高分子材料分析【优推4篇】

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高分子材料分析范文【第一篇】

关键词：高分子材料，；材料成型； 控制技术

中图分类号： TB324文献标识码：A 文章编号：

前言

随着现代社会科技水平的提高和科技工作者的努力，高分子材料成型技术得到了飞速的发展，在现代化的工业建设中起着越来越重要的作用。下面通过简要叙述高分子材料成型的基本原理、高分子材料成型过程中的控制。探析高分子材料成型及其控制技术。

1.高分子材料成型的基本原理及问题

通常，在传统的高分子工业生产中，高分子材料的制备和加工成型是两个截然不同的工艺过程。制备过程主要是化学过程：单体、催化剂及其他助剂通过反应堆或其他合成反应器生成聚合物。聚合反应往往需要几小时甚至数十小时， 部分聚合反应还需要在高温、高压或真空等条件下进行。聚合反应结束后再分离、提纯、脱挥和造粒等后处理工序。制备过程流程长、能耗高、环境污染严重，增加了制造成本。合成的聚合物再通过加工成型，得到制品。一般采用挤塑、注塑、吹塑或压延等成型工艺，设备投资大。此外，加工过程中，聚合物需要再次熔融，增加了能耗。高分子材料反应加工是将高分子材料的合成和加工成型融为一体，赋予传统的加工设备(如螺杆挤出机等)以合成反应器的功能。单体、催化剂及其他助剂或需要进行化学改性的聚合物由挤出机的加料口加入，在挤出机中进行化学反应形成聚合物或经化学改性的新型聚合物。同时，通过在挤出机头安装适当的口模，直接得到相应的制品。反应加工具有应周期短(只需几分到十几分钟)、生产连续、无需进行复杂的分离提纯和溶剂回收等后处理过程、节约能源和资源、环境污染小等诸多优点。

高分子材料的性能不仅依赖于大分子的化学和链结构，而且在很大程度上依赖于材料的形态。聚合物形态主要包括结晶、取向等， 多相聚合物还包括相形态( 如球、片、棒、纤维及共连续相等) 。聚合物制品形态主要是在加工过程中复杂的温度场与外力场作用下原位形成的。

高分子反应加工分为两个部分：反应挤出和反应注射成型。目前国内外研究与开发的热点集中在反应挤出领域。高分子材料的反应挤出通常包括两个方面：一是将反应单体、对话及核反应助剂直接引入螺杆挤出机，在连续挤出的过程中发生聚合反应，生成聚合物；二是将一种或数种聚合物引入螺杆挤出机， 并在挤出机的适当部位加入反应单体、催化剂或反应助剂， 在连续挤出的过程中，使单体发生均聚或与聚合物共聚，或使聚合物间发生偶联、接枝、酯交换等反应， 对聚合物进行化学改性或形成新的聚合物。反应加工过程中涉及的化学反应有自由基引发聚合、负( 或正) 离子引发聚合、缩聚、加聚等多种反应类型， 与传统反应需数小时或十几小时相比，其反应时间往往只有几分钟或几十分钟。

高分子材料的合成和制备一般是由几个化工单元操作组成的，高分子反应加工把多个单元操作熔为一体，有关能量的传递和平衡，物料的输运和平衡问题，与一般单个化工单元操作截然不同。由于反应加工过程中发生的化学反应(聚合)多为放热反应，传统聚合过程是利用溶剂和缓慢反应解决传热与传质问题的，而在聚合反应加工过程中，物料的温度在数分钟内将达到 400-800℃,若不将反应过程中产生的热及时的脱除，物料将发生降解和炭化。传统的加工过程是通过设备给聚合物加热，而聚合反应加工中是需要快速将聚合生成的热量通过设备移去，因此，必须从化学工程和工程热物理学两个方面开展相应的基础研究。

高分子材料的物理机械性能、热性能、加工性能等均取决于其化学结构、分子结构和凝聚态的形态结构，而高分子材料的形态结构则与加工工艺有着密切的关系。

流变学是研究物体流动和变形的科学，高分子材料流变学是其成型加工成制备的理论基础。伴随化学反应的高分子材料的流变性质则有其自身的规律和特点。因此， 研究反应加工过程中的化学流变学问题将为反应加工过程的正常进行和反应产物加工成制品提供重要的理论基础。

2高分子材料成型过程中的控制

一般说来，在六七十年代主要重视的是单一聚合物在通常加工过程中的形态；到了七八十 年代以通常聚合物共混物相形态形成规律以及单一聚合物在特殊加工条件下形态成为主要研究对象；九十 年代以来，主要从控制聚合物形态规律出发， 研究新型聚合物、新型加工过程中聚合物形态形成、发展及调控， 通过新型形态及特殊形态的形成，获得性能独特的单一或多相高分分子材料。

我国是自 20 世纪 80 年代以来，对聚合物及其共混物在加工中形态发展和控制给予了高度重视。方向上大体是与国际同步的。近年来，我们国家主要研究内容涉及高分子材料加工过程中形态控制的科学问题，包括高分子在复杂温度、外力等各种外场作用下聚合物形态结构演化、形成规律以及在温度、压力等各种极端状态下高分子聚集态结构的特点。在已取得的理论成果知道下，开发了多种新型高分子材料，有的产生了良好经济效益。多数聚合物多相体系不相溶，给共混物加工中形态控制和稳定带来困难。通常是加入第三组分改善体系的相容性。聚合物加工中制品处于非等温场中，制品温度对其形态及性能有很大影响。但在通常聚合物加工中制品温度控制非常盲目，原因是很难知道不同制品位置温度随时间的变化关系。关键是要弄清楚聚合物及其共混物在非等温场作用下制品温度随时间变化关系。研究微纤对基体聚合物结晶形态、结构的影响，发现不仅拉伸流动行式成核和纤维成核，而且发现纤维在拉伸流动场作用下辅助成核。将导电离子组装到微纤中， 使微纤在体系中形成导电三维网络结构，从而显著降低体系的导电逾渗值和独特的 PTC(电阻正温度效应)和 NTC(电阻负温度效应)效应。

高分子材料的形态与物理力学性能之间有密不可分的关系，这是高分子材料研究中的一个永恒课题。与其他材料相比， 高分子材料的形态表现出特有的复杂性：高分子链有复杂的拓扑结构、共聚构型和刚柔性，可以通过现有的合成方法进行分子设计和结构调整；高分子长链结构使得其熔体有粘弹性；高分子的驰豫时间很宽，并在很小的应变作用下出现强烈的非线。

3高分子材料的发展趋势

高分子材料的高性能化：现有的高分子材料虽已有很高的强度和韧性，某些品种甚至超过钢铁，但从理论上推算，还有很大的潜力。另外，为了各方面的应用， 进一步提高耐高温、耐磨、耐老化等方面的性能是高分子材料发展的重要方向。改善加工成形工艺、共混、复合等方法， 是提高性能的主要途径。

高分子材料的功能化：高功能化主要是指具有特定作用能力的高分子材料。这种特定作用能力， 即“特定功能”是由于高分子上的基团或分子结构或两者共同作用的结果。这类高分子材料又称为功能高分子。例如， 高吸水性材料、光致抗蚀材料、高分子分离膜、高分子催化剂等，都是功能化方面的研究方向。

高分子材科的生物化：生物化是高分子材料发展最快的一个方向。各种医用高分子就属于这一范畴。有人认为，除人脑仅 重的大脑外，其他一切器官均可用高分子材料代替。此外， 生命的基础，细胞、蛋白质、胰岛素等也均属于高分子。生物化于是成为高分子科学的一个最主要发展方向。如合成或模拟天然高分子，使之具有类似的生物活性，代替天然的组织或器官。

结束语

综上所述，在科技日益进步的今天，我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技术与装备的道路，把握技术前沿，培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合，加快成果转化为生产力的进程，加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。

参考文献：

[1] 高分子材料的发展方向。国家自然科学基金委员会。高分子材料科学。科学出版社，1994.

[2] 史玉升，李远才，杨劲松。高分子材料成型工艺[M].化学工业出版社，2006.

高分子材料分析范文【第二篇】

（黑龙江省化工研究院，黑龙江 哈尔滨 150000）

摘　要环氧材料是当前工业生产中使用较多的原材料，其所具备的性能非常优异，是传统材料所能具备的，如高强度、耐久性等等。但是同时其也存在一定的不足，即环氧材料的耐水性与耐湿热性较差，使其在一些湿热环境中无法长期保持良好性能，还需要进一步的提高其耐水性和耐湿热性。现本文就通过分析环氧材料湿致破坏的成因，提出了几点提升环氧材料耐水性和耐湿热性的措施建议，以供参考。

关键词 环氧材料；耐水性；耐湿热性

在当前的工业领域中，环氧材料有着非常广泛的应用，并且大多数情况下都能发挥很好的性能作用。但是在实践中发现，在水中或是一些潮湿闷热的环境中，环氧材料在使用过一段时间后就可能会出现性能减弱的情况，特别是在温度为50-60℃、湿度超过95%RH的环境中，其承载能力会不断的减弱，甚至还可能直接失效，从而使得环氧材料失去其原本的作用。这种现象就是环氧材料湿致破坏。其对环氧材料的应用产生了很大的影响作用，是阻碍其进一步广泛应用的最大因素，必须要尽快解决解决这一问题。本文就通过分析湿致破坏来探讨其提高性能的途径措施。

1环氧材料的湿致破坏的成因分析

对于环氧材料而言，之所以会出现湿致破坏现象，其所形成的原因是非常复杂的。在潮湿或湿热的环境中，环氧材料的表面会逐渐产生各种化学反应或者发生一些物理变化，从而使其物理性质和化学性质发生变化。具体来讲，环氧材料湿致破坏的主要成因机理有以下几点：

湿润

润湿是湿致破坏的首要(必要)条件。环氧树脂是一种极性材料，水也是一种极性物质，二者有较好的亲和性。环氧材料的颜填料又多为亲水性物质，因此环氧材料能被水润湿，使表面能降低，从而易产生湿致破坏。

吸附、扩散、渗入、吸收

水分子的体积很小，极性很大，粘度又很低，因而易于被吸附到固体表面，并易于扩散到固体内部。环氧树脂、颜填料、增强材料及其它添加剂中含有大量极性基团，则更有利于水的吸附和吸收。水在固体表面的吸附，将固体表面润湿，降低了固体的表面能，从而有利于裂纹的产生和扩展。水分子渗入环氧固体物内部与大分子链上的极性基团相结合，撑大了大分子间的距离，出现了溶胀现象，降低了分子间力、强度及模量，也使大分子链易于运动，呈现增塑作用，在一定程度上有利于阻止裂纹的扩展。对于金属、玻璃、陶瓷等具有亲水性表面的被粘物，水分子更容易沿界面渗透。

水解

环氧固化物中含有醚键、酷键、酞胺键、亚胺键、硅氧键等易于水解基团，当水吸附到固体物表面及渗入固体物内部和界面与之相接触后，则会发生水解反应，使大分子断链、降解，甚至出现微裂纹。

溶解和渗出

环氧材料中如果含有水溶性组分，当水被吸附和渗入后，这些水溶性组分将会溶解于水中，并逐渐扩散、渗出。环氧材料中的非活性小分子化合物也会随时间的延长而逐渐渗出。渗出后遗留下来的孔隙、裂纹、毛细管不仅使材料性能劣化，而且还会使水易于渗入，起到进一步的破坏作用。

毛细现象

环氧材料中总会存在或大或小、或多或少的类似毛细管的裂纹缺陷。与水接触后，将会出现毛细现象。凝集在裂纹缝中的水所产生的毛细压力不仅会使水快速渗入并润湿裂纹面，降低了产生新裂纹所需的表面能，助长了裂纹的产生和扩展，同时所产生的毛细压力还会促使原有裂纹扩展。

应力腐蚀开裂

在应力作用下，在环氧材料内部及界面上会产生裂纹，水分子沿着这些裂纹进一步渗入。水对裂纹面的润湿、吸附、渗入、溶解、渗出、水解和毛细现象，使材料表面能降低、溶胀、增塑、变形、断链、开裂，使性能劣化，促进裂纹沿着垂直于应力进一步增长，以使应力释放到较低水平，水又会对新的裂纹面反复起着上述作用。应力的存在是环氧材料湿致破坏的一个重要影响因素。

湿热效应

1）温度升高，水分子及大分子的各种单元的运动都会加剧。大分子之间的距离增大(热膨胀)，有利于水分子渗入，从而上述水对环氧材料的作用都会加快进行，使破坏过程缩短。2）由于环氧复合材料的非均质性，温度升高时各相材料的热胀系数不同导致产生热应力，使材料性能劣化。3）温度升高有利于组分材料之间的各种化学反应的进行。易产生氧化、分解、交联等反应，使材料性能劣化。

2提高环氧材料耐水性和耐湿热性的措施

通过上述对环氧材料湿致破坏成因机理的分析，我们大致可以了解到环氧材料的耐水性和耐湿热性并不是很好，在一些水环境或湿热环境中的应用受到了限制。虽然本文所研究的湿致破坏机理可能并不是所有导致环氧材料在湿热环境下发生变化的成因，但就在这些研究成果的基础上，也可以采取一些方法来提高环氧材料的耐水性和耐湿热性。

（1）在使用环氧材料时，应该尽可能的避免其本水打湿或渗入，可以采取隔绝的方法将环氧材料与水隔离开来，如果无法完全隔离，也要尽量将界面层与水隔离开。例如可以使用憎水性的原材料，或者是对材料做出一定的憎水性处理。

（2）要尽可能的提高环氧材料自身的抗破坏能力，使其能够抵抗湿致破坏。例如使用非易水解的材料，或者采用孔隙率较低的材料等来增大环氧材料的强度与密度，避免其迅速被水渗入。

（3）要尽量消除存在于环氧材料周围的，能够使其发生破坏的因素，以此来提高其耐水性和耐湿热性。例如尽量消除环氧材料的内应力，增大工艺管理避免环氧材料制备过程中有杂质混入。

（4）在对环氧材料进行设计时，无论是基团还是树脂、固化剂、添加剂等，都应该优先选择憎水性原材料，以此来降低环氧材料的整体吸水性，提高其耐水性，降低易水解性。另外，还最好选用耐热性较高、韧性较高、强度较大的树脂固化体系，以及适当的偶联剂，所选用树脂基体的热胀系数与分散相材料的要尽可能接近，这样就可以在很大程度上提高其耐湿热性。

（5）在制备环氧材料的过程中，要注意均匀的分散和加热物料，使材料的结构都相对较为均匀，从而减少其内部的收缩应力与热应力，以增大环氧材料的强度。还可以对材料施加一定压力，使其密度度增大，从而减小孔隙率，避免水分快速侵入。固化处理后应该进行一定的内应力消除处理。并且在整个制备过程中都不得有杂质混入。

3结束语

总之，环氧材料是当前工业材料的重要组成部分，为了使其更好的发挥功能作用，就必须要不断的完善其使用性能。对于环氧材料的耐水性和耐湿热性较差这一缺点更要尽快改进完善。本文通过分析其湿致破坏机理，提出了一些改进措施，希望可以为相关人士提供一些借鉴。

参考文献

［1］孙曼灵。环氧材料的断裂与增韧[C]//第十三次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集。2009．

高分子材料分析范文【第三篇】

关键词定形相变材料贮能石蜡

1引言

利用相变材料的相转变潜热或蓄冷，温度变化小、蓄能密度大，在太阳能利用、工业余热和废热回收及建筑采暖和空调节能等领域有着广阔应用前景[1]。传统的固液相变贮能材料在实际应用中，都需用容器封装，增加了传热时相变材料与外部传热介质间的热阻，降低了传热效率，且增加了封装成本。定形相变材料是由相变材料和高分子支撑和封装材料组成的复合贮能材料，由于高分子囊材的微封装和支撑作用，作为芯材的相变材料发生固液相变时不会流出，且整个复合材料即使在芯材熔化后也能保持原来的形状不变并且有一定的强度。该类材料有以下优点：无需封装，不泄漏，从而减小了封装成本和难度，并减小了相变材料和传热流体间热阻。该类材料在建筑暖通空调领域及建筑材料领域有着较为广阔的应用前景。

Inaba教授[2]较早研究了高密度聚乙烯和熔点54℃的石蜡体系混成的定形相变材料的热物理性质，石蜡掺混比例为74wt%。叶宏等人[3]也对石蜡和高密度聚乙组成的定形相变材料进行了研究，他们用几种高密度聚乙烯和熔点在58℃左右的精炼和半精炼石蜡作为原料，石蜡在定形相变材料中所占比例为75wt%。法国的XavierPy等人[4]制备了石蜡-膨胀石墨定形相变材料，并研究了体系的热物理性能，石蜡掺混比例为65wt%～95wt%。华南理工大学的肖敏等人[5]研究了石蜡和热塑弹性体SBS组成的复合相变材料在加入石墨后热传导性能的提高，他们加入的石蜡含量在20wt%～80wt%范围内。定形相变材料研制中多以高密度聚乙烯、SBS或石墨为支撑材料，石蜡为相变材料，对定形相变材料的均匀性分析不够，对支撑材料类型及石蜡掺混比对定形相变材料材料性能的影响讨论不够充分。

本工作应用不同熔点的石蜡和一些高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯及橡胶作原料，研制出一些定形相变材料。对材料的均匀性进行了分析，并对相变材料的的掺混比进行了讨论。用DSC差示扫描量热仪和电子扫描显微镜等仪器对材料进行一些结构和热性能方面的分析研究，其中应用低压聚乙烯和石蜡共混，石蜡所占比例最高达到90wt%。

2实验

2．1实验试剂

切片石蜡，熔点48～50℃；半精炼石蜡，熔点56～58℃，58～60℃，60～62℃；精炼石蜡，58～60℃；低压聚乙烯，J-0；高压聚乙烯1L2A；高压聚乙烯，1F7B。

2．2实验仪器

平板硫化仪、DSC2910差示扫描量热仪、橡胶塑料实验机、SF-11型塑料粉碎机、电子扫描显微镜。

2．3实验内容

首先用不同熔点的石蜡和低压聚乙烯共混形成定形相变材料，然后采用不同种类的高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯以及SEBS作为支撑材料制备出不同的定形相变材料，对它们的性能进行了研究分析。对定形相变材料进行DSC测试，升温速率5℃/min。对一些材料的微观结构用扫描电子显微镜进行了研究分析。

3结果分析

3．1DSC分析结果

不同支撑材料与48#切片石蜡的实验

用切片石蜡和不同类型低压聚乙烯和聚丙烯进行了实验，石蜡所占的质量百分比相同，可以从图1看出有些HDPE组成的材料潜热值偏低，一方面由于材料本身造成的，材料各处潜热测量值有差异，另一方面则是由于材料和工艺的适应性不好。研制定形相变材料时，针对不同的材料，要相应的调整制备工艺。

图1不同支撑材料与48#石蜡组成材料的潜热测量值

1-HDPE5000S；2-HDPE5200B；3-HDPE2200J；4-HDPEJ0；5-PPS1003

3．1．2不同熔点石蜡实验

我们对J0型HDPE与不同熔点石蜡混制备定形相变材料进行了实验，可以看出相同比例的精炼、半精炼石蜡组成的定形相变材料潜热值判别不大，而这个差别是由于原材料的潜热不同造成的（表1）。可以以不同熔点的石蜡为原料制出一系列不同熔点范围的定形相变材料，应用到不同领域中去。

不同熔点石蜡组成材料的潜热值表1

石蜡类型半精炼56#半精炼58#精炼58#半精炼60#

相变潜热值（kJ/kg）

材料均匀性

我们分别在两个定形相变材料试样（组成材料一样，石蜡所占百分比不同）的4个不同部位分别取样进行DSC分析，得结果见图2，从图中我们可以看出同一试样不同部位相变潜热值差别不大，差别在10%以内，说明定形相变材料中石蜡分布较均匀。

3．1．4潜热测定及石蜡掺混比临界值讨论

图2试样不同部位潜热值测试结果

图360#石蜡DSC测试曲线

图4定形相变材料（石蜡占70wt%）DSC测试曲线

图5定形相变材料（石蜡占90%）DSC曲线

图6不同比例石蜡的定形相变材料的潜热测试值

从60#石蜡DSC测试曲线（图3）可以看出，60#石蜡有两个相变峰，每个相变峰出现在40℃附近，较小，第二个相变峰出现在60℃，较大。从定形相变材料的DSC曲线（图4，5）中同样可以看到这两个相变峰，聚乙烯熔融的峰出现在120℃附近。可以看到两者的温度差约为60℃，能够保证在定形相变材料中石蜡发生相转变由固态变成液态时，聚乙烯能支撑结构使得材料形态不变。由DSC测得的相变热和用石蜡所占百分比概算得的结果差别不大。图6为含不同比例的石蜡的定形相变材料的潜热，石蜡含量在70%～90%之间，材料的相变热在130～175kJ/kg，可以看出潜热值随石蜡所占比例增加近似线性增加。为了实现支撑材料的对整体结构的支撑作用，支撑材料在定形相变材料中所占比例应有一个下限，即石蜡所占比例有一个上限，在制备定形相变材料时，石蜡比例达到90%时，定形相变材料有一些渗出现象，所以石蜡在定形相变材料所占质量百分比的不宜大于90%。

3．1．5其他

用HDPE和60#石蜡混和，石蜡掺混比达到80wt%时，定形相变材料性能较好，材料潜热测量值达到/kg。

3．2扫描电子显微镜分析结果

利用扫描电子显微镜对用低压聚乙烯和60#半精炬石蜡（熔点60～62℃）制成的定形相变材料进行了结构分析。对定形相变材料的脆断面进行了拍照观察，然后用有机溶剂溶去石蜡对HDPE构架进行了观察。

图7定形相变材料扫描电镜结果（1500倍）

图8定形相变材料扫描电镜结果（3000倍）

对定形相变材料断面用有机溶剂浸泡后溶去石蜡后的表面分析，得到图7和图8的扫描电镜照片。浅色部分为聚乙烯的形成的骨架，深色的部分为石蜡被浸泡溶去后形成的凹陷。可以看到，定形相变材料分布较均匀，聚乙烯形成了空间的网状结

构。在石蜡熔融时，聚乙烯能够起到的支撑和封装作用，使材料的整体武装不发生变化。

4结论

可用不同类型的高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯等一系列高分子材料作为支撑和微封装材料，不同熔点、不同类型的石蜡作为相变材料，制备系列定形相变材料，其中石蜡质量百分比可达80%，潜热较高，均匀性较好。有望作为相变地板应用到房屋建筑当中，并且可能和其他材料混合作业一种新型的建筑材料。下一步需要继续改进材料制备的工艺，改善材料的力学及其他性能。

参考文献

1张寅平，胡汉平，孔祥冬等，相变贮能-理论和应用，合肥：中国科学技术大学出版社，1996

2HInaba,,1997,32(4):307--312

3YeHong,&SolarCells,2000,64(1):37～44

高分子材料分析范文【第四篇】

关键词：大豆；辐射；表型性状

中图分类号：Q503 文献标识码： A DOI 编码：/

Study on Phenotypic Traits of the Progeny of Soybean Radiated by 60Co

YANG Kai-min， LI Gui-quan， GUO Shu-jin， XUE Yun-yun

（College of Agriculture， Shanxi Agriculture University， Taigu， Shanxi 030801， China）

Abstract： In this paper，19 phenotypic traits of Jinda 78 and its mutagenesis generation materials （M5） radiated by 60Co γ―ray were studied by using principal component analysis and cluster analysis method in order to provide theoretical support for choosing and breeding new varieties of soybean. The result showed that the principal component analysis could transform the nineteen phenotypic traits closely related to soybean yield into 6 principal components， which was the yield factor， the plant type factor， negative yield factor， the seed weight factor， the plant height factor and the pod factor. Cluster analysis based on 19 phenotypic traits indexes show materials could divide into three groups， which was the high seed yield， the middle seed yield and the low seed yield.

Key words： soybean； radiation； phenotypic traits

大豆含有丰富的蛋白质和脂肪，是重要的粮油作物[1]。目前，大豆育种途径主要有自然变异选择育种、诱变育种、杂交育种、分子育种等，其中传统育种方法育成一个新品种需要很多年限，且自然变异的突变频率也不高。为了能够提高育种的效率及增强目的性，就需要引入新的育种方法，比如诱变育种和分子育种，这些方法丰富了变异的类型，为培育高产、稳产、优质、生产期适宜、适应机械化需要的大豆新品种提供了方法和途径。

辐射诱变是利用不同种类的射线诱发生物体产生突变，具有方法简单、突变频率高、性状稳定快和育种年限短等优点[2]。现今全世界已经有50多个国家在154种植物上用诱变技术育成了1 737个品种，其中农作物占了1 275个[3]。大豆诱变始于1957年，在美国、德国、日本等国先后展开研究[4]。中国于1958年开始大豆诱变的研究，通过对诱变方法、诱变剂量和诱变后代变异规律的摸索和掌握，相继育成了铁丰18号、黑农26号等一批优良品种[5-9]。

近些年来，辐射诱变育种已经广泛应用于农业生产[10]，育成了大量植物新品种和优异的种质资源。

本研究以大豆晋大78及其60C0-γ诱变后代M5为材料，对其表型性状进行研究分析，探讨诱变大豆后代的遗传特性和变异规律，为大豆种质资源的创新提供理论依据和实践基础，为育种家提供优秀的突变体。

1 材料和方法

材 料

本试验所用材料为山西农业大学大豆育种实验室选育的品种晋大78号及其诱变后代M5。

方 法

对晋大78 号的风干种子利用60Co（剂量率为100 R・min-1）进行辐射处理，筛选出66个诱变后代。在山西农业大学的大豆试验基地，将晋大78号及其诱变后代M5代进行播种，采取随机区组设计的方法，行长为5 m，行距为 m，株距为 m，进行3次重复。收获以后，每行随机选取10株进行室内拷种。对其农艺及产量性状进行调查并检测其品质含量。

数据处理与分析

利用Excel计算各材料中各性状的极大值、极小值、平均值、变异系数及多样性指数。

变异系数的计算公式为：变异系数=标准差/平均值

利用软件对各材料的表型性状进行主成分分析和聚类分析。

采用InfratecTM 1241 Grain Analyzer 品质分析仪测蛋白质和脂肪含量。

2 结果与分析

晋大78诱变后代表型性状遗传变异的分析

对晋大78及其诱变后代M5的表型性状进行统计分析，由表1可知，诱变后代M5的大部分性状的均值小于对照，但在极大值中都普遍高于对照，说明诱变后代的选取是比较成功的。

在这些表型性状中，M5代的四粒荚数、瘪荚数、一粒荚数、分枝荚数等产量性状变异程度比较高，而蛋白质和脂肪等的品质性状的变异程度比较低，说明品质性状已经趋于稳定，在M5代选育时，可把重点放在产量性状上。

诱变后代农艺性状的主成分分析

对诱变后代M5代的表型性状进行主成分分析，并统计各表型性状与各主成分之间的相关性，即权重系数，得到表2。由表2可以看出，M5代前6个主成分的贡献率分别为%，%，%，%，%，%，累积贡献率为%。徐克学等[11]认为如果用主成分分析法提取出的特征值的贡献率累计达到80%以上，这几个主成分就可以对这个事物的性质进行概括性的描述。

M5代中第一主成分与株质量、有效分枝、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、总荚数、单株粒质量的正相关性比较大，它们的权重系数分别为，，，，，，，这些因子与产量密切相关，可以把它们称之为“产量因子”，它们体现了个原始指标的作用。第二主成分与茎粗、主茎荚数、三粒荚数、主茎节数的相关性比较大，它们的权重系数分别为，，，可把它们称之为“株型因子”，它们体现了个原始指标的作用。第三主成分与瘪荚数和虫食数的相关性比较大，它们的权重系数分别为和，因为它们都是影响产量的负因素，可把它们称之为“负产量因子”，它们体现了个原始指标的作用。第四主成分与50粒质量的正相关性比较大，它的权重系数分别为，可把它称之为“粒质量因子”，它体现了个原始指标的作用。第五主成分与株高的相关性比较大，它的权重系数为，可把它称之为“株高因子”，它体现了个原始指标的作用。第六主成分与结荚高度、四粒荚数的相关性比较大，它们的权重系数分别为，，可把它们称之为“结荚因子”，它们体现了个原始指标的作用。

基于农艺性状的聚类分析

利用SPSS软件系统聚类中的Ward聚类法计算材料之间的欧式距离，并根据19个表型性状指标对材料进行聚类分析。

聚类结果如图1所示，将材料分成了三大类。

第一类材料的株型和结荚高度最高，而其结荚数和产量最低；第二类材料是与未辐射处理的材料聚为了一类，它们的株型和结荚高度居中，结荚数和产量也居中；第三类材料的株型和结荚高度最低，而其结荚数和产量却最高。这三类材料的50粒质量都比较接近，说明它们的大豆颗粒大小都比较相似。第三类材料和前两类材料相比属于综合性状比较优良的品种，一共有5个品系，第一类材料有35个品系，属于低产量类型，第二类材料和未辐射处理的材料比较相似，一共有27个品系。第一类材料的存在说明了辐射容易产生对自身有害的突变，即诱变方向的不确定性。

3 结论与讨论

本试验利用主成分分析中的“特征向量”、“特征根”等统计参数对诱变后代材料进行遗传变异的分析，探索了各性状的遗传规律及其对目标性状的相对重要性，可以看出在 M5代群体中影响产量的因素的相关性。可以适当提高与之相关的性状进而来提高产量，因此在一定范围内适当增加株质量、有效分枝、主茎节数、主茎荚数和分枝荚数可以提高产量。这些在主成分分析中属于第一主成分，归为“产量因子”。主茎节数属于第二主成分，归为“株型因子”，这些结果与王芳[12]、石惠等[13]、汪宝卿等[14]的试验结果是相呼应的。最后通过系统聚类的方法将诱变后代材料分为了高产、中产和低产三种类型，这些产量高低是以晋大78即没有经过辐射的品种作为对比的，它属于中产类型。然而某一性状对产量的影响所占据的主导地位并不是一成不变的，而是随着地区和时期的不同以及品种间的差异有所改变的，因此，我们要注重性状的综合选择，以提高后代的选择效率，尽早选育出符合育种目标的优良品种。

通过诱变育种的研究来发现有利的突变基因，丰富育种材料，这有助于种质资源的补充，而且诱变育种具有杂交育种所不能比拟的特点即周期短、变异范围大等[15]。所以，在今后的育种路程上，应该采用多种诱变技术，扩大诱变后代群体，以此来加大育种的选择机会；继续探索新的无毒高效的诱变剂和诱变方法来提高诱变效率和品种的安全性；充分利用生物技术和诱变育种研究相结合的方法，分析诱变后代的突变基因。

本研究通过对60Co诱变晋大78后代M5群体进行了田间调查和室内鉴定，对19个表型性状进行分析，结果表明：M5群体变异系数比较大的为四粒荚数、瘪荚数、分枝荚数、一粒荚数、有效分枝等。在主成分分析中，M5群体分为了6个主成分，第一个主成分可以归为“产量因子”，包括株质量、分枝荚数、总荚数、单株粒质量这几类农艺性状，第二主成分归为“株型因子”，包括主茎节数、茎粗这几个农艺性状；以诱变后代66份材料之间的遗传距离为媒介进行聚类分析，将诱变后代分为了三类：高产、中产、低产，中产类型与CK聚为了一类。为大豆选育优良品种提供了一定的理论依据。本研究虽已选出几个高产品系，但是还不确定此高产是否能够稳定地遗传，所以还需要通过后代的鉴定来确定这几个高产品系是否可以作为新品种来继续培育。若利用分子标记与本研究方法协同验证，结果会更加具有说服力[16]。

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