高分子材料的应用分析

姬笑天

摘 要：近年来，随着高分子材料研究的不断深入，以及高分子材料所表现出来的环境适应性优势，高分子材料已经在社会各领域得到了较为广泛的应用，如轨道交通、航空航天、纺织、通信等。本文以高分子材料的应用为研究内容，结合高中阶段所学相关知识，对几种目前较为常见的高分子应用进行分析，以加深人们对高分子材料的认识，并能够对高中阶段化学相关知识体系进行完善，促进自身的全面发展。

关键词：高分子材料 应用 化学

中图分类号：O657.99 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（c）-0091-02

在科学技术的快速发展过程中，研究人员通过大量的实验创造出以高分子化合物为基团的高分子材料，并逐渐实现了高分子材料的市场化应用。根据高分子材料所表现出来的不同特性，其应用环境也存在一定的差异，其中主要包括高分子材料在抗静电领域的应用、高分子材料在电磁屏蔽领域的应用，以及高分子材料在纺织领域的应用等。

1 高分子材料概述

所谓高分子材料，是指由分子质量相对稳定的高分子化合物形成的材料。在现实生活中，我们身边的高分子材料种类众多，如棉花、塑料、橡胶等，都属于高分子材料的范畴。为更好地区分高分子的类型，可以根据其来源分为自然高分子材料与人造高分子材料，并且，对于某些存在多种高分子的材料，则被称为复合高分子材料。

相比较来说，复合高分子材料集中了多种高分子材料的优势，在适用性方面比普通高分子材料高，因此，复合高分子材料将成为下一阶段高分子材料研究的趋势。

2 高分子材料在抗靜电方面的应用

与传统材料不同，高分子材料在导电方面具有高阻值特性，表面为绝缘体。关于高分子材料在抗静电方面的应用则主要集中在复合高分子材料中的成分调整，在应用方面可通过抗静电塑料加以分析。

2.1 高分子材料抗静电效果的实现

为提升高分子材料的绝缘特性，其主要方式是通过添加抗静电剂、与结构性导电高分子共混的方式实现。

2.1.1 抗静电剂的使用

为实现高分子材料表面导电性能的增强，使产生的静电能够以最快的速度进行释放，这就需要在其表面形成具有较高导电效率的导电层，其中最为有效的方法就是在高分子材料表面添加抗静电剂。

抗静电剂是一种具有水溶性的高分子材料，其表面分子活性较强，主要分为阳离子型、阴离子型和非离子型三种抗静电剂。相比较来说，阳离子型的抗静电效果最佳，却由于耐高温性较差，以至于无法单独使用；由于在树脂类高分子材料中的效果并不理想，从而限制了阴离子型高分子材料的使用。尽管，非离子型抗静电剂能够避免以上两种情况的出现，但是，为实现抗静电效果的可持续性，多选择与以上两种抗静电剂混合使用的方法。

抗静电剂的使用分为外涂、内加两种方式。外涂虽然能够提高涂覆效率，但是，抗静电层容易受到外界影响而降低其导电性。内加抗静电剂能够使高分子材料表面形成均匀的抗静电层，且寿命较长，对环境的适应性也较强。

2.1.2 高分子材料与结构异形导电高分子共混

在高分子材料的制作过程中，为加强抗静电效果，多采用结构异形导电高分子材料与基体高分子混合的方式，形成较为稳定的复合高分子材料，具体实现方法包括机械法与化学法两种。

机械法是指利用传统的材料混合方式，将结构异型导电高分子材料与基体高分子材料进行混合，其中，结构异形高分子材料的质量占比应当在之间，在此情况下形成的复合高分子材料则具有较强的导电性能。

化学法在高分子材料与结构异形导电高分子共混方面的应用主要依靠氧化剂的作用完成，其中产生的化学反应为氧化聚合反应，由此形成的复合高分子材料抗静电能力较强，且具有较强的环境耐受性。

2.2 抗静电高分子材料的应用

在现实生活中，抗静电高分子材料的应用随处可见，如抗静电塑料，根据其抗静电复合高分子的差异，抗静电塑料可分为聚烯烃抗静电塑料和聚氯乙烯抗静电塑料等类型。

2.2.1 聚烯烃抗静电塑料

对于聚烯烃抗静电塑料来说，其主要是通过添加抗静电剂的方法使其导电层具有较强的非极性特征，其电阻率明显偏低，导电性能较高。在工业化生产中，多采用添加羟乙基脂肪胺类型的抗静电剂，主要产品包括抗静电薄膜、抗静电塑料连接器等。

2.2.2 聚氯乙烯抗静电塑料

相对于聚烯烃抗静电塑料来说，聚氯乙烯抗静电塑料的特点不仅仅在于其较强的抗静电特征，由于添加聚氯乙烯作为抗静电剂，导致复合高分子材料的硬度较高，因此，其适用范围受到一定限制。目前，聚氯乙烯抗静电塑料多作为建筑材料使用，如无尘车间内壁防护、防尘头盔等。

3 形状记忆高分子材料的应用

对于某些特殊材料来说，在第一定情况下，外部环境因素的变化将使某些具有记忆特性的材料发生形变，此类材料大多为高分子材料，如聚氨酯、交联聚乙烯聚酯等。自上世纪中期以来，形状记忆高分子材料就得到了较为广泛的应用，其记忆效应、抗震性等特征在诸多领域得到了开发，这使得形状记忆高分子材料的相关研究更加深入。

3.1 形状记忆高分子的记忆机理探究

对于高分子的形状记忆，其过程主要表现为高分子材料形状（长度的变化），具体过程如图1所示。

其中：为样品的原始长度，为测试高分子材料的形变量，tg与tms分别为聚合物玻璃态温度、聚合物软链段融化的温度。

形状记忆高分子材料的形变与温度之间存在一定的关系，根据不同情况下的形状记忆高分子材料的变化情况，可以将其分为硬链端与软链段。

当外界温度满足软链段的相关范围之后，复合高分子材料的微观布朗运动将呈现出明显的加强，在此情况下，该高分子材料的将极易发生形变。但是，在软链段的温度范围以外时，处于硬链段的复合高分子材料的分子结构组成变为玻璃台或结晶态，分子间的作用力阻止了分子的移动，进而抵抗外力导致的复合高分子材料形变。

3.2 形状记忆高分子材料在纺织行业的应用

相比较形状记忆合金来说，基于高分子材料技术的形状记忆高分子材料具有成本低、可变范围大、链段可调等一系列优势，因此，形状记忆高分子材料在现实生活中得到了广泛应用，其中就包括在纺织行业的应用。

3.2.1 聚氨酯的透气作用

在纺织材料中加入聚氨酯，由于聚氨酯对温度的耐受范围较低，人体温度的变化将导致其产生不同程度的形变，当形变响应温度设置在室温的情况下，涂覆了聚氨酯的纺织品将根据周围环境的变化调整其透气性。当周围温度低于响应温度时，其透气性偏低，从而减少了热量的散失；当周围环境温度高于响应温度时，形变的出现将增加纺织品的透气性。因此，涂覆了聚氨酯的纺织品能够适用的环境温度范围较宽，舒适度也有着明显提高。

3.2.2 记忆高分子材料与纺织品抗皱效能

在纺织品的适用过程中，褶皱是比较难处理的问题，对于常规衣物采用熨烫的方式并不能够完全消除褶皱。研究人员利用记忆高分子材料的记忆恢复功能，设计出具有抗皱功能的纺织品。抗皱纺织品是利用记忆高分子材料在热锻炼的响应，使纺织品能够恢复到最初的样子，进而解决了长期困扰人们的服装褶皱问题。

然而，这里需要特别讨论的是，对于记忆高分子材料在纺织品上的适用多为涂覆形式，经过长期的磨损、洗涤之后，其抗皱效果明显下降，这也是当前记忆高分子材料以涂覆方式使用时普遍存在的问题。

4 结语

高分子材料的出现为我们提供了更多以选择的材料，其中以多种高分子基体组合而成的复合高分子材料实现了多种高分子材料优势的集中体现，从而扩展了传统高分子材料的适用范围。通过了解高分子材料的应用，能够更加深刻地认识到化学知识的重要性，在激发个人化学学习兴趣的同时，也将促进自身的全面发展。

参考文献

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