高分子材料的定義精選(九篇)

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第1篇：高分子材料的定義范文

高分子的概念

首先，什么是高分子？從化學(xué)角度來定義，高分子是由分子量很大的長鏈分子所組成，而每個分子鏈都是由共價鍵聯(lián)合的成百上千的一種或多種小分子構(gòu)造而成。我們?nèi)粘Ｋ佑|到的大分子、聚合物以及高聚物都可以稱為高分子。高分子通常有如下兩個特點：1.高分子的分子量很高，其相對分子量為1萬～100萬，很高的分子量也賦予了高分子材料很高的機械強度，從而決定了它們具有很好的實際應(yīng)用價值。2.高分子的結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，一般材料的性能是由材料的結(jié)構(gòu)所決定的，我們可以根據(jù)實際需求，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計等方法制出不同性能的高分子材料。

高分子材料發(fā)展歷史

高分子一詞的產(chǎn)生不足一百年，最早于1922年由著名德國化學(xué)家赫爾曼·施陶丁格提出，但其應(yīng)用卻已有幾千年的歷史。從人類最開始利用蠶絲、棉、毛等織成織物，到后來用木材、棉、麻等造紙，人類在利用這些天然高分子作為生活資料和生產(chǎn)資料中不斷進步。到了19世紀(jì)30年代，天然高分子衍生物即改性或半合成天然高分子材料被使用，其中典型代表就是硫化橡膠和硝化纖維素的使用。1907年出現(xiàn)合成高分子——酚醛樹脂，標(biāo)志合成高分子時代的到來，從此，合成高分子材料逐漸在諸多領(lǐng)域大放異彩。如今，高分子材料已經(jīng)成為社會進步中不可或缺的基石，在日常生活、國防工業(yè)、科技發(fā)展等各個領(lǐng)域占有舉重輕重的地位。

高分子材料分類

如上所述，高分子按來源可以分為天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大類。天然高分子是存在于動物、植物及生物體內(nèi)的天然物質(zhì)，如植物中的淀粉、纖維素、棉、麻等以及動物中的蛋白質(zhì)、糖類、毛發(fā)等等。天然高分子可通過化學(xué)改性成天然高分子衍生物，從而改變其加工性能和使用性能，例如硫化橡膠、硝酸纖維素等。合成高分子是指自然界中不存在，通過化學(xué)方法合成的高分子，如我們常見的聚乙烯、聚氯乙烯、尼龍等等。與天然高分子材料相比，合成高分子材料通常具有較好的力學(xué)性能、低密度、耐腐蝕性、耐磨性等一系列優(yōu)異的性能。

此外，高分子材料根據(jù)其應(yīng)用功能又可以分為通用高分子材料及功能高分子材料。

通用高分子材料是指能夠通過大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，并普遍應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè)、交通運輸、電子工業(yè)等國民經(jīng)濟主要領(lǐng)域和人們?nèi)粘Ｉ畹母叻肿硬牧?，如塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料等。通用高分子材料給人類生活帶來了極大的改變。以使用最多的塑料、橡膠和纖維為例，塑料的使用已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面，從日常食品、化妝品、藥瓶等包裝，到建材管道、電子器件、家居裝修及日常用品，再到汽車、火車裝飾甚至航天設(shè)施。橡膠主要是用來制作輪胎，除此之外，由橡膠作為原材料制作的密封制品（密封條、橡膠圈等）、膠管、傳動帶及安全制品等在汽車、航空航天及國防裝置中都發(fā)揮著極其重要的作用。合成纖維的出現(xiàn)首先解決了天然纖維種植的制約，隨后隨著技術(shù)的進步，從我們常穿的的確良（滌綸）、尼龍（錦綸）等，到消防員所穿的聚酰亞胺防火服，以及防彈衣中的碳纖維都屬于合成纖維。合成纖維性能優(yōu)異，能夠滿足不同領(lǐng)域需求的纖維得到廣泛應(yīng)用。

功能高分子材料一般是指具有傳遞、轉(zhuǎn)換或貯存物質(zhì)、能量和信息作用的高分子及其復(fù)合材料。其突出特點在于其特殊的光、電、磁、催化等性能，具體如光敏高分子材料、導(dǎo)電高分子材料、鐵磁性高分子材料以及生物高分子材料。因其功能的獨特性，功能高分子材料在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。如光?dǎo)高分子材料用于靜電復(fù)印、噴墨打印等領(lǐng)域，極大地提高了辦公效率；導(dǎo)電功能高分子材料用于電池、電路、精密儀器等，大大提高了傳導(dǎo)效率；高分子分離膜在水污染處理、物質(zhì)分離等環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，降低了生產(chǎn)處理成本，利于環(huán)境保護；最后還有與生命息息相關(guān)的生物醫(yī)用功能高分子材料，在人工器官、外科修復(fù)以及藥物及藥物釋放等方面，獲得越來越多的關(guān)注。

高分子材料的未來發(fā)展

第2篇：高分子材料的定義范文

關(guān)鍵詞： 光學(xué)膠； 超彈性； 黏彈性； 動態(tài)力學(xué)行為； 本構(gòu)模型； 靜態(tài)壓縮； 落球試驗

中圖分類號： TQ433； TB115.1文獻標(biāo)志碼： B

引言

隨著消費電子產(chǎn)品功能的集成化、復(fù)雜化，大量的結(jié)構(gòu)連接通過黏膠黏結(jié)實現(xiàn).在當(dāng)前最熱的移動終端市場，智能手機、平板電腦等結(jié)構(gòu)中均出現(xiàn)大量的黏膠.黏膠材料的動態(tài)力學(xué)行為對結(jié)構(gòu)可靠性的影響也越來越大.因此，在結(jié)構(gòu)仿真中，黏膠材料動態(tài)力學(xué)行為定義的準(zhǔn)確性對結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果的影響變得越來越重要.

常見的黏膠為高分子材料，一方面高分子材料均具有非線性的彈和大變形特性——超彈性特性[1]；另一方面，高分子材料的力學(xué)行為均表現(xiàn)出顯著的時間相關(guān)性，即率相關(guān)性[2].高分子材料力學(xué)行為的復(fù)雜性，導(dǎo)致當(dāng)前還不存在一個物理意義明確，既可以描述高分子材料超彈性，又可以準(zhǔn)確描述率相關(guān)性的本構(gòu)模型.當(dāng)前，對高分子材料超彈性的描述應(yīng)用比較廣泛的是建立在唯象理論基礎(chǔ)上的應(yīng)變能密度函數(shù)模型[3].對材料力學(xué)行為的率相關(guān)性定義的方法通常有2種：（1）以不同應(yīng)變率下的材料變形行為為基礎(chǔ)，通過對不同應(yīng)變率的力學(xué)行為進行插值，獲得材料的率相關(guān)特性[4]；（2）以特定與時間無關(guān)力學(xué)行為為基礎(chǔ)，通過引入與時間相關(guān)的函數(shù)方法對基準(zhǔn)力學(xué)行為進行與時間相關(guān)的縮放，從而實現(xiàn)材料力學(xué)行為的率相關(guān)性描述[5].

本文選擇一種常見的光學(xué)膠為研究對象，基于Abaqus的超彈性和黏彈性材料模型，定義光學(xué)膠的動態(tài)力學(xué)性能，通過靜態(tài)壓縮和動態(tài)落球測試的仿真與試驗對比，基于Abaqus超彈性和黏彈性理論模型，對光學(xué)膠動態(tài)力學(xué)行為定義的有效性和準(zhǔn)確性進行探討.

1試驗方法

1.1靜態(tài)壓縮試驗參數(shù)

測試設(shè)備為島津AG50kNX萬能試驗機，壓縮速度為0.1 mm/min，樣品尺寸為10 mm×10 mm×1 mm.

1.2動態(tài)落球測試參數(shù)

動態(tài)落球測試在自制的落球測試系統(tǒng)內(nèi)完成，動態(tài)落球測試系統(tǒng)示意見圖1.

圖 1動態(tài)落球測試系統(tǒng)示意

落球測試系統(tǒng)為三明治結(jié)構(gòu).光學(xué)膠由上、下2個墊塊夾持，落球?qū)ι蠅|塊施加一個沖擊載荷，光學(xué)膠作為載體，在下墊塊處產(chǎn)生一個沖擊力，通過力傳感器采集該動態(tài)沖擊力信號.落球高度不同，則施加在光學(xué)膠上的沖擊壓縮速度不同，從而在光學(xué)膠上產(chǎn)生不同沖擊壓縮速率作用，實現(xiàn)光學(xué)膠在不同應(yīng)變率下的變形工況.本文中具體動態(tài)落球測試參數(shù)見表1.表1動態(tài)落球測試參數(shù)落球質(zhì)量/g130樣品尺寸20 mm×20 mm×1 mm落球高度/mm5， 10， 15， 20

2仿真建模

2.1材料模型

本文選用的材料模型為Abaqus提供的超彈性和黏彈性理論模型.超彈性參數(shù)描述材料在靜態(tài)變形過程中的非線性彈；黏彈性參數(shù)的引入，起到隨應(yīng)變率縮放的效應(yīng)，從而實現(xiàn)材料力學(xué)性能與時間相關(guān)的率相關(guān)性.

Abaqus中對超彈性材料模型的定義存在多種應(yīng)變能函數(shù)形式：MooneyRivlin，Odgen和多項式等.本文選擇的模型為Marlow模型，直接采用測試數(shù)據(jù)定義即可.光學(xué)膠超彈性由單軸靜態(tài)壓縮數(shù)據(jù)進行定義.

2.2仿真模型

本文中靜態(tài)壓縮和動態(tài)落球仿真均采用Abaqus/Explicit分析.由于光學(xué)膠的大變形特性，選擇的單元類型為C3D8R，用沙漏控制.

3結(jié)果與討論

3.1靜態(tài)壓縮仿真與試驗

采用Abaqus/Explicit分析進行光學(xué)膠靜態(tài)壓縮仿真，計算時間為20 ms.考慮到準(zhǔn)靜態(tài)分析的目的，在壓縮仿真時不考慮材料力學(xué)性能率相關(guān)特性，因此，材料卡片的定義不包括黏彈性（率相關(guān)性）.靜態(tài)壓縮仿真與試驗結(jié)果對比見圖2，可知，仿真結(jié)果與試驗結(jié)果幾乎完全重合，表明超彈性模型對該光學(xué)膠非線性力學(xué)行為的定義和描述非常準(zhǔn)確.圖 2靜態(tài)壓縮仿真與試驗結(jié)果對比4.2動態(tài)落球仿真與試驗對比

為驗證光學(xué)膠動態(tài)力學(xué)行為定義的準(zhǔn)確性，本文采用自制的動態(tài)落球系統(tǒng)進行實際測試和仿真對比驗證.通過調(diào)整落球高度，實現(xiàn)光學(xué)膠在不同應(yīng)變率下的沖擊壓縮工況.不同高度落球仿真與試驗結(jié)果對比見圖3，可知，隨著跌落高度的增加，落球系統(tǒng)的接觸反力峰值增加，沖擊振動的周期減小；同時，在應(yīng)力波的周期和峰值方面，仿真與試驗結(jié)果均吻合較好.

另外，圖3存在3個方面的小差異：（1）在落球高度較低時（5和10 mm），起始階段仿真和試驗的沖擊波重合性很高，而在15和20 mm落球時，沖擊波起始階段存在一定差異；（2）峰值存在差異，仿真結(jié)果均大于試驗結(jié)果；（3）應(yīng)力波的下降階段均存在偏差.對于第一個差異點，可能與仿真接觸定義有關(guān)，上墊塊與光學(xué)膠的剛度差異較大，而本文采用簡單的通用接觸，并未對其接觸剛度約束進行詳細(xì)的定義，接觸阻尼等也沒有考慮，因此在仿真結(jié)果中，沖擊振動起始階段存在一些微小偏差.對于第二個差異點，在整個落球試驗仿真系統(tǒng)中，除黏膠引入黏彈性特性外，落球系統(tǒng)其他組成部分的材料阻尼、結(jié)構(gòu)阻尼等沒有被考慮，導(dǎo)致仿真結(jié)果與試驗結(jié)果在峰值上存在一點差異.對于差異點三，應(yīng)力波下降階段在落球試驗的過程中反映的是光學(xué)膠壓縮中的回彈階段，這個結(jié)果表明當(dāng)前光學(xué)膠參數(shù)定義中其加載階段比較準(zhǔn)確，但是其卸載行為還存在一定的偏差，這主要是由于光學(xué)膠的非線性力學(xué)行為的復(fù)雜性引起的.在高分子材料的加載和卸載過程中，由于Mullins效應(yīng)的存在，其加載路徑和卸載路徑并不重合.在Abaqus中對高分子材料Mullins效應(yīng)的定義提供理論模型，但是由于其無法與率相關(guān)性（黏彈性）同時使用，本文沒有引入.

在仿真與試驗對比的基礎(chǔ)上，給出在準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和動態(tài)落球時光學(xué)膠壓縮變形的應(yīng)變率分析結(jié)果，見圖4.

圖 4不同工況下光學(xué)膠變形應(yīng)變率對比

在靜態(tài)壓縮過程中，光學(xué)膠壓縮變形的應(yīng)變率為0.001 67 s-1；在動態(tài)落球仿真分析中，隨著落球高度的增加，光學(xué)膠的最大沖擊應(yīng)變率增加.當(dāng)落球高度為5 mm時，光學(xué)膠的最大壓縮應(yīng)變率為18 s-1；當(dāng)?shù)涓叨葹?0 mm時，光學(xué)膠的壓縮應(yīng)變率最大值接近50 s-1，光學(xué)膠變形的應(yīng)變率在10～50 s-1量級，該結(jié)果表明本文落球系統(tǒng)有效實現(xiàn)光學(xué)膠在高應(yīng)變率下的變形.結(jié)合二者的應(yīng)變率分析和仿真與試驗對比分析，在準(zhǔn)靜態(tài)到高應(yīng)變率變形范圍內(nèi)，基于Abaqus超彈性和黏彈性定義的光學(xué)膠力學(xué)參數(shù)，有效且準(zhǔn)確地描述光學(xué)膠的動態(tài)力學(xué)行為，仿真與試驗結(jié)果均吻合較好，充分說明基于Abaqus的超彈性和黏彈性模型的本構(gòu)定義，可以準(zhǔn)確地描述光學(xué)膠的動態(tài)力學(xué)行為——非線性和率相關(guān)性.

4結(jié)論

從仿真與試驗對比的角度，分析基于Abaqus超彈性和黏彈性本構(gòu)模型，對黏膠動態(tài)力學(xué)行為定義的準(zhǔn)確性和可靠性，得到以下結(jié)論.

（1）Abaqus提供較完備的定義高分子材料非線性力學(xué)行為及其率相關(guān)性的方法，可以準(zhǔn)確地描述高分子材料動態(tài)力學(xué)行為——非線性彈性和率相關(guān)性.

（2）給出一種簡單、方便地驗證黏膠材料高應(yīng)變率力學(xué)行為的方法.

（3）在動態(tài)沖擊系統(tǒng)仿真中，接觸方式、阻尼等因素對結(jié)果存在一定影響，該部分工作還需進一步的研究.

參考文獻：

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第3篇：高分子材料的定義范文

內(nèi)外驅(qū)動開拓產(chǎn)業(yè)疆土

新材料產(chǎn)業(yè)本身就是國家要重點發(fā)展的七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，而其他六大產(chǎn)業(yè)對新材料也有迫切需求，同時目前我國正在進行的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整也為新材料產(chǎn)業(yè)提供了重要發(fā)展機遇。我國新材料產(chǎn)業(yè)研發(fā)和應(yīng)用發(fā)端于國防科技工業(yè)領(lǐng)域，經(jīng)過幾十年的奮斗，目前新材料產(chǎn)業(yè)體系初步形成。2010年我國新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過6500億元，與2005年相比年均增長約20％。其中，稀土功能材料、先進儲能材料、光伏材料、有機硅、玻璃纖維及其復(fù)合材料等產(chǎn)能居世界前列。但是世界科技革命迅猛發(fā)展，新材料產(chǎn)品日新月異，競爭日趨激烈，外資不斷滲入，對我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展構(gòu)成較大壓力。從國內(nèi)來看，發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，需要新材料產(chǎn)業(yè)提供支撐和保障，為新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了廣闊市場空間。另一方面，我國傳統(tǒng)原材料工業(yè)規(guī)模巨大，部分行業(yè)產(chǎn)能過剩，資源、能源、環(huán)境等約束日益強化，迫切需要大力發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)。目前新材料行業(yè)的發(fā)展也有一些問題亟待解決，如薄弱的自主研發(fā)和創(chuàng)新能力、新材料推廣應(yīng)用困難、產(chǎn)業(yè)缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和政策引導(dǎo)等，這些也是規(guī)劃期待解決的重點問題。

三大領(lǐng)域聚焦化工重點

《規(guī)劃》將“新材料”分為六大領(lǐng)域：特種金屬功能材料、高端金屬結(jié)構(gòu)材料、先進高分子材料、新型無機非金屬材料、高性能復(fù)合材料和前沿新材料。在化工相關(guān)領(lǐng)域，最引人注目的是三大新材料產(chǎn)業(yè)。

第一，特種金屬功能材料。稀土功能材料被放在首要位置。我國具有明顯的稀土資源優(yōu)勢，但是資源利用率非常低，多數(shù)資源被廉價輸出，很多高性能稀土材料的研發(fā)和應(yīng)用遠(yuǎn)落后于世界先進水平，與我國的資源擁有地位不相稱。規(guī)劃提出，我國將重點開發(fā)高純稀土金屬集成化提純、高容量大功率儲能材料、稀土合金快冷厚帶等生產(chǎn)技術(shù)。

第二，先進高分子材料。規(guī)劃中先進高分子材料領(lǐng)域與傳統(tǒng)化工業(yè)關(guān)系最為密切，可以說是化工業(yè)中兩大合成材料——塑料和橡膠的未來發(fā)展方向。該領(lǐng)域包括三個方面：特種橡膠、工程塑料和功能高分子材料。

特種橡膠規(guī)劃中定義的特種橡膠實際上是廣義的，涵蓋了目前國際上已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化和正在產(chǎn)業(yè)化的所有合成橡膠品種。重點產(chǎn)品目錄列出了19個具體的橡膠和彈性體品種，包括溶聚丁苯橡膠和稀土順丁橡膠。規(guī)劃目標(biāo)是力爭到2015年特種橡膠的國內(nèi)市場滿足率超過70％。筆者認(rèn)為要完成這個目標(biāo)還十分艱巨，尤其對于個別品種。如丁基橡膠，2010年我國產(chǎn)量不足4萬噸，而進口量高達24萬噸。雖然目前已公布的在建擬建產(chǎn)能超過30萬噸／年，再加上已經(jīng)運行的9.5萬噸／年產(chǎn)能，2015年以前總產(chǎn)能達到40萬噸／年問題不大。但目前國內(nèi)丁基橡膠生產(chǎn)技術(shù)基本都是引進或在引進的基礎(chǔ)上改良的，在產(chǎn)品質(zhì)量上還很難與朗盛、埃克森美孚分庭抗禮。因此，規(guī)劃中強調(diào)“自主研發(fā)和技術(shù)引進并舉，走精細(xì)化、系列化路線，大力開發(fā)新產(chǎn)品、新牌號，改善產(chǎn)品質(zhì)量”，也是國內(nèi)市場滿足率大幅提高的不可或缺的前提。

規(guī)劃還提出要擴大異戊橡膠生產(chǎn)規(guī)模，筆者認(rèn)為這一點需要慎重。異戊橡膠很多需求領(lǐng)域是與天然橡膠競爭的。壘球來看，自20世紀(jì)70年代天然橡膠產(chǎn)業(yè)興起后，異戊橡膠生產(chǎn)受到很大影響，甚至一度萎縮。就中國來說，合成異戊橡膠的市場規(guī)模也一直受天然橡膠影響。2010年國內(nèi)合成異戊橡膠產(chǎn)量4200噸，進口6.6萬噸；而之前2003年我國異戊橡膠進口量為4萬噸，2007年為5.3萬噸，近10年起伏比較大，增長不能算快。另一方面，2010年天然橡膠消費高達300萬噸，其中進口膠超過75％。業(yè)界一直在呼吁異戊橡膠替代天然橡膠，以便化解中國對進口天然橡膠過度依賴的風(fēng)險，但這幾乎是生產(chǎn)商們的一廂情愿。因此，擴大異戊橡膠的應(yīng)用還需政策扶持，遇到類似問題的還有溶聚丁苯橡膠等品種。

另外，原料保障問題對某些橡膠品種非常重要，如乙烯、丙烯、丁二烯、異丁烯、異戊二烯等，目前國內(nèi)供應(yīng)或受到其他產(chǎn)品的競爭；或資源被壟斷；或生產(chǎn)成本高企。原料多元化、原料生產(chǎn)技術(shù)進步也是必不可少的環(huán)節(jié)，可喜的是這些問題可以在早些時候的烯烴工業(yè)“十二五”規(guī)劃中找到解答。規(guī)劃的區(qū)域布局中也提到“發(fā)展先進高分子材料應(yīng)堅持集中布局、園區(qū)化發(fā)展，注重依托烯烴工業(yè)基地，圍繞下游產(chǎn)業(yè)布局”，這是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的立足之道。

工程塑料規(guī)劃重點發(fā)展產(chǎn)品目錄中包括的工程塑料有九種：聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、PBT、聚苯醚、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚醚醚酮和聚砜。規(guī)劃要求積極開發(fā)的有PTT和PEN等新型聚酯、特種環(huán)氧樹脂和長碳鏈聚酰胺、耐高溫易加工聚酰亞胺等高端牌號。工程塑料的規(guī)劃目標(biāo)是力爭到2015年國內(nèi)市場滿足率超過50％。對于具體品種而言是難易兩分。例如聚甲醛的新建擬建擴建計劃已經(jīng)讓業(yè)者開始警惕“產(chǎn)能過剩苗頭”；對于聚碳酸酯，我國2010年、2011年凈進口都在100萬噸左右，目前國內(nèi)運行的聚碳酸酯裝置中，只有拜耳(上海，10萬噸／年)和帝人(嘉興，13萬噸／年)兩個外資公司所建的夠規(guī)模。燕山石化今年2月剛投產(chǎn)的6萬噸／年裝置是與三菱合資的，中石化在天津建設(shè)的26萬噸／年裝置是與克合資。目前國內(nèi)企業(yè)還沒有自主建設(shè)的規(guī)?；厶妓狨ロ椖浚杓颖杜?。

功能高分子材料在氟硅材料方面，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)具有一定的基礎(chǔ)。規(guī)劃強調(diào)“鞏固有機硅單體生產(chǎn)優(yōu)勢，大力發(fā)展硅橡膠、硅樹脂等有機硅聚合物產(chǎn)品。著力調(diào)整含氟聚合物產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，重點發(fā)展聚全氟乙丙烯(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)及高性能聚四氟乙烯等高端含氟聚合物，等等”。

各種先進膜材料等功能高分子以及一些制造先進高分子材料的重要中間體如己二胺、己二腈、TDI、MDI、HDI等也列入了重點發(fā)展產(chǎn)品目錄。

第三，高性能復(fù)合材料。在高性能復(fù)合材料領(lǐng)域，比較耳熟的產(chǎn)品有碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維。其中碳纖維列入十大重點工程：碳纖維低成本化與高端創(chuàng)新示范工程。目標(biāo)：到2015年，碳纖維年產(chǎn)能達到1.2萬噸／年，基本滿足航空航天、風(fēng)力發(fā)電、運輸裝備等需求。

第4篇：高分子材料的定義范文

【關(guān)鍵詞】丙烯酸；丙烯酰胺；凝膠；吸水樹脂

1. 高吸水性樹脂的定義

高吸水性樹脂是上世紀(jì)70年代由美國農(nóng)業(yè)部北方地區(qū)研究中心率先開發(fā)成功的一種新型功能高分子材料，它能夠吸收達到自身總量的幾百倍乃至幾千倍的水，顯示奇特的吸水、保水功能，成為高分子材料領(lǐng)域內(nèi)的一朵奇葩[1]。

高吸水性樹脂的吸水、保水原因是這類材料分子中含有大量的羥基、羧基等強親水性基團，具有高分子電解質(zhì)的分子擴張性能；同時，由于材料中構(gòu)成的輕度交聯(lián)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，限制了分子的進一步擴張程度，二者的綜合作用使得吸水性樹脂只能在水中溶脹而不溶解，并具有極強的吸水和保水能力。

2. 高吸水性樹脂聚丙烯酸的制備

適量的NaOH 溶于蒸餾水中，然后依次加入丙烯酸、丙烯酰胺、N，N?-亞甲基雙丙烯酰胺（交聯(lián)劑）、先把K2O2S8 （引發(fā)劑）。攪拌均勻后，在65～75?C下反應(yīng)3 h，取出凝膠狀產(chǎn)物，剪碎后置人烘箱中干燥至恒重，再用萬能粉碎機粉碎得到固體高吸水樹脂顆粒。

3. 性能測試

3.1 吸水性能的測定

將樹脂在自來水中浸泡24 h后，測定吸水倍率。計算公式如下：

4.3結(jié)論

a.采用水溶液法工藝簡單，比較合適工業(yè)化生產(chǎn)。

b.單體的濃度是制造吸水樹脂的關(guān)鍵。濃度太低，聚合難以進行；濃度太高，反應(yīng)過于劇烈，控制不住聚合溫度，既不安全，又難得到吸水性產(chǎn)品。

c.丙烯酸在聚合之前必須用堿中和。中和度一般為60～90?C。當(dāng)中和度超過90?C，pH值高，樹脂中離子濃度增加，反應(yīng)引發(fā)減慢，轉(zhuǎn)化率降低，增加樹脂的可溶部分，同時，由于剩余的羧基少，產(chǎn)品吸水倍率降低。相反，中和度在60%以下，pH值低，導(dǎo)致樹脂中離子濃度低，網(wǎng)絡(luò)的靜電斥力和滲透壓變小，不易得到高吸水性產(chǎn)品。在中和度較低的情況下，反應(yīng)容易失控，發(fā)生爆聚，產(chǎn)品的性能和生產(chǎn)的安全均得不到保證[14]。

d.聚合反應(yīng)溫度對聚合產(chǎn)物的性能影響的情況，與單體的濃度影響相似。當(dāng)溫度在65?C左右時，聚合所得吸水性樹脂的吸水率頗佳。當(dāng)溫度較低時，聚合反應(yīng)發(fā)速度緩慢，未聚合或聚合度不足部分增多，產(chǎn)品吸水倍率下降；當(dāng)溫度過高時，反應(yīng)容易失控，所得樹脂的吸水倍率不理想。

【參考文獻】

1.鄒新禧，超強吸水劑（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002

第5篇：高分子材料的定義范文

[摘要]高分子化學(xué)課程是高分子材料與化工專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，涵蓋內(nèi)容多，需要合理安排教學(xué)，運用其他課程知識，用學(xué)生容易接受的實例解釋理論問題，能夠增強學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，達到較好的講授效果。

[關(guān)鍵詞]高分子化學(xué)；教學(xué)；實例

高分子化學(xué)課程是高分子材料與化工專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是研究高分子化合物的合成原理和化學(xué)反應(yīng)的科學(xué)。學(xué)生應(yīng)具備一定的無機化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計知識才能學(xué)好該課程。國內(nèi)高校多采用潘祖仁先生主編的國家級優(yōu)秀教材高分子化學(xué)[1-2]，對這門課的掌握程度，影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。因此學(xué)生一般比較重視[3]。但對于初學(xué)者來說，認(rèn)為該課程的內(nèi)容較多，比較分散，系統(tǒng)性不強，有些知識點理解不透。

1高分子化學(xué)的課程特點

高分子化學(xué)主要介紹高分子的合成原理及高分子的化學(xué)反應(yīng)，合成原理以聚合反應(yīng)動力學(xué)為主線，衍生到聚合速率和分子量，而這二個指標(biāo)正是工業(yè)生產(chǎn)控制的主要工藝參數(shù)，再通過聚合理論方程，討論溫度、介質(zhì)、單體、引發(fā)劑等對聚合的影響。對于連鎖聚合，每一種聚合機理都有特殊的引發(fā)體系，因此引發(fā)劑或引發(fā)體系也是高分子化學(xué)的重點內(nèi)容之一。最后一章，聚合物的化學(xué)反應(yīng)，主要介紹聚合物化學(xué)反應(yīng)特征、聚合物的基團反應(yīng)及接枝、擴鏈、交聯(lián)、降解和老化，提出促使降解或防止老化的途徑。有學(xué)者總結(jié)高分子化學(xué)課程有“五多”的特點，即內(nèi)容多、概念多、頭緒多、關(guān)系多和數(shù)學(xué)推導(dǎo)多[4]。該課程專業(yè)理論性強，概念復(fù)雜，抽象難懂，一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[5]。

2課程知識點淺析

該課程序論中，除了介紹高分子化合物的基本概念、命名、發(fā)展歷程及結(jié)構(gòu)方面的基本知識外，重點介紹分子量。高分子的分子量大且具有一定的分布是高分子化合物的主要特點，其作為材料的力學(xué)性能主要由分子量及其分布決定。該部分內(nèi)容介紹，需使學(xué)生明白高分子的分子量與小分子的相對分子質(zhì)量的區(qū)別?？s合和逐步聚合反應(yīng)中，首先通過二種雙官能團單體參與的線形縮聚過程示例，第一步反應(yīng)，得到二聚體，第二步反應(yīng)可以得到三聚體、四聚體，此時體系中含有一、二、三、四聚體的分子，第三步聚合，體系中可能含有八、七、六、五、四等聚體，假若反應(yīng)就此終結(jié)，體系中產(chǎn)物的聚合度不同，由此使同學(xué)們很容易理解聚合反應(yīng)得到的產(chǎn)物即聚合物，分子量存在一定的分布。同時自然引入官能團等活性概念，才能從紛亂的聚合反應(yīng)中抽取出本質(zhì)特征，用一個速率常數(shù)描述同種官能團的反應(yīng)特征。在課程體系中，活性中心等活性概念是高分子化學(xué)的基本思想，因此要借助實驗數(shù)據(jù)進行例證，分子碰撞理論進行闡釋。還需要明晰N0和N的含義。有二個相同的羥基，肯定體系中存在另一個分子含有二個羧基，因此平均每個分子鏈含有一種基團；對于均縮聚，更是如此。這點一定讓同學(xué)理解，因為后面的理論方程推導(dǎo)要不斷用到。另外，反應(yīng)程度p是一個非常重要的概念和度量，定義為參與反應(yīng)的基團數(shù)(N0－N)占起始基團數(shù)N0的分?jǐn)?shù)[2]，代表某種基團的轉(zhuǎn)化率，反映了聚合反應(yīng)的反應(yīng)進程?？s聚反應(yīng)中產(chǎn)物分子量分布，F(xiàn)lory利用統(tǒng)計法，根據(jù)等活性概念假設(shè)，以雙官能團單體均縮聚為例，形成x-聚體每個鍵的成鍵幾率為p，分子末端一個不成鍵幾率為(1-p)，推導(dǎo)了線形縮聚的分子量分布關(guān)系[2]。實質(zhì)上，每一個鍵的成鍵幾率不同，按照反應(yīng)程度概念，應(yīng)該是隨著聚合度增大，p增大，為了處理簡便，等同化，根據(jù)乘法原理，即得x-聚體的數(shù)量分布函數(shù)。后面自由基聚合、共聚合、離子聚合和配位聚合，都屬于連鎖或鏈?zhǔn)骄酆蠙C理，聚合一般都包含鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止和鏈轉(zhuǎn)移幾個基元反應(yīng)。首先，要有活性中心的形成，進行鏈引發(fā)反應(yīng)；正是根據(jù)其活性中心的不同，將其分為以上自由基聚合、離子聚合等。

有關(guān)其機理及分子結(jié)構(gòu)的形成，與有機化學(xué)中的空間位阻效應(yīng)、共軛效應(yīng)有關(guān)。聚合動力學(xué)與物理化學(xué)知識有關(guān)，需要同學(xué)學(xué)前不妨復(fù)習(xí)下以前學(xué)過的有關(guān)內(nèi)容。對于自由基聚合，介紹其英文詞匯為Radical，含有“激進、活潑”之意，故可以作為活性中心，故教材中一般用R•表示，黑點代表單電子。聚合物中單元結(jié)構(gòu)主要在鏈增長階段完成，故鏈增長過程直接影響聚合物分子結(jié)構(gòu)。①鍵接結(jié)構(gòu)。增長過程中，結(jié)構(gòu)單元間的連接存在“頭—尾”、“頭—頭”(或“尾—尾”)兩種可能形式，一般以頭－尾結(jié)構(gòu)為主。原因是以尾－尾連接，活化能大。列舉生活中的實例，如小轎車、“和諧號”動車車頭，都采用流線型，頭部體積較小，阻力較小。微觀上的化學(xué)反應(yīng)也遵循同樣道理。②立體構(gòu)型。自由基上C為SP2雜化，與單體作用時既可從上方也可從下方進行作用，自由基聚合物分子鏈上取代基在空間的排布是無規(guī)的，但從空間位阻考慮，無規(guī)結(jié)構(gòu)中，間同結(jié)構(gòu)略占優(yōu)勢。③幾何構(gòu)型。雙烯類單體，還存在幾何異構(gòu)，傾向于形成反式結(jié)構(gòu)，都可以根據(jù)空間位阻進行解釋。這樣同學(xué)就容易理解高分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的特性。另外自由基聚合的引發(fā)效率，主要是①誘導(dǎo)分解。誘導(dǎo)分解實際上是自由基向引發(fā)劑的轉(zhuǎn)移反應(yīng)，也就是說，自由基誘使引發(fā)劑分解，消耗掉引發(fā)劑，作無用功，故使引發(fā)效率降低。②籠蔽效應(yīng)，主要指溶液聚合中，引發(fā)劑分子處于溶劑的包圍中而不能發(fā)揮作用，可以想象，引發(fā)劑分子周圍存在一層層的溶劑分子和單體分子相隔的球形包圍圈(好像籠子一樣)，初級自由基遇到單體，直接作用，形成單體自由基，若遇到溶劑分子，不能作用，被彈回，有可能與下一個初級自由基結(jié)合，甚至與溶劑分子結(jié)合，使引發(fā)劑分子白白消耗，引發(fā)效率降低，稱為籠蔽效應(yīng)。由此派生出單體的活性與濃度、體系粘度和引發(fā)劑濃度，都影響引發(fā)效率，使同學(xué)將知識學(xué)通、學(xué)活。自由基共聚合中，關(guān)于鏈自由基的活性，一般認(rèn)為帶有共軛取代基的鏈自由基穩(wěn)定，同學(xué)不易理解，以射擊為例，若自由基上存在共軛基團，單電子不再歸屬于某個原子，離域程度大，行蹤不定，這樣用槍瞄準(zhǔn)難度增加。單體相當(dāng)于槍，就不易和它反應(yīng)，故該類自由基活性差。

若鏈自由基帶有非共軛取代基，其單電子位置固定，活動空間小，容易瞄準(zhǔn)擊中，即容易和單體發(fā)生反應(yīng)，該類自由基活性高。烯類單體的離子聚合中，單體適宜于進行陽離子聚合還是陰離子聚合，主要取決于單體的結(jié)構(gòu)，考慮取代基的誘導(dǎo)效應(yīng)和工軛效應(yīng)。帶有π-π共軛體系的單體都能進行陰離子聚合。如果取代基具有吸電子性質(zhì)，更易進行陰離子聚合。因為吸電子基降低雙鍵上電子云密度，有利于陰離子進攻，并使形成的碳陰離子的電子云密度分散而穩(wěn)定。而具有推電子取代基的烯類單體可進行陽離子聚合，因為推電子取代基增大了雙鍵上電子云密度，有利于陽離子進攻，并使形成的碳陽離子的正電性降低而穩(wěn)定。苯乙烯，丁二烯等含有共軛體系的單體，由于其π電子云的流動性強，易誘導(dǎo)極化，能進行陽離子、陰離子或自由基聚合。陰離子的活性聚合在理論上和實際應(yīng)用中具有重要意義，要讓學(xué)生明白活性聚合的原因、應(yīng)用價值。配位聚合，要重新復(fù)習(xí)下無機化學(xué)中的配合物知識，其引發(fā)體系中，過渡金屬為中心原子，它提供空軌道，烯類單體作為配體在空軌道上活化、按照一定的方向或方式進行配位、插入到增長鏈中，因此所得產(chǎn)物立構(gòu)規(guī)整度一般較高。聚合物的化學(xué)反應(yīng)，是聚合物改性、擴大聚合物品種的手段之一。接枝、交聯(lián)等使聚合物分子量增大，降解、老化使聚合物分子量降低。用鮮活的實例向同學(xué)介紹，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)時不覺得生硬，便于接受。

3結(jié)語

作為一名高校教師，能夠?qū)?fù)雜的原理講解得淺顯易懂，抽象的理論能夠結(jié)合現(xiàn)實生活具體化、簡單化，語言生動，課堂氣氛活躍，學(xué)生對所講內(nèi)容有強烈的興趣，這門課程的授課質(zhì)量才有保證。

參考文獻

[1]王小龍，何乃普，王九思．《高分子化學(xué)》教學(xué)中有機化學(xué)知識的有效利用探索[J]．高分子通報，2009(11)：62-65．

[2]潘祖仁．高分子化學(xué)(第五版)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011．

[3]王國建．《高分子化學(xué)》課程教學(xué)體會點滴[J]．高分子通報，2012(11)：97-100．

[4]陳傳祥．金屬材料工程專業(yè)高分子化學(xué)教學(xué)改革探索[J]．化工高等教育，2007(2)：37-39．

第6篇：高分子材料的定義范文

關(guān)鍵詞：防火涂料；使用；問題分析；措施

中圖分類號： X928.7文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

1前言

隨著高分子材料在各種場合的廣泛應(yīng)用，火災(zāi)的潛在危險也在增加，隨之產(chǎn)生大量涉及消防安全的隱患，一旦發(fā)生火災(zāi)，給人們生命財產(chǎn)造成巨大損失。關(guān)于阻燃高分子材料的研究在近20年來引起了人們的廣泛關(guān)注，并且在許多國家已經(jīng)以立法的形式強制在某些領(lǐng)域必須采用阻燃材料與阻燃技術(shù)。過去常采用鹵、銻阻燃體系來提高高分子材料的阻燃性，但由于該體系在燃燒時產(chǎn)生大量的煙霧及含鹵的有毒有害氣體造成二次災(zāi)害，危及人們的生命安全。為此，低煙無鹵阻燃材料的研究和開發(fā)倍受人們的重視，并有逐漸取代含鹵阻燃材料的趨勢。本文重點探討的公共娛樂場所屬于人員密集型場所，其內(nèi)部環(huán)境一般比較嘈雜，內(nèi)部裝修也往往大量地使用易燃、可燃材料，使火災(zāi)荷載加大，一旦發(fā)生火災(zāi)，會加速火災(zāi)蔓延。因此我們只有對建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、組件和家具等進行阻燃處理，才能有效的預(yù)防和控制初起火災(zāi)。

2防火涂料的發(fā)展歷程

防火涂料可謂歷史悠久，早在古羅馬時代就有人開始把木材漫涂醋和粘士漿液來進行難燃處理。發(fā)展到近代，則用石膏、灰泥、水泥等與水調(diào)和，涂覆于建筑物表面，使之隔熱防火。后來，有人曾仔細(xì)觀察蛇被燒的變化，蛇體膨脹、冒氣和起泡，蛇體發(fā)生蜷縮，而內(nèi)部機體則受到一定程度的保護。由此啟發(fā)而發(fā)明了以汽油、二甲苯之類為有機溶劑的膨脹型防火涂料。20世紀(jì)30年代已有以水玻璃為黏結(jié)劑，加礦粉為填料的無機防火涂料。我國的防火涂料研究起步較晚，但發(fā)展速度很快。近代的防火涂料的研制和應(yīng)用起始于50年代后期，即以硅酸和開發(fā)新型防火涂料的工作，主要是溶劑型的。70年代末，公安部四川消防研究所開始研究防火涂料，首先研究出膨脹型過氯乙烯防火涂料，后來又研究出膨脹型丙烯酸乳膠防火涂料。從80年代中期開始，公安部四川消防科學(xué)研究所率先研制成LG鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，與北京建筑材料防火公司共同研制成LB鋼結(jié)構(gòu)膨脹型防火涂料。1990年開始，防火涂料得以迅速發(fā)展，防火涂料的產(chǎn)量和品種數(shù)目劇增，全國注冊生產(chǎn)廠家不下百家。隨著經(jīng)濟建設(shè)的不斷深入，防火涂料的需求量會迅速大增加。

3公共娛樂場所的定義

所謂公共娛樂場所一般是指舞廳、酒吧、卡拉OK、夜總會、歌舞酒樓、桑拿娛樂中心等供人們?yōu)t灑娛樂的地方。從消防角度來講，就是人員相對集中、可燃物多、電器設(shè)備多、裝修豪華、火災(zāi)條件下易造成人員傷亡的娛樂場所。

4公共娛樂場所火災(zāi)的特點

4.1 燃燒猛烈迅速、易形成立體燃燒

公共娛樂場所尤其是歌舞廳、影劇院、禮堂等，建筑跨度大，空間巨大，空氣流通快，加之可燃物多，一旦發(fā)生火災(zāi)，室內(nèi)溫度迅速升高，火勢發(fā)展速度快，燃燒猛烈，快速形成大面積立體燃燒形勢，并極易造成房屋的倒塌，往往會給撲救工作帶來很大的困難。

4.2 燃燒產(chǎn)物毒性大，易造成人員傷亡

公共娛樂場所內(nèi)可燃物的燃燒產(chǎn)物煙霧濃、毒性大，如一般的公共娛樂場所內(nèi)都陳設(shè)有大量桌椅、木隔斷及吊頂、墻板等木制材料，木材在受熱分解后發(fā)生熱裂解反應(yīng)，在200℃左右開始，主要生成一氧化碳、二氧化碳、水蒸氣、甲酸、乙酸等產(chǎn)物。娛樂場所內(nèi)還大量使用地毯、窗簾、飾物等麻織物，而紡織品燃燒時產(chǎn)生的二氧化氮和其他氮的氧化物，會引起肺的強烈刺激，從而引起即刻死亡及滯后性死亡。尤其是一些公共娛樂場所在裝修施工中，業(yè)主往往為了效果、美觀，而大量采用高分子聚合物，燃燒時會散發(fā)出大量有毒氣體，僅產(chǎn)生的氰化氫達到350ppm 時，就可迅速致人窒息性死亡。

4.3 人員高度密集，疏散工作難度大

公共娛樂場所營業(yè)期間人員密集性高，特別在節(jié)假日期間，超員嚴(yán)重，一旦發(fā)生火災(zāi)，極易出現(xiàn)擁擠，踩踏等情況，嚴(yán)重影響人員疏散。同時，部分公共娛樂場所為防止客人“跑單”等，擅自鎖閉安全出口，在門窗上設(shè)置鐵柵欄等障礙物，也是發(fā)生火災(zāi)時影響疏散和滅火救援、導(dǎo)致重大人員傷亡的主要原因。如2000 年12月25日洛陽東都商廈火災(zāi)，舞廳定員200 人，但失火時嚴(yán)重超員，建筑物共4座敞開式樓梯，其中3座裝有鐵柵欄并上鎖，另1座敞開樓梯被濃煙封堵，導(dǎo)致309人死亡。

4.4 公共娛樂場所建筑外窗隨意封閉裝修

國家對地下建筑內(nèi)設(shè)置公共娛樂場所有更加嚴(yán)格的要求，但值得關(guān)注的是，近年發(fā)生的多起公共娛樂場所亡人火災(zāi)。究其原因，建筑物原先本設(shè)計了多處窗戶，用于自然排煙，而在后期經(jīng)營過程中，經(jīng)營者出于建筑保溫、減少噪音、遮蔽光線、裝修美觀、封閉空間等種種目的，通過裝修、裝飾將窗戶部分遮擋甚至完全封堵，使原合格建筑變?yōu)榈厣厦荛]場所形同地下建筑，致使發(fā)生火災(zāi)時大量高溫有毒煙氣聚集，造成火災(zāi)時排煙不暢或無法排煙，導(dǎo)致大量人員傷亡，并妨礙了消防官兵的滅火救援工作。

5公共娛樂場所防火涂料使用依據(jù)及存在的問題

5.1 公共娛樂場所防火涂料使用依據(jù)

針對公共娛樂場所火災(zāi)頻發(fā)，人員傷亡、財產(chǎn)損失較大的情況，我國已對建筑裝修材料的耐火性能倍加重視，國家的防火設(shè)計規(guī)范對相關(guān)材料、構(gòu)件等提出了嚴(yán)格的防火、阻燃要求，主要有:

1. GB50045－95《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》和GB50016－2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定: 耐火等級為一、二級的建筑物，其柱、梁、樓板、疏散樓梯和屋頂承重構(gòu)件應(yīng)采用耐火極限在0.5～3h 非燃燒體，雖然鋼材是非燃燒體，但其耐火極限僅為0.25h，在火災(zāi)中很容易因喪失機械強度而坍塌。因此，為避免產(chǎn)生二次災(zāi)害，使承重鋼結(jié)構(gòu)能在火災(zāi)事故中，在規(guī)定的時間內(nèi)保持必要的強度，須對其采取涂覆防火涂料等防火措施加以保護，以滿足規(guī)范要求。

第7篇：高分子材料的定義范文

§4—1有機物(1節(jié)時)

【目的要求】:1.了解有機物概念、有機物和無機物的區(qū)別和聯(lián)系。

2.從碳原子的結(jié)構(gòu)特征來了解有機物的特點。

3.介紹簡單有機化學(xué)發(fā)展史，了解有機物對發(fā)展國民經(jīng)濟和提高人民生活水平的重要意義。

【重、難點】:有機物的定義和有機物的特點。

【教學(xué)方法】:實例引導(dǎo)，自學(xué)閱讀，討論分析，對比歸納，認(rèn)識實質(zhì)。

【教學(xué)過程】:

〖引入〗:學(xué)生舉出已經(jīng)認(rèn)識的有機物；講“有機物”一詞的來源及有機

物的發(fā)展史。

〖CAI軟件〗：[思考討論]：

1、什么是有機物？其組成元素有哪些？

2、有機物與無機物是否為毫無關(guān)系的兩類物質(zhì)？

3、有機物種類繁多的原因何在？

4、有機物有哪些特點？這些特點與什么密切相關(guān)？

5、有機物對發(fā)展國民經(jīng)濟和提高人民生活具有什么意義？

〖學(xué)生活動〗：自學(xué)閱讀

〖師生活動〗：學(xué)生回答、討論，教師評價、分，全國公務(wù)員共同天地析、講解，解決以上問題。

1、學(xué)生回答

2、舉例：尿素和碳酸分子結(jié)構(gòu)對比；用氰制醋；2000諾貝爾化學(xué)獎的成果——導(dǎo)電塑料；說明有機物和無機物并無截然區(qū)別。

3、從碳原子結(jié)構(gòu)分析其化學(xué)鍵；從碳原子間可形成碳鏈，即使相同碳原子數(shù)時，又可有支鏈，可成環(huán)。說明種類繁多的原因。

4、分析：溶解性、熔沸點、導(dǎo)電性等物理特性與其分子極性和分子晶體有關(guān)；熱穩(wěn)定性、可燃性、反應(yīng)慢且復(fù)雜與其碳原子結(jié)構(gòu)，以碳為主，共價鍵結(jié)合，分子復(fù)雜有關(guān)。

5、CAI展示化學(xué)將作為中心學(xué)科，對人類社會的貢獻以及我國在高分子材料方面重點研究的項目等。

〖小結(jié)〗：學(xué)生填表比較有機物和無機物的性質(zhì)不同點和導(dǎo)致原因。

〖練習(xí)〗：1、課本64頁第3題的（2）

2、有A、B兩種有機物，它們都是碳、氫化合物，且碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都是85.7%。A在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度是1.25g/L，B蒸氣的密度是相同狀況下氫，全國公務(wù)員共同天地氣的21倍。求A、B的分子式。

〖師生活動〗：學(xué)生解答后，教師評價。師生共同歸納求有機物分子式的

一般方法和思路。

【作業(yè)布置】:課本65頁第4題和73頁第3、4題

【教后記】:

1、本節(jié)課用自制的CAI課件上，學(xué)生興趣高，直觀。

2、注意挖掘了結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，為以后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

第8篇：高分子材料的定義范文

（麗水學(xué)院，浙江 麗水 323000）

摘 要：水性聚氨酯作為一種化工原料，是以水為分散介質(zhì)的二元膠體體系，與溶劑型聚氨酯相比，具有無毒，易燃燒，對環(huán)境無污染等優(yōu)點，有很好的應(yīng)用前景.本論文主要從水性聚氨酯的應(yīng)用、水性聚氨酯的分類及常見的水性聚氨酯的合成三個方面進行論述.近年來，隨著環(huán)境相關(guān)法律法規(guī)的不斷完善，人們對周邊環(huán)境的保護意識正在不斷增強，因此，水性聚氨酯取代溶劑型聚氨酯的研究將是一個長期而且十分重要的課題.

關(guān)鍵詞 ：水性聚氨酯；應(yīng)用；分類；合成

中圖分類號：TQ323.8文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1673-260X（2015）08-0014-03

基金項目：麗水市高層次人才培養(yǎng)資助項目（2013RC15）；麗水市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)管委會2014合成革轉(zhuǎn)型升級關(guān)鍵共性技術(shù)項目（2014LKG003）；浙江省公益技術(shù)研究工業(yè)項目（2014C31070）

21世紀(jì)經(jīng)濟迅猛發(fā)展，給人們帶來物質(zhì)享受和精神享受的同時，也對人們賴以生存的自然環(huán)境造成了一定的污染.工業(yè)生產(chǎn)向大氣中排放了大量的揮發(fā)性有機物質(zhì)，污染了環(huán)境.這些揮發(fā)性物質(zhì)的來源主要有兩大方面：首先是工業(yè)生產(chǎn)的集中化和人們環(huán)境保護意識的淡??；其次是人類生活中產(chǎn)生的垃圾或排放的廢棄物.生活中除了汽車尾氣產(chǎn)生大量的有機排放物，還有涂料在使用過程中排放的有機物，這兩個是城市空氣污染源的主要污染源.因此，想要改善一個城市空氣的質(zhì)量，改變涂料的成分，減少有機物質(zhì)的排放量是一個很有效的方式.

水性聚氨酯是用水作為新型的聚氨酯體系的分散介質(zhì)，也稱為水性聚氨酯或水分散性的聚氨酯等[1].水性聚氨酯以水為溶劑，無污染，安全可靠，機械性能優(yōu)良，易于修改且兼容性好[2,3].

1 水性聚氨酯的應(yīng)用

隨著水性聚氨酯性能不斷的改善，水性聚氨酯用途也越來越廣泛，人們利用水性聚氨酯特有的強韌、柔軟以及強附著性和耐溶劑性等優(yōu)點，將其應(yīng)用于涂料、輕工紡織、木材加工、建筑、皮革加工、印染等等很多領(lǐng)域[4].

1.1 處理劑

水性聚氨酯具有柔軟、耐溶性及強附著性等優(yōu)點，使得其廣泛應(yīng)用于印染行業(yè)，比如做柔軟與防皺的處理劑、涂料印花粘合劑以及染色助染劑、抗靜電處理劑等等[5-7].水處理織物的聚氨酯的使用，可提高染色深度，牢度和織物的其他性能.另外，水性聚氨酯還能夠用做石油的破乳劑，效果好、速度快、價格低、無毒，現(xiàn)正在廣泛使用.

1.2 粘合劑

與溶劑型聚氨酯一樣，水性聚氨酯也具有很好的粘接性，在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用.它不僅能用做基材的涂層膠，還可以用于多種基材的粘接.聚氨酯膠粘劑具有成本低、無公害、耐水、耐磨、耐油、耐細(xì)菌等性能.

1.3 涂飾劑

聚氨酯材料具有耐磨、柔韌等特性，廣泛應(yīng)用于皮革、織物、塑料、地板等做涂層劑.比如水性聚氨酯在印染行業(yè)可以用作涂層劑[8]，可以用于多種織物的涂層，應(yīng)用于帆布、傳送帶涂層及服裝面料等[9,10]，聚氨酯涂層織物具有彈性好、涂層薄、耐磨耐水等特質(zhì)，是一種多性能多用途的涂層面料，產(chǎn)品受到廣大消費者的青睞.

2 水性聚氨酯的分類

水性聚氨酯的原料和配方的多樣性，使它的品種很多，人們發(fā)展了許多方法和配方制備水性聚氨酯.水性聚氨酯可以按照以下幾種方式進行分類.

2.1 按外觀進行分類

水性聚氨酯按照外觀可以分為聚氨酯分散體，水性聚氨酯水溶液和聚氨酯乳液等[11]，這三者之間的區(qū)別見下表1.

2.2 按親水性基團的性質(zhì)進行分類

根據(jù)主鏈或側(cè)鏈含離子基團的聚氨酯是否為離子聚合物鏈，水性聚氨酯樹脂可分為陽離子，陰離子，非離子和兩性[12-14].同時含有陰離子和陽離子基團的聚氨酯離聚物稱為水性聚氨酯.

陽離子聚氨酯一般是指主鏈或側(cè)鏈含有銨離子（在大多數(shù)情況下是一種季銨離子）或水性聚氨酯的锍離子[15].含銨離子是基于叔胺基團主要由叔胺作用的含有擴鏈劑制備水性聚氨酯主鏈，仲胺酸或烷基化劑形成親水性的銨離子[16].此外，環(huán)氧氯丙烷與含氨基的酸和銨離子的聚氨酯反應(yīng)也可以形成.

陰離子型水性聚氨酯主要是含有側(cè)鏈的離子基團，陰離子型水性聚氨酯可以分為羧酸型和硫酸型[17].

非離子型聚氨酯，通過定義是一種分子不含離子基團的水性聚氨酯[18].非離子型水性聚氨酯的制備方法[19]：（1）普通聚氨酯預(yù)聚物或聚氨酯在有機溶劑中的高剪切乳化作用下強制乳化；（2）由一種非離子型親水基團的分子中含有親水基團或鏈段，通常是羥甲基，而親水鏈段是聚氧化乙烯的低分子重量.

兩性離子型水性聚氨酯，也被稱為混合型聚氨酯，聚氨酯的分子結(jié)構(gòu)是指離子基團或片段，有非離子親水基團或鏈段[20].

2.3 按使用形式進行分類

根據(jù)水性聚氨酯膠粘劑的使用形式可分為單組分和雙組分類型[21].可以直接使用或無膠可實現(xiàn)所需性能的水性聚氨酯被稱為單組分[22]；如果單獨使用不能達到要求的性能，或一個部件無法達到所需性能，然而，可以通過粘合劑的改進，在這種情況下，水性聚氨酯膠粘劑的單體和粘合劑一起構(gòu)成雙組分系統(tǒng).

水性聚氨酯涂料主要有三種類型，即單組分，雙組分聚氨酯和聚氨酯改性涂料[23].揮發(fā)性有機化合物（VOC）是涂料的重要指標(biāo)，環(huán)境試驗的雙組分聚氨酯VOC含量很低，通常小于21g/L，對環(huán)境幾乎沒有污染[24].它可以在一個薄膜的室溫固化，膜的交聯(lián)程度比較高，溶劑的雙組分聚氨酯涂料具有固化膜的硬度和附著力好的優(yōu)點，可達到溶劑型聚氨酯涂料可以實現(xiàn)的效果[25].而單組分水性聚氨酯涂料因其聚合物分子量很高，通常都是較低的分子量或低交聯(lián)度，不能形成穩(wěn)定的水分散體，在涂料中各種性能都不是很好，需要改善.

2.4 按聚氨酯原料進行分類

水性聚氨酯材料的制備不同，由低聚物多元醇的主要類型可分為聚酯，聚醚和聚烯烴型[26]等，分別指的是一種聚酯多元醇，從水性聚氨酯多元醇[27]、聚醚多元醇、聚丁二烯二醇低聚物的制備.此外，還有一些混合型，如聚醚-聚丁二烯，聚酯-聚醚等.

若以聚氨酯異氰酸酯為原料，又可分為脂肪族水性聚氨酯異氰酸酯型，芳香族異氰酸酯型和脂環(huán)族異氰酸酯型[28]，根據(jù)具體的原料也可細(xì)分.

3 水性聚氨酯的合成

目前，水性聚氨酯的合成可大致分為兩類：外乳化法和乳化法[30].外乳化法是指在乳化劑存在下，聚氨酯預(yù)聚體形成有機溶液或水強制乳化，但很少使用這種方法了.目前，對水性聚氨酯的制備方法通常是用乳液的方法，即，在制備過程中不添加乳化劑，但通過引入親水性成分，因此，這種方法也被稱為自乳化法.水性聚氨酯的合成工藝，通過對反應(yīng)過程和溶劑的體積擴散過程的特點，內(nèi)乳化法可分為預(yù)聚體分散法，酮亞胺-酮連氮法，丙酮法，熔融分散法和封端異氰酸酯法等[31].其中比較常用的是預(yù)聚體法和丙酮法.

3.1 預(yù)聚體分散法

預(yù)聚體分散的方法首先是聚醚或聚酯二醇和二異氰酸酯反應(yīng)的異氰酸酯封端的預(yù)聚體，用少量溶劑稀釋后引入親水?dāng)U鏈劑得到的分子量和粘度較低的中間溶液.緊接著是將該上述溶液添加到去離子水或含有多胺擴鏈劑的水中，乳化和擴鏈，并得到水性聚氨酯分散體.

這種方法的優(yōu)點是溶劑消耗少，可以得到含支鏈結(jié)構(gòu)的高分子乳液.但這種方法合成的預(yù)聚物分子量不能太高，并且需要嚴(yán)格控制乳化液的預(yù)聚物粘度，否則將是非常困難的，并且乳液的粒徑比較大，得到的產(chǎn)品的質(zhì)量不如丙酮法.

3.2 酮亞胺-酮連氮法

酮亞胺-酮連氮法和預(yù)聚體分散法相似.在鏈延伸階段預(yù)聚體分散法是采用溶解在水中的兩元伯胺進行擴鏈反應(yīng)的，因為NCO基團和NH2基團反應(yīng)速度太快，不容易獲得細(xì)小均勻的乳液[32]；酮亞胺酮連氮法是采用酮連氮體系（肼）或酮亞胺體系作為一個潛在的固化劑，這些物質(zhì)可以和預(yù)聚物混合并沒有反應(yīng)，當(dāng)混合物加入水，酮亞胺或酮連氮將以一定的水解速度將游離的兩元胺或肼釋放出來，和分散在聚合物顆粒的水性聚氨酯的反應(yīng)可以得到擴鏈脲.在反應(yīng)過程中，擴鏈和分散是同時進行的.

3.3 丙酮法

丙酮法又稱溶液法，是指在沸點低能和水相溶的惰性溶液（如甲基乙基酮，丙酮）中，預(yù)聚體和親水?dāng)U鏈劑進行擴鏈反應(yīng)，較高分子量的聚氨酯預(yù)聚體就形成了.需要不斷向反應(yīng)溶液中添加溶液以降低聚氨酯溶液的粘度，使其易于攪拌，然后加入水進行分散，形成乳液，最后將溶劑蒸發(fā)，得到高分子量的聚氨酯分散體.在整個反應(yīng)過程中的操作方法比較簡單，系統(tǒng)的形成是比較均勻的，由于較低的粘度會之前得到預(yù)聚物或聚氨酯樹脂乳液分子量高，得到的乳液是一種較好的方法，但需要消耗大量的溶劑，而且過程是比較復(fù)雜的.

3.4 熔體分散縮合法

熔化分散縮合，這種方法通常也稱預(yù)聚體分散甲醛擴鏈法或熔體分散法，是在沒有溶劑的條件水性聚氨酯的一種制備方法.它是異氰酸酯的加成聚合和氨基酸的縮合反應(yīng)緊密地聯(lián)系在一起，異氰酸酯合成預(yù)聚物包含親水性預(yù)聚體的第一端，然后保持在130℃的溫度下，預(yù)聚物和過量尿素反應(yīng)生成縮二脲，然后在水溶液中進行甲醛的羥甲基化反應(yīng).在整個反應(yīng)過程中pH值的降低，可促進縮合聚合是在分散相中進行，易于形成高分子量聚氨酯.

3.5 封端NCO法

封端異氰酸酯的合成，指的是特異性阻斷劑在聚氨酯乳液之前使用，將活性-NCO基團保護起來，使其封閉起來，失去活性，然后在水中分散成特定的乳液，需要用時解封即可.

目前，國內(nèi)外的學(xué)者們對水性聚氨酯的合成也做了一些研究.陳延娜選擇不同的兩異佛二酮二異氰酸酯（IPDI），二羥甲基丙酸（DMPA），聚酯和聚醚多元醇為原料，采用陰離子自乳化法，即在聚合物鏈中引入親水基團DMPA，水性聚氨酯乳液就是這樣合成的.其研究發(fā)現(xiàn)，DMPA的含量在3wt%～8wt%可得到穩(wěn)定的乳液，聚氨酯軟段的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（G）增加；在聚醚軟段分子量的增加，會使聚氨酯乳液粒徑小，穩(wěn)定性提高，粘度升高，斷裂伸長率增加，膜的拉伸強度降低等；沈艷濤通過一系列研究表明DMPA的含量是一個關(guān)鍵因素，產(chǎn)物分子中DMPA含量比小，DMPA含量低會導(dǎo)致水的溶解性不好，高粘度.異氰酸酯指數(shù)確定了產(chǎn)品中硬段的比例和產(chǎn)品類別，不同異氰酸酯指數(shù)穩(wěn)定的產(chǎn)品DMPA的含量是不同的，反應(yīng)時間和溫度一般不是敏感因素，但對反應(yīng)有影響，預(yù)聚物穩(wěn)定性的容忍度與中和度關(guān)系不大.

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第9篇：高分子材料的定義范文

關(guān)鍵詞：橡膠瀝青；廢舊輪胎；最佳摻量

中圖分類號：U214.7+5文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

現(xiàn)階段，人們的物質(zhì)生活需求量伴隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展而日益膨脹擴大。全國的汽車保有量在國家大力發(fā)展汽車經(jīng)濟的背景下迅速攀升，每年產(chǎn)生數(shù)以百萬計的廢舊輪胎，大量廢舊輪胎的資源循環(huán)利用是我國面臨著的一個難題。據(jù)統(tǒng)計，截至2010年底，我國的廢舊輪胎己達2.2億條，且以每年12%的速度遞增。由于廢舊輪胎是一種難降解、影響人類健康和危害生態(tài)環(huán)境的高分子材料，露天堆放不僅大量占用土地、妨害植被生長，還極其容易引發(fā)火災(zāi)，損害人們的身體健康。

將廢舊的輪胎加工成橡膠粉來制作橡膠改性瀝青并應(yīng)用于公路行業(yè)是處置廢舊輪胎的主要方法之一。與基質(zhì)瀝青相比，橡膠改性瀝青在高溫穩(wěn)定性、抗老化性能、低溫性能、水穩(wěn)定性以及抗疲勞性等方面都有顯著的改善，是一種性能均衡的綜合性改性瀝青。橡膠瀝青混合料中粘結(jié)料的含量高、彈性較好，能有效提高抵抗疲勞裂縫和反射裂縫的能力，從而提高了路面的耐久性能，且膠結(jié)料有較強的低溫柔韌性能有效的減輕路面的溫度敏感性。由于輪胎有的炭黑抗氧化劑，能提高路面的抗老化、抗氧化能力以及路面的耐久性，顯著降低了道路養(yǎng)護費用。

1橡膠瀝青定義

1997年美國ASTM對橡膠瀝青給出了概括性的定義:由瀝青、回收輪胎橡膠以及一定的添加劑組成的瀝青混合料，其中膠粉的含量大于總量的15%(內(nèi)摻法)，并能保證熱瀝青中的橡膠顆粒能夠與瀝青充分反應(yīng)膨脹。從上述概括中可以總結(jié)出橡膠瀝青的形成的所必需的基本條件有三條:(1)橡膠粉的摻量，其摻量必須保證一定的量;(2)一定的溶脹反應(yīng)的時間; (3)能夠滿足相對應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。上述的添加劑是指為了改善橡膠瀝青的某種特殊的路用性能而添加的外加劑，如瀝青改性劑、對橡膠粉的活性起到改善作用的材料以及天然橡膠等。

北京市推薦的《北京市廢胎膠粉瀝青及混合料設(shè)計的使用施工技術(shù)指南》對橡膠瀝青的定義如下:

橡膠瀝青:橡膠粉與瀝青(有的摻加一定比例的添加劑)拌和而得到的產(chǎn)物，其中橡膠粉的摻量不小于巧%(內(nèi)摻)或17.6%(外摻)。

2橡膠瀝青作用機理

橡膠瀝青的本質(zhì)特征之一:高溫狀態(tài)下，粗顆粒的橡膠屑顆粒浸泡在瀝青中，即使與瀝青中的輕質(zhì)油分發(fā)生溶脹反應(yīng)后，仍然能夠保持固體顆粒這一核心。在反應(yīng)結(jié)束后，橡膠屑在使用時依舊能夠保持著固體顆粒的這一核心的本質(zhì)。

橡膠瀝青與普通瀝青、高分子聚合物改性瀝青最大的不同就在于它是一種液―固兩相的混合物。正是由于存在著通過凝膠體與瀝青分子相連的固體橡膠顆粒核心，因此橡膠瀝青所呈現(xiàn)特性就不僅僅與基質(zhì)瀝青和凝膠體的特性有關(guān)，而且也反映了固體橡膠顆粒的性質(zhì)。這些被凝膠體所包圍的橡膠顆粒核心的存在使瀝青變稠、變硬而呈現(xiàn)出某些固體橡膠的性能。

在基質(zhì)瀝青中加入橡膠粉數(shù)量的多少，橡膠粉的粒徑，在瀝青中的溶脹程度以及是否分布均勻這些因素影響著橡膠瀝青的本質(zhì)特性―固體橡膠顆粒核心?？梢圆捎萌軇┙?，將調(diào)和油加入瀝青中，或者采取機械高速剪切等多種手段，促使橡膠顆粒的溶脹過程。但其實不是橡膠顆粒愈細(xì)愈好，或者溶脹過程愈高愈好，只有保證了數(shù)量高和某一特定的粒徑的固體顆粒，橡膠瀝青的固有特性本質(zhì)才能顯現(xiàn)出來。如果沒有固體顆粒核心的存在，橡膠瀝青的意義也不復(fù)存在。

3橡膠瀝青的加工工藝

本文所說的橡膠瀝青是指采用廢舊輪胎經(jīng)粉碎后制成的膠粉（橡膠粉細(xì)度一般為 20~80 目）作為改性劑，通過一定的生產(chǎn)工藝得到的能夠改善混合料性能的瀝青結(jié)合料。

對于道路建設(shè)，廢膠粉改性瀝青主要有兩種生產(chǎn)方法：濕法和干法。

濕法是先將廢膠粉與瀝青混合，形成橡膠粉改性瀝青，然后把橡膠粉改性瀝青與集料進行熱拌，制成混合料。用此法制的橡膠瀝青性能更優(yōu)，在道路工程中應(yīng)用也更廣泛，但是其缺點是必須在制備后盡快使用，不可放置過長時間，不得二次加熱使用。

干法是先將橡膠粉加入到集料中，形成的混合集料再與瀝青進行熱拌，制成混合料。此過程生產(chǎn)的改性瀝青一致性差，實際上不是生產(chǎn)改性瀝青的方法，而是把廢膠粉當(dāng)作填料使用。用此方法修筑的道路需要經(jīng)常修補。

4橡膠粉摻量對瀝青性能的影響研究

本小節(jié)主要選取40目的橡膠粉，按照不同的比例加入到基質(zhì)瀝青SK- 90中進行改制，制備成橡膠瀝青，進行相關(guān)性能試驗，主要測試指標(biāo)針入度(25℃)，延度(5℃)，旋轉(zhuǎn)粘度(177℃)，彈性恢復(fù)(25℃)及軟化點。比較不同摻量的橡膠瀝青之間性能的差異，從而確定橡膠瀝青的評價指標(biāo)。

通過一系列瀝青性能試驗，最終得出結(jié)論如下：

（1）基質(zhì)瀝青經(jīng)過橡膠粉改性后，針入度降低，軟化點、當(dāng)量軟化點升高，說明其高溫性能得到了提高，對夏季行車的路面車轍、推擠現(xiàn)象有改善。橡膠粉摻量為 22%時，瀝青的針入度最低、軟化點最高；橡膠粉摻量為 20%時，瀝青的當(dāng)量軟化點最高。

（2）基質(zhì)瀝青經(jīng)過橡膠粉改性后，低溫延度增加，表明在低溫時具有較大的變形能力。當(dāng)量脆點降低，說明其可以減輕路面的冬季開裂，提高瀝青混合料的低溫穩(wěn)定性。橡膠粉摻量為 22%時，瀝青的延度達最大值；橡膠粉摻量為 20%時，瀝青的當(dāng)量脆點達最低值。

（3）基質(zhì)瀝青經(jīng)過橡膠粉改性后，針入度指數(shù)升高，說明經(jīng)過改性后其溫度敏感性降低，抗流動性提高。橡膠粉摻量為 20%時，瀝青的針入度指數(shù)達最大值。

（4）基質(zhì)瀝青經(jīng)過橡膠粉改性后，彈性恢復(fù)性能提高。綜合橡膠瀝青的高、低溫性能以及溫度敏感性和彈性恢復(fù)性能，并從生產(chǎn)與經(jīng)濟角度考慮，膠粉摻量為 20%-22%比較合適。采用摻量 20%-22%的橡膠粉制備瀝青，其綜合性能最優(yōu)。

綜合橡膠瀝青的高、低溫性能以及溫度敏感性和彈性恢復(fù)性能，并從生產(chǎn)與經(jīng)濟角度考慮，膠粉摻量為 20%-22%比較合適。采用摻量 20%-22%的橡膠粉制備瀝青，其綜合性能最優(yōu)。

5存在問題及展望

由于技術(shù)上的局限性，我國開展的有關(guān)應(yīng)用廢舊輪胎橡膠粉對瀝青改性的研究并未取得很大的成功，其應(yīng)用研究也未引起相關(guān)部門的足夠重視。對我國公路界的大部分人來說，橡膠瀝青應(yīng)用技術(shù)在還是一項新技術(shù)，人們還未對橡膠瀝青的作用機理進行很透徹的了解，在原材料選擇、混合料和結(jié)合料的設(shè)計方法、施工技術(shù)、制作工藝與質(zhì)量控制等方面都還缺乏充分的積累。

盡管存在著很多的問題，但是對橡膠瀝青的推廣和應(yīng)用還是應(yīng)該堅定不移的走下去。為此，還需要我國盡快出臺關(guān)于橡膠瀝青的統(tǒng)一規(guī)范、加大在政策和經(jīng)濟上對于廢舊胎粉用于橡膠瀝青的扶持。相信橡膠瀝青的應(yīng)用一定會有更加廣闊的前景。

參考文獻：

[1] 王旭東，李美江，路凱冀等.橡膠瀝青及混凝土應(yīng)用成套技術(shù)【M】.北京:人民交通出版社，2008.