高分子材料的應用分析

姬笑天

摘 要：近年來，隨著高分子材料研究的不斷深入，以及高分子材料所表現出來的環境適應性優勢，高分子材料已經在社會各領域得到了較為廣泛的應用，如軌道交通、航空航天、紡織、通信等。本文以高分子材料的應用為研究內容，結合高中階段所學相關知識，對幾種目前較為常見的高分子應用進行分析，以加深人們對高分子材料的認識，并能夠對高中階段化學相關知識體系進行完善，促進自身的全面發展。

關鍵詞：高分子材料 應用 化學

中圖分類號：O657.99 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）07（c）-0091-02

在科學技術的快速發展過程中，研究人員通過大量的實驗創造出以高分子化合物為基團的高分子材料，并逐漸實現了高分子材料的市場化應用。根據高分子材料所表現出來的不同特性，其應用環境也存在一定的差異，其中主要包括高分子材料在抗靜電領域的應用、高分子材料在電磁屏蔽領域的應用，以及高分子材料在紡織領域的應用等。

1 高分子材料概述

所謂高分子材料，是指由分子質量相對穩定的高分子化合物形成的材料。在現實生活中，我們身邊的高分子材料種類眾多，如棉花、塑料、橡膠等，都屬于高分子材料的范疇。為更好地區分高分子的類型，可以根據其來源分為自然高分子材料與人造高分子材料，并且，對于某些存在多種高分子的材料，則被稱為復合高分子材料。

相比較來說，復合高分子材料集中了多種高分子材料的優勢，在適用性方面比普通高分子材料高，因此，復合高分子材料將成為下一階段高分子材料研究的趨勢。

2 高分子材料在抗靜電方面的應用

與傳統材料不同，高分子材料在導電方面具有高阻值特性，表面為絕緣體。關于高分子材料在抗靜電方面的應用則主要集中在復合高分子材料中的成分調整，在應用方面可通過抗靜電塑料加以分析。

2.1 高分子材料抗靜電效果的實現

為提升高分子材料的絕緣特性，其主要方式是通過添加抗靜電劑、與結構性導電高分子共混的方式實現。

2.1.1 抗靜電劑的使用

為實現高分子材料表面導電性能的增強，使產生的靜電能夠以最快的速度進行釋放，這就需要在其表面形成具有較高導電效率的導電層，其中最為有效的方法就是在高分子材料表面添加抗靜電劑。

抗靜電劑是一種具有水溶性的高分子材料，其表面分子活性較強，主要分為陽離子型、陰離子型和非離子型三種抗靜電劑。相比較來說，陽離子型的抗靜電效果最佳，卻由于耐高溫性較差，以至于無法單獨使用；由于在樹脂類高分子材料中的效果并不理想，從而限制了陰離子型高分子材料的使用。盡管，非離子型抗靜電劑能夠避免以上兩種情況的出現，但是，為實現抗靜電效果的可持續性，多選擇與以上兩種抗靜電劑混合使用的方法。

抗靜電劑的使用分為外涂、內加兩種方式。外涂雖然能夠提高涂覆效率，但是，抗靜電層容易受到外界影響而降低其導電性。內加抗靜電劑能夠使高分子材料表面形成均勻的抗靜電層，且壽命較長，對環境的適應性也較強。

2.1.2 高分子材料與結構異形導電高分子共混

在高分子材料的制作過程中，為加強抗靜電效果，多采用結構異形導電高分子材料與基體高分子混合的方式，形成較為穩定的復合高分子材料，具體實現方法包括機械法與化學法兩種。

機械法是指利用傳統的材料混合方式，將結構異型導電高分子材料與基體高分子材料進行混合，其中，結構異形高分子材料的質量占比應當在之間，在此情況下形成的復合高分子材料則具有較強的導電性能。

化學法在高分子材料與結構異形導電高分子共混方面的應用主要依靠氧化劑的作用完成，其中產生的化學反應為氧化聚合反應，由此形成的復合高分子材料抗靜電能力較強，且具有較強的環境耐受性。

2.2 抗靜電高分子材料的應用

在現實生活中，抗靜電高分子材料的應用隨處可見，如抗靜電塑料，根據其抗靜電復合高分子的差異，抗靜電塑料可分為聚烯烴抗靜電塑料和聚氯乙烯抗靜電塑料等類型。

2.2.1 聚烯烴抗靜電塑料

對于聚烯烴抗靜電塑料來說，其主要是通過添加抗靜電劑的方法使其導電層具有較強的非極性特征，其電阻率明顯偏低，導電性能較高。在工業化生產中，多采用添加羥乙基脂肪胺類型的抗靜電劑，主要產品包括抗靜電薄膜、抗靜電塑料連接器等。

2.2.2 聚氯乙烯抗靜電塑料

相對于聚烯烴抗靜電塑料來說，聚氯乙烯抗靜電塑料的特點不僅僅在于其較強的抗靜電特征，由于添加聚氯乙烯作為抗靜電劑，導致復合高分子材料的硬度較高，因此，其適用范圍受到一定限制。目前，聚氯乙烯抗靜電塑料多作為建筑材料使用，如無塵車間內壁防護、防塵頭盔等。

3 形狀記憶高分子材料的應用

對于某些特殊材料來說，在第一定情況下，外部環境因素的變化將使某些具有記憶特性的材料發生形變，此類材料大多為高分子材料，如聚氨酯、交聯聚乙烯聚酯等。自上世紀中期以來，形狀記憶高分子材料就得到了較為廣泛的應用，其記憶效應、抗震性等特征在諸多領域得到了開發，這使得形狀記憶高分子材料的相關研究更加深入。

3.1 形狀記憶高分子的記憶機理探究

對于高分子的形狀記憶，其過程主要表現為高分子材料形狀（長度的變化），具體過程如圖1所示。

其中：為樣品的原始長度，為測試高分子材料的形變量，tg與tms分別為聚合物玻璃態溫度、聚合物軟鏈段融化的溫度。

形狀記憶高分子材料的形變與溫度之間存在一定的關系，根據不同情況下的形狀記憶高分子材料的變化情況，可以將其分為硬鏈端與軟鏈段。

當外界溫度滿足軟鏈段的相關范圍之后，復合高分子材料的微觀布朗運動將呈現出明顯的加強，在此情況下，該高分子材料的將極易發生形變。但是，在軟鏈段的溫度范圍以外時，處于硬鏈段的復合高分子材料的分子結構組成變為玻璃臺或結晶態，分子間的作用力阻止了分子的移動，進而抵抗外力導致的復合高分子材料形變。

3.2 形狀記憶高分子材料在紡織行業的應用

相比較形狀記憶合金來說，基于高分子材料技術的形狀記憶高分子材料具有成本低、可變范圍大、鏈段可調等一系列優勢，因此，形狀記憶高分子材料在現實生活中得到了廣泛應用，其中就包括在紡織行業的應用。

3.2.1 聚氨酯的透氣作用

在紡織材料中加入聚氨酯，由于聚氨酯對溫度的耐受范圍較低，人體溫度的變化將導致其產生不同程度的形變，當形變響應溫度設置在室溫的情況下，涂覆了聚氨酯的紡織品將根據周圍環境的變化調整其透氣性。當周圍溫度低于響應溫度時，其透氣性偏低，從而減少了熱量的散失；當周圍環境溫度高于響應溫度時，形變的出現將增加紡織品的透氣性。因此，涂覆了聚氨酯的紡織品能夠適用的環境溫度范圍較寬，舒適度也有著明顯提高。

3.2.2 記憶高分子材料與紡織品抗皺效能

在紡織品的適用過程中，褶皺是比較難處理的問題，對于常規衣物采用熨燙的方式并不能夠完全消除褶皺。研究人員利用記憶高分子材料的記憶恢復功能，設計出具有抗皺功能的紡織品?？拱櫦徔椘肥抢糜洃浉叻肿硬牧显跓徨憻挼捻憫?，使紡織品能夠恢復到最初的樣子，進而解決了長期困擾人們的服裝褶皺問題。

然而，這里需要特別討論的是，對于記憶高分子材料在紡織品上的適用多為涂覆形式，經過長期的磨損、洗滌之后，其抗皺效果明顯下降，這也是當前記憶高分子材料以涂覆方式使用時普遍存在的問題。

4 結語

高分子材料的出現為我們提供了更多以選擇的材料，其中以多種高分子基體組合而成的復合高分子材料實現了多種高分子材料優勢的集中體現，從而擴展了傳統高分子材料的適用范圍。通過了解高分子材料的應用，能夠更加深刻地認識到化學知識的重要性，在激發個人化學學習興趣的同時，也將促進自身的全面發展。

參考文獻

[1] 薛書凱.高分子材料抗靜電技術與應用[J].化學推進劑與高分子材料，2005（6）：18-22.

[2] 李勇.電磁輻射與電磁屏蔽涂料的應用[J].化學與粘合，2000（4）：189-190.

[3] 劉巖，胡金蓮.形狀記憶紡織品的制備及其發展前景[J].紡織科技進展，2005（5）：7-9.