高分子论文

浅谈高分子化学最新进展

材硕1505 s2******* 李辽辽

摘要：本文简述了高分子科学的研究背景，用途，以及最新进展，同时对未来高分子材料的发展方向进行了一定的预测。

关键词：高分子进展预测

1研究背景

19世纪30年代末期，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。从30年代出现高分子合成技术到60年代实现大规模生产，高分子材料虽然只有几十年的历史，但发展速度远远超过其他的传统材料。[1]如今，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。

高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料。[2]功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能，此类材料是当今研究的热门材料。[3]

世界高分子材料工业的迅猛发展，一方面是由于它们的优异性能；另一方面也是因为它们生产和应用所需的投资比其他材料低,尤其比金属材料低许多。

2最新几类高分子材料

随着对高分子研究的不断深入，在合成方面，产生了如分子设计和共聚，杂化聚合物合成聚合物接枝生物分子，二氧化碳共聚物，一氧化碳共聚物等新聚物，同时共聚物的结构方面也有了很大的研究突破，设计出了嵌段型纳米结构，微管结构，均匀纳米孔结构，表面二维图案结构等新结构，[4]在合成技术方面，发明了如活性配位聚合，点击聚合，易位聚合，等聚合方式。如今，高分子技术与纳米技术相结合，成为了高分子一个发展方向。

与此同时，功能高分子材料越来越得到重视，此类材料不仅使高分子的通用性能得到体现，同时具有了本身特有的性能。

以下，简单介绍几种当今热门的高分子材料。

2.1生物医学高分子材料

有四种聚合物专门为生物医学而开发的：聚已交酯（PGA)，聚丙交酯（PLA)，聚已交酯-丙交酯（PGLA），聚-对-二氧杂环已酮（PDS)。现如今，研究最多的为聚乳酸，[5]它的中间产物为乳酸，无毒无刺激性，体内可吸收，具有良好的生物相容性，最后降解的二氧化碳和水，二者又可通过光合作用生成淀粉，是一种绿色产品。而通过聚乳酸制造的塑料纤维在六

个月内被常见的微生物完全分解而消失。目前聚乳酸有两种合成方式：丙交酯的开环聚合和乳酸的直接聚合。[6]

2.2二氧化碳高分子材料

二氧化碳作为废气，不活波且难以利用，但它有较强的配位能力，在一定条件下，可以插到金属，碳，氧，硅元素等组成的化学键中，反应过程中，二氧化碳的碳与被插入键较贫电子的一端连接，它与其他共聚单体轮流与催化剂的金属络合而插入金属杂原子键中，这是制备各种羧酸，羧酸盐，碳酸酯等的基础，作为可聚合单体，利用二氧化碳可得到很多有机物。[7]是造成温室效应的主要“杀手”，而此种材料正是需要二氧化碳参与反应，所以此类材料是一种环境友好的材料，代表未来高分子材料发展的一个重要方向。

2.3形状记忆功能高分子材料

此类材料包括感温型，感光型，感酸碱型等高分子材料。目前研究最多的是热收缩材料，即加热到一定温度，施加外力使之变形，在变形状态下冷却，冻结应力，当在加热到一定温度后，应力释放，又回到原来的状态，目前此类材料大多是交联烯烃类。

2.4导电高分子

此类材料主要分为两类：一，复合型导电高分子材料，它是由普通聚合物中加入导电导电填料制成的，这已经得到很大的应用。二是结构型导电高分子材料，它是依靠高分子本身产生的载流子导电，多为共轭型高聚物，目前研究的最多的有聚乙炔（PAC)，聚苯胺（PAN），聚吡咯（PPY），聚噻吩（PTP），聚苯基乙炔等。[8]采用该类材料制作电功能器件较无机材料制作具有分子结构可以设计、可以加工成任意形状等优势。

2.5液晶高分子

某些液晶高分子可连接成大分子，或者通过官能团化学反应连接到高分子骨架上，并在熔融或溶解状态下任然保持液晶态，这就是液晶高分子。而目前的高分子液晶研究集中于铁电性高分子液晶，树枝状高分子液晶，液晶LB膜，分子间氢键作用液晶，交联形高分子液晶这几个方面。而液晶显示器，液晶高分子信息储存介质等也逐渐走进高分子液晶主要研究领域，相信这些材料在未来高分子液晶领域越来越被广泛研究。

2.6环保高分子材料

高分子太阳能电池，高分子合成的风向发电机叶片，高分子合成的燃料电池质子膜早已走进人们的生活。因为此类材料符合环保这个当代最热门的主题，人们也越来越注重环境友好型产品的应用。目前除二氧化碳高分子材料外，另外一种全塑电池也成为当代高分子领域研究的热点之一。它利用带稳定自由基的高分子得失电子循环来存储或释放电能。具有隐身功能。

除此之外，隐身高分子，新型塑料能够检测极微量爆炸物，能够检测极微量爆炸物的用于安检的高分子，可以催化光解水制备氧气和氢气的高分子, 及自修复材料等均是当今高分子研究的热门领域。

3未来发展趋势

未来高分子材料的研究会使人类越来越“独立”于自然资源，同时也更注重与其他学科的联系。

3.1环境友好

如今高分子的制备还要依赖于石油资源，因为其合成的原料就依赖于此，未来也许高分子的发展会倾向于无机高分子，例如吧硅当做主链（硅在地球含量丰富）。而且，现如今的高分子产品生产中，中间产物，催化剂的排放会对环境造成很大的影响，未来的一个发展方向也是寻找更适合的催化剂，更好的高分子产品的合成方法，以及更环保的高分子降解方式，同时制备出无毒无害的产品，虽然现在有一批绿色塑料，绿色农药，绿色涂料逐渐被制备出来，但这些远远不够，我们需要更多地，更好的环保高分子产品。

3.2纳米级别

如今，纳米技术风靡全球，作为一门前沿科学的高分子科学也应“顺应潮流”，把纳米技术和高分子技术结合起来也是对高分子发展提供了一种全新的思路。。高分子化学在纳米程度上精要精确的按照分子设计,在此基础上确定分子链中的原子配比位置以及相互结合的方式,通过纳米技术对分子、原子和分子链进行非常精确的控制,达到对高分子各级结构的位置确定。这样就可以精确的控制新合成材料的功能和特性。

3.3特种高分子

未来的高分子材料将会不仅仅局限于某一大类，它将越来越精细化，将为某一个需要特殊性能材料的环境或装置单独制备，将会越来越和人们的日常生活紧密相连。随着金属（尤其是铁）的过度开采，这些资源也越来越少，这就需要可以合成的，“无限使用的”材料来取代它们在生活中的位置。高分子材料作为新兴的一种可人工合成的材料，将会在未来生活中扮演举足轻重的角色。

4结语

随着社会的不断进步，人们对生活质量的要求也越来越高，而最为一门科学，高分子科学应当是服务与人类的，作为高分子的产品，也应该是顺应时代潮流的。高分子科学是一门新兴科学，虽然近几十年来的到了快速的发展，但毕竟研究时间不是很长，尚有很多未研究

透彻之处，还需继续深入研究。当然，高分子也并不是一定向会向着某个方向发展，未来高分子会向着多元化方向发展。相信，高分子会越来越造福人类。

参考文献

(1) Specialchem Michel Biron ,The highway towards Bio-polymers:The breakthrough of Bio-based Monomer & Building Blocks, Oct9,2013.

(2) Wolfgong H.Binder ,Self-Healing Polymers：From Principles to Applications ，2013.

(3) Aihua He,Shaojun Li, Jisheng Ma, Zhou Yang ，Environmental Friendly Polymer Materials for Sustainable Development,2014,International Journal of Polymer Science.

(4) Brisa Pena ,Tania Gumi,State of the Art of Polysulfone Microcapsules,2013, Current Organic Chemistry.

(5) K. Umetsu a, R. Akiba a, K. Nakayama ab & J. Kido ab ,11 Sep 2013,Polymer Material Dependence in the Polymer/Small Molecule Metal-Base Organic Transistors.

(6) 陈重酉；李治国；等高分子材料资源与环境，2018,11.

(7) 何天白，王佛松，展望21世纪高分子化学，化学通报，1999，10.

(8) 杨北平，陈利强等，功能高分子材料发展现状及展望，2011.

致谢

感谢老师对材料科学与工程前沿课程的悉心准备，给我们请来了材料科学与工程学院的各位教授为我们讲授相关领域的知识，不仅一睹专家老师们的风采，而且拓宽了我们的知识面，为自己的科研提供了不少思路，每一节课都上我们获益匪浅。