高分子材料的優(yōu)缺點(diǎn)精選(九篇)

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第1篇：高分子材料的優(yōu)缺點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：化學(xué)腐蝕 樹(shù)脂基 復(fù)合材料 機(jī)理 概述

一、 耐腐蝕樹(shù)脂基復(fù)合材料的優(yōu)缺點(diǎn)

1、 樹(shù)脂基材料的品種種類(lèi)繁多。隨著石油化工的發(fā)展，新的材料不斷地出現(xiàn)因而只要選擇恰當(dāng)，在絕大多數(shù)腐蝕環(huán)境中，都可以找到比較滿(mǎn)意的防腐蝕材料。

2、 樹(shù)脂基復(fù)合材料所制備設(shè)備和管道抗污染性能好，不易結(jié)垢和被污染和被腐蝕。因此，有利于應(yīng)用場(chǎng)合下化工產(chǎn)品色澤和質(zhì)量的改善。

3、 樹(shù)脂基復(fù)合材料具有良好的加工性能，即可與金屬和木材一樣進(jìn)行機(jī)械加工，也可以通過(guò)熱成型或焊接進(jìn)行二次加工，可方便地制造各種防腐設(shè)備。

4、 樹(shù)脂基復(fù)合材料通常是絕緣材料，不像金屬那樣會(huì)由于電化學(xué)作用而導(dǎo)致材料破壞。

5、 樹(shù)脂基復(fù)合材料質(zhì)量輕，因而在軍工領(lǐng)域和航天航空領(lǐng)域里的應(yīng)用具有特殊的價(jià)值。

6、 從經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，樹(shù)脂基復(fù)合材料用來(lái)防腐蝕費(fèi)用較低，由于填料或其他增強(qiáng)材料的加入是材料的成本更低。

但是樹(shù)脂基復(fù)合材料也有其不足之處，如耐氧化性、抗?jié)B透性不如金屬；使用溫度收到限制，比金屬力學(xué)強(qiáng)度低；線(xiàn)膨脹系數(shù)大等。因而，只有更深入研究樹(shù)脂基復(fù)合材料的腐蝕機(jī)理，根本上尋找解決上述問(wèn)題的途徑才能更好地發(fā)揮這一材料的優(yōu)點(diǎn)。

二、 樹(shù)脂基復(fù)合材料的腐蝕主要形式

化學(xué)裂解 在活性戒指作用下，滲入高分子復(fù)合材料內(nèi)部的介質(zhì)分子可能與大分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，是大分子共價(jià)鍵發(fā)生破壞裂解。

溶解和溶脹 溶劑分子滲入材料內(nèi)部破壞大分子間的次價(jià)鍵，與大分子發(fā)生溶劑化作用。體型高聚物會(huì)溶脹軟化，線(xiàn)性高聚物可由溶脹二進(jìn)一步溶解。

滲透破壞 介質(zhì)向高分子材料內(nèi)部滲透擴(kuò)散引起復(fù)合材料基體和界面的脫粘。此外，高分子材料內(nèi)部的某些低分子，也會(huì)從材料內(nèi)部向外擴(kuò)散、遷移，融入介質(zhì)環(huán)境而引起腐蝕。

應(yīng)力開(kāi)裂 在應(yīng)力與某些介質(zhì)的共同作用下，樹(shù)脂基復(fù)合材料會(huì)出現(xiàn)銀紋，并進(jìn)一步生長(zhǎng)裂縫，直至發(fā)生脆性斷裂。

濕熱老化 復(fù)合材料經(jīng)受濕度、溫度和應(yīng)力聯(lián)合作用而產(chǎn)生性能退化。在吸濕過(guò)程中，結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生溶脹應(yīng)力，這種應(yīng)力的反復(fù)作用并達(dá)到某一量級(jí)時(shí)會(huì)引起應(yīng)力開(kāi)裂，以致形成龜裂紋。

三、材料腐蝕原理

材料的腐蝕主要有一下五個(gè)方面的原因；介質(zhì)的滲透與擴(kuò)散作用、溶脹與溶解作用、介質(zhì)與大分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕、環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂作用、氣候老化作用。

1、 介質(zhì)的滲透于擴(kuò)散作用 樹(shù)脂基復(fù)合材料在浸漬于介質(zhì)或暴露在大氣中，質(zhì)量會(huì)發(fā)生改變。介質(zhì)通過(guò)材料表面進(jìn)入材料內(nèi)部就是質(zhì)量增加；材料中的可溶成分及腐蝕產(chǎn)物逆向擴(kuò)散進(jìn)入介質(zhì)中就使質(zhì)量減少，由于在防腐領(lǐng)域里使用的樹(shù)脂基復(fù)合材料的耐腐蝕性能較好，大多數(shù)情況下向介質(zhì)溶出的物質(zhì)很少，可以忽略。無(wú)論溶出或溶入均與材料的滲透擴(kuò)散性能有關(guān)，只是溶出是在腐蝕介質(zhì)滲入材料內(nèi)部并與其發(fā)生腐蝕作用后造成的。

影響滲透性能的因素有一下三點(diǎn)；高聚物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的影響-介質(zhì)分子向新的平衡位置遷移，只有當(dāng)其周?chē)嬖诳瘴粫r(shí)才有可能。添加劑的影響-少量的添加劑或增強(qiáng)材料能提高復(fù)合材料的抗?jié)B能力。材料表面極性狀態(tài)的影響-用于腐蝕介質(zhì)極性不同的樹(shù)脂處理材料表面，通常會(huì)增大材料表面的疏液性，使?jié)B透率減小，因?yàn)榻橘|(zhì)分子首先被表面吸附，產(chǎn)生親和作用，才會(huì)向內(nèi)部擴(kuò)散；若材料表面極性與介質(zhì)極性不同，就不會(huì)被吸附和產(chǎn)生親和作用。

2、溶脹與溶解作用

高聚物材料的溶解現(xiàn)象比較復(fù)雜，無(wú)論是晶態(tài)還是非晶態(tài)的高聚物，其溶解過(guò)程都是要經(jīng)歷溶脹和溶解兩個(gè)階段。 凡使大分子熱運(yùn)動(dòng)能力和向溶劑中擴(kuò)散的能力強(qiáng)化的因素，均能使復(fù)合材料的耐溶劑性下降。溶劑化程度高，溶質(zhì)與溶劑間形成次價(jià)鍵時(shí)放出的能量多，材料耐溶劑性的能力就比較差。高聚物與溶劑體系的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了其極性的大小，以及電負(fù)性和相互間溶劑化能力，所以是影響材料耐溶劑性能的最根本的內(nèi)因。

3、介質(zhì)與大分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕

高聚物的化學(xué)反應(yīng)能力主要取決于大分子性基團(tuán)的活性及其相互作用。鍵能的大小對(duì)材料的耐氧化性能有很大影響。鍵能越大，材料的耐氧化性能越強(qiáng)。雜鏈大分子比碳鏈難以氧化；由于鹵代酸形成的聚酯樹(shù)脂有著優(yōu)越的耐氧化能力。鏈的極性極大，將易受水等極性介質(zhì)的進(jìn)攻并發(fā)生水解反應(yīng)。這種反應(yīng)在酸堿的催化下更易進(jìn)行。

4、環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂作用

樹(shù)脂的性質(zhì)是影響環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂的主要影響因素。不同的樹(shù)脂具有不同的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂的能力，同種樹(shù)脂因分子量、結(jié)晶度、內(nèi)應(yīng)力的不同而有很大差別。樹(shù)脂的結(jié)晶度高，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，而且晶區(qū)與非晶區(qū)的交界也易受到介質(zhì)的作用，所以具有更快出現(xiàn)裂縫的傾向。材料中雜志、缺陷、黏結(jié)不良的界面、表面刻痕，以及微裂紋瘋應(yīng)力集中等也會(huì)促進(jìn)環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂。加工不良引起的內(nèi)應(yīng)力或材料熱處理?xiàng)l件不同而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，均對(duì)環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂有很大影響。樹(shù)脂分子量的影響更大，分子量小而分子量分布窄，發(fā)生應(yīng)力開(kāi)裂所需時(shí)間較短。因?yàn)榉肿恿吭酱?，在介質(zhì)作用下的解纏就越困難，因而就越不易發(fā)生環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂。

5、氣候老化作用

很多耐腐蝕材料的設(shè)備如儲(chǔ)罐、管道等均子露天使用和放置，氣候條件及其變化對(duì)高分子材料的使用壽命必有影響。耐候性就是高分子材料對(duì)室外天氣條件的抵抗能力。引起材料氣候老化的主要因素主要有紫外線(xiàn)、溫度、濕氣活性氣體或其他化學(xué)物質(zhì)。其中，紫外線(xiàn)對(duì)高分子材料的主要作用是使大分子中的化學(xué)鍵激發(fā)，當(dāng)有氧或水存在時(shí)，處于激發(fā)態(tài)的化學(xué)鍵將會(huì)進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)裂解；而在陽(yáng)光照射下，高分子材料尤其是深色或無(wú)光澤的材料將吸收紅外光而使溫度迅速升高，溫度能引起熱老化，也能促進(jìn)其他化學(xué)變化；再者，大氣中的濕氣與雨水等均會(huì)使耐水性差的高聚物產(chǎn)生溶脹、變形、水解等，而且氣溫低時(shí)，水汽在高分子材料的表面或微隙中還會(huì)凝結(jié)成水，一旦氣溫上升，又氣化而蒸發(fā)，如此反復(fù)作用，也會(huì)加劇材料龜裂；活性氣體或其他化學(xué)物質(zhì)，如在光熱作用下很多氣體如硫化氫、二氧化碳等能與高分子材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，是材料破壞。

同時(shí)，添加劑也會(huì)產(chǎn)生影響。添加紫外線(xiàn)吸收劑或抗氧化劑聚能提高材料的耐候性能。加入能優(yōu)先吸收紫外線(xiàn)的化合物，然后將能量轉(zhuǎn)化成非破壞性波長(zhǎng)后再發(fā)射出來(lái)，可以提高高聚物的抗老化性能。此外，耐腐蝕材料的性能還受很多其他因素的影響，如制備工藝和增強(qiáng)體的影響等等。隨著研究的不斷深入，耐腐蝕材料的性?xún)r(jià)比和應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的提高和拓寬，如在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用近些年就在不斷的嘗試過(guò)程中。但高聚物材料本身的缺點(diǎn)也極大的限制了其發(fā)展，如何充分利用其優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)其缺點(diǎn)才是發(fā)展的關(guān)鍵。（作者單位：鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）

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參考文獻(xiàn)：

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第2篇：高分子材料的優(yōu)缺點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：導(dǎo)電聚合物，聚噻吩，聚苯胺，聚吡咯，對(duì)比

 

1、引 言

1977白川英樹(shù)等人發(fā)現(xiàn)了碘摻雜的聚乙炔具有很高的導(dǎo)電性，比一般的有機(jī)高分子材料高約13個(gè)數(shù)量級(jí)。這一驚人發(fā)現(xiàn)，徹底改變了人們以往的觀念-—有機(jī)高分子是絕緣體。導(dǎo)電聚合物大多都有一個(gè)較長(zhǎng)的π共軛主鏈，因此又稱(chēng)為共軛聚合物。論文大全。共軛分子中，σ鍵是定域鍵，構(gòu)成分子骨架；而垂直于分子平面的p軌道組合成離域π鍵，所有π電子在整個(gè)分子骨架內(nèi)運(yùn)動(dòng)。離域π鍵的形成，增大了π電子活動(dòng)范圍，使體系能級(jí)降低、能級(jí)間隔變小，增加物質(zhì)的導(dǎo)電性能。交替的單鍵、雙鍵共軛結(jié)構(gòu)是導(dǎo)電高分子材料的共同特征，若進(jìn)行摻雜可使其電導(dǎo)率增加若干數(shù)量級(jí)，接近于金屬電導(dǎo)率，這為導(dǎo)電高分子進(jìn)入市場(chǎng)提供了強(qiáng)勁的力量。

2.三種導(dǎo)電高分子的對(duì)比

本文導(dǎo)電高分子材料研究主要是聚噻吩，聚苯胺，聚吡咯這三種聚合物，其中只有聚苯胺初步形成了工業(yè)化規(guī)模，由此可見(jiàn)他們之間存在一定程度的差異，接下來(lái)將從以下四個(gè)方面對(duì)三種物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比:

2.1優(yōu)缺點(diǎn)比較：

聚吡咯具有質(zhì)量輕，電導(dǎo)率高，易于制備與摻雜，空氣穩(wěn)定性好，合成方便，電化學(xué)可逆性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格及工藝流程比較昂貴，因此還沒(méi)有大規(guī)模推廣；聚苯胺以其良好的熱穩(wěn)定性,化學(xué)穩(wěn)定性,電化學(xué)可逆性,優(yōu)良的電磁微波吸收性能,潛在的溶液和熔融加工性能,原料易得,合成方法簡(jiǎn)便,還有獨(dú)特的摻雜現(xiàn)象等特性,成為現(xiàn)在研究進(jìn)展最快的導(dǎo)電高分子材料之一;聚噻吩作為高分子材料的一種,具有極其小的尺寸、豐富潛在的功能, 導(dǎo)電能力，可以在酸性體系中聚合，生成粉末狀不溶物或者液態(tài)的聚合物但是由于導(dǎo)電高分子聚吡咯聚噻吩聚苯胺鏈的強(qiáng)剛性和鏈間的強(qiáng)的相互作用使得它們的溶解性極差,相應(yīng)的可加工性也差,限制了它們?cè)诩夹g(shù)上的廣泛應(yīng)用。

2.2導(dǎo)電機(jī)理的對(duì)比

聚吡咯和聚噻吩的導(dǎo)電機(jī)理可以類(lèi)比于石墨。石墨是稠合苯環(huán)組成的平面網(wǎng)。苯環(huán)中碳碳之間的π電子能夠強(qiáng)烈離域，故由苯環(huán)稠合而成的平面網(wǎng)構(gòu)成了一個(gè)無(wú)限大的π電子軌道體系。π電子可以在整個(gè)網(wǎng)的π大體系中離域，在共軛聚合物中，π電子數(shù)與分子構(gòu)造密切相關(guān)。電子離域的難易程度取決于共軛鏈中π電子活化能的關(guān)系。理論與實(shí)踐表明，共軛聚合物的分子鏈越長(zhǎng)，π電子數(shù)越多，則電子活化能越低，亦即電子越易離域，則其導(dǎo)電性越好。聚吡咯和聚噻吩中具有碳碳單鍵和碳碳雙鍵交替排列成的共軛結(jié)構(gòu)，雙鍵是有σ電子和π電子構(gòu)成的，σ電子被固定住，無(wú)法移動(dòng)，在碳原子間形成共價(jià)鍵，共軛雙鍵中的2個(gè)電子并沒(méi)有定域在某個(gè)碳原子上，它們可以從一個(gè)碳碳鍵轉(zhuǎn)位到另一個(gè)碳碳鍵上，即具有在整個(gè)分子鏈上延伸的傾向，也就是說(shuō)分子內(nèi)的π電子云的重疊產(chǎn)生了為整個(gè)分子所有的能帶。從這個(gè)意義上講，π電子類(lèi)似于金屬導(dǎo)體中的自由電子，當(dāng)加上電場(chǎng)時(shí)，組成π鍵的電子可以快速地沿著分子鏈移動(dòng)，所以，PPY和PTh可以導(dǎo)電的。但是不經(jīng)摻雜的聚吡咯和聚噻吩只是半導(dǎo)體。

聚苯胺可看作是苯二胺與醌二亞胺的共聚物,y值用于表征聚苯胺的氧化還原程度,(1-y)值代表了聚苯胺的氧化狀態(tài)。不同的y值對(duì)應(yīng)于不同的結(jié)構(gòu)、組分及電導(dǎo)率。完全還原型(y=1)和完全氧化型(y=0)都為絕緣體。聚苯胺與強(qiáng)氧化劑，例如碘，反應(yīng)得到全氧化態(tài)的全苯胺黑，此時(shí)y=1，也無(wú)法起到導(dǎo)電作用；和苯肼反應(yīng)可以得到全還原態(tài)的褪色翠綠亞胺，此時(shí)y=0，無(wú)法導(dǎo)電;只有當(dāng)聚苯胺聚合物結(jié)構(gòu)處于翠綠亞胺態(tài)并且經(jīng)過(guò)摻雜而成翠綠亞胺鹽時(shí)才能導(dǎo)電。在0<y<1的任一狀態(tài)都能通過(guò)質(zhì)子酸摻雜,從絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體。當(dāng)y=0.5時(shí),稱(chēng)為“部分氧化式聚苯胺”，其電導(dǎo)率最大。部分氧化式聚苯胺通過(guò)質(zhì)子酸摻雜后,其電導(dǎo)率可達(dá)10-100S/cm。當(dāng)用質(zhì)子酸進(jìn)行摻雜時(shí),質(zhì)子化優(yōu)先發(fā)生在分子鏈的亞胺氮原子上,質(zhì)子酸HA發(fā)生離解,生成的氫質(zhì)子(H+)轉(zhuǎn)移至聚苯胺分子鏈上,使分子鏈中亞胺上的氮原子發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng),生成荷電元激發(fā)態(tài)極化子。因此,本征態(tài)的聚苯胺經(jīng)質(zhì)子酸摻雜后分子內(nèi)的醌環(huán)消失,電子云重新分布,氮原子上的正電荷離域到大共軛鍵中,而使聚苯胺呈現(xiàn)出高的導(dǎo)電性。

2.3摻雜類(lèi)型的對(duì)比

聚噻吩主要是P型摻雜，P型摻雜劑對(duì)聚噻吩電子體系發(fā)生氧化作用，使得聚噻吩能隙之間出現(xiàn)新的能級(jí)，并隨摻雜程度不同而變化，這些能級(jí)以其變化決定聚合物導(dǎo)電和致光性質(zhì)，但與P型摻雜劑具體是哪一種無(wú)關(guān)，P型摻雜劑的作用實(shí)質(zhì)都是吸電子。與聚吡咯與聚苯胺相比，聚噻吩具有較窄的禁帶寬度和較高的氧化摻雜電位，這就使得中性態(tài)聚噻吩不僅不可被氧化而P型摻雜，也可以被還原N_P型摻雜，較高的氧化摻雜電位使其氧化電位的導(dǎo)電態(tài)不如導(dǎo)電聚吡咯穩(wěn)定，但這可以使得聚噻吩的中性態(tài)比較穩(wěn)定，使其中性態(tài)的半導(dǎo)體光電特性得到廣泛應(yīng)用。論文大全。

不同于聚噻吩和聚苯胺，聚吡咯具有可以再摻雜的性質(zhì)，這個(gè)性質(zhì)為制備摻雜聚苯胺提供了另一種途徑。有些不能直接在合成聚吡咯的時(shí)候摻雜聚苯胺的質(zhì)子酸就可以通過(guò)再摻雜方法摻雜聚吡咯。不過(guò)用再摻雜的方法制備的導(dǎo)電聚吡咯一般電導(dǎo)率不高，這可能是因?yàn)橘|(zhì)子酸難以滲入聚合物的分子鏈中去進(jìn)行摻雜的緣故。除此之外，聚吡咯還具有二次摻雜的現(xiàn)象。論文大全。有機(jī)酸摻雜過(guò)的聚吡咯用間甲酚作為溶劑比。

聚苯胺是一種P型半導(dǎo)體，其分子主鏈上含有大量的共軛電子，尤其是用質(zhì)子酸摻雜后形成了空穴載流子，當(dāng)受強(qiáng)光照射時(shí)，聚苯胺價(jià)帶中的電子將受激發(fā)至導(dǎo)帶，出現(xiàn)附加的電子一空穴對(duì)，即本征光電導(dǎo)，同時(shí)激發(fā)帶中的雜質(zhì)能級(jí)上的電子或空穴而改變其電導(dǎo)率，因此具有顯著的光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)。其次與聚吡咯與聚噻吩不同，聚苯胺在酸性介質(zhì)中合成的同時(shí)可能被摻雜。鹽酸摻雜雖然可使聚苯胺獲得較高的導(dǎo)電率，但由于HCl易揮發(fā)，容易發(fā)生去摻雜；而用硫酸、高氯酸等非揮發(fā)性的質(zhì)子酸摻雜時(shí)，在真空干燥下它們會(huì)殘留在聚苯胺的表面，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.4價(jià)格對(duì)比

噻吩：99.9% 33500元每噸，吡咯 純度99.8% 300元/KG。苯胺純度99% 12000元每噸（大致價(jià)格）

從價(jià)格上來(lái)看，很明顯，苯胺價(jià)格比較低，這可能是聚苯胺已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化而聚吡咯和聚噻吩還沒(méi)有的原因之一。

參考文獻(xiàn)

[1]湯琪;共聚態(tài)聚苯胺的合成及其性能研究[D];重慶大學(xué);2002年

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[3] 江波,梁子材,王躍川,李炯;功能高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];石油化工動(dòng)態(tài);1998年02期

第3篇：高分子材料的優(yōu)缺點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】　智能水凝膠　分類(lèi)　理論機(jī)理　應(yīng)用

水凝膠是由高分子的三維網(wǎng)絡(luò)與水組成的多元體系，是自然界中普遍存在的一種物質(zhì)形態(tài)，生物機(jī)體的許多部分(如人體的肌肉、血管、眼球等器官) 都是由水凝膠構(gòu)成的。它是一些高聚物或共聚物吸收大量水分，溶脹交聯(lián)而成的半固體。水凝膠的性質(zhì)不僅與聚合單體和交聯(lián)劑的性質(zhì)以及聚合工藝條件有關(guān)，而且還取決于溶脹時(shí)的條件。根據(jù)水凝膠對(duì)外界刺激的應(yīng)答情況，可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是傳統(tǒng)的水凝膠，這類(lèi)水凝膠對(duì)環(huán)境的變化不特別敏感。另一類(lèi)是環(huán)境敏感的水凝膠，這類(lèi)水凝膠在相當(dāng)廣的程度上對(duì)環(huán)境所引起的刺激有不同程度的應(yīng)答，具有智能性。智能水凝膠對(duì)外界微小的物理化學(xué)刺激，如溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光、pH、離子強(qiáng)度、壓力等能夠感知并在響應(yīng)過(guò)程中有顯著的溶脹行為或響應(yīng)性。由于水凝膠的這種智能性，使其在藥物控釋載體、組織工程、活性酶的固定、調(diào)光材料方面具有良好的應(yīng)用前景，另外，在化學(xué)轉(zhuǎn)換器、記憶元件開(kāi)關(guān)、傳感器、人造肌肉、化學(xué)存儲(chǔ)器、分子分離體系等方面也開(kāi)始表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。近年來(lái)對(duì)它的研究和開(kāi)發(fā)工作異?；钴S，成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。

1　智能水凝膠的分類(lèi)

根據(jù)對(duì)外界刺激的響應(yīng)情況，智能型水凝膠分為：溫度敏感型水凝膠、pH敏感型水凝膠、光敏感型水凝膠、電場(chǎng)敏感型水凝膠、壓力敏感型水凝膠、生物分子敏感型水凝膠等。

1.1 溫度敏感型水凝膠

溫度敏感型水凝膠對(duì)環(huán)境的溫度變化能產(chǎn)生響應(yīng)，即當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，凝膠自身的性質(zhì)也隨之改變。目前研究較多的是隨溫度變化而發(fā)生體積相轉(zhuǎn)變的水凝膠，可分為高溫收縮和低溫收縮型兩類(lèi)。還有一種是無(wú)體積變化而具有溫致變色的溫度敏感水凝膠。

這種熱敏特性的機(jī)理是凝膠體系中存在著一定的疏水和親水基團(tuán)，它們和水在分子內(nèi)和分子間會(huì)產(chǎn)生相互作用。當(dāng)T < LCST時(shí)， 凝膠溶于水， 凝膠與水之間主要是酞胺基團(tuán)與水分子之間氫鍵的作用，此時(shí)由于氫鍵及范德華力的作用，大分子鏈周?chē)乃肿訉⑿纬梢环N由氫鍵連接的、高度有序化的溶劑殼層。隨溫度上升，凝膠與水相互作用參數(shù)改變，其分子內(nèi)及大分子間的疏水作用加強(qiáng)，形成疏水層，氫鍵被破壞，大分子鏈周?chē)娜軇颖黄茐?，在某一臨界溫度(LCST)水分子從凝膠中排出，凝膠產(chǎn)生相變，從而表現(xiàn)出溫敏性。此時(shí)高分子由疏松的線(xiàn)團(tuán)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫o密的膠粒狀結(jié)構(gòu)，發(fā)生了coil - globule 轉(zhuǎn)變。這種相變是在很窄的溫度范圍內(nèi)發(fā)生的，發(fā)生相變的溫度稱(chēng)為最低臨界轉(zhuǎn)變溫度（LCST），高于這個(gè)溫度時(shí)溶脹的水凝膠發(fā)生收縮，而低于這個(gè)溫度則再度溶脹。

聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）水凝膠的溫度敏感性相轉(zhuǎn)變是由于交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的親水性/疏水性平衡受外界條件變化的影響而引起的，是分子鏈構(gòu)象變化的表現(xiàn)。然而，PNIPAM水凝膠存在的一些缺陷也極大的影響了其實(shí)際應(yīng)用。存在的缺陷主要有兩點(diǎn)：第一，響應(yīng)速率慢，第二，機(jī)械強(qiáng)度差。因此近十幾年來(lái)，這一領(lǐng)域的研究主要集中在PNIPAM水凝膠響應(yīng)速率和機(jī)械強(qiáng)度的改善上。提高PNIPAM水凝膠的響應(yīng)速率目前主要有三種方法：1縮小凝膠的體積尺寸，可制成微膠囊，制成納米微粒網(wǎng)絡(luò)。2合成具有孔結(jié)構(gòu)的凝膠。3在凝膠基體中引入接枝鏈。而提高PNIPAM水凝膠機(jī)械強(qiáng)度的方法有：1引入機(jī)械強(qiáng)度高的物質(zhì)作支架。2形成互相貫穿聚合網(wǎng)絡(luò)(IPN)。3與疏水性單體共聚。

自1984年有文獻(xiàn)報(bào)道聚N-異丙酰胺具溫敏性以來(lái)，聚N-異丙酰胺及其衍生物已廣泛用于藥物釋放研究。聚N-異丙酰胺中加入疏水性的甲基丙烯酸丁酯可增強(qiáng)凝膠機(jī)械強(qiáng)度，縮短對(duì)溫度變化響應(yīng)的時(shí)間。用聚N-異丙酰胺水凝膠包載藥物的滴眼劑治療青光眼，降壓時(shí)間比普通制劑持久6倍。將包裹5-氟尿嘧啶的聚N-異丙酰胺水凝膠置透析袋中，釋藥受凝膠和透析膜雙重控制，溫度升高釋藥加快。

抗癌藥置溫敏水凝膠中，用抗體、糖作靶向基團(tuán)運(yùn)至靶區(qū)，并在外部施加物理刺激，可提高載體穩(wěn)定性和靶向效果。溫敏單體與磁性微球共聚，在外加磁場(chǎng)作用下具快速、簡(jiǎn)便的磁分離特性，可用于蛋白、多肽控釋系統(tǒng)。對(duì)注射殼聚糖-β-甘油磷酸水凝膠及加入脂質(zhì)體后的釋藥研究，后者在體溫下快速膠凝。研究鹽酸維拉帕米和硝苯地平在聚丙烯酰胺-瓜爾膠凝膠微球中的釋藥。泊洛沙姆可作為蛋白釋藥載體制備植入劑、納米微球，用物理交聯(lián)制備嵌段共聚水凝膠包埋大分子，透明質(zhì)酸-泊洛沙姆凝膠用于人生長(zhǎng)激素的控制釋放。

近十年來(lái)，以PNIPAM為代表的溫度敏感型水凝膠在理論和應(yīng)用上均引起了人們?cè)絹?lái)越大的興趣。其在應(yīng)用領(lǐng)域的研究有待于進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)。隨著有關(guān)研究的深入，相信人們?cè)诓痪玫膶?lái)會(huì)在這一領(lǐng)域取得更大的成就。

1.2 pH敏感型水凝膠

具有pH敏感型的水凝膠是通過(guò)線(xiàn)形聚合物之間交聯(lián)或互穿網(wǎng)絡(luò)而形成體型大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中含有可離子化的酸性或堿性基團(tuán)(羧基、磺酸基或氨基) ，隨著介質(zhì)pH值、離子強(qiáng)度改變，這些基團(tuán)會(huì)發(fā)生電離，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)大分子鏈段間氫鍵的解離，產(chǎn)生不連續(xù)的溶脹體積變化。在一定離子強(qiáng)度下，凝膠內(nèi)外離子濃度差最大時(shí)對(duì)應(yīng)的平衡溶脹度為極大值。這種凝膠溶脹對(duì)離子強(qiáng)度的關(guān)系，可以解釋為在低離子強(qiáng)度下，因抗衡離子難以從溶液進(jìn)人凝膠，所以可電離基團(tuán)的電離度較小，隨離子強(qiáng)度的提高電離度增大，凝膠溶脹加大，最后凝膠離子化達(dá)到最大，這時(shí)離子強(qiáng)度增加時(shí)，會(huì)減少凝膠內(nèi)與溶液間的離子滲透壓，而導(dǎo)致凝膠溶脹減少。根據(jù)敏感性基團(tuán)的不同可分為陰離子、陽(yáng)離子和兩性離子三種類(lèi)型。

pH敏感水凝膠中含酸、堿性基團(tuán)，溶脹、收縮、滲透壓隨pH、離子強(qiáng)度變化，可實(shí)現(xiàn)靶向釋藥。凝膠膨脹度和pH響應(yīng)性可用中性共聚單體如甲基丙烯酸酯、順丁烯二酸酐等調(diào)節(jié)。聚陽(yáng)離子水凝膠在中性pH膨脹小、釋藥少，可用于胃部釋藥及防止味覺(jué)差的藥物在口腔等中性環(huán)境釋放。用甲基丙烯酸甲酯和N，N-二甲氨甲基丙烯酸乙酯共聚水凝膠包載咖啡因，在中性環(huán)境不釋藥，pH3-5呈零級(jí)釋藥。一般聚酸類(lèi)水凝膠在酸性下不解離，膨脹小、釋藥少，可設(shè)計(jì)治療消化性潰瘍藥按pH調(diào)節(jié)釋藥速度。pH敏感水凝膠作為多肽、蛋白載體，保護(hù)藥物在胃、小腸不被降解，在結(jié)腸被微菌群產(chǎn)生的酶如偶氮還原酶、糖酐酶等降解釋藥。聚丙烯酸分子上大量的羧基具親水性，聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸與偶氮芳香交聯(lián)的水凝膠在胃內(nèi)膨脹很小，幾乎不釋藥，在小腸內(nèi)羧基電離，膨脹度增大，但偶氮鍵不斷裂，結(jié)腸內(nèi)被偶氮還原酶降解釋藥。降解動(dòng)力學(xué)受凝膠交聯(lián)度影響，膨脹動(dòng)力學(xué)受聚合物組成影響。

pH敏感的多糖凝膠，如藻酸鹽、環(huán)糊精、殼聚糖等作為釋藥載體很有潛力。聚多糖類(lèi)水凝膠由于良好的生物相容性和降解性，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用倍受關(guān)注。殼聚糖-聚氧乙烯凝膠在酸性更具膨脹性，可用于抗生素如阿莫西林、甲硝噠唑等定位釋藥治療胃部幽門(mén)螺旋菌。Zhang Yongjun 等利用相反電荷聚電解質(zhì)之間的靜電作用，通過(guò)層層組裝制備殼聚糖水凝膠微囊。以二氧化硅 (SiO2) 微粒為核，先在核上依次包裹PAA 和殼聚糖膜，形成多層的PAA-殼聚糖外殼，再選擇性的交聯(lián)殼聚糖，最后將PAA 和SiO2核逐一除去，得到了殼聚糖水凝膠微囊。形成的殼聚糖微囊具有pH敏感性，殼聚糖的交聯(lián)提高了殼層的穩(wěn)定性，微囊壁的交聯(lián)密度對(duì)水凝膠pH敏感程度有重要的影響。

1.3 溫度和PH雙重敏感型水凝膠

由于環(huán)境的復(fù)雜性，近年來(lái)人們對(duì)具有多重敏感性水凝膠的研究越來(lái)越感興趣，這方面的研究主要集中在對(duì)溫度和PH雙重敏感的水凝膠上。

將pH敏感單體和溫度敏感單體通過(guò)接枝、嵌段共聚引入某些酸、堿基團(tuán)或采用互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可合成溫度、pH雙重敏感水凝膠，各聚合物鏈有獨(dú)立的敏感性。利用聚丙烯酸的電離性與聚乙烯醇的彈性可制備雙重敏感水凝膠。如將N-異丙酰胺、N-氨基丙基甲基丙烯酰胺分別與N，N’-亞甲基二丙烯酰胺交聯(lián)合成了雙重敏感水凝膠，研究其在不同離子強(qiáng)度、pH中二磺酸奈的釋放，發(fā)現(xiàn)酸性中氨基與二磺酸奈鍵合強(qiáng)，釋藥少，釋藥加快。所形成的水凝膠在pH值為7.4下，溫度為37℃時(shí)發(fā)生相變，胰島素在其中的釋放發(fā)生明顯變化。另外，黃月文等合成了兼具溫度及值敏感性的聚N-異丙基丙烯酞胺-共-丙烯酸水凝膠，并在此水凝膠中包埋抗結(jié)腸癌藥物阿司匹林。研究表明，在PH=7.4的介質(zhì)中，37℃時(shí)阿司匹林在水凝膠膜中的釋放比25℃時(shí)快，而在37℃、PH=7.4的介質(zhì)中，阿司匹林的釋放比PH為1.0的快得多，因此可將阿司匹林大部分定向到腸中釋放。

1.4 光敏感型水凝膠

目前，這類(lèi)水凝膠的合成主要是在溫度或pH敏感型水凝膠中引入對(duì)光敏感的基團(tuán)。導(dǎo)致光敏水凝膠的響應(yīng)機(jī)理有三種：一種是特殊感光分子，當(dāng)有光照射時(shí)，這類(lèi)水凝膠將光能轉(zhuǎn)化成熱能，使材料局部溫度升高，當(dāng)凝膠內(nèi)部溫度達(dá)到熱敏材料的相變溫度時(shí)，發(fā)生體積相轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。例如，將吸光產(chǎn)熱分子葉綠素與溫敏水凝膠PNIPA 以共價(jià)鍵結(jié)合，當(dāng)用紫外線(xiàn)照射時(shí)，該凝膠出現(xiàn)相轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。另一種是利用光敏分子遇光分解產(chǎn)生的離子來(lái)改變凝膠內(nèi)外的離子濃度差，造成凝膠滲透壓突變，促使凝膠發(fā)生溶脹，從而實(shí)現(xiàn)響應(yīng)性。第3種響應(yīng)機(jī)理是水凝膠材料中引人了發(fā)色基團(tuán)，由于光照，這些發(fā)色團(tuán)的理化性質(zhì)（如偶極矩和幾何結(jié)構(gòu)）發(fā)生變化，導(dǎo)致具有發(fā)色團(tuán)的聚合物鏈的構(gòu)型的變化，從而導(dǎo)致聚合物性能發(fā)生改變。光異構(gòu)化反應(yīng)包括偶氮基團(tuán)等的反式—順式異構(gòu)、無(wú)色三苯基甲烷衍生物的解離等。這些發(fā)色基團(tuán)可位于聚合物骨架，又可作為側(cè)基，甚至可作為交聯(lián)劑。如含對(duì)光敏感的無(wú)色三苯基甲烷氰基的PNIPA水凝膠，當(dāng)無(wú)紫外線(xiàn)時(shí)，水凝膠在30℃出現(xiàn)連續(xù)的體積相變，當(dāng)有紫外線(xiàn)時(shí)，由于氰基的光解離，溫度升至32. 6 ℃時(shí)凝膠的體積突變。

偶氮苯及其衍生物分子是一類(lèi)典型的光致異構(gòu)的分子，含偶氮苯光色基團(tuán)的聚合物可用于光電子器件、記錄存儲(chǔ)介質(zhì)和全息照相等領(lǐng)域，可發(fā)展成為具有廣泛用途的一類(lèi)新穎的先進(jìn)功能材料。陳莉等通過(guò)自由基共聚合方法，將側(cè)鏈含偶氮苯基的丙烯酰胺基偶氮苯單體(AAAB)與丙烯酸(AA)共聚合成了一種新型功能高分子P(AA - co - AAAB)，使聚合物結(jié)構(gòu)內(nèi)在具備偶氮生色團(tuán)的同時(shí)也具有親水性的羧基，這就使得此種高分子具有pH 和光雙重響應(yīng)性能，從而將光響應(yīng)與pH響應(yīng)很好地融為一體，拓寬了其可能的應(yīng)用范圍。

1.5 電敏感型水凝膠

電敏感型水凝膠一般由聚電解質(zhì)高分子構(gòu)成，它在直流電場(chǎng)作用下可發(fā)生形變。其響應(yīng)機(jī)理是溶液中自由離子在電場(chǎng)下的定向移動(dòng)造成凝膠內(nèi)外離子濃度和凝膠內(nèi)部pH的不均勻，從而引起滲透壓和聚電解質(zhì)電離狀態(tài)的變化。絕大多數(shù)電場(chǎng)敏感型凝膠是電致收縮型，網(wǎng)絡(luò)上帶正電荷的凝膠水分從陽(yáng)極放出，否則從陰極放出。研究表明：凝膠的溶脹性能和電響應(yīng)性能受凝膠的單體配比，溶液的離子強(qiáng)度和所施加的電場(chǎng)強(qiáng)度等因素的影響。這里存在一個(gè)臨界壓力，低于臨界壓力凝膠膨脹，高于臨界壓力則凝膠收縮。例如聚丙烯酸/聚乙烯基磺酸共聚物水凝膠(PAAC/PVSA)，在電場(chǎng)中，由于電壓引發(fā)離子運(yùn)動(dòng)，水凝膠的體積發(fā)生明顯的變化，可用于生物傳感器。

為了解決以往電敏水凝膠只能在酸性或堿性條件下發(fā)揮作用，需要較高的電壓和響應(yīng)時(shí)間慢等缺點(diǎn)，Elizabeth A. 等將具有導(dǎo)電性的聚吡咯/碳黑復(fù)合材料加入到丙烯酸/丙烯酰胺水凝膠內(nèi)，其能在低電壓 (1V)、中性溶液中快速 (5s) 做出響應(yīng)。通過(guò)改變丙烯酸的含量、導(dǎo)電性、共混材料濃度和電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)電刺激的響應(yīng)。這種新型電敏凝膠材料有望用于生物微電子機(jī)械系統(tǒng)。

1.6 壓力敏感型水凝膠

水凝膠的壓力敏感性最早是由Marchetti 通過(guò)理論計(jì)算提出來(lái)的，其計(jì)算結(jié)果表明，凝膠在低壓下出現(xiàn)塌陷，在高壓下出現(xiàn)膨脹。

最近鐘興等人研究了壓力對(duì)聚N-正丙基丙烯酰胺（PNIPA）、聚N，N-二乙基丙烯酰胺（PNDEA）及PNIPAAM這3種凝膠溶脹性的影響，認(rèn)為3種凝膠之所以表現(xiàn)出明顯的壓敏性，首先是因?yàn)樗鼈兙哂袦孛粜?，另外還因?yàn)槠湎噢D(zhuǎn)變溫度隨壓力而有所升高。所以，當(dāng)溫度不變時(shí)，如果常壓下處于收縮狀態(tài)的凝膠因?yàn)閴毫Φ脑黾佣蛊渌帨囟鹊陀谙噢D(zhuǎn)變溫度的話(huà)，凝膠將發(fā)生大幅度的溶脹。

此外，趙春順等以羥丙基甲基纖維素(HPMC)和羧甲基纖維素鋪(CMCNa)為骨架材料，以非諾洛芬(FC)為模型藥物，研究了FC親水凝膠骨架片釋藥機(jī)制的影響因素，發(fā)現(xiàn)壓力對(duì)釋藥機(jī)制影響較大。當(dāng)處方中含有20%淀粉時(shí)，F(xiàn)C骨架片釋藥受壓力影響更為明顯，釋藥速率隨壓力增加而減小。

1.7 生物分子敏感型水凝膠

生物分子敏感型水凝膠能對(duì)特定的生物分子 (如葡萄糖、酶和DNA分子等) 產(chǎn)生響應(yīng)。

例如甲基丙烯酰胺水凝膠是一種用四肽 (CYKC) 作為交聯(lián)劑所得到的對(duì)α-胰凝乳蛋白酶敏感的含有縮氨酸序列的水凝膠。當(dāng)其遇到α-胰凝乳蛋白酶時(shí)，水凝膠上連接的縮氨酸序列發(fā)生分離，引起水凝膠從不溶的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向可溶的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。這項(xiàng)研究有望作為生物傳感器用于蛋白酶-縮氨酸識(shí)別系統(tǒng)。

目前此類(lèi)水凝膠主要用于自動(dòng)調(diào)控胰島素釋放系統(tǒng)，研究較多的是葡萄糖敏感水凝膠。這種水凝膠實(shí)質(zhì)為pH或溫度敏感型材料，但可以通過(guò)感知由生化反應(yīng)造成溶液組分的變化，從而產(chǎn)生如體積相變這樣的響應(yīng)。Joseph Kost等用羥乙基甲基丙烯酸酯(HEMA) 、NDMAEM、TEGDMA 和葡萄糖氧化酶在冷凍狀態(tài)下，輻射交聯(lián)共聚合形成凝膠，此凝膠浸入葡萄糖溶液后，可將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，使pH下降，從而導(dǎo)致叔氨基質(zhì)子化而使凝膠溶脹，且溶脹體積隨葡萄糖溶液濃度的增大而增大。

1.8 其他智能水凝膠

如抗原應(yīng)答式水凝膠，凝血酶誘導(dǎo)應(yīng)答式水凝膠，印跡水凝膠等，都具有很好的特異性，具有誘人的醫(yī)藥學(xué)前景。

2　智能水凝膠的理論和機(jī)理

2.1 基本作用力

早期，學(xué)者們提出水凝膠體系的3種基本作用力，它們是橡膠彈力、聚合物間親和力和氫離子間壓力。作用在凝膠上的總壓力就是這3種作用力的合力，被稱(chēng)為凝膠的滲透壓，它決定著凝膠是趨于吸收液體還是排斥液體。

后來(lái)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的深入研究，人們又把誘導(dǎo)水凝膠體系發(fā)生相轉(zhuǎn)變的分子間相互作用更準(zhǔn)確地歸納為4類(lèi)：疏水作用、范德華力、氫鍵、離子間作用力。

2.2 動(dòng)力學(xué)研究

學(xué)者kato等對(duì)大孔隙水凝膠動(dòng)力學(xué)的研究表明，N-異丙基丙烯酰胺在NaCl溶液中的去膨脹過(guò)程由兩個(gè)因素控制：一個(gè)是氯離子間的斥力，另一個(gè)是鹽析效應(yīng)。

Hirose等對(duì)N-異丙基丙烯酰胺與丙烯酸共聚物水凝膠的體積相轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了細(xì)致的研究，并提出去溶脹過(guò)程由3個(gè)階段構(gòu)成：1均勻收縮階段，水凝膠的尺寸按指數(shù)規(guī)律減小。2平臺(tái)階段，柱狀水凝膠的兩端開(kāi)始收縮而中間部分仍處于膨脹狀態(tài)。3崩坍階段，此時(shí)水凝膠的中間部分亦隨時(shí)間而線(xiàn)性收縮。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于帶有少量電荷的水凝膠能較好的符合上述過(guò)程。

2.3 水凝膠的敏感性機(jī)理

Tanaka等通過(guò)測(cè)定聚合物鏈的持續(xù)長(zhǎng)度b與有效半徑a之比（即代表聚合物鏈剛性的度量）及敏感性之間的關(guān)系，提出了半經(jīng)驗(yàn)參數(shù)s作為有無(wú)敏感性的判據(jù)：s=（ba）（2f+1），式中f代表單位有效鏈上可離子化基團(tuán)的數(shù)目。他們認(rèn)為s>290時(shí)水凝膠會(huì)發(fā)生敏感性相轉(zhuǎn)變，而當(dāng)s

吳奇等通過(guò)研究微凝膠與表面活性劑的相互作用，提出了與疏水作用不同的新的溶脹和收縮機(jī)理，并認(rèn)為近年來(lái)觀察到的大塊凝膠的所謂非連續(xù)體積變化并不是源于理論上所預(yù)測(cè)的非連續(xù)體積相轉(zhuǎn)變，而是由于內(nèi)部不均勻收縮導(dǎo)致的內(nèi)部應(yīng)力同剪切模量之間的相互作用引起的。

3　智能水凝膠的應(yīng)用

水凝膠具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在水中能夠吸收大量的水分溶脹，并在溶脹后繼續(xù)保持其原有結(jié)構(gòu)而不被溶解。水凝膠類(lèi)似于生命組織材料，表面粘附蛋白質(zhì)及細(xì)胞能力很弱，在與血液、體液及人體組織相接觸時(shí)，表現(xiàn)出良好的生物相容性，它既不影響生命體的代謝過(guò)程，代謝產(chǎn)物又可以通過(guò)水凝膠排出，比其它任何合成生物材料都接近活體組織，在性質(zhì)上類(lèi)似于細(xì)胞外基質(zhì)部分，吸水后可減少對(duì)周?chē)M織的摩擦和機(jī)械作用，顯著改善材料的生物學(xué)性能。因此，水凝膠在生物醫(yī)藥、組織工程等方面得到了廣泛應(yīng)用，如可作為組織填充劑、藥物緩釋劑、酶的包埋、蛋白質(zhì)電泳、接觸眼鏡、人工血漿、人造皮膚、組織工程支架材料等。

3.1 分子器件

利用智能凝膠在外界刺激下的變形、膨脹、收縮時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能，可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和機(jī)械能的直接轉(zhuǎn)換，從而開(kāi)發(fā)以凝膠為主體的化學(xué)閥、驅(qū)動(dòng)器、傳感器、藥物控釋系統(tǒng)、分子分離系統(tǒng)等微機(jī)械產(chǎn)品。用凝膠制作微機(jī)械元件，由于凝膠柔軟有彈性，且其彈性模量可通過(guò)交聯(lián)密度調(diào)節(jié)，可使微機(jī)械元件的尺寸進(jìn)一步減小，并能保持足夠的驅(qū)動(dòng)力。同時(shí)，由于凝膠尺寸的減小，縮短了控制凝膠收縮與膨脹的擴(kuò)散距離，大大提高了凝膠的響應(yīng)速率。近來(lái)國(guó)外一些科學(xué)家正在探討利用凝膠受環(huán)境變化而變化的特性來(lái)研制凝膠微機(jī)械元件，并已取得了一些重要成果，引起了人們的高度重視，但國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)報(bào)道。

3.2 調(diào)光材料

利用智能型大分子和大分子水凝膠的環(huán)境敏感行為可以設(shè)計(jì)制作調(diào)光材料。它是一種溫度敏感材料，當(dāng)陽(yáng)光照射到凝膠時(shí)，一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。水凝膠系統(tǒng)的調(diào)光性賦予了其“開(kāi)關(guān)”溫度TS ，在TS以下凝膠網(wǎng)絡(luò)透明，而當(dāng)溫度升至TS以上則形成散光的微粒。MIT的Suzuki和Tanaka設(shè)計(jì)了一種對(duì)光敏感的PNIPPAM 凝膠。他們?cè)谀z中引入光敏成分葉綠素。光照時(shí)，葉綠素吸收光能使其微環(huán)境溫度升高，凝膠收縮，反之，凝膠溶脹。測(cè)得直徑為5Lm 的凝膠響應(yīng)時(shí)間約為5min。

3.3 生物醫(yī)學(xué)

醫(yī)用高分子材料指的是在醫(yī)學(xué)上使用的高分子材料，是一門(mén)介于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和高分子科學(xué)之間的新興學(xué)科。它涉及到物理學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)、病理學(xué)、醫(yī)學(xué)、輸血學(xué)等多種邊緣學(xué)科，是生物材料的重要組成部分。目前，醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用已遍及整個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如血液接觸的高分子材料、組織工程用高分子材料、藥用高分子材料、醫(yī)藥包裝用高分子材料、眼科用高分子材料、醫(yī)用粘合劑和縫合線(xiàn)、醫(yī)療器械用高分子材料等等。

3.3.1 藥物傳輸控制系統(tǒng)

智能水凝膠具有傳遞藥物分子的孔道，對(duì)生理環(huán)境敏感，特別適合作為不溶于水的藥物和易被胃腸酶分解的蛋白類(lèi)藥物的載體。作為這些藥物載體的水凝膠需有良好的生物相容性和生物降解性，在體內(nèi)酶或胃內(nèi)低PH環(huán)境中能夠保護(hù)藥物不被降解。研究較多的是溫敏水凝膠和PH敏感水凝膠。

3.3.1.1 黏膜給藥

黏膜給藥包括眼部黏膜、鼻黏膜、陰道黏膜等部位給藥。黏膜途徑給藥的pH敏感型原位凝膠研究得較多、也較為深入。

用流變學(xué)方法研究殼聚糖硫醇在體外的原位膠凝性質(zhì)。pH5.5條件下，殼聚糖硫醇中巰基數(shù)量明顯減少，表明已形成二硫鍵。所形成凝膠彈性的增強(qiáng)程度與聚合物中巰基的總量顯著相關(guān)，巰基數(shù)量越多，彈性系數(shù)G越大。殼聚糖硫醇化衍生物在5-6.8的PH范圍內(nèi)原位凝膠，可以用于眼部、鼻腔和陰道的黏膜給藥系統(tǒng)。

3.3.1.2 口服給藥

胃腸道PH呈遞增趨勢(shì)，胃液PH為1-3，十二指腸PH為4-5，其余腸段PH為6-8。對(duì)于在胃內(nèi)不穩(wěn)定的藥物，利用胃腸道PH的變化來(lái)開(kāi)發(fā)腸道釋放的劑型尤為重要。

用二縮三乙二醇雙甲基丙烯酸酯 (TEGDMA) 交聯(lián)制得pH 敏感的聚甲基丙烯酸 (PMAA) 水凝膠作為膨脹層，聚羥乙基丙烯酸甲酯 (PHEMA) 作為非膨脹層，將這兩種骨架層交聯(lián)得到一種具有雙層結(jié)構(gòu)并可自折疊的水凝膠微型裝置。再將具有生物粘附性的藥物粘附到非膨脹層的一面用于藥物傳輸。當(dāng)這種微型裝置進(jìn)入體內(nèi)，pH敏感的PMAA層接觸到體液后迅速膨脹，而PHEMA層無(wú)反應(yīng)。由于膨脹層和非膨脹層的區(qū)別，這個(gè)自折疊的裝置發(fā)生彎曲，從而延長(zhǎng)了在靶部位的停留時(shí)間，增強(qiáng)了生物粘附性。另外，非膨脹的PHEMA層可以作為擴(kuò)散屏障，給藥物提供了更好的保護(hù)和減少藥物在腸道中的損失。

聚乙烯醇與丙烯酸或甲基丙烯酸可形成共聚物，其凝膠具有PH敏感性溶脹行為。載有胰島素的凝膠在人工腸液（PH6.8）中釋放藥物，而在人工胃液（PH1.2）中不釋放藥物。到達(dá)小腸之前，載藥凝膠在胃酸環(huán)境中對(duì)藥物胰島素具有保護(hù)作用。凝膠在大鼠體內(nèi)的釋藥行為表明胰島素口服給藥對(duì)控制葡萄糖水平有效。

3.3.1.3注射給藥

將某些pH敏感型凝膠注射于機(jī)體組織后，在PH約7.4的體液環(huán)境中膠凝，形成藥物貯庫(kù)，緩慢持久釋放藥物。

在生物相容性共溶劑系統(tǒng)中制備聚甲基丙烯酸（PMA）和聚乙二醇（PEG）的水不溶性共聚物（IPC）的溶液，IPC溶液在生理PH條件下可轉(zhuǎn)變?yōu)槟z。共溶劑N-甲基吡咯烷酮/乙醇/水的最佳比例為1:1:2，IPC的濃度宜在30%-60%（W/V）。研究表明，該體系可承載、保護(hù)大分子藥物如蛋白質(zhì)和低聚核苷酸，并控制其緩慢釋放。

3.3.1.4 葡萄糖響應(yīng)的胰島素釋藥系統(tǒng)

根據(jù)智能水凝膠對(duì)葡萄糖響應(yīng)設(shè)計(jì)胰島素自調(diào)式釋藥系統(tǒng)一直是研究熱點(diǎn)。正常人體胰島素的釋放受機(jī)體反饋機(jī)制調(diào)節(jié)，維持血糖水平正常范圍，糖尿病患者注射胰島素有時(shí)會(huì)引起低血糖危急生命，目前研究較多的胰島素智能給藥系統(tǒng)主要包括：(1)載有葡萄糖氧化酶的智能水凝膠。(2)載有葡萄糖氧化酶的接枝多孔膜。(3)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合型胰島素釋藥系統(tǒng)。設(shè)計(jì)這一釋藥系統(tǒng)的最大挑戰(zhàn)在于載體對(duì)葡萄糖有高度敏感性和自動(dòng)開(kāi)關(guān)能力，在特定時(shí)間定量釋藥。目前采用的水凝膠仍有不足，如響應(yīng)較慢，或是響應(yīng)后很難較快回到初始狀態(tài)，重現(xiàn)性有待改進(jìn)。

3.3.2 組織工程支架材料

水凝膠應(yīng)用于組織工程支架要求具有生物相容性、生物降解性、高含水量和細(xì)胞膜粘附性等。高度膨脹的三維環(huán)境含有大量的水，類(lèi)似于生物組織環(huán)境，可以促進(jìn)細(xì)胞增殖和細(xì)胞活動(dòng)。

醫(yī)用聚丙烯酰胺水凝膠作為組織充填材料已廣泛用于人體各部位，它是一類(lèi)具有親水基團(tuán)，能被水溶脹但不溶于水的聚合物。水凝膠中的水可使溶于其中的低分子量物質(zhì)從其間滲透擴(kuò)散，具有膜的特性，類(lèi)似于含大量水分的人體組織，具有較好的生物相溶性。而且聚丙烯酰胺水凝膠為大分子物質(zhì)，不吸收、不脫落、不碎裂，在彌散的環(huán)境下能很好保持水分，有較好的粘度、彈性和柔軟度，適合人體組織結(jié)構(gòu)。

3.3.3 人工玻璃體

PVP 水凝膠是第一個(gè)用作病變的玻璃體替代物的合成高聚物。作為一種優(yōu)異的病變玻璃體替代物，PVP水凝膠具有良好的生物相溶性和生物物理光學(xué)特性，其網(wǎng)狀支架對(duì)眼球內(nèi)的新陳代謝成分具有良好的通透性。另外，PVP水凝膠具有粘彈性，表現(xiàn)出良好的內(nèi)填充作用，可以封閉裂孔，展平視網(wǎng)膜。

3.3.4 人工軟骨

PVA 水凝膠的高含水性及其特殊的表面結(jié)構(gòu)與天然軟骨組織非常相似，具有良好的生物相容性和摩擦學(xué)特性，同時(shí)該水凝膠具有類(lèi)似于天然軟骨的多微孔組織，內(nèi)含大量的水，是一種可滲透材料，其彈性模量和人關(guān)節(jié)軟骨相近，有望成為理想的人工軟骨材料。

3.3.5 醫(yī)用敷料

敷料的主要類(lèi)型有兩種：干型，如紗布；濕型，如水凝膠。水凝膠的優(yōu)點(diǎn)是可吸收滲液形成凝膠，且吸收滲液后的凝膠不會(huì)沾粘傷口；可加速上皮細(xì)胞生長(zhǎng)，加速新微血管增生；隔絕細(xì)菌侵犯，抑制細(xì)菌繁殖。目前用水凝膠作創(chuàng)面敷料在美國(guó)、日本及歐洲一些國(guó)家已經(jīng)商品化，但在國(guó)內(nèi)尚屬空白。

用藻酸鈣纖維制成的水凝膠，與傷口滲液接觸后形成光滑的凝膠體，可有效清創(chuàng)且使傷口表面的細(xì)胞殘屑、細(xì)菌、微生物等被包裹、鎖定在凝膠體中，而且在藻酸鈣與傷口滲液中的鈉離子結(jié)合形成凝膠的同時(shí)將鈣離子釋放，傷口表面鈣離子的大量集結(jié)可加速創(chuàng)面止血，促進(jìn)創(chuàng)面愈合。

當(dāng)羧甲基纖維素鈉微粒與創(chuàng)面滲出物作用時(shí)，劇烈膨脹形成一種不與創(chuàng)面粘連的凝膠，該凝膠具有較強(qiáng)的滲液吸收能力和良好的蒸發(fā)性能，并能快速溶解焦痂，清除腐敗組織。

3.3.6 角膜接觸鏡材料

角膜接觸鏡俗稱(chēng)隱形眼鏡，是一種兼具視力矯正、美容、眼睛防護(hù)和醫(yī)療作用的產(chǎn)品。使用α-甲基丙烯酸β-羥乙酯聚合物( PHEMA) 作為制造角膜接觸鏡的材料。用這種PHEMA 材料制造的水凝膠角膜接觸鏡配戴舒適度比較高，但含水量不高，氧氣通過(guò)性能不好，不能長(zhǎng)時(shí)間配戴。采用親水性能更高的PVP共聚物水凝膠，作為制造角膜接觸鏡的材料，可解決上述問(wèn)題。

3.3.7 組織培養(yǎng)

利用PNIPAM水凝膠的溫敏性可將它接枝于固體表面，通過(guò)調(diào)節(jié)溫度改變固體表面的親水性。在培養(yǎng)皿內(nèi)壁接枝PNIPAM，用此培養(yǎng)皿接枝培養(yǎng)細(xì)胞，成活率較傳統(tǒng)的酶洗脫法高得多。

3.3.8 在分析和醫(yī)學(xué)診斷方面的應(yīng)用

根據(jù)水凝膠的環(huán)境敏感性，可將它與生物傳感器物理元件相連，然后將生物分子固定在水凝膠表面或內(nèi)部，便可得到生物傳感器，用于診斷疾病及做日常監(jiān)測(cè)。例如，利用水凝膠固定抗原，可用于免疫檢測(cè)。

3.3.9 血紅蛋白氧氣載體

血紅蛋白 (Hb) 作為血液代用品，具有高效載氧功能，但天然無(wú)基質(zhì)Hb溶液不能直接作為紅細(xì)胞代用品。目前血紅蛋白氧氣載體 (HBOC) 主要分為化學(xué)修飾Hb、基因重組Hb和包囊Hb。用脂質(zhì)體包封Hb，易導(dǎo)致Hb變性，Hb微膠囊存在快速釋放的缺陷，另外，這些微膠囊沒(méi)有紅細(xì)胞那樣柔軟的外壁，也不能在網(wǎng)狀內(nèi)皮組織系統(tǒng)中快速流動(dòng)。用納米水凝膠微粒包封Hb，具有機(jī)械性能穩(wěn)定，裝填能力高，膨脹收縮可控，質(zhì)地柔軟和在網(wǎng)狀內(nèi)皮組織系統(tǒng)中流動(dòng)快等優(yōu)點(diǎn)。

Jaqunda N. Patton 等報(bào)道了通過(guò)光引發(fā)聚合得到溫敏性PNIPAAM水凝膠納米粒包封牛血紅蛋白 (BHb) 作為氧氣載體，生理溫度變化可引起PNIPAAM水凝膠納米粒膨脹和收縮，對(duì)zeta電位、氧氣親和力和協(xié)同性都有影響。當(dāng)溫度從40℃降至29℃時(shí)，納米粒水凝膠膨脹，減少了氧氣傳輸時(shí)的阻力。AndreF. Palmer 等將BHb與pH敏感的PAAM交聯(lián)合成HBOC。這種pH敏感的HBOC可以靶向的將高效載氧的血紅蛋白運(yùn)輸?shù)接捎谏韕H值下降而引發(fā)低氧狀態(tài)的組織。

3.3.10 水凝膠微透鏡

智能水凝膠微透鏡是一種新型的蛋白質(zhì)檢驗(yàn)方法。聚-異丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸(PNIPAM-co-AAC)微凝膠與生物素偶聯(lián)制成動(dòng)態(tài)可調(diào)式生物素化凝膠微透鏡。這種可調(diào)式凝膠微透鏡是通過(guò)靜電作用吸附在氨丙基三甲氧基硅烷化的玻璃基片上制得。研究者將生物素化的凝膠微透鏡與未生物素化的凝膠微透鏡相對(duì)比，發(fā)現(xiàn)特定的蛋白質(zhì)溶液能引起生物素化的凝膠微透鏡平衡膨脹體積變化和折射率的改變，而未生物素化的凝膠微透鏡則對(duì)其不敏感。另外，這些凝膠微透鏡在受到外界刺激時(shí) (如溫度、pH和光子流量)，其光學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。

3.3.11 用于活性酶的固定

酶的固定化技術(shù)的發(fā)展給酶制劑的應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。與自由酶相比，固定化酶的最顯著的優(yōu)點(diǎn)是在保證酶一定活力的前提下，具有貯存穩(wěn)定性高、分離回收容易、可多次重復(fù)使用、操作連續(xù)及可控、工藝簡(jiǎn)便等一系列優(yōu)點(diǎn)。溫度敏感性水凝膠由于其在臨界溫度附近溶脹度顯著變化的特點(diǎn)，使其已成為固定化酶的一種理想包埋載體。

4　展望

智能型水凝膠在許多應(yīng)用方面具有很大的潛能，如pH敏感和溫度敏感水凝膠可用于靶向藥物的控制釋放，對(duì)特定分子(如葡萄糖、抗原等)響應(yīng)的水凝膠，既可用于生物傳感器也可用于藥物釋放體系，光敏感型、壓力敏感型及電敏感型水凝膠也有用于藥物釋放和生物分離的潛力。

雖然從理論上來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用是可行的，但實(shí)際應(yīng)用還要求對(duì)水凝膠的性能進(jìn)行很大的改進(jìn)。所有這些刺激響應(yīng)型水凝膠的最顯著的缺點(diǎn)是它們的響應(yīng)速度太慢，因此制備快速響應(yīng)性水凝膠是智能型水凝膠研究領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最簡(jiǎn)單的方法是制備較薄和較小的水凝膠，但這種水凝膠往往沒(méi)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用。另外用于藥物載體的智能型水凝膠還要求有生物相容性和體內(nèi)降解性等，選用更理想的材料設(shè)計(jì)體積小、響應(yīng)快、能依據(jù)人體生理環(huán)境調(diào)節(jié)的水凝膠仍是目前面臨的一大挑戰(zhàn)。凝膠在體內(nèi)的代謝過(guò)程比較復(fù)雜，新材料的釋藥性、安全性需全面考察，凝膠與細(xì)胞黏連、蛋白吸附、生物排異等諸多問(wèn)題亟待解決。

總之，研究開(kāi)發(fā)具有優(yōu)異性能的智能型水凝膠是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，如果能及時(shí)總結(jié)已有的成果并將其應(yīng)用于未來(lái)的研究中，將低毒性、良好的生物相容性和生物降解性、優(yōu)良的機(jī)械性能和環(huán)境敏感性這幾點(diǎn)完美結(jié)合起來(lái)，制備出新型、綠色的智能水凝膠是我們努力的研究方向。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王守玉，趙替，曹緒芝.智能型凝膠及其應(yīng)用[J].石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2003.15(6):18-20.

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第4篇：高分子材料的優(yōu)缺點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：除鹽水箱；密封方式；膜式

Abstract：This paper introduced the current domestic and international relevant tank sealing method, for some commonly used methods, disadvantages are discussed, and directed to a technologically advanced new tank sealing film type flexible floating roof technology, its technical performance and installation, operation, maintenance and other characteristics are summarized . Tuoketuo Power Company Limited through a lot of investigation and evidence collection, decided finally desalting tank isolated air seal is adopted for film type flexible floating roof seal technology.

Key words: Demineralized water tank；Sealing mode；Film type

1、概述

內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)托電）化學(xué)補(bǔ)給水系統(tǒng)共有4臺(tái)2200立方米除鹽水箱，肩負(fù)著全廠8臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行補(bǔ)給水作用，同時(shí)每臺(tái)機(jī)組有一臺(tái)凝結(jié)水補(bǔ)充水箱，為每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行中補(bǔ)水。如此多的水箱，如何保證這些水箱密封良好，不會(huì)因二氧化碳、灰塵等污染造成水質(zhì)劣化進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)組汽水系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕等問(wèn)題，是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。結(jié)合國(guó)內(nèi)外的一些成功經(jīng)驗(yàn)和我廠實(shí)際情況，最終確定單層膜式柔性浮頂是一種比較適合我廠的一種水箱密封方式。

2、除鹽水箱密封的必要性

為保證機(jī)組的安全運(yùn)行，除鹽水箱和凝結(jié)水補(bǔ)充水箱內(nèi)必須儲(chǔ)存一定的水量，除鹽水平均要在除鹽水箱內(nèi)儲(chǔ)存16-24小時(shí)，在凝結(jié)水補(bǔ)充水箱內(nèi)儲(chǔ)存10-14小時(shí)。除鹽水在水箱儲(chǔ)存過(guò)程中，極易受到二氧化碳、氧和灰塵污染。除鹽水一旦污染就會(huì)使其品質(zhì)急劇下降，進(jìn)而造成熱力設(shè)備的結(jié)垢腐蝕?？諝庵械腃O2進(jìn)入除鹽水后立即形成各種含碳化合物（H2CO3、HCO3-、CO32-）除鹽水中的這些含碳化合物非常難以清除，即使是向水中加入氨等堿性物質(zhì)將PH提高，也只是將CO2轉(zhuǎn)化成（NH4）2CO3等含碳酸根化合物，并沒(méi)有清除CO2，當(dāng)除鹽水進(jìn)入熱力系統(tǒng)后，一旦碳酸分解仍會(huì)使熱力設(shè)備腐蝕，使水中Fe、Cu等含量居高不下。因此對(duì)除鹽水箱實(shí)施密封是十分必要的。

3、除鹽水箱密封方法

目前國(guó)內(nèi)外密封方式很多，本文對(duì)一些常用的方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析探討。

3.1、緩沖水隔離法

將水箱進(jìn)、出水連接在水箱底部的一個(gè)接口上，用水時(shí)優(yōu)先使用新水，上層陳水起到隔離緩沖作用。

水箱是不斷進(jìn)水和出水的，液體擾動(dòng)無(wú)可避免，緩沖水區(qū)無(wú)法保持穩(wěn)定，密封效果無(wú)法保證。

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)運(yùn)行成本。

缺點(diǎn)：作用有限，不能解決根本問(wèn)題。

3.2、密封液密封法

將比重小于1的密封液倒入水箱中，密封液浮于水面上，將水和空氣隔離開(kāi)，以達(dá)到密封保持水質(zhì)的效果。因密封液也會(huì)被灰塵等污染，因此應(yīng)定期更換。

優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，密封效果良好，而且不受容器形狀限制。

缺點(diǎn)：該法對(duì)密封液的要求很高，它應(yīng)該有良好的化學(xué)穩(wěn)定性且不能溶于水。降低密封液的成本是該工藝主要問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)比較少見(jiàn)。

3.3、氮?dú)夥椒?/p>

將水箱頂部的空氣置換為干凈的氮?dú)?，使水箱?nèi)水不與外界接觸，從而達(dá)到保持水質(zhì)的目的。因?yàn)樗湟何皇遣粩嘧兓?，需要不斷補(bǔ)充和排出氮?dú)?，?duì)安全設(shè)施的可靠性要求很高，一旦安全設(shè)施失靈會(huì)造成壓力過(guò)高或真空，從而造成設(shè)備損壞。

優(yōu)點(diǎn)：密封效果良好，在西方國(guó)家的設(shè)計(jì)中常見(jiàn)到這種密封方式。

缺點(diǎn)：對(duì)安全設(shè)施的可靠性要求很高，消耗大量氮?dú)?，運(yùn)行費(fèi)用較高。

3.4、堿液吸收方法

在水箱通氣管上連接一個(gè)容器，內(nèi)置堿性物質(zhì)，主要原理是通過(guò)堿性物質(zhì)吸收空氣中的二氧化碳，使其不能進(jìn)入水箱。常用的堿性物質(zhì)有堿石棉和液體工業(yè)堿，堿性物質(zhì)需要定期更換，冬季要考慮防凍問(wèn)題。

優(yōu)點(diǎn)：密封效果較好。

缺點(diǎn)：堿性物質(zhì)更換不及時(shí)會(huì)造成水質(zhì)波動(dòng)，維護(hù)工作量大，冬季要防凍，水箱運(yùn)行狀態(tài)要求嚴(yán)格。

3.5、塑料小球密封法

將大量特制空心塑料小球放在水面上，隔絕了水與空氣的接觸，以達(dá)到保持水質(zhì)的目的。

該工藝20實(shí)際80年代引入我國(guó)，國(guó)內(nèi)大多數(shù)電廠都采用該技術(shù)。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)上解決了球與球之間空隙的問(wèn)題，理論覆蓋率95%以上，但在實(shí)際運(yùn)行中不可能達(dá)到最佳排列，另外液面波動(dòng)也會(huì)引起球運(yùn)動(dòng)，所以密封效果不夠理想。

優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，便于清掃。

缺點(diǎn)：密封效果不夠理想。

3.6、硬浮頂密封法

水箱內(nèi)加一套浮頂，使水箱水面與空氣隔開(kāi)浮頂像活塞一樣隨著水箱下降或上升而浮動(dòng)。浮頂有軟浮頂和硬浮頂之分，硬浮頂有金屬浮頂和鋼架發(fā)泡EPS浮頂。安裝浮頂?shù)乃浔仨毷窍逻M(jìn)水，水箱結(jié)構(gòu)必須是直筒式。硬浮頂最大的缺點(diǎn)是安裝和檢修不便，發(fā)生故障后檢修很困難。

優(yōu)點(diǎn)：密封效果較好。

缺點(diǎn)：安裝和檢修不便。

3.7、氣囊式軟浮頂密封法

軟浮頂和硬浮頂一樣像活塞一樣漂浮在水面。軟浮頂沒(méi)有硬支架所以檢修比硬浮頂方便的多。軟浮頂有浮塊式、

氣囊式、單層膜式等。氣囊式浮頂最大的問(wèn)題是氣囊漏氣，一旦氣囊漏氣則浮頂下沉，密封破壞。而且氣囊漏氣后很難檢修。

優(yōu)點(diǎn)：密封效果較好。

缺點(diǎn)：易損壞，難檢修。

3.8、單層膜式柔性軟浮頂密封法

近年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)出現(xiàn)的單層膜式柔性浮頂是一種高分子材料，柔軟而有彈性，密度比水小，不需要浮塊、氣囊等附件就能自然漂浮在水面上，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。因?yàn)閱螌幽な饺嵝愿№數(shù)膹椥院芎茫阅軌蚝退鋫?cè)壁緊密結(jié)合，密封效果優(yōu)良。在托電進(jìn)行的密封效果對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果中，我們發(fā)現(xiàn)單層膜式柔性浮頂?shù)拿芊庑Ч黠@優(yōu)于塑料小球密封法，也略?xún)?yōu)于硬浮頂密封法。而從設(shè)備成本上看，單層膜式柔性浮頂?shù)膬r(jià)格還要低于塑料小球。

高分子材料的化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿，理論上可使用20年以上。水箱檢修時(shí)可將浮頂卷起，非常方便。更換一套全新的浮頂也只需要48小時(shí)，安裝檢修都十分方便。

使用單層膜式柔性浮頂?shù)乃溥\(yùn)行過(guò)程中水箱水位不可過(guò)低，低水位運(yùn)行時(shí)進(jìn)水水流沖擊可能造成浮頂打卷失去密封能力，嚴(yán)重低液位時(shí)可能將浮頂吸入出水管造成浮頂損壞和斷水。

優(yōu)點(diǎn)：密封效果較好，成本低，檢修方便。

缺點(diǎn)：水位不可過(guò)低。

4、結(jié)論

綜上，除鹽水箱的各種密封方式中，以我國(guó)近年研制的單層膜式柔性浮頂性?xún)r(jià)比最高。該密封方式隔絕空氣效果好，成本低，運(yùn)行維護(hù)工作量極小，使用壽命長(zhǎng)，適用范圍廣，適合在除鹽水箱密封中應(yīng)用及推廣。結(jié)合托電的制水情況和水箱特點(diǎn)，單層膜式柔性浮頂可作化學(xué)除鹽水箱的首選密封方法。

參考文獻(xiàn)

【1】DL/T5068-96，火力發(fā)電廠化學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程

第5篇：高分子材料的優(yōu)缺點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】玻璃涂層;在線(xiàn)監(jiān)測(cè);多參數(shù);非接觸式超聲波

Abstract：Glass coating online detection system is a measuring system designed for the wet film thickness online measurement.Wet film coating of glass surface coating thickness on-line measurement system of various specifications，F(xiàn)or the product after drying，dry film thickness control to provide a basis.The need for the coating of glass online detection system of advantages and disadvantages，the progress of science and technology and the new work environment，Design of a new glass coating online detection system.The main feature is the：On the spraying shape requirements is not high;Online real time measurement，data timely feedback;Simultaneous detection of multiple parameters，to provide quality paint products.

Key words：Glass coating;Online monitoring;Multi parameter;Noncontact type ultrasonic

1.前言

近年來(lái)，金屬材料的表面工程技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，金屬材料易受環(huán)境的影響，如在大氣中、土壤中、工業(yè)環(huán)境中（酸液、堿液、鹽類(lèi)水溶液）和人體中被腐蝕。為了防止或者減緩金屬材料在使用中的腐蝕，通常對(duì)金屬材料表面進(jìn)行保護(hù)。表面保護(hù)涂層包括金屬涂層和非金屬涂層。非金屬涂層又可分為無(wú)機(jī)涂層和有機(jī)高分子材料涂層。有機(jī)高分子材料涂層，不耐高溫，易老化;而金屬涂層雖然有不少的優(yōu)點(diǎn)，但在應(yīng)用方面仍有一定的局限性。而無(wú)機(jī)非金屬涂層以其優(yōu)異的耐磨、耐蝕等性能被廣泛應(yīng)用。無(wú)機(jī)非金屬涂層以其不老化、優(yōu)異的耐蝕、耐熱和耐磨性能受到廣泛關(guān)注，在很多領(lǐng)域已開(kāi)始取代有機(jī)防護(hù)涂層。其中，玻璃涂層制備工藝簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異，成為無(wú)機(jī)涂層研究的新方向，由于跨學(xué)科的綜合設(shè)計(jì)與高精尖的制造技術(shù)已使得玻璃涂層技術(shù)滲透到信息、生物、航空、航天和新能源等前沿領(lǐng)域，玻璃涂層技術(shù)在從航天、衛(wèi)星等空間探測(cè)器到集成電路、生物芯片、激光器件、液晶顯示以及集成光學(xué)等方面都發(fā)揮著重要作用。

2.檢測(cè)系統(tǒng)的組成

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是自上向下設(shè)計(jì)，先規(guī)劃設(shè)備要實(shí)現(xiàn)的總功能，然后把總功能劃分給伺服系統(tǒng)和工控機(jī)控制系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖

系統(tǒng)由溫度測(cè)量、比重的檢測(cè)、黏度檢測(cè)、噴涂后涂層的厚度、硬度測(cè)量等幾個(gè)測(cè)量單元模塊組成。該檢測(cè)系統(tǒng)大部分采用國(guó)際知名品牌儀器和自行研究定制儀器組合而成，各種檢測(cè)儀器均可在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中使用，防腐性好，可抗干擾性強(qiáng)，滿(mǎn)足批量性檢測(cè)要求。

3.主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 測(cè)量單元模塊

（1）溫度測(cè)量

采用遠(yuǎn)紅外溫度測(cè)量?jī)x器，進(jìn)行非接觸測(cè)量，測(cè)量結(jié)果通過(guò)PLC或?qū)Ｓ貌杉刂破鬟M(jìn)行采集，傳送到中央控制計(jì)算機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行記錄和控制，使噴涂前樣品的溫度達(dá)到最佳值。

（2）黏度檢測(cè)

在線(xiàn)式粘度檢測(cè)儀，采用超聲波振動(dòng)技術(shù)。高精度，長(zhǎng)期穩(wěn)定，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，無(wú)維護(hù)，不受環(huán)境的影響，應(yīng)用于很寬范圍的工作溫度，工作壓力以及流體粘度變化無(wú)須特殊安裝，適用非牛頓流體。

（3）比重檢測(cè)

儀器型號(hào)：品牌 英國(guó)SHEEN

技術(shù)指標(biāo)：XX毫升不銹鋼材質(zhì)

測(cè)量方式：離線(xiàn)

（4）噴涂后涂層的厚度

采用美國(guó)PosiTector非接觸未固化粉末測(cè)厚儀，達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的措施測(cè)量未固化的粉末涂料的厚度，儀器采用非接觸式超聲波技術(shù)，自動(dòng)計(jì)算并顯示一個(gè)預(yù)測(cè)的固化厚度。測(cè)量結(jié)果通過(guò)專(zhuān)用采集控制器進(jìn)行采集，傳送到中央控制計(jì)算機(jī)對(duì)涂料的厚度進(jìn)行記錄和控制，使噴涂前樣品的厚度達(dá)到產(chǎn)品要求值。

3.2 伺服系統(tǒng)

根據(jù)PosiTector? PC非接觸未固化粉末測(cè)厚儀對(duì)樣品測(cè)量的要求，結(jié)合噴涂生產(chǎn)線(xiàn)的情況進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)。采用自動(dòng)化控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用混合嵌入式芯片設(shè)計(jì)，具有體積小，功耗低，集成度高等特點(diǎn)。通過(guò)本智能控制器采集厚度測(cè)量?jī)x器進(jìn)行厚度測(cè)量和控制節(jié)點(diǎn)連接，中央處理計(jì)算機(jī)控制指令通過(guò)本智能控制器進(jìn)行控制，外部遠(yuǎn)程傳感器和設(shè)備的參數(shù)可以通過(guò)本控制器采集并傳送到中央處理計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和分析，然后對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行控制。采用本系統(tǒng)可以方便組成遠(yuǎn)程分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。

3.3 測(cè)量軟件

在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)根據(jù)生產(chǎn)線(xiàn)和生產(chǎn)工藝的需要進(jìn)行控制的核心。通過(guò)對(duì)溫度測(cè)量、比重檢測(cè)，黏度檢測(cè)、噴涂后涂層的厚度、硬度測(cè)量等參數(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)采集，根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要進(jìn)行編程驅(qū)動(dòng)各個(gè)執(zhí)行設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)全程在線(xiàn)控制。

（1）軟件主要功能

數(shù)據(jù)采集功能：實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度測(cè)量、比重檢測(cè)，黏度檢測(cè)、噴涂后涂層的厚度等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

（2）數(shù)據(jù)處理功能

通過(guò)對(duì)測(cè)量參數(shù)的分析、處理，根據(jù)使噴涂后涂層厚度穩(wěn)定在要求范圍內(nèi)的要求，計(jì)算得到控制參數(shù)和設(shè)備的控制量。

（3）控制功能

根據(jù)計(jì)算得到控制參數(shù)和設(shè)備控制量，可以進(jìn)行生產(chǎn)線(xiàn)的閉環(huán)控制或開(kāi)環(huán)控制。

（4）其他功能

軟件具有將每天實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、打印和生成報(bào)表等功能?？刂圃韴D如圖2所示。

圖2 主要結(jié)構(gòu)控制原理圖

4.結(jié)語(yǔ)

本文主要是根據(jù)涂層生產(chǎn)加工中的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并制造出了一個(gè)在線(xiàn)自動(dòng)測(cè)厚設(shè)備，主要包括以下兩個(gè)方面：

（1）系統(tǒng)采用混合嵌入式芯片設(shè)計(jì)，具有體積小，功耗低，集成度高等特點(diǎn)。通過(guò)本智能控制器采集厚度測(cè)量?jī)x器進(jìn)行厚度測(cè)量和控制節(jié)點(diǎn)連接，中央處理計(jì)算機(jī)控制指令通過(guò)本智能控制器進(jìn)行控制，外部遠(yuǎn)程傳感器和設(shè)備的參數(shù)可以通過(guò)本控制器采集并傳送到中央處理計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和分析，然后對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行控制。采用本系統(tǒng)可以方便組成遠(yuǎn)程分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。并實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)線(xiàn)上抓住噴涂樣品;對(duì)抓住噴涂樣品進(jìn)行與傳送鏈同步移動(dòng)功能;上下、左右和前后三維移動(dòng)探測(cè)器進(jìn)行樣品測(cè)量;驅(qū)動(dòng)測(cè)厚儀對(duì)樣品自動(dòng)定位測(cè)量功能;與計(jì)算機(jī)連接控制，控制方便。

（2）軟件方面，通過(guò)對(duì)溫度測(cè)量、比重檢測(cè)，黏度檢測(cè)、噴涂后涂層的厚度、硬度測(cè)量等參數(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)采集，根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要進(jìn)行編程驅(qū)動(dòng)各個(gè)執(zhí)行設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)全程在線(xiàn)自動(dòng)控制。并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能（實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度測(cè)量、比重檢測(cè)，黏度檢測(cè)、噴涂后涂層的厚度等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集）、數(shù)據(jù)處理功能（通過(guò)對(duì)測(cè)量參數(shù)的分析、處理，根據(jù)使噴涂后涂層厚度穩(wěn)定在要求范圍內(nèi)的要求。計(jì)算得到控制參數(shù)和設(shè)備的控制量）、控制功能（根據(jù)計(jì)算得到控制參數(shù)和設(shè)備控制量，可以進(jìn)行生產(chǎn)線(xiàn)的閉環(huán)控制或開(kāi)環(huán)控制）和其他功能（軟件具有將每天實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、打印和生成報(bào)表等功能）。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，投入實(shí)際生產(chǎn)，在生成中檢驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行狀況，并進(jìn)一步反饋需要改進(jìn)的地方。

參考文獻(xiàn)

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第6篇：高分子材料的優(yōu)缺點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：路面結(jié)構(gòu) 路面材料 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言：路面通常是多層結(jié)構(gòu)，將品質(zhì)好的材料鋪設(shè)在應(yīng)力較大的上層，品質(zhì)較差的材料鋪設(shè)在應(yīng)力較小的下層，從而形成了路基之上采用不同規(guī)格和要求的材料，分別鋪設(shè)墊層、基層和面層的路面結(jié)構(gòu)形式。

一、 路面結(jié)構(gòu)組成

⑴面層 面層是直接承受車(chē)輪荷載反復(fù)作用和自然因素影響的結(jié)構(gòu)層，可由一至三層組成。表面層應(yīng)根據(jù)使用要求設(shè)置抗滑耐磨、密實(shí)穩(wěn)定的瀝青層；中面層、下面層應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、瀝青層厚度、氣候條件等選擇適當(dāng)?shù)臑r青結(jié)構(gòu)層。因此，面層應(yīng)具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，抗變形能力，較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，而且應(yīng)當(dāng)耐磨，不透水；其表面還有良好的抗滑性和平整度。面層可由一層或多層組成；其上層可為磨耗層，其下層可為承重層、連接層或整平層。修筑面層所用的材料主要有：水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青碎石混合料等。

⑵基層 基層是設(shè)置在面層之下，并與面層一起將車(chē)輪荷載的反復(fù)作用傳布到底基層、墊層、土基，起主要承重作用的層次?；鶎硬牧系膹?qiáng)度指標(biāo)應(yīng)有較高的要求?；鶎又饕惺苡擅鎸觽鱽?lái)的車(chē)輛荷載的垂直力，并擴(kuò)散到下面的墊層和土基中去。它應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，具有良好的擴(kuò)散應(yīng)力的能力及足夠的水穩(wěn)定性?；鶎雍穸却髸r(shí)，可設(shè)為兩層，分別稱(chēng)為上基層和底基層，并選用不同強(qiáng)度或質(zhì)量要求的材料。修筑基層所用的材料主要有：各種結(jié)合穩(wěn)定土、天然砂礫，各種碎石和礫石、片石，各種工業(yè)廢渣等。

⑶墊層 墊層介于土基與基層之間，將基層傳下來(lái)的車(chē)輛荷載應(yīng)力加以擴(kuò)散，以減小土基產(chǎn)生的應(yīng)力和變形，阻止路基土擠入基層中，影響基層結(jié)構(gòu)的性能。修筑墊層的材料強(qiáng)度不一定要高，但水穩(wěn)定性和隔溫性能要好，常用的材料有：砂、礫石、爐渣、水泥或石灰穩(wěn)定土等。

（4）底基層 底基層是設(shè)置在基層之下，并與面層、基層一起承受車(chē)輪荷載反復(fù)作用，起次要承重作用的層次。底基層材料的強(qiáng)度指標(biāo)要求可比基層材料略低。

二、路面類(lèi)型

按面層所用的材料來(lái)分，有水泥混凝土路面、瀝青路面、砂石路面等。高等級(jí)公路路面的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、剛度大、穩(wěn)定好、使用壽命長(zhǎng)，能適應(yīng)較繁重的交通量，一般采用水泥混凝土路面或?yàn)r青路面。

三、路面比選

兩種路面的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析

（1） 瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：①瀝青路面由于車(chē)輪與路面兩級(jí)減振，因此行車(chē)舒適性好、噪音??； ②柔性路面對(duì)路基、地基變形或不均勻沉降的適應(yīng)性強(qiáng)；

③瀝青路面修復(fù)速度快，碾壓后即可通車(chē)。

缺點(diǎn)：①壓實(shí)的混合料空隙率大，耐水性差，宜產(chǎn)生水損壞，一個(gè)雨季就可能造成路面大量破損；

②瀝青材料的溫度穩(wěn)定性差，脆點(diǎn)到軟化點(diǎn)之間的溫度區(qū)間偏小，包不住天然高低溫度，冬季易脆裂，夏季易軟化；

③瀝青是有機(jī)高分子材料，耐老化性差，使用數(shù)年后，將產(chǎn)生老化龜裂破壞；

④平整度的保持性差，不僅沉降會(huì)帶來(lái)平整度劣化，而且材料軟化會(huì)形成車(chē)轍。

（2） 水泥混凝土路面的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：①水穩(wěn)定性較高，在暴雨及短期浸水條件下，路面可照常通行；

②溫度穩(wěn)定性高，無(wú)車(chē)轍現(xiàn)象；

③水泥混凝土是無(wú)機(jī)膠凝材料，主要水化產(chǎn)物水化硅酸鈣既是其強(qiáng)度的主要來(lái)源，既耐老化，又無(wú)污染。但在更長(zhǎng)時(shí)期，會(huì)與所有巖石一樣，產(chǎn)生風(fēng)化現(xiàn)象，水泥石風(fēng)化與瀝青老化相比，時(shí)間長(zhǎng)10倍以上，不構(gòu)成工程問(wèn)題；

④平整度的保持期長(zhǎng)；

⑤在相同技術(shù)和工藝水平下，水泥路面大修前的使用年限長(zhǎng)。

缺點(diǎn)： ① 在相同平整度條件下，由于剛性路面不減振，因此行車(chē)舒適性不及瀝青路面；噪音較大，我國(guó)對(duì)低噪音水泥路面尚未開(kāi)展研究和應(yīng)用；

②在路基、地基變形或不均勻沉降條件下，易形成脫空，附加應(yīng)力很大，極易產(chǎn)生斷裂破壞，對(duì)路基穩(wěn)定性要求高，對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性差。 ③水泥路面強(qiáng)度高、硬度大，即使斷板后也難于清除，修復(fù)難度大，新澆筑面板的養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng)。

因此，鑒于瀝青路面對(duì)公路周?chē)耐恋?、地下水等?huì)造成污染，造價(jià)要高于水泥路面；而修建水泥路面能促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，也提升當(dāng)?shù)厮嗟馁|(zhì)量和知名度，所以選擇修建水泥路面。

四、路面設(shè)計(jì)步驟

1.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，確定路面等級(jí)和面層類(lèi)型、計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道的累計(jì)當(dāng)量軸次和設(shè)計(jì)彎沉值。

2.按路基土類(lèi)與干濕類(lèi)型，將路基劃分為若干路段（在一般情況下路段長(zhǎng)度不宜小于500m，若為大規(guī)模機(jī)械化施工，不宜小于1km），確定各路段土基回彈模量值。

3.可參考附錄A推薦結(jié)構(gòu)，擬定幾種可能的路面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案，根據(jù)選用的材料進(jìn)行配合比試驗(yàn)及測(cè)定各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、抗拉強(qiáng)度，確定各結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)參數(shù)。

第7篇：高分子材料的優(yōu)缺點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】給水塑料管；比較；施工；要求

Indoor water supply plastic tube and construction requirements

Wang De-sheng

(Shihezi Construction Engineering Quality Supervision Station Shihezi Xinjiang 832000)

【Abstract】Comparison of Water Supply and the advantages and disadvantages of plastic pipes, discusses the plastic pipe laying, installation requirements, and pointed out that the water supply of plastic pipe as a new type of chemical pipe, widely used.

【Key words】Plastic Pipe for Water;Construction;Requirements

水是人類(lèi)必不可少的生存資源，水的質(zhì)量影響到人的身體健康，我國(guó)絕大部分自來(lái)水廠出水的水質(zhì)一般能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),水在輸送過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二次污染，因此給水管材的選用對(duì)水質(zhì)的保障就顯得尤為重要，目前給水塑料管具有耐腐蝕性，不結(jié)垢，無(wú)污染，安裝方便，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，解決水質(zhì)的二次污染是建筑給水理想的優(yōu)質(zhì)管材。

塑料管材有著許多優(yōu)點(diǎn)新型管道材料，在我國(guó)許多地區(qū)正逐步取代金屬管材，目前工程中較為常見(jiàn)的塑料給水管有：聚乙烯管（PE），硬聚氯乙烯管（U-PVC），改性聚丙烯管（PP-R），交聯(lián)聚乙烯管（PEX），高密度聚乙烯管（HDPE），聚丁烯管（PB），鋁塑復(fù)合管（PAP），丙烯晴-丁二烯（ABS），鋼塑復(fù)合管等。

1. 塑料管材的比較

1.1 PE管材具有可熔接性，采用電熔或熱熔連接；有良好耐水錘壓力，能有效保障供水安全可靠；有著良好柔韌性，其斷裂伸長(zhǎng)率超過(guò)500%彎曲半徑為管徑20倍，耐磨損，但其耐高溫性能較差，多用于冷水和中溫?zé)崴?/p>

1.2 U-PVC管抗腐蝕能力強(qiáng)，價(jià)格低廉，質(zhì)地堅(jiān)硬，易于粘接，但是與采用其他連接方式的塑料管相比抗震性能差，接頭固化時(shí)間長(zhǎng)，不適用熱水系統(tǒng)。

1.3 PP-R管的耐高溫性能較好，適用于冷水和中溫?zé)崴妮斔?，在同等的壓力，介質(zhì)和溫度條件下管壁最厚。

1.4 PEX和PB管因其高度氧化穩(wěn)定性能，對(duì)高分子材料的熱氧化分解揮發(fā)起到有效的抑制作用，故這兩種管材的耐高溫性能和耐熱蠕變性能很好，最高可耐110℃，長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)95℃，長(zhǎng)期工作也不會(huì)產(chǎn)生宏觀變形；抗凍方面此兩種管材抗脆裂性很強(qiáng)在-30℃時(shí)，管道也不會(huì)凍裂，不過(guò)此兩種管材熱膨脹性較大，安裝施工時(shí)需注意固定環(huán)設(shè)置；PB管價(jià)格較貴，PEX管在結(jié)構(gòu)上形成立體三維網(wǎng)格，沒(méi)有單體分子存在，不能回收重復(fù)使用。

1.5 ABS管高強(qiáng)度耐沖擊，但粘接固化時(shí)間長(zhǎng)，因耐紫外線(xiàn)差，不宜長(zhǎng)期放置在陽(yáng)光下。

1.6 PAP管易彎曲成形,能夠完全消除氧的滲透，線(xiàn)膨脹系數(shù)小，但是管壁厚薄不勻，有待進(jìn)一步完善。

1.7 復(fù)合管大多由工作層，支持層，保護(hù)層組成。是給水管材最佳選擇，但是因其即要求各種材料之間親和力較強(qiáng)，又要求各種材料的物理性能接近，且生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，配套管件生產(chǎn)需要及時(shí)跟上，造成復(fù)合管發(fā)展較緩慢，故一般在管徑較大時(shí)使用。

2. 給水塑料管的安裝要求

給水塑料管較金屬管有著許多優(yōu)點(diǎn)，其安裝也有特殊的要求，在施工中要特別注意。

2.1 管道的截?cái)嘁?。截?cái)喙艿罆r(shí)，應(yīng)使用專(zhuān)用管剪或截?cái)鄼C(jī)，保證斷面與管軸線(xiàn)成直角，否則管頭與管配件接觸不緊密，引起滲漏，另外管道連接前，必須先清理管道及附件上灰塵及異物，以消除管道和附件連接后的滲漏隱患。

2.2 管道的連接要求。

2.2.1 粘接管道(U-PVC、ABS管)連接時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度應(yīng)在0℃以上，選用的粘接劑與管材配套，先涂承口，后涂插口，涂抹均勻，動(dòng)作迅速，涂抹粘接劑后應(yīng)在20秒內(nèi)完成粘接，以旋轉(zhuǎn)不大于90°，將管子旋轉(zhuǎn)推入管件，粘接后管道應(yīng)靜置至接口固化為止，待接頭牢固后方可繼續(xù)施工。

2.2.2 卡套式機(jī)械連接的管道（PAP、PEX），應(yīng)先用擴(kuò)孔整圓器將管口整圓擴(kuò)孔，再將卡套螺帽和C型環(huán)套在管子端頭，拉回C型環(huán)和螺帽，用扳手將螺帽固定在管件本體的外螺紋上。操作時(shí)即使有輕微的角度或未插到底，易造成滲漏。

2.2.3 熱熔連接的管道(PP-R管)， 施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度應(yīng)在0℃以上，先無(wú)旋轉(zhuǎn)地把管端導(dǎo)入加熱套內(nèi)，達(dá)到要求深度，同時(shí)無(wú)旋轉(zhuǎn)地把管件推到加熱頭上加熱，達(dá)到加熱時(shí)間后，立即把管材和管件從加熱套和加熱頭同時(shí)取下，迅速無(wú)旋轉(zhuǎn)地直線(xiàn)均勻?qū)Σ宓剿蟮纳疃?，使接頭形成均勻的凸緣，加熱后的管件和管材推進(jìn)時(shí)不能用力太猛，防止管材在管件內(nèi)變形，堵塞管件，造成水流斷面減小，水流阻力變大。

2.2.4 當(dāng)管子與其他金屬管材或配水器具連接時(shí)，應(yīng)用與之相配套的管件連接。如被連接件是內(nèi)螺紋的，則采用外螺紋的接頭與其配接；若被連接件是外螺紋的，則采用帶內(nèi)螺紋的接頭與起配接。

2.3 管道的固定要求。

2.3.1 管道安裝時(shí)，必須按不同的要求和管徑設(shè)置管卡和吊架，位置準(zhǔn)確，埋設(shè)平整，管卡與管道喲接觸緊密。

2.3.2 明設(shè)管道宜用管扣座或?qū)Ｓ门涮坠芸ü潭?，暗設(shè)的立管在穿樓板處應(yīng)做固定支架，以防止立管累積伸縮在最上層支管接出處產(chǎn)生位移應(yīng)力，當(dāng)全部支承為固定支承時(shí)，系統(tǒng)可不設(shè)伸縮節(jié)。

2.3.3 在三通、配水點(diǎn)、彎頭等管件處和管道彎曲部位應(yīng)增設(shè)固定件；閥門(mén)、水表等給水設(shè)備處也應(yīng)有固定支架，保證其重量不作用在管道上。

2.3.4 當(dāng)采用金屬管卡或吊卡時(shí)，金屬管卡與管道間應(yīng)采用塑料帶或橡膠帶等軟物隔墊，不允許用硬物隔墊。

2.3.5 固定吊架常用方法有預(yù)埋支架、預(yù)埋鐵件(鋼板)、開(kāi)洞安裝、膨脹螺栓以及射釘固定支架等。

2.4 管道的敷設(shè)要求。給水塑料管有明設(shè)和暗設(shè)兩種，對(duì)線(xiàn)脹系數(shù)大的給水塑料管，明設(shè)時(shí)受溫度影響較大，影響美觀，這類(lèi)管道宜暗設(shè)，反之，則可以明設(shè)。管道敷設(shè)時(shí)一般遵循下列要求：

2.4.1 給水管道應(yīng)遠(yuǎn)離熱源， 立管與灶邊凈距不得小于400mm，與供熱管道的凈距不得小于200mm，且不得因熱源輻射使管外壁溫度高于45℃，如條件不具備時(shí)，應(yīng)加隔熱防護(hù)措施。

2.4.2 給水管道上下平行敷設(shè)時(shí)，不得敷設(shè)在熱水或蒸汽管上面，且平面位置錯(cuò)開(kāi)，與其他管道交叉敷設(shè)時(shí)，應(yīng)采取保護(hù)措施或用金屬套管防護(hù)。

2.4.3 給水塑料管穿越地下室外墻處，應(yīng)設(shè)剛、柔性防水套管，并應(yīng)有可靠的防滲和固定措施；管道穿越屋面必須采用金屬套管，套管應(yīng)高出屋面100mm，并應(yīng)采取嚴(yán)格的防水措施；管道穿過(guò)樓板和墻壁時(shí)，必須設(shè)金屬或塑料套管；管道接口不得設(shè)在套管內(nèi)。

2.4.4 給水管道不得穿越配電室、儲(chǔ)藏室及煙道、風(fēng)道,管道不宜穿過(guò)櫥窗、壁柜、木裝修，并不得穿過(guò)大便槽或小便槽。

2.4.5 給水管應(yīng)避免穿越建筑物沉降縫、伸縮縫,如必須穿越時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

2.4.6 塑料給水管道敷設(shè)時(shí)，嚴(yán)禁有軸向扭曲，穿墻或穿樓板時(shí)不得強(qiáng)制校正。

第8篇：高分子材料的優(yōu)缺點(diǎn)范文

中圖分類(lèi)號(hào)：P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

FPSO（Floating Production Storage and Offloading），即浮式儲(chǔ)油卸油裝置，可對(duì)原油進(jìn)行初步加工并儲(chǔ)存，被稱(chēng)為"海上石油工廠"。它集生產(chǎn)處理、儲(chǔ)存外輸及生活、動(dòng)力供應(yīng)于一體，在其生產(chǎn)和生活設(shè)施上需要大量的海水，對(duì)其動(dòng)力系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝流程上的冷卻作用。

開(kāi)發(fā)海洋石油資源,須清除兩大障礙:金屬在海洋環(huán)境中的腐蝕及海洋污損生物的附著問(wèn)題。渤海地區(qū)7 月8月是海生物生長(zhǎng)最為旺盛的季節(jié)。海生物的迅速繁殖嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常運(yùn)行，這些生物常常附著在管壁，換熱設(shè)備的換熱面，海水濾清的過(guò)濾網(wǎng)及內(nèi)壁等。嚴(yán)重影響設(shè)備的正常換熱。導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行溫度過(guò)高而產(chǎn)生關(guān)斷和生產(chǎn)工藝設(shè)備的處理溫度達(dá)不到要求，影響油氣水的分離效果。另一方面加劇設(shè)備腐蝕主要體現(xiàn)在：1鋼板表面的微生物加劇了。均勻腐蝕2一些微生物附著在金屬表面涂層上，在生長(zhǎng)過(guò)程中穿透漆膜，導(dǎo)致金屬而腐蝕。3附著在金屬表面的牡蠣，藤壺等石灰質(zhì)外殼的生物覆蓋在金屬表面改變了金屬表面局部供氧，形成氧濃差而加速腐蝕。

目前海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置(FPSO)、海上鉆采平臺(tái)及海洋船舶等海水系統(tǒng)，主要的防治方法1、涂刷法治涂料 2、電解法 3、人工機(jī)械清潔法 4、超聲波法

防污涂料是由防污劑，顏料、高分子材料。溶劑和助劑防污劑是最重要的組成成分。防污漆的主要作用是防污劑不斷從漆膜中滲出。在結(jié)構(gòu)表面形成一個(gè)有毒薄層。排除或殺死附著在涂層的有毒生物。防腐后涂層形成光滑的內(nèi)壁，在有一定流速的液體沖刷下構(gòu)成海生物難以附著的外界環(huán)境。

電解法是根據(jù)海水中有大量的氯離子，向海水中通入直流電，將海水電解生成次氯酸鈉，海水中低濃度的次氯酸鈉就能將微生物的細(xì)胞組織破壞，使幼蟲(chóng)卵袍子死亡，或死去附著能力。3電解重金屬方法許多電解質(zhì)都是有毒的，目前FPSO應(yīng)用的銅鋁合金作為陽(yáng)極。被保護(hù)的海底門(mén)及其管線(xiàn)作為陰極。電解銅得到的銅離子具有毒性，與海水混合形成有毒的環(huán)境，電解AL形成AL3+與陰極產(chǎn)生的OH-形成AL(OH)3此種AL(OH)3包封著銅離子，隨海水流動(dòng)被保護(hù)的物體通過(guò)。它具有很高的吸附性。會(huì)散布開(kāi)來(lái)。進(jìn)入海生物生長(zhǎng)海水流動(dòng)較緩的區(qū)域，抑制了海生物的生長(zhǎng)。

人工機(jī)械清潔法，此種方法需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的隔離?？梢岳苗P刀，也可以利用壓力較高的水進(jìn)行沖洗，從而將附著的海生物清除。

超聲波法：超聲波防海生物就是基于超聲波的空化效應(yīng)(當(dāng)液體中的微小氣泡核在超聲波作用下被激活,表現(xiàn)為氣泡的振蕩、生長(zhǎng)、收縮及崩潰等一系列的動(dòng)力學(xué)過(guò)程)。液體中的氣泡在破裂的瞬間產(chǎn)生超過(guò)幾百個(gè)大氣壓和上千攝氏度的高溫,能夠使海生物的附著迅速剝落并擊碎海生物的表皮細(xì)胞,從而達(dá)到防海生物的目的。

各種方法有其不同的適用范圍及其優(yōu)缺點(diǎn)。涂料方法比較簡(jiǎn)單，可以用在設(shè)備各個(gè)部位，涂料法適用于管線(xiàn)內(nèi)壁以及附屬濾清、海底門(mén)。電解法應(yīng)用最為普遍的方法，比較適合安裝在海水入口處，在海生物及其卵進(jìn)入海水系統(tǒng)前將其殺死。機(jī)械法適合清潔各種換熱器（管殼式換熱器和板式換熱器）的換熱面和海水濾器過(guò)濾網(wǎng)的清潔。海水泵、副海水泵前以及其他海水泵前濾器的海生物的清除大多采用此種方法進(jìn)行。夏季增加清潔的頻率。此種方法需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行拆裝工作量較大。電解法，是一種發(fā)展歷史時(shí)間較長(zhǎng)，可以應(yīng)用于各個(gè)海水冷卻系統(tǒng)和還水處理系統(tǒng)。超聲波方法的應(yīng)用，需要有足夠的空間安裝超聲波發(fā)生器一般安裝于比較大的海水濾器的中間。

第9篇：高分子材料的優(yōu)缺點(diǎn)范文

塑膜主要用于一些地面或者是坡面不含有碎石或者含有少量的碎石以及坡度比較平緩的一些堤壩防滲或者是水箱、水塔、水池、水閘、渠道、屋頂?shù)裙こ痰姆罎B透的部分。近年以來(lái)，人工湖的防滲或者是用塑膜修補(bǔ)加固一些石壩的應(yīng)用非常廣泛，已經(jīng)解決了前些年修建的石壩的滲水難題。而且現(xiàn)在一些新建或者是改建的工程，比如說(shuō)人工湖、堤壩、渠道、隧洞、水池等工程的防滲透的材料大部分也都采用的是塑膜，塑膜之所以運(yùn)用這么廣泛與它的防滲透效果好是分不開(kāi)的，同時(shí)塑膜施工很方便造價(jià)也低是許多施工單位在施工過(guò)程中首先想到的防滲透的材料。結(jié)合塑膜的這些優(yōu)點(diǎn)塑膜在工程中的應(yīng)用是十分廣泛的，在水利工程的防滲方面涉及的也非常到位。

2、防滲用塑膜的基本的要求

作為塑膜材料來(lái)說(shuō)應(yīng)該考慮滿(mǎn)足下面的一些要求：塑膜在使用之前一定要確保沒(méi)有裂口沒(méi)有針眼并且具有良好的均勻性能和足夠的不透水性能以及不透氣性能，還要有一定的抵抗破壞的能力，在施工開(kāi)始的過(guò)程中也能便于焊接。一般來(lái)說(shuō)厚度不要小于0.3mm，同時(shí)均勻性還不能超過(guò)10%，總的來(lái)說(shuō)對(duì)于塑膜的要求一定要和工作環(huán)境相互適應(yīng)，對(duì)于大壩來(lái)說(shuō)要有好的延展性，這樣就可以適應(yīng)沉降以及變形，同時(shí)還需要考慮耐低溫，并且在低溫條件還能保持焊接性能。在塑膜使用的過(guò)程中要結(jié)合這些具體的要求來(lái)進(jìn)行使用，才能保證塑膜的施工合理有效的進(jìn)行。

3、塑膜在工程中的具體應(yīng)用

塑膜的組成是一些高分子材料，這些材料本身透水性能非常低，這樣低的滲水性能是一種非常理想的防滲透的材料，目前特別是在一些強(qiáng)透水性地基上修建的人工湖工程的防滲過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。

3.1塑膜的施工工藝

一般來(lái)說(shuō)，塑膜的施工工藝比較簡(jiǎn)單，首先是塑膜土工布的鋪設(shè)、搭接、錨固等環(huán)節(jié)。根據(jù)人工湖防滲塑膜鋪設(shè)的施工情況，主要的施工工藝流程一般如下：施工準(zhǔn)備、塑膜鋪設(shè)、搭接、錨固、焊接以及質(zhì)量檢查、保護(hù)層以及混凝土預(yù)制板的鋪設(shè)、質(zhì)量檢查、竣工驗(yàn)收。

3.2塑膜的準(zhǔn)備工作

在所有的塑膜進(jìn)場(chǎng)之前必須要有合格證書(shū)，對(duì)于不合格的產(chǎn)品不能進(jìn)入施工場(chǎng)地，為了保證施工質(zhì)量對(duì)塑膜的物理性能和力學(xué)性能以及產(chǎn)品的耐久性需要做一定的質(zhì)量檢查。在鋪設(shè)工作開(kāi)始之前要盡量做好充分的準(zhǔn)備，可以把塑膜裁剪成合適施工的長(zhǎng)度這樣避免在真正施工的時(shí)候浪費(fèi)時(shí)間，將準(zhǔn)備好的塑膜帶到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搭接，搭接成需要的塊體，開(kāi)始焊接。在現(xiàn)場(chǎng)施工的時(shí)候需要保持鋪設(shè)面基層的干凈整潔，清除面上的雜草樹(shù)根等物質(zhì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)坡面進(jìn)行清理和削坡，避免在施工的時(shí)候?qū)λ苣ぴ斐蓳p傷。

3.3塑膜的鋪設(shè)

一般來(lái)說(shuō)，鋪設(shè)的方法一般分為平面鋪設(shè)、坡面鋪設(shè)等。在鋪設(shè)時(shí)應(yīng)沿水流方向平行滾鋪，坡面鋪設(shè)時(shí)，從順著坡面豎直軸線(xiàn)的方向進(jìn)行滾鋪，使焊縫垂直于坡面水平軸線(xiàn)，減少焊縫受力。鋪設(shè)工作的時(shí)間最好與季節(jié)相互適應(yīng)，避免在寒冷的季節(jié)進(jìn)行施工，防止天氣對(duì)施工過(guò)程造成影響，影響了施工質(zhì)量、進(jìn)度。在鋪設(shè)的過(guò)程中需要防止塑膜在坡面發(fā)生褶皺現(xiàn)象，保證鋪設(shè)面恰當(dāng)?shù)钠秸?。同時(shí)為防止堅(jiān)硬的物質(zhì)劃傷塑膜，施工人員要穿平底布鞋和軟膠鞋，在塑膜鋪設(shè)完成以后，防止人為進(jìn)行破壞，需要進(jìn)行及時(shí)的保護(hù)層覆蓋和混凝土襯砌。

3.4塑膜的搭接

塑膜的搭接工作主要包括搭接、膠接和焊接這兩個(gè)部分，對(duì)于焊接來(lái)說(shuō)，為了保證施工的質(zhì)量應(yīng)該在場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行焊接，焊接質(zhì)量的好壞對(duì)整個(gè)塑膜的防滲作用非常重要，所以在焊接工作進(jìn)行的時(shí)候，生產(chǎn)廠家應(yīng)該派出專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員首先進(jìn)行焊接培訓(xùn)，并且在施工現(xiàn)場(chǎng)給與適當(dāng)?shù)挠^察指導(dǎo)。對(duì)于焊接設(shè)備應(yīng)該嚴(yán)格保證質(zhì)量，不能有半點(diǎn)的馬虎，在焊接施工進(jìn)行之前，應(yīng)該用電吹風(fēng)將塑膜表面的塵土沙子吹干凈，保證焊接順利進(jìn)行。

3.5墊層以及混凝土預(yù)制板鋪設(shè)

在塑膜的表面先鋪設(shè)10cm厚的砂層然后進(jìn)行找平，找平完成以后鋪設(shè)25—50cm的砂礫石保護(hù)層（5mm—10cm之間），后鋪設(shè)8cm的混凝土預(yù)制板，預(yù)制板之間還要進(jìn)行勾縫，勾縫需要用水泥砂漿進(jìn)行填實(shí)，保證砂漿的飽滿(mǎn)密實(shí)，施工縫的外表美觀。

4、塑膜在防滲體設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中需要注意的一些問(wèn)題

塑膜防滲層的主體就是塑膜，但是單單靠塑膜還不能完成防滲的工作。對(duì)于塑膜來(lái)說(shuō)一定要把握好質(zhì)量這一關(guān)，主要從以下這幾個(gè)方面入手：首先應(yīng)該根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求和施工的條件制定一套比較完整的質(zhì)量管理的辦法和操作，過(guò)程，從剛開(kāi)始施工的時(shí)候就應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行檢查制度，這樣就可以及時(shí)的反饋工程的質(zhì)量，有效的確保工程的質(zhì)量。第二當(dāng)塑膜從購(gòu)買(mǎi)的廠家運(yùn)送到施工場(chǎng)地的倉(cāng)庫(kù)是一定要做抽樣檢查，對(duì)于不合格的產(chǎn)品一定要及時(shí)找廠家進(jìn)行更換。第三，在施工進(jìn)行的過(guò)程中一定要采用邊挖邊鋪的方式，要按照開(kāi)始的設(shè)計(jì)要求及時(shí)清理掉基礎(chǔ)上面的雜物和一些比較大的顆粒，當(dāng)基礎(chǔ)清理完成以后還要進(jìn)行平整夯實(shí)，完成以后再在基礎(chǔ)上面墊上細(xì)砂，地基跟塑膜之間一定要平整不能有水或者是氣泡影響工程的質(zhì)量以及以后的滲透效果。

5、塑膜的使用壽命

在水利工程施工的過(guò)程中，塑膜能夠使用多長(zhǎng)時(shí)間是許多單位都關(guān)心的問(wèn)題，對(duì)于塑膜的施工時(shí)間來(lái)說(shuō)收到許多因素的影響，對(duì)于塑膜來(lái)說(shuō)當(dāng)處于合適的溫度條件下，并且有30—50cm的保護(hù)層進(jìn)行覆蓋的時(shí)候就能有效的避免紫外線(xiàn)的破壞，實(shí)踐證明如果塑膜免受紫外線(xiàn)的破壞它的使用壽命達(dá)到100年是沒(méi)有問(wèn)題的。

6、結(jié)語(yǔ)