高分子材料畢業(yè)論文
高分子材料是指以高分子化合物為基體組分的材料，我國的高分子材料成型技術在工業(yè)上取得了飛速的發(fā)展。下文是學習啦小編為大家整理的關于高分子材料畢業(yè)論文的范文，歡迎大家閱讀參考!
高分子材料畢業(yè)論文篇1
淺析高分子材料老化性能
摘要：高分子材料性能優(yōu)異，應用領域廣泛，在戶外工程中市場占有率很高。但由于使用過程中高分子材料受光、濕度和溫度等環(huán)境因素作用，導致力學性能和外觀發(fā)生變化。為改善高分子材料的抗老化性能，必須充分認識其老化機理和老化進程，進而有目的地進行防老化改性。
關鍵詞：高分子材料;降解;老化;進展
高分子材料在加工、貯存和使用過程中，由于內(nèi)外因素的綜合影響，逐步發(fā)生物理化學性質(zhì)變化，物理機械性能變壞，以致最后喪失使用價值，這一過程稱為“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;機械性能變化和電性能變化等。引起高分子材料老化的內(nèi)在因素有：材料本身化學結構、聚集態(tài)結構及配方條件等;外在因素有：物理因素，包括熱、光、高能輻射和機械應力等;化學因素，包括氧、臭氧、水、酸、堿等的作用;生物因素，如微生物、昆蟲的作用。老化往往是內(nèi)外因素綜合作用的極為復雜的過程。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)濟性和環(huán)保性，限制了制品的應用范圍。因此，研究引發(fā)高分子材料老化的原因及其微觀機理具有非常重要的意義。近年來，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、機理，以及環(huán)境因素對材料老化的影響等方面，這些工作對于發(fā)展新的實驗技術和測試方法，改善材料的生產(chǎn)技術、研制特種材料、逐步達到按指定性能設計新材料等具有重大的指導作用。
1 戶外因素對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光和含氧大氣中，分子鏈發(fā)生種種物理和化學變化，導致鏈斷裂或交聯(lián)，且伴隨著生成含氧基團如酮、羧酸、過氧化物和醇，導致材料韌性和強度急劇下降。關于光氧化降解過程和防止這種降解過程的發(fā)生，已有很多研究報導，這些研究工作的基礎是光化學效應，即物質(zhì)在吸收光后所發(fā)生的反應。紫外波長300n m～400nm，能被含有羰基及雙鍵的聚合物吸收，而使大分子鏈斷裂，化學結構改變，導致材料性能劣化，因此歷來是研究熱點。Ibnelwaleed A.等通過自然環(huán)境曝露和人工加速試驗，研究了不同支鏈形式LLDPE、HDPE的耐紫外光老化性能。
Ibnelwaleed A.等從流變學角度分析了PE紫外光老化歷程，發(fā)現(xiàn)LLDPE在紫外光老化過程中同時發(fā)生交聯(lián)和斷鏈，短支鏈含量高低和老化時間長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降解機理相似，但是，對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)單體的類型對紫外光老化降解影響不大。
在80℃和300W紫外光輻照條件下對有機硅和聚氨酯兩種建筑密封膠進行5000小時人工加速老化試驗。發(fā)現(xiàn)密封膠老化機理是由于輻照產(chǎn)生的熱作用引起的，在老化開始階段，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鏈基團。
2高分子材料的老化性能
表征技術及應用在高分子材料老化研究中，性能表征方法對正確反映老化現(xiàn)象、認識并探索老化機理、進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，對高分子材料性能進行多角度考察，深入了解高分子材料老化機理。
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/TPOSS 的混合物結構和熱降解行為，發(fā)現(xiàn)TPOSS顯著影響PC的熱降解過程，因為添加TPOSS明顯降低混合物的熱峰值，并且當TPOSS的添加量在2%時達到最低值。 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，考察了聚碳酸酯與聚硅氧烷的共混材料在氮保護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430～550℃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，添加聚硅氧烷的共混物的殘渣比純凈的聚碳酸酯高，隨著添加量的增加，殘渣從最初的21%增加到45%，研究還發(fā)現(xiàn)，聚硅氧烷能促進交聯(lián)反應和炭化。
隨著老化程度提高，彈性模量增加，應力和伸長率下降;老化較少的樣品顯示韌性，老化時間長久的樣品顯示更多的脆性;另外，老化材料的斷裂，是由于結晶導致的應力開裂。S.Etienne利用低頻拉曼散射(LFRS)、小角X射線散射(SAXS)和DSC，對PMMA、PS、PC、PEN物理老化過程的次級松弛，β松弛及相關α松弛過程進行了研究。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)、動態(tài)介電譜(DDS)聯(lián)用方法，研究了聚碳酸酯在玻璃化轉變溫度前后松弛時間的變化，得到PC樣品的τ(Tg)為110s，通過τ(T)和τ(Tg)可以確定玻璃態(tài)-熔融態(tài)脆化指數(shù)m。
3 結論
隨著人們對材料使用效率和環(huán)境友好意識的增強，對高分子材料老化與防老化的研究日益廣泛。但是，在相關的文獻中，對戶外環(huán)境中使用的高分子材料的老化性能系統(tǒng)研究的報道比較少，各國研究人員采用的具體研究對象和方法也不盡相同得出的結論也有不一致之處。因此對于高分子材料的老化研究還要在幾個方面深入：在典型環(huán)境下老化的普遍規(guī)律和共性機理問題;多因素環(huán)境因子(如光、熱、濕度等)協(xié)同作用對高分子材料的結構性能的影響;光引發(fā)機理和光穩(wěn)定機理仍需進一步研究尋求合適的人工加速老化強度，以及人工加速老化實驗同戶外真實環(huán)境試驗的相關性;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)同效應研究，以及廢舊高分子材料的回收利用等。
高分子材料畢業(yè)論文篇2
淺析高分子材料成型
摘要：我國的高分子材料成型技術在工業(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。
關鍵詞：高分子材料;成型;技術
一、前言
高分子材料是指以高分子化合物為基體組分的材料。高分子材料按來源可分為天然高分子材料、合成高分子材料;按化學組成分類可分為有機高分子材料、無機高分子材料;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)和應用領域中所需的投資低，經(jīng)濟效益比較顯著。高分子反應加工分為反應擠出和反應注射成型兩個部分，目前我國普遍采用的設備包括螺桿擠出機和螺桿注射機。現(xiàn)階段，我國的高分子材料成型也取得了較好的成績。
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化工單元操作組成的，高分子反應加工把多個單元操作熔為一體，有關能量的傳遞和平衡，物料的輸運和平衡問題，與一般單個化工單元操作完全不同。傳統(tǒng)聚合過程解決傳熱和傳質(zhì)問題主要是利用溶劑和緩慢反應來進行的，但是在聚合反應加工過程中，物料的溫度在數(shù)分鐘內(nèi)就能達到400℃~800℃，此時對于反應過程中產(chǎn)生的熱，如果不能進行脫除的話，那么降解和炭化將會發(fā)生在物料中。傳統(tǒng)的加工過程是通過設備給聚合物加熱，而需要快速將聚合生成的熱量通過設備移去是聚合反應加工所進行的，由此可見，必須從化學和熱物理兩個方面開展相應的基礎研究。
高分子材料的物理機械性能、熱性能、加工性能等均取決于其化學結構、分子結構和凝聚態(tài)的形態(tài)結構，而加工工藝與高分子材料的形態(tài)結構關系是非常密切的。
流變學，指從應力、應變、溫度和時間等方面來研究物質(zhì)變形和(或)流動的物理力學。它是力學的一個新分支，它主要研究物理材料在應力、應變、溫度濕度、輻射等條件下與時間因素有關的變形和流動的規(guī)律。高分子材料成型加工成制備的理論基礎是高分子材料流變學。高分子材料的自身的規(guī)律和特點是伴隨化學反應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
(一)聚合物動態(tài)反應加工技術及設備
目前國外已經(jīng)研發(fā)出可以解決其他擠出機作為反應器所存在的問題，即連續(xù)反應和混煉的十螺桿擠出機。在我國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，但是我國的高分子材料成型的加工技術的開發(fā)目前還處于初步階段。縮聚反應器的反應擠出設備就是指交換法聚碳酸酯連續(xù)化生產(chǎn)和尼龍生產(chǎn)中的比較關鍵的技術，除此之外，我國每年還有數(shù)以千萬噸的改性聚合物生產(chǎn)，反應擠出技術及設備也是其關鍵技術。
采用傳統(tǒng)的加工設備存在一些問題，例如傳熱、化學反應過程難以控制等，另外投資費用大、噪音大等問題。無論是在反應加工原理還是設備的結構上，聚合物動態(tài)反應加工技術及設備與傳統(tǒng)技術都完全不同，將聚合物反應擠出全過程引入到電磁場引起的機械振動場，從而達到控制化學反應過程、反應制品的物理化學性能以及反應生產(chǎn)物的凝聚態(tài)結構的目的，這就是聚合物動態(tài)反應加工技術及設備。高分子材料成型加工是高能耗過程作業(yè)，無論是擠出、注射還是中空吹塑成型塑料原理都必須經(jīng)過熔融塑化及輸送這一基本和共性的過程，目前普遍采用的設備包括螺桿擠出機和螺桿注射機等。該技術使得控制聚合物單體及停留時間分布不可控的問題得到了解決，而且也使得振動立場作用下聚合物反應加工過程中的質(zhì)量、動量以及能量傳遞和平衡問題得到了解決，同時也使得設備結構集成化問題得到了解決。新設備的優(yōu)點很多，例如：體積重量小、適應性好、噪音低、可靠性高等等，而這些技術是傳統(tǒng)技術和設備是比不了的。
(二)以動態(tài)反應加工設備為基礎的新材料制備新技術
此技術的研究實現(xiàn)，加強了我國在該領域內(nèi)的發(fā)言權。以動態(tài)反應技術為基礎方向，進行深入的研究，從而產(chǎn)生了新的材料制備技術。我們以存儲光盤盤基為基礎原型，以反應成型技術直接作用于其上。通過對這些技術的研究改進，改變了傳統(tǒng)技術中多環(huán)節(jié)、消耗大、復雜度高、周期長、而且環(huán)境污染比較嚴重等諸多不利因素。通過學習研究，可以把制作光盤的PC樹脂原料工業(yè)、中途存放、盤基成型工業(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、能夠完全有效的進行控制，而且產(chǎn)品的質(zhì)量有大幅度的提高。
聚合物/無機物復合材料物理場強化制備新技術。研究表明，對無粒子進行適當?shù)奶幚?，可以得到一些好的效果，比如說利用聚合物進行原位表面改性處理、原位包覆、強制分散等處理后，就可以使我們復合材料成型。
熱塑性彈性體動態(tài)全硫化制備技術。此技術將混煉引入到振動力場擠出全過程，為實現(xiàn)混煉過程中橡膠相動態(tài)全硫化，對硫化反直進程進行控制，從而使得共混加工過程共混物相態(tài)反轉問題得到了解決。實現(xiàn)自主知識產(chǎn)權的熱塑性彈性體動態(tài)硫化技術與設備研制開發(fā)出來，促進我國TPV技術水平的提高。
四、結語
我國必須根據(jù)自身的實際情況來發(fā)展高分子材料成型加工技術及設備，把握技術前沿，不斷地培育自主知識產(chǎn)權，從而使得我國高分子材料成型技術及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷加快。
參考文獻：
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