淺談高分子材料與生活

摘要：高分子材料是現(xiàn)代生活中應(yīng)用極為廣泛同時(shí)也是不可缺少的材料。本文通過介紹常用的日常生活用品，說明其材料來源與制備過程，簡明講述高分子材料在生活中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高分子材料；現(xiàn)代生活；材料科學(xué)；

一、高分子材料的定義和特性

高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。高分子材料是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。

高分子材料的結(jié)構(gòu)決定其性能，對結(jié)構(gòu)的控制和改性，可獲得不同特性高分子材料圖冊的高分子材料。高分子材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和易改性、易加工特點(diǎn)，使其具有其他材料不可比擬、不可取代的優(yōu)異性能，從而廣泛用于科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，并已成為現(xiàn)代社會(huì)生活中衣食住行用各個(gè)方面不可缺少的材料。 很多天然材料通常是高分子材料組成的，如天然橡膠、棉花、人體器官等。人工合成的化學(xué)纖維、塑料和橡膠等也是如此。一般稱在生活中大量采用的，已經(jīng)形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的高分子為通用高分子材料，稱具有特殊用途與功能的為功能高分子。

二、生活中高分子材料的應(yīng)用

生活中的高分子材料很多，如蠶絲、棉、麻、毛、玻璃、橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等。其中塑料產(chǎn)量最大，主要用于包裝材料、結(jié)構(gòu)材料、建筑材料以及交通運(yùn)輸材料；橡膠的主要用途為制造輪胎；纖維的主要用途為衣著用料。此外結(jié)構(gòu)高分子還包括工程塑料、耐高溫高分子以及液晶高分子等。？

（1）塑料

塑料是一種合成高分子材料，又可稱為高分子或巨分子，也是一般所俗稱的塑料或樹脂，是利用單體原料以合成或縮合反應(yīng)聚合而成的材料，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等品種，因?yàn)楫a(chǎn)量大、用途廣、價(jià)格低，被稱為“通用塑料”，主要用于日常生活用品、包裝材料和一般零件。它的主要成分是合成樹脂。

1.1 塑料的優(yōu)點(diǎn)：

a）易于加工、易于制造、易于成型。b）可根據(jù)需要隨意著色，或制成透明制品。c）可制做輕質(zhì)高強(qiáng)度的產(chǎn)品。d）不生銹、不易腐蝕。e）不易傳熱、保溫性能好。f）既能制做導(dǎo)電部件，又能制作絕緣產(chǎn)品。塑料本身是很好的絕緣物質(zhì)，目前可以說g）減震、消音性能優(yōu)良，透光性好。h）產(chǎn)品制造成本低。

1.2 塑料的缺點(diǎn)

a）回收利用廢棄塑料時(shí)，分類十分困難，而且經(jīng)濟(jì)上也不合算。b）塑料容易燃燒，燃燒時(shí)產(chǎn)生有毒氣體。c）塑料是由石油煉制的產(chǎn)品制成的，石油資源是有限的。d）耐久性差，易老化。

1.3 塑料的應(yīng)用。

塑料制品在生活中的應(yīng)用十分廣泛。塑料應(yīng)用按使用目的分有通用塑料、工程塑料、加纖塑料、合金塑料、降解塑料、納米塑料、功能塑料等。例如透明塑料制成整體薄板車頂。薄板車頂?shù)男赂拍罨谕该黛`活的聚碳酸酯或硅樹脂材料，可以被永久性地塑造成單個(gè)的聚碳酸酯薄板，也可作為可折疊鉸鏈和封條。拜耳材料科技研發(fā)的原型總共配備了四個(gè)靈活的薄板部件，形成了四扇“頂窗”，每扇窗都可單獨(dú)打開和關(guān)閉。導(dǎo)軌用于連接薄板部件，形成一個(gè)牢固、透明的聚碳酸酯車頂外殼。一個(gè)同樣透明的管子沿車頂結(jié)構(gòu)中央縱向放置，在“頂窗”打開后用來調(diào)節(jié)折疊薄板。這樣可以形成三維立體結(jié)構(gòu)，組件比平坦的薄板更加牢固。同時(shí)也大大降低了單個(gè)組件的數(shù)量。

（2）纖維素

纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機(jī)溶劑。是植物細(xì)胞壁的主要成分。纖維素是世界上最豐富的天然有機(jī)物，占植物界碳含量的50%以上。纖維素是存在量最大的一類有機(jī)化合物。它是植物骨架和細(xì)胞的主要成分。在棉花、亞麻和一般的木材中，含量都很高。

纖維素的用途：棉麻纖維大量用于紡織；木材、稻草、麥秸、蔗渣等用于造紙；制造硝酸纖維：火棉（含N量較高，制無煙火藥）、膠棉（含N量較低，制賽璐珞和油漆）；制造醋酸纖維：不易著火，用于制膠片；制造粘膠纖維（NaOH、CS2處理后所得，長纖維稱人造絲，短纖維稱人造棉）；膳食纖維：第七種營養(yǎng)成分，有利于消化。

三、建筑材料

下面簡要介紹幾種涂料：

（1）丙烯酸樹脂

丙烯酸樹脂是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體在引發(fā)劑的作用下，通過加聚反應(yīng)生成的聚丙烯酸樹脂及與其他烯類單體如苯乙烯、乙酸乙烯等共聚生成的共聚物樹脂。

日前，在整個(gè)涂料工業(yè)中，乙烯類單體（尤其是丙烯酸酯單體）合成的樹脂涂料比例不斷增大。究其原因，首先是這類產(chǎn)品的原料是石油化工產(chǎn)品，資源豐富，價(jià)格低廉。其次是聚丙烯酸酪樹脂及其共聚物樹脂具有極好的耐光、耐候性，在戶外紫外光照射下不易分解或變黃，能長久保持原有的光澤和色澤；耐熱性好，在170℃下不分解，不變色。

（2）聚氨基甲酸酯樹脂

在分子結(jié)構(gòu)中含有氨基甲酸酯重復(fù)鏈節(jié)的高分子化合物稱為聚氨基甲酸酯樹脂，簡稱聚氨酪。它由異氰酸酯單體和含活潑氫的化合物“逐步聚合”而成。

四、新型高分子材料

高分子材料包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等。其中，被稱為現(xiàn)代高分子三大合成材料的塑料、合成纖維和合成橡膠已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與人民日常生活所必不可少的重要材料。盡管高分子材料因普遍具有許多金屬和無機(jī)材料所無法取代的優(yōu)點(diǎn)而獲得迅速的發(fā)展，但目前已大規(guī)模生產(chǎn)的還是只能在尋常條件下使用的高分子物質(zhì)，即所謂的通用高分子，它們存在著機(jī)械強(qiáng)度和剛性差、耐熱性低等缺點(diǎn)。而現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展，則向高分子材料提出了更高的要求，因而推動(dòng)了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展，這樣就出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價(jià)格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。

高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇性透過功能的半透性薄膜。采用這樣的半透性薄膜，以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動(dòng)力，使氣體混合物、液體混合物或有機(jī)物、無機(jī)物的溶液等分離技術(shù)相比，具有省能、高效和潔凈等特點(diǎn)，因而被認(rèn)為是支撐新技術(shù)革命的重大技術(shù)。

高分子磁性材料，是人類在不斷開拓磁與高分子聚合物（合成樹脂、橡膠）的新應(yīng)用領(lǐng)域的同時(shí)，而賦予磁與高分子的傳統(tǒng)應(yīng)用以新的涵義和內(nèi)容的材料之一。制成的復(fù)合型高分子磁性材料，因具有比重輕、容易加工成尺寸精度高和復(fù)雜形狀的制品，還能與其它元件一體成型等特點(diǎn)，而越來越受到人們的關(guān)高分子材料關(guān)注。光功能高分子材料，是指能夠?qū)膺M(jìn)行透射、吸收、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換的一類高分子材料。高分子材料和另外不同組成、不同形狀、不同性質(zhì)的物質(zhì)復(fù)合粘結(jié)而成的多相材料。高分子復(fù)合材料最大優(yōu)點(diǎn)是博各種材料之長，如高強(qiáng)度、質(zhì)輕、耐溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣等性質(zhì)，根據(jù)應(yīng)用目的，選取高分子材料和其他具有特殊性質(zhì)的材料，制成滿足需要的復(fù)合材料。

綜上所述，高分子材料業(yè)已和我們的生活息息相關(guān)。從人類進(jìn)入天然高分子化學(xué)改性階段出現(xiàn)半合成高分子材料起，到1907年出現(xiàn)合成高分子酚醛樹脂，標(biāo)志著人類開始應(yīng)用合成高分子材料，再到現(xiàn)代其與金屬材料、無機(jī)非金屬材料同成為科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要材料，高分子材料必將在各個(gè)領(lǐng)域大放光彩，并越來越擁有更重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

【1】王國建， WANGGuo-jian. 環(huán)境友好高分子材料與現(xiàn)代城市生活[J]. 江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2005， 5（1）：7-10.

作者簡介：何樂秋；（1995.10.9-）；女；滿族；遼寧省北鎮(zhèn)市人；職稱：學(xué)生；單位：鄭州大學(xué)；研究方向：化學(xué)工程與工藝.endprint