淺談高分子材料與現代生活

鄔煦樟

高分子材料與我們的生活息息相關，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，大多數人都比較疑惑，甚至覺得有點玄乎。本文將會給大家系統地介紹一下高分子的概念、發展及其在生活中的應用。

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合的成百上千的一種或多種小分子構造而成。我們日常所接觸到的大分子、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用價值。2.高分子的結構千變萬化，一般材料的性能是由材料的結構所決定的，我們可以根據實際需求，通過結構設計等方法制出不同性能的高分子材料。

高分子材料發展歷史

高分子一詞的產生不足一百年，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域大放異彩。如今，高分子材料已經成為社會進步中不可或缺的基石，在日常生活、國防工業、科技發展等各個領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、植物及生物體內的天然物質，如植物中的淀粉、纖維素、棉、麻等以及動物中的蛋白質、糖類、毛發等等。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、耐磨性等一系列優異的性能。

此外，高分子材料根據其應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模工業化生產，并普遍應用于建筑、農業、交通運輸、電子工業等國民經濟主要領域和人們日常生活的高分子材料，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揮著極其重要的作用。合成纖維的出現首先解決了天然纖維種植的制約，隨后隨著技術的進步，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。合成纖維性能優異，能夠滿足不同領域需求的纖維得到廣泛應用。

功能高分子材料一般是指具有傳遞、轉換或貯存物質、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域得到廣泛應用，并具有巨大的發展潛力。如光導高分子材料用于靜電復印、噴墨打印等領域，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、物質分離等環境領域的應用，降低了生產處理成本，利于環境保護；最后還有與生命息息相關的生物醫用功能高分子材料，在人工器官、外科修復以及藥物及藥物釋放等方面，獲得越來越多的關注。

高分子材料的未來發展

高分子材料的廣泛應用在方便人類生活的同時，也帶來一些環境問題，如白色污染等。而隨著人類對社會可持續發展的需求，高分子材料的未來發展必然會逐漸減少對資源的依賴，從材料設計、生產、應用全方位實現綠色友好化發展。除此之外，隨著科技和生產技術的發展，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注。