高分子材料的主要性能特點精選(九篇)

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第1篇：高分子材料的主要性能特點范文

關鍵詞： 高分子化學 高分子物理 生物功能材料 教學探索

高分子化學和高分子物理是高分子科學相關專業(yè)的專業(yè)基礎課。在專業(yè)課程設計中，一般兩門課程獨立設置，其中各占有48到72學時不等。我校的生物功能材料專業(yè)開設了高分子方面的課程，其中高分子化學與物理是該專業(yè)的專業(yè)基礎課。根據(jù)該專業(yè)特點，生物功能材料涉及領域較廣，從無機陶瓷材料到有機高分子材料都有涉及。該專業(yè)學生只需掌握有關高分子化學和高分子物理的基本理論知識和應用技能，因此我們開設了高分子化學與物理課程，所設學時為56學時，開設時間安排在二年級下學期，為三年級開設《高分子材料化學》等課程打下一定基礎。該課程內(nèi)容涉及高分子材料的合成與實施方法，高分子材料的結構、性能、成型加工及其應用，是一門多學科交叉、實用性很強的學科。根據(jù)該課程具有涵蓋內(nèi)容廣，物理化學和有機化學知識運用較多等特點，這樣有限的課時設置就給授課帶來了一定困難，導致學生在理解和應用本課程知識方面具有一定難度。另外，我校該專業(yè)物理化學課程設置在二年級下學期和三年級上學期，其中物理化學反應動力學部分講授時間較晚，這也給高分子化學與物理的授課帶來了一定困難。那么如何在有限的學時內(nèi)系統(tǒng)地講授高分子學科基礎知識，是本文需要重點探討的問題。

1.選擇教材，合理安排教學內(nèi)容

受授課學時的限制，我們選用的教材是化學工業(yè)出版社出版的《高分子化學與物理基礎》，由魏無際等主編。該教材系統(tǒng)地闡述高分子化學與物理的基本概念、基本知識、基本原理和基本測試方法，教材內(nèi)容全面，難度適中，比較適合生物功能材料專業(yè)的教學要求。針對課時較少的現(xiàn)狀，我們對教學內(nèi)容進行了合理安排。對于高分子化學部分，重點講解高分子的基礎概念、縮聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、陰離子聚合等內(nèi)容，自由基共聚合、陽離子聚合、配位聚合等可較簡單講解，聚合物的化學反應章節(jié)主要由學生自學。這樣既保證了學生能夠掌握高分子化學的基本概念及反應，又沒有因為課程過難給學生造成學習困難。對課程中的某些內(nèi)容，例如聚合動力學的推導，在物理化學中化學動力學部分還沒講解的情況下，我們在教學中不要求學生記住所有推導和公式，僅提出聚合動力學基本知識，引導學生自己進行動力學推導。對于高分子物理部分，我們重點講解高分子的結構、高分子的分子運動、力學狀態(tài)及其轉(zhuǎn)變，簡單講解高分子固體的基本力學性質(zhì)、高分子溶液的基本性質(zhì)章節(jié)，對高分子電學、熱學和光學的基本性質(zhì)章節(jié)主要由學生自學。這樣課程的安排，重點講解能夠加強學生對高分子學科基本知識的掌握；簡單講解能夠擴大學生的知識面、引導有科研需求的學生課下加強該部分內(nèi)容的掌握；自學部分主要為了深化學生對高分子學科知識的理解。重點講解、簡單講解與學生自學相結合的教學方法，突出了本課程重點、拓寬了學生知識面，克服了高分子學科教學中內(nèi)容多、概念多、數(shù)學推導多等難于克服的難點。

2.理論聯(lián)系實際，提高學生學習興趣

高分子化合物廣泛存在于日常生活中，如穿著用的化學纖維、自然界存在的棉、麻、絲綢等，食品行業(yè)中的蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素，建筑行業(yè)中用的涂料、各種高分子管材、膠黏劑、有機玻璃，行駛工具中應用的橡膠、工程塑料、增強纖維等。高分子科學在人們的日常衣、食、住、行中發(fā)揮著極其重要的作用，其是一門應用基礎型的學科。高分子化學與物理的教學，單純的講解很難引起學生的學習興趣，教學效果不顯著。為提高學生學習興趣，我們在講解基本知識的同時，注重理論和實際相結合，列舉了大量實例。例如講解縮聚反應時，對滌綸、尼龍等一些重要的縮聚物的生產(chǎn)原理進行了重點講解，對聚乳酸生物材料進行了系列概述，包括其生產(chǎn)方法、原理和應用等；自由基共聚合部分，講到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS樹脂）、丁苯橡膠（SBR橡膠）等一些著名共聚物和常見聚烯烴產(chǎn)品及它們的制備原理、主要性能和用途。其中舉例聚四氟乙烯（PTFE）用于流量泵、反應釜內(nèi)襯和攪拌棒外面涂層，聚氯乙烯（PVC）用于各種集成吊頂和各種垃圾袋等。在高分子發(fā)展史中，講授諾貝爾獎成果和獲得者的發(fā)明典故，例如電高分子的發(fā)現(xiàn)、齊格勒-納塔催化劑的發(fā)展，以增強課堂的趣味性；講述了第二次世界大戰(zhàn)期間高分子的發(fā)展典故。此外，讓學生翻看塑料水杯的材質(zhì)、衣服標簽讓學生認識各種標志上一些材質(zhì)的名稱，指出我們的水杯、服裝由哪些合成高分子構成，并討論目前常用的化學纖維名稱和聚合原理；通過舉例講解方式，激發(fā)學生自主學習興趣。

3.多媒體與板書教學方法相結合，提高教學質(zhì)量

高分子化學與物理基礎課程知識面廣，其涵蓋了高分子化學、高分子物理、高分子加工等方面內(nèi)容。該課程教學信息量大、理論性強，學生理解相對比較困難。因此，我們在教學過程中注意多種教學形式相結合，提高教學質(zhì)量。課堂主要采用多媒體教學方式，同時輔以板書講解，取得了不錯的教學效果。利用多媒體教學方法既能夠?qū)⒗碚摰闹R直觀體現(xiàn)出來，又能夠?qū)㈦y于理解的教學內(nèi)容形象地展示出來，這樣可以使學生更容易理解所學內(nèi)容。例如，在講解配位聚合時，利用動畫演示雙金屬活性中心機理和單金屬活性中心機理中單體分子的插入過程與鏈增長過程；自由基聚合實施方法中，利用制作動畫模擬懸浮聚合和乳液聚合過程中單體的分散過程，高分子物理中拉伸對高分子結晶形態(tài)的影響、動態(tài)黏彈性模型，等等。通過多媒體的運用，可以使抽象的教學內(nèi)容具體化，有效提高學生學習的趣味性。多媒體課件也會存在一些缺陷，比如講課節(jié)奏過快，學生難以吸收；教師過于關注幻燈片屏幕，減少了和學生的交流互動，等等。在實際教學過程中，還應注意和板書的有效結合，對重點知識內(nèi)容采用板書的形式進行講解，取得了不錯的效果。

4.網(wǎng)絡教學方法的運用

針對多媒體教學存在講課節(jié)奏過快，學生難以吸收等缺陷和板書教學進度緩慢等特點，對重要章節(jié)，我們采取課堂與課下網(wǎng)絡教學相配合的方法。網(wǎng)絡教學在原來多媒體教學基礎上，對教學過程和教學內(nèi)容提供了全面支持。目前學校構建了一個比較完整的網(wǎng)上教學支撐環(huán)境，提供多媒體錄播室進行教學視頻的錄制，最后把課件與錄制視頻統(tǒng)一上傳到網(wǎng)絡教學平臺。網(wǎng)絡教學有許多傳統(tǒng)學習方法無可比擬的優(yōu)點，例如學生學習自主性增強，真正發(fā)揮學習的主觀能動性，學生學習在時間和空間上少了許多限制，學習的探究性更加深入。另外，網(wǎng)絡背景下學生在獲取不同的資源時可以進行比較，相互之間取長補短，知識面更廣。隨著現(xiàn)在網(wǎng)絡技術的發(fā)展，學生可以在宿舍、教室和學校多媒體教室通過網(wǎng)絡對課堂內(nèi)容進行學習。網(wǎng)絡教學方法的運用，大大彌補了課堂多媒體課件存在一些不足，大大提高了教學效率。

5.開展互動式教學，發(fā)揮學生的學習主動性

教學是教師和學生的共同行為，學生是課堂的主體，教師是學生學習知識的引導者。目前高校教學方式偏重以教師“教”為主，忽視了學生“學習”的主動性，學生始終處于“被動學習”地位。這樣的“被動學習”，導致學生具有學習壓力大、心理負擔重等特點。針對這一現(xiàn)狀，我們采取課堂互動的教學方式，包括師生提問、討論和學生上講臺相結合的方式進行教學活動，取得了一定效果。比如在下課前教師先提出下一節(jié)課的預習內(nèi)容，提出一些討論問題，例如在講述縮聚反應時，提出不同聚合時間獲得聚合物分子量是否相同、什么樣的單體能夠發(fā)生縮聚反應、什么樣的單體能夠獲得支化的高分子等問題。讓學生通過查閱資料，自己尋找答案，并在下次課堂上讓學生進行討論，然后教師補充。這樣既提高了學生的學習思考能力，又增強了學生的學習主動性，提高了學習興趣。另外，我校為農(nóng)業(yè)院校，雖然學習《高分子化學與物理課程基礎》課程的學生是非農(nóng)業(yè)專業(yè)，但是部分學生畢業(yè)后或許從事涉農(nóng)相關服務業(yè)?？紤]到此種情況，我們在授課內(nèi)容安排上，對目前農(nóng)業(yè)應用的高分子材料和高分子在農(nóng)業(yè)方面的潛在應用進行了討論，給他們提供了創(chuàng)造性思維。比如在講自由基聚合章節(jié)時，我們就對強吸水樹脂的制備現(xiàn)狀和發(fā)展前景，主要針對其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用進行了講述，對高分子薄膜在農(nóng)業(yè)中的應用及帶來的“白色污染”與應對措施進行了討論。通過這樣的討論，我們鍛煉了學生分析思考問題的能力，這為學生工作與科學研究的創(chuàng)新思維形成打下了基礎，提高了學生的學習積極性和學習興趣，加深了對本課程的理解。

6.結語

通過對本校生物功能材料專業(yè)《高分子化學與物理基礎》課程教學中的一些課程設計特點、面臨的問題及目前采取的措施進行了總結?！陡叻肿踊瘜W與物理基礎》雖然是一門專業(yè)基礎課，但其理論性強、概念抽象難懂，如何讓學生在掌握該課程基本理論的同時，調(diào)動學生的學習積極性，培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新意識，是教學工作中需要不斷探索的問題。我們將在總結已有教學經(jīng)驗的基礎上，繼續(xù)對本課程教學方法的改善與創(chuàng)新進行探索，以提高該課程的教學質(zhì)量。

參考文獻：

[1]魏無際，俞強，崔益華.高分子化學與物理基礎（第二版）.北京：化學工業(yè)出版社，2011.

[2]黃海霞.應用化學專業(yè)《高分子化學與物理》課程教學探索.廣州化工，2013，41（12）.

第2篇：高分子材料的主要性能特點范文

【關鍵詞】松散軟煤綜放巷道；圍巖加固；化學注漿

1 煤巖體化學注漿加固技術的發(fā)展現(xiàn)狀以及固化機理

1.1 煤巖體超前化學注漿固化機理

（1）超前注漿

在煤巖體開挖之前所進行預注漿，稱為超前注漿。該技術是利用預注的漿液充填和固結煤巖體的裂隙面，從而達到提高圍巖體的強度的目的，能充分發(fā)揮煤體本身的承載能力，來保證巷道圍巖的穩(wěn)定性[1]。煤巖體超前化學注漿加固技術是一種經(jīng)濟高效的巷道圍巖穩(wěn)定技術。

（2）充填壓密以及轉(zhuǎn)變圍巖破壞機理

通過超前注漿，漿液在一定泵壓的作用下，除了將一部分較大的裂隙充滿，還可將充填不到的小裂隙以及封閉裂隙壓縮，甚至閉合，從而提高圍巖的強度以及彈性模量[2-3]。據(jù)相關試驗，若能減少圍巖的孔隙率，可大幅提高強度。超前注漿固化技術就可起到提高圍巖強度的作用，也可轉(zhuǎn)變圍巖體破壞機理。

（3）漿液固結體骨架作用

漿液在一定泵壓作用下，被擠壓后滲透到圍巖體中，在縱橫交錯的裂隙中固結，形成呈網(wǎng)絡骨架的結構。形成骨架的高分子材料抗壓強度不一定高于圍巖，但其固結體具備良好的粘結性以及韌性。

2 頂板超前化學注漿加固技術研究及實踐

2.1 化學注漿加固材料

在6205綜放面巷道頂板加固過程中，超前注漿加固使用了常用的化學漿體-礦用波雷因化學漿。

2.1.1 波雷因化學漿的技術性能

作為一種高分子聚合物，波雷因化學材料具備較好的滲透性，能夠與煤巖體產(chǎn)生較高的粘合力，在注漿壓力的作用下，可使材料滲透到微裂隙之中，充分混合后反應并膨脹凝固，形成致密結構的網(wǎng)絡骨架，對工作面煤壁以及頂板起到高效的固結作用，其廣泛應用于煤礦煤巖體加固工程。波雷因化學漿的優(yōu)點有：（1）粘度低、滲透性好；（2）具有優(yōu)異的粘結強度；（3）材料的凝膠體具有較好的延展性，從而能很好的適應巖層的較大變形；（4）材料反應后生成的凝膠體具有較強的機械強度；（5）材料能遇水發(fā)生膨脹反應，從而其還具有注漿堵水的效用。波雷因化學漿的技術參數(shù)見表 1。

2.1.2 波雷因注漿加固材料的作用機理

礦用波雷因注漿加固材料由體積相等的A、B兩種化學材料組成，當被專用的壓注設備以一定的壓力將波雷因A、B兩種化學材料等體積壓注到破碎煤巖體之后，充分混合后的兩材料會發(fā)生復雜的化學反應，生成具有一定粘結性的有機彈性體，從而改善了松散破碎煤巖體的力學性能。

2.2 化學注漿加固設備

采用風動錨桿鉆機或煤電鉆打眼，同時配備相應長度的鉆桿以及相應的Φ42 mm 鉆頭。注漿和封孔均采用氣動高壓雙液化學注漿泵（QB-12型），與注漿加固設備配套的進風管路為Φ25 mm的高壓風管20 m，出漿管路規(guī)格為Φ10 mm，長度2 m、5 m、10 m各若干根，總計 40m長。采用的QB-12型氣動高壓注漿泵主要性能參數(shù)如表2所示。

2.3 化學注漿加固動力系統(tǒng)及其性能參數(shù)

根據(jù)煤體的承受能力和最小抵抗面及工作面煤體圍巖條件，供風風量不低于 3 m3/min，供風壓力不低于 0.5 MPa。

2.4 頂板超前化學注漿加固方法

2.4.1 注漿孔布置

根據(jù)煤巖體的具體特點和加固施工工藝，采用預先超前加固 7 m 再向前推進 4 m，預留3 m 保護帽的注漿施工方案。巷道兩幫根據(jù)掘進后的圍巖情況決定是否需要注漿加固。巷道前方頂部采用單排注漿孔，每個孔孔深 6 m，注漿管長 3～5 m，封孔段長 1.5～2 m（直徑42 mm）。每個注漿循環(huán)掘進工作面煤壁布置 4～6 根注漿管。從工作面斷面的上部開孔，孔間距為 0.7～1 m。對注漿管密度、深度和角度隨時進行調(diào)整，鉆孔布置示意圖如圖1所示。

2.4.2 注漿壓力

根據(jù)斷層帶煤體的承受能力和最小抵抗面及工作面圍巖條件，當工作面供風風量不低于3 m3/min，供風壓力不低于 0.5 MPa時，注漿終壓應為 10～15 MPa，擴散半徑為1.1 m左右。

2.4.3 注漿量預計

（1）單孔注漿量

按下列公式計算：Q單=AЛR2HnBM/1.4

式中：A—漿液的損耗系數(shù)，取1.05；R—漿液有效擴散半徑，取1.1 m；H—注漿段長度，取5 m；n—孔隙率，取0.6%；B—漿液充填系數(shù)，取0.8；1.3—平均重復注漿系數(shù)；M—漿液密度，1200 Kg/ m3。

則：Q單 =1.05×3.14×1.12×5×0.006×0.8×1200/1.3 ≈88 Kg

（2）每個注漿循環(huán)注漿量Q循環(huán)

Q循環(huán) = Q單× N =88 Kg /孔 × 5孔=440 Kg

Wmin = W ×15=352 Kg×15=5280 Kg

每循環(huán)向前掘進4 m，則平均每米進尺需要注漿量約110 Kg。

2.4.4 施工工藝

施工工藝：標孔鉆孔 檢查鉆孔質(zhì)量安裝注漿管及封孔部件封孔準備漿液開泵注漿凝固檢查注漿質(zhì)量驗收。注漿工藝流程示意圖如下圖2所示：

3 結論

通過對該礦 6205 工作面回采巷道進行化學注漿加固施工，對松散體進行了有效粘結，使之成為整體，提高了圍巖的力學性能和承載能力，為巷道安全快速掘進，工作面快速投產(chǎn)，礦井采掘順利接替提供了有利的條件，實現(xiàn)了礦井高產(chǎn)高效，是煤礦井下巷道維護的一項非常實用的技術。

參考文獻：

[1]王國際. 注漿技術理論與實踐[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2000.

[2]杜嘉鴻，秦明武，肖榮久. 國外化學注漿教程[M].北京：水利電力出版社，1987.

第3篇：高分子材料的主要性能特點范文

【關鍵詞】乳化瀝青；生產(chǎn)；技術

1、乳化瀝青的特點和用途

乳化瀝青是將瀝青微粒均勻分散在含有乳化劑的水溶液中所得到的穩(wěn)定的瀝青乳液。有快裂、中裂、慢裂三種類型，分為陽離子乳化瀝青、陰離子乳化瀝青和非離子乳化瀝青。

按基質(zhì)瀝青分為：改性乳化瀝青和普通乳化瀝青。

按用途分為：粘層乳化瀝青、透層乳化瀝青、稀漿封層微表處乳化瀝青、灌封膠類乳化瀝青、霧封層用乳化瀝青、冷再生乳化瀝青等。

1.1乳化瀝青的特點

乳化瀝青粘度很低、流動性很好，可以常溫使用，且可以和冷的、潮濕的石料一起使用，當乳化瀝青破乳凝固時還原為連續(xù)的瀝青并且水分完全排除掉，形成材料以及結構的強度。因乳化瀝青避免了高溫操作、加熱和有害排放，提供了一種比熱瀝青更為安全、節(jié)能和環(huán)保的施工工藝，故它在公路工程中得到了廣泛應用。

1.2乳化瀝青的用途

1.2.1在路面工程中，可當作透層油、粘層油使用，且容易撒布均勻，滲透和粘附性良好。

1.2.2在路面表面層，用于稀漿封層、微表處、霧封層、瀝青表面處治等路面磨耗層。

1.2.3可作為冷補材料修補路面坑槽。

1.2.4可作為填補材料填補路面裂縫。

1.2.5可作為瀝青乳液養(yǎng)護穩(wěn)定基層。

G6劉白高速公路k1423+000～k1557+000于2005年建成通車，全線長134公里，該段路段交通量較大，超載超限車輛多，經(jīng)過5年多的運行，全線路面產(chǎn)生了10～15mm不同程度的車轍，為消除路面車轍，提高行車的舒適性，白銀公路總段運用乳化瀝青微表處技術處治了全線路面，消除了路面車轍，并增強了路面的抗?jié)B性和耐久性，極大地改善了路面狀況?，F(xiàn)就對乳化瀝青生產(chǎn)技術作一簡要介紹。

2、乳化瀝青生產(chǎn)技術

2.1生產(chǎn)設備準備

采用ENH間歇式乳化瀝青設備，設立固定式乳化瀝青生產(chǎn)車間，安裝核心設備乳化瀝青膠體磨，膠體磨的主要性能參數(shù)為功率、轉(zhuǎn)速、流量、間隙、可以根據(jù)實際生產(chǎn)需要來選擇安裝膠體磨。

安裝其他主要設備：皂液配置罐、基質(zhì)瀝青加熱罐、水加熱罐、換熱器、乳化瀝青儲存罐、儀表、控制電柜等。

2.2材料準備

2.2.1水

水是制備乳化瀝青的介質(zhì)，水的硬度和離子性對乳化瀝青生產(chǎn)有較大影響，應選用純凈無污染的水，一般飲用水即可。

2.2.2乳化劑

采用MQK—1D、AA—63D、S—101等乳化劑，有離子型和非離子型，改性乳化瀝青就是添加了特殊高分子聚合物和添加劑的瀝青乳液。

2.2.3添加劑

穩(wěn)定劑：cl—12聚乙烯醇、甲基纖維素等高分子材料；氯化銨、氯化鈣等無機材料；鹽酸：調(diào)整pH值，也是影響乳化瀝青的主要因素，尤其是用于稀漿封層、微表處的慢裂快凝乳化瀝青。

2.2.4基質(zhì)瀝青

選用韓國skAH—90#瀝青作為制備乳化瀝青的基質(zhì)瀝青，其各項技術指標應滿足要求。

2.3生產(chǎn)流程

乳化瀝青的生產(chǎn)流程可以分為以下四個過程：瀝青的準備、皂液配制、瀝青乳化、乳液儲存。

2.3.1瀝青的準備

瀝青的準備過程主要是將瀝青加熱并堅持在適宜溫度。溫度的控制十分重要，如果瀝青溫度過低，會造成瀝青粘度大、流動困難、從而乳化困難；如果瀝青溫度過高，一方面會造成瀝青老化，同時也會使乳化瀝青的出口溫度過高，影響乳化劑的穩(wěn)定性和乳化瀝青質(zhì)量。普通瀝青在進入乳化設備時的溫度一般在135℃—140℃。

2.3.2皂液配置

將皂液罐中注入欲配置皂液數(shù)量1/3數(shù)量的水，打開導熱油閥門開始加熱至20—30度。在配置皂液的地罐中注入已加熱至20—30度的水，開啟攪拌器，將一定量的穩(wěn)定劑CL—12緩慢的均勻的摻入水中，待攪拌均勻且徹底溶解后，在其中加入定量的乳化劑MQK—1D攪拌至均勻后打回皂液罐繼續(xù)攪拌，并將皂液溫度加熱至55度，在加熱過程中，在皂液罐中加入定量的膠乳INPULIN1468。攪拌均勻且使其溫度達到55度時，開始在皂液中加入鹽酸，加酸時先一次性加入一部分，再逐次稱量加入，每加一次都要用酸度計檢測其PH值，最終使其PH值為2。

2.3.3瀝青的乳化

將合理配比的瀝青和皂液一起進入乳化機，經(jīng)過增壓、剪切、研磨等機械作用，使瀝青形成均勻、細小的顆粒，穩(wěn)定均勻地分散在皂液中，形成水包油的瀝青乳狀液。乳化瀝青出口溫度應在85℃左右。

2.3.4乳化瀝青的儲存

乳化瀝青從乳化機中出來，經(jīng)過冷卻進入配置攪拌裝置、干凈的儲存罐，即有利于噴灑使用，又可以減緩乳化瀝青的離析。

2.3.5質(zhì)量要求

以第一批固含量63%的乳化瀝青為例，基質(zhì)瀝青63%，皂液37%，乳化劑MQK—1D2.2%，膠乳（INPULIN1468）3.97%，穩(wěn)定劑CL—120.065，水30.765%，要求皂液PH為2，等成品乳化瀝青放置24小時后，進行各項試驗檢測。

2.4結束語

實踐證明乳化瀝青是一種節(jié)約、安全、環(huán)保、有效且通用的道路材料，不論是在新建的公路工程，還是在公路的日常養(yǎng)護，都有不可低估的作用，其經(jīng)濟效益和社會效益顯著。但是單一的乳化瀝青存在粘結度低、柔韌性差、早期強度低等缺點，路用性能很難與熱拌混合料相比，因此只能用于瀝青路面的修補、低交通量路面、中重交通量路面的下面層、封層和基層。如何改善乳化瀝青的性能，使其具有更強的粘結力、高溫穩(wěn)定性、優(yōu)越的彈性恢復能力和較高的抗壓、抗變形能力等，以滿足在高等級瀝青路面使用要求，尚有待進一步的理論和試驗研究。

參考文獻

第4篇：高分子材料的主要性能特點范文

據(jù)有關部門估計，我國每年城鄉(xiāng)新建房屋建筑面積近20億平方米，其中80％以上為高能耗建筑；既有建筑近400億平方米，95％以上是高能耗建筑。目前我國單位建筑面積能耗是發(fā)達國家的2－3倍以上。據(jù)建設部預測，未來10年我國建筑業(yè)發(fā)展速度仍會高于國民經(jīng)濟的發(fā)展速度，其中住宅建設也將處于增長型發(fā)展時期。預計“十一五”期間，全社會房屋竣工面積將達到90億平方米，其中新建住宅將達到60億平方米以上。按照《建筑節(jié)能標準》要求，如此巨大的建筑工程量，將帶動建筑保溫材料市場的蓬勃發(fā)展。

目前，我國用于建筑外保溫的節(jié)能材料種類較多，主要有：巖物棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板、發(fā)泡水泥、新型膨脹珍珠巖保溫系統(tǒng)、聚苯顆粒保溫料漿等。由于我國各地經(jīng)濟發(fā)展、資源分布不平衡，導致以上保溫材料在我國不同地區(qū)有不同程度的應用。我國的保溫材料市場還普遍存在技術水平低、低檔產(chǎn)品多的現(xiàn)狀。但可以看到，我國正大力發(fā)展保溫技術，研發(fā)生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品，組建專業(yè)工程隊伍進行專業(yè)化施工，保溫材料及技術正逐漸向高效率、高性能、高環(huán)保的方向發(fā)展。以下先介紹現(xiàn)今我國正不同程度應用的各類保溫材料。

二、我國保溫材料簡介

(一)礦物棉

巖(礦)棉和玻璃棉有時統(tǒng)稱為礦物棉，它們都屬于無機材料。巖棉是一種來自天然礦物、無毒無害的綠色產(chǎn)品。其防火性能好、耐久性好，能夠做到與結構壽命同步，價格較低，在滿足保溫隔熱性能的同時還能夠具有一定的隔聲效果。但巖棉的質(zhì)量優(yōu)劣相差很大，保溫性能好的密度低，其抗拉強度也低，耐久性比較差。玻璃棉與巖棉在性能上有很多相似之處，其手感好于巖棉，可改善工人的勞動條件，但價格較巖棉為高。

(二)聚苯乙烯泡沫塑料板

聚苯乙烯泡沫塑料板是以聚苯乙烯樹脂為主要原料，經(jīng)發(fā)泡劑發(fā)泡而制成的內(nèi)部具有無數(shù)封閉微孔的材料。其表觀密度小、導熱系數(shù)小、吸水率低、隔音性能好、機械強度高而且尺寸精度高、結構均勻，主要應用有聚苯板、鋼絲網(wǎng)架夾芯復合內(nèi)外墻板、金屬復合夾芯板。雖然聚苯板作為保溫材料在使用中具有良好的保溫效果，但由于板材的特點使得聚苯板在施工中與主體連接時是以點固定為主、面固定為輔，板材之間要進行必要拼接、黏結，不適應外形較復雜建筑物的保溫，施工工藝較復雜、綜合成本高。同時，由于聚苯板的憎水性與常規(guī)的親水性材料不適應，導致其面層以外的后續(xù)施工質(zhì)量不易保證，容易出現(xiàn)面層砂漿開裂、脫落、空鼓等質(zhì)量問題，對建筑物的外裝飾如面磚、涂料的施工構成了很大的制約。

(三)發(fā)泡水泥

使用發(fā)泡水泥制作保溫層，用于屋面保溫和外墻保溫，與聚苯乙烯板等其他隔熱材料相比，導熱系數(shù)較高，但是發(fā)泡水泥與結構層的附著性能較強，施工較方便、環(huán)保性較好。采用發(fā)泡水泥作為屋面保溫隔熱材料，使得隔熱層與樓板基面之間結合附著性能大大提高。過去大多數(shù)地暖施工中采用苯板做隔熱層，不能與原基面很好地結合，更沒有有效的附著力，造成脫層、空鼓、龜裂等。采用發(fā)泡水泥體作為保溫隔熱層，使發(fā)泡水泥隔熱層與原樓板細小凸凹不平的基面填平，并可抓實、抓牢形成強有力的附著性能。施工后使原有面層基本達到水平程度，給下道工序帶來方便，并可保證面層薄厚均勻的整體效果。

(四)新型膨脹珍珠巖外墻外保溫系統(tǒng)

膨脹珍珠巖是一種傳統(tǒng)的建筑保溫材料，應用非常廣泛。上個世紀，由于膨脹珍珠巖吸水率較高，在墻體溫度變化時，珍珠巖因吸水膨脹產(chǎn)生鼓泡開裂現(xiàn)象，降低了材料的保溫性能。另外，由于珍珠巖保溫材料多出于珍珠巖與水泥結合體，就出現(xiàn)了難以解決的強度與導熱系數(shù)的矛盾，這給其作為建筑保溫材料帶來了致命的缺陷。國家建設部一度下文限制使用膨脹珍珠巖作為內(nèi)保溫漿料。科研人員經(jīng)過幾年的科研攻關，先后成功研制了閉孔珍珠巖和?；⒅?。

閉孔珍珠巖加工工藝是采用電爐加熱的方式，‘通過對珍珠巖礦砂的梯度加熱和滯空時間的精確控制，使產(chǎn)品表面溶融，氣孔封閉，內(nèi)部保持蜂窩狀結構不變。閉孔珍珠巖克服了傳統(tǒng)膨脹珍珠巖吸水率大、強度低、流動性差的特點，延伸了膨脹珍珠巖的應用領域。

?；⒅椋且环N無機玻璃質(zhì)礦物材料，經(jīng)過特殊生產(chǎn)工藝技術加工而成，呈不規(guī)則球狀體顆粒，內(nèi)部多孔空腔結構，表面?；忾]，光澤平滑，理化性能穩(wěn)定，具有質(zhì)輕、絕熱、防火、耐高低溫、抗老化、吸水率小等優(yōu)異特性，可替代粉煤灰漂珠、玻璃微珠、膨脹珍珠巖、聚苯顆粒等諸多傳統(tǒng)輕質(zhì)骨料在不同制品中的應用，是一種環(huán)保型高性能新型無機輕質(zhì)絕熱材料。從以下產(chǎn)品主要性能對照，就可以根據(jù)不同理化性能分別加以應用。

閉孔珍珠巖和?；⒅椴坏哂姓渲閹r具有的重量輕、穩(wěn)定抗老化、防火、綠色環(huán)保等特點，又克服了一般珍珠巖導熱系數(shù)高的弊端，是理想的外墻保溫系統(tǒng)的輕質(zhì)骨料。

經(jīng)過多年來對膨脹珍珠巖內(nèi)外墻保溫砂漿的分析研究，我國研制開發(fā)了新型膨脹珍珠巖外墻外保溫系統(tǒng)。新型膨脹珍珠巖外墻外保溫系統(tǒng)是由與基礎墻體相黏接的保溫界面層、珍珠巖骨料層、表面抗裂層組成的復合保溫系統(tǒng)。黏接保溫界面層漿料采用無機材料和有機添加劑合成，用噴槍在基礎墻體上噴涂1cm厚，與基礎墻體形成一體。同時黏接保溫界面層具有一定的彈性，以保持與基礎墻體的穩(wěn)定性。中間珍珠巖骨料層由閉孔珍珠巖或?；⒅榕c無機材料和有機添加劑合成，由人工披涂在中間層。最后，可用噴槍噴涂外層抗裂層。這種保溫體系具有抗風強、抗裂性好、保溫性好、防火性好、耐老化等優(yōu)點。

(五)聚苯顆粒保溫料漿

聚苯顆粒保溫料漿是由聚苯顆粒和保溫膠粉料分別按配比包裝組成。膠粉料采用預混干拌技術在工廠將水泥與高分子材料、引氣劑等各種添加劑混均后包裝，使用時按配比加水在攪拌機中攪拌成漿體后再加入聚苯顆粒，充分攪拌后形成塑性良好的膏狀體，將其抹于墻體干燥后便形成保溫性能優(yōu)良的隔熱層。此種材料施工方便，保溫性能良好。其中聚苯顆?？梢圆捎霉I(yè)品，也可以采用廢舊聚苯保溫板經(jīng)機械破碎后的顆粒，這對于防止白色污染、保護環(huán)境十分有益。但此種保溫材料吸水率較其他材料高，使用時必須加做抗裂防水層。抗裂防水保護層材料由抗裂水泥砂漿復合玻纖網(wǎng)組成，可長期有效控制防護層裂縫的產(chǎn)生。聚苯顆粒保溫料漿可以克服板材類的不足，因此它構成了建筑保溫隔熱材料的重要組成部分。

三、我國保溫材料的發(fā)展

以上保溫材料在我國建筑保溫施工中都有不同程度的應用，因為我國幅員遼闊，保溫原材料分別不均，生產(chǎn)力發(fā)展不平衡，在選擇保溫材料時，各地都有不同的考慮。但就其綜合性能來講，聚苯乙烯泡沫塑料板的應用較廣，它保溫效果好、成本低，但施工性能差、強度低、與基體結合不牢的缺點突出，該材料仍有待提高。作為新型復合保溫材料的代表，聚苯顆粒保溫料漿正得到不斷的推廣和應用，它結合了水泥的施工優(yōu)點和高分子材料的保溫優(yōu)點，再配以引氣劑、憎水劑等外加劑，綜合性能尤為突出，應用前景非常廣闊。目前，發(fā)達國家在漿體保溫材料研制開發(fā)方面，以輕質(zhì)多功能復合漿體保溫材料為主。此類漿體保溫材料的各項性能較傳統(tǒng)漿體保溫材料明顯提高，如具有較低的導熱系數(shù)和良好的使用安全性及耐久性等。同時，這類復合漿體保溫材料又具有優(yōu)異的功能性，如無氟里昂阻燃型聚氨酯泡沫復合漿體保溫材料、超輕質(zhì)全憎水硅酸鈣漿體保溫材料等，可以滿足不同使用條件的要求。此外，國外非常重視保溫材料工業(yè)的環(huán)保問題，積極發(fā)展“綠色”保溫材料制品，從原材料準備(開采或運輸)、產(chǎn)品生產(chǎn)及使用，日后的處理問題，都要求最大限度地節(jié)約資源和減少對環(huán)境的危害。

四、結語

隨著國際保溫建材的發(fā)展，我國保溫材料的發(fā)展應綜合考慮相關因素，如經(jīng)濟水平、生產(chǎn)原料、施工技術等，力求提高保溫效果，提高施工效率，減少能源消耗，減少環(huán)境污染和溫室效應。

第5篇：高分子材料的主要性能特點范文

關鍵詞：材料性能學;課程改革;實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）43-0104-03

教書育人是高校的基本功能之一，教學質(zhì)量關系到培養(yǎng)人才的質(zhì)量，是高校賴以生存和發(fā)展的基礎。隨著社會的發(fā)展，高等教育改革與發(fā)展的深化，學科之間的交叉、重組和優(yōu)化，以前針對某個專業(yè)開設的一些課程已經(jīng)不能滿足科技發(fā)展的要求，必須進行改革。

一、課程性質(zhì)與特點

“材料性能學”課程是材料科學與工程專業(yè)主干課程，是一門重要的專業(yè)基礎課，是學生專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)基礎的重要組成部分，對于學生的就業(yè)和進一步深造都有著重要的影響。很多材料專業(yè)都開設了相關課程[1，2]。我?！安牧闲阅軐W”課程的前身是“無機材料性能”，講授對象是無機非金屬材料專業(yè)的本科生。根據(jù)教育部提出的拓寬專業(yè)口徑，按專業(yè)大類進行人才培養(yǎng)的基本思路，我校從2005年開始按一級學科專業(yè)“材料科學與工程”招生培養(yǎng)。根據(jù)培養(yǎng)方案，原“無機材料性能”變更為“材料性能學”?！安牧闲阅軐W”是聯(lián)系材料微觀結構與宏觀性能的一門重要課程，既是材料科學與工程學科的重要研究內(nèi)容，也是材料生產(chǎn)和應用的重要基礎，是材料科學與工程專業(yè)學生的必修課程。通過本課程的學習，使學生具備以下能力：根據(jù)材料的性能參數(shù)判斷材料的優(yōu)劣，立足材料的性能正確選擇和使用材料，改變材料的性能從而探索新材料、新性能、新工藝，為最終實現(xiàn)建立材料結構―性能―制備―應用之間的關系――這一材料學科研究的最終目標打下理論基礎。在教學過程中，注重培養(yǎng)學生的研究能力、工程素質(zhì)和綜合應用能力，創(chuàng)新實踐能力和團隊合作能力，以及應用專業(yè)知識和技能解決材料科學與工程領域復雜問題的能力。

本課程具有如下特點。

1.內(nèi)容廣泛，學科交叉性強。“材料性能學”不再是針對某一種材料，而是針對材料大類，涉及材料種類眾多，同時涉及的性能也是多方面的，有力學性能、物理性能和化學性能等。力學性能內(nèi)容廣泛自不必說，很多學校的材料力學性能是一門單獨的課程;物理性能涉及熱、光、電、介電、磁等性能;化學性能包括耐腐蝕性、抗氧化性、化學穩(wěn)定性等。涉及物理、化學、力學、材料科學基礎、材料研究方法、材料工藝等[3]。

2.與工程實際聯(lián)系緊密，同時兼具敘述性與理論性?！安牧闲阅軐W”課程是介紹材料各種主要性能的基本概念、物理本質(zhì)、影響因素、變化規(guī)律、性能指標的工程意義以及測試、評價及應用。各種性能的物理本質(zhì)和變化規(guī)律與材料的化學成分及基本結構間的關系較為抽象，理論性較強，同時，由于涉及的性能眾多，各性能的指標、測試、評價與應用等具有一定的敘述性。

3.理論與實際相結合，實踐性強。材料的各種性能都有一定的應用場合，或者根據(jù)不同的應用要求，需要特定的性能，因此，無論是材料各種性能本身的測試和研究還是和工程實際相結合都具有很強的實踐性。

二、課程存在的問題和改革的必要性

1.專業(yè)拓寬的影響。我國的高等教育最初照搬蘇聯(lián)模式，培養(yǎng)“專業(yè)”人才，但是隨著社會的發(fā)展和科學的進步，交叉學科和新興學科興起，原來狹窄的專業(yè)模式已難以適應我國經(jīng)濟發(fā)展的需求，更阻礙了科技的進步。因此，教育部于1998年進行了大范圍的本科專業(yè)目錄調(diào)整，我校的材料專業(yè)也于2005年按材料科學與工程一級學科專業(yè)招生，相應的課程也改為“材料性能學”，但是教學內(nèi)容和教學大綱仍然沿用了過去“無機材料物理性能”課程的教學體系，講授的內(nèi)容變化不大。

2.課程教學本身存在的問題。傳統(tǒng)的課堂教學以教師講授為主，教學方法相對單一，而“材料性能學”課程具有理論性較強和講授的概念較為抽象的特點，傳統(tǒng)的講授方法很難讓學生迅速而有效地理解教學內(nèi)容。因此，如何把抽象和艱深的理論內(nèi)容深入淺出地展現(xiàn)給學生，讓學生迅速有效地理解教學內(nèi)容是一個難點，同時也是課堂教學的重點。目前，雖然采用了多媒體課件，但是大多是用PowerPoint制作的簡單課件，其表現(xiàn)力仍有限，在教學效果上力不從心。

3.由于條件限制，目前我校的“材料性能學”課程只有理論教學環(huán)節(jié)，而沒有實踐教學環(huán)節(jié)。但該課程本身是一門實踐性很強的課程，缺少實踐教學使得學生在接受教學內(nèi)容上產(chǎn)生了一定的困難?！拔衣犨^就忘了，我看見就記住了，我做了就理解了”是華盛頓兒童博物館上的格言，這不單對幼兒適用，對剛剛邁入成年的大學生也是適用的。因此，要想辦法創(chuàng)造條件開展實踐教學。

三、教學改革措施

1.課程體系和教學內(nèi)容改革。我?！安牧闲阅軐W”課程的前身是“無機材料物理性能”，側(cè)重點是無機非金屬材料物理性能，隨著專業(yè)面的拓寬和人才培養(yǎng)模式的調(diào)整，調(diào)整后的“材料性能學”，從材料種類來說不能再拘泥于單一的無機非金屬材料，而要整合金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料等相關性能;從性能上來說要從物理性能拓寬到力學性能、物理性能和化學性能。對這些內(nèi)容進行綜合優(yōu)化，形成系統(tǒng)理論。課程內(nèi)容要涵蓋主要材料主要性能的基本知識和理論，同時要緊跟學科前沿，涵蓋新模型、新概念和新技術。在目前條件下，應選用合適的教材，同時爭取重新編寫教材以切合課程體系。課程體系的調(diào)整，使得課程涵蓋內(nèi)容大幅增加，但目前大學本科教育的趨勢是課時大幅減少，我校“材料性能學”課程為48學時，課時大幅壓縮，要想涵蓋全部內(nèi)容存在很大難度，在內(nèi)容的廣度和深度上存在矛盾。在這種背景下，課程體系和教學內(nèi)容的改革是重點也是難點。在課程內(nèi)容的設計上，以“寬口徑、強基礎、重實踐”為指導思想，培養(yǎng)具有扎實基礎理論和較強實踐能力的復合型人才為目標。教學重點與學校實際情況相結合，根據(jù)材料專業(yè)的實際情況確定課程的內(nèi)容和要求，分清主次，哪些是必須的，以“必須、夠用”為度。“材料性能學”課程主要包括如下七個模塊：材料的力學性能、熱學性能、電學性能、介電性能、磁學性能、光學性能和化學性能。在各個模塊中，以每種性能的基本概念―物理（化學）本質(zhì)―影響因素―性能指標的工程意義―指標的測試、評價及應用為主線貫穿始終[3]。同時，教學內(nèi)容需體現(xiàn)科技的發(fā)展，適時講授相關領域的研究動態(tài)和發(fā)展前沿，保持教學前瞻性，拓寬學生的視野，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。

2.教學方法和教學手段改革。傳統(tǒng)的教學模式是一根粉筆加一本教科書貫穿一堂課，現(xiàn)在用上了多媒體[4]，但很多時候只是把板書搬到了PPT上，仍然是教師講、學生聽，對于抽象的概念和理論，學生難于理解和掌握。在教學方法上，要改變傳統(tǒng)教學模式，綜合運用啟發(fā)式、討論式、案例式等多種教學方法，激發(fā)學生的學習興趣，提高教學效果。

在教學手段上，一要完成多媒體課件制作：充分運用文字、圖形、圖像、聲音、動畫、影像等多種媒體素材，制作多媒體課件，把抽象、復雜的理論內(nèi)容生動形象、深入淺出地展示給學生，加大課堂教學的信息量，一定程度上降低課時壓縮的影響;二要建立網(wǎng)絡教學環(huán)境：利用網(wǎng)絡平臺，建立和完善課程網(wǎng)站，利用課后延伸環(huán)節(jié)，為學生的自主性學習提供條件。

3.實踐環(huán)節(jié)建設。實踐是工科教育的靈魂，教學中實踐環(huán)節(jié)的設置有利于學生的學習和理解，有利于學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性的培養(yǎng)。本課程由于條件的限制，目前并沒有實踐環(huán)節(jié)。因此，一方面要積極向?qū)W院、學校申請資源，努力爭取建立基本實踐條件，同時在目前條件下，充分利用現(xiàn)有的條件，探索開展實踐教學的方法。

四、教學改革實踐示例及效果

材料對電場的響應主要有兩種，一種是帶電粒子的長程運動，稱為電導，一種是帶電粒子的短程運動，稱為極化，內(nèi)容很多也很復雜。以往的教學中要分別介紹電子電導、離子電導、半導體、介質(zhì)極化等[5]，這些內(nèi)容理論性強，學生不容易理解，也很難產(chǎn)生興趣。因此，在教學中采用“應用先行”的辦法，以生活中和高科技領域中的應用為引子，引導學生發(fā)現(xiàn)材料的獨特性能，激發(fā)學生的學習興趣;發(fā)現(xiàn)了材料的獨特性能后，引導學生分析研究其中的原理、機制和物理本質(zhì);然后再從物理本質(zhì)出發(fā)，分析影響材料該性能的因素，從影響因素出發(fā)，進一步分析討論改進、提高材料性能的方法和實現(xiàn)手段;再從性能出發(fā)，分析材料可能的其他應用，啟發(fā)學生的發(fā)散思維和創(chuàng)新精神。實踐示例：材料的熱敏特性教學。材料的熱敏特性是指材料對溫度變化具有響應的特性，材料的熱敏特性在許多領域具有廣泛的應用，是許多功能材料的基礎。對于這個特性，首先從家庭日常使用的電飯煲出發(fā)。為什么電飯煲能夠自動把飯煮好？這個問題引起了同學的興趣，同學紛紛發(fā)言：有的說通過電加熱把飯煮熟，教師追問電飯鍋怎么知道熟了，既不會夾生也不會焦掉？有同學說那應該是有傳感器，教師追問會是什么樣的傳感器呢？帶著這一系列的問題和各色各樣的答案，教師對問題進行總結：電飯煲煮飯是把適量的水和米混合在一起，通過電加熱，水的溫度逐漸升高直至沸騰。沸騰后，由于水的沸點在一定的大氣壓下是恒定的，在我們生活的低海拔地區(qū)基本上可以認為是保持100℃不變，因此鍋底的溫度一直保持100℃不變。隨著時間的延長，一部分水分被大米吸收，另外一部分水分慢慢蒸發(fā)，直到飯熟后，鍋底沒有了液態(tài)水，鍋底溫度升高，此時電飯鍋就需要停止加熱，否則飯要燒焦了。這一點電飯鍋是如何做到的呢？此時該我們的主角――熱敏材料閃亮登場了。有一類材料他們的電阻隨溫度升高而顯著地變化，飯沒熟，溫度在100℃時，材料的電阻比較小，線路導通，發(fā)熱元件工作;當溫度超過100℃達到103℃時，電阻突然上升幾個數(shù)量級，此時線路斷開，停止加熱，這種材料稱為“正溫度系數(shù)（PTC）熱敏陶瓷”，可以作為恒溫發(fā)熱元件，電阻突變的點稱為“居里點”。不同材料的居里點不同，通過調(diào)整材料的成分和結構可以調(diào)整居里點，做成各種各樣不同的元器件，應用于不同的場合。這時引入科學的概念，進行課堂核心內(nèi)容講授――PTC效應的機理及影響因素，介紹熱敏材料及其應用，介紹相關的知識點。除了PTC效應，還有NTC效應――負溫度系數(shù)等。核心知識點講授完成后，進一步發(fā)散，除了電阻對溫度變化的響應，還有材料的其他性能如介電常數(shù)、電流、磁化強度等都對溫度變化有響應，如介電常數(shù)―溫度敏感的鐵電材料、電流―熱量敏感的熱釋電材料、磁化強度―溫度敏感的磁性陶瓷等。介紹相關特性，布置小組討論作業(yè)：介電常數(shù)―溫度敏感、電流―熱量敏感、磁化強度―溫度敏感的機理、影響因素及應用等，引導學生利用學校圖書館的數(shù)據(jù)庫，查閱科技文獻，了解相關問題的最新研究發(fā)展動態(tài)。學生每4～5人分為一組，選擇感興趣的內(nèi)容進行研討，利用教材和參考書對每一個主題所涉及的性能的基本概念、物理本質(zhì)和影響因素進行分析，查閱科技文獻了解材料的應用領域及最新研究方向和成果。每個小組提交一份研討報告，同時準備演講PPT，進行演講匯報。演講過程中，學生積極提問、質(zhì)疑、討論，形成了良好的學習氛圍，培養(yǎng)了學生的團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力及領導力。

“材料性能學”是材料專業(yè)的一門主干課程，隨著專業(yè)的調(diào)整以及課程本身的特點，必須對其教學內(nèi)容、教學方法進行改革。文中提及的一些思路，有些已經(jīng)實施，也取得了較好的效果，有些仍需創(chuàng)造條件進行實踐，在教學實踐中不斷完善。學生掌握材料各種主要性能的基本概念、物理本質(zhì)、變化規(guī)律、性能指標及其工程意義;了解影響材料性能的主要因素，材料性能與化學組成、組織結構之間的關系，從而為判斷材料優(yōu)劣、正確選擇和使用材料，改變材料性能、探索新材料、新性能、新工藝打下理論基礎，培養(yǎng)學生的知識應用能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻：

[1]成都理工大學 材料物理性能精品課程申報網(wǎng)站http：///qvy/

[2]武漢理工大學.材料力學性能[EB/OL].精品課程網(wǎng)站

http：///details？uuid=ba97957d-

122e-1000-8376-144ee02f1e73&courseID=X0500304.

第6篇：高分子材料的主要性能特點范文

關鍵詞：高性能；低能耗；共擠復合

1. 應用需求

據(jù)有關資料顯示，全球消費品的軟包裝市場高達300億美元。目前，紙塑鋁多層復合包裝材料在軟包裝行業(yè)中占有重要地位。世界上一些先進國家，紙塑鋁多層復合材料占整個塑料包裝的33~44％，目前，在我國，軟包裝的發(fā)展速度要略高于總的國民生產(chǎn)的發(fā)展速度約為12-15%，其中紙塑鋁多層復合無菌紙包裝的年消耗量約為100億包的包材，售價約折合人民幣近40億元，而且也每年以20~30%的速度遞增，成為全球最大和發(fā)展最快的市場，但紙塑鋁多層復合無菌包裝在我國軟包裝制品中僅占10%，而發(fā)達國家占65%，我國軟包裝制品具有極大的發(fā)展空間，因此，研制較高自動化控制系統(tǒng)水平的多層復合材料專用生產(chǎn)線市場前景光明。

1.1液體食品軟包裝的特點

共擠復合10層紙塑鋁軟包裝材料（如結構為PE+MLLDPE/LDPE/印刷層/原紙/LDPE+納米材料/EAA/鋁箔/EAA/LLDPE/PE+MLLDPE的軟包裝材料），所生產(chǎn)的包裝材料具有阻隔性、保香性、耐熱性和食品安全性良好等優(yōu)點，可廣泛用于鮮奶、果奶、酸奶、果汁、飲料等液態(tài)食品的無菌包裝。

2 高性能低能耗共擠紙塑（鋁）多層軟包材共擠復合生產(chǎn)線的工藝

擠出復合又稱涂復或淋膜，是廣泛使用的一種經(jīng)濟的復合薄膜方式，它是將聚乙烯等熱塑性塑料在擠出復合機中熔融，從扁平機頭中呈薄膜狀流出，在兩個緊密接觸的滾筒間將其壓向底材并經(jīng)過冷卻后制成復合薄膜的方法。擠出復合可以是單層復合，也可以多層一次性復合或多層多次復合,即共擠復合；產(chǎn)品結構變化較多。

高性能低能耗共擠紙塑（鋁）多層軟包材共擠復合生產(chǎn)線(液體食品包裝用多層復合材料一次復合成型)的工藝如下：

印刷紙卷放卷預熱處理反面電暈處理反面擠出復合塑料A、B層正面電暈處理正面擠出復合塑料C、D層（同時從第二放卷接入鋁箔一齊復合）正面擠出復合塑料E、F、G層整理收卷。

3 高性能低能耗共擠紙塑（鋁）多層軟包材共擠復合生產(chǎn)線的建立

通過“節(jié)能、高效、精密”為關鍵，以裝備和技術以及相關理論的研究與開發(fā),完成紙塑（鋁）多層軟包裝材料共擠復合成套生產(chǎn)線。其中“高效”是指要提高擠出速度，實現(xiàn)高速擠出，從節(jié)能角度看，就是要提高單位能耗成型軟包裝材料的長度；而提高軟包裝材料中塑料膜層厚度的“精密度”可帶來明顯的節(jié)能效果。

紙塑（鋁）多層軟包裝材料共擠復合的生產(chǎn)設備規(guī)格，目前包裝材料幅寬都在1.2米以上，最大幅寬達2.3米以上。生產(chǎn)線速度高(，整線自動化程度高，生產(chǎn)過程中的溫度、速度、壓力、張力、厚度控制等控制系統(tǒng)全部集中數(shù)字化控制。生產(chǎn)出性能更好的紙塑（鋁）多層軟包裝材料，對設備的性能要求會更高。

3.1 原料

擠出機使用樹脂：LLDPE、LDPE、PP、EVA、EAA、EMAA、SURLYN（沙林）、Nucrel（牢靠）等涂復級樹脂。

基材：a) 主放卷基材：紙（60～400g/m²）等。

b) 夾層：鋁箔。

3.2 生產(chǎn)設備

本生產(chǎn)線為高性能低能耗共擠紙塑（鋁）多層軟包材共擠復合生產(chǎn)線。

擠出復合的加工設備：擠出復合機組一般包括塑料擠出機、模頭、放卷部分（包括夾層放卷）、復合部分、收卷部分以及轉(zhuǎn)動裝置、張力自動控制、放卷自動糾偏、材料預處理、后處理等附屬裝置組成。，本公司公司自主研發(fā)的液體食品包裝用多層復合材料一次復合成型專用生產(chǎn)線，設備結構見下圖。生產(chǎn)方向是右向左，擠出機是2-2-3(即：兩層-兩層-三層),從右邊的放卷到左邊最后的收卷，左邊的擠出機是“三層共擠擠出機”，由三個機筒及換網(wǎng)、分配器、一個T型模頭組成。

1放卷; 2擺動糾偏機構;3復合座Ⅰ(反面)& 電暈機Ⅰ;4電暈機Ⅱ;5預熱;6復合座Ⅱ& 電暈機Ⅲ;7夾層放卷;8擺輥張力檢測;9復合座Ⅲ;10監(jiān)控;1收卷;12擠出機-G;13擠出機-F;14擠出機-E;15擠出機-D;16擠出機-C;17擠出機-B;18.擠出機-A;19.主電柜

圖1高性能低能耗共擠紙塑（鋁）多層軟包材共擠復合生產(chǎn)線示意圖

主要性能參數(shù)如下：工作寬度:600～1350mm;擠出機：當量直徑為φ90的螺桿最大擠出量為200kg/h；φ65的螺桿最大擠出量為100kg/h；第一放卷形式：氣動夾緊氣脹軸式；最大直徑φ1600mm；最大張力70kg，7～200 m/min全速度范圍自動接料。第二放卷(夾層放卷)形式：最大直徑φ680mm；最大張力40kg，7～200 m/min；全速度范圍使用鋁箔反面自動接料。生產(chǎn)線速度：機械速度：200m/分鐘，工藝速度：150m/分鐘,由使用材料和工藝條件決定。

3.3 工藝流程

3.3.1收、放卷

放卷裝置：巧妙地對基材的張力進行調(diào)整是放卷部的必要條件。安裝有邊位控制器（如

EPC），調(diào)節(jié)基材的偏移。

收卷裝置：型式與放卷部相同，但必須對應一定的卷繞直徑，并安裝有張力調(diào)節(jié)輥，通過調(diào)節(jié)張力和壓力來控制控制收卷的張緊程度。

3.3.2預熱處理

在復合工序前，通過預熱輥里熱油的加熱,把經(jīng)過的薄膜進行加熱（70～80℃），令與流涎膜、基材等復合后變成粘合牢固的復合膜。

熱輥壓合孔口處理裝置:在生產(chǎn)線上，我們做了一個改善，在預熱輥處安裝了孔口壓平裝置，使待產(chǎn)產(chǎn)品的基材上的孔口在進入復合前，先被壓平，這樣一來，既減少了紙基材上粗糙的孔口對硅膠輥的磨損，其孔口處采用特殊處理，增強了阻隔性及特殊防滲效果，降低了設備維護的投入，而且生產(chǎn)速度提高了25%，生產(chǎn)效率得到進一步提高。

3.3.3 電暈處理

為了取得良好的粘合效果，從電暈機內(nèi)發(fā)生器產(chǎn)生的電火花將塑料膜進行電暈處理，從表面凹凸使其在復合機的復合工序中，與流涎膜、基材等加緊粘合度。

3.3.4 擠出機

擠出成型系統(tǒng)是把塑料由粒狀通過高溫加工變成流體，然后從T型模頭均勻擠出的整套設備。可以是單層，兩層共擠，三層共擠或多層共擠。

3.3.5二放（夾層）放卷

二放卷裝置：鋁箔正反面高速自動接換料。為了適應多層擠出復合的需要，一般需要安裝第二放卷裝置。使擠出復合設備的生產(chǎn)真正意義上實現(xiàn)了全自動生產(chǎn)，大幅度提高了生產(chǎn)線的自動化程度與生產(chǎn)效率，節(jié)約了大量的人力與物力的浪費。在擠出復合行業(yè)的發(fā)展中，并且使產(chǎn)品使用具有極大的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.3.6 復合

復合部分主要是由冷卻輥、壓輥、背壓輥、剝離輥等組成。合上壓輥（即硅膠輥），冷卻輥和壓輥對需要復合的基材和擠出淋膜進行復合加壓，同時，，由于冷卻輥和壓輥的相互反方向轉(zhuǎn)動，使具有一定高溫度的基材和熱熔的淋膜有機復合，生產(chǎn)出剝離強度較強、厚度均勻的多層擠出復合產(chǎn)品。

4 高性能低能耗共擠紙塑（鋁）多層軟包材共擠復合生產(chǎn)線的設備特點

主要創(chuàng)新突破點：

a.集成創(chuàng)新，實現(xiàn)紙塑（鋁）多層軟包裝材料的節(jié)能、高效和精密的共擠復合；

b.基于能量動態(tài)平衡節(jié)能技術的三層共擠擠出機節(jié)能新結構。

總體技術達國內(nèi)領先或國際先進水平。

4．1 節(jié)能

因為我國這類生產(chǎn)線的關鍵裝備和技術曾一直較落后，主要表現(xiàn)在其中的關鍵裝備――擠出機和機頭的性能，包括熔融塑化、混煉、擠出產(chǎn)量、流動均勻性、能耗、熱穩(wěn)定性和熱變形等。

根據(jù)“混沌混煉塑化理論”，高分子材料在擠出機的熔融塑化過程中產(chǎn)生了分流、對流、增壓減壓、延伸、剪薄、壓延等多種混沌混煉效應，形成了“固體顆粒熔體混合物”，這種熔融過程具有熔融速率較高、高效率的混煉，共混效率隨混煉時間成冪指數(shù)增加，熔融消耗功率較低、熔體平均溫度較低以及混煉和溫度分布較均勻等優(yōu)點，因此可大幅度提高擠出產(chǎn)量；同時其混沌混煉產(chǎn)生的熱能被完全充分利用，外加熱補充的熱能也全部利用，而生產(chǎn)過程中沒有機筒冷卻風機（風機還要耗電去冷卻）反而利用保溫材料防止熱能的損失和溫度自動補償控制也得到完全的吸收，建立熔融塑化能量平衡，機筒加熱器外設置保溫材料是其擠出機節(jié)能的外在特征，大大提高了熔體流動的均勻性和包裝薄膜厚度的均勻性，從而實現(xiàn)了優(yōu)良的節(jié)能效果。

4．2材料成本降低

4.2.1材料成本分析

在同樣制品寬度為W、長度為L相同條件下，通過對目前同類二共擠復合材料樣本1結構EAA9μm/LDPE+MLLLDPE18μm、樣本2結構EAA10μm/LDPE+MLLLDPE20μm和本項目研究三共擠復合材料樣本3結構EAA6μm /LDPE18μm /LDPE+MLLLDPE（20%）6μm、樣本4結構EAA9μ-LDPE9μ-（LDPE+MLLLDPE20%）9μm進行比較：

二共擠復合材料材料樣本1的成本

=第1層材料1厚度×寬度×長度×材料1密度×材料1單價+第2層材料2厚度×寬度×長度×材料2密度×材料2單價

=9×10-6×W×L×0.95×103×27+18×10-6×(W×L×0.915×103×18×50%+W×L×0.91×103×32×50%)

=0.23085WL+0.4559WL=0.68675WL（元）

二共復合材料材料樣本2的成本

=第1層材料1厚度×寬度×長度×材料1密度×材料1單價+第2層材料2厚度×寬度×長度×材料2密度×材料2單價

=10×10-6×W×L×0.95×103×27+20×10-6×(W×L×0.915×103×18×50%+W×L×0.91×103×32×50%)

=0.2565WL+0.1647WL+0.2912=0.7142WL（元）

三共復合材料材料樣本3的成本

=第1層材料1厚度×寬度×長度×材料1密度×材料1單價+第2層材料2厚度×寬度×長度×材料2密度×材料2單價+第3層材料3厚度×寬度×長度×材料3密度×材料3單價

=6×10-6×W×L×0.95×103×27+18×10-6×W×L×0.94×103×18+6×10-6×〔（W×L×0.94×103×18) ×80%+（W×L×0.91×103×32) ×20%〕

=0.1539 WL+0.29646WL +0.114WL =0.56436WL（元）

三共復合材料材料樣本4的成本

=第1層材料1厚度×寬度×長度×材料1密度×材料1單價+第2層材料2厚度×寬度×長度×材料2密度×材料2單價+第3層材料3厚度×寬度×長度×材料3密度×材料3單價

=9×10-6×W×L×0.95×103×27+9×10-6×W×L×0.94×103×18+ 9×10-6×〔(W×L×0.94×103×18)×80%+（W×L×0.91×103×32) ×20%〕

=0.23085WL +0.14823WL +0.1710WL =0.55008WL（元）

從可以看出，三共復合材料成本與二共擠復合材料成本分析見表1。

表1材料成本分析一覽表

4.2..2實驗分析結論

通過對復合材料進行測試、分析和實驗研究，綜合以上結果及分析，可以看出，公司實際生產(chǎn)出的擠出復合材料（結構為紙220g//LDPE8μ-LDPE7μ/AL6.3μ/EAA9μ-LDPE9μ-（LDPE+MLLLDPE20%）9μm）的分層效果、薄膜均勻度及剝離強度上均達到要求，故采用的原材料組合EAA9μ-LDPE9μ-（LDPE+MLLLDPE20%）9μm的性能最優(yōu)和價格最廉，可以為以后生產(chǎn)高性能包裝材料提供指導。

4.3新型動態(tài)調(diào)幅機構

新開發(fā)的新型動態(tài)調(diào)幅機構，可實現(xiàn)擠出機在線調(diào)節(jié)擠料邊幅，可同時控制邊幅寬度和邊部厚度，達到部分材料復合后，不用切邊的目的。從而可減少因切除邊料而造成的材料巨大浪費，同時也減少了處理邊料的投入，為用戶節(jié)省大量的生產(chǎn)材料，直接或間接的經(jīng)濟效益十分可觀。

4.4 模頭氣隙電動調(diào)整功能

該生產(chǎn)線整機采用三套共擠成型系統(tǒng)聯(lián)線生產(chǎn)，可實現(xiàn)液體食品包裝用10層結構的復合材料一次成型，產(chǎn)品結構成本低，效率高，經(jīng)濟效益可觀。同傳統(tǒng)的工藝相比，效率可提高3-5倍，成本可節(jié)約20%-30%；而且設備購置成本極低，性價比比傳統(tǒng)設備高50%，產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量可靠，復合后剝離強度、均勻度、熱封性能、阻隔性能等各項指標均達到國際標準水平，成品率達97%，達到國際先進水平。

4.5達到的主要技術指標

（1）節(jié)能：總裝機功率由目前同類高檔生產(chǎn)線1250kW左右降低到1030kW左右，即整線的能耗降低約20%；擠出機單耗降低到0.13～0.15kW/(kg/h)。

（2）節(jié)材：本項目三共擠生產(chǎn)線材料EAA6μm /LDPE18μm /MLLDPE6μm為目前同類兩共擠出生產(chǎn)線材料EAA10μm /MLLDPE20μm節(jié)約材料成本20%以上。

（3）擠出膜厚度均勻度：擠出膜厚度誤差由目前同類高檔共擠復合生產(chǎn)線的±5~10μm降低至±3～5μm。

（4）復合膜剝離強度：≥2N/15mm（對EAA/LLDPE/PE+MLLDPE）。

本項目完成后，第（1）項節(jié)能效果明顯，達到國際先進水平，第（2）、（3）、（4）項達到國內(nèi)領先水平，每年可銷售3～4條生產(chǎn)線，預計年新增產(chǎn)值2000萬元，年出口創(chuàng)匯100萬美元。

4.6達到的主要經(jīng)濟指標

每年平均生產(chǎn)按6條生產(chǎn)線計算，預計能拉動食品無菌包裝、軟包裝相關材料相關產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益近20億元。由于輝隆公司的設備價格遠低于進口設備，可為用戶節(jié)約設備購置成本約21,000萬元（按進口設備每條生產(chǎn)線平均4,000萬元人民幣，輝隆公司每條生產(chǎn)線平均500萬元人民幣計）。每年共可節(jié)電5184千度/年，相當于每年節(jié)約2032噸標準煤。

5 高性能低能耗共擠雙向拉伸聚丙烯合成紙生產(chǎn)線的發(fā)展前景