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新材料論文3000字（新材料論文3000字材料化學(xué)）

發(fā)布時(shí)間：2023-04-24 05:34:17 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 144

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新材料論文3000字（新材料論文3000字材料化學(xué)）

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在世界范圍內(nèi), 高分子材料的制品屬於最年輕的材料.它不僅遍及各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域, 而且已進(jìn)入所有的家庭, 其產(chǎn)量已有超過(guò)金屬材料的趨勢(shì), 將是 21 世紀(jì)最活躍的材料支柱. 高分子材料是有機(jī)化合物, 有機(jī)化合物是碳元素的化合物.除碳原子外, 其他元素主要是氫、氧
在世界范圍內(nèi), 高分子材料的制品屬於最年輕的材料.它不僅遍及各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域, 而且已進(jìn)入所有的家庭, 其產(chǎn)量已有超過(guò)金屬材料的趨勢(shì), 將是 21 世紀(jì)最活躍的材料支柱.
高分子材料是有機(jī)化合物, 有機(jī)化合物是碳元素的化合物.除碳原子外, 其他元素主要是氫、氧、氮等.碳原子與碳原子之間, 碳原子與其他元素的原子之間, 能形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu).碳原子是四價(jià), 每個(gè)一價(jià)的價(jià)鍵可以和一個(gè)氫原子鍵連接, 所以可形成為數(shù)眾多的、具有不同結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物.有機(jī)化合物的總數(shù)已接近千萬(wàn)種, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他元素的化合物的總和, 而且新的有機(jī)化合物還不斷地被合成出來(lái).這樣, 由於不同的特殊結(jié)構(gòu)的形成, 使有機(jī)化合物具有很獨(dú)特的功能.高分子中可以把某些有機(jī)物結(jié)構(gòu)(又稱為功能團(tuán))替換, 以改變高分子的特性.高分子具有巨大的分子量, 達(dá)到至少1 萬(wàn)以上, 或幾百萬(wàn)至千萬(wàn)以上, 所以, 人們將其稱為高分子、大分子或高聚物.高分子材料包括三大合成材料, 即塑料、合成纖維和合成橡膠(未加工之前稱為樹脂).
面向21 世紀(jì)的高科技迅猛發(fā)展, 帶動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和其他產(chǎn)業(yè)的飛躍, 高分子已明確地承擔(dān)起歷史的重任, 向高性能化、多功能化、生物化三個(gè)方向發(fā)展.21 世紀(jì)的材料將是一個(gè)光輝燦爛的高分子王國(guó).
現(xiàn)有的高分子材料已具有很高的強(qiáng)度和韌性, 足以和金屬材料相媲美, 我們?nèi)沼玫募矣闷餍?、家具、洗衣機(jī)、冰箱、電視機(jī)、交通工具、住宅等, 大部分的金屬構(gòu)造已被高分子材料所代替.工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通以及高科技的發(fā)展, 要求高分子材料具有更高的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐溫、耐磨、耐油、耐折等特性, 這些都是高分子材料要解決的重大問(wèn)題.從理論上推算, 高分子材料的強(qiáng)度還有很大的潛力.
在提高高分子的性能方面, 最重要的還是制成復(fù)合材料第一代復(fù)合材料是玻璃鋼, 是以玻璃纖維和合成樹脂為粘合劑制成.它具有重量輕、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低、易於加工等優(yōu)良性能, 用於火箭、導(dǎo)彈、船只和汽車軀體及電視天線之中.其后, 人們把玻璃纖維換成碳纖維, 其重量更輕, 強(qiáng)度比鋼要高3~5 倍, 這就是第二代的復(fù)合材料.如果改用芳綸纖維, 其強(qiáng)度更高, 為鋼絲的5 倍.高性能的高分子材料的開拓和創(chuàng)新尚有極大的潛力.科學(xué)家預(yù)測(cè), 21 世紀(jì)初, 每年必須比目前多生產(chǎn)1500~2000 萬(wàn)噸纖維材料才能滿足需要, 所以必須生產(chǎn)大量的合成纖維材料, 而且要具有更輕型、耐火、阻燃、防臭、吸水、殺菌等特性.有許多新型纖維, 如輕型空腔纖維、泡沫纖維、各種截面形狀的纖維、多組份纖維材料等紛紛被研制出來(lái), 人們可指望會(huì)有耐靜電、耐臟、耐油, 甚至不會(huì)沾灰的纖維材料問(wèn)世.這些纖維材料將用於宇航天線、宇航反射器、心臟瓣膜和人體大動(dòng)脈.
高分子功能材料, 在高分子王國(guó)里是一片百花爭(zhēng)艷的盛景.由於高分子的功能團(tuán)能夠替代, 所以只要采用極為簡(jiǎn)便的方法, 就可以制造各種各樣的高分子功能材料.常用的吸水性材料, 如棉花、海綿, 其吸水能力只有本身重量的20 倍, 在擠壓時(shí), 已吸收的大部分水將被擠出來(lái).而用淀粉和丙烯腈制成的高分子吸水材料, 它不僅能吸收自身重量數(shù)百倍到上千倍的水, 而且受到擠壓也不會(huì)擠出水來(lái).人們可以期望, 將高吸水性的高分子材料制成能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的裝置, 以及具有類似於肌肉的功能或制造測(cè)量?jī)x器.在微電子工業(yè)的光刻集成塊工藝, 常用的光刻膠(又稱光致抗蝕材料), 就是能使高分子相連接一種功能團(tuán), 光照射時(shí)會(huì)起化學(xué)反應(yīng), 使其溶解度降低或提高.應(yīng)用這種光刻膠制備集成塊, 可以使集成塊的線寬達(dá)到0.1 到0.01 微米(1p毫米), 只有用其他工藝制成的集成塊的線寬的1/10 到1/100, 是適合於21 世紀(jì)的電子計(jì)算機(jī)的主要元件mm微細(xì)元件的開關(guān).光刻膠并能用於各種精細(xì)加工, 如半導(dǎo)體元件, EP 刷線路板, 金屬板膜或表面的精細(xì)加工、玻璃、陶瓷的精細(xì)刻蝕、精密機(jī)械零件加工等.
高分子功能材料應(yīng)用在信息工程方面, 已經(jīng)生產(chǎn)了光電導(dǎo)攝影材料、光信息記錄材料、光mm能轉(zhuǎn)換材料, 并都已進(jìn)入實(shí)用階段.
像"當(dāng)代摩西神樹"的離子交換樹脂的高分子功能材料也發(fā)展很快, 許多高分子離子交換膜、高分子反滲透膜、高分子氣體分離膜、高分子透過(guò)蒸氣膜等都在化學(xué)工藝的篩分、沉淀、過(guò)濾、蒸餾、結(jié)晶、萃取、吸附等過(guò)程中獲得應(yīng) 用, 而且分離結(jié)果優(yōu)於其他方法, 可節(jié)約大量能量.日本的制鹽工業(yè)早已用離子交換膜去代替鹽田和電解食鹽工藝.利用反滲透膜對(duì)有機(jī)化工、釀造工業(yè)的三廢進(jìn)行處理, 可回收胺、酯、醇、醚、酮、酚等重要有機(jī)化合物.氣體分離膜對(duì)不同氣體的透過(guò)率和選擇性不同, 可以利用這一性質(zhì)從混合氣體中選擇分離某種氣體, 如從空氣中富集氧, 從合成氨中回收氫, 從天然氣中收集氦, 還可以制備一種水下呼吸器(人工鰓), 它是直接從海水中提取氧的潛水裝置, 人類可望能長(zhǎng)期生活在海水中, 進(jìn)入海龍王的宮殿, 分享海龍王海底寧?kù)o的幸福生活的夢(mèng)想可變成現(xiàn)實(shí).還有各種信息轉(zhuǎn)換膜、反應(yīng)控制膜、能量輸送膜等正在研制階段.一種富有吸引力的生物膜也正在研究之中.生物膜具有奇特的性能, 不僅能主動(dòng)起能量、信息、物質(zhì)的傳遞作用, 還能參加光合作用及有機(jī)物質(zhì)的生命合成等生命活動(dòng).這就是21 世紀(jì)的高科技的一顆明珠, 摘取這顆明珠需要有極大的勇氣和百折不撓的精神.
高分子功能材料的另一極為重要的發(fā)展就是用於催促化學(xué)反應(yīng), 這類高分子功能材料被稱為高分子催化劑.早在本世紀(jì)40 年代, 人們已經(jīng)使用一種叫交聯(lián)磺化聚苯乙烯的離子交換樹脂作催化劑, 用於化學(xué)反應(yīng)的各個(gè)過(guò)程, 如水解、縮合、聚合等.爾后, 這類高分子功能材料發(fā)展很快, 高分子金屬絡(luò)合物催化劑接著問(wèn)世, 它能夠在化學(xué)反應(yīng)中加速捕捉金屬離子, 實(shí)現(xiàn)金屬化合物的迅速分離, 在工業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)分析上是一種十分重要的方法.還有高分子金屬催化劑, 是促進(jìn)化合物中金屬離子迅速完成化學(xué)反應(yīng)的材料, 它已獲得了成功的應(yīng)用.自然界存在一種最有效的催化劑, 稱為酶.這一類高分子材料像酶一樣有很強(qiáng)的催化作用, 稱為人工合成酶.酶是由氨基酸組成的蛋白質(zhì)高分子化合物, 它是生物體內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)的高效催化劑, 是性能最優(yōu)異的天然的高分子功能材料.現(xiàn)在, 各種人工合成酶已經(jīng)研制成功并逐步投入應(yīng)用, 其種類越來(lái)越多, 科學(xué)家根據(jù)酶的作用原理試圖模仿應(yīng)用於化學(xué)工業(yè)的催化劑, 在化學(xué)工業(yè)上進(jìn)行一場(chǎng)革命.它可以制作進(jìn)行化工生產(chǎn), 可以充分利用再生的生物資源, 以擺脫傳統(tǒng)的以石油系列為主要原料的合成工藝, 而且還可用酶的催化原理, 避開傳統(tǒng)的合成工藝中的高溫, 高壓的條件, 在各種物質(zhì)混合的狀態(tài)下, 有選擇地使特定物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 使反應(yīng)物能夠不加分離地連續(xù)反應(yīng)至生產(chǎn)出最終產(chǎn)物.這樣, 生物反應(yīng)器將會(huì)改變化工企業(yè)高塔林立的傳統(tǒng)面貌, 不僅能節(jié)約能源, 改善工作環(huán)境, 同進(jìn)還可以廣開化工資源, 消滅廢水、廢氣和廢料(又稱三廢), 使建立無(wú)污染的理想化學(xué)工業(yè)成為可能.例如天門冬酰胺酶制成的中性樹脂的前景就非常光明.
高分子材料在醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)上的應(yīng)用已有很長(zhǎng)的歷史, 但是依靠著高科技的進(jìn)步, 近期來(lái)這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展令人驚訝, 人工心臟瓣膜、人工肺、人工腎、人工血管、人造血液、人工皮膚、人工骨骼、人工關(guān)節(jié), 從研制迅速成功到不斷完善, 并且已付諸使用.高分子材料制作的手術(shù)器械、醫(yī)護(hù)用品已不計(jì)其數(shù).
高分子材料生物化的最大特色就是控制人的健康和生命, 利用不帶藥劑性的高分子與其他藥劑合成的高分子藥劑, 可大大改善治療效果, 這一類藥劑人體易於吸收, 毒性和副作用小.如引起惡心、全身不適等不良反應(yīng)的抗癌藥, 把它們高分子化, 其效果就大大改善, 像抗癌藥芳庚酚酮和甲基丙烯酸結(jié)合為高分子, 其效果更佳.另一類高分子藥物, 本身就有很高的藥效, 如合成的聚乙烯吡咯烷酮, 就可以作為血漿的代用品.商品化的聚醚與聚氨酯合成的高分子藥物與血漿蛋白質(zhì)中的白蛋白的親和力特別高, 相處很融洽, 是一種解決人體血凝的醫(yī)用高分子材料.
縱觀上述, 高分子已經(jīng)成為21 世紀(jì)材料科學(xué)中強(qiáng)有力的支柱, 高分子材料的發(fā)展在21 世紀(jì)將會(huì)取得更大的成就

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土木工程概論論文
對(duì)土木工程的發(fā)展起關(guān)鍵作用的，首先是作為工程物質(zhì)基礎(chǔ)的土木建筑材料，其次是隨之發(fā)展起來(lái)的設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)。每當(dāng)出現(xiàn)新的優(yōu)良的建筑材料時(shí)，土木工程就會(huì)有飛躍式的發(fā)展。
人們?cè)谠缙谥荒芤揽磕嗤?、木料及其它天然材料從事營(yíng)造活動(dòng)，后來(lái)出現(xiàn)了磚和瓦這種人工建筑材料，使人類第一次沖破了天然建筑材料的束縛。中國(guó)在公元前十一世紀(jì) 的西周初期制造出瓦。最早的磚出現(xiàn)在公元前五世紀(jì)至公元前三世紀(jì)戰(zhàn)國(guó)時(shí)的墓室中。磚和瓦具有比土更優(yōu)越的力學(xué)性能，可以就地取材，而又易于加工制作。
磚和瓦的出現(xiàn)使人們開始廣泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。直至18～19世紀(jì)，在長(zhǎng)達(dá)兩千多年時(shí)間里，磚和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，為人類文明作出了偉大的貢獻(xiàn)，甚至在目前還被廣泛采用。
鋼材的大量應(yīng)用是土木工程的第二次飛躍。十七世紀(jì)70年代開始使用生鐵、十九世紀(jì)初開始使用熟鐵建造橋梁和房屋，這是鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的前奏。
從十九世紀(jì)中葉開始，冶金業(yè)冶煉并軋制出抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高、延性好、質(zhì)量均勻的建筑鋼材，隨后又生產(chǎn)出高強(qiáng)度鋼絲、鋼索。于是適應(yīng)發(fā)展需要的鋼結(jié)構(gòu)得到蓬勃發(fā)展。除應(yīng)用原有的粱、拱結(jié)構(gòu)外，新興的桁架、框架、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)逐漸推廣，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)形式百花爭(zhēng)艷的局面。
建筑物跨徑從磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)的幾米、幾十米發(fā)展到鋼結(jié)構(gòu)的百米、幾百米，直到現(xiàn)代的千米以上。于是在大江、海峽上架起大橋，在地面上建造起摩天大樓和高聳鐵塔，甚至在地面下鋪設(shè)鐵路，創(chuàng)造出前所未有的奇跡。
為適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的需要，在牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上，材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論等就應(yīng)運(yùn)而生。施工機(jī)械、施工技術(shù)和施工組織設(shè)計(jì)的理論也隨之發(fā)展，土木工程從經(jīng)驗(yàn)上升成為科學(xué)，在工程實(shí)踐和基礎(chǔ)理論方面都面貌一新，從而促成了土木工程更迅速的發(fā)展。
十九世紀(jì)20年代，波特蘭水泥制成后，混凝土問(wèn)世了?；炷凉橇峡梢跃偷厝〔模炷翗?gòu)件易于成型，但混凝土的抗拉強(qiáng)度很小，用途受到限制。十九世紀(jì)中葉以后，鋼鐵產(chǎn)量激增，隨之出現(xiàn)了鋼筋混凝土這種新型的復(fù)合建筑材料，其中鋼筋承擔(dān)拉力，混凝土承擔(dān)壓力，發(fā)揮了各自的優(yōu)點(diǎn)。二十世紀(jì)初以來(lái)，鋼筋混凝土廣泛應(yīng)用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域。
從三十年代開始，出現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能、剛度和承載能力，大大高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因而用途更為廣闊。土木工程進(jìn)入了鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土占統(tǒng)治地位的歷史時(shí)期?；炷恋某霈F(xiàn)給建筑物帶來(lái)了新的經(jīng)濟(jì)、美觀的工程結(jié)構(gòu)形式，使土木工程產(chǎn)生了新的施工技術(shù)和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。這是土木工程的又一次飛躍發(fā)展。
建造一項(xiàng)工程設(shè)施一般要經(jīng)過(guò)勘察、設(shè)計(jì)和施工三個(gè)階段，需要運(yùn)用工程地質(zhì)勘察、水文地質(zhì)勘察、工程測(cè)量、土力學(xué)、工程力學(xué)、工程設(shè)計(jì)、建筑材料、建筑設(shè)備、工程機(jī)械、建筑經(jīng)濟(jì)等學(xué)科和施工技術(shù)、施工組織等領(lǐng)域的知識(shí) ，以及電子計(jì)算機(jī)和力學(xué)測(cè)試等技術(shù)。因而土木工程是一門范圍廣闊的綜合性學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工程實(shí)踐的發(fā)展，土木工程這個(gè)學(xué)科也已發(fā)展成為內(nèi)涵廣泛、門類眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的綜合體系。
土木工程是伴隨著人類社會(huì)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。它所建造的工程設(shè)施反映出各個(gè)歷史時(shí)期社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化、科學(xué)、技術(shù)發(fā)展的面貌，因而土木工程也就成為社會(huì)歷史發(fā)展的見證之一。
遠(yuǎn)古時(shí)代，人們就開始修筑簡(jiǎn)陋的房舍、道路、橋梁和溝澶，以滿足簡(jiǎn)單的生活和生產(chǎn)需要。后來(lái)，人們?yōu)榱诉m應(yīng)戰(zhàn)爭(zhēng)、生產(chǎn)和生活以及宗教傳播的需要，興建了城池、運(yùn)河、宮殿、寺廟以及其他各種建筑物。
許多著名的工程設(shè)施顯示出人類在這個(gè)歷史時(shí)期的創(chuàng)造力。例如，中國(guó)的長(zhǎng)城、都江堰、大運(yùn)河、趙州橋、應(yīng)縣木塔，埃及的金字塔，希臘的巴臺(tái)農(nóng)神廟，羅馬的給水工程、科洛西姆圓形競(jìng)技場(chǎng)(羅馬大斗獸場(chǎng))，以及其他許多著名的教堂、宮殿等。
產(chǎn)業(yè)革命以后，特別是到了20世紀(jì)，一方面社會(huì)向土木工程提出了新的需求；另一方面，社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域?yàn)橥聊竟こ痰那斑M(jìn)創(chuàng)造了良好的條件。因而這個(gè)時(shí)期的土木工程得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在世界各地出現(xiàn)了現(xiàn)代化規(guī)模宏大的工業(yè)廠房、摩天大廈，核電站、高速公路和鐵路、大跨橋梁、大直徑運(yùn)輸管道長(zhǎng)隧道、大運(yùn)河、大堤壩、大飛機(jī)場(chǎng)、大海港以及海洋工程等等。現(xiàn)代土木工程不斷地為人類社會(huì)創(chuàng)造嶄新的物質(zhì)環(huán)境，成為人類社會(huì)現(xiàn)代文明的重要組成部分。
土木工程是具有很強(qiáng)的實(shí)踐性的學(xué)科。在早期，土木工程是通過(guò)工程實(shí)踐，總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)，尤其是吸取失敗的教訓(xùn)發(fā)展起來(lái)的。從17世紀(jì)開始，以伽利略和牛頓為先導(dǎo)的近代力學(xué)同土木工程實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，逐漸形成材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、巖體力學(xué)，作為土木工程的基礎(chǔ)理論的學(xué)科。這樣土木工程才逐漸從經(jīng)驗(yàn)發(fā)展成為科學(xué)。
在土木工程的發(fā)展過(guò)程中，工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)常先行于理論，工程事故常顯示出未能預(yù)見的新因素，觸發(fā)新理論的研究和發(fā)展。至今不少工程問(wèn)題的處理，在很大程度上仍然依靠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
土木工程技術(shù)的發(fā)展之所以主要憑借工程實(shí)踐而不是憑借科學(xué)試驗(yàn)和理論研究，有兩個(gè)原因：一是有些客觀情況過(guò)于復(fù)雜，難以如實(shí)地進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和理論分析。例如，地基基礎(chǔ)、隧道及地下工程的受力和變形的狀態(tài)及其隨時(shí)間的變化，至今還需要參考工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析判斷。二是只有進(jìn)行新的工程實(shí)踐，才能揭示新的問(wèn)題。例如，建造了高層建筑、高聳塔桅和大跨橋梁等，工程的抗風(fēng)和抗震問(wèn)題突出了，才能發(fā)展出這方面的新理論和技術(shù)。
在土木工程的長(zhǎng)期實(shí)踐中，人們不僅對(duì)房屋建筑藝術(shù)給予很大注意，取得了卓越的成就；而且對(duì)其他工程設(shè)施，也通過(guò)選用不同的建筑材料，例如采用石料、鋼材和鋼筋混凝土，配合自然環(huán)境建造了許多在藝術(shù)上十分優(yōu)美、功能上又十分良好的工程。古代中國(guó)的萬(wàn)里長(zhǎng)城，現(xiàn)代世界上的許多電視塔和斜張橋，都是這方面的例子。字?jǐn)?shù)好像不到，不好意思

新材料論文3000字（新材料論文3000字材料化學(xué)）

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高吸水性樹脂（英文名為Super Absorbent Resin，簡(jiǎn)寫為SAR），或者稱為高吸水性聚合物（英文名為Super Absorbent Polymer，簡(jiǎn)寫為SAP），是一種含有羧基等強(qiáng)親水性基團(tuán)并具有一定交聯(lián)度的水溶脹型高分子聚合物。與傳統(tǒng)吸水材料如海綿、纖維素、硅膠相比，它不溶于水，也不溶于有機(jī)溶劑，卻又有著奇特的吸水性能和保水能力，同時(shí)又具備高分子材料的優(yōu)點(diǎn)。高吸水性樹脂的吸水量高，可達(dá)到自重的千倍以上，而且保水性強(qiáng)，即使在受熱、加壓條件下也不易失水，對(duì)光、熱、酸堿的穩(wěn)定性好，還具有良好的生物降解性能。
高吸水性樹脂的開發(fā)與研究只有幾十年的歷史。是一種典型的功能高分子材料，具有一般高分子化合物的基本特性。它能夠吸收并保持自身質(zhì)量數(shù)百倍乃至數(shù)千倍的水分或都數(shù)十倍的鹽水，并且能夠保水貯水，即使加壓也很難把水分離出來(lái)。這是由于其分子結(jié)構(gòu)上帶有大量具有很強(qiáng)親水性的化學(xué)基團(tuán)，而這些化學(xué)基團(tuán)又可形成各種相應(yīng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，從而賦予該材料良好的高吸水和高保水特性。
高吸水性樹脂與水有很強(qiáng)的親和力使它在個(gè)人衛(wèi)生用品方面得到廣泛應(yīng)用，并在農(nóng)業(yè)、土木建筑、保鮮材料、改造環(huán)境等方面的應(yīng)用也顯示出廣闊的前景。如嬰兒紙尿片、老年失禁紙尿片布、婦女用衛(wèi)生巾等，廣大發(fā)展中國(guó)家在這方面的需求不斷增長(zhǎng)，各國(guó)紛紛擴(kuò)大生產(chǎn)，增加研究和開發(fā)力度。高吸水性樹脂作為通訊電纜的防水劑、濕度調(diào)節(jié)劑、凝膠轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、活體酶載體、人造雪等方面也得到了大量的研究和應(yīng)用。高吸水性樹脂在農(nóng)藝園林方面的應(yīng)用也已表現(xiàn)出令人鼓舞的前景，它有利于節(jié)水灌溉、降低植物死亡率、提高土壤保肥保水能力、提高作物發(fā)芽率等。高吸水樹脂在沙漠治理方面的應(yīng)用更是具有無(wú)可估量的社會(huì)效益。由此可見進(jìn)一步開發(fā)高吸水性樹脂仍然有很重大的意義。
1.國(guó)外狀況
高吸水樹脂的研究開發(fā)始于20世紀(jì)60年代后期。1966年美國(guó)農(nóng)業(yè)部北方研究所Fan-ta等進(jìn)行了淀粉接枝丙烯腈的研究，從此開始了高吸水樹脂的發(fā)展。Fanta等在論文中提出：淀粉衍生物的吸水性樹脂具有優(yōu)越的吸水能力，吸水后形成的膨潤(rùn)凝膠體保水性很強(qiáng)，即使加壓也不與水分離，甚至還具有吸濕放濕性，這些材料的吸水性能都超過(guò)以往的高分子材料。該樹脂最初在Henkel Corporation工業(yè)化成功，其商品名為SGP(Starch Graft Polymer)。1971年Grain Processing公司以硝酸鈰鹽作引發(fā)劑，采用丙烯腈接枝在淀粉或纖維素上的方法合成出高吸水樹脂。在這一時(shí)期，美國(guó)Hercules、National Starch、General MillsChemical，日本住友化學(xué)、花王石堿、三洋化成工業(yè)等公司相繼成功開發(fā)出了高吸水樹脂，德國(guó)、法國(guó)等世界各國(guó)對(duì)高吸水樹脂的制備、性能和應(yīng)用等領(lǐng)域也進(jìn)行了廣泛的研究，并取得大量成果。其中成效最大的是美國(guó)和日本。此后，國(guó)外對(duì)SAP的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用便以驚人的速度發(fā)展起來(lái)。1978年日本實(shí)現(xiàn)了SAP工業(yè)化生產(chǎn)。
高吸水樹脂的生產(chǎn)與消費(fèi)增長(zhǎng)很快，1980年，世界高吸水性樹脂生產(chǎn)能力約為5 kt/a，1990年增加到207 kt/a，1999年猛增到1292 kt/a。目前，世界SAP的最大生產(chǎn)商是日本觸媒化學(xué)公司，其次是Deggusa/Huels集團(tuán)的Stockhausen公司，第三位是美國(guó)Amcol公司的全資子公司Chemdal公司，這3家公司合計(jì)能力約占世界總能力的47.2％。歐洲高吸水性樹脂的主要生產(chǎn)廠家有法國(guó)Atofina公司和SNF Floerger公司，比利時(shí)的BASF公司和Nippon Shokubai公司，德國(guó)BASF公司、Stockhausen公司和Dow化學(xué)公司、英國(guó)Industrial Zeolite公司等。
美國(guó)是世界上最大的高吸水性樹脂消費(fèi)國(guó)，消費(fèi)量約為280 kt，約占世界總消費(fèi)量的35.0％。歐洲高吸水性樹脂的消費(fèi)量約為200 kt，約占總消費(fèi)量的25.0％；日本高吸水性樹脂的消費(fèi)量約為80 kt，約占世界總消費(fèi)量的10.0％；其他地區(qū)的消費(fèi)量約占30.0％。根據(jù)預(yù)測(cè)，2005年世界高吸水性樹脂的消費(fèi)量將達(dá)到1000～1100kt，消費(fèi)量年均增長(zhǎng)速度為3.8％～5.5％。
隨著其產(chǎn)品多樣化及性能的提高，高吸水樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域也必將不斷擴(kuò)大。1973年美國(guó)UCC公司開始將高吸水樹脂應(yīng)用于農(nóng)業(yè)方面，接著又?jǐn)U展到農(nóng)林園藝的土壤保水、苗木培育及輸送、育種方面。接著日本、法國(guó)等也展開了吸水性樹脂的應(yīng)用研究?，F(xiàn)在，高吸水樹脂已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)林園藝、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、石油工業(yè)、食品行業(yè)、日用品行業(yè)、人工智能材料等各個(gè)領(lǐng)域。
2 國(guó)內(nèi)狀況
國(guó)內(nèi)高吸水性樹脂的研究工作起步較晚，始于20世紀(jì)80年代初，與國(guó)外相比，我國(guó)高吸水性樹脂的研究開發(fā)與應(yīng)用相對(duì)比較緩慢，2004年我國(guó)高吸水性樹脂的生產(chǎn)能力也只在30kt/a左右，生產(chǎn)企業(yè)近30家，但規(guī)模都不大，生產(chǎn)能力在1kt以上的僅7家。
國(guó)內(nèi)有三十多家單位在從事高吸水性樹脂的研究。例如上海大學(xué)、吉林石油化工研究所、中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所、中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所、廣州化學(xué)所、天津大學(xué)、北京化工大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)化工研究所等，這些單位的工作大都著重于水性樹脂的合成研究。在應(yīng)用方面，吉林、黑龍江、新疆、河南等省把高吸水性樹脂應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中取得了較為可喜的成就。目前，國(guó)內(nèi)高吸水劑的研究工作絕大部分仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，有的已轉(zhuǎn)入中試階段，但工業(yè)化的很少，主要還是依靠進(jìn)口。
目前，在我國(guó)高吸水性樹脂大部分為進(jìn)口產(chǎn)品，進(jìn)口價(jià)為1.5－l.8萬(wàn)元/t。國(guó)內(nèi)高吸水性樹脂生產(chǎn)成本在1.2－1.5萬(wàn)元/t，售價(jià)為1.8－2.2萬(wàn)元/t。預(yù)計(jì)到 2010年國(guó)內(nèi)高吸水性樹脂的需求量將達(dá)到100kt。
在我國(guó)吸水樹脂的消費(fèi)主要以衛(wèi)生用品應(yīng)用為主。在今后我國(guó)吸水樹脂應(yīng)用方面衛(wèi)生材料仍是主流，其需求量還將不斷增大。由于我國(guó)水資源十分貧乏，水土流失嚴(yán)重，荒漠化土地日趨擴(kuò)展;并且我國(guó)正處于工業(yè)化、城市化的加速發(fā)展階段，城市草坪業(yè)和花卉業(yè)將有巨大的發(fā)展空間。吸水樹脂作為土壤改良劑，保水保肥劑，種子及苗木移植涂覆劑在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園林綠化、改造沙漠等方面將起著重要的作用，有關(guān)專家認(rèn)為，再經(jīng)過(guò)七八年的努力作為保水劑的吸水樹脂有可能成為繼化肥、農(nóng)藥、地膜之后最受廣大農(nóng)民歡迎的農(nóng)用化學(xué)品之一，其市場(chǎng)前景十分廣闊。
高吸水性樹脂是一種發(fā)展迅速的新材料，在我國(guó)極具市場(chǎng)潛力。隨著人們對(duì)SAP研究的深入，具有耐鹽、保水、保肥等多功能SAP的研究已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展，但是我國(guó)SAP的生產(chǎn)及應(yīng)用均落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，迫切需要快速發(fā)展。我國(guó)地大物博，土壤沙漠化嚴(yán)重， SAP在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用具有巨大的潛力，加強(qiáng)對(duì)具有抗旱保墑，且具有緩釋肥功能的綠色環(huán)保型SAP的研究，建立以多功能新型SAP為中心的完整化學(xué)抗旱、節(jié)水、保水技術(shù)體系，并開展大面積的示范推廣也是今后研究的重點(diǎn)。此外，目前應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的SAP大多是丙烯酸鹽類，原料成本高，不利于大范圍應(yīng)用。加強(qiáng)對(duì)非金屬礦物/保水復(fù)合材料的研究，同時(shí)研究簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，減少聚合后半成品水分含量從而減少產(chǎn)成品干燥時(shí)間和干燥能耗，對(duì)于降低SAP成本，擴(kuò)大SAP應(yīng)用范圍具有重要意義。另外，應(yīng)該盡快利用原料和市場(chǎng)需求兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，并依托國(guó)內(nèi)科研力量進(jìn)行開發(fā)，建設(shè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模工業(yè)化裝置，以便迅速占領(lǐng)這一高增長(zhǎng)的市場(chǎng)。http://emuch.net/bbs/viewthread.php?tid=1769869&fpage=2

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