高分子化工材料的应用现状及发展趋势研究
摘要
关键词
高分子化工材料;应用现状;发展趋势
正文
引言:
环境问题促使人们关注高分子化工材料的绿色化发展,开展对高分子化工材料应用现状和发展趋势的研究有助于把握行业发展方向,为相关企业和科研机构提供决策依据,推动高分子化工材料产业的可持续发展。
一、高分子化工材料的应用现状
(一)在包装领域的应用
高分子化工材料在食品包装上常见采用塑料薄膜,以聚乙烯薄膜为例,其具备良好柔韧性与阻隔性能,能有效防止食品受外界水分氧气以及微生物侵害进而延长食品保质期,且无毒无味符合食品卫生标准确保了食品的安全[1]。聚丙烯薄膜因有较高透明度和挺度常用于包装如饼干以及糖果等需展示外观的食品,除塑料薄膜外聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶常用于包装饮料和食用油等液体食品,它具有强度高和耐化学腐蚀性强等特点。
化妆品包装中塑料瓶和塑料盒可提供良好密封性和耐腐蚀性来保护化妆品质量,并且塑料材料能经由注塑和吹塑等工艺制成各种形状和尺寸的包装容器以满足不同化妆品包装需求,电子产品包装里泡沫塑料作为缓冲材料被广泛使用,聚苯乙烯泡沫塑料因质轻和缓冲性能好等优点能有效保护电子产品在运输中免受碰撞和震动损害。
(二)在建筑领域的应用
在建筑结构应用方面碳纤维增强复合材料具有高强度以及高模量和耐腐蚀等优异性能可用于加固混凝土结构,在一些老旧建筑加固改造时碳纤维增强复合材料可粘贴在混凝土梁和柱表面来提高结构承载能力和抗震性能。建筑保温应用上聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料是常用保温材料,聚苯乙烯泡沫塑料板有良好保温性能和抗压强度广泛用于墙体保温系统,聚氨酯泡沫塑料泡沫塑料保温性能更优且有良好密封性能可有效减少建筑物热量损失。在建筑防水应用中苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青防水卷材有良好柔韧性和耐低温性能,适用于各种建筑屋面和地下室防水工程,丙烯酸防水涂料有良好耐候性和耐水性可用于卫生间和厨房等室内防水。
(三)在汽车工业领域的应用
汽车内饰应用上聚氨酯泡沫塑料常作为座椅填充材料,具备良好弹性和舒适性能为乘客提供舒适乘坐体验,且有一定吸音性能可有效降低车内噪音,聚氯乙烯常用于制作汽车内饰的仪表盘和门板等部件,它易于加工成型能满足不同车型设计需求。在汽车外饰应用中聚丙烯作为常用汽车外饰材料被广泛用于汽车保险杠以及挡泥板等部件,这些部件不仅可减轻汽车重量降低油耗还能在碰撞时起到一定缓冲作用以提高汽车安全性能。
在汽车零部件应用里轮胎作为汽车与地面接触的唯一部件,橡胶性能直接影响汽车行驶安全和操控性能,高性能橡胶材料具备良好耐磨性和抗老化性能,能确保轮胎在各种路况下稳定行驶,密封件用于防止汽车发动机以及变速箱等部件泄漏,橡胶密封件有良好弹性和密封性能可有效保证汽车各部件正常运行。
(四)在电子信息领域的应用
电子封装应用中环氧树脂作为常用封装材料具有良好绝缘性能和化学稳定性能,能保护电子元件免受外界环境影响,提升电子设备可靠性和稳定性的同时它还有良好粘结性能可将电子元件牢固固定在电路板上。在电子线路板应用方面酚醛树脂和玻璃纤维增强的复合材料作为常见基材,具有良好机械性能和电气性能,可以满足电子线路板布线需求,且尺寸稳定性好可保证电子线路板在不同环境条件下正常工作。
二、高分子化工材料的发展趋势
(一)高性能化
航空航天领域对高分子材料性能要求极高,以飞行器的机翼结构件来说,需要材料具备高强度高模量以及良好的耐疲劳性能,科研人员借助对高分子材料分子结构进行精确设计和改性能够合成出具有卓越力学性能的新型高分子材料[2]。采用纳米复合技术把纳米级的增强相均匀分散在高分子基体中可显著提高材料的强度和模量,使这种纳米复合材料在承受巨大外力时能有效分散应力,避免因局部应力集中导致材料破坏,满足航空航天飞行器在极端环境下的使用要求。
电子信息领域中伴随电子产品不断向小型化和高性能化发展,对高分子封装材料的性能提出了更高要求,高性能的高分子封装材料需具备良好的热导率以及电绝缘性和耐化学腐蚀性,引入特殊的官能团和进行分子结构设计可提高高分子材料的热导率,有效将电子元件产生的热量散发出去防止因过热致使元件性能下降,同时优化材料的分子链结构能够增强其电绝缘性能确保电子设备稳定运行。
(二)绿色化
生产环节中传统的高分子化工生产工艺常常会消耗大量能源和资源,还会产生大量废弃物和污染物,为实现绿色化生产科研人员着力开发新型的绿色合成工艺,可采用生物基原料替代传统的石油基原料,生物基原料具有可再生以及环境友好等优点,以淀粉和纤维素等天然高分子为原料,经由生物发酵和化学改性等方法能够制备出可生物降解的高分子材料,这些材料在使用后能在自然环境中被微生物分解减少对环境的污染[3]。
在产品的使用和废弃处理阶段可降解高分子材料的研发是实现绿色化的关键所在,以聚乳酸这种常见的可生物降解高分子材料为例,它可用于包装以及一次性餐具等领域,聚乳酸在自然环境中能逐渐被微生物分解为二氧化碳和水,不会像传统塑料那样在环境中长期积累
(三)智能化
高分子化工材料的智能化发展趋势正逐步彰显出巨大潜力与应用前景,智能化高分子材料可感知外界环境变化并据此自动调整自身性能和功能,医疗应用方面以药物控释系统为例,其能够依据人体生理环境和疾病状态精准控制药物释放速度和剂量,当人体处于患病状态时病变部位的酸碱度和温度等生理参数改变,智能高分子材料可感知这些变化并作出响应释放适量药物提升药物治疗效果并减少副作用[4]。部分具备形状记忆功能的智能高分子材料可在体外加工成特定形状,植入人体后在体温作用下恢复原状为组织修复和再生提供支架。
(四)复合化
复合化是借助物理或化学方法将两种或两种以上不同性质材料结合在一起形成具有优异综合性能的复合材料,航空航天应用方面纤维增强高分子复合材料得到广泛运用,碳纤维具备高强度和高模量特点,高分子基体材料具有良好韧性和加工性能,将二者复合可制备出兼具高强度和良好韧性的复合材料,用于制造飞机机翼和机身等结构部件,大幅减轻飞机重量并提高飞行性能。
三、结语
高分子化工材料在多个领域的应用已经取得了显著成效,未来高分子化工材料将呈现出高性能化和绿色化,智能化以及复合化的发展趋势,为了促进高分子化工材料的健康发展需要加强技术创新加大研发投入鼓励产学研合作,根据这些措施的实施,推动高分子化工材料产业迈向新的台阶。
参考文献
[1]袁竞.探讨高分子材料在化工防腐中的应用[J].当代化工研究,2024,(23):127-129.
[2]查丽.化工防腐中高分子化工材料的运用分析[J].化工设计通讯,2024,50(08):29-31.
[3]智鹏飞.高分子化工材料的用途和发展现状[J].中国石油和化工标准与质量,2024,44(11):148-150.
[4]姜海涛,段成宪,胡仕男.高分子化工材料在化工防腐中的应用研究[J].清洗世界,2023,39(02):68-70.
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