高分子材料工程的案例
西南大學王明教授課題組Carbon綜述：多界面多尺度電磁屏蔽高分子復合材料的構建、屏蔽機理及研究展望
金屬材料由于其良好的電磁波反射性能是一種傳統電磁屏蔽材料。然而，金屬材料由于密度大、成本高、不耐腐蝕、成型加工性差等缺點限制了其應用發展，而且金屬材料由于較高的電磁波反射率容易造成電磁波的二次污染。因此，導電高分子復合材料（CPC）具有優異的成型加工性、低成本、低密度、耐腐蝕等優勢有望替代傳統的金屬電磁屏蔽材料。然后，傳統的CPC具有較差的電磁屏蔽效能，而且往往需要高的導電填料填充量，使其力學性能變差，很難獲得大規模的應用。因此，如何通過復合材料的結構設計獲得高效電磁屏蔽高分子復合材料是解決問題的關鍵。
展開 2018年復合材料,高分子科學與工程國際會議(CMPSE2018)
2018年復合材料,高分子科學與工程國際會議(CMPSE2018)
會議簡介
2018年復合材料,高分子科學與工程國際會議（CMPSE2018）將于2018年9月21日-22日在日本大阪召開。CMPSE2018會議將提供最新進展和趨勢信息在科學研究、開發和制造技術領域的復合材料,高分子科學與工程。熱忱歡迎從事相關技術研究的專家、學者和專業技術人員踴躍投稿并參加大會。
會議地點：日本，大阪
會議時間：2018年9月21-22日
會議官網：http://www.cmpse.org/
論文出版
CMPSE2018經同行專家評審錄用的論文將出版在EDP Sciences出版社旗下proceeding系列《MATEC Web of Conferences》（ISSN 2261-236X）。由該出版社提交EI/ISTP等檢索機構檢索，《MATEC Web of Conferences》（ISSN 2261-236X）在最新的EI檢索列表中，故該出版社EI檢索正常。
會議主題
會議主題包括復合材料,高分子科學等。
T1：復合材料制造
T2：復合材料的回收和可持續性
T3：復合材料的應用
T4：先進材料的熱塑性塑料
T5：先進材料,熱固性材料
T6：對先進復合材料的概念和設計思想
重要日期
會議截稿日期：2018年8月6日
摘要截止日期：2018年8月6日
錄用通知日期：2018年8月13日
注冊截止日期：2018年8月20日
大會召開日期：2018年9月21-22日
投稿方式
郵箱: contact@cmpse.org
聯系方式
電話： 024-83958379-809 王老師
Q Q : 2607594628
微信： 13125407442
官網：http://www.cmpse.org/
展開 GPC與APC：誰更適合于高分子材料分子量測試分析
高分子材料問世至今僅有一百多年的歷史，但其發展速度之快及應用范圍之廣，使它和鋼鐵、木材、水泥一起構成現代社會的四大基礎材料。與其它材料相比，高分子材料具有非常優良的成型加工性能和機械強度，這與其特殊的結構、分子量大小和分子量的差異程度（分子量分布）有著非常密切的關系。
因此，掌握平均分子量和分子量分布等信息，對于高分子材料的研究、開發、制備以及生產工藝管理和品質把控等方面至關重要。
PART 01
一、分子量測試常用設備
GPC也可稱為體積排阻色譜(SEC)，是一種用溶劑作流動相，多孔性填料或凝膠作為分離介質的柱色譜。接上不同的檢測器，GPC可以同時測定聚合物的各種相對分子質量及其分布。
超高效聚合物色譜儀（Advanced Polymer Chromatography，APC），在高分子化合物的分子量及分子量分布測定中具有顯著優勢，與傳統的凝膠色譜儀比較，提高了分離度，尤其在相對較小分子部分，獲得了更好的分離效果，可以得到較為準確的分子量和分子量分布，分析速度快，由于使用了小顆粒的凝膠色譜柱，分離速度大大提升，平均分析時間縮短了3~5倍。
展開 西工大史學濤副教授/顧軍渭教授《J Mater Sci Technol》：導熱高分子復合材料研究成果
現就職于西北工業大學化學與化工學院，任西北工業大學倫敦瑪麗女王大學工程學院高分子材料與工程系主任、化學與化工學院化學與化工實驗中心副主任。主持完成國家自然科學基金、陜西省自然科學基金、航天科學技術基金等多項國家級/省部級課題。近年來以第一作者或通訊作者在Biomacromolecules, Compos Part A-Appl S, Chem Eng J等期刊發表SCI論文30余篇（3篇論文入選ESI高被引論文）。
張睿涵，中共黨員，陜西西安人，2018級碩士研究生（推薦免試）。2018年在廣西大學獲學士學位，同年加入顧軍渭教授SFPC課題組攻讀碩士學位。主要從事玻璃纖維的表面功能化改性及其玻璃纖維/環氧樹脂導熱復合材料的制備和內稟機制研究。獲第五屆“光威杯”中國復合材料學會大學生科技創新競賽全國特等獎（全國唯一）；2019~2020學年“柯盛新材”（碩新）專項獎學金。參與國家自然科學基金1項、陜西省自然科學基礎計劃杰出青年基金項目1項。以第一作者在J Mater Sci Technol和Chinese J Polym Sci上發表學術論文2篇；參與國內會議2次；公開國家發明專利1件。
顧軍渭，教授/博導、陜西省杰出青年科學基金獲得者、高分子電磁功能材料陜西省“三秦學者”創新團隊核心人員（排名第2）。現任化學與化工學院副院長、陜西省高分子科學與技術重點實驗室副主任、無人系統技術研究院智能材料與結構研究所所長；兼任中國復合材料學會導熱復合材料專業委員會常務副主任、中國化學會高級會員、英國皇家化學會會員等。主要從事功能高分子復合材料（導熱、電磁屏蔽、吸聲等）和纖維增強樹脂基復合材料（透波、耐燒蝕等）的結構/功能一體化設計制備及加工研究工作。
展開 
2020碳纖維材料展|復合材料展|高分子材料展
新型無機非金屬材料
先進陶瓷、特種玻璃、新型建筑材料、人工晶體、藍寶石、耐磨材料及設備等；
5. 高性能纖維及復合材料
高性能纖維及材料、碳纖維材料、樹脂基復合材料、碳/碳復合材料、金屬復合材料及設備等；
6. 先進高分子材料
聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚碳酸脂、功能彈性體材料、特種橡膠、工程塑料、硅材料、氟塑料、高性能氟硅材料、功能性膜材料及設備等；
7. 新能源材料
光催化能源材料、太陽能光伏材料、鋰離子電池材料、先進儲能材料、風電材料、新光源材料、油氣田先進材料及設備等；
8. 電子材料
介電材料、半導體材料、集成電路和光電器件材料、壓電與鐵電材料、熱電材料、導電金屬及其合金材料、磁性材料、光電子材料、電磁波屏蔽材料、多鐵材料、鐵電材料、非晶合金、氧化物存儲材料及設備等；
9.
展開 塑膠材料篇：高分子的結構，影響著材料的諸多性能
塑膠材料的種類繁多，性能各異，雖然常用的材料還不算太多，但是有些材料性能差異很大，有些則比較相似，如果我們光靠記憶各材料的性能來熟悉材料，顯然是比較低效的，特別是一些你不常使用的材料，即使當時你能記住它具體性能用途，但是估計也會很快忘記。所以，這個時候，理論、原理性的知識就顯得尤為重要，以下內容實際上在上學時我們都學過，只是當時很難去理解，現在回過頭來看，其實還是有些收獲的。
高分子鏈的結構，其實影響著高分子塑膠材料很多性能，如強度、剛度、沖擊強度等物理性能，有些材料分子結構式非常相似，但性能卻各異，比如這三種材料：PE、PS、PVC。
本文為啥把它們三放在一起舉例介紹呢，主要是他們名字太相似了，咋一看，一字之差，實際上它們的性能差別很大，它們都為五大通用塑膠之一，產量大，價格便宜，廣泛應用于日常產品上。
PE，學名稱為“聚乙烯”，是指由乙烯單體經自由基加聚反應合成的聚合物。
PS，學名稱為“聚苯乙烯”，是指由苯乙烯單體經自由基加聚反應合成的聚合物。
PVC，學名稱為“聚氯乙烯”，是指由氯乙烯單體經自由基加聚反應合成的聚合物。
PE、PS和PVC的單體化學結構式如下，可以看出，結構式的主要區別是，PS中苯環取代了PE（聚乙烯）中的一個氫原子，而PVC中氯原子取代了PE（聚乙烯）中的一個氫原子。
所以也統稱聚乙烯類塑膠，其中把苯環、CI等稱為取代基（R），它們的聚合反應如下：
由于分子結構的不同，所表現出來的性能也會不同，從上面的結構式可以看出，PE的分子結構具有對稱性，而PS和PVC分子結構不對稱。
那么對稱或不對稱的分子鏈結構對聚合物的性能有什么影響呢？
展開 [醫用高分子材料]
醫用高分子材料
包括天然生物高分子材料和合成生物高分子材料。天然醫用高分子材料來源于自然，包括纖維素、甲殼素、透明質酸、膠原蛋白、明膠及海藻酸鈉等；合成醫用高分子材料是通過化學方法，人工合成的用于醫用的高分子材料，目前常用的有聚氨酯、硅橡膠、聚酯纖維、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。
材料性質
按照材料的性質，醫用高分子材料可分為非降解和可生物降解兩大類。其中非生物降解的材料包括：聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、硅橡膠、聚氨酯、聚醚醚酮等，其在生理環境中能夠長期保持穩定，不發生降解、交聯和物理磨損等，并具有良好的力學性能。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復和制造人工器官、人造血管、接觸鏡和黏結劑等。
展開 高分子材料的流變特性簡介
高分子材料的流變特性簡介
■蘇州誠模精密 / 孫同杰經理&韓強檢測工程師
高分子材料的黏彈性
高分子熔體或溶液具有黏彈性，即在變形時會有黏性損耗，流動時也會產生彈性記憶效應。從概念上來說，這種黏彈性可以分為線性黏彈性和非線性黏彈性。其中，非線性黏彈性也是高分子材料流變學的主要研究內容。值得注意的一點是高分子熔體或溶液的彈性，與我們常規意義上所說的高分子的本體彈性有些不同。比如橡膠類材料交聯后，在常溫下具有高彈性，這種高彈性來自于高彈態下高分子的鏈段運動，并且因為交聯網絡的，形變可以完全恢復。而高分子熔體或溶液的彈性，或者處于黏流態下的高分
子的彈性，其發生總是伴隨不可逆的黏性流動，也因此稱之為黏彈性；其原理與高分子纏結形成的不完善的網絡結構有關，這種網絡也不同于交聯橡膠網絡。
所謂線性黏彈性，是指高分子在小變形下的流變行為。比如，用旋轉流變儀測試高分子的動態黏彈性（交變的 應力、應變），就是測試其在小振幅、小形變下的線性黏彈性。這里提到的動態黏彈性的測試，與穩態剪切流場中的流變測試有差異。動態黏彈性的測量通常采用的是轉子型流變儀，比如錐板式流變儀、同軸圓筒流變儀等，測試采用的是振蕩模式，即設定一個應變，以不同的振蕩頻率對材料進行動態頻率掃描，這里不同的振蕩頻率類似于穩態掃描時的剪切速率。此應變值的確定通常是通過固定掃描頻率后對材料進行應變掃描得到的，所取的應變值應處于線性黏彈區，即熔體結構未發生破壞的區域。動態黏彈性的測量可以同時得到黏性行為參數和彈性行為參數，包括儲能模量、損耗模量、復數黏度和動態黏度等；除此以外，運用時溫等效原理可以擴大測量的頻率范圍。
展開 《Science》：一種高性能、低成本分子工程電解質！
與醌分子進行眾所周知的質子耦合電子轉移氧化還原機制不同，在FL-2電子還原的情況下，一旦醇形成并發生了芐基質子化，就需要一個更高的電位，來進行電化學再氧化。如圖1B所示，無論水含量如何，未取代FL在乙腈中，均易于電化學還原；然而，再氧化峰明顯減小。
在這里，研究者以FL分子結構設計為例，研究了室溫下無催化劑的碳基電極上酮和醇，在流電池相關速率和電位下的可逆電化學轉化。FL的剛性П-共軛鍵結構，顯示出在延長循環和提高溫度(50℃)下，在水基RFB中提供長期穩定。這些結果擴大了范圍，包括可逆的酮到醇的轉化，但也表明了鑒別其他非典型有機氧化還原化合物的潛力。
圖2 允許水介質中FL-OH排放的化學反應平衡假說的驗證。
圖3 高濃度電池示范。
圖4 提出的機理，DFT計算和實驗數據。
在這里，研究者展示了通過分子工程材料，來追求和開發加速氧化還原反應的能力，否則這些材料不適合流電池。這些結果表明，其有潛力識別其他非典型有機氧化還原分子的能量儲存。（文：水生）
本文來自微信公眾號“材料科學與工程”。歡迎轉載請聯系，未經許可謝絕轉載至其他網站。
推薦閱讀：
歡迎微信后臺回復“應聘編輯”加入我們
實用！Origin軟件使用經典問題集錦
免費下載：18款超實用軟件輕松搞科研
合作 投稿 點擊此處
歡迎留言，分享觀點。點亮在看??
展開 高分子材料常見的幾種老化試驗
▎樣品要求：
根據GB/T 7141，
1）在所選的每個周期和溫度下每種材料至少暴露三個平行試樣；
2）試樣厚度相當于但不大于預期應用中的最小厚度；
3）試樣的制作方法應與其在預期應用中的相同；
4）一系列溫度的所有試驗試樣均應為同一批次。
▎相關測試標準：
GB/T 7141 塑料老化試驗方法
GB/T 3512 硫化橡膠或熱塑性橡膠 加熱老化和耐熱試驗
ASTM D5510 Heat Aging of Oxidatively Degradable Plastics
JIS K 6257 硫化橡膠和熱塑性橡膠 熱老化性能測定
2.溫濕老化試驗
在大氣環境下，溫度（熱）和濕度（水分）都會導致高分子材料的老化。濕熱老化試驗通過模擬溫度和濕度環境對高分子材料進行加速老化，以評估材料在應用過程中的耐溫度和濕度的老化性能。
▎測試儀器：
濕熱老化試驗箱
▎適用產品范圍：塑料、橡膠等高分子材料。
▎樣品要求:
試驗樣品應在不包裝、不通電、準備使用狀態或按有關標準的其他規定放入試驗箱中。如沒有規定特定的安裝架，那么安裝架的熱傳導應盡可能低，使得實際上對所有的試驗樣品都是絕熱的。
▎相關測試標準：
GB/T 2423.3：試驗Cab: 恒定濕熱試驗
GB/T 2423.4：試驗Db: 交變濕熱試驗
GB/T 15905 硫化橡膠濕熱老化試驗方法
GB/T 2573 玻璃纖維增強塑料老化性能試驗方法
ASTM D2126 Response of Rigid Cellular Plastics to Thermal and Humid Aging
3.臭氧老化試驗
臭氧在大氣中的含量很少卻是橡膠龜裂的主要因素，特別是對含雙鍵的橡膠材料，有極強的破壞能力。
展開 高分子材料之TPU
一、簡介
TPU（Thermo plastic
polyurethanes，熱塑性聚氨酯彈性體）是一種新興的高分子材料，其硬度介于橡膠和塑料之間，且具有良好的彈性、強度、加工、耐油、環保等特性，TPU制品的承載能力、抗沖擊性能以及減震性能突出，被廣泛應用于鞋材、管材、薄膜、滾輪、電纜電線、消費電子等相關行業。
?TPU原料
TPU屬于塑膠類，一般采用注射成型工藝，即將原料（一粒粒的塑料米）加溫融化以后，用炮筒射入塑膠模具而制成產品。
iPhone手機保護殼
二、材料性能
TPU的剛性
TPU作為彈性體是介于橡膠和塑料之間的一種材料，這從它的剛性看出來，TPU的剛性可由彈性模量來度量。橡膠的彈性模量通常在1~10MPa，TPU在10~1000MPa，塑料（尼龍，ABS，PC，POM）在1000~10000MPa，如下圖。
TPU與其他材料的彈性模量比較
TPU的硬度
硬度是材料抵抗變形、刻痕和劃傷的能力的一種指標。通過改變TPU各反應組分的配比，可以得到不同硬度的產品，而且隨著硬度的增加，其產品仍保持良好的彈性和耐磨性。一般情況下，TPU的硬度范圍從60A~74D。
TPU硬度通常用邵爾A（Shore A）和邵爾D（shore
D）硬度計測定，邵爾A用于比較軟的TPU，邵爾D用于較硬的TPU。硬度主要由TPU結構中的硬段含量來決定，硬段含量越高，TPU的硬度就會隨之上升。硬度上升后，TPU的其他性能也會發生改變，拉伸模量和撕裂強度增加，剛性和壓縮應力（負荷能力）增加，伸長率降低，密度和動態生熱增加，耐環境性能增加。
TPU硬度通常用邵爾A（Shore A）和邵爾D（Shore
D）硬度計測定，邵爾A用于比較軟的TPU，邵爾D用于較硬的TPU。
展開 
氧化鋁在導熱絕緣高分子復合材料中的應用
為保證電子元器件在使用環境溫度下仍能高可靠性地正常工作。需要開發導熱絕緣高分子復合材料替代傳統高分子材料，作為熱界面和封裝材料，迅速將發熱元件熱量傳遞給散熱設備，保障電子設備正常運行。
1.填料的導熱機理
高分子材料本身的熱傳導系數比較小 ，所以填充型高分子復合材料導熱性能主要依賴于填充物的導熱系數，填充物在基體中的分布以及與基體的相互作用。填料用量較小時，填料雖均勻分散于樹脂中，但彼此間未能形成相互接觸和相互作用，導熱性提高不大；填料用量提高到某一臨界值時，填料間形成接觸和相互作用，體系內形成了類似網狀或鏈狀結構形態，即形成導熱網鏈。當導熱網鏈的取向與熱流方向一致時，材料導熱性能提高很快；體系中在熱流方向上未形成導熱網鏈時，會造成熱流方向上熱阻很大，導致材料導熱性能很差。
制造具有優良綜合性能的導熱材料一般有兩種途徑：一種是合成具有高熱導率的結構聚合物；另一種是在聚合物中填充高導熱性的填料。后者比較常見。一般都是用高導熱性的金屬或無機填料對高分子材料進行填充。氧化鋁（VK-L04R,VK-L600D）通常作
為填料應用于絕緣導熱高分子復合材料。
2 氧化鋁的形態及表面處理
2.1 氧化鋁（VK-L04R,VK-L600D）作為導熱絕緣材料的特點
具有導熱電絕緣性能的填料很少。常見的幾種及其熱導率分別見表1。實驗研究證明，當填料與基體熱導率之比大于100時。提高填料導熱系數已意義不大。這 就意味著應用電絕緣填料如Al2O3，MgO、BeO、AlN等可制備具有較高導熱性能的電絕緣復合材料.與其他填料相比Al2O3（VK-L04R,VK-L600D）的導熱率不高，但是其價格較低，來源較廣，填充量較大，常用作絕緣導熱聚合物的填料。Al2O3通常單獨使用或與其他填料混合使用。
展開 高分子材料流變學簡介-流變參數
例如，人們常用同軸圓筒流變儀測定涂料的粘度；利用烏氏粘度計測定聚合物的粘均分子量。在聚合物加工成型時，工作對象主要是聚合物熔體，一般來說粘度比較大。一方面，不同的加工成型方法的剪切速率范圍不一樣；另一方面，不同類型的流變儀的剪切速率的量程也不同。因此，存在著一個相互匹配的問題。
熔融指數測定儀的剪切速率較低，測得的流變性能只適用于指導模壓成型。但是熔融指數測定方法簡單，操作方便快捷，儀器價格較低，因此在工業界得到了普遍應用。樹脂生產廠家常用熔融指數MFI作為樹脂的性能指標，間接地表示樹脂分子量的大小與加工性能。塑料加工廠也常用MFI表示塑料的加工流動性能。
錐板流變儀或平行板流變儀常被用來測定聚合物熔體粘度。一般采用小振幅振動剪切動態模式直接測得復數粘度η*，再利用Cox-Merz定律轉換成剪切粘度η。由于需用Cox-Merz定律進行轉換，因此測定聚合物的對象有一定局限性。但當只需了解低剪切速率下的粘度時，可以采用錐板或平行板流變儀的穩定剪切模式，直接測定剪切粘度。此時，被測定的聚合物對象就不再受限制。錐板或平行板流變儀測定的優點是可同時得到有關彈性的數據；另一方面，動態模式測量的頻率掃描范圍較寬。如果要求更寬的剪切速率范圍的粘度數據，可以采用時-溫轉換方法得到。小振幅振動流變測定方法靈敏度高，還常被用來研究表征聚合物的大分子結構。
毛細管流變儀可直接測得聚合物剪切粘度，且剪切速率的適用范圍很寬，測定對象并沒有限制，因此在科學研究與工業上都得到了廣泛的應用。在擠出成型與注射成型時，特別是注射成型時，聚合物所受的剪切速率很高，因此只有采用毛細管流變儀才能直接測得這樣高剪切速率下的粘度。
拉伸粘度ηe是表達聚合物在拉伸流場中流變性能的一個主要參數，可采用拉伸流變儀測定。拉伸流變儀是基于薄片或單絲拉伸的直接測定方法，可以給出瞬態拉伸粘度值。
展開 高分子材料流變學簡介-流場
而且，這種應變硬化行為與聚合物分子量分布、支化程度等的大分子結構相關。因此有可能通過測定瞬態拉伸粘度的實驗來表征聚合物大分子結構。
Sci.》綜述：高分子材料4D打印 - 技術、材料與展望
4D打印通過給靜態打印結構賦予動態屬性，并可以隨著時間的推移而改變，從而可以將材料的3D打印加工拓展到復雜幾何形狀之外。在熱、光、pH、水分、電和磁場等各種刺激下，打印物體的形狀和/或屬性會發生變化，這些變化可以實現預設計且可以進行控制。4D打印可以通過結合時間維度創建可變和可控的幾何圖形。近年來，隨著智能材料和新型打印方法的快速發展，大大擴大了4D打印的范圍。
近日，康涅狄格大學孫陸逸教授聯合鄭州大學、日本山形大學、蘭州大學、康涅狄格大學的相關研究人員，在《Progress in Polymer Science》上發表了關于高分子材料在4D打印領域的新技術、新材料及新進展的綜述文章，對于高分子智能材料在3D打印領域的應用進行了系統總結，并對技術發展趨勢、所面臨的的困難及挑戰進行了分類討論，并展望了未來的發展方向。該綜述為高分子材料在4D打印領域的研究與應用提供了依據與參考。
綜述按照4D打印的主要方法：FDM、DIW、SLA、DLP、SLS對高分子材料的4D打印材料，以及相關應用進行了總結，歸納了目前最具有代表性的打印方法、材料及應用領域，并對2013-2020年在高分子材料在4D打印領域發表的論文進行了歸納統計。
Figure 1. (a) Brief comparison of 3D and 4D printing.
展開 