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超高强度、极高韧性的超分子聚合物材料

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超分子

超分子

纳米超分子的研制及性能超分子化学是基于分子间的非共价键相互作用而形成的分子聚集体的化学，在与材料科学、生命科学、信息科学、纳米科学与技术等其它学科的交叉融合中，超分子化学已发展成了超分子科学，被认为是21世纪新概念和高技术的重要源头之一。

本文介绍了近几年超分子科学研究中的热点和基本问题，愿为我国超分子科学的研究提供参考。

纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。

它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100~102nm。

它包括体积分数近似相等的两个部分：一是直径为几个或几十个纳米的粒子，二是粒子间的界面。

前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。

1984年德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。

Gleiter在高洁净真空的条件下将粒径为6nm的Fe粒子原位加压成形，烧结得到纳米微晶块体，从而使纳米材料进入了一个新的阶段[3]。

1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。

从材料的结构单元层次来说，它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。

在纳米材料中，界面原子占极大比例，而且原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构成与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态。

在纳米材料中，纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。

纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变[5,6,7]。

纳米相材料跟普通的金属、陶瓷，和其他固体材料都是由同样的原子组成，只不过这些原子排列成了纳米级的原子团，成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。

其常规纳米材料中的基本颗粒直径不到100 nm，包含的原子不到几万个。

一个直径为3 nm的原子团包含大约900个原子，几乎是英文里一个句点的百万分之一，这个比例相当于一条300多米长的帆船跟整个地球的比例。

高强度透明材料有哪些

高强度透明材料有哪些

高强度透明材料有哪些高强度透明材料是一种具有优异透明性和高强度的材料，广泛应用于建筑、航空航天、汽车、电子产品等领域。

它们能够提供良好的光透过性和抗拉伸、抗压、抗冲击等性能，为各行业提供了更多设计和应用的可能性。

那么，高强度透明材料有哪些呢？接下来我们将对几种常见的高强度透明材料进行介绍。

首先，我们来介绍一种常见的高强度透明材料——聚碳酸酯（PC）。

聚碳酸酯是一种无色透明的工程塑料，具有优异的耐热性、耐冲击性和耐候性。

它的强度比普通玻璃高30倍以上，是一种理想的高强度透明材料。

由于其优异的性能，聚碳酸酯广泛用于制造飞机舷窗、防弹玻璃、安全头盔等产品。

其次，还有一种常见的高强度透明材料是环氧树脂。

环氧树脂是一种热固性树脂，具有优异的粘接性和耐化学腐蚀性。

经过特殊处理后，环氧树脂可以呈现出高透明度，并且具有较高的抗拉伸和抗冲击性能。

因此，环氧树脂被广泛应用于航空航天领域，用于制造飞机舷窗、太空舱壁等。

另外，还有一种新型的高强度透明材料——氧化铝陶瓷。

氧化铝陶瓷具有极高的硬度和耐磨性，同时具有优异的透明性。

它可以在高温、高压等恶劣环境下保持稳定的性能，因此被广泛应用于高速列车、飞机等交通工具的车窗、头灯罩等部件上。

除了上述几种常见的高强度透明材料外，还有一些新型材料正在不断涌现，如碳纳米管增强复合材料、高强度玻璃等。

这些材料在透明性和强度上都有着突出的表现，为各行业的发展带来了新的机遇和挑战。

综上所述，高强度透明材料在现代工业中具有重要的地位和作用。

随着科技的不断进步，我们相信会有更多更优秀的高强度透明材料出现，为人类社会的发展做出更大的贡献。

让我们拭目以待，共同见证高强度透明材料的美好未来！。

超分子量聚乙烯生产工艺及加工成型

超分子量聚乙烯生产工艺及加工成型
[7]洪剑寒. 超高分子量聚乙烯/聚苯胺导电纤维制备及性能研究[D].苏州大学,2014.
[8]吴新锋. 超高分子量聚乙烯耐磨性和导热性能的研究[D].上海交通大学,2013.
[9]魏寒. 超高分子量聚乙烯在γ射线作用下的预辐照接枝改性[D].东华大学,2013.
[10]朱灵玲. 超高分子量聚乙烯微孔膜的制备与研究[D].东华大学,2013.
[15]张艳. 超高分子量聚乙烯纤维在防弹和防刺材料方面的应用[J]. 产业用纺织品,2010,10:32-39+49.
[16]何春霞. 超高分子量聚乙烯及其纳米Al_2O_3填充复合材料摩擦磨损性能研究[J]. 摩擦学学报,2002,01:32-35.
[17]郝绘坤. 超高分子量聚乙烯耐高温改性研究[D].武汉工程大学,2014.
9、其他特性 超高分子量聚乙烯管还有吸能、吸噪音、抗静电、对电子具有屏蔽能力、不吸水、比重轻、容易机械加工、可着色等突出特性。
第2章
制备方法
1．采用加工助剂与超声辐照相结合的方法，实现了UHMWPE在一般单螺杆挤出机上的连续挤出成型。加入一定量的聚丙烯(PP)，能有效改善单螺杆挤出机对UHMWPE的加工性能，挤出过程中的超声辐照则有效地降低了熔体粘度和挤出压力，显着提高了挤出效率。在适当的加工助剂含量和超声辐照强度下，UHMWPE的力学强度、耐热性能及摩擦磨损性能得到提高。 2．研究了UHMWPE在挤出过程中物料输送及熔融塑化机理。FT-IR、DSC、WAXD和AFM分析表明，在单螺杆挤出机挤出UHMWPE/PP共混物时，与料筒壁接触的物料表层主要是PP，从而增大了物料一料筒壁间的摩擦系数，实现了单螺杆挤出机内物料的顺利输送。在熔融塑化过程中，PP首先熔融并在料筒壁形成熔膜，熔膜流入主动螺腹形成熔体池，对被动螺腹中的UHMWPE固体床产生大的推压力，使UHMWPE固体床得以压实，解决了通常用一般单螺杆挤出机挤出UHMWPE时的打滑、料塞和不能压实的问题。在以聚乙烯(PE)改进UHMWPE加工流动性的情况下，熔融的PE很快渗入到UHMWPE内部，不能有效地在料筒壁一物料间聚集，也不能形成有效的熔体池，加之UHMWPE低的摩擦系数和不粘性，在用单螺杆挤出机挤出UHMWPE时就遇到困难。微观结构分析表明，在UHMWPE/PP共混物中，PP位于UHMWPE晶区间的低晶(非晶)区域，破坏了UHMWPE完整的链缠结网络，有效地降低了UHMWPE链缠结密度，流动性得以改善。PE不能有效降低UHMWPE的链缠结密度，因而PE对UHMWPE加工改性效果较差。 3．挤出过程中的超声辐照显着降低了UHMWPE/PP共混物熔体表观粘 摘要度和挤出口模压力，提高了挤出产量。随共混物中PP含量的减少，共混物熔体的链缠结密度升高，超声辐照的降粘降压效果越明显。超声辐照使共混物中UHMWPE和PP的结晶度下降，晶粒尺寸变小。在适当的超声辐照强度下，材料的抗冲击强度、杨氏模量及耐磨性能得到提高。4.以PP为主的加工改性剂能显着提高UHMWPE的摩擦磨损性能。在同样的条件下，UHMWPE的摩擦系数和磨损速率都比UHMWPE/PP共混物高。随负荷的增加和磨损时间的延长，在UHMWPE磨损表面出现大量的裂纹，呈现明显的疲劳磨损特征。在较高的滑动速度下(400rpm)，UHMWPE发生因表面熔融而导致快速的磨损。而UHMWPE/PP共混物在高的负荷、长的磨损时间及高的滑动速度下，在磨损表面无明显的疲劳破坏和熔融现象发生。通过原子力显微镜(AFM)观察研究表明，在不同的作用力范围和滑行速度下，UHMWPE的表面层分子与 Si3N4探针间的摩擦力均较UHMWPE用P共混物高，与宏观的摩擦性能相一致。 5.采用SEM、FT一IR、DSC、AFM、XPS和场伙XD研究了UHMWPE和uHMwPE/PP的摩擦磨损机理。与uHMwPE对磨时，在钢环表面形成了UHMWPE转移膜，与UHMWPE/PP对磨的钢环表面无转移膜，而有很细的圆柱状磨屑产生。长的磨损时间导致UHMWPE疲劳破坏，产生大量的磨屑，而随磨损时间的延长， UHMWPE/PP表面的磨屑并无明显的增加。由于钢环滑动对表面层分子所产生的剪切、拉伸及退火作用，在UHMWPE/PP的磨损表面形成了串晶，而UHMWPE磨损表面的晶区较小，晶区间的粘接力也较弱。UHMWPE/PP共混物在磨损初期所产生的少量圆柱状磨屑分布于摩擦界面，起到了有效地将滑动摩擦转化为滚动摩擦的作用，因而摩擦系数和磨损速率显着降低，耐磨性能明显提高。

冻胶丝知识

冻胶丝知识

与常规溶液纺丝相比，凝胶纺丝一个显著的特征是采用超高相对分子质量的聚合体为原料。因为相对 分子质量是影响纤维强度的重要因素。相对分子质量越大，纤维中由分子末端造成的结构缺陷就越少，从 而有助于纤维强度的提高。通过对超倍拉伸聚乙烯纤维强度研究表明，强度 T 与其重均相对分子质量 Mw 之间存在如下关系：
上课周次：第（ ）周，第（ 4 ）次
上课时数：（ 2 ） 学时
教学内容 教学目的 和要求 教学的重 点和难点 教学手段说
明 参考资料 布置作业 备注
超高分子量聚乙烯纤维 了解超高分子量聚乙烯纤维发展历史；掌握超高分子量聚合物的凝胶纺丝机理及超高分 子量聚乙烯纤维的制备方法；掌握超高分子量聚乙烯纤维的结构与性能。 超高分子量聚乙烯的凝胶纺丝机理及超高分子量聚乙烯纤维的制备方法 多媒体手段上课
人们从理论上研究分析超高强高模纤维的理想结构，得到如下图的结构模型，认为是大分子链无限长 而且纤维中仅含伸直链结晶。
超高强高模纤维完全伸直链结晶的理想结构模型
根据此理想结构模型，超高强高模纤维中无限长的大分子链完全伸展，按照分子链断裂机理，纤维的
抗张强度相当于大分子链的极限强度（见下表）。
各种聚合物大分子链的极限强度
将被拉伸的初生纤维加热到结晶分散温度α c ( PE 熔纺纤维α c =127 ℃)以上，进行超倍或局部拉伸，
使折叠链的大分子链重排，形成伸直链结构，从而获得高强高模聚乙烯纤维。由于本法受使用分子量的限 制，仅靠拉伸方法使纤维强度提高是有局限性的，最高强度达 17.6cN/dtex，模量达 800 —1000cN/dtex。 ⑸ 凝胶纺丝—热拉伸法
⑵ 增塑熔融纺丝法 增塑熔融纺丝方法是加入适量流动改性剂或稀释剂将 UHMWPE 纺成纤维的方法。在 UHMWPE 中加

【国家自然科学基金】_超高分子量聚乙烯(uhmwpe)_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730

【国家自然科学基金】_超高分子量聚乙烯(uhmwpe)_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730

2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8
2014年 科研热词 超高分子量聚乙烯 透明质酸钠 聚乙烯 相容性 流变 氧化石墨烯 摩擦学性能 共混物 推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 6 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44
科研热词 推荐指数 超高分子量聚乙烯 5 超高分子量聚乙烯纤维 2 表面粗糙度 2 磨损 2 复合材料 2 力学性能 2 高效ziegler-natta催化剂 1 非茂金属催化剂 1 钛合金 1 配位聚合 1 辐照 1 超高分子量聚乙烯(uhmwpe) 1 试验环境温度 1 茂金属催化剂 1 自由基 1 聚合物基复合材料 1 纳米粒子 1 等离子体浸没离子注入 1 相容性 1 界面黏结 1 界面剪切强度 1 有机纤维 1 往复滑动 1 往复摩擦磨损 1 嵌段共聚聚丙烯 1 层间剪切强度 1 小牛血清 1 导热性能 1 单丝断裂试验 1 低速滑动摩擦 1 介电性能 1 人工关节 1 乙二胺缩水杨醛schiff碱铜(ⅱ)配合物 1 cocrmo合金 1
推荐指数 8 4 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

功能高分子材料介绍

功能高分子材料介绍

功能高分子材料介绍功能高分子材料是一类具有特殊性能和功能的材料，它们在各个领域中发挥着重要作用。

本文将从几个方面介绍功能高分子材料的特点和应用。

一、超强韧性功能高分子材料具有超强的韧性，能够承受较大的外力而不易断裂。

这种特性使其在建筑、航空航天等领域中得到广泛应用。

例如，在建筑领域中，高分子材料可以用于制造高强度的悬挂索，能够承受大风和地震等自然灾害的冲击。

二、耐磨性功能高分子材料具有出色的耐磨性，能够在摩擦和磨损环境下保持长期的使用寿命。

这种特性使其在汽车制造、运动器材等领域中得到广泛应用。

例如，在汽车制造领域中，高分子材料可以用于制造车身外壳，能够有效减少车身表面的划痕和磨损。

三、导电性功能高分子材料具有良好的导电性，能够传导电流和热量。

这种特性使其在电子、光电子等领域中得到广泛应用。

例如，在电子领域中，高分子材料可以用于制造柔性显示屏，能够实现屏幕的弯曲和折叠。

四、阻燃性功能高分子材料具有良好的阻燃性，能够在火灾发生时有效阻止燃烧蔓延。

这种特性使其在建筑、交通等领域中得到广泛应用。

例如，在建筑领域中，高分子材料可以用于制造防火墙，能够有效隔离火势的蔓延。

五、环保性功能高分子材料具有良好的环保性，能够降低对环境的污染。

这种特性使其在环保领域中得到广泛应用。

例如，在环保领域中，高分子材料可以用于制造可降解塑料袋，能够减少对自然环境的破坏。

功能高分子材料具有超强韧性、耐磨性、导电性、阻燃性和环保性等特点，并在建筑、汽车制造、电子、环保等领域中发挥着重要作用。

随着科技的不断进步和创新，功能高分子材料的应用领域将会更加广泛，为人类的生活和产业发展带来更多的便利和创新。

高分子化学和物理

高分子化学和物理

高分子化学和物理高分子化学是研究大分子化合物的化学、结构、性质和合成方法等方面的学科。

它是材料科学和工程领域中十分重要的一门学科，具有广泛的应用前景。

高分子物理是研究高分子材料的物理性质和现象的学科。

高分子物理对于理解高分子材料的结构和性质、控制高分子材料的结构和性质以及开发新的高分子材料等方面都有重要意义。

高分子化合物是由许多重复单元组成的大分子化合物。

高分子材料是由高分子化合物构成的材料。

高分子材料具有许多优良的性质，例如高强度、高韧性、耐磨性、耐化学腐蚀性等，被广泛地应用于汽车、电子、医疗、航空、建筑等领域。

高分子化学是研究高分子化合物的物理、化学和结构等方面的学科。

高分子化学的研究对象包括高分子的合成方法、结构、形态、性质、应用等方面。

高分子的分类方法有许多种，例如按链长分为超分子、超高分子、大分子等；按功能划分为物理性能、化学性质、热力学、动力学等。

高分子的结构也有许多种分类方法，例如按分子量、聚合度、极性等。

高分子的合成方法主要有四种：自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合和羧酸聚合。

自由基聚合是最常用的一种，其反应机理是通过光、热或化学作用激发单体分子中的一个自由基，然后它就能够和另一个单体分子中的自由基发生反应，形成一个链长增大一个单体分子的高分子分子。

阳离子聚合和阴离子聚合是在带正离子或带负离子的引聚体存在下，通过捕获共轭共振偶极子或异极子与单体成立活泼质子化合物并释放出引聚学界、产生引聚反应的一种聚合方法。

羧酸聚合是在含有羧酸官能团的单体中，通过官能团的缩合作用发生聚合反应。

高分子的应用非常广泛，既包括常见的聚乙烯、聚丙烯等塑料材料，也包括更加高级的聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚醚酮等高温材料。

这些高分子材料在汽车、电子、医疗、航空、建筑等领域中都有广泛的应用。

高分子材料的结构和形态与其性质有密切关系。

高分子材料的分子结构、平衡结晶结构和非平衡结构（例如玻璃态结构）对材料的力学性能、导电性能、光学性能等都具有重要影响。

PBO纤维的结构和性能

PBO纤维的结构和性能

纺074 0715012122PBO纤维的结构与性能刘荣荣（南通大学纺织服装学院江苏南通226019）摘要：PBO是一种新型的高性能合成纤维。

本文介绍了PBO纤维的合成方法，通过对其结构的分析，阐述了PBO纤维的物理化学性能特点，并列举了其在各个领域的应用。

关键词：PBO纤维；合成；结构；性能0 引言聚对苯撑苯并二恶唑PBO[Poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole)]是一种直线型聚芳杂环液晶聚合物分子。

它最初是由美国空军材料实验室于20世纪70年代将其作为一种耐高温性能的材料进行开发的，但是一直受到合成工艺的限制，不能合成大分子量的PBO聚合物，Wolfe等。

在20世纪80年代初合成出具有芳杂环结构的液晶聚合物聚苯撑苯并二恶唑纤维，结构式如图1所示。

而美国DOW 化学公司与日本Toyobo公司联合将该聚合物开发成超高性能PBO纤维。

PBO 纤维具有比芳纶更高的比强度、比模量和耐高温等一系列优异性能，因而自一问世即被视为航空航天先进结构复合材料的新一代超级纤维[1]。

1PBO纤维的合成作为高性能有机纤维原料的聚合物必须满足以下4个条件：分子主链上的化学键必须足够刚硬程度；分子链要足够的大以保证形成长分子链；分子构象应是线型的或接近线型的；分子链交叉部分应很小。

1980年代中期，在Dow化学公司任职的Lysenko用主要单体4，6-二氨基-1，3间苯二酚（DADHB）合成出了PBO，这种方法充分利用了苯环上取代基的定位效应，有效的在硝化前后对2-位进行保护和去保护，提高了DADHB的纯度和收率，减少了副产物的生成，它是利用1，2，3-三氯代苯经硝化、取代、氢化三步法制得[2]，制备流程见图2。

1993年，Morgan和他的同事在水溶液中用间苯二酚和苯基重氮纳盐反应，再经氢化处理,生成DADHB，这也是现在生产这种单体的主要方法，见图3。

PBO是在含有适当P2O5 的多磷酸（PA）溶液中通过DADHB 和微粒化的对苯二甲酸（TA）或对苯二甲酰氯反应制得。

强、韧、快速恢复、抗疲劳水凝胶

强、韧、快速恢复、抗疲劳水凝胶

强、韧、快速恢复、抗疲劳水凝胶受承重组织惊人的机械性能的启发，许多人致力于研究能够在密集的机械负荷下发挥作用的水凝胶，用于肌肉骨骼修复、软骨再生和软体机器人建造等应用。

用于增韧水凝胶的一个关键设计原则是利用牺牲键/网络来耗散能量，这可能依赖于疏水相互作用、离子对、氢键、配位相互作用、客体相互作用和微晶。

尽管这些分子工程方法能增强水凝胶的韧性，但往往不能加强水凝胶的强度，因为水凝胶和韧性是相互排斥的。

然而，要在同一合成水凝胶中实现高强度、高韧性、强大的抗疲劳性和快速恢复，仍然具有挑战性。

在此, 南京大学曹毅教授/王炜教授等人受生物网络结构的启发，提出了一种由Picot纤维组成的分层结构，该结构由通过灵活的隐藏长度相互连接的自组装金属离子包肽 β-链组成。

通过交联这些纤维，所得水凝胶表现出高机械强度(断裂应力~4.1 MPa)、超高韧性(断裂能~25.3 kJ m−2)、出色的抗疲劳性(疲劳阈值~424 J m−2)，以及一秒钟内几乎 100% 的机械恢复。

这种设计提供了在合成水凝胶中结合通常不相容的机械性能的一般途径。

【基于金属离子包覆Picot纤维的水凝胶设计】在此，提出了一种由Picot纤维构成的水凝胶网络，其中隐藏的长度和耗散能量的能力都集成在Picot纤维中。

Picot纤维是由长的柔性聚合物制成的，上面装饰有自组装肽。

在肽的自组装驱动下，肽之间的连接被压缩为Picot以隐藏长度。

Picot长度不同，肽之间的连接是随机的。

破坏强的肽间相互作用，如Picot纤维中的氢键，可以有效地耗散能量并释放出隐藏的长度，而不减少水凝胶的网络连接。

因此，这种设计解决了普通聚合物网络中强度和韧性的矛盾。

此外，单个Picot纤维的重组在局部独立发生，这确保了水凝胶结构的快速恢复。

从强壮而坚韧的贻贝纤维中获得灵感，使用贻贝脚蛋白Mfp-4的富含组氨酸的基序Gly-HisVal-His-Thr-His-Arg-Val-Leu-His-Lys(表示为GK11)，来构建Picot纤维。

【可编辑全文】【精品课件】药用高分子材料

【可编辑全文】【精品课件】药用高分子材料

1.1 高分子材料的基本概念
一个大分子往往是由许多相同的、简单的重复 结构单元连接而成。
CH2-CH CH2-CH
Cl
Cl
H2C
CH Cl
聚氯乙烯
单体
CH2-CH
Cl
结构单元
又如：
CH2 CH OH
聚乙烯醇
乙烯醇 CH2 CH OH
1.1 高分子材料的基本概念
单 体（Monomer）
能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组 成单元的小分子。即合成聚合物的起始原料。
1.4 高 分 子 链 结 构
二、高分子链的近程结构
(一)高分子链结构单元的键接顺序 1．均聚物结构单元的键接顺序
如单体CH2=CHX聚合时，所得单体单元结构如下：
尾
头
CH2 CH X
1.4 高 分 子 链 结 构
单体单元连接方式可有如下三种：
CH2 CH CH2 CH
X
X
CH2 CH CH CH2 XX
乙烯 丙烯 氯乙烯 甲基丙烯酸甲酯 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯
1.3 高 分 子 的 命 名
（2）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不 表明产物类型 表明产物类型：“聚”+ 两单体生成的产物名称
对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物：聚对苯二甲酸乙二酯 不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀“树脂”，如
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH 3
1.4 高 分 子 链 结 构
II. 几何异构
丁二烯：
CH2=CHCCH=CH2
CH2
CH2
C H
C
H
CH2
H

反应型高分子材料

反应型高分子材料

反应型高分子材料反应型高分子材料是指由聚合物和化学品反应而形成的材料。

这种材料具有刚性和强度，同时也具有很好的可塑性和耐腐蚀性。

由于其独特的特性，反应型高分子材料已经广泛应用于汽车制造、建筑、医疗器械、通讯、航空航天等领域。

反应型高分子材料由两个或多个单体加合聚合而成，这些单体在加合聚合时除了产生高聚物外，还会与其他单体和原料发生化学反应。

这种反应称为原位交联，并且能够形成高强度的材料。

这种材料不像其他聚合物需要在特定条件下制备，而是由化学反应得到。

其中，最简单的反应类型是聚氨酯材料，该材料由异氰酸酯和羟基化合物反应而成。

聚氨酯材料在吸水性、强度、刚度等方面优秀，因此广泛应用于建筑材料和海洋结构等领域。

另一种常见的反应型高分子材料是环氧树脂，在它的制备过程中由环氧化合物和胺、酸等化学品反应而成。

环氧树脂具有优异的耐化学腐蚀性、耐高温性等特性，因此广泛应用于汽车制造、电子设备、涂料等领域。

除了聚氨酯和环氧树脂，还有聚酯、聚砜、聚醚、聚碳酸酯等多种反应型高分子材料，它们在不同领域都有广泛的应用。

例如，聚碳酸酯用于水瓶、保温杯、机箱等制造，聚醚用于医疗器械制造和电缆保护等领域，聚砜用于电子器件封装和汽车制造等领域。

反应型高分子材料与其他材料相比，有许多优点。

首先，它们比传统聚合物更强、更耐用，而且通常具有更好的化学稳定性。

其次，它们比传统的金属材料更轻便，有助于降低车辆和航空器的重量和燃油消耗。

此外，它们还具有很好的可塑性和工艺性能，可在复杂的形状和曲线下制造，从而进一步扩展了它们的应用范围。

总之，反应型高分子材料是现代工业中不可或缺的一部分，它拥有许多优异的性能，并在众多领域有广泛的应用，相信在未来会有更多的领域和应用涉及到它们的应用。

3.聚酯纤维.doc解析

3.聚酯纤维.doc解析

二、涤纶纤维的形态结构
用熔纺法制得的涤纶纤维，在光学显微镜中观 察发现它具有圆形的截面和光滑、均匀而无条痕 的纵向，见图。
涤纶的超分子结构

涤纶的超分子结构与纤维生产过程 中的拉伸和热处理有关。涤纶喷丝 成型后的初生纤维是无定形的，取 向度很差，需要进一步牵伸取向后 方能纺织加工。经过拉伸和热定型 处理后的纤维，结晶度约为60%，并 有较高的取向度。 涤纶的超分子结构称为“折叠链 — 缨状微原纤”
对苯二甲酸乙二酯（BHET）
直接酯化法：生产流程短，投资少，原料消耗低， 反应时间短，生产效率高，自20世纪80年代起已 成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。
（3）直接加成法 （EO法）－－直接法
HOOC－
－COOH＋
2 CH2－CH2 O
对苯二甲酸（TPA）
环氧乙烷（EO）
HOCH2CH2COOC－
易回复。

另一方面，从涤纶的微结构来看，存在无定形区、结晶区和 取向度高的部位，分子间有比较牢固的联结点，分子间作用 力较大，受外力时不易产生形变。涤纶在一定外力作用下产 生的形变是可复形变，但在高度拉伸时，回复性能显著变差。

具有“洗可穿”性能
（3）耐磨性

涤纶的耐磨性仅次于锦纶而超过其他纤维。
结晶时，即转变为反式构象
相对分子质量及其分布

高聚物相对分子质量的大小直接影响其加工性能和纤维质量。 PET 的耐热、 光、 化学稳定等性质及纤维的强度均与相对 分子质量有关，如 PET 相对分子质量小于 1×104 时，就 不 能正常加工为高强力纤维。 工业控制通常采用相对粘度和特性粘数作为衡量相对分子质 量大小的尺度。 民用成纤 PET 切片的相对粘度ηr 至少为 1.30～1.36，相 当于 [η]＝0.55～ 0.65dL／g（分升每克）， 或相当于

负泊松比(拉胀)材料相关资料收集

负泊松比(拉胀)材料相关资料收集

负泊松比〔拉胀〕材料相关资料收集一、概述泊松比是根本的材料参数之一，衡量了固体在垂直加载方向变形与加载方向变形之间的比值，变化范围在 0。

5 与-1 之间。

下表是一些材料的典型泊松比值：rubber goldsaturated claymagnesiumtitaniumcopperaluminium-alloyclaystainless steelsteelcast ironsandconcreteglassfoamcork~ 0。

500。

42 0。

40–0。

50 0。

35 0。

34 0。

33 0。

33 0。

30–0。

45 0。

30–0。

31 0。

27–0。

30 0。

21–0。

26 0。

20–0。

45 0。

20 0。

18–0。

3 0。

10–0。

40 ~ 0。

00 auxetics negative 泊松比作为根本的弹性常数，可以由体积模量K 和剪切模量G 的比值来确定， 满足如下关系：这意味着泊松比实际上表征了材料在载荷作用下发生外形畸变或者体积变形之间的竞争。

通常状况下，材料具有正的泊松比(Positive Poisson Ratio)，即材料在受到纵向拉伸时，横向尺寸收缩。

假设横向尺寸变大，这种材料就是负泊松比〔Negative Poisson Ratio ，简称为NPR 或 Auxetic 〕材料。

二、历史Material poisson ”s ratio1982 年，Ashby 首次指出具有细胞状构造的材料，在变形时，能产生负的泊松比。

人们也已经觉察合成材料能够产生负泊松比的现象，如：“可再入”泡沫材料、多孔聚合物、聚合物层压材料。

从分子设计动身合成负泊松比材料少有报道。

Evans 于1991 年用分子模拟技术，利用分子内的自由体积，从几何构造动身，设计了一种可能产生NPR效应的二维分子网络构造，供给了一个从分子水平裁剪泊松比的例子。

1997 年，Griffin提出了一种基于主链型液晶高分子NPR 材料的模型〔Fig。

超高分子量聚乙烯流动改性剂研究进展

超高分子量聚乙烯流动改性剂研究进展

拉伸强度/ MPa
3415
1312
2311
断裂伸长率 , % 200～400
54
72
剪切强度/ MPa
2411
2815
2612
磨损量/ mg
135
105
10
磨损指数 , %1586202 复合型流动改性剂
211 润滑剂[7 ]
以改善 U HMWPE 加工性能为目的的共混改 性已发展了近 30 年 ,人们早已认识到只添加一种物 质是不可能充分地解决改善 U HMWPE 加工性能 这一问题的 ,因此 ,人们试验各种复合配方 ,多方面 、 多角度解决 U HMWPE 的加工问题 。在各种配方 中有一共同组分 ———润滑剂 。润滑剂是改善聚合物 加工性的一种添加剂 。其主要作用是在加工过程中 降低材料与加工机械之间和材料内部分子之间的相 互摩擦 ,从而改善塑料加工性并提高制品性能 。优 良的润滑剂应具有分散性好 、与聚合物的相容性及 热稳定性好等特性 。适用于 PE 加工的润滑剂种类 很多 ,包括固体石蜡或石油提取物 、聚乙烯蜡 、硬脂 酸 钙 ( 锌 、镁 等 ) 、硬 脂 酸 酯 ( 醇 、酸 等 ) 。由 于 U HMWPE 分子结构的特殊性 ,用于 PE 的润滑剂 应用到 U HMWPE 时不能起到内外润滑兼顾的作 用 ,而仅起外润滑作用 。U HMWPE 加工时常用润 滑剂有固体石蜡或石油提取物 (用量小于 10 %) 、聚 乙烯蜡 (用量小于 15 %) 、硬脂酸锌 (用量小于 2 %) 等 。润滑剂在加工中的作用仅是调整 U HMWPE 与金属表面的摩擦 ,即外润滑作用 ,其内润滑作用不 明显 。若仅加入润滑剂 , U HMWPE 会在料筒内形 成塞料 。 美 国 专 利 U SP4853427[8 ] 报 道 , 使 用 美 国 Allied - Signal公司生产的一种共聚物与硬脂酸盐配 合作为加工 U HMWPE 的润滑剂取得良好效果 。 这种复合润滑剂与 U HMWPE 共混可在普通单螺

生物医用材料 医用高分子材料

生物医用材料 医用高分子材料

➢ 纤维： 细而长的且有一定的柔韧性的线条或丝状高分子材料。
其长径比应在1000：1左右。 特点：
纤维的直径一般是很小的，受力后形变较小(一般为百 分之几到百分之二十),在较宽的温度范围内(-50 - 150℃) 机械性能变化不大。
纤维分为天然纤维和化学纤维
化学纤维又分为改性纤维素纤维（人造纤维，如粘胶纤 维）与合成纤维。
• 生物可降解高分子材料包括所有的天然高分子 材料和部分合成的高分子材料（聚乳酸PLA） 等
6.2 高分子材料的结构及力学性能
6.2.1高分子材料的基本概念 1).高分子化合物(macromolecule compound)
是指那些由众多原子或原子 团主要以共价键结合而成的 相对分子质量在一万以上的 化合物。又叫高分子(大分 子），高聚物，聚合物 (polymer) 一般表示为：
高分子的晶体结构（图示PE的晶体结构）
32
结晶度对聚合物性能的影响：
• 聚合物内晶体的存在一般会提高力学性能、独 特的热性能及抗疲劳强度。这些性能使半结晶 聚合物（常常简单地称为结晶聚合物）称为用 于生物医学的合适材料，如聚乙烯（PE）、聚 丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）
➢塑料和纤维希望有一定的结晶度，橡胶则不太希望结晶。
3） 高聚物的取向
取向造成各向异性
❖ 取向现象： 取向——高分子链或链段沿某一特定方向作占优势的排列 取向态——一维（单轴如纤维）或二维（双轴如薄膜）有序 结晶态——三维空间有序
❖ 取向态结构 无定形 取向未结晶 结晶未取向 结晶取向
6.2.3 高分子材料的力学性能
一．聚合物力学性能特点 1. 力学性能可变范围宽。 橡胶—塑料—纤维，为不同的应用提供了广阔的选择余地。 2. 强度低、模量低。但比强度高（强度/密度）。 3.力学性能与各种结构因素有关。 除化学结构外，包括：分子量及其分布、支化和交联、结晶度和 结晶形态、共聚方式、分子取向、增塑及填料等。 也受加工条件及使用环境的影响。 4.高弹性和粘弹性。 高聚物极大的分子量以及分子链构象变化所导致的柔性，使其具有高弹性。 5.具有明显的松弛特性 对于高聚物来说，存在多种运动单元，尤其分子链由一种构象过渡到 另一种构象所需时间很长，因此其力学性能强烈地依赖于温度和受力时间

upy氢键自聚合超分子

upy氢键自聚合超分子

UPy体系是一种超分子聚合物，其具有特殊的结构性质和性能。

这种聚合物容易进行结构修饰，可以通过简单化学反应引入某些特殊的官能团，例如共轭低聚物、碳纳米管、金属或无机材料表面和足球烯等，从而形成具有特殊性质的超分子聚合物。

UPy体系中的氢键自聚合超分子聚合物是一种基于氢键作用的超分子聚合物。

这种聚合物的特点是具有质子供体即X-H，质子受体即含孤对电子的Y，以及多个氢
键（2个或更多）的组合基元。

由于含有多个氢键，这种超
分子聚合物的抗蠕变性能较好，可以作为稳定的弹性体材料使用。

此外，UPy体系还具有热稳定性高、可加工性能好的优点。

在UPy体系中，脲基嘧啶酮（UPy）之间的四重氢键在氯仿中的结合常数高达107M−1，这使得在有机溶剂中能够
构筑高分子量的超分子聚合物。

这种聚合物在稀溶液中表现出类似传统聚合物的性质，并且可以在有机溶剂中溶解，易于分离和回收。

在制备这种超分子聚合物时，可以采用多种策略，例如使用简单的化学反应引入官能团、利用氢键自聚合作用等。

这些策略能够为设计超韧超分子聚合物以及高分子材料提供一定的指导。

同时，UPy体系还可以作为超分子扩链剂应用于其他材料的增韧，表明其具有广泛的应用前景。

总的来说，UPy体系的氢键自聚合超分子聚合物是一种具有特殊结构和性能的超分子聚合物，在材料科学、化学和生物学等领域具有重要的应用价值。

碳纤维——精选推荐

碳纤维——精选推荐

高性能纤维——碳纤维碳纤维是由碳元素组成的纤维，其90％以上的组成元素为比金刚石结构规整性稍差，力学性能也较金刚石稍差。

碳纤维结构近乎石墨结构，所以也具有很高的抗拉强度和模量。

其强度约为钢的四倍，密度仅为钢的四分之一。

碳纤维具有很高的比强度和比模量。

具有耐高温、使用温度2000℃。

在3000 ℃非氧化气氛中劳等一系列优良性能。

既可以作为结构材料承载负荷，又可以作为功能材料发挥按原料分粘胶基碳纤维（Rayon基CF）聚丙烯腈基碳纤维（PAN基CF）沥青基碳纤维（Pitch 基CF）目前能够工业化生产按制造步骤分碳纤维（C F）石墨纤维（G F）活性碳纤维（ACF）按力学性能分通用级(GP) 高性能级(HP)具有图示的结构，这种结构容易形成共轭结构的梯形高分子，使其能够承受较快的速度热解而保持原有的纤维状基本结构。

强度的进展:碳纤维之所以具有很高的抗拉强度主要由于类石墨高度取向。

其基本结构如图所示。

层片分子取向度主要因素。

碳纤维内部结构示意图N大分子结构式:CH 2CH CNn但是，由于其大分子链上有强极性和体积较大的氰基，使其分子间形成强的偶极力。

氰基的氮原子能与相邻分C CN H C CNCH2CH2C CN H C CNCH2CH2HC CN C CNPAN纤维的x-射线衍射图有二个显著特点：有明显的反射点（2）不存在晕圈只是二维有序，没有严格的结晶结构，只有相对有序的区域，形成所谓准结晶态在光学显微镜和电子显微镜下能直接观察到的纤维结构 截面形状原纤表面形态不同的溶剂路线，不同的工艺路线得到的PAN纤维形态结构也不一样。

纤各结其性的石墨晶体理论强度184GPa碳纤维实际强度9GPa 缺陷是影响碳纤维强度的主要因素，碳纤维的整个制且在向碳纤维的结构转化过程产生较少新的缺陷。

⏹原料及环境污染，以无机盐水溶液作溶剂湿法纺丝所得PAN 纤维，这类污染更多一些。

⏹直径为1-4微米带有典型的双圆锥空间的有机杂质，形状象彼此连接成群，这种缺陷主要呈现在湿法纺制的纤维中。

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的应用及加工技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的应用及加工技术

《燕山石化公司2012年度情报论文第号》超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的应用及加工技术尹伟超树脂应用研究所目录的性能及应用........................................................ 错误!未定义书签。

UHMWPE的性能................................................... 错误!未定义书签。

UHMWPE的应用................................................... 错误!未定义书签。

以耐磨性和耐冲击性为主的应用 ............................... 错误!未定义书签。

以自润滑性和不粘性为主的应用 ............................... 错误!未定义书签。

以耐腐蚀性和不吸水性为主的应用 ............................. 错误!未定义书签。

以卫生无毒性为主的应用..................................... 错误!未定义书签。

的加工特点及加工技术................................................ 错误!未定义书签。

UHMWPE的加工特点............................................... 错误!未定义书签。

UHMWPE的加工技术............................................... 错误!未定义书签。

模压成型................................................... 错误!未定义书签。

挤出成型................................................... 错误!未定义书签。

超支化聚合物的特点

超支化聚合物的特点

超支化聚合物的特点
超支化聚合物是一种具有分子结构高度分支的聚合物材料，其主要特点包括：
1. 高度分支结构：超支化聚合物的分子结构呈高度分支状，具有多个支链和端基，这种结构使得超支化聚合物具有较高的分子量和分子量分布。

2. 高溶解度：超支化聚合物的分子结构使得其具有良好的溶解性能，能够在多种溶剂中溶解，包括水、有机溶剂、超临界流体等。

3. 高黏度：超支化聚合物的高度分支结构也使得其具有较高的黏度，表现为高粘度和高分子浓度。

4. 高分子稳定性：超支化聚合物由于分子结构的高度分支，具有较好的分子稳定性和热稳定性。

5. 多功能性：超支化聚合物具有多种官能团，可以通过化学修饰或表面修饰等方法，实现多种性能的调控和功能的拓展。

6. 应用广泛：超支化聚合物具有广泛的应用前景，包括在材料科学、药物传递、化妆品、涂料等领域的应用。

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超高强度、极高韧性的超分子聚合物材料
塑料制品是我们日常生活必不可少的东西，然而，大量的废弃塑料已经造成了巨大的环境问题。

因此开发一种可回收、可重复使用的聚合物材料是迫在眉睫的。

由于聚合物材料的机械强度很大程度上决定了其应用性和可靠性，于是，开发同时具有高强度和高韧性的材料成为了焦点。

虽然说动态交联技术已经被应用于其中，但是得到的材料往往无法兼具高强度和高韧性。

传统上，更好的韧性源于高强度和良好延展性的结合，但这两种特性均为材料单一的特性。

仿生学策略很好的解决了这一问题，但是目前很少报道大规模生产具有高强度、高韧性、刚性好的可加工、可回收的聚合物材料。

基于以上问题，来自吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室的刘小孔教授课题组，开发了一种同时具有超高强度和极高韧性的聚合物材料，并且还具有可延展性、自愈性和生物降解性。

其韧性高ca. 395.2 MJ m­3,抗张强度和杨氏模量为ca.104.2Mpa、ca.3.53GPa，韧性甚至超过了世界上韧性最强的蜘蛛丝(354 MJ m­3)和大多数工程塑料。

1. 合成策略
图1 TA­PV A复合物的合成
TA­PV A复合材料是通过具有高密度氢键的树枝状分子天然单宁酸（TA）和可生物降解线性聚合物聚乙烯醇（PV A）进行拓扑限制而制成的。

在酸性条件下简单地将TA和PV A掺入水溶液中会形成TA­PV A复合物，形成沉淀，通过压缩成型法将其加工成所需形状的干燥的TA­PV A复合产品。

关键是通过高密度的可逆键使柔性聚合物链交联，同时重要的是，通过树突状分子将聚合物链在拓扑上限制为互穿的三维（3D）簇。

2. TA­PV A复合材料的机械性能
图2 TA­PV A复合材料的机械性能
通过力学拉伸测试，研究者对不同组成的TA­PV A复合材料和PV A膜进行了机械性能测试。

可以看到，由于TA与PA之间最高密度的氢键，TA­PV A45复合材料展现出最好的机械性能表现(图2d)。

并且，其抗张强度、断裂伸长率、杨氏模量分别为PVA膜的1.63、2.3、1.43倍。

TA­PV A45复合材料表现出的极高的韧性(395.2 ± 34.5 MJ m−3)，是目前高强度工程塑料(PEEK,HDPE)的数倍甚至数十倍，而且其在断裂伸长率方面也具有一定的优势(图2e)，表明其具有极为广阔的应用前景。

3. CG计算建模
图3 CG计算建模
为了理解TA­PV A45复合材料超高强度、极高韧性的原因，研究者基于CG模型，使用MD对其拉伸性进行了测试。

如图3所示，在压力下，具有半结晶结构的纯PV A表现出不均匀的变形，无定形的区域更易变形而不规则结晶区难以变形。

不规则的变形在容易变形的区域产生压力集中因此加速了样品的损坏，造成强度的快速下降(图3c)。

相比之下，TA­PV A45复合材料在变形过程中统一缩小并表现出更高的屈服强度和模量(图3b,c)。

统一变形使得其延展性和抗断裂性更好，从而使强度更高；在压力下，TA­PV A45复合材料的氢键部分协同粘滑运动(cooperative stick­slip motion,图3e,f)，这可以很大程度的提高PV A延展性，同时保持结构的完整性，使得其具有优秀的延展性和韧性。

这些模拟结果和实验结果具有良好的一致性。

4. TA­PV A复合材料的延展性、自愈性和生物降解性
图4 TA­PV A复合材料的延展性、自愈性
基于TA­PV A45复合材料中氢键的可逆性，在断裂重新回收和自愈后，TA­PV A45具有重新延展性。

酸性条件下，在室温可以将TA­ PV A45复合材料重新加工成其他所需形状。

在水合作用和融合数个TA­PV A45片材后，用压缩成型工艺在压力下将其重新成型。

重塑样品干燥后，可以最终获得具有从模具复制的图案的回收新产品（图4a）。

即使经过四个这样的后处理过程，TA­PV A45复合材料的出色机械性能基本不变（图4b）。

切割后，TA­PV A45复合材料也可以通过使水合样品紧密接触，然后施加压力进行修复。

修复的样品干燥后，机械性能几乎可以完全恢复到原始水平（图4c）。

愈合后的最终干燥样品可以承受1千克的重量(图4d)。

由于TA和PV A都具有生物降解性, 通过土壤掩埋测试，TA­PV A45复合材料的生物降解性已进行了初步测试，发现将TA­PV A45复合膜,埋入土壤120天后的重量损失达到了100％。

总而言之，研究者开发了一种在室温下可再制性和可修复性的超强、高刚度和超韧性的可生物降解的超分子聚合物材料。

同时，提出了一个新的概念来解决同时增强、硬化和增韧聚合物材料的巨大难题。

通过在室温下借助水进行的绿色节能程序，可实现可重复性和可修复性。

TA­PV A复合材料作为抗
断裂和能量吸收材料，在许多应用中都非常有前途，由于其出色的机械性能、可回收性、可修复性和可生物降解性，它们还有望作为常规塑料的可持续替代品。