高分子材料 polymer material

以高分子化合物为基础制备的材料。按来源分为天然高分子材料、半合成高分子和合成高分子。

1.简史

人类对高分子材料的利用很早就已经开始，主要是用天然的高分子作为生活和生产资料，如用蚕丝、毛、棉织成织物，用木材、棉造纸等。

棉花

19世纪30年代末期，进入到天然高分子的化学改性阶段，开始对天然橡胶进行硫化、对纤维素硝化等。

最早的合成高分子材料是1907年美国L且贝兰克发明的酚醛树脂。

德国H.施陶丁格、美国W.H.卡罗瑟斯和H.F.马克等的先驱性工作为现代高分子科学奠定了基础，从而开始了高分子合成和改性方法、高分子结构与性能关系、高分子成型加工以及复合高分子材料的研究，高能新材料不断出现，成为材料家族的重要一员。

2.结构和性能

高分子是由成千上万个小分子单体通过聚合（链式聚合和逐步聚合）反应以共价键结合起来的分子量很大的化合物。高分子的结构包括高分子的链结构以及大分子间的堆砌和排列形成的高层次的高分子聚集态结构。高分子的链结构决定于单体的选择和聚合过程，而聚集态结构不仅与链结构有关，也受后加工过程的影响。高分子材料各个层次的结构对材料的性能都有影响。

3.种类

高分子材料按应用分为橡胶、纤维、塑料、涂料、胶黏剂和高分子复合材料。

①橡胶。又称弹性体。具有高弹性的高分子材料。高分子链本身具有较高的柔性，分子链可以交联（硫化），交联后的弹性体受外力作用发生形变，除去外力后可迅速回复原状。

橡胶树

主要包括天然橡胶和合成橡胶。合成橡胶中产量最大的是丁苯橡胶（约占50％），其次是顺丁橡胶（约占15％），其他重要品种包括耐老化的乙丙橡胶、耐油的丁腈橡胶、耐燃的氯丁橡胶以及气密性好的丁基橡胶等。

橡胶制品

20世纪70年代发展了由高分子链间的作用力进行物理交联的热塑弹性体，如SBS橡胶（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段其聚物），它可用塑料加工的方法模塑成各种形状的橡胶制品。

②纤维。基本特征是强度高、模量高、长径比大、结晶度高等，并能通过取向获得沿纤维轴方向的最佳性能。分为天然纤维和化学纤维两种。

蚕丝、麻、棉等属于天然纤维，化学纤维则是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理得到的纤维。

蚕丝

将天然高分子化学改性得到的纤维，如黏胶纤维、醋酸纤维称人造纤维；从合成高分子制得的纤维如聚酯纤维（如聚对苯二甲酸乙二酯，涤纶）、聚酰胺纤维（如尼龙66、尼龙6等）、聚丙烯腈纤维（腈纶）和聚丙烯纤维（丙纶）等称为合成纤维。

③塑料。以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分，加入填充剂、增塑剂和其他助剂等在一定温度和压力下成型的高分子料，具有一定的强度和硬度。

按合成树脂的特性分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料可通过加热冷却等处理反复成型，高分子的分子链为线型结构；热固性塑料是指在加工过程中高分子链发生交联，变成体型结构，一旦成型，不能再溶解和熔化，如酚醛树脂和脲醛树脂等。

根据用途，塑料可分为通用塑料和工程塑料。通用塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等，用途广，产量大，价格低。工程塑料如聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺、聚苯醚等，机械强度和耐热性好，可代替金属，用于工程结构、机械部件等，通常价格比通用塑料高很多。

④涂料。可在底材表面涂敷并形成坚韧连续膜的液体或固体。涂料由成膜物质、颜料、填充剂、助剂、分散介质等组成，当成膜物质为高分子时称为高分子涂料。

合成树脂涂料主要是高分子涂料，主要包括醇酸树脂涂料、丙烯酸脂涂料、氨基树脂涂料、环氧树脂涂料和聚氨酯涂料五大品种。可以是无溶剂型、水型和有机溶剂型。

⑤胶黏剂。又称黏合剂。能使物体表面与另一物体表面结合在一起的材料。以高分子化合物为主的胶黏材料，称为高分子胶黏剂。分为天然和合成两类，应用较多的是合成胶黏剂。

⑥高分子复合材料。以高分子化合物为基体，添加各种增强材料制各的复合材料。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，使构成的复合材料具有最佳性能，以满足特殊需要。高分子复合材料的类型非常多，除具有优越的力学性能外，有些还兼有耐腐蚀、绝缘、隔热、防渗、耐辐射等。还发展了高分子功能复合材料，如具有压电、电磁、光学、电学性能等。

高分子科学和技术的进步促进了新型高分子材料的发展，除上述高分子材料外，具有功能性的高分子材料已经广泛应用于很多领域，如用于物质、能量和信息转换、传递和储存功能的高分子材料，医用高分子，形状记忆高分子材料等。可以期待会有更多的新型高分子材料出现。

摘自：《中国大百科全书（第2版）》第7册，中国大百科全书出版社，2009年