探析高分子材料工程的應(yīng)用與發(fā)展

摘? 要? 高分子材料具有獨(dú)特的固有性能，與金屬和無機(jī)材料相比，其生產(chǎn)成本較低，而且經(jīng)過改性后無論是在強(qiáng)度還是在功能性上都可以與這兩者相媲美。隨著高分子學(xué)科近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，越來越多的高分子材料種類的發(fā)現(xiàn)，高分子材料已經(jīng)滲透到各個(gè)行業(yè)。本文就高分子材料工程的應(yīng)用與發(fā)展展開探討。

關(guān)鍵詞? 高分子材料? 工程應(yīng)用? 發(fā)展趨勢(shì)

建筑行業(yè)是一種高耗能的生產(chǎn)領(lǐng)域，年均能耗達(dá)到了全世界產(chǎn)業(yè)總能耗的40%左右，在建筑行業(yè)，一些高分子材料具有保溫、防潮、抗菌等優(yōu)良的性能，可以大大改善居民的居住環(huán)境。

1 高分子材料現(xiàn)狀分析

首先為聚乙烯材料，該種材料在當(dāng)前的很多領(lǐng)域中有 著非常多的應(yīng)用與需求量，所以該種高分子材料有著 較多成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)值得借鑒參考。目前聚乙烯材料基本 在建筑工程施工、電器生產(chǎn)制造以及汽車生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用，取得了理想的應(yīng)用成果。聚乙烯材料在生產(chǎn)期間，經(jīng)過烯 烴聚合可以獲得聚烯烴，之后再利用高壓聚合工藝便可以 完成材料的制備工作，相關(guān)產(chǎn)品包括丙烯聚合物、乙烯等，此種材料非常容易加工，適用范圍較廣，符合能源節(jié)約利 用、低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，所以現(xiàn)階段應(yīng)用較多。其次為高分子智能材料，此類材料制備時(shí)需要合成有 機(jī)物，以此生成的材料特性較好，在實(shí)際應(yīng)用期間可以基 于自然環(huán)境進(jìn)行自身的修復(fù)、調(diào)節(jié)處理。再次為稀土催化材料，多在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用，分 析這類材料的物理化學(xué)特性，具有非常理想的應(yīng)用價(jià)值，材料中的稀土元素可以顯著增強(qiáng)合成材料的使用壽命，降 低能耗。以往使用稀土材料期間，由于使用的生產(chǎn)工藝非 常落后、原材料價(jià)格昂貴，常會(huì)出現(xiàn)合成利用率低的問題，所以在現(xiàn)階段的稀土材料應(yīng)用期間可以借助于現(xiàn)代化的先 進(jìn)技術(shù) - 稀土催化技術(shù)，對(duì)于以往的應(yīng)用問題進(jìn)行有效解 決，以此充分且有效的利用稀土材料，降低常規(guī)應(yīng)用材料 時(shí)對(duì)于環(huán)境所致的嚴(yán)重污染。我國(guó)研究稀土催化材料的時(shí) 間較早，可以追溯至上世紀(jì)，經(jīng)過科研人員多年的研究可 知當(dāng)前稀土催化材料的生產(chǎn)技術(shù)較為成熟，而且此類材料 能夠在汽車以及家電等領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，能源耗費(fèi)問題得到了有效改善與解決。

2節(jié)能型高分子材料的使用情況及類別

作為高分子材料的一部分，節(jié)能型高分子材料也是一種相對(duì)分子質(zhì)量較大的聚合物材料，節(jié)能型主要是對(duì)其功能和特點(diǎn)的總結(jié)?？傮w上看，節(jié)能型高分子材料的特點(diǎn)有分子量大、可塑性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)。部分特殊的功能性節(jié)能型高分子材料還具有光敏性、環(huán)境敏感等屬性。節(jié)能型高分子材料的這些特征，使其滿足了成為環(huán)保建材的要求。結(jié)合高分子材料在節(jié)能領(lǐng)域的具體應(yīng)用情況，可以將其分為直接節(jié)能型高分子材料、間接節(jié)能型高分子材料和功能性儲(chǔ)能高分子材料。其中，直接節(jié)能型高分子材料主要應(yīng)用于建筑外墻的結(jié)構(gòu)保溫材料，間接節(jié)能型高分子材料是通過減少材料生產(chǎn)成本、延長(zhǎng)使用期限等方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的節(jié)約，而功能性儲(chǔ)能高分子材料則是通過吸收太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)節(jié)能和儲(chǔ)能。

3高分子材料在工程建筑中的運(yùn)用狀況

以丙烯酸樹脂為其主要構(gòu)成的乳膠漆可以說在建筑行業(yè)中炙手可熱，具有性能均衡，耐磨性好，質(zhì)地光滑，質(zhì)感較好，色澤柔和，防水性能較好，因此被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑領(lǐng)域。但這種乳膠漆會(huì)釋放出危害人體健康的有害物質(zhì)，長(zhǎng)期使用會(huì)使人出現(xiàn)頭暈惡心等癥狀，同時(shí)，該乳膠漆的應(yīng)用也具有局限性，其透氣性能較差。高分子涂料如丙烯酸酷乳膠漆、氛碳涂料以及砂壁狀涂料等的應(yīng)用可以有效解決這一問題。既可改善涂料的性能，滿足建筑工程的需要，同時(shí)也可減少有機(jī)物的揮發(fā)，減少對(duì)人體的損害。節(jié)能高分子材料如聚醋酸乙烯或者聚氨酯可以更好地提高建筑工程的性能，從耐腐蝕性、質(zhì)地、色澤、耐磨型等方面提升建筑材料的性能。

4功能性節(jié)能或儲(chǔ)能高分子材料的應(yīng)用

此類高分子材料運(yùn)用在建筑工程中，主要是熱致變色型高分子材料與聚合物太陽(yáng)能電池。前者對(duì)溫度非常敏感，是非常具有代表性的功能性節(jié)能材料，重點(diǎn)用來制作建筑物的外墻與屋頂?shù)耐苛?。后者是把光能轉(zhuǎn)換為電能，而且將這些電腦儲(chǔ)存起來，能夠?yàn)槭覂?nèi)提供充足的電力支持，能夠用在玻璃、外墻、屋頂?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域。最近若干年來，聚合物太陽(yáng)能電池持續(xù)地提升了光電的實(shí)際轉(zhuǎn)換效率，澳大利亞的相關(guān)設(shè)計(jì)師與2014年設(shè)計(jì)出了綠葉型聚合物太陽(yáng)能電池，它的光電轉(zhuǎn)換效率業(yè)已超過了11.00%，而且便于人們使用此類太陽(yáng)能電池，只要它被貼在房間的玻璃窗，就能夠儲(chǔ)存一定數(shù)量的電能，為室內(nèi)用電提供支持，在很大程度上促進(jìn)了這類電池運(yùn)用在建筑工程方面的進(jìn)展。作為熱致變色高分子材料，聚N-異丙基丙烯酰胺的相轉(zhuǎn)變溫度大致達(dá)到了31.5℃。在低于相轉(zhuǎn)變溫度的情況下，其內(nèi)部氫鍵的密度超過了范德華力的相關(guān)密度，聚合物呈現(xiàn)出黑色;在溫度超過相轉(zhuǎn)變溫度后，其內(nèi)部氫鍵循序漸進(jìn)地變成了范德華力，其聚合物呈現(xiàn)為白色。把這種高分子材料用作外墻涂料或者屋頂材料時(shí)，冬天溫度較低的情況下顯示為黑色，有利于建筑物吸收更多的熱量，發(fā)揮良好的保溫作用。夏天溫度較高時(shí)，顯示為白色，有利于建筑物強(qiáng)化自身的表面熱量反射，實(shí)現(xiàn)了降溫的目的。和沒有采用此類涂料的相關(guān)建筑物比較，冬天時(shí)此類節(jié)能型建筑的室內(nèi)溫度大致提高了2℃，夏天室內(nèi)溫度大致降低了1℃，在很大程度上削減了冬天室內(nèi)供暖與夏天制冷需要的能量損耗。

5建筑塑料

建筑塑料時(shí)建筑工程不可或缺的一部分，節(jié)能型高分子材料可以為建筑工程領(lǐng)域提供性能較好的建筑塑料，因此被廣泛運(yùn)用。主要有以下幾方面，塑料門窗、水管、下水管以及各種聯(lián)通閥及彎管等，材質(zhì)均為塑料組成。一般來說，大部分建筑塑料都被鋪設(shè)于建筑物內(nèi)部，一旦損壞影響嚴(yán)重，因此，其對(duì)質(zhì)量和性能要求更高。不僅需要隔熱、抗壓性能滿足建筑工程材料要求，還需要無瑕疵漏點(diǎn)，以延長(zhǎng)建筑塑料的使用壽命，進(jìn)而保障建筑工程滿足壽命需求。建筑塑料的質(zhì)量，關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量和建筑的安全系數(shù)。而節(jié)能型高分子材料的抗熱、抗壓性能均高于一般塑料，其應(yīng)用能夠極大的提高建筑物的安全等級(jí)，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。

6結(jié)束語(yǔ)

新型高分子材料則主要包括儲(chǔ)能材料和環(huán)境敏感型聚合物材料，其中儲(chǔ)能材料主要是指聚合物太陽(yáng)能電池，通過利用清潔能源為建筑物提供能源，而環(huán)境敏感型聚合物則能通過改變自身性質(zhì)來適應(yīng)周圍環(huán)境，如熱致變色材料會(huì)受到環(huán)境溫度影響來改變自身顏色，用于建筑物，從而使建筑物達(dá)到節(jié)能的效果。隨著節(jié)能型高分子材料的開發(fā)，節(jié)能型高分子材料在建筑中的重要性將越來越凸顯，必將成為現(xiàn)代建筑的重要材料之一。

參考文獻(xiàn)：

[1] 滕琴.建筑工程領(lǐng)域中節(jié)能型高分子材料的應(yīng)用研究[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2017（12）：72～73.

[2] 杜佳芝.試析節(jié)能型高分子材料在建筑工程中的應(yīng)用[J].四川水泥，2017（11）：122.

[3] 曹亞，張熙，李惠林，等.高分子材料在采油工程中的應(yīng)用與展望[J].油田化學(xué)，2013（1）：94～97.

[4] 汪華莉.節(jié)能型高分子材料在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用[J].合成樹脂及塑料，2016（3）：89～92.

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