高分子材料与改性
高分子材料的表面改性与性能
高分子材料的表面改性与性能在当今科技飞速发展的时代，高分子材料凭借其优异的性能和广泛的应用领域，已经成为材料科学领域的重要组成部分。
然而，高分子材料的表面性能往往限制了其在某些特定场合的应用。
为了拓展高分子材料的应用范围，提高其性能，表面改性技术应运而生。
高分子材料的表面改性是指在不改变材料本体性能的前提下，通过物理、化学或生物等方法对材料表面的化学组成、微观结构和物理性能进行调整和优化。
其目的是改善高分子材料的表面润湿性、黏附性、耐磨性、耐腐蚀性、生物相容性等性能，以满足不同领域的应用需求。
物理改性方法是表面改性中较为常见的一类。
其中，等离子体处理是一种高效的技术手段。
等离子体中的高能粒子能够与高分子材料表面发生碰撞和反应，引入新的官能团，增加表面粗糙度，从而改善表面的亲水性和黏附性。
例如，经过等离子体处理的聚乙烯薄膜，其表面能显著提高，与油墨、涂料的结合力增强，印刷和涂装效果得到明显改善。
另一种物理改性方法是离子束注入。
通过将高能离子注入到高分子材料表面，可以改变表面的化学组成和结构，进而改善其性能。
比如，将氮离子注入到聚四氟乙烯表面，可以显著提高其耐磨性和耐腐蚀性。
化学改性方法在高分子材料表面改性中也具有重要地位。
化学接枝是一种常用的化学改性手段。
通过在高分子材料表面引入活性基团，然后与其他单体进行接枝反应，可以在表面形成一层具有特定性能的接枝聚合物层。
例如，将丙烯酸接枝到聚丙烯表面，可以使其具有良好的亲水性和生物相容性。
表面涂层也是一种常见的化学改性方法。
在高分子材料表面涂覆一层具有特定性能的涂层材料，如金属涂层、陶瓷涂层或聚合物涂层，可以显著改善其表面性能。
比如，在塑料表面涂覆一层金属涂层，可以赋予其良好的导电性和电磁屏蔽性能。
除了物理和化学改性方法，生物改性方法在近年来也受到了广泛关注。
生物改性主要是通过在高分子材料表面固定生物活性分子，如蛋白质、酶、抗体等，赋予材料特定的生物功能。
高分子材料改性技术
高分子材料的几种常用改性技术，如化学改性、共混改性、填充改性、纤维增强改性、表面改性技术。
化学改性是通过化学反应改变聚合物的物理、化学性质的方法。
如聚苯乙烯的硬链段刚性太强，可引进聚乙烯软链段，增加韧性；尼龙、聚酯等聚合物的端基(氨基、羧基、羟基等)，可用一元酸(苯甲酸或乙酸酐)、一元醇(环己醇、丁醇或苯甲醇等)进行端基封闭；由多元醇与多元酸缩聚而成的醇酸聚酯耐水性及韧性差，加入脂肪酸进行改性后可以显著提高它的耐湿性和耐水性，弹性也相应提高。
共混是指共同混合，是一种物理方法，使几种材料均匀混合，以提高材料性能的方法，工业上用炼胶机将不同橡胶或橡胶与塑料，均匀地混炼成胶料是典型的例子，也可以在聚合物中加入某些特殊性能的成分以改变聚合物的性能如导电性能等。
在塑料成型加工过程中加入无机或有机填料的过程称为填充改性。
是在塑料基体（母体）中加入模量高得多的非纤维类的材料（一般为微粒状）。
通常认为填充改性是为了降低成本而进行的，实际上很多塑料制品如果没有填充助剂的加入，很难得到符合满意的应用效果。
高分子材料的合成与改性方法
高分子材料的合成与改性方法高分子材料是一类具有长链结构的大分子化合物，广泛应用于塑料、橡胶、纤维等各个领域。
为了提高高分子材料的性能和应用范围，人们经过长期研究，发展了多种合成和改性方法。
本文将介绍一些常见的高分子材料的合成与改性方法。
一、高分子材料的合成方法1. 缩聚聚合法缩聚聚合法是一种常用的高分子材料合成方法。
它通过将两个或多个小分子单体，在适当的条件下，通过缩聚反应或聚合反应连接成长链高分子化合物。
常见的缩聚聚合法包括：（1）酯交换聚合法：如聚酯的合成。
该方法以酯类单体为原料，通过酯交换反应，合成具有酯键的长链高分子。
（2）醚化聚合法：如聚醚的合成。
该方法以含有醚键的单体为原料，通过醚化反应，将多个单体连接成长链高分子。
（3）胺缩合聚合法：如聚酰胺的合成。
该方法以胺类和酸酐为原料，通过胺缩合反应，生成酰胺键，形成长链高分子。
2. 聚合反应法聚合反应法是指通过单体的自由基聚合、离子聚合或开环聚合等反应，将单体聚合成高分子链的方法。
常见的聚合反应法包括：（1）自由基聚合法：如聚丙烯的合成。
该方法以丙烯单体为原料，通过自由基引发剂引发聚合反应，形成聚合度较高的聚丙烯。
（2）阴离子聚合法：如聚乙烯的合成。
该方法以乙烯单体为原料，通过阴离子引发剂引发聚合反应，生成聚合度较高的聚乙烯。
3. 交联聚合法交联聚合法是指通过交联剂将线性高分子材料进行交联，形成具有空间网络结构的材料。
该方法可以提高高分子材料的力学性能和热稳定性，常见的交联聚合法包括：（1）辐射交联法：如交联聚乙烯的合成。
该方法以聚乙烯为原料，通过辐射照射，引发聚乙烯链的交联，形成具有交联结构的聚乙烯材料。
（2）化学交联法：如交联聚氨酯的合成。
该方法以含有多官能团的单体为原料，通过化学反应引发交联反应，形成交联结构的聚氨酯材料。
二、高分子材料的改性方法1. 加入填料加入填料是一种常用的高分子材料改性方法。
填料可以提高高分子材料的强度、硬度、耐磨性和导热性等性能，常见的填料有纤维素、硅酸盐、碳黑等。
高分子材料的合成与改性
高分子材料的合成与改性高分子材料，作为现代科技领域的重要基础材料之一，在各个领域都具有广泛的应用前景。
其合成与改性技术是研究者们持续关注的热点之一。
本文将探讨高分子材料的合成与改性的研究进展，并讨论其在实际应用中的意义。
首先，关于高分子材料的合成方法，目前主要包括聚合法、开环聚合法和化学修饰法等几种。
聚合法是通过共价键将单体分子连接成高分子链，形成大分子聚合物。
在聚合过程中，可以选择不同的聚合方法，如自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合等，从而控制聚合物的结构和性能。
开环聚合法则是通过环化反应将单体环化成高分子。
化学修饰法是在合成高分子材料的基础上，通过引入不同的官能团或发生化学反应，改变材料的性质。
这些方法各有优劣，可根据具体需求进行选择。
高分子材料的改性是为了改善材料的性能以满足特定的应用需求。
常用的改性方法主要包括添加剂改性、共混改性和界面改性等。
添加剂改性是通过向高分子材料中添加小分子化合物或其他聚合物，以改善材料的力学性能、热学性能、电学性能等。
共混改性是将两种或多种不同性质的高分子材料混合在一起，形成新的复合材料。
界面改性则是在高分子材料和其他材料接触的界面上进行修饰，使其界面的粘接性、相容性和交联性得到增强。
这些改性方法广泛应用于高分子材料的研究和工业生产中。
高分子材料的合成与改性对于材料的性能和应用具有重要意义。
它们的研究和应用可以改善材料的力学性能、热学性能、电学性能等，从而实现更广泛的应用。
例如，在航空航天领域，通过合成和改性高分子材料，可以制备轻质、高强度、高耐高温的材料，以满足飞机、航天器等的结构需求。
在电子领域，通过合成和改性高分子材料，可以制备柔性显示器材料、导电高分子材料等，促进电子技术的发展。
在医疗领域，通过合成和改性高分子材料，可以制备生物相容性材料、药物缓释系统等，用于医疗器械和药物治疗。
因此，高分子材料的合成与改性在现代科技应用中具有广泛的前景和潜力。
综上所述，高分子材料的合成与改性是当前研究的热点，并在各个领域具有重要意义。
高分子材料的合成与改性
高分子材料的合成与改性高分子材料在现代工业和科学中具有重要的地位，其广泛应用于塑料制品、橡胶制品、纤维材料、涂料等领域。
高分子材料的性能往往直接关系到其合成方法和改性方式。
本文将介绍高分子材料的合成方法和改性技术，以及这些方法和技术在不同领域的应用。
一、高分子材料的合成方法高分子材料的合成方法主要包括聚合法、缩聚法和交联法。
聚合法是将单体分子通过化学反应逐一连接成长链高分子，常见的聚合方法有自由基聚合和阴离子聚合。
缩聚法是通过反应两种或多种具有活性基团的分子，使它们相互连接形成高分子，如酯交换反应和酰胺缩合反应。
交联法是在聚合体中引入交联剂，使其形成三维网络结构，从而增加材料的力学性能和热稳定性。
二、高分子材料的改性技术1. 添加剂改性添加剂改性是通过向高分子材料中添加适量的改性剂来改变其性能，常见的添加剂包括增塑剂、增韧剂、阻燃剂等。
增塑剂可以提高材料的柔软性和延展性，增韧剂可以增加材料的韧性和抗冲击性，阻燃剂可以提高材料的阻燃性能。
2. 聚合改性聚合改性是将具有特定功能基团的单体引入到高分子材料中，使其具有新的性能。
例如，引入亲水性基团可以提高材料的亲水性；引入功能性基团可以使材料具有生物活性等。
3. 化学修饰化学修饰是在高分子材料表面进行化学反应，改变其表面性质。
常见的化学修饰方法包括硫化、酸碱处理、活性基团的引入等。
化学修饰可以改善材料的粘接性能、耐热性和抗溶剂性。
4. 物理改性物理改性是通过对材料进行物理处理，改变其结构和性能。
常见的物理改性方法包括拉伸、压缩、注塑等。
物理改性可以改变材料的力学性能、热性能和透明性。
三、高分子材料的应用高分子材料具有广泛的应用前景，以下介绍其中几个典型应用领域：1. 塑料制品高分子材料在塑料制品中有着广泛的应用，如包装材料、电子产品外壳、汽车零部件等。
在塑料制品的生产中，通过改变高分子材料的合成方法和改性技术，可以实现塑料材料的力学性能、透明性、耐热性等方面的优化。
生物基高分子材料的改性研究及应用前景
生物基高分子材料的改性研究及应用前景生物基高分子材料是一类以生物质为主要原料的高分子材料，具有生物可降解性、可再生性、低毒性等优点，被广泛研究和应用于各个领域。
然而，生物基高分子材料的应用受限于其性能和功能的局限性。
为了改善这些材料的特性和拓展它们的应用范围，研究人员致力于对生物基高分子材料进行改性研究。
本文将讨论生物基高分子材料的改性方法、改性效果以及应用前景。
一、改性方法：1. 添加增塑剂：增塑剂的添加可以提高材料的柔韧性和韧性，改善塑料化性能。
常用的增塑剂有环氧化大豆油、丁酸酯类、塑化型淀粉等。
这些增塑剂可以通过与生物基高分子材料发生物理或化学反应，使材料更加柔韧，并增加耐热性和耐寒性。
2. 改变分子结构：通过改变生物基高分子材料的分子结构，可以调整材料的物理性质和化学性质。
例如，通过交联反应、控制分子链的聚合度和取代度等方法，可以改变材料的硬度、膨胀性、透明度和抗拉强度等性能。
3. 掺杂添加剂：掺杂添加剂的引入可以改变材料的电学、导热或阻燃性能。
例如，掺入导电填料如碳纳米管、石墨烯等可以使生物基高分子材料具有导电性能，拓展其应用领域；而掺入阻燃剂可以提高材料的阻燃性能，降低火灾风险等。
4. 表面改性：通过在生物基高分子材料表面引入功能性基团或涂层，可以改变材料的表面性质，如亲水性、亲油性、抗污染性等。
这些改性方法可以通过表面修饰、涂层技术等实现。
二、改性效果：生物基高分子材料的改性可以显著改善其性能，并拓展其应用范围。
改性后的生物基高分子材料具有以下优势：1. 提高机械性能：改性后的材料具有更好的韧性、刚性和强度，能够满足不同领域的需求。
例如，改性后的生物基塑料可以替代传统塑料在包装、建筑和汽车行业等领域的使用。
2. 改善热稳定性：通过添加热稳定剂或改变分子结构，可以提高生物基高分子材料的热稳定性，使其能够耐受高温环境。
这使得生物基高分子材料在电子、航空航天等领域的应用更加可行。
3. 提高生物相容性：由于生物基高分子材料具有生物可降解性和低毒性等特性，改性后的材料更适用于医疗领域的应用，如生物医学材料、药物输送系统等。
高分子的合成和改性方法
高分子的合成和改性方法高分子是一种大分子化合物，由许多相同或不同的单体分子经过化学反应聚合而成。
它们主要是由碳、氢、氧、氮等元素组成的。
高分子材料具有多种性能，如可塑性，强度，耐热性，耐腐蚀性和十字链耐早期断裂等特性。
高分子合成和改性方法的发展是化学工业中的重要部分。
本文将介绍一些高分子的合成和改性方法。
一、高分子的合成方法1.自由基聚合法这是一种重要的合成方法，也是制备高分子的最常用的方法之一。
自由基聚合法有很多变化，但基本原理都是通过引发剂使单体产生自由基或离子，然后它们逐渐聚合起来，形成高分子链。
该方法可以用来制备具有不同性能和结构的聚合物，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等。
2.阴离子聚合法这种方法需要一种强碱性或强酸性催化剂，它们可以将单体分子中的阴离子引发出来，让它们逐步聚合。
该方法常用于制备聚氯乙烯、聚丙烯等。
3.阳离子聚合法这种方法也需要催化剂，但它们能够将单体中的阳离子引发出来，然后逐步聚合。
阳离子聚合法主要用于制备一些具有特殊性能的高分子。
4.环氧化合物开环聚合法这种方法要求单体具有环氧基团，环氧基团可以通过许多方法引发开环反应，然后两端的碳原子被连接起来形成高分子链。
环氧化合物开环聚合法主要用于制备聚醚和聚脲等。
二、高分子的改性方法高分子的改性方法可以改变它们的性质和用途。
以下是常见的高分子改性方法。
1.复合复合是一种将两种或两种以上材料组合在一起的方法，实现高分子材料的改性。
例如，复合聚合物可以通过混合两种不同种类的高聚物来制备，这样可以改变聚合物的特性，如耐磨性、耐火性等。
2.交联交联是将高分子链之间的架桥分子引入高分子中的化学方法，使高分子链相互交联，形成一种更加稳定的三维网络结构，从而改善其性能和性质。
交联改性法主要应用于改变高分子的强度、协调性等。
3.共混共混是指将两种或更多的高分子混合在一起，并通过一些物理或化学性质的变化来改善或改变物质的性质，例如分散性，热稳定性，防火性等。
高分子材料的界面改性及应用研究
高分子材料的界面改性及应用研究一、介绍高分子材料是一种重要的工程材料，在工业生产、医疗卫生、能源领域等方面都有广泛的应用。
然而，由于高分子材料表面的缺陷和自由基等缺陷，使其在使用过程中容易出现劣化、老化以及化学反应等问题。
所以界面改性技术的应用升级已变得越发重要。
二、高分子材料界面改性的方法界面改性技术是通过在高分子材料表面附加一种或多种化学物质的方式，改变高分子材料表面的化学和物理性质以及结构，从而达到优化物体性能的目的。
界面改性主要有以下几种方法：1.表面包覆法表面包覆法是在高分子粒子表面生成一层包裹。
主要应用于高分子材料的稳定性和物理力学性能的提高以及抗氧化性能的改善。
常见的包覆材料有硅酸盐、钛酸盐等。
2.气相沉积法气相沉积法是把目标材料的气体原子或分子通过蒸发、溅射等方式冲击到高分子材料表面上去。
它可用于制备高分子涂层、表面修饰。
3.表面活性改性法表面活性改性法是通过在高分子材料表面改变表面活性基团的方式，从而改变其物理和化学性质的方法。
常见的表面活性基团有羟基、胺基、羰基等。
4.离子注入法离子注入法是利用加速器将目标离子加速到高速度，在高分子材料表面形成一层薄层，从而实现界面改性的方法。
常见的离子有氮、氩等。
三、高分子材料界面改性的应用研究界面改性技术对高分子材料性质的改善，使其在各种领域得到广泛应用。
下面以几个示例介绍其应用研究：1.在医疗方面，通过界面改性技术，增加了不同颜色的荧光纳米包被物质的吸附能力，使比色比荧光更具选择性信号，有望在癌症早期筛查和诊断中得到广泛应用。
2.在电力行业，通过界面改性技术，制备出耐高温、防辐照的电线、电缆等，提升了电线电缆的使用寿命。
3.在机械工程方面，通过界面改性技术，可以制备出具有耐磨、耐冲击、抗静电等特性的高分子材料，从而提高机械设备的使用寿命和安全性。
四、结论高分子材料界面改性技术作为先进的表面改性技术，在材料科学与技术领域具有重要的应用前景。
高分子材料加工及表面改性技术
高分子材料加工及表面改性技术高分子材料，其实就是具有很高分子量的化合物。
这种材料具有比较高的强度和韧性，可以应用在很多领域中，例如工业、医学、电子等等方面，而高分子材料加工及表面改性技术，则是围绕着这种材料的处理技术而展开的研究和实践。
在这篇文章中，我将针对高分子材料的加工和表面改性技术进行探讨。
一、高分子材料加工技术高分子材料的加工技术，主要包括成型加工、加工工艺以及加工装备等三个方面。
1. 成型加工成型加工，是指将高分子材料加工成所需形状和尺寸的工艺过程。
其中，最常见的成型加工方法，便是注塑成型。
注塑成型是一种通过芯棒将熔化的高分子塑料注入模具中冷却成型的方法。
该方法在整个加工处理过程中，需要用到注塑机、机械手等设备。
此外，还有挤出成型、吹塑成型、压缩成型等不同的成型加工方法。
这些方法，适用于不同的高分子材料以及不同的加工需求。
2. 加工工艺加工工艺，则是指通过调节加工参数，使高分子材料达到最佳加工状态。
对于不同的高分子材料，其加工参数也会有所不同。
举例来说，在进行注塑加工处理时，需要考虑高分子材料的注塑温度、注塑压力、注塑速度、模具温度等因素。
3. 加工装备高分子材料加工中，加工装备则是重要的辅助性因素。
相应的，加工装备的维护保养，以及开展相应的技术培训，也是加工成功的关键之一。
二、高分子材料表面改性技术除了高分子材料加工技术以外，改善高分子材料表面性能的技术也受到了广泛的关注。
表面改性技术，可以通过物理、化学、生物等多种途径，将高分子材料的表面性能得到改进。
1. 物理方法物理方法，指的是通过物理手段来进行表面改性。
例如，通过使用阳极氧化、喷砂处理以及激光加工等方法，对高分子材料的表面进行改良。
在这些方法中，激光加工则属于一种比较高效的表面处理技术。
通过使用激光加工设备，可以在材料表面形成微米级别的表面结构和纳米级别的结晶区域，从而达到更好的表面改性。
2. 化学方法化学方法，指的是在高分子材料表面添加化学物质，从而起到改性的作用。
高分子材料的界面调控与改性
高分子材料的界面调控与改性高分子材料是一种重要的功能性材料，具有广泛的应用领域。
然而，传统的高分子材料在一些特定的应用中存在一些问题，比如界面性能不佳、机械性能不足等。
因此，对高分子材料进行界面调控与改性成为了一个研究的热点课题。
界面是高分子材料中不可忽视的因素之一，它直接影响了材料的性能和应用。
通过对高分子材料界面的调控，可以改善材料的耐候性、热稳定性、机械性能等。
常用的方法包括界面改性剂的添加、界面的表面修饰和界面的微观结构调控等。
界面改性剂的添加是一种简单有效的方法。
通过添加一定量的改性剂，可以改善高分子材料与其他材料的相容性，降低相间界面的张力，从而提高材料的强度和韧性。
例如，聚合物材料中添加的表面活性剂可以改善其与填料的相容性，增强材料的耐磨性和耐腐蚀性。
表面修饰是另一种常用的界面调控方法。
通过对高分子材料表面进行物理或化学处理，可以改变其表面性质，从而提高界面的粘接性和稳定性。
常用的表面修饰方法包括等离子体处理、溶胶凝胶涂覆、化学修饰等。
例如，通过等离子体处理可以增加材料表面的粗糙度，提高界面的机械锚固效果，从而增强材料的黏结强度。
界面的微观结构调控是一种较为复杂的方法。
通过控制高分子材料的分子排布、晶体结构、分子链的取向等，可以调控材料的微观结构，从而改善界面性能。
例如，通过高分子材料的取向调控，可提高材料的导电性能和热导性能。
除了界面调控外，高分子材料的改性也是提高其性能的重要手段。
材料的改性通常包括增强改性和功能改性两种方式。
增强改性主要是通过添加增强剂，如纤维增强剂、填充剂等，来提高材料的机械强度和刚性。
功能改性主要是通过添加功能性填料、有机合成改性剂等，来赋予材料特定的性能，如导电性、吸附性等。
高分子材料的界面调控与改性在实际应用中有着广泛的用途。
例如，在汽车制造行业中，通过界面的调控与改性可以提高材料与涂层的粘接性能，增加涂层的附着力，提高汽车的耐候性和抗腐蚀性。
在电子器件制造行业中，通过界面的调控与改性可以增加材料的导电性能，提高器件的稳定性和可靠性。
高分子材料的改性与改性实验
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汇报人：
目录 /目录
01
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04
高分子材料改 性的实验流程
02
高分子材料改 性的重要性
05
高分子材料改 性实验的注意 事项
03
高分子材料改 性的方法
06
高分子材料改 性实验的应用 前景
实验材料：详细列出实验所需的材料和 设备
实验步骤：详细描述实验的操作步骤和 过程
实验分析：对实验结果进行分析和解释
实验结论：总结实验结果，提出结论和 建议
06
高分子材料改性实验的 应用前景
在工业生产中的应用
高分子材料改性实验在电子 工业中的应用
高分子材料改性实验在汽车 工业中的应用
高分子材料改性实验在建筑 材料工业中的应用
05
高分子材料改性实验的 注意事项
安全问题
实验过程中必须穿 戴防护设备，如手 套、口罩、护目镜 等
实验过程中应避免 接触高温、高压、 有毒有害物质
实验过程中应遵守 实验室安全规定， 如禁止吸烟、饮食 等
实验结束后应妥善 处理废弃物，避免 环境污染
实验设备与试剂管理
实验设备：选择合适的设备，如搅拌器、加热器等，确保实验顺利进行。 试剂管理：妥善保管各种试剂，避免污染和变质，确保实验结果的准确性。 实验环境：保持实验室清洁、通风，避免外界因素对实验结果的影响。 安全防护：遵守实验室安全规定，穿戴防护设备，确保实验人员的安全。
降低成本
改性可以使材料更加环保， 减少废弃物的产生，降低环 保成本
通过改性，可以提高材料的 性能，降低生产成本
改性可以使材料更加耐用， 减少维修和更换成本
高分子材料的表面改性与功能化
高分子材料的表面改性与功能化高分子材料是一类重要的材料，广泛应用于许多领域。
然而，由于其特殊的性质和结构，其表面常常具有一些不足，如亲水性差、耐磨性差等问题。
为了克服这些问题，提高高分子材料的性能，人们提出了表面改性和功能化的方法。
本文将介绍高分子材料的表面改性与功能化的基本概念、方法和应用。
一、表面改性的概念和方法表面改性是指对高分子材料表面进行一系列化学或物理处理，改变其表面性质的过程。
常见的表面改性方法包括：1. 化学改性：通过在高分子材料表面引入新的官能团，改变其表面性质。
例如，通过表面引入羟基、氨基等官能团，可以增强高分子材料的亲水性；2. 物理改性：利用物理方法改变高分子材料的表面形貌和性质。
例如，利用等离子体处理可以使高分子材料表面形成更为平整的结构，增加其耐磨性；3. 界面改性：在高分子材料表面形成一层致密的界面层，提高其与其他材料的相容性。
例如，通过溶液法将一层介于高分子材料与其他材料之间的化合物涂覆在其表面，形成稳定的界面。
二、功能化的概念和方法功能化是指在高分子材料的表面上引入具有特定功能的官能团或化合物，赋予其新的性能和应用功能。
常见的功能化方法包括：1. 生物功能化：在高分子材料的表面引入生物活性分子，使其具有生物相容性、抗菌性等功能。
例如，通过将低分子量的抗菌剂共聚合到高分子材料表面，可以使其具有良好的抗菌性；2. 光学功能化：在高分子材料表面引入光学活性分子，使其具有光学透明性、光泽等功能。
例如，通过将含有特定荧光基团的物质接枝到高分子材料表面，可以使其具有荧光效应；3. 电化学功能化：在高分子材料表面引入具有良好电导性的分子，使其具有电容、电解质传感器等功能。
例如，通过在高分子材料表面修饰金属氧化物纳米颗粒，可以增加其电导性和储能性能。
三、高分子材料的表面改性与功能化的应用高分子材料的表面改性与功能化可以赋予其新的应用领域和性能。
以下举例说明：1. 表面亲水改性的应用：将表面亲水改性的高分子材料广泛应用于涂层、纺织品等领域，提高其耐水性和易清洁性；2. 生物功能化的应用：将生物活性分子功能化的高分子材料应用于医疗领域，如人工骨骼、药物缓释系统等；3. 光学功能化的应用：将具有光学功能的高分子材料应用于光学器件制造，如光纤、光学屏幕等；4. 电化学功能化的应用：将具有电化学功能的高分子材料应用于能源存储与传感器等领域，促进新能源技术的发展。
高分子材料改性
高分子材料改性高分子材料是一类具有高分子量、由重复单元组成的大分子化合物。
由于其独特的物理和化学性质，高分子材料在各个领域都有着广泛的应用。
然而，传统的高分子材料在某些方面可能存在着一些不足，比如耐热性、耐候性、机械性能等方面。
因此，为了满足不同领域对高分子材料性能的需求，高分子材料改性成为了一个研究热点。
高分子材料改性是指通过在高分子材料中引入其他物质或改变其结构，来改善其性能的方法。
常见的高分子材料改性方法包括添加填料、引入共混物、化学交联等。
这些方法可以有效地改善高分子材料的力学性能、耐热性、耐候性等方面的性能。
其中，添加填料是一种常见的高分子材料改性方法。
通过向高分子材料中添加纳米级或微米级的填料，如纳米粒子、纤维素、碳纳米管等，可以显著改善高分子材料的性能。
例如，添加纳米粒子可以提高高分子材料的强度和硬度，改善其耐磨性和耐热性；添加纤维素可以提高高分子材料的拉伸强度和模量，改善其耐候性和耐化学腐蚀性能；添加碳纳米管可以提高高分子材料的导热性和导电性，拓展其应用领域。
另外，引入共混物也是一种常见的高分子材料改性方法。
通过将两种或多种高分子材料混合在一起，可以获得具有综合性能的共混物。
这种方法可以充分发挥各种高分子材料的优点，弥补各自的不足，从而获得性能更优异的材料。
例如，将耐热性好的高分子材料与耐磨性好的高分子材料共混，可以获得既具有良好耐热性又具有良好耐磨性的材料。
此外，化学交联也是一种常见的高分子材料改性方法。
通过在高分子材料中引入交联剂，可以形成三维网络结构，从而提高高分子材料的热稳定性、耐老化性和机械性能。
这种方法在橡胶、塑料等领域有着广泛的应用。
总的来说，高分子材料改性是一种有效的提高高分子材料性能的方法。
通过添加填料、引入共混物、化学交联等方法，可以改善高分子材料的力学性能、耐热性、耐候性等方面的性能，从而满足不同领域对高分子材料性能的需求。
随着材料科学的不断发展，相信高分子材料改性技术将会在未来得到更广泛的应用和发展。
《高分子材料及改性》课程教学大纲(本科)
《高分子材料及改性》课程教学大纲课程类型：专业课课程要求：必修学时/学分：32学时△学分适用专业：高分子材料工程技术一、课程性质与任务高分子材料改性是高分子材料工程技术专业的一门专业课。
本课程从聚合物共混改性原理出发，对聚合物共混物的分类、发展，聚合物共混物的相容性、形态结构、聚合物成型过程混物的形态结构变化、聚合物共混物的性能、共混物的制备方法等方面进行详细的分析和阐述。
使学生对聚合物的共混改性的基本原理和方法有一个全面的认识，并了解共混改性发展的一些最新进展。
能使学生初步学会运用基本方法来设计、制备聚合物共混物，解决聚合物过程中遇到的实际问题，为获得综合性能优异的聚合物材料提供一条有效途径。
二、教学基本要求第1章概论掌握：聚合物共混改性的基本概念、分类；理解：共混改性的目的、意义；了解：聚合物共混改性的发展概况第2章聚合物之间的相容性掌握：聚合物共混体系相容性的基本概念、聚合物-聚合物相容性理论。
理解：影响聚合物共混物相容性的因素。
了解：聚合物共混体系相图二元相图，LCST、UCST等类型相图，聚合物共混物相容性的测定方法第3章聚合物共混物的形态结构掌握：影响共混物形态结构的因素；理解：聚合物共混物的界面层作用及改善聚合物共混物界面层的方法；了解：聚合物共混物形态结构的基本类型第4章聚合物共混物的性能掌握：聚合物共混物的玻璃化转变特征；聚合物共混物的力学强度。
理解：聚合物共混物的冲击性能、橡胶增韧塑料的增韧机理、影响橡胶增韧塑料冲击强度的因素。
了解：聚合物共混物性能与其组分性能的一般关系第5章聚合物共混物的其他性能掌握：共混物的光学性能理解：共混物的流变性能了解：共混物的密度、电性能第6章聚合物共混物的制备掌握：聚合物共混物的制备方法；理解：物理共混过程原理；了解：共混设备。
第7章增容剂及其在聚合物共混物中的应用掌握：增溶剂的作用原理；理解：增容剂在聚合物共混物中的应用；了解：增溶剂的一般制法第8章聚合物改性实例了解PP、PE、PS、PVC、尼龙、聚酯的共混改性三、课程内容1.概论1.1聚合物改性目的1.2基本概念（重点）1.3聚合物共混物的分类方法（重点）1.4聚合物共混改性的发展概况2.聚合物之间的相容性2.1聚合物之间的相容性的基本特点2.2聚合物-聚合物相容性理论（重点，难点）2.3改善聚合物之间相容性的方法（重点）2.4研究聚合物之间相容性方法3.聚合物共混物的形态结构3.1聚合物共混物形态结构的基本类型3.2聚合物共混物的界面层（难点）3.3影响共混物形态结构的因素（重点）4.聚合物共混物的力学性能4.1聚合物共混物性能与其纯组分性能的一般关系4.2聚合物共混物的玻璃化转变及力学松弛性能（难点）4.3聚合物共混物的力学性能（难点）4.4橡胶增韧塑料的增韧机理（重点）5.聚合物共混物的其他性能5.1聚合物共混物熔体的流变特性（难点）5.2聚合物共混物的透气性和可渗性5.3聚合物共混物的密度以及电学、光学、热性能6.聚合物共混物的制备方法及相关设备6.1制备方法（重点）6.2物理共混过程原理（难点）6.3共混设备7.增容剂及其在聚合物共混物中的应用7.1增溶剂的作用原理（重点）7.2增溶剂的类型及一般制法7.3增容剂在聚合物共混体系中应用实例8.聚合物改性实例PP、PE、PS、PVC、聚酰胺、聚酯的共混改性四、教学环节学时分配五、选用教材1.教材：聚合物共混改性.吴培熙.中国轻工业出版社，19982.参考教材：塑料改性技术.王经武.华工出版社，2004/2六、说明。
《高分子材料改性》课程标准
《高分子材料改性》课程标准一、课程性质与定位《高分子材料改性》是高分子材料工程技术专业的一门专业必修课，教学内容是从事材料工程技术人员必须具备的专业知识。
该课程是在学习了高分子化学及分析、高分子物理、橡胶材料及测试、塑料材料及测试、塑料注射成型技术、塑料挤出成型技术等专业课程基础上开设的一门实践性和综合性都很强的课程。
《高分子材料改性》的主要任务以典型高分子产品改性技术为载体，用实训项目来检验教学效果，通过项目教学，使学生通过本课程的学习，理解材料改性的基本原理，掌握材料改性的基本工艺过程、技术要点与改性材料的物性变化，具有对高分子材料改性初步设计能力，为毕业设计、顶岗实习及今后从事材料生产打下良好基础。
二、学习领域课程描述包括学习领域名称、学年及学时、学习目标和学习内容，见表1。
表1 学习领域课程描述三、学习情境设计与描述1．学习情境设计根据材料工程技术专业培养方案，以基本工作过程为逻辑主线进行课程的学习情景设计。
经过分析，本课程分四个学习情境，见表2。
表2 学习情境设计2．学习情境描述包括学习情境名称、学时、学习目的、学习内容、教学方法和建议、工具与媒体、学生在工作过程中用到的知识、教师所需执教能力要求，见表3-1～3-4。
表3-1 学习情境一描述表3-2 学习情境二描述表3-3 学习情境三描述表3-4 学习情境四描述四、课程评价内容及方式以典型制品的工作过程为导向的项目化教学设计强调过程评价与结果评价的结合；教师评价与学生评价相结合；学校评价与社会评价相结合；通过过程考核、结果考核及阶段性考核等促进学生积极参与，并重视项目进行的每一个过程。
本课程中结果考核占40%，过程考核占60%；结果评价：分为期中和期末考试，考核学生对基本知识、基本技能的认知和应用能力。
题目的形式有名词解释、判断题、简答题、选择题、综合应用题等。
过程评价：包括素质考评、任务考评以及操作考评；具体考核要求下表4-1，打分时采用学生自评、互评、老师评价相结合。
高分子材料的改性与应用
高分子材料的改性与应用高分子材料作为重要的化工材料，在目前的现代工业生产中拥有着广泛的应用，并且随着科技的发展，高分子材料的种类和性能也得到了不断的提高和完善。
但是，高分子材料的性能也是存在短板的，如机械强度、耐热性、耐候性等方面都存在着不足，因此，为了拓展其应用领域和提高其性能，在其制备过程中进行改性处理，成为当今高分子材料研究的热点之一。
本文就高分子材料的改性以及其在实际应用中的一些情况进行探讨。
一、高分子材料的改性1. 界面改性在高分子制备过程中，高分子和填充剂或增强剂等之间相互作用形成的界面可以影响后期材料的性能。
为了改善其性能，可以通过在高分子颗粒表面进行化学修饰的方式来增强材料的结合力，提高材料的机械强度。
界面改性的典型案例就是纳米复合材料，由于纳米颗粒的尺寸小于材料的层间距，所以可以提高材料的结晶度，同时可以使高分子颗粒和纳米颗粒之间产生更强的相互作用，这些相互作用可以减轻高分子链之间的摩擦，进一步提升了材料的机械性能和耐热性。
2. 摩擦学改性摩擦学是指材料在不同的摩擦条件下的性能变化，包括摩擦系数、磨损率等方面。
进行摩擦学改性的目的就是为了提高高分子材料在不同工作条件下的耐磨性，减小其摩擦系数，进而提高其机械强度和耐热性。
主要的摩擦学改性方法有增加摩擦剂、添加润滑剂等，这些改性方式都是在高分子材料表面形成独立的分子层，使外部的力和高分子分子之间的作用力相互减弱，从而达到改善材料摩擦学性能的目的。
3. 功能改性高分子材料还可以通过功能改性的方式提高其特殊性能。
这里的功能指的是材料在特定环境下应展现出的某些性质，涉及到化学、热学、电学、磁学等方面。
其中电学改性就是指在高分子中添加导电性材料，提高其导电率，可以用于生产柔性电子器件，半导体套件等领域。
热学改性是指在高分子中添加热敏媒质，当受到一定范围内的温度波动时，高分子材料的形态、构成和性质就会发生巨变，实现热力传感和调控。
二、高分子材料改性应用案例1. 导电性改性导电性改性主要应用于柔性电子器件的制备中，如智能手环、智能手表等。
高分子材料表面改性及其应用
高分子材料表面改性及其应用一、引言高分子材料具有重要的应用前景，可应用于医药、电子、光电子、动力等领域。
然而，由于高分子材料表面活性差、生物相容性差等缺点，限制了其应用。
因此，高分子材料表面改性技术的发展日益受到关注。
二、高分子材料表面改性的方法1. 物理改性物理改性是通过物理手段改变高分子材料表面的性质。
常用的物理改性方法包括等离子体处理、离子束辐照、紫外线照射、电子束辐照等。
其中，等离子体处理是一种获得高效率、高选择性表面改性的技术，可使高分子材料表面发生氧化、硝化、氟化等反应，提高材料表面的粘附性、亲水性。
2. 化学改性化学改性通过在高分子材料表面涂覆或共价修饰一些化学物质，改变材料表面的化学性质。
化学改性方法包括表面引入活性基团、表面覆盖生物活性分子等。
例如，利用羧基、氨基等活性基团修饰高分子表面，使材料表面具有更好的生物相容性，提高材料在医学领域的应用。
3. 生物改性生物改性是将高分子材料通过与生物体组织体液交互作用，使材料表面具有良好的生物相容性、生物功能等性质。
生物改性方法包括表面覆盖生物大分子、生物反应器改性、细胞培养等。
生物改性能够大幅提高高分子材料的生物相容性，为生物医药领域的高分子制品应用提供了关键技术。
三、高分子材料表面改性应用1. 医学领域高分子材料表面改性技术在医学领域中得到了广泛的应用，如制备生物相容性好的材料，用于修复组织损伤，支架修复等。
例如，聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯、羟基磷灰石等高分子材料对人体组织具有较好的生物相容性和生物活性，可以制备成支架、细胞培养器等有益医疗材料。
2. 环保领域高分子材料表面改性技术也逐渐得到应用于环保领域。
例如，旋转切削颗粒床方法可通过表面氨基化修饰降解至少18种有机污染物，用于处理水体中存在的各种有机污染物。
3. 光电领域高分子材料表面改性技术在光电领域中也发挥了重要的作用，可制备光电材料，如发光二极管、太阳能电池等。
例如，聚苯胺是制备高效太阳能电池的重要材料之一，采用电子束辐照技术可制备固态电解质太阳能电池，其效率高于传统PbS/CQDs量子点太阳能电池。
高分子材料的改性及其应用
高分子材料的改性及其应用高分子材料是一种具有很多优良性能的材料，包括增塑、加固、耐磨、耐酸碱、防火等等。
然而，由于高分子材料的基础性质是所谓的“塑料”，它的弱点就在于它的机械性能不够强，而且维持其形状的能力也较差。
因此，为了打破这些局限性，人们一直在进行高分子材料的改性研究，以期让它们在更广泛的应用中发挥更好的效果。
改性技术在高分子材料领域中已经被应用了很多年，产生了许多种类的增塑剂、加固剂和添加剂，使得高分子材料更适合各种各样的制造用途。
这些技术的发展，使得高分子材料的性能得到了很大程度的提高，也拓宽了高分子材料的应用领域。
下面，将围绕我们研究总结的高分子材料改性的主题，从以下几个方面展开讨论。
I. 改性方法高分子材料改性的方法多种多样，包括机械强化、化学改性、光引发改性、辐射改性等等。
其中最常用的方法是添加剂改性，即在原材料中添加特定的化合物，使其性能发生改变。
A. 增塑剂增塑剂被广泛用于改善高分子材料的延展性和弯曲性。
在材料中加入增塑剂可以减轻材料制造和後加工的过程，还可以增加材料的弯曲耐力，弹性和韧性，提高抗寒性能。
同时，增塑剂加入后的高分子材料还能增加光泽度，改变色泽和触感。
B. 提高抗紫外线性能的添加剂材料在接受阳光和紫外线辐射时会发生劣化或衰减。
为了防止高分子材料被紫外线辐射所破坏，大量的防护添加剂已经被成功制造出来。
这些添加剂能够吸收和反射紫外线，并改变材料的化学反应过程，使其能够阻止紫外线的引发作用并增加材料的耐热性能，抗压性能和耐水性能。
C. 加强剂加强剂是用于提高高分子材料的力学性能和耐磨性的化合物。
添加了加强剂的高分子材料能够吸收能量，减轻撞击时产生的冲击，从而降低内部应力。
加强剂常用于高强度聚合物制品的生产过程中。
硬纤维素、聚酯、聚乙烯、喷涂粉、玻璃和碳纤维等都是常见的加强剂。
D. 其他添加剂其他添加剂还包括防火剂、排放性添加剂、电阻添加剂、发泡剂、乳化剂和紧缩剂等。
II. 改性应用高分子材料改性的应用领域涵盖了各种制造行业，比如：电子工业、建筑工业、食品包装工业和汽车制造业等等。
高分子材料改性综述
高分子材料改性综述在当今的社会中, 材料是人类赖以生存和发展的重要物质, 是现代工业和高科技发展的基础和关键。
由于材料单体的种类有限, 而且材料单体的单一的某的些性能比较差, 不符合人们所求, 所以要对其材料经行改性。
所谓的改性是通过物理, 机械和化学等作用使搞分子材料原有的性能得到改善。
高分子材料的改性即可能是物理变化也可能是化学变化在终多的改性方法中, 共混改性是最简单的也是最直接的方法。
他可以在各种加工设备中完成, 通过共混改性可以使高分子材料得到比较好的性能上的提升。
并且是现在应用最广的改性方法之一。
化学改性可以赋予高分子材料更好的物理化学和力学性能, 现在常用的有无轨共聚, 交替共聚, 嵌段共聚, 接枝共聚, 交联和互穿聚合物网络等技术, 化学改性能得更高的性能比物理改性, 但化学改性比物理改性的成本一般会更高, 而且工艺过程更复杂, 设备的要求更高。
还有填充与纤维增强改性, 表面改性, 共挤出复合改性, 对于公挤出复合改性一般用于管材等应用会比较多一高分子的共混改性高分子共混改性的目的和作用有: 1可以从各高分子组分的性能中取长补短, 获得更优越的性能的材料, 2还可以改善其高分子的加工性能。
3或者还可以制备新型的高分子材料, 聚烯烃与壳聚糖共混可以获得抗菌功能的材料。
4还可以使一些材料原本比较贵, 通过改性在不降低其原有的材料性能上可以使材料的成本更低。
在高分子的改性中遇到的一个难题就是两种或者多种不同的材料共混时他们的相容性, , 两种高分子能否相容就取决他们共混工程的自由能的变化, △Gm=△Hm-T△Sm≤0由于高分子的相对分子质量很大, 共混的过程熵变化很小, 如果高分子之间不存在特殊的相互作用, 共混过程通常是吸热过程, 也就是△Hm＞0,因此绝大多的高分子共混时不能达到分子水平的共混,因此要他们自由相容是很困难的,这样我们就要借助其他方法来使他们相容,如增容剂.增溶剂是能使不相容的两种高分子结合在一起,从而形成稳定的共混物.增容剂大体可以分为反应型和非反应型的.反应型指共混时伴随化学反应与共混组分生成化学键,而非反应型只是起到乳化剂的分散作用,可以降低其相界面的张力,从而达到增容的目的.非反应型的有A-X-B,A-C.D-B.C-D等其中A-X-B具有A,B两种链段的嵌物, A-X-B型可以对多种共聚物增容.对于非反应型的增容剂: 1嵌段共聚物比接枝共聚物更有效2,二嵌段共聚物优于三段的.3接枝共聚物增容效果优于星型和三嵌段.4当共聚物的链段的相对分子质量大于或等于其均聚物的相对分子质量,效果比较好,反应型增容剂,有高分子和低分子两种,对于所有的低分子都是反应型,而高分子有反应型和非反应型增容剂.反应型增容剂主要是有一些可以与共混组分反应的官能团的共聚物,他们适合相容性差的又带有反应官能团的高分子之间的增容.反应增容剂对于他们参加反应的类型不同可以分为, 1反应性曾容剂与共混高分子组分反应而增容, 2使共混高分子先有官能团在凭借他们相互反应而增容。
高分子材料改性
高分子材料改性高分子材料改性是指在高分子材料的基础上，通过添加、改变成分或结构，以及进行物理、化学等处理的手段，来改善高分子材料的性能和特性的过程。
高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域，但是其性能和特性常常无法满足特殊需求。
因此，对高分子材料进行改性是提高其综合性能的重要途径之一。
高分子材料改性的主要方法有以下几种：1.添加剂改性：通过添加具有特定性能的化学物质，如增塑剂、抗氧化剂、光稳定剂等，来改变高分子材料的性能和特性。
例如，添加增塑剂可以提高塑料的柔韧性和耐冲击性，添加抗氧化剂可以提高材料的耐候性和耐老化性。
2.共混改性：将两种或多种高分子材料按照一定的比例混合，并通过物理或化学交联的方式，以获得更好的性能和特性。
例如，将刚性高分子与柔韧高分子混合，可以获得同时具有刚性和柔韧性的材料。
3.表面改性：通过物理或化学方法对高分子材料的表面进行处理，改变其表面性质。
例如，通过增加表面粗糙度、引入功能基团或进行涂层等，可以增强高分子材料的润湿性、抗粘性、防腐蚀性等特性。
4.交联改性：通过加热、辐射或化学交联等方法，使高分子材料分子之间发生交联反应，从而改善材料的强度、硬度、尺寸稳定性等性能。
例如，通过辐射交联可以提高高密度聚乙烯的热稳定性和抗老化性。
5.成分改性：通过改变高分子材料的成分，如改变聚合物的组成、分子量分布等，来调控材料的结构和性能。
例如，通过引入共聚单体或插入均聚物等方法，可以改善聚合物的热稳定性、机械性能等。
高分子材料改性的目的是提高材料的性能和特性，使其能够满足特定的应用需求。
通过合理选用改性方法和改性剂，可以使高分子材料具有更好的强度、韧性、耐热性、耐腐蚀性、阻燃性等，从而广泛应用于汽车、电子、建筑、医疗等领域，并推动了现代工业的发展。
同时，高分子材料改性也带来了一些新的问题，如环境污染、资源浪费等，因此需要在改性过程中充分考虑环境和可持续发展的因素。
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高分子材料与改性绪论1.1.材料科学概述1.1.1.什么是材料与材料科学？材料是工程技术的基础与先导。
现代社会的进步，在很大程度上都依赖于新材料的发明与发展。
科学家与工程师们都认识到发展尖端技术的前提是发展新材料与新材料加工技术，并在近20年来在这方面有了空前的重要进展。
所以许多人将我们这一历史时期称为“材料时代”[2]。
材料是一个广义的概念，泛指宇宙间可用于制造有用物品的物质。
有用指除了使用价值外，还需具有一定的性能，如物理性质、化学性质和力学性能等。
物品可以是单件的器件或元件，可以是组装的机器与仪器，也可以是集成的系统[2]。
所谓新材料，则是指最近发展或正在发展中的具有特殊功能和应用的材料。
而所谓高技术新材料的概念，则是指在当今高技术时代发展起来的、具有传统材料无法比拟的完全新的或具有明显优异性能、能满足新技术需要的新型材料，如光电子信息材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、新型金属材料、高性能塑料、超导材料等[1]。
人类社会的发展历史证明，材料是人类赖以生存和发展、征服自然和改造自然的物质基础，同时它又是人类社会发展的先导，人类进步的里程碑[1]。
当今国际社会一致公认，材料、能源和信息技术是新技术革命的三大支柱[1]。
材料科学的内容是研究材料的成分与结构、加工与性能和材料应用之间的相互关系。
其任务是：为经典材料的性能和寿命的提高，为新型材料的开发、应用和特种性能的发挥，提供新的途径、新的技术、新的方法和新的流程[1]。
人们往往把材料科学与工程相提并论，而称为“材料科学与工程”。
从事材料，尤其是工程材料的开发、研究工作的学科领域称为材料科学与工程，即：材料组成、结构、加工与材料性质、使用之间关系的发现与应用。
其中，材料科学着重于发现材料的本质，并由此对结构与组成、性质、使用性能之间的关系作出描述与解释；而材料工程则是应用材料科学的知识，对材料进行开发、制造、修饰并实现其具体应用。
有人认为材料科学与工程属于工程科学，实际上它是个交叉学科或多学科领域，涉及固体物理学、金属学、陶瓷学、高分子化学与高分子物理等[2]。
1.1.2.材料的基本类别根据材料的基本性质与结构，可以将其分为四大类，即金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料[1]：表1.1 材料家族[2]1.金属材料人类使用金属材料已有几千年了。
公元前3000年人类进入青铜时代，公元前1100年进人铁器时代，到今天我们还没有走出这个铁器时代。
金属可以定义为坚硬、反光、有光泽、热与电的良导体。
金属可以分为两类：钢铁与有色金属。
钢铁又被总称为黑色金属，包括铸铁、钢与其它一些铁合金；主要的有色金属则包括铝、铜、镍、镁、钛和锌六种[2]。
2.无机非金属材料如：硅酸盐化合物：水泥、玻璃，陶瓷材料，先进无机材料：氧化物、氮化物、碳化物、硅化物以及各种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。
提起陶瓷我们不免想起茶杯饭碗、砖头瓦片之类，但陶瓷的含义要广得多．是一切无机非金属材料的总称。
陶瓷在组成上是金属与非金属的结合体，并可按组成中的非金属元素进行分类。
如果是金属与氧、氮或氢的结合体，就称为氧化物、氮化物或氢化物。
卤化物（氟、氯、溴、碘的化合物）也可视作一类特殊的陶瓷。
虽然它们一般不作结构材料使用，但在光学透镜方面有一定的应用。
陶瓷处于固态时大都是晶体，晶格结构比金属复杂得多。
硅酸盐是来源最丰富的陶瓷材料，因为硅和氧都是地壳中含量最丰富的元素。
沙子的主要成分就是二氧化硅。
二氧化硅处于自然状态时是结晶的。
加热到1700℃时熔化为液体。
同其它液体一样，是非晶的。
当二氧化硅液体再冷却时，结晶却十分困难．除非在极慢的降温条件下。
如果降温速度较快（如空气中自然降温），就会形成过冷液体——玻璃。
这种不结晶的玻璃我们也归入陶瓷一类[2]。
3.高分子材料高分子材料属非金属材料范畴，它的基本组分是有机高分子化合物。
聚合物可以分成三类：热塑性塑料、热固性塑料和弹性体。
热塑性塑料由线形长链分子组成，加热到某一温度（或为玻璃化温度或为熔点）时就发生流动，可以反复进行加工成型。
热塑性塑料可以是结晶性的也可以是非结晶性的。
聚乙烯是典型的结晶性热塑性塑料。
热固性塑料是加热后即发生固化的材料。
有些热固性塑料在室温就能与固化剂发生作用而固化，如环氧树脂。
固化后分子形成三维的交联网络，不能再次成型加工，无法回收利用。
热固性塑料都是非结晶的。
弹性体俗称橡胶，其特征是能够在很小外力下产生高达1000％的大形变，当外力撤除后形变能够立即恢复。
或者说橡胶具有很高的弹性。
由此可知．橡胶分子处于自然状态下是高度卷曲的，只有这样才能够发生大形变并具有回弹的动力。
天然橡胶是弹性体的代表。
其分子也是线形的，但结构较聚乙烯复杂。
天然橡胶的原料是橡胶树中流出的白色浆汁，其中除含聚异戊二烯大分子以外，还有少量液体、蛋白质和无机盐。
但这种浆汁干燥后还不是弹性体。
1879年Goodycar发明了硫化方法，将天然橡胶与硫磺共同加热，能够造成橡胶大分子的交联。
交联后的天然橡胶才具有弹性，成为名副其实的弹性体[2]。
4.复合材料复合材料是含多种组分的材料，其中每种材料仍然保持特性。
照此定义，许多天然材料都是复合材料。
例如木材就是纤维素与木质素的结合体，但一般不把木材看作复合材料。
第一个人工制备的复合材料是玻璃钢，即玻璃纤维与环氧树脂的结合体。
可相互结合的材料对数不胜数，可以是聚合物纤维与聚合物基体，可以是陶瓷纤维与金属基体，也可以是碳纤维与各种基体包括碳基体。
总而言之，复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等原材料复合而成的一种多相材料，其特点是它不仅能保持其原组分的部分特性，而且还具有原组分所不具备的某些性能，如它可以通过选择设计，使原组分的性能互相补充，以形成具有新的优异性能的材料[2]。
让不同材料结合的目的是凸显材料的优势，弥补材料的不足。
例如将强而脆的陶瓷纤维分散到弱而韧的金属中，所得到的复合材料的强度介于陶瓷纤维与金属基体之间，而材料绝无脆性。
也就是说，复合材料必须具备通过复合而使材料具有新的性能的特点，即存在所谓复合效应，如图1.1所示。
A、B两组分各有优缺点，必须通过选择设计使原组分的性能互相补充，并尽可能使复合材料仍能保持其原有的的优良特性a’b’、并尽可能具有更多新的特性c，另一方面又能尽量改善或弥补两组分原有的一些性能缺陷d’e’、并尽可能避免因复合而产生一些新的性能缺陷c’。
图1-1 复合效应原理图[1]复合材料可根据基体分为聚合物基、陶瓷基、金属基等几类。
也可根据复合的结构分为层合型、纤维型与颗粒型三类，见图1.2[2]。
图1.2 复合材料的种类[2](a)层合复合材料b)纤维复合材料(c)颗粒复合材料5.其他材料“智能”是“其它材料”的一大特色。
模仿肌肉、神经等身体系统的功能，使材料能够自动适应外部环境的变化。
古代术士梦寐以求的是点石成金，而今天的材料学家用普通的原材料通过结构设计，就能取得不同凡响的功能：能够适应外力或温度的变化调整结构；能够对结构缺陷自行修复，能够预警反馈断裂的危险。
这种智能材料已经应用在智能房屋上。
窗玻璃能够根据阳光的强弱在透明和乳白色之间变化。
但变化的不是玻璃本身，而是夹在两层之间的液晶。
外墙涂料也是智能的，夏天变成亮色以反射阳光，冬天变成暗色以吸收阳光。
一种镍铣合金“Nitinol”表现出另一种智能——形状记忆。
即使遇到剧烈或很大的形变，也会对最初的形状牢记不忘。
用Nitinol制造的眼镜腿，可以在手指上绕一周后立即弹回原先的形状。
古代诗人的感慨“可怜百炼钢，化作绕指柔”今天竞成为现实[2]。
以上列举的几种新材料顶示着新材料时代的黎明。
我们常说知识爆炸，实际上材料的数量也在爆炸。
复合材料的出现彻底改变了工程设计的概念。
以前进行设计时，如果找不到合适的材料，就只能改变设计；而今天则可以根据工程要求来设计材料，这为每位工程设计师与材料工程师都提供了施展才华的广阔天地[2]。
为开发新的工程材料，材料学家们先是设计出新的材料结构，再开发出新的制造方法，使材料的种类呈几何级数增长。
据粗略统计，目前我们共拥有45000种金属合金．15000种聚合物，还有近干种陶瓷、木材、复合材料和纺织品。
让我们看一辆小轿车所用材料的更新情况。
以1986年梅塞德斯—奔驰轿车为例，使用了67％的钢铁、12％的聚合物、4％的合金铝和12％的纺织品；而一辆1996年的同牌号汽车，钢铁下降到62％．聚合物增加到18％，合金铝增加到6％。
不仅是汽车行业，其它行业中使用聚合物的比例也在增高。
在日常生活中更不必说，每个人都能感受到身边的塑料用品是越来越多了。
图1.2是材料成熟曲线，它是根据了解到的发展规划绘制的。
可以看出聚合物、陶瓷、复合材料的应用将大幅度增加。
复合材料是一种或多种材料的结合体。
玻璃钢与混凝土是两个最熟知的例子。
当然今天的复合材料不会那样简单，而是集高强度、低重量于一身的工程化材料[2]。
图1.3 材料成熟曲线1.1.3.材料环如上节定义中所述，材料是宇宙中可用来制造有用物品的物质。
这些物质以各种形式分布在地球上、地壳中、海洋中甚至大气中。
这些物质不断地被发掘、被提取、被加工、被利用。
在材料的使用过程中有一部分会自动回到最初在大然中的存在形式，在物品的使用寿命过后大部分材料可以被重新利用。
物质在这一系列过程中，从一种存在形式转化为另一种存在形式，生生不息。
这一过程可以看作是一个循环圈，我们将之称为材料环。
从图1.3所示的材料环中我们可以看到物质如何被转化成为材料，材料的存在形式如何转变，更重要的是我们可以看到材料被发颁利用的各个阶段，由此可以看到材料在日常生活中和工程技术中的重要性。
图1.4 材料环1.原材料的制取从初中化学中我们就知道，物质分为单质与化合物。
单质指纯元素，目前已知的有110种。
单质直接可以作为材料的只有寥寥数种，如金、铂等。
单质碳如金刚石、石墨等，也是存在于大自然中的材料，这种材料没有原材料的概念。
绝大多数材料都必须先得到原材料，再进一步进行加工生产。
不同的材料有其不同的原材料，不同原材料的制取方法又不同。
例如钢铁，要从铁矿石中冶炼得到；金属铝，要通过电解铝矾土得到。
但今天大部分的铝并不是从电解铝矾土得到的，而是通过废料回收重新炼制得到的。
最熟悉的例子莫过于易拉维的回收利用。
如果不是易拉罐中的铝材不断回收利用，易拉耀的价格不会这样低，而且我们城市中大街小巷恐怕早已堆满五颜六色的易拉罐了。
另外如陶瓷的原材料是粉体，用矿物的粉体进行压制、烧结就能够得到陶瓷制品；高分子材料的原材料则是各种有机原料合成。
2.材料的预加工通过金属的冶炼，高分子的聚合、陶瓷粉体的精制，可以分别得到不同材料的原材料。
有些原材料可以一步加工成为物品，如陶土烧结成为器皿，塑料颗粒通过注射成型制造玩具、家电外壳等。