淺談高分子材料與現(xiàn)代生活

鄔煦樟

高分子材料與我們的生活息息相關(guān)，可以說沒有高分子材料，就沒有今天如此便利的生活。但當我們聽到高分子、大分子、聚合物、高聚物這一類詞眼時，大多數(shù)人都比較疑惑，甚至覺得有點玄乎。本文將會給大家系統(tǒng)地介紹一下高分子的概念、發(fā)展及其在生活中的應(yīng)用。

高分子的概念

首先，什么是高分子？從化學角度來定義，高分子是由分子量很大的長鏈分子所組成，而每個分子鏈都是由共價鍵聯(lián)合的成百上千的一種或多種小分子構(gòu)造而成。我們?nèi)粘Ｋ佑|到的大分子、聚合物以及高聚物都可以稱為高分子。高分子通常有如下兩個特點：1.高分子的分子量很高，其相對分子量為1萬～100萬，很高的分子量也賦予了高分子材料很高的機械強度，從而決定了它們具有很好的實際應(yīng)用價值。2.高分子的結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，一般材料的性能是由材料的結(jié)構(gòu)所決定的，我們可以根據(jù)實際需求，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計等方法制出不同性能的高分子材料。

高分子材料發(fā)展歷史

高分子一詞的產(chǎn)生不足一百年，最早于1922年由著名德國化學家赫爾曼·施陶丁格提出，但其應(yīng)用卻已有幾千年的歷史。從人類最開始利用蠶絲、棉、毛等織成織物，到后來用木材、棉、麻等造紙，人類在利用這些天然高分子作為生活資料和生產(chǎn)資料中不斷進步。到了19世紀30年代，天然高分子衍生物即改性或半合成天然高分子材料被使用，其中典型代表就是硫化橡膠和硝化纖維素的使用。1907年出現(xiàn)合成高分子——酚醛樹脂，標志合成高分子時代的到來，從此，合成高分子材料逐漸在諸多領(lǐng)域大放異彩。如今，高分子材料已經(jīng)成為社會進步中不可或缺的基石，在日常生活、國防工業(yè)、科技發(fā)展等各個領(lǐng)域占有舉重輕重的地位。

高分子材料分類

如上所述，高分子按來源可以分為天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大類。天然高分子是存在于動物、植物及生物體內(nèi)的天然物質(zhì)，如植物中的淀粉、纖維素、棉、麻等以及動物中的蛋白質(zhì)、糖類、毛發(fā)等等。天然高分子可通過化學改性成天然高分子衍生物，從而改變其加工性能和使用性能，例如硫化橡膠、硝酸纖維素等。合成高分子是指自然界中不存在，通過化學方法合成的高分子，如我們常見的聚乙烯、聚氯乙烯、尼龍等等。與天然高分子材料相比，合成高分子材料通常具有較好的力學性能、低密度、耐腐蝕性、耐磨性等一系列優(yōu)異的性能。

此外，高分子材料根據(jù)其應(yīng)用功能又可以分為通用高分子材料及功能高分子材料。

通用高分子材料是指能夠通過大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，并普遍應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè)、交通運輸、電子工業(yè)等國民經(jīng)濟主要領(lǐng)域和人們?nèi)粘Ｉ畹母叻肿硬牧?，如塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料等。通用高分子材料給人類生活帶來了極大的改變。以使用最多的塑料、橡膠和纖維為例，塑料的使用已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面，從日常食品、化妝品、藥瓶等包裝，到建材管道、電子器件、家居裝修及日常用品，再到汽車、火車裝飾甚至航天設(shè)施。橡膠主要是用來制作輪胎，除此之外，由橡膠作為原材料制作的密封制品（密封條、橡膠圈等）、膠管、傳動帶及安全制品等在汽車、航空航天及國防裝置中都發(fā)揮著極其重要的作用。合成纖維的出現(xiàn)首先解決了天然纖維種植的制約，隨后隨著技術(shù)的進步，從我們常穿的的確良（滌綸）、尼龍（錦綸）等，到消防員所穿的聚酰亞胺防火服，以及防彈衣中的碳纖維都屬于合成纖維。合成纖維性能優(yōu)異，能夠滿足不同領(lǐng)域需求的纖維得到廣泛應(yīng)用。

功能高分子材料一般是指具有傳遞、轉(zhuǎn)換或貯存物質(zhì)、能量和信息作用的高分子及其復合材料。其突出特點在于其特殊的光、電、磁、催化等性能，具體如光敏高分子材料、導電高分子材料、鐵磁性高分子材料以及生物高分子材料。因其功能的獨特性，功能高分子材料在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。如光導高分子材料用于靜電復印、噴墨打印等領(lǐng)域，極大地提高了辦公效率；導電功能高分子材料用于電池、電路、精密儀器等，大大提高了傳導效率；高分子分離膜在水污染處理、物質(zhì)分離等環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，降低了生產(chǎn)處理成本，利于環(huán)境保護；最后還有與生命息息相關(guān)的生物醫(yī)用功能高分子材料，在人工器官、外科修復以及藥物及藥物釋放等方面，獲得越來越多的關(guān)注。

高分子材料的未來發(fā)展

高分子材料的廣泛應(yīng)用在方便人類生活的同時，也帶來一些環(huán)境問題，如白色污染等。而隨著人類對社會可持續(xù)發(fā)展的需求，高分子材料的未來發(fā)展必然會逐漸減少對資源的依賴，從材料設(shè)計、生產(chǎn)、應(yīng)用全方位實現(xiàn)綠色友好化發(fā)展。除此之外，隨著科技和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，高性能化、復合化、精細化、智能化的高分子材料也將獲得越來越多的關(guān)注。