高分子材料与工程学科简要介绍.doc

1、高分子材料与工程学科简要介绍 第 1 页 共 9 页高分子材料与工程学科简要介绍引言：大学二年级选修了*老师的“材料化学与工程概论”一课，使我对材料工程尤其是与本专业密切相关的高分子材料有了一个初步的认识，故参考相关文献，模仿格式，作此小论文，经验实在有限，错漏难免，望老师批评指正，致敬！【摘要】在世界范围内, 高分子材料的制品属于最年轻的材料它不仅遍及各个工业领域, 而且已进入所有的家庭, 其产量已有超过金属材料的趋势, 将是 21 世纪最活跃的材料支柱。高分子材料包括三大合成材料, 即塑料、合成纤维和合成橡胶（未加工之前称为树脂） 面向 21 世纪的高科技迅猛发展, 带动了社会经济和其他产

2、业的飞跃, 高分子已明确地承担起历史的重任, 向高性能化、多功能化、生物化三个方向发展。【Abstract】The product of High polymer material is the youngest material in the world, you can find it in industrial field ,and you also can in everyones home. This product output had a tendency to exceed the metal material, will be the backbone of material

3、 market.High polymer material consist of three complex material, that is Plastic, complex fibre, complex rubber. With the big development of high technology in twenty-one century, the high polymer material will accept the heavy responsibility of history, towards high property, more functional, and b

4、iological to develop。【关键词】 高分子材料 学科介绍【Keywords 】High polymer material Subject introduce高分子材料与工程学科简要介绍 第 2 页 共 9 页一、 高分子材料的定义高分子材料：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，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子材料是有机化合物

5、, 有机化合物是碳元素的化合物。除碳原子外, 其他元素主要是氢、氧、氮等碳原子与碳原子之间, 碳原子与其他元素的原子之间, 能形成稳定的结构。碳原子是四价, 每个一价的价键可以和一个氢原子键连接, 所以可形成为数众多的、具有不同结构的有机化合物。有机化合物的总数已接近千万种, 远远超过其他元素的化合物的总和, 而且新的有机化合物还不断地被合成出來。这样, 由于不同的特殊结构的形成, 使有机化合物具有很独特的功能。二、 高分子材料的结构特征 高分子材料的高分子链通常是由 103105 个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料 的特殊结构。高分子化合物中的

6、原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子材料与工程学科简要介绍 第 3 页 共 9 页高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。三、 高分子材料学科的历史在 20 世纪的化学领域里，发生了一件足以记入史册的事件，美国化学家贝克兰（Backland L） ，有史以来第一次成功合成简单分子合成塑料。这一成功标志着人类使用的材料，从此开始由单一的天然产物，进入到广泛使用合成高分子材料的新时代。（一） 、从天然树脂到合成树脂一些树木的分泌物常会形成树脂，不过琥珀却是树脂的化石，虫胶虽然也被看成树脂，最初只用作木材的

7、防腐剂，但随着电机的发明又成为最早使用的绝缘漆。然而进入 20 世纪后，天然产物已无法满足电气化的需要，促使人们不得不寻找新的廉价代用品。1904 年，贝克兰和他的助手也开展这项研究，最初目的只是希望能制成代替天然树脂的绝缘漆，经过三年的艰苦努力，终于在1907 年的夏天，不仅制出了绝缘漆，而且还制出了真正的合成可塑性材料Bakelite ，它就是人们熟知的 “电木” 、 “胶木”或酚醛树脂。（二） 、从天然纤维到合成纤维人类使用棉、毛、丝、麻等天然纤维的历史已经有几千年，但由于全球人口的不断增加和对纺织品质量的更高要求，从 19 世纪起，高分子材料与工程学科简要介绍 第 4 页 共 9 页人

8、们就为寻求新的纺织品原料而努力，从 1846 年制成硝化纤维到1891 年制成粘胶纤维。由于粘胶纤维的原料是来源丰富的木材浆粕、棉纱下脚料，再加上制成的纤维性能好，以至它的产量到 20 世纪 50 年代已经超过羊毛。1928 年 32 岁的美国化学家卡罗塞斯（W.H.Carothers）博士从大学岗位上应聘到杜邦公司，负责对不久前才兴起的高分子化学的基础研究，反复不断地失败使卡罗塞斯在精神上受到很大打击，以至身上经常携带着一小瓶准备自杀的氰化钾。一直到工作 6 年后的1934 年，终于在合成的数百种产品中，找到有希望成为优良纺织纤维的聚酰胺66，尼龙(Nylon)是它在投产时公司使用的商品名。

9、(三)、从天然橡胶到合成橡胶自然界中虽然含有橡胶的植物很多，但能大量采胶的主要是生长在热带雨区的巴西橡胶树。从树中流出的胶乳，经过凝胶等工艺制成的生橡胶，最初只用于制造一些防水织物、手套、水壶等，但它受温度的影响很大，热时变粘，冷时变硬、变脆，因而用途很少。1839 年美国一家小型橡胶厂的厂主固特异（Goodyear）经过反复摸索，发现生橡胶与硫黄混合加热后能成为一种弹性好、不发粘的弹性体，这一发现推进了橡胶工业迅速发展。在这之前，橡胶的年产量只有 388 吨，但到 1937 年已增加到 100 万吨，即 100 年间增加了 2000 倍，这在天然物质利用史上是十分罕见的。高分子材料与工程学科

10、简要介绍 第 5 页 共 9 页四、传统高分子材料与功能高分子材料的简介塑料（传统高分子材料）广义的塑料定义指具有塑性行为的材料，所谓塑性是指受外力作 用时，发生形变，外力取消后，仍能保持受力时的状态。塑料的弹性模量介于橡胶和纤维之间，受力能发生一定形变。软塑料接近橡胶，硬塑料接近纤维。狭义的塑料定义是一种合成高分子材料，也是一般所俗称的塑料或树脂，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、 润滑剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。 塑料主要有以下特性与优点：耐化学侵蚀；具光泽，部份透明或半透明；大部分为良好绝缘体 ；重量

11、轻且坚固；加工容易可大量生产，价格便宜；用途广泛、效用多、容易着色、部分耐高温。大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应，是良好的绝缘体；塑料制造成本低；耐用、防水、质轻，容易被塑制成不同形状。功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。 （以 SAP 及生物医用高分高分子材料与工程学科简要介绍 第 6 页 共

12、 9 页子材料为例）高吸水性树脂（功能高分子材料）高吸水性树脂（英文名为 Super Absorbent Resin，简写为 SAR） ，或者称为高吸水性聚合物（英文名为 Super Absorbent Polymer，简写为 SAP） ，是一种含有羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物，有着奇特的吸水性能和保水能力，同时又具备高分子材料的优点。高吸水性树脂的吸水量高，可达到自重的千倍以上，而且保水性强，即使在受热、加压条件下也不易失水，对光、热、酸碱的稳定性好，还具有良好的生物降解性能。是一种典型的功能高分子材料，具有一般高分子化合物的基本特性。SAP 之所以能强力吸水，因

13、为其分子结构上带有大量具有很强亲水性的化学基团，而这些化学基团又可形成各种相应的复杂结构，从而赋予该材料良好的高吸水和高保水特性。高吸水性树脂与水有很强的亲和力使它在个人卫生用品如婴儿纸尿片、老年失禁纸尿片布、妇女用卫生巾等方面得到广泛应用，并在农业、土木建筑、保鲜材料、改造环境等方面的应用也显示其广阔的前景。生物医用高分子材料随着时代的发展，在医学领域中越来越迫切地需要开发出能应用于医疗的各种新型材料，经多年的研究已发现有多种高分子化合物可以符合医用要求，我们也把它归属于功能性高分子材料。高分子材料与工程学科简要介绍 第 7 页 共 9 页生物医用高分子材料是以医用为目的,用于和活体组织接触

14、,具有诊断、治疗或替换机体中组织、器官或增进其功能的高分子材料,即 biomedical polymeric materials, 生物医用高分子材料是在高分子材料科学不断向医学和生命科学渗透,高分子材料广泛应用于医学领域的过程中,逐渐发展起来的一类生物材料,它已形成一门介于现代医学和高分子科学之间的边缘科学。在功能高分子材料领域, 生物医用高分子材料可谓异军突起,目前已成为发展最快的一个重要分支。 一般归纳起来医用高分子材料应符合下列要求：化学稳定性好，在人体接触部分不能发生影响而变化；组织相容性好，在人体内不发生炎症和排异反应；不会致癌变；耐生物老化，在人体内材料长期性能无变化；耐煮沸，灭

15、菌、药液消毒等处理方法；材料来源广、易于加工成型。生物医用高分子材料按性质可分为非降解和可生物降解两大类。非生物降解的生物医用高分子：聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚甲醛等，其在生理环境中能长期保持稳定，不发生降解、交联或物理磨损等，并具有良好的力学性能。可生物降解的生物医用高分子材料则包括胶原、脂肪族聚酯、聚氨基酸等，这些材料能在生理环境中发生结构性破坏，且降解产物能通过正常的新陈代谢被基体吸收或排出体外。五、 高分子材料的发展现状与趋势高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展已在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术高分子材料与工程学科简要介绍

16、第 8 页 共 9 页和现代生活密切相关的角度说, 人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。近年来,随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要, 要求高分子材料具有更高的强度、硬度、韧性、耐温、耐磨、耐油、耐折等特性, 這些都是高分子材料要解决的重大问题。从理论上推算, 高分子材料的强度还有很大的潜力，高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃,并取得了重大突破。六、 结束语纵观上述, 高分子已经

17、成为二十一世纪材料科学中强有力的支柱, 高分子材料的发展在当今世界将会取得更大的成就。 “高分子材料与工程”是一个可实现自身成就的好专业！初次作文，错漏难免，恳请斧正!高分子材料与工程学科简要介绍 第 9 页 共 9 页参考文献【1】 焦剑.功能高分子材料.化学工业出版社,2007.7 【2】 吴祺20 世纪最具影响力的化学家之一贝克兰大学化学，2000， （6）：55【3】 高分子材料科学与工程 2003,19(3):31-39. 崔福斋, 冯庆玲编著【4】 高分子材料科学与工程,1997 ,13 (1):131. 6 马建标，李晨曦.【5】 功能高分子材料.北京：化学工业出版社，2000.【6】 俞耀庭,张兴栋等. 生物医用材料. 天津：天津大学出版社【7】 甘景镐，等天然高分子化学北京：高等教育出版社，1993，288