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建筑高分子材料未来发展趋势材料结构与性能结课论文材料科学与工程学院2015年12月21日建筑高分子材料未来发展趋势摘要:在化学的各个领域中,高分子科学是相对年轻的学科。它的发展,使人类通过合成化学,获得了社会发展必需的且不可替代的高分子,不仅丰富了化学科学,而且为材料科学、生命科学、凝聚态物理和信息科学与技术的发展做出了贡献。本文将高分子发展历程、高分子产业现状和高分子学科前沿与发展趋势穿插在一起,力求通俗易懂、深入浅出,以使更多的读者了解高分子科学与人类衣食住行、国民经济各个方面的相关性,介绍高分子科学在能源、环境、新材料、生物医学、航空航天、农业技术发展中的作用以反映高分子化学与我们的生活、我们的未来的密切关系。人类使用天然高分子化合物,如丝、棉、麻、毛、胶、漆……等已有几千年的历史。关键词:高分子材料发展历史建筑防水材料发展趋势1高分子材料发展历史古代虽然没有现在化学知识,但许多天然高分子利用过程中都涉及到了化学过程,如大漆、桐油、骨胶、发酵等等。上百年前,人们已开始利用硫磺与天然橡胶形成弹性体,到了近代,人们开始利用化学知识进行高分子反应,比如,纤维素改性是典型的高分子化学反应,通过它获得了赛璐璐制作的乒乓球、炸药,以其他改性纤维素制作的织物和胶黏剂等,在特殊条件下的选择性高分子化学降解反应使人类得到甲醇、乙醇……。高分子材料的出现与大规模应用是化学化工和材料科学在20世纪为人类做出的最为重要的贡献之一。,按体积计算早已超过金属材料。自从20世纪初建立了高分子学说以来,人类首先通过小分子化合物缩聚反应,合成了许多高分子化合物,其中几种合成高分子为人类的生活带来了巨大变革。比如,为保证粮食供应,天然纤维种植受到制约,不仅中国自产天然纤维数量受到制约,进口数量也将受到制约。然而,尼龙(聚酰***)、涤纶(聚酯)、***纶(聚丙烯***)等等被称为合成纤维的材料的发展,不仅很好解决了人类的穿衣问题,改变了粮棉争地格局,1个年产万吨的合成纤维厂所生产的纤维就相当于30万亩棉田、250万头绵羊的纤维产量;更为重要的是,它们为人类提供了比传统天然纤维性能优异许多倍且能满足现在各领域需求的纤维,最早进入公众视线的是二战时期出现的降落伞,随后的缆绳、替代钢板的防弹衣等都是由高性能化学合成纤维制作的。我国合成纤维和纺织工程领域的开创者是钱宝钧先生。对我国化学纤维和纺织工程领域做出突出贡献的还有季国标、梅自强、姚穆、郁铭芳、周翔、蒋士成、孙晋良和周国泰等先生。可以说,没有高分子科学发展,就没有化学合成纤维的飞跃发展,也就解决不了人类穿衣问题。目前中国已成为全球第一纺织大国,2010年我国纤维加工总量达4130万吨,占世界50%以上;化学纤维产量3089万吨,其中涤纶产量2513万吨、粘胶183万吨、锦纶161万吨、***纶65万吨。我国塑料加工制品和树脂的产量分别居世界第二和第四位,化学纤维年产量已占世界总产量的60%。同时,高分子科学已与直接关系到国民经济和社会发展的能源、材料、医药、环境等重要学科紧密融合渗透,无论是在人们的日常生活中,还是在国防、航天航空及高科技的各个领域,高分子材料都得到了极为广泛的应用,成为现代社会进步中不可或缺的基石。我国目前的防水材料分类如图1所示。下面仅就建筑防水材料中的高分子制品种类作简单论述。高分子化学的一个重要任务是研究高分子参与的化学反应。这包括:(1)高分子降解反应,它涉及到高分子材料的使用稳定性、使用后的环境友好性、从可再生高分子如纤维素、淀粉、木质素等高选择性降解来获得有机化合物作为燃料或化工原料等;(2)理解与调控高分子化学反应,它能为以高分子材料为前驱体的高性能材料的研究提供重要方法与途径,碳纤维、碳化硅、高纯石英晶体等就是其中的典型例子;(3)非石油(化石)资源高分子的研究是今后的一个重要研究方向,如替代现有二硫化碳路线、制备纤维素基纤维和薄膜等绿色技术以及许多天然高分子基(壳聚糖、海藻酸、植物蛋白)的绿色加工技术等,都是很具有意义的方向。由于长链型特征,高分子的许多基本物理化学性质与小分子化合物有很大区别,高分子不存在气态,分子量具有多分散性,运动单元具有多重性,聚集态结构具有多层次和多尺度性。在这些基本性质的研究中,人们发展出了高分子物理化学。比如,溶液性质、高分子分子量及其分布的测定的研究。其实,世界上几乎没有两根完全相同的高分子链。我们说的聚乙烯,同批聚合得到的产物分子链长有明显差别,其链结构也会有明显差别,如因各种副反应的存在而导致支化结构的产生,其中支位置的分布、支链的长度等都会有差别。如果是共聚物,还需引入序列分布的变量。因此,高分子的这些基本性质其实都是宏观统计的结果。带电荷高分子体系的特点是存在远大于链段尺度的长程静电相互作用,这使得很多广