高分子在生活中无处不在-----

高分子在生活中无处不在-----
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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.
在100多年来的诺贝尔化学奖中,有7次颁发给了10位直接或间接对高分子科学发展做出杰出贡献的科学家.由此可见高分子材料是多么的重要.
高分子材料（macromolecular material）是以高分子化合物为基础的材料,由相对分子质量较高的化合物构成.其按来源分为天然、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,我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的,如天然橡胶、棉花、人体器官等.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；高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料.功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外,还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能.已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等.以上两种分类只在此做以系统性的说明,本文着重以高分子材料的特性分类入手对其用途进行阐述.
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.
综上,高分子材料业已和我们的生活息息相关.从人类进入天然高分子化学改性阶段出现半合成高分子材料起,到1907年出现合成高分子酚醛树脂,标志着人类开始应用合成高分子材料,再到现代其与金属材料、无机非金属材料同成为科学技术、经济建设中的重要材料,高分子材料必将在各个领域大放光彩,并越来越拥有更重要的作用.