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(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。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)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(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)，且伴隨著生成含氧基團(tuán)如酮、羧酸、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)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(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)，研究了不同支鏈形式LLDPE、HDPE的耐紫外光老化性能。
Ibnelwaleed A.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/TPOSS 的混合物結(jié)構(gòu)和熱降解行為，發(fā)現(xiàn)TPOSS顯著影響PC的熱降解過(guò)程，因?yàn)樘砑覶POSS明顯降低混合物的熱峰值，并且當(dāng)TPOSS的添加量在2%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(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)鼜淖畛醯?1%增加到45%，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(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，β松弛及相關(guān)α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τ(Tg)為110s，通過(guò)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(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。
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(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、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(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)。現(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400℃~800℃，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)目前還處于初步階段。縮聚反應(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、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)奶幚?，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)自身的實(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)：
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