高分子设计(精选)
高分子材料毕业设计范文
高分子材料毕业设计范文摘要：本毕业设计旨在制备聚乳酸（PLA）/纳米纤维素（NFC）复合材料，并对其性能进行研究。
通过溶液共混法制备了不同NFC含量的复合材料，采用多种测试手段对其结构、热性能、力学性能等进行表征。
结果表明，NFC的加入对PLA的性能有显著影响，在一定范围内可提高复合材料的热稳定性和力学性能，为开发高性能绿色高分子复合材料提供了理论依据。
一、引言。
在当今这个追求环保和高性能材料的时代，高分子材料那可是相当的重要啊。
聚乳酸呢，是一种非常有潜力的生物可降解高分子，就像个环保小卫士一样。
不过呢，它也有一些小缺点，比如说力学性能有时候不太够。
这时候呢，纳米纤维素就闪亮登场啦，这家伙强度高得很，要是把它和聚乳酸结合起来，说不定就能搞出超厉害的复合材料呢。
所以啊，我就打算在我的毕业设计里捣鼓捣鼓这个聚乳酸/纳米纤维素复合材料。
二、实验部分。
# （一）原料。
聚乳酸（PLA），分子量为[具体数值]，购自[供应商名称]；纳米纤维素（NFC），自制。
自制NFC的过程就像是一场小小的冒险。
首先要从天然纤维素原料（这里我用的是木材纤维）开始，经过一系列化学和物理处理，像是脱木素啊、机械研磨啊，最后才能得到纳米级别的纤维素。
这过程中得小心翼翼的，就像照顾小婴儿一样，一不小心可能就得不到理想的NFC了。
# （二）复合材料的制备。
我采用的是溶液共混法来制备聚乳酸/纳米纤维素复合材料。
首先呢，把PLA溶解在一种合适的有机溶剂（氯仿）里，这个溶解过程就像给PLA泡个舒服的“化学温泉”，它慢慢地就化在溶剂里了。
然后把NFC也分散在这个溶液里，这可不容易，得用超声处理好一会儿，就像给NFC做个全身按摩，让它均匀地分散在溶液里。
最后把溶液浇铸在模具里，等溶剂挥发完了，复合材料就诞生啦。
我还制备了不同NFC含量（0%、1%、3%、5%）的复合材料，就像做不同口味的蛋糕一样，想看看不同“口味”的复合材料性能有啥不一样。
# （三）性能测试。
第三章高分子材料的配方设计
4、生产配方：按生产设备每一次投料量计算各组分需多少。 此表示法便于生产操作
表3-3（P107）天然橡胶、丁苯橡胶。顺丁橡胶、异戊橡胶 的配方实例
表3-4（P108）丁基橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶 的配方实例 表3-5（P109）几种橡胶的基本配方
稳定体系 热稳定剂、抗氧剂
1~2
性能体系 加工体系
增塑剂、补强剂、增韧剂、防老剂、 2~5
发泡剂、着色剂
增塑剂、润滑剂
1~2
成本体系 填充剂
1~2
四、配方的表示法
1、重量比：以聚合物的量为基准（100份）。 此表示法最常用（论文、科研）
2、重量百分数：以配方的总重量为100，各种份占多少。 便于配料，计算成本
2、性能配方：基本配方 + 性能体系
针对某种性能要求：往往提高某一（些）性能。
3、实用配方：性能配方 + 加工体系、成本体系
要考虑原料的来源、生产的可行性和经济性，要全面 考虑。
基本配方、性能配方、实用配方是相互制约、相互影响的。
基本配方首先提出一组配合剂及其基本用量，一般 采用传统使用量，并且尽可能简单。
总之，既要符合使用性能，又要适应加工性能。
配方的制定是一个经验加理论的过程： 初始工作人员：要反复修改多次才得到一个配方； 经验工作人员：可能一次性得到合理配方； 现在已发展到用计算机进行配方设计
二、配方制定过程
基本配方
性能配方
实用配方
1、基本配方：主体 + 交联剂 + 稳定体系
实验所添加的配合剂的合理性，包括种类、用量（要 求用量稳妥）。
例：橡胶基本配方： 生胶：100phr；硫：0.5~3.5phr；促进剂：0.5~1.5phr ZnO：1~10phr；Hst：0.5~2.0phr；防老剂：0.25~1.5phr
高分子材料的设计与合成
高分子材料的设计与合成高分子材料是一类具有高分子结构的材料，它们通常由重复单元组成，并且具有出色的物理和化学性能。
高分子材料的设计与合成是一项重要的科学研究领域，在材料科学和工程中发挥着重要的作用。
本文将探讨高分子材料的设计原则、合成方法以及一些相关的应用。
1. 高分子材料的设计原则高分子材料的设计是一个复杂而综合的过程，需要考虑多个因素。
以下是一些常见的设计原则：(1) 结构设计：通过调整分子结构和链段排列顺序，可以改变高分子材料的性能。
例如，在聚合物链的侧链上引入功能基团，可以提高材料的热稳定性或化学反应性。
(2) 分子量选择：分子量是高分子材料性能的重要参数。
通常，较高的分子量可以提高材料的力学性能和耐热性，但过高的分子量可能会导致材料加工困难。
(3) 共聚物设计：通过合成不同类型的单体，可以制备具有特定性质的共聚物。
例如，通过调整共聚物中不同单体的比例，可以控制材料的硬度、强度和耐热性。
2. 高分子材料的合成方法高分子材料的合成方法多种多样，常用的方法包括聚合反应和改性反应。
以下是一些常见的合成方法：(1) 聚合反应：聚合反应是一种将小分子单体转化为高分子聚合物的方法。
常见的聚合反应包括自由基聚合、离子聚合、环氧树脂聚合等。
这些方法可以在不同的条件下控制聚合物的分子量和结构。
(2) 改性反应：改性反应是通过对现有的高分子材料进行化学修饰，改变其性能的方法。
例如，通过引入交联剂对聚合物进行交联反应，可以提高材料的强度和耐热性。
3. 高分子材料的应用高分子材料在现代社会中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：(1) 塑料工业：高分子材料广泛应用于塑料工业，用于制造各种塑料制品，如塑料包装材料、塑料管道和塑料零件等。
(2) 纤维工业：高分子材料可以制备聚合纤维，用于制造纺织品、服装等。
(3) 医疗器械：高分子材料在医疗器械方面有着重要的应用，如人工关节、人工心脏瓣膜等。
(4) 电子领域：高分子材料在电子领域中应用广泛，如光导纤维、电子封装材料等。
高分子材料的配方设计
3.3 高分子材料配方表示方法
（1）相对质量份数表示法
以主体成分树脂的加入量为基准(100质量份)， 配方中其他组分以树脂的含量为参照，以其占树脂 质量的百分比来表示（phr: per hundred resin）。
（2）质量百分含量表示法 将整个配方各组分的总质量定为100分，配方中
各他组分以总质量为参照，以其占总质量的百分比 来表示。
（2）改善成型加工性能
有些树脂加工性能不好，需要加入加工助剂
如PVC，其熔点和分解温度接近，加工时容易分解， 加入增塑剂，降低熔点，加入稳定剂提高其分解温度， 拓宽加工温度。
如LLDPE，熔体粘度大，导致难以加工出合格制品， 常加入有机含氟弹性体，低分子蜡等加工助剂，以改 善其加工性能。
（3）降低成本
塑料配方的计量表示法比较实例
原材料
⑧助剂的毒性
大部分助剂都有毒性或低毒性。对于同食品及药品 接触的塑料制品，要求无毒或低毒时，选择的助剂也 应无毒。如对稳定剂而言，要选择无毒时，一般选 Ca/Zn等无毒稳定剂品种。
环保：镉(CLeabharlann )：＜100ppm ；铅(Pb)：＜1000ppm ；汞(Hg)：
＜1000ppm； 六价铬(Cr6+)：＜1000ppm 溴含量＜1000ppm
• 配方设计是制品设计的核心部分，只有好的配方设 计，再加上结构设计、工艺设计等要素的配合，才 能获得好的制品。
3.2.2 配方设计目的 （1）改善树脂的内在性能
功能化：阻燃性；抗静电性；导电性；阻隔性； 高性能化：降解改性；增强；增韧；耐老化性；
耐磨；耐热； 改善外观； 发泡：降低成本，降低比重，隔音，隔热
• 制品设计必须贯彻 “实用、高效、经济” 的原则， 即制品的实用性应强、 成型加工工艺性应好、生产 效率要高、成本要低，可满足人类持续发展的要求。
高分子材料的结构设计和性能调控
高分子材料的结构设计和性能调控引言高分子材料在现代科技中发挥着重要的作用，广泛应用于各个领域，包括医疗、航空航天、能源等。
与传统材料相比，高分子材料具有重量轻、机械强度高、耐腐蚀等优点，但也面临着熔融性低、易变形等挑战。
为了克服这些缺点，高分子材料的结构设计和性能调控成为研究的重点。
一. 结构设计的重要性高分子材料的性能与其结构密切相关。
通过合理设计高分子材料的结构，可以实现对其性能的调控。
例如，在医疗领域，高分子材料的生物相容性是一个重要的考虑因素。
通过调整高分子材料的结构，可以使其与人体组织相容性更好，减少致病的风险。
此外，高分子材料的机械性能、热稳定性等也可以通过结构设计进行调控。
二. 结构设计的方法1. 拓扑结构设计高分子材料的拓扑结构对其性能具有重要影响。
例如，线性高分子和交联高分子的力学性能存在显著差异。
通过合理选择和调控高分子材料的拓扑结构，可以实现对其力学性能的调控。
此外，纳米级结构的引入也是一种常见的方法，通过纳米级结构的精确调控，可以实现高分子材料的新颖性能。
2. 共价键和非共价键的调控高分子材料的结构由共价键和非共价键组成。
通过调控这两种键的连接方式和数量，可以实现对高分子材料性能的调控。
共价键的调控可以通过聚合反应的选择和条件控制来实现，例如选择不同的单体、引入不同的反应条件等。
非共价键的调控可以通过外界刺激（如温度、pH值等）来实现，引入特定的相互作用（如氢键、离子相互作用等）来实现。
三. 性能调控的方法1. 添加剂的引入通过引入添加剂，可以对高分子材料的性能进行调控。
例如，在高分子材料中引入增塑剂可以提高其柔韧性；引入抗氧化剂可以提高其热稳定性。
添加剂的引入可以通过简单的混炼和共混等方法实现。
2. 环境条件的调控高分子材料的性能往往受到环境条件的影响。
通过调控环境条件，可以实现对高分子材料性能的调控。
例如，通过调控温度、湿度等参数，可以实现对高分子材料的热稳定性、吸湿性等性能的调控。
高分子设计(合成方法)
C H 3 C H 3 H 3 CCNNCC H 3
C N C N
C H 3 2H 3 CC +N 2
C N
偶 氮 二 异 丁 腈 （ A IB N )
2-氰基丙基自由基
（3）氧化-还原体系：
无 机 物 /无 机 物 ： H 2O 2/FeSO 4, (N H 4)2S2O 8/K H SO 3 水 溶 性
卤代烃+镁粉
低价盐：Fe2+, Cu+, Cr3+, V2+等
有机物/有机物氧化还原体系： BPO + N,N-二甲基苯胺
CH3
N+ CH3
O
O
COOC
CH3 N+ CH3
O CO +PhCO2-
应用链转移反应进行分子设计
增长自由基
链转移剂
终止聚合物链
新自由基
增长链和转移剂之间的链转移反应
普遍使用的链转移剂(CTA)包括卤代甲烷，二硫化 物，硫醇和各种容易失去一个氢原子的化合物。
大致可分为三大类：过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化 -还原体系 （1）过氧化物引发剂
常用的过氧化物包括无机过氧化物和有机过氧化物。
常用的无机过氧类引发剂主要是过硫酸盐，如过硫酸钾和过 硫酸铵，其分解产物是自由基离子：
O
O
K O S O O S O K
O
O
O 2 K O S O
O
温度在60℃以上，过硫酸盐才能比较有效的分解，在酸 性介质（pH<3）中，分解加速。
2 Na + 2 CH3OH → 2 CH3ONa + H2
C H 3 O - N a + + H 2 C C H H 3 C O C H 2 C H - N a +
高分子工程设计热量衡算
4 例1 间歇搅拌釜反应器恒温操作过程热量衡算 章
在一间歇操作旳反应器进行二级恒温变容反应过程，反应动力学方程如下：
热 量
rA (x)
dN A Vdt
kC
2 A
kC
2 A0
( 1 x 1 x
)2
(1)
dx
(1 x)2
rx (x)
dt
kCA0
(2) (1 x)
衡
算
式中：rA(x)—以反应物浓度变化表达旳反应速率、rx(x)—以反应物转化率变化表达旳
衡
理论根据
算
热平衡方程:
第
处理实际问题时,热平衡方程可写成: QT=Q1+Q2+Q3+Q4 或
4 章
qT=q1+q2+q3+q4
热 量 衡 算
第 §4.2 多种热量旳计算措施
4 章
q1或 Q1旳计算(显热)
① 恒容变化过程 热 量 衡 算
第
4
② 恒压变化过程
章
热 量 衡 算
③ 液体或固体
第 ④ 混合物料体系 4 章
算 ② 热量消耗旳计算及能源旳综合利用
热量消耗旳计算主要是为经济核实等提供根据，还需根据热量 衡算旳成果，处理能源合理应用问题。
第 ③ 为其他专业旳设计提供根据
4 章
提出传热介质旳种类、相态、使用温度范围、使用压力范围
、传热介质流量及用量、设备是否需要保温等设计条件，为公用
热 工程、自控仪表等旳设计提供根据。 量
CA0
k
0
1 x
( 1 x)2
dx
(3) 反 应 速 率 的 计 算
rA ( x)
k
功能高分子制备方法
27
功能高分子的制备方法
如果引发剂（R－R’）对增长自由基向引发剂 自
身的链转移反应具有很高的活性，或由引发剂分解
产生的自由基的一部分易于发生与链自由基的终止
2
功能高分子的制备方法
目前采用的制备方法来看，功能高分子材料的 制备可归纳为以下三种类型： 功能性小分子材料的高分子化； 已有高分子材料的功能化； 多功能材料的复合以及已有功能高分子材料的功
能扩展。 本由近年来高分子合成的新方法开始，介绍
具有代表性的功能高分子设计的基本思路和方法。
3
功能高分子的制备方法
功能高分子的制备方法
1
功能高分子的制备方法
功能高分子材料的制备是通过化学或者物理的 方法按照材料的设计要求将功能基与高分子骨架相 结合，从而实现预定功能的。
从上一世纪50年代起，活性聚合等一大批高分 子合成新方法的出现，为高分子的分子结构设计提 供了强有力的手段，功能高分子的制备越来越 “随 心所欲”。
30
功能高分子的制备方法
R1
R1
R2
CC
R3
XY
R1 = H, X = Y = CN, OC6H5, OSi(CH3) R2 = OCH3, X = Y = CN R3 = H, X = H, Y = C6H5
图2—3 1, 2－二取代四苯基乙烷衍生物的通式
31
功能高分子的制备方法
光引发转移终止剂主要是指含有二乙基二硫代 氨基甲酰氧基（DC）基团的化合物。例如N,N－二 乙基二硫代氨基甲酸苄酯（BDC）、双（N,N－二 乙基二硫代氨基甲酸）对苯二甲酯（XDC）、N－ 乙基二硫代氨基甲酸苄酯（BEDC）和双（N－乙基 二硫代氨基甲酸）对苯二甲酯（XEDC）等。
高分子材料的结构设计与功能化改性研究与应用
高分子材料的结构设计与功能化改性研究与应用高分子材料是一类具有特殊结构和性质的材料，它们在各个领域中得到广泛应用。
为了满足不同需求，研究人员致力于对高分子材料的结构进行设计与功能化改性。
本文将探讨高分子材料结构设计的基本原理和功能化改性的方法，并举例说明其在实际应用中的价值与意义。
一、高分子材料结构设计原理高分子材料的结构设计是指通过合理选择和设计分子结构，以控制材料的物理、化学性质来满足特定应用需求的一种方法。
其中，分子量、分布、空间构型和化学结构等参数对于高分子材料具有重要影响。
例如，在聚合物材料中，线性链和交联网络是常见的结构形式。
通过调整这些结构参数，可以改变材料的力学性能、热稳定性和电气性能等。
在高分子材料的结构设计中，还应考虑分子内和分子间的相互作用。
分子内相互作用包括键键相互作用和键外相互作用，而分子间相互作用则涉及范德华力、静电作用和氢键等力。
调节这些相互作用能够有效改变高分子的结构和性能。
例如，通过引入交联剂，可以形成高分子材料的交联网络结构，从而提高其力学性能和热稳定性。
二、高分子材料功能化改性方法功能化改性是指通过引入功能性官能团或添加剂，改变高分子材料的特性和性能的方法。
下面介绍几种常见的功能化改性方法：1. 共聚改性：共聚改性是指通过共聚反应将多种单体引入到聚合物分子中，从而改变其性质。
通过合理选择共聚单体，可以使高分子材料具有不同的机械性能、热稳定性和光学性能等。
2. 接枝改性：接枝改性是将一个聚合物（被接枝物）接枝到另一个聚合物（基底物）上，形成接枝共聚物。
接枝共聚物不仅具有基底物的性质，还具有被接枝物的性质，从而实现对高分子材料性能的调控。
3. 添加剂改性：添加剂改性是通过向高分子材料中添加功能性添加剂，改变其性质和性能。
添加剂可以是光稳定剂、抗氧剂、增塑剂等，通过控制添加剂的种类和用量，可以调整高分子材料的耐候性、抗氧化性和柔性等。
三、高分子材料结构设计与功能化改性的应用高分子材料的结构设计与功能化改性在各个领域中具有重要应用价值。
高分子材料的成型与加工 配方设计原则和程序
高聚物生产技术
(4) 样品的初步设计 包括配方设计、工艺设计、结构设计和 模具设计等，涉及原材料、工艺、成本、质 量等诸多因素。 (5) 样品试制 在初步设计的基础上，对试制样品作整 体检验，通过试模，检验并分析样品的尺寸 精度、粗糙度、成型时间、成型难易程度和 设计的合理性等，获得多种方案的工艺条件 和样品，供测试评价。
高聚物生产技术
项目八 高分子材料的成型与加工
任务一：高分子材料的配方与设计
第1讲：配方设计原则和程序
聚氯乙烯生产技术
1
高聚物生产技术
一、配方设计原则
配方设计是一个富于挑战性的、专业性 很强的技术工作。因此，配方设计决不是各 种原材料之间简单的、经验性的组合，而是 对高分子材料结构与性能关系充分研究的综 合结果。
聚氯乙烯生产技术
高聚物生产技术
(2) 形状造型设计 主要考虑制品的功能、刚度、强度和成 型工艺等，应力求做到形状对称、造型轻巧 、结构紧凑以及画出草图等。
聚氯乙烯生产技术
高聚物生产技术
(3) 合理选材 在满足材料性能要求与成型加工特点的 基础上，选择多种候选材料，试制出样品。 经性能测试，收集用户使用意见后，通过的。每种材料各 有优缺点，选材时应做到在满足制品性能要 求的前提下，“扬长避短、合理使用”。
聚氯乙烯生产技术
高聚物生产技术
二、配方设计程序
制品设计是在对制品形状、结构和使用 性能科学地预测和判定的前提下，通过充分 把握并正确选用高分子材料，制定出一套完 整的制造过程的实施方案和程序。
高聚物制品设计的一般程序，如下图所 示。
聚氯乙烯生产技术
高聚物生产技术
聚氯乙烯生产技术
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制品设计必须贯彻“实用、高效、经济 ”的原则，即制品的实用性要强，成型加工 工艺性要好，生产效率要高，成本要低，主 要从以下几个方面考虑。