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高分子化學(xué)芻議
論文關(guān)鍵詞：高分子化學(xué) 材料 高科技
論文摘要：高分子化學(xué)是研究高分子化合物的合成、化學(xué)反應、物理化學(xué)、物理、加工成型、應用等方面的一門(mén)新興的綜合性學(xué)科。那么，高分子化學(xué)具體內容及高分子與生活、高科技的發(fā)展關(guān)系如何呢？以下作簡(jiǎn)單介紹。
人類(lèi)從一開(kāi)始即與高分子有密切關(guān)系，自然界的動(dòng)植物包括人體本身，就是以高分子為主要成分而構成的，這些高分子早已被用作原料來(lái)制造生產(chǎn)工具和生活資料。人類(lèi)的主要食物如淀粉、蛋白質(zhì)等，也都是高分子。只是到了工業(yè)上大量合成高分子并得到重要應用以后，這些人工合成的化合物，才取得高分子化合物這個(gè)名稱(chēng)。但提到合成高分子材料（聚合物）的應用與發(fā)展，人們在想到它們極大地方便我們的生活的同時(shí)，很多人會(huì )想到“白色污染”，甚至將水污染、大氣污染等各種環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生怪罪于高分子，這說(shuō)明他們對高分子并不十分了解。當今社會(huì )高分子的功用無(wú)處不在，而人們認識高分子時(shí)，往往忽略了它帶給人類(lèi)生活的巨大變化和種種利益，不了解它為人類(lèi)文明做出的貢獻是巨大的。
一、高分子化學(xué)的內涵
1．何為高分子化學(xué)
顧名思義，高分子就是相對分子質(zhì)量很高的分子，它是高分子化合物的簡(jiǎn)稱(chēng)。高分子化合物，又稱(chēng)聚合物或高聚物，是結構上由重復單元（低分子化合物—單體）連接而成的高相對分子質(zhì)量化合物。高分子的相對分子質(zhì)量非常的大，小到幾千，大到幾百萬(wàn)、上千萬(wàn)的都有。我們有時(shí)將相對分子質(zhì)量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學(xué)作為化學(xué)的一個(gè)分支，同樣也是從事制造和研究分子的科學(xué)，但其制造和研究的對象都是大分子，即由若干個(gè)原子按一定規律重復地連接成具有成千上萬(wàn)甚至上百萬(wàn)質(zhì)量的、最大伸直長(cháng)度可達毫米量級的長(cháng)鏈分子，稱(chēng)為高分子、大分子或聚合物。
2．高相對分子質(zhì)量與高強度
相對分子質(zhì)量和物質(zhì)的性質(zhì)是密切相關(guān)的，是決定物質(zhì)性質(zhì)的一個(gè)重要因素。只有相對分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機械力學(xué)性能，才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直鏈的烷烴化合物，但是分子量變化很大，其機械力學(xué)性能因而也有極大的區別。
3．高分子科學(xué)的主要內容
既然高分子化學(xué)是制造和研究大分子的科學(xué)，對大分子的反應和方法的研究，顯然是高分子化學(xué)最基本的研究?jì)热�。高分子科學(xué)不僅是研究化學(xué)問(wèn)題，也是一門(mén)系統的科學(xué)。高分子科學(xué)的主要內容有：如何將低分子化合物連
接成高分子化合物，即聚合反應的研究。高分子化合物的結構與性質(zhì)關(guān)系。不同性質(zhì)的高分子，其結構必然是不同的。為了得到不同性質(zhì)的高分子，就要去合成具有特殊結構的高分子。
二、高分子材料化學(xué)的應用
材料是人類(lèi)社會(huì )文明發(fā)展階段的標志，是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎。它是指經(jīng)過(guò)某種加工，具有一定結構、組分和性能，并可應用于一定用途的物質(zhì)。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現和廣泛應用，把人類(lèi)由工業(yè)社會(huì )推向信息和知識經(jīng)濟社會(huì )�？梢哉f(shuō)某一種新材料的問(wèn)世及其應用，往往會(huì )引起人類(lèi)社會(huì )的重大變革，材料是人類(lèi)文明的重要標志。如果說(shuō)現在人人離不開(kāi)高分子材料，家家離不開(kāi)高分子材料，處處離不開(kāi)高分子材料，是一點(diǎn)也不過(guò)分的。高分子化合物的最主要的應用是以高分子材料的形式出現的，高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統合成材料，另外許多精細化工材料也都是高分子材料。
第一，塑料：一類(lèi)是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等；另一類(lèi)叫工程塑料，其強度大，如汽車(chē)零部件、保險杠、洗衣機內的滾筒、電器的外殼等。
第二，纖維：人們開(kāi)發(fā)出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物，通過(guò)不同的加工，生產(chǎn)出了各種纖維制品，極大地滿(mǎn)足著(zhù)人類(lèi)的需要。
第三，橡膠：天然橡膠的種類(lèi)和品質(zhì)都受到很大的限制，于是科學(xué)家們不斷開(kāi)發(fā)出了各種人造橡膠，如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。
第四，精細化工：比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產(chǎn)品，如家具漆、內外墻乳膠漆、汽車(chē)漆、飛機漆等。女孩子用的指甲油，使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬(wàn)能膠、建筑用膠、醫用膠、結構膠等黏合劑，以及各種吸水樹(shù)脂等都是高分子產(chǎn)品。
三、高分子化學(xué)與高科技的結合
當今社會(huì )，人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息發(fā)展的物質(zhì)基礎。自從合成有機高分子材料的那一天起，人們始終在不斷地研究、開(kāi)發(fā)性能更優(yōu)異、應用更廣泛的新型材料，來(lái)滿(mǎn)足計算機、光導纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展，出現了許多產(chǎn)量低、價(jià)格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。
隨著(zhù)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現出來(lái)，如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫用材料、光敏材料、非線(xiàn)性光學(xué)材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領(lǐng)域，下面簡(jiǎn)單介紹特種高分子材料：功能高分子是指當有外部刺激時(shí)，能通過(guò)化學(xué)或物理的方法做出相應反應的高分子材料；高性能高分子則是對外力有特別強的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇；特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化學(xué)纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑）的范疇。
第一，力學(xué)功能材料：強化功能材料，如超高強材料、高結晶材料等；)彈性功能材料，如熱塑性彈性體等。
第二，化學(xué)功能材料：分離功能材料，如分離膜、離子交換樹(shù)脂、高分子絡(luò )合物等；反應功能材料，如高分子催化劑、高分子試劑；生物功能材料，如固定化酶、生物反應器等。
第三，生物化學(xué)功能材料：人工臟器用材料，如人工腎、人工心肺等；高分子藥物，如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農藥等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。
可以預計，在今后很長(cháng)的歷史時(shí)期中，特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發(fā)展的主要方向。
四、高分子化學(xué)的可持續發(fā)展
研究高分子合成材料的環(huán)境同化，增加循環(huán)使用和再生使用，減少對環(huán)境的污染乃至用高分子合成材料治理環(huán)境污染，也是21世紀中高分子材料能否得到長(cháng)足發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。比如利用植物或微生物進(jìn)行有實(shí)用價(jià)值的高分子的合成，在環(huán)境友好的水或二氧化碳等化學(xué)介質(zhì)中進(jìn)行化學(xué)合成，探索用前面提到的化學(xué)或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子，以及用合成高分子來(lái)處理污水和毒物，研究合成高分子與生態(tài)的相互作用，達到高分子材料與生態(tài)環(huán)境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀應當開(kāi)展的綠色化學(xué)過(guò)程和材料的研究范疇。
參考文獻：
[1]馮新德.展望21世紀的高分子化學(xué)與工業(yè)[J]. 科學(xué)中國人,1997,(11)
[2]王守德,劉福田,程新.智能材料及其應用進(jìn)展[J]. 濟南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版,2002,(01).
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