探析高分子材料工程的應用與發展

郝秀娟 王紅健

【摘 ?要】高分子材料的諸多優越性能，使它在工程建設領域得到了越來越多的推廣和使用。為了更好地節省能源資源，打造綠色環保建筑，高分子材料在工程中得到了進一步應用和發展。筆者重點論述了直接節能型高分子材料、間接節能型高分子材料、功能性節能或儲能高分子材料在建筑工程中的應用，預測了它在該領域的發展前景。

【關鍵詞】高分子材料;工程應用;發展趨勢

引言

科技的快速進步催生了品種眾多的高分子材料，其功能與性能的指標范圍都非常寬泛。作為工程建筑領域使用的結構材料，它們的比強高、密度輕、具有較好的加工性、耐腐蝕、易于加工成形，能夠制作成形狀復雜的零部件、具有較高的摩擦性能，容易滿足各種摩擦條件的需要;具有可染色性、減震性、密封性與絕緣性等多種特征。

1 高分子材料現狀分析

1.1 發展現狀

首先為聚乙烯材料，該種材料在當前的很多領域中有 著非常多的應用與需求量，所以該種高分子材料有著 較多成功的應用經驗值得借鑒參考。目前聚乙烯材料基本 在建筑工程施工、電器生產制造以及汽車生產中進行應用，取得了理想的應用成果。聚乙烯材料在生產期間，經過烯 烴聚合可以獲得聚烯烴，之后再利用高壓聚合工藝便可以 完成材料的制備工作，相關產品包括丙烯聚合物、乙烯等，此種材料非常容易加工，適用范圍較廣，符合能源節約利 用、低碳經濟發展的需要，所以現階段應用較多。其次為高分子智能材料，此類材料制備時需要合成有 機物，以此生成的材料特性較好，在實際應用期間可以基 于自然環境進行自身的修復、調節處理。再次為稀土催化材料，多在工業生產中進行應用，分 析這類材料的物理化學特性，具有非常理想的應用價值，材料中的稀土元素可以顯著增強合成材料的使用壽命，降 低能耗。以往使用稀土材料期間，由于使用的生產工藝非 常落后、原材料價格昂貴，常會出現合成利用率低的問題，所以在現階段的稀土材料應用期間可以借助于現代化的先 進技術 - 稀土催化技術，對于以往的應用問題進行有效解 決，以此充分且有效的利用稀土材料，降低常規應用材料 時對于環境所致的嚴重污染。我國研究稀土催化材料的時 間較早，可以追溯至上世紀，經過科研人員多年的研究可 知當前稀土催化材料的生產技術較為成熟，而且此類材料 能夠在汽車以及家電等領域內進行高質量、高標準的應用，能源耗費問題得到了有效改善與解決。

2高分子材料在工程建筑中的運用狀況

2.1直接節能型高分子材料

這種材料可以用作建筑外墻的結構保溫涂料或者材料，具有較強的保溫效果，而且還具備了良好的防火、防水性能，具有優良的化學穩定性，較低的膨脹率與較長的使用壽命等多種性能。經常被用作建筑外墻的若干保溫高分子材料如下所示：酚醛樹脂聚氨酯與高分子包覆的有關相變復合材料。它們既能夠有效地滿足建筑工程的安全性能與保溫效果，又便于施工等。再者，硬質聚氨酯泡沫塑料的閉孔率超過了90%，孔洞中充滿了一氟二氯乙烷與二氧化碳等，發泡劑，它們的導熱率都比較低。在完成了現場噴涂聚氨酯后，通常情況下導熱率維持在0.020W/（m·K），即便老化以后，它的導熱率仍然比較穩定，大致處于0.023W/（m·K）的水平，它的保溫效果在很大程度上超過了其他材料。聚氨酯材料的疏水性能非常出色，它具有較高的閉孔率，水分不容易進入到材料內部中，防水性能非常優異，能夠預防材料遇水膨脹的問題，可以確保它擁有穩定的尺寸。這種材料的黏附性能十分優越，它和纖維板、膠合板、木板、混凝土、金屬板等材料的黏附強度，在很大程度上超過了聚氨酯泡沫材料的實際撕裂強度。在建筑工程的施工過程中，便于操作，不要求非常嚴格的施工環境。

2.2間接節能型高分子材料

此類材料能夠減少高分子材料所需要的生產成本，切實增加材料本身的使用壽命等，以節約能源資源，提升以往的高分子材料的化學穩定性、耐水性、加工性、抗菌性、耐老化性等，以實現節能木板。以納米氧化鋅、納米二氧化鈦與納米銀復合而成的高分子雜化材料，和末端為吡啶鹽烷烴長支鏈、季磷鹽、季銨鹽的高分子材料，具有較強的抗菌性能。此類材料會被用做外墻、管道、內墻所需要達到涂料，在濕度較大的條件下，能夠顯著地改進材料易于霉變的狀況，切實增加它的使用壽命。壓縮材料的實際成型時間，或削減材料成型所需要的條件，這些都輸間接性地減少能耗的手段之一，紫外光固化的相關涂料具有較快的固化速度，而且具有優良的穩定性、光學、力學性能，因此這種高分子材料具有非常廣泛的應用前景。

2.3功能性節能或儲能高分子材料

此類高分子材料運用在建筑工程中，主要是熱致變色型高分子材料與聚合物太陽能電池。前者對溫度非常敏感，是非常具有代表性的功能性節能材料，重點用來制作建筑物的外墻與屋頂的涂料。后者是把光能轉換為電能，而且將這些電腦儲存起來，能夠為室內提供充足的電力支持，能夠用在玻璃、外墻、屋頂等多個領域。最近若干年來，聚合物太陽能電池持續地提升了光電的實際轉換效率，澳大利亞的相關設計師與2014年設計出了綠葉型聚合物太陽能電池，它的光電轉換效率業已超過了11.00%，而且便于人們使用此類太陽能電池，只要它被貼在房間的玻璃窗，就能夠儲存一定數量的電能，為室內用電提供支持，在很大程度上促進了這類電池運用在建筑工程方面的進展。作為熱致變色高分子材料，聚N-異丙基丙烯酰胺的相轉變溫度大致達到了31.5℃。在低于相轉變溫度的情況下，其內部氫鍵的密度超過了范德華力的相關密度，聚合物呈現出黑色;在溫度超過相轉變溫度后，其內部氫鍵循序漸進地變成了范德華力，其聚合物呈現為白色。把這種高分子材料用作外墻涂料或者屋頂材料時，冬天溫度較低的情況下顯示為黑色，有利于建筑物吸收更多的熱量，發揮良好的保溫作用。夏天溫度較高時，顯示為白色，有利于建筑物強化自身的表面熱量反射，實現了降溫的目的。和沒有采用此類涂料的相關建筑物比較，冬天時此類節能型建筑的室內溫度大致提高了2℃，夏天室內溫度大致降低了1℃，在很大程度上削減了冬天室內供暖與夏天制冷需要的能量損耗。

3高分子材料在工程建筑中的發展趨勢

人們對工作環境與居住環境提出了越來越高的要求，因此應該結合上述要求，持續地改進和研發高分子技術，制造出更高性能的高分子材料。要設計出有利于優化設計，提升建筑施工效果的高分子材料。持續地完善高分子材料的具體運用方法，打造產學研與建筑實務一體化的高分子材料運用研究體系。努力地培養高質量的高分子材料專業人才，設計出能夠運用到建筑工程諸多領域的此類材料，而不能只局限于室內設計與粉刷涂漆方面。還要結合國內外建筑行業的最新發展趨勢，有針對性地創新高分子材料，要結合建筑工程的具體情況，搭配個性化、針對性的高分子材料，充分地利用室內外空間。

4結語

從上文分析可以看出，各種類型的高分子材料性能和功能日益增強，它們具有良好的化學穩定性、易加工、質量輕，而且還具備了環境敏感、光電轉化、隔熱保溫等多種功能，在建筑工程領域中的應用前景必將越來越廣泛。

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