时间：2023-09-15 17:30:48
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇高分子材料发展趋势，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：功能高分子材料；研究现状；发展前景
一、功能高分子材料的概念及开发意义
功能高分子材料，是指具有一定传递或存储物质、信息及能量作用的高分子和高分子复合材料。这使得功能高分子材料不仅具有原来的力学性能，同时还兼具如光敏性、导电性、化学反应活性、生物相容性、选择分离性、能量转换性等一系列其他特定性能。按照其功能划分，功能高分子材料主要可分为4类：①物理功能：具体包括超导、导电、磁化等功能；②化学功能：具体包括光的聚合、降解、分解等；③生物功能：具体来说包括生理组织及血液的适应性等；④介于化学、物理之间的功能：主要是指高吸水、吸附等功能方面。
功能高分子材料由于具备特殊的功能，受到了各个领域的广泛重视，特别是其不可替代的诸多特性都为很多领域的技术进步提供了基础和前提，甚至已经因此而诞生出了一批先进的、符合社会发展潮流的新产品。因此，当前各国都加大了对功能高分子材料的人力物力财力投入，面对时间各国的竞争，我国也需要尽快加大对功能高分子材料的研发力度，从而摆脱我国国防、电子、医药和其他尖端领域严重依赖国外功能高分子材料市场的困境。
二、功能高分子材料的研究现状分析
目前针对功能高分子材料的研究和应用现状，主要集中于功能高分子材料的光功能、电功能、生物功能以及反应型功能应用这几个方面：
1.光功能高分子材料
目前的光功能功能高分子材料的研究和应用主要体现在光固化材料、光合作用材料、光显示用材料以及太阳能光板这几个方面，这些具体的应用能通过对光的吸收、储存、传输、以及转换功能，实现对光能的有效利用。例如，目前已经能够通过光功能高分子材料的运用实现光传导来帮助植物的光合作用。此外，运用光功能高分子材料实现手机的太阳能充电也已经成为现实。
2.电功能高分子材料
电功能高分子材料，除了具备良好的导电性能外，其电导率还能根据应用状况的不同，在半导体、金属态和绝缘体的范围进行变化。此外，由于电功能高分子材料一般密度较小、易于加工，同时具备良好的耐腐蚀性，在当前的工业领域中也被广泛的应用。
3.生物功能高分子材料
生物功能高分子材料在生物领域被广泛的应用。如常见的有，由生物功能高分子材料所制成的人体植入物（视网膜植入物、脑积水引流装置等）以及人体义肢等。
4.反应型功能高分子材料
这种高分子材料是一种具备很强化学活性的高分子材料，能够有效的促进化学反应。它是通过对构建高分子骨架，并将小分子反应活性物质通过离子键、共价键、配位键或物理吸附作用进行骨架填充，以实现高分子功能才能的强化化学合成与化学反应的效果。
三、功能高分子材料的发展前景及趋势分析
功能高分子材料具备很多优势特征，这些都使得其更加符合经济发展和社会发展的需求，这也使得功能高分子材料的研究工作在各国的竞争中日益白热化。而去随着投入的不断深化，和技术的不断完善。新型功能高分子材料必然在我们的尖端科学及日常生产生活中扮演越来越重要的角色。功能高分子材料的几种发展趋势。
1.复合高分子材料
目前，功能高分子材料正逐步由均质材料向着复合高分子材料的方向发展，同时其材料的功能也向着多功能材料的方面发展。复合高分子材料往往是在一种基体材料（如金属、陶瓷、树脂等）上，加入增强或增韧作用的高聚物，再通过将多相物复合成一体，就形成了新的复合高分子材料，这种高分子材料能够充分发挥各相的性能优势，因此具有广泛的发展应用前景。在今后的发展中，航天科技、医疗卫生、生活家居、甚至汽车制造等领域，都需要各种高性能的复合高分子材料。
2.环境友好型高分子材料
经济的粗放发展，给整个地球h境都带来了深重的灾难，而随着人们对环保问题的日益重视，各国对各种材料的生态可降解性要求也日益突出。因此，环境友好型高分子材料的开发和深入研究工作，也引起了各国的重视。当前，生物降解技术和环境友好型高分子材料技术大多掌握在发到国家，我国目前还处于追赶阶段。随着世贸组织对环保观念的更加重视，环境友好型高分子材料在产品中的应用优势也将日益显著，为了把握这一趋势，我国要积极开发研究出有自主知识产权的生物降解技术和环境友好高分子材料。
环境友好型高分子材料，通过易水解的高分子的作用在各种生物酶的作用下，能够加速材料的水解反应，帮助材料进行生物降解。这种高分子材料目前研究的重点方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及缓释性等方向。
3.隐身性能高分子材料
隐身性能高分子材料的研究应用主要在军事领域，其也是当前各国的尖端军事技术的研究方向之一。以往的隐身材料多采用超微粒子和细微粉，实践证实，通过吸收衰减层、激发变换层以及反射层等多层材料的微波吸收，能够取得一定的吸波效果，达到隐身的目的。但是，由于材料制备复杂，且雷达技术的日益发展，给隐身技术提出了更高的挑战。此后，隐身性能高分子材料必然是向着厚度更小、质量更轻、功能更多以及频带更宽的方向发展。
关键词 本科教育 课程改革 实验能力 创新意识
中图分类号：G642 文献标识码：A
高分子材料以其质轻、耐蚀、易加工等性能，正处于迅速发展时期，随着新技术、新工艺、新设备不断涌现，越来越多的企业迫切需要大量创新能力强、综合素质高的高分子材料专业人才。建立面向市场和企业，适应现代高分子材料发展要求，培养具有创新精神和竞争能力强的复合型专业人才，已成为现有高校高分子材料与工程专业所面临的重要问题。①②③④本文结合我校高分子材料与工程近年来的教学实践，提出构建新的实验实践教学体系，实验教学分层次、按模块进行，加强了实验教学的基础性、系统性、综合性和创新性，增加实践教学比重，改变实践教学模式，加强学科平台建设，强化对学生创新性实验能力的培养。
1 创新性实验教学改革的必要性
实验和实践教学不同于理论教学，在很长时间里，实验和实践教学得不到应有的重视，实验和实践教学附属于理论教学，在实际教学过程中多是验证性和认知性实验，启发式、设计性以及综合性实验偏少，不利于学生创新能力和工程化能力的培养。高分子材料与工程专业是一门应用性较强的专业，以塑料、橡胶、胶黏剂、纤维、涂料为代表的高分子材料已在国民经济建设中发挥越来越重要的作用，因此培养更多创新能力的从事高分子材料的合成、改性、共混复合、加工成型等方面的高素质人才是社会发展的必然要求。
以高分子材料与工程专业实验课程建设为核心，深化实验教学改革，通过按模块教学，强化学生实验技能，增加以新产品设计开发为导向的创新性实验，兼顾趣味性和挑战性，通过老师的引导，在实验过程中培养学生如何分析问题和解决问题，提高学生工程创新能力。我校高分子材料与工程专业成立于1994年，2005年被批准为湖北省立项建设本科品牌专业，并于2010年通过合格验收，同年被批准为国家特色专业建设点，2012年被批准为湖北省普通高等学校战略性新兴（支柱）产业人才培养计划项目，是我校首批在一本进行招生的专业。高分子材料与工程专业是与湖北省国民经济和社会发展联系紧密的应用型本科专业，在湖北省内乃至中南地区具有较大影响，为地方经济建设培养了大批高层次应用人才，并提供了大量实用型科技成果。
2 创新性实验教学的具体措施
2.1 构建创新性人才实验培养方案，改革实验课程体系
制定创新性人才实验培养方案。高分子材料与工程专业是培养高分子材料及相关学科的基础理论知识，通过理论学习及实验、实践教学训练，掌握材料的制备、加工、分析测试等基本方法，能从事高分子材料成型加工和改性以及聚合物合成与相关产品的生产设计、研究、开发和技术管理等工作的创新型高级工程技术人才。⑤坚持“夯实理论基础、拓宽专业口径、增强工程和创新能力、提高科学素质”的人才培养思路。⑥注重理论和实践相统一，重视工程创新能力的培养，加强对新材料相关产业和领域发展趋势和人才需求研究，吸纳相关产业、行业和用人部门共同研究课程计划，制定与生产实践、社会发展需要相结合的培养方案。
改革实验课程体系。结合现代高分子材料发展状况，及时完善高分子材料与工程专业实验课程内容，补充高分子材料新技术、新工艺，参考国外知名大学的具体措施，我们在实验课程体系与教学内容等方面进行全面的改革，建立有利于学生实验创新能力培养的教学体系。根据学生认知能力的不同阶段和理论课程进度计划，按模块化设计优化实验教学内容。形成了由“化学基础实验”、“高分子化学与物理基础实验”、 “高分子工程实验” 和“高分子综合设计实验” 四个实验模块组成的高分子材料与工程专业实验教学新体系。其中化学基础实验模块不仅包括无机化学、有机化学、分析化学和物理化学四大基础化学实验，而且还涵盖仪器分析和化工原理实验，在编制新的实验课程体系时，结合高分子材料与工程专业的特点，对传统实验进行有目的的筛选、分类、整合和更新，突出学生基本技能的培养和训练。高分子化学与物理基础实验包含高分子物理和高分子化学实验内容，不仅巩固学生所学的高分子科学实验的基本理论，而且培养学生制备高分子材料、测试材料物理性能及高分子的结构表征和测试等技能。高分子工程实验模块包括橡胶、塑料、胶粘剂、涂料四大实验，从材料加工、成型、性能测试以及应用，独立设计实验内容，旨在培养学生的实际操作能力，分析和解决实际问题的能力。高分子综合设计实验模块是教学的最高层次，结合学生实际情况，有针对性选取实验内容，应体现实验的知识性、综合性和创新性。
2.2 加强实践教学建设与改革，强化学生实践创新能力
近50年来，高分子合成工业取得了很大的进展。例如，造粒用挤出机的结构有了很大的改进，产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒，产量约为3t／h；70年代至80年代中期，采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒，产量约为10t／h；80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒，产量可以达到40-45t／h，今后的发展方向是产量可高达60t／h。在l950年，全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为5．8％，2000年增加至1．8亿t至2010年，全世界塑料产量将达3亿t，此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构，加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展，节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要．汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷，提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。
据悉，目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料（如钢铁等）。因此，汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外，汽车中约90％的零部件均需依靠模具成型，例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具，在美国、日本等汽车制造业发达的国家，模具产业超过50％的产品是汽车用模具。目前，高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展；成型加工方面，从大规模向较短研发周期的多品种转变，并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。
二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究
（一）聚合物动态反应加工技术及设备
聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机，可以解决其它挤出机（包括双螺杆和四螺杆挤出机）作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段，但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯（PC）连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备，我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。
目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品，都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题．另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同，该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程，达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点，解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题，同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点，这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿，并在该领域处于技术领先地位。
（二）以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术
1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题，将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体，结合动态连续反应成型技术，研究酯交换连续化生产技术，研制开发精密光盘注射成型装备，达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。
2.聚合物／无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计（粒子设计），在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下，利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散，实现连续化制备聚合物／无机物复合材料。
3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程，控制硫化反直进程，实现混炼过程中橡胶相动态全硫化．解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备，提高我国TPV技术水平。
三、高分子材料成型加工技术的发展趋势
近年来，各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划（攻关）等项目同时，非常注重科技成果转化与产业化，完成产业化工程配套项目20多项，创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司，使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列，近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台（套）。销售额超过1．5亿元，还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家．产生了良好的经济效益和社会效益。例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元，每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列，投入批量生产并推向市场；塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成，目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好，聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合，引入新的管理、市场等机制，争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO，各个行业都将面临严峻挑战。
综上所述，我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路，打破国外的技术封锁，实现由跟踪向跨越的转变；把握技术前沿，培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合，加快成果转化为生产力的进程，加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。
参考文献：
[1]ChrisRauwendaal，PolymerExtrusion，CarlHanserVerlag，Munich／FkG，l999.
[2]瞿金平，聚合物动态塑化成型加工理论与技术[M]．北京：科学出版社，2005427435．
[3]瞿金平，聚合物电磁动态塑化挤出方法及设备[J]．中国专利9O101034．
0，I990；美国专利5217302，1993.
关键词：生态化工；环境友好；高分子材料；化工产业布局
中图分类号：F061.3 X3 文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）04-0018-01
近年来随着我国改革开放的不断深入，国内市场的国际化发展进程加快，化学工业繁荣与环境污染的矛盾日趋突出，环境保护问题给我省化工行业的发展带来严峻的挑战。保护与改善人类赖以生存的环境是世界各国共同的课题。实现可持续发展，是当今世界发展的主流。所谓“可持续发展”，是指经济发展既能满足当代人们的需要，又不危及后代的需要，即“经济发展必须与环境保护相协调”。 可持续的发展是科学发展观的基本内容，其内涵概括为“坚持以人为本，树立全面、协调、可持续的发展观，促进经济社会和人的全面发展。可持续发展，就是促进人与自然的和谐，实现经济发展和人口、资源、环境相协调，坚持走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，保证一代接一代地永续发展。全面落实科学发展观，实现可持续发展是摆在广大化工建设者面前的重要任务。
一、我省化工行业发展及环保工作现状
化学工业与国民经济各领域及人民生活密切相关，是国民经济的基础产业之一。我省化学工业经过多年的发展，已经形成了门类齐全、品种配套、基本可满足国内需要的化学工业体系。大型煤制甲醇及醋酸、节能型尿素、联碱、高压法三聚氰胺、尼龙化工等产品技术水平国内领先。河南煤化、中平能化、洛阳石化等大型企业集团具有相当产业规模，心连心化肥、安棚碱矿、昊华宇航等行业骨干企业规模和竞争力明显提高，为我省化工产业进一步发展奠定了良好基础。
我省在为国民经济发展做出了重要贡献的同时，化学工业的各项污染也名列前茅，环境影响严重，节能减排压力加大。河南化工行业的平均能耗较高，为减少对环境的污染，化工行业做了大量的工作，取得了明显成效。尤其是在国家治理污染、限制污染排放量、达标排放的活动中，我省在集中力量治污方面取得了很大成绩。但限于历史原因和现有经济条件，化工企业的污染现状仍然相当严重，治理污染的任务仍然十分繁重。深入研究开发新型环境友好高分子材料，进一步加强化工环保工作对建设生态河南有着重要的作用和影响。化工行业治理“三废”污染，实现省政府提出的“生态省建设”目标，建立我省化学工业以低消耗、无污染或少污染、高产出、循环型为特征的生态工业，具有重要意义。
二、 全面建设“生态化工”的对策和措施
2012年我省的化工环保目标是，化学工业单位工业增加值能耗下降15%，废水、二氧化硫、粉尘等污染物排放降低8%。主要产品综合能耗进一步降低，合成氨综合能耗小于1.6吨标煤/吨氨，甲醇综合能耗低于1.8吨标煤/吨甲醇，烧碱综合能耗低于500公斤标煤/吨烧碱(以30%计)。为实现上述目标，建设生态化工应采取如下措施：
（一 ）调整全省化工生产布局
建设生态化工是我省化学工业实施可持续发展战略的根本要求，是实现化工和社会、资源、环境协调发展，主动适应全球经济社会发展趋势和提高综合竞争力的需要。生态化工是按生态经济原理和知识经济规律组织起来的基于生态系统承载能力、具有高效的经济过程及和谐的生态功能的网络型进化型化学工业，它通过两个或两个以上的生产体系或环节之间的系统耦合使物质和能量多级利用、高效产出或持续利用。发展生态工业是化学工业走向新型工业化的必由之路。
以往，河南省化工企业布局分散，导致投入产出比小、环境压力大。而集中起来，就能形成关联和互补，解决传统工业的弊端，实现发展方式的转变。《河南省化工产业调整振兴规划》中指出要依托大型企业和重点产业集聚区，大力推进与国内外大型企业的战略合作，加快重大基地建设;形成骨干企业为主体、产业基地为支撑、资源优势得到充分发挥的产业格局，进一步增强化工产业在全省经济发展中的支撑地位。坚持产业链式发展，提高可持续发展能力。按照上下游衔接关系，完善优化产业链条，提升产业竞争力和抗风险能力。大力发展循环经济，强力推进节能减排，加强资源合理循环和梯级使用，切实提高资源利用效率。
（二）推行清洁生产工艺
清洁生产是指采用先进的工艺技术与设备、不断采取改进设计、改善管理、综合利用清洁的能源和原料等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。化工清洁生产涉及两个全过程控制：生产全过程和产品使用全过程，即利用无废生产技术，实现生产零排放或减少排放；在产品使用过程中，也不对环境造成破坏。
（三）重视源治理是实现与环境协调发展的主渠道
重视源治理是实现与环境协调发展的主渠道，目前高分子材料的开发应沿着：a、减量化-减少材料的用量；b、资源化-可回收利用；c、无害化-可环境消纳；d、清洁化-可进行清洁生产；e、节能化-降低成型能耗等五个方面努力，为了达到上述目的，我们必须大力研究和利用相关行业的纳米技术、原位复合技术、反应型挤出技术、动态硫化技术、超临界回收技术、辐射技术、降解技术、矿物深加工技术等。由此可见，高分子材料的研究开发、产业化应围绕着开发特种功能的高分子材料，目的在于使材料环境友好，减缓对地环生物圈的不利影响。
三、环境友好型高分子材料开发是建设“生态化工”的重要课题
传统的材料研究、开发与生产往往过多的追求良好的使用性能，而对材料的生产、使用和废弃过程中需消耗大量的能源和资源，并造成严重的环境污染，危害人类生存的严峻事实重视不够。 环境友好型高分子材料是在人类认识到生态环境保护的重要战略意义和世界各国纷纷走可持续发展道路的背景下提出来的，是国内外材料科学与工程研究发展的必然趋势。
随着高分子材料的快速发展及其应用领域的不断扩展，高分子材料已成为社会发展和人类生活不可缺少的组成部分，为国民经济的发展起到重要的作用。然而，它同时通过生产和使用的每一个步骤（如加工、使用、回收和遗弃等）对环境产生各种各样的压力和负担。因此，近年来越来越重视发展环境友好的高分子材料。广义上讲，具有耐用、好的价格性能比、易于清洁生产、可回收利用、可环境消纳等性能的高分子材料，都应属于环境友好材料研究开发和推广的范畴。环境友好型高分子材料是指在生产、使用、废弃过程中均不会对环境造成不可逆转的损害的材料，即具有高性价比、易于回收利用、采用节能环保方式生产、废弃后在环境中完全降解，对自然环境、人类、生物圈无害或相对危害较小的材料，均称为环境友好型材料。
[关键词]高分子化学实验；科研项目；人才培养
随着高分子科学的发展，高分子材料已渗透到日常生活和工业的各个部门，新的高分子聚合反应、聚合方法和新的高分子材料层出不穷。高分子化学是一门以实验为基础的学科，是学生深入理解高分子化学理论课程和进行高分子化学材料研究的必备课程，对加强学生的实践动手能力与创新能力培养等方面有着重要的作用[1-3]。传统的高分子化学实验教学模式基本是教师讲解、学生操作、学生提交实验报告、教师评分等。这种教学模式下，学生对实验课程缺乏足够的重视，往往只是按部就班地操作完，最后实验报告能够拿到合格的成绩就足够了，在实验过程中缺乏对过程和细节的深入思考，因此不利于学生综合素质的培养和创新能力的提升[4-6]。高分子化学是一门与时俱进的课程，高分子化学实验应该进一步体现这种发展趋势。因此，为了提高学生对高分子化学实验课程的热情与积极性，采用科研项目与高分子化学实验课程相结合的教学模式，不仅能够丰富实验教学内容，提高学生的实验技能和科研能力，也为培养出具有创新意识和创新思维的创新人才添砖加瓦。
1传统高分子化学实验教学中的问题
传统的高分子化学实验教学模式一般是固定的，即教师讲解理论知识与实验操作示范、学生根据教材的实验目的和老师的要求进行程序化操作、学生课后撰写实验报告并交给老师、教师根据实验结果的优劣进行实验报告评分等。学生在这种教学模式下很少会对实验设计、实验过程和细节等进行思考与讨论。对大部分学生来说，只要最后的实验考核是合格的就足够了，因此学生们往往是抱着完成任务的态度做实验。这种实验教学模式虽然实现了对学生动手能力的锻炼，但是难以督促学生学以致用，导致理论课和实验课是完全分离开来的，难以结合在一起。另外，这种固定模式和程序化的实验课程，难以锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，更难以培养出具有创新意识和创新能力的人才。高分子化学的发展与变化日新月异，高分子化学实验也应该进一步体现这种变化趋势，从而使得学生们更加深入地理解高分子化学的与时俱进。然而，由于实验室资源与资金的缺乏，传统的高分子化学实验课程内容经常是几年都固定不变的，对学科的新发展、新知识、新变化没有吸收与提升。这种内容固定、操作按部就班的实验课程很难调动学生的积极主动性，更难以引起学生对高分子化学的热爱与兴趣。
2科研项目与高分子化学实验相结合
高校教师一般会以自己的研究领域为基础，进行相关科研项目的申报。这些科研项目相对于高分子化学实验来说，都是一些具有前瞻性和创新性的研究。因此，将高校教师的科研项目融入高分子化学实验教学，对高分子化学实验传统教学模式进行改革，具有重要的意义。
2.1科研项目融入高分子化学实验课堂的意义
高分子化学是一门与时俱进的课程。传统的高分子化学主要以传统高分子材料如塑料、橡胶、纤维素、涂料等为主，相应的高分子化学实验也是以合成或改性传统高分子材料为主。随着高分子科学的发展，高分子化学领域的新材料层出不穷，这不仅体现在生活、军事、工业等领域的新型功能材料。在科研项目中，高分子化学材料的应用也得到了广泛的关注与认可，高分子化学领域的科研项目在化学领域的教师中占有较大的比重。在教师的科研项目中，涉及到的高分子化学材料通常具有较好的新颖性。因此，将科研项目的内容融入高分子化学实验课堂，不仅能够丰富高分子化学实验的教学内容，提高学生对实验的兴趣和积极主动性，而且能够培养学生的科研能力和科研思维。同时，教师也可能从学生们的思考与讨论中，获得新的想法。
2.2科研项目融入高分子化学实验课堂的方法
高分子化学实验的时间一般比较长。在等待的过程中，学生基本是在聊天，有的学生甚至在打游戏，很少有同学利用这个时间对实验进行思考或者讨论。这不仅浪费了宝贵的学习时间，而且不利于实验的开展。即使后面实验出现了问题，学生也不会花费过多的时间去寻找原因。因此，老师可以利用学生在等待实验的过程中，将科研项目中较为简单且与实验有联系的部分拿出来与学生讨论。首先，将教师科研项目中与实验相关的内容拿给学生分组讨论，通过与自己的实验比较分析，并结合理论课程和实验课程知识，让学生提出问题。进一步，根据提出的问题，让学生先自己进行分析，得出结论后与老师进行讨论。然后，老师根据学生的讨论情况，引导学生提出解决问题的方法。最后，根据以上讨论的内容，鼓励学生进行进一步的创新，并鼓励感兴趣的学生利用课后时间进入教师所在实验室进行深入的探索与研究。例如，传统高分子化学实验中，有一部分实验内容是“甲基丙烯酸甲酯的本体聚合”，如果老师的科研项目中有涉及到甲基丙烯酸甲酯或者本体聚合的内容，就可以拿出来与学生进行讨论，引导学生进行实验课堂之外的新思考。通过“提出问题-分析问题-解决问题-创新实践”这一过程，锻炼学生的创新思维和科研意识，为将来进入实验室进行毕业论文课题研究或科研项目研究打下良好的基础。
2.3将科研项目内容融入高分子化学实验教学中
高分子化学实验教学，一般会有多个老师负责。每位老师都有自己的研究领域或专技特长。高分子学科之所以发展如此迅速，其中很重要的一个原因是其具有比较强的应用性。因此，根据带教老师的研究领域，可以对现有的一些高分子实验进行改进。例如，在“双酚A环氧树脂的制备”实验中，主要内容是环氧树脂的制备和环氧值的测定，而没有涉及到环氧树脂的应用。如果带教老师的研究领域和科研项目与环氧树脂相关，可以根据自己的科研项目内容，在与其他带教老师及实验中心讨论后，适当增加实验内容及应用。例如，可以增加不同制备时间下环氧树脂的制备实验，研究不同反应时间对环氧值的影响。同时，将具有不同环氧值的环氧树脂进行粘结实验，研究反应时间对环氧树脂粘结性能的影响。这种将科研项目内容与高分子实验课程相结合的方式，不仅保留了经典高分子化学实验的内容，同时丰富了实验课程的内容和方式，改变了传统高分子化学实验内容一层不变的局面。此外，这种目的导向性的高分子化学实验内容，容易引起学生的思考与兴趣，对于培养学生的科研思维和创新意识具有重要意义。
2.4将科研项目的资源与高分子化学实验共享
由于资金或平台的限制，大学生的高分子化学实验课程往往只进行最基础的研究，学生缺少进一步深入探索的机会与平台。而许多高校教师一般都有自己的科研资源或平台，因此，可以利用高校教师的实验室资源和平台，为那些对课程实验内容感兴趣的学生提供进一步研究的机会。例如，在“线性酚醛树脂的制备”实验中，主要内容是线性酚醛树脂的制备和固化，没有涉及到酚醛树脂的物理化学性能。众所周知，酚醛树脂的耐热性、拉伸性能、耐压性等影响了酚醛树脂的应用。尽管这些性质属于高分子物理领域范畴，但却是研究酚醛树脂必不可少的内容。因此，该实验课程结束后，可以带领对酚醛树脂感兴趣的同学，进入研究酚醛树脂教师的实验室。将学生实验得到的产品进行进一步的分析与研究，并要求学生提交相关的实验报告和心得体会。通过这种方式，不仅能够丰富实验教学内容、增强学生对实验的理解与认识、激发学生对实验的兴趣，还能够帮助对科研感兴趣的同学提前了解和掌握一些实验内容与技术，为将来进入实验室开展科研项目工作打下基础。
2.5鼓励学生将高分子化学实验内容拓展为大学生创新研究项目
目前贵州多所高校面向本科生开展了多种大学生创新研究项目，例如大学生开放性实验、“互联网+”项目、创新创业项目、创新计划等。这些项目的开展，离不开教师科研项目与平台的支持。在高分子化学实验课堂上，教师通过将科研项目与高分子化学实验相结合，鼓励学生对自己的实验进行思考与创新，提出自己的想法与观点。由于大学生专业知识和专业技能尚有不足，他们提出的想法往往还有所欠缺。教师可以通过上述提出的“提出问题-分析问题-解决问题-创新实践”模式，与学生进行深入讨论，直至最终确定出比较可行的思路和方案。大学生创新项目，一般要求学生具有一定的实验基础和创新能力，且申请的项目要有一定的新颖性，这就要求在培养学生的实验技能和创新思维方面下功夫。将大学教师的科研项目与高分子化学实验结合起来，可以更好地培养学生的科研素养与科研思维，有助于学生将实验内容拓展为创新研究项目。
关键词：高分子阻尼材料；减振降噪；环保
一、高分子阻尼材料的工作机理
高分子阻尼材料的工作机理是在交变应力等作用到聚合物时，由于因链状大分子必须花费一定时间去克服链段间的内摩擦阻力才能继续运动，在应力变化过程中，变形往往会更为缓慢，特别是在某种频率或温度下这种滞后表现的更为明显。这种变形滞后必须消耗更多的能量所以减小了振动体动能，最终实现减震的效果。
现如今，阻尼材料已经有了更多的发展，新型阻尼材料的出现让高分子阻尼材料的工作机理变得更为复杂，因此用传统的方式来解释是远远不够的。当代的学者为了更好的解释高分子阻尼材料的工作机理，试图从粘弹性性能和微观分子结构的关系来进行剖析。学者Fradlin是最早定义阻尼性能和分子结构关系的，他认为互穿网络聚合物具有协同效应，它可以使两聚合物之间相互交联而限制相区，促使分子水平混合，从而具有宽广的阻尼峰。Thomas指出，聚合物中各个分子基团对阻尼的贡献不仅与其分子结构有关，而且还与在聚合物分子中所处的位置有关，进而定量地提出了基团贡献分子理论。相关学者的分析，加深了对高分子阻尼材料的研究，让新型高分子阻尼材料能够应用的更为广泛，也扩宽了高分子阻尼材料的研发领域和设计水平。
二、高分子阻尼材料的结构性能
传统的高分子阻尼材料具有一定局限性，结构上呆板和单一的特性约束了使用者的使用需求，其主要包括离散型、约束型和自由型阻尼结构。最近这些年以来，随着科学技术的不断发展，高分子阻尼材料已经取得了更多的研究进展，在设计上取得了瞩目的成就，其中最值得关注的便是复合型高分子阻尼材料。它主要是通过简单物理组合来实现各种单一阻尼材料的混合，并转换其中的性能和结构从而衍生出具有更多性能的高分子阻尼材料。
（一）具有隔离层的复合阻尼结构
具有隔离层的复合阻尼结构在阻尼层和基本弹性层之间添加了一层隔离层，这是它和自由阻尼结构最大的区别点。隔离层的主要材质是铝蜂窝、纸蜂窝、硬质泡沫塑料等，具有高刚度、轻质的性能特点。在弯曲振动力作用于基本弹性层时，这个隔离层将拉压变形的力度增大，从而阻尼层材料的能效随之增加，类似于杠杆放大的作用，所以也叫扩变层。具有隔离层的复合阻尼结构如图1所示。
图1 具有隔离层的复合阻尼结构
（二）吸收低频振动的复合阻尼结构
吸收低频振动的复合阻尼结构和具有隔离层的复合阻尼结构结构存在一定相似之处，但是中间的聚氨酯泡沫不具备高刚度的物理特性，它呈现出的是柔软的特性。因此，吸收低频振动的复合阻尼结构往往在低频震动上具有更好的效果，如图2所示。
图2 吸收低频振动的复合阻尼结构
为适应低频振动，增加了泡沫层，该泡沫层就相当于一根很软的弹簧，而普通阻尼层就相当于一个质量块，故其本身就构成质量弹簧减振系统，根据隔振理论，其有效隔振频率k的范围为k≥ 2 P，式中P为质量弹簧系统的固有频率，可由下式求出：
式中m为上层普通阻尼材料的质量，k为泡沫层的刚度，只要泡沫层很软，就意味着P很小，有效隔振频率就更低。适当选择质量及弹簧，便可控制有效隔振频率范围。
（三）消声复合阻尼结构
消声复合阻尼结构的组成材料是对声音具有特定作用的，纤维型或是泡沫型阻尼材料内部有着空洞结构，在声波进入到这些空隙中时，孔壁和空气之间具备摩擦力，伴随空气间的粘性力，材料细纤维和空气产生振动，振动能随之降低，因此消声复合阻尼结构的消声效果较为明显。
（四）用于隔离地震的复合阻尼结构
用于隔离地震的复合阻尼结构，顾名思义是运用到地震灾害中去的阻尼材料。把建筑物同地震运动相隔离的主要条件，一是支承座既能确保建筑物和其地基在水平方向上柔性连接，又能在垂直方向上提供足够的支承刚度，二是支承座具有吸收振动能量的能力，图6即为其原理图。
图5 用于隔离地震的复合阻尼结构原理图
三、应用及发展趋势
随着社会的不断发展，高分子阻尼材料也得以展开深入研究，并应用到越来越多的领域中去。现如今的高分子阻尼材料主要呈现如下发展趋势。
一是高分子阻尼材料的宽温域和高性能。高性能阻尼材料的要求主要为材料在宽温域内应具备高损耗因子（tanδ）。互穿聚合物网络（IPN）由于网络间的相互贯穿、强迫互容、协同效应及特殊的细胞状结构、双相连续等形态特征，可有效拓宽高聚物的玻璃化转变温度（Tg），这已成为目前制备此类材料颇具前景的方法。
二是高分子阻尼材料需要对环境的负面影响小。由于当前社会环境压力不断增大，因此对于任何新型材料都要求具备较好的环保性能，因此高分子阻尼材料也朝着无溶剂型材料、高固体分、水性材料方向发展，从而具备环境友好性。
三是高分子阻尼材料的精细化和智能化。随着科技的发展，高分子阻尼材料已经朝着智能方向不断发展，也表现出更多的应用前景。在未来的研究工作中，改进智能材料成为了重中之重，只有这样才能符合科学技术不断发展的需要。
四、结语
现如今，高分子阻尼材料已经在全世界各地广泛应用开来，也形成了一定的产业规模，德国汉高便是行业里的重要代表。在未来的发展过程中，高分子阻尼材料已经朝着宽温域、高性能、环境友好型、精细化和智能化的方向不断发展，也成为了各个生产S家研发的重要考虑因素，特别是在开发环保型材料，水性材料和无溶剂材料方面成为了该领域研究中的重中之重。相信只要加快材料的绿色化进程，高分子阻尼材料将会表现出更为重要的应用作用，逐步缩小我国同国外材料发展的距离。
参考文献
[1]符刚. 高分子阻尼材料制备及约束阻尼结构的设计[D].浙江大学，2008.
[2]王奇观，钱鑫，王晓敏，郭浩，白阿敏，程晓雅，王恒朝，闫蒋磊，阴晨亮. 共价联结石墨烯/导电高分子复合材料的制备及性能研究进展[J]. 合成材料老化与应用，2015，02：99-104.
[3]张乾，梁森，梁天锡. 嵌入式共固化耐高温阻尼复合材料制备及老化前后力学性能[J]. 航空学报，2015，07：2468-2474.
[4]李华. 高分子阻尼材料的结构设计[J]. 河北轻化工学院学报，1990，01：80-86.
1纳米复合材料理论概述
1.1双体复合材料双体复合材料可以通过工业处理将纳米粒子均匀的分散到二维薄膜材料中，粒子在弥散过程中会产生均匀或不均匀两种分布状态，这两种分布状态的复合结构都具有一定的稳定性。均匀和非均匀弥散状态的薄膜基体表现出的层状结构具有明显的差异性，纳米粒子分散混乱的材料的构成层级种类很多，分散有序、均匀的材料层级种类较少。1.2 多体复合材料多体复合材料可以通过工业处理将纳米粒子均匀的分散到三维固体中，纳米粒子会通过外力作用，深入固体组织结构，改变其分子集团的分布情况，进而影响三维固体的物理性能和化学性能。多体复合材料的应用前景非常好，是当今纳米材料科研工作者研究的重点问题。
2纳米复合材料发展趋势分析
2.1纳米复合涂层材料纳米复合涂层材料的化学性质稳定，并且柔韧性好、硬度高、耐腐蚀性强，在工程材料表面涂抹这种防护材料不仅可以防止工程材料的破损，还能增加工程材料的防护功能。随着现代工业技术的发展，复合涂层材料得到了显著发展，单一纳米结构逐渐转变为多层纳米结构。美国著名纳米工程材料研究专家普修斯于2012年成功研制出了复合涂层纳米材料，这类纳米材料的抗氧化性能非常好，可以在高温条件下保持不褪色、不热化。对其材料进行强度检测可发现，该材料的涂层硬度高达20.SGpa，是碳钢强度的35倍。具体工艺流程如下：首先，用激光蒸发法去除钢表面的纳米结构，将金刚石纳米粒子涂抹在钢表面；之后，重复上述工艺步骤，在钢表面上涂抹两层金刚石纳米粒子；最后，在高温条件下对钢表面材料进行挤压复合。经过多次挤压，纳米复合涂层材料就此形成，经过加工，钢材料的硬度提高了23.4倍。2.2 高力学性能材料高力学性能是突出材料的强度、硬度等物理性能，工程材料经过力学改性之后，其物理性质会发生翻天覆地的变化。对原始材料进行改性实验虽然在一定程度可以提高材料的某些力学性能，但这种性能的提升具有很强的局限性，并不能真实的体现出材料的力学极限。经过纳米复合材料改性，高力学性能材料得到了非常显著的研究成果。高力学性能材料发展趋势，主要表现在以下几个方面：（1）高强度合金。采用晶化法可以大大提升纳米复合合金材料的力学性能，对金属进行纳米复合实验，可以将材料转变成复合型纳米金属，如将铝进行纳米复合实验，铝会转化为过度族金属，这种金属结构的延展性和强度非常高。（2）陶瓷增韧。纳米粒径很小，所以纳米粒子很容易就可渗透到细小分子结构中，粘合关联性并不紧密的各分子基团。在陶瓷增韧领域纳米复合材料起到了很好的促进作用，在碳化硅粉末中加入粒径为10μm的碳化硅粗粉，在高温高压条件下进行合成，合成之后碳化硅的物理性质会发生很大的改变，煅烧后的陶瓷材料的柔韧性明显增强了，断裂韧性提高了34.23%。2.3 高分子基纳米复合材料高分子材料近几年在我国工业领域应用十分广泛，高分子材料的物理性能稳定且可塑性好，所以在装饰行业中的发展前景非常广阔。采用纳米复合方式结合高分子基是我国纳米工程材料正在研究探讨的重要课题，目前我国科研专家已初步完成了部分高分子基纳米复合材料的研制工作。具体表现在：将铁和铜粉末按照4:5的比例进行研磨，研磨均匀后用高粒子显微仪器提取铁铜合金粉体，通过显微镜观察可知这种粉体的晶体结构稳定，晶粒间的距离很短。这种粉体和环氧树脂基团进行复合实验可以研制出高强度的金刚石材料，并且其材料还具有很强的静电屏蔽性能。2.4 磁性材料磁性材料是我国工业材料中研究难度最大的课题之一，因为磁性材料的电磁环境不好判断，所以在应用时经常会遇到复合材料因磁性过大导致使用。随着纳米复合材料的研发和投入使用，磁性材料将进入全新的发展阶段。人们在颗粒膜中发现了巨磁阻效应，纳米粒子在空间流动会被周围磁场带入顺磁基体当中，空间中的铜、铁、镍等磁性粒子都会附着在纳米粒子上。经过金属粒子和纳米粒子的复合，颗粒膜材料不仅会拥有强大的电磁感应，还会具有较高的耐热性能。2.5光学材料传统光学材料的综合应用能力很差，其材料的物理性能大多只能满足导电性和导热性，其硬度和稳定性都很差。纳米复合材料诞生之后，人们逐渐找到了纳米粒子的发光原理。不发光的工程材料当减小到纳米粒子大小时，其粒子周围会因光色折射产生一定的光。在可见光范围内这些粒子会不断产生新的光，虽然这些材料的纳米粒子发出的光并不明显，且稳定度也很差，但是科研专家可以从这方面入手，研究纳米复合材料的发光性能。将具有代表性的工程材料作为可发光体，并对其分子结构转化为纳米粒子大小的发光体系，探讨如何提高其发光强度、完善其结构发光性能。由此可见，纳米复合很可能为开拓新型发光材料提供了一个途径。纳米材料的光吸收和微波吸收的特性也是未来光吸收材料和微波吸收材料设计的一个重要依据。
3结语
通过上文论述可知，利用纳米粒子超强的附着能力，可以将纳米工艺和传统材料有机的结合在一起，这种复合型纳米材料具有重要发展意义。当今社会纳米复合材料的研究价值最高，其不仅在材料研究领域占有重要地位，在企业的发展中也是不可或缺的重要组成。
作者：段家宝 李新明 李常胜 单位：大连理工大学
1．1数据来源
以中国知网(CNKI)的《中国科技成果数据库》为数据源，采用“名称+关键词+成果简介”的组合检索策略，以“生物*医用*金属”、“生物*医用*高分子”、“生物*陶瓷”、“生物*复合材料”、“生物*医学*衍生物”为检索词，对2000－2010年间我国科技成果产出进行检索与数据清洗，得到1772条题录。
1．2方法
使用TDA、Excel2010和Origin等统计与绘图软件为分析工具，从科技成果计量分析的角度，对相关科技成果数量进行数值模拟与计算，研究我国尤其是中国科学院系统生物医学材料科技成果的年度分布、科技成果产出机构分布等，并进行对比分析、描述和数据挖掘等深入研究。
2结果
2．1科技成果产出数量趋势
我国生物医学材料科技成果数量的纵向变化规律，反映了生物医学材料的受关注程度和发展速度。2006－2009年是生物医学材料科技成果的高峰时期，与我国的生物医学材料技术研发投入主要分布在近5年即“十一五”相吻合。中国科学院系统在该领域的发展趋势与全国基本一致。图1我国生物医学材料技术成果产出年度分布
2．2我国科技成果产出内容分析
统计结果表明，生物复合材料在近年发展最为迅猛，从2006年开始取得跨越式发展，至2010年累计取得411项成果;而医用金属(188项)、医用高分子(177项)、生物陶瓷(189项)、生物医学衍生物等材料(209项)的发展速度低于生物复合材料，比较平稳。统计结果显示，从2000－2010年，中国科学院系统生物医学材料科技成果也主要集中在生物复合材料方面，共计62项;其他4种生物医学材料科技成果产出相对较少，分别为生物医学衍生物37项，陶瓷材料31项，医药高分子32项，医用金属材料35项。
2．3科技成果产出地区分布
分析我国主要省市在生物医学工程领域的科技成果产出，有助于挖掘不同地区间研发力量的差异，合理配置资源，进行深入研发。重点对我国北京市、上海市、江苏省等7个省市进行了技术领域构成计量分析，结果发现各主要省市生物复合材料研发成果仍然占据主体，生物医用金属材料科技成果的产出以北京市、天津市与江苏省较多，生物陶瓷技成果的产出以上江苏省与湖北省较多，详见图2。表明这些省市在生物医学工程某些关键材料的研究方面已占据先机。
2．4科技成果产出机构分析
2．4．1生物医用金属材料科技成果产出机构分析
医用金属材料是一类生物医用的金属和合金，是临床应用最广泛的植入材料，主要用于骨和牙等硬组织的修复和替换，心血管和软组织的修复以及人工器官制造中的结构元件［5］。检索结果显示，2000－2010年间共有医用金属材料相关的科技成果278项，大部分科研机构只有零星的成果产出，只有少数机构多年来保持着可观的科技成果产出。科技成果数量排名前3位的机构有中国科学院、南开大学、四川大学，分别完成科研成果36，12，6项;其他科研单位如浙江大学、上海交通大学、清华大学等成果数量达到5项;其他均少于5项。在中国科学院系统，山西煤炭化学研究所(5项)、金属研究所(4项)在医用金属材料上也取得较多科技成果。表明我国各主要机构的生物医用金属材料技术科技成果数量不均衡。
2．4．2生物医用高分子科技成果产出机构分析
医用高分子材料是指在生理环境中使用的高分子材料［6－7］。2000－2010年间共检索出医用高分子材料相关的科技成果263件，科技成果数量排名前5位的是中国科学院、浙江大学、武汉大学、清华大学、江南大学，分别获得科研成果32，8，5，5，5项，其成果数量占相关成果总数的21%;其他单位的成果数量均在5项以下。在中国科学院系统，医用高分子材料科技成果数量排名前3位的是微生物研究所、上海药物研究所、上海有机化学研究所，所获成果数量分别是4，3，3项，这10项科技成果占中国科学院总产出量的31%。
2．4．3生物陶瓷科技成果产出机构分析
生物陶瓷包括精细陶瓷、多孔陶瓷、某些玻璃和单晶［8］。2000－2010年间共检索到生物陶瓷相关的科技成果323项，多个科研机构在生物陶瓷研究中取得了较好的研究成果，科技成果在5项以上的机构有10个，其中中国科学院、武汉理工大学、清华大学、四川大学、上海交通大学分别完成科研成果33，18，13，11，10项，前5名机构成果数占总成果数的26%。在中国科学院院系统，生物陶瓷科技成果数量最多的有上海硅酸盐研究所、过程工程研究所贡献了20项科技成果，占中国科学院总产出量的65%。
2．4．4生物复合材料科技成果产出机构分析
生物复合材料是由两种或两种以上不同生物相容性优良的材料复合而成的生物医学材料，可以最大限度地模仿人体组织与器官的功能，进而实现组织的修复与再生，是最有发展潜力和应用前景的组织与器官替代和修复材料［9］。2000－2010年间共检索到生物复合材料相关的科技成果582项，可谓成果丰硕。多个科研机构取得了众多成果，成果数量在10项以上的机构有9个，其中中国科学院、清华大学、四川大学、上海交通大学、暨南大学分别获得63，24，18，17，13项，上述前5名机构的成果数占总成果数的23%。在中国科学院系统，生物复合材料科技成果数量排名前5位的是上海硅酸盐研究所(12项)、长春应用化学研究所(8项)、生态环境研究中心(5项)、金属研究所(5项)、兰州化学物理研究所(4项)，总共贡献了20项科技成果，占中国科学院总产出量的55%。
2．4．5生物医学衍生物科技成果产出机构分析
生物衍生材料是经过特殊处理的天然生物组织形成的生物医学材料。由于它具有类似天然组织的构型和功能，在人体组织的修复和替换中具有重要作用，主要用作皮肤掩膜、血液透析膜、人工心脏瓣膜等［10］。2000－2010年间共检索到相关科技成果326项，获得5项以上科技成果的机构10余个。其中排名前5名的是中国科学院、南开大学、中国海洋大学、武汉大学、中国药科大学，分别获得科研成果36，13，9，8，6项，累计成果数占总成果数的23%。中国科学院系统中，成果数量排名前5的是上海有机化学研究所(4项)、长春应用化学研究所(4项)、上海应用物理研究所(4项)、生物物理研究所(3项)、上海原子核研究所(2项)，总共贡献了17项科技成果，占中国科学院总产出的46%。
关键词：抗氧剂；结构；性能；关系；发展趋势
1 前言
聚乙烯的分子结构线性，经EPS电子加速器辐照后，线性分子间发生交联形成网状结构。这种具有网状结构的辐射交联聚乙烯材料具有“记忆效应”，将其加热扩张、冷却、定型，制成的各种热缩制品。施工时，热收缩制品经加收缩而紧紧地包覆在被包物体上， 被广泛应用在石油、化工、天然气、通信电缆、动力电缆、家用电器、市政工程领域供水及其它管道接头焊口和弯头密封与防腐等随着塑料高速加工设备的不断改进与提升，越来越多的企业希望采用高速高温工艺来提高生产效率、降低成本和提高市场竞争能力，因而对改性聚乙烯的性能要求和质量稳定要求日益提高。
由于改性聚乙烯中的LLDPE（线型低密度聚乙烯）在高温和高剪切作用下容易产生交联，一旦形成凝胶就会出现白点等质量缺陷。因此。如何保证改性聚乙烯在生产及其后续加工过程中的稳定是品质控制的一个关键因素，抗氧剂的选择和用量显得非常重要。
按技术要求，热收缩制品在恶劣环境下的寿命至少达到50年，对耐老化性能提出了苛刻要求。近些年，人们通过对抗氧剂的研究与改进，开发出许多适用于特殊用途的抗氧剂。其中，抗氧剂的分子结构与抗氧性能的关系是问题的关键。
2 抗氧剂的选取应注意的几点
结构决定性质，不同结构氧化剂的电子云排布直接影响氧化剂氧化性质强弱，然而这也从侧面帮助我们在氧化剂从氧化剂选取中应注意的问题，聚乙烯的氧化机理可得出以下结论， 作为氧化剂具有以下性质更适合工业生产。
（1）性质活跃的氢原子， 相对条件下再其具有较高分子链的氢原子更易被还原。
（2）自由基应具有较强稳定。
（3）本身性质难以被氧化。
聚乙烯加工环境为高温，所以，作为聚乙烯的抗氧剂热稳定性和沸点应该足够高， 如果在加工过程中分子分离或挥发则在大多情况下会影响其性质， 并会产生一系列环境问题，空气污染或治理都会影响工业生产进度且影响经济增长，作为聚乙烯的氧化性也应具有较好相容性， 相互之间不反应易于分散这样才能保证在工业生产中抗氧化剂的分散均匀，在材料的抗氧化方面起到较好作用。
2.1 胺类物质及受阻胺类衍生物
胺类抗氧剂具有较好的抗氧作用，对光、热也有较好的防护作用，因此受到更加广泛的认可。因现在社会对空气污染指数和室内外生活环境要求不断提高，因此胺类氧化剂性质更加符合大多数人们的要求，通过资料翻阅及显示应用的一些实践笔者总结出几种增强胺类抗氧剂抗氧化性能较好的方法：氧化偶合以及与硫代氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸锌、非活性钼酸酯、非活性硼酸酯和碱金属盐添加剂协同.受阻胺类抗氧剂研究倍受关注，原因是受阻胺类化合物抗氧剂的光、热稳定性能优良，除作为抗氧剂外还可作为光稳定剂，且对环境损害较小与色才变化均小。所以在较稳定的胺类氧化剂或者兼容性较好氧化剂中加入一些性质良好官能团，给抗氧剂增添许多优良性能，这是受阻胺类抗氧剂的发展趋向，胺类的衍生物也是具有发展前景的一类物质。
2.2 结构、数量酚类影响其性质
分子结构直接决定酚类氧化剂的功效，受阻酚类的抗氧剂活性依赖于取代基的数量和种类。作为胺类物质的前瞻物质其受阻酚及其衍生物更受欢迎。
2.2.1 对位取代物-R3类结构对氧化剂的影响
对位取代基团有两种功能，一取代基的供电性增加酚类羟基上氧原子的电子云密度， 二通过对位取代基的诱导效应来定位对位的自由电子。对位取代基的这些功能加速了羟基上氢原子和氧原子的分离， 进而提高了与自由基反应的速率常数k。一些供电子基团例如甲基、叔丁基和甲氧基在酚的2，4，6位置发生取代，增加了抗氧活性，。而吸电子基团例如卤素，硝基或羟基则降低了酚的抗氧活性。而对于引入对位的苯环推电子基团对于大幅提高分子前线轨道能级，改变前线轨道电子云分布，明显增强可见光范围内的吸收强度。
2.2.2 氧化剂邻位基团-R1， -R2对其性质影响
邻位基团主要起空间影响。如果-R1， -R2体积较大， 则由于分子的配制使苯环与羟基不易处于同一平面上， 妨碍氧原子的P轨道上的电子与苯环上的电子共轭， 使取代酚分子丧失因共振作用产生的稳定， 结果是使-OH 上的H 容易脱离。当-R1， -R2体积过大时也会因为空间障碍使得自由基不易与-OH 接近， 从而不易起捕捉自由基的作用，。以上两点是矛盾的。一方面叔丁基的空间位阻足以对酚羟基提供保护， 另一方面邻位上甲基基团的抗氧反应速率更快，因此增加了抗氧活性。而且在耐NOx 着色与硫酯类辅助抗氧剂协同稳定化方面更具优势。
2.2.3 间位取代基-R4的影响
研究表明，仅具有间位取代基的酚类，其抗氧性质几乎无法体现。然而邻位取代基的酚类却性质良好， 如邻甲氧基酚如果肚子作为氧化剂无法凸显其氧化性能， 然而参加了间位取代反应的产物如烷氧基或氨基， 这些酚类物质氧化功效较为理想。结构含有邻位甲氧基的酚类物质作用下， 烷氧基获得对位取代基类似作用， 我们把这种获得的功效间位取代基的“第二类取代基效应”。
2.3 分子量对抗氧性能的影响
大多数高分子材料需在高温条件下空气中加热至220 ～350℃ 才具有较好的流动性，才能成型为可用的部件，如何确保高分子材料在加热过程不氧化，不使各项性能下降，抗氧剂对于热量高低的耐抗性也至关重要。分子量的提高可以在一定程度上提高其对热量的耐抗性，然而分子量的提高也伴随着结构变化直接影响分子的性质，高具有分子的抗氧剂不仅能聚合、共聚和大分子相互作用而获得。然而对异氰酸的研究发现通过其酯化反应也可获得理想的高分子氧化剂， 且其对温度耐抗性强分子结构稳定。
3 结束语
抗氧剂经历了几十年的筛选比对，特别是化工业发展飞快的近十年，科研工作者不仅掌握了本来具有物质的性质，然而分子革命的成果与运用也在了解和运用中指导着氧化剂、还原剂及其搭配材料的一系列变革，不断关注氧化剂的飞速发展，悬系不同国家氧化剂为我所用并开拓创新，增加我国核心竞争力，把“中国制造”变为“中国创造”提高我国热收缩产品性能。加强对抗氧化机理的研究，可快速提升我国热收缩材料的市场竞争力。
参考文献
[1]李新芳，王学业，刘万强，等.计算机与应用化学[J].2005，22（4）：287～290.
关键词：碳酸钙；表面改性；活性碳酸钙
前言
碳酸钙是一种白色粉末，无味无臭的化合物，它有很多俗称，像灰石、石灰石、大理石等等。碳酸钙不溶于水，但是却溶于像盐酸等这样的酸，溶解在酸中会放出大量的气体。碳酸钙在地球上很常见，不仅存在动物的骨骼或者外壳中，也存在于方解石、大理石等岩石中。碳酸钙有无定型和结晶型两种形态，碳酸钙是一种无机化合物，也是一种粉末产品。碳酸钙凭借着价格低廉、无毒无味、白度高、硬度好等特点在橡胶和塑料生产过程中广泛用作填料碳[1]。据统计，在塑料制品制造过程中无机填料大部分是碳酸钙，约占填料用量的70%。碳酸钙分为天然矿石粉碎而得的重质碳酸钙（GCC）和经过化学过程生产的沉淀碳酸钙（PCC）[2]。因PCC的生产工艺复杂且昂贵，同时会带来环境污染，今后的发展趋势是更多的使用GCC代替PCC[3]。
通常未经过改性的GCC具有亲水性表面，然而其与极性有机聚合物的亲和性较差，在基料中易造成分散的不均匀或积聚现象，从而导致填料与聚合物之间产生相异界面，这种缺陷容易产生应力集中现象，以致填充复合材料机械力学性能下降，发生断裂现象[4]。
1 碳酸钙改性方法及特点
1.1 粒径细化
使GCC粉末粒度微细化或超微细化，以提高填充剂在制品中的分布均匀。主要对传统的碳酸钙生产工艺的碳化、粉化及脱水干燥等技术进行升级改造，使其生产工艺变的复杂了，条件也变得难以实现，同时产品成本提高很多。纳米活性钙加入到高分子体系中，因为其颗粒属于纳米级，对体系的流变特性可以产生一定的影响，因此人们对在高分子体系中加入纳米活性钙所产生的流变性能影响的研究也越来越重视，所以对其的发展也越来越深入了，未来的情景很美好，很值得开拓它。
1.2 表面改性
使用改性活化剂对碳酸钙进行表面改性。表面改性是指用物理、化学、机械和其它方法对粉体材料表面进行改性处理，根据应用的要求，有目的性地改变粉体材料表面的物化性质[5]。主要是采用两性结构的物质（分子的一部分能与无机表面结合，一部分可以有机物分子发生反应）对GCC进行表面改性，工艺设备较为简单和便宜，是目前碳酸钙改性的主要发展方向。表面改性的方法很多，像局部反应改性、表面包覆改性、高能表面改性及机械化学改性。
GCC的表面活化改性方法根据生产工艺不同分为：干法改性和湿法改性两大类。干法改性因为操作方便，改性的量大而广，所以相对湿法更广泛的应用于工业生产，但是其改性的效果与机械设备有很大的关系，如果改性的方法不当，将会大大影响其改性的效果，所以选择合适的设备进行改性和适当的方法很有必要。干法改性大多属于物理的改性方法，在高速混合机中先加入碳酸钙，达到一定的温度，然后加入改性剂，从而使得改性剂粘附在碳酸钙粉体表面，形成一层改性剂的包覆层，从而碳酸钙得到改性。这种方法步骤简单，易于大批量操作，所以可以较为普遍的应用于造纸、橡胶、塑料等行业之中；湿法改性是在碳酸钙中加入一定的溶剂，然后在分次加入改性剂，使其形成饱和溶液，然后可以通过超声震荡或是机械搅拌，通过时间、温度、改性剂用量，从而得到改性最佳的条件，制备出高活性的碳酸钙。干法工艺简单但完全依靠混合机进行很难均匀包覆，更适用于一些对成本要求高，对表面改性均一性要求不高的产品，一般可以取得较理想的结果；然而湿法改性在液相中进行，经过一系列的操作可以比较均匀的改性且产品性能均一，是目前产品常用的表面改性方法[6]。对于超细GCC的改性，提高表面改性效果、降低改性成本是目前的发展必然趋势。提高表面改性效果可以通过改善表面改性方法、改性设备和改性剂配方着手；降低改性成本可以通过减少表面改性剂用量和降低改性过程的能量消耗考虑。
2 常用的表面改性剂
目前可对碳酸钙表面改性的改性剂根据其结构与特性可以分为表面活性剂、偶联剂、聚合物等。
2.1 表面活性剂
表面活性剂主要有阴、阳离子、非离子和高分子表面活性剂。通过大量实验，如王昌建等研究了不同表面活性剂对碳酸钙的改性效果，结果表明阴离子型表面活性剂效果最佳，形成合适的复配物的其改性效果更佳。由于性价比较好，硬脂酸和硬脂酸盐作为常见的改性剂。世界上首次研究碳酸钙改性实验，并且获得成功的是白艳华系列，通过在碳酸钙表面包裹硬脂酸作为改性剂的制备方法，常见包裹脂肪酸为羟基、巯基的脂肪族、氨基、芳香族酸或是盐。碳酸钙表面性质为亲水性，而掺杂在高分子当中都是亲油性的，两者的分散性很差，所以通过脂肪酸中的RCOO-与碳酸钙当中的Ca2+或是CaHCO3+组分产生脂肪酸钙沉淀物，达到碳酸钙表面亲油性的效果[7]。
2.2 偶联剂
偶联剂可将高分子基体和粉体（无机矿物）在性质方面差别悬殊的材料经过界面层稳固的结合在一起，是由于分子中一部分非极性基团可与有机高分子产生化学反应或缠绕；分子中另一部分极性基团会形成强有力的化学键合，这是由于极性基团可与粉体表面的各种官能团发生反应，可以看出偶联剂是一种两性的物质结构[8]。常见的偶联剂有以下几种。钛酸酯偶联剂：钛酸酯偶联剂改性碳酸钙的过程为钛酸酯偶联剂的水解烷基与碳酸钙表面的自由基形成化学键，使碳酸钙表面有一层碳酸脂单分子膜，钛酸脂的另一端与高分子化合物作用形成稳定的化学键。用钛酸脂偶联剂改性的碳酸钙填充的高分子聚合物有明显的加工性能和物理机能；硅烷偶联剂：硅烷偶联剂是开发最早，应用最多的一种偶联剂，他的作用是使碳酸钙粉末表面硅烷化；铝酸酯偶联剂：铝酸酯偶联剂常温下是固体、有色、无毒，铝酸酯偶联剂能够与碳酸钙形成不可逆的化学键。
2.3 聚合物
聚合物可在碳酸钙的表面定向吸附，被聚合物吸附后的碳酸钙具有电荷特性，其表面也形成了物理和化学吸附层，从而阻止了碳酸钙粒子团聚结块，即改善了碳酸钙粒子的分散性。通常，聚合物改性碳酸钙有以下几种方法：碳酸钙表面被聚合物单体吸附、聚合，从而在碳酸钙表面形成一薄层；使高聚物溶解在溶剂中然后再吸附在碳酸钙表面[2]。通过用MAH进行改性得到的碳酸钙作为填料，从而制成PP基复合材料，研究结果表明，加入了MAH等改性剂的碳酸钙有了更好的性能，相比如未改性的碳酸钙加入作为填料，力学性能均有大大的改善，主要原因是改性之后其粉体的表面能大大的降低，分散性也大大提高。
3 结束语
当前在塑料、橡胶等现代高聚物材料、高分子复合材料、功能性材料以及印刷、涂料等工业领域中，碳酸钙填料占有极其重要的地位。不仅可降低高聚物基复合材料或高分子材料的成本，而且还可以提高材料的硬度、刚性、尺寸稳定性，并赋予这些材料一些特殊的物理化学性能，比如阻燃性、耐磨性、耐腐蚀性、绝缘性以及环境可消纳性等[5]。所以，只有通过合理的改性方法和改性剂的优化选择才可以更好的得到广泛应用。
参考文献
[1]吴香发.超细重钙的表面改性及在PVC制品中的应用研究[D].安徽理工大学，2006.
[2]郭静，徐德增，陈延明，等.高分子材料改性[M].北京：化学工业出版社，2009：158-159.
[3]钱海燕，叶旭初，张少明.重质碳酸钙表面改性研究[J].非金属矿，2001，24（7）：37.
[4]彭朴.采油用表面活性剂[M].北京：化学工业出版社，2003
[5]张桂兰，陈晨曦.非金属矿粉的表面改性研究及应用[J].化学建材，2006，22（5）：14-19.
[6]关爽，王子枕，等.功能性纳米碳酸钙的制备及性质研究[D].吉林大学，2011：9-16.
[7]潘鹤林.碳酸钙粉末表面处理研究[J].化工进展，1996（2）.
[8]汤志松，刘润静，郭奋，等.偶联剂在纳米CaCO3表面改性中的作用[J].北京化工大学学报，2004，31（4）：1-4.
关键词：高分子化学与物理;教学改革;科学研究;创新能力培养
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）43-0083-02
一、《高分子化学与物理》课程特点
经过高分子科学与技术的快速发展，高分子的理论发展与应用已经渗透到物理学、化学、材料学、生物学等各个学科与领域，具有鲜明的学科交叉特色。高分子化学与物理的研究成果已经进入了我们日常生活的每个方面[1-6]。作为一门多学科交叉、实用性很强的学科，高分子对各个工业部门和科技领域的渗透作用已成为不争的事实，所以在现行中国高等教育的本科专业中，如化学、应用化学、材料化学、材料物理、复合材料、轻化工程、包装工程、纺织工程、生物工程和环境工程等许多非高分子专业都将高分子相关知识作为必修课和选修课。
非本专业《高分子化学与物理》教学的侧重点在于阐述现代高分子科学已成熟的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法，对涉及高分子科学研究前沿的理论、测试方法以及高分子的新产品介绍等内容点到为止，该课程的学习为轻化工程专业学生开启了一扇通往高分子科学的窗户，引导学生了解高分子化学在高分子学科中的地位，通晓课程的主要研究对象和研究内容，为后续专业基础课的学习和高分子在染整中的应用奠定基础[1，2]。通过多年的教学实践证实，对于轻化工程专业（染整方向）的本科生来说，《高分子化学与物理》课程教学呈现以下几方面的特点。
（一）基础课程，衔接不够
对于轻化工程专业（染整方向）的本科生，高分子的学习显得尤为重要，一方面后续课程（如《纤维化学与物理》、《染整工艺原理》和《染料化学》等）的学习必须以高分子为学科背景，另一方面大学生的生产实习、创新学分实验、创新训练计划和本科毕业论文等实践性环节的开展也必须要有高分子基础，因此为了让染整方向的本科生了解和掌握高分子的基本理论知识和应用，开设了《高分子化学与物理》学科平台课程。该课程的学习必须以《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》的课程学习为基础，但江南大学轻化工程专业将《高分子化学与物理》课程设置在大二下学期，《物理化学》等课程也在此学期开设，因此课程开设时间过早，缺乏基础课程的知识，建议在大三上学期开设，以期获得较好的教学效果。
（二）内容多、学时少，课时紧张
《高分子化学与物理》课程主要包括高分子化学和高分子物理两个部分，其中高分子化学部分包括高分子科学的发展历史、发展趋势，基本概念、分类与命名、基本原理、高分子合成反应与方法等，涉及逐步聚合、自由基聚合、离子聚合、配位聚合和共聚合等;高分子物理部分则侧重于高分子的结构（如链结构、聚集态结构等）、分子运动、力学状态与转变，物理性能等。对于高分子专业的本科阶段，通常会开设《高分子化学》和《高分子物理》两门课程，分别在32至48学时不等;而对于轻化工程专业，只开设了《高分子化学与物理》一门课程，48学时，相对来说内容多、课时少。在这样的情况下，教学活动的有效开展、课程体系的完善、讲授内容的连贯与取舍等都显得非常重要，对任课老师是一种不小的挑战。
（三）注重理论，缺乏实践
《高分子化学与物理》是一门以实验为基础的自然科学，但轻化工程专业只开设理论学习课程，没有相关实验课程。为了使学生能够更好地掌握课程学习内容，同时培养学生的动手能力和分析、解决问题能力，提高学生的实验技能，相应的实验课程的开设显得非常迫切，能够让所学知识与理论在实验中得到验证，注重理论与实践的结合，让学生从最初的原料出发，选择合适的聚合方法与聚合反应，得到在实际生活中真正用得上的高分子产品。
二、教学改革举措
针对轻化工程专业《高分子化学与物理》的课程特点，结合本校的实际情况，要求学生在理解基本概念和掌握基础理论的基础上能够了解高分子的应用，重点培养他们的实践与创新能力，作者经过几年的教学实践和摸索，总结了几点教学改革举措。
（一）规划本科培养方案，合理调整课程设置
目前我校轻化工程专业的课程设置还存在一定的问题，建议对本科培养方案进行修改，在《高分子化学与物理》授课前完成《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》等基础课程的学习，这样才能提高学生的学习效率，增强他们的学习兴趣，便于更好地掌握相关理论与知识。
（二）多媒体资源课件与传统板书有效结合
多媒体课件具有丰富表现力、良好交互性和极大共享性等特点，它可以将枯燥乏味的理论知识直观化和形象化，能够充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。但在运用多媒体教学的同时也出现了诸如教师几乎不写板书，学生不记笔记等问题，严重影响了教与学的质量。建议对任课教师的教学大纲、考核方式、教学难点与重点等相关教学文件进行监督，要求授课过程中课件放映与传统板书相结合，将学生上课情况、学生主动参与积极性、平时作业等与学生的最终成绩挂钩，进行综合评定。
（三）增设实验课程，提高学生实践能力
《高分子化学与物理》是一门理论与实践相结合的课程，实验课是对理论课学习的有效补充，通过直观的现象和结果验证理论学习的真实性，帮助学生理解所学理论知识，因此实验课的教学显得尤为重要，建议在轻化工程专业开设实验课程，但涉及的实验众多，要求任课老师充分考虑实验的可操作性、重复性和可行性等方面，认真编写实验讲义。此外，学校和学院应重视实验室配套设施建设，突破实验教学完全依附于理论课程教学的传统框架，增加启发式实验和创新性实验所占比例额，注重验证性实验、启发式实验和创新性实验有效结合，开动学生的思维，发挥学生的潜质，提高学生的创新意识。
（四）理论联系实际，注重启发式教学
《高分子化学与物理》是一门相对来说比较抽象、枯燥的课程，但它也是一门应用性很强的课程，高分子材料用途广泛，遍及现代社会生活中衣、食、住、行、用等各个方面，因而在课程讲授时注重理论联系实际，将抽象的概论、理论与实际应用有机结合，将对课堂教学效果起到重要的促进作用。
三、创新能力的培养
（一）培养方案中开设新生研讨课和专业导论课
为了提高学生对专业的认同感以及学生的学习兴趣和热情，可以尝试在本科培养方案中针对大学新生开设新生研讨课和专业导论课，以趣味讲座和座谈的方式进行专业介绍，了解专业背景，告知学生轻化工程这个专业是以化学与高分子为学科背景的，加强学科平台课程的学习至关重要。
（二）实施学生双导师制
全面推进学生双导师制是确保创新型人才培养的重要手段，企业导师和校内导师组成课程小组，共同确定课程教学大纲、教学内容、教材及承担教学任务，使专业理论课程与行业实际需求紧密结合。
（三）强化实验课程学习和创新能力培养
实验课程采用自主设计实验，在实验大纲的规范下完成实验要求，将验证性实验、启发式实验和创新性实验有机结合。在国家大学生创新创业计划项目、江苏省大学生创新创业计划项目和江南大学大学生创新训练计划项目等资助下，实现学生创新训练的全参与和全覆盖，指导教师从选题开始就应该注重基础理论知识在创新实验中的应用，达到学以致用的目标。
（四）强化学生的毕业论文（设计）指导
毕业论文（设计）是学生毕业离校前最后一个实践性环节，也是所学基础理论知识得到充分应用的关键环节，因此可以从课题的选择、采取的技术路线、拟采用的研究方法和达到的预期目标等方面进行合理规划与设计，充分发挥学生所学知识与理论的应用，提升学生运用知识的综合能力，强化学生的专业基础。同时，轻化工程专业的毕业生中从事与高分子相关行业的人数众多，学科交叉特色鲜明，为学生的出国深造、攻读研究生和就业奠定坚实的高分子基础。
四、结语
根据国内外行业需求和自身特色，通过教学改革与实践，围绕复合型、创新型染整专业技术人才的培养目标，通过理论与实践相结合、教学和科研相结合、校内与校外相结合、科学素养与人文情怀相结合的人才培养模式，注重理论知识的传授与学生创新能力的培养相结合，全面提高和调动学生的学习积极性和学习兴趣，为学生的学习与工作奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]徐晓冬.非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会[J].高分子通报，2010，（5）：74-78.
[2]刘兆丽，曹亚峰，谭凤芝，李沅.非高分子专业高分子化学与物理教学的几点探索[J].科教导刊，2013，（1）：82-83.
[3]喻湘华，鄢国平，李亮，吴江渝，郭庆中，曾小平.高分子化学与高分子物理课程教学改革与探索[J].化工时刊，2011，25（3）：68-70.
[4]胡建设，周爱娟，王宏光.高分子化学与物理实验教学探索与实践[J].高分子通报，2010，（5）：70-73.
关键词：防水设计；防水材料；细部构造
Abstract: building leakage (especially roof) is a common building quality "disease", one of the law at present, there is no cure. Through to the waterproof material selection, waterproof design, waterproof construction management and use of the maintenance briefly, in order to achieve leakage phenomenon of building the change.
Keywords: waterproof design; Waterproof materials; Detail structure
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1.引言
据资料统计，我国城市建筑的渗漏率平均高达70％，新建房屋两年内出现渗漏的比例平均为57％，而世界先进国家的渗漏率只有5％，法国的渗漏率只有千分之几，由此看来，我国的防渗漏技术与世界先进水平相比还存在很大的差距。我国每年用于维修的费用达几十亿，房屋渗漏已成为建筑工程的通病，严重影响到人们的正常生产和生活。屋面防水是属于一个系统工程，涉及到材料选择、体系构造设计、施工工艺措施、保护管理等方面的密切配合，材料是基础，设计是前提，施工是关键，管理是保证。其质量直接关系到房屋的使用功能，生活质量和人居环境，如何制定有效的防水措施，彻底治理渗漏，保证房屋建筑的使用功能，已成为建筑业刻不容缓的大事。本文主要从防水等级，防水材料，节点设计三方面来阐述屋面防水问题。
2.选择合理的防水等级及屋面防水材料
根据国家规范要求，屋面防水等级分为四级，使用年限和设防要求分别为：一级25年，三道或三道以上防水设防，二级15年，二道防水设防，三级10年，一道防水设防，四级5年，一道防水设防。根据建筑物类别选择好等级是很必要的。
屋面工程所采用的防水材料应有材料质量证明文件，并经指定质量检测部门认证，确保其质量符合《屋面工程技术规范》(GB50207--94)或国家有关标准的要求。材料进入施工现场后，施工单位应按规定取样复检，经复检合格，提出复检试验报告方可在防水工程中应用，严禁在工程中使用不合格的防水材料．
防水材料选择应满足主要物理性能指标的要求，考虑施工的环境条件和工艺的可操作性、相容性，废弃后可以回收再用的高性能、多功能复合防水材料，它可以分为刚性和柔性两种防水材料。
2.1柔性防水材料
柔性防水材料有一定的延伸性和适应变形能力，如高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材、合成高分子防水涂料等。
2.1.1改性沥青防水卷材
改性沥青防水卷材是在原有的沥青卷材的基础上加以技术处理，以形成经济、实用的新型防水材料。主要有SBS弹性体改性沥青和APP改性沥青防水材料两种。SBS弹性体改性沥青防水材料是以聚脂纤维等为胎体，以SBS橡胶改性沥青为面层，两面覆以隔离材料或表面粘连塑料薄膜而制成的建筑防水材料(简称SBS卷材)，具有防水性能好，延伸率高、耐低温、使用寿命长、施工方便等特点。APP的构造及使用性能与SBS卷材基本相同，只是以无规聚丙烯（APP）等为沥青的改性材料形成的，也是目前使用较多的防水卷材之一。
2.1.2高分子卷材
高分子卷材以橡胶和树脂为主体制成，具有弹性好、使用寿命长、易施工、质量轻、污染性低等优点。近些年来建筑上常用的防水材料有三元乙丙橡胶卷材、聚氯乙烯(PVC)防水卷材防水卷材等系列产品。它们原则上都是塑料或橡胶经过改性，或两者复合以及多种材料复合，得到满足防水的制品。目前，科技含量较高的超高分子聚氯乙烯(uHMwPvc)改性氯化聚乙烯(C P E)防水卷材已经问世。其强度、耐老化、耐高低温等综合性指标均超过高分子材料。高分子或超高分子卷材防水主要取决于卷材和粘结剂质量和相应的施工工艺，且价格较贵，给推广带来一定的难度。
2.1.3合成高分子防水涂料
防水涂料具有对形状复杂、变截面以及设施较多的屋面，容易施工并能形成连续、弹性、无缝、整体防水层的特点。
2.2刚性防水材料
刚性防水材料有细石防水混凝土、金属板、各种瓦材等抗拉强度低等材料。其中以细石防水混凝土为主要刚性防水材料。
细石混凝圭虽具有憎水性和密实性。但不足以防水。由于水中多余水的蒸发形成了许多空隙和毛细管网造成渗漏，细石混凝士只有通过增加防水剂、采用微膨胀和严格控制水灰比、加强振捣以提高密实性才能作为屋面的刚性防水层。为适应剐性防水层变形，需要配制钢筋网片。刚性防水层的主要优点是施工方便、节约材料、造价经济和维修方便。但由于混凝土温度收缩裂缝，以及较多的节点，这些都构成了渗漏的隐患。
3.屋面防水设计及细部构造
屋面防水工程设计的关键之一是节点密封构造处理，据统计，节点细部渗漏占屋面防水层渗漏总数的70％，节点细部是屋面结构变形、温差变形、干缩变形的薄弱环节，且节点部位表面复杂，工作环境差，易变形破坏，造成节点细部施工难度大。而女儿墙、穿屋面管道和水落口的节点防水是屋面防水工程设计重中之重。
3．1女儿墙
女儿墙的防水施工要做好下部的附加层，铺贴立墙卷材要满贴，涂刮要均匀，压实应一致，将下面的空气全部排走。水泥砂浆，块体材料或细石砼保护层与女儿墙之间应予留宽度为30mm的缝隙，并用密封材料嵌填严实。另外找 坡层的排气设计对屋面的防水起着非常重要的作用，现在国内的找坡层设计上较多采用水泥珍珠岩材料，由于整个防水工程一般施工较长，施工期间难免遭遇下雨，而珍珠岩一旦遇水就会粘合成块产生较多的孔隙，这些孔隙会将水分藏匿其中，施工后遇热将导致水汽膨胀，使整个覆盖层上拱开裂，甚至可达4cm的上拱高度，这种
上拱作用不仅导致找平层开裂，也连带破坏了防水系统的完整性。所以在找坡层设的分格缝可兼作排气道，排气道宜纵横设置间距为6m，犀面面积每36m宜设一个排气孔。排气孔的设置避免因水汽造成的收缩、温度变化等原因形成裂缝而引起渗漏。
3．2穿屋面管道节点防水
穿屋面管道防水也是防水的重点，凡管道穿屋面时，在浇屋面板混凝土时必须先予埋钢套管，套管上焊上止水环，在立管上再套上一截套管做滴水线同时把卷材或镀锌铁皮收头于套管内。设计时须在管道四周与混凝土间留有凹槽，一般20 X20(mm)，填嵌密封材料，并将管根部垫高，做成1／10排水坡，以利排水，然后做防水层，伸出屋面防水层管道还要求防水层与管道弊扎牢固，再以密封膏密封，地下室、蓄水池和卫生间采用套管防水处理，即浇灌混凝土时先预埋套管，并焊有几道止水片，当管道通过套管后，两端用密封材料填嵌。
3.3水落口节点防水
水落口是屋面排水的总出口，若处理不规范极易造成堵塞而溢水或沿水落口漏水。其设计要选择与防水材料相适应的水落口配件及水落口管径，在水落口与基层交接处留有凹槽，密封材料嵌固，对水落口的标高与坡度要合理确定，一般水落口四周500ram范围内排水坡度不小于5％，防水材料选用涂料宜做成无接缝的整体涂膜，并铺设附加层和防水层。
4.屋面防水施工要求
4.1对屋面施工前的技术准备
屋面工程施工前，施工单位应组织技术管理人员会审屋面工程图纸，掌握施工图中的细部构造及有关技术要求并根据工程的实际情况编制屋面工程的施工方案或技术措施。
4.2适应新型防水施工技术发展
防水施工工艺的发展是现代新型建筑防水技术发展的重要标志之⋯。各种新型防水材料如改性沥青、热溶油毡、玻纤胎和化纤胎油毡、高分子材料等的出现，需要有与之相配套的施工方法。与防水卷材相对应的施工方法的研究与发展迅速得到各国重视。如防水卷材施工工艺由传统的热粘贴发展到冷粘贴、热溶粘贴、热风焊接、自粘法、压埋法和机械固定法；粘贴方法除满贴外，出现了空铺、占粘、条粘等方法。防水涂料施工出现了冷刷涂、喷涂等工艺。这些施工方法经不断完善而形成―套完整的施工技术体系，大大提高了建筑物的防水性能和防水层的耐久年限。
4.3加强建筑防水施工管理
另外，加强施工期问的质量监督和做好完工后的定期维护，也是避免建筑物渗漏的关键所在。如是否按设计、规范要求施工，卷材接缝是否合格等，要由建设单位管住管好。诸如构造节点的处理，要精心细致。保证不留隐患。工程完工交付使用后，应定期进行维护保养。对屋面排水沟要经常疏通，以免堵塞产生积虎，导致局部节点渗漏。
4.4防水层施工质量的控制
(1)防水层施工前，必须将基层上的尘土、砂粒、碎石，杂物、油污及砂浆疙瘩清除干净，在施工过程中还应随时清扫。
(2)防水层施工顺序：当有高低跨时，应按。先高后低”的原则，在同一跨中应按“先远后近”的原则，从最低标高处开始。
(3)防水卷材铺贴方向要按坡度大小确定。上下层及相邻两幅卷材搭接应错开；卷材搭接方法，宽度应符合规程规定，铺贴卷材时，不得污染檐口的外侧和墙面。
(4)各种卷材和不同工艺的卷材搭接宽度不应小于规范值。
5结语
综上所述，高质量的屋面防水，应设计出切实可行的防水工程方案，施工中严格执行屋面防水规范要求，认真处理细部构造，采用相应的屋面裂缝控制措施，才能彻底解决屋面渗漏问题，形成有效的防水体系。
6.参考文献
【1】沈眷林．国内外建筑防水材料现状和我国发展规划建i5qJl．新型建筑材料,2003(4)．
【2】叶林标．我国建筑防水工程技术观状与发展趋势m．建筑技术，1998(4)．
【3】叶琳昌，等．重庆世界贸易中心5层地下室防水设计与施工fj】．建筑技术，1998(4)．
