高分子之新生活 毕业论文.doc

高分子之新生活目录1、摘要32、传统高分子材料与生活43、新型高分子基复合材料与生活74、新型材料的开发、应用与发展趋势85、新型高分子与传统材料的对比106、改变生活，倡导绿色117、结语12摘  要本文详细的禅诉传统高分子材料的运用和新型高分子材料的运用、开发以及它的发展前景！以此来看出它对我们生活的影响和给我们带来全新的生活！并对它们带来的环境污染问题也给以了论述，像绿色方面发展！关键词：高分子；生活；改变高分子之新生活 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。可以说高分子材料与我们的生活息息相关！1.高分子材料的发展和应用现状（用如下的格式进行：一级标题用1；二级子标题1.1；三级子标题1.1.1）1.1 传统高分子材料与生活 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、胶粘剂传统高分子材料和高分子基复合材料新型高分子材料，称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。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1.1.1 橡胶之生活 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。1.1.2 纤维之生活 纤维分为天然纤维和化学纤维。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。1.1.3 塑料之生活 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。1.1.4 胶粘剂之生活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。1.1.5 涂料之生活自从有了文明，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。1.2 新型高分子基复合材料与生活 高分子材料和另外不同组成、不同形状、不同性质的物质复合粘结而成的多相材料。高分子复合材料最大优点是博各种材料之长，如高强度、质轻、耐温、耐腐蚀、绝热、绝缘等性质，根据应用目的，选取高分子材料和其他具有特殊性质的材料，制成满足需要的复合材料。1.2.1 高分子分离膜与生活 高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜，以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力，使气体混合物、液体混合物或有机物、无机物的溶液等分离技术相比，具有省能、高效和洁净等特点，因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。膜分离过程主要有反渗透、超滤、微滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离膜的高分子材料有许多种类。现在用的较多的是聚枫、聚烯烃、纤维素脂类和有机硅等。膜的形式也有多种，一般用的是平膜和空中纤维。推广应用高分子分离膜能获得巨大的经济效益和社会效益。例如，利用离子交换膜电解食盐可减少污染、节约能源：利用反渗透进行海水淡化和脱盐、要比其它方法消耗的能量都小；利用气体分离膜从空气中富集氧可大大提高氧气回收率等。1.2.2 高分子磁性材料与生活高分子磁性材料，是人类在不断开拓磁与高分子聚合物（合成树脂、橡胶）的新应用领域 的同时，而赋予磁与高分子的传统应用以新的涵义和内容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石，以后才利用磁铁矿（铁氧体）烧结或铸造成磁性体，现在工业常用的磁性材料有三种，即铁氧体磁铁、稀土类磁铁和铝镍钴合金磁铁等。它们的缺点是既硬且脆，加工性差。为了克服这些缺陷，将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成的高分子磁性材料便应运而生了。这样制成的复合型高分子磁性材料，因具有比重轻、容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品，还能与其它元件一体成型等特点，而越来越受到人们的关注。高分子磁性材料主要可分为两大类，即结构型和复合型。所谓结构型是指并不添加无机类磁粉而高分子中制成的磁性体。目前具有实用价值的主要是复合型。1.2.3 光功能高分子材料与生活所谓光功能高分子材料，是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。目前，这一类材料已有很多，主要包括光导材料、光记录材料、光加工材料、光学用塑料（如塑料透镜、接触眼镜等）、光转换系统材料、光显示用材料、光导电用材料、光合作用材料等。光功能高分子材料在整个社会材料对光的透射，可以制成品种繁多的线性光学材料，像普通的安全玻璃、各种透镜、棱镜等；利用高分子材料曲线传播特性，又可以开发出非线性光学元件，如塑料光导纤维、塑料石英复合光导纤维等；而先进的信息储存元件兴盘的基本材料就是高性能的有机玻璃和聚碳酸脂。此外，利用高分子材料的光化学反应，可以开发出在电子工业和印刷工业上得到广泛使用的感光树脂、光固化涂料及粘合剂；利用高分子材料的能量转换特性，可制成光导电材料和光致变色材料；利用某些高分子材料的折光率随机械应力而变化的特性，可开发出光弹材料，用于研究力结构材料内部的应力分布等。1.2.4 生物材料与生活 在我们的生活中，也许你会发现有的人口腔中装有假牙，有的人由于各种疾病不得不装上了假肢，还有的人为了美容换上了人造皮肤，这样的例子随处可见，或许你并没有意识到，这些都属于生物医用材料。生物医用材料，指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的材料。生物医用材料的研究与开发对国民经济和社会的发展具有十分重要的意义。近三十年来，生物医用材料的研究与开发取得了令人瞩目的成就，使得数以百万计的患者获得康复，大大提高了人类的生命质量。随着科学技术的发展和人口老龄化，中青年创伤的增多、疑难病患者的增加，以及工业、交通、体育等导致的创伤增加，人们对生物医用材料及其制品的需求越来越大。2. 新型材料的开发、应用与发展趋势2.1新型材料的开发、应用近年世界高分子科学在诸多领域取得重要进展,主要是控制聚合、超分子聚合物、聚合物纳米微结构、高通量筛选高分子合成技术、超支化高分子、光电活性高分子等方面。20 世纪90 年代以来在高分子合成化学领域中,前沿领域是可控聚合反应,包括立构控制,相对分子质量分布控制,构筑控制、序列分布控制等。其中,活性自由基聚合和迭代合成化学研究最为活跃。活性自由基聚合取得了许多重要的成果,但还存在一些问题。活性自由基的发展前景,特别是工业应用前景以及未来研究工作趋势是令人关心的问题。对于活性自由基聚合反应机理的深入研究、在较低的温度下能快速进行聚合的研究是目前受到关注的研究方向。迭代合成化学是唯一可用来制备多肽、核酸、聚多糖等生物高分子和具有精确序列、单分散非生物活性高分子齐聚物的方法。树枝状超支化高分子的合成就是此合成策略的成功应用例证之一,是过去10 年高分子合成中最具影响力的发展方向。2.1.1生命方向的开发运用国际发展态势表明:众多高分子背景学者的研究方向开始集中在与生命科学相关的高分子研究方面,对生物高分子、医用高分子、生物大分子体系理论计算模拟、高分子科学中的生物技术和大分子化学生物学等相关研究前沿的科学问题是近期需给予重点关注的方向,从美国化学会年会的论文就可反映这一点。高分子科学是研究分子量在数千至数百万甚至数千万大分子合成、结构与性能的学科,而生命科学中的核心物质DNA、多肽、蛋白质,聚多糖等都是分子量很高的大分子,属于高分子科学研究的对象,而由这些生物大分子构成的细胞又构成了生命。因此,高分子科学与生命科学存在着不可分割的联系和许多有待进行学科交叉研究的前沿问题。2.1.2光电磁活性功能高分子开发运用近年来,在电致发光高分子方面取得了一系列进展。这一领域的研究布点不宜多,主要是对器件制备条件要求较高,低水平重复很难做出有价值的工作。高分子电子材料和器件的发展强烈依赖于具有新颖结构的聚合物的合成,典型的链式结构如聚苯撑、聚苯撑乙烯等经典结构并不能满足所有要求,设计与合成新的二维、三维共轭高分子的可实现对电、光和磁性的调控,高碳组分的聚合物因其类石墨性质及用途而备受重视。有特殊光子性能的软物质的研究是目前非常重要的领域,通过将聚合物制备成微结构材料可使折光指数、密度、弹性模量等参数呈现周期性变化,可调制光子的流动和光子通过物质的过程。研究自然能源如太阳能利用等相关材料低成本化、高效率转换新途径;作为利用可再生资源转化成电能的新能源光伏达电池是很有吸引力的新技术。目前,多采用无机硅材料制备光伏达电池,但其材料昂贵、加工复杂使其成本实在是太高尚不能替代传统的不可再生电源。对有机高分子体系光伏达电池的研究是出于材料成本低,加工容易和更好的理解聚合物光电子学等目的！2.1.3超分子组装与高级有序结构构筑开发运用超分子自组装的研究首先从生物体系的研究受到启发:生命体系中大分子的高级有序结构对其生物活性与功能起着非常重要的作用,由许多弱相互作用点共同作用使得很复杂的生物高分子形成严格一致的分子形状和尺寸,正是这弱相互作用对大分子三维构筑的精确控制,才使得生命过程成为可能并得以实现,而这个过程就是超分子自组装过程。前人的研究主要是通过具有规整结构的构筑单元,通过超分子自组装获得纳米或微米尺度的有序聚集体,而有序体尺度越大,越难以实现高级有序结构。在分子科学的研究中,近年来世界上更注重分子以上层次的研究,分子以上层次的化学是以通过分子间相互作用形成的有序分子聚集体高级结构为对象,研究其形成、结构和性能的科学。注重对高级有序结构的研究,不断尝试以各类分子作为构筑单元,组装具有高级有序结构的分子聚集体,认识分子聚集体结构调控、构筑的规律、结构与性能的关系,进而在化学与生命科学、材料科学之间建立桥梁。2.2新型材料的发展趋势关于今后高分子科学基础研究的重要方向和优先资助领域,我认为以下几点:1. 功能导向的高分子合成化学;2. 高分子构象控制与超分子构筑;3. 生物医用高分子;4. 光电磁活性聚合物;5. 基于聚合物的纳米微结构;6. 高分子表面与界面;7. 理论高分子物理;8. 高分子表征与测试;9. 高分子合成方法学与绿色合成化学;10. 受生物启发的高分子与生物大分子。所对应的要求有一下几点(1）结构和功能相结合，甚至要求多功能。（2）智能化，要求材料本身具有感知、自我调节和反馈的能力，即具有感知和驱动的双重能力。（3）少污染。（4）可再生。（5）节约能源，不仅制作时耗能少，并能帮助节能，还要求能开发和利用新能源。（6）长寿命，材料要求少维修或不维修。（7）价格低廉。3. 新型高分子与传统材料的对比高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展，但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质，即所谓的通用高分子，它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。而现代工程技术的发展，则向高分子材料提出了更高的要求，因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。主要体现在优异的附着力：高分子渗透形成分子之间的作用力，使其与修复部件形成范德华力和氢键链接。 优异的机械性能：分析了机械设备在运行过程中所产生的各种复合力的要求，在材料的合成过程中实现了各种数据的均衡性。并具有良好的机械加工性能和延展性能。 抗化学腐蚀性能：解决了大多数高温下的有机酸、无机酸及混合酸的腐蚀 材料的安全性：100%固体，材料没有挥发性；无毒无害，可以和皮肤直接接触4. 改变生活，倡导绿色 高分子材料目前已渗透到国民经济及日常生活的各个领域，而且用量与日俱增，与此同时，大量废弃的高分子材料也给环境带来了巨大污染。人类对于高分子材料的依赖是不可割舍的，那么如何才能既让高分子材料充分为我们服务，又能减少对环境的影响呢？将绿色高分子作为高分子科学新的发展方向势在必行。 据不完全统计，目前我国已有100多家单位从事降解塑料的研究，但在高分子绿色化方面深入开展研究的却为数不多，这对于高分子材料领域的研究人员而言，是机遇也是挑战。 绿色高分子材料源自于绿色化学与技术，包括高分子的绿色合成和绿色高分子材料的合成与应用两个方面，前者是指高分子合成的无害化及其对环境的友好，后者是指可降解高分子材料的合成与使用及其环境稳定高分子材料的回收与循环使用。 在通常的高分子合成过程中，需要大量使用溶剂、催化剂等对环境产生危害的物质，这些物质一般难以除尽，常常会残留在高分子产品中对环境造成长期危害。另外，聚合需要的压力高，时间长，同时会产生大量的热量，为保证反应的顺利进行，就需要大量的水和能源。而高分子的绿色合成则正是要规避这些缺陷。 对高分子进行绿色合成有几点要求：一是合成中不产生毒副产物或者有毒副产物的无害化处理；二是采用高效无毒化的催化剂，提高催化效率，缩短聚合时间，减少反应所需的能量；三是溶剂实现无毒化，可循环利用并降低在产品中的残留率；四是聚合反应的工艺条件应对环境友好；五是反应原料应选择自外界中含量丰富的物质，而且对环境无害，避免使用自然界中的稀缺资源。当前，高分子绿色合成的主要方法有三种，即改变聚合反应中传统的能量交换方式、改变催化剂和改变反应条件。 作为绿色高分子的又一研究内容，绿色高分子材料的合成与应用也很重要。绿色高分子之所谓绿色，通常是指高分子材料的可降解性。根据可降解高分子的降解机理对其作出明确的定义，再经分子和材料设计合成高分子，并进行加工制备降解塑料，然后对它作出评阶。根据评价结果，修正分子、材料的设计，再加上新的降解塑料，如此循环往复，最终得到理想的降解材料。 5. 结语 分子化合物是衣、食、住、行和工农业生产各方面都离不开的材料，其中棉、毛、丝、塑料、橡胶等都是最常用的。以往人们使用的高分子材料都取自天然产物。物质文明和精神文明都高度发展的今天，天然高分子材料已经不能满足生产、生活和科技各方面日益增长的需要。近代化学化工科学技术的迅速发展，创造了许多自然界从来没有过的人工合成高分子化合物，对满足各种需求做出了重要贡献。高分子科学已经发展成为一门独立的学科，与其他传统学科不同，他既是一基础学科又是一门应用科学。在基础的化学一级学科中，高分子与无机、有机、分析、物化并列为二级学科！高分子科学已经发展成为一门独立的学科，与其他传统学科不同，他既是一门基础学科又是一门应用科学。在基础的化学一级学科中，高分子与无机、有机、分析、物化并列为二级学科；而在应用性的材料科学中，高分子材料与金属材料和无机非金属材料共同组成最重要的三个领域。从另一角度，高分子科学是建立在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科基础上的一门新兴交叉学科，现已渗透到许多传统的学科当中。目前已形成了高分子化学、高分子物理、高分子材料和高分子工艺四个主要的分支。高分子科学的重要性还表现于高分子材料在国民经济与人们日常生活的地位。高分子材料占飞机总重的约65%，占汽车总重约18%，论体积已远超过金属的用量。在信息产业中如果没有感光树脂用于集成电路的制造，就不可能有今天的计算机技术。而高分子材料在人们衣食住行方面的应用更是不胜枚举。我们在自家厨房里所看到的，几乎到处都有高分子化合物。其实就连人自身的肌体除了60%水外，剩下的40%的一半以上也是蛋白质、核酸等天然高分子，属高分子科学的研究范畴！ 由此可见高分子材料真是在我们生活中无处不在！给我们带来很多新生活！参考文献1唐赛珍.降解塑料的今天和明天J.中国塑料橡胶，2000，19（6）：40.2邱谨楠 绿色高分子材料及其发展展望 J -污染防治技术2007(1) 3王国建 环境友好高分子材料与现代城市生活 J -徐州建筑职业技术学院学报2005(1) 4王慧敏 高分子材料概论 M 中国石化出版社ISBN：9787511405562