功能高分子材料在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用及展望

彭裕華　楊影

【摘? 要】本文介紹了高分子材料在機(jī)械工業(yè)、汽車業(yè)、3D打印和設(shè)施農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。高分子材料性能的不斷研究及可降解性能的研發(fā)，使得高分子材料具有非常廣闊的應(yīng)用前景。高分子材料在不斷向高功能化和高性能化方面轉(zhuǎn)變，并取得了重大突破。高分子材料的高性能及快速發(fā)展推動了工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)步。近年來，對高分子材料的研究和對高分子材料的加工工藝研究也受到了廣泛的重視。材料的不斷發(fā)展，加工制造工藝不斷進(jìn)步均會推動高分子材料應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，通過對高分子材料基礎(chǔ)研究的產(chǎn)業(yè)化，對提高高分子材料的應(yīng)用與工業(yè)領(lǐng)域具有十分重要的意義。

【關(guān)鍵詞】高分子材料;工業(yè)領(lǐng)域;應(yīng)用及發(fā)展

引言

由于高分子新材料的突出性能和不斷涌現(xiàn)的特點，以及工業(yè)領(lǐng)域的加工制造工藝不斷發(fā)展使得對材料的響應(yīng)顯得滯后。功能高分子材料由于其突出的性能優(yōu)勢和特點，在工業(yè)領(lǐng)域中有巨大的推廣和應(yīng)用前景。

1論述功能高分子材料

現(xiàn)如今，高分子材料發(fā)展迅速，在各個工業(yè)領(lǐng)域中也發(fā)揮著越來越重要的作用。高分子材料為工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及人類生活提供許多實用寬廣、日新月異的新材料和新產(chǎn)品，同時也為發(fā)展更高的技術(shù)提供更多更為有效的功能性材料和高性能結(jié)構(gòu)材料。

功能高分子材料，簡稱功能高分子，是指那些可用于工業(yè)和技術(shù)中的具有物理和化學(xué)功能如光、電、磁、聲、熱等特性的高分子材料。一方面，功能高分子材料能體現(xiàn)出傳統(tǒng)高分子材料所具備的性能;另一方面，功能高分子材料也能體現(xiàn)出一些具有特殊功能的基團(tuán)的性能。所以，功能高分子材料既具有高分子材料的優(yōu)異性能，也具有信息存儲、傳遞、較強(qiáng)的力學(xué)性能。因此，功能高分子材料在工業(yè)領(lǐng)域具有較高應(yīng)用價值及發(fā)展前景。

2功能高分子材料在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用分析

2.1功能高分子材料在3D打印上的應(yīng)用，提升高分子材料在3D打印上的要求

高分子材料在3D打印上也有廣泛的應(yīng)用。3D打印高分子材料的研究與傳統(tǒng)聚合物基納米復(fù)合材料的研究不同，存在一些新的特征。需要注意的是，我們需要著重考慮3D打印成型技術(shù)對高分子材料屬性的特殊要求，如外形尺寸、流變性質(zhì)、固化觸發(fā)條件等，在滿足這些特殊要求的基礎(chǔ)上再考慮性能提升與優(yōu)化。

2.2功能高分子材料在汽車上的應(yīng)用，降低傳統(tǒng)洗車方式及對汽車的損害

高分子材料的自修復(fù)功能在汽車車身材料和自修復(fù)玻璃上也有著廣闊的應(yīng)用前景。一些功能高分子材料具有較高的自修復(fù)效率和較強(qiáng)的自愈合能力。自清潔材料具有廣闊的應(yīng)用前景，將其應(yīng)用于汽車自清潔上，既能保持汽車的表面清潔，減少傳統(tǒng)洗車方式的高成本、浪費(fèi)水資源、繁瑣的程序以及對汽車的損傷。經(jīng)過研究獲得性能良好的自清潔材料，水狀和油狀液體均可在其表面滑落5000次以上，該結(jié)構(gòu)組合仍能夠完好存在，并保持自清潔功能。國外研究團(tuán)隊制備了微米級四腳狀聚和氧化鋅的復(fù)合材料。該復(fù)合材料也具有穩(wěn)定的疏水性能。

2.3功能高分子材料在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用，促使機(jī)械產(chǎn)品由安全笨重、高消耗向安全輕便、耐用和經(jīng)濟(jì)方面改變

高分子材料在機(jī)械工業(yè)中的廣泛應(yīng)用拓寬了材料選用范圍，使機(jī)械產(chǎn)品從傳統(tǒng)的安全笨重、高消耗向安全輕便、耐用和經(jīng)濟(jì)方向轉(zhuǎn)變。如聚氨酯彈性體，聚氨醋彈性體的耐磨性尤為突出，在某些有機(jī)溶劑如煤油、砂漿混合液中，其磨耗低于其它材料。聚氨醋彈性體可制成浮選機(jī)葉輪、蓋板，廣泛使用在工況條件為磨粒磨損的浮選機(jī)械上。

目前，高分子材料在過程設(shè)備中，應(yīng)用得較為廣泛的是PTFE。美國Plunkett于1938年發(fā)現(xiàn)了聚四氟乙烯1950年P(guān)TFE由美國杜邦公司進(jìn)行生產(chǎn)并逐漸投放市場，開啟了世界各國對有機(jī)氟聚合物的研究，并逐漸進(jìn)入應(yīng)用開發(fā)及快速發(fā)展的階段。PTFE由于突出的防腐性能最好，具有最為廣泛的應(yīng)用范圍，其產(chǎn)量在所有有機(jī)氟聚合物中最高，被稱為“塑料王”。PTFE是乙烯分子中的氫原子被氟原子取代后生成的聚合物。在PTFE分子中，碳氟鍵的存在導(dǎo)致大量的高鍵能，而碳鏈外的氟原子存在屏蔽效應(yīng)，因而使得有機(jī)氟聚合物表現(xiàn)出一系列優(yōu)異的性能，如低摩擦性能、自潤滑性能、憎油憎水性能、不粘性能、耐熱性能、耐化學(xué)品性能、高介電性能和耐候性能等。同時PTFE具有寬廣的溫度適用范圍。目前，世界各國對氟聚合物的需求量仍以較高的速度逐年遞增。美國、日本和歐洲在消費(fèi)量方面分列前三，中國消費(fèi)量約占世界的4%。

2.4功能高分子材料在設(shè)施農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，有效降解高分子材料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)設(shè)備

高分子材料在設(shè)施農(nóng)業(yè)上也具有廣闊的應(yīng)用前景。高分子材料應(yīng)用帶來的設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，同時也要關(guān)注高分子材料的可降解性。在農(nóng)用光致變色薄膜的材料為聚乙烯、聚氯乙烯等，高分子材料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)設(shè)施還具有保溫防寒、避風(fēng)擋雨作用等。高分子材料應(yīng)用最關(guān)鍵的問題是其降解性能。可降解高分子材料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)設(shè)備，即利用了高分子材料優(yōu)異的性能，又解決了高分子可降解性的問題，在農(nóng)業(yè)設(shè)備上應(yīng)用前景廣泛。

功能高分子材料廣泛應(yīng)用于日常生活中。棉花、羊毛、橡膠等高分子材料具有一定的經(jīng)濟(jì)價值。塑料和聚酯屬于高分子合成材料。在生產(chǎn)生活和日常生活中，高分子材料的用量越來越多。與金屬材料相比，這種材料在運(yùn)輸方面很有用。因此，它更適合現(xiàn)代生產(chǎn)生活。功能高分子材料作為一種非常重要的生活材料，可以極大地促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的良好發(fā)展。

3結(jié)束語

綜上述，材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，而材料的發(fā)展是國家綜合實力的體現(xiàn)和標(biāo)志，也關(guān)系到國家安全、社會進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。近年來，高分子材料在研發(fā)活動和產(chǎn)業(yè)化方面表現(xiàn)活躍，進(jìn)展迅速，具有廣闊的應(yīng)用前景。工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展也與高分子材料密切相關(guān)。

高分子材料的發(fā)展與進(jìn)步，推動了包括制造業(yè)、過程設(shè)備、設(shè)施農(nóng)業(yè)、汽車制造業(yè)和3D打印等行業(yè)的進(jìn)步。工業(yè)領(lǐng)域里很多工藝過程的實現(xiàn)都和新結(jié)構(gòu)材料的開發(fā)密切相關(guān)，并依賴于材料技術(shù)的進(jìn)步。尤其是功能高分子材料，由于其所具備的特殊功能性，有著廣泛的應(yīng)用價值及發(fā)展空間。

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