功能高分子材料与工程塑料有什么差异
功能高分子材料一般是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料,或具体地指在原有力学性能的基础上,还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。可以作为结构材料,在较宽的温度范围内承受机械应力,在较为苛刻的化学物理环境中使用的高性能的高分子材料。
所以综上,功能高分子对高分子的力学性能没有改善,而是对其其他方面的性能改善,不作为结构材料。而工程塑料主要就是改善高分子的力学性能使其能被作为结构类材料使用。
那么到底什么是高分子呢?看看我们周围的世界,人们穿的是棉、毛、涤纶、睛纶等制成的衣服,吃的是富含淀粉和蛋白质的米、面、肉、蛋等食物,家里用的是由各种聚乙烯、
聚氯乙烯
等塑料制成的器皿,出门坐的是装有橡胶轮胎的汽车,所有这些不都是高分子在生活中生动的体现吗?
从化学角度来定义,高分子是由分子量很大的
长链
分子所组成,而每个分子链都是由
共价键
联结的成百上千的一种或多种小分子构造而成。高分子的分类有多种,按来源可分为
天然高分子
、天然高分子衍生物、合成高分子三大类;根据用途则可分为结构高分子和
功能高分子
;另外根据工业产量和价格还可分为通用高分子、中间高分子、工程塑料以及特种高分子等等。
高分子材料
的功能很多,而且应用十分广泛。就结构高分子而言,大家知道最多的当属塑料、橡胶和纤维。其中塑料产量最大,主要用于包装材料、结构材料、建筑材料以及交通运输材料;橡胶的主要用途为制造轮胎;纤维的主要用途为衣着用料。此外结构高分子还包括工程塑料、耐高温高分子以及
液晶高分子
等。对于功能高分子,其最显著的特点在于它具有特殊的光、电、磁、催化等性能。例如
光致变色高分子
、
导电高分子
、
铁磁性
高分子、催化高分于以及生物功能高分子等,以下仅就生物功能高分子作一简要介绍。
生物功能高分子包括三个方面:一是
医用高分子
,包括:①合成软组织,例如人工脏器、
人造皮肤
等,其特点是需要具有
血液相容性
。②合成硬组织,例如骨骼、牙齿等,它们需要具有
生物相容性
,即不被
人体细胞
所排斥。二是药用高分子,包括:①高分子药物,即将药物的活性成分接在
高分子链
上,进人体内后分解产生药物的有效成分;②高分子载药体系,将药物的活性成分用高分子包裹或混合后带人体内,用以控制药物释放速度,从而达到药物使用的长效性和高效性。三是医疗器械与诊断材料,例如临床诊断与分析化验用的高分子材料,包括
细胞培养
器和
生物传感器
等。
当然,高分子材料在给人类创造美好生活的同时,也带来了一些负面效应,其中最明显的当属
废旧塑料
等引起的“
白色污染
”。造成这一后果的主要原因是高分子材料在自然环境下降解缓慢,目前已有不少科学家开始着手研究这一问题,并已取得了一定的进展,相信在不久的将来,可降解的高分子材料就会走进
我们的生活
,它必将为我们创造出一个更加美好的生存环境。
高分子材料是一个大的概念,通常是用来区别于无机金属/非金属材料、有机低分子材料。一般的高分子材料主要有塑料、橡胶、化纤、涂料等。其中的塑料按照用途就分为通用塑料和工程塑料。
改性是高分子材料的专业术语,指通过加入其他各种成分(填料、硫化剂、促进剂等)使得高分子材料的到某些性能的提高(增强、增韧、耐热阻燃等)。
改性工程塑料是经过改性的工程塑料,是高分子材料的一种吧。
世界通用的五大工程塑料就是指的聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)和热塑性聚酯(PBT).工程塑料又可分为通用工程塑料和特种工程塑料两类。
前者主要品种有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚和热塑性聚酯五大通用工程塑料;后者主要是指耐热达150℃以上的工程塑料,主要品种有聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜类、芳香族聚酰胺、聚芳酯、聚苯酯、聚芳醚酮、液晶聚合物和氟树脂等。
1 聚酰胺(PA)
优点:低比重、高抗拉强度、耐磨、自润滑性好、冲击韧性优异、具有刚柔兼备的性能,其加工简便、效率高、比重轻。
缺点:填充不足、表面无光泽、易变色、热收缩大、制品冷却过快、排气不良、脱模困难、下料困难等。
主要用途:加工成各种制品来代替金属,广泛用于汽车及交通运输业。典型的制品有泵叶轮、风扇叶片、阀座、衬套、轴承、各种仪表板、汽车电器仪表、冷热空气调节阀等零部件。
2 聚碳酸酯(PC)
优点:既具有类似有色金属的强度,同时又兼备延展性及强韧性,它的冲击强度极高,用铁锤敲击不能被破坏,能经受住电视机荧光屏的爆炸。聚碳酸酯的透明度又极好,并可施以任何着色。
缺点:产生银丝、产生气泡、树脂易变色、透明度降低、可能出现熔接痕、制品容易开裂、脱模困难等。
主要用途:广泛用于各种安全灯罩、信号灯,体育馆、体育场的透明防护板,采光玻璃,高层建筑玻璃,汽车反射镜、挡风玻璃板,飞机座舱玻璃,摩托车驾驶安全帽。用量最大的市场是计算机、办公设备、汽车、替代玻璃和片材,CD和DVD光盘是最有潜力的市场之一。
3 聚甲醛(POM)
优点:具有类似金属的硬度、强度和钢性,在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性、良好的耐疲劳性,并富于弹性,此外它还有较好的耐化学品性,成本低。
缺点:热稳定性和热氧气稳定性差等。
主要用途:广泛应用于电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。在很多新领域的应用,如医疗技术、运动器械等方面,POM也表现出较好的增长态势。
4 聚苯醚(PPO)
优点:具有优良的综合性能,最大的特点是在长期负荷下,具有优良的尺寸稳定性和突出的电绝缘性,使用温度范围广,可在-127~121℃范围内长期使用。具有优良的耐水、耐蒸汽性能,制品具较高的拉伸强度和抗冲强度,抗蠕变性也好。此外,有较好的耐磨性和电性能。
缺点:熔融流动性差,加工成型困难,耐光性差,长时间在阳光下使用会变色,耐无机酸、碱、耐芳香烃、卤代烃、油类等性能差,易溶胀或应力开裂等。
主要用途:主要用于代替不锈钢制造外科医疗器械。在机电工业中可制作齿轮、鼓风机叶片、管道、阀门、螺钉及其他紧固件和连接件等,还用于制作电子、电气工业中的零部件,如线圈骨架及印刷电路板等。
5 热塑性聚酯(PBT)
优点:加工性能和电性能较好,PBT玻璃化温度低,模具温度在50℃时即可迅速结晶,加工周期短。
缺点:不易得到。
主要用途:广泛应用于电子、电气和汽车工业中。由于PBT的高绝缘性及耐温性可用作电视机的回扫变压器、汽车分电盘和点火线圈、办公设备壳体和底座、各种汽车外装部件、空调机风扇、电子炉灶底座、办公设备壳件。
扩展资料:
工程塑料的性能特点主要是:
(1)与通用塑料相比,具有优良的耐热和耐寒性能,在广泛的温度范围内机械性能优良,适宜作为结构材料使用;
(2)耐腐蚀性良好,受环境影响较小,有良好的耐久性;
(3)与金属材料相比,容易加工,生产效率高,并可简化程序,节省费用;
(4)有良好的尺寸稳定性和电绝缘性;
(5)重量轻,比强度高,并具有突出的减摩、耐磨性。
和通用塑料相比,工程塑料在机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等方面能达到更高的要求,而且加工更方便并可替代金属材料。工程塑料被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业,以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。
工程塑料已成为当今世界塑料工业中增长速度最快的领域,其发展不仅对国家支柱产业和现代高新技术产业起着支撑作用,同时也推动传统产业改造和产品结构的调整。
工程塑料在汽车上的应用日益增多,主要用作保险杠、燃油箱、仪表板、车身板、车门、车灯罩、燃油管、散热器以及发动机相关零部件等。
在机械上,工程塑料可用于轴承、齿轮、丝杠螺母、密封件等机械零件和壳体、盖板、手轮、手柄、紧固件及管接头等机械结构件上。
在电子电器上,工程塑料可用于电线电缆包覆、印刷线路板、绝缘薄膜等绝缘材料和电器设备结构件上。
在家用电器上,工程塑料可用于电冰箱、洗衣机、空调器、电视机、电风扇、吸尘器、电熨斗、微波炉、电饭煲、收音机、组合音响设备与照明器具上。
在化工上,工程塑料可用于热交换器、化工设备衬里等化工设备上和管材及管配件、阀门、泵等化工管路中。
由于我国汽车、电子和建筑等行业发展迅速,当前,我国已成为全球工程塑料需求增长最快的国家。据分析,随着国内经济的不断发展,工程塑料的需求将会进一步得到增长,我国工程塑料行业发展前景十分广阔。
以家电行业来说,仅以冰箱、冷柜、洗衣机、空调及各类小家电产品每年的工程塑料需求量将达60万吨左右。而用于通信基础设施建设以及铁路、公路建设等方面的工程塑料用量则更为惊人,预计今后数年内总需求量将达到450万吨以上。
聚酰胺主要品种有尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、尼龙46、尼龙1010等。其中尼龙6、尼龙66产量最大,约占尼龙产量的90%以上。尼龙11、尼龙12具有突出的低温韧性尼龙46具有优异的耐热性而得到迅速发展,尼龙1010是以蓖麻油为原料生产的我国特有的品种。
由于各种尼龙的化学结构不同,其性能也有差异,但它们具有共同的特性:尼龙的分子之间可以形成氢键,使结构易,发生结晶化 而且,分子之间互相作用力较大,赋予尼龙以高熔点和力学性由于酰胺基是亲水基团,吸水性较大。
在尼龙的化学结构中还存在亚甲基和芳基,使尼龙具有一定柔顺或刚性。尼龙中的亚甲 酸氨基的比例越大,分子中氢键数越少,分子间力越小,柔性增加,吸水性越小。
因此,尼龙工程塑料一般都具有良好力学性能、电性能,耐热性和韧性,还具有优良的耐油性、耐磨性、自润滑性、耐化学品性和成型加工性。
聚碳酸酯(PC)是碳酸的聚酯类,碳酸本身并不稳定,但其衍生物(如光气,尿素,碳酸盐,碳酸酯)都有一定稳定性。
按醇结构的不同,可将聚碳酸酯分成脂族和芳族两类。
脂族聚碳酸酯。如聚亚乙基碳酸酯,聚三亚甲基碳酸酯及其共聚物,熔点和玻璃化温度低,强度差,不能用作结构材料;但利用其生物相容性和生物可降解的特性,可在药物缓释放载体,手术缝合线,骨骼支撑材料等方面获得应用。
聚碳酸酯耐弱酸,耐弱碱,耐中性油。
聚碳酸酯不耐紫外光,不耐强碱。
PC是一种线型碳酸聚酯,分子中碳酸基团与另一些基团交替排列,这些基团可以是芳香族,可以是脂肪族,也可两者皆有。双酚A型PC是最重要的工业产品。
PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物,有很好的光学性。PC高分子量树脂有很高的韧性,悬臂梁缺口冲击强度为600~900J/m,未填充牌号的热变形温度大约为130°C ,玻璃纤维增强后可使这个数值增加10°C。
PC的弯曲模量可达2400MPa以上,树脂可加工制成大的刚性制品。低于100°C 时,在负载下的蠕变率很低。PC耐水解性差,不能用于重复经受高压蒸汽的制品。
PC主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高,对缺口敏感,耐有机化学品性,耐刮痕性较差,长期暴露于紫外线中会发黄。和其他树脂一样,PC容易受某些有机溶剂的侵蚀。
PC材料具有阻燃性,耐磨。抗氧化性。
聚甲醛是一种没有侧链,高密度,高结晶性的线性聚合物,具有优异的综合性能。
聚甲醛是一种表面光滑,有光泽的硬而致密的材料,淡黄或白色,可在-40-100°C温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越,又有良好的耐油,耐过氧化物性能。很不耐酸,不耐强碱和不耐太阳光紫外线的辐射。
聚甲醛的拉伸强度达70MPa,吸水性小,尺寸稳定,有光泽,这些性能都比尼龙好,聚甲醛为高度结晶的树脂,在热塑性树脂中是最坚韧的。具抗热强度,弯曲强度,耐疲劳性强度均高,耐磨性和电性能优良。
参考资料:百度百科——工程塑料
社会对高分子材料与工程专业人才的需求还在不断扩大,与高分子材料与工程专业对口的工作并不难找,难就难在怎么找到有前途的工作。
直观数据显示,高分子材料专业就业率比较高,在92%以上。前辈们选择国有企业的占26.34%,民营及私营企业占13.17%,三资企业占11.93%,科研设计单位6.26%。
师兄师姐们的经验之谈是,高分子材料的主要方向都有工作可寻,比如塑料、橡胶、合成纤维、粘合剂以及涂料,在交叉领域中还有复合材料,这些方向中偏化工类的相对来说比较好找工作。
利用高分子材料制造的塑料制品
此外,高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外,还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。
加工工艺 高分子材料的加工成型不是单纯的物理过程,而是决定高分子材料最终结构和性能的重要环节。除胶粘剂、涂料一般无需加工成形而可直接使用外、橡胶、纤维、塑料等通常须用相应的成形方法加工成制品。一般塑料制品常用的成形方法有挤出、注射、压延、吹塑、模压或传递模塑等。橡胶制品有塑炼、混炼、压延或挤出等成形工序。纤维有纺丝溶体制备、纤维成形和卷绕、后处理、初生纤维的拉伸和热定型等。
在成型过程中,聚合物有可能受温度、压强、应力及作用时间等变化的影响,导致高分子降解、交联以及其他化学反应,使聚合物的聚集态结构和化学结构发生变化。因此加工过程不仅决定高分子材料制品的外观形状和质量,而且对材料超分子结构和织态结构甚至链结构有重要影响。
塑料是有机高分子材料,有机高分子材料又称聚合物或高聚物。特点是种类多、密度小、比强度大、电绝缘性、耐腐蚀性好,该类产品加工容易,可满足多种特种用途的要求,包括塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等领域。塑料、纤维和橡胶三大类聚合物之间并没有严格的界限。有的高分子可以作纤维,也可以作塑料,如聚氯乙烯既是典型的塑料,又可做成纤维即氯纶,若将氯乙烯配入适量增塑剂,可制成类似橡胶的软制品。又如尼龙既可以用作纤维又可作工程塑料,橡胶在较低温度下也可作塑料使用。
高分子材料与工程的主要课程:普通化学、有机及高分子化学、高分子物理、聚合物流变学、高分子材料学、塑料成型工艺学、机械制造基础、模具材料及制造、高分子材料研究方法、功能高分子材料、塑料成型模具设计、模具计算机辅助设计、电工与电子技术、企业管理等。
1、培养目标:高分子材料加工工程专业培养具备高分子材料与工程等方面的知识,能在高分子材料的合成和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和模具设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。
2、培养要求:可在有关企事业单位从事塑料等高分子材料研究、塑料制品及模具的设计、生产、开发及检测工作,还可在材料、物资、外贸部门从事材料及产品的管理和经营工作,在商检、质检等部门从事材料的检测等工作。
扩展资料
1、专业特色:
高分子材料与工程是研究高分子材料的设计、合成、制备以及组成、结构、性能和加工应用的充满活力的材料类学科,其工业和研究体系已经成为国民经济发展的支柱产业。
2、从业领域:
可到石油化工、电子电器、建材、汽车、包装、航空航天、军工、轻纺及医药等系统的科研(设计)院所、企业从事塑料、橡胶、化纤、涂料、粘合剂、复合材料的合成、加工、应用、生产技术管理和市场开发等工作,以及为高新技术领域研究开发高性能。
参考资料:百度百科-高分子材料与工程
毕业前景,这个专业很缺人,但并不缺大学生、研究生之类没经验的人,缺的是拥有熟练技术丰富经验的技工或设计人员。从招聘者的眼里,一个拥有5年以上的从没上过学的操作工,也比一个大学生要好(事实也是如此)。所以,该专业的大学生很少有从事该专业的,要求你不怕苦、不怕累、不拍脏、且要5年甚至10年以后才能大成。
但转行到高分子其它方面,则就业面广,几乎所有的轻工行业均可,但工资相对一般。请努力!