季麗娜(中國昆侖工程公司100037)
高分子化工材料是在19 世紀30 年代開始發(fā)展起來的,是將天然高分子材料進行化學改性,形成半合成高分子材料。 1907年出現(xiàn)的酚醛樹脂標志著人類應用高分子化工材料的開始。 我國的高分子科學是在1949 年新中國成立以后開始建立發(fā)展的,并在上世紀80 年代在高分子化工材料方面取得重大發(fā)展。 本文在幾種主要的高分子化工材料如聚烯合成、 稀土催化等方面闡述我國高分子化工材料的發(fā)展現(xiàn)狀。
聚烯烴是高分子化工材料中用量最大的, 也是應用范圍最廣的一種,主要在汽車、建筑、家電等領域得到廣泛的應用。 聚烯烴是烯烴的聚合物,是由乙烯、丙烯1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烴以及某些環(huán)烯烴單獨聚合或共聚合而得到的一類熱塑性樹脂的總稱, 主要通過高壓聚合或者低壓聚合如溶液法、漿液法等方法生產合成,主要品種有聚乙烯以及以乙烯為基礎的一些共聚物、 聚丙烯以及以聚丙烯為基礎的丙烯共聚物。 具有容易加工、綜合性能良好、原料豐富,價格低廉等優(yōu)點。 上世紀70 年代,北京化工研究院和中山大學用載體鈦系高效催化劑淤漿法乙烯聚合得到優(yōu)質工程塑料聚乙烯,自從開始了聚烯烴的合成聚合研究。80 初期年代,開始進行本體法丙烯聚合,80 年代中后期, 用氣相法將乙烯和丁烯進行合成,形成了線性低密度聚乙烯。 進入90 年代,北京化工研究院用新型催化劑合成球成球形大粒徑聚丙烯,到了90 年代后半期,我國大規(guī)模的使用茂金屬催化劑來合成聚乙烯和聚丙烯,目前,各研究機構正在研究使用過渡金屬做催化劑,進行各類烯烴的聚合。近年來,隨著節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟以及可持續(xù)發(fā)展思想的深入,聚烯烴的合金化、高性能化和多樣化成為研究的方向和重點。
稀土元素具有獨特的化學性能和物理組成, 以稀土元素為基礎的稀土功能材料在信息、生物、新技術、新能源以及環(huán)境保護等現(xiàn)代科學技術和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中起著十分重要的作用,稀土催化材料比傳統(tǒng)的貴金屬催化材料相比,具有資源豐度高、成本低、生產工藝水平高以及性能優(yōu)越等方面的優(yōu)勢。 稀土催化材料不僅能夠提高生產效率,最重要的是能夠節(jié)約資源和能源,進而減少環(huán)境污染。 上世紀60 年代,中科院長春應用化學研究所運用稀土化合物組成新型催化劑用于二烯烴的聚合以及橡膠的制備,打破了傳統(tǒng)的Z—N 催化劑,取得重大研究進展。 1981 年,浙江大學利用稀土催化劑合成結構獨特和高性能的高分子,從此各位學者開始將稀土催化材料用于各種物質的合成和聚合,如沈之荃在1985 年將稀土催化材料用以獲得高分子量均聚物和共聚物的高效合成, 并且發(fā)現(xiàn)稀土配位催化劑也可使苯乙烯均聚及其與丙烯腈、馬來酸酐或二乙烯基苯共聚的催化劑;也可使甲基丙烯酸甲酯、正丁酯等極性單體聚合,具有高活性和立構規(guī)整性。 目前稀土催化材料大量運用在能源環(huán)境領域中,如汽車尾氣凈化、工業(yè)廢氣以及人居環(huán)境凈化等方面。 隨著十二五規(guī)劃的實施以及低碳經(jīng)濟的呼聲越來越高, 稀土催化材料將得到進一步的研究和利用。
生物醫(yī)學材料指的是一類具有特殊性能、特種功能,用于人工器官、外科修復、理療康復、診斷、治療疾患,而對人體組織不會產生不良影響的材料。 常見的生物醫(yī)用材料主要有用于美容外科的硅橡膠即二甲基硅氧烷、用于代替骨移植的人工骨等。 高分子合成的生物醫(yī)用材料通過分子設計和聚合, 能夠獲得具有良好物理性能和生物相容性的生物材料, 其中高分子軟材料常用來作為人體軟組織如血管、食道和指關節(jié)等的替代品。 合成的高分子硬材料可以用來作人工人工硬腦膜、 籠架球形的人工心臟瓣膜的球形閥等; 液態(tài)的合成材料如室溫硫化硅橡膠可以用來作注入式組織修補材料。 在我國,生物醫(yī)用高分子化工材料的技術較低,生產水平和發(fā)展速度都達不到國際水平,由于生物醫(yī)用高分子材料的研發(fā)具有一定的周期,并且周期較長,需要通過體外實驗、動物實驗、臨床實驗等階段,并且所采用的材料需要經(jīng)過國家藥品和醫(yī)療器械檢驗部門的檢驗和批準, 并且這些檢驗和批準的程序較為復雜,并且費用較高,成本較大。 因此我國生物醫(yī)用高分子材料仍處在產量低、質量差、品種少以及規(guī)格不全的階段,但是隨著醫(yī)學水平的發(fā)展和人們的需要,未來生物醫(yī)學材料要逐步改善分子設計并且克服材料生產的復雜周期帶來的缺點,更好的推動生物醫(yī)用材料產業(yè)的發(fā)展。
我國自上世紀80 年代以來,開始致力于高分子化工材料的研發(fā),并且將高分子化工材料用于多種領域,滿足了節(jié)能減排、高性能高科技等現(xiàn)代社會發(fā)展的要求。 除了本文主要介紹三種材料以外,我國在烯類單體聚合、a—烯烴的聚合、乙烯基單體的光聚合與光刻膠等方面也取得很大的研究成果, 隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及社會發(fā)展的進一步需求, 高分子化工材料將得到進一步的開發(fā)研究,并廣泛的應用于農業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學、生物、能源等領域。
[1]王亞男,李婷婷,徐聰.淺析目前我國高分子化工材料的發(fā)展現(xiàn)狀[J].人力資源管理,2012(5)
[2]汪煥心.我國高分子材料未來發(fā)展的方向[J].廣州化工,2012(2)
[3]喬金樑.高分子材料發(fā)展熱點展望[J].新材料產業(yè),2011(2)