智能高分子材料在建筑工程中的应用

2021-01-07郝丽娜

化工设计通讯 2021年10期

郝丽娜

（齐齐哈尔工程学院，黑龙江齐齐哈尔 161005）

近年来，我国建筑行业的建设规模越来越大，人们对于建筑工程建设水平的要求也越来越高。经过实践证明，在建筑工程中运用智能高分子材料能够有效地满足建筑市场的需求，智能高分子材料不仅能提升建筑工程的美观性能，还能提升建筑工程的施工质量，节省建筑工程的施工成本，顺应我国绿色发展的战略，确保建筑工程施工企业持续稳定的发展。本文分别从自修复高分子材料、导电高分子材料、环境敏感型高分子材料入手分析了智能该分子材料的优点，并且讲述每种智能高分子材料的应用现状。

1 智能高分子材料在建筑行业中的独特优势

1.1 绿色、节能、环保

智能高分子材料是由多种材料经过一定的加工形成的，所以智能高分子材料也叫复合型材料。一般来说，智能高分子材料的制作原料为工业废弃材料，经过一系列的改造成为了新型智能高分子材料。因此说，智能高分子材料十分符合绿色发展的战略，不仅能够实现废弃材料的良好处理，又节省了生产建筑材料需要消耗的环境资源，所以说，目前智能高分子材料已经被广泛运用于我国的建筑工程中，并且相应的生产和改造技术还在不断地提高，进而为建筑生产提供更为优质的智能高分子材料。

1.2 材料成本较低

一般来说，智能高分子的制造材料都是一些工业废弃材料，因此智能高分子材料的原料成本非常低，但是如果在对废弃材料进行改造花费过多的资金和材料，那么就会得不偿失，也不能够符合绿色发展的战略目标。所以说，在将废弃材料改造生产为智能高分子材料时，还要有相应的改造计划，对于贵重、稀有以及改造难度低的材料优先进行改造，这样就能够有效地控制智能高分子材料的生产制造成本，也能够更好地对智能高分子材料进行推广，不仅做到了节能、绿色、环保的发展目标，还能够为建筑工程施工企业节省较多的材料成本。

1.3 具有特殊性能

智能高分子材料之所以能够广泛运用于建筑工程施工中，是因为其自身具有一定的特殊性能，能够有效地提升建筑施工的水平，进而提升建筑工程的整体水平。另外，智能高分子材料的种类较多，这样就能够根据不同地区内的气候条件差异使用不同性能的智能高分子材料。例如，在天气较为炎热的地区，就可以使用具有隔热性能的智能高分子材料，能够有效地隔绝室外的温度，进而增强整个建筑的隔热效果，不仅可以为居民提供一个较为舒适的居住环境，还能够降低空调的使用频率，为居民节省相应的费用，更重要的是改善目前全球气候变暖的情况。

1.4 为居民提供更加优质的居住体验

智能高分子材料不同于其他的建筑材料，它是由废弃材料经过一定的工艺改造成的，并且在改造的过程中一直遵循着绿色节能高效的生产理念。大部分建筑材料中都会含有一些对人体有害的物质，但是智能高分子材料在生产的过程中坚持使用低毒甚至无毒的生产工艺，还有一些智能高分子材料甚至能够对有害物质进行吸附，因此说，将智能高分子材料运用到建筑工程中能够为居民提供更加优质和安全的生活环境。

2 智能高分子材料在建筑工程中的应用

2.1 自修复高分子材料

自修复高分子材料，就是能够自主进行修复的材料，其中主要有热固性树脂、弹性体、橡胶、热塑性树脂等种类，建筑工程施工企业可以根据不同的建筑需求选择相应的智能高分子材料，不仅能够有效地降低建筑工程施工的成本，还能够提升建筑工程施工的质量，绿色节能的智能高分子材料还能够为用户提供更加优质安全的居住环境。

自修复型的智能高分子材料中利用了超分子的作用，在受到相应的损伤后，能够自主进行可逆性的修复，目前我国建筑工程施工中普遍应用聚丙烯酸酯的自修复智能高分子材料，这种智能高分子材料的表现为支化的形式，并且在其支链中带有一定的柔性，正是因为受其柔性侧链的影响，聚丙烯酸酯带有一定的动态性，而且这种智能高分子材料中又存在着大量的动态氢键，所以聚丙烯酸酯在受到损伤之后能够在极快的时间内完成自我修复。经过大量的研究，相关科研人员发现将聚丙烯酸脂进行可逆性的加成反应，能够得到苯乙烯-丙乙烯酸丁脂嵌段共聚物，经过相应的处理后，这种物质具有极强的自我修复性，尤其在45℃下，这种材料能够自我恢复到受损之前的90%以上。配体-金属配合物的有效运用也需要利用到超分子的作用，相关研究表明，在乙烯和丁烯低聚物的末端内加入相应的配体，能够引发这两种物质之间发生配位反应，进而产生一种超分子聚合物，当这种物质受到相应的损伤时，可以运用紫外线的辐射将这种物质分离，再将分离出的物质转化为低聚物，这样材料因为受到损伤产生的裂痕就会形成均一化，这时候再将紫外线撤去，分离出的金属和配体就会重新发生配位反应，进而实现超分子聚合物的自我修复，这种超分子聚合物重新进行配位反应的速度相当快，一般几分钟就可以完成重新配位。目前还有一种无规聚苯乙烯的智能高分子材料，这种智能高分子材料的侧链中含有一定的咪唑基因，在这种智能高分子材料中加入一定的金属锌盐，能够使其具有极强的自我修复能力，在这种动态的咪唑基因与金属锌盐中的锌离子发生超分子反应后，在常温环境中最多3h之内就能够使这种材料受损之前的性能恢复100%。

2.2 导电高分子材料

目前我国建筑工程施工中已经广泛地应用导电智能高分子材料，这种智能高分子材料能够实现能量之间的相互转换，实现光能与电能之间的相互转化，被广泛地应用于建筑工程中的能源和发生材料中，而利用电能与热能在这种材料中的高效转化能够应用于建筑保温材料中。通过将这种导电高分子材料应用到发光和能源材料中产生了PLED灯管，这种发光材料的改造和生产成本较低，并且具有良好的环保性能，将喷墨打印技术运用到这种发光材料的生产改造中，能够极大地提升PLED灯管的生产效率，使其生产改造的时间成本大幅降低。这种叫作PLED的发光材料具有较强的耐腐蚀性能，还具有较强的可塑性能，进而能够将其制造成各种各样形式不一的发光材料，而且利用这种智能高分子材料制备出的发光材料还具有极高的发光性能，而且通过改变聚合物的结构就能够轻松地实现色彩和光强的调节，因此说这种智能高分子材料的市场前景极为广泛，而且这种智能高分子材料的生产改造原料也具有较强的可挑选性。利用这种导电智能高分子材料还能够制备出聚对苯乙炔，这种智能高分子材料具有相当良好的运行性能，可以说是在聚合物太阳能电池研究领域中的一项重大突破。但是与传统的太阳能电池相比，这种新型聚合物太阳能电池的运行性能依然较低，因此相关的研究人员决定从提升聚合物导电性能入手进行不断研究，经过多年的研究，研究人员制造出了一种具有较高运行性能的导电聚合物，光能与电能之间的转化率可以达到8%左右，而且较传统的聚合物太阳能电池相比，这种新型的智能高分子材料的生产成本仅是其80%，后来相关研究人员又制备出了一种运行效率达到10.6%的新型聚合物太阳能电池，这是在聚合物太阳能电池研究领域中的另一突破。所以说，将智能高分子材料运用到建筑行业中，能够为建筑工程提供有力的生产动力。

2.3 环境敏感型高分子材料

目前建筑工程中运用高分子技术的还有环境敏感型材料，这种智能高分子材料对于周边的环境具有较强的敏感度，进而根据周围环境的变化发生相应的反应和变化。例如，我国建筑行业中普遍应用聚丙烯酰胺材料，这种智能高分子材料内部同时具有高密度范德华力和高密度氢键两种相结构，在不同的温度下，这两种相结构之间也会产生相应的反应，进而呈现出不同的颜色。将这一特殊性能应用到建筑外墙材料中，在温度降低的时候，就会呈现出较深的颜色，进而有效地提升建筑对于周围热量的吸收。当温度较高的时候，这种外墙材料就会呈现出浅色，进而有效地减少建筑外墙材料对于热量的吸收，实现建筑温度的自我调节。目前有一种环境敏感型的智能高分子材料聚N-异丙基丙烯酰胺，这种智能高分子材料具有良好的热至变色性能，这种材料内部两种相结构的稳定温度在31.5℃，这一温度对于人员来说较为适宜，如果周围温度低于这一温度时，其内部的氢键密度就会相应的增大，这时候就会呈现出黑色的外表，对于周围热量的吸收能力就会大幅提高，进而提升建筑内部的温度。当温度高于31.5℃时，其内部范德华力就会相应的增加，进而呈现出白色的外观，对于周围温度和热量的吸收能力就会大幅降低，进而实现建筑内部温度的降低，将这种智能高分子材料运用到建筑外墙中，能够实现建筑内部温度的自我调节，为用户提供更为舒适的居住环境，还能够大幅降低制冷和制热过程中的能量消耗。聚N-异丙基丙烯酰胺还能够随着光照强度的变化呈现出不同的颜色，利用这一性能相关研究人员发明出了一种智能窗帘，当光照强度较高时，这种智能窗帘就会呈现出较深的颜色，进而有效地降低屋内紫外线的渗透。当光照强度较低时，这种由环境敏感型智能高分子材料制成的智能窗帘就会呈现出较浅的颜色，进而为屋内提供较适宜的光照。所以说，利用智能高分子材料的环境敏感特性制造出相应的建筑材料，能够为用户提供更为优质和安全的使用体验，创造出更为舒适的居住环境。