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1、应用化学学科前沿高分子材料前言：高分子材料也称聚合物材料，它是以高分子化合物（树脂）为基体，再配以其他添加剂（助剂）所构成的材料。高分子材料包括天然高分子材料，如棉、麻、丝、毛等；由天然高分子原料经过化学加工而成的改性高分子材料，如粘胶纤维、醋酸纤维、改性淀粉等；由小分子化合物通过聚合反应合成的合成高分子材料，如聚丙烯树脂、顺丁橡胶、丙烯酸涂料等。由于高分子材料概括性太大，先介绍几种不同高分子材料的发展现状。高分子材料是材料领域中的新秀，它的出现带来了材料领域中的重大变革。高分子材料与其他的各种材料（如木材、陶瓷、金属、水泥、
2、棉、毛、丝、皮革、纸张等）并驾齐驱，在各种工业部门得到了广泛的应用，这主要是高分子材料本身具有许多的优良特性，例如塑料质地轻盈、加工成型方便，可以制成各种生活用品；工程材料具有较高强度，可以代替金属,由于高分子材料的相对密度为1.0~1.4，是钢铁相对密度的1/8、铝的1/2，这对于要求减轻自重的应用，有特殊的意义。从我们以前学过的化学知识中可以知道，高分子材料其实是有机化合物,有机化合物是碳元素的化合物．除碳原子外,其他元素主要是氢、氧、氮等．碳原子与碳原子之间,碳原子与其他元素的原子之间,能形成稳定的结构．碳原子是四价,每
3、个一价的价键可以和一个氢原子键连接,所以可形成为数众多的、具有不同结构的有机化合物．有机化合物的总数已接近千万种,远远超过其他元素的化合物的总和,而且新的有机化合物还不断地被合成出來．這样,由於不同的特殊结构的形成,使有机化合物具有很独特的功能．高分子中可以把某些有机物结构（又称为功能团）替换,以改变高分子的特性．高分子具有巨大的分子量,达到至少１万以上,或几百万至千万以上,所以,人们將其称为高分子、大分子或高聚物．高分子的种类繁多，随着化学合成工业的发展和新聚合反应和方法的出现，种类不断增加，就要进行分类。可以根据来源、性质
4、、用途、结构等不同的角度进行多种分类。依据材料的性能和用途，可以将聚合物分为塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂、功能高分子、离子交换树脂等；按应用功能分类可以分为通用高分子如塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等，功能高分子如具有光电磁等物理功能的高分子、高分子药物等，特殊功能高分子如耐热、高强度的聚碳酸酯等，仿生高分子如高分子催化剂、模拟酶等。高分子材料可以人为合成，那是不是代表着人们可以随心所欲的合成自己需要的材料呢？答案当然是否定的。就目前人类的科学发展水平来看，想随心所欲的合成高分子材料是不可能的。先来看看目前高分子材料的发展现
5、状以及发展前景吧。随着高分子材料合成与加工的技术进步,塑料在各行业得到广泛、深入的应用。各行业所采用的塑料制品大不相同,对制品的材质、性能等方面的要求各有其特殊性。塑料助剂、树脂原料和塑料加工机械一起组成了塑料加工的三大基本要素。此外,加工工艺水平、配方技术以及相关配套服务设施也成为完美展现塑料制品性能的不可或缺的因素。据统计,2001年全球塑料助剂的消费量达到了7900kt,销售额146亿美元,其中,功能助剂占据了80%左右。一些新型功能助剂发展时间不长,消费量较低,却带来了助剂产业新的突破点和增长点,丰富完善了整个助剂体系
6、,其高技术含量和巨大的增幅显示了强大的生命力。同时,传统的助剂也正努力寻找新的替代品。单一结构对应单一性能,仍是助剂分子结构研究和设计的理论基础,但复合化、高分子量化、环保化等新思路逐渐占据了新型研发的主线。一剂多功能化和单剂单功能高效能化成为现代助剂研发的趋势。在注重功能体现的同时,人们将更多的目光投在了前期的加工适用性、配方设计和后期的回收、无害化处理等问题上,这使得助剂研究的结构更为合理,发展更为平衡。此外,科研院所、高校的基础理论性研究如何与现代企业结合,更快更好地投入到工业化生产,加大应用研究的投入力度也是助剂专家和
7、企业家需要考虑和面对的问题。我国助剂工业起步较晚,发展迟缓,难以适应目前的发展趋势,必须借助行业发展,探索一条具有中国特色的助剂工业之路。在消化、吸收、仿制国外先进品种和技术的基础上,针对不同行业要求和特点,开发出高效、多功能、复合化、低(无)毒、低(无)污染、专用化的助剂品种,提高规模化生产和管理能力,改变目前助剂行业规模小、品种少、性能老化且雷同、针对性(专用性)差、性能价格比明显低于国外同类产品、创新能力低下、污染严重、无序竞争的局面,创造一个投入产出比明显高于其他化工产品的新产业。虽然功能高分子材料的发展可以追述到很久
8、以前，如光敏高分子材料和离子交换树脂都有很长的历史。但是作为一门独立的完整的学科，功能高分子是从20世纪80年代中后期开始发展的。最早的功能高分子可追述到1935年离子交换树脂的发明。20世纪50年代，美国人开发了感光高分子用于印刷工业，后来又发展到电子工业和微电子1957年
