高分子包膜材料

高分子包膜材料（精选7篇）

高分子包膜材料 篇1

材料学院高分子材料专业

2003级甲班

马新

金工实习号：02

2学号：200336001068

2005-5-16

实习的第一天：

我们便被安排去看一个实习安全方面的录像，录像里详尽的播放了许多工种的实习要求，像电焊气焊，热处理等。看着许多因不按要求操作机器而发生的事故，再加上老师告诉我们的以前发生的类似事件，我真的有点害怕，许多人也和我有同样的感受。老师看出了这一点，就告诉我们，只要按照正确的方法，掌握要领，是不会发生事故的，于是我明白了，规范的操作，是安全的重要保证！

于是，第一天就给我留下了深刻的印象：工业上的一切指标的制定等等都是得非常谨慎科学，因为这关系着人的生命安全。

……

接下来的每天，我们都被安排到相应的车间进行了很多乐趣无穷的工种实习。其中印象最新的有好几个：

钳工：

在钳工实习中，我们知道了钳工的主要内容为刮研、钻孔，攻套丝、锯割、锉削、装配、划线；当我们用锯条将铁棒上的11mm长的铁块锯下来时，我们是多么的欣慰啊。然而这还是第一步，我们接下来还要对其表面进行处理并找出其中心，然后还是用手一步一步将它由圆柱状磨成六面体状。一切都是多么的艰辛！但甚感高兴的是：我们还得到了劳动成果——自己亲手做的六角螺冒。看着这最后的小咚咚，大家都笑了，都把它收藏起来了作为以后的美好的回忆！

于是，我学到了：做工业设计时，一定要耐心，不厌其烦的对进行精加工！

线切割：

第一次尝试着用数字化控制的方法进行生产，激动的心情是不言而喻的，经过了6个小时的紧张设计，终于设计出了自己心目中的产品，可是师傅却说“切不了”，真是叫人失望，不过这一天并没有虚度，在有限的时间中，帮助其他同学解决软件上的问题也是很高兴得阿，这也使我对线切割有了更深的了解，显然，只有用心体会过的设计才能真正的投入生产，所以，劳动人民是伟大的，而作为大学生的我们，还有很多东西要学习……

pLC培训部的日子：

虽然由于英语课，错过了半天的实习，但是在pLC培训部的日子是和学生生活最相似的，因为这里没有金属气息，没有铁水奔流，但是这里有充满智慧的设计人员，通过一个个小小的按钮，就可以模拟完成多种任务，原来以为像抢答器之类的东西设计起来会很难，经过了半天的学习，发现在pLC培训部里，这并不难，但是望着一页页难懂的教程，觉得自己真的需要静下心来安心学习知识明锻炼学习的能力，才能应变未来世界的技术革新，任重而道远……

电火花：

同样是半天的实习，感受仍然深刻，虽然由于时间关系我们每个人的得意之作“奇形怪状的电极”不能都印在螺母上，但是看着师傅用机床操作时，还是深深地被吸引了，更令人惊奇的是，精确度如此之高，居然可以精确至0.001米！

注塑挤塑

好像金工实习这么久，终于有一件自己能够拿得出去的产品了，虽然几个塑料杯经常出现在生活中，我仍然为自己的产品感到骄傲，听说南方有些农家就是靠生产塑料杯发家致富的，还真的感谢这样的全自动的设备，造福了一方水土，养育了一方人，别看简简单单按几下按钮，里面融进的都是劳动人民智慧的结晶，挤塑做出来的塑料棒虽然不能直接使用，但是他的制造思想还是给了我们很深的启发…

热处理：

在热处理实习中——这是一项最轻松的实习工种，因为它动手时间短，观察时间长，经过老师的讲解与示范后，同学们争先恐后地去感受铁在水中冷却时“水煮鸡蛋”式的震动。在笑语中，还自然而然地知道了为什么铁在水里冷却与在空气中自然冷却所造成的硬度不同的原理。

焊接：

在气焊的实习中，我们知道了气焊由乙炔发生器，回火防止器、氧气瓶、减压器、焊枪组成；学会了如何调火焰和平焊。刚开始大家看着蓝色的火焰心中对我都有些恐惧，因为大家对乙炔爆炸都是皇皇不安。但在老师的指导下，大家一下就上手了。别说！同学们戴着墨镜焊接的样子还蛮可爱的！

在电焊实习中，我们了解了电焊的实质，电焊机的组成与焊条的构成；学会了选用焊条的种类和如何操作电焊机。看着大家脚绑长靴，手举放面罩，熟练地在缺口上焊接，还是很象模象样的呢！

数控板金：

给自己的手机安个家，并不是一句广告语，他充分的反映了半天的工作，一块小小的铁皮在我们手中变成了一个个手机座椅，虽然做工粗糙，由于剪刀用的不熟练导致尺寸有问题等等的问题摆在面前，但仍然不能阻止我完成任务的决心，以前在街边看着白铁匠用铁锤打出一个个生活用品时不禁惊叹，现在出自自己手中的小小产品也能够给自己一点安慰，不过，可见板金在我们生活中还是有很重要的作用的。

……

还有很多其他的工种，虽然印象不是很深刻，但也在无形中培养了我对机械行业的了解和热爱！

实习就这样结束了。

[后记]

在这10天实习里面，累吗？自然是避免不了的，但我们学到的也不少啊！

高分子包膜材料 篇2

关键词：明胶,淀粉,聚乙烯醇,膜,制备,结构表征

提高化肥利用率、减轻或免除肥料污染对于当今农业的可持续发展至关重要,开发缓/控释肥料较早地引起了研究人员的关注[1,2,3]。包膜肥料是近年来发展迅速的一种缓/控释肥,采用较多的包膜材料主要有沥青、树脂、石蜡、各种聚合物(聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯酰胺等)、脲醛、硫磺、难溶性磷肥、膨润土等[3,4,5]。但这些包膜材料存在一些问题:一是材料价格高;二是包膜材料在土壤中难以降解,对土壤生物及作物有潜在危害。基于此,以生物降解原料为包膜材料,已引起研究者关注[6,7]。明胶(Gelatin)是胶原蛋白的变性产物,可由胶原蛋白部分水解制得,其价格低廉,可来源于动物皮骨肌腱,因其良好的可生物降解性和胶凝性,已有一些明胶基可生物降解材料报道[8,9]。淀粉是由许多葡萄糖单元经糖苷键连接而成的可再生天然高分子物质,也因其来源丰富、价格便宜和可生物降解性,淀粉基可降解塑料一直是人们研究的热点[11]。但将明胶、淀粉复合物用做肥料的载体材料至今未见国内外报道,因此本文做一种新的尝试,将制革过程中的动物皮废料提取的明胶,在乙二醛和甘油存在下,与淀粉、聚乙烯醇和尿素共混,制备一种新型的可生物降解的明胶肥料包膜材料。利用红外光谱(FT—IR)、X-射线衍射、扫描电镜表征了包膜的结构,同时对包膜进行了热重分析和差示量热扫描分析,测定了包膜的力学性能、耐水性。为进一步拓宽明胶、淀粉的应用领域,开发新型肥料包膜提供参考。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

ThermoFisher Nioolet 6700傅立叶变换红外光谱仪(美国Nicolet公司),X’Prt Pro 型X-射线衍射仪(Philips,Netherlands),JSM—5900LV扫描电镜(日本JEOL公司),SDTQ600热分析仪(美国TA公司)。

皮边角废料:二层皮、三层皮、生物酶样品。淀粉,乙二醛,丙三醇,尿素(成都科龙化工试剂厂,A.P);聚乙烯醇1799(上海石化金山维仑厂产品,A.P),醇解度99.8%,平均聚合度>1709±50。

1.2 实验方法

在对文献分析和本实验室前期工作的基础上[8],首先将来自制革厂的皮边角余料清洗、膨胀、脱灰、脱脂,为其水解提取明胶作准备。然后利用生物技术酶解经预处理的皮边角余料制备明胶。利用凝胶过滤法测得制备的明胶的相对分子质量分布为87.5 ～185 kD。

1.2.1 包膜的制备

交联共混复合包膜的组成如表1所示:

分别配制3%的明胶水溶液、5%的淀粉水溶液和10%的PVA水溶液。将上述3种溶液按一定比例在85～90 ℃间充分搅拌混匀后,加入一定体积甘油溶液和几滴吐温溶液,再在搅拌下缓慢滴加一定量乙二醛,搅拌一定时间后,加入一定量的尿素,再搅拌30 min,放置脱泡后,倒入成膜模具中,真空干燥成膜,干膜保存于干燥器中,待用。

1.2.2 包膜的结构表征

纯聚合物及包膜的FT-IR光谱用傅立叶红外光谱仪薄膜扫描分析,其衍射谱图由X’Prt Pro 型(Philips,Netherlands)X射线衍射仪记录,电压40 KV,电流45 mA,扫描角度5°～60°,扫描速度8°/min。用液氮冷脆断裂复合包膜,真空喷金后用JSM-5900LV扫描电镜观察其截面形貌并拍照。

1.2.3 包膜的热稳定性分析

用SDTQ 600热分析仪对复合包膜进行差示量热扫描(DSC)分析和热重(Tg)分析。

1.2.4 包膜的力学性能和耐水性测试

复合包膜的拉伸强度(σh)及断裂伸张率(εh)采用GT-AI-7000S万能电子拉力实验机(台湾高铁检测仪器有限公司制造)按国家标准(GB/4456-84)进行测试,重复5次取平均值。

复合包膜的耐水性用吸水率表示,参考文献[12]的方法测定复合包膜的吸水率。

2 结果与讨论

2.1 包膜的结构表征

2.1.1 红外光谱分析

聚乙烯醇的红外光谱参考文献[13],明胶、淀粉和交联包膜的红外光谱分别如图1所示。

聚乙烯醇的特征吸收峰为3400 cm-1附近的羟基(-OH)强的伸缩振动峰,2950 cm-1处的C-H键伸缩振动峰,1460 cm-1处的CH2变形振动峰。明胶的FT-IR光谱图中3200～3500 cm-1为N-H伸缩振动,1651.8 cm-1为酰胺Ⅰ带(羰基伸缩强峰),1533.2 cm-1和1241.0 cm-1分别为酰胺Ⅱ带(N-H弯曲振动吸收峰)和酰胺Ⅲ带(N-H变形峰)及CN伸缩振动,1337.4 cm-1为酰胺Ⅳ带(C-N伸缩或N-H变形峰),633.5 cm-1为酰胺Ⅴ带,1451.2 cm-1为N-H伸缩或N-H变形峰。淀粉的FT-IR图中3392 cm-1为-OH吸收峰,2929 cm-1处为C-H伸缩振动吸收峰,1647 cm-1处为缩醛基中C-O键的伸缩振动吸收峰,在1384.2 cm-1,1417 cm-1、1456 cm-1处的吸收峰为淀粉C-O伸缩振动和–OH面内弯曲振动耦合产生的吸收峰,1154.8～1023 cm-1的三个吸收峰表示分子中α型糖苷键的存在。

在乙二醛交联下,3种纯聚合物与尿素共混形成复合包膜后其红外光谱图主要发生了以下变化,第一:复合包膜谱图中OH伸缩振动吸收峰由3400～3392 cm-1位移至3388～3399cm-1了。第二:明胶的酰胺Ⅰ带(1652 cm-1)和淀粉的缩醛基中C-O键的伸缩振动吸收峰(1647 cm-1)位移至1654～1653cm-1了,明胶的酰胺Ⅱ带(1533 cm-1)和Ⅲ带(1241 cm-1)分别蓝移至1554～1541cm-1和1247～1248cm-1附近了;C—H伸缩振动峰由2962 cm-1和2929 cm-1位移至2925 cm-1了,这表明交联共混改变了分子间氢键等相互作用。第三:明胶在1163.3cm-1、972 cm-1、876.5 cm-1的吸收峰和淀粉在1417.4 cm-1、1303.7cm-1、1236.5 cm-1、1154.8 cm-1、1023.6 cm-1、762.5 cm-1、707.8 cm-1和607.5 cm-1处的吸收峰均消失了。第四,单一聚合物在1450～526.5 cm-1之间的其余吸收峰均发生了不同程度的位移,且强度均发生了变化。第五,复合包膜在1348.5 cm-1、947.3 cm-1和609.1 cm-1处产生了新的吸收峰,复合包膜在1731.8～1733.7 cm-1的弱吸收峰可能是交联生成的C=N伸缩振动峰或参与的未交联的乙二醛的吸收峰。上述事实说明由于乙二醛与PVA和淀粉之间的缩醛化反应以及与明胶分子中的NH2的亲核加成反应,局部分子内和分子间的交联以及分子内和分子间的氢键等相互作用“扰乱”了明胶、淀粉和聚乙烯醇原有的结晶,体系中组分间交联共混形成了复合包膜新的稳定的结构,这一事实可被X射线衍射结果进一步证实。

2.1.2 X-射线分析

明胶为低结晶性高分子,本实验所使用的明胶在2θ 6.86°和18.86°处,PVA在2θ 11.3°,19.7°,22.4°和41°处分别有4个晶态衍射峰,其中19.7°处的衍射峰最强,淀粉在2θ为11.3°、14.1°、17.0°、19.7°、22.5°和24.6°等处均出现结晶峰,其中17°处的衍射峰最强。若复合包膜中明胶与淀粉及PVA没有相互作用或相互作用很弱,复合包膜中则有各自的结晶区和无定形区,衍射谱图将是各组分按共混比例的简单叠加。由图2可知:2种复合包膜与纯聚合物比较,其衍射谱图变化较大,在复合包膜的衍射图中既找不到属于明胶在2θ 6.86°的衍射峰,淀粉在2θ 11.3°,14.1°、17.0°、22.5°和24.6°处的衍射峰,也找不到PVA在2θ 11.3°,22.4°和41°处的衍射峰。PGS-1和PGS-4在2θ 10.5°处均有一个较弱的衍射峰,PGS-1在2θ 19.9°处有一个较强的衍射峰;PGS-4在2θ 19.9°处的衍射峰强度低于PGS-1膜,峰形不尖锐。将两种复合包膜与单一聚合物比较,其结晶度大小顺序为:PVA> >Starch> > PGS-1> Gelatin> PGS-4。

上述结果再次表明各原料之间并不是简单加合而是彼此之间产生了较强的相互作用,由于乙二醛与淀粉、聚乙烯醇和明胶的化学交联,加之分子内和分子之间氢键的协同作用“扰乱了”单一聚合物原有的晶形结构,使复合包膜衍射峰减弱,这与红外光谱的分析相吻合。

2.13 包膜的形貌分析

复合包膜的截面扫描电镜图(图略)表明:复合包膜具有均匀的截面形貌。说明复合包膜中组分间具有良好的相容性,形成了一个结构均一的稳定复合体。

2.2 包膜的热稳定性分析

图3、图4分别为PVA明胶、淀粉和复合包膜的DSC曲线和热重曲线(明胶的DSC和Tg曲线图略)。

PVA在32.6 ℃有一吸热峰,这是结晶熔融峰。PVA在DSC曲线上出现两个强的放热峰,PVA分别在159 ℃和227.6 ℃附近,发生了脱水或分解反应,同时对应于TGA曲线,在227.6 ℃时,PVA出现软化点快速失重,在220～324 ℃区域内PVA失重约71%,在324 ℃处有一拐点,之后继续分解失重,在500 ℃时,PVA的失重率达90.4%。PVA和明胶的DSC曲线上有2个放热峰,且2个峰均较尖锐,淀粉的DSC曲线上有两个不太尖锐的放热峰。根据明胶的DSC曲线和Tg曲线可知:明胶有两个失重区域,在46.5～121.6℃区域内,失重率15.45%,在266.6～360.3 ℃,失重率为60.41%,在500 ℃时,明胶的失重率达75%。淀粉在57 ℃左右有一个小的失重峰(失重率低于1 %),这可能是由于试样中的各种非结合水失去所致,在125～238 ℃左右是一平缓的较宽的吸热区域,238 ℃之后出现淀粉的放热峰,结合Tg曲线可知,265～318 ℃为淀粉快速失重区域,在该区域内淀粉可能发生分解和氧化反应。

共混交联形成的复合包膜PGS-1、PGS-4在≤250 ℃内的DSC曲线形状与单一聚合物比较,均相差较大,复合包膜PGS-1和PGS-4的DSC曲线形状相似,其放热峰的峰值温度依次分别为147 ℃和138 ℃,这与膜的软化与半熔融状态相关[6]。

图4表明,复合包膜PGS-1和PGS-4的热重曲线与原料明胶、PVA差别较大,复合包膜的热重曲线均较PVA平缓,且在≤360 ℃也较淀粉的热重曲线平缓。2种复合包膜在低于100 ℃时,其失重率约6.5%,低于200 ℃时,PGS-1和GSP-9的失重率依次分别为14%和13.6%;PGS-1和GSP-9相对较快速失重的起始温度是294℃,失重相对较快的温度为293～425 ℃,在该温度范围内,2种膜的失重率约51%,当升温到360 ℃时,2种交联共混复合包膜的累计失重率依次分别为54.7%和58.6%,显然在低于360 ℃内,复合包膜的热稳定性较单一聚合物高,这是由于乙二醛的化学交联和分子内与分子间氢键等协同作用所致,这与X-射线衍射分析复合包膜中分子间作用力较单一聚合物膜更强的推断相符。

2.3 复合包膜的力学性能和耐水性

表2表明,几种复合包膜的拉伸强度为PGS-3>PGS-4>PGS-2>PGS-1,断裂伸长率为PGS-1> PGS-2> PGS-3> PGS-4,几种复合包膜的吸水率为PGS-3> PGS-1> PGS-2> PGS-4,显然复合包膜的拉伸强度、断裂伸长率和吸水率随膜中淀粉含量的增加或聚乙烯醇含量的减少并不完全有规律的变化。因吸水率越低,耐水性越强,显然PGS-4较其它几种复合包膜耐水性略强。

综上所述,在乙二醛和助剂存在下,体系中原料高分子之间在化学交联和氢键等协同作用下,形成了一个较稳定的复合包膜,表明该膜在农业领域有应用价值。

参考文献

[1]张民,史衍玺,杨守祥,等.控释和缓释肥的研究现状与进展[J].化肥工业,2001,28(5):27-30.

[2]Paramasivam S,Alva A K.Leaching of nitrogen forms from controlled-release nitrogen fertilizers[J].Commu-nications in Soil Science and Plant Analysis,1997,28:1663-1674.

[3]Anna Jarosiewicz and Maria Tomaszewska.Use of Poly-sulfone in Controlled-Release NPK Fertilizer Formula-tions[J].J Agric Food Chem,2002(50):4634-4639.

[4]Hanafi M M,Eltaib S M,Ahmad M B,et al.Evaluation of controlled-release compound fertilizers in soil[J].Com-munication in Soil Science and Plant Analysis,2002,33:1139-1156.

[5]Avi Shaviv,Smadar Raban,Elina Zaidel.Modeling Con-trolled Nutrient Release from Polymer Coated Fertilizers:Diffusion Release from Single Granule[J].Environ Sci Technol,2003,(37):2251-2256.

[6]陈强,张文清,吕伟娇,等.可生物降解的壳聚糖肥料包膜材料的研究[J].高分子材料科学与工程,2005,21(3):290-293.

[7]陈强,吕伟娇,张文清,等.壳聚糖缓释肥料包膜的制备和结构表征[J].高分子材料科学与工程,2005,21(4):216-219.

[8]穆畅道,张铭让,林炜,等.皮革固体废弃物资源化(I):皮革胶的提取及其在食品工业中的应用[J].中国皮革,2001,30(9):37-40.

[9]缪进康.明胶及其在科技领域中的利用[J].明胶科学与技术,2009,29(1):28-49,51.

[11]邱威扬,邱贤华,王飞镝.淀粉塑料-降解塑料研究与应用[M].北京:化学工业出版社,2002.

[12]Wang Bi,Jia Dong-Ying,Ruan Shang-Quan,et al.Structure and properties of collagen-konjac glucomannan-sodium alginate blend films[J].Journal of applied pol-ymer science,2007,106(1):327-332.

高分子材料难题 篇3

高分子是由分子量很大的长链分子所组成，而每个分子链都是由化学键联结的成百上千的一种或多种小分子构造而成。高分子的分类有多种，按来源可分为天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大类；根据用途则可分为结构高分子和功能高分子；另外根据工业产量和价格还可分为通用高分子、中间高分子、工程塑料以及特种高分子等等。

高分子材料已经完全融入现代人的生活当中了。人们穿的衣服，面料是棉、毛、涤纶、睛纶等，人们的食物是富含淀粉和蛋白质的米、面、肉、蛋等，日常用品有很多都是由各种聚乙烯、聚氯乙烯等塑料制成的，出门坐的汽车都是用橡胶轮胎的，所有这些都是高分子材料。高分子材料的功能很多，而且应用十分广泛。就结构高分子而言，大家知道最多的当属塑料、橡胶和纤维。其中塑料产量最大，主要用于包装材料、结构材料、建筑材料以及交通运输材料；橡胶的主要用途为制造轮胎；纤维的主要用途为衣着用料。高分子材料在给人类创造美好生活的同时，也带来了一些问题，其中最明显的当属废旧塑料等引起的“白色污染”。造成这一后果的主要原因是高分子材料在自然环境下降解缓慢。目前，科学家们正在研究这一问题，并已取得了一定的进展。相信在不久的将来，高分子材料会为人类创造一个更加美好的未来。

高分子材料成型加工 篇4

1.高分子材料的定义

以高分子材料为主要组分的材料

2.高分子材料成型加工的定义

高分子材料是通过成型加工工艺得到具有实用性的材料或制品过程的工程技术

3.高分子材料工程特征的含义

高分子材料制品的性能既与材料本身的性质有关，有很大程度上受成型加工过程所产生的附加性质的影响

第三章

2.热稳定剂是一类能够防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂

分类： 铅盐类稳定剂，有机锡类稳定剂，有机锑类稳定剂，有机辅助稳定剂，复合稳定剂，稀土类稳定剂

用于食品： 有机锡类稳定剂，复合稳定剂，稀土类稳定剂

3.Pvc塑料

因为PVC是一种极现在高温下的加工成型。

？？/、？性高分子，分子间的作用力很强，导致加工温度超过其分解温度，只有加入热稳定剂才能实

4.抗氧剂是指可抑制或延缓高分子材料自动氧化速度，延长其使用寿命的物质。

抗臭氧剂是指可以阻止或延缓高分子材料发生臭氧破坏的化学物质。

不同：抗氧剂是抑制扩散到制品内部的氧，而抗臭氧只是在制品表面上发挥作用。

5.光稳定剂是可有效地抑制光致降解物理和化学过程的一类添加剂。

？/、？/ 8.润滑剂是降低熔体与加工机械或成型模具之间以及熔体内部相互直接按的摩擦和黏附，改善加工流动性，提高生产能力和制品外观质量的一类添加剂。

因为其可以调节PVC树脂熔化速率和降低熔体黏度 9.？？？

10.硫化促进剂：提高硫化速度，缩短硫化时间，降低硫化温度，减少了硫化剂用量，提高或改善硫化胶物理机械性能

硫化活性剂：提高胶料中硫化促进剂的活性，减少硫化促进剂的用量，缩短硫化时间 防焦剂：少量加入即可防止或延迟胶料在加工和贮存时产生焦烧 12.着色剂，发泡剂，阻燃剂，抗静电剂，偶联剂，防霉剂

第四章

1.高分子材料制品设计中，成型加工方法选择的依据是什么？

制品形状，产品尺寸，材料特征，公差精度，加工成本

2.？？ 3.？？ 4.高分子材料进行配方设计的一般原则和依据各是什么？

制品的性能要求：抓住主要矛盾，用其所长，避其所短，必要时可共混或复合改性

成型加工性能的要求：各种成型加工方法的工艺和设备各有其特点，对材料的要求也不同，故需充分考虑。

原材料的要求：材料的主体成分-高分子化合物决定了材料的基本性能，添加剂对材料及其制品的性能有很大的影响

产品的经济成本要求：在满足使用性能的前提下，选用质量稳定可靠，价格低的原材料，调节配方，尽可能的减少成本

5.配方有哪几种表示方法？各有何作用？相互关系是什么？

以质量份数表示的配方：以高分子化合物为100份，计量容易，应用广泛，适于工业生产

以质量百分数表示的配方：以混合料为100份，计算原材料消耗，定额指标等方便，便于财务的成本核算及定价

以体积百分数表示的配方：以混合体积为100份，便于计算体积成本及原材料仓储体积

生产配方：生产中实际使用的配方表示形式，便于直接计算，符合生产实际

相互关系：？/?、??？

第六章

1．物料的混合有哪三种基本运动形式？聚合物成型时熔融物料的混合以哪一种运动形式为主？为什么？

答：混合涉及到三种扩散的基本运动形式，即分子扩散、涡流扩散和体积扩散。

体积扩散，即对流混合。是指流体质点、液滴或固体粒子由系统的一个空间位臵向另一空间位臵的运动，两种或多种组分在相互占有的空间内发生运动，以期达到各组分的均匀分布。在聚合物加工中，这种混合占支配地位。

2．什么是“非分散混合”，什么是“分散混合”，两者各主要通过何种物料运动和混合操作来实现？ 答：非分散混合。在混合中仅增加粒子在混合物中分布均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程称为非分散混合或简单混合。

这种混合的运动基本形式是通过对流来实现的，可通过包括塞形流动和不需要物料连续变形的简单体积排列和臵换来达到。

分散混合。是指在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。分散混合的目的是把少数组分的固体颗粒和液满分散开来，成为最终粒子或允许的更小颗粒或液滴，并均匀地分布到多组分中，这就涉及少组分在变形粘性流体中的破裂问题，这是靠强迫混合物通过窄间隙而形成的高剪切区来完成的。

3.为什么在评定固体物料的混合状态时不仅要比较取样中各组分的比率与总体比率的差异大小，而且还要考察混合料的分散程度？ 答：衡量混合效果需从物料的均匀程度和组分的分散程度两方面来考虑。均匀程度指混入物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。但就是相同比率的混合情况也是十分复杂的。在取样分析组成时，若一次抽取的试样的量足够多，或者，一次取样量虽不多，但取样的次数足够多，虽然每次抽取的试样分析结果有所出入，但（取多个试样分析结果的平均值时，）仍可得出混合情况相同的结论。然而从混合料中各组分的分散程度来看，则可能相差甚远。因此，在判定物料的混合状态时，还必须考虑各组分的分散程度。

4.温度对生胶塑炼有何影响？为什么天然橡胶在110℃时塑炼效果最差？ 答：低温下，氧和橡胶大分子的直接引发氧化作用很小，但是低温橡胶的粘度很高，机械剪切作用力大大提高，橡胶大分子链在机械力作用下的断裂破坏是主要的，其断裂生成的大分子游离基立即与周围的空气中的氧相结合，生成分子量较小的稳定大分子，自由基活性得到终止。高温时，氧和橡胶大分子的化学活泼性大大提高，氧可以直接引发大分子发生氧化裂解反应，随着温度的升高反应速度急剧加大，所以机械塑炼效果也随之加大。当天然橡胶在110摄氏度的时候，它的机械力作用是最小的时候，氧化裂解的作用也是最小的时候。5．天然橡胶的低温机械塑炼的目的及其原理与聚氯乙烯塑料中添加邻苯二甲酸二丁酯的目的及其原理有何异同？

答：天然橡胶的低温机械塑炼的目的是提高天然橡胶的可塑性，便于配合剂在基体中的均匀分布，也有利于后续的成型加工；原理是在主要在机械力的作用下，使大分子链发生断链。

聚氯乙烯塑料中添加邻苯二甲酸二丁酯的目的是为了降低大分子链之间的作用下，提高链段的运动能力，使得玻璃化温度降低，最终制品的韧性增强，柔性增大。

6．何谓橡胶的混炼？用开炼机混炼时三阶段及配合剂的加入次序？ 答：混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。开炼机混炼经历包辊、吃粉、翻捣三个阶段。

配合剂加入顺序是混炼主要的工艺条件，为了能在较短的混炼时间里得到质量良好的混炼胶，应根据配合剂的作用、用量及其混炼特性来合理安排加入顺序。一般原则是；难分散的、量少的先加；易分散的、量多的后加；硫化剂和促进剂分开加，以免混在一起加入时因局部温度过高而使胶料焦烧；硫黄最后加。所以通常配合剂加入顺序为： 生胶一固体软化剂—促进剂、活性剂、防老剂一补强剂、填充剂一液体软化剂—硫黄及超促进剂。

7．何谓胶料混炼过程中产生的结合橡胶？

答：生胶在塑炼时橡胶大分子断链生成自由基，这种情况在混炼时同样会发生。在混炼过程中，橡胶分子断链生成大分子自由基可以与炭黑粒子表面的活性部位结合，也可以与发黑聚集体在混炼时被搓开所产生的具有较高活性的新生面结合，或者已与炭黑结合的橡胶又通过缠结或交联结合更多的橡胶，形成一种不溶于橡胶溶剂的产物--结合橡胶。

8.区分“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”，并请各举2-3例

答：简单组分高分子材料：主要由高聚物组成(含量很高，可达95%以上)，加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。如： PE、PP、PTFE。

复杂组分高分子材料：复杂组分塑料则是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成，如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。如：PF、SPVC 9.成型用的塑料形态有哪几种？各种形态的塑料有什么不同的特点？它们的应用情况如何？

答：热塑性塑料：热塑性塑料分子结构都是线型结构，在受热时发生软化或熔化，可塑制成一定的形状，冷却后又变硬。在受热到一定程度又重新软化，冷却后又变硬，这种过程能够反复进行多次。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。塑性塑料成型过程简单，能够连续化生产，并且具有相当高的机械强度，因此发展很快。

热固性塑料：热固性塑料的分子结构是体型结构，在受热时也发生软化，可以塑制成一定的形态，但是受热到一定程度或加入少量固化剂后，就硬化定型，再加热也不会变软和改变形态了。热固性塑料加工成型后，受热不再软化，因此不能回收再用，如酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂等都是属于此类塑料。热固性塑料成型工艺过程比较复杂，所以连续生产有一定的困难，但其耐热性好、不容易变形，而且价格比较低廉。

工程塑料：工程塑料是可作为工程结构材料和代替金属制造机器零部件等的塑料。例如聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS树脂、聚四氟乙烯、聚酯、聚砜聚酰亚胺等。工程塑料具有密度小、化学稳定性高、机械性能良好、电绝缘性优越、加工成型容易等特点，广泛应用于汽车、电器、化工、机械、仪器、仪表等工业，也应用于宇宙航行、火箭、导弹等方面。

通用塑料：是指产量大、价格低、应用范围广的塑料，主要包括聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料五大品种。人们日常生活中使用的许多制品都是由这些通用塑料制成。10．什么叫塑料的混合和塑化，其主要区别在哪里？

答：这是物料的初混合，是一种简单混合，是在树脂的流动温度以下和较低剪切作用下进行的，在这一混合过程中，只是增加各组分微粒空间的无规则排列程度，而不减小粒子的尺寸。一般是一个间歇操作过程。

塑化物料在初混合基础上的再混合过程，是在高于树脂流动温度和较强剪切作用下进行的。塑化的目的是使物料在温度和剪切力的作用下熔融，获得剪切混合的作用，驱出其中的水分和挥发物，使各组分的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。11．哪些机械通常用于塑料的初混合？哪些机械用于塑炼？ 答：初混合：在大批量生产时，较多使用高速混合机，其适用于固态混合和固液混合。S型和Z型捏合机主要适用于固态和液态混合，对物料有较强的撕捏作用，另外还有转鼓式混合机和螺带式混合机。塑化常用的设备主要是开放式塑炼机、密炼机和挤出机。12.塑料的塑化与橡胶的塑炼二者的目的和原理有何异同？

答：：塑化：再混合，是高一级的混合。在高于流动温度（Tf或Tm）和较强烈的剪切速率下进行。混合后，塑料各组份的物理和化学性质有所变化。其目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融，驱出其中的水份和挥发物。使各组份的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。

塑炼：使生胶由强韧的弹性转变为柔软的便于加工的塑性状态的过程。目的是使生胶获得一定的可塑性，使之适合于混炼、压延、压出、成型等工艺操作；使生胶的可塑性均匀化，以便得到质量均匀的胶料。（目的是降低弹性，增加可塑性，获得流动性；混炼时配合剂易于分散均匀，便于操作；使生胶分子量分布变窄，胶料质量均匀一致。）

13.什么是“生胶的塑炼”，什么是“塑料的塑炼”，为什么要分别对生胶和塑料进行塑炼？两者分别可采取哪些措施，提高塑炼效果？ 答：生胶的塑炼：使生胶由强韧的弹性转变为柔软的便于加工的塑性状态的过程。目的是使生胶获得一定的可塑性，使之适合于混炼、压延、压出、成型等工艺操作；使生胶的可塑性均匀化，以便得到质量均匀的胶料。（目的是降低弹性，增加可塑性，获得流动性；混炼时配合剂易于分散均匀，便于操作；使生胶分子量分布变窄，胶料质量均匀一致。）

塑料的塑炼：再混合，是高一级的混合。在高于流动温度（Tf或Tm）和较强烈的剪切速率下进行。混合后塑料各组份的物理和化学性质有所变化。其目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融，驱出其中的水份和挥发物。使各组份的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。

14.聚氯乙烯粒状塑料与酚醛压塑粉在配臵过程中的塑化工序、目的、作用原理有何不同？

答：聚氯乙烯粒状塑料：通过双键聚合而成，经过筛选、配料、混合、塑化成粒状。

酚醛压塑粉：过滤、配料、混合、塑化的粉状塑料。目的：都是为了得到制品成型前的物料。

原理：使用的机械不同，他们的自身的物理化学性质不同，致使他们得到的物料不同。

15、何谓塑料溶液和溶胶塑料？

答：塑料溶液的主要组成是作为溶质的合成树脂及各种配合剂和作为溶剂的有机溶剂。溶剂的作用是为了分散溶解树脂，使得到的塑料溶液获得流动性。溶剂对制品是没有作用的，只是为了加工而加入的一种助剂，在成型过程中必须予以排出。

溶胶塑料又称糊塑料，是固体树脂稳定地悬浮在非水液体介质中形成的分散体(悬浮体)。在溶胶塑料中氯乙烯聚合物或共聚物应用最广，通常称聚氯乙烯糊。

溶胶塑料中的非水液体主要是在室温下对树脂溶剂化作用很小而在高温下又很易增塑树脂的增塑剂或溶剂，是分散剂。有时还可加入非溶剂性的稀释剂，甚至有些加入热因性树脂或其单体。除此之外，溶胶塑料还因不同的要求加入胶凝剂、填充剂、表面活性剂、稳定剂、着色剂等各种配合剂，因此，溶液塑料的组成是比较复杂的，其在室温下是非牛顿液体，具有一定流动性。16.简述聚合物共混的目的及原则

答：1.利用各聚合物组分的性能，取长补短，消除各单一聚合物组分性能的缺点，保持各自的优点，得到综合性能优异的聚合物材料。2.少量的某一聚合物作为另一个聚合物的改性剂，获得显著的改性效果。

3.通过共混改善聚合物的加工性能。

第七章

1．何谓热固性塑料的固化速度？固化速率太慢或太快对制品有何影响？

答：这是热固性塑料成型时特有的也是最重要的工艺性能，它是衡量热固性塑料成型时化学反应的速度。它是以热固性塑料在一定的温度和压力下，压制标难试样时，使制品的物理机械性能达到最佳值所需的时间与试件的厚度的比值(s/mm厚度)来表示，此值愈小，固化速率愈大。

固化速率应当适中，过小则生产周期长，生产效率低，但过大则流动性下降，会发止塑料尚未充满模具型腔就已固化的现象，就不能适于成型薄壁和形状复杂的制品。

2．简述热固性塑料模压成型的工艺步骤。

答：热固性塑料模压成型工艺过程通常由成型物料的准备、成型和制品后处理三个阶段组成。

1、计量；

2、预压；

3、预热；

4、嵌件安放；

5、加料；

6、闭模；

7、排气；8．保压固化；

9、脱模冷却；

10、制品后处理；

3．试分析模压温度的高低对模压成型工艺的影响。

答：模压温度是指成型时所规定的模具温度，对塑料的熔触、流动和树脂的交联反应速度有决定性的影响。

在一定的温度范围内，模温升高、物料流动性提高，充模顺利，交联固化速度增加，模压周期缩短，生产效率高。但过高的模压温度会使塑料的交联反应过早开始和固化速度太快而使塑料的熔融粘度增加，流动性下降，造成充模不全。另外一方面，由于塑料是热的不良导体，模温高，固化速度快，会造成模腔内物料内外层固化不一，表层先行硬化，内层固化时交联反应产生的低分子物难以向外挥发，会使制品发生肿胀、开裂和翘曲变形，而且内层固化完成时，制品表面可能已过热，引起树脂和有机填料等分解，会降低制品的机械性能。因此模压形状复杂、壁薄、深度大的制品，不宜选用高模温，但经过预热的塑料进行模压时，由于内外层温度较均匀，流动性好，可选用较高模温。

模压温度过低时，不仅物料流动性差，而且固化速度慢，交联反应难以充分进行，会造成制品强度低，无光泽，甚至制品表面出现肿胀，这是由于低温下固化不完全的表层承受不住内部低分子物挥发而产生的压力的缘故。

4.在热固性塑料模压成型中，提高模温应相应地降低还是升高模压压力才对模压成型工艺有利？为什么？

答：在热固性塑料模压成型中，提高模温一般应相应地升高模压压力才对模压成型工艺有利。在一定范围内模温提高能增加塑料的流动性，模压压力可降低；但模温提高也会使塑料的交联反应速度加速，从而导致熔融物料的粘度迅速增高，因而需更高的模压压力。综合以 上因素，提高模温一般应相应地提高模压压力。

5.热固性塑料模压成型中物料的预热温度对模压压力有何影响？为什么？

答：进行预热可以使物料熔化速度加快，黏度下降，流动性提高，模压压力降低；但如果预热温度过高会使塑料在预热过程中有部分固化，会抵消预热增大流动性效果，模压时需更高的压力来保证物料充满型腔。在预热时软化倾向>交联倾向，一般经过预热的物料可使用较低的模压压力。

6．在高分子材料成型加工中，哪些地方要求交联？交联能赋予高聚物制品哪些性能？

答：未硫化的橡胶Tg 在室温以下，常温下发黏，强度很低，基本无使用价值。通过硫化(交联)，才能使用。酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯等是具有活性官能团的低分子量的齐聚物，也只有通过交联，才能充分发挥它们的特性。在聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等泡沫塑料生产中，交联也是极为重要的工艺技术，交联有助于提高泡孔壁的强度。交联后的性能取决于交联密度。交联密度高，相邻交联点之间相对分子质量小，链段活动性受到限制，Tg 随之增高。交联改善了高分子材料的力学性能、耐热性能、化学稳定性能和使用性能。

7．试述天然橡胶以硫磺硫化后的制品大分子结构特征。

答：硫化后，橡胶大分子结构中各部位已程度不同地形成了网状结构，大分子链之间有主价键力的作用，使大分子链的相对运动受到一定的限制，在外力作用下，不易发生较大的位移，变形减小，强度增大，失去可溶性，只能有限溶胀。

8．试述橡胶硫化后的物理性能的变化，并解释之。

答：天然橡胶在硫化过程中，随着线型大分子逐渐变为网状结构，可塑性减小，拉伸强度、定伸强度、硬度、弹性增加，而伸长率、永久变形、疲劳生热等相应减小，但若继续硫化，则出现拉伸强度、弹性逐渐下降，伸长率、永久变形反而会上升的现象。这些现象都是线形大分子转变为网状结构的特征。

9．生胶和硫化胶在分子结构及性能上有何不同？

答：硫化前：结构：线性大分子，分子与分子之间无价键力；

性能：可塑性大，伸长率高，具可溶性。

硫化后：结构：1）化学键；2）交联键的位臵；3）交联程度；

4）交联

性能：1）力学性能（定伸强度、硬度、拉伸强度、伸

长率、弹性）；2）物理性能；3）化学稳定性 10.橡胶的硫化历程分为几个阶段？各阶段的实质和意义是什么？ 答：橡胶在硫化过程中，其各种性能随硫化时间增加而变化。将与橡胶交联程度成正比的某一些性能(如定伸强度)的变化与对应的硫化时间作曲线图，可得到硫化历程图。橡胶的硫化历程可分为四个阶段：焦烧阶段、预硫阶段、正硫化阶段和过硫阶段。

焦烧阶段。又称硫化诱导期，是指橡胶在硫化开始前的延迟作用时间，在此阶段胶料尚未开始交联，胶料在模型内有良好的流动性。对于模型硫化制品，胶料的流动、充模必须在此阶段完成，否则就发生焦烧，出现制品花纹不清，缺胶等缺陷。

预硫阶段。焦烧期以后橡胶开始交联的阶段。在此阶段，随着交联反应的进行，橡胶的交联程度逐渐增加，并形成网状结构，橡胶的物理机械性能逐渐上升，但尚未达到预期的水平，但有些性能如抗撕裂性、耐磨性等却优于正硫化阶段时的胶料。预硫阶段的长短反映了橡胶硫化反应速度的快慢，主要取决于胶料的配方。

正硫化阶段。橡胶的交联反应达到一定的程度，此时的各项物理机械性能均达到或接近最佳值，其综合性能最佳。此时交联键发生重排、裂解等反应，胶料的物理机械性能在这个阶段基本上保持恒定或变化很少．所以该阶段也称为平坦硫化阶段。

过硫阶段。正硫化以后继续硫化便进入过硫阶段。交联反应和氧化及热断链反应贯穿于橡胶硫化过程的始终，只是在不同的阶段，这两种反应所占的地位不同，在过硫阶段中往往氧化及热断链反应占主导地位，因此胶料出现物理机械性能下降的现象。

11．橡胶制品生产过程中，剩余焦烧时间的长短与橡胶制品的类型有什么关系？

答：不同的硫化方法和制品，对焦烧时间的长短亦有不同要求。在硫化模压制品时，总是希望有较长的焦烧期，使胶料有充分时间在模型内进行流动，而不致使制品出现花纹不清晰或缺胶等缺陷。在非模型硫化中，则应要求硫化起步应尽可能早一些，因为胶料起步快而迅速变硬，有利于防止制品因受热变软而发生变形。不过在大多数情况下，仍希望有较长的焦烧时间以保证操作的安全性。12.何谓返原性胶料和非返原性胶料？

答：在过硫阶段中不同的橡胶出现的情况是不同的。天然橡胶、丁苯橡胶等主链为线型大分子结构，在过硫阶段断链多于交联而出现硫化返原现象；而对于大部分合成橡胶，如丁苯、丁腈橡胶，在过硫阶段中易产生氧化支化反应和环化结构，胶料的物理机械性能变化很小，甚至保持恒定，这种胶料称硫化非返原性胶料。

13.何谓硫化三要素？对硫化三要素控制不当会造成什么后果？ 答：硫化温度、硫化压力和硫化时间。

硫化温度是促进硫化反应的主要因素，提高硫化温度可以加快硫化速度，缩短硫化时间，提高生产效率。

硫化压力的选取主要根据胶料的性质、产品结构和其他工艺条件等决定的。对流动性较差的，产品形状结构复杂的，或者产品较厚、层数多的宜选用较大的硫化压力。硫化温度提高，硫化压力也应高一些。但过高压力对橡胶的性能也不利，高压会对橡胶分子链的热降解有加速作用；对于含纤维织物的胶料，高压会使织物材料的结构被破坏，导致耐屈挠性能下降。

橡胶在硫化过程中，性能在不断变化，所以选取恰当的硫化时间对保证制品质量十分重要。在一定的硫化温度和压力下，橡胶有一最宜的硫化时间，时间太长则过硫，时间太短则欠硫，对产品性能都不利。14.何谓正硫化和正硫化时间？正硫化时间的测定方法有哪几种？各有何特点？

答：正硫化是一个阶段，在正硫化阶段中，胶料的各项物理机械性能保持最高值，但橡胶的各项性能指标往往不会在同一时间达到最佳值。

橡胶处在正硫化时，其物理机械性能或综合性能达到最佳值，预硫或过硫阶段胶料性能均不好。达到正硫化所需的时间为正硫化时间。测定正硫化点的方法很多，主要有物理机械性能法、化学法和专用仪器法。

(1)物理机械性能法。此法的缺点是麻烦，不经济。

(2)化学法。测定橡胶在硫化过程中游离硫的含量，以及用溶胀法测定硫化胶的网状结构的变化来确定正硫化点。此法误差较大，适应性不广，有一定限制。

(3)专用仪器法。这是用专门的测试仪器来测定橡胶硫化特性并确定正硫化点的方法。目前主要有门尼粘度计和各类硫化仪，其中转子旋转振荡式硫化仪用得最为广泛。

15．某一胶料的硫化温度系数为2，当硫化温度为137℃时，测出其硫化时间为80min，若将硫化温度提高到143℃，求该胶料达正硫化所需要的时间？上述胶料的硫化温度时间缩短到60min时，求所选取的硫化温度是多少？

t答：1Kt2802t214313710T2T110

t2=52min 80260T213710

1.249=0.3010(T2-137)

T2=141.2℃

16.某胶料的硫化温度系数为2，在实验室中用试片测定，当硫化温度为143℃时，硫化平坦时间为20---80min，该胶料在140℃下于模型中硫化了70min,问是否达到正硫化？

解：由范特霍夫方程得 t1/t2=KT2-T1/10 得

t1/70=2140-143/10 解得 t1=56.9min ∵t1=56.9min在硫化平坦时间20---80min范围内

∴该胶料已达到正硫化

17．绘出增强热固性塑料层压板成型时热压过程五个时期的温度和压力与时间的关系曲线，并说明各时期的温度和压力在成型中的作用。答：压制的温度控制一般分为五个阶段

预热阶段：板坯的温度由室温升至树脂开始交联反应的温度，使树脂开始熔化，并进一步渗入增强材料中，同时排出部分挥发物。此时的压力＝最高压力的1/3～1/2。

中间保温阶段：树脂在较低的反应速度下进行交联固化反应，直至溢料不能拉成丝，然后开始升温升压。

升温阶段：将温度和压力升至最高，加快交联反应。（此时树脂的流动性已下降，高温高压不会造成胶料流失）

热压保温阶段：在规定的温度和压力下，保持一定时间，使树脂充分交联固化。

冷却阶段：树脂在充分交联后，使温度逐渐降低，进行降温冷却。

第八章

1．挤出机螺杆在结构上为何分段？分段的根据是什么？

答：根据物料在螺杆中的温度、压力、黏度等的变化特征，可将螺杆分为加料段、压缩段、均化段三段。

2．挤出螺杆一般分为哪几段？每段各有什么作用？对于晶态塑料的挤出成型，应选择何种螺杆？其L2 的长度有何特征，为什么？ 答：根据物料在螺杆中的温度、压力、粘度等的变化特征，可将螺杆分为加料段、压缩段和均化段三段。

加料段：加料段的作用是对料斗送来的塑料进行加热，同时输送到压缩段。塑料在该段螺槽始终保持固体状态。压缩段：又叫相迁移段，其作用是对加料段送来的料起挤压和剪切作用，同时使物料继续受热，由固体逐渐转变为熔融体，赶走塑料中的空气及其他挥发成分，增大塑料的密度，塑料通过压缩段后，应该成为完全塑化的粘流状态。

均化段：又叫计量段，其作用是将塑化均匀的物料在均化段螺槽和机头回压作用下进一步搅拌塑化均匀，并定量定压地通过机头口模挤出成型。

对于晶态塑料的挤出成型：挤出结晶型热塑性塑料的加料段要求较长，使塑料有足够的停留时间，慢慢软化，该段约占螺杆全长的60% 65%；结晶型塑料，熔融温度范围较窄，压缩段较短，为3 5Ds；为了稳定料流，均化段应有足够的长度，通常是螺杆全长的20% 25%。

其L2 的长度较短，因为其熔融温度范围较窄。

3．什么叫压缩比？挤出机螺杆设计中的压缩比根据什么来确定？ 答：螺杆的压缩比A：指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。A愈大，塑料受到挤压的作用也就愈大，排除物料中所含空气的能力就大。但A太大，螺杆本身的机械强度下降。压缩比一般在2 5之间。

压缩比的大小取决于挤出塑料的种类和形态，粉状塑料的相对密度小，夹带空气多，其压缩比应大于粒状塑料。另外挤出薄壁状制品时，压缩比应比挤出厚壁制品大。压缩比的获得主要采用等距变深螺槽、等深度变距螺槽和变深变距螺槽等方法，其中等距变深螺槽是最常用的方法。

4．什么是挤出机螺杆的长径比？长径比的大小对塑料挤出成型有什么影响？长径比太大又会造成什么后果？

答：螺杆的长径比L/Ds：指螺杆工作部分的有效长度L与直径Ds之比，此值通常为15 25，但近年来发展的挤出机有达40的，甚至更大。

L/Ds大，能改善塑料的温度分布，混合更均匀，并可减少挤出时的逆流和漏流，提高挤出机的生产能力。L/Ds过小，对塑料的混合和塑化都不利。因此，对于硬塑料、粉状塑料或结晶型塑料要求塑化时间长，应选较大的L/Ds。L/Ds大的螺杆适应性强，可用于多种塑料的挤出。

但L/Ds大大，对热敏性塑料会因受热时间大长而易分解，同时螺杆的自重增加，制造和安装都困难，也增大了挤出机的功率消耗。目前，L/Ds以25居多。

5．渐变型和突变型螺杆有何区别？它们各适合哪类塑料的挤出？为什么？

答：等距变深螺杆按其螺槽深度变化的快慢(即压缩段的长短)又可分为等距渐变形螺杆和等距突变形螺杆。非晶型塑料宜选用渐变形螺杆，结晶型塑料宜选用突变形螺杆。

6．如欲提高挤出机加料段固体输送能力，应对设备采取什么措施？指出其理论依据。答：固体塞的移动情况是旋转运动还是轴向运动占优势，主要决定于螺杆表面和料筒表面与物料之间的摩擦力的大小。只有物料与螺杆之间的摩擦力小于物料与料筒之间的摩擦力时，物料才沿轴向前进；否则物料将与螺杆一起转动，因此只要能正确控制物料与螺杆及物料与料筒之间的静摩擦因数，即可提高固体输送能力。

为了提高固体输送速率，应降低物料与螺杆的静摩擦因数，提高物料与料筒的径向静摩擦因数。要求螺杆表面有很高的光洁度，在螺杆中心通入冷却水，适当降低螺杆的表面温度，因为固体物料对金属的静摩擦因数是随温度的降低而减小的。

7．塑料在挤出机中的熔化长度的意义是什么？

答：挤出过程中，在加料段内是充满未熔融的固体粒子，在均化段内则充满着已熔化的物料，而在螺杆中间的压缩段内固体粒子与熔融物共存，物料的熔化过程就是在此区段内进行的，故压缩段又称为熔化区。在熔化区，物料的熔融过程是逐渐进行的，自熔化区始点A开始，固体床的宽度将逐渐减小，熔池的宽度逐渐增加，直到熔化区终点B，固体床的宽度下降到零，进入均化段，固体床消失，螺槽全部充满熔体。从熔化开始到固体床的宽度降到零为止的总长度，称为熔化长度。

8．塑料熔体在挤出机螺槽内有几种流动形式？造成这几种流动的主要原因是什么？

答：从压缩段送入均化段的物料是具有恒定密度的粘流态物料，在该段物料的流动已成为粘性流体的流动，物料不仅受到旋转螺杆的挤压作用，同时受到由于机头口模的阻力所造成的反压作用，物料的流动情况很复杂。

通常把物料在螺槽中的流动看成由下面四种类型的流动所组成：(1)正流：是物料沿螺槽方向向机头的流动，这是均化段熔体的主流，是由于螺杆旋转时螺棱的推挤作用所引起的，从理论分析上来说，这种流动是由物料在深槽中受机筒摩擦拖曳作用而产生的，故也称为拖曳流动，它起挤出物料的作用。

(2)逆流：沿螺槽与正流方向相反的流动，它是由机头口模、过滤网等对料流的阻碍所引起的反压流动，故又称压力流动，它将引起挤出生产能力的损失。

(3)横流：物料沿x轴和y轴两方向在螺槽内往复流动，也是螺杆旋转时螺棱的推挤作用和阻挡作用所造成的，仅限于在每个螺槽内的环流，对总的挤出生产率影响不大，但对于物料的热交换、混合和进一步的均匀塑化影响很大。

(4)漏流：物料在螺杆和料筒的间隙沿着螺杆的轴向往料斗方向的流动，它也是由于机头和口模等对物料的阻力所产生的反压流功。9.分析挤出成型时，螺杆均化段末端黏流态物料的压力与哪些因素有关？

10.各种挤出成型制品的生产线由各自的主、辅机组成，请归纳它们的工艺过程，用框图表示

11.塑料薄膜挤出生产工艺方法有哪几种？简要分析各种方法的工艺特点。不同成型方法所得的塑料薄膜性能有何不同的特点及应用情况如何？

12．管材挤出的工艺过程是什么？挤出管材如何定径？

答：管材挤出的基本工艺是：由挤出机均化段出来的塑化均匀的塑料，经过过滤网、粗滤器而达分流器，并为分流器文架分为若干支流，离开分流器文架后再重新汇合起来，进入管芯口模间的环形通道，最后通过口模到挤出机外而成管子，接着经过定径套定径和初步冷却，再进入冷却水槽或具有喷淋装臵的冷却水箱，进一步冷却成为具有一定口径的管材，最后经由牵引装臵引出并根据规定的长度要求而切割得到所需的制品。

管材挤出装臵由挤出机、机头口模、定型装臵、冷却水槽、牵引及切割装臵等组成，其中挤出机的机头口模和定型装臵是管材挤出的关键部件。

管材挤出后，温度仍然很高，为了得到准确的尺寸和几何形状以及表面光洁的管子，应立即进行定径和冷却，以使其定型。

外径定型是使挤出的管子的外壁与定径套的内壁相接触而起定型作用的，为此，可用向管内通入压缩空气的内压法或在管子外壁抽真空法来实现外径定型。

内压法进行外径定型的定径套如图所示。定型时，可通过分料筋的孔道通入一定压力的压缩空气(一般为0.05--0.3MPa表压)。并在挤出的管端或管内封塞。定径套的外壁为夹套，内通冷却水以冷却管子，经定径后的管子离开定径套时不再变形。

第九章

1.何谓注射成型，它有何特点？请用框图表示一个完整的注射成型工艺过程。

答：塑料的注射成型又称注射模塑，或简称注塑，是塑料制品成型的重要方法。目前注射制品约占塑料制品总量的30%。在工程塑料中有80%是采用注射成型。

注射成型是间歇生产过程，除了很大的管、棒、板等型材不能用此法生产外，其他各种形状、尺寸的塑料制品都可以用这种方法生产。它不但常用于树脂的直接注射，也可用于复合材料、增强塑料及泡沫塑料的成型，也可同其他工艺结合起来，如与吹胀相互配合而组成注射—吹塑成型。

塑料的注射成型是将粒状成粉状塑料加入到注射机的料筒，经加热熔化呈流动状态，然后在注射机的柱塞或移动螺杆快速而又连续的压力下，从料简前端的喷嘴中以很高的压力和很快的速度注入到闭合的模具内。充满模腔的熔体在受压的情况下，经冷却（热塑性塑料）或加热(热固性塑料)固化后，开模得到与摸具型腔相应的制品。

2.塑料挤出机的螺杆与移动螺杆式注射机的螺杆在结构特点和各自的成型作用上有何异同？

答：注射螺杆与挤出螺杆在结构上有如下区别： 1)注射螺杆的长径比较小，在10 15之间。2)注射螺杆压缩比较小，在2 2.5之间。

3)注射螺杆均化段长度较短，但螺槽深度较深，以提高生产率。为了提高塑化量，加料段较长，约为螺杆长度的一半。4)注射螺杆的头部呈尖头型，与喷嘴能很好的吻合。

注射螺杆起预塑化和注射作用，是间歇操作过程，它对物料的塑化能力、稳定以及操作连续性等要求没有挤出螺杆那么严格。

注射机的螺杆功能为加料、输送、塑化和注射；而挤出机的螺杆功能则是加料、输送、塑化和挤出。

注射机螺杆的运动方式为：旋转、轴向运动；而挤出机的螺杆运动方式为旋转。

注射机的螺杆头部为尖头；而挤出机的螺杆头部为圆头、平头。3.请从加热效率出发，分析柱塞式注射机上必须使用分流梭的原因。

答：分流梭装在料筒前的中心部分，是两端锥形的金属圆锥体，形如鱼雷，因此也叫鱼雷头。分流梭的作用是将料筒内流经该处的料成为薄层，使塑料流体产生分流和收敛流动，以缩短传热导程。既加快了热传导，也有利于减少或避免塑料过热而引起的热分解现象。同时，塑料熔体分流后，在分流梭与料简间隙中流速增加，剪切速度增大，从而产生较大的摩擦热，料温升高，粘度下降，使塑料得到进一步的混合塑化，有效提高柱塞式注射机的生产率及制品质量。

柱塞式注射机必须采用分流梭，移动螺杆式注射机的塑化效果好，不采用分流梭。

4.注射机的喷嘴有哪几种类型？各适合何种聚合物材料的注射成型？

答：在料筒的前部，是连接料筒和塑模的通道，其作用是引导塑化料从料筒进入棋具，并使有一定的射程。喷嘴的内径一般都是自进口逐渐向出口收敛，以便与模具紧密接触，由于喷嘴的内径不大，当塑料通过时，流速增大，剪切速度增加，能使塑料进一步塑化。热塑性塑料的注射喷嘴类型很多，结构各异，使用最普遍的有如下三种形式：

1)通用式喷嘴：是最普遍的形式，制造方便，无加热装臵，注射压力损失小，常用于聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯及纤维素等的注射成型。2)延伸式喷嘴：是通用式喷嘴的改进型，制造方便，有加热装臵，注射压力降较小，适用于有机玻璃、聚甲醛、聚砜、聚碳酸酯等高粘度树脂。

3)弹簧针阀式喷嘴：是一种自锁式喷嘴，结构较复杂，制造困难，流程较短，注射压力降较大，较适用于尼龙、涤纶等熔体粘度较低的塑料注射。

5.以柱塞式注射机成型聚丙烯制品时，注射机料筒的加热效率为0.8，如果聚丙烯预热温度50℃，注射料温230℃，注射机的料筒最高温度应控制几度？ 答：

TTOE,TO50℃,T230,E0.8,代入得TW275℃TwTO

6.试分析注射成型中物料温度和注射压力之间的关系，并绘制成型区域示意图。

答：在同一塑料的摩擦因数和熔融黏度是随料筒温度和模具温度而变动的，故注射压力与料温是相互制约的，料温高时，注射压力减小；反之，所需注射压力加大。

7.保压在热塑性塑料注射成型过程中的作用是什么？保压应有多少时间？何谓凝封？

答：保压阶段。是熔体充满模腔时起至柱塞或螺杆撤回时为止的一段时间。在这段时间内，塑料熔体会因受到冷却而发生收缩，柱塞或螺杆需保持对塑料的压力，使模腔中的塑料进一步得到压实，同时料筒内的熔体会向模腔中继续流入以补足因塑料冷却收缩而留出的空隙。随模腔内料温下降，模内压力也因塑料冷却收缩而开始下降。保压时间一般约20-100s，大型和厚制品可达2-5min。塑料注射充模保压时，浇注系统的熔体先行冷却硬化的现象叫“凝封”，凝封可防止模腔内尚未冷却的熔体向喷嘴方向倒流。8.试述晶态聚合物注射成型时温度（包括料温和模温）对其结晶性能和力学性能的影响。

答：料筒的温度的高低主要决定与塑料的性质，必须把塑料加热到黏流温度（Tf）或熔点以上，但必须低于其分解温度。？？？？？不会 模具温度不但影响塑料充模时的流动行为，而且影响制品的物理机械性能和表观质量。实际上冷却速度的大小取决于塑料熔体温度(Tm)与冷却介质温度(Tc)的温差；当Tc＜Tg为骤冷，Tc≈Tg为中速冷，Tc＞Tg为缓冷。结晶型塑料注射入模具后，将发生相转变，冷却速率将影响塑料的结晶速率。缓冷，即模温高，结晶速率大，有利结晶，能提高制品的密度和结品度，制品成型收缩性较大，刚度大，大多数力学性能较高，但伸长率和冲击强度下降；反过来，骤冷所得制品的结晶度下降，韧性较好。但骤冷不利于大分子的松弛过程，分子取向作用和内应力较大。中速冷塑料的结晶和取向较适中，是用得最多的条件。实际生产中用何种冷却速度，还应按具体的塑料性质利制品的使用性能要求来决定。、9．聚丙烯和聚苯乙烯注射成型时，考虑到产品的性能和生产效率，它们的模具温度应分别控制在哪个温度范围最适宜？为什么？（PP：Tg＝－10℃左右，PS：Tg＝80℃左右）

答：聚丙烯的结晶能力较强，提高模具温度有助于改善熔体在模内的流动性，减小内应力和分子的定向作用，增强制件的密度和结晶度甚至能够提前脱模；但制件的冷却时间、收缩率和脱模后的翘曲变形将增大。制品结晶度的增加，制件的表面粗糙度值也会随之减小。综合考虑PP 模具温度Tc>Tg，生产上常用温度为40-90℃

无定形塑料注射充模后无相转变，故模温高低主要影响充模时间长短，较低的模温，冷却快，生产效率提高。PS 熔融黏度较低，采用偏低的模温Tc

11．试分析注射成型过程中快速充模和慢速充模各有什么利弊。

答：充模速度↑，物料受剪切↑，生热↑，T ↑，黏度下降，充模压力↑，充模顺利，能提高制品的熔接缝强度，生产周期缩短；但速度↑↑，料流为湍流，严重时引起喷射用，卷入空气，可引起塑料局部烧伤及分解，使制品不均匀，内应力较大表面常有裂纹。慢速充模时，熔体以层流状态流动，顺利将模腔内的空气排出，制品质量较均匀；但充模过慢，会使熔体在流道中冷却降温，引起黏度提高，流动性下降，引起充模不全，并出现分层和结合不好的熔接痕，影响制品强度和表面质量。

12.简述热固性塑料和橡胶的注射成型原理。答：热固性塑料注射成型原理：其主要组分是线型或带有支链的低分子量聚合物，而且聚合物分子链上存在可反应的活性基团，因此，热固性塑料受热成型过程中不仅发生物理状态的变化，而且还发生不可逆的化学变化。加进料筒内的热固性塑料受热转变为黏流态，而成为具有一定流动性的熔体，但有可能因发生化学反应而使黏度升高，甚至交联硬化为固体。所以为了便于注射成型能顺利进行，要求成型物料首先在温度相对较低的料筒内预塑化到半熔融状态，注入高温模腔后继续加热，物料就通过自身反应基团或反应活性点与加入的固化剂作用，经一定时间的交联固化反应，使线性树脂逐渐变成体型结构。

生物医用高分子材料论文 篇5

学 院 化工学院

指导老师 乔红斌 专业班级 高091班 学生姓名 张如心 学 号 099034030

医用功能材料及应用

摘要：了解生物医用功能高分子材料近年来的应用研究及发展状况，综述国内外生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果，展望对未来的生物医用高分子材料的发展趋势，通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。

关键词：功能高分子材料 生物医用高分子材料。

前言：现代医学的发展，对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求，这是大多数金属材料和无机材料难以满足的，而合成高分子材料与生物体（天然高分子）有着极其相似的化学结构，化学结构的相似决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官，作为人体器官的替代物。另外，除人工器官用材料之外，医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开，它们被统称为医用高分子材料。

1.生物医用功能高分子

生物医用功能高分子材料主要以医疗为目的，用于与组织接触以形成功能的无生命材料。其被广泛地用来取代或恢复那些受创伤或退化的组织或器官的功能，从而达到治疗的目的。主要包括医用高分子材料(以修复、替代为主)、药用高分子材料(以药理疗效为主)。生物医用高分子材料融合了高分子化学和物理、高分子材料工艺学、药理学、病理学、解剖学和临床医学等方面的知识,还涉及许多工程学问题。由于其与人体的组织和器官接触，因此，医用高分子材料必须满足如下的基本要求：①在化学上是惰性的，会因为与体液接触而发生反应；②对人体组织不会引起炎症或异物反应；③不会致癌；④具有良好的血液相容性，不会在材料表面凝血；⑤长期植入体内，不会减小机械强度；⑥能经受必要的清洁消毒措施而不产生变形；⑦易于加工成需要的复杂形状。

2.医用高分子材料发展的4个阶段

第1阶段：时间大约是7千年前至19世纪中叶，是被动地使用天然高分子材料阶段。这一时期的高分子材料有，大漆及其制品、蚕丝及织物、麻、棉、羊皮、羊毛、纸、桐油等。

第2阶段：从19世纪中页到20世纪20年代，是对天然高分子材料进行化

学改性，从而研制新材料阶段。在这阶段中，人类首次研制出合成高分子材料(酚醛树脂)。这一时期的高分子材料有，硫化橡胶，赛璐珞(硝基纤维素脂)、硝基纤维素酯，人造丝、纤维素粘胶丝、酚醛树脂清漆和电木等。

第3阶段：20-世纪30年代至60年代，是人类大量研制新合成高分子材料阶段。在这一阶段，“高分子科学”概念已经诞生，大批高分子化学家投入到新聚合物的合成和新材料开发的研究领域。从而导致了至今天仍有重要意义的大批通用高分子材料的诞生。例如顺丁、丁苯、丁纳等合成橡胶的出现；尼龙66、聚酯(PET)、聚丙烯腈等合成纤维的出现；聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、有机硅、有机氟、杂环高分子等塑料和树脂的出现。

第4阶段：从20世纪60年代至今，是人类对高分子材料大普及、大扩展阶段。在这个阶段，人类对上述聚合物的使用更加合理，聚合物生产的价格更为低廉，从而使高分子材料渗透到国民经济及人类生活的各个方面，使高分子材料成为了人类社会继金属材料，无机材料之后的第3大材料。

3.医用高分子的现状

现代医学的进步已经越来越依赖于生物材料和器械的发展,没有医用材料的医学诊断和治疗在现代医学中几乎是不可想象的。目前全球大量用于医疗器械的生物医学材料主要有20 种,其中医用高分子12 种,金属4 种,陶瓷2 种,其他2 种。利用现有的生物医学材料已开发应用的医用植入体、人工器官等近300 种,主要包括:起搏器、心脏瓣膜、人工关节、骨板、骨螺钉、缝线、牙种植体,以及药物和生物活性物质控释载体等。近年来,西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10 %～20 %的速度增长 ,而国内也以20 %左右的速度迅速增长。随着现代科学技术的发展,尤其是生物技术的重大突破,生物材料的应用将更加广泛,需求量也随之越来越大。生物医用高分子材料的发展,对于战胜危害人类的疾病,保障人民身体健康,探索人类生命奥秘具有重大意义。

4.生物医用高分子材料的种类

高分子生物材料随不同来源、应用目的、活体组织对材料的影响等可以分为多种类型。

生物医用高分子材料按性质可分为非降解和可生物降解两大类；按应用目的分为与血液接触的高分子材料、组织工程用高分子材料、药用高分子材料、医

药包装用高分子材料、医用粘合剂与缝合线；按材料来源可分为天然和人工合成两大类，下面我们就分别对这两种材料进行详细的论述。

4.1 天然生物材料

天然生物材料是指从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子，如从各种甲壳类、昆虫类动物体中提取的甲壳质壳聚糖纤维，从海藻植物中提取的海藻酸盐，从桑蚕体内分泌的蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜，以及由牛屈肌腱重新组构而成的骨胶原纤维[6]等。自然界广泛存在的天然生物材料仍有着人工材料无可比拟的优越性能。由于天然活性高分子来自生物体内且都具有很高的生物功能和很好的生物适应性，在保护伤口、加速创面愈方面具有强大的优势。例如：甲壳素又称几丁质（chitin），广泛存在于虾、蟹等甲壳动物及昆虫、藻类和细菌中，是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。它是一种惰性多糖，用浓碱脱去乙酰基可转变成聚壳糖（chintosan）。甲壳素、聚壳糖及其衍生物具有良好的生物相容性和生物降解性。降解产物带有一定正电荷，能从血液中分离出血小板因子，增加血清中H-6水平，促进血小板聚集或凝血素系统，作为止血剂有促进伤口愈合，抑制伤口愈合中纤维增生，并促进组织生长的功能，对烧、烫伤有独特疗效。根据研究报道，由于天然高分子医用材料的独特临床效果，它的应用前景相当广阔。

4.2 合成生物材料

由于天然材料的有限，人们需要大量的生物材料来维持他们的健康。合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能，因而可以植入人体，部分或全部取代有关器官。因此，在现代医学领域得到了最为广泛的应用，成为现代医学的重要支柱材料。与天然生物材料相比，合成高分子材料具有优异的生物相容性，不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用，在人体环境中的老化不明显。通过选用不同成分聚合物和添加剂，改变表面活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性，从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生物合成高分子材料。目前，使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡胶和硅凝胶等。应用场合涉及组织粘合、手术缝线、眼科材料(人工玻璃体、人工角膜和人工晶状体等)、软组织植入物(人工

心脏、人工肾、人工肝等)和人工管形器(人工器官、食道)等。合成医用高分子材料发展的第一阶段始于1937年，其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料，如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年，其标志是医用级有机硅橡胶的出现，随后又发展了聚羟基乙酸酯缝合线以及四种聚(醚一氨)酯心血管材料，从此进入了以分子工程研究为基础的发展时期。目前的研究焦点已经从寻找替代生物组织的合成材料转向研究一类具有主动诱导、激发人体组织器官再生修复的新材料，这标志着生物医用高分子材料的发展进入了第三个阶段，其特点是这种材料一般由活体组织和人工材料有机结合而成，在分子设计上以促进周围组织细胞生长为预想功能，其关键在于诱使配合基和组织细胞表面的特殊位点发生作用以提高组织细胞的分裂和生长速度。

4.3 目前已开发并投入使用的医用高分子材料的原材料分类列于表

5．医用高分子材料的特性

除了作为材料在力学强度等方面的普遍要求之外，医用高分子材料的特殊要求可以综合

概括为以下４个方面：

1)生物功能性:因各种生物材料的用途而异,如:作为缓释药物时,药物的缓释性能就是其生物功能性。

2)生物相容性:可概括为材料和活体之间的相互关系,主要包括血液相容性和组织相容性。组织相容性主要指无毒性,无致癌性,无热原反应,无免疫排斥反应,不破坏邻近组织等。血液相容性一般指不引起凝血,不破坏红细胞,不破坏血小板,不改变血中蛋白,不扰乱电解质平衡。

3)化学稳定性: 耐生物老化性或可生物降解性。对于长期植入的医用高分子材料,生物稳定性要好;对于暂时植入的医用高分子材料,则要求在确定时间内降解为无毒的单体或片段,通过吸收、代谢过程排出体外。

4)生产加工性:首先,严格控制用于合成医用高分子材料的原料纯度,不能带入有害物质,重金属含量不能超标;其次,材料加工助剂必须符合医用标准;第三,对于体内应用的高分子材料,生产环境应当具有符合标准的洁净级别;第四,便于消毒灭菌(紫外灭菌、高压煮沸、环氧乙烷气体消毒和酒精消毒等)。

6．医用高分子材料的主要应用 6.1 硬组织相容性高分子材料

硬组织相容性高分子材料(如各种人工骨、人工关节、牙根等)是医学临床上应用量很大的一类产品,涉及医学临床的骨科、颌面外科、口腔科、颅脑外科和整形外科等多个专科,往往要求具有与替代组织类似的机械性能,同时能够与周围组织结合在一起。

6.2 软组织相容性高分子材料

软组织相容性高分子材料主要用于软组织的替代与修复,如隆鼻丰胸材料、人工肌肉(硅橡胶和涤纶织物)与韧带材料等。这类材料往往要求具有适当的强度和弹性以及软组织相容性,在发挥其功能的同时,不对邻近软组织(如肌肉、肌腱、皮肤、皮下等)产生不良影响,不引起严重的组织病变。

6.3 血液相容性高分子材料

血液相容性高分子材料在医用高分子材料的应用方面,有相当多的器件必须与血液接触,例如:各种体外循环系统、介入治疗系统、人工血管(聚对苯二甲酸乙二酯)和人工心瓣等人工脏器。血液相容性高分子材料必须不引起凝血、溶血等生理反应,与活性组织有良好的互相适应性。

6.4 高分子药物和药物控释高分子材料

高分子药物指带有高分子链的药物和具有药效的高分子,如:抗癌高分子药物(非靶向、靶向)、用于心血管疾病的高分子药物(治疗动脉硬化、抗血栓、凝血)、抗菌和抗病毒高分子药物(抗菌、抗病毒)、抗辐射高分子药物和高分子止血剂等。高分子材料制备药物控制释放制剂主要有两个目的:1)为了使药物以最小的剂量在特定部位产生治疗药效;2)优化药物释放速率以提高疗效,降低毒副作用。高分子控制释放体系包括时间控制缓释体系(如康泰克等,理想情形为零级释放)、部位控制缓释体系(靶向药物)和脉冲释放方式(智能药物)。.医用高分子材料的发展及展望

我国生物医学高分子研究起步较晚。自20世纪70年代末起，北京大学和南开大学从事这一领域的研究。“九五”期间由何炳林与卓仁禧主持的国家自然科学基金重大项目组织大批科研力量进行研究，在此领域取得了显著成绩。1998年“生物医学高分子”项目获教育部科技进步一等奖。我国现有医用高分子材料60多种，制品达400余种。早在1999年6月，科技部生物领域专家组就在南京和上海召开了“生物芯片技术”和“组织工程技术”研讨会，会议决定启动这2个研究项目，并作为该领域的重点课题。东南大学、清华大学、华中农业大学、上海第二医科大学、第一军医大学和华东理工大学等单位承担了这些课题，其某些研究成果已见报道。此外，中科院化学所等多所高校以及军事医学科学院等单位也分别在组织工程、药物控释等方面展开了研究工作，使我国对医用高分子材料的研究起到了重要进展。

近年来，美国、欧洲和日本对生物医用高分子材料的研究与开发突飞猛进，从人工器官到高效缓释高分子药物都取得了很多成果和巨大效益。现在美国商业化的生物技术是以医药品为主的。加拿大的生物技术的优势领域在医疗器材和制

药业。德国1997年投入生物技术研究与开发的总经费大约为33亿马克。生物技术是日本21世纪创新产业的主要技术领域之一。在“生物技术立国”的口号下，日本政府5年内投资2万亿日元，其中生物降解材料和药物生产商业化是其重点支持的领域。韩国制定了《韩国生物技术2000纲要》，在实施纲要的14年期间，政府和企业将投资巨款用于该项建设。

医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳定性和可加工性等严格的要求。生物医用材料的研究和发展方向主要包括以下几方面: 7.1 组织工程材料

组织工程是应用生命科学与工程的原理和方法构建一个生物装置,来维护、增进人体细胞和组织的生长,以恢复受损组织或器官的功能。其方法是: 将特定组织细胞“种植”于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料上,形成细胞-生物材料复合物;生物材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境;随着材料的降解和细胞的繁殖,形成新的与自身功能和形态相适应的组织或器官。

7.2 生物医用纳米材料———药物控释材料及基因

治疗载体材料高分子药物控制释放体系不仅能提高药效,简化给药方式,大大降低药物的毒副作用,而且纳米靶向控制释放体系使药物在预定的部位,按设计的剂量,在需要的时间范围内,以一定的速度在体内缓慢释放,从而达到治疗某种疾病或调节生育的目的。目前,高分子纳米材料和脂质体是基因治疗的理想载体,它具有承载容量大、安全性能高的特点。

7.3 复合生物材料

作为硬组织修复材料的主体,复合生物材料受到广泛重视,它具有强度高、韧性好的特点,目前已广泛用于临床。通过具有不同性能材料的复合,可以达到“取长补短”的效果,可以效地解决材料的强度、韧性及生物相容性问题,是生物材料新品种开发的有效手段。根据使用方式不同,研究较多的是合金、碳纤维/ 高分子材料、无机材料(生物陶瓷、生物活性玻璃)、高分子材料的复合研究。

7.4 生物材料表面改性是永久性课题

材料表面改性是生物材料研究的永久性课题。如:在选用合成高分子材料制造人造器官时,可以用共聚的方法,把两种以上的高分子合成在一起,使材料分子中的亲水基团稀稀落落分布于各处,呈微观体均匀结构状态,这样可以大大提高抗血栓功能。

展望未来,高新技术的注入将极大地增强医用高分子材料产业的活力。常规医学材料的应用中所面临的人工关节失效的磨损碎屑问题,心血管器件的抗凝血问题,材料的降解机制问题,评价材料和植入体长期安全性、可靠性的可靠方法和模型等问题有望得到改善。但同发达国家相比,我国的医用高分子相关产业的规模以及研究开发的水平都还有较大的差距。我国加入WTO 后医用材料产业将面临重大挑战和机遇,所以应在国家的大力支持下,跨部门、跨学科通力合作,通过走自力更生与技术引进相结合之路,在生物材料、分子设计、仿生模拟、智能化药物控施等方面重点投入。医用高分子材料必将为造福人类作出更大贡献。

参考文献：

高分子材料试题A卷 篇6

期末考试试题卷(-第二学期)

班级 姓名学号 分数

一、 填空题(1-6题每空1分，7题每空0.5分，共35分)

1、阻燃的塑料有()( );必考

2、常用的单组分塑料有()()( );必考

3、常用的多组分塑料有()()( );必考

4、橡胶的加工工艺有()( )()()( );必考

5、具有自润滑性能的塑料是( )、( )、()、()。必考

6、耐油橡胶有哪些()()( );必考

7、最耐油的橡胶是()加工性能最好的橡胶是( )密度最大的树脂是( )通用橡胶中最耐热的橡胶是()通用橡胶中耐热性最高的橡胶( )必考

8、塑料的成型方式有( )()( )()(备考)

9、常用的热塑性性弹性体有( )( )( )(备考)

10. 写出下列高分子材料对应的英文简称或中文名称。(以书上P3、P174为准，以往年卷子上已出现的为参考)

二、 名词解释(每小题3分，共12分) 1、 熔体流动指数(必考) 3、维卡软化点(必考)

2、 合成树脂与合成塑料 (必考) 4、环境应力开裂 (必考) 5 反增塑现象(备用) 6、协同效应(必考)

7合成橡胶 (备用)8热塑性弹性体(备用)

三、 判断题(正确的划√，错误的划×，每小题2分，共10分)(以往年试卷上的判断题为参考)

1、 随着聚乙烯熔体流动指数的增加，则聚乙烯制品的表面光泽性变好。( )必考

2、 POM具极性结构，所以电绝缘性不好( )必考

3、 丁苯橡胶具有苯环结构所以硫化效果比天然橡胶好()必考

4、 聚乙烯可在有机过氧化物作用下产生交联，而聚丙烯也为聚烯烃类化合物，因此也可用有机过氧化物交联。( )

5、 随着聚四氟乙烯冷却速度的减小，它的拉伸强度下降。( )

6、 由于水份对聚酰胺有增塑作用，因此导致聚酰胺的拉伸强度和模量下降，抗冲强度上升。( )

7、 双酚A型聚碳酸酯的分子结构具有对称性，因此它具有很高的结晶度。( )

四、 论述题

1、 丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶结构与性能的关系?(出其中3个，A，B卷不一样，SBR必考)(必考)

2、 热塑性酚醛树脂，热固性性酚醛树脂的合成过程是什么?(必考)

3、 ABS的构成，与各组分的作用?

4、 聚乙烯有哪些主要性能特点：试述LDPE、HDPE，结构与性能的关系?写出采用硅烷法交联的化学反应式?从拉伸强度、抗冲击强度、断裂伸长、热变形温度、耐磨性、耐应力开裂性、抗蠕变性、化学稳定性、耐老化方面说明交联后性能的变化，并简述理由?LDPE与HDPE交联度是否一样?(必考)

5、 写出PA6、PA66、PA610的结构式，比较他们吸水性的.差异?力学性能的差异?电性能(必考)

6、 从PVC、PC、聚四氟乙烯里，选出满足能长期在水里，高寿命，耐磨的一种材料，从结构上说明选择的理由?(必考)

7、 二、三元乙丙橡胶，丁基橡胶主要性能特点(备考)

8、 PP、PS主要性能有哪些?为什么都易产生应力开裂?如何改善应力开裂性能?从分子结构分析起(备考)

9、 什么是PP的等规度，分析等规度和分子量对PP性能的影响?影响PP球晶尺寸的因素有哪些?PP如何改性?(备考)

高分子材料燃烧合成技术探析 篇7

Reigel（2007）研究了积极反馈在成人英语课堂教学中的作用。具体来说，研究探讨了教师话语反馈的频率与学生语言水平提高的

高分子材料在社会各领域产业中均有广泛而深入的应用。采用燃烧合成技术合成高分子材料，能够节约能源，简化工艺流程，提高产品纯度，反应过程以燃烧波形式进行传播，能够合成梯度材料，因而该技术近些年来在高分子材料合成领域有广泛的应用。

1.燃烧合成技术与理论原理分析

自1825年，Berzelius室温下发现了非晶锆燃烧所生成氧化物之后，燃烧合成技术开始发展，并为材料合成提供了新方法，该技术具有如下优势：1）反应速度极快；2）无能耗，合成所需热量来源于自身放热过程，极少数需要外部能源以启动合成反应；3）所得产物纯度很高，合成过程原料所含的杂质能够挥发逸出；4）适用于各种无机或复合材料中；5）所需设备与工艺技术较为简单；6）燃烧中具有高温梯度与较快的冷却速度，可以迅速形成新的非平衡相、亚稳相；7）借助于反应物自身化学能，结合其他方式，能够使材料合成过程与致密化实现同步。当前，借助于燃烧合成技术所制备的材料有很多，包括功能性、难溶性、复合型材料等。

燃烧合成反应过程即燃烧体系热力学过程，利用热力学计算，能够对绝热燃烧温度等加以计算，实现对反应温度与产物的有效控制，如熵变计算、自由能、热熔计算等，燃烧绝热温度为反应所能推动封闭体系达到的最高温度，可用以判断反应过程能够维持，以便对产物状态等进行判断。燃烧合成反应中高放热同反应物、生成物间存在的焓变息息相关。表达式如下：

2.高分子材料中燃烧合成技术的应用

高分子材料燃烧合成技术反应过程中所需温度低，燃烧速度较缓慢、通常而言均低于200℃，燃烧速度低于1cm/min，故也被称为自蔓延低温合成技术。反应过程中，反应物的粒度对于整个过程并无太大影响。单体聚合中只有一个引发剂分子分解，将会引发整个聚合反应，此时粒度大小并无影响。在反应体系中加入适当的稀释剂，可以显著提高燃烧的速度。高分子材料在燃烧合成过程中，将反映产物加入之后，虽然温度降低，但燃烧速度有所提高。而且多数高分子材料燃烧合成反应均需要进行加压，以避免由于反应物出现气化，出现热损致使燃烧传播失稳，对反应过程造成影响。

由于燃烧合成技术在合成高分子材料中具有显著的优势，因而在高分子材料领域具有广泛的应用，主要体现在如下方面：1）复合材料线材合成，将反应物单体密封于容器中，采用纤维材料由一端穿入，由另一端穿出，在出口端点燃，此时反应开始，对纤维拉拔速度进行有效控制，使其同该反应的燃烧波速度相同，拉出纤维时可得固化的复合材料线材；2）高聚物涂层合成。在密闭容器中，将反应单体混合物放置于物料表面，通过施加一定的压力，点燃并引发反应，燃烧波将会沿着物料的表面展开，反应结束后物料表面即制备了聚合物涂层。该方法制备涂层不仅工艺简单，而且效率较高，成本低，无需使用溶剂即可，不会对人和环境带来危害；3）梯度功能材料合成。借助于该技术可制备高分子材料相互间，及其同金属、陶瓷间的梯度功能型材料，在多领域有广泛应用，如制作激光标尺、光盘等。

3.结语

近些年来，高分子材料燃烧合成技术应用前景越来越广阔，但是，燃烧合成技术在高分子材料合成领域的应用与研究只是近些年才开始，仍有很多待提高和改善的地方，不少研究仍停留在实验室或理论阶段，因此，有必要进一步对燃烧合成技术对高分子材料合成产物结构与性能的影响进行研究，以便更好地完善燃烧合成技术的应用，同各种已成熟技术有机结合，拓宽该技术在高分子材料生产领域的范围。

参考文献：

[1] 高俊刚等.高分子材料[M]北京：化学工业出版社，2008