高分子材料未来与发展前景

高分子材料相对于传统材料如玻璃、陶瓷、水泥、金属而言是后起之秀，但其发展的速度及应用的广泛性却远远超过了许多传统材料，在当今世界乃至未来的世纪都充当着举足重轻的角色，已成为工业、农业、国防和科技等领域的重要材料，尤其是在开发新型替代能源、节约资源和保护生态环境方面更是发挥着不可替代的作用。新时代的高分子材料已成为现代工程材料的主要支柱，与信息技术、生物技术一起，推动着社会的进步，今天，我将就高分子材料的发展历程及未来趋势做一个简单的概述。

说起高分子材料的发展历程，可能会比我们想象中要长远的多，最早关于高

分子材料的应用要追溯到几万年前人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的树枝，兽皮，稻草等天然高分子材料。在历史的长河中，纸，树胶，丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起，奏响了一首久远流长的高分子之歌。

然而随着社会的发展，人类已经不满足于对这些材料的简单利用，相应的天

然高分子材料的改性和加工工艺应运而生，这其中比较具有代表性的是19 世纪中叶，德国人用硝酸溶解纤维素，然后纺织成丝或制成膜，并利用其易燃的特性制成炸药，但是硝化纤维素难于加工成型，因此人们在其中加入樟脑，使其易于加工成型，做成了之后闻名遐迩的“赛璐珞” 的塑料材料。再比如，橡胶的改性，早在11 世纪美洲的劳动人民已经在长期的生产实践中开始利用橡胶了，但当时橡胶制品遇冷就变硬，加热则发粘受温度的影响比较大。1839 年美国科学家发现了橡胶与硫磺一起加热可以消除上述变硬发粘的缺点，并可以大大增加橡胶的弹性和强度。通过硫化改性，有力的推动了橡胶工业的发展，因为硫化胶的性能比生胶优异很多，从而开辟了橡胶制品广泛应用的前景。同时，橡胶的加工方法也在逐渐完善，形成了塑炼、混炼、压延、压出、成型这一完整的加工过程，使得橡胶工业蓬勃兴起，一日千里的突飞猛进。

从二十世纪初开始，高分子材料进入了工业合成高分子的重要阶段，而合成

高分子的诞生和发展则是从酚醛树脂开始的。化学家们研究了苯酚与甲醛的反应，发现在不同的反应条件下可以得到两类树脂，一种是在酸催化下生成可融化可溶解的线型酚醛树脂，另一种则是在碱催化下生成的不溶解不熔化的体型酚醛树脂，这种酚醛树脂是人类历史上第一个完全靠化学合成方法生产出来的合成树

脂，自此以后，合成并工业化生产的高分子材料种类迅速扩展。

1920 年：杰出的H. Staudinger 发表《论聚合》，提出高分子的概念；三十年代则出现热塑性高分子的工业生产，PVC PS PMM A PE等；四十年代则是二战促进合成橡胶的迅猛发展，丁苯胶、丁晴胶结晶理论，X—ray 等；五十年代是高分子材料学科发展的“黄金年代” ，在这一阶段确定了“高分子物理”的概念，Ziegler —Natta催化剂带来了定向聚合，PP、顺丁胶，PET工业化；六十年代是工程塑料大规模发展时期，通用塑料具有较高的力学性能，能够接受较高的力学性能，能够接受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，并能在此条件下较长时间的使用，且可作为结构材料；在七十年代则是朝着发展大型化生产的方向前进，进入高分子设计及改性阶段；八十年代是高分子设计及改性阶段，全面发展各种高性能、多功能材料，但同时也在这个阶段提出了能源、社会环境这一影响地球生存的人类重大问题问题；而在九十年代，结构性能的研究进入定量、半定量阶段，重视高分子化学、高分子物理及高分子材料工程三个分支的相互交融，交叉设计功能化、高性能材料，重视环境，这就出现了白色污染、塑料回收等一系列研究课题。有机高分子材料的研究正在不断地加强和深人，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，导电塑料已用干制造电池等，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，如仿生高分材料、高分子智能材料等。

目前进入二十一世纪，高分子材料已成为是现代工业和高新技术的重要基石，是国民经济基础产业以及国家安全不可或缺的重要材料。一方面量大面广的通用高分子材料需要不断地升级改造以降低成本、提高材料的使用性能；另一方面各类新型的高分子材料将应运而生，尤其是有机及聚合物分子或少数分子组合体的光、电和磁特性将成为高分子向功能化以及微型器件化发展的重要方向。高分子材料的功能化、智能化、精细化，使其由结构材料向具有光、电、声、磁、生物医学、仿生、催化、物质分离及能量转换等效应的功能材料方向发展，分离材料，智能材料，贮能材料，光导材料，纳米材料，电子信息材料等的发展表明了这种发展趋势，与此同时，在高分子材料的生产加工中也引进了许多先进技术，如等离子体技术，激光技

术，辐射技术等。而且结构与性能研究也由宏观进入微观，从定性进入定量，从静态进入动态，正逐步实现在分子设计水平上合成并制备达到所期望功能的新型材料。同时，随着各项科学技术的发展和进步，高分子材料学科、高分子与环境科学等理论实践相得益彰，材料科学和新型材料技术是当今优先发展的重要技术，高分子材料已成为现代工程材料的主要支柱，与信息技术，生物技术一起，推动着社会的进步。

高分子材料的发展历史不足百年，按体积计，其世界年产量目前已经超过金属类，成为最重要的材料品种之一。高分子材料和复合材料在海、陆、空运输工具、商务和工业装置、医用材料、科学研究用特种装置、航天设备和仪器、体育运动和休闲娱乐用品方面都有出色表现。尤其需要指出的是，高分子材料在开发新型替代能源方面，在节约资源、能源和保护生态环境方面发挥着不可替代的作用。

“材料是技术进步的核心内容”。历史经验一再证明，只有新材料的出现，才能使一些有价值的想法变成现实。人类社会的发展史，材料之间的竞争和替代是其中的重要组成部分。不同材料对于现存市场和新市场的竞争还必然持续下去。展望未来，在新世纪里新技术将更加迅猛发展，与此同时，作为技术革命物质基础的，以合成高分子为代表的新材料的研制和开发，也将越来越起着重要作用。