国内外高分子材料发展概况与趋势

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1、硕士研究生课程《高分子材料改性》任课老师郭宝春贾志欣王小萍贾德民2011年11月——2012年1月第一章绪论一、国内外高分子材料的发展概况与趋势前言材料是人类赖以生存和生产的物质基础，当代新材料是其他高新技术发展的物质基础和先导；新材料是我国优先发展的战略性新兴产业。材料：金属材料无机非金属材料（陶瓷、水泥、玻璃……)高分子材料(塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、油墨、高分子复合材料、功能高分子材料、天然高分子材料等）复合材料高分子材料是当代新材料的后起之秀，但其发展速度与应用范围超过了传统的金属材料和无机材料，已成为工业、农业、国

2、防、科技和日常生活等领域不可缺少的重要材料。世界合成高分子材料的总产量已达3亿吨，其体积产量超过金属材料。我国是高分子材料生产和消费的大国，合成高分子材料产量达3000万吨左右，在全球排名第二，年消费量5000万吨左右。1.高分子材料与人类生活高分子材料越来越普及和深入到人类生活的各个方面，给人类生活带来了翻天覆地的变化。衣：天然纤维、合成纤维、皮革；食：天然高分子食品：淀粉、蛋白质等；食品包装：现代农业：农用薄膜与温室技术使北方人民冬天可以吃到新鲜蔬菜；滴灌技术：显著提高缺水地区农作物产量,改造沙漠。住：高分子建材：塑料管材、塑料

3、门窗、塑料板材、建筑粘合剂、建筑防水材料、家具、涂料、装修材料（人造板、电线、开关等）、高性能混凝土外加剂等。用高分子建材代替金属和无机非金属材料符合节能减排和低碳原则。行：汽车：含有轮胎和数以千计的高分子材料零部件，一辆小轿车要使用一百多公斤各种高分子材料，是汽车轻量化的关键。高速列车：减震降噪依赖于橡胶减震制品。大型客机：需要上万个高分子材料零件。机身使用碳纤维增强树脂复合材料（如A380占50%以上）。用：各种家用电器、办公用品都离不开塑料、橡胶等高分子材料：空调、冰箱、洗衣机、电视机、电脑、复印机、各种小家电……）2.高分子

4、材料与当代高新技术电子信息：印刷电路板（PCB，覆铜板）；光敏树脂；按键（导电硅橡胶）复印机、打印机（导电胶辊及墨水）.光盘；生物技术：人工脏器（人工肾，人工心脏瓣膜、人工关节、人造眼角膜，等等）;医用导管与介入疗法;高分子药物：长效、缓释、靶向；目前高分子材料在医学上的应用有90多个品种、1800余种制品。航空航天：卫星与飞船外壳（碳纤维/环氧树脂复合材料）挑战者号航天飞机失事（火箭密封圈失效）新能源：新型电池（锂离子电池隔膜、燃料电池隔膜）LED灯（封装材料）风力发电（风翼）3.1高性能化80年代以来,由于新的工业化大品种聚合物

5、几乎未再出现，通过各种改性手段实现现有高分子材料及其制品的高性能化成为当前高分子材料的重要发展趋势。3.国内外高分子材料的发展动向3.1.1塑料的高性能化通用塑料的工程化和工程塑料的高性能化（“比铁还硬，比钢还强”）塑料高性能化的方法（改性塑料）：（1）化学改性（茂金属催化聚合、间规聚合、超高分子量聚乙烯等）；（2）共混与合金化（物理共混、接枝、嵌段、互穿聚合物网络、相容剂技术）；（3）填充（偶联剂技术、纳米复合技术等）；（4）纤维增强（高性能纤维增强塑料、自增强技术）。（5）塑料高性能化的成型加工新技术：1）反应挤出技术；2）微波

6、技术；3）振动技术；4）挤出和注射自增强技术；（6）无卤阻燃技术从上世纪90年代以来，国内改性塑料行业已成为发展最快的新兴产业（如金发科技）。3.1.2橡胶的高性能化子午线轮胎：是世界轮胎工业的发展方向。世界轮胎子午化率达90％以上，而中国为80％左右。高性能轮胎是当前轮胎工业的发展方向：包括“绿色”轮胎、节能轮胎、安全轮胎、高里程轮胎、智能轮胎等，其特点是兼具低滚动阻力、高抗湿滑性、高耐磨、高寿命等优良综合性能。滚动阻力下降20～35％，节油3～5％。高性能轮胎是当前世界轮胎工业的重要发展趋势高性能轮胎的三个基本性能：(1)低滚动

7、阻力;(2)高抗湿滑性；(3)高耐磨性节能环保安全耐用高性能轮胎是绿色、环保型轮胎汽车油耗的40%左右用于克服轮胎的滚动阻力，轮胎对汽车的节能具有关键作用。汽车尾气污染成为城市大气污染的罪魁祸首！高性能轮胎能减少汽车尾气污染，是一类绿色、环保型轮胎按照高性能轮胎的节油率5％计算，如果在全国推广应用，每年可节省燃油500万吨，相当于节省人民币约500亿元！美国“大众机械”杂志把低滚阻轮胎评为2009年美国十大科技之一轮胎的抗湿滑性与行车安全密切相关。高速公路上汽车事故的50%以上与轮胎有关!兼具低滚动阻力和高抗湿滑性的新材料的研究是研

8、制高性能轮胎的关键。汽车用非轮胎橡胶制品：汽车的轻量化对橡胶制品耐热、耐油和耐化学品性能要求提高，促进了丙烯酸酯橡胶、氯磺化聚乙烯、硅橡胶、氟橡胶、氢化丁腈橡胶、三元乙丙橡胶等的使用。减震隔震橡胶制品：应用于地震地区的房屋建筑橡胶隔震