高分子化工材料的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢探析

朱東琦

（中譜安信（杭州）檢測科技有限公司，浙江 杭州 310000）

高分子化工材料是化工材料中重要的領(lǐng)域，在眾多行業(yè)的使用中有著重要的作用。基于各種現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，高分子化工材料得到了廣泛應(yīng)用，同時也獲得了新的發(fā)展機遇。部分專業(yè)的領(lǐng)域?qū)Ω叻肿踊げ牧嫌猛咎岢隽烁邩?biāo)準(zhǔn)，以此來滿足各種發(fā)展需要。在現(xiàn)代化工材料研發(fā)領(lǐng)域，將其應(yīng)用于加工、生產(chǎn)和研發(fā)中，是能量轉(zhuǎn)換較高的高新技術(shù)。高分子化工材料開發(fā)首先始于工業(yè)行業(yè)，隨著市場的發(fā)展，材料在計算機技術(shù)、醫(yī)學(xué)和軍事等領(lǐng)域逐漸流行，并占據(jù)了一定的消費品市場份額。對于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會進(jìn)步具有重要意義。因此，本文對高分子材料進(jìn)行分析，明確技術(shù)發(fā)展方向，旨在為推動化工材料的應(yīng)用提供幫助。

1 高分子化工材料概述

高分子化工材料的使用發(fā)展階段分為自然應(yīng)用、人工改良、化工生產(chǎn)和石油生產(chǎn)。人類使用天然高分子材料，如棉、麻、絲綢，這是自然階段。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，對天然橡膠和纖維進(jìn)行改良，是利用的改良階段。基于酚醛樹脂合成技術(shù)，不斷采用碳合成材料，是生產(chǎn)煤化學(xué)的重要階段。以高分子材料的合成為主，以石化生產(chǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行生產(chǎn)，開啟了聚合石化生產(chǎn)時代。如今，高分子材料應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，是合成領(lǐng)域發(fā)展的子類。作為新型復(fù)合材料，在具體的使用過程中是以合成高分子為主。材料的用途廣泛，是基于高分子化學(xué)材料的性能決定的。現(xiàn)有的化工材料由工業(yè)材料構(gòu)成，如工業(yè)塑料、橡膠材料和化學(xué)纖維等，特點是燒制過程簡單，種類很多，廣泛應(yīng)用于社會生活中的各個領(lǐng)域。高分子化工材料分子量大，與中小分子化合物相比，構(gòu)成了豐富的分子形態(tài)，成分簡單，結(jié)構(gòu)高度有序。合成化合物成分簡單，是常見的非金屬物品。高分子化工材料滿足一定的環(huán)境條件。

2 高分子化工材料的總體發(fā)展

現(xiàn)階段基于工業(yè)制造業(yè)發(fā)展，基于環(huán)保理念的應(yīng)用，自然資源不能全面滿足使用需要，需要尋找合適的材料。因此，高分子化工材料很好地解決了資源使用不足的問題。各國都在使用高分子化工材料，因此塑料、纖維等具體的使用作用優(yōu)勢明顯，在工業(yè)生產(chǎn)方面也得到了應(yīng)用，同時也具有很多發(fā)展機會。高分子材料給人們的生活帶來了極大的舒適，為我國的經(jīng)濟做出了必要的貢獻(xiàn)。隨著需求和生產(chǎn)力的增強，材料的生產(chǎn)亟待提高。現(xiàn)有的材料生產(chǎn)設(shè)施和技術(shù)，無論是傳熱還是混合技術(shù)，都要不斷地改進(jìn)和優(yōu)化。理論上需要控制混合時間，解決聚合物化學(xué)反應(yīng)的問題，保持相關(guān)材料的生產(chǎn)質(zhì)量平衡。基于現(xiàn)代環(huán)保理念在各行業(yè)的應(yīng)用，對于設(shè)備的結(jié)構(gòu)體、噪聲、功耗和重量等的問題都需要確保最小化。

3 高分子化工材料的優(yōu)點和局限性

高分子材料的優(yōu)勢是應(yīng)用廣泛、適應(yīng)性強，在各行業(yè)發(fā)展與生活中具有良好的應(yīng)用優(yōu)勢。高分子材料的使用，具有更高的使用強度，與其他常規(guī)材料相比，具有更高的耐磨性和良好的抗壓性，抗腐蝕性能更高。高分子材料在各個領(lǐng)域發(fā)揮著重要的潛力和價值。與傳統(tǒng)材料相比，高分子化工材料在蒸煮工藝上也具有一定的優(yōu)勢，同時在成本控制中也具有其特定的價值，因此高分子化工材料適合更多的行業(yè)領(lǐng)域。隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，可廣泛用于軍事裝備和信息技術(shù)的高分子材料需求量越來越大。但是，目前高分子化工材料在生產(chǎn)中還存在局限性，對于一些特定的市場缺貨問題還很多，一些急需物資的企業(yè)仍需繼續(xù)進(jìn)口高分子材料，影響了我國經(jīng)濟的發(fā)展。因此，對于高分子化工材料的進(jìn)一步研究，應(yīng)該更加重視材料的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，加強技術(shù)開發(fā)的研究，確保高分子化工材料的穩(wěn)定供應(yīng)。

4 高分子化學(xué)材料發(fā)展現(xiàn)狀

4.1 稀土催化材料

稀土催化材料的使用是由稀土形成的材料。我國資源豐富，資源種類繁多，其中稀土以輕稀土為主，中、重稀土相對較少，因此存在稀土發(fā)展不平衡的情況。隨著對中重稀土需求的增加，稀土在實際生產(chǎn)使用中也將面臨資源短缺的重要問題。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了對輕元素研究的催化劑材料，為資源發(fā)展開辟了新局面。目前的稀土催化資源豐富，生產(chǎn)率高，比重金屬催化劑在生產(chǎn)中的使用更加具有優(yōu)勢，同時在資源生產(chǎn)和利用中有著重要作用。以稀土化合物為主要原料的催化劑，可用于橡膠和二烯反應(yīng)合成。利用催化劑體系合成了結(jié)構(gòu)獨特的聚合物，用稀土催化合成高分子聚合物。稀土鈣鈦礦催化劑制備容易，同時還具有耐高溫的使用優(yōu)點，用于制作環(huán)保型催化劑，用于復(fù)合氧化物催化劑。

此外，稀土功能材料在信息、生物、新能源和環(huán)保等現(xiàn)代技術(shù)和工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。與傳統(tǒng)的貴金屬催化相比，稀土催化資源豐富，成本低、生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率高。稀土催可以提高生產(chǎn)效率，還可以節(jié)約資源和能源，減少對于環(huán)境的污染。利用稀土化合物生產(chǎn)新型催化劑，用于聚合二烯烴，打破了傳統(tǒng)的催化劑，研究取得了重大進(jìn)展。利用稀土催化劑合成聚合物，稀土催化合成各種物質(zhì)，獲得高分子量共聚物合成，使苯乙烯均聚及其與丙烯腈共聚，可以從聚丙烯酸酯中聚合，具有高活性和一定的規(guī)整性。稀土催化材料應(yīng)用于能源和環(huán)境領(lǐng)域，如尾氣凈化、環(huán)境凈化等。隨著低碳經(jīng)濟需求的增加，稀土催化將繼續(xù)得到廣泛的應(yīng)用。

4.2 生物醫(yī)用材料

生物醫(yī)用材料的具體使用過程主要用于修復(fù)和更換生物組織。生物材料有特殊性質(zhì)和功能，用于器官、手術(shù)、理療和治療，不影響人體組織。常見的醫(yī)學(xué)材料主要有用于美容的硅橡膠和用于替代骨移的人造骨。由聚合物合成的醫(yī)學(xué)材料，通過分子聚合，生產(chǎn)出具有物理和生物相容的材料。軟材料用作血管、食道等軟組織替代品。硬材料可用作硬腦膜、心臟瓣膜；液態(tài)合成用作注射修復(fù)材料，發(fā)揮著重要的作用，同時，高分子材料是醫(yī)學(xué)分支。基于醫(yī)學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，對于高分子材料的應(yīng)用，是發(fā)展應(yīng)用廣泛的材料，主要分為可降解和不可降解物質(zhì)。分解物質(zhì)可以改變在體內(nèi)的結(jié)構(gòu)，分解產(chǎn)物通過新陳代謝排出體外，最大限度地減少副作用。材料優(yōu)選膠原和纖維素等，用于非永久性輸送給藥和植入，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。第一代生物醫(yī)學(xué)材料，主要是生物相容性和惰性材料，被引入臨床使用。對于生物活性、可生物降解生物材料被引入臨床使用，第三代生物活性和降解材料也在投入使用。生物醫(yī)用高分子材料技術(shù)水平較低，生產(chǎn)水平和發(fā)展不及國際水平。由于醫(yī)用材料具有特定的周期，需要體外、動物實驗、臨床試驗等，材料必須經(jīng)過藥品監(jiān)督管理局檢驗，醫(yī)療器械檢查相對復(fù)雜。我國醫(yī)用高分子材料進(jìn)展還比較緩慢，對于材料的使用范圍還在不斷的研究中，與國際平均水平仍有差距。材料生產(chǎn)周期長、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究成本高、材料使用審批速度慢，使得生物醫(yī)用高分子材料產(chǎn)量低，是不能滿足需求的材料。

因此，我國的醫(yī)用高分子材料還處于產(chǎn)量低、品種少和規(guī)格不全的階段，但隨著醫(yī)療水平的發(fā)展和需求，生物醫(yī)用材料應(yīng)完善其分子設(shè)計，克服材料生產(chǎn)的復(fù)雜循環(huán)所帶來的弊端，促進(jìn)醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

4.3 聚乙烯材料

聚乙烯材料是產(chǎn)量最大的材料，應(yīng)用范圍廣，應(yīng)用于汽車、家電等行業(yè)。聚乙烯材料在包裝、生產(chǎn)和處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。聚乙烯加工簡單，是環(huán)保推廣的高分子材料。在聚乙烯生產(chǎn)中，乙烯經(jīng)過聚合得到耐酸堿腐蝕的聚乙烯材料。烯烴聚合得到的熱塑性樹脂，通過高壓聚合或低壓聚合來合成。以聚丙烯為基礎(chǔ)的共聚物具有加工簡單、生產(chǎn)率高和價格低等優(yōu)點。但根據(jù)一些領(lǐng)域的研究，聚乙烯也具有致癌性，因此在食品包裝中存在局限性。一些研究機構(gòu)正在研究過渡金屬作為烯烴聚合的催化劑，隨著節(jié)能低碳經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的深入，聚烯烴的高產(chǎn)多樣化成為研究熱點[1]。

4.4 軍用物資材料

在科學(xué)軍事領(lǐng)域，高分子化工材料用作航天發(fā)動機油、聚合物電池、武器元件、計算機集成電路材料和元件散熱器等。隨著技術(shù)的發(fā)展，高分子技術(shù)和材料已經(jīng)取代了傳統(tǒng)科技部分貴金屬原料，有效降低了電子產(chǎn)品和武器生產(chǎn)成本。由聚酰亞胺高分子聚合物和金屬組成的薄膜，引起了科學(xué)軍事界的關(guān)注[2]。

5 高分子化工材料未來發(fā)展趨勢

高分子化工材料應(yīng)用在提高產(chǎn)品質(zhì)量和促進(jìn)節(jié)能環(huán)保功能上具有一定的優(yōu)勢，以及在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展迅速。在高分子材料發(fā)展中，金屬和高分子是未來發(fā)展的特點。在未來化工材料發(fā)展中，將降低生產(chǎn)和研發(fā)成本，還可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，以及擴展到一般工業(yè)化生產(chǎn)，進(jìn)而提供高分子材料生產(chǎn)效率，給更多的用戶使用帶來更多的價值。隨著高分子化工發(fā)展，在不久的將來，高分子產(chǎn)品的價格將繼續(xù)走低，材料功能性將不斷提高，必將為經(jīng)濟帶來更多的效益。從降低原材料考慮，在未來發(fā)展中，將更多地尋求本地原料，利用現(xiàn)有的高標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，替代材料，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式，應(yīng)用于更多行業(yè)，以此來發(fā)展更多的客戶群體，在材料產(chǎn)業(yè)化下促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展。現(xiàn)階段許多工業(yè)發(fā)展中的聚合品具有適當(dāng)?shù)墓δ芎吞匦浴Ｓ捎谑褂妙I(lǐng)域的限制，未來研究材料的使用領(lǐng)域，需要不斷改進(jìn)材料生產(chǎn)特性和具體的使用功能。對高分子材料進(jìn)行全面的研究，通過降低成本，引入材料創(chuàng)新探索和開發(fā)，確保材料在社會各個生產(chǎn)領(lǐng)域和醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)展中具有更重要的使用價值，提高材料的使用效率[3]。

同時，在全世界都倡導(dǎo)碳中和理念的前提下，生物可降解高分子化工材料在未來的發(fā)展中會占據(jù)越來越多的比重。其材料在使用過后可以通過生物分解或者其他化學(xué)降解的方法，實現(xiàn)完全分解并可堆肥利用，真正做到零污染、零排放。其運用領(lǐng)域涉及生活、醫(yī)療及農(nóng)業(yè)等。當(dāng)然，生物可降解高分子化工材料還存在一些問題，如價格偏高，性能不及其他高分子材料等，但是隨著人們環(huán)保理念的不斷提高，未來將會替代更多的現(xiàn)有高分子材料[4]。

6 高分子化工材料的使用情況

6.1 醫(yī)藥生物行業(yè)應(yīng)用

高分子化工材料在生物醫(yī)藥行業(yè)方面取得了一定的成果，但生物醫(yī)藥仍有許多問題需要解決。在生物醫(yī)藥中使用高分子藥物早已為人所知，醫(yī)藥產(chǎn)品通常采用天然和技術(shù)制造。高分子化學(xué)品具有較高的研發(fā)成本和材料審查程序，這也是限制生物醫(yī)藥有效發(fā)展的重要原因。生物醫(yī)藥工作者需要努力研究其他重大實用性的醫(yī)藥高分子化學(xué)品，促進(jìn)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展[5]。

6.2 太陽能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

高分子化工材料在新能源行業(yè)的應(yīng)用較為廣泛，對太陽能的使用和發(fā)展有著重大的影響。太陽能具有對環(huán)境安全的優(yōu)勢，結(jié)合低成本和廣泛的使用，得到了有效的發(fā)展。在汽車和工業(yè)中使用聚合化學(xué)品的產(chǎn)品包括晶體硅片和薄膜形式。其具有自身成本低優(yōu)勢，會在未來的市場中找到更廣闊的發(fā)展前景。高分子化工材料的不斷研究價值在于不斷促進(jìn)資源的高效配置，以此來獲得更好的發(fā)展，同時獲得更好的經(jīng)濟效益和社會效益[6]。

7 結(jié)語

綜上所述，高分子化工材料在我國生產(chǎn)和生活領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。本文著眼于材料應(yīng)用領(lǐng)域，探討高分子材料的發(fā)展趨勢。高分子化工材料研究所是化工材料研究中心，未來對于材料的使用還有很多提升空間。因此，高分子化工材料的應(yīng)用，將對經(jīng)濟發(fā)揮重要的作用，對促進(jìn)我國社會主義的建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮更加積極的作用。在今后的工作中，相關(guān)人員需要加強材料的不斷研發(fā)，促進(jìn)高分子材料更廣闊的應(yīng)用，同時更好地適應(yīng)社會發(fā)展的需求。