我国高分子材料研究现状及产业发展策略

1、.：.；我国高分子资料研讨现状及产业开展战略假设以资料来标志人类社会文明开展的阶段，刚刚过去的20世纪的社会文明的标志、那么是以塑料、橡胶和纤维为代表的合成高分子资料走人了干家万户，影响农业、能源、信息、环境及人口与安康等领域的提高与开展。 合成高分子资料按运用性质划分，有塑料、橡胶、纤维、涂料等，按用途划分有构外型和功能型，同一用途不同层次那么有通用型和高性能型之分，功能型细分那么有光、电、磁功能和生物相容功能等。合成高分子资料具有量大、面广的特点。量大是指全世界合成高分子资料的年产量，按体积计已超越了钢铁资料的产量。美国的高分子资料的年消费总量为800亿美圆，以分量汁接近钢铁资料，消费量的

2、递增速度超越了GDP的递增。面广是指合成高分子资料的种类和种类繁多，即使是同了种化学组成的合成高分子资料，也往往因其构造的细微差别而成为不同的公用种类，以满足特定的运用需求。、高分子资料概述资料是人类用来制造有用物件的物质，资料的可用性由构成资料的物质分子的属性所决议。组成高分子资料的分子是长链分子，由假设干原子按一定规律反复地衔接成具有成干上万甚至上百万质量、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，因此高分子资料又被称为聚合物资料。 1.天然和人造高分子资料高分子资料的发现和运用经过了从天然高分子资料的直接运用，到天然高分子资料的改造再利用，再到化学合成制簧高分子资料的过程。2500多年前，南美

3、印地安人将天然橡胶树汁涂覆在脚上，依赖空气中的氧衔接天然橡胶树汁中的长链分子使其变硬，制成了早期的靴子。1839年，美国Goodyear.发现用硫原子取代空气中的氧使天然橡胶树汁变硬的方法，发明了硫化技术，使天然橡胶成为一种高分子资料。这种主耍经过化学反响对天然产物进展改性，使人类从原始利用进人到有目的改造天然产物而得到的高分子资料，称为人造高分子资料。1855年，由英国人Parks用硝化纤维素和樟脑制得的赛骆堵塑料，也是有划时代意义的一种人造高分子资料。2.合成高分子资料用化学合成的方法得到并被实践运用的第一个合成高分子资料，是1909年报道的美国Baekeland发明的酚醛树脂。1920年

4、，德国科学家Staudinger提出高分子的长链分子概念后，开场了用化学合成的方法大规模制蚤合成高分子资料的时代。1935年，英国帝国化学公司ICI开发出高压聚乙烯，因其极低的介电常数而在第二次世界大战期间用作雷达电缆和潜水艇电缆的绝缘资料，以后得到广泛运用。1940年，美国杜邦公司Du Pont推出尼龙纺织品如尼龙丝袜，因其经久耐用而在当时的美国和欧洲风靡一时，而尼龙66纤维制造的降落伞，更是大大提高了美国军队在第二次世界大战中的作战才干。20世纪中叶的石油化工的开展虽然得到了许多可供合成高分子资料工业运用的原料，但其中的许多原料却不能被当时已有的高分子合成反响和技术所接受。1953年，德国

5、科学家Zieglar.和后来的意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩展了合戚高分子资料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子资料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子资料走人了干家万户，确立了合成高分子资料作为当代人类社会文明开展阶段的标志。 20世纪70年代中期，美国科学家Heeger,MacDiarmid和日本白川英树的一项发现，改动了高分子只能是绝缘体的观念，在塑料导电研讨领域获得突破性的发现，具有光、电、磁活性的导电聚合物成为对物理学家和化学家都具有重要意义的研讨领域。导电聚合物在发光二极管、太阳能电池、挪动和微型电视显示安装等领域不断找到新的用武之地。3.我国高分子资

6、料的研讨和开发我国的高分子资料的研讨起步于20世纪50年代初，经过高分子化学、高分子物理、高分子成型加工和高分子反响工程等学科和产业部门的协作，开发出一批表达我国科研和产业化程度和才干的高分子资料及消费技术。这些资料有满足国防需求的离子交换树脂和高分子粘结剂，有已产业化的镰催化顺丁橡胶、辐照交联热收缩高分子资料及超细旦聚丙烯纤维，有已出口的SBS热塑弹性体工业化消费技术和聚丙烯工业化消费用型催化剂，还有已在境外实施的稀土催化异戊橡胶等。我国是高分子资料的大国，年消费量超越3000万，但还不是强国。不仅产品的竞争力有待提高，产量也不能满足国内的需求，如合成塑料和合成橡胶的年产量只能满足一半左右的

7、国内需求。尽快完成从高分子资料的消费和消费大国到强国的转变，发扬高分子资料对传统产业的改造、对新兴产业的兴起的支撑作用，需求开展高分子资料科学的创新研讨，需求实现高分子资料产业的继续开展。 二、高分子资料技术的创新研讨 1.高分子资料的化学合成多种类的合成高分子资料虽然表达了多用途的运用价值，但却添加了资料合成与制备的复杂性和资料回收再利用的难度。由于不同种类的高分子资料是由不同的原料单体采用不同的合成技术制得的，要采用不同的技术进展分类后才干回收再利用。假设能开发一种化学合成技术，实现分子构造和立体构造的调控，到达由一种或有限的几种原料单体，制得具备不同性质、满足多种需求的高分子资料，显然是

8、很有挑战意义的。这和钢铁资料产业提出的一钢多能样，对通用高分子资料的更新换代有战略意义。2.高分子资料的物理合戍高分子资料的作用和功能的发扬，不仅取决于化学合成构成的分子链的化学构造，还取决于分子链间的非化学成键的相互作用的支撑和协调。分子链间的非化学成锭的相互作用的构成，可以经过所谓的物理合成方法来实现。利用外场的物理作用，在一确定的空间或环境中像搬运积木块一样地挪动分子链，采用自组合、自合成或自组装等方法，靠分子链间的相互作用，构建具有特殊构造形状的分子链聚集体。假设再在分子链聚集体中引发化学成键，那么能得到具有高度准确的多级构造的高分子资料。这种物理合成的方法对获得大面积高分子功能薄膜资

9、料和器件很有意义。3.高分子资料的仿生合成和生命活性化日光、二氧化碳和水经过植物的合成，成为可以运用的高分子资料如天然橡胶等。柔蚕将桑叶合成蚕丝，蜘蛛将体液合成蜘蛛网，可以得到别具特征的纤维资料。自然界中生物体的这种活性反响器和活性催化剂的功能和作用，正是高分子资料的仿生合成惋惜鉴之处。传送着一切生命过程的生物大分子，与合成高分子一样都是长链分子，但由于难以在合成高分子的分子链上接上确定的序列构造，难以构成准确的链折叠和链间组装，合成高分子表现不出生命活性。生命大分子构造的准确、活性的专注和功能的多元，对合成高分子资料的生物运用提出了挑战。合成高分子资料与生物工程学和生命科学的结合，不仅能开发

10、出更多的生物医用高分子资料，还能制备出与生物高分子一样准确的序列构造，组装成类似细胞那样能控制生命过程的生物活性合成高分子资料，也能得到衔接细胞与计算机、沟通生命与信息的合成高分子资料。.高分子资料的成型加工高分子资料的最终运用方式是高分子资料制品，而高分子资料制品的性能与其成型加工过程息息相关。成型加工技术不仅要顺应化学构造不断变化的各种新型高分子资料的出现，不仅要经过成型加工，在资料制品中实现甚至优化表达资料性能的分子聚集架构，还要开展诸如在工程学层次上支配分子链进展高分子资料成型加工的新技术，这是纳米资料规模化运用的关键技术。留意开展在资料外表引人分子、纳米粒子的超临界流体溶胀技术，制备

11、分子链有序陈列的大面积高分子光电功能薄膜或纳米纤维的外场辅助制膜成纤技术，适用于超分子体系制备的成型加工技术，以及计算模拟技术在成型加工中的运用等技术，是很有战略意义的。 5.高分子资料的智能化资料的智能化是未来各类资料开展的一个方向。智能化是指资料的作用和功能可随外界条件的变化而有认识的调理、修饰和修复。高分子资料中长链分子的丰富构象变化及较弱的分子链间相互作用，赋予高分子资料以自顺应性。高分子表现出的其构造、作用和功能随外界环境而变化的软物质特征，是高分子资料作为智能资料运用的根底。己经知道无论是最大的力学载荷的传送，还是最快的功能信号的传送，都是沿着高分子的链轴方向，因此了解和掌握外场存

12、在下分子链的取向和聚集，实现外场方向与分子链取向和聚集的同步变化即当根据需求调理外场方向和强度时，分子链的取向方向和聚集层次也可以随之变化，那么能在不同方向和不同层次上调理和发扬高分子资料的功能和性质，使其表现出智能性。三、促进高分子资料产业继续开展的相关建议 1.改善高分子资料对资源的依赖当代合成高分子资料主要依赖石油这种化石资源。石油的生成是一个浸长的地质过程，石油资源正日益减少而又无法及时再生，因此，有必要寻觅可以替代石油的其他资源来作为合成高分子资料的原料来源。处理的途径可以是天然高分子的利用，也可以探求无机高分子资料的合成。结合基因工程的方法，促使植物产生出更多的可直接利用的天然高分

13、子，或可供合成高分子资料需求的原料单体。无机高分子泛指主链原子是除碳以外的其他原子构成的长链分子。无机高分子的原料来源丰富且多样，知约有四五十种无机元素可以形生长链分子。如地球上储量最丰富的硅元素，可以合成得到主链全部是硅原子且具有有机侧链的聚硅烷资料。这种聚硅烷既可用作构造资料又可用作功能资料，还可以制得氮化硅构造陶瓷资料。2.加强高分子资料与环境的协调合成高分子资料的消费要尽能够实现绿色化学过程，高分子资料的运用耍表达绿色资料的概念。研讨高分子资料的环境同化，强化环境友好的特征，实现高分子资料的生物降解、无害焚烷或循环再生。添加高分子资料的循环和再生运用的价值和效率，减少对环境的污染乃至用

14、高分子资料治理环境污染。探求化学合成、物理合成或仿生合成的新概念、新方法，利用植物或微生物比如生物催化剂或菌种，进展有适用价值的高分子的合成，在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进展台成，甚至利用日光、二氧化碳和水合成高分子资料等等。研讨高分子资料与生态环境的相互影响，实现高分子资料与生态环境的调和等。3.政府组织，应对国家需求对于国家急需而又短缺的资料，例如碳纤维资料，在充分论证的根底上，要由政府组织采取国家行为进展一体化的研讨、开发和产业化。为保证这类国家行为行之有效，是可行性要有充分论证，二是要维护参与国家行为的人员的积极性。这类政府组织的任务，有许多在科学技术方面是硬骨头，个人决议能否

15、参与的一个重要要素是思索科学技术上的难度和可行性。在当今较注重个人绩效与个人利益挂钩的大环境下，维护参与者的积极性，显然是政府组织的国家攻关任务要思索的问题。.企业为主，提高高新技术含量实现由资料大国到资料强国的跨越，提高传统资料产业的技术含量至关重要。如我国通用聚烯烃资料的公用牌号的质量问题亟待改良，虽有各种方式的研讨开发活动得到了假设干改良技术，但只需经过企业的工业化验证才干发扬作用，只需尽能够多的企业采用，这些技术才干构成消费力。这就需求企业集团进展组织协调和一切相关企业自觉参与。 5.百花齐放，开辟新型资料产业新兴的信息产业和生物技术相关产业的开展，需求新型资料予以支撑。先进高分子构造资料、光电高分子资料、高分子光通讯资料、生物高分子资料和高分子资料智能系统等新型资料的研发，需求不同领域的知识交叉，需求不同行业的技术交流，因此是最能够由新人构成的断新产业。不拘一格的用人、宽松平等的学术气氛、公平公正的产业政策等，是新型资料的百花齐放的关键。当代资料领域的科技研讨和产业开发具有以下特点：传统