高分子基质和光学-氧压敏感涂料性能的关系

环境敏感高分子材料类型及应用摘要环境敏感高分子材料是智能材料中的一类高分子材料,本文对智能凝胶的类型及应用进行了详细阐述，简要介绍了温度响应高分子、刺激响应高分子水溶液、载体表面的刺激响应高分子以及刺激响应高聚物膜。

关键词：环境敏感高分子;温敏凝胶；PH敏感性凝胶；药物控释；温度响应高分子1.概述环境敏感高分子材料是智能材料中的一类高分子材料，也称机敏性高分子材料、刺激相应型高分子材料、智能高分子材料。

能响应外界环境的微小变化，使其分子结构和物理性能发生变化，变化的方式有相变、形状变化、光学性能变化、力学性能变化、电场变化、体积变化、表面能变化、反应和渗透率变化、识别性能变化等。

环境敏感高分子材料与普通的高分子有所不同，当受外界刺激时，环境敏感高分子材料中高分子链内的链段有较大的构象变化，外界刺激消失后，其又可自动恢复到原来的内能较低的稳定状态。

[1]环境敏感高分子可以按照不同的分类方式进行分类。

按物理存在状态和应用形式可分为：聚合物溶液、水凝胶（又可分为交联水凝胶和可逆水凝胶）、聚合物胶束、智能改性表面和共轭物。

按刺激响应机制可分为：温度敏感聚合物、pH敏感聚合物、离子强度敏感聚合物光敏感聚合物、电敏感聚合物、磁敏感聚合物、化学或生物分子敏感聚合物、复合敏感聚合物。

2.凝胶智能凝胶是环境敏感高分子材料中最重要的一类，它的许多性质都与凝胶有关。

凝胶是指三维网络结构的高分子化合物与溶剂组成的体系，由于它是一种三维网络立体结构，因此它不被溶剂溶解，同时分散在溶剂中并能保持一定的形状。

它既是高分子的浓溶液又是高弹性的固体，小分子物质能在其中渗透或扩散。

其性质取决于三个因素：高分子网络的性质、溶剂的性质、溶剂与高分子间的相互作用。

当凝胶中含有亲溶剂性基团，可被溶剂溶胀。

其溶胀过程为：溶剂分子扩散进高分子网络;溶剂化作用使得高分子链段松弛；高分子链段向三维空间伸展。

研究表明，凝胶的溶胀取决于两种趋势的平衡：一方面，溶剂分子进入高分子的网络中使其体积膨胀，大分子链呈伸展状态，构象熵降低；另一方面，高分子分子链伸展，高分子网络受内部应力作用产生弹性回缩，促使凝胶体积减小，当两种相互作用抵消时，凝胶处于溶胀平衡状态。

涂料耐候性能分析随着世界经济的发展和人们对生活质量的要求不断提高，建筑和汽车等大型工业制品的表面装饰越来越重要。

其中对涂料的性能要求也在不断提高，涂料耐候性能成为涂料应用中最为重要的一项性能指标。

本文将从涂料的耐候性能的定义、影响因素以及测试方法等方面进行讨论和分析。

一、涂料耐候性能的定义涂料的耐候性能指涂层在外界环境的影响下，在一定时间内保持所需的使用性能。

一般是用涂层表面的外观变化和其他性能变化来评价其耐候性能。

涂料的耐候性能，特别是长期耐候性能不仅与涂料本身的性能有关，还与外部因素如光、水、氧气、臭氧、温度、湿度等环境因素有关。

二、涂料耐候性能的影响因素1.基料的选择基料是涂料中最主要的成分之一，对涂料耐候性能有着很大的影响。

一般情况下，高分子聚合物和颜料是涂料的主要成分，而树脂则是决定涂料耐候性能的关键因素之一，所以基料的选择决定了涂料的耐候性能。

2.稳定性涂料内部存在的氧化物、改性剂和颜料等成分，都会影响涂料的稳定性。

如果涂料不稳定，那么涂料耐候性能自然就会变差。

3.光稳定剂的含量光稳定剂是影响涂料耐候性能的重要因素之一，其含量多寡、类型不同，会对涂料的耐候性能产生影响。

4.涂层的厚度和均匀性涂层的厚度和均匀性是涂料耐候性能的重要指标之一。

如果涂层厚度不足或者涂层不均匀，那么其耐候性就会大大降低。

5.气候气候是影响涂料耐候性能的重要因素之一，温度、湿度、日照时间、光强度等因素都会影响涂料的耐候性能。

三、涂料耐候性能的测试方法涂料耐候性能的测试方法主要包括加速老化试验、自然曝露试验和控制条件曝露试验等。

1.加速老化试验加速老化试验是通过特殊的人工气候室，采用不同的老化条件，来模拟涂料在实际使用条件下的耐候性能。

如常用的QUV试验和Xenon试验等。

2.自然曝露试验自然曝露试验是将涂层试片固定在实际外界环境中进行测试，模拟涂料在自然环境中的老化情况。

3.控制条件曝露试验控制条件曝露试验是在比较确定的环境条件下，通过特别设备对其进行测试。

高性能防水涂料材料的研究进展和应用示范高性能防水涂料材料是一种具有优异性能的防水涂料，可以在建筑、船舶、桥梁等领域起到良好的防水效果。

随着科技的不断进步和人们对环境保护的要求越来越高，研究人员在高性能防水涂料材料的研究方面取得了很多进展。

一、研究进展：1. 纳米防水涂料材料：纳米防水涂料材料是指在常规涂料中添加纳米材料，通过纳米材料的特殊性质提升涂料的防水性能。

例如，添加纳米氧化锆粉末可以增加涂料的抗渗透性和耐候性，提高其防水效果。

2. 高分子防水涂料材料：高分子防水涂料材料是指利用高分子材料作为涂料的主要成分，通过高分子材料的特殊性质实现涂料的高性能防水效果。

例如，聚合物弹性体涂料可以形成柔性、可拉伸的防水层，防止水分渗透。

3. 自修复防水涂料材料：自修复防水涂料材料是指在涂料中添加一定量的自修复材料，当涂料遭受磨损或刮擦时，可以自动修复涂层，恢复防水性能。

例如，添加微胶囊自修复材料可以在涂料表面形成微小胶囊，当涂层被破坏后，胶囊内的自修复物质会自动释放出来填充破损部分。

4. 陶瓷防水涂料材料：陶瓷防水涂料材料是指在涂料中添加陶瓷颗粒，通过陶瓷颗粒的特殊结构和性质实现涂料的高性能防水效果。

例如，添加氧化铝纳米颗粒可以形成具有优异耐磨性和耐候性的陶瓷膜，提高涂料的防水性能。

二、应用示范：高性能防水涂料材料的应用范围广泛，以下是几个常见的应用示范：1. 建筑防水：在建筑施工中，使用高性能防水涂料材料可以对屋面、墙面、地面等进行防水处理，防止水分渗透引发建筑物结构损坏和渗漏问题。

2. 地下设施防水：地下车库、地下室等地下设施容易受到地下水的渗透，使用高性能防水涂料材料可以有效防止地下水渗透，保护地下设施的完整性和安全性。

3. 船舶防水：船舶常受到海水的侵蚀，使用高性能防水涂料材料可以提高船舶表面的耐腐蚀性和耐磨性，减少船体水分渗入，延长船舶的使用寿命。

4. 桥梁防水：桥梁常受到风吹雨打，使用高性能防水涂料材料可以加强桥梁表面的耐水性和耐候性，减少雨水对桥梁结构的侵蚀和损害。

高分子材料在涂料领域中的应用研究高分子材料在涂料领域中的应用研究摘要：高分子材料在涂料领域中具有广泛的应用前景，本文对高分子材料在涂料中的应用进行了详细的研究探讨。

首先介绍了高分子材料的特性和分类，然后分析了高分子材料在涂料中的应用情况，并探讨了高分子材料在涂料中的优势和局限性。

最后，对高分子材料在涂料领域的未来发展进行了展望。

关键词：高分子材料；涂料；应用；优势；局限性一、引言涂料作为一种广泛使用的材料，具有很多种不同类型和用途。

高分子材料是一类由重复单元组成的巨大分子，具有较高的分子量和一定的空间结构。

由于高分子材料具有独特的特性，如良好的粘附性、机械性能和化学稳定性等，因此在涂料领域中得到了广泛的应用。

本文将对高分子材料在涂料中的应用进行研究，并探讨其优势和局限性。

二、高分子材料的特性和分类高分子材料是由许多重复单元组成的巨大分子，其中包含了碳、氢、氧、氮等元素。

高分子材料具有许多独特的特性，如良好的可变形性、机械性能和化学稳定性等。

此外，高分子材料还具有一定的热稳定性和电学性能，可以被溶解在有机溶剂中，并具有良好的流变性能。

根据高分子材料的结构和性质，可以将其分类为线性高分子、交联高分子、分枝高分子和共聚物等。

其中，线性高分子具有简单的分子结构，分子链之间没有交联或分枝，并具有较低的粘度和流动性；交联高分子具有多个交联点，可以形成三维网络结构，具有较好的机械性能和化学稳定性；分枝高分子在分子链上具有分枝结构，可以增加材料的分子量和性能；共聚物是由两种或两种以上的单体组成的高分子，具有特殊的结构和性质。

三、高分子材料在涂料中的应用情况高分子材料在涂料领域中应用广泛，其主要用于增加涂料的粘度、改善涂膜的抗老化性能、增强涂膜的机械性能和化学稳定性、调节涂膜的表面性能以及提高涂膜的光泽和耐磨性等。

具体应用如下：（一）增加涂料的粘度：高分子材料可以增加涂料的粘度，并提高涂料的触变性能，使得涂膜在施工过程中更容易涂抹和附着在基材上。

高分子涂料材料的制备与性能研究随着社会的发展与科技的进步，高分子涂料材料作为一种新兴材料，得到了广泛的应用与研究。

高分子涂料材料具有许多优良的性能，例如优异的耐热性、良好的耐腐蚀性和卓越的电绝缘性等，因此在诸多领域中得到了广泛的应用。

一、高分子涂料材料的制备高分子涂料材料的制备是一项复杂的工艺过程，需要经过多个步骤。

首先是高分子材料的选择。

目前常用的高分子涂料材料包括聚氨酯、丙烯酸酯、环氧树脂等。

在选择时需要考虑到涂料的使用环境和所需的性能。

其次是合成高分子材料。

高分子材料的合成方法多种多样，可以通过聚合反应、缩合反应等方法合成。

合成过程需要控制反应条件、选择适当的反应物浓度以及采用适合的催化剂等。

最后是涂料的稀释与调整。

高分子涂料制备完毕后，需要进行稀释与调整，使其具有适宜的粘度、干燥速度等性能指标，以便于涂料的施工与应用。

二、高分子涂料材料的性能研究高分子涂料材料的性能研究是评价其适用性与应用前景的重要环节。

在高分子涂料材料的性能研究中，涂料的耐热性是一个重要的指标。

通过考察涂料在高温环境下的性能表现，可以评估其耐高温性能。

此外，耐腐蚀性也是高分子涂料材料性能研究中的重要指标之一。

涂料在腐蚀介质中的性能表现可以直接影响到涂层的使用寿命。

此外，电绝缘性也是高分子涂料材料研究中的重要指标之一。

电绝缘性能好的涂料可以应用于电子器件等领域，提供有效的电气绝缘保护。

三、高分子涂料材料的应用前景高分子涂料材料具有广阔的应用前景。

首先，在建筑领域中，高分子涂料材料可以用于墙体、地坪等表面的涂装，提供较好的保护效果和装饰效果。

其次，在汽车工业中，高分子涂料材料可以用于汽车的涂装，提高汽车表面的硬度和耐磨性。

此外，在电子领域中，高分子涂料材料可以用于半导体器件等的电气绝缘保护，提供更高的安全性。

另外，高分子涂料材料还可以用于户外设备、船舶等领域，提供耐候性和耐腐蚀性等特性。

综上所述，高分子涂料材料的制备与性能研究对于其应用与发展具有重要的意义。

高分子材料在涂料与涂层中的应用近年来，高分子材料在涂料与涂层领域的应用越发广泛。

高分子材料以其独特的化学性质和物理性能，在涂料和涂层的功能性、耐久性和外观效果上发挥重要作用。

本文将探讨高分子材料在涂料与涂层中的应用，并重点介绍几种常见的高分子材料及其功能。

1. 聚合物乳液聚合物乳液是一种由聚合物微粒分散在水相中的分散体系。

它具有优异的胶凝性和可塑性，使其成为一种理想的涂料和涂层材料。

聚合物乳液可以用于水性涂料的制备，提高涂料的粘度、密着性和耐久性。

此外，聚合物乳液还可以作为涂料增稠剂、乳液防水剂和分散剂使用。

2. 聚氨酯聚氨酯是一种具有弹性和耐久性的高分子材料。

在涂料和涂层中，聚氨酯可以用作涂层的基材，提供一定的保护功能。

聚氨酯涂层具有良好的耐腐蚀性、耐久性和耐磨性，可以应用于船舶涂装、汽车涂装和建筑涂装等领域。

此外，聚氨酯还可以作为涂料的增塑剂和增稠剂使用，改善涂料的性能。

3. 聚合物微球聚合物微球是一种由聚合物颗粒组成的微粒体系。

由于其微小颗粒的特性，聚合物微球可以均匀分散于涂料中，形成一种均一的涂层结构。

聚合物微球可以提高涂料的耐候性、抗刮擦性和耐化学品性能。

此外，聚合物微球还可以用作涂料的填料，改善涂料的流变性能和光学性能。

4. 高分子胶粘剂高分子胶粘剂是一种以高分子化合物为基础制备的粘接材料。

在涂料与涂层中，高分子胶粘剂可以用作涂料中的粘结剂和粘接剂。

它可以提供涂料与基材之间的黏接强度，改善涂料的附着性和耐候性。

高分子胶粘剂还可以用作涂料的粘度调节剂，使涂料具有良好的流动性和施工性能。

总结起来，高分子材料在涂料与涂层中的应用广泛且多样。

聚合物乳液、聚氨酯、聚合物微球和高分子胶粘剂等材料都具有独特的性能和功能，可以提高涂料的粘接性、耐候性和外观效果。

随着科学技术的不断进步，高分子材料在涂料与涂层中的应用前景将更加广阔。

摘要：光敏涂料,即紫外线光固化涂料,它是由光敏树脂,光敏剂和稀释剂组成的。

在制成色漆时,还要再加填料和颜料。

光敏树脂带有不饱和双键,能进行游离基聚合,在紫外线照射下,吸收一定量的光能,使其分子中的电子被激发产生游离基,在游离基引发下聚合生成有立体结构的高聚关键词：光敏树脂光敏涂料光固化涂料游离基聚合光敏剂稀释剂立体结构颜料正文：涂料是一种重要的化工产品，在工业和民用方面都有广泛的应用。

涂料是一种液态使用，然后固化成型的高分子材料。

常规涂料是涂层材料溶解在溶剂中使用，涂刷后溶剂挥发，留下涂层。

由于溶剂的挥发给环境造成污染，甚至造成危险，同时溶剂的挥发需要一定的能量和温度以及需要一定的时间，因此这类涂料的固化时间长，能量消耗大。

光敏涂料是聚合或交联组分直接混合在一起的，在常温无光照情况下是稳定的，涂料内含有光敏成分或结构，利用光做引发剂引发聚合或交联反应，从而达到固化目的。

这种涂料使用时经适当波长的光照射后，能迅速干结成膜。

由于固化过程没有像一般涂料那样伴随着大量溶剂的挥发，因此降低了环境污染，减小了材料消耗，同时使用更加安全。

光敏涂料广泛应用于木材和金属表面的保护和装饰以及印刷工业等领域，逐步代替常规涂料，而且在光学器件,液晶材料和电子器件的封装,光纤外涂层等有特殊要求的应用领域里得到广泛的应用。

一、光敏涂料的结构类型光敏涂料的基本组成中除了可以进一步聚合成膜的预聚物为主要成分外，一般还有交联剂、稀释剂、光敏剂、热阻聚剂和颜色调料。

作为光敏涂料的预聚物应该具有能进一步发生光聚合或者光交联反应的能力，因此必须带有可聚合基团。

预聚物通常为小分子的低聚物，为了取得一定的粘度和合适的熔点，分子量一般要求在1000---5000之间。

1、环氧树脂型低聚物带有环氧结构的低聚物是比较常见的光敏涂料预聚物。

环氧树脂有良好的粘结性和成膜性。

在环氧预聚物中，每个分子中至少有两个环氧基，通过它们与其他不饱和基化合物反应，则可成为光聚合性预聚物。

光学压敏涂料基质的研究进展曹献龙;邓洪达;兰伟;刘筱薇;曹鹏军;周安若【摘要】The pressure sensitivity of pressure sensitive paint (PSP) is greatly influenced by the binder that is one of important ingredients of PSP. The paper introduced two important development stages of the binders of the PSPs, namely traditional polymer binders (including silica gel, sol - gel film and silicone rubber) and novel binders (including thin -layer chromatoplate, anodized aluminium, polymer/ceramic, nano-rod and new polymers) and described the property difference between these two types of binders, which could be a reference for further development and preparation.%光学压敏涂料的基质对其压敏性能有着重要作用,将光学压敏涂料的基质分为传统聚合物载体(包括硅胶、溶胶-凝胶膜、硅橡胶等)和新型载体(包括薄层色谱板、阳极氧化铝、聚合物/陶瓷、硅纳米棒、新型聚合物载体等)2个重要发展阶段进行了总结和比较,以此为该类涂料的研究和制备提供一定的参考作用.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2012(042)003【总页数】5页(P73-77)【关键词】光学压敏涂料;聚合物载体;多孔载体;氧猝灭;空气动力学【作者】曹献龙;邓洪达;兰伟;刘筱薇;曹鹏军;周安若【作者单位】重庆科技学院冶金与材料工程学院,重庆401331;重庆科技学院冶金与材料工程学院,重庆401331;重庆科技学院冶金与材料工程学院,重庆401331;重庆科技学院冶金与材料工程学院,重庆401331;重庆科技学院冶金与材料工程学院,重庆401331;重庆科技学院冶金与材料工程学院,重庆401331【正文语种】中文【中图分类】TQ637.4光学压敏涂料(PSP)测压是国际上20世纪80年代后期开发的进行空气动力学试验中表面压力测量的新型测量技术，被称为压力测量技术的革命［1］。

高分子材料在生物传感器中的应用有哪些在当今科技迅速发展的时代，生物传感器作为一种能够实时、灵敏地检测生物体内各种物质的工具，在医疗诊断、环境监测、食品安全等众多领域发挥着至关重要的作用。

而高分子材料凭借其独特的性能，为生物传感器的发展提供了强大的支持。

那么，高分子材料在生物传感器中到底有哪些应用呢？首先，高分子材料常被用于生物传感器的敏感膜制备。

敏感膜是生物传感器中直接与被检测物质相互作用的部分，其性能直接决定了传感器的检测灵敏度和选择性。

例如，聚氯乙烯（PVC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等高分子材料具有良好的成膜性能和稳定性，可以将生物识别元件（如酶、抗体、核酸等）固定在膜上，形成具有特异性识别能力的敏感膜。

以酶传感器为例，将酶固定在高分子敏感膜上，可以保持酶的活性和稳定性，同时实现对底物的快速、准确检测。

比如在检测葡萄糖时，将葡萄糖氧化酶固定在高分子膜上，当葡萄糖分子与酶接触时，会发生氧化反应，产生电信号，从而实现对葡萄糖浓度的检测。

其次，高分子材料在生物传感器的信号转导方面也发挥着重要作用。

信号转导是将生物识别过程中产生的物理或化学变化转化为可测量的电信号或光学信号的过程。

一些高分子材料具有良好的导电性或光学性能，能够有效地实现信号的传输和放大。

导电高分子材料如聚苯胺、聚吡咯等，在生物传感器中被广泛应用于构建电化学传感器。

当生物分子发生反应产生电荷变化时，导电高分子能够迅速传导这些电荷，形成可测量的电流或电位信号。

在光学传感器中，高分子材料如荧光高分子、量子点高分子复合物等，可以作为荧光标记物或发光材料。

当被检测物质与生物识别元件结合时，会引起荧光强度或波长的变化，从而实现对目标物质的检测。

此外，高分子材料还用于生物传感器的封装和保护。

生物传感器在实际应用中往往需要面临复杂的环境条件，如温度、湿度、酸碱度的变化以及机械应力等。

高分子材料的良好的机械性能和化学稳定性可以为传感器提供有效的保护，延长其使用寿命。

压力敏感涂料（PSP ）光学测压技术综述摘要：压力敏感涂料压力测量技术起步于20世纪80年代，发展至今以趋于成熟。

本文介绍了压力敏感涂料的特性，以及应用该涂料的PSP 光学测压技术的原理、系统构成，分析了实验过程中需要注意的事项，消除误差的方法。

关键词：压力敏感涂料；压力测量；实验空气动力学0.前言压力敏感涂料（Pressure Sensitive Print ——PSP ）是一种用于空气动力测量的无接触式压力测量技术。

其主要原理是涂料中光敏分子受到照射激发后辐射出可见荧光或磷光，以及空气中的氧分子对受激光敏分子产生“氧猝灭”效应的特点，从而使荧光的强度或寿命随着表面压力的上升而下降，并且采用光学方法捕获空气流动中覆盖有涂料涂层的物体表面的图像，利用图像和图形处理手段计算得到该表面全域压力分布。

与传统的压力测量方式相比，该技术的优势在于：传感器与被测物体无接触、可应用于轻薄材料或者物体边缘；无需在模型表面打测压孔，所以不会破坏被测物体表面流场结构；获得的压力数据是连续而且大范围的；测压模型的制造较为简单，节省了测量成本和时间。

该技术从上世纪80年代开始发展，近十年来收到国内学者关注，现在已经在飞行器风洞实验中得到了应用，技术也已趋于成熟。

1.测量原理PSP 是由掺入光致发光微粒的粘合剂组成，其应用技术基于量子力学和光化学原理，利用了PSP 受激后辐射出可见荧光和氧猝灭效应。

氧猝灭效应是指，当处于基态的氧分子与处于激发态的荧光物质的分子碰撞时，氧分子会将荧光物质分子多余的能量夺过来使自己变成激发态，而荧光物质分子返回到基态且不发射任何光子。

氧分子这种效应的群体作用使荧光物质发出的荧光减弱，故称为“猝灭效应”。

涂料表面氧浓度越高，猝灭效应越强，荧光越弱。

测量具体原理是：将PSP 喷涂到被测模型表面，用特定波长的激光照射，可激发出荧光。

由于该荧光可被氧猝灭，而模型表面的压力上升将使氧浓度增加，所以PSP 受激后辐射的荧光强度将随涂料表面的压力变化。

李华春左光汉(合肥工业大学化工学院,230009)摘要:介绍了光固化涂料在光固化过程中常见的空气中氧的阻聚作用,并从氧的光化学能量态着手,给出了氧在光聚合反应中的作用,并且探讨了几种抑制氧阻聚的方法及其机理。

关键词:光固化光固化涂料氧阻聚光固化涂料,即在外界光能的辐照下,涂料层吸收了光能,引起化学反应(如交联、聚合等),促使液态涂料固化,我们称此为光固化型涂料。

而外界光能通常是指那些具有足够高能量可促使有机分子共价键激化产生化学反应的紫外或更高能量(如X射线等)的短波长光,而最常用的就是紫外光固化。

1光固化过程中氧的阻聚反应机理氧的阻聚又称氧的抑制。

几乎所有辐射固化材料的辐射固化反应都会受到空气中氧的影响[1]。

由于表层中氧的浓度最高,氧的抑制作用常导致下层已固化、表面仍未固化而发粘。

试验证明,对清漆而言,在空气中固化1μm厚的涂层所消耗的能量,要比固化涂层内(距离表面5μm)的1μm厚涂层多消耗20倍的能量。

氧的抑制作用不仅延长了辐射固化的时间,而且可能损害固化后表层的诸如硬度、耐磨性、耐划伤性等重要性能。

此外,在空气中固化的涂层还会因此包含一些被氧化的结构(比如过氧化氢、羰基等),从而会影响已固化的高聚物的长期稳定性。

一般物质的基态(即稳定态)是单线态,但O2分子例外,它的稳定态是三线态,有两个自旋方向相同的未成对电子。

因此,可认为O2分子是双自由基。

虽然氧本身比较稳定,在一般温度下不能直接引发丙烯酸酯聚合,但它会与自由基的聚合反应争夺,消耗自由基。

空气中的氧在UV固化涂层表面可能发生多种反应。

1.1猝灭光活化了的引发剂(phi)在其三线态与氧反应,形成络合物,该络合物在分解时产生失活的基态引发剂。

Phi→(Phi)S3→(Phi)T3单线态三线态(Phi)T3+(O2)T→Phi+(O2)s三线态三线态单线态单线态氧不稳定,会迅速回复至三线态。

1.2消耗自由基无论是由光引发形成的自由基,还是链增长过程中产生的自由基,都可能与氧分子生成比较稳定的过氧化物而被消耗。

高分子材料的功能涂层应用研究随着科技的进步和社会的发展，高分子材料在工业和生活中的应用越来越广泛。

而功能涂层作为高分子材料的一种重要应用方式，不仅能够赋予材料更多的功能特性，也能够延长材料的使用寿命。

本文将探讨高分子材料的功能涂层应用研究，并介绍一些具有潜力的功能涂层技术。

功能涂层是指在材料表面形成一层具有特定功能的薄膜，可以为材料赋予更多的性能和特性。

第一，功能涂层在防腐蚀方面的应用。

许多金属材料容易受到氧化、腐蚀等环境因素的影响，导致材料损坏。

而通过涂覆防腐蚀功能涂层，可以有效地阻隔氧气和水分的进入，延长材料的寿命。

例如，在海洋工程中，选择一种高分子材料作为底层涂层，并在其表面涂覆一个具有防腐蚀功能的聚合物薄膜，可以有效地保护金属材料不被海水腐蚀。

第二，功能涂层在阻隔性能方面的应用。

高分子材料在涂覆材料表面形成一个致密的薄膜，可以对气体、水分、溶剂等有较好的阻隔性能。

这种阻隔性能使得高分子材料的功能涂层在包装材料、建筑材料等领域有广泛应用。

例如，将具有较高抗氧化性能的高分子涂层应用于食品包装材料中，可以有效地延长食品的保质期。

第三，功能涂层在防火性能方面的应用。

高分子材料在涂覆材料表面形成一层具有阻燃性能的涂层，可以有效地提高材料的防火性能。

这种防火涂层可以应用于建筑、交通工具等领域，以提高安全性能。

例如，在地铁隧道内，涂覆具有阻燃性能的聚合物涂层可以有效地减缓火灾的蔓延速度，保护乘客的生命安全。

第四，功能涂层在抗菌性能方面的应用。

高分子材料的表面可以通过添加抗菌剂等成分，在涂覆过程中形成一个具有抗菌性能的薄膜。

这种抗菌性能可以应用于医疗器械、食品加工设备等领域，以抑制细菌的生长，提高卫生安全性。

例如，在医院中，将具有抗菌性能的高分子材料涂覆到医疗器械表面，可以有效地防止细菌感染，保护患者的健康。

总之，高分子材料的功能涂层应用研究正在不断发展。

功能涂层不仅能够赋予材料更多的性能和特性，还可以提高材料的使用寿命和安全性能。

压力敏感涂料（PSP ）光学测压技术综述摘要：压力敏感涂料压力测量技术起步于20世纪80年代，发展至今以趋于成熟。

本文介绍了压力敏感涂料的特性，以及应用该涂料的PSP 光学测压技术的原理、系统构成，分析了实验过程中需要注意的事项，消除误差的方法。

关键词：压力敏感涂料；压力测量；实验空气动力学0.前言压力敏感涂料（Pressure Sensitive Print ——PSP ）是一种用于空气动力测量的无接触式压力测量技术。

其主要原理是涂料中光敏分子受到照射激发后辐射出可见荧光或磷光，以及空气中的氧分子对受激光敏分子产生“氧猝灭”效应的特点，从而使荧光的强度或寿命随着表面压力的上升而下降，并且采用光学方法捕获空气流动中覆盖有涂料涂层的物体表面的图像，利用图像和图形处理手段计算得到该表面全域压力分布。

与传统的压力测量方式相比，该技术的优势在于：传感器与被测物体无接触、可应用于轻薄材料或者物体边缘；无需在模型表面打测压孔，所以不会破坏被测物体表面流场结构；获得的压力数据是连续而且大范围的；测压模型的制造较为简单，节省了测量成本和时间。

该技术从上世纪80年代开始发展，近十年来收到国内学者关注，现在已经在飞行器风洞实验中得到了应用，技术也已趋于成熟。

1.测量原理PSP 是由掺入光致发光微粒的粘合剂组成，其应用技术基于量子力学和光化学原理，利用了PSP 受激后辐射出可见荧光和氧猝灭效应。

氧猝灭效应是指，当处于基态的氧分子与处于激发态的荧光物质的分子碰撞时，氧分子会将荧光物质分子多余的能量夺过来使自己变成激发态，而荧光物质分子返回到基态且不发射任何光子。

氧分子这种效应的群体作用使荧光物质发出的荧光减弱，故称为“猝灭效应”。

涂料表面氧浓度越高，猝灭效应越强，荧光越弱。

测量具体原理是：将PSP 喷涂到被测模型表面，用特定波长的激光照射，可激发出荧光。

由于该荧光可被氧猝灭，而模型表面的压力上升将使氧浓度增加，所以PSP 受激后辐射的荧光强度将随涂料表面的压力变化。

高分子湿敏材料简介班级：姓名：学号：摘要: 综述了高分子湿敏材料的现状及其发展,着重分析了3 种类型的高分子湿敏材料(带有强极性基团、弱极性基团以及加入导电粉末的高分子材料) 的感湿机理,提出了根据不同的感湿机理将材料应用于不同类型的湿度传感器,并根据高分子材料的感湿机理,对湿度传感器用高分子材料的发展进行了预测.关键词: 湿敏材料;高分子;湿度传感器Humidity sensing polymer materialsAbstract : The present status and future development of polymer humidity sensing materials , including polymer with high and weak polar groups and polymer materials with conducting powers , are reviewed the humidity sensing mechanism of different polymers analysed. The polymers are used in different sensors for their different mechanisms. The future prospect of polymer humidity sensing materials is forecast as well.Key words : humidity sensing materials ; polymer ; sensor湿敏材料是指材料的某些特征量,如材料的电阻、介电常数、体积等随环境湿度变化而发生变化的一类材料,是构成湿度传感器的重要组成部分. 湿敏材料的性能直接影响传感器的灵敏度、响应速度、湿滞效应以及传感器寿命等. 因此,开发具有理想感湿性能的湿敏材料是材料研究的主要方向.目前已知的湿敏材料主要有电解质类、高分子化合物、陶瓷基材料、多孔金属氧化物以及半导体材料[1 , 2 ] . 其中电解质类材料中的电解质盐易吸水而被稀释,甚至流出,破坏了材料的感湿性能. 陶瓷和多孔金属材料虽具有优异的耐热性能,而且对湿度响应迅速,但其电阻温度系数较高,再现性和互换性较差,且不耐污染. 高分子湿敏材料以其材料来源丰富,相对湿度范围宽,湿滞回差小,响应速度快等优异性能而得到了越来越多的关注,是最具发展前途的一类材料[3～5 ] .1 高分子湿敏材料类型最早用于湿敏材料的高分子材料是纤维素类材料,目前常用的主要有醋酸纤维素类,苯乙烯类,聚酰亚胺类,聚甲基丙烯酸甲酯类及这些材料的衍生物、与其它单体的共聚物等. 这些材料的共同特点是都含有极性基团,即亲水基,可以与水分子相互作用形成氢键或以范德华力结合,达到吸湿的目的[6～8 ] . 根据不同的特征量对湿度的敏感程度,可以简单分成以下几种类型.111 含有强极性基团的湿敏材料含有强极性基团的湿敏材料以疏水高分子(如烷基,苯基等) 为骨架,侧基含有强酸或强碱基团,可称为高分子电解质. 这种材料的典型特征是吸水后材料靠阴阳离子导电,而且随着吸附水量的增加,电阻会发生明显的变化,所以通常用作电阻型湿度传感器的感湿材料[9～11 ] .在潮湿环境中,水分子被膜材料表面的极性基团吸附,而且随着环境湿度的增加,吸附水分子的数量也发生相应的变化,使吸附水之间逐渐发生凝聚形成液态水,即具有导电通道性质的电解质溶液. 导电粒子为高分子电解质成对离子,吸附水自身产生的H+ 和H3O+ . 随着湿度的增加,聚合物溶胀,内部自由体积增加,载流子增多,迁移速度加快,使阻抗下降. 反之,当环境湿度变小时,水分子从离子聚合物中脱出,使材料电阻增大. 通过测量材料电阻的变化即可得到相对湿度的变化.由于这种材料属电解质的一种,材料在结露点或是高湿环境中大量吸水使材料本身发生溶胀甚至溶解,导致传感器的灵敏度和使用寿命降低,目前解决这一问题的方法主要是采用将亲水性高分子与疏水性高分子聚合物进行大分子交联,或是亲水性单体与疏水性单体共聚成高分子电解质,然后加适当的交联剂进行交联[12～16 ] .以下面的例子说明第一种方法. 将氯甲基苯乙烯单体自聚合成大分子,然后溶于丙酮,在聚合物溶液中加入交联剂(如二甲氨基烷烃) 进行交联,温度控制在50 ℃,见式(1) 反应. 这种交联材料的电阻对数值(lg R /Ω) 与相对湿度( RH ) 关系的感湿曲线如图1 所示.由图1 可以看出,电阻对数值均随相对湿度的增加而减小,而交联剂的类型不影响材料电阻.实验测得吸附水的电阻率受交联度,膜中裂纹,聚合物网络中疏水基的尺寸、亲水基的密度等影响,这种材料可在相对湿度0～90 %范围内工作. 当季氨基团增加时, 吸水量增加, 灵敏度上升[17 , 18 ] .另一种方法是单体先共聚后交联的类型,3种单体分别采用苯乙烯基三苯基氯化磷(VT2PC) 、丙烯酸正丁酯(n - BA) 和2 - (N ,N’- 二甲基- 氨基乙基) 丙烯酸甲酯(DMAMA) ,3 种单体共聚然后与1 ,5 - 二溴戊烷交联,制得湿敏材料,见式(2) 反应.VTPC 聚合后聚合物很脆,n - BA 的加入可改善体系的柔韧性. 这种湿敏膜涂敷在聚酰亚胺基片上,制成湿度传感器的湿敏组件. 共聚体系的电阻随疏水高分子( n - BA) 含量的增加而升高.交联可提高膜的强度和稳定性,使材料可耐高湿并能工作在结露点. 这种材料R H 值在50 %～90 %范围内工作时,湿滞回差仅有±110 %. 材料各组分含量的不同直接影响材料的性能, 当VTPC含量提高时,参与导电的Cl - 离子增多,材料的相对湿度的灵敏度上升.可用做电阻型湿敏材料的聚合物还有磺化苯乙烯与丙烯酸共聚物,乙烯基吡啶与苯乙烯共聚物,丙烯酸与丙烯酸丁酯共聚物,及主链有N + 的离子性聚合物薄膜,HMPTAC(2 - 羟基- 3 - 甲基丙烯酸羟丙基三甲基氯化铵) 与EGDMA(乙二醇二甲基丙烯酸酯) 聚合物膜等[19 ] .112 含有弱极性基团的感湿材料材料的骨架是疏水性高分子,侧基为弱极性官能团如醚键( —O —) , 羰基( —CO —) , 硫基( —SO2 —) 等. 这类高分子亲水性较弱,水分子吸附量少,吸附的水分子在膜中可以近似单独存在,亲水基水分子不易凝聚,因此材料的电阻不因湿度的变化有明显的不同. 但由于极性水分子的介入,材料的介电常数会发生明显变化. 因此带有弱极性官能团的高分子材料可应用于电容式湿度传感器中[20 , 21 ] . 常用的材料有醋酸纤维素及其衍生物,聚酰亚胺类,以及聚甲基丙烯酸甲酯等工程塑料.当环境湿度增加时,膜材料吸附的水分子数量增多,在外加场作用下,将发生极化,使感湿膜的偶极矩增加,在外电场一定时,这个增量与水分子数量有关:即湿度越大,水偶极分子越多. 感湿膜吸附水分子的增加使其内偶极距增加,宏观上表现为介电常数(εu) 增大,从而影响电容( C pu)的变化. 因此,通过测量材料电容值的变化即可了解环境湿度的变化.选择合适的材料应用于电容式湿度传感器是十分重要的. 比较以下几种材料: 醋酸纤维素(CA) ,醋酸丁酯纤维素(CAB) ,醋酸丙酯纤维素(CAP) ,乙基纤维素( EC) ,聚乙烯基四氢化吡咯(PVP) ,聚4 - 乙烯基吡啶(P4Py) ,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) ,聚乙烯乙二醇(PEG) ,其吸水质量与相对湿度的吸收等温线见图2.由图2 可以看出,在相同的相对湿度值条件下,PVP 和P4Py 两种材料吸水量较大,说明这两种材料的亲水基与水的结合能力强于其它材料.据文献报导,在相对湿度为50 %时,PVP 与P4Py的吸水量分别为300mg/ g 和180 mg/ g ,水分子在这两种材料中易发生凝聚,因此这种材料不适合做电容式湿度传感器的感湿材料; PEG、EC、CAB、PMMA 材料相对吸水量少,因为几种材料中没有强的吸水基,聚合物与水之间发生反应的几率明显减少,因而这些材料适于用作电容式湿度传感器的感湿组件[22～25 ] .应用于电容式温度传感器的材料包括纤维素系,聚酰胺系,聚醋酸乙烯和聚乙烯的氧化物. 目前,又研制出聚酰亚胺、铬酸醋酸纤维、醋酸丁酸纤维素、硅树脂、聚肉桂叉丙二酸乙二醇- 1 ,4 二酸酯以及溴化钾聚合物等感湿材料. 其中最有发展潜力的材料是交联的聚酰亚胺. 下面方程式是已经应用在传感器湿敏材料的聚酰亚胺(PI2540)的结构式.由上式可以看出聚酰亚胺是高度芳香化的结构,因此在200～260 ℃长期工作仍具有稳定的化学性能. 该材料较早期用于湿敏材料的醋酸纤维素材料具有耐高温、抗多种有机试剂腐蚀的优点,稳定性较其它材料有所提高. 但线性聚酰亚胺在高温和高湿的环境下仍缺乏长期的稳定性,易发生水解和溶胀,所以目前国际上采用这种材料作为湿敏材料时通常对线性聚酰亚胺进行交联,然后制成湿敏膜使用.采用这种方法可以将湿敏材料应用于较宽的湿度测量范围和较苛刻的工作环境.图3 给出了交联后的聚酰亚胺(C - PI) 电容( C / p F) 值随环境相对湿度变化的感湿特性曲线. C - PI 制成的传感器几乎没有湿滞回差. 与C - PI相仿的另一种材料交联氟化聚酰亚胺(C - FPI) 的性能和C - PI 相近,感湿曲线也大致相同,但这种材料的灵敏度高于C - PI ,其响应速度也非常快( < 30 s) ,湿滞< 1 % ,湿滞小可归因于C - PI与C - FPI都含有疏水基. 交联后,交联网络不但控制了高分子链段的活动,同时阻止了膜溶胀,提高了材料耐高温和高湿性能以及耐化学介质性[26 , 27 ] .这种类型的材料除了应用在电容式湿度传感器中外,还可用于声表面波、光强型等湿度传感器中. 如:用聚酰亚胺,醋酸丁酸纤维素、聚乙烯醇-磷酸等材料制成感湿膜,材料吸湿时声表面波(SAW) 的传播速度或频率随高分子膜吸收水分子的变化而变化,应用这种性质可以制成声表面波湿度传感器[28～31 ] .通过湿敏材料吸湿后引起SAW 频率的变化而实现对湿度的检测. N MJ ashtonsh 等人的研究表明,用PolyXIO 膜作为湿敏材料的SAW 湿度传感器,具有比较理性的性能[32 ] . 另外, Stefan McMurt ry 等人以PMMA -PMTGA - PMMA 复合膜作为湿敏材料,开发出一种吸湿改变光信号而不是电信号的方法来测量环境湿度的变化. 可测的湿度范围为0～100 % ,响应时间1～5 min. 这种复合膜在光路上具有很高的灵敏度,制得的光强型湿度传感器性能比较理想[33 , 34 ] .此外,上述两种类型高分子感湿材料还可应用于质量型、浓差电池式、二极管型、微波型、热导式等新型湿度传感器中.113 加入导电粉末的高分子材料在亲水性与疏水性的共聚物中加入石墨、硅粉或金属粉末,可得到又一类型高分子湿敏材料.这种类型材料有两种情况,一种是添加的粉末较少,在材料吸湿导电时主要导电的物质不是添加的粉末,而是高分子材料,添加物质的作用是改善材料的导电行为. 有文献报导在丙烯氰和甲基丙烯酸甲酯的共聚物( P (AN - co - MMA) ) 和Li2ClO4 、碳酸乙烯酯- 碳酸丙烯酯( EC - PC) 中添加高纯硅粉(粒径< 11nm) ,当硅粉含量(质量分数)在10 %时,获得的材料性能最[35 ] .另外一种情况是大量添加导电粉末(多添加碳粉) . 这种材料电阻在高湿下具有突变的性质,传感器有开关效应. 感湿机理是材料吸水后,高分子聚合物在结露点附近具有显著的体积胀缩,即高分子尺寸效应使材料的电阻发生变化,因此也可应用于高分子电阻式湿度传感器中. 由于吸湿,高分子材料体积膨胀,导电粉末之间距离变大,使电阻也随之增大. 根据电阻值的变化,可测量出湿度的大小. 在相对湿度较高时,材料的体积变化较大,导致导电粉末浓度下降,接触电阻随之发生突变,这是导致传感器具有开关效应的主要原因. 使用这类高分子感湿材料主要是丙烯酸树脂[36 ] .2 结语虽然对高分子材料用于湿度传感器的湿敏材料的研究起步较晚,但其优异的使用性能已使其得到了广泛的重视,具有很好的发展前景. 由于湿度测量多在潮湿、高温等苛刻环境下,而且要求传感器长期暴露在空气中,所以湿度传感器的使用寿命都比较短. 目前应用最多的是利用电信号随湿度的改变来监测环境的湿度,对这方面的报导较多而且技术也很成熟,但是由于高分子材料自身的弱点,可长期应用于恶劣环境中的材料还比较少且合成制作困难,造价高. 因此,开发使用寿命长,具有抗污染性和长期稳定性且比较经济的的湿敏材料是一个发展方向.参考文献:[1 ] RADEVA E , BOBEV K, SPASSOV L , et al . 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目录一、前言 (1)1.1影响聚合物中小分子物质扩散系数的因素 (1)1.2 小分子物质在聚合物中扩散系数的测定 (2)1.2.1 本体平衡法 (2)1.2.2 自旋回声脉冲梯度场的核磁共振法 (3)1.2.3 激光全息技术 (3)1.2.4 反气相色谱法 (5)1.3 课题提出 (5)二、实验部分 (6)2.1 实验原理 (6)2.1.1 Fick第一定律 (6)2.1.2 Fick第二定律 (7)2.2.2 Einstein方程 (7)2.2 实验软件介绍 (8)2.3 基本操作步骤 (8)2.3.1 构建并优化氧分子和聚合物分子来构建无定形原胞 (9)2.3.2 建立一个无定形晶胞 (9)2.3.3 晶胞的弛豫 (9)2.3.4 分子动力学的运行和分析 (9)2.3.5 输出数据并计算扩散系数 (10)三．结果与讨论................................................................................................错误!未定义书签。

3.1 均方位移（MSD） (10)3.2 扩散系数D (10)3.3 扩散活化能 (11)四、结论 (11)参考文献 (11)谢辞 .................................................................................................................错误!未定义书签。

附录一英文文献原文......................................................................................错误!未定义书签。

附录二英文文献译文......................................................................................错误!未定义书签。