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高分子材料与产业发展战略摘要：介绍了高分子材料的概念，分析了我国高分子材料产业发展的现状和存在的问题，并提出了我国高分子材料产业的发展新战略。关键词：高分子材料；现状；发展战略polymermaterialsanddevelopmentstrategyAbstract:Theconceptionofpolymermaterialsisintroduced.ByanalyzingthestatusandexistingproblemsofpolymermaterialsindustryinChina,weputforwarditsnewdevelopmentstrategy.Keywords:polymermaterials;status;developmentstrategy如果以材料来标志人类社会文明发展的阶段，刚刚过去的20世纪的社会文明的标志、则是以塑料、橡胶和纤维为代表的合成高分子材料走人了干家万户，影响农业、能源、信息、环境及人口与健康等领域的进步与发展[1]。我国是世界高分子合成材料生产大国，以各类基础聚合物计,2010年三大合成材料（合成树脂、合成橡胶、合成纤维）生产总规模已居世界首位；合成材料的成型加工总能力也已多年位居世界第一。但是，在20世纪后期至21世纪以来，世界合成材料的生产、消费结构逐渐并且正在产生着重要变化，这种结构性变化主要体现在各种新型材料不断出现并大量进入产业化阶段，逐渐为各类工业产品和日用消费品所使用，尤其是一些新兴产业的发展，对新型或者特种合成材料的生产应用提出了较为迫切的要求[2]。合成高分子材料按使用性质划分，有塑料、橡胶、纤维、涂料等，按用途划分有结构型和功能型，同一用途不同层次则有通用型和高性能型之分，功能型细分则有光、电、磁功能和生物相容功能等。合成高分子材料具有量大、面广的特点。量大是指全世界合成高分子材料的年产量，按体积计已超过了钢铁材料的产量。美国的高分子材料的年消费总量为800亿美元，以重量汁接近钢铁材料，消费量的递增速度超过了GDP的递增。面广是指合成高分子材料的种类和品种繁多，即使是同了种化学组成的合成高分子材料，也往往因其结构的细微差别而成为不同的专用品种，以满足特定的使用需要[3]。1.高分子材料概述材料是人类用来制造有用物件的物质，材料的可用性由形成材料的物质分子的属性所决定。组成高分子材料的分子是长链分子，由若干原子按一定规律重复地连接成具有成干上万甚至上百万质量、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，因此高分子材料又被称为聚合物材料[4]。1.1.天然和人造高分子材料高分子材料的发现和应用经过了从天然高分子材料的直接使用，到天然高分子材料的改造再利用，再到化学合成制簧高分子材料的过程。2500多年前，南美印地安人将天然橡胶树汁涂覆在脚上，依赖空气中的氧连接天然橡胶树汁中的长链分子使其变硬，制成了早期的靴子。1839年，美国Goodyear.发现用硫原子取代空气中的氧使天然橡胶树汁变硬的方法，发明了硫化技术，使天然橡胶成为一种高分子材料。这种主耍通过化学反应对天然产物进行改性，使人类从原始利用进人到有目的改造天然产物而得到的高分子材料，称为人造高分子材料。1855年，由英国人Parks用硝化纤维素和樟脑制得的赛骆堵塑料，也是有划时代意义的一种人造高分子材料[5]。1.2.合成高分子材料用化学合成的方法得到并被实际应用的第一个合成高分子材料，是1909年报道的美国Baekeland发明的酚醛树脂。1920年，德国科学家Staudinger提出高分子的长链分子概念后，开始了用化学合成的方法大规模制蚤合成高分子材料的时代。1935年，英国帝国化学公司（ICI）开发出高压聚乙烯，因其极低的介电常数而在第二次世界大战期间用作雷达电缆和潜水艇电缆的绝缘材料，此后得到广泛应用[6]。1940年，美国杜邦公司（DuPont）推出尼龙纺织品（如尼龙丝袜），因其经久耐用而在当时的美国和欧洲风靡一时，而尼龙66纤维制造的降落伞，更是大大提高了美国军队在第二次世界大战中的作战能力。20世纪中叶的石油化工的发展虽然得到了许多可供合成高分子材料工业使用的原料，但其中的许多原料却不能被当时已有的高分子合成反应和技术所接受。1953年，德国科学家Zieglar.和后来的意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合戚高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了干家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。20世纪70年代中期，美国科学家Heeger,MacDiarmid和日本白川英树的一项发现，改变了高分子只能是绝缘体的观念，在塑料导电研究领域取得突破性的发现，具有光、电、磁活性的导电聚合物成为对物理学家和化学家都具有重要意义的研究领域。导电聚合物在发光二极管、太阳能电池、移动电话和微型电视显示装置等领域不断找到新的用武之地[7]。2.高分子材料在国民经济中的地位2.1.高分子材料发展迅猛，是国民经济发展的重要支柱年塑料（百万M2）钢材（百万M2）196614.260197027721980871151985265145199036517920001480287以塑料为例，作为一种新型材料，塑料具有耐蚀、耐用、绝缘、轻便、高强度等优异性能，已广泛应用于织物、家电、包装、日常用品、农膜、汽车等许多方面。随着生产技术的成熟，塑料成本日益降低，已成为一类与人们生活息息相关的物美价廉的用品，不断改变我们的生活面貌[8]。2.2.高分子材料的应用除了我们现代生活中衣食住行四个重要环节与高分子材料有密切的关系以外，在能源、通讯甚至日常生活的文娱、体育等各个方面都与高分子材料息息相关。燃料、水力和核能是目前广泛利用的能源，高分子材料良好的绝缘性能是电力工业、电子和微电子工业必不可少的绝缘材料，广泛应用于发电机、电动机、电缆、导线和各种仪器仪表中。各种塑料、橡胶、纤维、薄膜和胶粘剂为能源工业和通讯产业做出了重要的贡献[9]。体育器材中使用高分子材料的例子也不胜枚举。纤维复合材料已广泛应用于球杆、球拍、球棒等各个项目中。目前，50%的碳纤维产量是用来做体育器材的。在医疗领域里，使用胶粘剂粘接皮肤、血管、人工角膜等；使用记忆合金材料代替骨骼和牙齿等[10]。3.我国高分子材料发展现状及主要问题按照上述口径，2009年我国特种合成橡胶总生产规模约为105万t/a，高端工程塑料约为147万t/a，特种合成纤维约为4万t/a，其他功能性高分子材料约为55万t/a。按上述口径估算，2009年国内特种合成橡胶总产值约为140亿元，高端工程塑料约为222亿元，特种合成纤维约为10亿元，其他功能性高分子材料约为75亿元，合计总产值约447亿元。总体来看，先进高分子材料产业存在的主要问题可概括如下：（1）自主创新研发能力不足，一些自主开发技术长时间难以成熟进入商业化。（2）除一些外资企业外，国内生产商大都不同程度存在高端品种牌号少、产品质量不够稳定、生产成本高、加工应用技术开发不足、引导市场能力较差等问题，缺乏国际竞争力。（3）企业规模小，集中度低，管理运行成本较高，抵御市场风险能力差。（4）绝大多数产品（特别是基础聚合物）国内供不应求，2009年总体自给率约40%，部分高端产品自给率极低或为空白[11]。4.我国高分子材料重点发展思路随着生产和科技的发展，以及人们对知识的追求，对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。总的来说，今后高分子材料总的发展趋势是高性能化、高功能化、复合化、智能化和绿色化[12]。4.1.高性能化进一步提高耐高温，耐磨性，耐老化，耐腐蚀性及高的机械强度等方面是高分子材料发展的重要方向，这对于航空、航天、电子信息技术、汽车工业、家用电器领域都有极其重要的作用。高分子材料高性能化的发展趋势主要有：（1）创造新的高分子聚合物；（2）通过改变催化剂和催化体系，合成工艺及共聚，共混及交联等对高分子进行改性；（3）通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构；（4）通过微观复合方法，对高分子材料进行改性[13]。4.2.高功能化功能高分子材料是材料领域最具活力的新领域，目前已研究出了各种各样新功能的高分子材料，如可以像金属一样导热导电的高聚物，能吸收自重几千倍的高吸水性树脂，可以作为人造器官的医用高分子材料等。鉴于以上发展，高分子吸水性材料、光致抗蚀性材料、高分子分离膜、高分子催化剂等都是功能高分子的研究方向。4.3.复合化复合材料可克服单一材料的缺点和不足，发挥不同材料的优点，扩大高分子材料的应用范围，提高经济效益。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向，目前主要用于航空航天、造船、海洋工程等方面，今后复合材料的研究方向主要有：（1）高性能、高模量的纤维增强材料的研究与开发；（2）合成具有高强度，优良成型加工性能和优良耐热性的基体树脂；（3）界面性能，粘结性能的提高及评价技术的改进等方面[14]。4.4.智能化高分子材料的智能化是一项具有挑战性的重大课题，智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级智能，例如预知预告性，自我诊断，自我修复，自我识别能力等特性，对环境的变化可以做出合乎要求的解答；根根据人体的状态，控制和调节药剂释放的微胶囊材料，根据生物体生长或愈合的情况或继续生长或发生分解的人造血管人工骨等医用材料。由功能材料到智能材料是材料科学的又一次飞跃，它是新材料，分子原子级工程技术、生物技术和人工智能诸多学科相互融合的一个产物[15]。4.5.绿色化虽然高分子材料对我们的日常生活起了很大的促进作用，但是高分子材料带来的污染我们仍然不能小视。那些从生产到使用能节约能源与资源，废弃物排放少，对环境污染小，又能循环利用的高分子材料备受关注，即要求高分子材料生产的绿色化。主要有以下几个研究方向：（1）开发原子经济的聚合反应；（2）选用无毒无害的原料；（3）利用可再生资源合成高分子材料；（4）高分子材料的再循环利用。5.结束语高分子材料为我国的经济建设做出了重要的贡献，我国已建立了较完善的高分子材料的研究、开发和生产体系，我国虽然在高分在材料的开发和综合利用方面起步较晚，但目前来看也取得了不错的进步，我们应提高其整体技术水平，致力于创新的高分在聚合反应和方法，开发出多种绿色功能材料和智能材料，以提高人类的生活质量，并满足各项工业和新技术的需求。参考文献[1]张留成．《高分子材料导论》，化学工业出版社：20-22．[2]国家自然科学基金委员会工程及材料科学学部．《有机高分子材料科学》，科学出版社：52-56．[3]黄丽．《高分子材料（第二版）》，化学工业出版社：245-257．[4]陈栓虎．《高分子材料》．西北大学化学系：4-5,140-146．[5]徐喜民，王冀敏．21世纪功能高分子材料．内蒙古石油化工，2004，第30卷：25-27．[6]赵利利．论新型高分子材料的开发与应用科技向导，2011年第03期．[7]韩志超，董侠．高分子材料研究新进展．当代石油石化，2006年05期.．[8]韩冬冰，王慧敏编著．《高分子材料概论》，中国石化出版社，2003年第一版.．[9]丁浩．塑料应用技术．化工出版社，2000年第一版．[10]国家自然科学基金委员会．高分子材料科学，科学出版社：1994年第一版．[11]张留成．高分子材料进展．化学工业出版社，2005年第一版．[12]何天白，胡汉杰．《功能高分子与新技术》，化学工业出版社，2001年1月第一版．[13]周天泽.．重塑被弃的金字塔---化学如何变废为宝；湖南教育出版社，1997年第一版．[14]杨宏秀，谷云骊，傅希贤，宋宽秀．化学与社会发展化学工业出版社，2002年第一版．[15]LucyPrydeEubanks,CatherineH.Middlecamp等．《化学与社会》，化学工业出版社，2008年第一版．