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高分子科学的百年回顾与展望 国际化学年的主题是我们的生活和未来。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。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。目前全世界合成树脂及塑料的产量为1.4亿吨/年，按体积计算早已超过金属材料。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。 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(聚酰胺)、涤纶(聚酯)、腈纶(聚丙烯腈)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、腈纶65万吨。 在二次世界大战年代，由于封锁禁运等原因，制作飞机、汽车轮胎的天然橡胶紧缺，促使人们通过高分子化学研究合成橡胶。正是高分子化学的贡献，使得合成橡胶技术得到快速发展，获得了如丁基橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶等。随后，又开发出了包括SBS、ABS、合成天然橡胶、硅橡胶等在内的许多高性能合成弹性体。轮胎是汽车中仅次于发动机的重要部件，而其他橡胶制品，如橡胶密封圈等也是非常重要的，任何重要的航空航天、国防军工装置中都离不开它们，一旦出问题就意味着大事故。我国2006年的轮胎产量已经超过美国，成为世界第一大轮胎生产国，目前我国轮胎产量约占世界总产量的1/4,2010年的轮胎产量为4亿条左右，但是，这仍然远不能满足实际的需求。 我国老一代高分子化学家沈之荃、王佛松、欧阳均等先生在顺丁橡胶方面的研究，解决了高选择性催化聚合的关键问题，并实现了产业化，获得了国家科技进步特等奖。在SBS、ABS等工业技术方面也取得了重要成果。自60多年前在长春诞生我国第一块合成橡胶发展到现在，已形成了颇具规模的合成橡胶工业体系，2010年我国合成橡胶产量达到310万吨。 非轮胎汽车橡胶制品，包括胶管、传动带(V带、同步带)、密封制品(油封、密封条、圈垫等)、减震橡胶及安全制品等的发展更为迅速，已经成为我国汽车橡胶制品工业发展的领头羊。据统计，平均每辆汽车需要的橡胶配件达100～200种，数量多达200～500个，其耗胶量在15～60kg，这些橡胶制品的花费约占汽车总成本的6%。 至于随后发展的塑料，大多是通过聚合反应获得的可塑化成型的高分子。如何选用合适的催化剂或引发剂，使小分子有机化合物形成高分子量化合