浅谈高分子材料

浅谈高分子材料——高分子材料在日常生活中的应用ByKittyFromJNUniversity摘要：本文着重从“衣、食、住、行”四个方面介绍了高分子材料的实际应用。在“衣”上，所用到的高分子材料有锦纶、涤纶、维纶等。在“食”上，食品包装材料有聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯等。在“住”上，涂料、粘合剂是家居装饰中不可或缺的一部分。在“行”上，橡胶和聚氨酯也发挥着重要的作用。总之，高分子材料与我们的生活息息相关。关键词：高分子材料高聚物应用1前言1.1高分子材料简介高分子也称聚合物（或高聚物），分子量高达104~107。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物即高分子构成的材料，包括塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。1.2高分子材料的发展很久以前，木材、棉、麻、丝、毛、漆、橡胶、皮革和各种树脂等天然高分子材料都已经在人们的日常生活和生产中得到了广泛的应用。有些加工方法改变了天然高分子的化学组成，如橡胶的硫化、皮革的鞣制、棉麻的丝光处理，以及把天然纤维制成人造丝、赛璐珞等。此时尽管应用这些技术取得了重要的结果和丰富的经验，然而，人们并不知道他们的化学组成和结构。自19世纪后期，化学家们开始研究一些天然高分子的化学组成、结构和形态学。另一方面，无意和有意地合成了一批新的高分子化合物。它们通常以黏稠的液体或无定形粉末的形态出现，无法纯化和分析，因而不受注意，往往被当作废物而抛弃。有些高分子化合物虽然投入生产并得到了应用，但人们只知道它是“材料”，并不知道他是“高分子”。直到20世纪初期，化学改性和人工合成的高分子才在人们的生活中崭露头角[1]。后来，随着高分子学说的确立，合成高分子工业便开始迅速地发展了起来，一大批合成材料被生产出来并商品化，如酚醛树脂等[2]。目前，高分子材料已对人们的生存、健康与发展产生着重要作用，它们被广泛用于食品包装、日用品、纺织品、文娱用品、医用生物材料、涂料、信息材料、宇航材料，广泛用于工业、农业、交通与建筑等各个领域。2高分子材料在日常生活中的应用衣食住行，是人们日常生活中四个最基本的需要。高分子材料在这四个领域所发挥的功能是常人无法想象的。在平常的生活中，人们可能并没有意识到高分子的存在，但其实，它早已在我们的身边。2.1高分子材料在“衣”上的应用人们最熟知的衣物材质有棉、麻、毛、丝等，这些都是天然的高分子，其应用与发展可以追溯到几千年以前。随着近代科学技术的发展，科学家合成出了新的衣物纤维——“化纤”。所谓的“化纤”就是指用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料制得的具有纺织性能的纤维，包含有人造纤维和合成纤维[3]。我们所熟悉的“纶”一类的物质都是合成纤维，如锦纶、涤纶、维纶等[4]。锦纶，学名为聚酰胺，又称尼龙。锦纶的耐磨性高，强度弹性都很好，经常用于制作丝袜、内衣等；含锦纶成分的运动衣穿着轻便，有良好的防水防风性能。涤纶，学名为聚酯纤维。涤纶具有很多的优点，最大的特点是弹性比任何纤维都强，且强度和耐磨性较好，由它纺织的面料不但牢度比其它纤维高出3～4倍，而且挺括、不易变形，有“免烫”的美称。维纶，学名为聚乙烯醇缩甲醛。维纶洁白如雪，柔软似棉，因而常被用作天然棉花的代用品，人称“合成棉花”。2.2高分子材料在“食”上的应用我们的食物中有很多的物质都是高分子，如面食中的淀粉、蔬果中的纤维素、豆制品中的蛋白质等，当然，这些都不能算作是高分子材料。高分子材料在“食”上的用武之地是食品包装。在这个领域里，几乎处处是高分子材料——塑料的踪迹。常见的食品包装有聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯等[5]。聚乙烯，简称PE。聚乙烯有高密度(HDPE)、低密度(LDPE)和线性低密度(LLDPE)之分，HDPE硬度、气密性、机械程度、耐化学药品性能都较好，允许较高的使用温度，其制成的瓶子等中空容器，广泛用于盛装牛奶制品、果汁和果酱之类的食品。LLDPE也可制成薄膜和薄膜袋用于包装，日常我们使用的塑料薄膜袋大多为此类材质。聚丙烯，简称PP。透明度高，光洁，加工性能高。目前，气密性好、易热合的聚丙烯涂布薄膜以及与其他薄膜、玻璃纸、纸、铝箔等复合的复合材料制作的容器可用于饮料包装。此外，微波炉餐盒采用PP制成，耐130℃高温。聚酯，简称PET。聚丙烯是无色透明，气密性良好、极为坚韧的材料。耐热PET瓶广泛应用于茶饮料、果汁饮料等需要热罐装的饮料。聚苯乙烯，简称PS。聚苯乙烯材料无色透明，具有高于100℃的玻璃化转变温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及碗装泡面盒、一次性发泡快餐盒等。2.3高分子材料在“住”上的应用在我们享受着舒适温馨的居住环境时，也许并未发现是高分子材料参与制造了我们的舒适感。像是涂料、粘合剂在家居装饰中功不可没。所谓的涂料是涂于物体表面能形成具有保护、装饰或特殊性能(如绝缘、防腐、标志等)的固态涂膜的一类液体或固体材料的总称，包括油性漆、水性漆、木器漆、粉末涂料、木蜡油等[6]。用于家居装饰的涂料有内墙漆和外墙漆。内墙漆主要分为水溶性漆和乳胶漆。一般装修采用的是乳胶漆。乳胶漆是乳液性涂料，按照基材的不同，分为聚酯酸乙烯乳液和丙烯酸乳液两大类。乳胶漆以水为稀释剂，是一种施工方便、安全、耐水洗、透气性好的漆种，可根据不同的配色方案调配出不同的色泽。乳胶漆主要由水、颜料、乳液、填充剂和各种助剂组成，这些原材料是无毒性的，可能含毒的主要是成膜剂中的乙二醇和防霉剂中的有机汞。外墙乳胶漆基本性能与内墙乳胶漆差不多。但漆膜较硬，抗水能力更强。外墙乳胶漆一般使用于外墙，也可以使用于洗手间等高潮湿的地方。2.4高分子材料在“行”上的应用我们的出行是绝对离不开高分子材料的，不论是步行还是使用代步工具。步行时，我们脚上所穿的鞋子的鞋底材质大都是橡胶或聚氨酯；使用代步工具时，其轮胎也是由橡胶制成的。所以说，我们的“行”同样也离不开高分子材料。由聚氨酯乳液经过机器高温发泡可制成聚氨酯鞋底，这种鞋底具有弹性，穿着舒适，非常轻便和耐磨。橡胶中主要用于制造轮胎和一般工业橡胶制品的有丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等[7]。丁苯橡胶，是产量最大的通用合成橡胶。顺丁橡胶，它具有特别优异的耐寒性、耐磨性和弹橡胶轮胎性，还具有较好的耐老化性能，大部分用于生产轮胎，少部分用于制造耐寒制品、缓冲材料以及胶带、胶鞋等。异戊橡胶是聚异戊二烯橡胶的简称，与天然橡胶一样，具有良好的弹性和耐磨性，优良的耐热性和较好的化学稳定性，可以代替天然橡胶制造载重轮胎和越野轮胎，还可以用于生产各种橡胶制品。3前景展望高分子材料在日常生活中的“衣、食、住、行”四个方面发挥着重要的作用，在生物医学、军事、航天航空等领域的作用所发挥的也同样不容小觑，只要我们细心地观察，就会发现高分子材料的踪迹处处可见。我相信，在未来，还会创造和发明出更多种高分子材料，他们会在各个领域发挥自身的潜能，让我们的生活变得更加美好。参考文献：[1]何曼君,张红东,陈维孝,董西侠.高分子物理(第三版)[M].上海:复旦大学出版社,2006:1-3.[2]姚金水,李梅,乔从德,张献,刘伟良.高分子科技发展史上几个重要事件给我们的启示——兼谈高分子物理概论部分的讲授[J].高分子通报,2010,(8):101-105.[3]化学纤维_百度百科.=1759762&type=syn&fromtitle=%E5%8C%96%E7%BA%A4&fr=Aladdin[4]袁成刚.论化学纤维的发展方向[J].山东纺织科技,2004,(6):49-52.[5]孙秋菊,辛士刚.塑料食品包装材料与食品安全[J].沈阳师范大学学报(自然科学版),2014,32(2):151-155.[6]涂料_百度百科.=%E6%B6%82%E6%96%99&fr=aladdin[7]李汉堂.橡胶材料的技术发展及应用(一)[J].橡胶科技市场,2007,(7):1-5.课程学习的收获与感想：通过学习高分子科学前沿这门课程，我了解到了很多高分子材料的发展情况及它们在实际生活中的应用或是潜在应用。高分子材料有很多种类，在课堂上，每个老师都着重讲解了某一类材料，或是将它们的国内外发展动态、研究进展，或是讲它们的性能及应用。在每一次的课堂上，我都有所思考，有所感触，有所收获。高分子材料本身就有无穷的魅力，吸引着我去深入地进行探索。并且，每一个老师的课堂上都很自由，跟着老师的思路，在讲到某一个点时，我的脑中会迸出一个“why”，然后被老师一一破解。这种学习的感觉很好。老师课上的内容，每每都会让我感叹高分子材料的神奇之处，怎一个“哇”字了得。如倪才华老师讲“水凝胶及其应用”时列举的“海参”一例，海参其实就是一种智能的水凝胶，它可以自我控制吸水和失水，顿时我的脑海中有了对水凝胶的一种立体感官认识。水凝胶在干燥的时候体积很小，而吸水后可以达到原体积的几十甚至是几百倍。还有陈明清老师在讲“纳米材料研究进展”时介绍的聚乳酸材料，它可以在自然环境中降解，如果做成膜材料或是包装材料的话就可以极大地缓解“白色污染”这一环境问题。罗静老师讲“光电高分子材料”时说到了“功能高分子”这一概念，在普通的高分子链上加入一些特殊的基团或是调控分子链的结构就可以使高分子具有一些功能性，这也让我有了一种想要自己设计一种功能高分子的冲动。姚伯龙老师为我们介绍的是“国内外涂料技术发展动态”，这些内容让我有点在“云里”的感觉，可能是我本身造诣还不够，太前沿的技术性内容无法理解吧。后来，刘仁老师也是讲的与涂料相关的内容——“功能涂料进展”，这时我对涂料的认识才回到了“地上”。刘老师为我们演示了手机贴膜的制作过程，说明了其实涂料并没有很高深，它离我们很近，就在我们的身边。刘晓亚老师为我们介绍的是“双亲性共聚物的自组装”，在这之前，我对自组装材料已经有了一定的了解，这次的学习又加深了对自组装材料的认识。在这次课堂上，令我感触最深的是刘老师讲述的复旦求学经历，在选课题时，她敢于提出自己的想法——做“无规共聚物的自组装”并付诸了实践，这种勇气让我很是钦佩，也是我要学习的地方。魏玮老师为我们讲述的是“天然生物可降解高分子材料”，让我对天然高分子又有了新的认识，它们不仅仅是可以“被吃”，还能用来做“材料”。还有最后一次课程，期待着白老师为我们带来精彩的内容。