【正文】 池支架、燃料線托架以及踏板支撐物等部件。PI是另一類重要的航空航天材料，其綜合性能更為優(yōu)異，同時其應用環(huán)境也更為苛刻。美國國家航天局（NASA）開發(fā)出可應用于371℃的PMRII50材料。隨著人類太空探索的不斷深入，需要發(fā)展返回式運載火箭來替代老化的航天飛機，因此急需可短期（幾百小時）工作于315～399℃的用于推進器以及飛機機身的輕質聚合物復合材料。據研究，在機身組件中使用可穩(wěn)定工作于343～399℃的聚合物復合材料可不必再對機身絕熱保護，從而可減輕飛行器的質量。質量減輕將會增加載重能力及提高燃料效率等。目前，最有希望應用于該領域的PI材料之一是美國NASA研制的“6FPI”。它在PMRII50材料基礎上采用苯乙炔封端，解決了PMRII50脂環(huán)結構端基熱氧化不穩(wěn)定性，因此具有更為優(yōu)異的性能。除了作為耐熱材料使用外，近年來，PI作為太空環(huán)境穩(wěn)定材料也受到廣泛的重視。原子氧（AO）、紫外線（UV）以及真空紫外線（VUV）普遍存在于近地軌道中。AO較少地存在于海拔更高的太空，但UV、VUV、電子、質子以及其他粒子輻射卻普遍存在。這些輻射源具有足夠的濃度和能量使有機材料中的化學鍵斷裂，從而引起材料物理、機械及光學性能的改變。高相對分子質量PI薄膜具有優(yōu)良的柔韌性、耐溶劑性、耐熱穩(wěn)定性，高玻璃化轉變溫度（Tg），在很多情況下具有優(yōu)異的耐UV輻射性，但易受AO作用而發(fā)生降解。目前，解決此問題的手段主要是在PI薄膜表面涂覆氧化鋁、氧化硅、氧化鉻以及氟聚合物等，但通常需要專門的設備，且存在涂覆不均勻等問題。更為重要的是涂層的熱膨脹系數與PI薄膜不匹配，熱環(huán)化過程中常會出現破裂、分層等問題。針對上述問題，美國NASA Langley研究中心開發(fā)了一系列含苯氧磷（PPO）結構的PI材料。X射線光電子譜測試表明，當暴露于AO環(huán)境時，含PPO材料的表面會形成多聚磷酸層。該阻隔層可防止下層聚合物材料進一步受到輻射而降解。特種工程塑料在電子信息領域的應用。主要包括：（1）電子元器件（如接插件、插座、絕緣線圈及齒輪等）；（2）集成電路（IC）的封裝材料與耐無鉛焊接材料；（3）先進的通訊零部件（如光波導材料、手機部件等）。由于特種工程塑料優(yōu)異的綜合性能（如在很薄的狀態(tài)下依然能夠保持良好的尺寸穩(wěn)定性等），因此許多移動通訊制作廠商在其新一代移動通訊設備的研發(fā)過程中將目光投向特種工程塑料。特種工程塑料在微電子工業(yè)中的另一個重要應用是作為IC裝配材料。近幾年，隨著環(huán)境保護呼聲的日益高漲，環(huán)保型電子材料的研制、開發(fā)成為電子材料領域中的熱點話題之一。目前，在IC裝配中廣泛使用的SnPb焊料，由于Pb的毒性問題而越來越多地面臨著來自環(huán)境保護的壓力。歐盟對于無鹵、無鉛環(huán)保電子材料加以規(guī)范。多溴聯苯、多溴聯苯醚以及鉛等化學物質被明確規(guī)定于2008年1月1日起禁止使用。因此，無鉛焊料的研制與開發(fā)受到了廣泛重視。目前開發(fā)的無鉛焊料的焊料熔點較傳統(tǒng)的SnPb焊料高30～40℃，因此，無鉛焊接的再焊峰值溫度也隨之從傳統(tǒng)焊料的210～235℃升高到240～260℃。目前，電子器件裝配過程中使用的元件與電路板材料通常是環(huán)氧樹脂以及雙馬來酰亞胺三嗪樹脂等。它們能夠很好地承受現行組裝工藝的溫度（210～235℃）。當再流焊溫度超過260℃，即目前廣泛使用的環(huán)氧樹脂材料的耐高溫極限時，就會帶來許多可靠性問題，如零件脹裂、打線拉脫、封裝失效甚至芯片破裂等。無鉛焊料的發(fā)展帶來的上述問題迫使人們對封裝材料與封裝設計重新改進。除了耐熱、耐濕性環(huán)氧樹脂材料外，特種工程塑料也成為關注焦點之一。在微電子封裝中，高流動性、高耐熱性PPS樹脂正在取代熱固性環(huán)氧樹脂用作IC的封裝材料等。IBM公司在其新型IC器件設計過程中采用了綜合性能優(yōu)異的高性能熱塑性塑料——聚醚酰亞胺及聚砜樹脂作為可回收聚合物包封材料。這些材料可以耐焊接高溫，而且其熱塑性的本質使其可以進行再加工處理。近年來，合成高分子材料被廣泛用作生物醫(yī)用材料（如人造器官、導尿管、內診鏡等）。由于醫(yī)用高分子材料可以通過控制組成和結構而使材料具有不同的物理化學性質（如耐生物老化，作為長期植入材料、便于加工與消毒等），因此受到了世界各國的普遍重視，成為生物材料中用途最廣、用量最大的品種。隨著現代醫(yī)學技術的不斷發(fā)展，醫(yī)用高分子材料越來越多地與生物組織或血液組織接觸，因此材料的生物功能性以及生物相容性顯得越來越突出。某些特種工程塑料（如聚醚砜、PEEK、PPS等）具有優(yōu)良的生物相容性、尺寸穩(wěn)定性、耐化學藥品腐蝕性，易于加工、可經受反復消毒處理及耐水解等，因此逐漸被應用到醫(yī)療器械的制作、藥物緩釋系統(tǒng)及人造骨骼等領域。圖41 特種工程塑料在醫(yī)療衛(wèi)生領域的應用InvibioTM公司專門生產生物材料，為全世界醫(yī)療市場提供醫(yī)療器械以及人造器官用高品質PEEK材料。目前，該公司主要有兩類產品，PEEKCLASSIX與PEEKOPTIMA。PEEKCLASSIX用于制作與血液或組織接觸少于30天的醫(yī)療器具，其應用領域包括：導尿管、管道系統(tǒng)、藥物釋放、血液處理、腹腔鏡、外科手術器械、內診鏡以及分析儀器等。PEEKOPTIMA則適用于長期移植，是一種結晶度為30%～35%的PEEK材料，熔融溫度為343℃，Tg為145℃。由于該材料具有加工簡單、生物相容性優(yōu)良、低毒、可經受反復消毒、耐化學藥品腐蝕性和耐輻射性優(yōu)異等特點，因此投入市場后得到了廣泛認可，被許多國際著名醫(yī)療機構認定為可靠的移植材料，目前已經通過美國食品與藥物管理局認證。整形外科、牙科及心肺科是PEEKOPTIMA應用最為廣泛的領域。瑞士Bettlach的Mathys醫(yī)療機構使用PEEKOPTIMA替代乙二醇縮醛用于手指移植研究。與乙二醇縮醛相比，該材料具有優(yōu)異的耐化學藥品腐蝕與水解性能、耐摩擦、磨損性能和廣泛的生物相容性以及高強度、可反復消毒處理等特性，因此更適于活體內醫(yī)療器具的制作。法國移植制造廠商Scient’X選擇PEEKOPTIMA用于頸椎、腰椎移植研究。采用該材料作為體內支架具有如下優(yōu)點：一是它的彈性模量與皮層骨接近，可改善骨骼與移植物間界面；二是由于該材料本身具有射線透過性，因此對于后期手術判斷具有很大的幫助。此外，美國明尼蘇達洲Lifecore醫(yī)療機構選用PEEKOPTIMA材料替代鈦合金用于牙齒移植。 能源領域高性能電池制造中的應用是特種工程塑料在能源領域中應用最為典型的體現之一。燃料電池是一種不經過燃燒直接以電化學反應方式將燃料的化學能轉變?yōu)殡娔艿母咝Оl(fā)電裝置。由于燃料電池具有能量轉換效率高、環(huán)境友好、噪音小以及可靠性高等優(yōu)點，被認為是21世紀最有發(fā)展前途的“綠色能源”，近20年來受到了世界各國科學家的高度重視，被列為未來世界十大科技之首。按照電解質的不同，燃料電池可分為堿性燃料電池、磷酸型燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池以及質子交換膜燃料電池（PEMFC）等。其中PEMFC以其結構緊湊、高效節(jié)能、穩(wěn)定可靠、冷啟動時間短、環(huán)境友好、燃料來源廣以及制造簡單等優(yōu)點越來越受到重視。PEMFC的核心部分是質子交換膜。它不僅作為隔膜材料，而且也是電解質和電極活性物質的基底。此外，它還具有傳導質子、分離氧化劑與還原劑的作用。目前，商業(yè)化的質子交換膜主要有美國Dupont公司的Nafion系列全氟磺酸膜、Dow化學公司的Dow膜、日本Asahi公司研制的Aciplex膜、日本Asahi Glass公司研制的Flemion膜、日本氯工程公司研制的C膜以及加拿大Ballard公司研制的Ballard膜等。近年來，隨著高效質子交換膜研究的不斷深入，特別是直接甲醇燃料電池的發(fā)展，Nafion膜等傳統(tǒng)膜材料暴露出了越來越明顯的缺陷，如成本高昂、甲醇分子易于透過而引起陰極催化劑中毒、對溫度和含水量要求高以及制作困難等。新一代PEMFC要求質子交換膜在電池工作條件下可長期保持較高的機械性能、良好的熱穩(wěn)定性能以及氣密性。某些特種工程聚合物材料可以滿足上述要求，因此逐漸納入了研究范圍。PBI、PEEK、聚苯砜以及PI經適當磺化或摻雜后，均表現出良好的性能。雖然這方面的研究尚處于基礎階段，但這類價格低廉、性能優(yōu)良的質子交換膜所蘊藏的巨大潛力無疑將使其在不久的將來得到普遍應用。第五章 淺談工程塑料的應用前景與發(fā)展趨勢目前，工程塑料主要應用于車輛、機械設備、電子電氣、家電、建材、醫(yī)療器械、軍用裝備、薄膜等。2005年以來，工程塑料廣泛應用于汽車、電子電氣行業(yè)。汽車行業(yè)正朝著注重環(huán)保、安全、健康的方向發(fā)展，節(jié)能與環(huán)保成為汽車工業(yè)的兩大課題，而輕量化、舒適化、節(jié)能化是汽車發(fā)展的最新趨勢，這一趨勢加速了汽車塑料化的進程。塑料以其重量輕、設計空間大、制造成本低、性能優(yōu)異、功能廣泛等特點，最終使汽車在輕量化、安全性和制造成本等方面獲得更多突破，從而成為21世紀汽車工業(yè)最好的選擇。同時，國內汽車零部件的加工水平正在迅速提高，新的加工設備、加工工藝被大量地采用，從而使工程塑料的應用水平和用量得以不斷提升。電子電氣向來是工程塑料的主要應用領域，其消耗量占到總用量的40%以上，隨著中國電器產品出口量的逐年增加，工程塑料的用量呈上漲趨勢，中國是世界制造業(yè)大國，盡管國內產品的技術含量和附加值都還很低，但并不影響制造業(yè)對工程塑料的巨大需求，特別是迫于成本壓力，市場對材料本土化的要求越來越明顯，這為工程塑料提供了廣闊的應用前景。隨著工程塑料的研制、開發(fā)和專用化的進展，其應用領域將不斷擴大，市場前景十分廣闊。發(fā)展方向體現在以下幾方面。1）由于采用新單體合成塑料新品種難度高、周期長、投資大、收效慢，20世紀80年代后期已呈減少趨勢，今后短期內也不會有太多新品種面市，而是由現有的聚合物和單體經過特種催化劑改變結構，通過合金化、共混、改性等技術制成新品種材料，滿足市場的不同需求。使通用塑料工程化、工程塑料高性能化和低成本化，將成為今后發(fā)展的主要趨勢。2）環(huán)境問題是持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中重要的一環(huán)。今后開發(fā)產品時，對原料不僅要考慮經濟效益，同時要考慮環(huán)境因素，必須以節(jié)能、省料和有利環(huán)保為前提。另外，塑料廢棄物的有效回收利用將成為塑料工程的重要課題，特別是工程塑料的回收利用，肯定是將來發(fā)展的一個熱點。3）聚合物改性中，納米材料的應用、液晶材料的原位復合都會給塑料行業(yè)帶來極大的影響。今后納米技術的研究是不可缺少的部分，可能會給工程塑料行業(yè)發(fā)展帶來意想不到的結果。4）今后我國工程塑料的發(fā)展，一方面要依靠自己的力量，另一方面也要利用國外的技術與資金，關鍵是把各方面的力量集中起來，形成合力，才能形成較大規(guī)模的工業(yè)化生產，盡快實現產業(yè)化。答謝辭這次畢業(yè)論文能夠得以順利完成，并非我一人之功勞，是所有指導過我的老師，幫助過我的同學和一直關心支持著我的家人對我的教誨、幫助和鼓勵的結果。我要在這里對他們表示深深的謝意！特別是我的導師裴老師的親切關懷和悉心指導下完的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。畢業(yè)設計以來，裴老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在此，我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文的各位同學，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至論文的順利完成，還要特別感謝我的各位專業(yè)課老師，對本設計做了不少工作，給予我不少的幫助。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后我還要感謝培養(yǎng)我長大，含辛茹苦的父母，謝謝你們！對這次設計，我深知有很多不足，在此懇請老師給予指導。參考文獻[1] 楊超,侯俊峰,[J].。[2] [J].。 [3] [J].。[4] [J].。[5] 、家電行業(yè)中的應用[J] .。[6] 生建友,[J].。[7] [J].。[8] [J].。 畢業(yè)設計（論文）成績評定表一、指導教師評分表（總分為70分）序 號考 核 項 目滿 分評 分1工作態(tài)度與紀律102調研論證103外文翻譯54設計（論文）報告文字質量105技術水平與實際能力156基礎理論、專業(yè)知識與成果價值157思想與方法創(chuàng)新5合計70指導教師綜合評語： 指導教師簽名： 年 月 日 二、答辯小組評分表（總分為30分）序 號考 核 項 目滿 分評 分1技術水平與實際能力52基礎理論、專業(yè)知識與成果價值53設計思想與實驗方法創(chuàng)新54設計（論文）報告內容的講述55回答問題的正確性10合計30答辯小組評價意見（建議等第）： 答辯小組組長教師簽名： 年 月 日三、系答辯委員會審定表1． 審定意見2．審定成績（等第）_____ ___ 系主任簽字： 年 月 日