高分子化工材料的應(yīng)用現(xiàn)狀探討

李再芳

（北京心凌醫(yī)療科技有限公司，北京 100000）

一、高分子材料以及高分子材料成型概述

（一）高分子材料特性

以結(jié)構(gòu)的角度觀察高分子材料，是指以共價(jià)鍵的方式將諸多原子彼此之間進(jìn)行連接，形成的有機(jī)化合物具有相對(duì)分子量較大，結(jié)構(gòu)單元較為重復(fù)的特性。例如，我們常見的纖維、塑料和橡膠等。高分子材料擁有的眾多優(yōu)質(zhì)性能，得力于其擁有特殊的重復(fù)單元結(jié)構(gòu)，例如高分子材料的質(zhì)量較輕、絕緣性能優(yōu)秀、物理強(qiáng)度優(yōu)秀，耐磨、較低的熱變形溫度等。值得一提的是，高分子材料具備如此眾多優(yōu)秀的性能，只要有一種優(yōu)勢(shì)較為突出，就可以促進(jìn)高分子材料發(fā)展的前景變得非常光明。高分子材料奇異的加工性能就是其較為突出的優(yōu)勢(shì)，其加工成本較低，較為復(fù)雜的制品往往是通過比較簡(jiǎn)單的方法生產(chǎn)的，而且材料成本大多數(shù)是超出加工成本。

（二）高分子材料基本原理

一般來說，通過聚合反應(yīng)將每個(gè)結(jié)構(gòu)單元組合到一起，形成高分子化合物。當(dāng)材料發(fā)生反應(yīng)時(shí)，形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化往往是關(guān)注的重點(diǎn)，這也就是高分子材料合成和制作的準(zhǔn)備。加熱物料是較為常見的一個(gè)過程，當(dāng)溫度加熱到一定的范圍內(nèi)，在物料的內(nèi)部會(huì)發(fā)生降解反應(yīng)和碳化反應(yīng)，會(huì)嚴(yán)重地影響和破壞高分子材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)。因此，需要以流變學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)高分子材料的應(yīng)變和應(yīng)力、溫度以及濕度等條件中與時(shí)間的改變相關(guān)的變形和流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析和探索，從而降低聚合反應(yīng)整個(gè)流程中較為不利的影響，進(jìn)而進(jìn)一步提高高分子材料的反應(yīng)效果，有效地解決熱和傳質(zhì)方面的問題，保證聚合反應(yīng)能夠得以充分地進(jìn)行。

（三）高分子材料成型加工現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國(guó)的高分子材料加工成型技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，其擁有優(yōu)秀的性能，而且加工技術(shù)較為便捷，在我國(guó)的航空航天和國(guó)防等領(lǐng)域也得到了較為廣泛的應(yīng)用。作為人們?nèi)粘３鲂斜夭豢缮俚慕煌üぞ?，汽車領(lǐng)域近些年發(fā)展非常迅速，但這也給環(huán)境保護(hù)工作帶來了極大的壓力。因此，汽車中金屬零部件被高分子材料代替已然成為一種趨勢(shì)，從而使汽車更為輕量化。高分子材料近些年也在逐步向更高強(qiáng)度、更高韌性和高優(yōu)秀的耐高溫等方向發(fā)展。目前，高效率和低成本是我國(guó)高分子材料加工成型技術(shù)追求的主要目標(biāo)。

二、常見的高分子化工材料

（一）高分子智能材料

目前高分子智能材料的應(yīng)用范圍已經(jīng)有一定的進(jìn)步，并在其他領(lǐng)域也在緊鑼密鼓的研究。目前高分子智能材料是所有化工材料里修復(fù)能力最強(qiáng)的，同時(shí)也能夠根據(jù)環(huán)境和實(shí)際需要情況的變化而不斷變化，因此高分子智能化工材料在建筑行業(yè)里應(yīng)用最為廣泛。最為典型的是高分子智能化工材料在溫度較低時(shí)可以以固體的形式存在，而在溫度過高時(shí)也能夠有效感知光和熱。因此，在未來的發(fā)展中，相信高分子智能材料也能夠更好的更廣泛地應(yīng)用于建筑行業(yè)中，造福人類。

（二）稀土催化材料

稀土催化材料是目前最為常見的環(huán)保材料之一，是高分子化學(xué)材料的重要組成部分。稀土催化材料是在稀土元素的基礎(chǔ)上衍生而來的，同時(shí)也是提高稀土元素整體性能的重要方式之一。我國(guó)對(duì)于稀土催化材料的研究早在二十世紀(jì)就已經(jīng)提上日程，并取得了一定的進(jìn)步。在研究稀土催化劑時(shí)，主要是將不同的稀土化合物通過一定的方式進(jìn)行反應(yīng)構(gòu)成新的高分子材料，并對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的規(guī)整度有一定影響。除此之外，稀土催化材料作為重要的環(huán)保材料之一，也是我們?cè)谖磥淼陌l(fā)展中亟待整合的高分子資源之一。

（三）生物醫(yī)用材料

高分子化學(xué)材料在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷擴(kuò)大，高分子化學(xué)材料相較于其他材料而言，對(duì)于人體沒有直接的輻射作用，也不會(huì)對(duì)人體造成直接的傷害，因此高分子化學(xué)材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用是比較廣泛的。例如部分高分子材料能夠直接被用來填充牙齒、食道以及其他部位，在幫助解決疾病的同時(shí)也不會(huì)有任何副作用。除此之外，液體高分子醫(yī)用材料又能夠被直接制作成為填充血液的藥物，從而極大地降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，提高了人們的生存能力。但液體高分子材料需要和各類不同的實(shí)驗(yàn)相適配，需要很長(zhǎng)的研究時(shí)間才能夠成功。這也是目前我國(guó)高分子化學(xué)材料產(chǎn)量不高，質(zhì)量不高的主要原因之一。在未來的發(fā)展中，對(duì)于高分子化學(xué)材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用仍然需要不斷的研發(fā)，從而更好地推動(dòng)我國(guó)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展。

（四）高分子膜

高分子化學(xué)材料對(duì)膜科技的發(fā)展起著至關(guān)重要的影響作用，不僅能夠更好的幫助膜科技發(fā)揮自身的價(jià)值，同時(shí)還能夠使膜科技更好的應(yīng)用在我們的日常生活之中。目前我國(guó)膜科技的應(yīng)用主要體現(xiàn)在純凈水凈化、牛奶保鮮以及其他技術(shù)之中。因此在未來的發(fā)展中，要更多的關(guān)注高分子化學(xué)材料在膜科技中的發(fā)展，從而能夠更廣泛的應(yīng)用于社會(huì)生活之中。

（五）聚乙烯材料

聚乙烯材料是高分子化學(xué)材料應(yīng)用更廣泛的又一領(lǐng)域之一。目前聚乙烯材料主要應(yīng)用在化工領(lǐng)域、環(huán)保領(lǐng)域以及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域上，在這些領(lǐng)域聚乙烯材料都發(fā)揮了不可替代的重要作用。

（六）塑料

塑料作為應(yīng)用范圍最廣泛的高分子材料之一，主要成分為樹脂、增艷劑、潤(rùn)滑劑和其他原材料，是利用單體原料來聚合成新的材料。塑料在我們?nèi)粘Ｉ钪休^為常見，也會(huì)被應(yīng)用于各個(gè)不同的行業(yè)，這主要是由于塑料的不同特性所決定的。塑料的特性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是塑料的質(zhì)量比較輕，在使用過程中也表現(xiàn)出比較穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，并且不容易變形。二是塑料在使用的過程中具有比較強(qiáng)的絕緣性，不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電的問題。三是塑料的最大特點(diǎn)就是耐低溫和耐水性，并且能夠在短時(shí)間內(nèi)形成不同的形狀。但同時(shí)塑料在使用過程中最大的缺陷和問題在于極易燃燒，并且在燃燒過程中不斷釋放一氧化碳等有毒氣體，極易使人體產(chǎn)生一氧化碳中毒的情況。

（七）纖維素

纖維素作為少有的天然有機(jī)物之一，主要是有多種葡萄糖共同組成的。目前主要應(yīng)用在棉花、木材以及亞麻等領(lǐng)域。纖維素的最大特點(diǎn)在于纖維素不會(huì)直接和水或者乙醇相融合，但同樣纖維素的缺陷也比較明顯，一是纖維素在接觸水以后會(huì)在短時(shí)間出現(xiàn)溶脹反應(yīng)，也就是會(huì)使纖維素被泡發(fā)；二是纖維素對(duì)溫度是有著比較一定的要求，在溫度達(dá)到150℃時(shí)，纖維素都會(huì)出現(xiàn)一定的熱脹情況，而在150℃之后，則會(huì)開始冷縮。因此目前纖維素的應(yīng)用并不十分廣泛，在對(duì)其性能上還需要進(jìn)行一定的優(yōu)化。

三、高分子化學(xué)材料的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）在軍工領(lǐng)域的應(yīng)用

相較于其他材料高分子材料具有很強(qiáng)的耐熱性和耐腐蝕性，因此在軍工領(lǐng)域的應(yīng)用比較廣泛。高分子材料大多數(shù)是比較特殊的，能夠在短時(shí)間內(nèi)代替金屬材料來使用，同時(shí)高分子材料還具有金屬材料所沒有的輕便的特點(diǎn)。高分子材料在軍工領(lǐng)域的發(fā)展也是頗具前景的。

（二）在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

高分子化學(xué)材料在建筑領(lǐng)域主要是應(yīng)用于室內(nèi)。由于高分子化學(xué)材料具有很強(qiáng)的耐磨性和抗壓性，能夠很好地延長(zhǎng)使用期限。除此之外，高分子材料還能夠有效降低材料成本，在提高裝修質(zhì)量和檔次方面具有重要作用，對(duì)于我國(guó)建筑裝修行業(yè)的發(fā)展也有較大的推力。

（三）在民用領(lǐng)域的應(yīng)用

高分子化學(xué)材料在民用領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在輪胎、絕緣保護(hù)套等方面。這些高分子材料都能夠以較低的成本發(fā)揮最大的效用，從而受到民用領(lǐng)域的歡迎。

四、高分子材料的發(fā)展趨勢(shì)

在高分子材料的設(shè)備和技術(shù)領(lǐng)域，西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比于我們國(guó)家也較為先進(jìn)。根據(jù)目前的情況來看，我們國(guó)家的高分子材料發(fā)展時(shí)間較為落后，技術(shù)水平也有很大的提升空間，而我國(guó)對(duì)化工材料的應(yīng)用是比較廣泛的，這主要是由高分子化工材料的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)所決定的。一方面現(xiàn)有的化工材料大多是由塑料工業(yè)材料、橡膠工業(yè)材料以及化學(xué)纖維等工業(yè)材料共同組成的，其突出特點(diǎn)是在制備工藝上更加簡(jiǎn)潔，目前僅僅是處在初級(jí)階段。因此，我國(guó)高分子材料的相關(guān)從業(yè)人員需要持之以恒，勇于創(chuàng)新，努力提升我國(guó)的設(shè)備和技術(shù)，爭(zhēng)取趕超西方國(guó)家。

（一）高分子發(fā)展材料能夠降低對(duì)環(huán)境的污染

高分子材料涉及到我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活各行各業(yè)，不僅便利了我們的日常生產(chǎn)生活，也為我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展做出了不可忽視的貢獻(xiàn)。同時(shí)，相較于其他材料而言，高分子材料在現(xiàn)有的應(yīng)用領(lǐng)域中具有比較明顯的缺陷，就是不能夠被降解，在一定程度上會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的危害。因此在未來的發(fā)展中，高分子材料勢(shì)必會(huì)被改造成為綠色可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保材料，減少高分子化學(xué)材料對(duì)環(huán)境的破壞，從而為高分子化學(xué)材料提供更廣闊的發(fā)展空間。

（二）高分子化學(xué)材料具有很強(qiáng)的復(fù)合性能

在應(yīng)用時(shí)也可以通過其他材料來代替，但在未來的發(fā)展中，高分子材料的應(yīng)用和研究勢(shì)必會(huì)成為科技發(fā)展中的重要一環(huán)，這就需要我們不斷優(yōu)化和加工各個(gè)高分子材料環(huán)節(jié)，從而使高分子材料的性能得到進(jìn)一步的提升。除此之外，只有讓高分子復(fù)合材料具有更強(qiáng)的復(fù)合性能，才能夠更好地應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。

（三）高分子材料的智能化發(fā)展

智能化發(fā)展不僅僅是高分子材料的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也是未來整個(gè)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。未來的高分子化學(xué)材料需要根據(jù)環(huán)境的變化而不斷變化，提高高分子化學(xué)材料的記憶功能，感知周圍的溫度和濕度從而進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。除此之外，水溶性也是高分子化學(xué)材料需要進(jìn)一步發(fā)展的重要內(nèi)容。

結(jié)束語

綜上所述，高分子化學(xué)材料正在被更多的領(lǐng)域行業(yè)所關(guān)注和重視，同時(shí)在已經(jīng)應(yīng)用的領(lǐng)域也發(fā)揮著重要的作用。本文主要針對(duì)當(dāng)前高分子化學(xué)材料的種類和應(yīng)用領(lǐng)域展開分析，并著重探討了高分子化學(xué)材料在未來的發(fā)展趨勢(shì)，從而使高分子材料能夠更好地適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)的需要。