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高分子材料的作用范文1
关键词:高分子材料 化学 分子
中图分类号:U465.4文献标识码:A
高分子材料:macromolecular material,以高分子化合物为基础的材料。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、胶粘剂和高分子基复合材料,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。
一、按特性分析高分子材料
高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。
①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。
②高分子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。
③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。
④高分子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。
⑤高分子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。⑥高分子基复合材料是以高分子化合物为基体,添加各种增强材料制得的一种复合材料。它综合了原有材料的性能特点,并可根据需要进行材料设计。
二、现代新型高分子材料
高分子材料包括塑料,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。
1.高分子分离膜
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。
2.高分子磁性材料
高分子磁性材料,是人类在不断开拓磁与高分子聚合物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。
3.光功能高分子材料
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、光转换系统材料等。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,又可以开发出非线性光学元件,如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。
4.高分子复合材料
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。高分子复合材料分为两大类:高分子结构复合材料和高分子功能复合材料。以前者为主。高分子结构复合材料包括两个组分:①增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物,如玻璃纤维、氮化硅晶须、硼纤维及以上纤维的织物。②基体材料。主要是起粘合作用的胶粘剂,如不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂,这种复合材料的比强度和比模量比金属还高,是国防、尖端技术方面不可缺少的材料。
三、高分子材料的合成与加工
高分子材料的作用范文2
关键词：高分子材料 发展 应用
中D分类号：TB324 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2017）07-0197-01
高分子材料是最近几年发展壮大起来的，目前不仅应用广泛，而且在化工领域占位较重。
对于高分子材料的研究在目前国内外来说，也是非常之活跃。
一、高分子材料在生活中的应用
1.高分子材料在机械工业中的应用
高分子材料的“替代”功能在机械工业中得以真切体现。比如，以前在建筑中，经常采用的是笨重的钢管做下水管等，而现在，这些笨重的钢管已经被高分子材料，这也就是我们说的“以塑代钢”和“以塑代铁”。高分子材料完全改变了以往的机械产品笨重、高消耗的运用模式，而向轻便又安全、经济又耐用来转变。如聚氨酯弹性体。在工业中，运用聚氨酯弹性体是借助它突出的耐磨性，其磨耗远远低于其他材料，在磨粒磨损的机械上应用。聚甲醛也是一种高分子材料，多见于制造各种齿轮、轴承、螺母等，这些可代替锌、铜、铝等昂贵的有色金属，减少投资成本。
2.高分子材料在现代农业中的应用
在农业中，高分子材料应用最为大家熟悉的就是作为地膜使用的高分子塑料。在农村，近年来地膜覆盖以及温室大棚成为农村经济发展的一个重要方面，这也使高分子材料使用规模逐渐扩大。膜覆盖具有保温、保湿、防虫及促进植物生长等诸多作用，为农民增加收入创造了条件。同时高分子材料还具有轻便、耐腐、使用方便等特点，这些都为农民提高生活质量创造了条件。此外，渔民所用的渔网、吊装工人所用的吊装绳索等都是高分子材料。在农业种子处理中高分子材料也得到有效利用。比如，科学地把种子跟其他高分子材料混和造粒后，改善了种子外观跟形状，这样为机械播种提供了非常便利的播种条件。
3.高分子材料在电气工业中的应用
在电气电子工业中，高分子材料以绝缘、屏蔽、导电、导磁等为主要应用方面；在通信领域，随着信息技术的发展，高分子材料的需求量也愈来愈突出，各类终端设备不仅广泛应用，而且作为高性能材料的光纤、光盘等也被广泛使用。作为电气生产的大国，我国各行各业对高分子材料的需求量与日俱增。其轻质、易于成型、绝缘、耐腐蚀等特点成为各种家用电器生产的最佳材料。
4.高分子材料在医学中的应用
在医学领域，高分子材料因其生物活性高及其材料性能广等优点成为最早、最广的应用领域之一，而且用量还是最大的。高分子材料在目前来看，是现代医疗材料中的主要构成部分。比如在人造器官上，如心脏瓣膜、人工肾、人造皮肤等都属于高分子材料制成。再有就是在医疗器械运用上，医生为患者做手术缝合的缝线是由高分子材料制成，许多用于患者检查的器械，还有一些用于妇女妇科检查的植入器械等。另外，如药物控释载体跟靶向材料等用于药物助剂的材料也都是由高分子材料制成。
高分子材料还广泛应用于包装、家居装修、电信、交通运输、污水处理等诸多领域之中，可以说在当今市场中占有非常重要的地位，而且随着人们生活质量的不断提高，这种地位会越来越重要。
二、高分子材料的发展前景
社会的不断进步，势必带动高科技的进一步发展，如此发展形势下，高分子材料也定会在人们及社会不断提高的需求中得到进一步发展。可以肯定地说，未来的高分子材料，其发展前景无比美好，应该是趋于更高的性能、更高的功能向前发展，同时更加复合化、智能化和绿色化。
1.具有更高的性能和功能
时代的进步助推高分子材料的进步是社会发展的必然。比如，积极创新发展，研制出更优质的高分子聚合物；通过新措施、新手段不断改进高分子材料性能，更好地满足社会各领域的需求。再有高功能化是未来高分子材料最具活力的新领域。从当前高分子材料研究方面看，新功能的高分子材料不断被研究出来，诸如用于医用的人造器官高分子材料、导热导电的高聚物等。从以上发展状况推断，更高功能的高分子材料前景风光无限。
2.复合型高分子材料成趋势
新生态环境下，单一的高分子材料将逐步被复合型高分子材料所取代。因为不同的材料各有其不同的优缺点，复合化后的高分子材料将弥补单一材料的不足，这样更能适应高标准的材料市场需求，经济效益也会有所提高，更能拓宽高分子材料的应用范围。目前，复合型高分子材料还非常有限，仅在航空造船、航天、海洋工程等少数领域被引用。跟随发展的步伐，将来复合型材料应将向高性能、高模量的纤维增强材料发展，再就是向高强度、优良耐热性以及优良成型加工性能方面发展。
高分子材料的作用范文3
【关键词】高分子材料；老化；影响因素；措施
配方的构成和材料本身的性质是引起高分子材料发生老化的主观原因。外部的施力、自然条件的急剧变化以及生物、微生物的侵蚀是引起高分子材料发生老化的客观原因。主观因素和客观因素的结合加剧了高分子材料的老化。
1、环境因素对高分子材料老化行为的影响
1.1温度和氧气的影响
如果温度升高，高分子链的运动就会变得比平时更加激烈，而化学键的理解能有一定的范围，如果温度过高超出了这一范围，基团会立即脱落，高分子链也会发生热降解，实际情况表明，不在少数的书本都介绍了高分子材料的热降解的相关内容。材料的力学结构在很大程度上会受到温度降低的影响，在纬度较高的地区或南北两极，塑料更容易遭到低温度的破坏。针对结晶型塑料来讲，一旦玻璃化温度高于环境温度，将不利于高分子链段的自由运动，塑料硬化、易断是主要表现；无定型塑料却不容易受到极寒环境的影响和破坏。
众所周知，氧的渗透性很好，这个特点也因此成为加剧高分子材料老化的罪魁祸首，无定型聚合物和结晶型聚合物相比，耐氧化能力明显要弱一些。此外，氧气是影响、破坏材料的主要因素，橡胶一旦与氧气结合，都会降低塑料物品的使用年限，使其化学性能发生完全的改变。
过氧化物一旦发生氧化反应，其组成分子就会慢慢的积累到一起，当全部积累到一起后，就会发生分解，这种分解不是杂乱无章的，随后，交联或支化反应就会发生，材料的种类不同、老化发生的条件不同。这些都导致高分子材料发生老化前后性质的不同。
1.2湿度的影响
高分子材料容易受到湿度的影响，高分子材料如果被暴漏在高湿度和强紫外线下，自身的性质会发生改变。高分子材料如果受到湿度的影响，会使自身的柔软性降低，导致不能过度的弯曲；而强烈的紫外线照射直接会降低高分子材料的可延展性、可伸拉性。
1.3化学介质的影响
化学介质一旦深入到高分子材料的内部，就会发生对其共价键与次价键作用。聚合物的共价键一旦与少量的侵入相接触，就立马会发生反应，聚合物的大分子结构被迫改变，如断链、交联、渗透物的加成等，或这些反应的综合。这个化学过程是不可逆的，也是不可避免的，聚合物及其添加剂的化学性质会因此而发生改变，另外，发生改变的还有渗入介质本身的化学性质。虽然，在渗入介质对聚合物分子链间的次价键的破坏过程没有化学结构变化发生，但作为整体的高分子材料来说，物理变化并不少见，反而是显而易见的，例如环境应力龟裂、增塑、低分子添加剂迁移等等。
1.4光老化
离解能的相对大小及高分子化学结构对光波的敏感性决定了聚合物受光的照射是否引起分子链的断裂。
关于光氧化降解过程和防止这种降解过程的发生，第一要把阳光吸收进来，用于吸收阳光的主要是构成物质的分子和原子，二者通常处于相对活跃的状态，而且它们各自吸收的光的波长具有特定的范围。紫外波长300～400nm，能被含有羰基及双键的聚合物吸收，而使大分子链断裂，改变聚合物的化学结构和性能。
2、防老化措施
对于结晶型塑料及橡胶，要求使用温度应处于玻璃化温度以上，但是环境的温度过低会使玻璃化温度高于材料的使用温度，这样一来，就会改变材料的物理性能，最终使材料的使用价值得不到彻底的发挥。生产加工高分子材料的时候，为了适当地降低玻璃化温度，可以降低材料的结晶度、提高大分子链的柔性和适当降低交联度； 还可以把增塑剂添加到已经成型的材料当中，这样做不仅有利于增强材料的可塑性，而且可以使玻璃化温度得以降低，而材料的耐寒性得以提升。还存在一部分高分子材料，如果使用环境的温度过高，也会加剧发生老化的可能性，增加高分子链的刚性如在侧链中引入苯环，适当提高材料的结晶度、交联程度和相对分子质量，可以提高熔点或粘流温度，但是这样做不利于保持材料固有的可加工性。
稳定化是光氧老化的主要防护措施，削弱强烈的紫外线对高分子材料的照射与破坏是各种稳定化措施的主要目的是。提高抗光氧老化的效果，“纯”化以及高分子的自身结构也是不错的出发点。就目前来说，防止高分子材料的光氧老化的主要方法就是添加稳定剂。
（1）光屏蔽剂―――涂层和颜料：涂层就是为高分子材料涂抹一层保护膜，这层保护膜也是一种高分子材料，具有良好的光屏蔽作用，而且它吸收强紫外线的能力较强；许多颜料可以屏蔽光线，如果将其涂抹在高分子材料的表面，不仅可以着色，还可以防止紫外线的直接攻击，对高分子材料起到很好的保护作用，按常理来说，颜料的颜色越深，其防护效果越明显，由此可见，炭黑是最好的颜料选择，它一方面可以使得游离基无法逃离，能够将游离基稳定的留住，另一方面它具有很强的转化功能，这里的转化的源物质是其本身吸收到的能量，转化后的物质是红外线，与一般的辐射性质不同，这种红外辐射危害极小，甚至为零。
（2）猝灭剂：一部分化学物质起光稳定作用不是因为吸收了紫外光，其光稳定效果的实现和发挥有两种途径：第一，通过一些列的化学反应达到目的；第二，化学物质的分子之间的相互转换。
（3）受阻胺（HALS）类光稳定剂：20世纪70年代初期，受阻胺类光稳定剂诞生，其稳定效果是非常明显的，它们是空间阻碍胺类哌啶系衍生物。受阻胺类光稳定剂使得高分子材料不容易受到光的影响，功能繁多。
不论是在我国国内，还是国外许多国家都在研究怎样避免霉菌对高分子材料造成破坏，有两个措施可以有效地防止霉菌的侵蚀，第一种是涂抹防霉专用剂。第二种是在其表面涂抹另外一层材料，简单来说就是涂层法。涂层又叫屏蔽法，而这种方法较为复杂、麻烦，涂层的粘接性不够强，容易脱落，脱落之后容易遭到侵蚀，总的来说，就是存在很多亟待解决的问题，因而第二种方法，即防霉剂的运用受到大多数人的青睐。
聚酯、聚缩醛、聚酰胺和多糖类高聚物在酸或碱催化下，遇水发生水解的可能性较大，某些区域一旦酸性气体较多，大气污染浓烈，酸雨频发，就会阻碍和限制这种高分子材料的使用。为了防止这种材料出现水化解体，把一层防护蜡或防水薄膜覆盖在在这类材料的表面是较为常用，也是较为实用的办法。
3、结语
由于经济、科技条件的制约，加之高分子材料自身结构的复杂性、难以捉摸性，导致我们很难将其老化的原理搞得明白、透彻，对其研究还有很长的路要走，所以，加大对高分子材料老化性能的机理研究势在必行，尽最大努力找出哪些因素加剧了高分子材料的老化，并且具体问题具体分析，研究具有针对性、可行性的解决措施。
参考文献
高分子材料的作用范文4
[关键词]建筑工程；智能高分子材料；应用
中图分类号：TU53；TQ317 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0204-01
0 引言
文章综述了智能高分子材料在建筑工程中的应用。自修复型高分子材料可大大降低建筑工程的生产成本，同时提高建筑物的安全性和环保性；导电高分子材料可实现光能与电能、热能与电能的相互转化，为建筑物提供能源；环境敏感型高分子材料则会根据环境变化改变自身性能，从而起到美化建筑物、保护居民隐私和保温等作用。智能高分子材料应用于建筑工程中可以在很大程度上提高建筑物的智能化和人性化，改善居民的生活环境。
1 智能高分子材料概述
高分子材料具有独特的固有性能，与金属和无机材料相比，其生产成本较低，而且经过改性后无论是在强度还是在功能性上都可以与这两者相媲美。随着高分子学科近一个世纪的发展，越来越多的高分子材料种类的发现，高分子材料已经渗透到各个行业。尤其是在建筑行业，一些高分子材料具有保温、防潮、抗菌等优良的性能，可以大大改善居民的居住环境。
建筑行业是我国的一大支柱产业，据有关资料统计，在500亿平方米的既有建筑物中，大约450亿平方米左右的建筑物为非节能型建筑。建筑物的冬季供暖和夏季制冷措施造成了这些建筑的平均年能耗占我国所有产业总能耗的30%以上。节能建筑受到了广泛的关注，新增建筑物中节能建筑的比例有所提高，不过也仅有10%～20%。高分子材料的功能性使其具有良好的保温效果，将其应用于建筑工程中可以大大降低供暖和制冷的能耗，甚至一些具有储能作用的高分子材料还可以利用太阳能、风能等清洁能源为建筑物提供能源。
2 智能高分子材料在建筑工程中的应用综述
2.1 自修复型高分子材料
自修复型高分子材料是指材料在受到损伤后可以通过材料自身的作用完成修复，自修复材料囊括了热固性树脂、热塑性树脂、弹性体、橡胶等各类高分子材料，可满足建筑工程多方面的应用。将自修复型高分子材料应用于建筑工程，不仅可以提高材料的使用寿命和建筑施工的成本，而且还大大提高了建筑材料的环境友好性和安全性。
高分子材料基体中利用超分子作用进行自修复的过程也是一种可逆的修复过程，ChenYulin等于2012年制涑隽艘恢种Щ的聚丙烯酸酯，支链为带有酰胺基团的柔性侧链。由于柔性链段的作用，酰胺基团具有良好的动态性，而且在聚合物基体中存在着数以千计的酰胺基团，这些大量的动态氢键作用，可以在短时间内完成材料的自我修复。随后J.Hentschel等又通过可逆加成C断裂链转移聚合方法制备了苯乙烯C丙烯酸丁酯嵌段共聚物，并在链末端引入了2-脲-4-（1-氢）嘧啶酮基团（UPy）。利用末端基团UPy的超分子作用，在45℃下受损材料修复后拉伸强度可恢复到原有的90%以上，断裂伸长率可恢复到原有的75%以上。配体-金属的配合物可逆自修复体系是从根本上利用超分子作用进行自修复的。M.Burnworth等于2011年在乙烯和丁烯低聚物的末端引入含有杂原子的配体，然后利用配体与金属离子的配位作用制备出超分子聚合物。当材料受到损伤后，先利用紫外线辐射使金属和配体解离，从而将超分子聚合物还原成低聚物，使材料的裂痕均一化，然后撤掉紫外线辐射后，金属和配体重新配位，形成新的超分子聚合物。这种金属-配体的自修复体系的修复过程非常快，几分钟内便可完成修复。另外一种典型的超分子作用是离子作用，D.Mozhdehi等制备了一种侧链含有咪唑基团的无规聚苯乙烯材料，并在材料本体中添加金属锌盐。当材料受到损伤后，动态的咪唑基团和锌离子之间的超分子作用可帮助材料实现自修复，并且整个修复过程在常温下便可完成，3h内材料的力学性能可恢复到原有性能的100%。
2.2 导电高分子材料
在建筑工程中应用最广泛的智能高分子材料之一便是导电高分子材料，这类材料能实现光能和电能、热能和电能的相互转化。其中，实现光能和电能相互转化的导电高分子材料常用于能源材料和发光材料，如聚合物发光二极管（PLED）和聚合物太阳能电池；能实现热能和电能的相互转化的材料则常用于室内或墙体的保温材料。
与常见无机发光二极管（LED）和有机小分子发光二极管（OLED）相比，PLED的成本较低、对环境污染较小，而且随着喷墨打印技术的发展，PLED的制备、加工变得更加容易。PLED是一种以高分子材料为基体的材料，具有较突出的耐化学腐蚀性和耐候性，并且借助高分子材料优异的柔性和加工性能，可以制备出形状各异、美观大方的发光家具、发光地板、发光墙体等。聚合物制备的PLED器件具有较高的发光效率，且发光颜色和光强可以较容易地通过改变聚合物结构来进行调节，在建筑工程领域的应用前景较广泛。另外，可应用于制备PLED的聚合物材料种类繁多，如聚苯预聚体、聚苯胺、聚芴、聚噻吩等共轭高分子材料；以高分子骨架为配体的稀土金属配合物等。
2.3 环境敏感型高分子材料
环境敏感型高分子材料也是一种智能高分子材料，它们可以通过对环境改变的“感应”，来完成自身性能的变化。聚丙烯酰胺类材料是一种热致变色材料，这类材料具有两种不同的相结构，分别是高密度范德华力和高密度氢键结构，随着温度变化，这两种相结构会发生互相转换。材料会在较高的温度下呈现浅色，而较低的温度下呈深色，将这种材料应用于建筑外墙或制作窗户，在夏季或温度较高的白天则可以减少建筑物对热量的吸收，在冬季或温度较低的夜晚则提高建筑对热量的吸收程度，从而达到建筑物本身对热量和温度的智能调节的目的。聚NC异丙基丙烯酰胺便是一种热致变色的环境敏感型高分子材料，其相转变温度在人类较为舒适的体感温度范围内，约为31.5℃。当温度低于31.5℃时，其聚合物链内部氢键作用密度大，这时材料外观为黑色；当温度高于31.5℃时，聚合物内部氢键作用减小，大部分转变为范德华力，这时材料外观为白色。当将这种材料用于建筑外墙涂料时，在较低温度下显黑色，加速热量吸收，提高建筑内部温度（2℃左右）；而在较高温度下显白色，反射热量来降低建筑内部温度（1℃左右），大大缓解了建筑供暖和制冷的能耗。
3 结语
智能高分子材料种类繁多，包括自修复高分子材料、导电高分子材料、环境敏感型高分子材料等。智能高分子材料不仅可以提高建筑物的智能化和人性化，还可以改善建筑的美观程度，改善居民的物质和生活环境，具有较为广泛的应用前景。
参考文献
高分子材料的作用范文5
关键词 高分子材料 智能高分子材料 响应速率 进展
智能高分子凝胶
高分子凝胶是指三维高分子网络与溶剂组成的体系，网络交联结构使其不溶解而保持一定的形状，因为凝胶结构中含有亲溶剂性基团，使之可被溶剂溶胀而达到平衡体积。这类高分子凝胶可随环境条件的变化而产生可逆的、非连续性的体积变化。高分子凝胶的溶胀收缩循环使之可应用于化学阀、吸附分离、传感器和记忆材料等领域；循环提供的动力可用来设计“化学发动机”；网孔的可控性适用于智能药物释放体系。高分子凝胶的刺激响应性包括物理刺激（如热、光、电场磁场、力场、电子线和射线）响应性和化学刺激（如值、化学物质和生物物质）响应性。随着智能高分子材料的深入研究，发展具有多重响应功能的“杂交型”智能高分子材料已成为这一领域的重要发展方向。例如，刘锋等合成的羧基含量不同的 值敏感及温度敏感水凝胶聚（异丙基丙烯酰胺丙烯酸）及含有聚二甲基硅氧烷的聚（异丙基丙烯酰胺 丙烯酸），可使吸附在水凝胶中的木瓜酶随着生物体内环境的变化而自行完成药物的控制释放。紫外线辐射法合成的甲基丙酰胺，二甲氨基乙酯水
目前，具有化学阀功能的高分子膜应用范围还比较窄，尚依赖于新材料领域的不断发展。
形状记忆高分子材料
形状记忆高分子材料是利用结晶或半结晶高分子材料经过辐射交联或化学交联后具有记忆效应的原理而制造的一类新型智能高分子材料。形状记忆过程可简单表述为：初始形状的制品―二次形变―形变固定―形变回复。其性能的优劣，可用形状回复率、形变量等指标来评价。在医疗领域， 形态记忆树脂可代替传统的石膏绷扎， 具有生物降解性的形状记忆高分子材料可用作医用组合缝合器材、 止血钳等。在航空领域， 形状记忆高分子材料被用作机翼的振动控制材料。利用高分子材料的形状记忆智能可制备出热收缩管和热收缩膜等。近几年来， 我国已先后开发出石油化工、通信光缆等领域的热收缩制品及天然气、市政工程供水及其他管道接头焊口和弯头的密封与防腐的辐射交联聚乙烯热收缩片。聚全氟乙丙烯树脂热收缩管是一种新型的热收缩材料，具有较强的机械强度，能长期在―260摄氏度至205摄氏度下使用，并保持原有聚全氟乙丙烯树脂优异的电气性、耐化学腐蚀性 。以对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸、乙二醇为原料，采用间歇聚合法可合成热收缩膜用共聚酯切片，采用双向拉伸工艺制得的新型包装膜―― ― 热收缩性双轴拉伸共聚酯膜，可用作精密电子元件及电缆包覆材料。目前，形状记忆聚氨酯、聚降冰片烯、聚苯乙烯的研究开发有着诱人的发展前景。
智能织物
将聚乙二醇与各种纤维 （如棉、聚酯或聚酰胺聚氨酯）共混物结合，使其具有热适应性与可逆收缩性。所谓热适应性是赋予材料热记忆特性，温度升高时纤维吸热，温度降低时纤维放热，此热记忆特性源于结合在纤维上的相邻多元醇螺旋结构间的氢键相互作用。 温度升高时，氢键解离，系统趋于无序状态，线团弛豫过程吸热。当环境温度降低时，氢键使系统变为有序状态，线团被压缩而放热。这种热适应织物可用于服装和保温系统，包括体温调节和烧伤治疗的生物医学制品及农作物防冻系统等领域[4] 。
当前，分子纳米技术与计算机、检测器、微米或纳米化机器的结合，又使织物的智能化水平得到了进一步提高。自动清洁织物和自动修补的织物等更加引起人们的关注 。
智能高分子膜
高分子薄膜在智能方面研究较多的是选择性渗透、选择性吸附和分离等。高分子膜的智能化是通过膜的组成、结构和形态的变化来实现的。现在研究的智能高分子膜主要是起到“化学阀”的作用。对智能高分子膜的研究主要集中在敏感性凝胶膜、敏感性接枝膜及液晶膜方面。用高分子凝胶制成的膜能实现可逆变形，也能承受一定关的静压力。目前报道的主要有聚甲基丙烯酸聚乙二醇、聚乙烯醇聚丙烯酸共混物等。高分子接枝膜可通过表面接枝和膜孔内接枝的方法来制得，其作用机理基本相同。膜的孔径变化是建立在溶质分子与接枝于膜中的高分子链的相互作用基础之上。目前，具有化学阀功能的高分子膜应用范围还比较窄，尚依赖于新材料领域的不断发展。
智能高分子复合材料
智能高分子材料在工业、建筑、航空、医药领域的应用越来越广泛。复合材料大都用作传感器元件。新的智能复合材料具有自愈合、自应变等功能。在航空领域，美国一研究所正在研制用复合材料制成的贴在机冀上的“智能皮”，以取代起飞、转向、降落所必需的尾翼和各种襟翼。这些“智能皮”可以根据飞行员和飞机电脑的指令改变外形，起到与飞机尾翼和襟翼相同的作用。在建筑领域，利用复合材料的自诊断、自调节、自修复功能，可用于快速检测环境温度、湿度，取代温控线路和保护线路。用具有电致变色效应和光记忆效应的氧化物薄膜制备自动调光窗口材料，既可减轻空调负荷又可节约能源，在智能建筑物窗玻璃领域得到了广泛应用。
其它功能的高分子材料
高分子薄膜
高分子薄膜在智能方面研究较多的是选择性渗透、选择性吸附和分离等。如壳聚糖、丝素蛋白合金膜在不同的pH值缓冲溶液中或不同浓度的Al3 +溶液中交替溶胀、 收缩的行为具有良好的重复可逆性符合作为人工肌肉的条件；而控制异丙醇 - 水体系中添加的 Al3 +浓度 ，可以控制配合物膜的溶胀 ，进而控制膜的自由体积 ，以达到作为化学阀门控制膜的渗透蒸发通量的目的。
液晶聚合物
液晶高分子通过熔融或溶解呈液晶状态，它有经成型加工而实现优良的分子排列结构的主链型将液晶规则地配置在侧链或末端，通过电场或磁场作用而控制分子排列的侧链型，通过引入含有抑制成分的液晶化合物而具有不对称识别性能和强感应性的化学活性液晶等。
目前，我国智能高分子材料的研究与开发存在着不足，与世界先进水平相比尚有相当大的差距，影响了我国信息、航天、航空、能源、建筑材料、航海、船舶、军事等诸多部门的发展，有时甚至成为制约某些部门发展的关键因素。国外智能高分子材料正处于研究开发阶段，各发达国家都对其相当重视。因此，21世纪智能高分子材料会被更加广泛的应用，从而引导材料学的发展方向。
参考文献
[1] 贡长生，张克立. 新型功能材料[M] . 北京：化学工业出版社，2001
高分子材料的作用范文6
【关键词】高分子；化学；发展；方向
中图分类号： F407 文献标识码： A
一、前言
我国高分子化学一直都是我国发展的重点，这项技术对于很多相关产业非常有帮助，高分子化学是高分子材料的研究基础，已经涉及到了机械行业，建筑行业等多个行业，因此发展高分子化学对于我国高分子材料行业是非常有帮助的。
二、现如今高分子化学的发展情况和应用范围
自从20世纪到现在，随着工业技术的快速发展，天然资源已经露出了疲态，科学家们已经开始使用高分子化学进行材料的合成。有数字表明，在之前的40年中，使用材料的速度正在以每10年五倍增长，人类三大合成材料，其中包括塑料、橡胶、纤维，在使用过程中表现出了令人惊讶的增长速度。新型的材料，特别表现在合成材料，在工业、建筑、农业、电子技术方面都被广泛使用，极大的支撑着人类的日常生活，是使国民经济持续发展的必要动力源泉。
相对分子质量和物质的性质是密切相关的，是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能，才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直链的烷烃化合物，但是分子量变化很大，其机械力学性能因而也有极大的区别。
三、高分子化学与高科技的结合
当今社会，人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起，人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料，来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
随着生产和科学技术的发展，许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来，如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域，下面简单介绍特种高分子材料：功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料；高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴；特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂）的范畴。
第一，力学功能材料：强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；)弹材料，如热塑性弹性体等。
第二，化学功能材料：分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂；生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。
第三，生物化学功能材料：人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。
可以预计，在今后很长的历史时期中，特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。
四、高分子材料化学的应用
材料是人类社会文明发展阶段的标志，是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工，具有一定结构、组分和性能，并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用，把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革，材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料，家家离不开高分子材料，处处离不开高分子材料，是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的，高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料，另外许多精细化工材料也都是高分子材料。
第一，塑料：一类是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等；另一类叫工程塑料，其强度大，如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。
第二，纤维：人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物，通过不同的加工，生产出了各种纤维制品，极大地满足着人类的需要。
第三，橡胶：天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制，于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶，如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
第四，精细化工：比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品，如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油，使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂，以及各种吸水树脂等都是高分子产品。
五、高分子化学的发展方向
1、使地球更加绿色化
在现在很多工业发达的城市，天空中都会飘着非常浓郁的黑烟，对人们的日常生活有非常严重的污染。绿色，在现在被认为是没有污染、再生性或者可以循环使用。在没有污染方面，我们需要做的就是减少工业废弃物的排放、相对的减少污染源。现在的情况表明，化学行业中具有污染和治理两个方面的性质，可以对绿色使用材料进行研究，也可以继续对环境造成恶化。例如：在研制的过程中使用的催化剂、溶解剂、中间物品等，在生产过程中产生的废气、废渣、废弃液体等都是对环境造成影响的主要元凶，若长期的进行排放，会对环境造成严重的影响，甚至会导致不可逆转的事情发生。
2、减少的自然资源的使用依赖
目前研究的高分子合成材料对石油具有很强的依赖性，众所周知，石油是经过地球非常漫长孕育才出现的，另外，石油也是现如今人类社会非常重要的能源，石油资源现在正在快速的减少，而且不能快速的进行补充，所以人们现在非常急切的找到可以代替石油使用的资源，这已经成为现在高分子化学研究中非常重要的课题。在对物质中原子和分子的比率进行调节，对物质的微观特性、宏观特性以及表面性质进行加强控制，也许这种物质就会满足一些行业的使用要求，当这种情况出现的时候就可以把这种物质作为材料使用。所以，在对材料进行配置的时候就会减少对不可再生资源的依赖程度，并对使用材料和环境进行相互协调，这是现如今化学研究当中非常重要的领域。现在很多高分子合成材料都非常依赖石油资源。想要解决目前的情况，可以对天然高分子进行利用，这其中也应该包含对无机高分子的不断探索和研究。
现在由石油合成的高分子材料，主要因为原子中以碳为主要元素，其中还含有少量的氮、氧等原子，所以被称为有机高分子。无机高分子是因为主链上的组成原子中不含碳。根据元素的性质进行判断，大约有40～50种元素可以成为长链分子。现在引起科学家高度重视的一种无机高分子，它的主链上都是硅原子，并且含有有机侧链的聚硅烷。
3、使高分子材料不断纳米化
现在很多高分子化学反应中的原子经过重新排列组合之后的反应空间要比原子的大小大出很多，所以，化学反应的研究要在一个受限空间之中进行。若在有限的空间中，像纳米量级的片层当中，小型分子由于和片层分子相互作用而且还在一个比较受限的空间内进行排列，之后产生单体聚合，聚合之后的产物的拓扑结构不会再受限的空间内进行全部的复制，这种情况和自由空间的结果完全不同。我们也许会在受限制空间内进行聚合反应的分子中提炼出高分子纳米化学的定义。化学的研究对象基本都是纳米量级的分子和原子，但是因为没有精细的方式，没有达到可以在纳米尺度上精确控制分子或者原子的程度，所以现如今很难做到对分子的精准设计，使化学的合成让人感觉非常的粗放。高分子化学在纳米程度上精要精确的按照分子设计，在此基础上确定分子链中的原子配比位置以及相互结合的方式，通过纳米技术对分子、原子和分子链进行非常精确的控制，达到对高分子各级结构的位置确定。这样就可以精确的控制新合成材料的功能和特性。
4、面向智能材料的高分子化学研究路线
20世纪的人类社会是以合成材料为标志的，在21世纪人类社会的标志将会是智能材料。高分子化学仍然是进入智能材料时期非常重要的组成部分。材料自身具有的功能可以根据外部条件的变化，有意识的进行调节和修复等一系列措施，这就是智能材料的基本定义。现在科学家已经了解高分子有软物质这一特征，简单说就是可以对外场具有反应。
六、结束语
综上所述，高分子化学已经发展到了非常不错的方向，在很多方面都有非常广阔的运用，目前高分子化学会朝着绿色以及环保方面进行发展，随着高分子化学不断取得突破，未来使用高分子材料的前景会更加的广阔。
参考文献
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