高分子材料是 材料科学 中的一个重要分支,是以高分子化合物(聚合物)为主要成分的材料。大多数高分子材料是由许多小而简单的分子( 单体 )经过化学反应聚合而成。高分子材料的分子量很大,一般高分子的分子量为10 4 ~10 6 ,超高分子量的聚合物的高分子量高达10 6 以上。
高分子 材料种类繁多,按来源分类可分为 天然高分子 材料、半 合成高分子 (改性天然高分子)材料和 合成高分子 材料。按聚合反应分类可分为连锁聚合和逐步聚合两类高分子,其中主要的是加成聚合和缩聚反应。按高分子化合物的主链结构分类可分为碳链高分子(如 聚乙烯 、 聚丙烯 )、 杂链高分子 (如 尼龙 、 聚酯 )、 元素有机聚合物 (如 有机硅 橡胶)和 无机化合物 高分子(如聚 硅烷 、链状硫、 硫酸盐 类、 聚氮化硫 )。按高分子形状分类可分为线型高分子、支链型高分子和体型高分子。按用途分类可分为塑料、橡胶、纤维、胶黏剂和涂料等。
高分子材料具有许多优良的性能,例如,密度小、 比强度 高、弹性大、电绝缘性能好,耐热、耐寒、耐蚀、耐辐射、透明等,这些优良的性能使其广泛应用于 国民经济 的各个领域。
材料概况
高分子材料:macromolecular material ,以高分子化合物为基础的材料。 高分子 材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基 复合材料 , 有机高分子化合物 是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。
历史来源
高分子材料按来源分为天然、半合成(改性 天然高分子材料 )和合成高分子材料。 天然高分子 是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用 天然高分子 材料作为生活资料和 生产资料 ,并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物,用木材、棉、麻 造纸 等。19世纪30年代末期,进入天然高分子 化学 改性阶段,出现半合成高分子材料。1907年出现 合成高分子 PF ,标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代,高分子材料已与 金属材料 、 无机 非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料。
性能特点
高分子材料的结构决定其性能,对结构的控制和改性,可获得不同特性
的高分子材料。高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点,使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能,从而广泛用于科学技术、国防建设和 国民经济 各个领域,并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。
很多天然材料通常是 有机高分子化合物 材料组成的,如 天然橡胶 、棉花、人体器官等。人工合成的 化学纤维 、塑料和橡胶等也是如此。一般称在生活中大量采用的,已经形成工业化生产规模的 高分子 为通用高分子材料,称具有特殊用途与功能的为功能高分子。
发展概况
高分子材料是材料领域之中的后起之秀,是在人们长期的生产实践和科学实验的基础上逐渐发展起来的。几千年前,人们就开始使用棉、麻、丝、毛等 天然高分子 作丝织物材料。有些加工方法还改变了天然高分子的 化学 组成,如: 天然橡胶 硫化 ,皮革 鞣制 ,天然纤维制成 人造丝 等。但由于当时受科学技术发展的限制,直到19世纪中叶,人们仍未能探究到高分子材料的本质。
高分子 材料科学 的发展萌芽于19世纪后期和20世纪初。当时 天然橡胶 由 2-甲基-1,3-丁二烯 , 纤维素 和淀粉由 葡萄糖 残体, 蛋白质 由 氨基酸组成 的确立,使 高分子 的长链概念获得了公认,孕育了 有机高分子化合物 的思想。1872年 德国 化学家 拜耳集团 (A.Bayer)首先发现 苯酚 与甲醛在酸性条件下加热时能迅速结成红褐色硬块或粘稠物,但因它们无法用经典方法纯化而停止实验。20世纪以后,苯酚已经能从煤焦油中大量获得,甲醛也作为 防腐剂 大量生产,因此二者的反应产物更加引人关注。 1907年贝克兰和他的助手不仅制出了 绝缘漆 ,而且还制出了真正的合成可塑性材料—bakelite,它就是人们熟知的“ 酚醛 ”、“ 胶木 ”或 PF 。Bakelite一经问世,很快厂商发现,它不但可以制造多种电绝缘品,而且还能制 大宗商品 ,于是一时间把贝克兰的发明誉为20世纪的“ 炼金术 ”。
1920年,德国人H.Staudinger首次提出以 共价键 联结为核心的 高分子 概念,加上他对高分子其他方面的贡献,获得了1953年度 诺贝尔化学奖 ,他无疑被公认为高分子科学的始祖。
20世纪30~40年代是高分子 材料科学 的创立时期。新的聚合物 单体 不断出现,具有工业化价值的高效 催化 聚合方法不断产生,加工方法及结构性能不断改善。 美国 化学 家卡罗塞斯(W.H.Carothers)于1934年合成了优良纺织纤维的 聚己二酰己二胺 , 尼龙 (Nylon)是它在1939年投产时公司使用的商品名。这一成功不仅是 合成纤维 的第一次重大突破,也是 高分子 材料科学 的重要进展。
1938年 德国 研制出聚 胺-6,即 聚己内酰胺 ;1941年 英国 制出了 聚对苯二甲酸乙二醇酯 纤维,商品名 DACRON 、“的确凉”或 涤纶 ;1939年德国人又研制出 聚丙烯腈纤维 ,但到1949年才在 美国 投产,商品名Orlon,我国称 纶,此后又出现多种新型合成纤维,满足了多种需要,但从应用范围和技术成熟等方面看,仍以上述几种为主,其产量约占总量的90%。
20世纪50年代是高分子工业的确立时期,同时得到了迅速的发展。石油化工的发展为 有机高分子化合物 材料开拓了新的丰富来源,人们把从煤焦油获得 单体 改为从石油得到,重要的 烯烃 ( 乙烯 、 丙烯 )年产量为数十万吨级的生产技术日趋成熟。由于出现了齐格勒纳塔 催化剂 ,在这种 催化 剂的作用下,生产出三种新型的定向聚合橡胶,其中的 顺丁橡胶 ,由于它的优异性能,到20世纪80年代产量已上升到仅次于 丁苯橡胶 的第二位。
自30年代出现 高分子合成技术 到60年代实现大规模生产,高分子材料虽然只有几十年的历史,但发展速度远远超过其他 传统材料 。世界 有机高分子化合物 材料工业的迅猛发展,一方面是由于它们的优异性能使其在许多领域中找到了应用;另一方面也是因为它们生产和应用所需的投资比其他材料低,尤其比 金属材料 低许多,经济效益显著。特别是到了80年代,工业 发达国家 钢铁产量已衰退而塑料仍以高速度在发展。在过去的40年里 美国 塑料的生产猛增了100倍。如果将生产量折成体积计算,塑料的生产已超过钢铁。20世纪末,高分子材料的总产量已达20亿吨左右。在当前的工业、农业、交通、运输、通讯乃至人类的生活中,高分子材料与金属、陶瓷一起并列为三类最重要的材料。我国对于 高分子 材料科学 的研究自50年代开始,主要是根据国内资源情况、配合工业建设进行合成仿制,建立测试 表征 手段,在此过程中培养了大批生产和研究的技术力量,为深入研究奠定了基础。60年代为满足新技术和高技术的需要,研制了大量特种塑料,如 、硅高分子,耐热高分子及一般 工程塑料 ,如浇注 尼龙 、 聚碳酸酯 、 多聚甲醛 、 聚芳酰胺 ;大品种如 顺丁橡胶 。其中最突出的成就是1965年用人工合成的方法制成 结晶牛胰岛素 ,这是世界上出现的第一个人工合成的 蛋白质 ,对于揭开生命的奥秘有着重大的意义。高分子化学和物理也获得较快发展,研究了产品结构和性能的关系。近年来进行了通用 高分子 的合成和合成机理、功能高分子合成和应用的研究。利用先进技术和测试手段进行结构、性能、加工关系的探索,形成了具有中国特色的新品种和新理论,如 稀土 催化 的 顺丁橡胶 和 高分子反应 统计理论等,并加强了国际交流和合作。80年代以来,几十项高分子科技成果获得了国家级 自然科学奖 、发明奖、科技进步奖,其中个别项目已赶上或超过国际先进水平。在工业技术方面,我国已建成 大庆市 、山东齐鲁、南京扬子、北京燕山、 金山区 等十大 乙烯 工程基地,形成约2.1×106 t/年的乙烯生产能力。
分类介绍
按用途一般将通用 有机高分子化合物 材料分为五类,即塑料、橡胶、纤维、涂料和黏合剂。通用高分子材料的力学性能参见高分子物理学。
高分子 材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、 高分子胶粘剂 、高分子涂料和高分子基 复合材料 。
①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小,分子链柔性好,在外力作用下可产生较大形变,除去外力后能迅速恢复原状。有 天然橡胶 和 合成橡胶 两种。
②高分子纤维分为天然纤维和 化学纤维 。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以 天然高分子 或 合成高分子 为原料,经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高,一般为结晶聚合物。
③塑料是以合成树脂或 化学 改性的天然高分子为主要成分,再加入填料、 增塑剂 和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。通常按合成 树脂 的特性分为热固性塑料和 热塑性塑料 ;按用途又分为通用塑料和 工程塑料 。
④ 高分子胶粘剂 是以合成 天然高分子化合物 为主体制成的胶粘材料。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。
⑤ 高分子 涂料是以聚合物为主要成膜物质,添加 溶剂 和各种添加剂制得。根据成膜物质不同,分为油脂涂料、天然 没药树 涂料和合成树脂涂料。
⑥ 有机高分子化合物 基 复合材料 是以高分子化合物为 基体 ,添加各种 增强材料 制得的一种复合材料。它综合了原有材料的性能特点,并可根据需要进行材料设计。利用高分子材料制造的塑料制品。
高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外,还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有 高分子 信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、 生物降解 高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。
加工工艺
高分子材料的加工成型不是单纯的物理过程,
而是决定 有机高分子化合物 材料最终结构和性能的重要环节。除胶粘剂、涂料一般无需加工成形而可直接使用外、橡胶、纤维、塑料等通常须用相应的成形方法加工成制品。一般塑料制品常用的成形方法有挤出、注射、压延、吹塑、模压或传递 模塑 等。橡胶制品有塑炼、 混炼 、压延或挤出等成形工序。纤维有纺丝溶体制备、纤维成形和卷绕、后处理、初生纤维的拉伸和热定型等。
在成型过程中,聚合物有可能受温度、 压强 、 应力 及作用时间等变化的影响,导致 高分子 降解、交联以及其他 化学 反应,使聚合物的聚集态结构和化学结构发生变化。因此加工过程不仅决定高分子材料制品的外观形状和质量,而且对材料 超分子 结构和织态结构甚至链结构有重要影响。
有机高分子化合物 材料在加工之前,要先进行合成,把 单体 合成为聚合物进行造粒,然后才进行熔融加工。高分子材料的合成方法有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合和气相聚合等。这其中 引发剂 起了很重要的作用, 偶氮引发剂 和过氧类引发剂都是常用的引发剂,高分子材料助剂往往对高分子材料性能的改进和成本的降低也有很明显的作用。
化合物特征
一是分子量大,二是 分子量分布 具有多分散性。即高分子化合物与 小分子 不同,
它在聚合过程后变成了不同分子量大小的许多 高聚物 的 混合物 。我们所说的某一 高分子 的分子量其实都是它的一种平均的分子量,当然计算平均分子量也以不同的权重方式分为了数均分子量、粘均分子量、重均分子量等。而小分子的分子量固定,都由确定分子量大小的分子组成。这是高聚物与小分子一个特征区别。
材料用途
塑料
塑料根据加热后的情况又可分为热塑性塑料和热固性塑料。
加热后软化,形成高分子熔体的塑料成为热塑性塑料,主要的热塑性塑料有 聚乙烯 (PE)、 聚丙烯 (PP )、 聚苯乙烯 (PS )、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,俗称有机玻璃)、聚氯乙烯(PVC )、 尼龙 (Nylon )、 聚碳酸酯 (PC )、聚氨酯(PU )、 F4 (特富龙,PTFE )、聚 对苯二甲酸 乙二醇酯[zhǐ]( 聚对苯二甲酸乙二醇酯 ,PETE )、加热后固化,形成交联的不熔结构的塑料称为热固性塑料:常见的有 ep , 酚醛 塑料, 聚酰亚胺 ,三聚 氰氨 甲醛树脂等。塑料的加工方法包括注射,挤出,膜压,热压,吹塑等等。
橡胶
橡胶又可以分为 天然橡胶 和合成橡胶。天然橡胶的主要成分是 聚异戊二烯 。合成橡胶的主要品种包括丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等。其中,硅橡胶具有柔软亲肤、耐高低温的特性,适用于软体机器人手部等柔性电子器件。
纤维
合成纤维是 有机高分子化合物 材料的另外一个重要应用。常见的合成纤维包括尼龙、 聚对苯二甲酸乙二醇酯 、腈纶聚酯纤维,芳纶纤维等等。
涂料
涂料是涂附在工业或日用产品表面起美观或这保护作用的一层高分子材料、常用的工业涂料有 ep ,聚氨酯等。
黏合剂
黏和剂是另外一类重要的高分子材料。人类在很久以前就开始使用淀粉,树胶等天然高分子材料做黏合剂。现代黏合剂通过其使用方式可以分为聚合型,如环氧树脂;热融型,如尼龙,聚乙烯;加压型,如天然橡胶;水溶型,如淀粉。
硅胶
硅胶是一种高活性 吸附 材料,属非晶态物质,其 化学 分子式为mSiO2·nH2O。不溶于水和任何 溶剂 ,无毒无味,化学性质稳定,除 强碱 、 氢氟酸 外不与任何物质发生反应。各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的 微孔结构 。
分子材料
除一般的 结构材料 外,一些高分子材料还具有光电磁等性能。例如在制造 集成电路 时 有机高分子化合物 感光材料在 光刻 过程中被大量使用。导电高分子材料和 有机半导体 打开了单分子电路的大门。有机发光 半导体材料 为显示器件打开了一个大幅度 降低成本 的大门。高分子压电材料则为力与电的转换提供了新的途径。高分子热电材料则提供了新的热电转换途径。
一、光
1.高分子 发光二极管
高分子发光二极管( 均聚物 Light-emitting diode)是有机发光二极管(OLED)的一种。高分子发光二极管同 小分子 有机发光二极管相比具有造价更低,加工更简单的优点。
2. 液晶 显示材料
高分子 液晶 材料具有普通液晶材料的光学特性,但是由于转变速度比较慢,因此通常用于对显示转变速度要求不高的场合。
3. 非线性光学 高分子材料
4.光阻( photoresist )
光阻是在积体电路生产过程中把掩膜上的图形转移到 硅片 或者其他基底上使用的高分子材料。大部分在积体电路中应用的光阻对 紫外线 敏感。光阻有正型光阻和负型光阻两种。正型光阻在受到紫外光UV照射后会分解,因此可以溶解于显影剂中。而负型光阻在受到紫外光照射后则会交联,因此照光的地方会硬化,无法溶解于显影剂中.
二、电
1.介电材料与 高分子
1.1 低介电常数材料
低介电常数材料(low-K 材料)是当前 半导体行业 研究的热门话题。通过降低积体电路中使用的介电材料的介电 常数 ,可以降低积体电路的 漏电 电流,降低 导线 之间的 电容 效应,降低 集成电路 发热等等。低介电常数材料的研究是同 有机高分子化合物 材料密切相关的。传统半导体使用 二氧化硅 作为介电材料,二氧化硅的介电常数约为4。真空的介电常数为1,干燥空气的介电常数接近于1。
1.1.1 SiLK
SiLK是Dow Chemical开发的一种 低介电常数材料 ,目前广泛用于集成电路生产。目前已知SiLK是一种高分子材料,但是具体结构仍然是秘密。SiLK的介电 常数 为2.6。
目前已知SiLK是一种芳香族热固性材料,含不饱和键,不含氟,不含氧和氮。SiLK以寡聚物溶液的形式提供,通过甩胶到 硅片 上后在 氮气 下加热到320 摄氏度 去除 溶剂 并初步交联。最终需要在400摄氏度以上保温来完成交联。
1.1.2 Porous SiLK与Porous MSQ
通过在SiLK中添加纳米级空洞可以进一步降低介电常数。目前Porous SiLK的介电常数为2.2。
MSQ是 methyl silsesquioxane的缩写,这是一种硅基 有机高分子化合物 材料,通过在MSQ中添加纳米级空洞,Porous MSQ的 介电常数 可以达到2.2-2.5。
纳米级空洞通常是通过合成嵌段 共聚物 的办法来实现的。
1.2 高介电 常数 材料
PVDF是一种具有高介电常数的高分子材料,其介电常数可以达到10。
2.导电高分子材料
导电高分子材料是一类具有接近金属导电性的高分子材料。同金属相比高分子材料具有低密度,低价格,高可加工性等优点。
2.1纯 高分子 导电高分子材料
纯高分子导电高分子材料通过π键 电子 的运动导电。主要包括 聚乙炔 类导电高分子材料, 聚噻吩 类导电高分子材料, 聚吡咯 类导电高分子材料, 聚苯胺 类导电高分子材料以及Poly (arylene vinylene)类导电高分子材料。
纯高分子导电高分子材料可以用于金属防腐 涂层 ,储能元件, 探测器 , 电化学 器件, 非线性光学 ,电磁屏蔽等应用。
2.2导电高分子 复合材料
通过在高分子中搀杂金属或碳类导电添加物( 活性炭 , 碳纤维 , 碳纳米管 等)普通高分子材料也可以具有导电性质。
3.压电与电致伸缩材料
PVDF是一种具有压电与电致伸缩效应的高分子材料。具有 压电效应 的材料可以把机械形变能转化成 电能 ,具有电致伸缩效应的材料可以把电能转化成机械形变能。
三、磁
铁磁性 高分子 最早报道于2001年,(Science 16 November 2001; 294: 1503-1505)。这种高分子也是一种 共轭 高分子。参见Magnetic 均聚物 makes its debut。
四、热
PVDF也是一种具有 热电效应 的高分子材料。具有热电效应的材料可以把 热能 转化成电能或者把电能转化成热能。
复合材料
一、塑料
1、聚合反应:加聚反应(如制 聚乙烯 、 聚丙烯 、 聚氯乙烯 、 聚苯乙烯 )
缩聚反应(如制 PF )
聚氯乙烯薄膜 不能用来包装食品,应该用聚乙烯
2、 单体 :用来制备聚合物的物质,两种以上单体间的加聚反应就是共聚反应。
二、纤维
1、天然纤维:植物纤维(如棉花,成分为 纤维素 ,属于 糖类 )
动物纤维(如羊毛、蚕丝,成分为 蛋白质 )
2、 化学纤维 : 人造纤维 (对天然纤维的加工,如 粘胶纤维 )
合成纤维 (完全由人制造,如 尼龙 ),尼龙又称 锦纶 ,是人类第一次采用非纤维材料,通过化学合成方法得到的化学纤维。
三、橡胶
1、 天然橡胶 :以天然乳胶(主要从 橡胶树 取得)为原料,成分为 聚异戊二烯 ,是线形分子。
硫化橡胶 ,当中含有二硫键,使线形分子转变为体型网状分子,有弹性且不易变形。
2、 合成橡胶 :如 丁苯橡胶 等
塑料、合成纤维、合成橡胶并称三大合成材料
四、功能高分子材料
种类很多,如高 吸水性 材料,可用于制作纸尿布、农林业保水剂、石油化工脱水剂
五、 复合材料
1、定义:由两种或两种以上性质不同的材料组合而成的复合材料,通常具有比原材料更优越的性能。如钢筋混凝土、 石棉瓦 、 玻璃钢
2、组成: 基体 材料、 增强材料 ,如 碳纤维 增强材料
分类简介
高分子材料来源
高分子材料按来源分为 天然高分子 材料 和 合成高分子 材料。
天然高分子 是存在于动物、植物及生物体内的高分子物质,可分为天然纤维、天然树脂、 天然橡胶 、动物胶等。合成高分子材料主要是指塑料、 合成橡胶 和 合成纤维 三大合成材料,此外还包括胶黏剂、涂料以及各种功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所没有的或较为优越的性能——较小的密度、较高的力学、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性等。
高分子材料应用
有机高分子化合物 材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、 高分子胶粘剂 、高分子涂料和高分子基 复合材料 等。 均聚物 根据其机械性能和使用状态可分为上述几类。但是各类高聚物之间并无严格的界限,同一高聚物,采用不同的合成方法和成型工艺,可以制成塑料,也可制成纤维,比如 尼龙 就是如此。而 聚氨酯 一类的高聚物,在室温下既有玻璃态性质,又有很好的弹性,所以很难说它是橡胶还是塑料。
高分子材料功能
按照材料应用功能分类,高分子材料分为通用高分子材料、特种高分子材料和功能 有机高分子化合物 材料三大类。通用高分子材料指能够大规模工业化生产,已普遍应用于建筑、 交通运输 、农业、电气电子工业等 国民经济 主要领域和人们日常生活的高分子材料。这其中又分为塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料等不同类型。特种高分子材料主要是一类具有优良机械强度和耐热性能的高分子材料,如 聚碳酸酯 、 聚酰亚胺 等材料,已广泛应用于工程材料上。功能高分子材料是指具有特定的功能作用,可做 功能材料 使用的高分子化合物,包括功能性分离膜、导电材料、医用 高分子 材料、 液晶 高分子材料等。
按高分子主链结构
①碳链 有机高分子化合物 :分子主链由C 原子 组成,如: PP、PE、 PVC
②杂链 高聚物 :分子主链由C、O、N、P等原子构成。如: 聚酰胺 、 聚酯 、 硅油
③元素有机高聚物:分子主链不含C原子,仅由一些杂原子组成的高分子。如: 硅橡胶
其它分类
按高分子主链几何形状分类:线型高聚物,支链型高聚物,体型高聚物。
按高分子 微观 排列情况分类:结晶高聚物,半晶高聚物, 无定形高聚物 。
高分子 材料
高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中,被称为现代高分子三大合成材料的塑料、 合成纤维 和 合成橡胶 已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管 有机高分子化合物 材料因普遍具有许多金属和 无机化合物 材料所无法取代的优点而获得迅速的发展,但目前已大规模生产的还是只能在寻常条件下使用的高分子物质,即所谓的通用高分子,它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。而 现代工程 技术的发展,则向高分子材料提出了更高的要求,因而推动了 高分子 材料向高性能化、功能化和生物化方向发展,这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
高分子分离膜
高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜,以压力差、温度 梯度 、浓度梯度或 电压 为动力,使气体 混合物 、液体混合物或 有机化合物 、 无机化合物 物 的溶液等分离技术相比,具有省能、高效和洁净等特点,因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。膜分离过程主要有 逆渗透 、 超滤 、微滤、 电渗析 、压渗析、气体分离、渗透 汽化 和液膜分离等。用来制备分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离膜的 高分子 材料有许多种类。现在用的较多的是聚枫、 聚烯烃 、 纤维素 脂类 和 有机硅化物 等。膜的形式也有多种,一般用的是平膜和空中纤维。推广应用高分子分离膜能获得巨大的经济效益和社会效益。例如,利用 离子交换 膜 电解 食盐可减少污染、节约能源:利用反渗透进行 海水淡化 和脱盐、要比其它方法消耗的能量都小;利用 气体分离膜 从空气中富集氧可大大提高 氧气 回收率等。
高分子磁性材料
高分子磁性材料,是人类在不断开拓磁与高分子聚合物(合成树脂、橡胶)的新应用领域的同时,而赋予磁与 高分子 的传统应用以新的涵义和内容的材料之一。早期磁性材料源于天然 磁石 ,以后才利用 磁铁矿 ( 铁氧体 ) 烧结 或铸造成磁性体,现在工业常用的磁性材料有三种,即铁氧体磁铁、 稀土 类磁铁和 铝镍钴合金 磁铁等。它们的缺点是既硬且脆,加工性差。为了克服这些缺陷,将 磁粉 混炼 于塑料或橡胶中制成的高分子磁性材料便应运而生了。这样制成的复合型高分子磁性材料,因具有比重轻、容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品,还能与其它元件一体成型等特点,而越来越受到人们的关 高分子 材料注。
高分子磁性材料主要可分为两大类,即结构型和复合型。所谓结构型是指并不添加 无机 类磁粉而高分子中制成的磁性体。目前具有实用价值的主要是复合型。
光功能高分子材料
所谓光功能高分子材料,是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类 有机高分子化合物 材料。目前,这一类材料已有很多,主要包括 光导 材料、光记录材料、光加工材料、光学用塑料(如塑料 透镜 、接触眼镜等)、光转换系统材料、光显示用材料、光导电用材料、 光合作用 材料等。光功能高分子材料在整个社会材料对光的透射,可以制成品种繁多的线性光学材料,像普通的 安全玻璃 、各种透镜、 棱镜 等;利用高分子材料曲线传播特性,又可以开发出 非线性光学 元件,如塑料光导纤维、塑料 石英 复合光导纤维等;而先进的信息储存元件兴盘的基本材料就是高性能的 有机玻璃 和 聚碳酸酯 。此外,利用高分子材料的光化学反应,可以开发出在 电子 工业和 印刷工业 上得到广泛使用的 感光树脂 、 光固化涂料 及粘合剂;利用 高分子 材料的能量转换特性,可制成光导电材料和光致变色材料;利用某些高分子材料的折光率随机械 应力 而变化的特性,可开发出光弹材料,用于研究力 结构材料 内部的应力分布等。
高分子复合材料
高分子材料和另外不同组成、不同形状、不同性质的物质复合粘结而成的 多相材料 。高分子复合材料最大优点是博各种材料之长,如高强度、质轻、耐温、耐腐蚀、绝热、绝缘等性质,根据应用目的,选取高分子材料和其他具有特殊性质的材料,制成满足需要的复合材料。高分子复合材料分为两大类: 高分子 结构复合材料和高分子功能复合材料。以前者为主。高分子结构复合材料包括两个组分:①增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物,如 玻璃纤维 、氮化硅晶须、 硼纤维 及以上纤维的织物。② 基体 材料。主要是起粘合作用的胶粘剂,如不饱合 聚酯树脂 、 ep 、 PF 、 聚酰亚胺 等热固性树脂及 苯乙烯 、 聚丙烯 等热塑性树脂,这种 复合材料 的 比强度 和比模量比金属还高,是国防、尖端技术方面不可缺少的材料。