高分子材料
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高分子材料是什么
高分子材料是一种由大量重复单元构成的大分子化合物,通常由碳、氢、氧、
氮等元素组成。
它们具有高分子量、高强度、耐磨损、耐腐蚀、绝缘性能好等特点,因此在各种领域得到了广泛的应用。
首先,高分子材料在工业上有着重要的地位。
例如,聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙
烯等塑料制品在日常生活中随处可见,而在工业生产中,高分子材料也被广泛应用于制造塑料制品、橡胶制品、合成纤维等。
此外,高分子材料还被用于制造各种工程材料,如高分子聚合物、高分子复合材料等,它们在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域发挥着重要作用。
其次,高分子材料在医学和生物科学领域也有着广泛的应用。
例如,生物材料
领域的生物降解材料、生物医用材料等,广泛应用于医疗器械、医疗用品、药物传递系统等领域。
高分子材料的生物相容性、可降解性、生物活性等特点,使其成为医学领域不可或缺的材料。
另外,高分子材料还在环保领域发挥着重要作用。
例如,生物降解塑料、可降
解包装材料等,可以有效减少对环境的污染。
此外,高分子材料的再生利用也成为环保领域的研究热点,通过循环利用废弃的高分子材料,可以减少资源浪费,降低环境负荷。
总的来说,高分子材料是一种具有广泛应用前景的材料,它在工业、医学、生
物科学、环保等领域都有着重要的作用。
随着科技的不断发展,高分子材料的种类和性能也在不断提升,相信它将会在更多领域得到应用,并为人类社会的发展做出更大的贡献。
什么是高分子材料高分子材料是由大量的重复单元组成的具有高分子量的材料。
高分子主要由碳、氢、氧、氮等元素组成,具有长链结构。
常见的高分子材料有塑料、橡胶、纤维等。
塑料是一种常见的高分子材料,其主要由可塑剂和聚合物构成。
聚合物是一种大分子化合物,由大量的重复单元组成。
塑料具有可塑性、耐热性、耐腐蚀性等特点,可以根据需要调整塑料的硬度、强度和透明度,被广泛应用于各个领域。
橡胶是一种能够高度伸展和复原的高分子材料。
橡胶具有优异的弹性、耐磨性和耐寒性,常用于制造轮胎、密封件、胶带等。
橡胶主要由天然橡胶和合成橡胶两种形式存在。
天然橡胶是从橡胶树中提取的胶乳,合成橡胶则是通过合成化学方法制备的。
纤维是一种细长的高分子材料,可以分为天然纤维和合成纤维两种。
天然纤维主要包括棉花、麻、羊毛等,合成纤维主要包括涤纶、尼龙、聚丙烯等。
纤维具有轻、薄、柔软、吸湿性好等特点,广泛应用于纺织、建筑、医疗等领域。
高分子材料不仅具有独特的物理、化学和力学性质,还具有可塑性好、加工性能优良、耐疲劳性高等特点。
高分子材料的研究和应用对于推动材料科学、制造业以及社会进步都起到了积极的推动作用。
高分子材料的应用领域非常广泛。
在建筑领域,高分子材料可以制作保温材料、隔热材料、防水材料等;在汽车工业中,可以用于制造轮胎、密封件、缓冲材料等;在电子行业,可以用于制造电路板、塑料壳体等。
此外,高分子材料还广泛应用于医药、食品、能源等领域。
总之,高分子材料是由大量重复单元组成的具有高分子量的材料。
其具有独特的物理、化学和力学性质,被广泛应用于各个领域。
高分子材料的研究和应用对于社会进步和经济发展都具有重要意义。
高分子材料定义高分子材料是一种由大量重复单元组成的聚合物材料,具有高分子量、高强度、高韧性、耐热性、耐腐蚀性等特点。
它们广泛应用于各个领域,如塑料、橡胶、纤维等。
一、聚合物的基本概念聚合物是由许多相同或不同的单体分子通过化学键连接而成的大分子化合物。
单体是指具有反应活性的小分子化合物,它们可以通过共价键连接形成长链或支链结构。
聚合反应可以通过加热、辐射等方式进行。
二、高分子材料的特点1. 高分子量:由于聚合物是由大量单体组成的,因此其相对分子质量较大,通常在几千到数百万之间。
2. 高强度:高分子材料具有较好的机械性能,如拉伸强度和硬度等。
3. 高韧性:高分子材料具有良好的延展性和抗冲击性能,在受力时不容易断裂。
4. 耐热性:部分高分子材料可以在高温下保持稳定,并且不容易燃烧。
5. 耐腐蚀性:高分子材料对酸、碱等化学物质具有较好的耐受性。
三、高分子材料的分类1. 按来源分类:天然高分子和合成高分子。
天然高分子是指从大自然中提取或分离得到的聚合物,如木材、天然橡胶等;合成高分子是指通过人工手段制备的聚合物,如聚乙烯、聚苯乙烯等。
2. 按结构分类:线性高分子、支化高分子和交联高分子。
线性高分子是由一条链组成的聚合物,支化高分子是在主链上附加了支链结构,交联高分子则是由多条链相互连接而成的网状结构。
3. 按用途分类:塑料、橡胶、纤维等。
塑料是指可塑性较好的聚合物材料,可用于制造各种日用品和工业产品;橡胶则具有良好的弹性和耐磨性能,常用于轮胎、密封件等领域;纤维则具有良好的柔软度和抗拉强度,常用于纺织品和绝缘材料等领域。
四、高分子材料的应用高分子材料广泛应用于各个领域,如建筑、汽车、电子、医疗等。
其中,塑料是最常见的高分子材料之一,它可以制成各种形状和颜色的制品,如塑料袋、塑料桶、塑料玩具等。
橡胶则常用于制造轮胎、密封件等产品。
纤维则可以制成各种服装和家居用品。
五、高分子材料的发展趋势随着科技的不断进步,高分子材料也在不断发展。
高分子材料有哪些高分子材料是指由一种或多种单体经聚合反应制得的具有高分子量的材料。
该类材料具有独特的性质和广泛的应用领域。
下面是对高分子材料的介绍:1. 聚乙烯(PE):聚乙烯是由乙烯单体聚合得到的,具有优良的耐磨、耐腐蚀、绝缘和低温性能,广泛应用于包装、电线电缆、水利工程等方面。
2. 聚丙烯(PP):聚丙烯是由丙烯单体聚合得到的,具有良好的刚性、耐热性和耐腐蚀性能,被广泛应用于塑料箱、瓶子、管道、汽车零部件等领域。
3. 聚氯乙烯(PVC):聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合得到的,具有良好的绝缘、耐腐蚀和耐候性能,广泛应用于建筑、包装、电线电缆、医疗器械等方面。
4. 聚苯乙烯(PS):聚苯乙烯是由苯乙烯单体聚合得到的,具有良好的刚性、透明性和绝缘性能,广泛应用于模型、包装、餐具等领域。
5. 聚醚酯(PU):聚醚酯是由多元醇和异氰酸酯反应聚合得到的,具有优良的强度、韧性和耐磨性能,被广泛应用于汽车座椅、家具、鞋类等方面。
6. 聚酰亚胺(PI):聚酰亚胺是由亚苯基异氰酸酯和二元胺反应聚合得到的,具有良好的耐高温、抗氧化和耐蚀性能,广泛应用于航空航天、电子器件等领域。
7. 聚合氯乙烯(PET):聚合氯乙烯是由乙二醇和对苯二甲酸聚合得到的,具有优良的耐热、耐冲击和透明性能,广泛应用于饮料瓶、纤维、电子产品等方面。
8. 聚碳酸酯(PC):聚碳酸酯是由碳酸二酯和二元醇反应聚合得到的,具有优良的耐冲击、耐热和电绝缘性能,被广泛应用于眼镜、电子产品、食品包装等领域。
9. 聚酯环氧树脂(PES):聚酯环氧树脂是由酚醛树脂和环氧树脂反应聚合得到的,具有优良的耐热、耐化学药品和机械强度,广泛应用于电子器件、食品包装等方面。
10. 聚酰胺(PA):聚酰胺是由脂肪族二胺和脂肪族二酸反应聚合得到的,具有良好的耐热、耐磨性能和机械强度,被广泛应用于纺织品、汽车零部件等领域。
总之,高分子材料种类繁多,每种材料都具有独特的性质和应用优势,为我们的生活和工业生产提供了多种选择。
高分子材料定义
高分子材料是指由大量重复单元组成的大分子化合物,通常由聚合物构成。
这
些聚合物分子通常由碳、氢、氧、氮等元素组成,具有高分子量和长链结构。
高分子材料在工业、医学、日常生活等领域都有着广泛的应用,如塑料制品、橡胶制品、纤维材料等。
高分子材料的特点之一是其分子量很大。
通常情况下,高分子材料的分子量都
在千到百万之间,甚至更高。
这种特殊的分子结构使得高分子材料具有很好的机械性能和物理化学性能,如强度高、耐磨损、耐腐蚀等特点。
另外,高分子材料还具有良好的加工性能。
由于其长链结构和分子间的松散排列,高分子材料可以通过热压、注塑、挤出等方式进行加工成各种形状和结构,从而满足不同领域的需求。
除此之外,高分子材料还具有很好的耐候性和耐老化性能。
在室温下,大部分
高分子材料都能保持良好的物理性能和化学性能,不易发生氧化、分解等现象,因此具有较长的使用寿命。
在应用方面,高分子材料的用途非常广泛。
在工业生产中,塑料制品、橡胶制品、合成纤维等都是高分子材料的代表。
在医学领域,生物医用高分子材料如生物降解材料、人工器官材料等也得到了广泛的应用。
在日常生活中,我们所使用的塑料袋、塑料瓶、橡胶制品等也都是高分子材料的典型代表。
总的来说,高分子材料是一类具有特殊结构和性能的材料,具有很好的机械性能、加工性能、耐候性和耐老化性能,广泛应用于工业、医学、日常生活等领域。
随着科学技术的不断发展,高分子材料的研究和应用也将不断取得新的突破和进展。
高分子材料定义高分子材料是一类由大分子化合物(聚合物)构成的材料。
它们由许多相互连接的重复单元组成,这些重复单元通过共价键或其他化学键稳定地结合在一起。
高分子材料具有许多优秀的性能和特点,如高强度、耐磨损、耐腐蚀、绝缘性、可塑性、可拉伸性等。
高分子材料广泛应用于各个领域,包括化学工业、电子电气、医疗器械、航空航天、汽车制造等。
在化学工业中,高分子材料被用作原材料或添加剂,制造各种塑料、橡胶、纤维和涂料等产品。
在电子电气领域,高分子材料被用作绝缘材料、电缆外套、电子元件封装等。
在医疗器械领域,高分子材料被用作人工关节、植入物和医用塑料等。
在航空航天和汽车制造领域,高分子材料被用作轻量化材料,以降低重量和能源消耗。
高分子材料的发展具有重要意义。
随着科学技术的不断进步,新的高分子化合物不断涌现,为高分子材料的应用和改进提供了更多可能性。
例如,聚合物复合材料结合了不同种类的高分子材料,以获得更好的性能。
纳米材料的引入也为高分子材料的性能提供了极大的改善空间。
此外,绿色环保的高分子材料,如可降解聚合物和再生塑料,也正在逐渐成为发展方向。
然而,高分子材料也存在一些挑战和问题。
例如,传统的高分子材料通常具有较低的熔融温度和热稳定性,限制了它们在高温环境中的应用。
此外,高分子材料的可塑性和延展性也意味着它们对光、氧、湿度和化学物质的敏感性增加。
因此,高分子材料的稳定性和耐久性仍然是需要解决的问题。
总之,高分子材料是一类由大分子化合物构成的材料,具有广泛的应用领域和优异的性能。
随着科学技术的不断进步,高分子材料的发展前景仍然很广阔。
解决现有的挑战并不断创新,将有助于进一步提高高分子材料的性能和应用范围。
超高分子量聚乙烯简介特殊性能应用合成工艺简介特殊性能应用合成工艺简介超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE),是分子量100万以上的聚乙烯。
分子式:—(—CH2-CH2—)—n—,密度:0.936~0.964g/cm3。
热变形温度(0.46MPa)85℃,熔点130~136℃。
UHMWPE性质特点为:极好的耐磨性,良好的耐低温冲击性、自润滑性、无毒、耐水、耐化学药品性,耐热性优于一般PE,缺点是耐热性(热变形温度)低、加工成型性差,外表面硬度,刚性,耐蠕变性不如一般工程塑料,膨胀系数偏大。
UHMWPE流动性差,熔融状态下粘度极高,是呈橡胶状的高粘弹性体,早期仅能用压制和烧结方法成型,目前也可用挤出、注塑和吹塑方法加工。
特殊性能机械性能高于一般的高密度聚乙烯。
具有突出的抗冲击性、耐应力开裂性、耐高温蠕变性、低摩擦系数、自润滑性,卓越的耐化学腐蚀性、抗疲劳性、噪音阻尼性、耐核辐射性等。
使用温度100~110℃。
耐寒性好,可在-269℃下使用。
密度0.935g/cm3,分子量200万的产品,其断裂拉伸强度40 MPa,断裂伸长率350%,弯曲弹性模量600MPa,悬臂梁缺口冲击冲不断。
磨耗量(MPC法)20mm。
应用UHMWPE可以代替碳钢、不锈钢、青铜等材料用于纺织、造纸、食品机械、运输、医疗、煤矿、化工等部门。
如纺织工业上技梭器、打梭棒、齿轮、联结、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后果等耐冲击磨损零件。
造纸工业上做箱盖板、刮水板、压密部件、接头、传动机械的密封轴杆、偏导轮、刮刀、过滤器等;运输工业上做粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里。
UHMWPE可做各种机械的零部件,包括食品机械的齿轮、蜗轮、蜗杆、轴承。
化工中做泵、阀门、档板、滤板。
医疗上,还可用于心脏瓣膜、短形外科零件,人工关节及节育植入体。
体育上做滑冰地板、滚地球道、滑雪板、机动雪橇零件。
UHMWPE可以做高模量纤维,制造防弹衣、飞机座椅、海运、渔业用绳索等。
应用范围与聚酰胺、聚四氟乙烯相近,耐磨性超过碳钢,做齿轮、轴承、轴瓦、星轮、阀门、泵、导轨、密封填料、设备衬里、滑变板、人工关节等,纤维作防弹衣、绳索等。
超高分子量聚乙烯具有许多优异的性能,然而如此优异的工程塑料却很少有人知道它的存在,这主要是由于以前对超高分子量聚乙烯的熔体特性研究不足,加工方法基本上还停留在落后的压制一烧结工艺上。
近年来,随着超高分子量聚乙烯加工技术的不断发展,其制品已在许多领域中获得了成功的应用。
纺织工业超高分子量聚乙烯在纺织工业上的使用历史最长。
织布机上的部件需要具有耐冲击性、防震裂性、自润滑性和消音性,使纺织机械成了超高分子量聚乙烯最早应用的领域。
从20世纪50年代第一个超高分子量聚乙烯部件生产出来之后,相继有200多种超高分子量聚乙烯的纺织部件问世。
超高分子量聚乙烯的韧性在高速织布机的皮结上得到充分显示:皮结的作用就是停止和敲击梭子,使它左右来回运动穿过织布机。
梭子通常是3-5 kg重的钢制品,在最高速度下,冲击次数可达2 00次/rain。
在使用超高分子量聚乙烯之前,能接受如此冲击力的只有水牛皮结,它可经受100万次冲击。
而在相同条件下,采用超高分子量聚乙烯皮结可以接受500万~1 500万次冲击。
目前,国外在每台纺织机上应用的超高分子量聚乙烯零件平均有3O件。
如投梭器、打梭棒、齿轮、联结器、扫花杆、缓冲块、偏心块、杆轴套、摆动后梁等耐冲击磨损零件。
化学工业超高分子量聚乙烯的耐磨性和耐药品性使其在化工机械中独具优势。
采用超高分子量聚乙烯代替金属材料制成的耐酸泵、传动机械、水泵、轴套、密封垫板、齿轮等,不仅使用寿命大大延长,而且使成本大为降低。
超高分子量聚乙烯还可作改性添加剂,添加到别的化合物中达到改善其化学性能的目的。
如采用振动旋转搅拌机可使熔融的超高分子量聚乙烯渗透到聚丙烯中,使无定型的超高分子量聚乙烯与聚丙烯形成复杂的连续网状结构,从而改善聚丙烯的断裂伸长率和屈服强度。
超高分子量聚乙烯还可用作聚丙烯的冲击强度改性剂、拉伸强度改性剂和增韧增强剂。
造纸工业造纸业是超高分子量聚乙烯应用较普遍的领域,利用超高分子量聚乙烯的耐磨性与耐冲击性,可用于制造偏导轮、刮刀、喷嘴与过滤器等。
超高分子量聚乙烯可广泛用于造纸机的吸水箱盖板、刮水板,它保护了价格昂贵的铜网或不锈钢网,减少了停机时间,为造纸业创造了极大的经济效益。
目前,造纸工业所需超高分子量聚乙烯量占其总消费量的10%,给造纸业创造了极大的经济效益。
包装食品机械由于超高分子量聚乙烯具有优良的物理机械性能和无毒、无味、不吸水、不黏接、耐腐蚀、质量轻等众多优点,在包装和食品机械行业有着极大的应用市场。
目前已向各种包装和食品机械及灌装线成功地提供了各种不同形状和结构的滚轮、链节、链条、蜗杆、导杆、齿轮、星形轮、手轮、滚筒、丝杆、护轨、料斗、压滤板、操作板、刮板、夹持器、衬瓦、柱塞等的配件。
在食品工业上,超高分子量聚乙烯用于罐装、瓶装食品的输送管路,不仅能使输送顺利,而且防止了瓶的碰撞,大大降低了噪音。
在粉体食品、速溶食品及巧克力等糖果品的包装管路上采用超高分子量聚乙烯质材,其滑动特性和耐久性能受到人们的普遍赞赏。
通用机械超高分子量聚乙烯由于具有优良的耐磨性、耐冲击性,故在机械行业得到了广泛应用。
用超高分子量聚乙烯制作农用收割机的齿轮,比钢制品便宜1/3,而寿命则要高2倍。
因超高分子量聚乙烯在一269℃(液氦温度)如此极低温度下仍能保持各种特性,故常用作冷冻机等低温装置的机械部件。
又因超高分子量聚乙烯对放射性射线有较好的遮蔽效果,故可用作原子能发电站的遮蔽板。
医用材料由于超高分子量聚乙烯的卫生、无毒和极好的耐磨性,是理想的医用高分子材料,可用于心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节及节育植入体等。
从使用性能上看,由超高分子量聚乙烯制成的人工髋关节,耐磨性和安全性比聚四氟乙烯更为优异。
20世纪60年代初就有人用超高分子量聚乙烯作为人体髋关节,五年后经过检验,磨损量还不到1 mnl,据资料报道,优质超高分子量聚乙烯髋关节的耐磨时间可达50年。
体育运动器材利用超高分子量聚乙烯的自润滑性和耐磨性及耐寒性,可将其用于滑冰、滑雪、水上运动等体育器材的滑动部件,还可制作保龄球的球道,曲棍球场的护板,雪花干扰装置,机动雪橇链轮以及运动训练的自动装置等。
煤矿工业超高分子量聚乙烯在煤矿工业中的应用具有广阔的前景。
由于该材料具有高耐磨性、摩擦系数小、耐冲击、成本低、工艺性能好等特性,可利用该材料制成煤矿机械轴瓦、轴套、平板,压滤机滤板,喷浆机摩擦片及筛板等。
这样不仅延长了使用寿命,同时也提高了工作效率,可带来巨大的经济效益和社会效益。
采煤用的溜道材料改用超高分子量聚乙烯后,不但可以节省大量钢铁,减轻劳动强度,还可以降低原溜道的坡度,增大煤的产量。
煤仓采用超高分子量聚乙烯衬里之后,可提高煤仓的储量和防止堵塞。
超高分子量聚乙烯用作洗煤厂震动筛煤机的筛板,可降低噪音,改善劳动环境。
此外,超高分子量聚乙烯还可用于制造煤的输送管道、过滤器的刮板等的材料。
机械运输工业在铁路系统上,可用超高分子量聚乙烯作连接器的耐磨板材、支持架、贮藏车和卸货物件。
农业机械、交通运输工业使用的传送装置、滑块座、固定板、导轨等如用超高分子量聚乙烯取代金属材料,使用寿命可提高10~50倍。
设备衬里利用超高分子量聚乙烯的自润滑与难黏附性、耐磨与耐冲击性,可制成推土板衬里,挖土机铲斗和自卸车车厢的内衬。
为了稳定输送煤、水泥、石灰石、小麦、砂糖等粉粒,这些物质的料仓、料斗、槽均可用超高分子量聚乙烯的板材作衬垫。
过去粮食加工厂采用钢管进行风送粮食,带来钢管磨损和粉尘污染环境的问题,并有造成粉尘爆炸的危险,每年要消耗大量钢材。
北京面粉二厂" 采用超高分子量聚乙烯片材卷成管(代替整管试验)做管衬,发现耐磨度提高了7~10倍,而且改善了环境,减小了噪音,避免了爆炸的危险。
异型材及管材近几年来,随着超高分子量聚乙烯加工技术的不断突破,异形挤出制品已在一般机械、食品机械、化学工业、医疗器械、文娱用品等方面获得应用。
超高分子量聚乙烯异形材还用于小型除雪机、贮藏器、真空干燥机的截面导轨制品等方面。
随着加工技术的发展,超高分子量聚乙烯的应用领域必将不断扩大。
由于超高分子量聚乙烯具有如前所述的种种优良特性,所以用它制造管材也是一项重要的应用途径。
超高分子量聚乙烯管材在粮食加工业的用途:主要用于粮食的输送,如小麦、大米及其它谷物等。
现在大多数粮仓及粮食加工厂均使用镀锌铁皮管,一般0.5 mn'l壁厚者使用寿命只有2~3个月,因此迫切需要一种耐磨并具有自润滑性材料制成的管材来代替现正使用的铁皮管,首选的材料就是超高分子量聚乙烯,深受粮食加工行业的欢迎。
2000年全国大中型面粉加工厂有2 500多家,小型面粉厂上万家,稻米、杂粮、饲料加工厂粗略估计也有几千家,而每个粮食加工厂都有成百上千米管路,由此可以看到在粮食加工业应用的市场前景十分可观。
同时由于超高分子量聚乙烯可接触食品,因此也适于食盐和砂糖等产品的输送。
超高分子量聚乙烯管材在矿粉、矿浆、砂石及电厂灰渣输送方面的用途:超高分子量聚乙烯由于具有极高的耐磨性、自润滑性和耐腐蚀性,特别适合于煤粉、矿粉及固液混合浆状物的输送。
普通钢管用于输送选矿厂的煤粉、磁铁粉等重介质,由于磨损严重,平均每4个月就要更换一次,如果采用超高分子量聚乙烯管材,寿命将大大增加。
此外,超高分子量聚乙烯除应用于煤矿外,还可应用于铁矿、锰矿等黑色金属矿业;铜矿、金矿、铝矿等有色金属矿业;石墨矿、石灰矿、铝土矿、石膏矿等非金属矿业。
超高分子量聚乙烯管材也非常适用于水利航运部门航道(海航、江航及河航)及码头清理泥沙所需的抽送管路等。
超高分子量聚乙烯管材的特殊用途是可制作特殊的塑料管制品。
可将超高分子量聚乙烯制成厚壁管材,然后分切成各种套筒,主要用于替代矿山皮带运输机中的托辊及其钢质轴承。
由于矿用皮带运输机的工作条件十分恶劣,水、煤、泥、煤渣、矿砂、砂石等经常进入轴承内,造成运转不灵便,甚至卡死,加剧了托辊和皮带的磨损。
因此轴承用量非常大,就煤炭工业系统来说,每生产100万t煤约消耗1.5万个轴承。
皮带机的日常维护主要是更换托辊,而托辊的维护主要是更换轴承。
如果这些轴承都采用超高分子量聚乙烯制作,由于超高分子量聚乙烯的高耐磨性和高自润滑性,可大大简化皮带机托辊的结构,安装维护非常方便,每年可为煤炭行业节省大笔费用。
合成工艺在齐格勒催化剂存在下,由乙烯或乙烯与α-烯烃聚合而成。
超高分子量聚乙烯的生产过程与普通高密度聚乙烯的生产过程相类似,都是采用齐格勒催化剂在一定条件下使乙烯聚合的。