探析高分子材料工程的應(yīng)用與發(fā)展

牛運(yùn)峰　王來(lái)

摘 要：科技的快速進(jìn)步催生了品種眾多的高分子材料，其功能與性能的指標(biāo)范圍都非常寬泛。作為工程建筑領(lǐng)域使用的結(jié)構(gòu)材料，它們的比強(qiáng)高、密度輕、具有較好的加工性、耐腐蝕、易于加工成形，能夠制作成形狀復(fù)雜的零部件、具有較高的摩擦性能，容易滿足各種摩擦條件的需要;具有可染色性、減震性、密封性與絕緣性等多種特征。本文對(duì)高分子材料工程的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行探討。

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

1 高分子材料在工程建筑中的運(yùn)用狀況

1.1直接節(jié)能型高分子材料

這種材料可以用作建筑外墻的結(jié)構(gòu)保溫涂料或者材料，具有較強(qiáng)的保溫效果，而且還具備了良好的防火、防水性能，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，較低的膨脹率與較長(zhǎng)的使用壽命等多種性能。經(jīng)常被用作建筑外墻的若干保溫高分子材料如下所示：酚醛樹(shù)脂聚氨酯與高分子包覆的有關(guān)相變復(fù)合材料。它們既能夠有效地滿足建筑工程的安全性能與保溫效果，又便于施工等。

再者，硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的閉孔率超過(guò)了90%，孔洞中充滿了一氟二氯乙烷與二氧化碳等，發(fā)泡劑，它們的導(dǎo)熱率都比較低。在完成了現(xiàn)場(chǎng)噴涂聚氨酯后，通常情況下導(dǎo)熱率維持在0.020W/（m·K），即便老化以后，它的導(dǎo)熱率仍然比較穩(wěn)定，大致處于0.023W/（m·K）的水平，它的保溫效果在很大程度上超過(guò)了其他材料。聚氨酯材料的疏水性能非常出色，它具有較高的閉孔率，水分不容易進(jìn)入到材料內(nèi)部中，防水性能非常優(yōu)異，能夠預(yù)防材料遇水膨脹的問(wèn)題，可以確保它擁有穩(wěn)定的尺寸。這種材料的黏附性能十分優(yōu)越，它和纖維板、膠合板、木板、混凝土、金屬板等材料的黏附強(qiáng)度，在很大程度上超過(guò)了聚氨酯泡沫材料的實(shí)際撕裂強(qiáng)度。在在建筑工程的施工過(guò)程中，便于操作，不要求非常嚴(yán)格的施工環(huán)境。

1.2 間接節(jié)能型高分子材料

此類(lèi)材料能夠減少高分子材料所需要的生產(chǎn)成本，切實(shí)增加材料本身的使用壽命等，以節(jié)約能源資源，提升以往的高分子材料的化學(xué)穩(wěn)定性、耐水性、加工性、抗菌性、耐老化性等，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能木板。以納米氧化鋅、納米二氧化鈦與納米銀復(fù)合而成的高分子雜化材料，和末端為吡啶鹽烷烴長(zhǎng)支鏈、季磷鹽、季銨鹽的高分子材料，具有較強(qiáng)的抗菌性能。此類(lèi)材料會(huì)被用做外墻、管道、內(nèi)墻所需要達(dá)到涂料，在濕度較大的條件下，能夠顯著地改進(jìn)材料易于霉變的狀況，切實(shí)增加它的使用壽命。壓縮材料的實(shí)際成型時(shí)間，或削減材料成型所需要的條件，這些都輸間接性地減少能耗的手段之一，紫外光固化的相關(guān)涂料具有較快的固化速度，而且具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、光學(xué)、力學(xué)性能，因此這種高分子材料具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

2 功能性節(jié)能或儲(chǔ)能高分子材料

此類(lèi)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(lái)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(lái)，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(lái)，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(guò)了11.00%，而且便于人們使用此類(lèi)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(lèi)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(guò)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(guò)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(méi)有采用此類(lèi)涂料的相關(guān)建筑物比較，冬天時(shí)此類(lèi)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。

3 高分子材料在工程建筑中的發(fā)展趨勢(shì)

人們對(duì)工作環(huán)境與居住環(huán)境提出了越來(lái)越高的要求，因此應(yīng)該結(jié)合上述要求，持續(xù)地改進(jìn)和研發(fā)高分子技術(shù)，制造出更高性能的高分子材料。要設(shè)計(jì)出有利于優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升建筑施工效果的高分子材料。持續(xù)地完善高分子材料的具體運(yùn)用方法，打造產(chǎn)學(xué)研與建筑實(shí)務(wù)一體化的高分子材料運(yùn)用研究體系。努力地培養(yǎng)高質(zhì)量的高分子材料專(zhuān)業(yè)人才，設(shè)計(jì)出能夠運(yùn)用到建筑工程諸多領(lǐng)域的此類(lèi)材料，而不能只局限于室內(nèi)設(shè)計(jì)與粉刷涂漆方面。還要結(jié)合國(guó)內(nèi)外建筑行業(yè)的最新發(fā)展趨勢(shì)，有針對(duì)性地創(chuàng)新高分子材料，要結(jié)合建筑工程的具體情況，搭配個(gè)性化、針對(duì)性的高分子材料，充分地利用室內(nèi)外空間。

4 結(jié)束語(yǔ)

從上文分析可以看出，各種類(lèi)型的高分子材料性能和功能日益增強(qiáng)，它們具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、易加工、質(zhì)量輕，而且還具備了環(huán)境敏感、光電轉(zhuǎn)化、隔熱保溫等多種功能，在建筑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用前景必將越來(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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