第一節(jié) 高分子化學(xué)改性材料產(chǎn)品分類與構(gòu)成 分析

一、高分子化學(xué)改性材料 行業(yè) 產(chǎn)品分類標(biāo)準(zhǔn)

與低分子相似，高分子化合物能進(jìn)行一般的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)，此外還能進(jìn)行降解反應(yīng)、分子間反應(yīng)、支化和接枝反應(yīng)以及特有的表面和力化學(xué)反應(yīng)（見高分子力化學(xué)反應(yīng)）。 

高分子的一般有機(jī)反應(yīng)包括取代、加成、消除、水解、酯化、醚化、硝化、磺化、離子交換反應(yīng)等（見高分子酯化、高分子醚化、高分子硝化、高分子磺化、離子交換樹脂）。

二、高分子化學(xué)改性材料產(chǎn)品國內(nèi)市場份額

高分子材料是現(xiàn)代工業(yè)和高新技術(shù)發(fā)展的重要基石，已成為國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)以及國家安全不可或缺的基礎(chǔ)資源，特別是高性能高分子材料對促進(jìn)科學(xué)和技術(shù)進(jìn)步、改善人類生存環(huán)境和提高生活質(zhì)量發(fā)揮著不可估量的巨大作用。

在引進(jìn)、消化吸收與自主研發(fā)的基礎(chǔ)上，我國積極推進(jìn)高分子材料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。目前，國內(nèi)高分子材料生產(chǎn)的總體水平位于世界先進(jìn)行列。產(chǎn)業(yè)規(guī)模和消費(fèi)量已處于世界第一位，2004年我國合成樹脂總產(chǎn)量為1791萬噸，聚烯烴樹脂的產(chǎn)量接近1000萬噸，其中聚乙烯與聚丙烯產(chǎn)量都已經(jīng)超過400萬噸。雖然我國高分子材料產(chǎn)量增加很快，但仍很難滿足國內(nèi)需求，產(chǎn)量僅為國內(nèi)消費(fèi)量的50%左右，因此我國也是世界上最大的合成樹脂進(jìn)口國，主要是高檔品種進(jìn)口所占比重很大，合成樹脂進(jìn)口突破2000萬噸，聚烯烴樹脂進(jìn)口也達(dá)到了1334.6萬噸。我國高分子材料的主要差距表現(xiàn)在通用高分子材料的新品種開發(fā)不多、專用料品種少。在我國需求量大、涉及面廣的壓力管材專用樹脂、汽車專用樹脂、包裝阻隔專用樹脂以及特殊用途材料等，我國能提供的專用料品種不足千種，不能滿足應(yīng)用要求。而國外聚烯烴專用料的品種多達(dá)數(shù)萬種，且基本上已形成專有技術(shù)網(wǎng)絡(luò)。發(fā)達(dá)國家采取限制銷往我國的牌號、控制銷往我國的價(jià)格等手段，極大地限制了我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

第二節(jié) 國內(nèi)高分子化學(xué)改性材料產(chǎn)品 技術(shù)工藝 應(yīng)用 分析

我國高分子化學(xué)改性材料主要應(yīng)用于以下幾個方面：

1、通過高分子的化學(xué)反應(yīng)，使高分子材料改性。例如引入功能基團(tuán)，使非反應(yīng)性的高聚物變成反應(yīng)性的高聚物，從而進(jìn)一步改變原有材料的特性，以適應(yīng)需要。

2、從常用的高分子化合物，制備另一類不能通過單體直接聚合得到的高聚物。例如聚乙烯醇是從聚乙酸乙烯酯水解（見高分子水解）得來的。

3、利用高分子化學(xué)反應(yīng)可以制備不同組成分布的共聚物。

4、通過高分子的化學(xué)反應(yīng)幫助了解和證明聚合物的結(jié)構(gòu)。

5、認(rèn)識高分子老化及裂解原因，找出預(yù)防方法，延長使用壽命。

6、對高分子功能基反應(yīng)的 研究 ，還促進(jìn)了其他相應(yīng)學(xué)科的發(fā)展。如高分子催化劑的 研究 ，推動了化學(xué)工業(yè)的發(fā)展；高分子試劑的應(yīng)用，開辟了有機(jī)合成的新途徑。

第三節(jié) 國外高分子化學(xué)改性材料產(chǎn)品 技術(shù)工藝 應(yīng)用 分析

人工高分子的歲數(shù)并不大 直到19世紀(jì)中葉，人類才開始對天然高分子的化學(xué)改性與應(yīng)用，而后又發(fā)展到高分子的人工合成，這中間主要包括橡膠、纖維與塑料等。

1、天然橡膠的利用、開發(fā)與改性

在中美洲與南美洲，15世紀(jì)左右當(dāng)?shù)厝擞锰烊幌鹉z做游戲與生活用品如容器與雨具等。18世紀(jì)法國人發(fā)現(xiàn)南美洲亞馬孫河有野生橡膠樹，橡膠一詞當(dāng)?shù)赜〉卣Z即“木頭流淚”的意思，割開橡膠樹皮即流出乳液，后來叫天然橡膠，19世紀(jì)中葉，英國人取橡膠樹的種子在錫蘭（斯里蘭卡）種植成功，并逐漸擴(kuò)大到馬來西亞與印尼等地，但是制造天然橡膠制品中，生膠如何溶解與加工是一大問題。直到19世紀(jì)40年代美國人發(fā)現(xiàn)用松節(jié)油、硫黃與碳酸鉛共熱后得到不粘而有彈性制品，即所謂硫化技術(shù)，因此，到1920年左右，亞洲地區(qū)天然橡膠出口量達(dá)70多萬噸，與當(dāng)時(shí)巴西的野生橡膠出口量相同。

2、天然纖維素的改性

19世紀(jì)，德國人開始用硝酸溶解棉纖維，結(jié)果可以紡絲或成膜，但其易燃燒，最后用它制成了無煙炸藥。如果在其中加入樟腦，可以加工成名為“賽璐珞”的塑料，它能制作照相底片或電影膠片，但也易燃，此外，這種工藝也用在汽車車身噴漆中。稍后，英國人用氫氧化鈉處理棉纖維得到絲光纖維，再用二硫化碳溶后紡絲，制成粘膠纖維，還可以用木漿做簾子線、玻璃紙及人造絲等。但80年代后期由于二硫化碳的污染問題，使廠家不得不另找它法，工廠多半停產(chǎn)。此外，德國人用醋酐進(jìn)行纖維素酯化，獲得醋酸纖維，由于不易燃燒故多用于照相底片與電影膠片，也可用于飛機(jī)機(jī)身涂料或者重新紡絲制成人造絲織物。

3、最早的塑料

在20世紀(jì)初，美國人用苯酚與甲醛反應(yīng)得到可用作電絕緣器材的酚醛樹酯，這是最早的合成高分子，與此同時(shí)，俄國人用酒精制成丁二烯，再用鈉使之聚合成橡膠，二次大戰(zhàn)后德國人與美國人又發(fā)展成一類十分重要的合成橡膠即丁二烯與苯乙烯共聚而得的丁苯橡膠。盡管有以上幾方面的重要成果并建立了工業(yè)，但當(dāng)時(shí)對天然高分子與合成高分子的結(jié)構(gòu)并不清楚，因此，對聚合反應(yīng)歷程也還不了解。

20世紀(jì)初，人們已經(jīng)確認(rèn)了淀粉的分子式，并知道其水解后得到葡萄糖。但并不知道分子之間如何連接，所以認(rèn)為淀粉是葡萄糖或它的環(huán)狀二聚體的締合體。同樣，科學(xué)家了解天然橡膠裂解可得異戊二烯，但是不知它們之間如何連接以及它的末端結(jié)構(gòu)，因?yàn)橐舱J(rèn)為是二聚環(huán)狀結(jié)構(gòu)的締合體?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展使科學(xué)家們有可能用物理化學(xué)和膠體化學(xué)的方法去 研究 天然和實(shí)驗(yàn)室合成的高分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。德國物理化學(xué)家斯陶丁格經(jīng)過近10年的 研究 認(rèn)為，高分子物質(zhì)是由具有相同化學(xué)結(jié)構(gòu)的單體經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)（聚合）將化學(xué)鍵連接在一起的大分子化合物，高分子或聚合物一詞即源于此。1928年當(dāng)斯陶丁格在德國物理和膠體化學(xué)年會上宣布這一觀點(diǎn)時(shí)，卻遭到多數(shù)同行反對而未被承認(rèn)。但真理是在斯陶丁格這一邊，經(jīng)過兩年的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，1930年斯陶丁格再次在德國物理和膠體化學(xué)年會上闡明他的高分子概念觀點(diǎn)時(shí)，他成功了。至此，歷經(jīng)10余載的爭論，科學(xué)的高分子概念才得以確立。他進(jìn)一步闡明了高分子的稀溶液粘度與分子量的定量關(guān)系，并在1932年出版了一部關(guān)于高分子有機(jī)物的論著，這后來被公認(rèn)為是高分子化學(xué)作為一門新興學(xué)科建立的標(biāo)志。為了表揚(yáng)斯陶丁格的功績，瑞典皇家科學(xué)院授予他1953年諾貝爾化學(xué)獎。

對大分子概念的一個有力證實(shí)就是1935年美國杜邦公司發(fā)表已二胺與已二酸縮聚而成高分子聚酰胺，即尼龍6－6，并于1938年工業(yè)化，這就是大家熟知的尼龍襪材料。另外，鮮為人知的是，二次大戰(zhàn)后期美軍使用的降落傘就是這種尼龍6－6材料制作的。40年代乙烯類單體的自由基引發(fā)聚合發(fā)展很快，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的包括氯乙烯、聚苯乙烯和有機(jī)玻璃等，這是合成高分子蓬勃發(fā)展的時(shí)期。進(jìn)入50年代，從石油裂解而得的a－烯烴主要包括乙烯與丙烯，德國人齊格勒與意大利人納塔分別發(fā)明用金屬絡(luò)合催化劑聚合而成聚乙烯即低壓聚乙烯與聚丙烯，前者1952年工業(yè)化，后者1957年工業(yè)化，這是高分子化學(xué)的歷史性發(fā)展，因?yàn)榭梢杂墒蜑樵嫌帜芙⒛戤a(chǎn)10萬噸的大廠，他們二人后來都獲得了諾貝爾獎金。

60年代，由于要飛往月球而出現(xiàn)高溫高分子的 研究 熱。耐高溫的定義是材料能夠在氮?dú)庵小?00攝氏度環(huán)境中能使用一個月；在空氣中，300攝氏度環(huán)境下能使用一個月。其結(jié)果主要分為兩大類，一類是芳香聚酰胺例如苯二胺與間苯二?？s聚得到的高分子Nomex，這在當(dāng)時(shí)曾被作為太空服的原料。還有對苯二胺與對苯二酰氯縮聚得到的高分子Kevlar，它屬于耐高溫的高分子液晶，現(xiàn)在用于超音速飛機(jī)的復(fù)合材料中。另一類是雜環(huán)高分子，例如聚芳亞酰胺和作為高溫粘合劑的聚苯并咪唑?yàn)楝F(xiàn)在的宇航飛行所需的材料打下了基礎(chǔ)。

由于高分子材料具有許多優(yōu)良性能，適合現(xiàn)代化生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著，且不受地域、氣候的限制，因而高分子材料工業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前世界上合成高分子材料的年產(chǎn)量已經(jīng)超過1.4億噸。如今高分子材料已經(jīng)不再是金屬、木、棉、麻、天然橡膠等傳統(tǒng)材料的代用品，而是國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的基礎(chǔ)材料之一。與此同時(shí)，高分子科學(xué)的三大組成部分――高分子化學(xué)、高分子物理和高分子工程也已經(jīng)日趨成熟。

第四節(jié) 我國高分子化學(xué)改性材料產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)用成熟度解析

中國的高分子 研究 起步于50年代初，中國高分子科學(xué)是在我國社會對高分子材料需求的背景下，向國外學(xué)習(xí)、追蹤國外學(xué)科前沿而產(chǎn)生和發(fā)展起來的。在這個長期的發(fā)展過程中，“追蹤”、“學(xué)習(xí)”是學(xué)科發(fā)展的主線，而工作“創(chuàng)新”則顯得很不夠。我國高分子化學(xué)改性材料的技術(shù)成熟度一般。

第五節(jié) 高分子化學(xué)改性材料產(chǎn)品 技術(shù)工藝 與市場應(yīng)用關(guān)系 分析

在市場經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的今天，國內(nèi)企業(yè)已逐步轉(zhuǎn)向綜合實(shí)力的競爭。在這種綜合實(shí)力的競爭中，最重要的因素是技術(shù)。誰能掌握先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，誰就能占據(jù)市場的主動。只有市場與技術(shù)二者有機(jī)結(jié)合，技術(shù)只有適應(yīng)市場需要才能有好的發(fā)展前景。

技術(shù)創(chuàng)新以市場為導(dǎo)向，首先是適應(yīng)先進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展的時(shí)代要求。要想使企業(yè)保持先進(jìn)，就要運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，創(chuàng)造更先進(jìn)的生產(chǎn)方式和更高的生產(chǎn)效率，推進(jìn)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整，形成發(fā)達(dá)的制造力。

其次，技術(shù)創(chuàng)新要與加快企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整相結(jié)合，做大做強(qiáng)特色產(chǎn)品，發(fā)展一批具有重大帶動作用的先導(dǎo)性、戰(zhàn)略性的高附加值產(chǎn)品。

從某種意義上講，一個企業(yè)的成功就是一個品牌的成功，一個品牌的成功就是整個企業(yè)價(jià)值鏈整體的成功。企業(yè)只有明白自身的核心競爭力在價(jià)值鏈的哪個環(huán)節(jié)上，才能把握競爭優(yōu)勢。一個企業(yè)如果沒有自己與時(shí)俱進(jìn)的獨(dú)特技術(shù)，讓價(jià)值鏈在市場向前滾動時(shí)脫節(jié)，當(dāng)然不可能滿足不斷攀升的市場需求。企業(yè)要長期占有市場優(yōu)勢，必須讓自己求。企業(yè)要長期占有市場優(yōu)勢，必須讓自己的技術(shù)及產(chǎn)品與時(shí)俱進(jìn)。

正確恰當(dāng)?shù)靥幚砗脙烧叩霓q證關(guān)系，順應(yīng)市場的發(fā)展趨勢，是維系我國高分子化學(xué)改性材料長遠(yuǎn)健康發(fā)展的必要條件。

第六節(jié) 不同類型生產(chǎn)工藝優(yōu)缺點(diǎn)比較

在聚合反應(yīng)引發(fā)體系及高分子改性方法 研究 方面，有自由基引發(fā)體系 研究 、光引發(fā)及材料表面活性自由基聚合改性 研究 、高能粒子輻射及改性技術(shù) 研究 、微波引發(fā)及改性技術(shù)、等離子體引發(fā)聚合及改性、超聲波改性技術(shù) 研究 等。


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