浅谈高分子材料与现代生活

邬煦樟

高分子材料与我们的生活息息相关，可以说没有高分子材料，就没有今天如此便利的生活。但当我们听到高分子、大分子、聚合物、高聚物这一类词眼时，大多数人都比较疑惑，甚至觉得有点玄乎。本文将会给大家系统地介绍一下高分子的概念、发展及其在生活中的应用。

高分子的概念

首先，什么是高分子？从化学角度来定义，高分子是由分子量很大的长链分子所组成，而每个分子链都是由共价键联合的成百上千的一种或多种小分子构造而成。我们日常所接触到的大分子、聚合物以及高聚物都可以称为高分子。高分子通常有如下两个特点：1.高分子的分子量很高，其相对分子量为1万～100万，很高的分子量也赋予了高分子材料很高的机械强度，从而决定了它们具有很好的实际应用价值。2.高分子的结构千变万化，一般材料的性能是由材料的结构所决定的，我们可以根据实际需求，通过结构设计等方法制出不同性能的高分子材料。

高分子材料发展历史

高分子一词的产生不足一百年，最早于1922年由著名德国化学家赫尔曼·施陶丁格提出，但其应用却已有几千年的历史。从人类最开始利用蚕丝、棉、毛等织成织物，到后来用木材、棉、麻等造纸，人类在利用这些天然高分子作为生活资料和生产资料中不断进步。到了19世纪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胶和硝化纤维素的使用。1907年出现合成高分子——酚醛树脂，标志合成高分子时代的到来，从此，合成高分子材料逐渐在诸多领域大放异彩。如今，高分子材料已经成为社会进步中不可或缺的基石，在日常生活、国防工业、科技发展等各个领域占有举重轻重的地位。

高分子材料分类

如上所述，高分子按来源可以分为天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大类。天然高分子是存在于动物、植物及生物体内的天然物质，如植物中的淀粉、纤维素、棉、麻等以及动物中的蛋白质、糖类、毛发等等。天然高分子可通过化学改性成天然高分子衍生物，从而改变其加工性能和使用性能，例如硫化橡胶、硝酸纤维素等。合成高分子是指自然界中不存在，通过化学方法合成的高分子，如我们常见的聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙等等。与天然高分子材料相比，合成高分子材料通常具有较好的力学性能、低密度、耐腐蚀性、耐磨性等一系列优异的性能。

此外，高分子材料根据其应用功能又可以分为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够通过大规模工业化生产，并普遍应用于建筑、农业、交通运输、电子工业等国民经济主要领域和人们日常生活的高分子材料，如塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料等。通用高分子材料给人类生活带来了极大的改变。以使用最多的塑料、橡胶和纤维为例，塑料的使用已经渗透到我们生活的方方面面，从日常食品、化妆品、药瓶等包装，到建材管道、电子器件、家居装修及日常用品，再到汽车、火车装饰甚至航天设施。橡胶主要是用来制作轮胎，除此之外，由橡胶作为原材料制作的密封制品（密封条、橡胶圈等）、胶管、传动带及安全制品等在汽车、航空航天及国防装置中都发挥着极其重要的作用。合成纤维的出现首先解决了天然纤维种植的制约，随后随着技术的进步，从我们常穿的的确良（涤纶）、尼龙（锦纶）等，到消防员所穿的聚酰亚胺防火服，以及防弹衣中的碳纤维都属于合成纤维。合成纤维性能优异，能够满足不同领域需求的纤维得到广泛应用。

功能高分子材料一般是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料。其突出特点在于其特殊的光、电、磁、催化等性能，具体如光敏高分子材料、导电高分子材料、铁磁性高分子材料以及生物高分子材料。因其功能的独特性，功能高分子材料在诸多领域得到广泛应用，并具有巨大的发展潜力。如光导高分子材料用于静电复印、喷墨打印等领域，极大地提高了办公效率；导电功能高分子材料用于电池、电路、精密仪器等，大大提高了传导效率；高分子分离膜在水污染处理、物质分离等环境领域的应用，降低了生产处理成本，利于环境保护；最后还有与生命息息相关的生物医用功能高分子材料，在人工器官、外科修复以及药物及药物释放等方面，获得越来越多的关注。

高分子材料的未来发展

高分子材料的广泛应用在方便人类生活的同时，也带来一些环境问题，如白色污染等。而随着人类对社会可持续发展的需求，高分子材料的未来发展必然会逐渐减少对资源的依赖，从材料设计、生产、应用全方位实现绿色友好化发展。除此之外，随着科技和生产技术的发展，高性能化、复合化、精细化、智能化的高分子材料也将获得越来越多的关注。