功能高分子材料在工业领域中的应用及展望

彭裕华　杨影

【摘  要】本文介绍了高分子材料在机械工业、汽车业、3D打印和设施农业上的应用。高分子材料性能的不断研究及可降解性能的研发，使得高分子材料具有非常广阔的应用前景。高分子材料在不断向高功能化和高性能化方面转变，并取得了重大突破。高分子材料的高性能及快速发展推动了工业领域的进步。近年来，对高分子材料的研究和对高分子材料的加工工艺研究也受到了广泛的重视。材料的不断发展，加工制造工艺不断进步均会推动高分子材料应用于工业领域，通过对高分子材料基础研究的产业化，对提高高分子材料的应用与工业领域具有十分重要的意义。

【关键词】高分子材料;工业领域;应用及发展

引言

由于高分子新材料的突出性能和不断涌现的特点，以及工业领域的加工制造工艺不断发展使得对材料的响应显得滞后。功能高分子材料由于其突出的性能优势和特点，在工业领域中有巨大的推广和应用前景。

1论述功能高分子材料

现如今，高分子材料发展迅速，在各个工业领域中也发挥着越来越重要的作用。高分子材料为工业、农业以及人类生活提供许多实用宽广、日新月异的新材料和新产品，同时也为发展更高的技术提供更多更为有效的功能性材料和高性能结构材料。

功能高分子材料，简称功能高分子，是指那些可用于工业和技术中的具有物理和化学功能如光、电、磁、声、热等特性的高分子材料。一方面，功能高分子材料能体现出传统高分子材料所具备的性能;另一方面，功能高分子材料也能体现出一些具有特殊功能的基团的性能。所以，功能高分子材料既具有高分子材料的优异性能，也具有信息存储、传递、较强的力学性能。因此，功能高分子材料在工业领域具有較高应用价值及发展前景。

2功能高分子材料在工业领域中应用分析

2.1功能高分子材料在3D打印上的应用，提升高分子材料在3D打印上的要求

高分子材料在3D打印上也有广泛的应用。3D打印高分子材料的研究与传统聚合物基纳米复合材料的研究不同，存在一些新的特征。需要注意的是，我们需要着重考虑3D打印成型技术对高分子材料属性的特殊要求，如外形尺寸、流变性质、固化触发条件等，在满足这些特殊要求的基础上再考虑性能提升与优化。

2.2功能高分子材料在汽车上的应用，降低传统洗车方式及对汽车的损害

高分子材料的自修复功能在汽车车身材料和自修复玻璃上也有着广阔的应用前景。一些功能高分子材料具有较高的自修复效率和较强的自愈合能力。自清洁材料具有广阔的应用前景，将其应用于汽车自清洁上，既能保持汽车的表面清洁，减少传统洗车方式的高成本、浪费水资源、繁琐的程序以及对汽车的损伤。经过研究获得性能良好的自清洁材料，水状和油状液体均可在其表面滑落5000次以上，该结构组合仍能够完好存在，并保持自清洁功能。国外研究团队制备了微米级四脚状聚和氧化锌的复合材料。该复合材料也具有稳定的疏水性能。

2.3功能高分子材料在机械工业中的应用，促使机械产品由安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济方面改变

高分子材料在机械工业中的广泛应用拓宽了材料选用范围，使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济方向转变。如聚氨酯弹性体，聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出，在某些有机溶剂如煤油、砂浆混合液中，其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板，广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。

目前，高分子材料在过程设备中，应用得较为广泛的是PTFE。美国Plunkett于1938年发现了聚四氟乙烯1950年PTFE由美国杜邦公司进行生产并逐渐投放市场，开启了世界各国对有机氟聚合物的研究，并逐渐进入应用开发及快速发展的阶段。PTFE由于突出的防腐性能最好，具有最为广泛的应用范围，其产量在所有有机氟聚合物中最高，被称为“塑料王”。PTFE是乙烯分子中的氢原子被氟原子取代后生成的聚合物。在PTFE分子中，碳氟键的存在导致大量的高键能，而碳链外的氟原子存在屏蔽效应，因而使得有机氟聚合物表现出一系列优异的性能，如低摩擦性能、自润滑性能、憎油憎水性能、不粘性能、耐热性能、耐化学品性能、高介电性能和耐候性能等。同时PTFE具有宽广的温度适用范围。目前，世界各国对氟聚合物的需求量仍以较高的速度逐年递增。美国、日本和欧洲在消费量方面分列前三，中国消费量约占世界的4%。

2.4功能高分子材料在设施农业上的应用，有效降解高分子材料应用于农业设备

高分子材料在设施农业上也具有广阔的应用前景。高分子材料应用带来的设施农业的发展，同时也要关注高分子材料的可降解性。在农用光致变色薄膜的材料为聚乙烯、聚氯乙烯等，高分子材料应用于农业设施还具有保温防寒、避风挡雨作用等。高分子材料应用最关键的问题是其降解性能。可降解高分子材料应用于农业设备，即利用了高分子材料优异的性能，又解决了高分子可降解性的问题，在农业设备上应用前景广泛。

功能高分子材料广泛应用于日常生活中。棉花、羊毛、橡胶等高分子材料具有一定的经济价值。塑料和聚酯属于高分子合成材料。在生产生活和日常生活中，高分子材料的用量越来越多。与金属材料相比，这种材料在运输方面很有用。因此，它更适合现代生产生活。功能高分子材料作为一种非常重要的生活材料，可以极大地促进我国经济的良好发展。

3结束语

综上述，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，而材料的发展是国家综合实力的体现和标志，也关系到国家安全、社会进步和国民经济的发展。近年来，高分子材料在研发活动和产业化方面表现活跃，进展迅速，具有广阔的应用前景。工业领域的发展也与高分子材料密切相关。

高分子材料的发展与进步，推动了包括制造业、过程设备、设施农业、汽车制造业和3D打印等行业的进步。工业领域里很多工艺过程的实现都和新结构材料的开发密切相关，并依赖于材料技术的进步。尤其是功能高分子材料，由于其所具备的特殊功能性，有着广泛的应用价值及发展空间。

参考文献：

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[2]韩超越，候冰娜，郑泽邻，徐文静，沈惠玲，李征征.功能高分子材料的研究进展[J].材料工程，2020，49（06）：55-65.