高分子材料畢業(yè)論文

1、高分子材料畢業(yè)論文淺析高分子材料老化性能摘要：高分子材料性能優(yōu)異，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，在戶外工程中市場(chǎng)占有率很高。但由于 使用過(guò)程中高分子材料受光、濕度和溫度等環(huán)境因素作用，導(dǎo)致力學(xué)性能和外觀發(fā)生變化。 為改善高分子材料的抗老化性能，必須充分認(rèn)識(shí)其老化機(jī)理和老化進(jìn)程，進(jìn)而有目的地進(jìn) 行防老化改性。關(guān)鍵詞：高分子材料;降解;老化;進(jìn)展高分子材料在加工、貯存和使用過(guò)程中，由于內(nèi)外因素的綜合影響，逐步發(fā)生物理化 學(xué)性質(zhì)變化，物理機(jī)械性能變壞，以致最后喪失使用價(jià)值，這一過(guò)程稱為“老化”。老化 現(xiàn)象有如下幾種:外觀變化，材料發(fā)粘、變硬、變形、變色等;物理性質(zhì)變化，溶解、溶脹 和流變性能改變;機(jī)械性能變化和電性

2、能變化等。引起高分子材料老化的內(nèi)在因素有：材 料本身化學(xué)結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及配方條件等;外在因素有：物理因素，包括熱、光、高能 輻射和機(jī)械應(yīng)力等;化學(xué)因素，包括氧、臭氧、水、酸、堿等的作用；生物因素，如微生物、 昆蟲(chóng)的作用。老化往往是內(nèi)外因素綜合作用的極為復(fù)雜的過(guò)程。高分子材料的老化縮短了 制品的使用壽命，并影響制品使用的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，限制了制品的應(yīng)用范圍。因此，研 究引發(fā)高分子材料老化的原因及其微觀機(jī)理具有非常重要的意義。近年來(lái)，高分子老化研 究主要集中在探討高分子材料老化的規(guī)律、機(jī)理，以及環(huán)境因素對(duì)材料老化的影響等方面, 這些工作對(duì)于發(fā)展新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和測(cè)試方法，改善材料的生產(chǎn)技術(shù)、研制特種

3、材料、逐步 達(dá)到按指定性能設(shè)計(jì)新材料等具有重大的指導(dǎo)作用。1戶外因素對(duì)高分子材料老化行為的影響為的影響高分子材料在戶外曝露于太陽(yáng)光和含氧大氣中，分子鏈發(fā)生種種物理和化學(xué)變化，導(dǎo) 致鏈斷裂或交聯(lián)，旦伴隨著生成含氧基團(tuán)如酮、峻酸、過(guò)氧化物和醇，導(dǎo)致材料韌性和強(qiáng) 度急劇下降。關(guān)于光氧化降解過(guò)程和防止這種降解過(guò)程的發(fā)生，已有很多研究報(bào)導(dǎo)，這些 研究工作的基礎(chǔ)是光化學(xué)效應(yīng)，即物質(zhì)在吸收光后所發(fā)生的反應(yīng)。紫外波長(zhǎng)300nm400nm,能被含有銀基及雙鍵的聚合物吸收，而使大分子鏈斷裂，化學(xué)結(jié)構(gòu)改變, 導(dǎo)致材料性能劣化，因此歷來(lái)是研究熱點(diǎn)。Ibnelwaleed A.等通過(guò)自然環(huán)境曝露和人工加 速試驗(yàn)，研究了

4、不同支鏈形式LLDPE、HDPE的耐紫外光老化性能。IbnelwaleedA.等從流變學(xué)角度分析了 PE紫外光老化歷程，發(fā)現(xiàn)LLDPE在紫外光老化過(guò)程中同 時(shí)發(fā)生交聯(lián)和斷鏈，短支鏈含量高低和老化時(shí)間長(zhǎng)短直接影響材料性能。另外，Z-N催化 合成的LLDPE和茂金屬催化合成的LLDPE降解機(jī)理相似，但是，對(duì)于相同重均分子量和支 化度的PE,茂金屬催化合成的LLDPE比齊格勒-納塔催化合成的LLDPE耐降解，而且發(fā)現(xiàn) 單體的類型對(duì)紫外光老化降解影響不大。在80和300W紫外光輻照條件下對(duì)有機(jī)硅和聚氨酯兩種建筑密封膠進(jìn)行5000小時(shí)人 工加速老化試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)密封膠老化機(jī)理是由于輻照產(chǎn)生的熱作用引起的，在

5、老化開(kāi)始階段， 熱作用使密封膠交聯(lián);而在老化后階段，主要發(fā)生分子量下降;紫外線輻射往往破壞側(cè)鏈基 團(tuán)。2高分子材料的老化性能表征技術(shù)及應(yīng)用在高分子材料老化研究中，性能表征方法對(duì)正確反映老化現(xiàn)象、認(rèn)識(shí) 并探索老化機(jī)理、進(jìn)而采取合理措施改性，有著非常重要的作用。目前，在高分子材料老 化研究中多種表征手段聯(lián)用，對(duì)高分子材料性能進(jìn)行多角度考察，深入了解高分子材料老 化機(jī)理。LEi Song利用TEM、FTIR、X射線光電子能譜、燃燒量熱法等方法考察了 PC/TP0SS 的混合物結(jié)構(gòu)和熱降解行為，發(fā)現(xiàn)TP0SS顯著影響PC的熱降解過(guò)程，因?yàn)樘砑覶P0SS明 顯降低混合物的熱峰值，并且當(dāng)TP0SS的添加量

6、在2用時(shí)達(dá)到最低值。利用熱重分析、紅外光譜分析、熱解-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，考察了聚碳酸酯與 聚硅氧烷的共混材料在氮保護(hù)條件下的熱降解行為。研究發(fā)現(xiàn)，共混物主要的分解溫度在 430550C左右。添加聚硅氧烷可以降低聚碳酸酯在主要降解段的質(zhì)量下降速率，在800 時(shí)，添加聚硅氧烷的共混物的殘?jiān)燃儍舻木厶妓狨ジ?，隨著添加量的增加，殘?jiān)鼜淖畛?的2現(xiàn)增加到45樂(lè) 研究還發(fā)現(xiàn)，聚硅氧烷能促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)和炭化。隨著老化程度提高，彈性模量增加，應(yīng)力和伸長(zhǎng)率下降;老化較少的樣品顯示韌性， 老化時(shí)間長(zhǎng)久的樣品顯示更多的脆性；另外，老化材料的斷裂，是由于結(jié)晶導(dǎo)致的應(yīng)力開(kāi) 裂。S. Etienne利用低頻拉曼散射

7、LFRS、小角X射線散射SAXS和DSC,對(duì)PMMA、PS、PC、 PEN物理老化過(guò)程的次級(jí)松弛，B松弛及相關(guān)a松弛過(guò)程進(jìn)行了研究。利用直接插入探 針質(zhì)譜裂解研究了 PC/PMMA共混物的熱氧老化行為。還利用熱刺激去極化電流法TSDC、動(dòng) 態(tài)介電譜DDS聯(lián)用方法，研究了聚碳酸酯在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度前后松弛時(shí)間的變化，得到PC 樣品的iTg為110s,通過(guò)tT和，Tg可以確定玻璃態(tài)-熔融態(tài)脆化指數(shù)3結(jié)論隨著人們對(duì)材料使用效率和環(huán)境友好意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)高分子材料老化與防老化的研究 日益廣泛。但是，在相關(guān)的文獻(xiàn)中，對(duì)戶外環(huán)境中使用的高分子材料的老化性能系統(tǒng)研究 的報(bào)道比較少，各國(guó)研究人員采用的具體研究對(duì)象

8、和方法也不盡相同得出的結(jié)論也有不一 致之處。因此對(duì)于高分子材料的老化研究還要在幾個(gè)方面深入：在典型環(huán)境下老化的普遍 規(guī)律和共性機(jī)理問(wèn)題；多因素環(huán)境因子如光、熱、濕度等協(xié)同作用對(duì)高分子材料的結(jié)構(gòu)性 能的影響;光引發(fā)機(jī)理和光穩(wěn)定機(jī)理仍需進(jìn)一步研究尋求合適的人工加速老化強(qiáng)度，以及 人工加速老化實(shí)驗(yàn)同戶外真實(shí)環(huán)境試驗(yàn)的相關(guān)性;如何有效地提高高分子材料的抗老化性 能，各種防老劑間的協(xié)同效應(yīng)研究，以及廢舊高分子材料的回收利用等。淺析高分子材料成型摘要：我國(guó)的高分子材料成型技術(shù)在工業(yè)上取得了飛速的發(fā)展，本文主要闡述了高分 子材料成型的原理以及高分子材料成型的加工技術(shù)。關(guān)鍵詞：高分子材料;成型;技術(shù)一、刖百高

9、分子材料是指以高分子化合物為基體組分的材料。高分子材料按來(lái)源可分為天然高 分子材料、合成高分子材料;按化學(xué)組成分類可分為有機(jī)高分子材料、無(wú)機(jī)高分子材料;按 性能可分為通用高分子材料、新型高分子材料。高分子材料比傳統(tǒng)材料發(fā)展迅速的主要原 因是原料豐富、制造方便、加工容易、品種繁多、形態(tài)多樣、性能優(yōu)異以及在生產(chǎn)和應(yīng)用 領(lǐng)域中所需的投資低，經(jīng)濟(jì)效益比較顯著。高分子反應(yīng)加工分為反應(yīng)擠出和反應(yīng)注射成型 兩個(gè)部分，目前我國(guó)普遍采用的設(shè)備包括螺桿擠出機(jī)和螺桿注射機(jī)?，F(xiàn)階段，我國(guó)的高分 子材料成型也取得了較好的成績(jī)。二、高分子材料成型的原理高分子材料的合成和制備一般都是由幾個(gè)化工單元操作組成的，高分子反應(yīng)加工

10、把多 個(gè)單元操作熔為一體，有關(guān)能量的傳遞和平衡，物料的輸運(yùn)和平衡問(wèn)題，與一般單個(gè)化工 單元操作完全不同。傳統(tǒng)聚合過(guò)程解決傳熱和傳質(zhì)問(wèn)題主要是利用溶劑和緩慢反應(yīng)來(lái)進(jìn)行 的，但是在聚合反應(yīng)加工過(guò)程中，物料的溫度在數(shù)分鐘內(nèi)就能達(dá)到400800,此時(shí)對(duì) 于反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱，如果不能進(jìn)行脫除的話，那么降解和炭化將會(huì)發(fā)生在物料中。傳 統(tǒng)的加工過(guò)程是通過(guò)設(shè)備給聚合物加熱，而需要快速將聚合生成的熱量通過(guò)設(shè)備移去是聚 合反應(yīng)加工所進(jìn)行的，由此可見(jiàn)，必須從化學(xué)和熱物理兩個(gè)方面開(kāi)展相應(yīng)的基礎(chǔ)研究。高分子材料的物理機(jī)械性能、熱性能、加工性能等均取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和 凝聚態(tài)的形態(tài)結(jié)構(gòu)，而加工工藝與高分子材料的

11、形態(tài)結(jié)構(gòu)關(guān)系是非常密切的。流變學(xué)，指從應(yīng)力、應(yīng)變、溫度和時(shí)間等方面來(lái)研究物質(zhì)變形和或流動(dòng)的物理力學(xué)。 它是力學(xué)的一個(gè)新分支，它主要研究物理材料在應(yīng)力、應(yīng)變、溫度濕度、輻射等條件下與 時(shí)間因素有關(guān)的變形和流動(dòng)的規(guī)律。高分子材料成型加工成制備的理論基礎(chǔ)是高分子材料 流變學(xué)。高分子材料的自身的規(guī)律和特點(diǎn)是伴隨化學(xué)反應(yīng)的高分子材料的流變性質(zhì)而產(chǎn)生 的。三、高分子材料成型的加工技術(shù)一聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備目前國(guó)外已經(jīng)研發(fā)出可以解決其他擠出機(jī)作為反應(yīng)器所存在的問(wèn)題，即連續(xù)反應(yīng)和混 煉的十螺桿擠出機(jī)。在我國(guó)高分子材料成型加工工業(yè)的發(fā)展中占有極其重要的地位，但是 我國(guó)的高分子材料成型的加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)目前

12、還處于初步階段?？s聚反應(yīng)器的反應(yīng)擠出設(shè) 備就是指交換法聚碳酸酯連續(xù)化生產(chǎn)和尼龍生產(chǎn)中的比較關(guān)鍵的技術(shù)，除此之外，我國(guó)每 年還有數(shù)以千萬(wàn)噸的改性聚合物生產(chǎn)，反應(yīng)擠出技術(shù)及設(shè)備也是其關(guān)鍵技術(shù)。采用傳統(tǒng)的加工設(shè)備存在一些問(wèn)題，例如傳熱、化學(xué)反應(yīng)過(guò)程難以控制等，另外投資 費(fèi)用大、噪音大等問(wèn)題。無(wú)論是在反應(yīng)加工原理還是設(shè)備的結(jié)構(gòu)上，聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工 技術(shù)及設(shè)備與傳統(tǒng)技術(shù)都完全不同，將聚合物反應(yīng)擠出全過(guò)程引入到電磁場(chǎng)引起的機(jī)械振 動(dòng)場(chǎng)，從而達(dá)到控制化學(xué)反應(yīng)過(guò)程、反應(yīng)制品的物理化學(xué)性能以及反應(yīng)生產(chǎn)物的凝聚態(tài)結(jié) 構(gòu)的目的，這就是聚合物動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備。高分子材料成型加工是高能耗過(guò)程作 業(yè)，無(wú)論是擠出、

13、注射還是中空吹塑成型塑料原理都必須經(jīng)過(guò)熔融塑化及輸送這一基本和 共性的過(guò)程，目前普遍采用的設(shè)備包括螺桿擠出機(jī)和螺桿注射機(jī)等。該技術(shù)使得控制聚合 物單體及停留時(shí)間分布不可控的問(wèn)題得到了解決，而且也使得振動(dòng)立場(chǎng)作用下聚合物反應(yīng) 加工過(guò)程中的質(zhì)量、動(dòng)量以及能量傳遞和平衡問(wèn)題得到了解決，同時(shí)也使得設(shè)備結(jié)構(gòu)集成 化問(wèn)題得到了解決。新設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)很多，例如：體積重量小、適應(yīng)性好、噪音低、可靠性 高等等，而這些技術(shù)是傳統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備是比不了的。二以動(dòng)態(tài)反應(yīng)加工設(shè)備為基礎(chǔ)的新材料制備新技術(shù)此技術(shù)的研究實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)了我國(guó)在該領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)言權(quán)。以動(dòng)態(tài)反應(yīng)技術(shù)為基礎(chǔ)方向， 進(jìn)行深入的研究，從而產(chǎn)生了新的材料制備技術(shù)。我們以

14、存儲(chǔ)光盤(pán)盤(pán)基為基礎(chǔ)原型，以反 應(yīng)成型技術(shù)直接作用于其上。通過(guò)對(duì)這些技術(shù)的研究改進(jìn)，改變了傳統(tǒng)技術(shù)中多環(huán)節(jié)、消 耗大、復(fù)雜度高、周期長(zhǎng)、而且環(huán)境污染比較嚴(yán)重等諸多不利因素。通過(guò)學(xué)習(xí)研究，可以 把制作光盤(pán)的PC樹(shù)脂原料工業(yè)、中途存放、盤(pán)基成型工業(yè)串聯(lián)于一體，提高了工業(yè)生產(chǎn) 效率、減少了資源浪費(fèi)、能夠完全有效的進(jìn)行控制，而且產(chǎn)品的質(zhì)量有大幅度的提高。聚合物/無(wú)機(jī)物復(fù)合材料物理場(chǎng)強(qiáng)化制備新技術(shù)。研究表明，對(duì)無(wú)粒子進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶?理，可以得到一些好的效果，比如說(shuō)利用聚合物進(jìn)行原位表面改性處理、原位包覆、強(qiáng)制 分散等處理后，就可以使我們復(fù)合材料成型。熱塑性彈性體動(dòng)態(tài)全硫化制備技術(shù)。此技術(shù)將混煉引入到振動(dòng)力場(chǎng)擠出全過(guò)程，為實(shí) 現(xiàn)混煉過(guò)程中橡膠相動(dòng)態(tài)全硫化，對(duì)硫化反直進(jìn)程進(jìn)行控制，從而使得共混加工過(guò)程共混 物相態(tài)反轉(zhuǎn)問(wèn)題得到了解決。實(shí)現(xiàn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的熱塑性彈性體動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)與設(shè)備研制 開(kāi)發(fā)出來(lái)，促進(jìn)我國(guó)TPV技術(shù)水平的提高。四、結(jié)語(yǔ)我國(guó)必須根據(jù)白身的實(shí)際情況來(lái)發(fā)展高分子材料成型加工技術(shù)及設(shè)備，把握技術(shù)前沿, 不斷地培育自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，從而使得我國(guó)高分子材料成型技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷加快。參考文獻(xiàn)