智能高分子材料在建筑工程中的應(yīng)用

郝麗娜

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾 161005）

近年來，我國建筑行業(yè)的建設(shè)規(guī)模越來越大，人們對(duì)于建筑工程建設(shè)水平的要求也越來越高。經(jīng)過實(shí)踐證明，在建筑工程中運(yùn)用智能高分子材料能夠有效地滿足建筑市場(chǎng)的需求，智能高分子材料不僅能提升建筑工程的美觀性能，還能提升建筑工程的施工質(zhì)量，節(jié)省建筑工程的施工成本，順應(yīng)我國綠色發(fā)展的戰(zhàn)略，確保建筑工程施工企業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。本文分別從自修復(fù)高分子材料、導(dǎo)電高分子材料、環(huán)境敏感型高分子材料入手分析了智能該分子材料的優(yōu)點(diǎn)，并且講述每種智能高分子材料的應(yīng)用現(xiàn)狀。

1 智能高分子材料在建筑行業(yè)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

1.1 綠色、節(jié)能、環(huán)保

智能高分子材料是由多種材料經(jīng)過一定的加工形成的，所以智能高分子材料也叫復(fù)合型材料。一般來說，智能高分子材料的制作原料為工業(yè)廢棄材料，經(jīng)過一系列的改造成為了新型智能高分子材料。因此說，智能高分子材料十分符合綠色發(fā)展的戰(zhàn)略，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄材料的良好處理，又節(jié)省了生產(chǎn)建筑材料需要消耗的環(huán)境資源，所以說，目前智能高分子材料已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于我國的建筑工程中，并且相應(yīng)的生產(chǎn)和改造技術(shù)還在不斷地提高，進(jìn)而為建筑生產(chǎn)提供更為優(yōu)質(zhì)的智能高分子材料。

1.2 材料成本較低

一般來說，智能高分子的制造材料都是一些工業(yè)廢棄材料，因此智能高分子材料的原料成本非常低，但是如果在對(duì)廢棄材料進(jìn)行改造花費(fèi)過多的資金和材料，那么就會(huì)得不償失，也不能夠符合綠色發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。所以說，在將廢棄材料改造生產(chǎn)為智能高分子材料時(shí)，還要有相應(yīng)的改造計(jì)劃，對(duì)于貴重、稀有以及改造難度低的材料優(yōu)先進(jìn)行改造，這樣就能夠有效地控制智能高分子材料的生產(chǎn)制造成本，也能夠更好地對(duì)智能高分子材料進(jìn)行推廣，不僅做到了節(jié)能、綠色、環(huán)保的發(fā)展目標(biāo)，還能夠?yàn)榻ㄖこ淌┕て髽I(yè)節(jié)省較多的材料成本。

1.3 具有特殊性能

智能高分子材料之所以能夠廣泛運(yùn)用于建筑工程施工中，是因?yàn)槠渥陨砭哂幸欢ǖ奶厥庑阅埽軌蛴行У靥嵘ㄖ┕さ乃?，進(jìn)而提升建筑工程的整體水平。另外，智能高分子材料的種類較多，這樣就能夠根據(jù)不同地區(qū)內(nèi)的氣候條件差異使用不同性能的智能高分子材料。例如，在天氣較為炎熱的地區(qū)，就可以使用具有隔熱性能的智能高分子材料，能夠有效地隔絕室外的溫度，進(jìn)而增強(qiáng)整個(gè)建筑的隔熱效果，不僅可以為居民提供一個(gè)較為舒適的居住環(huán)境，還能夠降低空調(diào)的使用頻率，為居民節(jié)省相應(yīng)的費(fèi)用，更重要的是改善目前全球氣候變暖的情況。

1.4 為居民提供更加優(yōu)質(zhì)的居住體驗(yàn)

智能高分子材料不同于其他的建筑材料，它是由廢棄材料經(jīng)過一定的工藝改造成的，并且在改造的過程中一直遵循著綠色節(jié)能高效的生產(chǎn)理念。大部分建筑材料中都會(huì)含有一些對(duì)人體有害的物質(zhì)，但是智能高分子材料在生產(chǎn)的過程中堅(jiān)持使用低毒甚至無毒的生產(chǎn)工藝，還有一些智能高分子材料甚至能夠?qū)τ泻ξ镔|(zhì)進(jìn)行吸附，因此說，將智能高分子材料運(yùn)用到建筑工程中能夠?yàn)榫用裉峁└觾?yōu)質(zhì)和安全的生活環(huán)境。

2 智能高分子材料在建筑工程中的應(yīng)用

2.1 自修復(fù)高分子材料

自修復(fù)高分子材料，就是能夠自主進(jìn)行修復(fù)的材料，其中主要有熱固性樹脂、彈性體、橡膠、熱塑性樹脂等種類，建筑工程施工企業(yè)可以根據(jù)不同的建筑需求選擇相應(yīng)的智能高分子材料，不僅能夠有效地降低建筑工程施工的成本，還能夠提升建筑工程施工的質(zhì)量，綠色節(jié)能的智能高分子材料還能夠?yàn)橛脩籼峁└觾?yōu)質(zhì)安全的居住環(huán)境。

自修復(fù)型的智能高分子材料中利用了超分子的作用，在受到相應(yīng)的損傷后，能夠自主進(jìn)行可逆性的修復(fù)，目前我國建筑工程施工中普遍應(yīng)用聚丙烯酸酯的自修復(fù)智能高分子材料，這種智能高分子材料的表現(xiàn)為支化的形式，并且在其支鏈中帶有一定的柔性，正是因?yàn)槭芷淙嵝詡?cè)鏈的影響，聚丙烯酸酯帶有一定的動(dòng)態(tài)性，而且這種智能高分子材料中又存在著大量的動(dòng)態(tài)氫鍵，所以聚丙烯酸酯在受到損傷之后能夠在極快的時(shí)間內(nèi)完成自我修復(fù)。經(jīng)過大量的研究，相關(guān)科研人員發(fā)現(xiàn)將聚丙烯酸脂進(jìn)行可逆性的加成反應(yīng)，能夠得到苯乙烯-丙乙烯酸丁脂嵌段共聚物，經(jīng)過相應(yīng)的處理后，這種物質(zhì)具有極強(qiáng)的自我修復(fù)性，尤其在45℃下，這種材料能夠自我恢復(fù)到受損之前的90%以上。配體-金屬配合物的有效運(yùn)用也需要利用到超分子的作用，相關(guān)研究表明，在乙烯和丁烯低聚物的末端內(nèi)加入相應(yīng)的配體，能夠引發(fā)這兩種物質(zhì)之間發(fā)生配位反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生一種超分子聚合物，當(dāng)這種物質(zhì)受到相應(yīng)的損傷時(shí)，可以運(yùn)用紫外線的輻射將這種物質(zhì)分離，再將分離出的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為低聚物，這樣材料因?yàn)槭艿綋p傷產(chǎn)生的裂痕就會(huì)形成均一化，這時(shí)候再將紫外線撤去，分離出的金屬和配體就會(huì)重新發(fā)生配位反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超分子聚合物的自我修復(fù)，這種超分子聚合物重新進(jìn)行配位反應(yīng)的速度相當(dāng)快，一般幾分鐘就可以完成重新配位。目前還有一種無規(guī)聚苯乙烯的智能高分子材料，這種智能高分子材料的側(cè)鏈中含有一定的咪唑基因，在這種智能高分子材料中加入一定的金屬鋅鹽，能夠使其具有極強(qiáng)的自我修復(fù)能力，在這種動(dòng)態(tài)的咪唑基因與金屬鋅鹽中的鋅離子發(fā)生超分子反應(yīng)后，在常溫環(huán)境中最多3h之內(nèi)就能夠使這種材料受損之前的性能恢復(fù)100%。

2.2 導(dǎo)電高分子材料

目前我國建筑工程施工中已經(jīng)廣泛地應(yīng)用導(dǎo)電智能高分子材料，這種智能高分子材料能夠?qū)崿F(xiàn)能量之間的相互轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)光能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化，被廣泛地應(yīng)用于建筑工程中的能源和發(fā)生材料中，而利用電能與熱能在這種材料中的高效轉(zhuǎn)化能夠應(yīng)用于建筑保溫材料中。通過將這種導(dǎo)電高分子材料應(yīng)用到發(fā)光和能源材料中產(chǎn)生了PLED燈管，這種發(fā)光材料的改造和生產(chǎn)成本較低，并且具有良好的環(huán)保性能，將噴墨打印技術(shù)運(yùn)用到這種發(fā)光材料的生產(chǎn)改造中，能夠極大地提升PLED燈管的生產(chǎn)效率，使其生產(chǎn)改造的時(shí)間成本大幅降低。這種叫作PLED的發(fā)光材料具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能，還具有較強(qiáng)的可塑性能，進(jìn)而能夠?qū)⑵渲圃斐筛鞣N各樣形式不一的發(fā)光材料，而且利用這種智能高分子材料制備出的發(fā)光材料還具有極高的發(fā)光性能，而且通過改變聚合物的結(jié)構(gòu)就能夠輕松地實(shí)現(xiàn)色彩和光強(qiáng)的調(diào)節(jié)，因此說這種智能高分子材料的市場(chǎng)前景極為廣泛，而且這種智能高分子材料的生產(chǎn)改造原料也具有較強(qiáng)的可挑選性。利用這種導(dǎo)電智能高分子材料還能夠制備出聚對(duì)苯乙炔，這種智能高分子材料具有相當(dāng)良好的運(yùn)行性能，可以說是在聚合物太陽能電池研究領(lǐng)域中的一項(xiàng)重大突破。但是與傳統(tǒng)的太陽能電池相比，這種新型聚合物太陽能電池的運(yùn)行性能依然較低，因此相關(guān)的研究人員決定從提升聚合物導(dǎo)電性能入手進(jìn)行不斷研究，經(jīng)過多年的研究，研究人員制造出了一種具有較高運(yùn)行性能的導(dǎo)電聚合物，光能與電能之間的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到8%左右，而且較傳統(tǒng)的聚合物太陽能電池相比，這種新型的智能高分子材料的生產(chǎn)成本僅是其80%，后來相關(guān)研究人員又制備出了一種運(yùn)行效率達(dá)到10.6%的新型聚合物太陽能電池，這是在聚合物太陽能電池研究領(lǐng)域中的另一突破。所以說，將智能高分子材料運(yùn)用到建筑行業(yè)中，能夠?yàn)榻ㄖこ烫峁┯辛Φ纳a(chǎn)動(dòng)力。

2.3 環(huán)境敏感型高分子材料

目前建筑工程中運(yùn)用高分子技術(shù)的還有環(huán)境敏感型材料，這種智能高分子材料對(duì)于周邊的環(huán)境具有較強(qiáng)的敏感度，進(jìn)而根據(jù)周圍環(huán)境的變化發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)和變化。例如，我國建筑行業(yè)中普遍應(yīng)用聚丙烯酰胺材料，這種智能高分子材料內(nèi)部同時(shí)具有高密度范德華力和高密度氫鍵兩種相結(jié)構(gòu)，在不同的溫度下，這兩種相結(jié)構(gòu)之間也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，進(jìn)而呈現(xiàn)出不同的顏色。將這一特殊性能應(yīng)用到建筑外墻材料中，在溫度降低的時(shí)候，就會(huì)呈現(xiàn)出較深的顏色，進(jìn)而有效地提升建筑對(duì)于周圍熱量的吸收。當(dāng)溫度較高的時(shí)候，這種外墻材料就會(huì)呈現(xiàn)出淺色，進(jìn)而有效地減少建筑外墻材料對(duì)于熱量的吸收，實(shí)現(xiàn)建筑溫度的自我調(diào)節(jié)。目前有一種環(huán)境敏感型的智能高分子材料聚N-異丙基丙烯酰胺，這種智能高分子材料具有良好的熱至變色性能，這種材料內(nèi)部兩種相結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定溫度在31.5℃，這一溫度對(duì)于人員來說較為適宜，如果周圍溫度低于這一溫度時(shí)，其內(nèi)部的氫鍵密度就會(huì)相應(yīng)的增大，這時(shí)候就會(huì)呈現(xiàn)出黑色的外表，對(duì)于周圍熱量的吸收能力就會(huì)大幅提高，進(jìn)而提升建筑內(nèi)部的溫度。當(dāng)溫度高于31.5℃時(shí)，其內(nèi)部范德華力就會(huì)相應(yīng)的增加，進(jìn)而呈現(xiàn)出白色的外觀，對(duì)于周圍溫度和熱量的吸收能力就會(huì)大幅降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部溫度的降低，將這種智能高分子材料運(yùn)用到建筑外墻中，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑內(nèi)部溫度的自我調(diào)節(jié)，為用戶提供更為舒適的居住環(huán)境，還能夠大幅降低制冷和制熱過程中的能量消耗。聚N-異丙基丙烯酰胺還能夠隨著光照強(qiáng)度的變化呈現(xiàn)出不同的顏色，利用這一性能相關(guān)研究人員發(fā)明出了一種智能窗簾，當(dāng)光照強(qiáng)度較高時(shí)，這種智能窗簾就會(huì)呈現(xiàn)出較深的顏色，進(jìn)而有效地降低屋內(nèi)紫外線的滲透。當(dāng)光照強(qiáng)度較低時(shí)，這種由環(huán)境敏感型智能高分子材料制成的智能窗簾就會(huì)呈現(xiàn)出較淺的顏色，進(jìn)而為屋內(nèi)提供較適宜的光照。所以說，利用智能高分子材料的環(huán)境敏感特性制造出相應(yīng)的建筑材料，能夠?yàn)橛脩籼峁└鼮閮?yōu)質(zhì)和安全的使用體驗(yàn)，創(chuàng)造出更為舒適的居住環(huán)境。

3 結(jié)束語

運(yùn)用智能高分子的特殊性能制造相應(yīng)的建筑材料，能夠有效地提升建筑工程的質(zhì)量，降低建筑工程施工的材料成本，還能夠?yàn)橛脩籼峁└鼮槭孢m和安全的居住環(huán)境，有效地提高建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此，智能高分子材料在建筑行業(yè)中具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景。