高分子材料的现状与发展刍议

摘要：在阐述高分子材料的定义、发展历程以及应用现状的基础上，

较详细地评述了高分子材料的研究方向和应用发展方向.

关键词：高分子材料 应用 现状 发展

高分子材料（macromolecular material），以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。

高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。

高分子材料的结构决定其性能，对结构的控制和改性，可获得不同特性的高分子材料。高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点，使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等

目前，高分子材料的应用现状主要有以下几个方面：

1.传统产品

如纤维、橡胶、塑料等等

2.高分子分离膜

高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜，以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力，使气体混合物、液体混合物或有机物、无机物的溶液等分离技术相比，具有省能、高效和洁净等特点，因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。

3.高分子磁性材料

高分子磁性材料，是人类在不断开拓磁与高分子聚合物(合成树脂、橡胶)的新应用领域的同时，而赋予磁与高分子的传统应用以新的涵义和内容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石，以后才利用磁铁矿(铁氧体)烧结或铸造成磁性体，现在工业常用的磁性材料有三种，即铁氧体磁铁、稀土类磁铁和铝镍钴合金磁铁等。它们的缺点是既硬且脆，加工性差。为了克服这些缺陷，将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成的高分子磁性材料便应运而生了。这样制成的复合型高分子磁性材料，因具有比重轻、容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品，还能与其它元件一体成型等特点，而越来越受到人们的关高分子材料。

4.光功能高分子材料

所谓光功能高分子材料，是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。目前，这一类材料已有很多，主要包括光导材料、光记录材料、光加工材料、光学用塑料(如塑料透镜、接触眼镜等)、光转换系统材料、光显示用材料、光导电用材料、光合作用材料等。光功能高分子材料在整个社会材料对光的透射，可以制成品种繁多的线性光学材料，像普通的安全玻璃、各种透镜、棱镜等;利用高分子材料曲线传播特性，又可以开发出非线性光学元件，此外，利用高分子材料的光化学反应，可以开发出在电子工业和印刷工业上得到广泛使用的感光树脂、光固化涂料及粘合剂;利用高分子材料的能量转换特性，可制成光导电材料和光致变色材料;利用某些高分子材料的折光率随机械应力而变化的特性，可开发出光弹材料，用于研究力结构材料内部的应力分布等。

5.高分子复合材料

高分子材料和另外不同组成、不同形状、不同性质的物质复合粘结而成的多相材料。高分子复合材料最大优点是博各种材料之长，如高强度、质轻、耐温、耐腐蚀、绝热、绝缘等性质高分子结构复合材料包括两个组分：增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物，如玻璃纤维、氮化硅晶须、硼纤维及以上纤维的织物;基体材料。主要是起粘合作用的胶粘剂，如不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂，这种复合材料的比强度和比模量比金属还高，是国防、尖端技术方面不可缺少的材料。

目前，我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上，重点发展以下方向：

1.工程塑料

全世界通用热塑性树脂约占97%，工程塑料的生产规模远不如通用塑料，但因市场的需求,近年来其发展的速度则远远高于通用塑料,年均增长率达7%~8%。近年来工程塑料的发展方向是研究开发工程塑料高分子合金、发展超韧尼龙、超韧聚甲醛、耐应力开裂聚碳、聚苯醚和聚矾等高性能合金研究开发特种工程塑料,如聚酞亚胺。

2.复合材料

复合材料合成一种新材料使之满足各种高要求的综合指标。复合材料的发展可以分为4个方面。一是以玻璃纤维增强为手段,对大品种塑料进行改性研究开发新的复合工艺；二是采用高性能增强剂如碳纤维等来增强耐高温等高性能树脂；三是开发新型热塑性树脂基体如热塑性聚酞亚胺；四是研究开发功能复合材料,如压电材料等。

3. 液晶高分子材料

液晶聚合物是介于固体结晶和液体之间的中间状态的聚合物 ,其分子排列的有序性虽不如固体晶体那样有序,但也不是液体那样的无序 ,而是具有一定的 一维或二维 有序性 ,当加工此种聚合物 ,如纺丝或注射成型时,其分子发生取向 这种分子取向一旦冷却即被固定下来,从而具有不寻常的物理和机械性能。

4.高分子分离材料

高分子分离材料主要包括离子交换材料、吸附分离材料和分离膜材料。离子交换材料主要是离子交换树脂和离子交换膜,此外还有离子交换纤维、液体离子交换材料等。目前离子交换树脂的骨架加工主要以苯乙烯为主,其次是丙烯酸系、环氧系和酚醛系。