化工材料學(xué)基礎(chǔ)期末思考題及答案

1、1、材料如何推動人類社會進(jìn)步的？材料是人類生存和生活必不可少缺少的部分，是人類文明的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，是認(rèn)了認(rèn)識自然和改造自然的工具，是直接推動社會發(fā)展的動力。材料的發(fā)展及其應(yīng)用是人類社會文明和進(jìn)步的重要里程碑。沒有材料科學(xué)的發(fā)展就不會有人類社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的繁榮。人類社會的發(fā)展歷程，是以材料為主要標(biāo)志的。某一種新材料的問世及應(yīng)用往往會引起人類社會的重大變革。新材料的發(fā)現(xiàn)和使用伴隨著人類的文明進(jìn)程。石器時代見證了人類擺脫動物界，開始使用勞動工具；陶器作為第一種人造材料結(jié)束了人類的石器時代，是人類從蒙昧?xí)r代進(jìn)入了野蠻時代；青銅器大大促進(jìn)了農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的出現(xiàn)，而青銅器制造的兵器把人類帶進(jìn)了冷兵器時代

2、；進(jìn)入鐵器時代后，由鐵器制作的農(nóng)具、手工工具和各種兵器的廣泛應(yīng)用大大促進(jìn)了社會的發(fā)展，把人類文明向前推進(jìn)；十八世紀(jì)，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)；十九世紀(jì)中葉，鋼鐵、水泥等材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用使人類社會開始從農(nóng)業(yè)和手工業(yè)社會進(jìn)入了工業(yè)社會；二十世紀(jì)中葉以后，人工合成高分子材料問世并得到廣泛應(yīng)用，逐漸成為國民經(jīng)濟(jì)、國防尖端科學(xué)和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料；五十年代后出現(xiàn)了新型功能陶瓷產(chǎn)業(yè)，滿足了電力、電子技術(shù)和航天技術(shù)的發(fā)展和需要；二十世紀(jì)以后半導(dǎo)體材料的發(fā)展使人類社會進(jìn)入了信息時代；復(fù)合材料的發(fā)現(xiàn)更加促進(jìn)了人類社會的發(fā)展，它不僅可以應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于現(xiàn)代民用工業(yè)、

3、能源技術(shù)和信息技術(shù)方面；納米科技和納米器件的發(fā)展更是可能從根本上改變?nèi)祟惖纳鐣詈蜕a(chǎn)方式。綜上所述，我們可以認(rèn)識到，材料是人類進(jìn)步的最重要動力，任何工程技術(shù)都離不開材料的設(shè)計(jì)和制造工藝，一種新材料的出現(xiàn)必將支持和促進(jìn)當(dāng)時世界文明的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步。2、化學(xué)工程與材料科學(xué)和工程之間的關(guān)系3、從我國載人航天工業(yè)的飛速發(fā)展說明材料的支撐作用飛行器及其動力裝置、附件、儀表所用的各類材料，是航空航天工程技術(shù)發(fā)展的決定性因素之一。航空航天材料科學(xué)是材料科學(xué)中富有開拓性的一個分支。飛行器的設(shè)計(jì)不斷地向材料科學(xué)提出新的課題，推動航空航天材料科學(xué)向前發(fā)展；各種新材料的出現(xiàn)也給飛行器的設(shè)計(jì)提供新的可能性，極大

4、地促進(jìn)了航空航天技術(shù)的發(fā)展。18世紀(jì)60年代發(fā)生的歐洲工業(yè)革命使紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、機(jī)器制造工業(yè)得到很大的發(fā)展，從而結(jié)束了人類只能利用自然材料向天空挑戰(zhàn)的時代。1903年美國萊特兄弟制造出第一架裝有活塞式航空發(fā)動機(jī)的飛機(jī),當(dāng)時使用的材料有木材(占47%),鋼（占35%）和布（占18%）,飛機(jī)的飛行速度只有16公里/時。1906年德國冶金學(xué)家發(fā)明了可以時效強(qiáng)化的硬鋁，使制造全金屬結(jié)構(gòu)的飛機(jī)成為可能。40年代出現(xiàn)的全金屬結(jié)構(gòu)飛機(jī)的承載能力已大大增加，飛行速度超過了600公里/時。在合金強(qiáng)化理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一系列高溫合金使得噴氣式發(fā)動機(jī)的性能得以不斷提高。50年代鈦合金的研制成功和應(yīng)用對克服機(jī)

5、翼蒙皮的“熱障”問題起了重大作用，飛機(jī)的性能大幅度提高,最大飛行速度達(dá)到了3倍音速。40年代初期出現(xiàn)的德國 V-2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后，材料燒蝕防熱理論的出現(xiàn)以及燒蝕材料的研制成功，解決了彈道導(dǎo)彈彈頭的再入防熱問題。60年代以來,航空航天材料性能的不斷提高,一些飛行器部件使用了更先進(jìn)的復(fù)合材料，如碳纖維或硼纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料等，以減輕結(jié)構(gòu)重量。返回型航天器和航天飛機(jī)在再入大氣層時會遇到比彈道導(dǎo)彈彈頭再入時間長得多的空氣動力加熱過程，但加熱速度較慢，熱流較小。采用抗氧化性能更好的碳-碳復(fù)合材料陶瓷隔熱瓦等特殊材料可以解決防熱問題。4、金屬材料的發(fā)展如

6、何推動了化學(xué)工業(yè)的發(fā)展？ 反應(yīng)容器用金屬材料、5、現(xiàn)代大型飛機(jī)中用了哪些材料？主要利用這些材料的什么性質(zhì)？其未來發(fā)展趨勢是什么？ 飛機(jī)上的材料大部分是合金材料。主要有以下幾種。（1）、鋁合金。鋁是一種輕金屬，比重2.7左右。由于地球的吸引力的作用，要求飛機(jī)質(zhì)量越輕越好。飛機(jī)越輕，飛的越高、越快、越遠(yuǎn)，裝載量越大。但是鋁的強(qiáng)度低，好在飛機(jī)不是拖拉機(jī)，它在空中飛行，不會碰到別的物體，所以，飛機(jī)的蒙皮大部分是用鋁合金壓制的，還有前機(jī)匣，飛機(jī)框架，肋條等。鋁合金材料占飛機(jī)用料50%-70%左右。（2）、鎂合金。鎂比鋁更輕，比重2.1-2.3左右，熔點(diǎn)300度左右。強(qiáng)度更低。用來制造不承重的部件、殼體。

7、例如各種活門殼體，油泵殼體等。鎂合金材料占飛機(jī)用料5%-10%左右。（3）、鈦合金。鈦也是一種輕金屬，比重4.5左右，比鋁重，但是強(qiáng)度很高，很耐高溫，熔點(diǎn)1660多度，鈦是造飛機(jī)的理想材料，飛機(jī)發(fā)動機(jī)，防彈部位，強(qiáng)化部位，加固部位，燃燒室，渦輪軸，渦輪盤，噴口等，大多數(shù)是用鈦合金材料制造的?，F(xiàn)代化的飛機(jī)，鈦合金的用量比重越來越大。（4）、鑷鉬鎢合金。是造發(fā)動機(jī)的理想材料。飛機(jī)發(fā)動機(jī)的溫度高達(dá)2000多度。一般的材料是不行的。只有鈦鎢鉬合金才能勝任。飛機(jī)發(fā)動機(jī)裝在飛機(jī)上時，用石棉布隔熱，石棉是良好的隔熱材料。把石棉做成板或做成布，把發(fā)動機(jī)包起來。發(fā)達(dá)的國家用強(qiáng)化石膏，陶瓷做隔熱材料。我國已經(jīng)用復(fù)

8、合材料隔熱（一層籽飾粉，一層鈦鎢合金板壓制成型材）我國大飛機(jī)項(xiàng)目的啟動是航空工業(yè)發(fā)展的極大機(jī)遇，在大飛機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，安全性、長服役壽命、最小重量、可維護(hù)性4個主要方面的性能是必須要考慮的。在大飛機(jī)上大量應(yīng)用復(fù)合材料是我國航空實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展的迫切需求,同時也是我國航空復(fù)合材料發(fā)展到了一定程度的必然結(jié)果，大型復(fù)合材料構(gòu)件自動鋪放制造技術(shù)在國內(nèi)還是空白，各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)還有待于突破。據(jù)預(yù)測，鈦合金越來越廣泛地應(yīng)用於結(jié)構(gòu)零件、起落架和其它硬件設(shè)備，復(fù)合材料（主要是CFRP）在飛機(jī)中的應(yīng)用也越來越普遍。它們具備較高的強(qiáng)度重量比、良好的抗蝕性能和低的熱膨脹；它們的特性可被調(diào)整以滿足特定的應(yīng)用。CFRP廣泛應(yīng)用

9、於機(jī)翼主梁、機(jī)翼和機(jī)身蒙皮。復(fù)合材料由塑料樹脂和纖維復(fù)合而成，這些纖維還可用於織物造型而無需任何基質(zhì)。航空航天應(yīng)用材料趨勢分析 發(fā)動機(jī)引擎的材料趨勢：自20世紀(jì)50年代鈦合金與鎳基超級合金推出，其重要性已穩(wěn)步提高，幷在本世紀(jì)初達(dá)到巔峰。 雖然這些合金今日仍然占主導(dǎo)地位，但一組全新的重量輕、高強(qiáng)度、耐高溫的材料正在崛起。 1、 PMC's, 聚合物基復(fù)合材料； 2、 MMC's, 金屬基復(fù)合材料； 3、 TiAl, 鈦鋁合金。 假設(shè)面臨相同或更高的強(qiáng)度和/或耐高溫，這些新型材料具備降低零件重量30%-40%的能力。 PMC應(yīng)用於發(fā)

10、動機(jī)罩，而MMC與鈦鋁合金適合於渦輪零件，TiAl也可用於發(fā)動機(jī)的高溫級。 起落架的材料趨勢 ：鈦 6-4 (Ti 6Al 4V) 是工業(yè)中廣為應(yīng)用的材料并且占據(jù)生產(chǎn)總量近60%。然而，多種新型材料近年來已經(jīng)推向市場。 AerMet100 與 AF1410 的推出已經(jīng)造成了對鋼件的沖擊，替代了以往用於起落架的 300M 與 4340 材料，同時新材料諸如 Ti 10-2-3 (Ti 10V 2Fe 2Al) 與最引人注目的 Ti 5-5-5-3 (Ti 5 Va 5Mo 5Al 3Cr) 等鈦合金也已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠鹇浼懿牧希貏e是應(yīng)用於新一代的寬體飛機(jī)。 這些材料將帶來全新的加

11、工挑戰(zhàn)和針對刀具優(yōu)化的要求。  航空構(gòu)件的材料趨勢 ：最新一代復(fù)合材料（諸如大量的碳纖維）的應(yīng)用已更改了現(xiàn)代飛行器制造的外表。 過去，鋁合金占飛行器材料總量的60-70%；現(xiàn)在和不遠(yuǎn)的將來， 碳纖維與其他復(fù)合材料的增長已經(jīng)幷將超過總量的50%。  這些新材料都具有強(qiáng)度高、重量輕且耐磨的特點(diǎn)，但它們的確給制造帶來了挑戰(zhàn)， 需要用新型、先進(jìn)的超耐磨刀具解決方案來滿足這些需求。 該行業(yè)極為重要的另一組材料則是鈦合金，這類材料通常用於減輕重量和降低燃料消耗。6、目前常用的假牙填充材料有哪些？都存在哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 目前常用的材料有：銀汞合金、復(fù)合樹脂和玻璃離子復(fù)合體。銀汞合金

12、是普遍應(yīng)用的修復(fù)材料，已有150多年有歷史，其安全性已得到很好的證實(shí)，到目前為止，還沒有直接的證據(jù)表明其對人體健康有不良影響，并且在普通人群中過敏反應(yīng)的發(fā)生率是極低的，銀汞合金具有最大的抗壓強(qiáng)度、硬度和耐磨性，且性能穩(wěn)定，常用于后牙窩洞的充填以承擔(dān)較大的咬力。但由于其顏色為灰黑色，出于美觀的考慮，近來也越來越多的被樹脂材料所代替。復(fù)合樹脂主要由樹脂基質(zhì)和無機(jī)填料組成。它有較大的抗張強(qiáng)度且固化過程中膨脹，收縮和變形也較少，其最突出的優(yōu)點(diǎn)是美觀，可提供與鄰牙最佳的顏色匹配。過去復(fù)合樹脂比銀汞合金軟，主要應(yīng)用于前牙的窩洞充填，然而，近來出現(xiàn)的復(fù)合樹脂的機(jī)械性能和抗磨損能力大大增高，也廣泛應(yīng)用于后牙和

13、大面積窩洞的充填。玻璃離子復(fù)合體也是目前牙科常用的一種充填材料，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于對牙髓刺激性小，可以釋放氟離子有利于再礦化并且抑制細(xì)菌聚集，因此常用于活髓牙咬頜面窩洞的充填，但由于它較脆，不具有大面積填材料所需且有的性能，因此它不能應(yīng)用于牙齒受力較大部位的充填。補(bǔ)牙主要有以下材料：1、銀汞合金：這是一種被大家已經(jīng)忽視的補(bǔ)牙材料，很多人都會懼怕汞合給人帶來危害，其實(shí)臨床上使用最多的還是這種了。它是汞和銀錫合金粉相互作用的汞齊化合物，可以承受的牙合力大不至于讓牙齒折斷，且由于銀汞合金與牙體組織不具備粘結(jié)性，應(yīng)制備盒狀洞，設(shè)計(jì)良好的固位形，使二者貼合緊密、相互嵌合，良好隔濕，才能使銀汞合金修復(fù)牙體牢

14、固持久。2、復(fù)合樹脂：此材料特別適合前牙修復(fù)，且化學(xué)固化復(fù)合樹脂，操作簡便，雖有輕度色澤改變，用于后牙及前牙舌(腭)側(cè)洞也是適宜的。 是在有機(jī)的合成樹脂內(nèi)加大量的經(jīng)特殊處理的無機(jī)物的充填材料，光敏固化復(fù)合樹脂，具有色澤穩(wěn)定，粘結(jié)性強(qiáng)等特點(diǎn)。3、玻璃離子聚合粘固粉：是一種對牙髓刺激輕，對牙體硬組織有粘結(jié)性，但強(qiáng)度較銀汞合金低的多用途材料。適用于III類、V類洞，用于乳牙充填，作窩洞封閉劑以預(yù)防齲病。4、丁香油氧化鋅粘固粉：又稱暫時粘固粉、丁氧膏。作深洞雙層墊底的底層不承力材料，或不承力的單層墊底材料，作12周的窩洞臨時封閉材料，也用作根管充填材料，加入賦形劑作為牙周塞治劑。5、聚羧酸酯粘固粉(又

15、稱聚丙烯酸粘固粉)：是一種墊底和粘固材料。可作洞的墊底材料、半年以內(nèi)的封洞材料、根管充填材料，可作粘結(jié)劑粘固牙體修復(fù)的冠橋，可加入賦形劑作為牙周塞治劑。6、磷酸鋅粘固粉：又稱恒久粘固粉、鋅水門汀。作深洞雙層墊底的上層承力材料，半年以內(nèi)的窩洞封閉材料，也用于牙體修復(fù)的冠、橋修復(fù)。7、氫氧化鈣粘固粉：是一種新型護(hù)髓襯底材料。用于III類、V類洞的墊底材料，用作復(fù)合樹脂阻斷對牙髓刺激的護(hù)髓襯底材料及作直接和間接蓋髓劑。8、牙膠：加熱40°C變軟，有可塑性，冷卻后變硬。用于根管充填輔助材料，可暫封窩洞，或加熱后作牙齒的溫度測驗(yàn)。7、介孔納米材料構(gòu)筑的方法有哪些？有哪些應(yīng)用？根據(jù)國際純粹與應(yīng)用

16、化學(xué)協(xié)會(IUPAC)的定義，孔徑小于2納米的稱為微孔；孔徑大于50納米的稱為大孔；孔徑介孔材料是一種孔徑介于微孔與大孔之間的具有巨大比表面積和三維孔道結(jié)構(gòu)的新型材料。在2到50納米之間的稱為介孔。介孔材料是以表面活性劑為模板劑，利用溶膠、凝膠、乳化或微乳等化學(xué)過程，通過有機(jī)物和無機(jī)物之間的界面作用組裝生成的。目前合成介孔材料主要采用水熱合成法、室溫合成法、微波合成法、濕膠合成法、相轉(zhuǎn)變法及在非水體系中合成等方法。介孔材料的幾種形成機(jī)理已經(jīng)被提出, 主要包括液晶模板和協(xié)同組裝機(jī)理。介孔材料的合成的模板劑有軟模板（主要為表面活性劑等）、硬模板（介孔氧化硅、納米粒子等）兩種。介孔材料的研究和開發(fā)對

17、于理論研究和實(shí)際生產(chǎn)都具有重要意義。它具有其它多孔材料所不具有的優(yōu)異特性：具有高度有序的孔道結(jié)構(gòu)；孔徑單一分布，且孔徑尺寸可在較寬范圍變化；介孔形狀多樣，孔壁組成和性質(zhì)可調(diào)控；通過優(yōu)化合成條件可以得到高熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性。 它的誘人之處還在于其在催化，吸附，分離及光，電，磁等許多領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價值。8、高分子材料在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地位及作用作為一個新興的材料專業(yè)，高分子材料在社會發(fā)展中的作 用不容忽視，能源匱乏環(huán)境的惡化更加促進(jìn)了其發(fā)展的腳步。 高分子材料在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用前景也是廣闊的。根據(jù)農(nóng)村的資源， 經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)和地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的戰(zhàn)略目標(biāo)，高分子材料可以應(yīng)用 于以下幾個方面：1 節(jié)水灌

18、溉用高性能高分子材料 我國是嚴(yán)重缺水國家。在干旱少雨的西部地區(qū)發(fā)展節(jié)水農(nóng) 業(yè)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉。其有效措施是渠道防滲、低壓管道輸 水、噴灌、微灌、滲灌及土壤保水，減少輸水、田間灌水及蒸發(fā)、滲 透等損失。節(jié)水灌溉迫切需要高性能高分子材料。針對西部地區(qū) 的地理、氣候特征，沙漠化嚴(yán)重的情況高分子材料可以在節(jié)水 灌溉材料和設(shè)備方面有更好的應(yīng)用： (1)渠道防滲用高性能高分子材料：塑料薄膜用于渠道防滲 可使渠系水的利用率提高15，且塑料薄膜質(zhì)量輕，便于運(yùn)輸施 工。能適應(yīng)渠道基的各種變形，造價低。采用改性、加工新技術(shù)， 制備剛性強(qiáng)、適應(yīng)變形強(qiáng)、承載強(qiáng)度高的耐穿透性好的PE膜，尤 其是線性低密度聚乙烯(L

19、LDPE)膜，茂金屬聚乙烯(mPE)膜、聚氯 乙烯(PVC)膜和復(fù)合土工膜。 (2)低壓管道輸水用高性能高分子材料：用管系代替明渠輸 水，渠系水利用系數(shù)達(dá)09以上。采用塑料管道，渠系水利用系數(shù) 可達(dá)O97，節(jié)水效益顯著。建議采用固相力化學(xué)自增蠼技術(shù)、超聲 輻照一擠出加工一體化新技術(shù)、連續(xù)微波輻照新技術(shù)等研制力 學(xué)性能好、加工性能優(yōu)良的低壓管路用薄壁PVC管、PP管、PE管。 (3)噴、微灌用高性能高分子材料：噴灌和微灌(包括滴灌、微 噴灌、滲灌、小管出流灌等)是先進(jìn)的灌水新技術(shù)，噴灌比地面灌 節(jié)水3050：微灌比傳統(tǒng)的明水灌溉節(jié)水60一70，灌溉水 的利用率高達(dá)80一90?？商岣咿r(nóng)作物產(chǎn)量20

20、一80，節(jié)省勞 動力50。70，對干旱少雨地區(qū)發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)或建設(shè)現(xiàn)代設(shè) 施農(nóng)業(yè)具有巨大意義。建議采用同相力化學(xué)自增甥技術(shù)、超聲輻 照一擠出加工一體化新技術(shù)、連續(xù)微波輻照新方法、高效紫外輻 照加工新方法、微觀復(fù)合等新方法研制和開發(fā)以中密度聚乙烯 刪or'E)為基礎(chǔ)的價格低、具有抗紫外線、耐大氣和土壤中各種介 質(zhì)作用能力的、強(qiáng)度高、韌性好、耐磨、耐壓、耐穿刺、耐卷折、成 孔均勻、成孔率高的滴灌管具。 (4)-I-壤保水用高分子材料：土壤的保水節(jié)水，對農(nóng)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn) 高產(chǎn)意義重大，采用共聚、交聯(lián)、IPN，分子復(fù)合等先進(jìn)技術(shù)研制基 于丙烯酸硒旨、乙酸乙烯醋的低度交聯(lián)、不溶不熔、吸水凝膠強(qiáng) 度高、可

21、重復(fù)使用、吸水量高、吸水速度快、保水能力強(qiáng)、用于土 壤保水和土壤保肥劑的高性能高分子材料。 2化肥應(yīng)用高分子材料 高分子化肥是將肥料直接或間接的以共價或離子形式聯(lián)接 到預(yù)先形成的高分子鏈上，構(gòu)成一種新型的高分子材料，其釋放 速度取決于組合物健的性質(zhì)，立體化學(xué)結(jié)構(gòu)，疏水性，交聯(lián)程度， 降解難易度，它是近年發(fā)展起來的一個新品種。相信由于高分子 材料化肥在農(nóng)業(yè)上的廣泛應(yīng)用，能夠提高化肥的利用效率，減少 污染。將對生態(tài)農(nóng)業(yè)起列至關(guān)重要的作用，是新世紀(jì)化肥工業(yè)的 發(fā)展方向。 3現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種子處理上應(yīng)用的商分子材料 種子化學(xué)處理包括種衣劑的制造配伍和處理工藝(機(jī)械或人 工)，兩者密不可分。新一代種子化學(xué)處理

22、一般可分為：1)物理包 裹：利用干型和濕形高分子成膜劑，包裹種子。2)種子表面包膜：利 用高分子成膜劑將農(nóng)用藥物和其他成分涂膜在種子表面。3)種子 物理造粒：將種子和其他高分子材料混和造粒，以改善種子外觀 和形狀，便于機(jī)械播種。 現(xiàn)代化的種衣劑主要是以液狀為主，對種子進(jìn)行包膜處理。 種衣劑形態(tài)包括真溶液，乳液，含同體微粒的懸浮液微囊懸浮 液。在所有的不同形態(tài)的種衣劑中，高分子材料用作成膜劑是不 可缺少的重要成分，也是種子包膜類種衣劑產(chǎn)品的核心。因?yàn)楦?分子材料的選擇決定著與藥物的配伍性能，膜材料和種子的粘 結(jié)性能?？刂扑幬镝尫诺男阅?，從而控制植物生長。 4農(nóng)產(chǎn)品包裝上應(yīng)用的商分子材料 蔬菜、水

23、果的保鮮、儲存、運(yùn)輸，糧食的儲運(yùn)、防霉變等是提高 農(nóng)產(chǎn)品附加值，增加農(nóng)民收人的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我國每年因貯存不當(dāng)造 成的糧食損失高達(dá)4()o一600lL斤，可見發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品包裝用高性能 高分子材料對國民經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要意義。建議采用各種聚 合物改性加丁新技術(shù)如輻照增容、分子復(fù)合、納米復(fù)合、多層擠出 等，制備具有優(yōu)良的防潮、阻氣、阻味、蔽光、易熱封、有適當(dāng)?shù)臍怏w 透過選擇性的聚乙烯(PE)，聚碳酸A”一(Pc)，聚酞胺(PA)。 聚乙烯醇(P VA)基的農(nóng)產(chǎn)品包裝用高性能高分子材料，以及 使種子出芽率不低于95的種子包裝用特殊阻隔膜。采用分子復(fù) 合、原位聚合以及新型加丁技術(shù)實(shí)現(xiàn)聚乙烯醇的熱塑加工，制

24、備 阻隔性好、保鮮性好、可生物降解的新型PVA薄膜。生活中的高分子材料很多,如蠶絲、棉、麻、毛、玻璃、橡 膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合 材料等。下面就以塑料和纖維素舉例說明。 一、生活中常見的高分子材料塑料 塑料是一種合成高分子材料,又可稱為高分子或巨分 子,也是一般所俗稱的塑料或樹脂,可以自由改變形體樣式。 是利用單體原料以合成或縮合反應(yīng)聚合而成的材料,由合成 樹脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的, 它的主要成分是合成樹脂。 塑料主要有以下特性:大多數(shù)塑料質(zhì)輕,化學(xué)性穩(wěn)定, 不會銹蝕;耐沖擊性好;具有較好的透明性和耐磨耗性; 絕緣性好,導(dǎo)熱性低;一

25、般成型性、著色性好,加工成本 低;大部分塑料耐熱性差,熱膨脹率大,易燃燒;尺寸穩(wěn) 定性差,容易變形;多數(shù)塑料耐低溫性差,低溫下變脆; 容易老化;某些塑料易溶于溶劑。塑料的優(yōu)點(diǎn)1、大部分塑 料的抗腐蝕能力強(qiáng),不與酸、堿反應(yīng)。2、塑料制造成本低。 3、耐用、防水、質(zhì)輕。4、容易被塑制成不同形狀。5、是良好 的絕緣體。6、塑料可以用于制備燃料油和燃料氣,這樣可以 降低原油消耗。塑料的缺點(diǎn)1、回收利用廢棄塑料時,分類十 分困難,而且經(jīng)濟(jì)上不合算。2、塑料容易燃燒,燃燒時產(chǎn)生 有毒氣體。3、塑料是由石油煉制的產(chǎn)品制成的,石油資源是 有限的。 塑料的結(jié)構(gòu)基本有兩種類型:第一種是線型結(jié)構(gòu),具有 這種結(jié)構(gòu)的高

26、分子化合物稱為線型高分子化合物;第二種是 體型結(jié)構(gòu),具有這種結(jié)構(gòu)的高分子化合稱為體型高分子化合 物。線型結(jié)構(gòu)(包括支鏈結(jié)構(gòu))高聚物由于有獨(dú)立的分子存 在,故有彈性、可塑性,在溶劑中能溶解,加熱能熔融,硬度和 脆性較小的特點(diǎn)。體型結(jié)構(gòu)高聚物由于沒有獨(dú)立的大分子 存在,故沒有彈性和可塑性,不能溶解和熔融,只能溶脹,硬 度和脆性較大。塑料則兩種結(jié)構(gòu)的高分子都有,由線型高分 子制成的是熱塑性塑料,由體型高分子制成的是熱固性塑 料。塑料的應(yīng)用:透明塑料制成整體薄板車頂。薄板車頂?shù)?新概念基于透明靈活的聚碳酸酯或硅樹脂材料,可以被永久 性地塑造成單個的聚碳酸酯薄板,也可作為可折疊鉸鏈和封 條。拜耳材料科技

27、研發(fā)的原型總共配備了四個靈活的薄板 部件,形成了四扇“頂窗”,每扇窗都可單獨(dú)打開和關(guān)閉。導(dǎo) 軌用于連接薄板部件,形成一個牢固、透明的聚碳酸酯車頂 外殼。一個同樣透明的管子沿車頂結(jié)構(gòu)中央縱向放置,在 “頂窗”打開后用來調(diào)節(jié)折疊薄板。這樣可以形成三維立體 結(jié)構(gòu),組件比平坦的薄板更加牢固。同時也大大降低了單個 組件的數(shù)量。 二、生活中常見的高分子材料纖維素 纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一 般有機(jī)溶劑。是植物細(xì)胞壁的主要成分。纖維素是世界上 最豐富的天然有機(jī)物,占植物界碳含量的50%以上。纖維素 是自然界中存在量最大的一類有機(jī)化合物。它是植物骨架 和細(xì)胞的主要成分。在棉花、亞麻和一般的

28、木材中,含量都 很高。 纖維素的結(jié)構(gòu):纖維素是一種復(fù)雜的多糖,分子中含有 約幾千個單糖單元,即幾千個(C6H10O5);相對分子質(zhì)量從 幾十萬至百萬;屬于天然有機(jī)高分子化合物;纖維素結(jié)構(gòu)與 淀粉不同,故性質(zhì)有差異。 纖維素的性能:纖維素不溶于水和乙醇、乙醚等有機(jī)溶 劑,能 溶 于 銅 氨 Cu(NH3)4(OH)2 溶 液 和 銅 乙 二 胺 NH2CH2CH2NH2Cu(OH)2溶液等。水可使纖維素發(fā)生 有限溶脹,某些酸、堿和鹽的水溶液可滲入纖維結(jié)晶區(qū),產(chǎn)生 無限溶脹,使纖維素溶解。纖維素加熱到約150時不發(fā)生 顯著變化 ,超過這溫度會由于脫水而逐漸焦化。纖維素與 較濃的無機(jī)酸起水解作用生成

29、葡萄糖等,與較濃的苛性堿溶 液作用生成堿纖維素,與強(qiáng)氧化劑作用生成氧化纖維素。 纖維素的用途:棉麻纖維大量用于紡織工業(yè);木材、稻 草、麥秸、蔗渣等用于造紙;制造硝酸纖維:火棉(含 N 量較 高,制無煙火藥)、膠棉(含 N量較低,制賽璐珞和油漆);制造 醋酸纖維:不易著火,用于制膠片;制造粘膠纖維(NaOH、 CS2處理后所得,長纖維稱人造絲,短纖維稱人造棉);膳食 纖維:第七種營養(yǎng)成分,有利于消化。 高分子材料作為我們生活用品的基本材料一直隨著人 類發(fā)展而發(fā)展,至今仍在不斷發(fā)展著。它伴隨著我們生活水 平的提高,其用途,其性能也在不斷隨著人們的需求而改變 著。在今后它也將繼續(xù)隨著人類文明的發(fā)展而

30、不斷進(jìn)步,其 帶來的環(huán)境等一些問題也將被解決。我相信,高分子材料不 會被取代,它將永遠(yuǎn)屬于我們生活的必需品,它會隨著人類 文明的發(fā)展而不斷發(fā)展,與人類生活更加貼切。9、復(fù)合材料在航天飛機(jī)、汽車上的應(yīng)用 飛機(jī)：在航空復(fù)合材料應(yīng)用的進(jìn)程中，軍機(jī)、民機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)各自走過相似的發(fā)展道路。軍機(jī)上復(fù)合材料的應(yīng)用大致可分為三個階段。    第一階段，復(fù)合材料主要用于艙門、口蓋、整流罩以及襟副翼、方向舵等操縱面上，受力較小，制件尺寸較小，大約于20世紀(jì)70年代初即已實(shí)現(xiàn)；    第二階段，復(fù)合材料開始應(yīng)用于垂尾、平

31、尾等受力較大、尺寸較大的尾翼級部件，其中，美國F-14戰(zhàn)斗機(jī)在1971年把硼纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料成功應(yīng)用在平尾上，被稱為復(fù)合材料史上的一個里程碑。自20世紀(jì)70年代初至今，國外軍機(jī)尾翼級的部件均已用復(fù)合材料制造。    第三階段，復(fù)合材料進(jìn)入機(jī)翼、機(jī)身等受力大、尺寸大的主要承力結(jié)構(gòu)中。其中，美國原麥道飛機(jī)公司于1976年率先研制了F/A-18的復(fù)合材料機(jī)翼，把復(fù)合材料的用量提高到了13%，成為復(fù)合材料史上的又一個重要里程碑。此后，國外軍機(jī)群起仿效，幾乎都采用了復(fù)合材料機(jī)翼。目前世界軍機(jī)上復(fù)合材料用量約占全機(jī)結(jié)構(gòu)重量的 20%50%不等。 

32、   民機(jī)既強(qiáng)調(diào)安全性也強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)性，同樣對結(jié)構(gòu)減重有迫切需求。以美國為例，復(fù)合材料在大型民機(jī)上的應(yīng)用，大致走過了四個階段，體現(xiàn)了循序漸進(jìn)的原則。    第一階段，復(fù)合材料主要應(yīng)用在受力很小的前緣、口蓋、整流罩、擾流板等構(gòu)件，該階段于上世紀(jì)70年代中期實(shí)現(xiàn)。    第二階段，受力較小的部件如升降舵、方向舵、襟副翼等開始應(yīng)用復(fù)合材料制造，該階段約于80年代中期結(jié)束。我國ARJ21新支線飛機(jī)的復(fù)合材料技術(shù)水平大致在這個階段。    第三階段，復(fù)合材料應(yīng)用在受力較大的部件，主要是垂尾、平尾等，如波音公司B777的復(fù)合材料垂尾、平尾。波音777共用復(fù)合材料9.9噸，占結(jié)構(gòu)總重的11%。    第四階段，復(fù)合材料應(yīng)用于飛機(jī)最主要受力部件機(jī)翼、機(jī)身等，如波音公司的B787“夢想”飛機(jī)，代表了飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料化的發(fā)展趨勢。波音787飛機(jī)共使用復(fù)合材料50%，超過了鋁、鈦、鋼金屬材料的總和，主要應(yīng)用在機(jī)翼、機(jī)身、垂尾、平尾、機(jī)身地板梁、后承壓框等部位，是第一個采用復(fù)合材料機(jī)翼和機(jī)身的大型商用客機(jī)。   &#