高分子材料在生活中的应用

高分子材料在各方面的应用

高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。高分子材料的来源是：高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。

一般将高分子材料按特性分为五类，即橡胶、纤维、塑料、胶粘剂、涂料。

橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状，有天然橡胶和合成橡胶两种。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯；合成橡胶的主要品种有丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等等。天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和日常生活等方面，如交通运输上用的各种轮胎；工业上用的运输带、传动带、各种密封圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡胶为主要原料制造的，国防上使用的飞机、大炮、坦克，甚至尖端科技领域里的火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等都需要大量的橡胶零部件，目前，世界上部分或完全用天然橡胶制成的物品已达7万种以上，其中轮胎的用量要占天然橡胶使用量的一半以上。相比于天然橡胶，合成橡胶中有少数品种的性能与其相似，大多数与天然橡胶不同，但两者都是高弹性的高分子材料，一般均需经过硫化和加工之后，才具有实用性和使用价值。合成橡胶在20世纪初开始生产，从40年代起得到了迅速的发展。合成橡胶一般在性能上不如天然橡胶全面，但它具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。拿丁基橡胶来说，其用于制作各种轮胎的内胎、无内胎轮胎的气密层、各种密封垫圈，在化学工业中作盛放腐蚀性液体容器的衬里、管道和输送带，农业上用作防水材料。再如合成橡胶中的佼佼者--硅橡胶，它具有良好的电绝缘性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化学稳定性，且无味无毒，不怕高温、严寒，因此在现代医学中广泛发挥了重要作用，如制造的硅橡胶防噪音耳塞、硅橡胶胎头器吸引器、硅橡胶人造血管、硅橡胶鼓膜修补片，此外还有硅橡胶人造气管、人造肺、人造骨、硅橡胶十二指肠管等，功效都十分理想。

另一种广泛应用的高分子材料便是纤维。纤维分为天然纤纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。纤维在各行各业中可算得上是“热门人物”，其最早用于纺织业中，日常生活中的衣物用品大多采用纤维做材料不仅穿得舒服,且御寒防晒。而如今纤维更大的作用早已不仅停留在日常穿着，它在军事、医用、环保等领域也已有举足轻重的作用。如碳纳米管可用作电磁波吸收材料，用于制作隐形材料、电磁屏蔽材料、电磁波辐射污染防护材料和吸波材料，由于其物质的可降解性，在医用上，聚乳酸或者脱乙酰甲壳素纤维制成的外科缝合线，在伤口愈合后自动降解并吸收，直接避免手术后

的拆线；在环保上，聚乳酸作为可完全生物降解性塑料，越来越受到人们重视。在建筑领域上，防渗防裂纤维可以增强混凝土的强度和防渗性能，纤维技术与混凝土技术相结合，可研制出能改善混凝土性能，提高土建工程质量的钢纤维以及合成纤维，前者对于大坝、机场、高速公路等工程可起到防裂、抗渗、抗冲击和抗折性能，后者可以起到预防混凝土早期开裂，在混凝土材料制造初期起到表面保护。另外，随着生物科技的发展，一些纤维的特性可以派上用场，如类似肌肉的纤维可制成“人工肌肉”、“人体器官”等，是人体组织良好的替代材料。

当代生活中，有一种高分子材料更是占据了材料的半壁江山，那就是塑料。塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料；按用途又分为通用塑料和工程塑料。塑料的应用在生活中随处可见，小到塑料袋、各种机械器具，大到工程、航空，毫不夸张的说，塑料已经成为世界的一部分。抛开其他用途，这里对其最新的应用做以介绍：透明塑料制成整体薄板车顶。薄板车顶的新概念基于透明灵活的聚碳酸酯或硅树脂材料，可以被永久性地塑造成单个的聚碳酸酯薄板，也可作为可折叠铰链和封条。拜耳材料科技研发的原型总共配备了四个灵活的薄板部件，形成了四扇“顶窗”，每扇窗都可单独打开和关闭。导轨用于连接薄板部件，形成一个牢固、透明的聚碳酸酯车顶外壳。一个同样透明的管子沿车顶结构中央纵向放置，在“顶窗”打开后用来调节折叠薄板。这样可以形成三维立体结构，组件比平坦的薄板更加牢固。同时也大大降低了单个组件的数量。用塑料制造车顶为设计者提供了更大的设计空间。他们可以创造三维几何形状，将玻璃液化合物推至最高限值。

胶粘剂是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。胶粘剂的产生很好的解决了聚合物与非金属或金属之间，金属与金属和金属与非金属之间的胶接，尤其对现在工业、工程做出了巨大的贡献。小到家用三秒胶、波纹板、纸袋、标签、胶带、邮票，大到建筑用胶，工业用胶，甚至在飞机机翼或尾翼和机身的粘接中也不乏胶粘剂的身影。与传统的编织织布法、金属的焊接法以及铆接、螺栓或钉接等机械联结法相比，胶粘剂粘接法更快、更经济，并能将不同材料结合在一起，而且当粘接两种金属时，胶粘剂能隔开它们以防腐蚀，同时又可降低装配体的疲劳破坏，并比机械联结更轻更强，因此胶粘剂在生活中的应用也有了渐渐取代传统联接法德趋势。

自从有了文明，便有了装饰，而装饰则必然离不开涂料了。涂料是以聚合物为主要成膜物质，添加溶剂和各种添加剂制得。根据成膜物质不同，分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料。习惯上我们也称这几种涂料为油漆，其是装修中的一道必需的菜式。不管是高级装修，或者普通装修，都会和油漆多多少少扯上关系，因此和我们的生活也息息相关。涂料对于被施用的对象来说，它的第一个用途是保护表面，第二个用途是修饰作用。就以木制品来说，由于木制品表面属多孔结构，不耐脏污。同时木制品的表面多节眼，不够美观，而涂料就能同时解决这方面的问题。如今涂料的应用也早已突破传统，延伸到航空航天，军事等更宽的领域，如军事设备所用涂料在保护或掩护被施用者上有着重要作用。

我们现在的生活已经是离不开高分子材料了。很难想象，某一天这些高分子材料在我们的生活中消失了，会是什么样的情况。对于一些新的，有这更好的性能的高分子材料还在不断的研究中。对于未来，高分子材料的发展也是有着相当广阔的前景的。