高分子材料与改性

高分子材料与改性

绪论

1.1.材料科学概述

1.1.1.什么是材料与材料科学？

材料是工程技术的基础与先导。现代社会的进步，在很大程度上都依赖于新材料的发明与发展。科学家与工程师们都认识到发展尖端技术的前提是发展新材料与新材料加工技术，并在近20年来在这方面有了空前的重要进展。所以许多人将我们这一历史时期称为“材料时代”[2]。

材料是一个广义的概念，泛指宇宙间可用于制造有用物品的物质。有用指除了使用价值外，还需具有一定的性能，如物理性质、化学性质和力学性能等。物品可以是单件的器件或元件，可以是组装的机器与仪器，也可以是集成的系统[2]。

所谓新材料，则是指最近发展或正在发展中的具有特殊功能和应用的材料。而所谓高技术新材料的概念，则是指在当今高技术时代发展起来的、具有传统材料无法比拟的完全新的或具有明显优异性能、能满足新技术需要的新型材料，如光电子信息材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、新型金属材料、高性能塑料、超导材料等[1]。

人类社会的发展历史证明，材料是人类赖以生存和发展、征服自然和改造自然的物质基础，同时它又是人类社会发展的先导，人类进步的里程碑[1]。

当今国际社会一致公认，材料、能源和信息技术是新技术革命的三大支柱[1]。

材料科学的内容是研究材料的成分与结构、加工与性能和材料应用之间的相互关系。其任务是：为经典材料的性能和寿命的提高，为新型材料的开发、应用和特种性能的发挥，提供新的途径、新的技术、新的方法和新的流程[1]。

人们往往把材料科学与工程相提并论，而称为“材料科学与工程”。从事材料，尤其是工程材料的开发、研究工作的学科领域称为材料科学与工程，即：材料组成、结构、加工与材料性质、使用之间关系的发现与应用。其中，材料科学着重于发现材料的本质，并由此对结构与组成、性质、使用性能之间的关系作出描述与解释；而材料工程则是应用材料科学的知识，对材料进行开发、制造、修饰并实现其具体应用。有人认为材料科学与工程属于工程科学，实际上它是个交叉学科或多学科领域，涉及固体物理学、金属学、陶瓷学、高分子化学与高分子物理等[2]。

1.1.

2.材料的基本类别

根据材料的基本性质与结构，可以将其分为四大类，即金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料[1]：

表1.1 材料家族[2]

1.金属材料

人类使用金属材料已有几千年了。公元前3000年人类进入青铜时代，公元前1100年进人铁器时代，到今天我们还没有走出这个铁器时代。金属可以定义为坚硬、反光、有光泽、热与电的良导体。金属可以分为两类：钢铁与有色金属。钢铁又被总称为黑色金属，包括铸铁、钢与其它一些铁合金；主要的有色金属则包括铝、铜、镍、镁、钛和锌六种[2]。

2.无机非金属材料

如：硅酸盐化合物：水泥、玻璃，陶瓷材料，先进无机材料：氧化物、氮化物、碳化物、硅化物以及各种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。

提起陶瓷我们不免想起茶杯饭碗、砖头瓦片之类，但陶瓷的含义要广得多．是一切无机非金属材料的总称。陶瓷在组成上是金属与非金属的结合体，并可按组成中的非金属元素进行分类。如果是金属与氧、氮或氢的结合体，就称为氧化物、氮化物或氢化物。卤化物（氟、氯、溴、碘的化合物）也可视作一类特殊的陶瓷。虽然它们一般不作结构材料使用，但在光学透镜方面有一定的应用。陶瓷处于固态时大都是晶体，晶格结构比金属复杂得多。硅酸盐是来源最丰富的陶瓷材料，因为硅和氧都是地壳中含量最丰富的元素。沙子的主要成分就是二氧化硅。二氧化硅处于自然状态时是结晶的。加热到1700℃时熔化为液体。同其它液体一样，是非晶的。当二氧化硅液体再冷却时，结晶却十分困难．除非在极慢的降温条件下。如果降温速度较快（如空气中自然降温），就会形成过冷液体——玻璃。这种不结晶的玻璃我们也归入陶瓷一类[2]。

3.高分子材料

高分子材料属非金属材料范畴，它的基本组分是有机高分子化合物。聚合物可以分成三

类：热塑性塑料、热固性塑料和弹性体。热塑性塑料由线形长链分子组成，加热到某一温度（或为玻璃化温度或为熔点）时就发生流动，可以反复进行加工成型。热塑性塑料可以是结晶性的也可以是非结晶性的。聚乙烯是典型的结晶性热塑性塑料。热固性塑料是加热后即发生固化的材料。有些热固性塑料在室温就能与固化剂发生作用而固化，如环氧树脂。固化后分子形成三维的交联网络，不能再次成型加工，无法回收利用。热固性塑料都是非结晶的。弹性体俗称橡胶，其特征是能够在很小外力下产生高达1000％的大形变，当外力撤除后形变能够立即恢复。或者说橡胶具有很高的弹性。由此可知．橡胶分子处于自然状态下是高度卷曲的，只有这样才能够发生大形变并具有回弹的动力。天然橡胶是弹性体的代表。其分子也是线形的，但结构较聚乙烯复杂。天然橡胶的原料是橡胶树中流出的白色浆汁，其中除含聚异戊二烯大分子以外，还有少量液体、蛋白质和无机盐。但这种浆汁干燥后还不是弹性体。1879年Goodycar发明了硫化方法，将天然橡胶与硫磺共同加热，能够造成橡胶大分子的交联。交联后的天然橡胶才具有弹性，成为名副其实的弹性体[2]。

4.复合材料

复合材料是含多种组分的材料，其中每种材料仍然保持特性。照此定义，许多天然材料都是复合材料。例如木材就是纤维素与木质素的结合体，但一般不把木材看作复合材料。第一个人工制备的复合材料是玻璃钢，即玻璃纤维与环氧树脂的结合体。可相互结合的材料对数不胜数，可以是聚合物纤维与聚合物基体，可以是陶瓷纤维与金属基体，也可以是碳纤维与各种基体包括碳基体。总而言之，复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等原材料复合而成的一种多相材料，其特点是它不仅能保持其原组分的部分特性，而且还具有原组分所不具备的某些性能，如它可以通过选择设计，使原组分的性能互相补充，以形成具有新的优异性能的材料[2]。

让不同材料结合的目的是凸显材料的优势，弥补材料的不足。例如将强而脆的陶瓷纤维分散到弱而韧的金属中，所得到的复合材料的强度介于陶瓷纤维与金属基体之间，而材料绝无脆性。也就是说，复合材料必须具备通过复合而使材料具有新的性能的特点，即存在所谓复合效应，如图1.1所示。A、B两组分各有优缺点，必须通过选择设计使原组分的性能互相补充，并尽可能使复合材料仍能保持其原有的的优良特性a’b’、并尽可能具有更多新的特性c，另一方面又能尽量改善或弥补两组分原有的一些性能缺陷d’e’、并尽可能避免因复合而产生一些新的性能缺陷c’。

图1-1 复合效应原理图[1]

复合材料可根据基体分为聚合物基、陶瓷基、金属基等几类。也可根据复合的结构分为层合型、纤维型与颗粒型三类，见图1.2[2]。

图1.2 复合材料的种类[2]

(a)层合复合材料b)纤维复合材料(c)颗粒复合材料

5.其他材料

“智能”是“其它材料”的一大特色。模仿肌肉、神经等身体系统的功能，使材料能够自动适应外部环境的变化。古代术士梦寐以求的是点石成金，而今天的材料学家用普通的原材料通过结构设计，就能取得不同凡响的功能：能够适应外力或温度的变化调整结构；能够对结构缺陷自行修复，能够预警反馈断裂的危险。这种智能材料已经应用在智能房屋上。窗玻璃能够根据阳光的强弱在透明和乳白色之间变化。但变化的不是玻璃本身，而是夹在两层之间的液晶。外墙涂料也是智能的，夏天变成亮色以反射阳光，冬天变成暗色以吸收阳光。一种镍铣合金“Nitinol”表现出另一种智能——形状记忆。即使遇到剧烈或很大的形变，也会对最初的形状牢记不忘。用Nitinol制造的眼镜腿，可以在手指上绕一周后立即弹回原先的形状。古代诗人的感慨“可怜百炼钢，化作绕指柔”今天竞成为现实[2]。

以上列举的几种新材料顶示着新材料时代的黎明。我们常说知识爆炸，实际上材料的数量也在爆炸。复合材料的出现彻底改变了工程设计的概念。以前进行设计时，如果找不到合适的材料，就只能改变设计；而今天则可以根据工程要求来设计材料，这为每位工程设计师与材料工程师都提供了施展才华的广阔天地[2]。

为开发新的工程材料，材料学家们先是设计出新的材料结构，再开发出新的制造方法，使材料的种类呈几何级数增长。据粗略统计，目前我们共拥有45000种金属合金．15000种聚合物，还有近干种陶瓷、木材、复合材料和纺织品。让我们看一辆小轿车所用材料的更新情况。以1986年梅塞德斯—奔驰轿车为例，使用了67％的钢铁、12％的聚合物、4％的合金铝和12％的纺织品；而一辆1996年的同牌号汽车，钢铁下降到62％．聚合物增加到18％，合金铝增加到6％。不仅是汽车行业，其它行业中使用聚合物的比例也在增高。在日常生活中更不必说，每个人都能感受到身边的塑料用品是越来越多了。图1.2是材料成熟曲线，它是根据了解到的发展规划绘制的。可以看出聚合物、陶瓷、复合材料的应用将大幅度增加。复合材料是一种或多种材料的结合体。玻璃钢与混凝土是两个最熟知的例子。当然今天的复合材料不会那样简单，而是集高强度、低重量于一身的工程化材料[2]。

图1.3 材料成熟曲线

1.1.3.材料环

如上节定义中所述，材料是宇宙中可用来制造有用物品的物质。这些物质以各种形式分布在地球上、地壳中、海洋中甚至大气中。这些物质不断地被发掘、被提取、被加工、被利用。在材料的使用过程中有一部分会自动回到最初在大然中的存在形式，在物品的使用寿命过后大部分材料可以被重新利用。物质在这一系列过程中，从一种存在形式转化为另一种存在形式，生生不息。这一过程可以看作是一个循环圈，我们将之称为材料环。从图1.3所示的材料环中我们可以看到物质如何被转化成为材料，材料的存在形式如何转变，更重要的是我们可以看到材料被发颁利用的各个阶段，由此可以看到材料在日常生活中和工程技术中的重要性。

图1.4 材料环

1.原材料的制取

从初中化学中我们就知道，物质分为单质与化合物。单质指纯元素，目前已知的有110种。单质直接可以作为材料的只有寥寥数种，如金、铂等。单质碳如金刚石、石墨等，也是存在于大自然中的材料，这种材料没有原材料的概念。绝大多数材料都必须先得到原材料，再进一步进行加工生产。不同的材料有其不同的原材料，不同原材料的制取方法又不同。例如钢铁，要从铁矿石中冶炼得到；金属铝，要通过电解铝矾土得到。但今天大部分的铝并不是从电解铝矾土得到的，而是通过废料回收重新炼制得到的。最熟悉的例子莫过于易拉维的回收利用。如果不是易拉罐中的铝材不断回收利用，易拉耀的价格不会这样低，而且我们城市中大街小巷恐怕早已堆满五颜六色的易拉罐了。另外如陶瓷的原材料是粉体，用矿物的粉体进行压制、烧结就能够得到陶瓷制品；高分子材料的原材料则是各种有机原料合成。

2.材料的预加工

通过金属的冶炼，高分子的聚合、陶瓷粉体的精制，可以分别得到不同材料的原材料。有些原材料可以一步加工成为物品，如陶土烧结成为器皿，塑料颗粒通过注射成型制造玩具、家电外壳等。这种生产过程没有顶加工这一步。但在很多生产过程中，先是将原材料制成一定规格、一定尺寸的预制件或零件，以供进一步加工使用。例如橡胶可预制成管材、片材、皮带、垫圈等，塑料可以预制成管材、板材、薄膜等。金属须加工的种类更多，可预制成带钢、角钢、工字钢、钢板，还可以制成齿轮、垫圈、螺钉、螺母等。零件可直接用于装配，预制件可按需要进行切割后进一步加工。在电子工业中，预制件就是元件，如二极管、三极管，甚至集成电路。尽管这些元件的结构可能非常复杂，但从生产和应用的角度看，它们尚不是直接应用的物品，还须进一步装配或加工，所以只能算是预加工的产物。

3.材料的工程化

工程化即高性能化。这一步可以是独立的一步，也可以与上两步中的任一步同时发生。所谓高性能化指的是使材料具备高性能——高耐热性、高强度、高模量、高韧性、高耐磨性等的加工过程。不同种类材料的高性能标准不同。以高耐热性为例。塑料耐250℃就称得上耐高温，钢铁则必须耐800 C以上，陶瓷必须耐1500℃以上才能称得上是耐高温。传统的工程化过程可以举出钢铁的热处理，如淬火、回火；金属的表面处理，如渗碳、渗氮等都是工程化过程。但因数百年来一直沿用，故一般看作是常规加工手段，不称作工程化。

现代的材料工程化过程以复合材料的加工过程为代表，以纤维复合材料最为典型。所谓纤维复合材料，可看作将一种纤维分散到一种基体之中形成的材料，也可以看作是用一种基体材料作粘结剂将纤维材料粘结起来形成的材料。这种材料既兼具纤维和基体的性能，通过二者的复合还会产生二者都不具备的性能。

工程化的高层次含义是材料的仿生化与智能化。人们力求模仿蜘蛛吐丝的机理和蜗牛筑壳的机理，制造出质量轻、强度高的材料。智能化的例子有智能玻璃，可以根据外部光线的强弱自动变化玻璃的颜色；还有电流变体，可以根据外加电场的强弱改变粘度。随着材料科学技术的发展，工程化将逐渐成为材料环上最重要的一环。

4.产品的制造

这一步是利用预制件、零件制造直接供人们使用的物品。如果直接从原材料制造，可能会涉及材料组织与结构的变化。但如果仅仅是利用预制件的零件进行装配，将不涉及材料组织与结构的变化，但也会涉及材料所处环境的改变：不同种类的材料发生接触，装配使材料经受应力，生产过程中材料经受温度、湿度的改变、表面状态的变化及尺寸的变化。所以哪怕仅仅是简单的装配，对材料也会有一定的、有时是显著的影响。例如不同金属发生接触时，就会发生电化学腐蚀。加工过程中人为操作的因素也会对材料产生影响。消除这一影响的措施是利用计算机实现生产的自动化。

5.产品的服役

产品在被使用过程中经受着比加工过程更严酷的考验。产品可能要在阳光下曝晒，可能要承受巨大的载荷，可能经受很高或很低的温度，可能与介质发生摩擦，可能受到大气或化学物质的侵蚀……。当然，产品必须按设计要求在服役期内保持应有的性能，但产品质量时时会影响产品的服役。这样，服役期间可能伴随着产品的维修。维修是服役期内的补充制造过程。产品服役到期或中途报废，都标志着这一阶段的结束。

6.丢弃与回收

这是材料环的最后一节，也可以视为材料的第一节。如果材料不能回收利用而被丢弃，就成为最后一节；如果被回收利用，就成为第一节。经过某种加工过程，就回到原材料的状态。最易于回收利用的是金属材料，钢铁和铝等的回炉迄今非常成功。纸张的回收造纸也是人们的传统作法。废旧塑料的回收利用是最不成功的。一是由于不同塑料混杂后无法区分，而混杂塑料的性能是十分低劣的；二是由于某些塑料是不可再加工的，如泡沫聚苯乙烯包装，橡胶轮胎也属于不可再加工的物品，至今只能以高成本进行低温粉碎或焚烧发电。聚合物的回收利用问题在全世界已显得日益紧迫。所幸的是人们已发明出利用超临界状态使聚酯（饮料瓶所用材料）回到聚合前的对苯二甲酸和乙二醇酯的技术，这是一个可喜的信号。如果塑

料都能回到聚合前的状态，白色污染的问题今后将不再困扰负担过重的自然界。

7.材料环的缺口

材料环是不完整的，不是完美的圆形，它存在缺陷。材料的发掘利用给自然界，给人类社会带来了后遗症。采矿、钻井、森林砍伐都会造成破坏性的后果。矿尾经雨水的冲刷给植物、动物、河流、湖泊造成污染；钻井会造成有害物质的溢出，森林砍伐更会造成水土流失，并使动物无家可归。

但另一方面，如果不采矿，不钻井，不砍伐森林．我们无法拥有今天巨大的物质财富，不可能拥有今天繁荣的世界。但我们必须认识到资源是有限的，可丢弃废物的空间更是有限的。每个人都应该利用材料学的知识，最大程度地合理利用自然资源，保护自然环境，保护我们唯一的家园。

1.2.高分子材料工程学导言

1.2.1.高分子材料的主要品种与用途

图1.5 天然高聚物和合成高聚物的主要用途[3]

由图1.5可以看出，高分子材料量大面广，无所不在；形式多样，变化无穷；性能各异，千差万别。

1.2.2.高分子材料工程学的研究对象与学科地位

1.高分子材料工程学的研究对象

高分子材料工程学是以高分子材料的分子结构与性能关系为基础，研究高分子材料（塑料、橡胶等）与其他组分之间相互作用的规律，以便用有限的高分子材料品种为成千上万种不同用途的制品提供质优价廉的材料配方。

高分子材料工程学的主要研究内容包括：

1）高分子材料的分子结构及其基本特性，如：M及Mw/Mn、Tg、Tm、结晶、取向等；

2）高分子材料的品种牌号、性状特征、基本应用等；

3）高分子材料的改性方法，如共聚改性、共混改性、填充增强、表面装饰等；

4）加工助剂及配合技术；

5）材料的受力变形特性与加工流变特性；

6）高分子材料原料与制品的性能测试与评价等。

2.高分子材料工程学的学科地位

1）高分子材料在国民经济中的重要地位

高分子材料在国民经济建设和工农业生产中占有非常重要的地位，其发展速度是其他材料无可比拟的，已成为一个国家工业和科技水平发展高低的一个新的标志[1]；

1）在机械工业，高分在材料以被大量用来制造轴承、齿轮、凸轮、叶片、泵叶等，应用高分子材料不仅可以节省钢材和其他金属（1吨塑料大约可代替4-5吨黑色金

属），而且成本低、制造方便、寿命长；

2）在化学工业，高分子材料的应用则基本上解决了防腐蚀的问题。据统计，全世界每年因腐蚀而损失的钢铁达1亿吨；

3）在电气、电子工业，聚乙烯、剧本乙烯、聚四氟乙烯等优良电绝缘材料被广泛应用在发电机、马达、变压器以及导线的制造上；

4）在纺织工业，合成纤维和人造纤维的出现为纺织工业提供了大量的原材料，使纺织品的花色品种大大增加，产品更加美观耐用。一个年产5000吨腈纶的工厂，一

年内所生产的纤维约相当于8000公顷高产棉田的产量；

5）在轻工业方面，塑料引起了包装革命；

6）在交通运输上，每年生产轮胎用的橡胶占橡胶总产量的60-70%。

2）高分子材料工程学在高分子材料科学体系中的学科地位

由图1.6可见，高分子材料工程学是以高分子材料合成工业为基础，研究高分子材料原料的结构、性能与应用的相互关系，研究其性状特征、选用原则、改性方法及配合技术，使我们能够根据高分子材料制品的性能要求选用正确的原材料，并能对原材料进行适当的改性或配方设计，为制品的成型加工准备性能合格、加工容易、价格低廉的原材料。

在高分子科学研究体系中，高分子材料工程学是以高分子化学、高分子物理及高分子合成工艺学为理论基础，为高分子材料的成型加工及应用研究作进一步的理论准备。

图1.6 制造高分子材料的主要过程[3]

1.2.3.高分子材料的改性

高分子材料的改性是继聚合方法之外获得新性能材料的简捷而有效的重要方法。自1909年德国人贝克莱特合成第一个树脂品种——酚醛树脂以来，高分子材料的开发十分迅速。据不完全统计，到目前为止，合成树脂的品种已超过万余种，已实现工业化生产并投入实际应用的树脂也不下三百种。但是，近年来，树脂新品种的开发速度已越来越慢，为此人们已将开发新树脂的目光转移到原有树脂的改性上来，从而扩大原有树脂的应用范围。

1.高分子材料改性的概念

凡是通过机械的、物理的或化学的方法使高分子材料的原有性能得到改善均可称之为高分子材料的改性。

材料改性的含义十分广泛，在改性过程中，既可以发生无理变化，也可以发生化学变化。材料改性的应用范围也很广泛，几乎所有材料的性能都可以通过改性的方法而得到改善，如材料的外观、颜色、透明性、密度、成型加工精度、可加工性、机械性能、化学性能、电磁性能、耐老化性、耐腐蚀性、耐磨性、耐热性、耐水性、软硬度、阻燃性、阻隔性、抗静电性能及材料成本等。

2.高分子材料改性的目的

概括起来说即是：改善材料固有缺陷、赋予材料新的功能、降低材料使用成本。

3.高分子材料改性的基本类型

1）按是否发生化学反应分类

1）物理改性：

物理改性是指在整个改性过程中不发生化学反应或只发生极小程度的化学反应的一类改性方法。包括在聚合物中添加小分子物质的添加改性、聚合物之间的共混改性与复合改性、聚合物的形态控制和表面改性等，这些方法一般是通过不同组分之间的物理作用（如吸附、络合或氢键等作用）、以及整个组分本身的力-形变及形态变化而实现改性目的。

物理改性是一种简单、快捷、经济的改性方法，一般可在高分子材料加工企业中自行实现，因而被广泛采用。

2）化学改性：

化学改性是指在改性过程中聚合物大分子链的主链、支链、侧链获大分子链之间发生化学反应的一种改性方法。包括：不同单体之间的共聚改性、大分子链之间的交联反应以及大分子链上的官能团反应等。化学改性一般需在高分子材料合成厂完成，在高分子材料加工型企业中的应用较少。但是，塑料和橡胶的交联改性则可在材料的成型加工过程中实现。

2）按整体或局部改性分类

1）整体改性：

整体改性是指改性在整个高分子材料制品的内部及表层都发生的一类改性，其特点是性能变化均一。高分子材料的改性大都为整体改性，如添加改性、共混改性、交联改性及形态控制改性等。

2）表面改性：

表面改性是指改性只发生在高分子材料制品的表层而并未深入到内部的一类改性，其特点为性能变化不均一。与整体改性相比，表面改性往往具有成本低的优点。

材料的表面改性包括：表面机械改性、表面火焰处理、表面氧化处理、表面电晕处理、表面层化处理、表面接枝聚合、表面包覆共挤等。这类改性仅适于只要求外观性能而内部性能不重要或不需要的应用场合，如材料的表面光泽、硬度、耐磨性、防静电性能、阻燃性、粘合性、印刷性及热合性等的改进。

1.3.本课程的教学内容安排

1.4.本课程教学基本要求

1）认真作好笔记（包括讲课的主线、参考图表、参考书等）；

2）及时阅读有关参考资料；

3）勤于思考，认真答疑；

4）答疑时间、地点：每周三7:30~9:30pm.，化工楼3100室

1.5.成绩评定方法

1）期末闭卷考试，考试成绩占总评成绩的60%；

2）读书报告占总评成绩的30%；

3）平时作业及学习表现等占总评成绩的10%。

1.6.读书报告基本要求

1）围绕课程教学内容、根据学生自己的兴趣自由命题；

2）围绕命题进行文献调研，至少搜集5篇文献（其中至少有1-2篇为近5年内发表的文献）；

3）对文献进行归纳整理，自立小标题，围绕命题写出读书报告（不少于5000字）；

4）报告基本要求：

（1）命题明确、新颖，与高分子材料工程学有密切关系；

（2）论述层次分明、论点正确、佐证充分、写作规范；

（3）字数不少于5000字；

（4）要求提交Word文稿。

5）要求完成时间：

（1）命题申报：第8周周3前；

（2）提交报告：第16周周3前。

6）读书报告交流：

（1）筛选30%品质较好的报告进行课堂交流；

（2）要求制作PowerPoint；

（3）在规定时间内完成“演讲”。

7）评分标准：30’

（1）命题：与课程的相关性、新颖性、专业深度————————5’；

（2）报告字数、参考文献数、写作规范符合要求————————5’；

（3）报告内容：概念正确、层次分明、论点明确、佐证充分———15’；

（4）演讲交流：PowerPoint制作质量、口头表达能力——————5’。

1.7.思考题

1.什么是材料和材料科学？

材料是一个广义的概念，泛指宇宙间可用于制造有用物品的物质。

从事材料，尤其是工程材料的开发、研究工作的学科领域称为材料科学与工程，即：材料组成、结构、加工与材料性质、使用之间关系的发现与应用。其中，材料科学着重于发现材料的本质，并由此对结构与组成、性质、使用性能之间的关系作出描述与解释；而材料工程则是应用材料科学的知识，对材料进行开发、制造、修饰并实现其具体应用。因此，材料科学的内容是研究材料的成分与结构、加工与性能和材料应用之间的相互关系；其任务是：为经典材料的性能和寿命的提高，为新型材料的开发、应用和特种性能的发挥，提供新的途径、新的技术、新的方法和新的流程。

2.材料有哪些基本类别？

3.举例说明如果忽略了材料环的整体作用会造成什么不良后果？

4.高分子材料工程学的主要研究内容有哪些？

高分子材料工程学是以高分子材料的分子结构与性能关系为基础，研究高分子材料（塑料、橡胶等）与其他组分之间相互作用的规律，以便用有限的高分子材料品种为成千上万种不同用途的制品提供质优价廉的材料配方。

1）高分子材料工程学的主要研究内容包括：

2）高分子材料的分子结构及其基本特性，如：M及Mw/Mn、Tg、Tm、结晶、取向等；

3）高分子材料的品种牌号、性状特征、基本应用等；

4）高分子材料的改性方法，如共聚改性、共混改性、填充增强、表面装饰等；

5）加工助剂及配合技术；

6）材料的受力变形特性与加工流变特性；

7）高分子材料原料与制品的性能测试与评价等。

1.8.参考资料

1）魏秀贞编.《高分子材料》. 兵器工业出版社. 1998年, 第一版;

2）励杭泉编.《材料导论》. 中国轻工业出版社. 2000年, 第一版;

3）赵德仁, 张慰盛.《高聚物合成工艺学》，化学工业出版社. 1997年, 第二版；

聚合物表面改性方法

聚合物表面改性方法 摘要：本文综述了聚合物表面改性的多种方法，主要包括有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法，并结合具体聚合物材料有重点的详细介绍了改性方法及其改性机理。 关键词：聚合物；表面改性；应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 1溶液处理方法 1.1含氟聚合物 PTFE或Teflon具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气的穿透性，所以在化学和电子工业上广泛地应用，但由于难粘结，所以应用上受到局限。为了提高粘结性能，需对表面进行改性，化学改性的方法通常用钠萘四氢呋哺液溶处理它。此处理液的配制是由1mol 的金属钠(23g)一次加到1mol萘(128g)的四氢呋喃(1L工业纯)中去，在装有搅拌及干燥管的三口瓶中反应2h，直至溶液完全变为暗棕色即成[1]。 将氟聚合物在处理液中浸泡几分钟，取出用丙酮洗涤，除去过量的有机物。然后用蒸馏水洗。除去表面上微量的金属。氟聚合物在处理液中浸泡时，要求体系要密封，否则空气中氧和水能与处理液中络合物反应而大大降低处理液的使用寿命。正常情况处理液贮存有效期为2个月。处理后的Teflon与环氧粘结剂粘结，拉剪强度可达1100~2000PSi。处理过的表面为黑色，处理层厚低于4×10-5mm 时，电子衍射实验表明处理过的材料本体结构没有变化，材料的体电阻、面电阻和介电损耗也没有变化，此方法有三个缺点：一、处理件表面发黑，影响有色导线的着色；二、处理件面电阻在高湿条件下略有下降，三、处理过的黑色表面在阳光下长时间照射，粘结性能降低，因此目前都采用低温等离子体技术来处理。 1.2聚烷烯烃 聚乙烯和聚丙烯是这类材料中的大品种，它们表面能低。如聚乙烯表面能只有31×10-7J/cm2。为了提高它们表面活性，有利于粘接，通常需对它们的表面进行改性，其中化学改性方法有用铬酸氧化液处理，此处理液的配方[2]重铬酸钠(或钾)5份，蒸馏水8份，浓硫酸100份，将聚乙烯或聚丙烯室温条件下在处理液中浸泡1~1.5h，66~71℃条件下浸泡1~5min，80~85℃处理几秒钟，此外还有过硫酸铵的氧化处理液[3]。其配方为硫酸铵60~120g，硫酸银(促进剂)0.6g，蒸馏水1000ml，将聚乙烯室温条件下处理20min，70℃处理5min，当用来处理聚丙烯时，处理温度和时间都需增加一些，70℃lh，90℃10min，其中促进剂硫酸银效果不明显，可以去掉，但此处理液有效期短，通常只有lh。这两种处理方法，效果都不错。 1.3聚醚型聚氨酯 Wrobleski D. A.等[4]对聚醚型聚氨酯Tecoflex以化学浸渍和接枝聚合进行表面改性。且用Wilhelmy平衡技术测定接触角，结果表明，经聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和PEG化学浸渍修饰表面，以及用VPHEMA对2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸及其钠盐(AMPS和NaAMPS)光引发表面接枝。其表面能增大，表面更加亲水。化学浸溃使前进和后退接触角降低20和30~40

高分子改性材料的应用

天 然 高 分 子 改 性 材 料 的 发 展 以 及 运 用 景 姓名：李毅 学号：5404310016 专业班级：工业工程101

天然高分子改性材料的发展以及运用 姓名：李毅学号：5404310016 班级：工业工程101 摘要：本文介绍了淀粉、木质素、甲壳素、壳聚糖及瓜尔胶等几种天然高分子材料的研究进展以及改性方法，同时通过几种不同的化学反应详细介绍了壳聚糖的应用，同时介绍了其他几种在当代生活不同领域的应用。 关键词：天然高分子，改性，羧甲基化反应，酯化反应，酰化反应，接枝反应，运用，阻燃和耐热。 正文部分： 1.引言 近年来基于石油产品的合成高聚物材料也已广泛应用于包装、日用品、医用、建材、宇航、工业和农业各个领域，。然而，基于石油资源的合成高分子材料大量使用不仅造成环境污染，而且以后将面临石油资源逐渐枯竭的威胁。而天然高分子来源于自然界中动物、植物和微生物，它们是取之不尽，用之不竭的可再生资源。所以在石油资源日益匮乏和价格持续高涨之际，天然高分子的研究和利用出现新的发展机遇。天然高分子中含量最丰富的资源包括纤维素、木质素、甲壳素、淀粉、各种动植物蛋白质以及多糖等，它们具有多种功能基团，可通过化学、物理方法改性成为新材料，也可通过化学、物理及生物技术降解成单体或低聚物用作能源以及化工原料。因此，近年在该领域的基础和应用研究的优秀成果以及日益增强的全球环境法则的压力共同作用下已孵化出这一新兴行业。 2.天然高分子材料的研究进展以及运用 2.1 淀粉 天然淀粉资源十分丰富，如土豆、玉米、木薯、菱角、小麦等均有高含量的淀粉，据统

计，自然界中含淀粉的天然碳水化合物年产量达5000亿t，是人类可以取用的最丰富的有机资源。淀粉及其衍生物是一种多功能的天然高分子化合物，具有无毒、可生活降解等优点。它是一种六元环状天然高分子，含有许多羟基，通过这些羟基的化学反应生产改性淀粉，另外，淀粉还能与乙烯类单体如丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等通过接枝共聚反应生成共聚物。这些共聚物可用作絮凝剂、增稠剂、黏合剂、造纸助留剂等。近年来淀粉的接枝共聚研制新型絮凝剂在国内也取得长足进展，有人用淀粉与二甲基二烯丙基氯化铵接枝共聚制得阳离子淀粉，实验对炼油废水、生活废水有较好的处理效果，COD去除率可达70％以上，色度残留率低于20％，是一种较好的絮凝剂。淀粉-聚丙烯酰胺接枝共聚物作为有机高分子絮凝剂的研究早巳受到人们的重视，并有不少成果问世。我国尹华等以淀粉为基本原料，加入丙烯酰胺、三乙胺、甲醛和适量的盐酸进行接枝共聚反应，合成出一种阳离子型高分子絮凝剂FNQE，该药剂具有独特的分子结构和较高的相对分子质量分布。FNQE对高岭土悬浊液有良好的絮凝除浊效果，对城市污水在投药量为10mg／L时即能达到理想的净化效果，浊度、色度的去除率均在90％以上。 2.2 ，木质素 木质素与纤维素、半纤维素粘结在一起形成植物的主要结构，是植物界中非常丰富的天然高分子。相对于其它天然高分子，木质素具有更为复杂的组成及多级结构，是最难认识和应用的天然高分子之一。但是，木质素分子具有众多不同种类的活性官能基，兼具可再生、可降解、无毒等优点，而且工业木质素来源于造纸黑液，成本低廉，因而被视为优良的绿色化工原料，其综合利用备受关注。在应用和研究较为活跃的木质素高分子材料领域，可通过化学反应和物理共混将木质素与酚醛树脂、聚氨酯、聚烯烃、橡胶、聚酯、聚醚、淀粉、大豆蛋白等复合，提高材料的性能并降低成本。木质素是一种与工程塑料极为相似的，具有高

高分子材料改性(郭静主编)课后习题标准答案剖析

第一章绪论 第二章高分子材料共混改性 1.什么是相容性，以什么作为判断依据？ 是指共混无各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力，其一般以是否能够产生热力学相互溶解为判据。 2.反应性共混体系的概念以及反应机理是什么？ 是指在不相容或相容性较差的共混体系中加入（或就地形成）反应性高分子材料，在混合过程中（例如挤出过程）与共混高分子材料的官能团之间在相界面上发生反应，使体系相容性得到改善，起到增容剂的作用。 3.高分子材料体系其相态行为有哪几种形式，各自有什么特点，并举例加以说明。 （1）具有上临界混溶温度UCST，超过此温度,体系完全相容,为热力学稳定的均相体系;低于此温度为部分相容,在一定的组成范围内产生相分离。如:天然橡胶-丁苯橡胶。 （2）具有下临界混溶温度LCST，低于此温度,体系完全相容,高于此温度为部分相容。如:聚苯乙烯-聚甲基乙烯基醚、聚己内酯-苯乙烯/丙烯腈共聚物。 （3）同时出现上临界混溶温度UCST和下临界混溶温度LCST，如苯乙烯/丙烯腈共聚物-丁腈橡胶等共混体系。 （4）UCST和LCST相互交叠，形成封闭的两相区 （5）多重UCST和LCST 4.什么是相逆转，它与旋节分离的区别表现在哪些方面？ 相逆转（高分子材料Ａ或高分子材料B从分散相到连续相的转变称为相逆转）也可产生两相并连续的形态结构。 （1）SD起始于均相的、混溶的体系,经过冷却而进入旋节区而产生相分离,相逆转主要是在不混溶共混物体系中形态结构的变化。 （2）SD可发生于任意浓度,而相逆转仅限于较高的浓度范围 （3）SD产生的相畴尺寸微细,而相逆转导致较粗大的相畴, 5.相容性的表征方法有哪些，试举例加以说明。 玻璃化转变法、红外光谱法、差热分析(DTA)、差示扫描量热法(DSC) 膨胀计法、介电松弛法、热重分析、热裂解气相色谱等。 玻璃化转变法：若两种高分子材料组分相容，共混物为均相体系就只有一个玻璃化温度，

高分子材料

高分子材料在生活中的重要性 1定义 高分子材料：以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 2来源 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。 3高分子材料的现状 4分类 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。 天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用化学合成方法有目的的合成高分子材料的开始。1953年，德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。 ①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作

第七章 聚合物的表面改性技术介绍

第七章聚合物的表面改性 聚合物表面改性原因：①聚合物表面能低②聚合物表面具有化学惰性难以润湿和粘合③聚合物表面污染及存在弱边界层聚合物表面改性的目的：①改变表面化学组成，引进带有反应性的功能团②清除杂质或弱边界层③改变界面的物理形态④提高表面能，改进聚合物表面的润湿性和黏结性⑤设计界面过渡层 第七章聚合物的表面改性 聚合物的表面改性的方法：电晕、火焰、化学改性、等离子改性、辐照、光化学改性等。这些方法一般只引起10-8～10-4m 厚表面层的物理或化学变化，不影响其整体性质。 7-1 电晕放电处理 电晕放电是聚烯烃薄膜中最常用的表面处理方法。因为聚烯烃，聚丙烯等烯烃是非极性是非极性材料，有高度结晶性，其表面的印刷、粘接、涂层非常困难。电晕放电处理装置如图 7-1 电晕放电处理 原理：塑料薄膜在电极和感应辊之间通过。当施加高压电时，局部发光放电，产生电子、正离子、负离子等高能离子。电子的冲突电离作用使电子、离子增殖，产生的正离子、光子又发生二次电离而持续放电，结果在阳极和阴极之间产生电晕。这些高能粒子与聚合物表面作用，使聚合物表面产生自由基和离子，在空气中氧的作用下，聚合物表面可形成各种极性基团，因而改善了聚合物的黏结性和润湿性。 7-1 电晕放电处理 7-1 电晕放电处理 以上两图表明： 1.电晕处理后低密度聚乙烯（LDPE）表面张力的变化：开始表面张力随电晕处理的电流增大而显著提高，当电流超过100 mA 后，表面张力增加速度趋缓2.电晕处理后低密度聚乙烯（LDPE）剥夺力的影响（变化同上） 7-2 火焰处理和热处理 一、火焰处理：1.定义：用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时高温燃烧，使其表面发生氧化反应而达到处理的目的。 2.常用可燃气体：采用焦炉煤气或甲烷、丙烷、丁烷、天然气和一定比例的空气或氧气。即焦炉煤气甲烷、丙烷、丁烷、天然气 7-2 火焰处理和热处理 3.常用火焰处理来提高其表面性能的物质（粘接性）聚乙烯、聚丙烯的薄膜、薄片吹塑的瓶、罐、桶等 4.例如：用聚丙烯制作汽车保险杠，用火焰处理来提高其表面的可漆性。 5.原理：火焰燃烧的温度可达1000-2700oC，处理的时间极短（0.01～0.1s内）（以避免工件受高温影响而发生变形、软化甚至熔化） 7-2 火焰处理和热处理 火焰中含有许多激活的自由基、离子、电子和中子，如激发态的O﹑NO﹑OH和NH，可夺取聚合物表面的氢，随后按自由基机理进行表面氧化反应，使聚合物表面生成羰基、羧基、羟基等含氧活性基团和不饱和双键，从而提高聚合物的表面活性。二、热处理1.定义：7-2 火焰处理和热处理 把聚合物暴露在热空气中进行氧化反应，使其表面引进羰基、羧基以及某些胺基和过氧化物，从而获得可润湿性和黏结性。2.热处理的温度只有几百（<500oC）摄氏度，远低于火焰处理的温度，因而处理时间较长。 7-3 化学处理 指用化学试剂浸洗聚合物使其表面发生化学和物理变化的方法。优点：工艺简单，设备投资小，因而应用广泛。一、含氟聚合物1.如聚四氟乙烯（PTFE ）、氟化乙烯-丙烯共聚物（FEP ）和聚三氟乙烯( PTFE ）等

高分子材料改性

1填充改性：在聚合物基体中或在聚合物加工成型过程中加入一系列在组成结构不同固体添加物。 2混杂增强：是一种以上不同品种的增强纤维或其他增强材料匹配在一起用于聚合物得到复合材料。3纤维的临界长度lc：以基体包裹纤维的复合物在顺纤维轴上拉伸。当从整体传到纤维上的应力刚能使纤维断裂时纤维的应有长度。 4IPN：是两种或两种以上的共混聚合物，分子链相互贯穿并至少一种聚合物分子链以化学键的方式交联而形成的网络结构。 5高分子合金：在显微镜下观察可以聚合物共混物具有类似金属合金的相结构（即宏观不分离，微观非均相结构）称为高分子合金。 6相容性：指聚合物彼此互相容纳，形成宏观均匀材料的能力。 7纳米复合材料：指其中至少有一相物质是纳米级（1—100nm）范围内的多相复合材料。 8海-岛结构：是一种两相体系，且一项为连续相，一相为分散相，分散相分散在连续相中，就好像海岛分散在大海中一样。 9等粘点：A组分与B组分熔体黏度相等的这一点，称为“等黏点” 问答可能题 1.熔融态化学反应类型及各自的影响因素？ 答：类型：交联反应、接枝反应、降解反应、官能团反应。 影响交联因素：1过氧化物的品种与用量2交联时 间与温度3环境气氛4抗氧剂5酸性物质6填充剂 7助交联剂 影响接枝因素：1接枝单体的含量2引发剂3反应 温度4反应时间5交联或降解的控制6共单体 2填料的性质？ 答：（1）几何形态特征：球状（加工流动性）：玻璃微珠片状（刚性）：云母、滑石粉 （2）粒径小，填充效果好（分散均匀） 粒径表示方法：1.平均粒径（） 2.目数（每平方英寸筛网上的筛孔数） 3.比表面积（）（3）表面形态与性质：光滑（加工流动性）、粗糙（机械互锁、有大量微孔（有一定互锁作用） 3.填料的分散混合过程？ 答：大致分四个过程。<1>使聚合物添加剂粉碎。将聚合物和填料加入到体系中，在外界作用下将大块聚合物和添加剂破碎成较小粒子。 <2>使添加剂渗入到聚合物中。聚合物在剪切热和传导热作用下，降到黏流状时，使速度加快，较小粒子克服聚合物内聚力，渗入到聚合物中。、 <3>分散。较小粒子进一步减小，直到粒子大小，固相粒子逐渐分散。 <4>分布均化。分散固相粒子逐渐混合，直至均匀分散到聚合物中。 5增强纤维种类及各有那些常用的表面处理方法？答：玻璃纤维、碳纤维和植物纤维等。 玻璃纤维的表面处理方法：硅烷偶联剂处理、表面接枝处理、酸碱刻蚀处理。 碳纤维表面处理法：气相氧化法、液相氧化法、阳极氧化法、等离子体氧化法。 植物纤维的表面处理方法：热处理法、碱处理法、改变表面张力法、偶联法、表面接枝法。 7纤维状加工过程易碎问题？措施：1.后期加入纤 维 2.提高熔融温度 3.降低剪切力 8简述制造纤维增强材料片材的常用方法？ （1）熔融浸渍法。首先将连续纤维或短切纤维制成毡或针刺毡，经预热与挤出机挤出的热塑性树脂薄层，通过浸渍，冷却固化，最后切割。 （2）悬浮沉积法。将纤维和树脂均匀分布在水中，使纤维釜单丝分散，树脂单粒分散，通过流浆箱和成型网加入絮凝剂，凝聚与水分离形成湿片，通过干燥，黏合，压扎成片材。 （3）静电吸附热压法。将热塑性树脂制成薄膜带电，通过短纤维槽时，纤维吸附在薄膜上，然后压合。（4）液态化床法。将一定粒度粉末树脂放在流动床的孔床上，使其带一定量静电荷，并翻腾是树枝附在接地纤维上通过切断器被切成定长再通过热轧区和冷却区而制成片材。 9影响共混物结构形态的因素？ 答：1相容性。相容性越好，聚合物越容易扩散而 达到均匀混合。2配比与黏度的综合影响。（P157. 图4-16）3.内聚能密度。内聚能密度大的聚合物，其分子间作用力大，不易分散，因此在共聚物体系 中更趋于分散相。4制备方法不同的制备方法会产 生不同的形态结构。 10提高共混物相容性的方法？ 答：（1）对聚合物进行化学改性（2）加入增溶剂（3） 改善共混加工工艺（4）在共混组分间交联（5）共 溶剂法和IPN法。 12.聚合物的填充效果通过哪几方面评价？为什么 答：1聚合物填充改性的经济效果利用填料实现 聚合物的填充改性，其目的是降低成本改善材料的 某些性能。2填充聚合物的力学性能作为材料使 用强度是应用的基础。3填充聚合物的热性能。 12.无机纳米粒子增韧机理？ 答1.刚性无机粒子产生应力集中效应，引发周围树 脂产生微开裂，吸引一定的变形功： 2.刚性粒子存在使基体树脂裂纹扩展受阻和钝化， 终止裂纹继续开裂： 3.填料的微细化，例子比表面积增大，产生微开裂， 吸引更多冲击能量阻止材料的断裂： 6界面结合对力学性能的影响？ 界面强度高低，对聚合物各方面的影响显著，最突 出的是力学性能。（1）拉伸强度：在平行于取向方 向，拉伸强度提高。垂直于取向方向时，若纤维与 聚合物结合强度比较好时，则强度提高，否则不提 高。当纤维无取向时，则各同性时，各方向强度均 有所提高。（2）韧性与冲击强度：当纤维自身的强 度小于界面强度与摩擦力之和时，即受到作用时， 纤维发生断裂。此时对其冲击性能不利，当纤维自 身的强度大于两者之和时，则会发生脱出，对冲击 作用有吸收作用，提高其冲击强度。 11层状纳米材料的性能？ 答：1.力学性能和耐热性 2.高阻隔特性 3.阻燃性 4.导电功能 5.抗菌功能 6.吸波特性 7.各向异性 14什么是混杂增强、是混杂效应？混杂方式有哪 些？ 答：增强聚合物复合材料是由两种或两种以上不同 品种的增强纤维或其他增强材料匹配在一起用于 聚合物二得到的材料。混杂效应：混杂效应是由 于多种纤维货增强材料与树脂基体的相互作用产 应的结果，有正效应和负效应。常见的形式：（1） 纤维——纤维混杂 2）纤维——无机离子混杂增强（3）纤维原位混杂 增强如 4填料体积成体的计算？P76 22配比与黏度的综合影响。（P157.图4-16） 高概率填空题 1充母料的理想横型：1填料核2偶联层3分散层4 增混层填充母料的方法1挤出法2密炼法3造粒法 4 开炼法 1改性的分类：物理改性：共混、填充、增强 化学改性：接枝、交联、嵌段、降解 2交联分为：物理交联：结晶或缠结 化学交联：以化学键形成交联 3化学反应形式：溶液形式，熔融形式（多数） 4熔融态化学反应器：密炼机、螺杆挤出机、高校 连续混合机组 5熔融态化学反应类型：交联、接指、断链、能团 反应 7填料的作用：增量，增强，赋予功能 8填料的种类：1.阻燃性的；2.增大硬度，石英 3. 减小硬度，滑石粉 9填料处理的目的：1.增加与聚合物的相容性 2. 提高界面粘合不产生分离 10常用的表面处理剂：1.表面活性剂 2.偶联剂（钛 酸酯，铝酸酯）3.有机高分子处理剂 4.无机物处 理剂 5.其他 11填充改性交联：1.经济效果 2.力学性能 3.热性 能 4.电性能，光学性能，加工性能 12加入纤维的作用：增强 13增强纤维种类：1.玻璃纤维 2.碳纤维 3…. 14纤维表面处理原则：1.极性相近原则 2.界面酸 碱匹配原则 3.形成界面化学键原则 4.引入可塑 界面原则 17共混改性方法：物理方法：机械共混法，干粉共 混法，熔融共混法，溶液共混法，乳液共混法。 化学方法：共聚-共混法，反应共混法，IPN法 18共混物的形态，结构 1.均相结构 2.非结晶聚 合物构成的多相共混体系 3.两相互锁成交错结构 4.相互贯穿的两相连续结果 5.结晶非结晶聚合物 共混物的形态，结构 19增溶剂类型 1.非反应型增溶剂 2.反应型增溶 剂 3.低分子增溶剂 20热塑性弹性体是由塑料和橡胶构成的，其中塑料 是连续的，橡胶是分散的。 21改善共混物透明性的方法 1.使参与共混的分散 相与连续相折射率相同 2.使共混物分散粒径小于 可见光波长 22在硬质PVC中加氯化PE起增韧改性作用：在软 质PVC中加氯化PE起增塑改性作用 23纳米复合材料的制备方法 1.溶胶-凝胶法 2.原 位聚合法 3.插层法 4.共混法 24共混物的形态首先划分为均相体系和两相体系。 两相体系又分：海-岛与海-海结构

聚合物表界面改性方法

聚合物表界面改性方法概述 摘要：聚合物由于表面能低、表面具有化学惰性、难以润湿和粘合、聚合物表面污染及存在弱边界层，所以要使用一定的方法金星表面改性，提高整体性能。聚合物表面改性通常需要改变表面化学组成，引进带有反应性的功能团；清除杂质或弱边界层；改变界面的物理形态，提高表面能；改进聚合物表面的润湿性和黏结性；设计界面过渡层等。 关键词：聚合物；表面改性；研究进展，应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多，本文综述了常见的改性及最新的研究进展。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 这些方法一般只引起10-8～10-4m厚表面层的物理或化学变化，不影响其整体性质。 一、电晕放电处理 电晕放电是聚烯烃薄膜中最常用的表面处理方法。因为聚烯烃，聚丙烯等烯烃是非极性是非极性材料，有高度结晶性，其表面的印刷、粘接、涂层非常困难。 原理：塑料薄膜在电极和感应辊之间通过。当施加高压电时，局部发光放电，产生电子、正离子、负离子等高能离子。电子的冲突电离作用使电子、离子增殖，产生的正离子、光子又发生二次电离而持续放电，结果在阳极和阴极之间产生电晕。这些高能粒子与聚合物表面作用，使聚合物表面产生自由基和离子，在空气中氧的作用下，聚合物表面可形成各种极性基团，因而改善了聚合物的黏结性和润湿性。 二、火焰处理和热处理 ⒈火焰处理 ①定义：用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时高温燃烧，使其表

高分子材料与工程_就业前景和社会需求

材料工程类属于理工科类，是研究有机及生物高分子材料的制备、结构、性能和加工应用的 高新技术专业。材料工程科学的形成可以追溯到19世纪30年代，但直到20世纪70年代， 才得到全面的发展。目前高分子材料已被广泛应用于生活、生产、科研和国防等各个领域， 成为我国科学研究的一个重点领域。学生毕业后可以到高分子材料及高分子复合材料成型加工、高分子合成、化学纤维、新型建筑装饰材料、现代喷涂与包装材料、汽车、家用电器、电子电气、航天航空等企业从事设计、新产品开发、生产管理、市场经营及贸易部门工作，也可以到高等学校、科研单位从事科学研究与教学工作，还可以到政府部门从事行政管理、质量监督等工作。 由于高分子材料发展十分迅速，所以申请这个专业的人数也稍微偏多，竞争相对激烈。在就业方面可以从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作，就业前景很不错。所以美国大学的录取要求相对别的专业都会有所提高。 高分子材料与工程专业就业前景 当今,高分子材料又向着尖端领域发展，新的特殊性能高分子功能材料不断出现， 前 景十分的广阔?市场对高分子人才的需求也日益增加，无论是在日常化工，还是在高精尖端科技,高分子人才都备受欢迎，高分子材料专业的社会需求一直处于化学、材料类专业的前列?随着国际国内对环境保护的重视，印刷包装领域也在不断改进材料，如环保型印刷材料、环保型包装材料和新型数字印刷材料等都是产业发展方向，相信经过四年的学习，在印刷包装材料领域一定大有可为?高分子材料与工程专业就业前景广阔，高分子材料人才可以在绝大多数 工业领域取得发展，因为需要高分子材料的行业多得超乎你的想像?学任何专业，如果立志于毕业后干本行业，专业课是必须要学好的，另外英语也能成为你的一把利器? 高分子材料与工程专业就业前景之课程介绍 高等数学、大学物理、计算机文化基础及语言、近代化学基础（包括无机、有机、分析化学等）、物理化学、仪器分析、工程力学、高分子化学和物理、材料科学与工程基础、工程制图、化工原理、高分子材料成型加工基础、高分子材料成型机械及模具基础、聚合物 共混改性原理、机械设计基础、机械原理及计算机设计、高分子材料加工新技术、模具工程设计、模具CAD/CAE、聚合物成型机械等. 高分子材料与工程专业就业前景之培养目标 本专业培养德、智、体全面发展，掌握高分子材料合成、加工的基本原理，能在高分子材料的合成、共混改性和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生 产及经营管理、教学等方面工作，并具有开拓创新精神和竞争能力的高级工程技术人才?高分子材料与工程专业就业前景之就业方向 本专业毕业生的择业面很宽，适应能力强.适合于高分子材料合成与加工、复合材料、橡胶、塑料及纤维制品等的生产企业以及研究单位的新产品研发、生产和管理工作，以及高 等院校的教学和科研.主要面向化工、建材、汽车、石油化工、航天航空、电子、家电、包装以及造船等行业. 高分子材料与工程专业就业前景之市场需求 高分子材料与工程专业为当今国内应用广泛，是研究天然及生物有机高分子材料的 设计、合成、制备以及组成、结构、性能和加工应用的充满活力的材料类学科，其工业和研究体系已经成为国民经济发展的支柱产业.高分子材料与工程专业就业前景是众多专业发 展前景好的专业之一.近年来本科毕业生读研比例均在65%以上，一次就业率均超过95%，毕业生深受国内各行业的青睐；学院注重国际化人才培养，除每年招收部分优秀学生进入学校英才班学习，与国际著名大学进行联合培养以外，还与国外多个知名高校合作，选送优秀本科生 进行联合培养；专业拥有高分子化学实验室、高分子物理实验室、功能高分子实验室和多家企业联合

高分子材料改性作业

天津城市建设学院 《高分子材料改性》结课作业 PVC树脂的共混改性 班级：09级材料化学（2）班 学号：09460219 姓名：张玉锐

PVC树脂的共混改性 摘要： PVC树脂由于具有一定的极性，因此与很多极性聚合物相容性很好，如丁腈橡胶、MBS、ABS及CPE等。PVC与非极性聚合物的相容性不好，共混时可以利用加入增容剂的方法来实现。 关键词： 极性 PVC树脂增容剂相容性

正文： 由于PVC树脂分子链中有大量的极性键C—Cl键，分子之间存在着较大作用力，因此PVC树脂比较坚硬，对外显示一定的脆性；另外，其分子中的C—cl键在受热时，特别是在成型加工时，容易脱去HCl分子，在大分子链中引入不饱和键，这就大大影响了树脂的耐老化性能。20世纪中期以后，人们利用物理共混的方法对PVC树脂进行了大量的改性研究。高聚物共混是一种简便而有效的改性方法。一般说来，将两种或两种以上不同的高聚物共混时，可以制备兼有这些高聚物性质的混合物。 聚氯乙烯(PVC)是最早工业化的塑料品种之一，也是产量较大的一种通用塑料，目前产量仅次于聚乙烯，居第二位。聚氯乙烯由氯乙烯(VC)按自由基历程聚合而得，其化学反应式简示为： nCH 2=CHCl—[CH2一CHC]n。 在工业上，聚氯乙烯可按悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合和本体聚合四种方法生产。 聚氯乙烯的共混改性聚氯乙烯(PVC)是最早工业化的树脂品种之一，目前产量仅次于聚乙烯，居第二位。聚氯乙烯是由氯乙烯单体采用悬浮、乳液、溶液或本体聚合方法按自由基历程聚合而成。分子呈无定形线形结构，无支链。分子中氯原子赋予该聚合物较大的极性与刚性，并具有良好的耐化学性、绝缘性和透光性。加入增塑剂可制得柔软曲折的聚氯乙烯制品。 聚氯乙烯的共混是聚合物之间的混合，共混体系的热力学是最重要的影响因素，也就是相容性问题。聚氯乙烯共混改性的应用主要有两种，一种是用作PVC加工助剂，另一种是用作PVC抗冲击改性剂。 (1)PVC加工助剂 ①烯酸酯类聚合物如聚丙烯酸酯类聚甲基丙烯酸酯类，或以MMA为主的共聚物。 ②苯乙烯、甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯共聚物。 ③ABS(丙烯腈／丁二烯／苯乙烯)树脂，其苯乙烯含量较高。 ④SAN(苯乙烯／丙烯腈)树脂，苯乙烯含量较高者。 ⑤聚o—甲基苯乙烯(PAMS)，线性低分子量均聚物，相容性虽比MMA为主的共聚物差，但价格便宜，另外它还有润滑作用。 (2)PVC抗冲击改性剂 ①氯化聚乙烯(CPE)。采用高密度聚乙烯进行氯化，C1的含量为30％一42％。一般采用PVC与CPE共混；也有将PVC接枝到CPE上。共混物的耐候性好，适于屋子外墙挡雨板，窗框，异型材等。 ②乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)。PVC／EVA共混物耐低温性能、耐候性及保色性好。此共混物也有粉料与粒料两种。 ③ABS(丙烯腈-丁二烯—苯乙烯共聚物)。一般选用丁二烯含量较高者即低模量ABS。 ④MBS(甲基丙烯酸甲酯—了二烯—苯乙烯共聚物)。制法是将MMA及S接枝到聚丁二烯乳液上或丁苯乳液上。 ⑤MABS(甲基丙烯酸甲酯—丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物)MABS可以是MBS与ABS 的共混物，也可以将MMA，AN及S在聚丁二烯或了苯乳液中进行接枝。 ⑥丙烯酸酯类聚合物。通常是将MMA接枝到聚丙烯酸丁酯上或聚丙烯酸异辛酯上，是一种弹性体。这类产品加工性好，耐候性好，与硬PVC片共混，可制得玻璃样透明片，

SiO2表面改性机理及其对高分子材料性能的影响

SiO2表面改性机理及其对高分子材料性能的影响 (高材11201：瞿启凡；指导老师:肖伟) 该文简要介绍了表面改性机理!对其作为填料改性高分子材料的研究进行了梳理!针对橡胶、塑料、涂料及胶黏剂等进行了一一阐述!并对未来研究内容及方向做出展望。 关键词：刚性SiO2，表面改性，填充，高分子材料 高分子材料具有结构独特易于改性和加工的特点，具有其他材料无可比拟不可取代的许多优异性能。促使其在国民经济建设、国防及科学技术应用等领域具有不可替代的优势，已逐渐发展成为人们生产生活中不可或缺的材料之一。然而，随着时代的发展和科学技术的进步，对高分子材料性能方面提出了更高要求。因此，对高分子材料性能方面的改良研究越来越多，如通过调整高分子材料内在分子结构与其他有机高分子材料进行共混以及采用无机刚性粉体SiO2作为添加剂等手段。其中，通过采用刚性无机材料（如炭黑黏土等）作为添加剂，可以在很大程度上提高高分子材料性能，已成为学者们争相研究的热点。 刚性无机材料具有很高化学稳定性和热稳定性、无毒、无刺激、使用安全、在自然界中分布广泛、对高分子材料改性有着重要作用，但无机刚性粉体SiO2颗粒表面具有很强极性，是典型亲水性材料，与亲油高分子材料物性间存在巨大差异，难以在有机基体中均匀分散，另外作为添加剂颗粒尺寸通常较小甚至为纳米颗粒，颗粒表面氢键的存在极大表面能使其极易发生团聚，以聚集体形式存在，分散效果差。苏瑞彩也从内外表面原子所受力场不同的角度分析了团聚机理，即处于晶体内部原子受力受到来自周围对称价键力和稍远原子的范德华力、受力对称，价键饱和，而表面原子受力来自其临近内部原子的非对称价键力和其他原子的远程范德华力，受力不对称，价键不饱和，易与外界原子键合形成大颗粒团聚体。的这些特性使其极不易分散。因此，要发挥无机刚性粉体SiO2独特作用，必须改善其在高分子材料基体中的分散效果，改善与高分子材料的亲和性、相容性，提高其加工流动性，增强两相间界面结合力，以此来增加其填充量，提高高分子材料性能。 1.SiO2表面改性机理 SiO2表面亲水疏油，在有机质中难以均匀分散，与有机体间结合力差，因此使用前必须对其进行表面改性。SiO2颗粒表面含有大量羟基基团使其呈现为亲水性。该结果已经被大量文献中未改性SiO2红外光谱分析结果中验证。 针对SiO2颗粒表面特性，其在液相中改性机理有3种"即静电作用机理、吸附层媒介作用机理以及化学键键合作用机理! 1.1静电作用机理和吸附层媒介机理 静电作用机理即利用化学键—离子键形成的本质，利用SiO2 颗粒表面具有羟基基团，根据相反电荷在颗粒表面的相互吸引作用完成包覆。其本质是利用静电作用，阴阳离子之间可以作用在任何方向上，方向性差!

聚合物表面改性方法综述

聚合物表面改性方法综述 摘要：聚合物表面改性的方法很多，本文主要对溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法进行综述。前几种方法都是化学处理法, 在基底上形成的新的极性表面层与体相结合一体, 非常牢固；最后一种方法为物理过程, 能够精确控制改性区域, 对于改善材料表面微摩擦性能有重要作用。 关键词：聚合物；表面改性；化学处理法；物理过程 在当今的社会中，材料是人类赖以生存和发展的重要物质，是现代工业和高科技发展的基础和关键。由于材料单体的种类有限，而且材料单体的单一的某的些性能比较差，不符合人们所求，所以要对其材料经行改性。 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。 1溶液处理方法 1．1溶液氧化法 溶液氧化法是一种应用时间较长的处理方法, 由于其简便易行, 可以处理形状复杂的 部件, 且条件易于控制, 一直受到广泛关注。溶液氧化法对聚合物表面改性影响较大的因素主要是化学氧化剂的种类及配方、处理时间、处理温度。常用的氧化体系有: 氯酸- 硫酸系、高锰酸- 硫酸系、无水铬酸- 四氯乙烷系、铬酸- 醋酸系、重铬酸- 硫酸系及硫代硫酸铵- 硝酸银系等, 其中以后两种体系最为常用。溶液氧化法处理聚乙烯表面是一个典型的氧化反应, 反应的温度和时间对氧化处理有很大的影响, 王博等系统的研究了用重铬酸钾- 浓硫酸、高锰酸钾-浓硫酸体系处理市售农用聚乙烯薄膜表面时温度和时间对表面性质的影响[ 1]。实验发现, 当氧化体系温度低于30 o C时, 氧化处理基本不能发生, 温度升高,对制备氧化深度大 的产品有利, 但是过高的温度会使聚乙烯表面萎缩变形, 最适宜的温度为45~ 60 o C。当氧化时间少于30 min 时, 氧化程度很小, 几乎观察不到, 当氧化时间超过30 min 后, 氧化作用 明显加强。进一步的研究表明, 合适的氧化时间为45 min左右。由此可见, 表面氧化处理效 果和氧化时间、氧化温度之间有一种平衡关系。只有在一定的时间和温度范围内才能得到最佳的效果。 1．2溶剂浸渍法 溶剂浸渍法是用适当的溶剂处理聚合物表面, 溶剂与聚合物表面发生溶解、吸附和化学反应等作用,从而达到除污、增加粗糙度及提高表面极性等效果。聚碳酸酯在1, 6- 己二胺水溶液或N, N - 二甲基- 1,3- 丙二胺水溶液中进行处理时, 会发生某种化学反应, 使表面活化。聚乙烯在进行溶液氧化处理之前,可选用适当的溶剂, 如CCl4 对聚乙烯进行预浸渍。这样可 以除掉聚合物弱的边界层, 在制品表面形成凹凸不平的孔穴, 增加表面粗糙程度, 使氧化液 与制品表面接触面积增加, 从而提高氧化处理效果。 1.3水解法

高分子材料与改性

高分子材料与改性 绪论 1.1.材料科学概述 1.1.1.什么是材料与材料科学？ 材料是工程技术的基础与先导。现代社会的进步，在很大程度上都依赖于新材料的发明与发展。科学家与工程师们都认识到发展尖端技术的前提是发展新材料与新材料加工技术，并在近20年来在这方面有了空前的重要进展。所以许多人将我们这一历史时期称为“材料时代”[2]。 材料是一个广义的概念，泛指宇宙间可用于制造有用物品的物质。有用指除了使用价值外，还需具有一定的性能，如物理性质、化学性质和力学性能等。物品可以是单件的器件或元件，可以是组装的机器与仪器，也可以是集成的系统[2]。 所谓新材料，则是指最近发展或正在发展中的具有特殊功能和应用的材料。而所谓高技术新材料的概念，则是指在当今高技术时代发展起来的、具有传统材料无法比拟的完全新的或具有明显优异性能、能满足新技术需要的新型材料，如光电子信息材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、新型金属材料、高性能塑料、超导材料等[1]。 人类社会的发展历史证明，材料是人类赖以生存和发展、征服自然和改造自然的物质基础，同时它又是人类社会发展的先导，人类进步的里程碑[1]。 当今国际社会一致公认，材料、能源和信息技术是新技术革命的三大支柱[1]。 材料科学的内容是研究材料的成分与结构、加工与性能和材料应用之间的相互关系。其任务是：为经典材料的性能和寿命的提高，为新型材料的开发、应用和特种性能的发挥，提供新的途径、新的技术、新的方法和新的流程[1]。 人们往往把材料科学与工程相提并论，而称为“材料科学与工程”。从事材料，尤其是工程材料的开发、研究工作的学科领域称为材料科学与工程，即：材料组成、结构、加工与材料性质、使用之间关系的发现与应用。其中，材料科学着重于发现材料的本质，并由此对结构与组成、性质、使用性能之间的关系作出描述与解释；而材料工程则是应用材料科学的知识，对材料进行开发、制造、修饰并实现其具体应用。有人认为材料科学与工程属于工程科学，实际上它是个交叉学科或多学科领域，涉及固体物理学、金属学、陶瓷学、高分子化学与高分子物理等[2]。 1.1. 2.材料的基本类别 根据材料的基本性质与结构，可以将其分为四大类，即金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料[1]：

臭氧化法在高分子生物材料表面改性中的应用

知识介绍 臭氧化法在高分子生物材料表面改性中的应用 袁幼菱　艾　飞　臧晓鹏　沈　健　林思聪 (南京大学表面和界面化学工程技术研究中心南京　210093) 摘　要　综述了臭氧化法在高分子生物材料表面改性中的应用及研究,介绍了臭氧化法的特点,过氧化物浓度的测定及臭氧化反应和过氧化物引发接枝共聚的反应机理。 关键词　臭氧化法　表面改性　接枝共聚　反应机理 Abstract　The application and research advances in surface m odification of biopolymer materials using ozoniza2 tion have been reviewed.The characteristics of ozonization,determination of peroxide complex concentration and the mechanism of ozonization and graft copolymerization generated by peroxide complex were als o described. K ey w ords　Ozonization,Surface m odification,G raft copolylmerization,Mechanism 近来已有一系列不同的技术用于高聚物表面改性,高聚物表面接枝聚合就是其中的一种。高聚物表面接枝聚合方法为现有的高聚物具有多姿多彩的新的不同功能提供了途径,使聚合物具有亲水性、粘接、生物相容性、导电性、防雾、防臭及润滑等的性质[1]。利用在聚合物表面氧化来改善聚合物表面性质已被广泛地应用于聚合物工业。 发展生物材料的一个重要途径是在物理力学性能适当的材料表面上建立特定的分子结构,使得生物材料的物理力学性能与生物相容性相统一。高聚物表面接枝聚合已被广泛地应用在高分子生物材料表面改性上。在接枝聚合反应中,可以通过各种方法如化学试剂法[2]、等离子体法[3～4]、紫外光照射法[5～6]、电晕放电[7]、电子束[8]、辉光放电[9]和臭氧化法[10～11]等等。利用这些方法,首先是在聚合物基材表面引入官能团,然后引发聚合。本文主要介绍臭氧化法及其在高分子生物材料表面改性中的应用及研究进展。 1　臭氧化法 臭氧化法跟其它方法相比较,其最大的优点是能在聚合物表面均匀引入过氧基团,并且具有实验步骤简单,操作容易,适用性广,费用低的优点,因此被广泛应用于高分子领域中[10～14]。当高聚物暴露在臭氧气体中时,除了形成羰基和羧基集团外,还生成氢过氧化物[15]。这些氢过氧化物具有引发乙烯基单体聚合的能力,导致在臭氧化的聚合物材料表面的接枝反应[10]。臭氧化并不停留在材料表面的氧化,也可以渗透到材料的内部。臭氧化的程度和材料、臭氧浓度及臭氧化时间有关[16]。但是同时必须考虑臭氧活化会引起高聚物的降解而产生对材料力学性能的影响。Park 等[17]对聚氨酯(PU)膜进行15,30,60和180min臭氧处理后,测试膜的力学性能,发现处理前后没有什么改变。Ikada等[10]把PU膜在50V时臭氧处理60min后,发现膜变得不透明,即发生降解。 袁幼菱　女,38岁,博士,副教授,从事高分子生物材料表面改性的研究。 973国家重点基础研究发展规划项目(N o G1*******),南京大学博士后基金资助项目 2002201204收稿,2002205228修回

应用工业固硫型煤技术控制燃煤工业锅炉

应用工业固硫型煤技术控制燃煤工业锅炉 二氧化硫污染 ——中国燃煤工业锅炉二氧化硫污染综合防治对策（四） 张慧明王娟 （青岛市环境科学学会，青岛266001）（青岛建筑工程学院环境工程系，青岛266033） 摘要本文研究应用工业固硫型煤技术控制燃煤工业锅炉SO2的污染。研究表明，燃烧工业固硫型煤是控制燃煤工业锅炉SO2污染的最经济、简便、有效的方法。 关键词煤炭；燃煤工业锅炉；烟尘；二氧化硫；工业固硫型煤 Controlling Sulfur Dioxide Pollution from Industrial Coal-Fixed Boilers by Burning Industrial Fixed sulfur model Coal Zhang Huiming (Qingdao Institute of Environmental science, Qingdao 266001) Wang Juan (Department of Environmental Engineering , Qingdao Institute of Architecture and Engineering，Qingdao 266033) Abstract Research on controlling sulfur dioxide pollution from industrial coal-fired boilers by burning industrial fixed sulfur model coal have been conduced in this paper. It is shown by study that burning industrial boilers is the most economic and the simple and the effective means for controlling sulfur dioxide pollution from industrial coal-fired boilers . Key words Coal; Industrial coal-fired boiler; dust; sulfur dioxide; industrial fixed sulfur model coal 1引言 多年来，我国大气污染控制实践表明，应用传统的方法，燃煤工业锅炉SO2污染是难以控制的。只有从能源与大气环境问题入手，采用清洁燃料、淘汰小锅炉、应用工业固硫型煤、采用水煤浆、应用循环流化床洁净燃烧技术和烟气脱硫一整套的科学的综合防治技术，才能简便、经济、有效地控制燃煤工业锅炉SO2污染。这套防治技术具有燃烧效率高，一般在90%左右；热效率高，一般在80%以上；排烟烟尘浓度和SO2浓度均可达到《锅炉大气污染物排放标准》的要求，大大减少资源浪费，经济效益、环境效益和社会效益最佳，是我国目前及未来燃煤工业锅炉SO2污染防治最佳的替代技术。只有采用这套污染综合防治技术，我国大气环境污染才有望得到控制，即使在经济持续迅速发展的情况下，我国大气环境污染也是可以控制的。本文研究应用工业固硫型煤技术，控制我国燃煤工业锅炉SO2污染。 2工业固硫型煤概况 20世纪50年代初，由于伦敦烟雾事件，英国研究开发了民用及工业用型煤，以防治民用炉灶和工业炉窑烟尘SO2污染。80年代中期，美国洁净煤技术研究开发规划出台，作为洁净煤技术的重要内容之一的