高分子材料研究前沿及發(fā)展趨勢

1、高分子材料研究前沿及發(fā)展趨勢.通用高分子材料向高性能、多功能、低污染、低成本方向發(fā)展通用高分子材料主要是指塑料、橡膠、纖維三大類合成高分子材料及涂料、黏合劑等精細高分子材料。高性能、多功能、低成本、低污染（環(huán)境友好）是通用合成高分子材料顯著的發(fā)展趨勢。在聚烯烴樹脂研究方面，如通過新型聚合催化劑的研究開發(fā)、反應(yīng)器內(nèi)聚烯烴共聚合金技術(shù)的研究等來實現(xiàn)聚烯烴樹脂的高性能、低成本化。高性能工程塑料的研究方向主要集中在研究開發(fā)高性能與加工性兼?zhèn)涞牟牧?。通過分子設(shè)計和材料設(shè)計，深入、系統(tǒng)地研究芳雜環(huán)聚合物材料制備中的基本化學和物理問題，研究其多層次結(jié)構(gòu)及控制技術(shù)，認識結(jié)構(gòu)與性能之間的本質(zhì)聯(lián)系，尋求在加工性能

2、和高性能兩方面都適合的材料。合成橡膠方面，如通過研究合成方法、化學改性技術(shù)、共混改性技術(shù)、動態(tài)硫化技術(shù)與增容技術(shù)、互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、鏈端改性技術(shù)等來實現(xiàn)橡膠的高性能化。在合成纖維方面，特種高性能纖維、功能性、差別化、感性化纖維的研究開發(fā)仍然是重要的方向。同時生物纖維、納米纖維、新聚合物纖維德研究和開發(fā)也是纖維研究的重要領(lǐng)域。在涂料和黏合劑方面，環(huán)境友好及特殊條件下使用的高性能涂料和黏合劑是發(fā)展的兩個主要方向。2.功能高分子材料發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，越來越多的功能高分子材料將從科學發(fā)明、發(fā)現(xiàn)走向?qū)嶋H應(yīng)用在有機/高分子光電信息功能材料領(lǐng)域，光、電、磁等功能高分子材料作為新一代信息技術(shù)的重要載體，

3、在21世紀整個信息技術(shù)的發(fā)展中將占有極其重要的地位。非常值得關(guān)注并可能取得突破的重要方向是：有機/高分子顯示材料特別是電致發(fā)光材料、超高密度高分子存儲材料、高分子生物傳感材料等。此外，還有新型功能高分子材料的設(shè)計、模擬與計算、合成與組裝以及分子納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑。高分子的組裝、自組裝以及在分子電子器件上的應(yīng)用研究等。在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢是：從簡單的植入發(fā)展到再生和重建有生命的組織和器官；從大面積的手術(shù)損傷發(fā)展到微創(chuàng)傷手術(shù)治療；從暫時性的組織和器官修復(fù)發(fā)展到永久性的修復(fù)和替換；從藥物緩釋發(fā)展到控釋、靶向釋放。生物醫(yī)用材料研究的重點是：基于生物學原理，賦予材料和植入體生物結(jié)構(gòu)和生物功能的設(shè)

4、計；可靠地試驗材料生物安全性和預(yù)測材料長期壽命的科學基礎(chǔ)；先進的工藝制造方法學。在吸附分離材料領(lǐng)域，分離膜的發(fā)展重點是在研究聚合物分離膜制備、成膜機理及其與聚合物結(jié)構(gòu)關(guān)系基礎(chǔ)上實現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)與膜分離性能的預(yù)測、調(diào)控與優(yōu)化；通過分離膜與生化技術(shù)的集成，實現(xiàn)合成高分子膜材料的強度與可加工性能以及天然生物膜的特殊選擇性與生物活性的有機組合。對于吸附分離樹脂，不直接利用生物配體，而是通過模擬親和作用及超分子化學的多重作用（分子識別）來設(shè)計合成具有分子識別特征的高選擇性吸附樹脂材料，具有重要的理論意義和實用價值。新型印跡聚合物材料的設(shè)計與制備及選擇性分離功能的研究也是重要的發(fā)展方向。3.高分子材料科學與資源

5、、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展越來越受到重視基于石油資源的合成高分子材料已得到了大規(guī)模的應(yīng)用，在帶給我們方便的同時也帶來了環(huán)境污染的問題，而且50年后將面臨石油資源逐漸枯竭的威脅。因此，基于可再生的動物、植物和微生物資源的天然高分子將有可能成為未來高分子材料的主要化工原料。其中最豐富的資源有纖維素、木質(zhì)素、甲殼素、淀粉、各種動植物蛋白質(zhì)以及多糖等。它們具有多種功能基團，可通過化學、物理方法改性成為新材料，也可通過化學、物理及生物技術(shù)降解成單體或齊聚物用作化工原料。為解決環(huán)境污染問題，一方面生物降解高分子材料的研究已成為研究熱點，另一方面廢棄高分子材料的回收利用也成為重要研究方向。生物降解高分子材料在20世紀

6、末和21世紀初得到迅速的發(fā)展，特別是一些發(fā)達國家的政府和企業(yè)投入巨資開展生物可降解高分子材料的研究與開發(fā)，已取得可喜的進展。生物降解高分子材料要求具有好的成型加工性及使用性能，在完成其使用功能后容易降解，同時還應(yīng)具有可接受的成本。而實現(xiàn)廢棄高分子材料的回收利用，建設(shè)高分子材料綠色工程，是保護人類生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)資源充分利用、保證經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展必須確實解決的全球性戰(zhàn)略問題。4.高分子材料加工領(lǐng)域的研究不斷拓展并深化高分子材料的最終使用性能在很大程度上依賴于經(jīng)過加工成型后所形成的材料的形態(tài)。聚合物形態(tài)主要包括結(jié)晶、取向等，多相聚合物還包括相形態(tài)（如球、片、棒、纖維等）。聚合物制品形態(tài)主要是在加

7、工過程中復(fù)雜的溫度場與外力場作用下形成的。因此，研究高分子材料在加工過程中外場作用下形態(tài)形成、演化、調(diào)控及最終“定構(gòu)”，發(fā)展高分子材料加工與成型的新方法，對高分子材料的基礎(chǔ)理論研究和開發(fā)高性能化、復(fù)合化、多功能化、低成本化及清潔化高分子材料有重要意義。目前這一學科前沿研究領(lǐng)域的主攻方向是：研究在加工成型過程中材料結(jié)構(gòu)的形成與演變規(guī)律，實現(xiàn)對材料形態(tài)的調(diào)控；探索新型加工原理和開發(fā)新加工方法。另外，對于功能高分子材料和自組裝超分子結(jié)構(gòu)材料的加工正成為新興的研究領(lǐng)域。例如通過新型的加工方法得到不同微納尺寸的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于光電器件等領(lǐng)域。5.高分子材料科學與其他學科的交叉不斷加強高分子材料科學與生物科學、

8、生物工程、化學、物理、信息科學、環(huán)境科學等的交叉既促進了高分子材料科學本身的發(fā)展，同時又使高分子材料擴大了其應(yīng)用范圍。例如，仿效生物體的結(jié)構(gòu)或其特定功能的仿生高分子材料，是發(fā)展生物材料的重要途徑。對有機/高分子材料電子過程的研究是使有機高分子材料科學與信息科學緊密結(jié)合，使有機塑料電子學成為一個重要研究方向。掃描探針顯微鏡和超高分辨率等現(xiàn)代檢測技術(shù)的發(fā)展使有機/高分子納米材料的研究得以深入。我國高分子發(fā)展現(xiàn)狀及對策自改革開放我國對外貿(mào)易不斷擴大，加入WTO更為國內(nèi)企業(yè)提供了更多公平競爭的機會，中國已儼然成為貿(mào)易大國。但貿(mào)易大國不等于貿(mào)易強國，我國在對外貿(mào)易中存在的問題不能不引起我們重視。分析現(xiàn)狀

9、、制定對策，顯然具有重要意義：對外貿(mào)易現(xiàn)狀分析從宏觀層面分析，我國對外貿(mào)易具有以下四個特點：1.進出口貿(mào)易總額逐年增大。根據(jù)商務(wù)部的統(tǒng)計資料，中國的對外進出口從1978年206.4億美元增長到2002年6207.7億美元，2003年進出口總值更達到8512.1億美元，再創(chuàng)新高。2.經(jīng)貿(mào)格局發(fā)生了變化，但實質(zhì)出口產(chǎn)品仍以勞動密集型產(chǎn)品為主，工業(yè)附加值不高。以中國最重要的貿(mào)易伙伴美國(加上香港的轉(zhuǎn)口貿(mào)易，對美貿(mào)易占到中國總貿(mào)易的25%以上)為例。據(jù)美國商務(wù)部的統(tǒng)計，2002年中國對美出口排在前五項的商品分別是雜項制品(18.44%)、辦公用機械及自動數(shù)據(jù)處理設(shè)備(11.7%)、電信及聲音的錄制及重

10、放裝置設(shè)備(10.74%)、鞋靴（8.7%）、電力機械器具(8.09%)。單從數(shù)據(jù)來看，中國對美出口以紡織服裝為主的格局已開始發(fā)生變化，計算機通信類產(chǎn)品出口份額在上升。但是結(jié)合中國商務(wù)部的統(tǒng)計可以看到，中國高新技術(shù)產(chǎn)品出口的主要貿(mào)易方式仍然是加工貿(mào)易類。仍然是以勞動密集型型產(chǎn)品為主、工業(yè)附加值不高。3.貿(mào)易伙伴過于集中、抗風險能力不足。我國的貿(mào)易伙伴仍相對集中在歐亞和美洲，特別是有限的幾個世界主要國家，如排前3位的分別為日、美和歐盟，對這三者的貿(mào)易額占到總額的近一半。這種貿(mào)易格局不具備足夠的抗風險能力，一個明顯的例子就是近來由于這幾個主要貿(mào)易伙伴經(jīng)濟不景氣紛紛采取保守的貿(mào)易政策使得中國的對外貿(mào)

11、易額受到了較大的影響，到2003年中國的對外貿(mào)易順差為255.4億美元，同比減少了16.1%。4.傳統(tǒng)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)受到國際市場比較大的影響。我國傳統(tǒng)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)主要是一些勞動密集型的產(chǎn)業(yè)，近幾年這些產(chǎn)業(yè)商品的國際市場有萎縮的現(xiàn)象，這種情況的出現(xiàn)主要有三方面的原因：(1)新興的經(jīng)濟高速發(fā)展的國家對我國出口貿(mào)易的沖擊，如墨西哥對我國紡織業(yè)的沖擊；(2)發(fā)達國家出于自身利益的考慮限制進口，如美國為了保護自己的國內(nèi)產(chǎn)業(yè)限制進口，歐盟為了新加入的國家的利益限制進口等；(3)隨著中國經(jīng)濟能力的增強，外國取消對中國的優(yōu)惠政策。如歐盟決定取消對我國乳、蛋制品等六類產(chǎn)品的普惠制。這三方面因素綜合作用的結(jié)果就是歐美等

12、國家不斷對我國多種商品提出傾銷的控訴，使我國的出口受到了很大影響，一些優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)因此出現(xiàn)下滑的跡象。從微觀層面分析，我國外貿(mào)企業(yè)具有以下三個特點：1.國際貿(mào)易及國際金融方面的人才缺乏使企業(yè)承擔更大的經(jīng)營風險。有專家預(yù)測過，中國入世后外貿(mào)及金融方面的人才缺口大概在20萬左右，隨著越來越多的企業(yè)取得進出口許可權(quán)，這方面的人才缺口將會更大。在這種情況下總會有一些企業(yè)不能獲得自己需要的人才，并因此要承擔兩方面的額外風險：（1）由于不熟悉wto規(guī)則所需要承擔的風險；（2）由于金融知識的匱乏所要承擔的風險。如果不能規(guī)避這兩方面風險，企業(yè)就可能會遭受滅頂之災(zāi)。2.信息不對稱導(dǎo)致無序競爭。出口企業(yè)很難預(yù)測自己將

13、要進軍的市場到底有多大容量、有多少競爭對手。但對立一方則不同，它基本上可以搞清楚目標進口地的該種商品的產(chǎn)能，舉例來說，中國的一家企業(yè)想對美國出口家具，它是不清楚全世界會有多少家具制造商將向美國提供家具的，但美方則不同，如果它想從中國進口家具完全可以通過些正常的信息渠道調(diào)查清楚中國家具產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能。這種信息的不對稱造成的嚴重后果就是行業(yè)的無序競爭：看到去年某種商品出口旺盛，今年大家就會都來生產(chǎn)，結(jié)果造成產(chǎn)品的大量積壓、競相降價，讓進口方得了利，更嚴重的可能給人以傾銷的口實，從而導(dǎo)致這種產(chǎn)品在各國引起連鎖的反傾銷效應(yīng)，完全喪失國際市場。3.研發(fā)能力不足阻礙我國產(chǎn)品進入國際市場。中國在10年前打過一場

14、漂亮的家電保衛(wèi)戰(zhàn)，眾多的國內(nèi)家電企業(yè)憑借價格優(yōu)勢取得了國內(nèi)的絕大部分市場份額?？上Ш髞韲鴥?nèi)家電業(yè)在同行業(yè)競爭中總是把價格戰(zhàn)當作最后致勝的法寶，忽視產(chǎn)品的創(chuàng)新，結(jié)果當洋家電以更高的性能重新殺入我國市場后馬上奪取相當大的一部分市場，這種情況完全可以類推到其他行業(yè)。中國的外貿(mào)企業(yè)由于技術(shù)達不到要求被拒之門外的事屢見不鮮。而且由于技術(shù)水平的原因，我國的產(chǎn)品很難擠入高檔次系列。研發(fā)能力的不足也使我國企業(yè)產(chǎn)品附加值不高。若干對策建議1.完善中央、省、市-分級化管理的縱向體系其實中央、省、市-分級化管理體系是業(yè)已存在的事實，完善這一體系將對完成我國的對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)性調(diào)整起到關(guān)鍵性作用，完善體系一個重要內(nèi)容是明

15、確確定對這一體系各級管理的控制目標或任務(wù)。中央一級外貿(mào)部門的任務(wù)應(yīng)包含以下幾項：(1)參與wto規(guī)則及雙邊協(xié)議的制定及修改。加入wto雖然總體上來看對我國有利，但有些wto的規(guī)則的確對發(fā)展中國家是不利的。以中美簽訂wto協(xié)議有關(guān)農(nóng)業(yè)條款和金融條款為例，這份協(xié)議規(guī)定如某產(chǎn)品大量涌入美國市場，美國政府可以采取特別手段保護國內(nèi)產(chǎn)業(yè)。具體來說，任何一項產(chǎn)品，在美國市場上突然增長20%-30%，美國就可采取禁止進口等斷然措施，而不需提供國內(nèi)產(chǎn)業(yè)受傷害的證據(jù)。這個條款與反傾銷法案相比要更為苛刻。此類對發(fā)展中國家不利的條款還有很多，中央一級外貿(mào)部門顯然應(yīng)積極主動地參與此類協(xié)議的修訂，為我國的外貿(mào)企業(yè)爭取利益

16、，變被動接受為主動爭取。（2）分析全國性商品進出口結(jié)構(gòu)，制定相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策。商務(wù)部可以通過對進出口結(jié)構(gòu)的分析，找出競爭優(yōu)勢、劣勢產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)能過剩和產(chǎn)能不足產(chǎn)業(yè)，制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，抑制過剩，發(fā)展不足。(3)為企業(yè)開拓海外市場提供政策幫助。中國的貿(mào)易伙伴相對集中，不利于抗擊風險，海外市場的開拓雖然靠的是企業(yè)或行業(yè)，但政策性的幫助也很重要，這些政策只能由商務(wù)部提供，這樣才能使國內(nèi)企業(yè)大膽進軍新的國際市場。(4)對外貿(mào)進出口許可證發(fā)放的控制。商務(wù)部門可以根據(jù)行業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)對外貿(mào)企業(yè)實行末位淘汰，每年取消一部分企業(yè)的外貿(mào)經(jīng)營權(quán)，保證外貿(mào)企業(yè)處于良性經(jīng)營及競爭狀態(tài)，這樣可以減少一些無序競爭。(5)為企業(yè)提供

17、完備的信息服務(wù)。省、市兩級外貿(mào)部門的任務(wù)相對類似，主要有：一是分析本地區(qū)進出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，確定本地區(qū)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)；二是為本地區(qū)的進出口產(chǎn)品提供各方面的幫助。2.建立以專業(yè)外貿(mào)公司為紐帶的行業(yè)內(nèi)部的橫向戰(zhàn)略聯(lián)盟中央、省、市-的縱向管理體系雖然可以解決宏觀層面的一些問題、但外貿(mào)企業(yè)遇到的微觀難題則應(yīng)依賴于同行業(yè)間的橫向聯(lián)盟的建立，這種戰(zhàn)略性的聯(lián)盟是以專業(yè)的外貿(mào)公司為紐帶的。橫向聯(lián)盟不同于傳統(tǒng)的行會，它是一種戰(zhàn)略聯(lián)盟，沒有硬性規(guī)定的責任和義務(wù)，這一點使它與行會區(qū)別開來。這種松散的結(jié)構(gòu)形式可以保證成員可以相對比較自由、獨立地進行生產(chǎn)經(jīng)營，但通過專業(yè)外貿(mào)公司為紐帶，又能在以下方面可以為聯(lián)盟的成員提供幫助。(

18、1)人才自由流動幫助企業(yè)規(guī)避風險。在這種聯(lián)盟體系下，不需要每個外貿(mào)企業(yè)都要有自己的外貿(mào)專業(yè)人才。通過專業(yè)外貿(mào)公司為媒介，專業(yè)人才可以作為流動資源，只有在項目需要的時候他才在這個公司工作，這種方式還有利于企業(yè)降低成本，因為公司不用固定地支付人才費用。（2）應(yīng)對沖擊，特別是關(guān)于傾銷的控訴。在國際市場上一旦遇到關(guān)于傾銷之類的情況，只有全行業(yè)統(tǒng)一口徑才能在國際談判中取得相對較好的效果，這時候聯(lián)盟的結(jié)構(gòu)會變得暫時緊密。而且聯(lián)盟的建立也有助于減少個別企業(yè)為了自身利益擾亂出口秩序的情況，因為不規(guī)范的行為雖然不會受到直接的制裁(戰(zhàn)略聯(lián)盟不具備這種功能)，卻可使不守規(guī)則的企業(yè)被排除出聯(lián)盟，降低企業(yè)的商譽。(3)

19、建立行業(yè)信息平臺，變事后控制為事前控制。戰(zhàn)略聯(lián)盟一個很重要的任務(wù)就是為成員提供決策所需要的本行業(yè)詳細的數(shù)據(jù)。而且聯(lián)盟也可以做出行業(yè)分析、企業(yè)排名，預(yù)測下一期的進出口，并通報商務(wù)部，為商務(wù)部許可證的發(fā)放決策提供依據(jù)，預(yù)防后一期的無序競爭，變事后控制為事前控制。舉例來說，2002年對美國出口服裝300億美元，考慮到世界經(jīng)濟競爭形勢，預(yù)期2003年會出口310億美元，服裝行業(yè)聯(lián)盟將此結(jié)論通報商務(wù)部，商務(wù)部因此決定增減許可證發(fā)放、從而避免了這樣的一種后果：過多的服裝企業(yè)為美國提供服裝導(dǎo)致價格的惡性競爭，造成出口量增加，出口額反而減少，美國還提出了一項反傾銷控訴。有了這種信息平臺顯然有利于緩解信息不對稱

20、對企業(yè)造成的不利影響。3.企業(yè)自身重視價值工程分析行業(yè)間的橫向戰(zhàn)略聯(lián)盟是一種松散的聯(lián)盟形式，聯(lián)盟成員間依然存在自由競爭關(guān)系，所以企業(yè)自身應(yīng)該努力，提高產(chǎn)品競爭力。這就要求企業(yè)運用價值工程來指導(dǎo)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)。企業(yè)實行價值分析過程中可以利用外部資源。自身研發(fā)能力不足可以借助高校資源，企業(yè)和高校間也可以建立一種長期的戰(zhàn)略合作關(guān)系，將高校的人才資源轉(zhuǎn)化為企業(yè)的經(jīng)濟效益，對企業(yè)和高校是一種雙贏策略，而且也是一種相對快捷的方式。以三個方面的對策并不是相互獨立，而是互動的。聯(lián)系它們的紐帶是信息，借助現(xiàn)代化的信息交流平臺，這些對策的相互作用將會促使我國從貿(mào)易大國向貿(mào)易強國的轉(zhuǎn)變。高分子學科研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨

21、勢高分子學科研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1、學科概況高分子科學與工程學科，含有高分子化學、高分子物理、高分子工程三個基礎(chǔ)分支學科及功能高分子、高分子新材料二個派生領(lǐng)域，其學科特點是理工結(jié)合、基礎(chǔ)應(yīng)用結(jié)合、學術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)合。在高分子學科發(fā)展中，我們應(yīng)掌握高分子學科特點，促進學科發(fā)展。高分子各分支學科應(yīng)相互聯(lián)系，互促發(fā)展。應(yīng)以學科研究為高分子學科的基礎(chǔ)，同時兼顧新材料、新技術(shù)研究，使學科研究和材料應(yīng)用研究彼此相輔相承。高分子科研隊伍約1.5萬人，其中副教授以上約2000人，人員的專業(yè)分布為，高分子化學占65，高分子物理占25，高分子工程占10。2、高分子化學概況高分子化學研究線索是，研究新聚合反應(yīng)、新合成方法以

22、及新聚合物和新結(jié)構(gòu)高分子聚合物的合成，在這些方面國內(nèi)有大量的研究工作。目前存在的問題是，追蹤別人的工作多，創(chuàng)新工作少；應(yīng)用性課題多，學術(shù)問題研究少。今后應(yīng)注意非鍵合聚合物（超分子聚集體）的研究，注意生物合成方法，提高有序合成的技巧以及通過分子設(shè)計采用共聚合方法，探討通用聚合物高性能化、功能化的途徑。3、高分子物理概況高分子物理研究線索是，研究大分子運動，分子相互作用，大分子聚合物的多層次結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)與材料性能、功能間的關(guān)系以及相關(guān)的檢測、表征方法。目前國內(nèi)主要工作有高分子凝聚態(tài)研究，亞穩(wěn)態(tài)研究，復(fù)雜流體研究，聚合物材料的形態(tài)控制研究以及計算機方法、數(shù)學方法研究等。目前存在的主要問題是工作思路窄，

23、創(chuàng)新少，還有一些工作停留在物性表征階段。今后應(yīng)注意利用“軟物質(zhì)”的概念研究聚合物對外界刺激產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的響應(yīng)的情況，注意利用各種外場控制聚合物的形態(tài)及結(jié)構(gòu)，注意特殊情況下的聚合物凝聚態(tài)情況。4、高分子工程概況高分子工程的研究線索包括二個方面，其一是研究在外場作用下高分子鏈運動，相態(tài)、結(jié)構(gòu)的演變及控制形成（高分子成型）；另一是研究工業(yè)規(guī)模聚合物的合成（聚合反應(yīng)工程）。國內(nèi)目前在螺桿剪切成型、振動剪切成型、反應(yīng)加工、力化學加工及新成型工藝、聚合工藝方面有大量的工作。目前存在的問題是，制品研究多，工藝研究多，基礎(chǔ)性學術(shù)問題研究相對較少。今后應(yīng)注意開展成型原理研究，控制結(jié)構(gòu)成型研究以及計算機輔助設(shè)計成型工

24、藝研究等。5、功能高分子及高分子新材料領(lǐng)域概況本領(lǐng)域研究線索是，通過學科交插，探索各種所需的功能材料及通用材料。功能高分子研究主要集中在光、電、磁等信息材料及醫(yī)用材料研究方面。通用材料研究主要工作有工程材料、復(fù)合材料、建筑材料、環(huán)境降解材料、雜化材料等。目前存在的問題是，學科交插不夠，過分著眼于應(yīng)用，對基礎(chǔ)性學術(shù)問題注意不夠。今后應(yīng)注意聚合物結(jié)構(gòu)與功能、性能關(guān)系研究，注意綠色環(huán)境材料研究。6、結(jié)論高分子各分支學科應(yīng)協(xié)調(diào)發(fā)展，以學科基礎(chǔ)研究為主體，注意新材料、新技術(shù)研究。提倡創(chuàng)新意識，提倡通過學科交插，學科介入，從實踐中提煉學術(shù)問題等途徑來增加創(chuàng)新性研究工作。新型有機高分子材料材料是人類賴以生存

25、和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類文明的重要里程碑當今有人將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)自從合成有機高分子材料出現(xiàn)的那一天起，人們始終在不斷地研究、開發(fā)著性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料，來滿足計算機、光導(dǎo)纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工業(yè)和機械工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要除了傳統(tǒng)的三大合成材料以外，又出現(xiàn)了高分子膜，具有光、電、磁等特殊功能的高分子材料，生物高分子材料，醫(yī)用高分子材料，隱身材料和液晶高分子材料等許多新型有機高分子材料這些新型有機高分子材料在我們的日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和尖端科學技術(shù)領(lǐng)域中起著越來越重要的作用本節(jié)我們簡要介紹其中的兩種 一

26、、功能高分子材料 功能高分子材料是指既有傳統(tǒng)高分子材料的機械性能，又有某些特殊功能的高分子材料如高分子分離膜是用具有特殊分離功能的高分子材料制成的薄膜它的特點是能夠有選擇地讓某些物質(zhì)通過，而把另外一些物質(zhì)分離掉這類分離膜廣泛應(yīng)用于生活污水、工業(yè)廢水等廢液處理以及回收廢液中的有用成分，特別是在海水和苦咸水的淡化方面已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化在食品工業(yè)中，分離膜可用于濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒等，分離時不需要加熱，并可保持食品原有的風味未來的高分子膜不僅可以用在物質(zhì)的分離上，而且還能用在各種能量的轉(zhuǎn)換上，如傳感膜能夠把化學能轉(zhuǎn)換成電能，熱電膜能夠把熱能轉(zhuǎn)換成電能等這種新的高分子膜為緩解能源和資源的不足，

27、解決環(huán)境污染問題帶來希望 在醫(yī)學上，人們一直想用人工器官來代替不能治愈的病變器官，但是，在過去很長一段時間內(nèi)都沒有成功，主要是材料問題解決不了直到高分子材料大力發(fā)展以后，人們的這種愿望才初步得以實現(xiàn)合成高分子材料一般具有優(yōu)異的生物相容性，較少受到排斥，可以滿足人工器官對材料的苛刻要求此外，用作人體不同部位的人工器官，還必須具備某些特殊的功能拿人工心臟來說，不僅要求材料與血液能有很好的相容性，不能引起血液凝固、破壞血小板等，而且還要求材料具有很高的機械性能這是因為，心跳一般為75次/分左右，如果使用10年，人工心臟就得反復(fù)撓曲4億次，這樣高的要求，一般材料是很難勝任的，目前大都使用硅聚合物和聚氨

28、酯等高分子材料隨著醫(yī)用高分子材料的發(fā)展，人類目前已經(jīng)制成從皮膚到骨骼，從眼到喉，從心肺到肝腎等各種人工器官所有這些再加上新型高分子藥物的發(fā)展都將為人類的健康和長壽作出不可估量的貢獻 二、復(fù)合材料 隨著社會的發(fā)展，單一材料已不能滿足某些尖端技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的需要，為此，人們研制出各種新型的復(fù)合材料復(fù)合材料是指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型的材料其中一種材料作為基體，另外一種材料作為增強劑，就好像人體中的肌肉和骨頭一樣，各有各的用處例如，以玻璃纖維和樹脂組成的復(fù)合材料玻璃鋼，質(zhì)輕而堅硬，機械強度可與鋼材相比，可做船體、汽車車身等，也可做印刷電路板復(fù)合材料可以發(fā)揮每一種材料的長處，并避免其弱點，既能

29、充分利用資源，又可以節(jié)約能源因此世界各國都把復(fù)合材料作為大有發(fā)展前途的一類新型材料來研究 由于復(fù)合材料一般具有強度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過了單一材料，因此，宇航工業(yè)就成了復(fù)合材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域我們知道，質(zhì)量對于飛機、導(dǎo)彈、火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船來說是一個非常重要的因素有的導(dǎo)彈的質(zhì)量每減少1 kg，它的射程就可以增加幾千米而且這些航天飛行器還要經(jīng)受超高溫、超高強度和溫度劇烈變化等特殊條件的考驗，所以，復(fù)合材料就成為理想的宇航材料，它的發(fā)展趨勢從小部件擴大到大部件，從簡單部件擴大到復(fù)雜部件，成為宇宙航空業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在另外，復(fù)合材料在汽車工業(yè)、機械工業(yè)、體育用品甚至

30、人類健康方面的應(yīng)用前景也十分廣闊 三、有機高分子材料的發(fā)展趨勢 目前，世界上有機高分子材料的研究正在不斷地加強和深入一方面，對重要的通用有機高分子材料繼續(xù)進行改進和推廣，使它們的性能不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴大例如，塑料一般作為絕緣材料被廣泛使用，但是近年來，為滿足電子工業(yè)需求，又研制出具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的導(dǎo)電塑料導(dǎo)電塑料已用于制造電池等，并可望在工業(yè)上獲得更廣泛的應(yīng)用另一方面，與人類自身密切相關(guān)、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強，并且取得了一定的進展，如仿生高分子材料、高分子智能材料等這類高分子材料在宇航、建筑、機器人、仿生和醫(yī)藥領(lǐng)域已顯示出潛在的應(yīng)用前景總之，有機高分子材料的應(yīng)用范圍正在逐

31、漸擴展，高分子材料必將對人們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生越來越大的影響 隱形眼鏡 角膜接觸鏡，俗稱隱形眼鏡它是一種直接貼附在角膜表面的鏡片，可隨著眼球運動而運動，具有視力矯正作用隱形眼鏡可分為硬質(zhì)、半剛性和軟質(zhì)三種，硬質(zhì)隱形眼鏡是由基本上不能透過氧的有機玻璃以及可滲透氧的硅氧烷和丙烯酸酯共聚物制成；半剛性隱形眼鏡則是由可滲透氧和可維持角膜表面正常呼吸的硅橡膠制成，需使用專用的潤濕溶液來保持潤濕；為了滿足舒適性和生理上的要求，目前大量使用的是軟質(zhì)隱形眼鏡，最常用的是由聚甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)制成的中心厚度為0.05 mm的超薄鏡片HEMA分子是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使鏡片具有吸附和釋放低分子液體的功能，含水量越高

32、，鏡片的功能越好，現(xiàn)在已經(jīng)有了十幾種新的材料目前的軟質(zhì)隱形眼鏡不能連續(xù)長期戴用，必須每天取下消毒一些角膜重癥及某些眼病患者也不適宜使用軟質(zhì)隱形眼鏡生物降解塑料開發(fā)概況 生物降解塑料又分為天然生物降解塑料、微生物降解塑料和化學合成生物降解塑料幾大類,下面分別介紹。 2. 3. 1 天然生物降解塑料 天然生物降解塑料是指以天然聚合物為原料,可通過各種成型工藝制成生物降解塑料制品的一類材料。這類材料包括由淀粉、纖維素、甲殼素、大豆蛋白等天然聚合物及其各種衍生物和混合物。其中,熱塑性淀粉已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化,其他天然材料尚處于基礎(chǔ)研究階段。 熱塑性淀粉是采用一定技術(shù)改性淀粉使其具有熱塑性,再加入各種可在自然環(huán)境

33、中降解的添加劑或與其他可生物降解塑料配混,通過擠塑、注塑、吹塑或發(fā)泡等工藝加工成型的材料。有幾種淀粉塑料的制備方法: (1) 淀粉可塑化改性并與少量添加成分擠出; (2) 淀粉與生物降解聚酯共擠出; (3) 改性淀粉與PVA 共混,并使其具有熱塑性。 20 世紀90年代中期以后,江西省科學院、中科院長春應(yīng)用化學研究所、華南理工大學、天津大學、天津工業(yè)大學材料科學與化學工程學院、中科院蘭州化物所、綠維新材料(深圳)有限公司、武漢華麗科技有限公司等科研單位陸續(xù)推出了熱塑性淀粉生物降解塑料的研究成果,制品包括薄膜、網(wǎng)、片材和發(fā)泡材料,但尚未規(guī)范化進入市場。目前,武漢華麗科技有限公司已開始熱塑性淀粉產(chǎn)

34、品商品化生產(chǎn),規(guī)模10 kt/ a 。 蛋白質(zhì)類的是通過采用甘油等增塑劑增塑植物蛋白,可以制得可模塑的蛋白塑料。上海交通大學對大豆蛋白進行了研究,清華大學高分子材料研究所對雞蛋膜蛋白進行了研究,但是,其應(yīng)用前景還相當遙遠。 再生纖維素類,武漢大學化學與分子科學學院和湖北纖維廠承擔國家863計劃,研發(fā)了一種新的廉價的纖維素溶劑體系尿素和氫氧化鈉體系,用于天然纖維素的濕法紡絲或流延法成膜,以制造纖維和薄膜。另外,湖北工學院化工系采用生物發(fā)酵法合成了茁霉多糖(pullulan),并研究了它的成膜性及其膜性能,由于其極低的氧氣透過率,適合用作食品保鮮包裝材料,有望成為一種有前途的生物降解塑料。 2.

35、3. 2 微生物合成生物降解塑料 聚乳酸( PLA) 是以糖蜜等發(fā)酵制得的乳酸為原料,再通過直接縮合聚合法,或其二聚體丙交酯開環(huán)聚合法等方法化學合成的。 中國聚乳酸研發(fā)還處于研究階段。聚乳酸的合成主要采用丙交酯催化開環(huán)聚合的路線。通過催化劑的研究,提高聚乳酸的相對分子質(zhì)量,降低聚乳酸的成本。目前,中科院成都有機所已經(jīng)能合成相對分子質(zhì)量達到百萬的消旋聚乳酸,這種高相對分子質(zhì)量的聚乳酸有很好的力學性能。開展研究工作的有中科院長春應(yīng)用化學研究所、中科院成都有機化學研究所、中科院上海有機研究所、武漢大學、浙江大學、復(fù)旦大學、天津大學、南開大學、東華大學、華南理工大學、華東理工大學、北京理工大學等。最近

36、,中科院長春應(yīng)用化學研究所和浙江海生生物降解塑料股份有限公司正共同進行中試研究,產(chǎn)品性能基本達到Cargill Dow 公司產(chǎn)品水平,目前正在設(shè)計組建5 000 t 生產(chǎn)能力的示范生產(chǎn)線2 。 另外,上海同濟大學開發(fā)成功了乳酸一步法直接縮聚制備聚乳酸的工藝,并作為上?！翱平膛d市”重大科技產(chǎn)業(yè)化項目將建立年產(chǎn)千噸級的聚乳酸生產(chǎn)線。該項目是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的項目。另外的研究單位還有浙江輕工業(yè)學院等。 北京理工大學和原北京輕工業(yè)學院聯(lián)合研究過采用化學合成的方法制備聚乳酸。 在聚乳酸的應(yīng)用方面中科院成都有機所、中科院長春應(yīng)用化學研究所正進行聚乳酸在醫(yī)療方面的應(yīng)用,制品包括醫(yī)用片材、骨螺釘、手術(shù)縫合線等

37、醫(yī)用材料。 中國聚羥基烷酸酯的研究最早開始于上世紀80年代中,武漢大學開展了生物合成聚羥基丁酸酯的研究,但是,工作未能進行下去,至上世紀90年代初,一些單位在國內(nèi)不同部門的支持下,又開始了微生物發(fā)酵法合成聚羥基烷酸酯的研究工作。主要研究單位有中科院微生物所、清華大學生物系和化工系、中科院長春應(yīng)用化學研究所、山東大學、無錫輕工大學、中科院成都生物研究所、西北工業(yè)大學等,生產(chǎn)單位有廣東江門生物技術(shù)開發(fā)中心、廣東汕頭華逸生物工程公司、寧波天安生物材料有限公司等。其中寧波天安生物材料有限公司已具備年產(chǎn)聚羥基戊酸酯(PHBV)千噸的規(guī)模。 商業(yè)化生產(chǎn)PHBV 的關(guān)鍵是降低成本,已有人開始利用植物的葉子或

38、根來生產(chǎn)PHBV ,如柳枝稷,如果這項技術(shù)成功,PHBV的價格有可能降低。 2. 3. 3 化學合成生物降解塑料 用微生物等方法合成的生物聚酯價格較高,是目前難以普遍采用的主要障礙,化學合成便于批量生產(chǎn),降低成本?；瘜W合成法開發(fā)的生物降解塑料的主要有各種脂肪族聚酯,前者主要品種包括聚己內(nèi)酯(PCL) 、脂肪族聚碳酸酯(二氧化碳和環(huán)氧化合物共聚物或稱聚二氧化碳) 等。另外,也在開始研究脂肪族聚酯和芳香族聚酯的共聚酯。 2. 3. 3. 1 脂肪族聚酯 當前,聚二氧化碳的合成研究是一個十分熱門的環(huán)保課題,這一領(lǐng)域競爭非常激烈。中國從1985年由前期的國家自然科學基金開始立項研究,至今已近20年,主

39、要的研究單位有中科院廣州化學研究所、長春應(yīng)用化學研究所、浙江大學、中山大學理工學院等。其中,中科院廣州化學研究所主要采用聚合物負載的雙金屬催化體系(PBM),產(chǎn)品略帶*,相對分子質(zhì)量較低。長春應(yīng)用化學研究所以二氧六環(huán)作溶劑,采用三元混合稀土催化體系(稀土/ 烷基鋅/ 甘油),得到了交替結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物,二氧化碳固定量接近50 % ,而且外觀呈白色,硬度較高,催化效率高。浙江大學采用三元稀土催化劑(稀土/ 烷基鋁/甘油) ,以二氧六環(huán)與甲苯作溶劑,得到相對分子質(zhì)量較高的無規(guī)共聚物,但二氧化碳固定量低。另外,中國臺灣清華大學(Chung- Sung2Tan) 也在研發(fā)PPC。 內(nèi)蒙古蒙西集團公司采用長春

40、應(yīng)用化學研究所的技術(shù),已建成年產(chǎn)3 kt 二氧化碳/環(huán)氧化合物共聚物的裝置,產(chǎn)品主要應(yīng)用在包裝和醫(yī)用材料上;中科院廣州化學研究所的技術(shù)已在江蘇泰興開始投產(chǎn),品種是低相對分子質(zhì)量二氧化碳/環(huán)氧化合物共聚物,用來作為聚氨酯發(fā)泡材料的原材料,用于家用電器等包裝。 中科院上海有機化學研究所在詳細研究了聚丁二酸丁二醇酯( PBS)的耐水性、穩(wěn)定性等的基礎(chǔ)上,開發(fā)了高效催化體系,合成了高穩(wěn)定性高相對分子質(zhì)量的聚丁二酸丁二醇酯,重均相對分子質(zhì)量可達到250 000。另外,中科院理化研究所也在進行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究。 四川大學化學學院低成本合成了對二氧環(huán)己酮,為制備聚對二氧環(huán)己酮創(chuàng)造了條件。他們

41、的工作也涉及聚對二氧環(huán)己酮的接枝和共混改性。 2. 3. 3. 2 脂肪族/ 芳香族共聚酯 熱塑性芳香族聚酯熱性能穩(wěn)定,力學性能優(yōu)良,便于加工,價格低廉,自從工業(yè)化以來,已經(jīng)發(fā)展成為一類用途廣泛的樹脂,但芳香族聚酯生物降解性很差,不能單獨作為生物降解塑料使用,因此,設(shè)計合成了脂肪族/芳香族共聚酯(CPEs) ,使其既有脂肪族聚酯的可生物降解性又有芳香族聚酯的力學性能。自20 世紀80年代,尤其90年代以來,有許多研究者致力于此領(lǐng)域的研究,并取得了豐碩的成果。至21 世紀初,一些世界著名的化學公司相繼推出各種可生物降解的脂肪族/芳香族共聚酯商品。 脂肪族/芳香族共聚酯原料來源廣泛,其中許多是大規(guī)

42、模工業(yè)化原料,且整個生產(chǎn)過程不需要另外添置設(shè)備,在現(xiàn)有的條件下即可進行生產(chǎn),所以,不僅生產(chǎn)技術(shù)較成熟,而且可獲得廉價的產(chǎn)品,有利于生物降解塑料的市場化應(yīng)用。 用于合成脂肪族/ 芳香族共聚酯的芳香族組分通常有:聚對苯二甲酸乙二醇酯( PET) 、聚對苯二甲酸丁二醇酯( PBT)、聚對苯二甲酸丙二醇酯( PPT) 、聚間苯二甲酸乙二醇酯( PEIP) 和聚對苯二甲酸二甲酯(DMT) 等; 脂肪族組分通常有乙二醇(EG) 、丙二醇(PDO) 、1 ,4 - 丁二醇(BDO) 、環(huán)己烷二甲醇(CHDM)等二元醇和琥珀酸(Succinicacid)、己二酸(Adipicacid) 、癸二酸( Sebac

43、icacid) 、富馬酸( Fumaricacid) 、草酸等二元酸,乙醇酸(GA) 、L - 乳酸(LA) 、二羧酸酰氯等雙官能度單體及聚乙二醇( PEG) 、聚四氫呋喃( PTMG) 、PGA、PLA、PCL等聚合物。 合成脂肪族/ 芳香族共聚酯有3 種常用的方法: PET 等芳香族組分與PEG、PGA、PLA、PCL等聚合物直接在高溫、高真空度下進行酯交換反應(yīng); 將二元醇、二元酸等與DMT一起投入反應(yīng)釜中,先在相對較低的溫度下進行酯交換反應(yīng),然后再升高溫度、提高真空度,進行熔融縮聚反應(yīng); 將對苯二甲酸乙(丁)二醇酯或其衍生物與二羧酸酰氯等溶解在有機溶劑中,在適宜的溫度下進行溶液縮聚。 國

44、內(nèi)研究脂肪族/ 芳香族共聚酯材料的單位有北京理工大學、成都有機研究所等,但目前還未見有商業(yè)化產(chǎn)品推出。 3 發(fā)展趨勢 回顧中國生物降解塑料的研究開發(fā)歷程,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界各自獨立開展工作,交流很少。產(chǎn)業(yè)界盲目引進了多條聚烯烴/淀粉塑料生產(chǎn)線,學術(shù)界獨立開展全生物降解塑料的研究,未能和產(chǎn)業(yè)界緊密結(jié)合,結(jié)果,影響了中國生物降解塑料發(fā)展。今后,在生物降解塑料的研發(fā)進程中,要加強學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)系和交流,促進中國生物降解塑料的健康發(fā)展。 在中國,依賴于石油資源的塑料制品對環(huán)境的污染仍是一個迫切需要解決的問題。有希望擔當此重任的生物降解塑料品種主要有熱塑性淀粉、聚二氧化碳/環(huán)氧化合物、聚羥基丁酸戊酸酯和聚乳酸等,目前總能力約在20 kt ,國內(nèi)市場的實際用量還很小。鑒于國內(nèi)市場對價格的承受能力較小以及人們的環(huán)保意識還不夠,國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)都將目光轉(zhuǎn)向了國外市場,如日本、韓國和歐洲。 在應(yīng)