劉召云

（大同師范高等專(zhuān)科學(xué)校 山西 大同 037039）

1 引言

高分子材料伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在我們的生活中占據(jù)著非常重要的地位。隨著經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，科學(xué)家們從高分子材料的研究中找到了其自身的規(guī)律，并設(shè)計(jì)合成了人工高分子材料等，并依據(jù)高分子材料的不同特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于我們生產(chǎn)、生活的方方面面，為我們的生活提供便利。我們生活的吃穿住行都離不開(kāi)高分子材料，尤其是塑料、纖維、橡膠這三大高分子材料，在我們的生產(chǎn)生活中扮演著重要的角色。高分子材料不僅應(yīng)用于日常的衣食住行，而且還應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及國(guó)防等高科技領(lǐng)域中[1]。

2 高分子材料的定義和分類(lèi)

2.1 高分子材料的定義

通常把分子量大于104的物質(zhì)稱(chēng)為高分子化合物。而高分子材料是以高分子化合物為主要成分構(gòu)成的材料，包括塑料、橡膠、纖維、涂料、膠黏劑和高分子基復(fù)合材料。

2.2 高分子材料的分類(lèi)

高分子材料按照來(lái)源可分為天然高分子材料和合成高分子材料。天然高分子是存在于動(dòng)物、植物及生物體內(nèi)的高分子，可分為天然纖維、天然樹(shù)脂、天然橡膠、動(dòng)物膠等。合成高分子主要是指塑料、合成橡膠和合成纖維三大材料，此外還包括膠黏劑、涂料以及各種功能高分子材料。

高分子材料按照特性可分為塑料、橡膠、纖維、涂料、膠黏劑和高分子基復(fù)合材料等。塑料主要有PE、PP、PS、PVC 4種；橡膠主要有丁苯橡膠、順丁橡膠、乙丙橡膠和異戊橡膠4種；纖維主要有錦綸、滌綸、丙綸和腈綸4種[2]。

3 高分子材料應(yīng)用的優(yōu)越性和局限性

3.1 高分子材料的優(yōu)越性

高分子材料相較于其他材料而言，有很多的優(yōu)勢(shì)。首先，高分子材料的強(qiáng)度較大，這是其他材料不能比的，這就保證了高分子材料在應(yīng)用中抗磨損的能力比較強(qiáng)；其次，高分子材料的耐腐蝕性比較強(qiáng)，在雨雪天氣或是氣候條件惡劣的地方，很難產(chǎn)生問(wèn)題；最后，高分子材料與其他傳統(tǒng)的化學(xué)材料相比，質(zhì)量很輕，而且種類(lèi)也很豐富，可以被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中去[3]。

3.2 高分子材料的局限性

高分子材料雖然輕巧、種類(lèi)多，但是也有其自身的局限性，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的前提，市場(chǎng)對(duì)于高分子材料有著更高的需求，各類(lèi)不同的高分子材料會(huì)在軍事技術(shù)、電子信息技術(shù)和其他不同的領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但是我國(guó)目前高分子化學(xué)材料的生產(chǎn)工藝大都落后于世界先進(jìn)水平，導(dǎo)致我國(guó)的高分子材料市場(chǎng)很容易出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象，甚至還長(zhǎng)期進(jìn)口一些對(duì)技術(shù)要求較高的高分子材料，這樣的狀態(tài)是不利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的。

4 高分子材料的類(lèi)型

4.1 橡膠

橡膠按照材料的不同，可以分為天然橡膠和合成橡膠。由于橡膠的分子量很大，在一些外力的作用下，就會(huì)呈現(xiàn)細(xì)團(tuán)狀，當(dāng)外力在作用的時(shí)候，撤除外力的話，細(xì)團(tuán)的糾纏程度就會(huì)產(chǎn)生變化，分子鏈在這個(gè)時(shí)候會(huì)發(fā)生反彈，出現(xiàn)強(qiáng)烈的復(fù)原傾向，這就是橡膠為什么會(huì)有彈性的原因。在日常生活中所選用的橡膠主要有以下幾種：第1種是天然橡膠，天然橡膠是從三葉橡膠樹(shù)的乳膠中獲取的，天然橡膠的彈性非常好，強(qiáng)度較高，綜合性能占相對(duì)優(yōu)勢(shì)；第2種是異戊橡膠，這種橡膠的結(jié)構(gòu)和性能都與天然橡膠有高度的相似性，所以這種橡膠也被稱(chēng)為合成天然橡膠；第3種是丁苯橡膠，丁苯橡膠在日常生活中被簡(jiǎn)稱(chēng)為SBR，丁苯橡膠的化學(xué)穩(wěn)定性較好，并且綜合性能也好；第4種是順丁橡膠，順丁橡膠經(jīng)過(guò)堿化，擁有了較強(qiáng)的耐寒性、耐磨性，而且彈性也很強(qiáng)，擁有較強(qiáng)的抗老化能力一般情況下與天然橡膠、丁腈橡膠共同使用。

4.2 塑料

塑料具有便宜和輕便的天然優(yōu)勢(shì)，所以在日常生活中使用的頻率較高。作為合成的高分子化合物，塑料的形體和樣式可以自由改變，塑料是利用單體原料以加聚或縮聚反應(yīng)聚合而成的材料，主要有增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑以及色料等材料組合形成，合成樹(shù)脂是塑料的主要成分。日常生活中，我們所說(shuō)的塑料通常是指一些具有塑形行為的材料，這種材料的最大特點(diǎn)就是在外力作用下發(fā)生形變，但是外力消失后又可以恢復(fù)原來(lái)體態(tài)。塑料的彈性力度處于橡膠和纖維之間，軟塑料與橡膠的相似性較大，但是硬塑料與纖維的相似度高。相對(duì)狹窄意義上的塑料指的是樹(shù)脂添加填充劑、增塑劑、著色劑等材料，在加工過(guò)程中成型的塑料。

4.3 纖維

纖維在受到外力作用時(shí)，產(chǎn)生形變的程度較低，纖維的強(qiáng)度較大，結(jié)晶能力很強(qiáng)，分子量很大，纖維一般被分為天然纖維、人造纖維、合成纖維三大類(lèi)。

天然纖維是指在自然界中自然生長(zhǎng)成型的纖維，常見(jiàn)的天然纖維主要有植物纖維、動(dòng)物纖維和礦物纖維三大類(lèi)，羊毛、蠶絲、棉花等常見(jiàn)的天然纖維主要是用來(lái)作紡織的材料。

人造纖維指的是利用木材、甘蔗渣、木材等一些纖維素或是蛋白質(zhì)作為原料，在經(jīng)過(guò)化學(xué)處理、機(jī)械加工而制成的纖維。人造纖維一般具有與天然纖維相似的性能，有良好的吸濕性、透氣性和染色性，手感柔軟，富有光澤，是一類(lèi)重要的紡織材料。

合成纖維是指從石油、天然氣、煤等一些本身并不含纖維素的材料中，加工提取出來(lái)的有機(jī)物質(zhì)，再將這些有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過(guò)化學(xué)合成、機(jī)械加工等步驟，形成纖維。常見(jiàn)的合成纖維主要有腈綸、滌綸、丙綸等。

5 高分子材料在日常生活中的應(yīng)用

5.1 高分子材料在服飾方面的應(yīng)用

高分子材料在服裝上的歷史具有幾千年。伴隨著纖維研發(fā)的不斷進(jìn)步，人類(lèi)不再?gòu)拇笞匀恢兄苯荧@取天然的棉、毛、麻等，而是通過(guò)各種手段將天然原材料加以精制。高分子原材料不僅可以用作衣服的“原始布料”，還可以用來(lái)制作衣服上的裝飾品，譬如我們常見(jiàn)的珍珠紐扣，其就是利用不飽和聚酯纖維再加上人造的珍珠顏料制作而成的，隨后再通過(guò)澆注或者離心的方法獲取薄片或是棒料，最后切割成想要的形狀并拋光成最終的珍珠紐扣。

現(xiàn)在纖維被應(yīng)用于服裝制作中是很常見(jiàn)的現(xiàn)象，比如滌綸、錦綸等，大到冬天的羽絨服，小到襪子，都是由纖維材料制成的。皮鞋和皮帶大部分也是利用人造皮革和塑料復(fù)合物等制成的，最主要的材料就是PVC和PU合成的復(fù)合高分子。

海藻碳纖維做成衣服穿在人身上之后，通過(guò)與人體的摩擦可以產(chǎn)生熱量，加快人體的血液循環(huán)，海藻碳纖維衣服具有較強(qiáng)的保暖功能。利用防紫外線輻射纖維制成的衣服穿在人身上之后，還可以幫助人體抵御紫外線的輻射，起到防曬的效果，一般我們夏天的防曬服就是利用這種分子材料制成的。

5.2 高分子材料在飲食方面的應(yīng)用

高分子材料在我們?nèi)粘ｏ嬍持械膽?yīng)用十分普遍，例如餐盒的應(yīng)用。外賣(mài)行業(yè)的火熱推動(dòng)了餐盒制造業(yè)的繁榮，制作餐盒的重要原材料就是PP、PS等塑料，餐盒利用了塑料輕便、無(wú)毒、成本低的特點(diǎn)，給人們的日常飲食減輕了麻煩。除此之外，我們?nèi)粘Ｉ钪酗嬘玫娘嬃?、礦泉水的瓶子以及水果分裝盒以及餐具收納盒等，都是用塑料制成的，高分子材料可謂與我們的日常飲食密不可分，高分子材料作為器皿的重要原材料，方便了我們的飲食生活。

5.3 高分子材料在交通方面的應(yīng)用

伴隨世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)已經(jīng)成為重要產(chǎn)業(yè)之一，高分子材料在交通運(yùn)輸工具方面也發(fā)揮著非常重要的作用。比如，我們?nèi)粘＼?chē)輛的輪胎就是利用橡膠制成的，汽車(chē)的外觀涂料是利用高分子樹(shù)脂制成的，儀表盤(pán)則是利用PP、PC等材質(zhì)制作而成，方向盤(pán)的原材料是PVC塑料。當(dāng)前汽車(chē)通過(guò)利用輕質(zhì)材料，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的效果。

除了常見(jiàn)的陸地上交通工具以外，船舶等也利用了高分子材料。船上常用的復(fù)合材料大部分都是纖維增強(qiáng)分子結(jié)構(gòu)，玻璃纖維增強(qiáng)熱固性高分子在船舶制作上的使用頻率是最大的。另外，多種高性能的高分子復(fù)合材料也被廣泛地應(yīng)用于航天工具的制作中，軍事飛機(jī)的主結(jié)構(gòu)如機(jī)身和機(jī)翼，使用的就是碳纖維復(fù)合材料。

5.4 高分子材料在建筑方面的應(yīng)用

高分子材料在建筑行業(yè)的應(yīng)用是非常普遍的，高分子建筑材料一般是將高分子化合物作為建筑基本材料，再加上填料和其他添加劑，在合適的溫度和壓力條件下制成適用于建筑的有機(jī)材料。建筑中的防滲、隔離、木工等工程一般會(huì)利用到薄膜、織物等，在屋面、地板上會(huì)用到板材，在水管、燃?xì)夤芤约半娪嵐苌蠒?huì)用到塑料管材。屋頂和外墻的保溫材料多數(shù)會(huì)用到泡沫塑料，這是因?yàn)榕菽芰系膶?dǎo)熱能力較差，密度相對(duì)較小，一般會(huì)被用于冷庫(kù)。溶液、乳液品則多數(shù)被用來(lái)當(dāng)作涂料、密封劑等，潔具、五金、管件等則是會(huì)用到模制品。

5.5 高分子材料在娛樂(lè)方面的應(yīng)用

在我們體育活動(dòng)中所用到的球類(lèi)，大部分都是利用高分子材料制作而成的。比如我們常見(jiàn)的籃球就是利用橡膠、PU和PVC制作而成的；運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上的塑膠跑道的原材料也是橡膠，還有操場(chǎng)上的排球網(wǎng)、乒乓球臺(tái)等，都是用高分子材料制作成的。

5.6 高分子材料在醫(yī)療方面的應(yīng)用

纖維在醫(yī)療方面的應(yīng)用范圍較廣，醫(yī)用紡織品要想消炎止癢、保濕防燥，就要用到甲殼素纖維，一般甲殼素纖維會(huì)被制成繃帶、紗布或是止血棉、衛(wèi)生巾、紙尿褲等，這種纖維可以自己降解，所以這類(lèi)醫(yī)療用品在廢棄之后對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染很小。另外，聚乳酸或是脫乙酰甲殼素制成的縫合線在患者傷口愈合之后可以自己降解并被人體吸收，不會(huì)對(duì)患者的身體造成壞影響，也免去了患者拆線的痛苦。

5.7 高分子材料在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)大部分地區(qū)實(shí)施的地膜覆蓋、溫室大棚以及節(jié)水灌溉等新技術(shù)，使農(nóng)業(yè)對(duì)高分子材料——塑料的需求量越來(lái)越大。使用可溶解性地膜可保溫、保濕、保肥，并可以除草防蟲(chóng)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提前收割，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量[4]。