導語：如何才能寫好一篇高分子材料的性質特點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：熱分析技術；高分子材料；技術作用；技術應用

高分子材料是一種具有較高穩定性的材料，可以被應用到很多產品制作當中，要想進一步得知高分子材料的物理性質和溫度關系，就必須使用更具針對性的技術對其進行分析，熱分析技術就是一種能夠分析材料物理性質和溫度關系線性變化的技術，它的應用將進一步幫助人們更好的了解高分子材料的性質，提升高分子材料的性能。在本文當中，筆者將對熱分析技術的概念和應用領域進行分析，進一步促進高分子材料的研發水平。

1 熱分析技術及其應用領域簡介

1.1 熱分析技術簡介

熱分析技術利用一定的程序控制分析對象的溫度，并對分析對象的物理性質進行觀察和研究，最終得出溫度變化與分析對象物理性質之間的關系。材料的研發對應著一定的社會需求，那么被研發出來之后，它具體能夠被應用到哪些領域，這就需要對材料進行客觀全面的分析，作為其中一個項目，了解材料物質性質和溫度之間的關系對于確立材料的應用層面是十分重要的。例如材料的光學特性、機械性質、聲學性質等等，決定了材料是否能夠被用于高溫環境、機械高壓環境、噪音隔離等各種不同的環境當中。通過熱分析技術對材料的物理性質進行確定之后，就可以得知該材料適合用于什么樣的環境。

1.2 熱分析技術的應用領域簡介

熱分析技術將物質置于不同的溫度環境，對其化學改變和物力改變進行分析，最終得出其與溫度之間的關系，這些分析結果和數據將對材料的應用產生很大的影響。總體來講，熱分析技術可以被引用到下述領域當中：

（1）分析材料的性能和結構，并對相關產品的生產進行質量檢測，重點檢測產品物理性能是否合格。

（2）為生物材料以及分子生物學研究提供提理論分析工具。

（3）應用于各種動力學和熱力學研究，為其提供快捷有效的研究技術。應用范圍廣、樣品用量比較少。

（4）完善對物質的研究層面，幫助全方位了解物質的性能和特點，是一種化學研究和熱化學研究的新技術。

（5）建立關于各類物質的熱分析曲線圖，幫助人們準確確立物質的性質。

2 熱分析技術在高分子材料研究與分析當中的具體應用

2.1 高分子材料當中的差熱分析法應用

所謂熱差分析，就是將兩種物質置于同樣的溫度變化環境下，由一定的程序執行溫度變化控制，分析溫度環境變化下物質溫度的差值變化，保證物質在持續升溫或者降溫的環境下不會出現放熱、吸熱現象，以此展開對物質熱效應現象的技術檢測和技術分析。熱差分析技術可以對玻璃等高分子材料進行降解或者熔融，分析高分子材料的溫度變化特征。其技術優勢在于可以對高分子材料進行較為全面的分析，且應用領域較為廣泛。其缺陷在于不能對物質進行時點吸熱，且對物質放熱速度的測量達不到精確度要求，因而這種技術形態在定量測量技術性能的建構層面依然存在著極其明顯的局限性，給有關技術研究事業的深入_展創造了較為充分的發展空間。

2.2 高分子材料中熱機械分析法的應用

熱機械分析法已經被用于測試塑料制品的性質，尤其是各個技術發展步伐較快的國家。熱機械分析技術的最大優勢在于能夠準確科學的分析出塑料類高分子材料的機械性能、應力松弛和軟化點，非常適用于塑料產品的質檢測試。

首先來講，材料的機械性能分析師極為重要的，以塑料制品為例，其機械性能直接決定了高分子塑料產品具備的性能、所能承受的應用環境等。利用熱機械分析法對材料進行機械性能分析，能夠幫助技術人員確定材料可以被應用的環境，拓展相關產品的研發層次和空間，對高分子材料受熱斷裂技術臨界溫度實施精確測量。其次，該技術該可以應用于分析高分子材料的膨脹性能，例如陶瓷、金屬類材料，這類材料要制成產品，通常需要進行升溫處理，而后實施成型加工，升溫環境下，就會涉及到材料膨脹問題，利用熱機械分析法可以分析不同溫度條件下材料的膨脹性能，并得出二者之間的變化規律，它對于升級優化材料的機械性能、壓制材料的膨脹性能是十分有利的。

2.3 高分子材料研究中熱重法的應用

熱重法主要分析材料質量、溫度和時間三者之間的關系，幫助人們得出材料在不同環境下的使用壽命，提高相關產品應用的安全性、穩定性。首先來說，它可以應用分析高分子材料的組分，得出材料內部組成成分及其含量；其次，該技術可以精確的測定出高分子材料中具有的揮發性成分，以此來評定材料在不同溫度和時間下的質量變化，幫助人們調節材料生產過程，減少材料中揮發性物質的含量，提高高分子材料的穩定性。

3 結束語

未來，隨著高分子材料的進一步研發，熱分析技術還將得到更為廣泛的應用，領域內還會不斷的對熱分析技術的缺點進行優化，提高其應用層面。

參考文獻

[1]王笑笑，刑浩杰，程祥.淺析熱分析技術在高分子材料研究中的應用[J].現代制造技術與裝備，2016（01）.

[2]劉 昊.高分子材料領域熱分析技術的應用研究[J].化工管理，2016（01）.

[3]龐錦英，莫羨忠，李建鳴，等.高分子材料成型加工實驗教學改革探討[J].企業科技與發展，2015（02）.

[4]楊銳，陳蕾，唐國平，等.熱分析聯用技術在高分子材料熱性能研究中的應用[J].高分子通報，2012（12）.

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一、 微膠囊壁材的分類

壁材是構成囊的外殼。不同的壁材在一定程度上決定著產品的物化性質。目前可作為微膠囊壁材材料的物質主要有3類：天然高分子材料、半合成高分子材料和全合成高分子化合物。另外，一些無機材料也可作為微膠囊壁材的材料。

1．天然高分子材料

用作微膠囊的天然高分子材料主要包括碳水化合物、蛋白質類、蠟與脂類物質等。

天然高分子材料無毒或毒性很小、不需大量的有機溶劑、對環境危害小、粘度大、易成膜，但機械強度差，

2．半合成高分子材料

用作微膠囊殼材料的半合成高分子材料主要是纖維素衍生物。如甲基纖維素、乙基纖維素等，另外還有雙硬脂酸甘油酯、羥基硬脂醇等油類。

半合成高分子材料的特點是毒性較小、粘度大、成鹽后溶解度增大。但由于半合成高分子材料易水解，不適合高溫處理，需在使用時臨時配制。

3．全合成高分子材料

常用于微膠囊囊殼材料的全合成高分子材料可分為生物降解和不可生物降解2類，主要包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚酯、聚脲等。

全合成高分子材料特點是成膜性好、化學穩定性好、機械強度大、儲存運輸方便、可生物降解或可生物吸收。但需要大量有機溶劑、成本高，對環境危害大，因此要選擇無毒或低毒、對原藥溶解性較好的溶劑。

4．無機材料

目前大部分微膠囊用無機材料包覆的不多，但從生物降解和環境保護方面考慮，用無機材料對活性組分進行包覆有很大的發展前景，如碳酸鈣或磷酸鹽等。

二、 微膠囊制備方法分類

微膠囊化的基本步驟：

1） 芯材為分散相，壁材在分散相或連續相中；

2） 通過乳化等手段，使芯材以一定的粒度分散在連續相中；

3） 通過某一種方法將壁材聚集、沉漬或包覆在已分散的芯材周圍；

4） 合成的膜殼是不穩定的部分，需利用化學和物理方法進行處理，以期達到一定的機械強度。

微膠囊的制備可歸納為物理化學法、物理機械法和化學法。

1．物理化學法

在液相中進行，囊芯物與囊材在一定條件下形成新相出來，故又稱相分離方法。它的步驟大體可分為囊芯物的分散、囊材的加入、囊材的沉積和囊材的固化四個步驟。相分離方法又分為單凝聚法、油相分離法、改變溫度法、液中干燥法、復相乳液法。

2．物理機械法

本法是將固態或液態藥物在氣相中進行微膠囊化，需要一定的設備條件。物理機械法又分為噴霧干燥法、噴霧凝結法、空氣懸浮法、多孔分離法。

3．化學法

化學法是利用在溶液中單體或高分子通過聚合反應或縮合反應，產生囊膜制成微囊的方法。特點是不加絮凝劑，常先制成W/O型乳濁液，再利用化學反應交聯固化。化學法又分界面聚合法、原位聚合法、輻射交聯法。

三、 微膠囊在化妝品中的應用

微膠囊化可將固體、液體甚至氣體包覆在一個微小膠囊中，采用此技術可保持產品性能穩定，解決傳統工藝的不足。另外它對保護生物活性分子和組織的活性也有較大促進作用。很多化妝品中已經采用了微膠囊技術，將微膠囊應用于化妝品中，其優越性主要表現如下：

1．保護芯材，有效防止外界環境因素對芯材的破壞等不良影響。pH值、氧氣、濕度、熱、光和其他物質等，提高其穩定性。有些物料容易揮發和氧化，如胡蘿卜素，接觸空氣中的氧氣會被氧化，采用復凝聚法制備胡蘿卜素微囊，研究表明胡蘿卜素原料于光照條件下半衰期為6.9天，而胡蘿卜素微囊在相同條件下半衰期為24.8天，胡蘿卜素微囊為原料的3.6倍，將胡蘿卜素制成微囊可增加化妝品的穩定性。再如維生素C，性質極不穩定，分子中含有連烯二醇基[-C(OH)=C(OH)-]的結構，具有很強的還原性及內酯環的結構易水解。一方面與空氣接觸自動氧化生成脫氫抗壞血酸，脫氫抗壞血酸水解生成2，3－二酮C古羅糖酸，并可進一步氧化生成蘇阿塘酸和草酸，從而失去治療作用。另一方面維生素C的水溶液不穩定。pH過高或過低都能使內酪環水解，并可進一步發生脫羧反應而生成糠醛。后者受空氣影響經氧化和緊合而呈黃色。空氣、光、熱和重金屬都可以加速本反應的發生。通過將其制成維生素C微囊達到解決其不穩定的問題，同時達到控制維生素C的釋放，維持穩定它的濃度，用于化妝品中可減少涂抹次數，降低化妝品不良反應的目的。

2．隔離不相容組分。微膠囊化成分可與其它組分相隔離。當原料中由幾種容易相互起作用的成分組成時，把其中某種成分微囊化后使其互相隔離，阻止成分之間發生化學反應，提高各自的穩定性，延長保質期。在配制染發化妝品時，利用微膠囊這一特性，可將染發劑與氧化劑兩者之一微膠囊化，即可得到使用方便的一劑染發化妝品。再如化妝品中經常用到的凝露，晶瑩剔透的外觀，內通常加有彩色微囊，包裹著油類，既達到了產品美觀的視覺感受，又滿足了滋潤皮膚的效果。

3．控制釋放，有效地控制芯材的釋放，使芯材效能得到最大限度的發揮。該微膠囊壁相當于一個半透膜，在一定條件下可允許芯材物質透過，以延長芯材物質的作用時間。如化妝品中具有清涼爽膚作用的薄荷醇。由于它幾乎不溶于水，擴散力強、易揮發而不持久、暴露在空氣中易升華的特點，給生產貯運帶來諸多不便，貨架期短。利用微膠囊技術可以提高它的貯藏穩定性、降低揮發性，從而延長貨架期，實現添加產品的控制釋。再如以聚乳酸為囊材制備的茶多酚緩釋微囊，粒徑多在100～200um，最大包封率為49％，該微囊具有緩釋和保護茶多酚的雙重作用。用于化妝品中既安全又高效。

4.屏蔽味道和氣味，掩蓋芯材的異味。亞麻油由于具有不雅味道難用于好的化妝品，做成微囊后用于化妝品不僅無味，不易被氧化，而且具有很好的護膚功效。再如特有色澤和氣味的中草藥液微膠囊化后，配置到化妝品中，可以制得無色無味的優質化妝品。

5.改變芯材的物理和化學性質。將有利于液體或半固體的流質體轉化為自由流動的固體粉末，有利于物料的使用、運輸、保存，并可簡化工藝，防止或延緩了產品劣變的發生。

6.需要改變物質功能的化合物。將疏水性物質通過表面處理，使其具有相反的性質。如神經酰胺微膠囊化后就可以直接加入水劑產品。

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關鍵詞：高分子材料學 表面工程 教學模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼： A 文章編號：1672-1578（2012)04-0055-02

“高分子材料學”是我校材料科學與工程專業（表面工程方向）的一門專業課程。表面工程學生的就業領域主要為材料涂裝、防腐等，學生需要熟悉各種工程材料（金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料等）的基本性質、制備工藝以及表面處理方面的知識。“高分子材料學”主要介紹高分子材料的制備、性能、成型、改性及應用等方面的知識。

“高分子材料學”這門課共32學時，所選教材為化學工業出版社出版的《高分子材料基礎》。主要內容包括四部分：高分子材料的合成及制備、高分子材料的結構與性能、常見的高分子材料及其成型加工方法、高分子材料的改性及應用。該教材[1]濃縮了高分子材料與工程專業的四門專業主干課共192學時的內容，即高分子化學（48學時）、高分子物理（64學時）、高分子材料成型工藝（48學時）、聚合物改性原理及方法（32學時）。

1 “高分子材料學”講授過程中面臨的問題

“高分子材料學”課程的講授具有較大難度，主要表現在以下方面：

該課程涵蓋了高分子材料與工程專業學生的專業主干課內容，要深入講解這些內容，需要近200學時，而針對表面工程學生開設的“高分子材料學”僅僅只有32學時，時間緊，內容多，如何合理安排各部分內容占的比重是授課教師面臨的首要問題。

“高分子材料學”相關內容的學習，需要學生具備一定的化學基礎及力學基礎，而對表面工程的學生而言，因專業側重不同，化學課程及機械基礎課開設門類不如高分子材料與工程專業齊全，導致表面工程的學生在學習“高分子材料學”時，對教材內容的理解及掌握有一定難度。這對授課教師備課也提出了更高的要求，如何在有限的學時中適時補充相關背景知識幫助學生理解，是授課教師需要思考的另一問題。

“高分子材料學”雖為表面工程學生的專業課之一，但從歷年就業情況看，表面工程學生就業以金屬材料加工行業居多，而從事高分子材料加工行業的很少。故必然存在學生對該課程重視程度不夠，學習積極性不高的問題，因此授課教師也需要在教學模式上進行探索創新，充分調動學生學習的積極性，引導學生主動參與到教學過程中來。

2 “高分子材料學”課程教學模式探索

2.1梳理重點，側重剖析基本概念

“高分子材料學”學時有限，內容繁多，因此需要授課教師在備課時梳理出各章節的重要知識點和基本概念, 注意各部分內容的銜接,并找出線索將各章散落的知識點貫穿起來。

比如，在介紹高分子材料合成及制備時，著重講授加聚反應及縮聚反應的基本步驟，對比這兩種聚合反應的特點及反應產物特性，便于學生掌握常見高分子材料的合成反應類型，了解制備方法對材料性能的影響。考慮到表面工程學生的學科基礎及專業側重，對反應速率的計算等知識點不做要求。

再如，課程內容第二部分介紹高分子材料的結構與性能，這部分內容為承上啟下的重點章節，高分子材料的結構及性能特點在其合成過程中奠定基礎，并將在成型過程及改性中得以體現和完善。這部分內容體現了高分子材料與其他材料的本質區別，涉及的基本知識點很多，而且多為表面工程學生不熟悉的內容。因此，同樣需要通過對比，突出高分子與低分子的結構與性能差異，側重高分子溫度——形變關系，結晶過程及晶體結構等重要知識點的講解。

2.2因材施教，適時補充背景知識

“高分子材料學”中很多知識點的理解離不開有機化學、物理化學等基礎課程的支撐，而表面工程方向的學生并未開設相關課程。為此，需要教師在講授過程中適時補充背景知識。

例如，在講授高分子合成反應類型對材料性能的影響時，可簡要介紹常見化學基團的特點并聯想對應的高分子材料的性能特點及成型要點。以聚碳酸酯（PC）為例，這種材料采用縮聚反應制備，分子結構中含有酯基，酯基在一定條件下容易水解，因此可聯想到PC材料在成型時的高溫條件下應避免水分的存在，防止水解反應發生導致材料性能劣化。

此外，為彌補學生基礎知識的不足，講授時還可結合日常生活中的實例進行對照說明。在講授高分子結晶時，可聯想泡面模型以及珍珠形成等實例；講授高分子材料降解及添加劑功效時，可結合塑料制品長期暴曬變色發脆、塑料拖鞋逐漸由軟變硬等學生熟知的生活常識進行分析。

2.3結合專業，調動學生學習積極性

“高分子材料學”為考查科目，且表面工程的學生就業以金屬材料加工行業居多，學生誤認為這門課程與自己的專業及將來就業銜接不緊，從而對“高分子材料學”課程重視不夠，故學習積極性也不高。為此，授課教師應有意識的引導學生思考，并采用靈活的考核方式調動學生的積極性。

筆者在講授此門課程時，并未采用課堂考試的形式進行考核，而是給學生布置了“高分子材料與表面工程”為主題的課程論文撰寫任務，并讓學生制作出相關的PPT將自己的論文進行口頭陳述，最后根據其論文撰寫情況、PPT制作情況及陳述情況給出該門課程的成績[2]。課程論文的完成情況直接跟成績掛鉤，能有效調動學生的積極性及對課程的重視；課程論文的撰寫需要大量專業文獻為基礎，學生在撰寫論文的過程中能自覺關注及閱讀相關專業文獻，有利于拓寬其專業視野；制作PPT的過程是對課程論文內容的凝練，有利于學生理清思路掌握重點；口頭陳述環節能有效杜絕學生互相抄襲論文，教師也能通過學生的口頭陳述情況，觀察學生對該門課程基礎知識的掌握程度。

學生通過獨立搜集資料撰寫論文制作PPT并口頭陳述等環節的訓練，既能讓他們發現“高分子材料學”這門課程與所學專業的緊密聯系，也鍛煉了他們的資料搜集能力及口頭表達能力，為將來畢業答辯及就業面試打下基礎。

3 結語

高分子材料是非常重要的工程材料，對于表面工程的學生而言，應該熟悉并掌握這類工程材料的特性。“高分子材料學”雖然不是表面工程方向的專業主干課，但涵蓋了高分子材料相關的大量專業基礎知識，也是面向表面工程學生開設的唯一一門有關高分子材料的課程。授課教師應該積極進行教學模式的探索，激發學生的學習興趣，讓學生在有限的學時中掌握相關基礎知識。

參考文獻：

[1]張留成，瞿雄偉，丁會利編.高分子材料基礎[M].北京：中國輕工業出版社，2004.

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關鍵詞：高分子材料　加工方法　成型技術

一、前言

近些年來，國防尖端工業和航空工業等特殊領域的發展要求更高性能的聚合物材料，開發研制滿足特定要求的高聚合物迫在眉睫[1]。在此背景下，理清高分子材料加工技術的發展現狀與發展趨勢，探討高分子材料的加工成型的方法，對促進我國高新技術及產業的發展具有重要的意義。

二、高分子材料成型成型加工技術的相關定義

1.高分子材料

高分子材料是指由相對分子質量較高的化合物為基礎構成的材料，其一般基本成分是聚合物或以含有聚合物的性質為主要性能特征的材料；主要是橡膠、塑料、纖維、涂料、膠黏劑和高分子基復合材料。高分子材料獨特的結構和易改性與易加工特點，使它具有其他材料不可取代與不可比擬的優異性能，從而廣泛運用到科學技術、國防建設和國民經濟等領域，并已成為現代社會生活中衣食住行用等各方面不可缺少的材料。

2.高分子材料成型加工技術

在高分子工業的生產中分為高分子材料的制備與加工成型兩個過程。高分子材料的成型加工技術就是運用各種加工方法對高分子材料賦予形狀，使其成為具有使用價值的各種制品。高分子材料加工主要目的是高性能、高生產率、快捷交貨和低成本；向小尺寸、輕質與薄壁方向發展是高分子材料成型技術制品方面的目標；成型加工方向是全回收、零排放、低能耗，從大規模向較短研發周期的多品種轉變。判斷高分子材料的成型加工技術的質量因素是加工后制品的外觀性、尺寸精度、技能性中的耐化學性、耐熱性等等。

三、高分子材料成型加工技術的方法

高分子材料的的成型方法有擠出成型、吹塑成型、注塑成型、壓延成型、激光成型等。以下介紹的是現今高分子材料成型加工的主要技術方法。

1.擠出成型技術

擠出成型技術是指物料通過擠出機料筒和螺桿間的作用，邊受熱塑化，邊被螺桿向前推送，連續通過機頭而制成各種截面制品或半制品的一種加工方法。它的具體原理是高分子原材料自料斗進入料筒，在螺桿旋轉作用下，通過料筒內壁和螺桿表面摩擦剪切作用向前輸送到加料段，在此松散固體向前輸送同時被壓實；在壓縮段，螺槽深度變淺，進一步壓實，同時在料筒外加熱和螺桿與料筒內壁摩擦剪切作用，料溫升高開始熔融，壓縮段結束；均化段使物料均勻，定溫、定量、定壓擠出熔體，到機頭后成型，經定型得到制品。擠出成型又有共擠出技術、擠出注射組合技術、成型技術、反應擠出工藝與固態擠出工藝等。

2.注塑成型技術

注射成型技術是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一，可用來生產空間幾何形狀非常復雜的塑料制件[2]。注射成型技術根據組合材料的特征，又有以組合惰性氣體為特征的氣體輔助注射成型，以組合組成化學反應過程為特征的反應注射成型，以組合混合混配為特征的直接注射成型，以組合不同材料為特征的夾心成型等多種方法。

3.吹塑成型技術

吹塑技術一種發展迅速的塑料加工方法。熱塑性樹脂經擠出或注射成型得到的管狀塑料型坯，趁熱或加熱到軟化狀態，置于對開模中，閉模后立即在型坯內通入壓縮空氣，使塑料型坯吹脹而緊貼在模具內壁上，經冷卻脫模，即得到各種中空制品。根據型坯制作方法，吹塑可分為擠出吹塑和注射吹塑，新發展起來的有拉伸吹塑和多層吹塑。

四、高分子材料成型加工技術的發展新趨勢

目前，高分子加工成型技術正在快速地進步，它的發展總方向是高度集成化、高度產量、高度精密化，不斷實現對加工制品材料的聚集態、組織形態與相形態等的控制，最大程度地達到制品高性能的目的。具體的創新技術之處主要體現在以下幾項新技術上。

1.聚合物動態反應加工技術

聚合物動態反應加工技術及設備與傳統技術無論是在反應加工原理還是設備的結構上都完全不同，該技術是將電磁場引起的機械振動場引入聚合物反應擠出全過程，達到控制化學反應過程、反應生成物的凝聚態結構和反應制品的物理化學性能的目的[3]。這項技術解決振動力場下聚合反應加工過程中質量、動量和能量傳遞與平衡的難點，從技術上解決了設備結構集化的問題。

2.熱塑性彈性體動態全硫化制備技術

這項技術引入振動立場到混煉擠出的全過程，實現混煉過程中橡膠相動態全硫化，控制硫化反直的進程，防止共混加工過程共混物相態發生發轉。此技術非常有意義，研制發明出新的熱塑性彈性體動態硫化技術與設備，能有效地提高我國TPV技術的水平。

3.信息存儲光盤盤基直接合成反應成型技術

此技術是將盤級PC樹脂生產、中間儲運與光盤盤基成型三個過程融合為一體，聯系動態連續反應成型技術，研制開發精密光盤注射成型裝備，達到有效提高產品質量、節約能源，降低消耗的目的。該技術避免了傳統方式中間環節多、能耗大、周期時間長、成型前處理復雜、儲運過程易受污染等缺陷。

五、結語

綜上所述，我國在新時期要把握高分子成型加工技術的前沿，注重培育自主的知識產權，努力打破國外技術的壟斷，實現科學技術研究與產業界的良好結合的目的。這能有效地將科學研究成果轉化為實際的生產力，有效地加快我國高分子材料成型加工技術及其相關產業的快速發展。

參考文獻

[1] 王云飛;孫偉.淺談高分子材料成型加工技術[J].城市建設理論研究，2012,(11): 32.

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關鍵詞：高分子塑料；成型工藝；分析探討；未來發展

中圖分類號：TB32 文獻標識碼：A

一、高分子塑料的概述

1高分子塑料定義

高分子塑料是指以高分子化合物為主要成分的所有材料。從物理概念來說，高分子化合物的分子量應該在1000以上。目前我們所使用的塑料，它就是一種合成的高分子化合物，一般把它稱之為高分子或者巨分子，它是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的，并由合成樹脂及填料、穩定劑、色料等添加劑組合而成的。而根據它的特點來說，它可以自由改變形體樣式。

2高分子塑料的特性

單就高分子塑料的特性來說，除了它可以自由改變形體樣式以外，它還具有一定的粘彈性，它在外力作用下會發生高彈性變形和粘性流動，其變形與時間有關。還具體低強度和高比強度。一般地高分子塑料強度很低，但是由于它的密度很低，所以比強度較高。

除此之外，還有一定的高耐磨性、高絕緣性、膨脹性、高化學穩定性、導熱性低、熱穩定性差等諸多特點。

3高分子塑料的分類

分析了高分子塑料定義、特性外，我們再來看它的分類。目前在我國現階段我們把它分為七大類。具體如下：高分子膠粘劑、橡膠、塑料、高分子涂料、纖維、功能高分子材料和高分子基復合材料。下面筆者根據工作經驗和體會分別對這七大類做一詳細的說明介紹，僅供參考。

第一類是高分子膠粘劑。它是以合成天然高分子化合物為根本的一種膠粘材料。而在實際應用中我們又把它分為天然和合成膠粘劑，不完全統計應用較多的是合成膠粘劑。

第二類是橡膠。從物理概念來說，它的分子鏈間次價力小，分子鏈柔性好，一般地在外力作用下可產生較大的形變，不穩定，而在除去外力作用下，很快就能迅速恢復原狀。

第三類是塑料。塑料在我們的生活生產中聽到的比較多。一般來講它是以合成樹脂或化學改性的天然高分子為主要的成分，加入填料、增塑劑和其他添加劑組合而成。我們通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料。

第四類是高分子涂料。這個類型的主要是以聚合物為主，在生產中再添加溶劑和各種添加劑制得。一般把它分為油脂涂料、天然樹脂涂料和合成樹脂涂料三中，在日常生活中很常見。

第五類是纖維。這個也是在平時聽到最多的一種塑料，一般分為天然纖維和化學纖維兩種。物理學分析我們得出纖維具有次價力大、形變能力小、模量高等特點，一般為結晶聚合物。

第六類是功能高分子材料。現在我們已經采用的是高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料等待。它具有物質、能量和信息的轉換、磁性、傳遞和儲存等特殊功能。

最后一種是高分子基復合材料。這種材料綜合了原有材料的性能特點，在實際使用中我們根據需要進行材料的任意設計。

4高分子塑料的應用

如果說塑料的應用，我們大家都不陌生，在生活生產中都常見，而提到高分子塑料的應用，大部分人都比較陌生，而實際上，我們在生活中或多或少都聽到見到過，只是加以高分子就難以理解了。經過多年的工作體會和實際工作操作，現筆者就高分子塑料的應用做一闡述。具體如下。

從軍事尖端大方面來說，高分子塑料的應用已經涉及到軍事及尖端技術上，無形中它促使了高分子合成和加工技術的發展，據不完全統計它已經成為一種獨立的專門工程技術。

從高分子材料科學研究上來看，它是年輕而新興的學科。我們的科學家主要集中于結構和組成與材料的性質、探索加工工藝，對各種環境因素對材料性能的影響，其主要目的是為了進一步開發新材料、新工藝等。目前，從一些材料上看高分子材料已經和金屬材料等并駕齊驅，在國際上我們把它列為一級學科，這是很高的級別。

二、高分子塑料加工工藝

上文我們分析了高分子塑料的定義，特性，分類及應用，從大的方面我們有了一個感官的認識和了解，下面筆者再結合實際談談它的加工工藝。以便在實際中進一步總結應用。首先我們先來了解高分子塑料在加熱中出現的物理和化學變化。先來看物理變化。

1高分子塑料的物理變化。一般地，高分子塑料在等溫條件下會結晶，我們把它稱為靜態結晶。但實際在加工過程中，它大多數情況下結晶都不是等溫的，筆者認為這些因素都會影響結晶過程。實踐中我們得出，熔化溫度與在該溫度的停留時間會影響聚合物中可能殘存的微小有序區域或晶核的數量。

另外，高分子塑料如果在紡絲、薄膜拉伸、擠出等成型加工過程中會受到高應力作用，這個時候它就會有加速結晶作用的傾向；如果在剪切或拉伸應力作用下，熔體中會生成長串的纖維狀晶體，隨應力或應變速率增大，它的晶體中伸直鏈含量增多，晶體熔點升高。

經過多年的實踐，筆者得出這樣一個結論：就是說高分子塑料的分子鏈結構與結晶過程有很大的關系。具體來說，如果分子量愈高，大分子及鏈段結晶的重排運動愈困難，高分子的結晶能力一般隨分子量的增大而降低，這是成反比的，需要我們加以注意。

2高分子塑料的化學變化是指高分子塑料在高溫和應力作用下，受到熱和應力的作用它的大分子結構發生的一系列變化。這個變化中會發生輕微的降解物質，這個物質釋放出來后會產生大量的有害物質。所以，我們在實際加工的過程中，要嚴格控制原材料指標，并使用合格的原材料，在配方中我們還要考慮使用抗氧劑、穩定劑等輔材料來增強高分子對降解的抵抗能力，確保生產安全。

3高分子塑料成型加工工藝

在明確了高分子塑料的物理和化學變化后，下面我們進一步闡述它的成型加工工藝。具體如下：

現階段高分子塑料成型加工一般包括原料的配制和準備、成型及制品后加工等諸多過程。從它的加工工藝定義出發，一般地是通過溫度的作用，讓高分子塑料受熱熔化，經過高分子塑料成型設備加工成具有一定結構形狀的產品過程。筆者統計，現階段有擠出成型工藝、擠出注射技術、壓延成型、氣體輔助注射技術等。

3.1擠出成型工藝。這個工藝原理采用的是利用螺桿旋轉加壓，將塑料生產物料用擠出機擠入機頭，形成具備口模形態的型坯，完成冷卻定型，塑化等基本工藝流程。這個技術對成型工藝發展的研究具有重要的現實意義。但需要加以注意的是，在實際的加工過程中，我們為了確保工藝流程質量，在生產物料制備、模具設計方面我們的工作人員應當嚴格監督控制，確保質量有所提升。

3.2擠出注射工藝。擠出注射工藝它的突出優點是可以更加靈活地調節復合物的配方，省去了造粒、包裝等工序，可以降低設備費用和減少了生產時間。

3.3吹塑成型工藝。在這個工藝中，筆者僅僅拿出其中一個工藝來討論——多層吹塑成型工藝。這個工藝可以用于要求反滲透性能良好的制備品加工中。在生產中它能夠實現原料的不斷更換。對于那些大型燃油箱容器的生產時的冷卻工藝處理來說，這個時候就急需要減少模腔內壓力。我們可以采取將熔料儲存在擠出螺桿前端的熔槽中，在高速下擠出型坯，以最大限度減少型坯壁厚的變化，確保消除垂縮和擠出膨脹現象。

3.4注射成型工藝。筆者認為，該工藝是塑料加工生產中最為實用且最為普遍的一種工藝。在生產中可以配合設備自動化控制系統的運用情況下，實現高分子塑料生產工藝的價值。經過筆者的實踐分析來看，這種工藝具有應用范疇廣、生產效率較高以及工藝操作簡單等很多的特性。在目前的生產中應用比較廣泛，生產效率也很高。

三、高分子塑料成型加工工藝未來發展

隨著目前科技的日益發展和實際的需求情況來看，高分子塑料成型加工工藝已取得了一定的成果。這主要體現在向高性能化方向發展。比如說用化學或物理的方法來控制發光倍率的發泡制品，具有分離機能和透析機能的離子膜。

再有就是向精密化發展。比如說，我們使用的超微指令的激光唱盤、計算機光盤等。最后是向優質化發展。我們可以采用與其他成型加工技術組合的加工方法，比如擠出壓縮法等。還有就是以磁帶為代表的記憶制品，像錄像帶，以及高絕緣等。

結語

本文對高分子塑料材料的定義、特性、分類及加工工藝，未來發展分別做了闡述，這讓我們不難看出，高分子塑料材料在實際應用中不但取得了一定的成績，而且還向高度集成化、精度控制自動化等特性方面快步發展。換句話說，高分子塑料材料是通過制造成各種制品來實現其使用價值的，我們從應用角度來講，以對高分子材料賦予形狀為主要目的成型加工技術有著重要的意義。

參考文獻

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篇6

關鍵詞：高分子材料；導電機理；導電塑料；用途

文章編號： 1005–6629(2012)5–0071–04 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

20世紀70年代，白川英樹、Heeger和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜，后來又經摻雜發現了可導電的高聚物，這就是導電高分子材料。導電高分子材料的發現，改變了人們對傳統塑料、橡膠等高分子材料是電、熱的不良導體的觀念，經過40多年的發展，導電高分子材料也從最初的聚乙炔發展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等數十種高分子材料，成為金屬材料和無機導電材料的優良替代品。而今這種導電高分子材料已廣泛應用于電子工業、航空航天工業之中，并對新型生物材料和新能源材料的開發產生巨大的影響。

1 高分子材料的分類及導電機理

導電高分子材料通常是指一類具有導電功能（包括半導電性、金屬導電性和超導電性）、電導率在10-6 S/cm以上的聚合物材料。這類高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蝕、可大面積成膜，以及電導率可在絕緣體-半導體-金屬態（10-9到105 S/cm）的范圍里變化。這種特性是目前其他材料所無法比擬的。按照材料結構和制備方法的不同可把導電高分子材料分為結構型（或本征型）導電高分子材料和復合型導電高分子材料兩大類。

1.1 結構型導電高分子材料

結構型導電高分子材料是指高分子本身或少量摻雜后具有導電性質的高分子材料，一般是由電子高度離域的共軛聚合物經過適當電子受體或供體進行摻雜后制得的。結構型導電高分子材料具有易成型、質量輕、結構易變和半導體特性。最早發現的結構型高分子聚合物是用碘摻雜后形成的聚乙炔。這種摻雜后的聚乙炔的電導率高達105 S/cm。后來人們又相繼開發出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等導電高分子材料。這些材料摻雜后電導率可達到半導體甚至金屬導體的導電水平。

1.1.1 聚乙炔

純凈聚乙炔摻進施主雜質（堿金屬（Li、Na、K）等）或受主雜質（鹵素、AsF5、PF5等）后才能導電。與半導體不同的是，摻雜聚乙炔導電載流子是孤子。

聚乙炔中孤子是怎樣形成的呢？反式聚乙炔結構有兩種形式，互為鏡像，如圖1所示：

A相和B相能量相等，都是基態。如果原來整個反式聚乙炔處于A相，通過激發可以變為B相，中間出現的過渡區域，稱為正疇壁，反之稱為反疇壁。正疇壁稱為孤子，反疇壁稱為反孤子[1]。激發過程中所提供的能量只分布在正、反疇壁中，疇壁以外的部分能量不變。孤子態是由導帶和價帶各提供1/2個能級構成的，因此電荷Q=0，當用施主或受主雜質進行摻雜形成荷電孤子后，Q=±e。反式聚乙炔摻雜后，施主雜質向碳鏈提供電子，被激發形成的孤子帶有負電，如果是受主雜質，將從碳鏈中吸取電子，使孤子帶有正電。這樣孤子就成為反式聚乙炔中的導電載流子。

聚乙炔是目前世界上室溫下電導率最高的一種非金屬材料，它比金屬質量輕、延展性好，可用作太陽能電池、電磁開關、抗靜電油漆、輕質電線、紐扣電池和高級電子器件等。

1.1.2 聚對苯撐

聚對苯撐（PPP）有如圖2 所示兩種結構形式：

其中（a）式穩定，而（b）不穩定，很難單獨存在，當FeCl3與PPP摻雜時發生電荷轉移使PPP分子鏈成為正離子，而FeCl3以FeCl4-負離子的形式加到分子鏈上，同時FeCl3被還原成FeCl2[2]，即：

2FeCl3+eFeCl4-+FeCl2

因此，摻雜過程實際上是一個氧化還原過程或電荷轉移過程。如果摻雜劑為受體分子，電荷轉移使高分子鏈成為正離子，摻雜劑為負離子，如果摻雜劑為給體時，則相反。聚對苯撐（PPP）的導電性和熱穩定性優良，有多種合成方法，常溫下為粉末，難以加工成型。電化學聚合可得到薄膜狀產品，但電化學聚合的產物聚合度小、電氣特性和機械性能低，可采用可溶性預聚體轉換工藝提高其聚合度。

1.1.3 聚噻吩

噻吩的分子結構如圖3所示，環上有兩類C原子，因此在發生聚合反應時會有3種連接結構，其中α-α連接時，噻吩環之間的扭轉角度最低，當其與一些復合材料發生摻雜時會通過π-π鍵共軛作用結合在一起，形成一個個相對獨立的導電單元，這些導電單元相對純的聚噻吩而言，具有更高的電導率[3]。

1.1.4 聚吡咯

聚吡咯（PPy）是少數穩定的導電高聚物之一，但純PPy只有經過合適摻雜劑摻雜后才能表現出較好的導電性。聚吡咯常用的摻雜劑有金屬鹽類如FeCl3，鹵素I2、Br2，質子酸如H2SO4等。不同種類的摻雜劑對PPy摻雜及形成高導電性的機理不同，但大部分具有氧化性的摻雜劑，其摻雜過程可以用電荷轉移機理來解釋。按此機理摻雜時，聚合物鏈給出電子，摻雜劑被還原成摻雜劑離子，然后此離子與聚合物鏈形成復合物以保持電中性。以FeCl3為氧化劑制備聚吡咯，通過電荷轉移形成復合物，反應按下式進行[4]：

1.1.5 聚苯胺

與其他導電高聚物一樣，聚苯胺（PAN）是共軛高分子，在高分子主鏈上交替重復單雙鏈結構，具有的價電子云分布在分子內，相互作用形成能帶等。其化學結構如圖4 所示。

聚苯胺可以看作是苯二胺與醌二亞胺的共聚物，x的值用于表征聚苯胺的氧化還原程度，不同的x值對應于不同的結構、組分及電導率。完全還原型（x=1）和完全氧化型（x=0）都為絕緣體，在0＜x＜1的任一狀態都能通過質子酸摻雜進行交換，當x=0.5時，電導率最大，且可通過聚合時氧化劑種類、濃度等條件控制x的大小。對其進行電化學或化學摻雜，使離子嵌入聚合物，以中和主鏈上的電荷，從而可使聚苯胺迅速并可逆地從絕緣態變成導電狀態，當質子酸進行摻雜時，質子化優先發生在分子鏈的亞胺氮原子上。質子酸發生離解后，生成的（H+）轉移至聚苯胺分子鏈上，使分子鏈中的亞胺上的氮原子發生質子化反應，生成元激發態極化子[5]。

聚苯胺（PAN）的研究后來居上，它與熱塑性塑料摻混具有良好的導電性，與其他導電高聚物相比，具有良好的環境穩定性，易制成柔軟、堅韌的膜，且價廉易得等優點。在日用商品及高科技方面有著廣泛的應用前景。

1.2 復合型導電高分子材料

復合型導電高分子材料是以高分子聚合物作基體，加入相當數量的導電物質組合而成的，兼有高分子材料的加工性和金屬導電性。既具有導電填料的導電性、導熱性以及電磁屏蔽性，又具有基體高聚物的熱塑性、柔韌性以及成型性，因而具有加工性好、工藝簡單、耐腐蝕、電阻率可調范圍大、價格低等很多優良的特點，已被廣泛應用于電子工業、信息產業以及其他各種工程應用中。復合型導電塑料是經物理改性后具有導電性的塑料，一般是將導電性物質如碳黑、金屬粉末、金屬粒子、金屬絲和碳纖維等摻混于樹脂中制成。在技術上比結構型導電塑料成熟，不少品種已商業化生產。

目前，關于復合型導電高分子材料的導電機理有宏觀滲流理論，即導電通路學說、微觀量子力學隧道效應理論和微觀量子力學場致發射效應等三種理論[6]。

（1）滲流理論：這一理論認為，當復合體系中導電填料用量增加到某一臨界用量時，體系電阻率急劇下降，體系電阻率-導電填料用量曲線出現一個狹小的突變區域，在此區域內導電填料的任何微小變化都會導致電阻率顯著變化，這種現象稱為滲濾現象，導電填料的臨界用量通常稱為滲濾閾值。

（2）隧道效應理論：該理論認為復合體系在導電填料用量較低時，導電粒子間距較大，混合物微觀結構中尚未形成導電網絡通道，此時仍不具有導電現象。這是因為此時高分子材料的導電性是由熱振動電子在導電粒子之間的遷移造成的。隧道效應現象幾乎僅僅發生在距離很接近的導電粒子之間，間隙過大的導電粒子之間沒有電流傳導行為。

（3）場致發射效應理論：該理論認為，當復合體系中導電填料用量較低，導電粒子間距較大、導電粒子內部電場很強時，電子將有很大幾率飛躍樹脂界面勢壘躍遷到相鄰電子離子上，產生場致發射電流，形成導電網絡。

1.2.1 炭黑添加型導電高分子材料

炭黑不僅價格低廉、導電性能持久穩定，而且可以大幅度調整復合材料的體積電阻率。因此，由炭黑填充制成的復合導電高分子材料是目前用途最廣、用量最大的一種導電材料。復合材料導電性與填充炭黑的填充量、種類、粒度、結構及空隙率有關，一般來說粒度越小，孔隙越多，結構度越高，導電性就越強。

1.2.2 金屬添加型導電聚合物

這類導電塑料具有優良的導電性，比傳統的金屬材料重量輕、易成型、生產效率高、成本低，進入20世紀80年代后，在電子計算機外殼、罩、承插件、傳輸帶等方面得到應用，成為最年輕、最有發展前途的新型導電和電磁屏蔽材料。常見的金屬類導電填充劑有金、銀、銅、鎳等細粉末。

2 導電高分子材料的廣泛應用

2.1 在電子元器件開發中的應用

2.1.1 用于防靜電和電磁屏蔽方面

導電高聚物最先應用是從防靜電開始的。將特定比例的十二烷基苯磺酸和對甲苯磺酸混合酸摻雜的PANI與聚（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）樹脂（ABS）共混擠出，制備了雜多酸摻雜PANI/ABS復合材料，通過現場聚合的方法在透明聚酯表面聚合了一層導電PANI，表面電阻可控制在106~109 Ω[7]。通過對復合材料EMI屏蔽的研究，發現在101 GHz下，復合材料的屏蔽效能隨其中PANI含量的增大而增大。摻雜能提高PANI的屏蔽效能。

2.1.2 導電高分子材料在芯片開發上的運用

在各種帶有微芯片的卡片以及條碼讀取設備上，高分子聚合物逐漸取代硅材料。塑料芯片的價格僅為硅芯片的1 %~10 %，并且由于其具有可溶性的特性而更易于加工處理[8]。目前國際上已經研制出集成了幾百個電子元器件的塑料芯片，采用這種導電塑料制造的新款芯片可以大大縮小計算機的體積，提高計算機的運算速度。

2.1.3 顯示材料中的導電高分子材料

有機發光二極管是由一層或多層半導體有機膜，加上兩頭電極封裝而成。在發光二極管的兩端加上3伏~5伏電壓，負極上的電子向有機膜移動，相反，與有機膜相連的正極上的電子向負極移動，這樣產生了相反運動方向的正負電荷載體，兩對電荷載體相遇，形成了“電子-空穴對”，并以發光的形式將能量釋放[9]。由于它發光強度高、色彩亮麗，光線角幾乎達到180度，可用于制造新一代的薄壁顯示器，應用在手機、掌上電腦等低壓電器上，也應用于金融信息顯示上，使圖像生動形象，并可圖文通顯。利用電致變色機理，還可用于制造電致變色顯示器、自動調光窗玻璃等。

2.2 在塑料薄膜太陽能電池開發中的應用

傳統的硅太陽能電池不僅價格昂貴，而且生產過程中消耗大量能源，因此成本昂貴，無法成為替代礦物燃料的能源，而塑料薄膜電池最大的特點就是生產成本低、耗能少。一旦技術成熟，可以在流水線上批量生產，使用范圍也很廣。制造塑料薄膜太陽能電池需要具有半導體性能的塑料。奧地利科學家用聚苯乙烯和碳摻雜形成富勒式結構的材料，再將它們加工成極薄的膜，然后在膜層上下兩面蒸發涂上銦錫氧化物或鋁作為電極。由于聚苯乙烯受到光照時會釋放出電子，而富勒式結構則會吸收電子，如果將燈泡接在這兩個電極上，電子開始流動就會使燈泡發光[10]。

2.3 在生物材料開發中的應用

在生命科學領域，導電高分子材料可制成智能材料，用于醫療和機器人制造方面。由于導電有機聚合物在微電流刺激下可以收縮或擴張，因而具備將電能轉化為機械能的潛力，這類導電聚合物組成的裝置在較小電流刺激下同樣表現出明顯的彎曲或伸張/收縮能力。為了把聚合物變成伸屈的手指活動，加上了含PPY的三層復合膜[PPY/緣塑料膜/PPY]，其中一層PPY供給正電荷，另一層PPY供給負電荷。機器人手指工作：提供正電荷的一側凹陷進去，即體積收縮；提供負電荷的一側就鼓脹起來，體積膨脹，引起手指彎曲[11]。用改進的PAN和碳纖維合并起來作為纖維束驅動器，用它制造手指關節鏈（見圖5）其中關節的動作是借助于激光發動和纖維反抗成對的推拉控制，是由改變pH來激發動作的，并有激發纖維和反抗纖維的數量來控制位置[12]。

最新研究表明，DNA也可以具有導電性，因此，把導電塑料與生命科學結合起來，可以制造出人造肌肉和人造神經，以促進DNA的生長或修飾DNA，這將是導電塑料在應用上最重要的一個趨勢。

2.4 在新型航空材料開發中的應用

航空制造所用復合材料是一種聚合體樹脂制成的矩陣結構，由耐熱性能良好的增強型碳素纖維層或者玻璃纖維層膠合而成，再利用熔爐打造成所需要的形狀，以適應不同零件所承受的壓力。另外，像聚苯胺、聚吡咯可用于電磁屏蔽，涂有其聚合纖維的飛機，能吸收雷達信號，使飛機隱身，還可排除雷擊的危險。在導彈外面裹上一層這類聚合物，不僅可防止產生靜電，還可減輕導彈的重量[13]。

3 導電高分子材料的研究進展

20世紀70年代以來，電子、電氣、通訊產業的迅速崛起，推動了導電材料的快速發展。隨著導電材料使用環境的變化，對導電材料的發展也提出了新的要求。總體來說，導電高分子材料的發展主要圍繞以下幾個方面：

（1）開展分子水平上的研究和應用，開發新品種導電材料，尤其是高導電性導電聚合物、高強度導電高分子材料、可溶性導電高分子材料和分子導電材料，以便能夠制成“分子導線”、“分子電路”和“分子器件”。

（2）研究設計和合成結構高度穩定的、具有高熒光量子效率和高電荷載流子遷移率的共軛聚合物，制備出結構有序的導電聚合物薄膜材料[14]。

（3）導電材料多功能化。除具有導電性能外，還應具有優良的阻燃性、阻隔性、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦等性能，并在加大導電填料用量以提高導電性能的前提下，如何保持或增強復合材料的成型加工性能、力學性能和其他性能。

導電高分子材料的這些發展趨向預示著一個新的塑料電子學時代即將到來。

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篇7

關鍵詞：機械設計；材料；選擇；應用

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.15.095

機械行業和我們的生活是密不可分的，二者之間的關系是相互促進的。機械行業的發展推動經濟的發展，使人們的生活更加現代化，而在現代化的生活背景下，科學水平日益進步，從而又推動機械行業的進步。機械設計是機械生產的第一步，它直接影響到機械的使用性能。機械設計是在人力、物力、制造成本等多種限制條件下，做出最佳設計方案，讓機械能夠處于最佳的運行狀態。隨著機械行業的逐漸發展，對機械材料的要求也越來越高。合理的材料選擇和應用不僅可以提高機械運轉性能，還能保證材料的合理使用。本文的以機械設計中材料的選擇與應用為論述核心，對設計材料類型、設計材料應用的要點等進行深入分析。

1 研究目的

隨著科學技術的發展，計算機技術被廣泛運用到機械設計中，很多機械設計軟件通過計算機應用技術在傳統機械設計方法的基礎上逐漸開發出來。但是設計方法的提升并不是影響機械生產的唯一因素。因為，經濟的發展使機械需求量日益增加，導致設計材料出現短缺的情況，機械設計方法的提升不能解決材料匱乏的問題。材料是構成機械原件的主體，機械生產材料供應不上，會影響機械生產的速度、數量、質量。最終也無法滿足人們對生活的需求。在材料選擇方面不能只注重它的使用效果，還應該考慮機械設計材料的使用成本。所以在機械設計材料的選擇與應用方面，在注重機械高效性能的同時，也要結合使用材料的經濟性、環保性。只要這樣才能保證機械行業的健康發展。

2 材料選擇的類型

2.1 金屬材料

金屬材料是機械設計中使用時間最長、使用頻率最多的材料。通常情況下，以金屬元素或者以金屬元素為主組成的具有金屬性質的材料都可以稱為金屬材料。目前，自然界中金屬材料的種類達到了近80種，最常見的有金、銀、銅、鐵、錫等。也正是因為如此，才使金屬材料成為機械設計中最受歡迎的材料。此外，大部分金屬材料都具有一定的韌性與強度，極大的滿足了機械生產對使用材料的要求。金屬材料類型也不是單一的，金屬材料又分成純金屬材料、合金材料、特種金屬材料以及金屬間化合物材料，金屬合金材料的出現不僅提高了機械的使用性能，更拓展了金屬材料在機械設計中的使用范圍。尤其是特種金屬與金屬間化合物材料，在科技核心領域被廣泛使用。

2.2 復合材料

復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。復合材料具有穩定性好、強度高、比剛度高等特點，并且很多復合材料具有導電、防熱、屏蔽、吸聲、磁性等性質，這些特點與性質使拓展復合材料的使用范圍，像航空航天、醫療器材、建筑設施都用復合材料的身影。

2.3 高分子材料

高分子材料是指以化合物為基體，根據使用要求向化合物基體中加入與之匹配的添加劑或者助劑，因此高分子材料又稱為聚合物材料。生產高分子材料的原料十分豐富，這使高分子材料更加便于獲取，像生活中常見的合成纖維以及塑料就是高分子材料的代表。高分子材料可以從自然界中提取，具有可再生與可循環的特性。它和金屬材料相比具有很大的優勢，金屬是不可再生資源，隨著機械使用量的增加，金屬材料日益減少，高分子材料在很多機械生產可以代替金屬材料，例如聚甲醛材料聚甲醛具有很強的耐磨性質，可以擁有齒輪、軸承、螺母等機械設備的生產。因此，在汽車制造業高分子材料被廣泛運用，在減少汽車自身重量的同時，也減少了能源的消耗。

2.4 陶瓷材料

陶瓷材料是指用天然或者合成化合物用高溫燒結而形成的一種非金屬材料。目前，陶瓷材料主要分為：氮化硅與碳化硅兩種類型。陶瓷材料的硬度很高，通常被用來制作密封零件，并且陶瓷材料具有耐磨、耐腐蝕的特點，很多化學儀器的制造也會采用這種材料。此外，由于陶瓷材料的電特性，通常用來制造電容器，這種電容器在鐵電陶瓷的作用下形狀會產生變化，能夠將電能轉換成機械能，像超聲儀、聲吶、擴音機都是利用陶瓷材料的這種性能。此外，隨著納米陶瓷技術的出現，像航空航天、衛星通訊等高精領域都運用到了陶瓷材料。

3 材料選擇與應用的要點

3.1 材料負荷性

機械設計中對于材料荷載水平的選擇是很重要的，這是因為在機械設計的過程中一些材料由于荷載水平較低的原因可能會導致出現后期抑制失效的情況，使得機械零件不能發揮出應有的作用，因此在機械設計過程中應當首先對擬用到的材料進行載荷水平方面的評估，優選載荷水平較高的材料，并在有需要的情況下對材料進行后期處理，以使材料的荷載水平得到進一步的提高，例如對低碳鋼進行滲碳以及對中碳鋼調質等。

3.2 材料實用性

機械的種類多種多樣，材料的可選擇性也是如此，在機械材料設計中材料的選擇不一定要最好的，但是一定要選擇最實用的。例如在汽車制造種，變速箱可以說是磨損度最大的部位，因此變速箱中的零件大多采用鍛鋼、鑄鐵等堅固、耐磨性材料；汽車的散熱器（水箱）作為引擎的冷卻系統，可以讓引擎始終在正常溫度下運轉。冷卻系統的零件大多采用鋁制品，應為鋁制品具有耐腐蝕的特點，在潮濕的環境下不會生銹，此外和其他材料相比鋁的質量很輕，可以減少汽車重量。

3.3 材料經濟性

在機械設計中要注重材料的經濟性。在機械設計當中，使用的材料都要求很高，那么價格上也是會相對昂貴的，所以在材料的選擇上往往會注意材料的經濟性，也就是價錢，從經濟性方面考慮，就是要求機械設計過程中要盡量節約材料成本和加工過程中產生的成本。我們不僅僅要選擇質量好的材料，還要對材料的價格進行控制，不能鋪張浪費，也不能隨意購買，要對材料的性能和價錢多做考慮，選擇適合產品機械設計的，同時還要選擇價格合理的。

3.4 環保與可持續性

機械行業對經濟的發展起到了推動作用。但是，人們在追求經濟發展的同時，卻忽視了環境保護以及發展的可持續性。金屬是機械設計中使用最廣泛的材料，在金屬材料冶煉的過程中，會投入大量的人力物力，使用成本過大。此外，由于冶煉技術、工序等問題，容易造成重金屬污染，導致生態系統遭到破壞。隨著機械需求量的增加，金屬資源匱乏的情況日益突出。因此，在機械設計中盡量選擇環保性的原材料，并且要對報廢的機械進行分解，實現資源的可循環利用，盡量使用組合較少的合金，這樣可以減少提取材料的成本。同時在不影響機械性能的情況下，可以采用高分子材料、復合材料以及陶瓷材料代替，這些材料都是可以從自然界中直接提取，具有可再生性。通過替代金屬材料的方式，來減少金屬的使用量，實現金屬資源的使用的可持續性。

4 結束語

隨著機械設備需求量的不斷增加以及機械設備使用概率的不斷提升，使得人們對機械設備質量和功能的要求也越來越高，因此做好機械設計工作對于機械設備企業來說具有十分重要的意義。目前，由于經濟、技術等原因，我國機械設計大多以金屬為主，對于高分子、復合、陶瓷等新型材料的研究還處于起步階段。這不僅造成金屬資源匱乏，也破壞的生態環境，加之缺乏完善的金屬開采技術，造成了大量金屬資源的浪費。因此，我國應該在提高金屬使用效率的同時，還應該加大新型材料研究的投入力度，要站在科學的制高點，研發出更具經濟性、環保性、可持續性的機械設計材料，這樣也促進社會的和諧發展。

參考文獻

[1]周一鳴，索春英.淺談自動化技術在機械設計中的應用[J].價值工程，2011，（12）.

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[3]田源.機械設計中配制配合的應用研究[J].農家科技，2011，（4）.

[4]李樂心.我國機械制造業中低碳模式探討[J].現代商貿工業，2010，（17）.

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關鍵字：高分子導論 獨立學院 教學

自1920年德國科學家H.Staudinger提出大分子概念以來，高分子科學迅猛發展，現已發展成為一門獨立的學科，它是塑料、合成纖維、合成橡膠三大合成材料生產的理論基礎，在國民經濟建設與科學技術發展中占有重要的地位。高分子科學既是一門基礎學科，又是一門應用學科，其內容包括高分子物理、高分子化學、高分子加工和高分子材料；課程知識點多，概念多，理論性強，比較抽象，學習難度較大。在獨立學院應用化學專業開設高分子導論課程有很重要的意義，但是教學學時數較少（本校為34學時），而且在大學期間只有這一門高分子相關課程。所以如何用較少的時間，引導學生掌握基本的專業知識，為其今后工作或繼續深造打下基礎，是每個教師都應該思考的問題。

1、獨立學院的學生培養目標及特點

獨立學院是指實施本科以上學歷教育的普通高等學校與國家機構以外的社會組織或者個人合作，利用非國家財政性經費具備的實施本科學歷教育的高等學校[1]，在我國的高等教育中起著越來越重要的作用。獨立學院也稱三本院校，既不同于普通高等教育、又不同于高等職業教育，招生錄取線主要介于二者之間。

1.1 培養目標

獨立學院的學生屬于本科層次，通過大學期間的學習應該成長為既有一定理論基礎，又具備較強實踐能力的高素質應用型人才，與一本、二本院校培養的研究型人才有著明顯區別。

1.2 學生特點

獨立學院作為普通高等教育的重要組成部分，學生既有一般大學生的通性，也有自身比較突出的特點[2]。分析我校應用化學專業學生情況，發現存在以下幾個特點：

a.入學時對專業知識掌握較少，甚至有部分江蘇考生在高中階段都沒有選修化學；

b.對本專業缺乏歸屬感，很多學生是調劑生，部分學生認為所學知識用處不大；

c.自控能力不強，無故曠課、不交作業、考試突擊等現象較多；

d.學習動力不足，積極性不高，課程知識掌握較差，甚至有同學出現掛科現象；

e.動手能力較強，對社會實踐的要求比較強烈。

2、教學建議

根據本校應用化學專業開設高分子導論課程幾年的情況，結合同行經驗[3-4]、自身教學體會和學生意見，對獨立學院高分子導論課程的教學提出以下幾點建議：

2.1 教師觀念轉變

由于獨立學院的辦學及專業建設年限較短，目前師資力量主要依附母體院校。一部分教師是從母體院校外聘的兼職教師，教學經驗豐富，但是自身在母體院校已承擔較重的教學或科研任務，精力有限，而且多年來形成了一本、二本的教學定勢，慣于按照研究型大學或教學科研并重型高校的培養目標進行教學，往往會把內容講的過深，理論性太強，常常使學生感到學習困難，甚至發出“想把我們培養成科學家”的感慨。另一部分教師是學校自有年輕教師，他們教學經驗不足，容易受到自己學習體會或老教師教學經驗的影響，短時間內難以很好的根據獨立學院“三本”的生源特點進行教學。教師應該明確獨立學院培養應用型人才的目標，并且貫徹在整個教學過程中。

2.2 合理選擇教材

獨立學院的學生學習主動性不夠，課后主動復習和預習的情況很少，尋找相關書本文獻學習的更少，所得知識大都依賴于課本和課堂，所以參考教材的選用很重要。

高分子導論教材版本較多，主要章節包括概論、鏈式聚合反應、逐步聚合反應、聚合物的化學反應、聚合物的結構、聚合物的性質、高分子材料、聚合物的成型加工等。這些教材主要是面對普通高等教育，整體內容理論性較強，對學生的學習基礎及學習能力有一定的要求。鑒于目前還沒有一本專門適用于獨立學院的教材，本校目前選用董炎明編著的《高分子科學簡明教程》（科學出版社），該教材內容通俗易懂，而且書中有很多小故事，可以提高學生的學習興趣。教師要隨時關注教材信息，尋找更為適合的教材。

2.3 明確教學內容側重點

應用化學專業開設高分子導論課程的目的，是為了引導學生進入高分子的世界，理解和掌握高分子科學的基本框架、概念和原理，為以后進一步學習或從事相關行業工作提供知識儲備，所以在教學的深度上要求相對偏低，但是作為僅有的一門高分子課程，課程內容要有代表性。

高分子科學四個知識板塊中，高分子化學和高分子物理是講解重點，安排28學時左右，而高分子材料和高分子加工則重在與實踐結合，以講座或參觀的形式學習。

在高分子化學的學習中，緊緊圍繞“如何合成聚合物”這條主線，重點介紹自由基聚合和逐步聚合，離子聚合和聚合物的化學反應作為次重點，而配位聚合則可以安排學生自學。其中涉及到很多公式，比如自由基聚合反應動力學部分，有引發速率方程、鏈增長速率方程、穩態假設下的自由基濃度方式、聚合總速率方程等[5]，弱化公式的推導，而將關注度放在公式的理解應用上。

高分子物理則圍繞著“聚合物結構和性能關系”這條主線，重在二者的對應關系。此部分涉及到較多的曲線，比如線性非晶態聚合物的形變-溫度曲線，聚合物的應力-應變曲線，重點介紹曲線各段所代表的意義、對應的結構要求、相互的異同之點，而對精確的曲線函數推導完全忽略，所涉及到的比較前沿的結構模型也適當弱化。

2.4 充分調動學生的積極性

獨立學院的學生學習主動性不夠，而且在遇到困難時容易產生自卑、畏縮心理，所以要充分利用各種資源，將多媒體教學和板書教學相結合，將理論講解和實物、模型演示相結合，將課本知識和實際應用相結合，通過多種授課方式，調動學生的學習積極性，提高教學效果。 轉貼于

2.4.1 培養良好的學習習慣

獨立學院的學生中課前不預習、上課不聽講或曠課、課后不復習、作業抄襲、考試突擊等的現象比較多，反映出學生的學習態度、學習習慣方面存在一定的缺陷，這些都嚴重影響了教學效果的實現。

針對這些現象，可以采取以下這些引導性的措施：

a.課前布置預習題，并在上課時提問，培養學生的預習習慣；

b.講課之前列出本堂課主要要解決的問題或知識點，在下課之前以課堂作業的形式解答上交，讓學生帶著問題學習，提高課堂聽講的效率；

c.課后習題不單要對課堂內容進行檢查，還要包括部分拓展性內容，引導學生查閱相關書籍、文獻或是網絡資源，培養獨立學習的習慣；

d.將學生分成若干個小組，選取某種實用的高分子材料，課后查閱相關知識，相互討論，并選取代表以講課的形式在課堂上進行十分鐘左右的成果展示，培養學生協作精神，鍛煉學生的演講能力。

2.4.2 充分利用多媒體教學

現今多媒體技術非常發達，對其有效利用可以大大提高教學的效果，這方面已經有很多教師進行了探索[6-7]。多媒體教學的重要部分是多媒體課件，課件并不是教材的簡單重復，而要突出教學重點和難點，圖文并茂、形象生動。充分利用多媒體資源的同時，也不能完全摒棄板書教學，比如對于某些特別重要的理論公式的學習和推導，學生難以在較短的時間內完全理解，這時就應該采用傳統的板書教學方式。

多媒體教學中可以利用各種化學軟件實現分子結構的模擬、構型的轉變等，直觀形象，對高分子的鏈結構、構型轉變等抽象知識點的學習很有幫助，還可以將簡單高分子實驗制作成視頻，比如學生在學習自由基聚合中的自動加速效應時，由于沒有感官印象而難以掌握，可以通過視頻將這一過程直觀的展示出來，讓學生通過觀察去分析理解。

2.4.3 緊密聯系生活

教學內容與生產生活緊密聯系，能很大程度提高學生學習的積極性。高分子科學支撐著龐大的高分子工業，與生活聯系密切，在教學中要將理論與實際結合，提高學生的興趣。生活中到處都是高分子制品，在講述高聚物名稱和結構時，展示此種聚合物的制品，引導學生通過制品的特點來推斷聚合物的特點，加深印象，還可以簡單介紹行業內代表性的生產及加工單位。獨立學院多有產學研共建平臺、學生實訓基地，在條件允許的情況下，組織學生參觀高分子生產加工基地，了解比較成熟的高分子合成工藝，高分子材料的加工成型過程等。

2.5 改革考核體系

考核是教學成果的主要檢測手段之一，傳統的考核方式是一張試卷定生死，存在諸多弊端，建議將課程考核方式分為兩部分，一部分是平時的課堂表現，包括出勤率、作業完成情況等，這部分的比例可以適當提高，從而使學生更加注重課堂的互動環節；另一部分是期中和期末理論考試，采取開卷與閉卷相結合的形式。

高分子導論的主要理論考核內容是高分子化學和高分子物理，這是兩個雖有聯系但相互獨立的方向，可以分別考試，同比重計入總分。考試可以采取開卷閉卷相結合的方式，高分子化學中反應動力學部分有很多的公式，學生記憶上存在困難，可以適當采取開卷或半開卷的形式，而高分子物理中多是對規律的解釋和應用，采取閉卷的形式。

3、結語

高分子導論作為一門知識點多、理論性強、學習難度大的課程，在獨立學院學生基礎薄弱、課時數少的情況下進行教學，目前尚在探索階段，還存在不少問題。教師需要不斷的改進教學方法，培養學生良好的學習習慣，充分調動學生的學習積極性，這樣才能取得令人滿意的教學效果。

參考文獻

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[2] 于麗波，本三院校學生特點分析，科技信息，2011，8：69

[3] 方征平 郭正虹，在獨立學院開展高分子物理教學的幾點思考，高分子通報，2009，8：74-78

[4] 徐曉冬，非高分子專業《高分子化學與物理》教學中的幾點體會，高分子通報，2010，5：74-78

[5] 董炎明 張海良，高分子科學簡明教程，科學出版社，2008

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關鍵詞：材料科學基礎；課程體系；優化

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）09-0119-03

隨著現代科學技術的高速發展，自然科學之間更加相互滲透、融合和交叉。陳舊的基礎課教學內容和體系與新的科學前沿理論的矛盾日益突出，因此，有必要對現有的知識體系和專業格局進行調整和重組，建立綜合性材料科學與工程專業，以適應未來知識經濟的發展對材料類專業人才的需求。“材料科學與工程”專業在教育部1998年正式頒布的本科專業目錄中作為引導性專業提出，體現了材料科學與材料工程相互交叉與相互滲透綜合的發展趨勢，也符合社會所需復合型人才成長的要求。“材料科學基礎”是該專業的一門重要的專業基礎課程，擔負著公共基礎課和專業課程之間的銜接作用，也是研究生入學的必考課程。該課程對材料科學與工程專業人才運用理論知識解決實際問題的能力的培養、創新能力的培養、科學的思維方法的培養和整體知識結構的構建具有奠基作用。因此，我們在教學內容方面進行了改革與優化整合。

一、教學內容優化的動因

根據教育部提出的拓寬專業口徑、按專業大類進行人才培養的基本思路及1997年國務院學位辦頒發的新專業目錄中提出的引導性專業——材料科學與工程專業，部分高校材料類的專業設置不再分為無機非金屬材料工程、高分子材料與工程和金屬材料，而是按照材料科學與工程一級學科進行重新設置，“材料科學基礎”作為材料科學與工程專業的專業基礎課，其教學內容和教學體系也進行了相應的改革。安徽建筑工業學院作為建筑類一般本科院校，其材料類專業是按二級學科進行課程設置，設高分子材料與工程、無機非金屬材料工程以及電子科學與技術（電子材料方向）三個材料類專業，各成體系。其中關于材料科學基礎的教學從各專業課程的安排上看，無機非金屬材料工程專業和電子科學與技術（電子材料方向）專業開設“無機材料科學基礎”，其重點是無機材料的結構、組成和性能之間的關系及其變化規律，內容相近；而高分子材料與工程專業未單獨開設材料科學基礎課程，材料科學基礎中大部分相關的理論分散在專業基礎課程“高分子化學”和“高分子物理”中，其中涉及較多的是制備科學而關于高溫燒結、擴散、固相反應和相變過程及晶體結構和缺陷理論則涉及的較少。然而，社會需要的人才正向著復合型人才發展，材料也正在向著功能型和復合型發展，因此為了滿足社會對材料類人才的要求，培養人才應具有大材料專業的理論基礎，故必須對無機材料科學基礎的教學內容進行合理的優化和整合，同時考慮安徽建筑工業學院的特色，構建具有自己特色的“材料科學基礎”一級學科平臺課程體系。

二、教學內容的優化原則

圍繞材料科學與工程專業培養目標和人才培養規格構建具有建筑類一般本科院校辦學特色的材料科學基礎學科基礎平臺課程，其重點是“厚基礎、寬口徑”，夯實學生的學科基礎知識，強化實驗技能的培養，增強學生對社會的適用能力；加強相關課程的綜合，一起考慮高分子材料與工程、無機非金屬材料工程以及電子科學與技術（電子材料方向）三個專業的相近課程，根據無機材料科學基礎、高分子物理和高分子化學課程在人才培養中的作用，對其重新定位，整體優化課程體系；同時堅持先進性原則，突出高、新、精、實的特點，緊跟學科發展前沿。

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關鍵詞：高分子；氯化聚乙烯防水材料；老化性能；老化機理；建筑防水施工 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU761 文章編號：1009-2374（2017）04-0070-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.04.036

氯化聚乙烯防水卷材是建筑防水施工的重要材料，具有拉伸強度高、斷裂延伸率大、耐高低溫性能好、耐腐蝕、耐老化、對基層伸縮或開裂變形的適應性強等特點。其老化性能對建筑工程質量有著極其重大的影響。而日光輻射（光能）、溫度和水（濕度）被認為是引起材料老化的三大主要因素。

1 老化機理

老化是指在使用、儲存過程，由于受到光、熱、氧、水、微生物等外部因素作用，引起材料化學組成和結構的變化，使用性能下降的現象，如發硬、發粘、變脆、變色、強度降低等。氯化聚乙烯防水材料應用過程中受外部因素的影響，很容易使內部結構發生轉變，造成部分主鏈氫原子被氯原子取代，使其抗熱性、抗氧化性、抗油性大打折扣，發生老化，在一定程度上影響了氯化聚乙烯防水材料的應用效益。對氯化聚乙烯防水材料老化機理進行分析，深入把握各項老化要素已經成為新時期研究的關鍵。

2 材料要求

本文采用壽光市宏昌防水材料有限公司生產的氯化聚乙烯（PVC）防水材料進行試驗。該產品格為1.5mm*2.05m*20m，為0.3MPa 60min不透水，斷裂伸長率達到300（%）%，抗壓強度和抗彎強度均為優等，拉伸強度達到90N，撕裂強度為60N，符合GB 12953-2003中規定的L類防水卷材中Ⅰ型的要求。

3 老化試驗

3.1 氙燈耐候老化試驗

氙燈耐候老化是用人工的方法模擬自然環境中的光照、降雨等過程，該試驗開展時由氙燈耐候試驗箱模擬燈光、雨水等自然環境，創建針對性試驗條件，對試驗材料性能進行檢驗。上述試驗開展過程中需要對氙燈功率、輻射強度等進行全面把握，這樣才能夠保證試驗結果的準確性、科學性和有效性。

本次試驗過程中主要選擇平板式氙燈耐候試驗箱，試驗光源波長270～800nm的照射光，將試樣放置在不同的光照強度下（300W/m2、400W/m2、500W/m2、600W/m2、700W/m2），在氙燈耐候試驗機中進行老化加速試驗。試驗箱黑板溫度63℃，濕度50%，降水時間18min，干燥時間102min，2個小時一循環，試驗時間為250h，老化后試樣拉伸結果見表1與圖1：

聚合物受光的照射，是否引起分子鏈的斷裂，取決于光能與離解能的相對大小及高分子化學結構對光波的敏感性，該試驗采用的同種光波不同強度的照射。從試驗結果中可以看出，在光照度大于600W/m2后，試樣的拉伸性能產生了巨大的變化，這是由于光照導致高分子化學鍵的斷裂而引起的性能劣化，若吸收的輻射能超過了聚合分子結構的能量，集合物的分子健就會發生變化，導致降解。高分子材料的老化過程大多是光物理和光化學共同的協同作用，光，尤其是紫外光是導致高分子材料老化的主要原因，這種損害包括材料的表面失光、褪色、黃變、開裂、脫皮、脆化、強度降低及分層等現象。所以在研究材料的老化過程中，根據地理位置緯度和氣候影響輻照量及季節的變化和持續日照時間選擇合適的光源輻射條件、黑暗周期以及能讓材料吸收相應的能量并激發產生能級躍遷才會使材料出現老化現象。因此，在氯化聚乙烯防水材料防老化處理過程中需要對光照進行嚴格控制，通過相關的措施降低直接光照對材料性能的影響，尤其是紫外線，從而提升氯化聚乙烯防水材料質量。

3.2 熱空氣老化試驗

熱空氣老化試驗主要通過熱空氣老化試驗箱完成。該試驗方法主要運用于非金屬材料的耐熱性試驗，操作過程中需要全面控制試驗箱的溫度、換氣量、換氣時間等。在熱空氣老化檢驗時可以依照具體的試驗狀況合理選擇自然換氣或人工換氣。自然換氣直接通過箱體中的氣孔即可實現，人工換氣處理過程中可以通過風機通風，借助調節流量計實現換氣。

本次試驗過程中熱空氣老化試驗箱選擇強行換氣，流速設置為0.5～1.5m/s，且保證試驗箱的尺寸超過試驗箱有效容積的10%。樣本放置后懸掛試樣間距控制在10mm以上，開始對溫度進行設定。本試驗將產品置于60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃等不同的試驗溫度下，放置168h后，進行拉伸試驗，對氯化聚乙烯（PVC）防水材料老化狀況進行分析。本次試驗結果見表2與圖2：

從研究結果中可以發現溫度會對氯化聚乙烯防水材料性能產生一定的影響，在溫度發生巨大變化的過程中會加速材料的老化。文獻資料顯示：熱老化主要是由于熱氯化降解過程中高聚物分子性能發生轉變導致。溫度上升后高聚物分子會產生鏈斷裂出現自由基，形成自由鏈式反應，導致聚合物降解和交聯，性能劣化。暴露于自然環境中材料的溫度主要取決于空氣中的溫度、太陽光中紅外輻射、空氣運動、材料本身的性質包括顏色系數、溫度系數、表面光澤度、粗糙度等因素。在耐候老化研究中，溫度影響材料性能是因為溫度影響會加快材料的光化學反應和化學降解反應速度。根據阿倫尼烏斯的經驗公式模型可以簡單的推算為每升溫10℃，光化學反應的速度就會加倍，同時影響材料的二次反應速率。為此，在氯化聚乙烯防水材料應用的過程中需要做好溫度的控制，借助各項溫度調控裝置對氯化聚乙烯防水材料性能進行保障，這樣才能夠從根本上提升材料質量，延緩氯化聚乙烯防水材料的老化。

在對研究資料進行整理后可以發現：當溫度升高時，光的破壞作用也將隨之增大。盡管溫度不影響主要的光致反應，但卻影響次要的化學反應。因此，在氯化聚乙烯防水材料老化測試的過程中必須提供精確的溫度控制，通常還通過升溫的方法來加速老化過程。溫度的變化引起材料表面的變化，導致材料收縮和膨脹，因而加速了開裂和裂紋的形成。而水的吸附和脫附除了要吸收和釋放熱量外還會進一步加劇材料的變化，所以綜合在研究材料老化過程中除了要考慮溫度、濕度和光照各自的作用外還要考慮它們之間的協同作用，從其協同作用效果出發分析材料的老化致因。

4 結語

氯化聚乙烯防水材料是現今建筑防水中的常用材料，其使用性能關乎施工建筑質量及安全，在使用過程中需全面把握其性能指標，分析材料老化狀況。通過試驗手段對其老化過程進行研究可以發現光照、溫度等均會對氯化聚乙烯防水材料老化加速，需要采取適當防老化措施，延緩老化的速率，對建筑施工安全及質量提供保證。

參考文獻

[1] 建筑防水材料老化試驗方法（GB 18244-2000）[S].北京：中國標準出版社，2004.

[2] 氯化聚乙烯防水卷材（GB 12953-2003）[S].北京：中國標準出版社，2003.

[3] 譚曉倩，史鳴軍.高分子材料的老化性能研究[J].山西建筑，2006，（1）.