第一篇：聚合物集體論文

不飽和聚酯的改性研究進(jìn)展

***（復(fù)合材料與工程專(zhuān)業(yè)，山西 太原 030051）

摘要：本文介紹了不飽和聚酯的一些改性方法，說(shuō)明了一些改性方法的機(jī)理以及以及其改性研究的一些研究成果，從不飽和樹(shù)脂的改性研究可以看出改性后的不飽和樹(shù)脂較為改性前性能有了很大的提高，使其應(yīng)用范圍變得更加寬廣。關(guān)鍵字：不飽和聚酯；改性；增韌增強(qiáng)；阻燃；應(yīng)用。1 前言

不飽和聚酯也稱(chēng)UP，是復(fù)合材料中使用最大的一種樹(shù)脂品種之一，是工業(yè)中一種重要的熱固性樹(shù)脂。與其他熱固性樹(shù)脂相比，UP有著價(jià)格低廉、粘度適中、加工方便、具有較好的工藝性和力學(xué)性能，常在較低的壓力和溫度下成型。目前，UP已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在電工電子領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域作為結(jié)構(gòu)材料、防腐材料、絕緣材料等，但是UP也存在著較大的缺點(diǎn)，因?yàn)閁P一般在硬化后會(huì)變得硬而脆、沖擊性能差、耐熱性、耐老化性等性能還不能滿足日常生活及工業(yè)化的需要，所以，提高UP的各項(xiàng)性能就顯得尤為重要。近些年來(lái)，人們從各種方面通過(guò)各種方法來(lái)試驗(yàn)是的UP的各種性能有了很大的提高，使改性UP的應(yīng)用范圍變得更加的廣泛。本文將從改性不飽和聚酯的不同改性方法，以及各種改性方法的改性機(jī)理來(lái)闡述不飽和聚改性的研究進(jìn)展，通過(guò)各種改性不飽和聚酯在不同領(lǐng)域的應(yīng)用來(lái)說(shuō)明其優(yōu)越性與應(yīng)用廣泛性。2 增韌改性

不飽和聚酯樹(shù)脂在固化后的脆性變大、沖擊性能減小，使其實(shí)際應(yīng)用范圍受到了限制，為了克服這些缺點(diǎn)，提高聚酯制品的抗沖擊性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，則必須對(duì)不飽和聚酯樹(shù)脂（UPR）進(jìn)行韌性改性。通常對(duì)不飽和聚酯樹(shù)脂的增韌1無(wú)機(jī)納米粒子增韌，○2彈性體增韌，○3引入柔性大分子改性有以下幾種方法：○

4聚酰胺互穿網(wǎng)絡(luò)（IPN）增韌，○5纖維增韌增鏈，增加交聯(lián)網(wǎng)鏈的活動(dòng)能力，○6聚合物微凝膠增韌增強(qiáng)UPR。強(qiáng)UPR，○2.1 無(wú)機(jī)納米粒子增韌

采用聚合物改性UP，一般會(huì)在提高改性UP的韌性的同時(shí)會(huì)降低材料的強(qiáng)度、模量等機(jī)械性能。正是因?yàn)槿绱巳藗冇诌M(jìn)行了不斷的實(shí)驗(yàn)探索研究，研究發(fā)現(xiàn)可以將納米粒子分散到UP樹(shù)脂基體中，由于納米粒子具有很大的比表面積，所以在與基體進(jìn)行結(jié)合時(shí)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的界面結(jié)合力，從而增強(qiáng)了UP的韌性，XU Y【1】等人在制備納米TiO2時(shí)使其表面水解形成羥基，羥基與UP中的羧基進(jìn)行反應(yīng)，從而納米TiO2粒子在連在長(zhǎng)鏈的樹(shù)脂上產(chǎn)生了增強(qiáng)增韌作用，使得改性后的UP材料的彎曲強(qiáng)度以及沖擊強(qiáng)度有了很大的提高，比沒(méi)有改性的UP的增強(qiáng)與增韌增加了55%和46%，當(dāng)TiO2得含量從1wt%增加到10wt%時(shí)，納米TiO2/不飽和聚酯由脆性轉(zhuǎn)變到韌性，TiO2粒子，含量為6wt%時(shí)轉(zhuǎn)變較為明顯.。kornmann【2】等將納化處理的蒙脫土用于改性UP,通過(guò)X—射線和透射電鏡分析、當(dāng)蒙脫土的含量為1.5wt%時(shí)納米復(fù)合材料的斷裂能從純脂的70J/m2。Incenoglu A.Baran【3】等將蒙脫土經(jīng)有機(jī)改性后加入到UP中，用X射線分析時(shí)發(fā)現(xiàn)粘土的層間距從1.25nm增大到45nm。的加入僅3wt%的有機(jī)改性粘土，UP的彎曲模量提高到了35%。

2.2 提高分子主鏈的對(duì)稱(chēng)性增韌

提高分子主鏈的對(duì)稱(chēng)性增韌也可以提高UPR的柔性，唐四丁【4】等人采用間苯二甲酸與不飽和二甲酸制備高分子質(zhì)量的間苯型UPR發(fā)現(xiàn)其沖擊強(qiáng)度優(yōu)于鄰苯型UPR，因?yàn)殚g苯型UPR比鄰苯型UPR對(duì)稱(chēng)性好。2.3 引入大分子柔性鏈

將脂肪族長(zhǎng)鏈二元醇或者二元酸加入到UPR是一種使UPR增韌的方法，引入脂肪族長(zhǎng)鏈二元醇或者二元酸后可以提高高分子鏈柔性，使的UPR的抗沖擊性能提高，但是過(guò)多地加入脂肪族長(zhǎng)鏈二元醇或脂肪族長(zhǎng)鏈二元酸會(huì)使樹(shù)脂的強(qiáng)度降低，因?yàn)檫^(guò)多地加入帶脂肪鏈的酸是的UPR部分發(fā)生結(jié)晶，使得分子鏈中不飽和鏈雙鏈間距拉開(kāi)，導(dǎo)致其所能承受的拉伸強(qiáng)度下降【5】。然而長(zhǎng)鏈脂肪醇使得樹(shù)脂的強(qiáng)度下降的更多，而且價(jià)格又比長(zhǎng)鏈脂肪酸貴，所以柔性鏈樹(shù)脂多采用長(zhǎng)鏈脂肪酸。在合成UPR時(shí)也可以用接枝反應(yīng)引入一些帶有反應(yīng)活性端基的柔性大分子鏈段，如二元醇，活性聚酯、聚醚使得UPR樹(shù)脂韌性提高。2.4 彈性體增韌

添加彈性體組分是增韌UP常用的方法之一，在過(guò)去實(shí)驗(yàn)多以固態(tài)相較增韌UP，但是固態(tài)橡膠增韌有著很大的缺點(diǎn)，它與UP的相容性較差，而且加工困難；而液體橡膠在UP中容易分散均勻并可通過(guò)端基與UP形成化學(xué)鏈來(lái)加強(qiáng)兩相間的界面結(jié)合力。彈性體雖然能提高UP沖擊強(qiáng)度卻使得其剛度、強(qiáng)度減小，通過(guò)對(duì)彈性增韌機(jī)理的深入實(shí)驗(yàn)研究，探索更加有效的增韌方法，尋找更加有效的增韌劑以使得UP綜合性能不斷地提高一直是一個(gè)研究熱點(diǎn)。2.4.1 非橡膠類(lèi)彈性體增韌

現(xiàn)今有些學(xué)者運(yùn)用一些熱塑性彈性體來(lái)增韌不飽和聚酯，這方面的例子有SBS、SIS，這種增韌樹(shù)脂的特點(diǎn)為用量少、而且可以使得在樹(shù)脂固化后保持其彈性模量跟拉伸強(qiáng)度等一些力學(xué)性能不發(fā)生明顯的降低【6】，環(huán)氧彈性體也可以用來(lái)增韌不飽和熱聚酯，Z.G.SHAKER【7】等用胺固化的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂彈性體來(lái)改性UP（環(huán)氧樹(shù)脂與UP質(zhì)量比為15:85），研究發(fā)現(xiàn)用胺（7--509）固化的環(huán)氧樹(shù)脂改性UP后體系的韌性最高。2.4.2 液體橡膠增韌

液體橡膠的增韌機(jī)理如下：與固體橡膠相比液體橡膠可以在UP中均勻的分散，具有活性端基的橡膠能夠與UP端基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而接枝到UP的主鏈上，從而使得增韌后的UP兩相之間的結(jié)合力有了很大的提高，使得兩相結(jié)合更加緊密，這樣就提高了液體橡膠與UP的相容性，體系呈現(xiàn)均相結(jié)構(gòu)或者是亞微觀相分離結(jié)構(gòu)，這種方法改性后的UP的韌性有了很大的提高，葛曷【8】——研究了活性端基聚氨酯橡膠增韌UP，固化前橡膠與UP相容性很好，而固化后的這些橡膠中的不飽和雙鍵參與反應(yīng)，與樹(shù)脂發(fā)生了相分離，當(dāng)添加橡膠用量為15%時(shí)沖擊強(qiáng)度可以提高60%以上，且拉伸、彎曲強(qiáng)度以及馬丁耐熱溫度保持率也在60%以上。

一般來(lái)說(shuō)當(dāng)韌性不好的彈性體受到較大的力沖擊時(shí)或發(fā)生銀紋化，當(dāng)UP中的彈性體含量增加時(shí)可以使得銀紋化的發(fā)生以及終止變得迅速，使得其沖擊強(qiáng)度可以大幅度的提高，subramaniam【9】將UP苯乙烯、環(huán)氧及相應(yīng)的固化劑混合，加入反應(yīng)性液體橡膠ATBN,制得了半透明的交聯(lián)聚合物，此次實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)性能隨著ATBN含量的不同改性的UP性能會(huì)發(fā)生整體性的改變。體系的臨界能釋放速率從59N%m增加到618N%m，斷裂延伸率從1.6%增加到11.2%。2.5 聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)（IPN）改性

Kim【7】等人制備了兩種結(jié)構(gòu)的聚氨酯（PU），一種是羥端基的PU(HTPU)，一種是異氰酸酯封端的PU(ITPU),并將它們分別參入到UP中進(jìn)行交聯(lián)固化，以此來(lái)增強(qiáng)UP的韌性，研究發(fā)現(xiàn)低分子量的PU溶解于UP基體中，分子量較高的PU則部分溶解于UP中，隨著PU 分子量的減小，PU在UP中分散的粒子直徑逐漸減小，然而雖然小粒子的增韌添加物對(duì)UP的增韌效果更好，但是小分子量PU部分溶于UP基體中，較少了分散相的體積分?jǐn)?shù)，因此，UP的增韌效果與PU分子量的大小沒(méi)有太大的關(guān)系。

用互穿網(wǎng)絡(luò)法來(lái)增韌UP的優(yōu)越性有很多，可以通過(guò)限制相分離達(dá)到提高聚合物組分的混合程度，聚合物網(wǎng)絡(luò)的互穿和纏結(jié)有利于提高相的穩(wěn)定性和最終產(chǎn)物的力學(xué)性能，也易于在IPN自己偶那個(gè)形成過(guò)程中通過(guò)改變反應(yīng)參數(shù)，如溫度、壓力、催化劑交聯(lián)來(lái)控制制品的形態(tài)結(jié)構(gòu)，tang【8】采用丙烯酸酯改性的PU和UP形成可室溫固化的IPNs和梯度IPNs結(jié)構(gòu)，用TMA、TEM研究IPN結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)Tg同大量互穿結(jié)構(gòu)以及互相纏結(jié)密切相關(guān)。UP中兩相的尺寸意義達(dá)到納米級(jí)別，并且尺寸隨著兩相組分而發(fā)生變化，力學(xué)測(cè)試表明IPN結(jié)構(gòu)力學(xué)行為從橡膠態(tài)到塑料態(tài)，IPN內(nèi)部改性基團(tuán)和接枝結(jié)構(gòu)強(qiáng)化了體系相容性，進(jìn)一步提高了力學(xué)性能，尤其是梯度結(jié)構(gòu)的韌性。2.6 纖維增韌增強(qiáng)UPR

如今用纖維來(lái)增強(qiáng)不飽和聚酯的韌性已經(jīng)發(fā)展為一種趨勢(shì)，比如現(xiàn)在主要的纖維增韌增強(qiáng)方法有玻璃纖維增韌、碳纖維增韌、芳綸纖維增韌，杉樹(shù)都是較為普遍的增韌增強(qiáng)方法，由于過(guò)去對(duì)這些材料的研究不太完全，沒(méi)有長(zhǎng)遠(yuǎn)的目光，由于這些材料的難以降解的原因造成了大量的環(huán)境污染，現(xiàn)在人們正在積極努力研制可以降解的曾強(qiáng)增韌材料，比如現(xiàn)在使用的一些天然纖維增韌增強(qiáng)材料以及可以生物降解的合成增韌增強(qiáng)材料。運(yùn)用天然纖維增韌增強(qiáng)材料有者其他材料無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樘烊焕w維質(zhì)量輕、廉價(jià)、易于獲得和可以自然狀況下分解而不產(chǎn)生污染。

2.7 聚合物微凝膠增韌增強(qiáng)UPR

聚合物微凝膠也常被稱(chēng)為?--凝膠，其分子結(jié)構(gòu)介于大分子和宏觀網(wǎng)絡(luò)聚合物之間，一個(gè)微凝膠顆粒即為一個(gè)大分子，這個(gè)大分子被限定在一定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行分子內(nèi)交聯(lián)而形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，若在聚合物微凝膠顆粒的表面形或內(nèi)部帶有可以進(jìn)一步反應(yīng)的基團(tuán)，即為反應(yīng)性聚合物凝膠，制備反應(yīng)性聚合物凝膠的聚合方法主要有乳膠聚合和分散聚合，反應(yīng)性聚合物微凝膠對(duì)UPR具有明顯的增韌作用【】。袁才登【9】以羧基封端的低分子質(zhì)量UPR和苯乙烯為單體，采用無(wú)皂乳液共聚合的方法制得了聚合物微凝膠乳液，并用其改性UPR。由于該聚合物微凝膠表面帶有羧基能與UPR分子鏈上的羥基反應(yīng)，起到交聯(lián)或者擴(kuò)鏈作用。因而，能大幅度提高抗沖擊強(qiáng)度，如當(dāng)UPR/st(1/0.6質(zhì)量比)用量為UPR質(zhì)量的3%時(shí)，沖擊強(qiáng)度可以從17.9Kpa提高到41.4Kpa。3 阻燃性改性

對(duì)阻燃性的改性同時(shí)也是最UP的耐熱性的改性，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ畹男枰约案鱾€(gè)領(lǐng)域的需要，UPR經(jīng)常在高溫條件下使用，對(duì)于UPR的阻燃性能的要求也越來(lái)越高，但是UPR的大缺點(diǎn)就是高溫易分解，從而就會(huì)影響到其原有的韌性、強(qiáng)度等機(jī)械性能，所以對(duì)于UP的阻燃性改性就顯得尤為重要。然而運(yùn)用單一阻燃劑對(duì)基體樹(shù)脂進(jìn)行阻燃改性已近淡出人們的研究范圍，而利用兩了前所未有的高阻燃性能，例如在UP中加入綠茵酸酐、四溴酞酸酐和二溴新戊二醇等可以使UP具有良好的阻燃性能，但是這種再聊會(huì)在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量黑煙同時(shí)釋放有毒氣體，如：HCL、HBr等，且含有鹵原子的UP著火難以撲滅，所以有必要在阻燃性UPR中添加發(fā)煙抑制劑。

張建華【10】用有機(jī)硅改性的UPR，將配方量的原料投入到四口燃燒瓶中在給定的工藝條件下進(jìn)行縮合反應(yīng)，支撐了有機(jī)硅改性UPR，研究表明該熟知的耐熱性能好，分解溫度高達(dá)320℃，同時(shí)無(wú)論高低溫其其他性能保持良好。

用氫氧化鋁（ATH）作為無(wú)機(jī)阻燃添加劑，ATH既可以抑煙劑，又可以作為填料，使用表面活化和微?；罨幚砑夹g(shù)會(huì)使ATH在高聚物中分散更加均勻，使得ATH與高聚物更好相容，不僅提高其阻燃性能而且還不至于因?yàn)榇罅考尤階TH而使基體本身機(jī)械強(qiáng)度下降。4 液晶共混改性

液晶共混改性就是在固化劑液晶與UP不相容，固化后液晶微區(qū)的平均尺寸大小、相分離程度降低、均勻性增加。根據(jù)最近幾年的一些報(bào)道發(fā)現(xiàn)液晶以分子水平分散在基體中，其實(shí)塑性效應(yīng)使樹(shù)脂的玻璃化溫度隨液晶含量的增加而降低，復(fù)合體系的熱光性能比較突出，具有熱引發(fā)----光雙穩(wěn)態(tài)效應(yīng)，可在一些溫度感應(yīng)元件、光雙穩(wěn)態(tài)元件等方面獲得應(yīng)用。Mormile【11】等對(duì)制得的液晶改性不飽和聚酯樹(shù)脂進(jìn)行了電學(xué)—光學(xué)方面的表征，結(jié)果表明，這種復(fù)合材料體系具有優(yōu)良的的透光度和反應(yīng)時(shí)間。5 低收縮性改性

沒(méi)有經(jīng)過(guò)地收縮性改性的樹(shù)脂在固化后收縮率大概為6%--10%，就是因?yàn)檫@樣大的收縮性會(huì)使得UP在固化后在其內(nèi)部產(chǎn)生很大的形變力，會(huì)使得固化后的UP表面變得褶皺不平，如果是對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸公差要求嚴(yán)格的制品來(lái)說(shuō)則是一個(gè)致命的缺點(diǎn)，增大了成型的難度與成本，無(wú)形中會(huì)使得UPR的適用范圍變窄。所以，制備不飽和聚酯樹(shù)脂，在固化時(shí)就要降低其固化收縮率，其方法是在樹(shù)脂中加入低收縮劑，（LSA/LPA），這些收縮機(jī)的加入會(huì)在UPR的兩相界面位置形成空隙或者微裂結(jié)構(gòu)，使其固化時(shí)體積膨脹恰好能彌補(bǔ)UPR固化時(shí)收縮的缺點(diǎn)。這樣使得UPR在固化過(guò)程中既沒(méi)有太大的收縮率也保證了其強(qiáng)度、剛度和反應(yīng)速率不發(fā)生太大的變化。

薛忠明【12】等人研究了聚醋酸乙烯（PVAc）型與聚苯乙烯（PS）型的低收縮劑發(fā)現(xiàn)收縮量隨著收縮劑的含量增加而明顯減少，并在固化溫度與添加量相同的情況下添加PVAc型低收縮劑的固化制品收縮率低于添加PS型收縮劑的固化收縮率。王侃【13】等人研究不飽和聚酯樹(shù)脂低溫固化形態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)于同種低收縮劑來(lái)說(shuō)，添加分子量高的低收縮劑可以使基體的連續(xù)相連續(xù)分布，分子量低的低收縮劑則需要添加高含量才能形成那個(gè)連續(xù)向分布。6 UPR膩?zhàn)託飧尚愿男?/p>

在UPR常溫固化時(shí)若采用過(guò)氧化物作為引發(fā)劑，有機(jī)鈷鹽作促進(jìn)劑，由于氧阻作用，常使固化過(guò)程中接觸空氣的部分含有發(fā)粘、不干的現(xiàn)象，這就給粉刷與涂料時(shí)帶來(lái)了極大的不便，因此，制備常溫固化時(shí)氣干性好的UPR就顯得十分重要，而今加快膩?zhàn)託飧尚缘姆椒梢苑譃榛瘜W(xué)方法和物理方法兩種，物理方法主要就是在原子灰中添加高熔點(diǎn)的石蠟?；瘜W(xué)方法就是在線性聚酯的支鏈上引入一個(gè)“氣干性”的官能團(tuán)，如烯丙醚基、烯丁醚基及亞甲苯醚基等，他的吸氧性可以使原子灰在空氣存在的條件下聚合固化。如今的研究多趨向于用化學(xué)的方法。

將具有氣干性的基團(tuán)引入U(xiǎn)PR中，可以有效地改善UPR的氣干性能，李仙粉【14】將含有縮醛環(huán)結(jié)構(gòu)的甘油環(huán)縮甲醛丙烯酸酯引入U(xiǎn)PR主鏈分子中，制成了氣干性的UPR，甘油環(huán)縮甲醛丙烯酸酯中的兩個(gè)氧原子間的亞甲基上的氫比較活潑，在鈷鹽的作用下，遇到氧時(shí)就會(huì)發(fā)生氫原子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，生成過(guò)氧化物，從而避免了空氣中氧的影響。

李強(qiáng)軍【15】采用半酯化法合成的雙環(huán)戊二烯改性UPR，不僅具有優(yōu)良的氣干性，而且耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性、電氣性能也有所提高。7 耐介質(zhì)性改性

UPR可以使用在各種不同的環(huán)境當(dāng)中，當(dāng)其使用在具有強(qiáng)的腐蝕或溶劑的環(huán)境當(dāng)中時(shí)，此時(shí)的UPR的填料會(huì)出現(xiàn)滲出貨結(jié)構(gòu)變化等現(xiàn)象，從而發(fā)生降解，由此就可以知道增強(qiáng)UPR的耐介質(zhì)性能時(shí)多么的重要。

UPR分子鏈上含有端羧基造成耐堿性較差，如果可以利用某些可與羧基反應(yīng)的樹(shù)脂改性消去羧基就可以提高UPR的耐堿性能。周菊興【16】利用環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基與UPR的羧基反應(yīng)生成了A-B-A型嵌段共聚物，利用其改性的UPR耐堿性能優(yōu)越于未改性的UPR。

聞?shì)督?7】以（甲基）丙烯酸二氟丁酯為原料改性UPR，在196UPR中加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的（甲基）丙烯酸二氟丁酯、引發(fā)劑、促進(jìn)劑制樣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定發(fā)現(xiàn)改性后的UPR的耐堿性能得以很大的提高，為UPR的耐介質(zhì)性改性研究做出了很大的突破。

Ferreira【18】用一種新型的經(jīng)鋁處理的玻璃纖維改性UPR，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)鋁處理的玻璃纖維反應(yīng)得到的UPR的耐熱性比非金屬改性玻璃纖維所得的聚酯提高了26%，比未經(jīng)改性的聚酯提高了658%，由于耐熱強(qiáng)度明顯提高，從而進(jìn)一步拓寬了UPR在高溫領(lǐng)域中的應(yīng)用。8 不飽和聚酯樹(shù)脂的性能及其應(yīng)用

由于不飽和聚酯樹(shù)脂所具有其他材料無(wú)可比擬的優(yōu)良性能，其大量應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)确矫妗＠缭鰪?qiáng)不飽和聚酯樹(shù)脂主要應(yīng)用于游艇、冷卻塔、化工防腐設(shè)備、運(yùn)動(dòng)器材以及車(chē)輛零部件等各個(gè)方面；非增強(qiáng)制品主要應(yīng)用于裝修行業(yè)，比如可以制作人造大理石、人造瑪瑙以及一些粘結(jié)劑等；低揮發(fā)性樹(shù)脂與膠衣樹(shù)脂可以運(yùn)用于開(kāi)口澆鑄、凝膠涂料和電子工業(yè)產(chǎn)品中；PET型不飽和聚酯樹(shù)脂wcup可以用于人造木材、裝飾材材料、滌綸制品、多孔材料、建筑材料或者涂料等等；阻燃聚乙烯樹(shù)脂因其具有較好的阻燃性、耐熱性和優(yōu)良的力學(xué)性能可以用于航空航天領(lǐng)域。9 結(jié)語(yǔ)

從以上全文可以看出，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)UPR的各項(xiàng)性能的要求也越來(lái)越高，也就為UPR今后的改性研究指明了發(fā)展的方向，UPR的改性研究必須朝著功能化、精細(xì)化、高性能化的方向發(fā)展。其中UPR的增韌增強(qiáng)改性、降低其固化收縮率、提高其阻燃性、是重要的研究方向，其次，在UPR的耐介質(zhì)性能、耐熱性以及UPR的膩?zhàn)託飧尚缘确矫娴母男陨弦矐?yīng)不斷加大研究力度。但是在對(duì)UP的改性研究方面要注意到一點(diǎn)，那就是在最求其一種或多種性能的提高上，還要保證UPR的綜合性能不能有大的下降，在所改良的各種性能之間最好能找到一個(gè)平衡點(diǎn)，而不能以犧牲其他性能為代價(jià)去改性某一項(xiàng)性能，這樣才能使得改性的UPR綜合性能不斷的提高，使改性的UP有更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

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Research advances in modification of unsaturated polyester

****(professional composite，shanxi taiyuan 030051)

第二篇：聚合物成型加工課程設(shè)計(jì)的探討論文

1明確設(shè)計(jì)任務(wù)，科學(xué)選擇設(shè)計(jì)題目

本門(mén)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是圍繞教學(xué)任務(wù)或單元，以某種通用或特種高分子材料（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等）及其制品的生產(chǎn)任務(wù)為依托構(gòu)建，設(shè)計(jì)出相關(guān)聚合物材料及其產(chǎn)品項(xiàng)目?jī)?nèi)容，包括原料品種、型號(hào)選擇、工藝流程及設(shè)備確定、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)，以及車(chē)間布局和規(guī)模等等。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，全面鍛煉學(xué)生查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)計(jì)算、實(shí)際分析和CAD繪圖能力，有效地讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握所學(xué)知識(shí)，并獲得一定的靈活應(yīng)用的能力，為后期的畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至畢業(yè)后走上工作崗位打下基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)的選題應(yīng)符合當(dāng)前科技和生產(chǎn)發(fā)展的需要，同時(shí)必須滿足教學(xué)方面的需要，使學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)得到比較全面地鍛煉。題目可以是來(lái)自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際課題，也可以從教學(xué)和科研項(xiàng)目中選定。但題目的選擇不能和往年雷同，否則會(huì)出現(xiàn)學(xué)生直接找來(lái)以前的電子檔，從而設(shè)計(jì)完成的千篇一律。另外題目難度應(yīng)該從易到難分布廣泛，教師提供備充足的選題，先由同學(xué)根據(jù)自己的興趣自由選擇，再由老師根據(jù)學(xué)生選報(bào)情況，統(tǒng)籌分配，做到每組成員具有較均衡的知識(shí)能力。除了教師指定的題目，對(duì)于已經(jīng)簽訂工作單位或者有明確工作意向的同學(xué)，應(yīng)鼓勵(lì)他們結(jié)合今后工作的方向，自己擬定設(shè)計(jì)題目。例如簽約洛陽(yáng)725所的同學(xué)就可以做風(fēng)電葉片制備方面的設(shè)計(jì)；想去富士康應(yīng)聘的同學(xué)，可以進(jìn)行塑料外殼注塑成型方面的設(shè)計(jì)；有意從事管材、異型材、薄膜擠出方面工作的，可以做擠出工藝設(shè)計(jì)；對(duì)橡膠加工感興趣的，可以自訂壓延成型方面的設(shè)計(jì)等等。這樣既提高了學(xué)生設(shè)計(jì)的興趣，對(duì)于他們今后的就業(yè)或工作也有很大的幫助。課程設(shè)計(jì)采用分組完成的方式，不僅有利于發(fā)揮學(xué)生特長(zhǎng)，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感和協(xié)作精神。每組同學(xué)設(shè)計(jì)題目的大方向類(lèi)似，但是每個(gè)學(xué)生的設(shè)計(jì)內(nèi)容上又有所區(qū)別，保證做到同組不同題。例如配方設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)、設(shè)備選擇等都可以有差別，既避免學(xué)生之間的抄襲現(xiàn)象，又利于組內(nèi)討論和交流，通過(guò)課程設(shè)計(jì)每個(gè)學(xué)生的設(shè)計(jì)水平都得到鍛煉和提高。

2做好充足準(zhǔn)備，提早布置任務(wù)

為更好的適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，課程設(shè)計(jì)的時(shí)間從原來(lái)的1周調(diào)整為2周，學(xué)生可以有更多時(shí)間和精力提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。雖然教學(xué)進(jìn)程上將課程設(shè)計(jì)安排在授課結(jié)束，但是可以在理論課授課的同時(shí)就讓學(xué)生初次選擇題目，開(kāi)始籌備課設(shè)。發(fā)題時(shí)指導(dǎo)教師應(yīng)將設(shè)計(jì)內(nèi)容、步驟、注意事項(xiàng)、參考書(shū)籍、網(wǎng)站資源一一交待清楚，使學(xué)生對(duì)自己所要從事的設(shè)計(jì)有初步的了解。學(xué)生帶著“任務(wù)”去聽(tīng)課，針對(duì)性更強(qiáng)，在學(xué)習(xí)中就會(huì)積極積累收集信息，進(jìn)行知識(shí)儲(chǔ)備。教學(xué)過(guò)程中各個(gè)工藝的動(dòng)畫(huà)演示資料可以加深他們對(duì)工藝過(guò)程的感性認(rèn)識(shí)，為下步確定設(shè)計(jì)方案創(chuàng)造了良好的條件。

3加強(qiáng)設(shè)計(jì)期間輔導(dǎo)和監(jiān)督

在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)很重要，但是教師的監(jiān)督輔導(dǎo)不能忽視。必須將學(xué)生的主導(dǎo)作用和教師的指導(dǎo)作用有機(jī)結(jié)合。教師在理論授課時(shí)可以多介紹本課程設(shè)計(jì)與本專(zhuān)業(yè)的關(guān)系，相關(guān)技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，提高學(xué)生對(duì)課設(shè)的興趣和熱情。課程設(shè)計(jì)一般不安排固定教室，但是可以向院里申請(qǐng)專(zhuān)用繪圖室。這樣既方便學(xué)生繪圖，也方便老師集中指導(dǎo)。課程設(shè)計(jì)不同于平時(shí)作業(yè)，要分段督促跟蹤，全面掌握控制進(jìn)度。“萬(wàn)事開(kāi)頭難”，在設(shè)計(jì)初期必須多花精力和學(xué)生講解交代清楚設(shè)計(jì)的任務(wù)，題目的生產(chǎn)背景、特點(diǎn)、解決的途徑，如何入手搜集查閱相關(guān)資料，討論設(shè)計(jì)的方法思路，最終確定出可行的設(shè)計(jì)方案方案。中期重點(diǎn)檢查工藝計(jì)算是否正確、設(shè)備選擇是否合理，參數(shù)選擇是否合適，設(shè)計(jì)進(jìn)度是否按部就班。末期收尾時(shí)，檢查數(shù)量和質(zhì)量是否達(dá)到課設(shè)要求，完成太差、不合要求的提醒其抓緊修改，以免影響最后答辯。設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)普遍存在的問(wèn)題可以集體答疑和討論，師生之間，學(xué)生之間相互啟發(fā)，相互切磋，活躍學(xué)習(xí)氣氛。根據(jù)學(xué)生程度不同，采用分類(lèi)指導(dǎo)。對(duì)于基礎(chǔ)比較差的同學(xué)，可以進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)，重點(diǎn)“支持”，保證學(xué)生得到基本的應(yīng)用鍛煉；對(duì)于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)好的同學(xué)，可以多采用啟發(fā)引導(dǎo)，鼓勵(lì)他們嘗試有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)。除了面對(duì)面的輔導(dǎo)還可以結(jié)合手機(jī)、QQ、電子郵件等交流方式，及時(shí)為學(xué)生釋惑解疑。教師是課程實(shí)施過(guò)程的參與者，方案成功與否，教師的素質(zhì)、態(tài)度很關(guān)鍵。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)期間，指導(dǎo)教師應(yīng)該不辭辛苦、盡職盡責(zé)，輔導(dǎo)、監(jiān)督、督促每位同學(xué)認(rèn)真完成每一個(gè)步驟。同時(shí)應(yīng)該認(rèn)真做好相應(yīng)記錄，為最后的成績(jī)?cè)u(píng)定提供依據(jù)。

4科學(xué)的評(píng)定設(shè)計(jì)成績(jī)

聚合物成型加工原理課程設(shè)計(jì)的成績(jī)分為5個(gè)等級(jí)：優(yōu)、良、中、及格和不及格，但是成績(jī)的評(píng)定不能只看說(shuō)明書(shū)和圖紙，需要結(jié)合平時(shí)表現(xiàn)與答辯成績(jī)，綜合評(píng)定才能更準(zhǔn)確、更合理，更有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。平時(shí)表現(xiàn)占10%，包括設(shè)計(jì)期間的出勤情況，設(shè)計(jì)的態(tài)度，設(shè)計(jì)完成進(jìn)度等，應(yīng)避免由于老師的主觀性給學(xué)生成績(jī)?cè)斐傻挠绊?。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)質(zhì)量占30%，包括內(nèi)容完整性、格式規(guī)范性、提交的時(shí)間等。圖紙完成質(zhì)量占40%，包括圖紙內(nèi)容數(shù)量、圖標(biāo)規(guī)范、尺寸標(biāo)注、圖面整潔等。對(duì)于選用新工藝、新設(shè)備，車(chē)間布局新穎的，成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí)應(yīng)加以區(qū)分。答辯成績(jī)占20%，考查學(xué)生對(duì)于設(shè)計(jì)的目的，設(shè)計(jì)的內(nèi)容是否清楚，設(shè)計(jì)思路是否清晰，相應(yīng)問(wèn)題是否能正確回答。答辯應(yīng)該是貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)期間，老師可以根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容隨時(shí)提出問(wèn)題，要學(xué)生回答，作為過(guò)程考核。老師可以及時(shí)了解學(xué)生掌握知識(shí)的程度情況，學(xué)生可以通過(guò)問(wèn)題弄清設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意的一些細(xì)節(jié)及必須掌握的知識(shí)。把過(guò)程考核與結(jié)果考核相結(jié)合，并且增大過(guò)程考核在總成績(jī)中的比例。考核的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)固定但是不應(yīng)局限。對(duì)于設(shè)計(jì)期間表現(xiàn)突出，方案選擇有新意的，內(nèi)容有創(chuàng)新的，設(shè)計(jì)有特點(diǎn)的，可以根據(jù)實(shí)際完成情況給予加分。

5結(jié)束語(yǔ)

把學(xué)生培養(yǎng)成為掌握較扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，能夠從事高分子制品生產(chǎn)、新材料開(kāi)發(fā)、工藝與模具設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)與改造、經(jīng)營(yíng)管理等方面工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才是我們的目標(biāo)。課程設(shè)計(jì)特征是以生產(chǎn)流程為主線，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，在整個(gè)課程體系占有重要的地位，因此組織好每次課程設(shè)計(jì)是落實(shí)整體教學(xué)的關(guān)鍵，課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式的完善需要我們不斷的努力。

第三篇：聚合物成型原理與技術(shù)課程論文

聚氨酯基磁流變彈性體復(fù)合材料的制備與表

征

張攀

(復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，材研1201 班，學(xué)號(hào)1049721200287)

摘要：本文針對(duì)磁流變液中羰基鐵粒子容易發(fā)生氧化，分散穩(wěn)定性差的應(yīng)用瓶頸技術(shù)難題，利用聚醚型聚氨酯為基體，將與聚乙二醇具有良好相容性的復(fù)合磁性粒子作磁性粒子均勻分散在基體中，制備較高磁流變效應(yīng)，高穩(wěn)定性及抗老化性的磁流變彈性體。通過(guò)高倍光學(xué)顯微鏡對(duì)其粒子表面化學(xué)改性對(duì)磁流變效應(yīng)的影響進(jìn)行研究，不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下對(duì)剪切模量與磁場(chǎng)的關(guān)系進(jìn)行的測(cè)試研究，以及濕熱老化實(shí)驗(yàn)對(duì)抗老化性能研究。結(jié)果表明復(fù)合粒子制備的磁流變彈性體具有更大的磁流變效應(yīng)，用復(fù)合粒子制備的樣品比碳基鐵粉制備的樣品抗老化性能更好。

關(guān)鍵詞：磁流變彈性體；復(fù)合磁性粒子；磁流變效應(yīng)；抗老化性能

中圖分類(lèi)號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-4431(2012)11-1111-11

Preparation and Characterization of Polyurethane-Based Magnetorheological Elastomer Composites

Pan Zhang(State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing,class 1201,Student ID

1049721200287)

Abstract: This article is about using the polyether type polyurethane as the base body to solve the application bottlenecks technical problems of magneto-rheological fluid, which is prone to oxidation and has poor dispersion stability.Making use of the composite magnetic particles that have a good compatibility with polyethylene glycol as the magnetic particles to disperse homogeneous and obtain higher magnetorheological effect, high stability and aging resistance magnetorheological elastomer.The products were characterized by means of the high-power optical microscope to study the relationship between surface modification of the particles and the MR effect, The link between shear modulus and magnetic field was characterized in different magnetic field strength, as well as the ageing resistance was characterized by the hot and humid aging test.The results demonstrate that the use of composite particles to prepare magnetorheological elastomer has larger magnetorheological effect, and the samples prepared by composite particles have better anti-aging properties than the carbon-based iron powder samples.Keywords: magnetorheological elastomer;composite magnetic particles;magnetorheological effect;anti-aging properties

磁流變彈性體出現(xiàn)的較晚，是磁流變材料家族的新成員。當(dāng)初由于磁流變液自身材料存在顆粒易沉降、穩(wěn)定性差和顆粒磨損等問(wèn)題，研究人員采用向磁流變液中添加各種穩(wěn)定劑等添加成分的方法來(lái)這些問(wèn)題，后來(lái)使用海綿材料來(lái)吸附磁流變液，最終發(fā)展出使用橡膠等高分子材料作為固態(tài)基體來(lái)取代磁流變液的油基或水基的液態(tài)基體，才制備出了磁流變彈性體材料。本文針對(duì)磁流變液長(zhǎng)期物理化學(xué)穩(wěn)定性以及易沉降等問(wèn)題，研究一種新型磁控智能材料—磁流變彈性體。它是將復(fù)合磁性粒子分散于聚醚型聚氨酯彈性體中形成特定結(jié)構(gòu)后固化制備而成的。由于顆粒固定在基體中，因而不存在顆粒沉降問(wèn)題。而且在很寬的磁場(chǎng)范圍內(nèi)，其機(jī)械和流變性質(zhì)能夠迅速、靈敏的變化。最后對(duì)其磁流變效應(yīng)和抗老化性能進(jìn)行研究和分析。磁流變彈性體的研究

1.1 磁流變彈性體介紹

磁流變彈性體是磁流變材料家族的新秀。為了解決磁流變液的易沉降、穩(wěn)定性差和顆粒易磨損等缺點(diǎn)，人們添加各種穩(wěn)定劑等添加成分直到使用海綿材料來(lái)吸附磁流變液。最終發(fā)展到使用高分子聚合物(如橡膠等)來(lái)取代磁流變液的油基或水基的液態(tài)基體。磁流變磁流變彈性體彈性體兼有磁流變液、磁性橡膠和彈性體的優(yōu)點(diǎn)，又克服了磁流變液易沉降、穩(wěn)定性差、顆粒易磨損等缺點(diǎn)，故在動(dòng)力系統(tǒng)的半主動(dòng)隔振器、噪聲控制、抗沖擊以及電磁傳感器等多個(gè)研究領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)，磁流變彈性體的制備、機(jī)理和應(yīng)用受到越來(lái)越多的重視，成為磁流變材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)。針對(duì)磁流變液長(zhǎng)期物理化學(xué)穩(wěn)定性以及易沉降等問(wèn)題，一種新型磁控智能材料一磁流變彈性體應(yīng)用而生。聚醚型聚氨酯彈性體是一種既具有塑料高硬度，又具有橡膠高彈性的高分子合成材料。

對(duì)于磁流變彈性體，由于鐵磁性顆粒是固化在彈性體基體里，其移動(dòng)受到了限制，在加磁場(chǎng)前后不會(huì)發(fā)生相變現(xiàn)象。它工作在材料的屈服強(qiáng)度之前，通過(guò)用磁場(chǎng)改變材料的模量和阻尼來(lái)實(shí)現(xiàn)智能控制。磁流變彈性體的絕對(duì)磁流變效應(yīng)和相對(duì)磁流變效應(yīng)一般是指其模量隨磁場(chǎng)的變化的絕對(duì)值或相對(duì)值。磁流變彈性體的具有磁場(chǎng)可控的力學(xué)性能，它對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)可逆、迅速(在毫秒級(jí))。磁流變彈性體的絕對(duì)和相對(duì)磁流變效應(yīng)一般是指其(剪切或壓縮)模量隨磁場(chǎng)變化的絕對(duì)值或相對(duì)值。

磁流變彈性可分為兩類(lèi):一種是定向的磁流變彈性體，另一種是各向同性的磁流變彈性體。定向的磁流變彈性體中粒子沿預(yù)加外場(chǎng)方向排列形成鏈狀或柱狀結(jié)構(gòu)，在基體硫化后他們被固定在其位置上。各向同性磁流變彈性體中粒子均勻分布，可認(rèn)為是各向同性的。1.2 磁流變彈性體的制備

作為一種新興的智能材料，所報(bào)道的磁流變彈性體的制備方法有很多種，總結(jié)磁流變彈性體的制備方法，按材料加工時(shí)的基本狀態(tài)劃分，可將制備工藝分為兩大類(lèi):機(jī)械共混法和液態(tài)混合法。

機(jī)械共混法，是指現(xiàn)在普遍采用的工業(yè)橡膠標(biāo)準(zhǔn)制備工藝，其主要原料是天然橡膠和各種合成橡膠，采用塑煉、混煉、壓延和硫化等工序生產(chǎn)出彈性體成品。在混煉過(guò)程中加入鐵磁性顆粒，并在硫化過(guò)程中施加外部磁場(chǎng)形成有序結(jié)構(gòu)。另一方面是使用熱塑性橡膠，在熱塑狀態(tài)下加入鐵磁性顆粒，在磁場(chǎng)下冷卻固化。

液態(tài)混合法是采用液體狀態(tài)的橡膠基體和鐵磁性顆粒混合后，形成流體混合物，可以在磁場(chǎng)下硫化，形成有序結(jié)構(gòu);上述兩種方式是現(xiàn)在制備磁流變彈性體的主要方式。1.3 磁流變彈性體的組成

磁流變彈性體主要由基體材料和分散其中的磁性粒子組成?；w材料的選擇除流變學(xué)性質(zhì)的要求外，磁導(dǎo)率也要盡可能低。據(jù)報(bào)道，目前已有多種材料被用作基體材料，有硅橡膠，聚乙烯醇，白明膠，硬質(zhì)天然和合成橡膠和聚氨酯橡膠。磁性粒子選擇的標(biāo)準(zhǔn)與磁流變液相似，要求顆粒具有高導(dǎo)磁率，低剩磁和高飽和磁化強(qiáng)度。常用的磁性顆粒主要是球形的羰基鐵粉，尺寸在微米到納米級(jí)的。另外也使用較大尺寸的不規(guī)則純鐵粉。

磁性粒子對(duì)磁流變彈性體性能的影響磁性粒子的尺寸及種類(lèi)對(duì)磁流變彈性體的性能都有較大的影響。在外加磁場(chǎng)下，磁流變彈性體中摻雜的磁性粒子間相互吸引作用引起磁流變彈性體模量的變化，由此獲得磁流變效應(yīng)。為了得到高磁流變效應(yīng)的磁流變彈性體，磁性粒子必需具有高磁導(dǎo)率，低剩磁和高飽和強(qiáng)度。常用的磁性粒子是球形的碳基鐵粉，具有高磁導(dǎo)率和低剩磁及高飽和磁化強(qiáng)度，其飽和磁化強(qiáng)度Ms=2.0T。高磁導(dǎo)率和高飽和磁化強(qiáng)度的粒子間吸引作用強(qiáng)，因而帶來(lái)高磁流變效應(yīng)。高剩磁粒子在磁場(chǎng)撤去后，相互間仍具有很強(qiáng)的作用力，在宏觀上表現(xiàn)為具有較高的剪切模量，導(dǎo)致磁流變彈性體的有效作用區(qū)間降低，且會(huì)降低磁流變彈性體的使用壽命。使用尺寸較大的粒子能獲得穩(wěn)定和高度磁化的材料，而且粒子的團(tuán)聚是可逆的。納米級(jí)粒子容易團(tuán)聚且一旦團(tuán)聚后不能再次分離。為了獲得顯著的磁流變效應(yīng)，粒子應(yīng)足夠大以便支持足夠多磁疇。1.4 磁流變彈性體的應(yīng)用

自從磁流變液?jiǎn)柺酪詠?lái)，其獨(dú)特的磁流變效應(yīng)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，如汽車(chē)工業(yè)，抗震和吸振器。這些應(yīng)用已逐漸工業(yè)化和商業(yè)化。美國(guó)Lord公司專(zhuān)業(yè)研究，生產(chǎn)和銷(xiāo)售磁流變液以及一系列基于磁流變液的應(yīng)用裝置，如剎車(chē)，離合器和阻尼器。但是磁流變液同時(shí)存在許多缺陷，阻礙它的應(yīng)用，如沉降，環(huán)境污染和密封問(wèn)題。磁流變彈性體是磁流變液的固態(tài)類(lèi)似物，它的磁流變效應(yīng)表現(xiàn)在磁控剪切模量上，利用這種獨(dú)特的性質(zhì)，彈形體有希望在減振器，硬度可調(diào)防震墊，汽車(chē)懸架和可變阻抗面。但這些應(yīng)用還處于探索階段。

（1）汽車(chē)減震一可變剛度的軸襯：美國(guó)福特汽車(chē)公司的Waston首先在應(yīng)用上做了開(kāi)創(chuàng)性的工作，己申請(qǐng)了使用磁流變彈性體的汽車(chē)懸架套筒專(zhuān)利。該套筒用于車(chē)輪軸控制臂與汽車(chē)車(chē)身武漢理工大學(xué)碩十學(xué)位論文的連接。該套筒剛度的調(diào)節(jié)是基于汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系的狀態(tài)，以降低懸架變形并改善乘坐舒適性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該套筒在軸向和徑向都具有剛度、阻尼和力的可控特性，且能迅速對(duì)磁場(chǎng)做出響應(yīng)。在正弦激振、頻率為0.5-20Hz、振幅峰2峰值為0.06-1.0mm等實(shí)驗(yàn)條件下，剛度和阻尼隨著控制電流增大而增加，且大致成線性關(guān)系;最大電流(5A)時(shí)剛度和阻尼比零電流時(shí)增加了25%。當(dāng)輸入階躍電流時(shí)，套筒建立穩(wěn)定輸出力的響應(yīng)時(shí)間約為9.5ms。Ginder等利用磁流變彈性體的力學(xué)性能可由磁場(chǎng)控制，設(shè)計(jì)出了能在軸向和徑向?qū)崿F(xiàn)不同的剛度控制的磁流變彈性體軸襯。

（2）可調(diào)頻式吸振器：磁流變彈性體調(diào)頻動(dòng)力吸振起原理與結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-4所示。圖中1為動(dòng)力吸振器的振子，2為磁流變彈性體，3為導(dǎo)磁骨架，4為勵(lì)磁線圈。整個(gè)導(dǎo)磁骨架構(gòu)成一個(gè)C型回路，骨架由工業(yè)純鐵制成;線圈與電流可控的直流電源相接，產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)磁骨架垂直穿過(guò)磁流變彈性體;磁流變彈性體作為吸振器的彈性元件，位于C型缺口與吸振器的振子之間，與骨架和振子固接。

圖1-4磁流變彈性體調(diào)頻動(dòng)力吸振器原理

中國(guó)科技大學(xué)的鄧華夏、龔興龍等人設(shè)計(jì)了一種磁流變彈性體移頻式吸振器及其控制方法。該發(fā)明吸震效果好，消耗能量少，減振頻率寬，質(zhì)量和體積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方法容易。孫紅靈、龔興龍等人設(shè)計(jì)了一種磁流變彈性體主動(dòng)吸收系統(tǒng)及控制方法。

九江學(xué)院的游世輝等人設(shè)計(jì)了一種磁流變彈性體橡膠空氣彈簧。彈簧由磁流變彈性體及其上下連接的上支板和下支板和控制系統(tǒng)組成，控制系統(tǒng)包括氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。解決了橡膠空氣彈簧能自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)變化高度和剛度的問(wèn)題，提高汽車(chē)的減震性能，改善乘坐舒適性和操縱平穩(wěn)性?？蓮V泛應(yīng)用于各種機(jī)動(dòng)車(chē)的懸架減振系統(tǒng)。

（3）主動(dòng)減噪系統(tǒng)：Mehdi Farshad將硅橡膠為基體的磁流變彈性體用于窗口、墻、屋頂?shù)闹鲃?dòng)減噪系統(tǒng)。其基本原理為:通過(guò)電磁機(jī)理，使裝有MR的盤(pán)子發(fā)生振動(dòng)從而抵消噪聲源產(chǎn)生的振動(dòng)。具有主動(dòng)減噪功能的窗口由主動(dòng)和被動(dòng)兩部分組成，被動(dòng)窗口的功能隔熱和被動(dòng)隔音，其中的橡膠部分主要是起密封作用。而主動(dòng)窗口中的磁流變彈性體除了起到密封作用還起到磁致伸縮作用。其中電磁鐵用來(lái)作用于磁流變彈性體以產(chǎn)生磁彈波或振動(dòng)。主動(dòng)窗口的行為可以通過(guò)傳感器，反饋系統(tǒng)，控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明很小的電腦輸入就可以產(chǎn)生200Hz以下的機(jī)械振動(dòng)。這一系統(tǒng)在智能墻，屋頂，房間及其它開(kāi)口處的減噪方面將發(fā)揮重要的作用。

（4）磁流變彈性體同時(shí)被應(yīng)用于一些軍方項(xiàng)目上，例如美國(guó)軍方正在研究將磁流變彈性體用于導(dǎo)彈攻擊核潛艇水下發(fā)射時(shí)的抗沖擊性能。潛艇在水下進(jìn)行導(dǎo)彈潛射時(shí)，發(fā)射艙需要經(jīng)受來(lái)自導(dǎo)彈和水流共同作用的沖擊載荷，而且不同的型號(hào)的導(dǎo)彈由于其尺寸和重量的差異對(duì)艙體的沖擊也各不相同。導(dǎo)彈發(fā)射艙內(nèi)所用的傳統(tǒng)的抗沖擊材料只在應(yīng)付固定型號(hào)導(dǎo)彈時(shí)才有效，而磁流變彈性體可以通過(guò)磁場(chǎng)改變剛度，使之可以適用于不同型號(hào)的導(dǎo)彈發(fā)射所產(chǎn)生的沖擊，如圖 1.6 所示為導(dǎo)彈潛射示意圖。

圖 1.6 俄亥俄級(jí)導(dǎo)彈攻擊核潛艇

1.5 磁流變彈性體研究中存在的問(wèn)題

從磁流變彈性體產(chǎn)生至今，對(duì)其材料研究已經(jīng)取得了很大的成就，但在磁流變彈性體的材料選擇、制備方法、性能評(píng)估和工程應(yīng)用等領(lǐng)域內(nèi)還有很多問(wèn)題值得深入研究和探討。首先是磁流變彈性體在制備過(guò)程中的各種目標(biāo)性能之間存在矛盾。因?yàn)榇帕髯儚椥泽w的性能很大程度上取決于基體材料的選取，如果想要制備高磁流變效應(yīng)的材料，就要選擇較軟的高分子聚合物基體，此時(shí)制備出的磁流變彈性體其機(jī)械性能必然不佳，從而限制了材料的應(yīng)用。相反，若想得到具有較強(qiáng)機(jī)械性能的磁流變彈性體，就要選擇硬度較高的材料(例如天然橡膠、順丁橡膠以及聚氨酯等)作為基體，此時(shí)制備出的材料在滿足較高機(jī)械性能的同時(shí)卻不能達(dá)到較高的磁流變效應(yīng)，同樣限制了材料的應(yīng)用范圍。因此，想要制備出同時(shí)具備高磁流變效應(yīng)和高機(jī)械性能的磁流變彈性體，就需要為其選擇更為合適的基體材料，并采用更先進(jìn)的制備方法。其次，對(duì)磁流變彈性體內(nèi)部磁性顆粒分布規(guī)律與材料性能之間的關(guān)系沒(méi)有比較深入地研究。磁流變彈性體性能是外場(chǎng)可控的，這一特性是因其內(nèi)部磁性顆粒有序結(jié)構(gòu)的存在引起的，這種磁致變化特性與材料所用的基體無(wú)關(guān)。所以要想從理論上指導(dǎo)磁流變彈性體的制備，就必須了解磁性顆粒的分布規(guī)律和磁流變彈性體性能之間的關(guān)系。因?yàn)榇帕髯儚椥泽w和磁流變液的流變性能具有一定的相似性，所以較為簡(jiǎn)單的方法就是將應(yīng)用于磁流變液的力學(xué)模型加以修正后推廣到磁流變彈性體的性能分析。但因?yàn)榇帕髯儚椥泽w和磁流變液所用的基體性能差別太大，所以在建模時(shí)需要特別考慮基體對(duì)磁性顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響，以及基體與顆粒間的相互作用。磁流變彈性體性能表征方法

2.1 粒子表面化學(xué)改性對(duì)磁流變效應(yīng)的影響

圖4-3磁流變彈性體的高倍光學(xué)顯微鏡圖像，復(fù)合粒子(a)和羰基鐵粉(b)為改善金屬鐵粒子與基體的相容性，并盡可能減少其在固化過(guò)程中引起的不均勻分布，我們用第三章制備的PED3A@Fe復(fù)合粒子作為磁性粒子，制備磁流變彈性體。圖4-3是樣品B1(a)和樣品A1(b)的形貌，用高倍光學(xué)顯微鏡觀察得到。由圖可見(jiàn)，由羰基鐵粉制備的磁流變彈性體B1的微觀結(jié)構(gòu)中，含有不少幾十微米左右的空隙，這可能是由于粒子與硅橡膠基體之間相容性不好，使鐵粒子容易脫落后留下的空穴。而由復(fù)合粒子制備的樣品A1，如圖a所示，空隙較少，粒子分散比較均勻。這說(shuō)明使用復(fù)合粒子能夠改善磁流變彈性體中磁性粒子與基體間的相容性?？赡苁且?yàn)閺?fù)合粒子表面接枝的聚醚基團(tuán)與聚氨酯基體存在相互作用力(化學(xué)鍵力或范德力)，使得基體能完全潤(rùn)濕復(fù)合粒子。

圖4-4不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的磁流變彈性體剪切模量與頻率的關(guān)系，磁場(chǎng)強(qiáng)度:0T和0.6T;(空心點(diǎn)為復(fù)合粒子樣品

B1(a，b)，實(shí)心點(diǎn)為羰基鐵粉樣品A1(c，d))圖4-4為相應(yīng)的磁流變彈性體A1(c，d)和B1(a，b)的剪切模量與磁場(chǎng)的關(guān)系，A1中的磁性粒子是碳基鐵粉，表面未經(jīng)處理;樣品B1中摻雜的磁性粒子是PED3A@Fe復(fù)合粒子。從圖中數(shù)據(jù)可以看出，樣品A1在無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)的剪切模量(e)比樣品B1(a)高出0.02MPa左右;施加0.6T的外加磁場(chǎng)時(shí)，樣品的B1剪切模量比樣品A1高0.08MPa左右。從數(shù)值上看，B1的絕對(duì)磁流變效應(yīng)是A1的4倍。顯然，磁性粒子的表面改性有利于提高磁流變彈性體的磁流變效應(yīng)。其機(jī)理可能是復(fù)合粒子表面包覆的PED3A中伸展在粒子表面的聚醚基團(tuán)與聚醚型聚氨酷基體中的軟鏈段的分子相同，由分子相似相容的原理可知，兩者間存在范德華力的作用，這種作用力不僅改善了粒子與基體的相容性，同時(shí)還起到潤(rùn)滑劑的作用。當(dāng)對(duì)磁流變彈性體施加定向的磁場(chǎng)時(shí)，從微觀上看基體中的磁性粒子需要沿磁場(chǎng)方向排列，‘潤(rùn)滑劑’的存在使的復(fù)合粒子比撥基鐵粉易于沿磁場(chǎng)方向移動(dòng)，因此磁流變效應(yīng)相對(duì)較高。另外一方面，由于碳基鐵粉與基體間的相容性不好，兩者間存在間隙，在施加磁場(chǎng)時(shí)會(huì)使磁能損失，減弱其磁流變效應(yīng)。2.2 抗老化性能研究

濕熱老化試驗(yàn)是一種人工模擬環(huán)境試驗(yàn)。它是用濕熱試驗(yàn)設(shè)備產(chǎn)生一定的濕熱環(huán)境條件模擬產(chǎn)品在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用中可能遇到的濕熱環(huán)境條件，以考核產(chǎn)品的濕熱環(huán)境適應(yīng)性。人工加速濕熱老化試驗(yàn)一般有兩種方法:一種是采用恒溫恒濕試驗(yàn)方法:一種是采用交變溫濕度循環(huán)方法試驗(yàn)。將A1、B1兩種樣品放于表面皿中，敞口置于電熱恒溫水槽中，水槽升溫至80℃，恒溫加熱72h后測(cè)試樣品的儲(chǔ)能模量G’及損耗因子tanδ。其中G’反映材料變形時(shí)能量?jī)?chǔ)存的大小即回彈能力，tanδ反映材料變形時(shí)損耗能量的能力。具體數(shù)值如圖4-9所示

圖4-9磁流變彈性體老化前后的儲(chǔ)能模量與剪切頻率的關(guān)系

A1老化前(b)及老化后(d)和(a)B1老化前及老化后(c)

圖4-10磁流變彈性體損耗角與剪切模量的關(guān)系 A1老化前(b)及老化后(d)和B1老化前(a)及老化后(c)從圖4-9可以看出，磁流變彈性體樣品A1和B1經(jīng)過(guò)加速老化試驗(yàn)后，儲(chǔ)能模量G尹都發(fā)生了很大的變化。A1的儲(chǔ)能模量G’從3.8MPa下降到2.3MPa，下降了1.5MPa左右。B1的儲(chǔ)能模量G’從3.5MPa下降到2.4MPa，下降了1.1MPa。這說(shuō)明經(jīng)過(guò)老化試驗(yàn)后，A1和B1的性能都受到嚴(yán)重破壞。從數(shù)值上比較，A1比B1下降的要多0.4MPa。這說(shuō)明B1比A1的抗老化性能有一定的提高。聚合物基體中摻雜鐵粒子會(huì)嚴(yán)重削弱其抗老化性，主要原因是鐵粒子對(duì)氫過(guò)氧化合物很強(qiáng)的催化效應(yīng)，加速基體的氧化，同時(shí)摻雜鐵粒子會(huì)帶入大量的氧氣存在于粒子與基體的間隙中，也會(huì)使基體氧化。要提高磁流變彈性體的抗氧化能力需要從兩方面手:一是使鐵粒子表面不與空氣接觸，消除其催化效應(yīng);二是去除粒子與基體的間隙。樣品B使用復(fù)合粒子作磁性粒子，同時(shí)解決這兩個(gè)問(wèn)題，復(fù)合粒子表面的包覆層起到了隔絕空氣的作用，而表面接枝的聚醚基團(tuán)與基體中軟鏈段相互吸引，使粒子與基體緊密接觸。因此樣品B比樣品A的抗氧化能力強(qiáng)。圖4-10中列出的樣品老化前后的損耗因子的變化，也證實(shí)使用復(fù)合粒子的樣品B1比使用撥基鐵粉的樣品A1的抗氧化能力。從圖中可以看出，A1和B1老化后，tanδ都變大。因?yàn)樵跐駸岘h(huán)境下，聚合物基體迅速氧化，同時(shí)水分子滲透進(jìn)入基體中，使基體發(fā)生溶脹，溶脹使基體大分子結(jié)構(gòu)間距增大，剛性基團(tuán)的活性增加，因而使基體增塑，水分子向基體內(nèi)部的擴(kuò)散使內(nèi)部產(chǎn)生裂紋、微小裂縫或其他類(lèi)型的變化，水分子助長(zhǎng)裂紋的擴(kuò)散，使基體破裂，導(dǎo)致斷鏈。聚合物基體分子鏈的斷裂導(dǎo)致其在動(dòng)態(tài)應(yīng)變下的內(nèi)摩擦變強(qiáng)，內(nèi)耗變大因此損耗因子變大。樣品A1比B1的相對(duì)變化值要大，是因?yàn)锽1減弱了鐵粒子對(duì)基體的加速氧化作用。因此使用PED3A@Fe復(fù)合粒子制備磁流變彈性體在一定程度上提高了整體的抗氧化能力。結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

（1）用高倍光學(xué)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)使用復(fù)合粒子能夠改善磁流變彈性體中磁性粒子與基體間的相容性。得到磁性粒子分散良好的聚氨酯彈性體。

（2）在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下研究磁流變彈性體剪切模量與頻率的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，用聚醚型聚氨酯為基體制備的磁流變彈性體與復(fù)合磁性粒子具有很好的相容性，提高了磁流變彈性體的磁流變效應(yīng)。

（3）濕熱老化試驗(yàn)表明聚合物基體中摻雜鐵粒子會(huì)嚴(yán)重削弱其抗老化性，而使用復(fù)合磁性粒子制備的磁流變彈性體在一定程度上提高了整體的抗老化能力。3.2 展望

近年來(lái)關(guān)于如何提高磁流變彈性體性能以及磁流變彈性體材料性能分析的研究比較少。本文主要以實(shí)驗(yàn)方法，從基體材料選取以及制備方法改進(jìn)的角度出發(fā)，研究如何制備高磁流變效應(yīng)、高機(jī)械性能和高耐久性能的磁流變彈性體；通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)磁流變彈性體的疲勞和老化等耐久性能進(jìn)行了研究和討論；著重分析了磁流變彈性體在不同溫度環(huán)境下的性能并給出相關(guān)的力學(xué)模型；利用磁流變液和磁流變膠的特性制備出分別含有磁流變液和磁流變膠的夾雜型磁流變彈性體。

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第四篇：關(guān)于《聚合物成型加工》課程教學(xué)改革的探究論文

隨著聚合物材料應(yīng)用的日益廣泛, 其成型加工工藝和裝備在高分子材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。近年來(lái), 高分子材料科學(xué)和高分子材料加工工程得到了很大的發(fā)展, 并逐漸交融而形成一個(gè)全新的交叉型學(xué)科領(lǐng)域———聚合物成型加工技術(shù)。對(duì)于高分子專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言, 聚合物成型加工是一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程, 與高分子化學(xué)和高分子物理共同構(gòu)成了高分子專(zhuān)業(yè)的課程基礎(chǔ);同時(shí)聚合物成型加工又是高分子專(zhuān)業(yè)理論研究與實(shí)際生產(chǎn)相互聯(lián)系的紐帶。其基本任務(wù)是研究聚合物的成型加工方法及所獲得的產(chǎn)品質(zhì)量與各種因素之間的關(guān)系, 它對(duì)推廣和開(kāi)發(fā)聚合物的應(yīng)用有十分重要的意義。要使學(xué)生能在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)該課程的基本內(nèi)容, 特別是操作實(shí)踐內(nèi)容部分的掌握, 需要在多方面進(jìn)行改革。明確培養(yǎng)目標(biāo), 圍繞課程主線, 強(qiáng)化理論基礎(chǔ)

本科院校是要培養(yǎng)既有一定的理論基礎(chǔ), 又具備較強(qiáng)實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才, 與高職類(lèi)院校培養(yǎng)服務(wù)于生產(chǎn)一線的操作型、技能型人才不同。在教學(xué)過(guò)程中, 仍然要重視對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的講解, 讓學(xué)生們要“知其然” , 還要“知其所以然”。除了聚合物流變學(xué)和高分子物理是聚合物成型加工的理論基礎(chǔ)以外, 成型技術(shù)本身也存在一定的原理, 不容忽視。與其他課程相比,《聚合物成型加工》課程本身具有內(nèi)容分散化、概念抽象化、理論半經(jīng)驗(yàn)化等特點(diǎn), 給課堂教學(xué)帶來(lái)了一定的困難。因此, 抓住課程主線, 突出理論重點(diǎn), 進(jìn)行深入淺出的講解至關(guān)重要。聚合物成型加工是采用各種工程技術(shù)手段將聚合物原料轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)用材料或制品的過(guò)程。英文中成型加工(processing)包含了兩層意思:一是加工(machining/w o rking), 即讓原料混合、熔融、均化等過(guò)程,從“不變”到“變”;二是成型(shaping/forming), 即通過(guò)擠壓、輸送、拉伸等方法制成產(chǎn)品的過(guò)程, 從“變”到“不變”。

由此可見(jiàn), “變化”是聚合物成型加工課程的主線。根據(jù)聚合物成型加工過(guò)程中的“變化”可以將課程的理論基礎(chǔ)分解為三個(gè)部分:(1)What , 即發(fā)生了那些變化。從物理和化學(xué)的角度, 分析高分子材料在成型加工過(guò)程中所產(chǎn)生的結(jié)晶、取向、降解、交聯(lián)等變化;(2)Why , 即為什么會(huì)發(fā)生變化。針對(duì)各種變化的特征, 分析高分子材料特有的加工性質(zhì)、粘彈行為、滯后效應(yīng)等;(3)How , 即如何發(fā)生變化。結(jié)合粘性流體理論和牛頓力學(xué)定律, 分析各種變化產(chǎn)生的深層次原因, 對(duì)聚合物在管道中的流動(dòng)行為有所認(rèn)識(shí)。通過(guò)這樣的課程分解, 可以使原本較為分散的理論知識(shí)相對(duì)集中并系統(tǒng)化, 也可以讓學(xué)生們了解抽象概念和半經(jīng)驗(yàn)理論所反映的實(shí)質(zhì)性問(wèn)題。重視實(shí)踐教學(xué), 建立系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)體系

聚合物成型加工是在對(duì)高分子專(zhuān)業(yè)基本理論知識(shí)(高分子物理、高分子化學(xué)等)掌握的基礎(chǔ)上, 將聚合物轉(zhuǎn)變成實(shí)用工程材料或制品的一種工程技術(shù)。因此, 在成型加工的教學(xué)過(guò)程中, 理論與實(shí)踐相結(jié)合十分必要。為了可以讓學(xué)生更好地理解成型加工理論, 了解成型加工技術(shù), 將課堂上學(xué)到的理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合, 也為了實(shí)現(xiàn)本學(xué)院培養(yǎng)“應(yīng)用型人才”的目標(biāo), 我們對(duì)教學(xué)進(jìn)行了實(shí)踐性的擴(kuò)展:

2.1 建立教學(xué)實(shí)踐基地

浙江省和廣東省是中國(guó)國(guó)內(nèi)兩大高分子材料制備和銷(xiāo)售中心。寧波市下屬的余姚、慈溪、東陽(yáng)等地有非常多的高分子材料生產(chǎn)廠家, 擁有得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢(shì)。我們與寧波市多家高分子材料生產(chǎn)廠家建立了產(chǎn)、學(xué)、研合作關(guān)系, 成立了多個(gè)教學(xué)實(shí)踐基地。學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)之外, 以參觀實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等多種形式, 進(jìn)入到高分子材料生產(chǎn)的第一線, 切身體會(huì)成型加工的過(guò)程, 對(duì)書(shū)本上的知識(shí)點(diǎn)有了更加深刻和具體的認(rèn)識(shí)。而且, 生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)系統(tǒng)性體系, 包括了配方設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、制品結(jié)構(gòu)和造型設(shè)計(jì)、設(shè)備選型及模具設(shè)計(jì)、再到實(shí)際的成型加工等一系列相互聯(lián)系的環(huán)節(jié)。學(xué)生們除了可以系統(tǒng)地了解成型加工技術(shù)外, 還可以接觸到與之相關(guān)的包括母料制備、添加色粉、模具制造等行業(yè)的信息。

2.2 開(kāi)展系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)

原來(lái)高分子專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程中, 各實(shí)驗(yàn)都是獨(dú)立的。常?？梢钥吹綄W(xué)生們用聚乙烯為原料進(jìn)行注塑實(shí)驗(yàn), 而到力學(xué)性能測(cè)試時(shí), 又拿著老師提前注塑好的聚碳酸酯樣品去測(cè)沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后, 學(xué)生基本上只是學(xué)會(huì)了一種儀器設(shè)備的使用方法, 而沒(méi)有對(duì)成型加工技術(shù)有系統(tǒng)的了解。所以, 我們將成型加工的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn), 老師在學(xué)期剛開(kāi)始的時(shí)候就布置下若干調(diào)研題目, 然后隨著課程的進(jìn)展讓學(xué)生分部完成調(diào)研題目的各個(gè)組成部分, 最后通過(guò)系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)將調(diào)研的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)。例如, 針對(duì)聚苯乙烯韌性差的缺點(diǎn), 讓學(xué)生們通過(guò)調(diào)研看看可以采用什么方法來(lái)加以改善。首先, 學(xué)生進(jìn)行前期的文獻(xiàn)查閱, 初步確定采用與聚乙烯共混的方法來(lái)對(duì)聚苯乙烯進(jìn)行改性。然后, 當(dāng)我們的課程講到“配方設(shè)計(jì)”時(shí), 讓學(xué)生們根據(jù)課堂上講到的知識(shí), 確定一個(gè)聚苯乙烯/聚乙烯共混物制備的配方;而當(dāng)課程講到“成型工藝”時(shí), 學(xué)生們就可以選擇適當(dāng)?shù)某尚头椒ê凸に嚄l件。而且, 根據(jù)課程中關(guān)于“成型加工過(guò)程中的物理化學(xué)變化”的介紹, 學(xué)生們?cè)O(shè)想聚苯乙烯/聚乙烯共混物的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和性能等方面會(huì)發(fā)生什么樣的變化。當(dāng)調(diào)研內(nèi)容基本完成后, 我們?yōu)閷W(xué)生們提供他們?cè)O(shè)計(jì)配方所用的原材料, 開(kāi)放成型加工實(shí)驗(yàn)室, 讓他們真正制備出自己設(shè)計(jì)的共混物材料。最后, 讓他們通過(guò)各種測(cè)試手段對(duì)自己制備出的材料進(jìn)行表征, 看看是否會(huì)發(fā)生所設(shè)想的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和性能等方面的變化。結(jié)合課程特征改變教學(xué)與考核方法

在我們的教學(xué)過(guò)程中, 將聚合物成型加工這門(mén)課程的內(nèi)容分為了兩個(gè)基本的部分:第一是聚合物加工的理論基礎(chǔ)部分, 主要包括了聚合物材料的加工性質(zhì)、聚合物的流變性質(zhì)、聚合物液體在管和槽中的流動(dòng)、聚合物加工過(guò)程的物理和化學(xué)變化;第二是聚合物的成型加工技術(shù), 主要包括了成型物料的配制、塑料的一次和二次成型、橡膠的加工與硫化、纖維的拉伸成型與后處理。課程內(nèi)容較豐富, 兩個(gè)部分的內(nèi)容較鮮明的劃分成了“理論”和“技術(shù)”兩大塊。這兩部分教學(xué)內(nèi)容的差異決定了其教學(xué)方法及考核方式的多樣化。因此, 我們?cè)谶M(jìn)行教學(xué)改革過(guò)程中, 改變了以往“一考定音”的考核方式, 針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容,采用不同的教學(xué)方法, 進(jìn)行不同的教學(xué)考核。

首先, 聚合物成型加工的理論基礎(chǔ)中包含著流變方程推導(dǎo)和流體受力分析等內(nèi)容, 仍然需要以課本上的知識(shí)作為主要的講授內(nèi)容, 采用黑板板書(shū)的方式進(jìn)行層層剖析, 以便學(xué)生可以更清楚地理解成型加工的理論基礎(chǔ)。對(duì)于這部分的內(nèi)容可以通過(guò)課后習(xí)題以及考試的方法進(jìn)行考核。其次, 這門(mén)課程中關(guān)于擠出成型、模壓成型、注射成型等具體成型技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容, 則采用“教、學(xué)、做三結(jié)合” , 即邊做、邊教、邊學(xué), 讓學(xué)生在做中學(xué), 在學(xué)中會(huì), 在會(huì)中懂,“案例式” ,“現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)”等教學(xué)方法貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。在課堂講解時(shí)則主要是結(jié)合PPT 電子教案進(jìn)行, 并在課本知識(shí)的基礎(chǔ)上增加一些對(duì)成型加工技術(shù)發(fā)展及前沿的介紹。對(duì)于這部分內(nèi)容則主要通過(guò)實(shí)踐課業(yè)的形式來(lái)進(jìn)行考核, 同時(shí)這部分的考核在總成績(jī)中占到了50 %以上。

其中, 實(shí)踐課業(yè)是最主要反映學(xué)生學(xué)習(xí)成果的環(huán)節(jié)。實(shí)踐課業(yè)采用調(diào)研報(bào)告、小組討論及PPT 匯報(bào)的形式, 要求學(xué)生結(jié)合課堂知識(shí), 通過(guò)上網(wǎng)查詢(xún)資料、與老師同學(xué)或其他技術(shù)人員溝通討論等方式, 完成實(shí)踐課業(yè)要求, 針對(duì)一定的題目進(jìn)行調(diào)研。并根據(jù)調(diào)研的結(jié)果設(shè)計(jì)成型配方, 選擇合適的加工方法, 對(duì)影響制品性能的加工工藝條件進(jìn)行簡(jiǎn)單分析, 并對(duì)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行答辯, 同時(shí)提交相關(guān)小論文。鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散性思考, 引導(dǎo)自己查閱資料, 訓(xùn)練綜合分析各種信息的能力, 加深和拓寬知識(shí)面, 對(duì)出現(xiàn)的多種結(jié)論組織討論, 以此充分展示不同學(xué)生的專(zhuān)長(zhǎng)。

例如, 我們針對(duì)目前國(guó)家十分重視的環(huán)保問(wèn)題, 讓學(xué)生進(jìn)行調(diào)研, 經(jīng)過(guò)小組匯總調(diào)研結(jié)果并討論, 認(rèn)為在高分子材料方面, 無(wú)鹵阻燃是目前研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化中較為突出的一個(gè)課題。隨后學(xué)生們進(jìn)一步查詢(xún)了歐盟環(huán)保(RoHS 和WEEE)指令和強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《公共場(chǎng)所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標(biāo)識(shí)》, 制定出實(shí)踐課業(yè)的題目———ABS 樹(shù)脂的無(wú)鹵阻燃。結(jié)合課程中“成型物料的配制”的內(nèi)容, 學(xué)生們確定了以膨脹型阻燃劑替代掉傳統(tǒng)的溴系阻燃劑的基本配方。接著又結(jié)合課程中各種成型加工技術(shù)的的介紹,學(xué)生們選定了擠出切粒的成型工藝。同時(shí), 學(xué)生們還根據(jù)市售相關(guān)商品的性能, 制定了一個(gè)包括沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、阻燃級(jí)別等參數(shù)在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn), 在系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)中通過(guò)多次調(diào)節(jié)配方和工藝來(lái)達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述, 針對(duì)本校高分子專(zhuān)業(yè)的辦學(xué)方針———以提高學(xué)生綜合素養(yǎng)為宗旨, 培養(yǎng)應(yīng)用性人才為目標(biāo), 對(duì)《聚合物成型加工》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核形式等方面都進(jìn)行了改革, 將聚合物成型加工技術(shù)知識(shí)理論與實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)工藝過(guò)程相結(jié)合, 既強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)的重要, 又不忽視基礎(chǔ)理論知識(shí), 強(qiáng)化學(xué)生的綜合素質(zhì)。

第五篇：聚合物材料光穩(wěn)定劑UV

聚合物材料光穩(wěn)定劑ＵＶ-326的生產(chǎn)和應(yīng)用苯并三唑類(lèi)光穩(wěn)定劑是瑞士Ｃｉｂａ Ｇｅｉｇｙ公司開(kāi)發(fā)的品種,ＵＶ-326是此類(lèi)產(chǎn)品的主要品種,其特點(diǎn)是毒性低,吸收紫外線的能力強(qiáng),廣泛地應(yīng)用于聚烯烴、聚酯、ＡＢＳ等聚合物材料。由于該產(chǎn)品工藝路線長(zhǎng),技術(shù)含量高,工業(yè)化的難度較大,長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)未形成規(guī)模生產(chǎn),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上多為進(jìn)口產(chǎn)品。我國(guó)早在60年代即開(kāi)始研制該類(lèi)產(chǎn)品,天津合成材料工業(yè)研究所是較早(1964年)從事該領(lǐng)域研制的單位之一。1968年根據(jù)我所的研究成果,國(guó)家曾投巨資在天津力生化工廠使ＵＶ-327投產(chǎn)。

70年代和80年代,天津合材所仍進(jìn)行該領(lǐng)域的研究,對(duì)于該產(chǎn)品的關(guān)鍵工序還原閉環(huán)反應(yīng)進(jìn)行了比較深入的研究和探索[1～3]。根據(jù)市場(chǎng)需要,1983年研制成功ＵＶ-326,技術(shù)上取得全面突破,于1987年與蘭化公司有機(jī)廠合作進(jìn)行了15ｔ/ａ的中間試驗(yàn)并于1989年通過(guò)石化總公司的部級(jí)技術(shù)鑒定,為該產(chǎn)品的工業(yè)化打下了基礎(chǔ)。但是要進(jìn)行更大規(guī)模的生產(chǎn)還存在著許多化學(xué)和工程上的問(wèn)題。

近年來(lái),我所與天津市薊縣化工總廠合作進(jìn)行了工業(yè)化的各種試驗(yàn),取得比較滿意的結(jié)果,現(xiàn)與該廠組建了定名為“天津市薊縣合材精細(xì)化工廠”的分廠,并建成200ｔ/ａ的工業(yè)裝置,現(xiàn)已投入生產(chǎn),終于使這一科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。該產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化成功,使產(chǎn)品可供出口和內(nèi)銷(xiāo),其價(jià)格將大幅地降低,對(duì)推動(dòng)我國(guó)塑料加工業(yè)具有重要意義。合成路線

本產(chǎn)品的合成為二步工藝,即中間體顏料的合成及其還原為產(chǎn)品。

2.1 中間體顏料的合成將4 氯 2 硝基苯胺經(jīng)重氮化反應(yīng)后制成重氮鹽溶液,然后使之與鄰特丁基對(duì)甲酚進(jìn)行偶合反應(yīng)制成中間體偶氮顏料。

2.2 顏料還原為產(chǎn)品

先用硫化鈉將顏料還原為另一中間體“Ｎ 氧化物”,然后再用鋅粉將它還原為最終產(chǎn)品。其化學(xué)反應(yīng)式如下:

當(dāng)ＵＶ-326分子中5’位上的甲基為特丁基時(shí)即為ＵＶ-327。ＵＶ-326的生產(chǎn)

3.1 中間體顏料的生產(chǎn)

3.1.1 重氮鹽溶液制造

將180ｋｇ水從高位增加到配酸罐中,開(kāi)啟配酸罐冷卻水節(jié)門(mén),向夾套內(nèi)通冷卻水。開(kāi)動(dòng)配酸罐攪拌,從高位槽慢慢向罐內(nèi)加入180ｋｇ98%的濃硫酸,調(diào)整加酸速度,使溫度不超過(guò)70℃,加完酸后繼續(xù)攪拌冷到30℃,用真空吸入重氧化釜,向釜夾套內(nèi)通冷凍鹽水,將酸液冷卻到-5℃。打開(kāi)手孔,在0.5ｈ內(nèi)向釜內(nèi)加入120ｋｇ(純度99%)(0.688ｋｍｏｌ)4 氯 2 硝基苯胺,加完后繼續(xù)打漿0.5ｈ。

將51ｋｇ亞硝酸鈉(純度98%,0.724ｋｍｏｌ)溶于120ｋｇ水中吸入高位槽,從槽中在4ｈ內(nèi)慢慢加入重氮化釜中,此間控制釜溫0～5℃,亞硝酸鈉溶液加完后,繼續(xù)反應(yīng)1ｈ,用淀粉碘化鉀試紙?jiān)囼?yàn),呈負(fù)性結(jié)果時(shí)終止反應(yīng),加入少量氨基磺酸溶液消除微量的亞硝酸,過(guò)濾除渣得橙黃色透明重氮鹽溶液約700ｌ,將此液吸入帶有夾套的高位罐中,在夾套內(nèi)通冷凍鹽水使重氮鹽液保持0～5℃?zhèn)溆谩?/p>

3.1.2 中間體顏料的制造(偶合工段)

將120ｋｇ水自計(jì)量槽中加到偶合釜中,開(kāi)啟真空節(jié)門(mén),向釜內(nèi)吸入132ｋｇ(純度98%,0.788ｋｍｏｌ)已熔化好的2 特丁基對(duì)甲酚,升溫到50～60℃,加入適量的乳化劑,攪拌0.5ｈ,使物料形成均勻的乳化液。將前述備用的重氮鹽溶液在4ｈ內(nèi)加到偶合釜中,加完后繼續(xù)反應(yīng)1ｈ,取反應(yīng)液少許進(jìn)行印圈反應(yīng)(使用Ｈ酸作為偶合組份),待呈負(fù)性結(jié)果,確認(rèn)沒(méi)有過(guò)量的重氮鹽存在時(shí),結(jié)束反應(yīng)。然后降溫,甩干,水洗至洗滌液呈中性,乙醇洗滌,干燥,得紫色有光澤的晶體,熔點(diǎn)≥173℃,含量≥98%。

3.1.3 中間體Ｎ 氧化物的生產(chǎn)

將水120ｋｇ,硫化鈉120ｋｇ(純度61%,0.938ｋｍｏｌ)、前工段制造的全部中間體顏料(濕料)加入第一還原釜中,回流反應(yīng)2ｈ,直到物料由紫色變?yōu)辄S色為反應(yīng)終點(diǎn),甩干后,將物料返回反應(yīng)釜,加水,升溫到60～70℃,攪拌洗滌,再甩干,如此操作,直到洗滌液中無(wú)硫離子為止,將甩干后的濕料備用。

3.1.4 最終產(chǎn)品(ＵＶ-326)的生產(chǎn)

在第二還原釜中加入300ｋｇ水,及前述全部濕Ｎ 氧化物和適量溶劑,將計(jì)量的復(fù)合堿溶液用真空抽入高位槽中,打開(kāi)手孔加入計(jì)量的鋅粉,然后從高位槽逐漸加入復(fù)合堿液,此間控制內(nèi)溫75～80℃,直到物料由黃色變?yōu)闇\黃綠色即為終點(diǎn)。趁熱過(guò)濾,除去鋅渣,用少量溶劑洗滌鋅渣上的產(chǎn)品,洗滌液與濾液合并,將濾液中下層水放出;用溫水洗至中性,將含有產(chǎn)品的有機(jī)層冷卻,結(jié)晶,甩干;用乙醇洗滌,再甩干,最后干燥,粉碎即得成品。乙醇與溶劑的混合物,進(jìn)入溶劑回收系統(tǒng)回收使用。

3.2 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

外觀:淡黃色粉末

熔點(diǎn):≥138℃

純度:≥99%

透光率:(460ｎｍ)≥93%,(500ｎｍ)≥96%

揮發(fā)份:≤0.5%應(yīng)用[4]

隨著塑料加工工業(yè)的進(jìn)步,各種添加劑的復(fù)配技術(shù)越顯重要,因?yàn)樗梢园l(fā)揮協(xié)同效應(yīng),提高質(zhì)量,降低成本。在光穩(wěn)定化領(lǐng)域中,苯并三唑類(lèi)光穩(wěn)定劑和受阻胺(ＨＡＬＳ)類(lèi)并用是常用的配合。

4.1 聚丙烯(ＰＰ)

與其他聚烯烴相比,ＰＰ對(duì)紫外線特別敏感,因此在其每個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都必須考慮進(jìn)行穩(wěn)定化處理。大量的試驗(yàn)表明,苯并三唑類(lèi)光穩(wěn)定劑和受阻胺(ＨＡＬＳ)并用,可以有效地抑制ＰＰ的光降解。當(dāng)制造帶色的塑料制品時(shí),某些有機(jī)顏料對(duì)聚合物的光穩(wěn)定性有嚴(yán)重的負(fù)面影響,通常推薦使用0 1%的ＵＶ326(ＵＶ-327)或者與ＨＡＬＳ并用,這樣不僅保護(hù)聚合物本身,而且也保護(hù)顏料,延緩制品褪色。對(duì)于與食品按觸的塑料制品,目前只有ＵＶ-326獲得各國(guó)的廣泛認(rèn)可,該添加劑甚至可用于制造兒童塑料玩具。ＵＶＭＢ30中主要含有ＵＶ-327,它是聚丙烯的高效防老化母粒。

4.2 聚乙烯(ＰＥ)

各種牌號(hào)的ＰＥ都對(duì)紫外線敏感,只是程度上不像ＰＰ那樣敏感。當(dāng)用于ＨＤＰＥ時(shí),ＵＶ-326與多種牌號(hào)的ＨＡＬＳ都有明顯的協(xié)同效應(yīng)。當(dāng)不添加穩(wěn)定劑時(shí),試樣(2ｍｍ厚)沖擊強(qiáng)度降到初始值的50%時(shí),所吸收的能量為165(ｋＪ/ｃｍ2),添加0.05%ＵＶ-326和0.05%ＵＶ-770(ＨＡＬＳ的一個(gè)牌號(hào))后即能提高到2640(ｋＪ/ｃｍ2)。

4.3 聚氯乙烯(ＰＶＣ)

雖然ＰＶＣ常用的熱穩(wěn)定劑(鋇、鎘鹽和有機(jī)錫等)會(huì)使戶外使用的ＰＶＣ具有防光性。但是透明或半透明的ＰＶＣ需要較高的光穩(wěn)定性,僅靠熱穩(wěn)定劑是不夠的,還必須加入光穩(wěn)定劑,迄今為止,苯并三唑類(lèi)是廣泛使用的光穩(wěn)定劑。用于農(nóng)用大棚的柔性透明ＰＶＣ薄膜,ＵＶ-326(327)顯示出優(yōu)異的穩(wěn)定性能。不加穩(wěn)定劑時(shí),200μｍ的透明增塑ＰＶＣ薄膜吸收能量為2090ｋＪ/ｃｍ2時(shí),膜的拉伸率為0;當(dāng)加入0.3%的ＵＶ-326時(shí),拉伸率仍保持75%;當(dāng)用0.3%的ＵＶ-327時(shí),拉伸率為72%;當(dāng)0.15%的ＵＶ-326和0.15%的ＵＶ-770并用時(shí),拉伸率可達(dá)90%。

4.4 聚甲醛(ＰＯＭ)

未經(jīng)處理的ＰＯＭ無(wú)法用于戶外,經(jīng)過(guò)短期的自然老化,ＰＯＭ表面就出現(xiàn)表面龜裂和明顯的粉化現(xiàn)象,加入1%的苯并三唑光穩(wěn)定劑可使戶外使用時(shí)間由5個(gè)月延

長(zhǎng)到18個(gè)月。

4.5 聚酰胺

苯并三唑類(lèi)光穩(wěn)定劑與酚類(lèi)抗氧劑并用時(shí)可有效地穩(wěn)定聚酰胺。當(dāng)添加0 5%的ＵＶ-327和0.5%的Ｉｒｇａｎｏｘ1098(酚類(lèi)抗氧劑)時(shí),在氙燈照射下,試片殘留拉伸強(qiáng)度為初始值的70%時(shí)所需時(shí)間由750ｈ(無(wú)添加劑)延長(zhǎng)到4850ｈ。

4.6 ＡＢＳ樹(shù)脂

ＡＢＳ是一種用途廣泛、性能優(yōu)良的工程塑料,但由于其分子中丁二烯含有雙鍵,對(duì)光氧化甚為敏感,其制品的機(jī)械強(qiáng)度下降很快,必須對(duì)其穩(wěn)定化處理。國(guó)外早有報(bào)道使用苯并三唑和ＨＡＬＳ可有效地穩(wěn)定ＡＢＳ,且有明顯的協(xié)同效應(yīng)。國(guó)內(nèi)浙江大學(xué)提出耐熱氧老化的配方為[5]:ＡＢＳ:100、抗氧劑1076:0

5、抗氧劑ＤＳＴＰ:0

3、ＵＶ327(326):0 3。此外該類(lèi)添加劑還可用于聚酯、聚氨酯[6]、聚異丁烯[7]、聚碳酸酯等。