高分子化學[綜合性學科]:高分子化學是研究高分子化合物的合成、化學反應、 -百科知識中文網

概述

在人類社會5000年發展的漫長歲月中，人們雖然天天與天然高分子材料打交道，但是對它們的科學本性卻一無所知，不知道棉、麻、絲、木材、澱粉等等都是天然高分子化合物。直到20世紀初期，經過施陶丁格等一些化學家們的共同努力，才徹底改變了這個局面。

簡介

高分子化學是高分子科學的三大領域之一，它包括高分子化學、高分子物理和高分子工藝。高分子化學是研究高分子化合物的合成、化學反應、物理化學、物理、加工成型、套用等方面的一門新興的綜合性學科。

高分子化學包括塑膠、合成纖維、合成橡膠三大領域。如今，建立了頗具規模的高分子合成工業，生產出五彩繽紛的塑膠、美觀耐用的合成纖維、性能優異的合成橡膠。高分子合成材料，金屬材料、和無機非金屬材料並列構成材料世界的三大支柱。

發展歷程

合成高分子的歷史不過90年，所以高分子化學真正成為一門科學今年整整80年，但它的發展非常迅速。目前它的內容已超出化學範圍，因此，現在常用高分子科學這一名詞來更合邏輯地稱呼這門學科。狹義的高分子化學，則是指高分子合成和高分子化學反應。

人類實際上從一開始即與高分子有密切關係，自然界的動植物包括人體本身，就是以高分子為主要成分而構成的，這些高分子早已被用作原料來製造生產工具和生活資料。人類的主要食物如澱粉、蛋白質等，也都是高分子。只是到了工業上大量合成高分子並得到重要套用以後，這些人工合成的化合物，才取得高分子化合物這個名稱。

後來，經過研究知道，人工合成的高分子和那些天然存在的高分子，在結構、性能等方面都具有共同性，因此，就都叫做高分子化合物。工業上或實驗室中合成出來的稱為合成高分子，一般所說的高分子，大都指合成高分子，天然存在的高分子簡稱天然高分子。

顧名思義，高分子的分子內含有非常多的原子，以化學鍵相連線，因而分子量都很大。但這還不是充足的條件，高分子的分子結構，還必須是以接合式樣相同的原子集團作為基本鏈節(或稱為重複單元)。許多基本鏈節重複地以化學鍵連線成為線型結構的巨大分子，稱為線型高分子。有時線型結構還可通過分枝、交聯、鑲嵌、環化，形成多種類型的高分子。其中以若干線型高分子，用若干鏈段連線在一起，成為巨大的交聯分子的稱為體型高分子。

從高分子的合成方法可以知道，合成高分子的化學反應，可以隨機地開始和停止。因此，合成高分子是長短、大小不同的高分子的混合物。與分子形狀、大小完全一樣的一般小分子化合物不同，高分子的分子量只是平均值，稱為平均分子量。

決定高分子性能的，不僅是平均分子量，還有分子量分布，即各種分子量的分子的分布情況。從其分布中可以看出，在這些長長短短的高分子的混合物中，是較長的多還是較短的多，或者中等長短的多。

高分子具有重複鏈節結構這一科學概念，是德國著名化學家H.施陶丁格

（Hermann Staudinger 1881—1965）在1922年提出的，但沒有得到當時化學界一些人的贊同。直到30年代初，通過了多次實踐，這一概念才被廣泛承認。正確概念一經成立，就使高分子有飛躍的發展。當時鏈式反應理論已經成熟，有機自由基化學也取得很大的成就。三者的結合，使高分子合成有了比較方便可行的方法。

實踐證明，許多烯類化合物，經過有機自由基的引發，就能進行鏈式反應，迅速地形成高分子。由20世紀30年代初期到40年代初期，許多現在的通用高分子品種，都已按此方法投入工業生產。在1935年卡羅瑟斯又發現用縮聚方法合成高分子，研製成功聚醯胺，人們稱為尼龍。後來，為了合理的加工和有效的套用，高分子結構和性能的研究工作逐漸開展，使高分子成為廣泛套用的材料。同時，一門新興的綜合性學科——高分子科學——從40年代下半期開始，蓬勃地發展起來。

高分子科學可以分為高分子化學(狹義的)、高分子物理和高分子工藝學三部分。高分子化學又分為高分子合成、高分子化學反應和高分子物理化學。高分子物理研究高聚物的聚集態結構和本體性能。高分子工藝學又分為高聚物加工成型和高聚物套用。

高分子雖然分子量很高，但是它們所具有的官能團，仍然與一般小分子有機化合物有一樣的反應性能。但其反應性能受兩種特有因素的影響：高分子是長鏈結構，這個長鏈是曲曲折折的蜷曲形。有規則的蜷曲(摺疊)形成晶態，無規則的蜷曲形成非晶態；高分子的分子與分子堆砌在一起。有規則的堆砌形成規整的晶態排列；無規則的堆砌形成非晶態。規整結構中分子排列緊密，試劑不易侵入，官能團不易起反應；不規整結構中分子排列疏鬆，試劑容易侵入，官能團容易起反應。

天然高分子的化學轉化，早在19世紀就為人們所研究和利用。1845年舍恩拜因就發現纖維素可以硝化，成為硝酸纖維素。1865年許岑貝格爾把纖維素乙醯化成為醋酸纖維素。粘膠人造絲的生產也是通過纖維素的化學變化來實現的。

高分子的化學反應，有些是破壞性的，例如高分子光降解、高分子熱降解、高分子氧化等。它們使高分子材料老化，性能變壞，以致最後不能使用。但不少反應是有用的，甚至是重要的高分子合成方法，例如橡膠硫化成為具有彈性的橡皮；纖維素黃化，製成粘膠纖維；聚乙酸乙烯酯先水解成聚乙烯醇，再與甲醛縮合，紡成的纖維即維輪；高分子先轉化成自由基，再與另一單體形成接枝共聚物；兩種高分子鏈段用化學方法連線起來，成為嵌段共聚物。此外，還可以把某些元素或基團先接到高分子上去，再進行化學反應，反應後還可解脫，以完成某些分離、分解和合成工作，例如高子交換樹脂、固定化酶、多肽、某些激素甚至蛋白質的合成等等。

高分子鏈結構包括鏈節的化學結構，鏈節與鏈節連線的化學異構和立體化學異構、共聚物的鏈節序列、分子量及分子量分布，以及分子鏈的分支和交聯結構。

在適當情況下，這些結構相同的鏈節，正如許多相同的小分子可以整齊地排列起來成為晶體一樣，也可以局部摺疊起來成為片狀結晶態，稱為片晶。片晶又可以堆砌成球狀，稱為球晶。在高分子的分子與分子之間，相同的鏈節也可排列成為片晶，片晶再堆砌成為球晶或其他晶態；那些未摺疊起來的一部分分子是非晶態的。非晶態部分也有一定的結構。小分子化合物，要么是結晶的，要么是非晶態的；而高分子化合物，則可以一部分是晶態結構，另一部分是非晶態結構。

高分子鏈結構是一級結構；孤立高分子鏈，即稀溶液中高分子的形態，如無規線團、螺旋、雙螺旋、剛性棒或橢球等是二級結構；三級結構指高聚物分子聚集態結構，即分子鏈與分子鏈之間的堆砌。聚集態結構隨著加工成型方法的不同而有所不同。具有聚集態結構的高分子，稱為高聚物。

多數線型高分子，可以在相應的溶劑中溶解，形成溶液。高分子溶液是真溶液，而不是以前所認為的膠體溶液。高分子是長鏈結構，在流動時能相互阻滯，因此高分子溶液是粘稠的。一般情況下，分子鏈愈長，粘度愈大。當光束通過高分子溶液時，由於高分子比較大，可以發生光的散射，分子愈大，散射愈強。

高分子遠比溶劑分子重，在超高速離心下，高分子的移動比溶劑分子快，擴散比溶劑分子慢。分子量愈大，這些區別愈明顯。利用這些高分子溶液性能，可以測定高分子的分子量。研究高分子溶液，除了能測定分子量及其分布以外，還可從溶液的各種性質推測高分子的形態結構等。

高分子與小分子不同，具有強度、模量，以及粘彈、疲勞、鬆弛等力學性能，還具有透光、保溫、隔音、電阻等光學、熱學、聲學、電學等物理性能，由於具有這些性能，高聚物可作為多種材料套用。高聚物的結構與加工成型的方法有關。因此，要取得高聚物的優良性能，必須採用適當的加工成型方式，使它形成適當的結構。例如，成纖的高聚物，在紡絲以後必須在特定溫度下進行牽伸取向，才能達到較高強度。

高聚物作為材料使用，主要可分塑膠、纖維和橡膠等，都需要加工成一定的形狀方可使用。此外，用做分離、分析材料的離子交換樹脂，在聚合過程中就可製成可使用的球形顆粒；用做油漆塗料的高聚物，只須溶在適當溶劑中，就可使用，無須加工成型。

高分子生產的迅速發展，說明了社會對它的需要量的迅速增加。高分子材料首先用作絕緣材料，用量至今還很大，特別是新型高絕緣材料。例如滌綸薄膜遠比雲母片優越；矽漆等用作電線絕紡漆，與紗包絕緣線不可相提並論。由於種種新型、優異的高分子介電材料的出現，電子工業以及計算機、遙感等新技術才能建立和發展起來。

高分子作為結構材料，在代替木材、金屬、陶瓷、玻璃等方面的套用日新月異。在農業，工業和日常用途上，它的優點很多，如質輕、不腐、不蝕、色彩絢麗等，用於機械零件、車船材料、工業管道容器、農用薄膜、包裝用瓶、盒、紙，建築用板材、管材、棒材等等，不但價廉物美，而且拼裝方便。還可用於醫療器械，家用器具，文化、體育、娛樂用品，兒童玩具等，大大豐富和美化了人們的生活。

合成纖維的優越性，如輕柔、不縐、強韌、挺括、不霉等，也為天然纖維棉、毛、絲、麻等所不及。尤其重要的是它們不與糧食爭地，一個工廠生產的合成纖維，可以相當上百萬畝農田所能生產的天然纖維。天然橡膠的生產，受地區的限制，產量也不能適應日益增長的要求。但合成橡膠不受這種限制，而且其各個品種各有比天然橡膠優良之處。

一般認為高分子材料強度不高、耐熱不好，這是從常見的塑膠得到的印象。現在最強韌的材料，不是鋼，不是釷，不是鈹，而是一種用碳纖維和環氧樹脂複合而成的增強塑膠。耐熱高分子，已經可以長期在300攝氏度下使用。

特別應當提起的是，在航天技術中，火箭或人造衛星殼體從外部空間回到大氣層時，速度高，表面溫度可達5000～10000攝氏度，沒有一種天然材料或金屬材料能經受這種高溫，但增強塑膠可以勝任，因為它遇熱燃燒分解，放出大量揮發氣體，吸收大量熱能，使溫度不致過高。同時，塑膠不傳熱，仍可保持殼體內部的人員和儀器正常工作和生活所需要的溫度。好的燒蝕材料，外層只損壞了3～4厘米，即可保全內部，完成回地任務。

不過高分子材料也有不少弱點，必須開展研究加以克服。比如易燃燒，大量使用高分子材料時，防火是一個大問題，必須使高分子不易燃燒，才能安全使用；易老化，不經久。用作建築材料，要求至少有幾十年的壽命；用於其他方面，也須有耐久性。大量使用高分子材料時，作為廢物扔掉的高分子垃圾，不被水溶解和風化，不受細菌腐蝕，如不處理就會越積越多，成為嚴重公害。必須設法使高分子材料在使用後能適時分解消失。

發展簡史

高分子化學

高分子化學作為化學的一個分支學科，是在20世紀30年代才建立起來的一個較年輕的學科。然而，人類對天然高分子物質的利用有著悠久的歷史。早在古代，人們的生活就已和天然高分子物質結成了息息相關的關係。高分子物質支撐著人們的吃穿住各方面，作為人類食物的蛋白質和澱粉，以及用紡織成為衣物的棉、毛、絲等都是天然的高分子物質。在我國古代時，人們就已學會利用蠶絲來紡織絲綢；漢代，人們又利用天然高分子物質麻纖維和竹材纖維發明了對世界文明有巨大失去作用的造紙術。在那時，中國人已學會利用油漆，後來傳至周邊國家乃至世界。可以說，古代中國在天然高分子物質的加工技術上，例如絲織業、造紙術和油漆製造，是處於世界領先地位的。

歐洲工業革命之以後，許多天然的高分子物質日益成為生產不可缺少的原料，促使人們去研究和開發高分子物質。這時，人們首先遇到了對天然橡膠以及天然纖維的利用和改進。橡膠的產地在熱帶，最早對它的利用也開始於這個地區。哥倫布航海時，曾在拉西美洲的海地看當地人用天然形成的橡膠球進行遊戲。1530年，歐洲人恩希拉介紹了在巴西、蓋亞那等地區的人們利用粗糙的橡膠製作容器防曬布等日用品的情況。然而，在將橡膠用於製造之前，人們面臨著諸多的工藝難題，科學家們都在努力探尋這些難題的解決辦法。首先是黑立桑和馬凱爾在1763年發現橡膠可溶於松節油和乙醚。1823年，馬辛托希用石腦油處理橡膠乳液，得到了常溫時發粘而遇冷則變脆的成品，但顯然不能投入使用。1832年－1850年，人們終於反覆的試驗，使天然橡膠經加工後有了人們想要的性能，這一工作主要是由德國人呂德斯杜夫和美國人古德意完成的。

同時，科學家們也在進行著對天然纖維素的改性試驗。1832年－1845年，通過勃萊孔諾和申拜思的努力，製得了硝化纖維，這一成果曾在一戰時用為製作無煙炸藥。之後，二硝酸纖維被他的同事製作模塑製品，但因其硬度太高而不易製造。1872年，海得以梓腦作為增塑劑，用二硝酸纖維製成了柔韌的塑膠，後被廣泛用於製作照相底片及電影膠片等等。

1885年，法國人夏東奈將由棉花製成的硝化纖維用NH4HS進行脫硝處理，得到了人造絲。這一成果在1889巴黎博覽會展出之後，於當年建立了最早的人造絲工廠。1892年，英國人克勞斯和貝汶，在1844年製得的脫硝硝化纖維的基礎上，用氫氧化納和二硫化碳進行再處理，得到了粘膠纖維，其性能比夏東奈的人造絲更好。1903年，邁爾製得了醋酸纖維。在成功實現了對橡膠和纖維素的改性之後，人們轉而注意到了高分子合成的試驗，在一時期，科學家們通過努力，實現了對兩種高分子化合中物的人工合成。首先是酚醛樹脂，再者是合成橡膠。

1872年，拜爾就已提出來，苯酚和甲醛在酸的作用下，能夠形成樹脂狀的物質。克萊貝格在1891年，對這種樹脂狀物進行了濃鹽酸處理，得到了一種多孔物質，該物質不能燒熔也難溶於水，遺憾的是由於無法結晶提純，他不得不終止了實驗。直到1970年，美國人貝克蘭利用對反應的控制，得到了兩種不同的樹脂，一種是可溶的樹脂，叫作蟲膠代用品，是第一步實驗的產品；另一種是不溶也不熔的樹脂，是實驗第三步的產品。如果在實驗第三階段時加入苯酚，則可使產品提高韌性。這樣最早的合成塑膠－酚醛樹脂產生了，它被推廣用作製造絕緣材料。

高分子化學----實驗研究

1909年，霍夫曼和庫特爾首先提出了關於C5H8的熱聚合專利。1910年，海立斯和麥修斯用鈉做試驗，也得到了C5H8。1912年，美國紐約展出了用合成橡膠製成的輪胎，從而向世界宣布橡膠的人工合成實現了。長期以來，人們對某些高分子物質的研究取得了一定的成果，但對其內部結構研究還較膚淺。1913年，通過威爾斯仄特和崔曼斯特等人的研究，得出了澱粉的通式為（C6H10O5）n，而且知道澱粉的水解物都是葡萄糖，然而，直到1922年，霍厄塞仍然認為澱粉的溶液具有橡膠的性質是由於它們的環狀二聚體通過“部分價鍵”而聚集在一起的原因。

1906年，費歇爾提出它具有多肽結構，併合成了分子量接近1000的多肽。

1910年，華克斯不同意海立斯的環式結構單元，因為他認為天然橡膠分子是環狀結構單元，靠“部分”價鍵結合成直鏈的見解是缺乏根據的。他說，天然橡膠通過乾餾並不能得到海立斯所說的環式結構單元，並且天然橡膠與溴反應後仍然保留著像膠，然而這時已經沒有雙鍵，更不可能有所謂“部分”價鍵。

1920年，有機化學家畢克斯以《關於聚合反應》一文對以上的各種觀點進行了反駁，他不同意把天然橡膠和纖維素的結構歸結為多元的環的物理締合方式，並明確提出，成為環狀化合物和成為共價鍵結構的長鏈高分子化合根本不是一回事。畢克斯於1922年，將天然橡膠加氫，發現其“溶液”仍然具有膠體性質。基於以上的成果，他在1924年明確提出了天然橡膠分子是高分子量的大分子，並認為這些高分子量的大分子不管溶於何物，其膠體是與小分子締合得來的膠體是不同的。畢克斯的這種大分子的概念提出以後，在當時並沒有立即接受，不少化學家仍然堅持環式結構的見解。1926年，斯本先和多爾研究指出，前人認為整個分子不含大於晶胞的觀點是錯誤的，他們認為纖維素分子可以從一個晶胞長入另一個晶胞而成為直鏈形狀。1928年，施道丁格表示同意這個觀點，並進一步提出，纖維素和橡膠分子的晶胞的大小或晶體的大小與線形高分子的長度無關，其依據是一個大分子可以通過好些晶胞從一個結晶區越過無定形區從而進入另一個結晶區。這恰恰是對當時存在的環式結構說的一個有務指正。

1928年，邁耶和馬克提出他們的觀點，說橡膠分子的硫化就是使大分子間形成共價交聯，區別了線形高分子與網狀高分子。1930年，施道丁格又進一步提出了高分子稀溶液的粘度和分子量之間的關係，從而引起了定量測定高分子分子量的興起。

1932年，施丁格發表了一部關於高分子有機化合物的總結性論著，高分子化學建立了。在此之後，高分子化學理論迅速發展，高分子工業也蓬勃興起。

以後的40年間高分子化學及工業達到飛速發展階段。第二次世界大戰刺激了高分子化學和化學工業的發展，德國首先合成了橡膠，美國也加速發展高分子工業。戰後由於消費品的需求量增加，高分子化學的系統研究大規模地開展起來。中國的高分子化學及高分子工業也是在戰後，特別是1949年之後，才真正成長發展起來。

高分子化學的發展主要經歷了天然高分子的利用與加工、天然高分子的改性、合成高分子的生產和高分子科學的建立四個時期。從三十年代起隨著合成高分子的發展而逐漸建立起來與高分子相關的反應動力學、化學熱力學、結構化學、高分子物理、生物高分子等分支學科，形成了一門系統的高分子科學。

學科分支

高分子合成

高分子反應

功能高分子

天然高分子

高分子物理及高分子物理化學

高分子理論化學

聚合物工程及材料

科學分類

高分子化學

縮合聚合

一個縮聚反應生成高分子取決於單體的官能度（單體反應基團的平均數），官能度至少要等於2，才能生成線性高分子，官能度大於2可能生成支鏈或交聯的高分子。縮聚反應在反應過程中要縮去某些小分子，經常是水，如聚酯及聚醯胺就是這類反應的典型產物。從化學平衡的角度看這些小分子要除去，分子量才能變得大，但是技術上很難達到。故縮聚物的分子量一般在2萬，而下面要提及的加聚物的分子量一般在20萬。實現縮聚的方法很多，如熔融聚合、溶液聚合、界面縮聚等。

加成聚合

。在反應動力學上與縮合聚合完全不同，加聚反應不生成任何小分子副產物。加聚反應的單體一般是烯烴類的化合物，在引發劑的引發下發生聚合，一般的引發劑為自由基型、離子型及金屬絡合物等。加聚反應一般分為3個階段：鏈引發、鏈增長、鏈終止階段。縮聚和加聚的方法可分別得到兩種類型的高分子，縮合型和加成型。值得提及的是縮聚反應亦可製取加聚型的高分子，反之亦然。無論是哪種類型的高分子，如果合成中包括一種單體，那么得到的高分子稱之為均聚物。如果高分子是由兩種或兩種以上的單體所得，這樣的高分子稱之為共聚物。共聚物又分交替共聚物、無規共聚物、接枝及嵌段共聚物。共聚能改變高分子的性質，如力學性能和染色性能等。

一般說來高分子是穩定的，但在光、空氣、水等的環境中會逐漸發生斷鏈，致使聚合物的聚合度降低，通常稱之為降解。這些反應是破壞性的，但不能說是不需要的，如農用薄膜，報廢之後就很希望它們迅速地降解。另外一些高分子反應是很有用的，特別是當缺少某些單體，常通過處理預製的高分子所得到。尤其是功能高分子常涉及到的高分子反應。

科研研究

高分子化學實驗室

蘇聯從20年代開展合成橡膠的研究，30年代初首先在世界上實現了丁鈉橡膠的工業化生產。在這個領域蘇聯化學家一直在起主要作用。以後，蘇聯學者又研究了能控制分子量與分布的負離子聚合作用的動力學與機制。研究了陽離子催化劑的條件下很多不飽和化合物聚合作用的機理和環狀陽離子聚合作用特徵。

60年代，為了適應當時宇宙飛行與航空事業發展的需要，對於耐高溫高分子的合成和研究出現了高潮。蘇聯學者通過對縮聚反應機理的研究合成了芳香族聚醯胺和芳香族雜環聚合物等一系列耐熱高分子聚合物。蘇聯學者採用各種方法研究纖維素的改性過程。目前正在尋找以羥乙基、羥丙基、羧甲基纖維素為基礎的共聚物，作為水溶性增稠劑，以降低流體動力學阻力和凝聚作用，套用於石油、纖維素紙和其它工業生產。最近10多年來，蘇聯科學院化學物理研究所在相當大的範圍內進行了聚合物的老化和穩定作用的研究，完成了大量熱氧化和光氧化動力學與反應機理的經驗研究，發現了防氧化劑的臨界濃度，解釋了防氧化劑的混合物中協同作用現象，研究了光穩定劑的禁止效應過程。

目前，喀山、高爾基、坦波夫、烏法、列寧格勒、莫斯科等地都在進行聚合物的降解和環境老化方面的研究。考察了液體和氣體腐蝕介質（氧、鹼金屬、鹽、臭氧）中聚合物降解；研究了可被生物體降解吸收的生物降解高分子；廣泛研究了酚的主體障礙化學，合成了套用廣泛、無毒、不染色的防老化劑和聚合物穩定劑。元素有機聚合物、雜鏈聚合物的研究與套用在蘇聯得到了順利發展。合成了一種作為氣體高效分離隔膜套用的新型聚合物——聚烯矽；制出了大約40種含氟塑膠。熱穩定、玻璃態、低溫橡膠在鐘錶中已得到廣泛套用。獲取了側鏈帶有磺基和羧基的高氟聚合物以及以有機磷和各種元素有機化合物為基礎的聚合材料。

最近，蘇聯科學院烏克蘭科學中心合成了不同結構的含鉭低聚物，並以此為基礎製得了具有高耐熱性、高介電性和高粘附性的粘合聚合物。並運用這種聚合物生產出真空緊密膠和亞鐵酸鹽-矽微晶玻璃材料膠。

近年來蘇聯高分子化學的主要研究方向是改進和完善合成新型高分子聚合物的方法，製取了大量的適合於現代技術需要的聚合材料和複合材料。在醫用高分子聚合材料方面也取得了一定成果。研究合成了大量的以親水聚合物（肽、蛋白質、肝素、纖維蛋白酶、膽固醇）為基礎的具有生物特性的聚合吸著劑。這類水凝膠和大孔吸著劑可以用於製造可混溶血液的聚合材料和分離、提純生物活性物質。蘇聯烏克蘭有機化學研究所和高分子化學研究所研製出一種新型的含有二肽鏈的聚合物基礎鏈——“分節”的聚氨酯聚合物。這種高分子材料具有令人滿意的抗血凝性，能夠用於修復人體內部器官。另外，還合成了經過改性處理的具有活性的、直接起延緩作用的血液抗凝血劑——丙烯和丙烯酸的水溶性共聚物，確定了這類具有生理活性聚合物分解代謝的機理。同時模擬生物膜作用，研究合成具有各種分離功能的高分子膜。例如研究用抗原決定素和天然抗原化學複合體的方法合成活性膜聚合物，這對於建立人工免疫系統具有重要意義。蘇聯學者還研究合成了與多核苷酸有互補作用的嘌呤和嘧啶的羥乙基纖維素衍生物，這是一種很有前途的抗病毒製劑。

研究領域

高分子化學----反應原理

目前專家同行公認的一些學科前沿領域大致可以歸納為：一、高分子化學。新的高分子化合物的分子設計與合成，新的聚合反應及方法是貫穿的兩條匯流排，例如活性聚合、納米粒子合成、超分子體系自組裝等；二、高分子物理。高分子鏈結構的研究、聚合物的聚集狀態結構以及其結構與性能、功能之間的關係研究作為主線，例如利用原子力顯微鏡技術探究材料表面的微觀電子原子的排列結構、利用光散射技術探究其動態聚集的分子大小及分布、藉助數學和計算機兩大工具進行實驗現象的模擬和理論解釋等；三、功能高分子以及新技術研究。

目前主要有光電磁功能高分子、高分子液晶顯示技術、分子器件、高分子藥物、控制藥物釋放材料、醫療診斷材料、人體組織修復材料和代用品、微小機械材料和各種敏感檢測材料等。此外，通用高分子的改性技術、天然高分子的改性和利用、聚合物生物降解材料以及聚合物資源的再生利用技術等，涉及到節約成本、廢物利用、環境保護、可持續性發展等關乎人類生存環境的重大課題；四、高分子工程。聚合物反應工程和聚合物成型的問題就成為制約高分子工業發展的一個關鍵，也是科研領域能否得到足夠的資金支持和智力支持而得以持續進步的關鍵。

高分子化學的研究範圍涉及天然高分子和合成高分子。天然高分子存在於棉、麻、毛、絲、角、革、膠等天然材料中以及動植物機體細胞中，其基本物質統稱為生物高分子。合成高分子包括通用高分子（常用的塑膠、合成纖維、合成橡膠、塗料、粘合劑等）、特殊高分子（具有耐高溫、高強度、高模量等性能）、功能高分子（具有光、電、磁等物理特性以及催化、螯合、離子交換等化學性質）、仿生高分子（具有模擬生物生理特性）以及各種無機高分子、複合高分子和高分子複合材料等。

發展趨勢

高分子化學----研究成果

天然與合成高分子

它與人類生活有著密切的關係。在過去幾千年漫長的歲月里，人們一直在利用天然高分子澱粉和蛋白質作為充飢用。木、竹等作為建築材料。一切生命物質的基本結構單元也都是高分子化合物。由於天然高分子材料的性能有局限性，到19世紀中葉出現了對天然高分子進行化學改性。1939年美國人發明了用S硫化天然橡膠，賦予了橡膠製品的堅韌和彈性，從此發展起橡膠工業。1868年用硝酸溶棉纖維製成硝化纖維，作為火藥和硝基漆。用NaOH和CS2溶解棉纖維製成人造絲，粗膠纖維。用醋酸酐酯化纖維製成人造絲，膠片，塗料等。合成高分子是1909年Backeland最早用苯酚與甲醛合成了酚醛樹脂製成電木塑膠開始的。此後先後合成醇酸樹脂，聚氯乙烯樹脂，脲醛樹脂。30年代聚苯乙烯，聚醋酸乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，氯丁，丁苯，丁腈橡膠等相繼工業化。值此高分子合成化學正在萌芽之際，迫切需要科學性的理論指導。1920年德國化學家H．staudinger提出了大分子結構概念。奠定了高分子學科的理論基礎。此後高分子化學大師P．J．plory在縮聚反應理論，高分子溶液的統計熱力學和高分子構象的統計力學方面做出了傑出的貢獻，從而開發出大量的合成高分子化合物。50年代德國化學家R．Ziegler與義大利化學家G。Natta分別發明金屬絡合配位催化劑製得低壓聚乙烯和有規聚丙烯。這無疑是劃時代的發明。60年代高分子合成化學，高分子物理和高分子加工達到了成熟階段。促使聚烯烴、合成橡膠、工程塑膠都有了新的發展。70年代由於石油危機原料漲價曾一度使高分子化學發展速度減慢。但問題很快很到解決。開展有特殊功能高分子的研究和高分子向生物醫用進軍使高分子化學又進入一個嶄新的階。80、90年代高分子化學對各種高性能、多功能新材料開發起到重要的作用。開發出多種新型的高分子材料。

對各項工業的重要作用

20世紀中以來，高分子化學尤其是塑膠，纖維，橡膠三大合成材料的發展速度驚人。40年代39萬噸，50年代210萬噸，60年代950萬噸，70年代4100萬噸，80年代超過了1億噸。平均每10年增長5倍。三大合成材料之所以如此高速發展主要原因就是人們生活需要。由於天然資源的不足，人們不得不用合成材料來補足。三大合成材料產量已超過了天然資源。另一原因是原料來源豐富，適合現代化大工業生產。年產1萬噸天然橡膠需要熱帶土地10萬畝，載種3000萬顆橡膠樹，每年需勞動力5萬人，等7—8年後才能割膠。但每年生產等量的合成橡膠只需150人生產廠。同樣建一個年產20萬噸合成纖廠相當於400萬畝棉田或4000萬頭綿羊的產量。在各項工業中一噸高分子材料可代替了3—7噸金屬材料，在電子、電器，機械工業，建築，農業廣泛的套用，成為國民經濟發展必不可少的材料。高分子化學----研究課題

高分子化學的展望

21世紀人們將生命科學，環境保護，維護人體健康的醫藥擺在第一位；第二位無疑的就是材料科學。而高分子工業是材料科學的基石。高分子化學在新世紀的大力發展，勢在必行。新材料的採用將提高人類的生活質量，滿足各項工業和新技術需求。高分子化學工業在新世紀裡將致力於創新高分子聚合反應和方法，開發出多種的功能材料和智慧型材料。所謂綠色化既對環境無害，也就是廢物排放的最小化。把污染消滅在源頭，這些概念20世紀80年代初提出來後很快就為國際上廣泛的接受，成為各分支學科發展的前沿。化學產業既是環境污染的禍根，也是治理環境的必要途徑。高分子化學用多種原料，催化劑、溶劑、助劑、中間品、以及生產中產生廢液、廢渣等均為有害物質，在生產過程中不可避免的向環境排放，必須儘快研究解決。目前的研究熱點是採用無毒、無害或可再生資源為原料，實現不排放廢物，採用光、電、熱，等物理方法進行高分子反應和固化。以水和超臨界流體CO2代替溶劑，生產綠色燃料，綠色塗料，和可降解塑膠解決目前的環境污染問題。上世紀末，出現均相單一活性中心催化劑，通過控制聚合實現了烯烴活性聚合而得到了均勻分子量高分子產物，基本達到了立構控制和分子量控制，儘管有些聚合物存在不足，目前尚不能很好的套用，但這確是α-烯烴聚合的一大創舉。按照產品性能和加工的需要，控制不同分子量的分布、不同立構和不同的結晶度進行高水平分子設計，不僅可以大幅度的改進產品質量，而且能開發出更多的新功能材料。上世紀主要開發了大規模的高分子合成材料，而新世紀將會是開發新技術需要的特種功能和智慧型材料。所謂智慧型材料，就是它的作用和功能可隨外界條件的變化而有意識的調節，修飾和修復。智慧型材料及其結構擬於新世紀用於飛機、航天飛行器中，以實現飛行器的自檢測、自控制、自修復、自校正，自適應等功能，有較高的抗損傷性。此外當不同的單一化學聚合表現出某些局限性時，人們採用高分子與無機粒子複合材料，將無機粒子引入聚合物中製取有機/無機高分子將會有大發展。

在新世紀中，高分子化學通過分子的納米合成實現材料的納米化。它包括有高分子薄膜、纖維，和晶體等材料。此外高分子仿生合成和生物合成等都將成為高分子化學發展的熱門。

研究現狀

高分子化學

中國高分子化學家和高分子化學教育家，馮新德根據高分子科學既是基礎科學又是套用科學的特點，要求把高分子合成與結構性能的研究緊密結合在一起。從石化工業的發展，他主張理科人才進入石油化工部門的研究單位，這樣有利於對引進技術的消化吸收，而後有所創新。在科研中倡導務實又要創新。例如70年代在校辦化工廠期間，他認為除了組織有關產品如齒科自凝樹脂、厭氧膠的生產最佳化配方外，還應開發能快速引發的體系，研究其引發機理，厭氧膠的穩定劑的作用等，使科研緊密聯繫生產實際。

他主張科研工作只有不斷創新才有生命力。他長期以來主要研究高分子化學基礎理論，在下列各方面的研究中取得創新成果。在烯類自由基聚合方面，內容涉及氧化還原引發體系和反應機理，在過氧化物與胺引發體系中，證實來自過氧化物和胺組分反應產生的兩種自由基都能引發單體聚合，首次提出有機過氧化氫物與胺體系的引發機理，並由實驗得到證實，烯類接枝聚合和反應機理；其難點是弄清接枝地點與接枝機理，套用模型化合物的反應，弄清了聚醚氨酯、聚醚聚酯的接枝地點和提出接枝機理；非共軛雙烯類自由基及負離子聚合。

兩者都能得環化聚合物；吸電子烯類單體的電荷轉移光引發聚合的研究甚少，通過含胺及其他給電子體的光敏引發聚合的研究，首次將芳胺由叔胺擴展至伯、仲胺，在光敏引發聚合方面證實可以通過CTC激發或定域激發兩個途徑；在離子聚合方面，有四氫呋喃為主的開環聚合與共聚合和反應機理，以及有關嵌段共聚合等，首次發現二醯氯（癸二醯或已二醯氯）/高氯酸銀體系引發四氫呋喃聚合是一活性聚合，將活性鏈中心由正離子轉變負離子烯類聚合，得到聚甲基丙烯酸甲酯—聚四氫呋喃—聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物。

70年代以來開展功能高分子研究，特別是涉及光敏高分子以及生物醫用高分子，包括抗凝血高分子材料、高分子藥物和高分子生物材料中的藥物緩釋體系等方面。研究出這些材料的合成方法；通過分子設計可以合成不同結構的嵌段共聚物，來調節其降解和釋放藥物的速度，能達到藥物的常效恆速釋放。最近二三年來又開展了生物老化中化學機理的研究等。

在上述的各個研究方面都取得了豐碩成果，完成了中國科學院基金、國家自然科學基金、國家教委博士點基金，衛生部計生委基金等項目。其中“胺存在下的烯類聚合與引發機理”獲1986年國家教委科技進步獎二等獎和1987年國家自然科學獎三等獎；“正離子開環聚合‘活性’鏈的研究”獲1987年國家教委科技進步獎二等獎，“烯類自由基聚合引發體系研究”獲1990年國家教委科技進步獎（甲類）二等獎。

2010版圖書

書名: 高分子化學

作　者：徐玲

出版社：中國石化出版社

出版時間： 2010年01月

ISBN: 9787511401328

開本： 16開

定價: 30元

內容簡介

《高分子化學(第2版)》內容簡介：全書內容共分八章，在緒論中對高分子化學中的名詞和概念進行了概述，其餘各章分別介紹了逐步聚合、自由基聚合、自由基共聚合、聚合方法、離子聚合、配位聚合、聚合物的化學反應，每章附有思考題。

《高分子化學(第2版)》適用於高職高專的化工技術類、輕化類、材料類專業，也町供相關技術人員參考。

圖書目錄

第一章緒論

第二章逐步聚合

第三章自由基聚合

第四章自由基共聚合

第五章聚合方法

第六章離子聚合

第七章配位聚合

第八章聚合物的化學反應

……

2006版圖書

書名:高分子化學

ISBN:750258776

作者:張興英//程珏//趙京波

出版社:化學工業出版社

定價:34

頁數:306

出版日期:2006-8-1

版次:1

開本:16開

包裝:平裝

簡介

本書為配合高分子化學國家精品課程建設需要，補充了近一二十年高分子化學的新進展，是為高等學校本科生學習高分子化學而編寫的教科書，對於在相關領域學習和研究的碩士、博士研究生、科學工作者、工程技術人員，也不失為一本學習高分子化學基本原理及高分子製備的參考書。主要介紹了聚合物的分類和命名、聚合反應等內容。其餘各章分別介紹了逐步聚合、自由基聚合、離子型聚合、配位聚合、開環聚合、共聚合、聚合方法等內容。

2011版圖書

書名:高分子化學

作者:潘祖仁

定價:￥30.00

出版社:化學工業出版社

ISBN:9787122107985

出版日期:2011年9月1日

編輯推薦

《高分子化學(第5版)》該教材自1986年出版以來，為全國高校普遍選用，深得好評。已出版到第五版。曾獲得國家級優秀教材獎、優秀暢銷書獎、化工部優秀教材一等獎等多種獎項。被評為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、國家精品課程教材。在學科性質變化和修讀專業而增寬的雙重新情況下，潘祖仁教授做了全面修訂工作。希望新教材容納更多的內容，更多的說理，更加簡練，更廣的適應面。考慮到不同層次學校對內容要求的差異，特將第五版寫成兩種版本。即《高分子化學》（增強版）、《高分了化學》（第五版）。兩種版本仍以聚合反成和聚合物化學反應的機理和動力學作主經線，進一步考慮配以更多的聚合物品種作緯線，意在交織深化。

內容簡介

《高分子化學-第5版》教材自1986年初版以來，已多次重印並再版三次，《高分子化學-第5版》為第五版。全書共分9章。在緒論中介紹了高分子的基本概念、聚合物的分類和命名、聚合反應等內容。其餘各章分別就縮聚和逐步聚合、自由基聚合、自由基共聚合、聚合方法、離子聚合、配位聚合、開環聚合、聚合物的化學反應進行詳細的介紹。每章末都附有本章提要和習題，其中計算題還提供了參考答案。《高分子化學(第5版)》作為四大化學並列教材，適用於工科、理科、師範大學使用，也可供大專、業餘大學及科研、生產技術人員參考。

圖書目錄

1 緒論1 1.1 高分子的基本概念1

1.2 聚合物的分類和命名2 1.2.1 聚合物的分類2

1.2.2 聚合物的命名2 1.3 聚合反應6

1.3.1 按單體.聚合物結構變化分類6 1.3.2 按聚合機理分類7

1.4 分子量及其分布8 1.4.1 平均分子量8

1.4.2 分子量分布9 1.5 大分子微結構10

1.6 線形、支鏈形和交聯形大分子11 1.7 凝聚態和熱轉變11

1.7.1 凝聚態11 1.7.2 玻璃化溫度和熔點12

1.8 高分子材料和力學性能13 1.9 高分子化學發展簡史14

提要16 思考題17

計算題17 2 縮聚和逐步聚合18

2.1 引言18 2.2 縮聚反應19

2.3 線形縮聚反應的機理21 2.3.1 線形縮聚和成環傾向21

2.3.2 線形縮聚機理21 2.3.3 縮聚中的副反應23

2.4 線形縮聚動力學24 2.4.1 官能團等活性概念24

2.4.2 不可逆線形縮聚動力學24 2.4.3 可逆平衡線形縮聚動力學28

2.5 線形縮聚物的聚合度29 2.5.1 反應程度和平衡常數對聚合度的影響29

2.5.2 基團數比對聚合度的影響30 2.6 線形縮聚物的聚合度分布32

2.6.1 聚合度分布函式32 2.6.2 聚合度分布指數33

2.7 體形縮聚和凝膠化33 2.7.1 Carothers法凝膠點的預測34

2009年版圖書

書名：高分子化學

書號：9787302197881

作者：唐黎明

定價：39.8元

出版日期：2009-5-1

出版社：清華大學出版社

內容簡介

本書為清華大學教材。全書系統講述了高分子化合物的合成原理及其化學反應，並扼要介紹了聚合物的結構和性能。全書共分9章，包括緒論、聚合物的結構與性能、逐步聚合、自由基聚合、自由基共聚合、自由基聚合實施方法、離子聚合、配位聚合和聚合物的化學反應。

本書可作為高等院校高分子專業的教材，也可作為從事本專業的科研人員、工程技術人員的參考書。

潘才元主編書籍

圖書詳細信息:

ISBN:7-312-00845-3
定價:20.00元
版本:1
裝幀:平裝
出版年月:199707

圖書簡介:

高分子工業已成為國民經濟的支柱產業。高分子材料已滲透到日常生活和工業的各個部門，它是通過聚合反應製備的。高分子化學主要論述聚合反應機理、動力學和熱力學、分子量及其分布以及聚合物的結構。它是高等院校中高分子化學與物理和高分子材料等專業的專業基礎課教材。
本書參閱了國內外已出版的高分子化學教科書和有關文獻綜述資料，並結合我們多年來的教學實踐編寫而成的。全書共九章，第一章緒論，第二、三、五、七和八章分別敘述了逐步聚合、自由基聚合、離子型鏈式聚合、開環聚合和聚合反應的立體化學，第四、六章為自由基聚合實施方法和鏈式共聚合，第九章為聚合物的化學反應。
本書可作為高等院校高分子專業的教材或參考書，也可供從事與高分子材料研究相關的科技人員參閱。

高分子化學[綜合性學科]

概述

簡介

發展歷程

發展簡史

學科分支

科學分類

縮合聚合

加成聚合

科研研究

研究領域

發展趨勢

天然與合成高分子

對各項工業的重要作用

高分子化學的展望

研究現狀

相關人物

2010版圖書

內容簡介

圖書目錄

2006版圖書

簡介

目錄

2011版圖書

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目錄

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圖書詳細信息:

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