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天然高分子改性材料及應(yīng)用范文第1篇

隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展，塑料產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用到人們的生活當(dāng)中，給人類帶來了許多的便利，與此同時，由于人們對其大量需求致使廢棄物中的塑料越來越多，這對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。因而，現(xiàn)在許多科學(xué)家都在尋找新的環(huán)境友好型材料。其中生物可降解高分子材料就屬于環(huán)境友好型材料，這其中最受人們關(guān)注的就是聚乳酸（PLA），具有良好的生物降解性，在微生物作用下分解為二氧化碳和水，對環(huán)境不會造成危害。人們之所以選擇聚乳酸作為環(huán)境友好型材料來研究，是因為聚乳酸具有強(qiáng)度高，透明性好，生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域，包括醫(yī)用、包裝、紡織等。但是由于其結(jié)晶性能差，脆性大等缺點(diǎn)，使其在某些性能方面存在嚴(yán)重的不足，這就嚴(yán)重限制了聚乳酸的應(yīng)用[1]。為了使聚乳酸能夠更好的應(yīng)用到各個領(lǐng)域，研究者們對其進(jìn)行表面改性，使其性能得到改善，能夠得到更好的應(yīng)用。

1.生物可降解高分子材料

生物可降解高分子材料是環(huán)境友好型材料中最重要的一類。它是指在一定條件下，一定的時間內(nèi)，能被細(xì)菌、真菌、霉菌、藻類等微生物或其分泌物在酶或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的一類高分子材料。由于其具有無毒、生物降解及良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，生物降解高分子被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、一次性用品、農(nóng)業(yè)、包裝衛(wèi)生等領(lǐng)域。按照來源的不同，可將其分為天然可降解高分子和人工合成可降解高分子兩大類。

天然可降解高分子：有淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等，這類高分子可以自然生長，并且降解后的產(chǎn)物沒有毒性，但是這類高分子大多不具備熱塑性，加工起來困難，因此不常單獨(dú)使用，只能與其它高分子材料摻混使用。

人工合成可降解高分子：有聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚乙烯醇、聚己二酸乙二酯等。這類聚酯的主鏈大多為脂肪族結(jié)構(gòu)單元，通過酯鍵相連接，主鏈比較柔軟，容易被自然界中微生物分解。與天然可降解高分子材料相比較，人工合成可降解高分子材料可以在合成時通過控制溫度等條件得到不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，從而對材料物理性能進(jìn)行調(diào)控，并且還可以通過化學(xué)或物理的方法進(jìn)行改性[2]。

在以上眾多的天然可降解高分子材料和人工合成可降解高分子材料中，天然可降解高分子材料加工困難，成本高，不被人們選中，因此，人們把目光集中在了人工合成可降解高分子材料中，這其中聚乳酸具有其良好的生物相容性、生物可降解性、優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度和剛性等性能，在諸多人工合成可降解高分子材料中脫穎而出，被人們所選中。

2. 聚乳酸材料

在人工合成可降解高分子材料中，聚乳酸是近年來最受研究者們關(guān)注的一種。它是一種生物可降解的熱塑性脂肪族聚酯，是一種無毒、無刺激性，具有良好生物相容性、強(qiáng)度高、可塑性加工成型的生物降解高分子材料。合成聚乳酸的原料可以通過發(fā)酵玉米等糧食作物獲得，因此它的合成是一個低能耗的過程。廢棄的聚乳酸可以自行降解成二氧化碳和水，而且降解產(chǎn)物經(jīng)光合作用后可再形成淀粉等物質(zhì)，可以再次成為合成聚乳酸的原料，從而實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)[3]。因此，聚乳酸是一種完全具備可持續(xù)發(fā)展特性的高分子材料，在生物可降解高分子材料中占有重要地位。迄今為止，學(xué)者們對聚乳酸的合成、性質(zhì)、改性等方面進(jìn)行了深入的研究。

2.1聚乳酸的合成

聚乳酸以微生物發(fā)酵產(chǎn)物-乳酸為單體進(jìn)行化學(xué)合成的，由于乳酸是手性分子，所以有兩種立體結(jié)構(gòu)。

聚乳酸的合成方法有兩種；一種是通過乳酸直接縮合；另一種是先將乳酸單體脫水環(huán)化合成丙交酯，然后丙交酯開環(huán)聚合得到聚乳酸[4]。

2.1.1直接縮合[4]

直接合成法采用高效脫水劑和催化劑使乳酸低聚物分子間脫水縮合成聚乳酸，是直接合成過程，但是縮聚反應(yīng)是可逆反應(yīng)，很難保證反應(yīng)正向進(jìn)行，因此不易得到高分子量的聚乳酸。但是工藝簡單，與開環(huán)聚合物相比具有成本優(yōu)勢。因此目前仍然有大量圍繞直接合成法生產(chǎn)工藝的研究工作，而研究重點(diǎn)集中在高效催化劑的開發(fā)和催化工藝的優(yōu)化上。目前通過直接聚合法已經(jīng)可以制備具有較高分子量的聚乳酸，但與開環(huán)聚合相比，得到的聚乳酸分子量仍然偏低，而且分子量和分子量分布控制較難。

2.1.2丙交酯開環(huán)縮合[4]

丙交酯的開環(huán)聚合是迄今為止研究較多的一種聚乳酸合成方法。這種聚合方法很容易實(shí)現(xiàn)，并且制得的聚乳酸分子量很大。根據(jù)其所用的催化劑不同，有陽離子開環(huán)聚合、陰離子開環(huán)聚合和配位聚合三種形式。（1）陽離子開環(huán)聚合只有在少數(shù)極強(qiáng)或是碳鎓離子供體時才能夠引發(fā)，并且陽離子開環(huán)聚合多為本體聚合體系，反應(yīng)溫度高，引發(fā)劑用量大，因此這種聚合方法吸引力不高；（2）陰離子開環(huán)聚合的引發(fā)劑主要為堿金屬化合物。反應(yīng)速度快，活性高，可以進(jìn)行溶液和本體聚合。但是這種聚合很難制備高分子量的聚乳酸；（3）配位開環(huán)聚合是目前研究最深的，也是應(yīng)用最廣的。反應(yīng)所用的催化劑主要為過渡金屬的氧化物和有機(jī)物，其特點(diǎn)為單體轉(zhuǎn)化率高，副反應(yīng)少，易于制備高分子量的聚乳酸。但是開環(huán)聚合有一個缺點(diǎn)，所使用的催化劑有一定的毒性，所以目前尋找生物安全性高的催化劑成為配位開環(huán)聚合研究的重要方向。

2.2聚乳酸的性質(zhì)

由于乳酸單體具有旋光性，因此合成的聚乳酸具有三種立體構(gòu)型：左旋聚乳酸（PLLA）、右旋聚乳酸（PDLA）和消旋聚乳酸（PDLLA）。其中PLLA和PDLLA是目前最常用，也是最容易制備的。PLLA是半結(jié)晶型聚合物，具有良好的強(qiáng)度和剛性，但是其缺點(diǎn)是抗沖擊性能差，易脆性斷裂。而PDLLA是無定形的透明材料，力學(xué)性能較差[5]。

雖然聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性、優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度和阻隔性，但是聚乳酸作為材料使用時有明顯的不足之處；韌性較差并且極易彎曲變形，結(jié)晶度高，降解周期難以控制，熱穩(wěn)定性差，受熱易分解，價格昂貴等。這些缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了聚乳酸的應(yīng)用與發(fā)展[6]。因此，針對聚乳酸樹脂原料進(jìn)行改性成為聚乳酸材料在加工和應(yīng)用之前必不可少的一道工序。

2.3聚乳酸的改性

針對聚乳酸的以上缺點(diǎn)，研究者們對其進(jìn)行了增韌改性、增強(qiáng)改性和耐熱改性，用以改善聚乳酸的韌性和抗彎曲變形能力，提高熱穩(wěn)定性，進(jìn)一步增強(qiáng)聚乳酸材料。

2.3.1增韌改性

在常溫下聚乳酸是一種硬而脆的材料，在用于對材料要求高的領(lǐng)域，需要對其進(jìn)行增韌改性。增韌改性主要分為共混和共聚兩種方法。但是由于共聚法在聚乳酸的聚合過程中工藝比較復(fù)雜，并且生產(chǎn)成本高，因此在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，主要用共混法來改善聚乳酸的韌性。共混法是將兩種或兩種以上的聚合物進(jìn)行混合，通過聚合物各組分性能的復(fù)合達(dá)到改性目的[7]。為了拓展聚乳酸材料在工程領(lǐng)域的用途，研究者們常采用將聚乳酸與其它高聚物共混，這樣一方面能夠改善聚乳酸的力學(xué)性能和成型加工性能，另一方面也為獲得新型的高性能高分子共混材料提供了有效途徑。

增韌改性所用的共混法工藝比較簡便，成本相應(yīng)低一些，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中更加實(shí)用。不過受到聚乳酸本身的硬質(zhì)和高模量限制，共混法改性目前主要方向為增韌、調(diào)控親水性和降解能力。

2.3.2增強(qiáng)改性

聚乳酸本身為線型聚合物，分子鏈中長支鏈比較少，這就使聚乳酸材料的強(qiáng)度在一些場合滿足不了使用的要求。因此要對其進(jìn)行增強(qiáng)改性，使其強(qiáng)度達(dá)到要求。目前主要采用了玻璃纖維增強(qiáng)、天然纖維增強(qiáng)、納米復(fù)合和填充增強(qiáng)等技術(shù)來對聚乳酸進(jìn)行改性，用以提高聚乳酸材料的力學(xué)性能[7]。

目前，植物纖維和玻璃纖維對增強(qiáng)聚乳酸的力學(xué)性能效果相差不大，但是植物纖維價格低廉，并且對環(huán)境友好，因而成為對聚乳酸進(jìn)行增強(qiáng)改性的常見材料。而填充增強(qiáng)引入了與聚合物基體性質(zhì)完全不同的無機(jī)組分并且綜合性能提升明顯，因此受到廣泛的關(guān)注。這其中，以納米填充最有成效，填充后可以全面提升聚乳酸的熱穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度、氣體阻隔性、阻燃性等多種性能。此外，聚乳酸具有生物相容性和可降解的特性，因此用做人體骨骼移植、骨骼連接銷釘?shù)柔t(yī)學(xué)材料。

2.3.3耐熱改性

耐熱性差是生物降解高分子材料共有的缺點(diǎn)。聚乳酸的熔點(diǎn)比較低，因此它在高溫高剪切作用下易發(fā)生熱降解，導(dǎo)致分子鏈斷裂，分子量降低，成型制品性能下降。因此需要對聚乳酸進(jìn)行耐熱改性，用以提高其加工性能，通常采用嚴(yán)格干燥、純化和封端基等方式提高其熱穩(wěn)定性[8]。目前，添加抗氧劑是提高聚合物耐熱性的常用方法，除了采用添加改性或與其它樹脂共混改性來提高聚乳酸耐熱性，還可以通過拉伸并熱定型的方法提高聚乳酸的耐熱性，與此同時，還可以改善其聚乳酸復(fù)合材料韌性和強(qiáng)度。在紡織、包裝業(yè)等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用。

從上述幾種改性結(jié)果來看，與聚乳酸相比，改性后的聚乳酸復(fù)合材料綜合性能等方面都得到了全面的提升，在醫(yī)學(xué)、紡織、包裝業(yè)等領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。因此，聚乳酸復(fù)合材料得到了人們的喜愛與關(guān)注，并逐漸將人們的生活與之緊緊聯(lián)系在了一起。成為國內(nèi)外研究者所要研究的重點(diǎn)對象。

3.聚乳酸復(fù)合材料及研究進(jìn)展

3.1聚乳酸復(fù)合材料

經(jīng)過改性劑改性過的聚乳酸復(fù)合材料是一種新型復(fù)合材料，它是以聚乳酸為基體，在其中加入改性劑混合用各種方式復(fù)合而成的。同時它具備與聚乳酸相同的無毒、無刺激性、良好的生物相容性等性質(zhì)，但是在性能方面要都優(yōu)于聚乳酸。聚乳酸復(fù)合材料在柔順性、伸長率、力學(xué)、電、熱穩(wěn)定性等方面都表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，目前已經(jīng)將其應(yīng)用與醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、紡織、包裝業(yè)和組織工程等[9]領(lǐng)域，應(yīng)用非常廣泛。

聚乳酸復(fù)合材料可以在微生物的作用下分解為二氧化碳和水，對環(huán)境不會造成任何的危害，加上其在各個方面都具有優(yōu)異的性能，可以用于各個領(lǐng)域。因此成為了新一代的環(huán)境友好型材料被國內(nèi)外的研究者們廣泛關(guān)注。目前，就聚乳酸復(fù)合材料的研究，國內(nèi)外研究者們都取得了一定的成果和進(jìn)展。

3.2聚乳酸復(fù)合材料研究進(jìn)展

由于聚乳酸作為生物相容，可降解環(huán)境友好材料，存在著結(jié)晶速度慢、結(jié)晶度低、脆性大等缺陷，將需要與具有優(yōu)異導(dǎo)電、導(dǎo)熱、力學(xué)性能，生物相容性等優(yōu)點(diǎn)的填料復(fù)合進(jìn)行填充改性[10]。這個方法成為目前國內(nèi)外研究的重點(diǎn)。對于聚乳酸復(fù)合材料的研究以下是國內(nèi)外研究者的研究進(jìn)展。

盛春英[1]通過溶液共混法制備了聚乳酸/碳納米管復(fù)合物，用紅外光譜和DSC研究了復(fù)合材料的等溫結(jié)晶和非等溫結(jié)晶性能，重點(diǎn)研究了CNTs的種類、管徑、管長、質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及聚乳酸分子量對復(fù)合物結(jié)晶性能的影響，以及等溫結(jié)晶對復(fù)合材料拉伸性能的影響。

范麗園[2]將左旋聚乳酸和納米羥基磷灰石用含有親水基團(tuán)的JMXRJ改性劑，通過溶液共混法，加強(qiáng)兩者親水性能和結(jié)合能力。以碳纖維為增強(qiáng)體，制備出碳纖維增強(qiáng)改性PLLA基復(fù)合材料。并分析其化學(xué)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶行為、熱性能以及等溫結(jié)晶時晶球變化。

張東飛等[3]人介紹了碳納米管制備的三種方法，即石墨電弧法、化學(xué)氣相沉積法和激光蒸發(fā)法，并闡述了碳納米管導(dǎo)熱基本機(jī)理，對碳納米管應(yīng)用于復(fù)合材料熱傳導(dǎo)性能進(jìn)行了研究與展望。

趙媛媛[4]采用溶液超聲法，選用多壁碳納米管作為填充物，制備聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料，并對其進(jìn)行改性研究。以碳納米管化學(xué)修飾及百分含量的變化對其在PLLA基體中的分散性、形態(tài)、結(jié)晶行為、力學(xué)性能和水解行為的影響為主要研究對象。

張凱[5]通過對有效的碳納米管分布對復(fù)合材料的導(dǎo)電性能進(jìn)行研究。并重點(diǎn)從形態(tài)調(diào)控角度，調(diào)節(jié)碳納米管在高分子基體中的有效分布，構(gòu)建了高效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。并從晶體排斥、相態(tài)演變、隔離的角度，設(shè)計三種不同形態(tài)的導(dǎo)電聚乳酸/復(fù)合材料，降低了材料的導(dǎo)電逾滲值。

馮江濤[6]通過采用混酸處理、表面活性劑修飾和表面接枝三種方法對對碳納米管表面進(jìn)行修飾，利用溶劑蒸發(fā)法制備聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料，采用紅外吸收光譜、拉曼光譜、偏光顯微鏡、透射電鏡、掃描電鏡、差示掃描量熱分析儀對復(fù)合材料的表面形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和總結(jié)。

李艷麗[7]通過混合強(qiáng)酸酸化與馬來酸酐接枝相結(jié)合，對碳納米管表面修飾，增強(qiáng)了碳納米管與聚乳酸之間的界面相互作用，獲得了碳納米管分散均勻的聚乳酸/碳納米管納米復(fù)合材料。并且研究不同條件下碳納米管對聚乳酸結(jié)晶行為的影響，發(fā)現(xiàn)碳納米管對聚乳酸的結(jié)晶有明顯的異相成核作用。

許孔力等[8]人通過溶液復(fù)合的方法制備聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料，并對其力學(xué)性能和電學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究，而且對復(fù)合材料的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

李玉[9]通過將聚乳酸與具有優(yōu)異導(dǎo)電、導(dǎo)熱、力學(xué)性能、生物相容性的碳基納米填料進(jìn)行填充改性。考察了靜電紡絲參數(shù)對聚乳酸纖維的形貌影響，并且考察了不同含量的碳納米管對復(fù)合纖維形貌和結(jié)構(gòu)的影響。此外，還對靜電紡絲和溶液涂膜制備工藝對復(fù)合材料性能影響。

趙學(xué)文[10]通過將碳納米粒子引入聚合物共混體系實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料的功能化與高性能化。并且他們提出一種基于反應(yīng)性碳納米粒子的熱力學(xué)相容策略，有效的提高了不相容共混物的界面粘附力，增強(qiáng)了材料的力學(xué)性能，同時賦予了導(dǎo)電等功能。

Mosab Kaseem等[11]人通過熱、機(jī)械、電氣和流變性質(zhì)對聚乳酸基質(zhì)中碳納米管的類型、縱橫比、負(fù)載、分散狀態(tài)和排列的依賴性。對不同性能的研究表明，碳納米管添加劑可以提高聚乳酸復(fù)合材料的性能。

Mainak Majumder等[12]人通過對聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料制備和表征方面的研究，

綜述有關(guān)碳納米管在聚乳酸基質(zhì)中分散的有效參數(shù)。并且將聚乳酸與不同材料結(jié)合用來改變其性能。

Wenjing Zhang等[13]人通過溶液共混制備了一系列PLLA/碳納米管復(fù)合材料。測試了形態(tài)，機(jī)械性能和電性能。通過研究發(fā)現(xiàn)隨著碳納米管含量達(dá)到其滲透閾值，PLLA/碳納米管復(fù)合材料的體積電阻降低了十個數(shù)量級。通過光學(xué)顯微鏡圖像顯示了納米復(fù)合材料的球晶形態(tài)，用差示掃描量熱法（DSC）測量，其結(jié)果顯示，隨著碳納米管含量的增加，冷結(jié)晶溫度升高。

Eric D等[14]人通過研究在半結(jié)晶聚合物碳納米管復(fù)合材料中，碳納米管被視為可以影響聚合物結(jié)晶的成核劑。但是，由于碳納米管的復(fù)雜性。不同的手性，直徑，表面官能團(tuán)，使用的表面活性劑和樣品制備過程可能會影響復(fù)合材料結(jié)晶。研究了半晶復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，形態(tài)和相關(guān)應(yīng)用。簡要介紹聚合物中的結(jié)晶和線性成核。使用溶液結(jié)晶方法揭示了界面結(jié)構(gòu)和形態(tài)。

Kandadai等[15]人通過拉曼光譜分析表明PLLA和碳納米管之間的相互作用主要通過疏水的C-CH3官能團(tuán)發(fā)生。復(fù)合材料的直流電導(dǎo)率隨碳納米管負(fù)載的增加而增加。導(dǎo)電的碳納米管增強(qiáng)的生物相容性聚合物復(fù)合材料可以潛在地用作新一代植入物材料，從而刺激細(xì)胞生長和通過促進(jìn)物理電信號傳遞來使組織再生。

從以上國內(nèi)外研究者的研究進(jìn)展中，可以看到，大部分的研究者都是通過溶液共混的方法制備聚乳酸復(fù)合材料，這種方法對于國內(nèi)外的研究者們來說比較簡便可靠。并且他們將制備好后的聚乳酸復(fù)合材料通過紅外光譜、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、差示掃描量熱、拉曼光譜和偏光顯微鏡等手段進(jìn)行其結(jié)構(gòu)和性能的觀察和分析，發(fā)現(xiàn)聚乳酸復(fù)合材料的性能在各個方面都有顯著的提高，并且可以應(yīng)用與各個領(lǐng)域，應(yīng)用前景非常廣闊。聚乳酸復(fù)合材料作為新一代性能全面的環(huán)境友好型材料，國內(nèi)外的研究者們對聚乳酸復(fù)合材料的研究還在進(jìn)行著，并且對于它的發(fā)展都有很高的期待。

4.本課題的研究思路及研究內(nèi)容

4.1 研究思路

聚乳酸作為可降解生物材料，同時又具有生物相容性，力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。碳納米管則具有良好的生物相容性，功能性等優(yōu)點(diǎn)。將兩種材料復(fù)合可以進(jìn)一步改善聚乳酸結(jié)晶性能、力學(xué)性能、賦予其導(dǎo)電性。

對于聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料的制備可以通過共混法、原位聚合及靜電紡絲法來制備，目前通常采用溶劑揮發(fā)法制備聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料。通過拉曼光譜、電子能譜、掃描電子顯微鏡、示差掃描量熱來測定其結(jié)合能、材料表面形貌以及結(jié)晶、熔融溫度等方面進(jìn)行觀察分析。

天然高分子改性材料及應(yīng)用范文第2篇

關(guān)鍵詞：高分子塑料；成型工藝；分析探討；未來發(fā)展

中圖分類號：TB32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、高分子塑料的概述

1高分子塑料定義

高分子塑料是指以高分子化合物為主要成分的所有材料。從物理概念來說，高分子化合物的分子量應(yīng)該在1000以上。目前我們所使用的塑料，它就是一種合成的高分子化合物，一般把它稱之為高分子或者巨分子，它是利用單體原料以合成或縮合反應(yīng)聚合而成的，并由合成樹脂及填料、穩(wěn)定劑、色料等添加劑組合而成的。而根據(jù)它的特點(diǎn)來說，它可以自由改變形體樣式。

2高分子塑料的特性

單就高分子塑料的特性來說，除了它可以自由改變形體樣式以外，它還具有一定的粘彈性，它在外力作用下會發(fā)生高彈性變形和粘性流動，其變形與時間有關(guān)。還具體低強(qiáng)度和高比強(qiáng)度。一般地高分子塑料強(qiáng)度很低，但是由于它的密度很低，所以比強(qiáng)度較高。

除此之外，還有一定的高耐磨性、高絕緣性、膨脹性、高化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性低、熱穩(wěn)定性差等諸多特點(diǎn)。

3高分子塑料的分類

分析了高分子塑料定義、特性外，我們再來看它的分類。目前在我國現(xiàn)階段我們把它分為七大類。具體如下：高分子膠粘劑、橡膠、塑料、高分子涂料、纖維、功能高分子材料和高分子基復(fù)合材料。下面筆者根據(jù)工作經(jīng)驗和體會分別對這七大類做一詳細(xì)的說明介紹，僅供參考。

第一類是高分子膠粘劑。它是以合成天然高分子化合物為根本的一種膠粘材料。而在實(shí)際應(yīng)用中我們又把它分為天然和合成膠粘劑，不完全統(tǒng)計應(yīng)用較多的是合成膠粘劑。

第二類是橡膠。從物理概念來說，它的分子鏈間次價力小，分子鏈柔性好，一般地在外力作用下可產(chǎn)生較大的形變，不穩(wěn)定，而在除去外力作用下，很快就能迅速恢復(fù)原狀。

第三類是塑料。塑料在我們的生活生產(chǎn)中聽到的比較多。一般來講它是以合成樹脂或化學(xué)改性的天然高分子為主要的成分，加入填料、增塑劑和其他添加劑組合而成。我們通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料。

第四類是高分子涂料。這個類型的主要是以聚合物為主，在生產(chǎn)中再添加溶劑和各種添加劑制得。一般把它分為油脂涂料、天然樹脂涂料和合成樹脂涂料三中，在日常生活中很常見。

第五類是纖維。這個也是在平時聽到最多的一種塑料，一般分為天然纖維和化學(xué)纖維兩種。物理學(xué)分析我們得出纖維具有次價力大、形變能力小、模量高等特點(diǎn)，一般為結(jié)晶聚合物。

第六類是功能高分子材料?，F(xiàn)在我們已經(jīng)采用的是高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料等待。它具有物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)換、磁性、傳遞和儲存等特殊功能。

最后一種是高分子基復(fù)合材料。這種材料綜合了原有材料的性能特點(diǎn)，在實(shí)際使用中我們根據(jù)需要進(jìn)行材料的任意設(shè)計。

4高分子塑料的應(yīng)用

如果說塑料的應(yīng)用，我們大家都不陌生，在生活生產(chǎn)中都常見，而提到高分子塑料的應(yīng)用，大部分人都比較陌生，而實(shí)際上，我們在生活中或多或少都聽到見到過，只是加以高分子就難以理解了。經(jīng)過多年的工作體會和實(shí)際工作操作，現(xiàn)筆者就高分子塑料的應(yīng)用做一闡述。具體如下。

從軍事尖端大方面來說，高分子塑料的應(yīng)用已經(jīng)涉及到軍事及尖端技術(shù)上，無形中它促使了高分子合成和加工技術(shù)的發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計它已經(jīng)成為一種獨(dú)立的專門工程技術(shù)。

從高分子材料科學(xué)研究上來看，它是年輕而新興的學(xué)科。我們的科學(xué)家主要集中于結(jié)構(gòu)和組成與材料的性質(zhì)、探索加工工藝，對各種環(huán)境因素對材料性能的影響，其主要目的是為了進(jìn)一步開發(fā)新材料、新工藝等。目前，從一些材料上看高分子材料已經(jīng)和金屬材料等并駕齊驅(qū)，在國際上我們把它列為一級學(xué)科，這是很高的級別。

二、高分子塑料加工工藝

上文我們分析了高分子塑料的定義，特性，分類及應(yīng)用，從大的方面我們有了一個感官的認(rèn)識和了解，下面筆者再結(jié)合實(shí)際談?wù)勊募庸すに?。以便在?shí)際中進(jìn)一步總結(jié)應(yīng)用。首先我們先來了解高分子塑料在加熱中出現(xiàn)的物理和化學(xué)變化。先來看物理變化。

1高分子塑料的物理變化。一般地，高分子塑料在等溫條件下會結(jié)晶，我們把它稱為靜態(tài)結(jié)晶。但實(shí)際在加工過程中，它大多數(shù)情況下結(jié)晶都不是等溫的，筆者認(rèn)為這些因素都會影響結(jié)晶過程。實(shí)踐中我們得出，熔化溫度與在該溫度的停留時間會影響聚合物中可能殘存的微小有序區(qū)域或晶核的數(shù)量。

另外，高分子塑料如果在紡絲、薄膜拉伸、擠出等成型加工過程中會受到高應(yīng)力作用，這個時候它就會有加速結(jié)晶作用的傾向；如果在剪切或拉伸應(yīng)力作用下，熔體中會生成長串的纖維狀晶體，隨應(yīng)力或應(yīng)變速率增大，它的晶體中伸直鏈含量增多，晶體熔點(diǎn)升高。

經(jīng)過多年的實(shí)踐，筆者得出這樣一個結(jié)論：就是說高分子塑料的分子鏈結(jié)構(gòu)與結(jié)晶過程有很大的關(guān)系。具體來說，如果分子量愈高，大分子及鏈段結(jié)晶的重排運(yùn)動愈困難，高分子的結(jié)晶能力一般隨分子量的增大而降低，這是成反比的，需要我們加以注意。

2高分子塑料的化學(xué)變化是指高分子塑料在高溫和應(yīng)力作用下，受到熱和應(yīng)力的作用它的大分子結(jié)構(gòu)發(fā)生的一系列變化。這個變化中會發(fā)生輕微的降解物質(zhì)，這個物質(zhì)釋放出來后會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)。所以，我們在實(shí)際加工的過程中，要嚴(yán)格控制原材料指標(biāo)，并使用合格的原材料，在配方中我們還要考慮使用抗氧劑、穩(wěn)定劑等輔材料來增強(qiáng)高分子對降解的抵抗能力，確保生產(chǎn)安全。

3高分子塑料成型加工工藝

在明確了高分子塑料的物理和化學(xué)變化后，下面我們進(jìn)一步闡述它的成型加工工藝。具體如下：

現(xiàn)階段高分子塑料成型加工一般包括原料的配制和準(zhǔn)備、成型及制品后加工等諸多過程。從它的加工工藝定義出發(fā)，一般地是通過溫度的作用，讓高分子塑料受熱熔化，經(jīng)過高分子塑料成型設(shè)備加工成具有一定結(jié)構(gòu)形狀的產(chǎn)品過程。筆者統(tǒng)計，現(xiàn)階段有擠出成型工藝、擠出注射技術(shù)、壓延成型、氣體輔助注射技術(shù)等。

3.1擠出成型工藝。這個工藝原理采用的是利用螺桿旋轉(zhuǎn)加壓，將塑料生產(chǎn)物料用擠出機(jī)擠入機(jī)頭，形成具備口模形態(tài)的型坯，完成冷卻定型，塑化等基本工藝流程。這個技術(shù)對成型工藝發(fā)展的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但需要加以注意的是，在實(shí)際的加工過程中，我們?yōu)榱舜_保工藝流程質(zhì)量，在生產(chǎn)物料制備、模具設(shè)計方面我們的工作人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格監(jiān)督控制，確保質(zhì)量有所提升。

3.2擠出注射工藝。擠出注射工藝它的突出優(yōu)點(diǎn)是可以更加靈活地調(diào)節(jié)復(fù)合物的配方，省去了造粒、包裝等工序，可以降低設(shè)備費(fèi)用和減少了生產(chǎn)時間。

3.3吹塑成型工藝。在這個工藝中，筆者僅僅拿出其中一個工藝來討論——多層吹塑成型工藝。這個工藝可以用于要求反滲透性能良好的制備品加工中。在生產(chǎn)中它能夠?qū)崿F(xiàn)原料的不斷更換。對于那些大型燃油箱容器的生產(chǎn)時的冷卻工藝處理來說，這個時候就急需要減少模腔內(nèi)壓力。我們可以采取將熔料儲存在擠出螺桿前端的熔槽中，在高速下擠出型坯，以最大限度減少型坯壁厚的變化，確保消除垂縮和擠出膨脹現(xiàn)象。

3.4注射成型工藝。筆者認(rèn)為，該工藝是塑料加工生產(chǎn)中最為實(shí)用且最為普遍的一種工藝。在生產(chǎn)中可以配合設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的運(yùn)用情況下，實(shí)現(xiàn)高分子塑料生產(chǎn)工藝的價值。經(jīng)過筆者的實(shí)踐分析來看，這種工藝具有應(yīng)用范疇廣、生產(chǎn)效率較高以及工藝操作簡單等很多的特性。在目前的生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛，生產(chǎn)效率也很高。

三、高分子塑料成型加工工藝未來發(fā)展

隨著目前科技的日益發(fā)展和實(shí)際的需求情況來看，高分子塑料成型加工工藝已取得了一定的成果。這主要體現(xiàn)在向高性能化方向發(fā)展。比如說用化學(xué)或物理的方法來控制發(fā)光倍率的發(fā)泡制品，具有分離機(jī)能和透析機(jī)能的離子膜。

再有就是向精密化發(fā)展。比如說，我們使用的超微指令的激光唱盤、計算機(jī)光盤等。最后是向優(yōu)質(zhì)化發(fā)展。我們可以采用與其他成型加工技術(shù)組合的加工方法，比如擠出壓縮法等。還有就是以磁帶為代表的記憶制品，像錄像帶，以及高絕緣等。

結(jié)語

本文對高分子塑料材料的定義、特性、分類及加工工藝，未來發(fā)展分別做了闡述，這讓我們不難看出，高分子塑料材料在實(shí)際應(yīng)用中不但取得了一定的成績，而且還向高度集成化、精度控制自動化等特性方面快步發(fā)展。換句話說，高分子塑料材料是通過制造成各種制品來實(shí)現(xiàn)其使用價值的，我們從應(yīng)用角度來講，以對高分子材料賦予形狀為主要目的成型加工技術(shù)有著重要的意義。

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天然高分子改性材料及應(yīng)用范文第3篇

【關(guān)鍵詞】親水性凝膠；醫(yī)用貼劑；臨床治療；應(yīng)用領(lǐng)域

親水性凝膠貼劑（巴布劑）是一種科技含量較高、使用方便的新型外用貼敷劑，屬于經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，是以水溶性高分子材料為主要基質(zhì)，加入藥物，涂布于無紡布上制成的外用制劑。70年代首先在日本出現(xiàn)，20世紀(jì)80年代引入我國，并開展了其在外科疾病中的應(yīng)用[1]。

傳統(tǒng)的醫(yī)用敷料主要包括海綿、紗布等，與傳統(tǒng)的敷料相比，水凝膠貼劑能促進(jìn)傷口更好地愈合、 減輕患者的疼痛， 改善創(chuàng)面的微環(huán)境、 抑制細(xì)菌的生長。并特別適用于常見的體表創(chuàng)傷，如擦傷、 劃傷、 褥瘡等各種皮膚損傷。改變了紗布易與皮膚傷口組織粘連，換藥時常常破壞新生的上皮和肉芽組織，引起出血，不但不利于傷口的愈合，而且使病人疼痛難忍的缺點(diǎn)。

1. 親水性凝膠醫(yī)用貼劑的制備要點(diǎn)

1.1 親水性凝膠醫(yī)用貼劑基質(zhì)材料

水凝膠貼劑的制備基材，通常采用高分子材料，而這些高分子基材又可以分為天然高分子材料、合成高分子材料和天然―合成復(fù)合高分子材料[2]。

其中，天然高分子材料包括透明質(zhì)膠，海藻酸鹽，殼聚糖，膠原蛋白，明膠，纖維素，葡聚糖，甲殼素，瓊脂糖等；合成高分子材料主要包括聚丙烯酸（PAA），聚乙二醇（PVA），聚乙烯醇（PEG），聚乙烯吡咯烷酮（PVP），聚己內(nèi)酯（PCL），聚甲基丙烯酸羥乙酯（PHGMA），聚乳酸（PLA），聚氨酯（PU）等；天然―合成復(fù)合高分子材料主要包括殼聚糖―聚乙二醇，殼聚糖―聚乙烯吡咯烷酮，膠原蛋白，聚丙烯酸等。每一種高分子材料都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，可針對不同的治療要求進(jìn)行選擇。

1.2 親水性凝膠醫(yī)用貼劑的制備方法

貼劑的制備一般分為兩個步驟， 基質(zhì)的制備和含藥骨架貼片的制備[3]。

1.2.1 基質(zhì)材料的制備方法

1.2.1.1 化學(xué)交聯(lián)的方法

化學(xué)交聯(lián)法是制備水凝膠最為常用的方法，是指在化學(xué)交聯(lián)劑的作用下，通過共價鍵將高聚物鏈結(jié)合而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加熱不溶不熔，也稱為永久性水凝膠。孫鶯等介紹了一種新型羥化聚天冬氨酸-乙基纖維素PASP―EC互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備過程，所制備水凝膠具有較明顯的藥物緩釋效果[4]。

1.2.1.2 物理交聯(lián)的方法

物理交聯(lián)的水凝膠是通過分子纏繞、離子鍵、氫鍵及疏水作用等物理方法進(jìn)行交聯(lián)，形成的水凝膠也稱為可逆水凝膠。物理交聯(lián)目前報導(dǎo)中使用最多的是“反復(fù)冷凍解凍法”和“凍結(jié)部分脫水法”[5]。制備過程不需要交聯(lián)劑，生產(chǎn)出來的膠體具有低毒（甚至無毒）、易生物降解的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等領(lǐng)域。關(guān)靜等以聚乙烯醇（PVA）水溶液為原料，用物理交聯(lián)方法制備的水凝膠燒傷敷料具有使創(chuàng)面處于濕性環(huán)境，有明顯鎮(zhèn)痛作用，降低組織代謝，減輕創(chuàng)面水腫程度的作用[6]。

1.2.1.3 輻射交聯(lián)的方法

輻射交聯(lián)是指通過電子束照射、―光子照射，使鏈狀高分子聚合物交聯(lián)，形成水凝膠的過程。具有反應(yīng)過程中不需要添加引發(fā)劑、交聯(lián)劑，產(chǎn)物純度高，操作較方便，容易控制聚合物基材的形狀和結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。用輻射交聯(lián)法生產(chǎn)出來的水凝膠較適合運(yùn)用于醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域。但由于輻射制膠法對設(shè)備要求很高，需要電子直線加速器或60Co治療機(jī)，因此使其廣泛運(yùn)用受到了限制。饒志高采用輻射交聯(lián)的方法，制備了一種水凝膠膜，該水凝膠膜透明度好、氣泡少，溶脹度較高，并具有十分理想的抗張強(qiáng)度，可為臨床不同類型的傷口提供性能適宜的新型水凝膠傷口敷料[7]。Keys[8]和Branca[9]等分別通過伽馬射線和高能電子束輻照條件下制備了適用于蛋白質(zhì)輸送的星形 PEG 水凝膠。并分別證明所制備水凝膠具有較好的吸液性和溶脹性。

1.3 水凝膠含藥骨架貼劑的制備工藝

凝膠含藥骨架貼劑的制備主要是在優(yōu)選處方后， 按處方量和先后順序加入主藥和輔料，以一定的攪拌速度和溫度使其充分溶解，混合均勻。反應(yīng)結(jié)束取出，超聲脫泡，在一定的溫度用模具鋪成薄片，膜厚由膠漿加入量控制。干燥，控制一定的溫度和時間在烘箱中干燥至表面固化有彈性，取出冷至室溫，脫模，疊合保護(hù)膜，切割，即制得具有一定大小和含藥量的貼劑[3]。李偉澤等采用設(shè)備滿負(fù)荷規(guī)模生產(chǎn)中藥水凝膠巴布劑，研究物料加入順序、物料混合時間、靜置條件（溫度、濕度、時間）對于膏體涂布切割的難易程度和巴布劑的質(zhì)量如凝膠強(qiáng)度、柔軟性、黏性、殘留、冷流與無紡布滲析等的影響規(guī)律，并通過3個不同的中藥復(fù)方提取物進(jìn)行驗證[10]。田孝才等以生物相容性良好的親水性高分子材料作為水凝膠的骨架材料，制備新型目標(biāo)藥物水凝膠貼劑，然后以親水性高分子材料、填充劑、保濕劑、交聯(lián)劑和交聯(lián)調(diào)節(jié)劑等含量作為試驗因素，以剝離強(qiáng)度和黏著力作為考核指標(biāo)，采用均勻設(shè)計試驗法優(yōu)選制備目標(biāo)藥物水凝膠貼劑的最優(yōu)方案[11]。雷宇將甲巰咪唑制成水凝膠貼劑能避免首過效應(yīng)，降低毒副作用，且相比于市售軟膏劑有減少給藥次數(shù)、給藥方便等優(yōu)點(diǎn)[12]。

2.親水性凝膠貼劑的醫(yī)療應(yīng)用

水凝膠類似于生命組織材料，表面粘附蛋白質(zhì)及細(xì)胞能力很弱，在與血液、體液及人體組織相接觸時表現(xiàn)出良好的生物相容性，它既不影響生命體的代謝過程，代謝產(chǎn)物又可以通過水凝膠排出。水凝膠比其它任何合成生物材料都接近活體組織，它在性質(zhì)上類似于細(xì)胞外基質(zhì)部分，吸水后可減少對周圍組織的摩擦和機(jī)械作用，顯著改善材料的生物學(xué)性能[13]。因此，是一類具有較大開發(fā)潛力的醫(yī)用材料。

2.1 創(chuàng)面敷料

傷口感染是術(shù)后傷口愈合過程中最嚴(yán)重的干擾因素。當(dāng)傷口發(fā)生感染時，全身使用抗生素并不能取得很好的療效， 而傷口換藥所用敷料的選擇對控制局部感染具有重要作用。水凝膠的優(yōu)點(diǎn)是可吸收滲液形成凝膠，且吸收滲液后的凝膠不會沾粘傷口，可加速上皮細(xì)胞生長，加速新微血管增生；隔絕細(xì)菌侵犯，抑制細(xì)菌繁殖。Hajek M 等用藻酸鈣纖維制成 Sor balgon 水凝膠，該敷料與傷口滲液接觸后形成光滑的凝膠體，可有效清創(chuàng)且使傷口表面的細(xì)胞殘屑、細(xì)菌、微生物等被包裹、鎖定在凝膠體中，而且在藻酸鈣與傷口滲液中的鈉離子結(jié)合形成凝膠的同時將鈣離子釋放，傷口表面鈣離子的大量集結(jié)可加速創(chuàng)面止血，促進(jìn)創(chuàng)面愈合[14]。范小莉等研究了銀離子聯(lián)合水凝膠敷料，并證明銀離子聯(lián)合水凝膠敷料具有較好的控制傷口感染、促進(jìn)傷口的生長及促進(jìn)傷口愈合的作用[15]。

2.2 防粘連材料

在外科手術(shù)后，易發(fā)生組織粘連，這既是外科領(lǐng)域常見的臨床現(xiàn)象，也是患者在愈合過程中必須經(jīng)歷的過程。 粘連是結(jié)締組織纖維帶與相鄰的組織或器官結(jié)合在一起而形成的異常結(jié)構(gòu)。如果粘連現(xiàn)象在腹腔、盆腔骨骼等手術(shù)中出現(xiàn)，就會引起嚴(yán)重的并發(fā)癥，如腹部、盆腔等均可引起粘連性腸梗阻，甲狀腺手術(shù)后引起喉返神經(jīng)損傷以及因盆腔組織粘連而導(dǎo)致的女性不育癥[16]。為防止粘連，過去常用黏稠的高分子水溶液、聚硅烷片、聚四氟乙烯片、羊膜、再生膠原膜、氧化纖維素布等，但這些材料會引起血栓，殘留材料易引起組織損傷，過早被體內(nèi)吸收，不夠柔軟，且對目標(biāo)部位的固定困難等。近年來，為了解決上述材料所存在的問題，有眾多研究者開始使用水凝膠基材作為原料，制備貼劑類防粘連材料。天津大學(xué)高春娟開發(fā)了一種在殼聚糖中引入天然蛋白質(zhì)大分子（MIJ） 以提高殼聚糖的降解速度，同時還在復(fù)合膜中加入生物相容性大分子（JEC），以提高復(fù)合膜的親水性，改善膜材料的表面性能的殼聚糖復(fù)合膜材料。所制備殼聚糖復(fù)合膜材料具有優(yōu)良的防粘連效果[17]。

2.3 藥物緩釋方面的運(yùn)用

藥物緩釋是一種控制藥物釋放速度和定向釋放的技術(shù)。水凝膠常常被應(yīng)用于該領(lǐng)域當(dāng)中，主要是利用物理包埋固定化技術(shù)，將酶、藥物等與聚合物單體的水溶液在室溫下進(jìn)行聚合和交聯(lián)。水凝膠包埋藥物之后，通過口服或植入的方式進(jìn)入基體，藥物在自身擴(kuò)散和水凝膠降解的雙重作用下，可以長期而緩慢地以所需劑量釋放出來，長效的發(fā)揮作用。從而大大提高了藥物的利用率，減少了藥物對身體其它部位的毒副作用。目前對于水凝膠在藥物釋放方面的研究已經(jīng)成為醫(yī)藥界的一大熱點(diǎn)，成功研制了大量產(chǎn)品。岳凌等研制一種能加速傷口愈合的水凝膠藥物緩釋膜，應(yīng)用冷凍―解凍法，將硫酸慶大霉素引入PVA/PEO的水凝膠中，并且證明摻加藥物的水凝膠膜在6 h內(nèi)藥物快速釋放達(dá)高峰，累計釋放率為 59.57%[18]。張彥對新型聚乳酸一聚乙二醇水凝膠胸腺五朧藥物緩釋進(jìn)行了研究，將水溶性的五肽一胸腺五肽，通過直接混合的方法包裹在水凝膠之中，未曾引入任何的有機(jī)溶劑或其它雜質(zhì)，很好的保護(hù)了藥物的藥理學(xué)性能[19]。

3.結(jié)束語

水凝膠貼劑作為一種新型的外用醫(yī)用貼劑，具有良好的臨床療效和市場前景，但目前該產(chǎn)品的生產(chǎn)尚未形成一定的規(guī)模。要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的可控性，就需要透徹了解產(chǎn)品中各組分所起的作用以及相互影響的程度。因此，除了對水凝膠貼劑的基質(zhì)輔料、基質(zhì)處方、制備工藝、質(zhì)量和質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行研究外，還需要進(jìn)一步了解基質(zhì)交聯(lián)機(jī)制和藥物釋放機(jī)制。

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天然高分子改性材料及應(yīng)用范文第4篇

關(guān)鍵詞：防火材料；復(fù)合防火材料；高分子防火材料；輕質(zhì)無機(jī)防火材料

Abstract: with the people to fire safety problems of attention gradually, fire materials research and development and application of natural as fire safety of the key. This paper puts forward the fire materials, and the importance of the common market composite fire materials, polymer fire materials and lightweight inorganic fire materials features and application of a simple introduction.

Keywords: fire materials; Composite fire materials; Polymer fire materials; Light inorganic fire materials

中圖分類號：TU545 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

隨著現(xiàn)代建筑向高層化發(fā)展和室內(nèi)裝修的多樣化，這些都對現(xiàn)代建筑材料的防火性能提出更高的要求。更關(guān)鍵的是，高層、超高層建筑物中人員十分集中，一旦發(fā)生火災(zāi)，逃生的難度極大。所有這些，都要求我們應(yīng)加強(qiáng)對建筑防火材料的研究、開發(fā)和應(yīng)用。2009年元宵夜央視大樓配樓發(fā)生火災(zāi)，大樓西、南、東側(cè)外墻裝修材料幾乎全部燒盡，并致使7人受傷，其中一名消防員犧牲。只有掌握各種建筑防火材料的性質(zhì)和用途，正確選擇合適的建筑防火材料，才能保證建筑物的消防安全，盡量減少發(fā)生火災(zāi)的可能性。

本文介紹現(xiàn)在市面上主要使用的幾種新型建筑防火材料。

1 新型復(fù)合防火材料

1.1 石膏板

石膏板是以石膏及其它摻加劑為夾芯，以板紙作為護(hù)面制成的薄板。具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高、抗震、防火、防蟲蛀、隔熱、隔音、可加工性好以及裝修美觀等特點(diǎn)。各種石膏板材均是以石膏為的復(fù)合材料。

纖維增強(qiáng)水泥平板(TK板)

TK板的全稱是中堿玻璃纖維短石棉低堿度水泥平板。由上海市第二建筑工業(yè)公司研究所、上海石棉水泥制品廠協(xié)作研制成功，廣泛應(yīng)用于電子、紡織、冶金工業(yè)及其它建筑設(shè)施中。寶鋼工程、金山石化總廠等都曾采用。TK板是I型低堿度水泥為基材，并用石棉、短切中堿度玻璃纖維增強(qiáng)的一種薄型、輕質(zhì)、高強(qiáng)、多功能的新型板材，具有良好的抗沖擊強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和不燃燒、不翹曲、耐潮濕等特點(diǎn)。

1.2 復(fù)合高強(qiáng)防火板[3]

采用最新專利技術(shù)，為不均質(zhì)夾芯結(jié)構(gòu)，采用氧化鎂為豐要膠凝劑，配以特殊調(diào)凝方法，及多元改性材料，并用其制成防火、防水面層。芯層采用輕質(zhì)高強(qiáng)耐火骨料，起保溫、隔音、隔熱、防火作用，各層問有耐火纖維網(wǎng)格布來增加強(qiáng)度。由于選用了獨(dú)特的膠凝材料及耐火骨料配方，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，產(chǎn)品自身被燒結(jié)為一體，不宜垮塌，有效地阻隔了火焰的外竄，加之特殊的不均質(zhì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步延緩了高溫的傳導(dǎo)。

高分子防火材料

2.1 無鹵阻燃聚乙烯

阻燃聚乙烯一直就是國內(nèi)外開發(fā)的難點(diǎn)和熱點(diǎn)，常用的添加型阻燃方法大致分為含鹵阻燃與無鹵阻燃。而前者雖然防火效果較好，但是一旦分解將產(chǎn)生大量有毒煙霧，有二次污染且有害人體健康。所以后者就成為研究的重點(diǎn)。無鹵阻燃PE就是在PE中添加無鹵阻燃劑和阻燃增效劑的阻燃復(fù)合材料，必要時還可以加入其他加工助劑，如熱穩(wěn)定劑、分散劑、流變劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、交聯(lián)劑或著色劑等。

聚氨酯材料

聚氨酯材料本是一種有機(jī)高分子材料，具有可燃性。由于聚氨酯材料在加工過程中添加了各種助劑包括阻燃劑等，因此聚氨酯泡沫塑料在燃燒時多為不完全燃燒，這種不完全燃燒在火災(zāi)中表現(xiàn)為很濃很黑的煙氣，這種濃煙含有大量的異氰酸酯、多元醇、氨、二氧化碳、氰化氫、甲醛、一氧化碳等有毒性氣體。

可瓷化高分子復(fù)合材料

可瓷化高分子復(fù)合材料是一種新型防火材料，是在含硅的高分子(如硅橡膠)基體中加入粘土類礦物粉末填料、結(jié)構(gòu)控制劑以及其它助劑制備而成的。這種復(fù)合材料在室溫下具有普通電線/電纜絕緣層材料的性質(zhì)，遇高溫燃燒時形成堅硬的陶瓷保護(hù)層，可以起到隔絕火焰和防火的作用?？纱苫叻肿訌?fù)合防火材料的基體為有機(jī)硅，填料為粘土類礦物。

輕質(zhì)無機(jī)防火材料

3.1 硅酸鋁纖維

硅酸鋁纖維，又稱耐火纖維，俗稱陶瓷棉，是一種新型的特殊輕質(zhì)耐火材料。它是用天然焦寶石為主要原料制成的棉絲狀無機(jī)纖維耐火材料。硅酸鋁纖維密度小，導(dǎo)熱系數(shù)低，熱抗振和機(jī)械抗振性好，富有彈性，有可塑性，并且具有良好的電絕緣性，是實(shí)用的非晶態(tài)無機(jī)纖維。膨脹珍珠巖

膨脹珍珠巖是一種無機(jī)玻璃質(zhì)礦物材料，由火山巖粉碎成礦砂，再經(jīng)過特殊膨化加工而成。其內(nèi)部有豐富的多孔結(jié)構(gòu)，具有價廉、表觀密度低、導(dǎo)熱系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好、使用溫度范圍廣、無毒、無味、防火、吸音等特點(diǎn)。由于硅酸鈉儀在220℃就開始膨脹流動，這種膨脹珍珠巖板耐火能力并不強(qiáng)，在大火灼燒下，一般30 min后就明顯收縮變形扭曲。針對這種情況，可以添加一些能在高溫下與硅酸鈉形成燒結(jié)陶瓷結(jié)構(gòu)的粉體以改善膨脹珍珠巖板的耐火能力，該粉體主要是二氧化硅、氧化鋁等成分。由于聚醋酸乙烯膠黏劑(白乳膠)具有價廉、無毒、燃燒時基本不釋放毒煙而成為首選。

2.2 膨脹蛭石

蛭石是由黑云母、金云母、綠泥石等礦物風(fēng)化或熱液蝕變而來，自然界很少產(chǎn)出純的蛭石，而工業(yè)上使用的主要是由蛭石和黑云母、金云母形成的規(guī)則或不規(guī)則間層礦物，稱之為工業(yè)蛭石。蛭石呈片狀，灼燒成為膨脹蛭石，工業(yè)蛭石的膨脹倍數(shù)在15 ~ 40倍之間。由蛭石-黑云母間層礦物組成的膨脹蛭石，其強(qiáng)度較由蛭石-金云母間層礦物組成的膨脹蛭石低，耐高溫性能較差；由蛭石-綠泥石組成的膨脹蛭石，脆性較大。膨脹蛭石在建筑工業(yè)中被制成膨脹蛭石板、蛭石涂料和蛭石水泥、石膏等廣泛應(yīng)用。蛭石制品具有輕質(zhì)、隔熱、絕緣和吸音的特點(diǎn)。

4 結(jié)束語

防火材料作為一種新型的產(chǎn)品，應(yīng)用時間雖然不長，但市場前景廣闊，被廣泛應(yīng)用于電力，石化，冶金，航空，郵電等各個方面。通過整理研究筆者發(fā)現(xiàn)，防火材料的發(fā)展速度非常迅猛，而防火材料產(chǎn)品也日新月異。

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天然高分子改性材料及應(yīng)用范文第5篇

聚氨酯又稱聚氨基甲酸酯，其結(jié)構(gòu)中含有氨基甲酸酯鍵、酯鍵、醚鍵、脲鍵、縮二脲鍵、脲基甲酸酯鍵、?；彐I以及不飽和鍵等。所以，它既具有酰胺基的特性，如強(qiáng)度高、耐磨性好、耐油性佳，又具有聚酯的耐熱性與耐溶劑性，及聚醚的耐水性和柔順性。以上特性使它作為涂料時有著極好的通用性和優(yōu)異的使用效果。隨著環(huán)保法規(guī)和人們環(huán)保意識的加強(qiáng)，以水為介質(zhì)的高環(huán)保、低消耗的水性聚氨酯或稱聚氨酯水分散體(PUD)日益得到重視。在制革工業(yè)中水性聚氨酯是目前國內(nèi)外最受青睞的皮革涂飾劑。具有成膜性能好，遮蓋力強(qiáng)，黏結(jié)牢固，涂層光亮、平滑、耐水、耐磨、耐熱、耐寒、耐曲折、富有彈性、易于清潔保養(yǎng)，涂飾的產(chǎn)品革手感豐滿、舒適，且能大大提高成品革的等級［1］。為了更好地提高水性聚氨酯的綜合性能、擴(kuò)大應(yīng)用范圍，需對其進(jìn)行適當(dāng)改性，即將2種或多種成膜物通過物理或化學(xué)作用結(jié)合，以期使多種涂飾劑的性能互補(bǔ)，獲得綜合性能更好的涂膜。

1水性聚氨酯的分類

1．1陰離子型

陰離子水性聚氨酯是指在分子主鏈或側(cè)鏈上，引入含有陰離子型親水基團(tuán)的水性聚氨酯。常見的有羧酸型和磺酸型，合成中以使用含羧酸基擴(kuò)鏈劑或磺酸基擴(kuò)鏈劑的方式引入親水離子。

1．2陽離子型

陽離子型水性聚氨酯是指主鏈或側(cè)鏈上含有銨離子或锍離子的水性聚氨酯，大多數(shù)情況是季銨陽離子。合成時多以含叔氨基團(tuán)擴(kuò)鏈劑為主，經(jīng)酸化或烷基化形成親水的銨離子，也可以將含氨基的聚氨酯與環(huán)氧氯丙烷及酸反應(yīng)而形成銨離子。

1．3非離子型

非離子型即分子中不含離子基團(tuán)的水性聚氨酯。其制備方法為:普通聚氨酯預(yù)聚體或聚氨酯有機(jī)溶液在乳化劑存在下，在高剪切力的作用下強(qiáng)制乳化;分子中含有非離子型親水性鏈段或親水性基團(tuán)，親水性鏈段一般為中低分子質(zhì)量聚氧化乙烯，親水性基團(tuán)一般為羥甲基。

1．4混合型

聚氨酯樹脂分子結(jié)構(gòu)中同時含有離子型及非離子型親水基團(tuán)或鏈段。

2水性聚氨酯皮革涂飾劑的改性

2．1蛋白類改性

蛋白類涂飾劑與皮革的相容性好，有著自然的光澤和手感，能突出皮革的天然粒紋，還可以保持皮革本身良好的透氣性、透水汽性能和其固有的優(yōu)越衛(wèi)生性能。蛋白改性聚氨酯的制備方法包括物理共混和化學(xué)共聚。李偉［2］將一定量的明膠溶液在定量過硫酸銨引發(fā)劑存在下加熱到45℃，保溫1h后加入丙烯酸羥乙酯封端的聚氨酯乳液反應(yīng)2h，制得明膠改性聚氨酯皮革涂飾劑。透水汽性能達(dá)到聚氨酯涂飾劑的1．5～2．0倍;光澤度可以達(dá)到純聚氨酯涂飾劑的2～3倍。劉堃等［3］以甲苯二異氰酸酯、聚環(huán)氧丙烷二醇為原料合成了聚氨酯乳液，在乳液合成的不同階段加入膠原蛋白，得到不同的改性產(chǎn)物。結(jié)果表明，改性過程中既有物理共混，又有化學(xué)改性。改性產(chǎn)物所成膜的吸水率達(dá)7．2%，抗張強(qiáng)度和硬度分別達(dá)25.2MPa和85A，經(jīng)該涂飾劑涂飾的皮革的透濕率較高，可達(dá)689mg/10cm2•24h。孫東豪［4］等用預(yù)聚體接枝–擴(kuò)鏈法制備了絲素蛋白改性聚氨酯膜，考察了反應(yīng)溫度、時間和濕度等因素對膜的力學(xué)性能的影響，并建立了相應(yīng)的工藝條件，該研究表明，絲素蛋白改性的聚氨酯膜具有良好的柔韌性。CharlesC．Anderson等［5］合成了末端為羧基的水性聚氨酯分散體，然后通過交聯(lián)劑的作用，實(shí)現(xiàn)與明膠的化學(xué)鍵合，此法改性的水性聚氨酯乳液可用于皮革涂飾。ZhuYabin等［6］合成了末端為氨基的聚酯型聚氨酯，然后在戊二醛的作用下與明膠交聯(lián)，制得明膠修飾的聚氨酯生物材料，該方法也可以被借鑒來合成蛋白改性聚氨酯的皮革涂飾劑。

2．2納米材料改性

納米粒子具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等特殊性質(zhì)，將這些性質(zhì)應(yīng)用到涂料之中，可以改善傳統(tǒng)涂料的性質(zhì)，賦予涂膜熱穩(wěn)定、抗老化、耐化學(xué)品、抗靜電、抗紫外等特性。劉倩等［7］采用乳液共混的方法，將酸處理過的凹凸棒粘土(HAT)添加到聚氨酯皮革涂飾劑乳液中，制得了凹凸棒粘性水性聚氨酯皮革涂飾劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)少量HAT以一維納米結(jié)構(gòu)分散在聚氨酯的基質(zhì)中，可以明顯提高聚氨酯膠膜的物理機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性及衛(wèi)生性能。張帆等［8］用共混法及原位聚合法合成出水性聚氨酯/納米二氧化硅(SiO2)皮革涂飾劑，并對比研究了制備方法對涂飾劑性能的影響。結(jié)果顯示:原位聚合法獲得的涂料中，納米粒子的分散性更好;加入納米SiO2對紫外線有屏蔽效應(yīng)，涂膜耐老化性能提高。薛書敏等［9］把改性后的有機(jī)蒙脫土加入到聚氨酯預(yù)聚體中，制備了蒙脫土/雙組分聚氨酯防水涂料，納米有機(jī)蒙脫土二維片層結(jié)構(gòu)在其中解離成單層，從而使納米復(fù)合涂料的力學(xué)性能有所改善，且吸水率明顯降低。趙鵬翔等［10］將分散均勻的納米二氧化鈦(TiO2)按不同比例混入工業(yè)用聚氨酯乳液中，得到納米TiO2/聚氨酯復(fù)合膜。當(dāng)納米TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時，復(fù)合膜的防水性能、透氣性能、物理力學(xué)性能和抗菌防霉性能均達(dá)到最優(yōu)，耐候性也有所提高;同時納米TiO2具有水油雙疏性、殺菌作用及阻隔紫外線功能，將其均勻分布在皮革表面，可提高皮革的抗菌和自潔能力、涂層的韌性和強(qiáng)度、耐老化性能、耐水性和耐溶劑性等。Hsu－ChiangKuan等［11］合成了一種碳納米管/水性聚氨酯納米復(fù)合材料，這種水性聚氨酯乳液儲存穩(wěn)定，膠膜的熱穩(wěn)定性提高了26℃，拉伸強(qiáng)度提高了370%，拉伸模量提高了170．6%。MondalS等［12］通過超聲波分散方法，將溶解有碳納米管的苯胺溶液與合成聚氨酯的N，N－二甲基甲酰胺溶液混合，得到透水性能良好、抗紫外性能優(yōu)良的聚氨酯/碳納米管涂層。H．Pan［13］等用乳液直接共混法合成了綠坡縷石/聚氨酯乳液，與未改性的聚氨酯相比，納米改性聚氨酯的軟硬段的Tg都向高溫方向移動，儲能模量、耐熱性能、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率均有所提高。

2．3有機(jī)硅改性

用于改性聚氨酯的有機(jī)硅主要是氨基硅氧烷低聚物和羥基油。有機(jī)硅改性的水性聚氨酯具有良好的低溫柔順性和介電性，且有機(jī)硅的表面富集性和憎水性可以提高聚氨酯材料的耐水、耐候等性能。楊燕等［14］采用3－氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性聚氨酯，制備了穩(wěn)定的水性聚氨酯皮革涂飾劑，研究結(jié)果證明KH550的采用，使涂膜的熱穩(wěn)定性、及抗張強(qiáng)度得到提高。尹力力等［15］用端羥烷基改性聚硅氧烷，聚丁二烯二醇、甘油三醇、二羥甲基丙酸、異佛爾酮二異氰酸酯等原料合成高黏接性的水性聚氨酯樹脂皮革涂飾劑DPU－01，測試表明:DPU－01比用普通聚酯、聚醚合成的聚氨酯樹脂具有更強(qiáng)的結(jié)合力，耐干摩擦牢度可以達(dá)到4級以上，并且在皮革上成膜用不干膠帶撕不掉，達(dá)到了皮革涂飾高牢度的要求。沈一丁等［16］用羥基硅油對陽離子聚氨酯進(jìn)行改性，使聚氨酯涂膜具有良好的手感、柔軟度、耐濕擦性和防水性。樊小景等［17］采用兩步法合成了一系列以羥基硅油(HPMS)/聚醚二醇(PTMG)為軟段，異佛爾酮二異氰酸酯為硬段的自乳化雙軟段水基聚氨酯微乳液，該乳液用作皮革涂飾劑可使革的光澤手感以及機(jī)械強(qiáng)度都有所提高，涂層耐干濕擦性能良好，憎水性得到改善，適宜做頂層涂飾劑。另有宋海香等［18］用羥基硅油對陰離子水性聚氨酯進(jìn)行改性，改性所得乳液涂飾皮革時粘結(jié)力好，革樣的手感滑爽，且防水性能得到了提高。Herbert等［19］研制出聚氨酯硅氧烷離子聚合物用于皮革涂飾，使皮革表面光滑、耐曲撓性好。Cooper等［20－21］用側(cè)基上有—CH2CH2CN的硅氧烷(PCEMS)和聚丁二醇(PTMO)一起作為混合軟段，與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和1，4一丁二醇反應(yīng)得到透明的聚硅氧烷聚醚聚氨酯嵌段共聚物，具有良好的力學(xué)性能，用該方法亦可以合成皮革用涂飾劑。NKlaus［22］等采用雙羥甲基二甲基聚硅氧烷對聚氨酯改性，用于皮革涂飾后可得到高度光亮、耐撓曲性優(yōu)異的涂層，且2周后涂層仍然光亮。

2．4丙烯酸改性

聚氨酯(PU)和聚丙烯酸(PA)是目前被廣泛應(yīng)用的涂料基料。用丙烯酸樹脂改性水性聚氨酯，能克服各自的缺點(diǎn)，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，使乳液及膠膜的性能得到明顯的改善［23］。PUA乳液的制備方法主要為:物理共混;將帶雙鍵的不飽和氨基甲酸酯單體和丙烯酸酯單體在引發(fā)劑作用下共聚;采用PU乳液作種子，進(jìn)行種子乳液聚合;封端PU樹脂乳液與含羥基的丙烯酸樹脂乳液聚合;采用接枝互穿網(wǎng)絡(luò)(IPN)進(jìn)行改性。曾小君等［24］利用共混法制得丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液。共混后PU/PA的初始分解溫度要比水性PU高出45℃左右，且PU/PA膜的拉伸強(qiáng)度比PU膜的要大。陳向榮［25］等使用甲基丙烯酸β－羥乙酯封端的聚氨酯與丙烯酸酯類單體進(jìn)行乳液共聚，合成了以PA為主鏈，PU為側(cè)鏈的接枝共聚物，并探討了合成中溫度、引發(fā)劑濃度、乳化劑濃度、PU大分子單體的含量對合成的影響。該研究表明由于PU大分子單體參與自由基共聚反應(yīng)，對乳液聚合造成了較大的影響，與親水性不大的單體的乳液聚合相比較:聚合速率受引發(fā)劑濃度的影響變大，受乳化劑濃度的影響變小，聚合速率隨PU大分子單體加入量的增大而減少，但當(dāng)PU大分子單體的含量為單體總量的15．6%時，這種影響不再改變。汪江節(jié)等［26］用含氟丙烯酸酯，通過乳液聚合的途徑改性水性聚氨酯制備皮革頂層涂飾劑。當(dāng)含氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到8%以上，親水基團(tuán)(—COOH)含量達(dá)到1．8%左右，可獲得具有較低吸水率與較低表面能的皮革頂層涂飾劑。熊遠(yuǎn)欽等［27］首先將丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油醇對樹枝狀多元醇(DPAM－OH)進(jìn)行改性，獲得丙烯酸多元醇，然后與甲苯二異氰酸酯反應(yīng)制備丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液。該乳液涂膜具有理想的硬度和柔韌性，良好的附著力。侯澎濤等［28］以二羥甲基丙酸、雙丙酮丙烯酰胺為功能性單體，以丙烯酸酯類為溶劑，合成了水性丙烯酸酯聚氨酯復(fù)合乳液，復(fù)合乳液涂膜硬度達(dá)到3H，凝膠含量可達(dá)到84．3%，且耐水性、耐溶劑性得到明顯提高。耿耀宗［29］發(fā)明了一種新型聚氨酯/聚丙烯酸酯膠乳互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物乳液材料及其合成工藝，該乳液膠粒的粒徑為30～100nm，核為聚氨酯聚丙烯酸酯接枝共聚物、核次外層為聚丙烯酸酯互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物、最外層為聚氨酯親水聚合物，該乳液適于作皮革涂飾劑、木器漆、汽車阻尼涂料、汽車中間涂層、金屬防腐漆的基料。YoshinhiroOkamoto等［30］研究了由含有酮基的PA聚合乳液和結(jié)合有肼基的PU分散體所構(gòu)成的交聯(lián)體系，所制得的乳液有優(yōu)良的貯存穩(wěn)定性，膠膜耐溶劑性得到改善，在高溫下能保持較高的硬度，涂層的耐磨性有很大的提高，應(yīng)用更加持久。Hirose和AnjieDong等［31－32］采用交聯(lián)核–殼結(jié)構(gòu)，分別制得了以丙烯酸為核、聚氨酯為殼和聚氨酯為核、丙烯酸為殼的2種雜合水分散體，以改善原來2種不相容的聚合物之間的相容性，從而使制得材料的物理機(jī)械力學(xué)性能、耐候性及穩(wěn)定性得到進(jìn)一步提高。

2．5環(huán)氧樹脂改性

環(huán)氧樹脂具有出色的粘結(jié)能力，具有高模量、高強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。將水性PU與環(huán)氧樹脂結(jié)合用作皮革涂飾劑，可提高涂飾劑對基體的粘合性、涂層光亮度、涂層的機(jī)械性能、耐熱性和耐水性等。環(huán)氧改性聚氨酯的合成方法主要有:機(jī)械共混、直接接枝共聚和環(huán)氧開環(huán)。賴小娟等［33］合成了一系列可用于皮革涂飾的環(huán)氧樹脂(E－44)交聯(lián)改性自乳化聚氨酯乳液。發(fā)現(xiàn)隨著w(E－44)的增大，改性聚氨酯膜的拉伸強(qiáng)度增大，斷裂伸長率減小，吸水率和吸乙醇率減小。趙文濤［34］以甲苯二異氰酸酯(TDI－80)、聚醚二醇(N220)、二羥甲基丙酸、環(huán)氧樹脂(EP)和1，4－丁二醇等為主要原料，合成了EP改性的水性聚氨酯(WPU)乳液。證實(shí)了EP用量增加會明顯提高乳液的力學(xué)性能和耐水性，但乳液穩(wěn)定性變差，最佳w(EP)≈4．0%。朱寧香等［35］以甲苯二異氰酸酯、聚醚二元醇、1，4－丁二醇、二羥甲基丙酸、環(huán)氧樹脂E－20和甲基丙烯酸甲酯等，制備了硬核軟殼的反相核殼結(jié)構(gòu)水性聚氨酯–丙烯酸酯復(fù)合分散體，其涂膜具有低溫柔韌性、硬度高、耐水性佳的特點(diǎn)。吳曉青等［36］用環(huán)氧樹脂E－44對水性聚氨酯進(jìn)行改性，當(dāng)二羥甲基丙酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～7%，環(huán)氧樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～8%，采用相反轉(zhuǎn)分散方法時，可得到粒徑小、外觀好、貯存穩(wěn)定性佳的水性聚氨酯分散液。制備的涂膜具有硬度高、耐水性和耐溶劑性好等特點(diǎn)。印度RandhirPar-mar等［37］人用丙烯酸接枝的高分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂與二胺反應(yīng)，制得相對分子質(zhì)量較高的二胺作擴(kuò)鏈劑，以取代傳統(tǒng)的合成聚氨酯乳液所用的小分子二胺擴(kuò)鏈劑，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹脂改性水性聚氨酯，此法制得的改性水性聚氨酯涂膜，在力學(xué)性能上(尤其是涂膜的硬度和抗沖擊能力方面)得到了較好的改善。

2．6多元復(fù)合改性

單一的改性方法雖然能彌補(bǔ)水性聚氨酯的某些缺點(diǎn)，但是大多數(shù)單一的改性方法都存在著一種性能的提高導(dǎo)致另一種性能降低的缺點(diǎn)，因此往往不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)以及人們生活的需要。為了能夠達(dá)到更高要求，需對水性聚氨酯進(jìn)行多元復(fù)合改性以提高水性聚氨酯產(chǎn)品的綜合性能。張曉鐳等［38］合成了丙烯酸－聚氨酯－有機(jī)硅聚合物，用在皮革涂飾中克服了丙烯酸熱粘冷脆的特點(diǎn)及聚氨酯不耐濕擦的缺點(diǎn)。沈一丁等［39］制備了分別以丙烯酸酯(HEA)封端和HEA、3－氨丙基三乙氧基硅烷(KH－550)共同封端的水性聚氨酯乳液，再加入丙烯酸酯單體進(jìn)行自由基引發(fā)聚合，分別制備出丙烯酸酯改性和丙烯酸酯、KH－550共同改性的水性聚氨酯復(fù)合乳液。該研究發(fā)現(xiàn):改性后水性聚氨酯的結(jié)晶性降低，熱穩(wěn)定性提高。當(dāng)w(HEA)增大到20%，w(KH－550)增大到15%時，膠膜的拉伸強(qiáng)度由5.6MPa增加到23．9MPa，斷裂伸長率由491%降到247%。陳廣祥等［40］以己二異氰酸酯(HDI)三聚體代替部分甲苯二異氰酸酯(TDI)，并用環(huán)氧樹脂E－20和甲基丙烯酸甲酯(MMA)制得了復(fù)合改性的水性聚氨酯分散體。HDI三聚體的加入能夠改善PU乳液的耐黃變性能和耐水性，E－20和MMA的加入能夠提高涂膜的機(jī)械性能和耐水性，當(dāng)n(HDI三聚體)∶n(TDI)為10．5，E－20的含量為5%，MMA的含量為20%時，所得的水性聚氨酯復(fù)合分散體的綜合性能最好。王海虹等［41］用乳液聚合的方法制得了有機(jī)硅改性丙烯酸聚氨酯乳液，并利用透射電子顯微鏡對乳液粒子的形態(tài)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:乳液粒子具有核殼型結(jié)構(gòu);有機(jī)硅氧烷A1100含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～4%時，獲得的乳液具有聚丙烯酸酯的高光澤、高硬度及聚氨酯的良好低溫性能和優(yōu)異的機(jī)械性能，且具有有機(jī)硅的耐熱性、耐水性好以及附著力優(yōu)異的特點(diǎn)，兼具3類聚合物的性能優(yōu)勢。李海燕等［42］人采用丙烯酸樹脂(PA或PAr)、有機(jī)硅對水性聚氨酯進(jìn)行改性，制備了聚氨酯－丙烯酸樹脂－有機(jī)硅水性涂飾材料。經(jīng)試驗證明，合成的共聚物乳液綜合了3種高分子化合物的優(yōu)點(diǎn)。

3環(huán)保型原料的使用

隨著環(huán)保理念的加強(qiáng)，聚氨酯合成的研究動向逐漸轉(zhuǎn)向低成本、可再生、不污染環(huán)境、對石油產(chǎn)品依賴性低的天然原料。這些原料來源廣，且具有可持續(xù)發(fā)展性。主要包括一些含有羥基的天然高分子材料和用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)異氰酸酯合成聚氨酯的天然原料。廖玉等［43］以二氧化碳為原料合成了非異氰酸酯水性聚氨酯。二氧化碳來源廣、成本低，并且響應(yīng)了當(dāng)今低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。何蕾等［44］采用蓖麻油為原料合成了水性聚氨酯分散體，研究了n(—NCO)∶n(—OH)、二羥甲基丙酸含量對聚氨酯乳液及涂膜性能的影響。當(dāng)n(—NCO)∶n(—OH)為2．2∶1，DMPA添加量為7．0%，反應(yīng)溫度為70℃，乳化溫度為30℃時，合成的水性聚氨酯涂料具有優(yōu)良的成膜性、較高的硬度、良好的柔韌性和較好的疏水性。曾鳴［45］制備了羧甲基甲殼素/水性聚氨酯共混膜，當(dāng)羧甲基甲殼素含量為15%時，共混膜有的耐水性和耐有機(jī)溶劑性最好。用于改性聚氨酯的天然高分子還包括淀粉、纖維素、大豆蛋白等，這方面的研究正處于起步階段，用于實(shí)際應(yīng)用的少之又少，但這些材料的環(huán)境友好型性注定了它們具有廣闊的發(fā)展前景。