高分子材料的历史及功能高分子材料现阶段发展状况

高分子材料的历史及功能高分子材料现阶段发展状况姓名：解蕊嘉班级：2013310601学号：201331060134摘要：高分子以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。随着高分子时代的到来，功能高分子材料占有举足轻重的地位，由于其原料丰富、种类繁多，发展十分迅速，已成为新技术革命必小可少的关键材料。关键词：功能高分子，材料，历史，发展前景论文：以人们现在的知识，对于高分子的认知是以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。但是人类在认知高分子材料和使用高分子材料上，并不如高分子的历史一般悠久。高分子材料发展历经四个阶段，分别是天然高分子的直接利用，如皮毛、棉麻丝等；天然高分子的化学改性，如天然橡胶的硫化、硝化纤维的合成等；高分子合成，如酚醛树脂等；高分子时代，如功能高分子、高分子复合材料、高分子的分子设计等。实际上人们对于高分子最初有意识地接触是在19世纪，即天然高分子的化学改性。1838年，A.Parker制备出了一种称为硝酸纤维素的人造塑料，并在1862年伦敦的国际展览会上展出。1984年Goodyear和Hancock开发天然橡胶的硫化技术，达到消除粘增加弹性的目的，从而使得天然橡胶性能发生改变并得到广泛应用。1851年，硬质橡胶实现商品化。在1870年，美国的J.Hyatt在高温高压下制备了低硝酸含量俗称为赛璐珞的硝酸纤维素。这是第一种具有商业价值的塑料，也是1907年Bakeland开发出酚醛塑料前唯一的商品塑料。进入二十世纪之后，高分子材料进入了大发展阶段。首先是在1907年，LeoBakeland发明了酚醛塑料。而由苯酚和甲醛反应制得酚醛塑料则是最古老真正意义上的合成塑料。而历史上人们与高分子材料第一次真是交锋，是在1922年，H.Staudinger提出：所有的塑料、橡胶和纤维素一类的材料都是聚合物，或者成为大分子。这一观点的提出动摇了传统胶体理论基础，因为对于19世纪大多数研究者而言，分子量超过10，000g/mol的物质几乎是难以想象的，他们把这类物质同由小分子稳定悬浮液构成的交替系统视为同一物质。Staudinger否定了这些物质是有机胶体的观点，并假设那些称为聚合物的高分子量物质是由共价键形成的真实大分子，同时在其大分子理论中阐明聚合物由长链构成，链中单体通过共价键彼此连接。较高的分子量和大分子长链特征决定了聚合物独特的性能。尽管一开始他的假设并不为大多数科学家所认可，但最终这种解释得到合理的实验证实，为工业化学家们的工作提供了有力的指导，从而使得聚合物的种类迅猛地增长。直到这时，塑料、橡胶和相似的天然材料的本质才被人们所认识。二十世纪二十年代末，聚氯乙烯开始大规模使用。二十世纪三十年代初，聚苯乙烯开始大规模生产。二十世纪三十年代末，尼龙开始生产。在经历了二十世纪的大发展之后高分子材料对整个世界的面貌产生了重要的影响。时代杂志认为塑料是二十世纪人类最重要的发明。高分子材料在文化领域和人类的生活方式方面也产生了重要的影响。我国的高分子材料的研究起步于20世纪50年代初，自从高分子线链型学说在1925-1930年间被确认以来，在科学技术乃至材料生产上，通过高分子化学、高分子物理、高分子成型加工和高分子反应工程等科学和产业部门的合作，已经开发出一批高分子材料及生产技术，已经进入高分子时代。高分子时代的标志有二：其一，创建了高分子科学后与材料科学互相结合而行程单高分子材料科学，促进了高分子材料工业的迅猛发展；第二，在近代石油化学工业体系内，三大合成高分子，即塑料、橡胶、合成纤维的世界年产量在1982年已达到八千万吨。目前，我国塑料合成树脂产量居世界第四位，塑料机械是最大的生产国，塑料制品的总量突破2000万吨居世界第二位，我国已步入世界塑料大国行列。我国塑料制品业是近几年发展速度较快的行业之一，增长速度一直保持在10%以上，塑料合成树脂与添加剂、塑料加工机械与模具、塑料加工与应用等三大支柱行业都呈现大幅度增长。而功能高分子材料占有举足轻重的地位，由于其原料丰富、种类繁多，发展十分迅速，已成为新技术革命必小可少的关键材料。1.功能高分子材料功能高分子材料在其原有性能的基础上，赋予其某种特定功能诸如:化学性、导电性、光敏性、催化性，对特定金属离子的选择赘合性，以及生物活性等特殊功能，这些都与在高分子主链和侧链上带有特殊结构的反应性功能基团密切相关。2.功能高分子材料的研究现状在原来高分子材料的基础上，可将功能高分r材料分为两类:-类是以改进性能为日的的高功能高分子材料;另一类是为赋予其某种新功能的新型功能高分子材料。2.1高功能高分子材料1）化学功能高分子材料化学功能高分子材料通常具有某种化学反应功能，它将具有化学活性的基团连接到以原有主链链为骨架的高分子上离子交换树脂是一种带有可交换离子的活性基团、具有三维网状结构、小溶的交联聚合物，在水中具有足够大的凝胶孔或大孔结构，由于它具有高效快速分析和分离功能，日前已广泛用于硬水软化、废水净化、高纯水制各、海水淡化、溶液浓缩和净化、海水提铀，特别是在食品工业、制药行业、治理污染和催化剂中应用的更为广泛。2）光功能高分子材料在光的作用卜，实现对光的传输、吸收、贮存、转换的高分子材料即为光功能高分子材料近午来，在数据传输、能量转换和降低电阻率等力而的应用增长迅速感光性树脂由感光基团或光敏剂吸收光的能量后，迅速改变分子内或分子间的化学结构，引起物理和化学变化光致变色高分子具有光色基团，小同波长的光对其照射时会呈现小同的颜色，而当其受到特定波长照射后又会恢复为原来的颜色利用这种可逆反应可以实现信息的存储、信号的显示和材料的隐蔽，应用前景十分诱人。3）电功能高分子材料依据材料的结构和组成，可将导电高分子分为两大类:一类是依靠高分子结构本身所能提供的载流子导电的结构型导电高分子，在电致显色、微波吸收抗静电、等领域显示出广阔的应用前景另一类是高分子材料本身小具有导电性能，依靠添加在其中的炭黑或金属粉导电的复合型导电高分子，具有制各力便，实用性强的特点，在许多领域发挥着重要的作用，常用作导电橡胶电磁波屏蔽材料和抗静电材料。4）生物医用高分子材料生物医用高分子包括医用高分子和药用高分子两大类。医用高分子材料材料科学应用于生物医疗的交叉学科，将加工后的无生命的材料用来取代或恢复某些组织器官的功能医用高分子材料作用于人体必须具各生物相容性、化学稳定性、耐腐蚀老化、易于加工等优点，主要用于人工器官、治疗疾患、诊断检查等医疗领域中日前_医用功能高分子材料在心血管的植入局部整形和眼睛系统的矫正等力而获得了较大成果。新型高分子药物，具有缓释、长效、低毒的特点，分为两类:一类药物即为高分子本身，可以直接用作药物，也可以通过合成获得某些疗效另一类高分r药物高分子本身没有药用价值，而是作为药物的载体，以离子键或共价键的形式连接具有药理活性的低分子化合物，制成高分子药物控制释放制剂一力而达到将最小的剂量在作用于特定部位产生治效的日的;另一力而使药物的释放速率可控，在提高疗效的同时降低了毒副作用。2.2新型功能高分子材料1）高吸水性高分子材料近午来开发的高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，它可吸收自身重量数百倍至上千倍的水，自身含有强亲水性基团同时具有-定交联度此外，高吸水性树脂的保水性能极好，即使受压也小会渗水，而且具有吸收氨等臭气的功能高吸水性树脂在石油、化工、轻工、建筑等部门被用作堵水剂、脱水剂、增粘剂、密封材料等;在农业上可以做土壤改良剂、保水剂、植物无土栽培材料、种子覆盖材料，并可用以改造沙漠，防庄土壤流失等;在日常生活中，高吸水性树脂可用作吸水性抹布、餐巾、鞋垫、一次性尿布等。.2）CO2功能高分子材料在小同催化剂作用卜，以CO2为基本原料与其他化合物缩聚成多种共聚物其中研究较多、已取得实质性进展、并具有应用价值和开发前景的共聚物是由CO2与环氧化合物通过开键、开环、缩聚制得的CO2共聚物脂肪族碳酸酝把长期以来因石化能源燃烧和代谢而寸卜放的污染环境、产生温室效应的CO2视为一种新的资源利用它与其他化合物共聚，合成新型CO2共聚物材料，对解决当今ill一界日趋严重的CO2含量增高等问题有重要的现实意义.3）形状记忆功能高分子材料形状记忆功能材料的特点是形状记忆性，它是一种能循环多次的可逆变化即具有特定形状的聚合物受到外力作用，发生变形并被保持;一旦给予适当的条件(力、热、光、电、磁)，就会恢复到原始状态根据小同的触发材料记忆功能的条件，可将其分为电致型、光致型、热致型和酸碱感应型形状记忆高分子材料是高分子功能材料研究新分支，在电子、印刷、纺织、包装和汽车工业中具有良好的发展前景。.4）生态可降解高分子材料随着人类对环境的重视，材料的可降解性成为新的性能指标，因此生态可降解高分子材料受到广泛重视日前我国生态可降解性高分子材料的发展还处于复制和仿制国外产品的初级阶段，国外产品占据主要市场高分子的降解主要是各种生物酶的水解，其中聚乳酸类高分子是已开发应用于生命科学新型生物可降解材料，尽管已形成了多个品种，但日前应用的生物可降解材料在生物相容性、理化性能、控制其降解速率和缓释性等力而仍存在较多问题，有待进一步研究。参考文献：维基百科《高分子材料发展史概况》钱保功，1987功能高分子材料的应用现状及研究进展