高分子科学的昨天今天与明天

高分子科学的昨天今天与明天人类的生活和社会的发展总是离不开材料，而新材料的出现又推动生活和社会的发展。

人们使用及制造材料虽已有几千年的历史，但材料成为一门科学——材料科学，仅有30多年的时间，此为一门新兴学科，是一门集众多基础学科与工程应用学科相互交叉、渗透、融合的综合学科，因而对于材料科学的研究，具有深远的意义。

高分子材料与金属材料、无机非金属材料成为科学技术、经济建设中的重要材料。

而高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。

其中,被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。

合成高分子材料按使用性质划分，有塑料、橡胶、纤维、涂料等，按用途划分有结构型和功能型，同一用途不同层次则有通用型和高性能型之分，功能型细分则有光、电、磁功能和生物相容功能等。

高分子材料要继续发展,必须走与环境相协调的道路, 提高高新技术含量，开辟新型材料产业。

有机高分子材料是指区别于通用的、具有高性能或特殊功能等特点的有机高分子材料，表现为性能优异，价格高，产量低。

其特点覆盖面广、产品种类多；投资与技术高度密集，技术含量高；高风险、高收益。

按使用性质划分，有塑料、橡胶、合成纤维、专用及精细化学品等；按用途划分有结构型和功能型；按功能型细分则有光、电、磁功能和生物相容功能；以生物质为原料生产的高分子材料也被划入了新型有机高分子材料。

新型有机高分子材料应用广泛，工程塑料、复合材料、功能高分子材料、有机硅及氟系材料、液晶材料、特种橡胶、高性能密封材料等新型高分子材料被广泛应用于电子电器、交通运输、机械、建筑、生物、医疗及农业生产资料等领域。

国内有机高分子材料的研究不断取得新的进展：国家重点科技攻关项目“聚醚砜、聚醚醚酮、双马型聚酰亚胺等类树脂专用材料及其加工技术”，通过了国家有关部门的验收；一种用于家电产品的新型紫外光固化涂料——JD－1紫外光固化树脂已开发成功；超高分子量聚丙烯酰胺合成技术在大庆油田化工总厂研制成功；“PTC智能恒温电缆”、“多功能超强吸水保水剂”、“粉煤灰高效活化剂”等等，都是我国在高分子材料领域取得的不俗成果。

我国在高分子单链单晶的研究也取得国际领先的成绩：成功地制备出顺丁橡胶的单链单晶，独创性地开展了单分子链玻璃体的研究，首次观察到高分子液晶态的新的纹影结构。

塑料行业单纯从实验室阶段的研究来讲，我国与国际上的差距并不是很大。

但从实验室研究走向产业化这一阶段，与国外相比，我们的差距就被大幅度拉开了，因此塑料产业的发展趋势主要是尽快对主要新型品种的产业化。

橡胶工业的发展重点是进一步完善橡胶装置技术工艺，进行产品结构调整，提高氯丁胶、乙丙橡胶、丁腈胶和丁基胶的产业化生产能力；充分利用原料、市场条件现已成熟的有利时机，加快推进异戊橡胶工业化进程，尽快实现工业化生产；大力发展改性丁二烯橡胶、三元乙丙橡胶等市场急需的产品品种。

“十一五”期间，国家把精细化工列为优先发展的六大领域之一，并将功能涂料及水性涂料，染料新品种及其产业化技术，重要化工中间体绿色合成技术及新品种，电子化学品，高性能水处理化学品，造纸化学品，油田化学品，功能型食品添加剂，高性能环保型阻燃剂，表面活性剂，高性能橡塑助剂等列为精细化工技术开发和产业化的重点。

近几年，许多省市都把建设精细化工园区，作为调整地方化工产业布局、提升产业、发展新材料产业、推进产业集聚的重要举措。

生物催化合成已成为化学品合成的发展重点，生物技术生产有特殊功能、性能、用途或环境友好的优势；具有原料来源广、制备简单、质量好及环境污染少等优点，特别是利用生物技术可生产一些用化学方法无法生产或生产成本高以及对环境产生不良影响的新型材料；传统的发酵工业正逐步由基因重组菌种取代或改良。

2006年国家又针对生物能源和生物化工出台了财税扶持政策，明确今后将通过实施财税扶持政策，支持地方大力发展生物能源与生物化工产业。

我国已确定将工程塑料、重大通用塑料改性新品种、重大橡胶及橡胶复合材料的工业化技术、生物化工材料及精细功能材料作为优先发展的重点领域，建立若干个材料原料生产基地和配套助剂的研究和产业化基地，对已有的国家级化工材料工程中心给予更大的投入，建立若干个化工设备、工程放大研究中心。

有机高分子材料由于具有许多其他材料不可比拟的性能，已成为尖端技术各个领域不可缺少的材料，其发展状况直接关系到国家的经济实力、技术水平和国防安全。

目前世界三大合成高分子材料(合成树脂、合成纤维、合成橡胶)的产量已高达1．8亿吨，其中80％以上为合成树脂及塑料，发展十分迅速。

近几年世界各国在高分子新材料、新技术、新原理的研究上都取得了新的进展，使产品的性能不断提高，新的品种不断出现。

以占合成树脂和塑料产量35％以上的聚烯烃为例，继高效负载型催化剂之后的茂金属催化剂因其催化活性高，单一活性中心、聚合物结构可精确调控等特点，已逐步取代传统催化剂，茂金属聚合物如茂金属线形低密度聚乙烯等已进入市场，对合成树脂工业将产生巨大影响。

目前，世界上有机高分子材料的研究正在不断地加强和深入。

一方面，对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大。

例如，塑料一般作为绝缘材料被广泛使用，但是近年来，为满足电子工业需求又研制出具有优良导电性能的导电塑料。

导电塑料已用于制造电池等，并可望在工业上获得更广泛的应用。

另一方面，与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强，并且取得了一定的进展，如仿生高分子材料、高分子智能材料等。

这类高分子材料在宇航、建筑、机器人、仿生和医药领域已显示出潜在的应用前景。

1、高分子导电材料导电塑料可分为结构型导电塑料和复合型导电塑料。

结构型导电塑料又称本征型导电塑料，是指本身具有导电性或经化学改性后具有导电性的塑料。

结构型高分子导电材料主要有：π共轭系高分子、金属螯合物、电荷移动型高分子络合物。

（1）π共轭系高分子：如聚乙烯、(Sr)n、线型聚苯、层状高聚物等。

（2）金属螯合物：如聚酮酞菁。

（3）电荷移动型高分子络合物：如聚阳离子、CQ络合物。

这一类高分子材料的生产成本高、工艺难度大，至今尚无大量生产，现在广泛应用的导电高分子材料一般都是复合型高分子材料，其填充物质主要有：金属分散系、炭黑系、有机络合物分散系。

高分导电塑料用途（1）在电子、电器领域中作集成电路、晶片、传感器护套等精密电子元件生产过程中使用的防静电周转箱、IC及LCD托盘、IC封装、晶片载体、薄膜袋等。

（2）防爆产品的外壳及结构件，如：煤矿、油船、油田、粉尘及可燃气体等场合中使用的电器产品外壳及结构件。

（3）中、高压电缆中使用的半导电屏蔽料。

（4）电讯、电脑，自动化系统、工业用电子产品、消费用电子产品、汽车用电子产品等领域中的电器产品EMI屏蔽外壳。

导电塑料不仅在抗静电添加剂、计算机抗电磁屏幕和智能窗等方面的应用已快速的发展，而且在发光二极管、太阳能电池、移动电话、微型电视屏幕乃至生命科学研究等领域也有广泛的应用前景。

此外，导电塑料和纳米技术的结合，还将对分子电子学的迅速发展起到推动作用。

将来，人类不仅可以大大提高计算机的运算速度，而且还能缩小计算机的体积。

因此，有人预言，未来的笔记本电脑可以装进手表中。

2、生物医用高分子材料生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官,增进或恢复其功能的高分子材料。

生物医用高分子材料是在高分子材料科学不断向医学和生命科学渗透,高分子材料广泛应用于医学领域的过程中,逐渐发展起来的一类生物材料,它已形成一门介于现代医学和高分子科学之间的边缘科学。

在功能高分子材料领域, 生物医用高分子材料可谓异军突起, 目前已成为发展最快的一个重要分支。

在国外，生物医用高分子材料研究已有50多年的历史,早在1947 年美国已发表了展望性论文。

随后,美国、日本、欧洲等工业发达国家不断有文章报道,有些并已在临床上得到应用。

我国研究历史较短,上世纪70年代开始进行人工器官的研制,并有部分器官进入临床应用。

1980 年成立了中国生物医疗工程学会,并于1982 年又成立了中国医学工程学会人工脏器及生物材料专业委员会,使得生物医学器材获得进一步发展. 生物医用高分子材料作为一门边缘科学,融合了高分子化学和物理、高分子材料工艺学、药理学、病理学、解剖学和临床医学等方面的知识,还涉及许多工程学问题。

生物医用高分子材料的发展,对于战胜危害人类的疾病,保障人民身体健康,探索人类生命奥秘具有重大意义。

我国加入WTO后医用材料产业将面临重大挑战和机遇,所以应在国家的大力支持下,跨部门、跨学科通力合作,通过走自力更生与技术引进相结合之路,在生物材料、分子设计、仿生模拟、智能化药物控施等方面重点投入。

医用高分子材料必将为造福人类作出更大贡献。

3、高分子碳纤维材料新世纪高分子材料的发展日新月异，新材料产业成为极为治跃的高新技术产业之一，也是产业关联度高、经济带动力强的新兴产业。

世界各国均把大力研究和开发新材料作为2l世纪的重大战略决策。

美国在生物材料、信息材料、纳米材料、极端环境材料及材料计算科学等新材料科技领域保持全球的领先地位；日本、欧盟、韩国也相当重视新材料的发展。

我国随着经济快速发展，新材料的应用领域进一步拓宽，产业波及效应逐步提高，新材料产业的发展前景非常广阔。

新型功能材料如生物医用材料的发展面临技术实破。

高分子材料在医学上的应用就有90多个品种、1800余种制品，最近日本科学家用高分子材料代替无毒性的病毒作载体，进行基因治疗实验获得了成功。

先进复合材料进入规模化应用时代，如：日本正在制造碳纤维一酚醛树脂复合材料车身用在新一代高超列车上，降低噪音，减少振动和低能耗地保持车厢温度。

战斗机的隐身技术，主要使用具有隐身功能(吸收雷达波和红外线)的吸波碳化硅纤维、碳纤维复合材料。

什么是碳纤维?碳纤维是一种与人造丝、合成纤维丝—样的纤维状碳材料。

通常的碳纤维是指由炭和石墨所制备成的纤维碳材料。

碳纤维是强度比钢大、密度比铝小，比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温的新型材料，它的含碳量高于90％，不仅具有碳材料的固有本质特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新—代增强纤维。

碳纤维呈黑色，坚硬，具有强度高、摸量高、无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，射线透过性好，是一种力学性能优异的新材料。

碳纤维是目前世界高科技领域中十分重要的新型工业材料。

高分子材料的历史与其发展趋势使然，注定其必将在未来的世界里得到不断的创新和利用。

高分子材料性能上的独特优越性也将会得到不断的巩固和提高，相信在不久的将来，高分子材料的研究领域将会更加的活跃和繁荣。