浅谈高分子材料的发展及应用

浅谈高分子材料的发展及应用

高分子材料作为现代工业的重要组成部分，其发展与应用已经渗透到我们生活的方方面面。从日常生活中的塑料制品到高科技领域的航空航天材料，高分子材料以其独特的性能和广泛的应用前景，成为了21世纪最具发展潜力的材料之一。本文将为您详细介绍高分子材料的基本概念、主要应用领域以及未来的发展趋势。

1 高分子材料概述

高分子材料是以高分子化合物作为原材料的一种新型材料，它由分子质量相对较高的化合物组成，由很多个原子以共价键的方式组合而成，具有重复结构单元。

2 高分子材料在生活中的应用

2.1 聚乙烯(PE)

聚乙烯由乙烯聚合而成的高分子化合物，在工业上也包括少量烯烃的共聚物。由于生产工艺的不同，它们的密度、用途和性能也有不同，乙烯材料来源很广阔，目前成为了世界上产量最大的塑料品种。聚乙烯无味，无毒，是具有优良耐低温性能的热塑性塑料。在日常生活中使用的塑料杯、塑料包装袋等等，都是用聚乙烯塑料所制作的。聚乙烯化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀，常温下不溶于一般的溶剂，电绝缘性好而吸水率极低，可以用来制作电缆的保护层。聚乙烯塑料的缺点就是耐热性比较差，机械强度较低。在大气、阳光和氧的作用下，会发生老化，变色、龟裂、变脆或粉化，丧失其力学性能。在加工温度下，因氧化作用，也会使其熔体戮度下降，发生变色、出现条纹。

2.2 聚苯乙烯(PS)

聚苯乙烯是由苯乙烯单体经过自由基加聚反应合成的聚合物。它是一种无色透明的热塑性塑料，有仅次于玻璃的透光率，它密度小，并且耐酸碱的腐蚀。普通的聚苯乙烯塑料刚度大，玻璃化温度高，但是性质较脆，加工过程受热发泡，用于制作泡沫产品。高抗冲聚苯乙烯是和丁二烯的共聚物，提高了材料的冲击强度，但透明度下降。聚苯乙烯的电绝缘性能好，因此多用于电器中的绝缘材料。

2.3 聚氯乙烯(PVC)

聚氯乙烯是氯乙烯单体聚合成的高分子材料。它是无定形结构的白色粉末，相对密度1.4 左右，玻璃化温度77~90℃，对光和热的稳定性差，在100℃以上温度下，就会分解产生氯化氢，引起变色，性能迅速下降，在实际使用中必须加入稳定剂来提高对光和热的稳定性。

在聚氯乙烯中加入发泡剂，就能制成泡沫塑料。质量轻，绝热性和隔音性能优良，广泛用于建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面。

3 高分子材料的发展前景

随着生产和科技的发展，以及人们对知识的追求，对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。总的来说，今后高分子材料的发展趋势是高性能化、高功能化、复合化、智能化以及绿色化。

3.1 高性能化

提高耐高温，耐磨性，耐腐蚀性，耐老化及高的机械强度等方面是高分子材料发展的重要方向，这对于航空、汽车工业、航天、电子信息技术、家用电器领域都有非常重要的作用。高分子材料高性能化的发展趋势主要有：(1)创造新的高分子聚合物;(2)通过改变催化剂和催化体系，合成工艺及共聚，共混及交联等对高分子性能进行改进;(3)通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构;(4)通过微观复合方法，对高分子材料进行性能改变。

3.2 高功能化

高分子材料的高功能化是材料领域最具活力的新领域，目前已研究出了各种各样新功能的高分子材料，可以作为人造器官的医用高分子材料等。鉴于以上发展，高分子分离膜、高分子吸水性材料、光致抗蚀性材料、高分子催化剂等都是功能高分子的研究方向。

3.3 复合化

为了发挥不同材料的优点，克服单一材料的缺点和不足，提高经济效益，使高分子材料的应用更为广泛而有了高分子材料的复合化。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向，目前主要用于航空造船、航天、海洋工程等方面，今后复合材料的研究方向主要有：(1)研究并开发高性能、高模量的纤维增强材料;(2)合成具有高强度，优良耐热性和优良成型加工性能的基体树脂;(3)界面性能，粘结性能的提高及评价技术的改进等方面。

3.4 智能化

智能化的高分子材料是使材料本身带有生物所具有的高级智能，例如预知预告性，自我修复，自我诊断，自我识别能力等特性，对环境的变化可以做出相应的解答;根据人体的状态，控制和调节药剂释放的微胶囊材料，根据生物体生长或愈合的情况或继续生长或发生分解的人造血管人工骨等医用材料。

3.5 绿色化

我们的日常生活中虽然高分子材料对起了很大的作用，但是高分子材料也给我们带来了不小的污染。现在很受关注的从生产到使用能节约能源与资源，排放废弃物少，对环境污染小，又能循环利用的高分子材料，要求高分子材料生产的绿色化。研究高分子材料的绿色化主要有以下几个方向：(1) 开发原子经济的聚合反应;(2)选用无毒无害的原料;(3)利用可再生资源合成高分子材料;(4)高分子材料的再循环利用。

4 结束语

总的来说，高分子材料对我们的未来影响是不可预测的。我国虽然在高分子材料的开发和利用方面起步比较晚，然而目前看来进步的速度也是越来越快，高分子材料已经为我国的经济建设做了重要的贡献，我们应该更加提高技术水平，加强对新材料的开发，以提高生活的质量，让高分子材料成长得更加全面，更好地为人类服务。