高分子材料的纳米技术改性与应用

文章编号:100523360(2004)0520034205

高分子材料的纳米技术改性与应用

蒋美丽

(湖南大学衡阳分校,湖南衡阳421101)

摘　要:　介绍了纳米粒子改性高分子材料的原理及表征,以及纳米粒子在塑料、橡胶和化学纤维及涂料中的改性应用。

关键词:　纳米;高分子材料;改性

中图分类号:T Q0501425 文献标识码:B

作者简介:蒋美丽:1986年毕业于太原机械学院塑料加工专业,现从事高分子材料与工程专业教学。收稿日期:2003211218

纳米科学是研究千万分之一米到十亿分之一米内,原子、分子和其他类型物质的运动和变化的科学。在这一尺度内对原子、分子进行操作和加工称为纳米技术。将纳米技术用于高分子材料,可以得到一般高分子材料所不具备的优异性能。

高分子Π纳米粒子复合材料可以把无机材料的强度、模量、尺寸稳定性及光电性能与高分子材料的韧性、可加工性和介电性能有机地结合起来,对高分子材料的发展必将产生重大而深远的影响,因而引起了科研人员对这一学科领域的广泛关注[1]

。

1　纳米粒子的特性及其影响

1.1　纳米粒子的特性

[2]

纳米粒子按成分可分为金属和非金属,包括无机

物和有机高分子;按相结构可分为单相和多相;根据原子排列的对称性和有序程度,可分为晶态、非晶态、准晶态。由于颗粒尺寸进入纳米量级后,其结构与常规材料相比发生了很大的变化,使材料的催化、光电、磁性、热、力学等性能有了很大的改善,具有重要的应用价值。

(1)表面与界面效应。纳米微粒比表面积大,位于其表面的原子占相当大的比例(如表1所示),表面能高。

表1　纳米微粒尺寸与表面原子数的关系

粒径,nm 10421表面原子比例,%

20

40

80

99

从表1可以看出,处于粒子表面的原子数随粒径的减小而迅速增加。由于表面原子缺少邻近配位的原子和具有高的表面能,使得表面原子具有很大的化学活性,从而使纳米粒子表现出强烈的表面效应。利用纳米材料的这种特点,与某些大分子发生键合作用,提高分子间的键合力,从而使添加纳米粒子的复合材料的强度和韧性大幅度提高。

(2)小尺寸效应。当超细微粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,导致其磁性、光吸收、热性能、化学活性、催化性能及熔点发生变化。如银的熔点为900℃,而纳米银粉的熔点仅为100℃(一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%～50%)。应用于高分子材料改性,利用纳米材料的高流动性和小尺寸效应,可使纳米复合材料的延展性提高,摩擦系数减小,材料表面光洁度大大改善。

(3)量子尺寸效应。即纳米材料颗粒尺寸小到一定值时,费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级的现象。其结果使纳米材料具有高度光学非线性、特异性催化和光催化等性能。

总之,纳米材料能在低温下继续保持顺磁性,对光

4

3

塑料科技

P LASTICS SCI 1&TECH NO LOGY №

5(Sum 1163)

October 2004

有强烈的吸收能力,能大量的吸收紫外线,对红外线亦有强烈的吸收能力;高温下,其仍具有高强度、高韧性、优良的稳定性等,应用前景十分广阔,在高分子材料改性中的研究也将出现一个新的发展。

1.2　粒径对纳米复合材料力学性能的影响11211　对拉伸强度的影响

普通填料填充的复合材料,其拉伸强度都有明显下降,而采用纳米材料填充的复合材料,其拉伸强度会有所增加,并在一定范围内出现极值。如纳米SiO

2填

充复合材料的拉伸强度在SiO

2的体积分数为4%左右时达到最大值。

11212　对断裂伸长率的影响

研究表明,采用普通CaC O

3

和微米级、纳米级CaC O3填充PE,随着粒子粒径的减小,复合材料的断裂伸长率逐渐提高。

11213　对杨氏模量的影响

对于相同的基体和填料,采用相同的处理方法,微米级填料使复合材料的杨氏模量增长平缓,而纳米级填料则可使复合材料的杨氏模量急剧上升。产生这种结果的原因是纳米材料比表面积大,表面原子所占比例大,易与聚合物充分地吸附、键合。

1.3　纳米材料对复合材料力学性能的影响

采用不同种类的纳米材料填充聚合物,可使复合材料的性能在某一点上出现极值。这是由于不同粒子的官能团种类、数目及表层厚度不同,在粒子与基体作用的同时,粒子之间也相互吸附,从而表现出协同效

应。如用超微CaC O

3和超微滑石粉进行实验,当填充

量增大,单纯采用CaC O

3或滑石粉都会使冲击强度、断裂伸长率减小,而协同效应使得冲击强度、断裂伸长率不断增大。

2　高分子纳米复合材料的表征

高分子纳米复合材料的表征可分为两个方面[2]:结构表征和性能表征。结构表征主要指对复合体系纳米相结构形态的表征,包括粒子初级结构和次级结构(纳米粒子自身的结构特征、粒子的形状、粒子的尺寸及其分布、粒间距分布等,对分形结构还有分形维数的确定等),以及纳米粒子之间或粒子与高分子基体之间的界面结构和作用;而性能表征则是对复合体系性能的描述,并不是仅限于纳米复合体系。只有在准确地表征纳米材料的各种精细结构的基础上,才能实现对复合体系结构的有效控制,从而可按性能要求,设计、合成纳米复合材料。以下简要介绍一些适于纳米体系的结构测试表征技术及其应用。

透射电子显微镜(TE M),其分辨率满足观测纳米尺度的要求,与图像处理技术结合可用于确定纳米粒子的形状、尺寸及其分布和粒间距分布,以及分形维数的确定(只是统计意义上的确定)。X射线技术包括广角X射线衍射(W AXS)和小角X射线散射(S AXS)。W AXS可用于确定纳米单元的结构参数,看是否存在结构畸变等,且可由衍射峰的半高宽计算对应晶面方向上的平均粒径;对广角X射线衍射谱进行径向分布函数处理,还能获得纳米粒子或基体邻近原子排布的变化情况。S AXS可用于测定粒子的粒径分布、体积分数和粒子Π基体界面面积,且粒子排布造成的干涉效应也能在曲线上反映出来。纳米单元的结构特征(包括表面原子层结构)还可以采用X 射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、离子能量损失谱(I LS)等来表征。而界面结构及相互作用表征技术很多,X射线光电子能谱、俄歇电子能谱、激光拉曼光谱、红外光谱等,可用于研究和表征纳米粒子Π高聚物的相互作用等;而高聚物界面层的性质可以用DSC、动态粘弹谱、介电谱等表征。另外还有一些有用的测试手段,例如:扫描探针显微技术(包括ST M、AFM等),其中原子力显微镜(AFM)是采用一个对微弱力极敏感的微悬臂,上面固定一微小针尖,通过针尖在样品表面的扫描获得体系表面微观形貌及近原子级分辨率水平的微细结构信息,而且利用AFM测量中对力的极端敏感性,它还可以测量体系纳米级力学性能,包括弹性、塑性、硬度和摩擦力等,还能测定纳米粒子与高聚物基体的接触角。还有正电子湮没技术(PAT),被认为是一种高分子体系纳米级微孔和自由体积的探针;另外还可用Rutherford背散射法(RBS)测量纳米粒子的深度分布,范围是几十纳米,而XPS深度测量的范围小于5nm。

3　纳米技术的应用

纳米材料加入高聚物中,可使高分子材料的性能有很大提高,是制备高性能、高功能复合材料的重要手段之一。

3.1　纳米技术在塑料改性中的应用

纳米材料具有许多新奇的特性,它在塑料中的应用不仅仅是增强作用,而且还能赋予基体材料其他新

53

蒋美丽　高分子材料的纳米技术改性与应用

的性能。如,由于粒子尺寸较小、透光率好,将其加入塑料中可以使塑料变得很致密,特别是半透明的塑料薄膜,添加纳米材料后不但透明度得到提高,韧性、强度也有所改善,且防水性能大大增强[3]。

3.1.1　对塑料的增韧增强作用

塑料的增韧增强改性方法较多,传统的方法有共混、共聚、使用增韧剂等。无机填料填充基体,通常可以降低制品成本,提高刚性、耐热性和尺寸稳定性,通常也会使体系冲击强度、断裂伸长率下降,即韧性降低。往硬质塑料中加入橡胶弹性粒子,可以提高其冲击强度,但同时拉伸强度有所下降;往高分子材料中加入增强纤维,可以大幅度提高其拉伸强度,但同时冲击强度、特别是断裂伸长率有所下降;近年来采用液晶聚合物对高分子材料的原位复合增强等,可使材料的拉伸及冲击强度均有所改善,但断裂伸长率仍有所下降。而纳米技术的出现为塑料的增韧增强改性提供了一种全新的方法和途径。纳米粒子表面活性中心多,可以和基体紧密结合,相容性比较好。当外力作用时,粒子不易与基体脱离,而且因为应力场的相互作用,在基体内产生很多的微变形区,吸收大量的能量。这也就决定了其能较好地传递所承受的外应力,又能引发基体屈服,消耗大量的冲击能,从而达到同时增韧和增强的作用。在此,将主要围绕纳米粒子增韧增强PP来介绍纳米材料对热塑性塑料的改性。聚丙烯的增韧增强改性以往多采用橡胶类弹性体共混合纤维、填料的填充共混方式,近年开始用纳米级无机填料填充聚合物的研究。由于无机纳米粒子同PP极性差异较大,表面能高,二者相容性差,纳米粒子极易团聚,难以在PP中均匀分散,故需对纳米粒子适当处理,再熔融共混制备高性能的PP纳米材料。1991年日本丰田汽车工业公司与三菱化学公司共同开发成功PPΠEPR(乙丙橡胶)Π滑石粉纳米复合材料,该纳米复合材料克服了以往PP改性材料韧性增加而断裂伸长率下降的缺点,兼具高流动性、高刚性和耐冲击性,用于制造汽车的前后保险杠,并于1991年实现商品化生产,该材料被称为“丰田超级烯烃聚合物”。在复合材料中,采用弹性体EPR 与无定形PP两种相容性极好的聚合物为连续相,使材料得到高流动性又使其冲击性能不会降低。连续相中存在着PP四方形柱状结晶体为分散相,而片状滑石粉使PP四方形柱状微晶之间的间距保持在15nm左右,从而使复合材料具有高刚性、高硬度和低的线膨胀系数等,这种材料与弹性体改性PP的性能比较见表2。

表2　纳米PP复合材料与弹性体改性PP的性能比较

项 目纳米改性PP橡胶改性PP

熔体流动速率,gΠ10m in189

弯曲弹性,MPa15001000

缺口冲击强度,JΠm510500

线膨胀系数,×10-5Π℃6157

洛氏硬度,RH6535

热变形温度,℃

这种高刚性、高韧性的纳米PP复合材料可用于汽车的前后保险杠。面对今后汽车的设计、制造向全球化发展的趋势,丰田公司计划使这种纳米PP复合材料成为汽车上统一使用的标准材料。丰田公司还计划将目前汽车上用的7种外装饰树脂材料、13种内装饰树脂材料研究开发成纳米复合材料。目前日本已将纳米聚合物复合材料广泛应用于汽车工业、食品包装等,其他潜在的应用还包括飞机内部材料、电工和电子元件、防护罩结构部件、制动器和轮胎等。目前,国际上几乎所有的塑料行业都涉足本项目的研究与开发,研究内容也已扩展到各种聚合物体系。据科研人员介绍,不同种类的纳米材料几乎可以与所有牌号的聚丙烯共混,制成具有各种优良性能的纳米复合材料,从而大大提高聚丙烯的品质,拓宽聚丙烯产品的应用领域。随着中国加入WT O,汽车制造商提出汽车零部件要求兼具高刚性和高韧性,而目前国内汽车保险杠专用料等汽车用料多是高韧性,但刚性较低的PP改性料。国内有丰富的PP资源,我们应适应形势,尽快开发纳米粒子改性PP材料。

3.1.2　改善塑料的抗老化性

塑料抗老化性能差,影响了其应用。太阳光中的紫外线波长在200nm～400nm之间,而280nm～400nm 波段的紫外线能使高聚物分子链断裂,从而使材料老化。纳米SiO

2与T iO2适当混配,即可大量的吸收紫外线。例如在PP中加入0.3%的UVT iT AN P580纳米T iO2经过700h热光照射后,其抗张强度损失仅10%。

3.1.3　塑料功能化

在塑料中添加具有抗菌性的纳米粒子,可使塑料具有持久抗菌性。应用此项技术现已生产出了抗菌冰箱等制品。将纳米ZnO或纳米金属粒子添加到塑料中可以得到具有抗静电性能的塑料;选用适当的纳米粒子添加到塑料中还可以制得吸波材料,用于“隐性材料”的生产。国内小鸭集团运用纳米技术将无机银Π聚合物复合材料制成洗衣机外桶,不但增加了韧性,具有耐摩擦、耐冲击的特点,还具有很好的光洁度和很强

63蒋美丽　高分子材料的纳米技术改性与应用

的防垢能力,保持洗衣机自身的清洁。

3.1.4　通用塑料的工程化

通用塑料具有产量大、应用广、价格低等特点。在

通用塑料中加入纳米粒子能使其达到工程塑料的性能。如采用纳米技术对通用聚丙烯进行改性,其性能可达到尼龙6的性能指标,而成本却降低1Π3,这样的产品如工业化生产可取得较好的经济效益。

3.1.5　制备可降解塑料

将可降解的淀粉和不可降解的塑料经过特殊设备粉碎到纳米级后,进行物理结合可制得纳米降解塑料,这是彻底解决白色污染的实质性突破。用这种新型原料,可以生产出100%降解的农用地膜,一次性餐具,各种包装袋等产品。

3.2　纳米技术在橡胶改性中的应用

以往橡胶改性多通过加入炭黑来提高强度、耐磨、耐老化等性能,但这样处理后制品将变成黑色。为了制成彩色橡胶,将白色纳米级粒子(如纳米SiO

2

)作补强剂或使用纳米粒子级着色剂,可制成彩色橡胶制品。

由于纳米SiO

2是三维链状结构,将其均匀分散在橡胶大分子中并与之结合成为立体网状结构,从而提高制

品强度、弹性、耐磨性,同时纳米SiO

2

对波长499nm以内的紫外线反射率达70%～80%,故可对材料起到屏蔽紫外光作用,以提高材料的耐老化性。如北京橡胶设计研究所研制的彩色防水卷材,其性能指标达到或优于三元乙丙橡胶防水卷材,详见表3[4]。

表3　纳米改性防水卷材的性能

性　能纳米改性

防水卷材

三元乙丙橡胶

防水卷材

颜色彩色黑色

透水性不透水不透水

拉伸强度,MPa≥1011≥714

断裂伸长率,%≥661≥450

撕裂强度,kNΠm≥4215≥2415

臭氧老化时间,165h无裂纹

紫外线老化,700h～800h无裂纹有细小裂纹

也可用纳米技术改性轮胎侧面胶生产彩色轮胎。轮胎侧面胶的弯折次数由10万次提高到50万次。3.3　纳米技术在化学纤维中的应用

纳米材料的出现,为制备功能纤维开辟了新的有效途径,如前所述,将少量的UVT iT AN P580纳米T iO

2加入合成纤维中,就能制得耐老化的合成纤维,用它做成的服装和用品具有防紫外线的功效,如防紫外线遮阳伞等。近年来出现的各种新型的功能化学纤维,据报道不少是应用了纳米技术。如日本帝人公司将纳米ZnO和纳米SiO2混入化学纤维,得到的化学纤维具有除臭及净化空气的功能,这种纤维被用于制造长期卧床病人和医院的消臭敷料、绷带、睡衣等;日本仓敷公司将纳米ZnO加入到聚酯纤维中,制得了防紫外线纤维,该纤维还具有抗菌、消毒、除臭的功能。与对塑料的改性相似,将金属纳米粒子添加到化纤中可以起防静电的作用,将银的纳米粒子添加到化学纤维中还有除臭、灭菌的作用。以生产“波司登”羽绒服而闻名的江苏康博集团,将从天然奇冰石中提取的纳米级超细粉末加入“波司登”保暖内衣层内,能有效地杀菌抑菌,消除异味。近年来,随着各种家电、手机、电视机、电脑、微波炉等的使用越来越普遍,电磁波对人体的影响已有明确定论。目前美、日、韩等国已有抗电磁波的服装上市,国内采用纳米材料制备抗电磁波纤维的研究亦正在研究中。

3.4　纳米技术在涂料中的作用

纳米粒子表面的原子由于纳米粒子与高聚物分子间的界面面积非常大,二者界面间存在很大的相互作用,具有很好的粘结性能,较好地消除了无机材料与有机聚合物间热膨胀系数不匹配的现象,使二者能够较为容易地结合在一起赋予宏观材料许多特殊的优良性能,如:强大的表面结合能;与聚合物复合后具有的强粘结性;复杂使用环境下的尺寸稳定性;优良的热稳定性;对高分子材料的增强增韧作用;对紫外光和红外光的吸收作用等优异性能,并将涂料与基体表面产生强大而持久的界面作用力,从而使高分子基涂料与基体表面的粘结强度得到大幅度的提高,这是因为纳米材料的强表面效应引起的。由于纳米粒子的作用,高分子链间的相互作用得到极大的强化,原子在外力作用变形的条件下容易迁移,从而使高分子基涂料的韧性和强度得到很大的提高,同时由于分子间所具有的很强的相互作用,涂膜层的机械强度也得到很大的提高。纳米粒子还能提高高分子基建筑涂料的防紫外光能力和耐候性,延长涂料的使用年限。这是因为这一类纳米材料的特殊的光学性能使之具有很强的紫外线吸收能力,降低了紫外线对高分子材料分子链的攻击,大大减少了活性自由基的产生,保护了高分子链不被紫外线降解。由于纳米粒子尺寸小于可见光波长,它本身对可见光不形成障碍,但它所带来的强相互作用会使涂层表面更加紧密,使色泽更加细腻鲜亮。提高高分子基涂料涂膜层光洁度,同时赋予涂膜层一定的自洁能力,使涂膜层经常保持清洁并易于清洗。纳米粒子

73

蒋美丽　高分子材料的纳米技术改性与应用

在受到应力作用时可在高分子链间产生微小移动,从而使应力从应力集中点分散开,当应力分散后,高分子柔性链将自动复原而使微裂痕自动修复,以此提高涂膜层对环境的耐受能力和延长使用寿命。纳米粒子的加入还提高了高分子基涂料的表面硬度和耐磨性,从而提高涂膜层耐冲刷、耐风沙侵蚀的能力[5],如纳米ZnO、纳米CaC O3就有这一作用。

4　结束语

纳米技术作为一项高新技术在高分子材料改性中有着非常广阔的应用前景,对开发具有特殊性能的高分子材料有着重要的实际意义。尤其是纳米材料填充塑料体系表现出同时增强、增韧的特性,开拓了高分子材料的应用领域。开发纳米高分子复合材料并使之工业化,是改造传统高分子材料的最佳途径,具有巨大的市场潜力。我国纳米材料的研究已取得许多成果,但纳米技术在高分子材料改性中的应用研究才刚刚起步,相信在不久的将来,纳米材料会进一步工业化,并得到广泛的应用。

参考文献:

1　徐国材,张立德1纳米复合材料[M]1北京:化学工业出版社,2002,31

2　葛庭燧1纳米材料的结构与性能[J]1科学,43(3)163～1681 3　黄平1聚合物无机纳米复合材料的研究与应用[J]1现代塑料加工应用,2000,12(5):38～411

4　孟翠省1纳米技术在高分子材料改性中的应用[J]1化工新型材料,2002,29(2)3～71

5　刘东辉,李星昆1纳米材料的特性及其在高分子基建筑涂料中的应用前景[J]1云南建材2002,(1)34～371

Polymer Material Modified by N ano2technology and Its Application

J I ANG Mei2li

(Department of Chemistry,Hengyang Branch to Hunan University,Hengyang421101,China)

Abstract:　It introduced the m odifying mechanisms and characterization of nano2particles m odified polymer material,as well as the application of m odification of nano2particles to plastics,rubber,chemical fibre and coating.

K ey w ords:　Nanometer;P olymer material;M odification

简讯

《最新塑料与塑料制品配方设计及产品

检验技术标准实用手册》2004年5月出版

本书由黄利山主编,详尽阐述了塑料配方设计与塑料原料选用原则,分析了塑料加工配方设计的关键点。内容包括塑料与塑料制品配方设计总论,塑料配方设计技术工艺,塑料制品配方设计工艺,塑料添加剂配制及其应用,塑料与塑料制品配方设计技术标准规范等。内容新颖,深入浅出,是塑料专业人员必备工具书。全书共3册(附光盘1张),定价798元(免收邮挂费)。

邮购地址:北京55信箱激流书店　金莉收,邮编:100053。开户行:招商银行展览路支行,帐号: 0982817310001;户名:北京激流图书有限公司。电话:010*********。

83蒋美丽　高分子材料的纳米技术改性与应用

高分子材料与工程专业考研学校选择

高分子材料与工程专业考研学校选择作者：admin 更新时间：2009-3-9 20:25:14 在全国高校中在高分子领域领先： 工科： 偏合成的：浙江大学（国内高分子鼻祖，尤其在合成方面）、华东理工、北京化工大学、清华大学； 偏加工和应用的：四川大学、华南理工大学、东华大学（原中国纺织大学）、上海交通大学理科：偏合成的：北京大学（好像北大遥遥领先，其他象南开、南京大学明显差一些）；偏性能形态研究的：中科院北化所（明显领先）、南京大学、复旦大学、北京大学（上述为网上摘录，不一定全面）简单评述下 浙江大学是出高分子院士最多的学校。 北京大学合成做的好，特别是高分子液晶。 复旦大学的研究偏向理论研究，有杨玉良和江明两位院士，实力不凡。上海交通大学也有新评上一个高分子方面的院士：颜德岳， 华南理工和北京化工大学研究领域较广，在橡胶、塑料、纤维方面做的都不错。华南理工大学有3位中科院院士程镕时、姜中宏生、曹镛、长江学者特聘教授2人、珠江学者特聘教授2人、博士生导师43人），副教授、副研究员和高级工程师67人；高分子加工实力很强的。在全国排前3名。 四川大学有高分子材料工程国家重点实验室，主要是做塑料的加工改性，实力虽有下滑，但仍然很强，毕竟其根基很厚。 东华大学的研究重点在纤维方面，建有纤维素改性国家重点实验室。 中科院长春应化所和中科院北京化学研究所共同建有高分子化学与物理国家重点实验室。长春应化所在一直是在做合成方面比较强。化学所在前两年还有个工程塑料国家重点实验室，不过现在降格为中科院的重点实验室了。所以化学所的合成和加工做的都还不错。 青岛科技大学在高分子方面主要的特色是其橡胶，2003年建成了教育部橡塑工程重点实验室，也是多年来对青岛科技大学研究工作的肯定。 研究生的方向很多，大的方面大概一下几个：树脂合成（环氧，丙烯酸，聚苯，聚酯等每个方向都很多）；塑料/纤维加工（加工工艺川大最强的，模具和机械华南理工及北化都不错）；生物医用高分子（华东理工等）；高分子理论及表征（中科院化学所及南京大学最强）；液晶高分子（吉大，北大，北科大等）；导电高分子（化学所等）；纳米高分子（化学所）；碳纤维/碳纳米（北化，清华）；有机硅（化学所）等等 而在珠三角这一带，华南理工中山大学都是不错选择，有志在高分子领域深入了解的同学可以报读。 下面附有2009年华南理工大学科学与工程学院硕士招生目录及初复试科目材料高分子材料与工程专业考研学校选择 作者：admin 更新时间：2009-3-9 20:25:14 高分子化学与物理专业设置如下研究方向 01 高分子物理、02高分子合成与高分子化学、03 功能高分子、04高分子结构与性能、05天然高分子与生物医用高分子、06环境友好高分子 09年初试科目：①101政治② 201英语③629物理化学(一) ④865有机化学复试：复试笔试科目：979高分子化学与物理 材料物理与化学专业设置如下研究方向： 01 、高分子光电材料与器件物理、02 金属材料表面物理化学、03 生态环境材料、04功能材料制备、结构与性能、05纳米材料与纳米技术、06纳米材料与新型能源材料、07非线性

纳米技术在高分子材料改性中的应用

纳米技术在高分子材料改性中的应用 （南通大学化学化工学院高分子材料与工程132 朱梦成1308052064 ） [摘要] 纳米材料及其技术是随着科技发展而形成的新型应用技术。纳米材料的研究是从金属粉末、陶瓷等领域开始的,现已在微电子、冶金、化工、电子、国防、核技术、航天、医学和生物工程等领域得到广泛的应用。近年来将纳米材料分散于聚合物中以提高高分子材料性能的研究也日益活跃,并取得了许多可观的成果。 [关键词] 纳米技术；高分子材料；改性；应用 1纳米粒子的特性及其对纳米复合材料的性能影响 1.1纳米粒子的特性 纳米粒子按成分分可以是金属,也可以是非金属,包括无机物和有机高分子等;按相结构分可以是单相,也可以是多相;根据原子排列的对称性和有序程度,有晶态、非晶态、准晶态。由于颗粒尺寸进入纳米量级后,其结构与常规材料相比发生了很大的变化,使其在催化、光电、磁性、热、力学等方面表现出许多奇异的物理和化学性能,具有许多重要的应用价值。 1.1.1表面与界面效应 纳米微粒比表面积大,位于表面的原子占相当大的比例,表面能高。由于表面原子缺少邻近配位的原子和具有高的表面能,使得表面原子具有很大的化学活性,从而使纳米粒子表现出强烈的表面效应。利用纳米材料的这种特点,能与某些大分子发生键合作用,提高分子间的键合力,从而使添加纳米材料的复合材料的强度、韧性大幅度提高。 1.1.2小尺寸效应 当超细微粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,导致其磁性、光吸收、热、化学活性、催化性及熔点等发生变化。如银的熔点为900℃,而纳米银粉的熔点仅为100℃(一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%~50%)。应用于高分子材料改性,利用纳米材料的高流动性和小尺寸效应,可使纳米复合材料的延展性提高,摩擦系数减小,材料表面光洁度

纳米技术在高分子材料中的应用

2013年11月（下） [摘要]当材料尺寸无限减小，达到纳米级别时材料将显现出有独特的效应如：小尺寸效应、量子尺寸效应和表面效应等，这些效应与聚合 物密度小，耐腐蚀、易加工等优良特性有机结合，便形成了一类新型功能高分子材料。本文综述了纳米技术在塑料、橡胶、纤维三类高分子材料中的典型应用。 [关键词]纳米高分子材料；纳米塑料；纳米橡胶 纳米技术在高分子材料中的应用 丰艳兰 曾小飞 （华东交通大学理工学院，江西南昌330010） 纳米技术一词从提出到发展只有二十几年的时间，它的提出掀起了科技届的研究浪潮，有专家预言它必将引领新时代的科技变革，于是世界各国、地区都积极制定计划，加强投入，力争占领科技至高点。近年来，随着纳米技术的成熟与改善，国内外对于聚合物基纳米复合材料的研究已显现成效。高分子基纳米复合材料是各种纳米结构单元与有机高分子材料复合形成的一种新型材料，常见的纳米高分子基复合材料有：纳米复合塑料、纳米复合橡胶、纳米复合纤维。 1纳米复合塑料 纳米复合塑料是指塑料中分散了纳米级尺寸的超微细分散相，分散相为聚合物时，称为聚合物分子纳米复合塑料；分散相为无机填料时，称为无机填料纳米复合塑料，研究较多的是无机填料作为分散相。众所周知，塑料作为一种用途广泛的材料有着自身的缺点：如强度较差、不耐老化、透气性差等。发展纳米复合塑料可以很好地改善这些方面的性能。 1）无机纳米材料复合塑料能够很好地改善塑料的强度，起到增强增韧的效果。比如在尼龙塑料当中增加少量的纳米粘土生产的纳米复合塑料，既保持了产品的塑性，又提高了它的刚性和强度，更提高了它的抗弯能力，可以作为车体材料进行使用。 2）使用纳米添加剂改善的塑料制品可以大大提高抗老化能力，塑料的老化主要原因是光老化，将纳米TiO 2等粒子填充到塑料基体当中，纳米TiO 2可以很好地吸收紫外线，降低紫外线对塑料的破坏，提高塑料制品的抗老化能力。比如用添加0.1％~0.5％的纳米TiO 2制成的透明塑料包装材料包装食品，可以减少紫外线对食品营养成分的损失，保持食品的营养价值。 3）可以赋予塑料一些新的功能。比如在农膜的使用当中，有一种纳米转光膜，它就是利用纳米技术，在农膜塑料生产过程中添加纳米黏土，这种农膜被称为纳米转光膜，由于纳米黏土的存在，它能够很好地强化、放大有利于农作物生产的特征光，而过滤掉不利于农作物生长的光，从而大大促进农作物的光合作用，使农作物果实更大更有营养。 2纳米复合橡胶 纳米橡胶是指尺寸在1~100的纳米无机粒子分散在连续相橡胶基体中构成的复合材料。利用纳米粒子作为补强材料填充到橡胶中，可以很好地发挥纳米粉体的小尺寸效应、量子效应等表面效应，提高粉体与橡胶大分子间作用力的，弥补界面区化学作用力的缺乏，从而增强对橡胶的补强效果。赋予橡胶制品更高的性能，延长橡胶制品的使用寿命。现有研究表明，纳米黏土复合橡胶能够很好地提高材料的模量、硬度和强度，提高橡胶的气体阻隔性、耐油、阻燃性能。Si 3N 4陶瓷粉体分散在橡胶中，能很好地发挥Si 3N 4的高化学稳定性、优良的机械性能和介电性能。 3纳米复合纤维 纳米纤维有广义和狭义之分，狭义的纳米纤维指纤维直径为纳米量级的超细纤维，广义的纳米纤维还包括将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维。目前国内外开发的热点是后者；所采用纳米颗粒的性能不同，可开发各种不同的功能性纤维。 1）可用于开发抗菌纤维产品，将具有抗菌作用的成分：银离子、铜离子、锌离子等微粒离子及其化合物通过物理吸附离子交换等方法制成抗菌剂，填充至纤维材料中，金属离子在低浓度下可以破坏细菌的细胞膜或细胞原生质活性酶的活性，从而起到抗菌作用。这种抗菌纤维常用来制作手术服、护士服、手术巾等医疗用品，还可制造衣物、鞋袜等生活用品。 2）可用于开发紫外线防护纤维，将ZnO 、SiO 2等纳米粉体利用共混纺丝法或后整理法制得防紫外线纤维或织物。纳米材料可做紫外线屏蔽剂，主要是因为纳米粒子的尺寸比紫外线相当或更小，小尺寸效应导致其对紫外线的吸收更强。通过以上方法制得的紫外线防护纤维可广泛用于制造遮阳伞、遮阳冒、泳衣、防晒服等。 3）可用于开发远红外纤维。研究表明，将具有较高远红外发射率的陶瓷微粉加入到高分子聚合物中，经纺丝加工可制成远红外纳米纤维，其中的纳米粒子可以有效地吸收材料本身释放的远红外射线，从而达到促进血液循环，调节新陈代谢的保温保健功能。同样，由于纳米粒子可以很好地吸收电磁波，这种纤维材料还可以用于制作军用服装。 4）可用于开发超双疏织物。对织物进行纳米表面处理，使之形成纳米尺寸的凹凸结构，利用纳米结构的表面效应可以实现既疏水又疏油的超双疏性。 纳米技术作为一项高新技术在材料领域有着非常广阔的应用前景，而高分子材料作为发展最快、品种多样、应用广泛、价廉性优的一类材料，加强两者结合的有机结合，可实现开发高性能高分子材料的现实意义。 作者简介：丰艳兰，1982年生，女，江西丰城人，华东交通大学理工学院助教，本科学历，研究方向为新材料应用研究；曾小飞，1983年生，男，江西丰城人，华东交通大学理工学院助教，研究生学历，研究方向为材料科学的发展及应用。 [参考文献] [1]肖亚航.纳米塑料的性能及应用前景[J].黑龙江科技信息,2010. [2]施利毅.纳米材料在高性能橡胶开发中的应用进展[J].中国橡胶,2007.[3]白鸟世明.高功能纳米复合纤维[J].产业用纺织品,2009. 112

高分子材料科学基础B卷答案

【高分子材料科学基础】课程试题（B卷）【半开卷】 姓名____________ 学号 _______________专业及班级_______________________ 本试卷共有五道大题， 一?填空题（每空1分，共30分） 1.材料按化学组成分类，可分为金属材料、无机材料和高分子材料三类。 2.高分子材料按大分子主链结构可分为碳链高分子材料、杂链高分子材料和元素______ 材料 3.20世纪70年代人们把能源、信息和材料归纳为现代物质文明的三大支柱。 4.原子的排列可分为三个等级，第一种是无序排列，第二种是短程有序而长程无序，第三种是长程有序。 5.从几何学的角度，结构缺陷可分为点缺陷、线缺陷、面缺陷及体缺陷。 6.由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应。 7.由于单体单元排列方式的不同，可构成不同类型的共聚物，可分为四种类型无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物。 8.高强度、耐高温、耐老化的高分子材料是当前高分子材料的重要研究课题。 9.大分子链形态的基本类型包括：伸直链、折叠链、螺旋形链、无规线团。 10.聚合物晶态结构的基本模型有两种：一种是缨状胶束模型，另一种是折叠链模型。 11在室温下，塑料处于玻璃态，玻璃化温度是非晶态塑料使用的上线温度二点则是结晶聚合物使用的上线温度，对于橡胶，玻璃化温度是其使用的下限温度。 12橡胶制品的主要原料是生胶、再生胶以及配合剂。 13.酚醛树脂是由苯酚和甲醛两种物质合成的。

'、NiMi 10 1 04 5 1（第2页 5 10 =40000 10 5 14.丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯两种原料合成的。 15?聚酰胺类的习惯名称为尼龙。 16.聚对苯二甲酸乙二酯的商品名为涤纶。 17.聚丙烯腈的商品名为腈纶。 二?名词解释（共10小题，每题2分，共20分） 1.引发剂：引发剂是容易分解成自由基的化合物，分子结构上具有弱键，在热能或辐射能的作用下，沿弱键均裂成自由基。 2.笼蔽效应：引发剂分解成初始自由基后，必须扩散出溶剂所形成的“笼子”才能引发单体聚合，这时会有部分初始自由基在扩散出“笼子”之前因相互复合而失去引发单体聚合的能力，这就成为笼蔽效应。 3.诱导分解：诱导分解实际上是自由基向引发剂的转移反应，其结果使引发剂效率降低。 4.热固性塑料：是由单体直接形成网状聚合物或通过交联线型预聚体而形成，一旦形成交联聚合物，受热后不能再恢复到可塑状态。 5.连锁聚合：活性中心引发单体，迅速连锁增长的聚合。烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。连锁聚合需活性中心，根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。 6.体形缩聚：在缩聚反应中，单体分子多于两个官能团时，则能形成支化或交联等非线型结构的产物，此类反应称体型缩聚反应。 7.凝胶点：体形缩聚初期为线型产物，当达到一定程度时，体系粘度突然增大，出现不溶不熔且具有弹性的凝胶一一体型产物（即凝胶化现象或凝胶化作用），这时的P称凝胶点Pc。 8.自动加速现象：随着聚合反应进行，聚合速率不但没有降低，反而迅速增加，这种反常的动力学行为称为自动加速现象。 9.应力松弛：在温度、应变恒定的条件下，材料的内应力随时间延长而逐渐减小的现象称为应力松弛。 10.乳液聚合：是单体在水中分散成乳液状而进行的聚合，体系由单体、水、水溶性引发剂、水溶性乳化剂组成。 四?计算题（共5小题，1，2, 3题每题5分，4题10分共25分） 1.设一聚合物样品，其中分子量为104的分子有10 mol,分子量为105的分子有5 mol,求分子 Mn

高分子纳米生物材料的发展现状及前景

高分子纳米生物材料的发展现状及前景 纳米材料研究都是从20世纪80年代开始的，是在之前三次工业革命的基础上发展起来的的新兴科技领域。巨大的需求与技术支撑，使其在材料、生物、医学、高分子等领域开拓出一片片新大陆，筑起21世纪工业革命的基石。而纳米技术作为一项高新技术在高分子材料中有着非常广阔的应用前景，对开发具有特殊性能的高分子材料有着重要的实际意义 纳米高分子材料，也称高分子纳米微粒或高分子超微粒，粒径尺度在1 nm～1000 nm范围。这种粒子具有胶体性、稳定性和优异的吸附性能，可用于药物、基因传递和药物控释载体，以及免疫分析、介入性诊疗等方面。 1纳米科技与高分子材料的邂逅 高分子材料学的一个重要方面就是改变单一聚合物的凝聚态,或添加填料来使高分子材料使用性能大幅提升。而纳米微粒的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应能在声、光、电、磁、力学等物理特性方面呈现许多奇异的物理、化学性质。金属、无机非金属和聚合物的纳米粒、纳米丝、纳米薄膜、纳米块体以及由不同组元构成的纳米复合材料,可实现组元材料的优势互补或加强。通过微乳液聚合方法得到的纳米高分子材料具有巨大的比表面积,纳米粒子的特异性能使其在这一领域的发展过程中顺应高分子复合材料对高性能填料的需求,出现了一些普通微米级材料所不具有的新性质和新功能,纳米科技与高分子材料科学的交融互助对高分子材料科学突破传统理念发挥了重要作用。 高分子纳米复合材料的应用及前景 由于高分子纳米复合材料既能发挥纳米粒子自身的小尺寸效应、表面效应和量子效应,以及粒子的协同效应,而且兼有高分子材料本身的优点,使得它们在催化、力学、物理功能(光、电、磁、敏感)等方面呈现出常规材料不具备的特性,故而有广阔的应用前景利用纳米粒子的催化特性,并用高聚物作为载体,既能发挥纳米粒子的高催化性和选择催化性,又能通过高聚物的稳定作用使之具有长效稳定性。 纳米粒子加入聚合物基体后,能够改善材料的力学性能。如纳米A-Al2O3/环氧树脂体系,粒径27nm,用量1%~5%(质量分数)时,玻璃化转变温度提高,模量达极大值,用量超过10%(质量分数)后,模量下降[79]。又如插层原位聚合制备的聚合物基有机)无机纳米级复合材料(聚酰胺/粘土纳米复合材料等)具有高强度、高模量、高热变形温度等优点,目前已有产品出现,用作自行车、汽车零部件等[55]。尤其引人注目的是高分子纳米复合材料在功能材料领域方面的应用,包括磁性、电学性质、光学性质、光电性质及敏感性质等方面。 磁性纳米粒子由于尺寸小,具有单磁畴结构,矫顽力很高,用它制作磁记录材料可以提高记录密度,提高信噪比;一般要求与聚合物复合的纳米粒子,采用单磁畴针状微粒,且不能小于超顺磁性临界尺寸(10nm)。 利用纳米粒子的电学性质,可以制成导电涂料、导电胶等,例如用纳米银代替微米银制成导电胶,可以节省银的用量;还可以用纳米微粒制成绝缘糊、介电糊等。另外可用于静电屏蔽材料,日本松下公司应用纳米微粒Fe2O3、TiO2、Cr2O3、ZnO等具有半导体特性的氧化物粒子制成具有良好静电屏蔽的涂料,而且可以调节其颜色;在化纤制品中加入金属纳米粒子可以解决其静电问题,提高安全性。 利用复合体系的光学性能,可以制成如下材料:(1)优异的光吸收材料。例如在塑料制品表面上涂上一层含有吸收紫外线的纳米粒子的透明涂层,可以防止塑料

浙江大学高分子科学与工程学(系)第十一期SRTP结题汇总

浙江大学高分子科学与工程学 (系)第十一期SRTP结题汇总表 1.学生参加SRTP总评成绩按优秀、良好、中等、合格、不合格等级评定。 2.成果形式：按论文（设计）、产品（开发）、专利（推广）、研究报告、调研报告等类别。 3.由学院(系)本科教学管理填写,并存档。

浙江大学高分子科学与工程学 (系)第十一期SRTP结题汇总表 1.学生参加SRTP总评成绩按优秀、良好、中等、合格、不合格等级评定。 2.成果形式：按论文（设计）、产品（开发）、专利（推广）、研究报告、调研报告等类别。 3.由学院(系)本科教学管理填写,并存档。

浙江大学高分子科学与工程学 (系)第十一期SRTP结题汇总表 2.成果形式：按论文（设计）、产品（开发）、专利（推广）、研究报告、调研报告等类别。 3.由学院(系)本科教学管理填写,并存档。

浙江大学高分子科学与工程学 (系)第十一期SRTP结题汇总表 1.学生参加SRTP总评成绩按优秀、良好、中等、合格、不合格等级评定。 2.成果形式：按论文（设计）、产品（开发）、专利（推广）、研究报告、调研报告等类别。 3.由学院(系)本科教学管理填写,并存档。

浙江大学高分子科学与工程学 (系)第十一期SRTP成果发表登记汇总表 1.此表作为每期SRTP成果已在公开杂志发表登记，请学院(系)本科教学管理科负责收集汇总填写，并复印论文全文、封面和目录一份，及时上报学业指导中心，学院(系)组织正式发表 优秀成果（论文）汇编。 2.立项负责人（教师或学生）作为第一作者和项目组成员（学生或教师），分别填在教师或学生栏目。 3.备注栏应写明论文发表的级别（如SCI、核心、一级、二级等）。

水溶性高分子絮凝剂及其在污泥脱水方面的应用

水溶性高分子絮凝剂及其在污泥脱水方面的应用 US 200502300319 发明背景及摘要 本发明涉及一种新型水溶性共聚物，可有效用作助留剂、纸张增强剂、稠化剂，特别是用作高分子絮凝剂，本发明将叙述该类物质的制备工艺及其在以上几方面的应用。 这种水溶性聚合物包括由一种阴离子单体如（甲基）丙烯酸盐聚合而成的均聚物，或者是由阳离子单体如二甲氨基乙基（甲基）丙烯酸酯的季铵盐聚合而成的产物，再或者由非离子单体如（甲基）丙烯酰胺聚合而成的产物，另外也可能是各种类型单体的共聚物。 有多种高分子絮凝剂被广泛用于污水处理过程中产生的污泥的絮凝脱水处理。例如，日本专利JP58-51988用聚合硫酸铁作为无机絮凝剂并单独加入一种高分子有机絮凝剂来对污泥进行絮凝脱水处理。日本专利JP56-16599用一种无机絮凝剂和一种两性高分子絮凝剂对污泥进行处理。另外，人们为了改进聚合物的性能，也作了许多尝试，日本专利JP11-156400开发了一种新的污泥脱水剂，主要成分为一种两性高聚物，是由一种阳离子单体、阴离子单体，及一种水溶性非离子单体和一种溶解度不超过1g的疏水性丙烯酸衍生物共聚反应制备而成的。 上述专利文献中开发的聚合物可有效用作污泥脱水剂，但问题却发生在单体的聚合过程中，主要是有凝胶的现象。如果想在聚合过程中避免凝胶现象的发生，结果却只能制得低分子量的聚合物。再者，由于各单体的共聚反应活性差别较大，按照单体的初始配比进行共聚反应后，所得产物并不是理想的结果。所以，很难达到预期的改进效果，即使得到了想要的共聚物，在处理污泥时也无法达到充分的效果。 而且，由于生活环境的变化，市政及工业废水产生的污泥量越来越多，随之絮凝剂的消耗量越来越大，人们对絮凝剂效能的要求越来越高，要求能用少量的药剂达到较好的处理效果。 鉴于上述情况，本发明研究了一种高聚物可用作絮凝剂，并且在污泥脱水处理中生成的矾花有良好的性能，包括絮凝强度、过滤速度及含水率。通过以上研究，发明们开发了一种嵌段共聚物，是由一种水溶性单体与一种含有聚环氧烷基团的混合物共聚反应而成的。 而且，发明者们继续研究了一种能够提供优秀絮凝效果的水溶性共聚物。该聚合物具有极佳的絮凝特性并且对各种类型的污泥均有良好的脱水性能，即使是处理剩余污泥也可获得满意效果。 再者，发明者们还发现了一种新型高分子量水溶性聚合物，其基本组成为一种端基带有烯类不饱和基的聚环氧烷低聚物，该产品在生产过程中不会出现诸如凝胶此类的问题。当用于污泥脱水处理，该水溶性聚合物可以使生成的矾花在絮凝强度、含水率及过滤速率个方面表现极佳。而且该聚合物还可有效用作助留剂、纸张增强剂、增稠剂。 同样，本发明也制备了带有不同阳离子度的上述新型水溶性共聚物，并且发现混合使用可以获得更佳的污泥脱水效果。换句话说，发明者们发现在对含有原泥与剩余污泥的混合污泥进行脱水处理时可获得更加充分的效果。 发明的最佳实施方案 下面将详细介绍一种由水溶性共聚物组成的高分子絮凝剂及其在污泥脱水

高分子纳米材料及其应用

高分子纳米材料（论文）题目：高分子纳米材料及其应用 化工学院学院高分子材料与工程专业 学号0502110202 学生姓名 指导教师 二〇〇一四年十一月

高分子纳米材料及其应用 摘要：高分子纳米材料是一门新兴并且发展迅速的一门科学。其具有很多独特 的性质，应用前景非常广阔。本文主要介绍了高分子材料的性质，同时介绍了高分子纳米复合材料常见的制备方法及其在各个领域的应用。 关键词：性质；纳米复合材料；制备方法；应用 Abstract: Polymer nano-materials is an emerging and rapidly developing research direction. It has many unique properties and broad application. This paper describes the properties of polymer materials, and also introduced preparation method of the polymer nano-composite materials .The paper also introduces its application in various fields. Key words:Properties; Nano-composite materials; Preparation method; Application 1 引言 纳米材料科学是一门新兴的并正在迅速发展的材料科学。由于纳米材料体系具有许多独 特的性质，应用前景广阔，而且涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、配位化学、化学 反应动力学和表面、界面科学等多种学科，在实际应用和理论上都具有极大的研究价值，所 以成为近些年来材料科学领域研究的热点之一，被誉为“21世纪最有前途的材料”。[1, 2] 纳米作为一个材料的衡量尺度，其大小为1 nm (纳米) =10~9 m (米)，即十亿分之一米， 大约是10个原子的尺度。最初定义的纳米材料仅仅是指1~100 nm 尺度范围的纳米颗粒及 由他们构成的纳米固体和薄膜。目前，在广义上定义的纳米材料是指三维空间尺度里至少有 一维是纳米尺寸或者由它们作为结构基本单元的材料；根据定义按照空间维度可以将纳米材 料分为三类：(1) 维度为零的纳米材料，是指纳米颗粒、原子团簇等三维空间尺度均在纳米 尺寸的材料；(2) 维度为一的纳米材料，是指纳米线、纳米管等三维空间尺度中有两维是纳 米尺度的材料；(3) 维度为二的纳米材料，是指纳米膜、超晶格等三维空间尺度中仅有一维 是纳米级的材料；[3] 2 纳米材料的性质[4, 5] 物质的尺寸一旦与原子尺寸在同一量级时，其表面电子结构和晶体结构就会发生变化， 导致纳米材料会具备一些表面效应、小尺寸效应等优异特性。 (1)量子尺寸效应。量子尺寸效应又称量子限域效应，当粒子尺寸下降到一定程度时，金属 费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级，以及能隙变宽现象均为量子尺寸 效应。材料或物质的物理性质在很多方面都是由材料的电子结构决定的，当材料尺寸小

高分子材料与工程专业排名一览表

一、工科：偏合成的：浙江大学（国内高分子鼻祖，尤其在合成方面）、华东理工、北京化工大学、清华大学；偏加工和应用的：四川大学、华南理工、东华大学（原中国纺织大学）、上海交通大学 理科：偏合成的：北京大学（好像北大遥遥领先，其他象南开、南京大学明显差一些）；偏性能形态研究的：南京大学、复旦大学、北京大学 5－10年这个行业发展都会不错。 二、高分子材料与工程就业前景分析高分子材料与工程专业排名一览表 【北京市】清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学、北京化工大学、北京服装学院、北京石油化工学院、北京工商大学 【天津市】天津大学、天津科技大学 【河北省】河北工业大学、河北科技大学、河北大学、燕山大学 【山西省】太原理工大学、华北工学院 【辽宁省】大连轻工业学院、沈阳化工学院、大连理工大学、大连轻工业学院、沈阳工业大学、沈阳工业学院 【吉林省】吉林大学、长春工业大学、吉林建筑工程学院 【黑龙江省】哈尔滨工业大学、哈尔滨理工大学、齐齐哈尔大学、东北林业大学 【上海市】复旦大学、华东理工大学、东华大学、上海大学 【江苏省】江苏大学、南京理工大学、江南大学、扬州大学、南京工业大学、江苏工业学院、江苏大学、南京林业大学、华东船舶工业学院 【浙江省】浙江大学、浙江工业大学 【安徽省】中国科学技术大学、合肥工业大学、安徽大学、安徽建筑工业学院、安徽工业大学、安徽理工大学 【福建省】福建师范大学 【江西省】南昌大学、华东交通大学 【山东省】山东大学、青岛大学、青岛科技大学、济南大学、烟台大学六 【河南省】郑州大学、河南科技大学、郑州轻工业学院 【湖北省】湖北大学、武汉理工大学、湖北工学院、武汉化工学院、武汉科技学院、湖北科技大学

水溶性高分子简介

水溶性高分子简介 摘要：本文介绍了水溶性高分子的分类，物理性能，制造以及未来的发展前景。关键词：水溶性高分子聚乙烯醇聚乙二醇 引言 水溶性高分子化合物又称为水溶性树脂或水溶性聚合物。是一种亲水性的高分子材料，在水中能够溶解或溶胀而形成溶液或分散液。在水溶性聚合物的分子结构中含有大量的亲水基团。亲水基团通常可分为三类：①阳离子基团，如叔胺基、季胺基等；②阴离子基团，如羧酸基、磺酸基、磷酸基、硫酸基等；③极性非离子基团，如羟基、醚基、胺基、酰胺基等。这些集团不但使得高分子有亲水性，而且还带来很多宝贵的性能，如粘合性，成膜性，润滑性，分散性，减磨性等等。 1水溶性高分子的分类 1.1天然水溶性高分子。 以天然动植物为原料，通过物理过程或者物理化学的方法提取而成。最常见的如淀粉类、纤维素、植物胶、动物胶等。天然高分子虽然受到合成高分子的不断冲击，产量逐渐下降，但是仍然有很大一部分市场被其牢牢统治着。 1.2改性天然高分子。 主要有改性纤维素和改性淀粉两大类。如羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素等。这类高分子兼有天然高分子和合成高分子的优点，拥有广泛的市场，因此产量很大。 1.3合成高分子。 合成高分子材料分为聚合类和缩合类两类，如聚丙烯酰胺（PAM）、水解聚丙烯酰胺（HPAM））、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。按大分子链连接的水化基团分为：非离子型和离子型。按荷电性质分为：非离子、阳离子、阴离子和两性离子高分子，其中后三类为聚电解质。按基团间是否存在较强的非共价键联结又分为缔合聚合物和非缔合聚合物。 2水溶性高分子的物理性能 2.1溶解性 溶解性是达到平衡的溶液便不能容纳更多的溶质，在特殊条件下，溶液中溶解的溶质会比正常情多，这时它便成为过饱和溶液。每份溶剂所能溶解的溶质的最大值就是“溶质在这种溶剂的溶解度”。 为了提高水溶性，一是在分子中引入足够的亲水基团到大分子上面变为水溶性高分子。二是降低聚合物的结晶度。三是利用聚电解质的反离子力作用促进溶解。

高分子材料与工程

高分子材料与工程 高分子材料与工程行业调研 ? 报告简介 ? 调研目的 ? 行业介绍 ? 报告内容 ? 报告分析 报告人:3337宿舍张文皓秦冰洋翟金晓宋建平 3338宿舍刘增辉张元帅孟涛马保刚 1报告简介: 主要内容：高分子材料与工程专业 __ 2调研目的：

通过调查，了解高分子材料与工程专业现状和前景，就业方向， 岗位要求等情况。 3行业简介 培养目标 高分子材料与工程专业”：是培养具备高分子材料与工程等方面 的知识，能在高分子材料的合成改性和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才的学科。 专业特色 的计算机应用能力和语言表达能力；身心健康并富有创新精神的 高素质研究应用型专门人才。 4报告内容 ⑴从业领域

可到石油化工、电子电器、建材、汽车、包装、航空航天、军工、轻纺及医药等系统的科研（设计）院所、企业从事塑料、橡胶、化纤、涂料、粘合剂、复合材料的合成、加工、应用、生产技术管理和市场开发等工作，以及为高新技术领域研究开发高性能材料、功能材料、生物医用材料、光电材料、精细高分子材料和其它特种高分子材料，也可到高等院校从事教学、科研工作。⑵ __ ①截止到 xx年12月24日，324030位高分子材料与工程专业毕业生的平均薪资为4994元，其中应届毕业生工资3568元，0-2年工资4242元，10年以上工资1000元，3-5年工资5331元，6-7年工资6818元，8-10年工资7685元。 高分子材料与工程专业招聘要求 针对高分子材料与工程专业，招聘企业给出的工资面议最多，占比75%；不限工作经验要求的最多，占比62%；大专学历要求的最多，占比25%。 高分子材料与工程专业就业方向 高分子材料与工程专业学生毕业后可在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和

药用高分子材料——纳米药物载体技术

纳米药物载体技术 用纳米粒子作为药物载体可实现靶向输送、缓释给药的目的, 这是由于小粒子可以进入很多大粒子难以进入的人体器官组织, 如小于50nm 的粒子就能穿过肝脏皮或通过淋巴传送到脾和骨髓, 也可能到达肿瘤组织。另外纳米粒子能越过许多生物屏障到达病灶部位, 如透过血脑屏障( BBB) 把药物送到脑部, 通过口服给药可使药物在淋巴结中富集等。具有生物活性的大分子药物( 如多肽、蛋白类药物) 很难越过生物屏障, 用纳米粒子作为载体可克服这一困难, 并提高其在体输送过程中的稳定性。用纳米粒子实现基因非病毒转染, 是输送基因药物的有效途径。 药物既可以通过物理包埋也可以通过化学键合的方式结合到聚合物纳米粒子中。载有药物的聚合物纳米粒子通常以胶体分散体的形式通过口服、经皮、皮下及肌肉注射、动脉注射、静脉点滴和体腔黏膜吸附等给药方式进入人体。制备聚合物纳米粒子的方法主要有以下几种: ( 1) 单体聚合形成聚合物纳米粒子; ( 2) 聚合物后分散形成纳米粒子; ( 3) 结构规整的两亲性聚合物在水介质中自组装形成纳米粒子。 1 单体聚合制备的聚合物纳米粒子 聚氰基丙烯酸烷基酯( PACA) 在人体极易生物降解, 且对许多组织具有生物相容性。制备聚氰基丙烯酸烷基酯纳米粒子采用的是阴离子引发的乳液聚合方法, 通常以OH-为引发剂, 反应一般在酸性水介质中进行, 常用的乳化剂有葡聚糖、乙二醇与丙二醇的嵌段共聚物和聚山梨酸酯等, 具体制备过程见图1。当反应介质pH 值偏高时, OH-浓度大, 反应速度快, 形成的PACA 分子量低, 以此作为给药载体材料进入人体后, 降解速度太快, 不利于药物缓释。因此聚合反应介质的pH 值通常控制在1.0~ 3.5 围。

水溶性高分子增稠剂综述

1 绪论 增稠剂实质上是一种流变助剂，加入增稠剂后能调节流变性，使胶黏剂和密封剂增稠，防止填料沉淀，赋予良好的物理机械稳定性，控制施工过程的流变性(施胶时不流挂、不滴淌、不飞液)，还能起着降低成本的作用。特别对于胶黏剂和密封剂的制造、储存、使用都很重要，能够改进和调节黏度，获得稳定、防沉、减渗、防淌、触变等性能。 1.1定义 能明显增加胶黏剂和密封剂黏度的物质称为增稠剂(chickening agent)，有水性和油性之分。尤其是水相增稠剂应用更为普遍。在水体系中，当增稠剂达到一定浓度后，亲油端基缔合形成胶束；在水基高分子体系中，增稠剂的亲油基团主要与聚合物粒子缔合,以这种方式完成增稠特性的高分子化合物称为水性增稠剂。 1.2分类及机理 水溶性高分子增稠剂的分类有以下几种： 1.2.1纤维素类[1] 纤维素类在水基体系中是一类非常有效的增稠剂,广泛应用于化妆品的各种领域。纤维素是天然有机物, 它含有重复的葡萄糖苷单元,每个葡萄糖苷单元含有3 个羟基, 通过这些羟基可以形成各种各样的衍生物。纤维素类增稠剂通过水合膨胀的长链而增稠,纤维素增稠的体系表现明显的假塑性流变形态。使用量一般质量分数为1%左右。

纤维素类增稠剂纤维素类增稠剂的增稠机理是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身的流体体积，减少了颗粒自由活动的空间，从而提高了体系黏度。也可以通过分子链的缠绕实现黏度的提高，表现为在静态和低剪切有高黏度，在高剪切下为低黏度。这是因为静态或低剪切速度时，纤维素分子链处于无序状态而使体系呈现高粘性；而在高剪切速度时，分子平行于流动方向作有序排列，易于相互滑动，所以体系黏度下降。 1.2.2 聚丙烯酸类 聚丙烯酸类增稠剂[2]自1953 年Goodrich 公司将Carbomer934引入市场至今已有40年的历史了, 现在这系列增稠剂已经有了更多的选择(见表1) 。 聚丙烯酸类增稠剂的增稠机理有2 种, 即中和增稠与氢键结合增稠。中和增稠是将酸性的聚丙烯酸类增稠剂中和, 使其分子离子化并沿着聚合物的主链产生负电荷, 同性电荷之间的相斥促使分子伸直张开形成网状结构达到增稠效果; 氢键结合增稠是聚丙烯酸类增稠剂先与水结合形成水合分子, 再与质量分数为10 %～ 20 %的羟基给予体(如具有5个或以上乙氧基的非离子表面活性剂)结合, 使其卷曲的分子在含水系统中解开形成网状结构达到增稠效果。 1.2.3 天然胶及其改性物 天然胶主要有胶原蛋白类和聚多糖类,但是作为增稠剂的天然胶主要是聚多糖类( 见表1) 。 增稠机理是通过聚多糖中糖单元含有3个羟基与水分子相互作用形成三维水化网络结构,从而达到增稠的效果。它们的水溶液的流变形态大部分是非牛顿流体, 但也有些稀溶液的流变特性接近牛顿流体。 1.2.4无机高分子及其改性物 无机高分子类增稠剂一般具有三层的层状结构或一个扩张的格子结构,最有商业用途的两类是蒙脱土和水辉石。 其增稠机理是无机高分子在水中分散时,其中的金属离子从晶片往外扩散,随着水合作用的进行,它发生溶胀,到最后片晶完全分离,其结果形成阴离子层状结构片晶和金属离子的透明胶体悬浮液。在这种情况下,片晶带有表面负电荷,它的

10080011-高分子材料与工程专业实验

高分子材料与工程专业实验教学大纲 Experiments of Po1ymer Science & Engineering 课程编号：10080011 课程性质：专业核心课 适用专业：高分子材料与工程专业 先修课：高分子化学、高分子物理、高聚物成型加工原理 后续课：毕业论文 总学分：2.5学分 教学目的和基本要求：本课程是高分子材料专业和复合材料专业的专业实验课程，通过对一些典型的高分子的合成及材料性能的测试的训练，掌握本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合的基本原理和特点，掌握高分子材料热、力学基本性能的测试方法和原理，以及测试设备的基本结构和使用步骤。熟悉通用高分子的基本性能，并能够在此基础上进一步设计对不同高分子材料基本性能的方法。 实验名称与学时安排 实验一、甲基丙烯酸甲酯的本体浇注聚合 实验性质：综合性实验 实验内容：通过本体聚合的方法制得聚甲基丙烯酸甲酯。 实验目的与要求： 1．过本实验了解本体聚合的基本原理和特点，并着重了解聚合温度对产品质量的影响。 2．掌握有机玻璃制造的技术。要求所制得的产品透明、无气泡、平整。 实验二、丙烯酰胺的溶液聚合及其水处理实验 实验性质：综合性实验 实验内容：用溶液聚合的方法制得聚丙烯酰胺，并进行水处理实验。 实验目的与要求： 1．通过本实验了解溶液聚合的原理及优缺点。 2．了解产物的分子量与引发剂用量、分子量调节剂及温度的关系。 3．了解用高分子絮凝剂进行水处理的基本原理和方法。

实验三、苯乙烯悬浮聚合 实验性质：综合性实验 实验内容：用悬浮聚合的方法制得珠状聚苯乙烯。 实验目的与要求： 通过本实验了解和掌握有关悬浮聚合的特点及操作方法。要求制得颗粒大小较均匀的无色透明珠状聚合物。 实验四、醋酸乙烯乳液聚合 实验性质：综合性实验 实验内容：制备聚醋酸乙烯乳液。 实验目的与要求： 1．掌握聚醋酸乙烯乳液的制备方法及反应原理。 2．了解聚醋酸乙烯乳液聚合“实际体系”与典型的乳液聚合体系的差别。 实验五、环氧树酯的合成和应用 实验性质：综合性实验 实验内容：通过环氧氯丙烷与双酚A缩聚制取环氧树酯，了解环氧树脂的使用方法和性能。 实验目的与要求： 1．制备低分子量的环氧树脂。 2．环氧树脂的浇铸实验。 3．环氧树脂的粘接实验。 实验六、酚醛树脂的制备 实验性质：综合性实验 实验内容：制备热固性酚醛树脂。 实验目的与要求： 熟悉和掌握热固性酚醛树脂的合成方法和固化过程。 实验七、聚合物的差热分析 实验性质：设计性实验 实验内容：用DTA、DSC测定聚合物的T g，T c，T m，X0。 实验目的与要求： 1．掌握DTA、DSC的基本原理。 2．学会用DTA、DSC测定聚合物的T g，T c，T m，X0。 实验八、聚合物的热重分析 实验性质：设计性实验 实验内容：用TGA测定聚合物的T d。 实验目的与要求： 1．掌握热重分析的实验技术。 2．从热谱图求出聚合物的热分解温度T d。 实验九、塑料耐热性实验 实验性质：设计性实验 实验内容：用维卡软化点测定仪测定高聚物热变形温度及软化点。 实验目的与要求： 1．掌握高聚物热变形温度及软化点测定方法。 2．了解热变形试验机的使用方法。 实验十、粘度法测定聚合物的分子量

高分子材料与工程专业就业前景

高分子材料与工程专业就业前景 - - - - 高分子材料与工程专业就业前景 目前的形式看来高分子很好就业，我们班想找工作的都找到了不错的工作，如果是女孩子的话我觉得还是别学理工科了，不管是理工科什么专业找工作女孩子总体上是比不过男孩子的，我们就业的去向很多，就我们03级高分子的给你举一下例子吧，我在LG化学，从事ABS树脂的生产技术，我室友去了广本研究汽车上的高分子了，还有去海尔生产电器高分子研究，有去比亚迪做电池的，还有去其它一些大型汽车公司的，还有在大连膜研究分司的，去日本NOK公司研究密封设备的，总是高分子是塑料，橡胶，纤维，涂料（油漆，颜料等）几大领域，应用非常广泛，跟日常生活关每次极大，就业面非常广，当然化工类的在刚工作时是不会得到IT业那么高的工资的，但经验多了，工资就不是问题了，IT正好相反，当老了就没有人要了(大连理工） 关于这个专业在开始找工作时的情况：我在2006年11月份，已经找到了三个公司美的、格力漆包线、金川公司等。我自己感觉这个专业最近几年找到工作不是问题，关键是待遇好坏，我同学他们刚签工作时的薪水最高3000，可能和其他专业差了很多。工作中：我只能拿我在金川公司工作的情况和你说说，在这个公司我干的是电线电缆生产的行业，现在在各个车间实习，最后从技术到管理。这个专业污染方面可能和我们主公司的重工业没法相提并论，但也存在着污染。如果在将来能够将技术和管理做好的话待遇方面也应该是可观的。考研方面：可能在社会上各种企业最终看中的都是个人的能力，但在我们企业中可以明显地看出区别。本科生2500/月，四人两室两厅，半年后助理工程师；硕士生3500/月，两人两室两厅，三个月后工程师；博士生10万以上/年，配车，一人三室两厅，处级待遇。看到这些应该可想而知了吧。有时候会想毕业后想工作几年然后再考研，但是在工作中一方面是时间问题，公司不会因你要考研而施舍给你时间让你有充裕的时间复习，另一方面人在企业中可能受环境的影响不自主地产生一种惰性，有了这种惰性考研的理想就更远了一步. (哈理工) 高分子简单来说分三类：塑料、橡胶、纤维。我们这一届就业形势还不错的，汽车公司啊，化工的都可以。当然了，如果是女生，我还是建议不要学这个，学学经济、会计、英语就可以了，男生嘛，计算机学的好的话工资会很高，自动化比较好就业（南昌大学） 高分子材料还是有很多应用方向的单单是在我们学校的这些兄弟们，就遍布了祖国各地，而且从事的行业也都不尽相同高分子材料的主要方向有塑料、橡胶、合成纤维、粘合剂以及涂料，在交叉领域中还有复合材料。 高分子材料科学主要就是研究这些，当然，这些都是相对比较泛泛的因为想学好一个都是很深入的，何况是5个方向不过学的再深入，到了工作单位，也依然要从新学起，因为方向太多，生产工艺太多，尽管产品可能一样，但是生产过程却

水溶性高分子聚乙烯醇的制备及其应用

水溶性高分子聚乙烯醇的制备及其应用 * 中山大学化学与化学工程学院应用化学广州 510275 摘要：本实验采用溶液聚合法，以AIBN作为引发剂合成聚乙酸乙烯酯，然后用NaOH的甲醇溶液进行醇解，得到聚乙烯醇5.527 g，产率54.0%，之后利用红外对聚乙酸乙烯酯与聚乙烯醇进行表征。之后利用聚乙 烯醇的缩醛化反应制备胶水，利用聚乙烯醇的性质制备面膜。 关键词：水溶性高分子聚乙烯醇聚乙酸乙烯酯红外光谱法 1.引言 水溶性高分子化合物又称水溶性树脂或水溶性聚合物，是一种亲水性的高分子材料，在水中能溶胀而形成溶液或分散液。1924年，德国化学家WO. Hermann和WW. Haehel首次将碱液加入到聚乙酸乙烯酯的甲醇溶液中，得到聚乙烯醇（PV A）。聚乙烯醇为白色絮状固体或片状固体，无毒无味，是使用最广泛的合成水溶性高分子，具有优良的力学性能和可调节的表面活性。PV A具有多羟基强氢键，以及单一的-C-C-单键结构，这样的结构不但使PV A具有亲水性，还有黏合性、成膜性、分散性、润滑性、增稠性等良好性能。 PV A的制备首先由乙酸乙烯酯聚合成聚乙酸乙烯酯，然后将其醇解生成PV A，其反应式如下： PVA的结构可以看成是交替相隔的碳原子上带有羟基的多元醇，因此，其发生的反应为多元醇反应，如醚化、酯化、缩醛化。聚乙烯醇和羰基化合物反应可得到缩醛化合物。本实验利用聚乙烯醇和甲醛反应，生产聚乙烯醇缩甲醛，作为胶水使用。 2.实验过程 2.1 实验仪器 三颈瓶，回流冷凝管，水浴锅，蒸汽蒸馏装置，滴液漏斗，pH试纸，培养皿，抽滤装置，滤纸，真空烘箱。2.2 实验试剂 偶氮二异丁腈（AIBN），甲醇，乙酸乙烯酯，NaOH，聚乙烯醇，甲酸，40%甲醛水溶液，盐酸，羧甲基纤维素，丙二醇，乙醇。 2.3 实验步骤