对高分子未来研究方向的思考

尹圣威(山东省东营市胜利第一中学,山东 东营 257000)

对高分子未来研究方向的思考

尹圣威(山东省东营市胜利第一中学,山东 东营 257000)

目前对于高分子材料的研究已经越来越成熟，根据其研究现状，本文阐述了高分子材料具有深远应用前景和巨大研究潜力的方向。主要包括功能高分子材料、纳米高分子复合材料、生物可降解高分子以及航天工业领域材料四大方向。

功能高分子材料；纳米技术；可生物降解；

高分子材料早已经渗透到。我们人类生活的方方面面，在日常生活处处。都有着重要的应用。所以我们每个人都。对于高分子材料不陌生。它又叫聚合物材料，通常指的是无数个小分子化合物再通过化学键，形成的大分子化合物。生活里可见的聚合物材料主要有合成橡胶、合成塑料、合成纤维这三种。到上世纪六十年代左右,这些聚合物材料已经可以用来制造衣服、日常用品及各种工业材料，满足相关行业的需求。在未来，高分子材料主要运用领域分别是：纳米高分子材料复合应用、高分子材料功能化、生物可降解高分子材料开发。以及航天工业领域应用。

1 高分子材料功能化发展

功能高分子材料是一种聚合物大分子，它大多来自于半人工及人工合成的高分子材料。它与一般的聚合物有很大的不同，在化学性质及物理性能上都发生了很大的变化，主要是增加了一些光学、电学等方面的特殊功能。在高分子研究中，有一个特殊领域，就是功能高分子，也就是那些数量甚微、作用特别、性能独特却是运用新技术时必不可少的高分子材料。

随着科技的进步，以及社会经济的发展，新能源开发、交通和航天技术、微电子技术、生物医药等多个领域都如雨后春笋般蓬勃发展，这些领域的发展离不开功能高分子材料这个重要的基础。

在功能设计方面，高分子材料的主要作用是：

（1）用分子设计来合成新的功能。如研制非晶质光盘（APO）；

（2）以特别加工来增添材料功能特性。如功能高分子膜和塑料光纤；

（3）用两种或两种以上性能不同或者功能各异的材料，加以复合之后形成新材料所具有的功能，如EMI/RFI屏蔽导电、塑料、高分子磁性体和复合层积复合填料；

（4）对材料的表面进行处理，从而让材料具备新功能，如EMI/RFI屏蔽导电塑料、表面处理法。

功能设计，这一理论在所有功能高分子材料领域内都得到了运用，这自然也同其材料的研究方向紧密相关。在生物医药上，有研究者利用电化学反应，模仿自然骨的成分及其产生过程，让胶原通过微环境及反应动力，实现分子自组装和矿化，最终获得有关成份、骨组织及其结构。利用相似度极高的生物活性涂层以及调控生物活性因子促进骨的生长。这种技术可以提高医用移植体相关材料的生物活性，从而可以加速治好患病的骨骼。

由于功能高分子材质具备与众不同的出色作用，它可以替换许多功能材料，并可以通过功能高分子材质来改善其他材料的性能，让其变成一种全新的功能材料。有鉴于此，功能高分子材料及特种高分子材料在国内外相关领域内受到越来越高的重视，科学家开展的相关研究也非常多。因此，发展功能高分子，其涉及面极广，关系到许多学科的研究。我国也非常关注这一领域的研究，在自主研发的基础上，加强国际交流，目前相关水平已处在世界的前列。

2 运用纳米技术，改性高分子材料

纳米技术一般是来钻研纳米材料的特性和对其结构进行制造的工艺。当一种东西在现代化手段下以纳米来描述时，那么它本身的作用便会产生一些变化，从而出现一些奇特的现象，表现出和普通物质不一样的性质。并且，若是把具有特殊性质的粒子和其他高分子物质混合时，这种特殊的粒子会使高分子物质发生性能的改变。所以，在改变高分子物质的过程中，运用的纳米技术有两种：一是对这两种物质加以合成，二是用纳米粒子影响高分子材料的性能。第一种占得比例最多。

举个例子，在探究苯乙烯一丙烯酸醋IPN/MMT纳米复合阻尼材料时，可将这两种物质时行复合，据此提高其抗震、降噪的效果。结合众多实验结果，我们可以知道，聚合物基体中平均分布了二维纳米片之后，该材料原本的能量将会有很大的升高，与此同时，基体材料的增韧性更好，耐磨性更强，阻透性也大大提高，也发送了其抗菌性以及抗老化性能，同时防紫外线的能力也有所提高。

又比如，把纳米无机粘土粒子利用其他的改性剂，在化学反应后得到的纳米粒子片层，与尼龙等其他材料混合，得到的新材料的阻止燃烧的功能更加好。将纳米材料和它的结构的多种特性组合使用，能够产生其他的多种新的材料。所以，研制出新的纳米高分子复合材料，可以使传统的聚合物技术更加先进、方便，换言之，这项研究，有着它独特的市场开发价值。

3 生物可降解高分子材料的发展

在特定时间及一定条件下，微生物或其分泌物利用化学分解的形式，可以获得降解的新材料。

高分子材料已在日常生产及生活中得到了广泛的应用。可是，由于它无法循环使用，不易分解，加上用量很大，久而久之，就给环境带来了比较厉害的化学污染。一般情况下，在降解这些废弃的塑料制品时，最广泛使用的办法是挖坑埋掉或者烧掉，然而，这些方法都会对环境造成不可弥补的伤害。

因此，要改变这种不可回收的垃圾污染环境的状况，研制新的可降解的物质是最本质的解决方法。正是这种现状，才使得当下研究新的可降解物质有很大的前景。

譬如，我们的日常生活中，超市购物，买菜，包装，全都用塑料制品，面对这一现象，四川有一家生物科技公司研制了一种抑菌的可降解的包装食物的材质，先把壳聚糖通过辐射法作出辐照降解，再混入偶联剂助剂溶液，搅拌均匀，而后通过干燥使溶剂脱离后，再和聚己内酯类可降解高分子材料混合在一起得出。聚己内酯可以全部的溶解掉，而壳聚糖则可以抑制某些微生物的生存繁衍。

所以，在研究这一新材料时，重点是研究出可降解的聚合物，如何对已经存在的可降解聚合物加以利用，经济意义是十分明显的，值得研究。

4 先进高分子材料在航天工业领域的应用

自中华人民共和国建立以后，航天工业获得了长足进步，其代表是两弹一星，这也促进了相关新材料的科研及发展。进入新时代，我国又陆续开展了载人航天及探月工程等一系列重大科研项目，这自然也离不开更多新材料的支持，在这个领域，一些关键的材料研制获得突破性进展。这里面就包括高分子材料。它是发展航天工业必备的配套产品，一般包含橡胶、胶黏剂、工程塑料、密封剂和涂料等。

橡胶是最合适的阻尼及密封材料，它运用范围十分宽广。在我国开展航天工业的最初阶段，那时对橡胶的需要量很大，为此，我国大力开展了特种橡胶的研发工程，紧跟我国工业的高速前进，高性能的橡胶及相关运用技巧也获得了很大的发展。工程塑料是指能够被当作结构材质，在比较大的温差区间内经受住机械应力的考验，在严格的理化条件下可以使用的性能很高的高分子材质。它最突出的特征就是其主链由苯环、氮杂环、萘环等经过砜基、醚基、酮基等进行连接，有着极好的耐热、耐辐射性能，还有着强度好、重量小等优点，主要运用在制造装备里面大量次结构件，渐渐替换了以往的金属材质。眼下，聚酰亚胺、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚醚醚酮等、聚苯硫醚工程塑料已运用在武装设备上。复合材料、轻合金及蜂窝结构等材料已普遍在航天产品上获得了应用。而且在这些领域里，大量使用了胶黏剂及相关的交接技术，当然，由于这些胶黏剂适用的环境非常严苛，在运用到航天工业时，往往需要承受得起各种复杂情况的考验，这些复杂情况包括：带电离子、烧蚀、紫外线、高温、温度交变、高真空、超低温、热循环、微陨石、原子氧等。这些密封剂及特殊胶黏剂，主要包括有机硅类、丙烯酸酯类、聚氨酯类、酚醛树脂类、有机硼胶黏剂、环氧树脂类等，这些类型的材料仅航天材料及工艺研究所就研发出了一百多种，相当部分都运用在我国卫星、飞船及运载等航天产品上。

5 结语

本人从思考人类生存的环境问题出发，在建设环境友好型社会的基础上，形成了上述四个基本观点。当下，人们研究高分子材料，在目的及目标等方面，改变都十分明显：以往研究的目的是给人们的生活带来方便，如今则开始注意环境安全，不浪费能源与物质，循环使用，同时研发出能耗低、效率高的新材料。毫无疑问，环境因素已成为今后任何研发工作所需要重点考虑的问题。对于从事新材料研发工作的人们来说，只有研发出无毒、绿色、功能化、可降解的材料，与环境有利，才能解决白色、黑色等方面的污染问题。

[1]谢建玲.现代塑料加工应用,1995.

[2]翟美玉,彭茜等.化学与粘合,2008.

[3]四川奎克生物科技有限公司,一种可降解抑菌食物包装材料及其制备方法,中国专利,ZL201010558450.4.2011.248.