tensile property and interfacialdewetting in the calcite filled HDPE,LDPE,and LLDPE com-posites[J].Polymer,2002,43(25):6901-6909.
[2]LIANG J Z,LI R K Y.Brittle-ductile transition in polypropylenefilled with glass beads[J].Polymer,1999,40(11):3191-3195.
[3]LIANG J Z.The melt elastic behaviour of polypropylene/glassbead composites in capillary flow[J].Polymer Testing,2002,21(8):927-931.
[4]徐涛,雷华,于杰,等.滑石粉填充PP材料中颗粒分布分形特征及其与冲击性能的关系[J].高分子材料科学与工程,2002,18(1):135-139.
[5]刘一华,刘安中,吴国璋.颗粒复合材料拉伸断口表面的分形模型[J].合肥工业大学学报(自然科学版),1995,18(1):48-51.
[6]LIANG J Z,LI R K Y.Mechanical properties and morphology ofglass bead filled polypropylene composites[J].Polymer Compos-ites,1998,19(16):698-703.
[7]LIANG J Z,LI R K Y,TJONG S C.Tensile properties and mor-phology of PP/EPDM/glass bead ternary composite[J].PolymerComposites,1999,20(3):413-422.
[8]MANDELBROT B B.The fractal geometry of nature[M].NewYork:W H Freeman,1983.
[9]褚武扬.材料科学中的分形[M].北京:化学工业出版社,2004.
[10]张济忠.分形[M].北京:清华大学出版社,1995.
高分子复合材料 篇9
关键词：高分子聚合物,复合材料,自愈合
高分子聚合物复合材料具有强度高、质量轻、加工性好等优点, 现阶段广泛被应用于我国土木工程、交通运输等领域, 具有较高的实践应用与研究价值[1]。然而, 随着高分子聚合物复合材料的逐步应用, 该材料在长时间的使用过程中很容易遭受化学物质、外力、光、热等因素的影响, 导致材料出现裂纹, 极大地影响材料的整体使用寿命。如果能够对高分子聚合物复合材料的裂纹情况进行修复, 则能极大地延长高分子聚合物复合材料的使用寿命。本文主要对高分子聚合物复合材料的自愈合情况进行研究, 以此为我国今后的高分子聚合物复合材料工业加工生产提供合理化参考。
1 自愈合研究的定义
高分子聚合物复合材料的概念最早于20世纪80年代被提出, 即利用材料的自我感知能力, 有效实现材料当中的微裂纹响应, 进而引发材料裂纹的自我修复, 以此延长材料的使用寿命, 促使材料快速恢复其力学性能[2]。在对高分子聚合物复合材料进行研究的过程中, 通常都会将愈合剂以某种形式深埋于材料基质当中, 当高分子材料产生破裂时就会致使愈合剂流出, 以达到材料裂纹快速愈合的实际效果。这种利用高分子聚合物复合材料可逆反应进行实践应用与加工的技术逐渐被人们所熟悉和掌握;通过电磁、光、热等因素来引发单体材料之间的可逆反应, 是现阶段研究人员所重点关注的技术内容[3]。通过电磁、光、热等因素来引发单体材料的聚合生产及裂纹修复, 已经逐渐成为高分子聚合物复合材料研究领域的主要探索方向。在高分子聚合物复合材料的应用与研究过程中, 愈合效果用愈合率R进行标示, R值越大则代表高分子聚合物复合材料的拉伸强度与越好, 高分子聚合物复合材料的拉伸强度则用R2来表示, 高分子聚合物复合材料初始的断裂能力则用R3来表示。
2 高分子聚合物复合材料的自愈合机理
2.1 电磁引发的高分子材料自愈合
导电复合材料在实际应用过程中需要与外加电场电场相连接, 这样才能产生足够的电阻热, 与新型使用材料相比, 含有磁性纳米粒子的复合材料只需要放置在电磁场当中无需与材料直接接触就可通过纳米粒子振荡过程中所产生的热量引发高分子材料自愈合。例如, Duenas等含有磁性纳米粒子的复合材料, 在双环戊二烯基单体当中加入铁磁粒子, 两者聚合后就会形成电磁复合反应, 以此促使材料发生自愈合。
2.2 电引发的高分子材料自愈合
在聚合物当中添加导电填料能够极大地提升材料发生自愈合的几率。当基质材料产生裂纹以后, 导电通路受阻, 裂纹处的电阻也会随之增大, 电阻热持续升温, 这就给复合材料的自愈合提供了有效支持, 如果复合材料当中含有热引发自愈合的组分, 那么就可以进一步加快高分子材料自愈合的速率, 促使材料在自愈合过程中逐渐恢复原有的电学性能与力学性能。
2.3 光引发的高分子材料自愈合
经过专业研究可知, 很多含有碳碳双键的化合物都能够在光环境下发生可逆的成环反应。当高分子主链中加入了可以发生成环反应的基团, 那么高分子材料就具备了自愈合的机理, 能够通过光反应发生自愈合情况。反应生成的单键, 在外力作用下断裂进而会引发逆成环反应, 材料也因此会发生裂纹的问题情况。通过对材料进行光照处理以后, 裂纹区域的高分子主链重新发生成环反应, 即可发生自愈合, 裂纹逐渐消失, 材料的力学性能逐渐恢复。
2.4 热引发的高分子材料自愈合
炔烃与二烯烃在加热状态下能够进行可逆的自愈合反应。如果在高分子主链上加入可以引发自愈合反应的基团, 那么就可以通过该反应形成联高分子, 以此为热引发的自愈合反应提供必要的支持。高分子材料自愈合反应所生成的单键键能较小, 在外力作用下容易出现不稳定的情况, 因此, 在实际操作过程中需要对材料进行准确加热, 促使裂纹处充分发生成环反应, 这样既能够促使材料发生自愈合, 逐步修复裂纹。研究人员通过将马来酰亚胺与呋喃引入高聚物的骨架当中, 有效制备了可愈合高分子材料, 充分提升高分子材料的整体性能。我国科研人员率先通过先制备呋喃官能化热固性聚酮, 再将其与双马来酰亚胺进行反应的方式, 进一步实现了交联热反应下的高分子材料自愈合, 通过对材料进行三点弯曲试验, 结果表明, 热引发的高分子材料自愈和的效率高达100%, 在多次断裂自愈合的情况下, 材料的整体力学性能并未下降。
3 结语
综上所述, 高分子聚合物复合材料的自愈合研究是我国现阶段科学研究领域应当关注的重点内容, 只有进一步提升高分子聚合物复合材料的自愈合性能, 以此才能逐步实现高分子聚合物复合材料的商业化应用与推广。
参考文献
[1]韩志东, 许达.导热聚合物复合材料的研究进展[J].哈尔滨理工大学学报, 2011, 12 (09) :23-24.
[2]蔡雷, 姜子晗, 汪涛.自愈合聚合物复合材料的研究进展[J].宇航材料工艺, 2012, 23 (07) :23-25.
功能高分子材料 篇10
关键词：功能高分子材料,生物医用高分子材料
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年代发展起来的新兴领域, 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。功能高分子材料按照功能特性通常可分成以下几类: (1) 分离材料和化学功能材料; (2) 电磁功能高分子材料; (3) 光功能高分子材料; (4) 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:
1、化学稳定性好, 在人体接触部分不能发生影响而变化;
2、组织相容性好, 在人体内不发生炎症和排异反应;
3、不会致癌变;
4、耐生物老化, 在人体内材料长期性能无变化;
5、耐煮沸, 灭菌、药液消毒等处理方法;
6、材料来源广、易于加工成型。
一、生物医用高分子材料的现状和发展趋势
生物医用高分子材料的发展经历了三个阶段, 第一阶段始于1937年, 其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料, 如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年, 其标志是医用级有机硅橡胶的出现, 随后又发展了聚羟基乙酸酯缝合线以及四种聚 (醚-氨) 酯心血管材料, 从此进入了以分子工程研究为基础的发展时期。该阶段的特点是在分子水平上对合成高分子的组成、配方和工艺进行优化设计, 有目的地开发所需要的高分子材料。目前的研究焦点已经从寻找替代生物组织的合成材料转向研究一类具有主动诱导、激发人体组织器官再生修复的新材料, 这标志着生物医用高分子材料的发展进入了第三个阶段。其特点是这种材料一般由活体组织和人工材料有机结合而成, 在分子设计上以促进周围组织细胞生长为预想功能, 其关键在于诱使配合基和组织细胞表面的特殊位点发生作用以提高组织细胞的分裂和生长速度在国外, 生物医用高分子材料研究已有50多年的历史, 早在1947年美国已发表了展望性论文。随后, 美国、日本、欧洲等工业发达国家不断有文章报道, 有些并已在临床上得到应用。我国研究历史较短, 上世纪70年代开始进行人工器官的研制, 并有部分器官进入临床应用。1980年成立了中国生物医疗工程学会, 并于1982年又成立了中国医学工程学会人工脏器及生物材料专业委员会, 使得生物医学器材获得进一步发展.生物医用高分子材料作为一门边缘科学, 融合了高分子化学和物理、高分子材料工艺学、药理学、病理学、解剖学和临床医学等方面的知识, 还涉及许多工程学问题。生物医用高分子材料的发展, 对于战胜危害人类的疾病, 保障人民身体健康, 探索人类生命奥秘具有重大意义。
二、生物医用高分子材料的基本要求及生物相容性
对于生物医用高分子材料来说, 除了要有医疗功能外, 还必须强调安全性, 即不仅要治病, 而且对人体健康无害。当然, 对生物医用高分子材料的要求也不是一律不变的, 可因其使用环境或功能的不同而异, 如外用医疗材料与肌体接触时间短, 要求可稍低, 而与血液直接接触, 或体内使用的材料则要求较高。
三、生物医用高分子材料的种类及发展
生物医用高分子材料按性质可分为非降解和可生物降解两大类。非生物降解的生物医用高分子包括:聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等, 其在生理环境中能长期保持稳定, 不发生降解、交联或物理磨损等, 并具有良好的力学性能。可生物降解的生物医用高分子材料则包括胶原、脂肪族聚酯、聚氨基酸、聚己内酯等, 这些材料能在生理环境中发生结构性破坏, 且降解产物能通过正常的新陈代谢被基体吸收或排出体外。非降解和可生物降解生物医用高分子材料在生物医学领域各具有自己独特的发展地位, 然而, 随着生物医学和材料科学的发展, 人们对生物医用高分子材料提出了更高的要求, 可生物降解生物医用高分子材料越来越得到人们的亲睐。因此, 在这里主要讨论可生物降解医用。
参考文献
[1]焦剑:《能高分子材料》, 化学工业出版社, 2007.7。
前景广阔的导电高分子材料 篇11
摘 要：物质按电学性能可以分为绝缘体、半导体、导体和超导体四类。而高分子材料大多数都属于绝缘体范围，但自从美国科学家黑格（A.J.Heeger）和麦克迪尔米德（A.G.MacDiarmid）以及日本科学家白川英树（H.Shirakawa）与1977年发现用五氟化砷或碘掺杂的聚乙炔薄膜（Polyacetylene）具有金属导电的性质，电导率达到10S/m。具有金属导电特性，将传统的高分子材料不可作为电解质的说法彻底打破，这一物质的出现不仅打破了高分子材料只能作为绝缘体的传统观念，更是为低维固体电子学和分子电子学的建立打下了坚实的基础，是一座非常重要的里程碑。
关键词：高分子材料；导电；2000年诺贝尔化学奖；掺杂乙炔
说到导电高分子材料，我们就不得不谈谈其构成，导电高分子是由具有共轭π键的高分子经过化学或者电化学“掺杂”，使其由绝缘体变为导体的一类高分子材料。也有一些人认为，某一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在10-6S/m以上的物质与高分子聚合物混合后的产物也可以称之为导电高分子材料。
导电高分子材料的特点：
第一，室温电导率范围大，导电高分子材料的电导率可以在绝缘体与半导体导电区间内变化。目前为止，任何一种高分子材料都不能进行比拟，拥有很广阔的前景，可以用于线路信号的屏蔽、特种导线的选材、防静电等一系列用途。
第二，绝缘体与半导体之间转换完全可逆，由于其是由共轭π键的高分子经过化学或者电化学“掺杂”，将绝缘体变为导体的高分子材料，因而将导电高分子材料通过特殊技术，将其“脱杂”，就可以变成绝缘体，将其“掺杂”，就可以成为半导体，这也是导电高分子材料的一大特性。
第三，绝缘体与半导体之间氧化还原完全可逆，一切物质的反应都伴随着能量的变化，而所有的物质都会进行氧化还原反应，而导电高分子材料在掺杂、“脱杂”过程中，发生了氧化反应与还原反应，因此，其氧化还原也是完全可逆的。
总的来说，导电高分子材料由于具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可在十数个数量级的范围内进行调节等特点，不仅可成为多种金属材料和无机导电材料的替代品，而且已成为工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类高分子材料。在黑格等人才发现第一个导电的高分子材料后，科学家们又相继开发出了聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物等能导电的高分子材料。
导电高分子材料的用途：
导电高分子材料具有良好的导电性和电化学可逆性，可用作充电电池的电极材料。利用聚乙炔薄膜制作的可充电电池，经300次循环充放电试验后，充放电效果依旧没有明显的衰退，这样的试验足以说明导电高分子材料已具有商业应用价值。而美国科学家Jeskocheim利用聚吡咯和聚氧化乙烯固态电介质膜试制了光电池试验后，更加向我们证明了这种重量较轻、易成形、工艺简单，并能生成大面积膜，且绿色环保的导电高分子材料具有十分诱人的发展前景。
经过世界范围内科学家们多年的广泛研究，导电高分子材料在新能源材料方面的应用已获得了很大的发展，但离实际大规模生产应用还有一定的距离。由于其加工性不好、价格较其他的导电材料昂贵、稳定性不高等因素，并没有很快地进入大众家庭中。
导电高分子材料通常分为复合型和结构型两大类：
第一，复合型导电高分子材料。由通用的高分子材料与各种导电性物质通过分散聚合、层积复合或表面形成导电膜的方式制得。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。其由于复合方式的不同又可分为表面镀膜型（将金属等导电材料通过各种工艺方法涂覆于聚合物材料的表面，使其形成具有导电特性的聚合物材料）和复合填充型（通常在绝缘体中加入导电性填料，填充剂采取一定方法而制得）。主要品种有导电塑胶、导电纤维织物、导电涂料以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。
第二，结构型导电高分子材料。是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。导电高分子材料的结构特点是必须要具有线型或面型大共轭体系，在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电，电导率一般在半导体的范围。采用掺杂技术可使这类材料的导电性能大大提高。例如，掺杂乙炔结构型导电高分子材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池以及传感器件等。但目前这类材料由于技术不成熟，还存在各种问题，尚未进入实用阶段。
在电子工艺方面，导电高分子材料取得了突破性的进展：
第一，电解沉淀中的应用。以往使用沉淀方法印刷电路的过程中，首先在基板上镀上一层金属铜，过去的沉淀方法需要催化剂才可完成，而这些催化剂往往有毒。而现在，使用新型导电高分子材料，如将聚吡咯作为预涂层，涂在基板上，可以避免以上的问题，且无毒、加工简单、附着性好、沉淀在涂层上的金属不易剥离，还可以实现穿孔电镀。
第二，在电容器上的应用。在两电极间加入高分子固体电解质，施加一低于电极和电解质分解电位电压的直流电压，通过电流的导通作用使离子向一端电极移动，从而使电解质和电极之间形成双电层，这种双电层具有容量大的特性，可作为高容量的电容器。
第三，传感器方面的应用。在固体电解质中有许多材料对离子的透过具有选择性，因此高分子固态电解质薄膜两侧如果出现了某种特定离子的浓度差，通过测定其产生的电动势，就能将高分子固体电解质用作离子传感材料。这种传感材料同时具有不必活化、响应速度快、重现性好、内阻小、稳定性好等优点。
在美国和欧洲，导电高分子聚合物的回收已经从90年代的机械回收发展到原料回收和焚烧能量回收一体化。相比之下，我国在该领域的起步较晚，随着对导电高分子材料导电机理研究的不断深入，由于导电高分子复合材料具有极强的可设计性，在我国一般采用以下两种方法回收废弃材料：
第一，物理法回收利用废旧导电高分子材料，对废旧高分子材料经收集、分离、提纯、干燥等程序之后，加入稳定剂等各种助剂，重新造粒，并进行再次加工生产的过程。对于导电高分子材料来说，物理法是最为合适的方法了，早在导电高分子材料的生产公司在单体的选择、合成、材料的制备阶段就考虑到材料使用后可回收利用性，制备易于解聚、降解、可循环再生利用的导电高分子材料。为材料使用后的降解、解聚创造条件。
第二，通过燃烧废旧导电高分子材料的能量回收。
在不久的将来，功能强大的导电高分子材料必然会广泛应用于各个领域，势必会产生越来越多的聚合物废料。充分利用资源和减少环境污染是人们使用这一材料的最终目的，在世界能源日趋紧张的情况下，循环利用显得更为重要。我们应将更加致力于材料的循环研究，应用产品开发、现有技术的改进、设计和优化等，消除这一类物质对环境的影响。
参考文献：
[1]齐宝森，张刚，栾道成.新型材料及其应用[M].哈尔滨工业大学出版，2007.
[2]王建国，刘琳.特种与功能高分子材料[M].中国石化出版社，2004.
[3]董炎明，朱平平，徐世爱.高分子结构与性能[M].华东理工大学出版社，2010.
作者简介：刘宇航（1995—），男，辽宁兴城人，沈阳理工大学。
盖业民（1994—），男，辽宁凌源人，沈阳理工大学。
高分子复合材料 篇12
关键词：热致液晶聚合物,原位复合材料,流变性能,微纤
“原位复合”材料是继高性能热致液晶聚合物之后在材料科学领域内出现的又一类新型材料[1]。原位复合材料是以热塑性树脂为基体,热致液晶高分子为增强剂,利用热致液晶聚合物易于自发取向成纤维或带状结构的特点,在共混熔融后拉伸或注射成型时,体系中的分散相TLCP在合适的应力作用下取向形成微纤结构,由于刚性分子链有较长的松弛时间,在熔体冷却时能被有效地冻结或保存在TP基体中,从而形成一种自增强的微观复合材料,即热致液晶原位复合材料[2]。与传统的纤维增强复合材料相比,原位复合材料具有以下特点:(1)增强相TLCP微纤是在加工过程中就地形成的,避免了加入纤维引起的熔体黏度增加和对设备的严重磨损[3];(2)微纤直径处于亚微米与纳米之间,远小于宏观纤维的直径,而且对理想的原位复合材料而言,其长径比可高达400甚至更高,更细更长的针状晶体纤维意味着极大的纤维粘附表面积,即有更好的界面作用,大大增强复合材料的力学性能[4];(3)具有很好的性能价格比,其中TLCP提高性能,基体树脂降低成本;(4)与传统的纤维增强不同,TLCP的加入可明显地降低熔体的黏度[5],从而改善了加工性,能在常规设备上形成加工,同时还可降低能耗,提高效率;(5)由于液晶高分子收缩性小,使得制品尺寸稳定性好,并有利于形成薄壁制品;(6)由于都是热塑性材料,完全可以把废弃制品回收再加工,有利于环境保护。
1 原位复合材料的增强机理
液晶聚合物在熔融加工过程中,在剪切力或拉伸应变流的作用下,复合体系中的液晶发生取向,致使大分子在宏观上排列有序,形成取向结构。取向的微区颗粒被拉伸塑性变形,变为椭圆状甚至针状的纤维增强相,尤其在高变形速率下,刚性分子会沿流场方向一致取向,形成足够大长径比且紧密排列的微纤。这些微纤的直径小,比表面积大,可均匀地包络在基体中,形成增强骨架,类同玻璃纤维一样起承受应力和分散应力的作用,产生巨大的增强效果。宏观纤维与树脂基体混合时,由于混合不均匀,而且相容性差,易分层,存在界面缺陷。从这层意义上,原位复合对基体的增强效果大大优于宏观纤维;另一方面,微纤还可以充当是结晶聚合物的成核剂,诱发基体聚合物在微纤表面成核、生长、最后形成横穿晶。横穿晶的存在既有利于界面应力的分散、传递,又有利于共混体系整体强度的提高[6]。
2 原位复合材料的流变性能
研究表明,热致液晶高分子与热塑性基体复合体系中,分散相的迁移强烈地依赖于分散相和连续相的黏度比λ及其第一法向应力差系数λN。当λ<1且λN=1时,低黏度的组分将向高剪切速率的模壁处迁移;若Weber数We≥1,λ<<1且λN<1,则分散相不但将向高剪切速率的模壁处迁移,而且还能够在剪切流动中产生拉伸变形,形成微纤。也就是说,在挤出或注射加工成型过程中,对大多数的TLCP/TP复合体系,只要We≥1,就能满足迁移和成纤的条件。
传统的纤维和无机填料的加入往往会显著地增加聚合物熔体黏度,降低流动能力,而TLCP/聚合物复合体系的黏度与纯聚合物的黏度相比,一般都呈下降趋势。一般认为,体系黏度下降的主要原因是:(1)TLCP的存在改变了TP熔体超分子结构。例如,刚性TLCP分子的存在,使柔性TP分子更易解缠;(2)取向的TLCP分子链的滑移,诱发复合体系两相界面的滑移;(3)刚性的TLCP产生“滚珠”效应,起到降低流动摩擦阻力的作用。
TLCP分子量对复合材料的加工流变性能也存在明显的影响。分子量高的TLCP所制备的原位复合材料熔体的流变性能较有规律,而分子量低的TLCP所制备的原位复合材料似乎无章可循,变化多样,这主要与TLCP的分子聚集形态在流动场中发生多种变化有关。分子量高、刚度大的TLCP在流动过程中变化较小;而分子量低、刚度不太大的TLCP在流动过程中,其形态可以发生从颗粒状向纤维状的转变,甚至需要经历分子排列重整的过程,所以流动复杂多变。
3影响TP/TLCP原位复合材料性能的主要因素
TP/TLCP共混物能否表现出高强度、高模量和高韧性等优异的力学性能,很大程度上依赖于TLCP能否以高长径比的微纤形式均匀地分布在基体中,TLCP微纤结构的形成取决于以下因素:
3.1 TP/TLCP的相容性
基体TP与TLCP的相容性是决定共混体系力学性能的关键。大量实验表明,完全相容体系不利于形成纤维自增强结构,几乎不可能有效地提高基体的力学性能,只有部分相容体系由于组分间界面作用较弱,分子间不易互溶,减少TLCP分子与TP分子间的编结,使分散在基体中的TLCP分散相易于形成纤维,滑移并取向排列,从而达到自增强。反之,对于不完全相容体系,由于纤维与基体的界面粘合性太差,不能形成稳定的界面层,易发生宏观相分离[7],因此TLCP与TP共混时要求两组分有一定的相容性。
一般说来,不同的TP基体、不同的TLCP材料,其界面的相容性差别很大,但基本上都是不相容或弱相容的,而这些对提高原位复合材料的力学性能是不利的。如何提高界面的相容性是近期需解决的问题,因为相容性的改善有利于形成均匀分散的相态结构和应力传递,提高增强效果。近年来,关于界面相容性改善的研究取得了一定的进展。
归纳起来,改善TLCP与基体TP的相容性有如下途径:
①引入具有增容作用的第3组分。在一般的聚合物共混物中,以第3组分作为相容剂的研究很多,并日趋成熟。王久芬等在PET/TLCP体系中加入二月桂酸二丁基锡,增强了共混物两相间的界面粘结力,提高了PET/TLCP的力学性能[8]。
②利用嵌段和接枝在其分子链上同时引入液晶段和非液晶段,继而增进材料两相界面的相互粘接及相容性,有效地提高材料的性能。
③在加工过程中使组分之间发生某种程度的化学反应。目前商品化的TLCP大多是液晶共聚酯。当这一类TLCP与PET、PBT、PC等聚酯的工程塑料原位复合时,在高温熔融状态下,会发生一定程度的酯交换反应,从而改善了两组分的相容性[9]。
④多元共混。简单的二元共混往往存在如下两个问题:液晶相与基体相界面之间的粘结力太差;控制TLCP微纤比较困难。有的TP/TLCP二元共混物还存在耐冲击性差或基体耐化学腐蚀性差等缺点。为了能得到一种性能均衡的材料,人们尝试进行了多元共混方面的研究,包括三元和四元共混,现在一般以三元为多,有TLCP/TP/TP和TLCP/TLCP/TP两种,多数报道的是前一种。
3.2 TLCP的含量
TLCP的浓度是影响共混物形态结构的主要因素,倪玉山等[10]发现,当TLCP的含量小于5%时,对基体的力学性能影响较小,当TLCP含量在15%~30%时,力学性能有明显的改善。
3.3 TLCP与TP在加工时的黏度比
有研究表明,原位复合材料中分散相与基体的黏度比是对成纤与否具有决定影响的因素之一[11,12]。若大于1,TLCP无成纤的可能;在0.5~1.0间时,共混体系中的TLCP易于成纤,太小,则对加工条件要求较苛刻。
3.4 加工流动方式
一般而言,拉伸流动可有效地使TLCP变成高度取向的纤维结构,拉伸比越大,取向度越高,复合材料的强度和模量也越高[13],如注射、牵引工艺对TLCP的成纤都十分有利[14]。
3.5 加工温度
不同聚合物的黏度对温度变化的敏感性各异,即使在同一个体系下,在不同的温度下,黏度的比值也有较大变化的可能。选择加工温度时在有利于成纤的黏度比的基础上,尽量考虑较低的加工温度以减少能耗,降低成本。通常,加工温度不但应高于基体的粘流温度[15],而且应高于TLCP的熔融—液晶的转变温度[16]。
3.6 剪切速率
绝大多数的聚合物都有剪切变稀的特性,不同聚合物的黏度对剪切速率变化的敏感性不一样[17],应选择合适的剪切速率使两相的黏度比达最佳值。
另外,加工参数如剪切时间、模具的几何形状和尺寸等制备工艺的不同都将对原位复合材料的结构和性能产生影响[18]。
4 结 语
原位复合材料的研究已历经多年,人们对原位复合材料的认识取得了很大的进步,研究范围从微观结构至宏观性能,所涉及的问题既包括共混方面也包括复合材料方面。多年的研究基本弄清了TLCP/TP共混体系的组成、物理性质和加工参数等对TLCP微纤的“原位”生成的影响,初步建立了TLCP/TP共混体系的加工流变学及其原位复合材料的微观结构形态与性能的关系[19]。通过添加增容剂或第3组分,改性TLCP的结构,或采用“原位”增容技术能有效地改善TLCP/TP共混体系的相容性,有利于TLCP相“原位”生成微纤,从而提高原位复合材料的性能。但目前,人们还不能随心所欲地控制TLCP微纤的“原位”生成,如微纤的长径比和分布,这将严重妨碍高性能原位复合材料的获得。因此,如何提高原位复合材料中微纤的长径比,降低其直径,仍是将来的研究重点。