新型高分子材料的应用与发展.doc

新型高分子材料的应用 【摘 要】自20世纪30年代以来，高分子科学技术的发展极为迅猛。高分子材料特别是合成高分子材料由于其具有的优异功能，已在信息、生命等新技术领域，以及农业、国防、医学和环境保护等方面中发挥着重要作用。通过对高分子化学课程的学习，查阅相关文献，对高分子材料的应用有了更深的了解。 【关键字】高分子材料；应用；农业；国防；医学；环境保护 0. 引言 高分子材料是指由相对分子质量较大的化合物分子构成的材料。按其来源，高分子材料可分为天然，合成，半合成材料，包括了塑料，合成纤维，合成橡胶，涂料，粘合剂和高分子基复合材料。从1907 年高分子酚醛树脂的出现以来，高分子材料因其普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展。然而，现在大规模生产的还只是在寻常条件下能够使用的高分子物质，即通用高分子。它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点，而现代工程技术的发展对高分子材料提出了更高的要求。于是新型高分子材料的开发与应用尤为重要。耐高温、高强度、高模量、高冲击性、耐极端条件等高性能的新型高分子材料的开发与应用不但能解决现阶段的高分子材料所面临的问题， 而且也将积极地推动高分子材料向功能化、智能化、精细化方向的发展。与此同时，我国十二 五计划也将高分子材料的开发研究纳入了其中， 作为其重要研究方向之一的新型高分子材料的开发研究必将会极大地推动我国材料技术的发展。 1. 新型高分子材料在农业上的应用 1.1 新型高分子材料对于土地干旱问题的解决 高吸水树脂（Super Absorbent Resin）是一类具有亲水性和特殊吸湿能力的高聚物总称。从化学组成上看，它们是一些电解质单体（如丙烯酸等）与亲水单体（如丙烯酰胺等）的微交联聚合物。从结构上看，高吸水树脂是含有大量亲水集团（如羧基、羟基、羧酸盐基等）的低交联度的三维空间网络，一方面具有高分子电解质的分子扩张性能，同时由于其微交联三维网络结构阻碍了分子的进一步扩张，二者的矛盾作用使分子可以在水中分散而不溶解，所以可以吸收和保持自身重量几百甚至上千倍的水分，而且在加压和一定温度条件下不容易脱水。 高吸水树脂是不溶于水的高分子聚合物，是使水溶性聚合物在一定条件下接枝、共聚、交联。形成不溶于水，能够高度吸水的高吸水树脂，是通过交联在聚合物内部形成的三维空间网状结构，其分子中含有大量的强亲水性官能团。当网络结构聚合物分散于水中时，水分子渗入吸水树脂中使其溶胀，进一步亲水而形成凝胶化，呈高吸水性状态。 高分子水凝胶中的水分，不仅在自然条件下蒸发速度明显下降，而且在加压条件下也不易离析，表现出很强的保水能力。高吸水树脂具有多次重复吸水能力，吸水树脂施入土壤后，随着作物的生长发育，土壤会遇到多次干湿交替过程，这就要求吸水树脂应具有良好的再吸水能力。 新型高分子材料在国防中应用 2.1 高分子材料在智能隐身技术中的应用 随着军用探测技术的迅速发展 ,军事目标面临着各种雷达探测系统、红外探测系统以及光学观测系统日趋严重的威胁 ,导弹技术的发展使目标几乎处于“被发现即等于被命中摧毁 ”的程度 ,因此 ,提高军事目标的生存能力 ,降低被探测和发现的概率 ,对于现代战争来说 ,具有十分重要的意义。智能隐身材料是伴随着智能材料的发展和装备隐身需求而发展起来的一种功能材料 ,它是一种对外界信号具有感知功能、信息处理功能、自动调节自身电磁特性功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料 /系统。区别于传统的外加式隐身和内在式雷达波隐身思路设计 ,为隐身材料的发展和设计提供了崭新的思路 ,是隐身技术发展的必然趋势,高分子聚合物材料以其可在微观体系即分子水平上对材料进行设计、通过化学键、氢键等组装而成具有多种智能特性而成为智能隐身领域的一个重要发展方向。 2.1.1 红外智能隐身材料 随着红外探测技术的不断进步以及背景环境的快速变化 ,传统意义的红外伪装---单一被动抑制目标红外辐射、改变辐射特性已经越来越不能适应现代战场的要求 ,对红外隐身材料的研究也在不断发展 ,尤其是在动态红外智能隐身材料研究方面。1995年 , P. Chandrasekhar对导电高分子电致变色材料的红外发射性能进行研究 ,发现在中远红外宽频范围 (0. 4μm～45μm)具有可控的红外发射率变化 (0. 3～0. 7)以适应背景的红外发射率 ,实现动态红外伪装。美国陆军应用导电高分子电致变色材料(PEDT/PPS)制作士兵服装 ,使士兵能够在夜间不被敌方的探测器发现。对舰船、坦克、车辆等武器装备在不同环境下的伪装要求 ,采用导电高分子电致变色涂层 (聚苯胺 /聚二苯胺涂层 ),利用其红外发射率不同而达到夜间或白天红外伪装的目的 ,此种材料还可使武器装备表面涂层呈现不同的可见光迷彩伪装效果。为了调节目