高分子材料是材料科學(xué)中的一個重要分支，是以高分子化合物（聚合物）為主要成分的材料。大多數(shù)高分子材料是由許多小而簡單的分子（單體）經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)聚合而成。高分子材料的分子量很大，一般高分子的分子量為104~106，超高分子量的聚合物的高分子量高達(dá)106以上。
高分子材料種類繁多，按來源分類可分為天然高分子材料、半合成高分子（改性天然高分子）材料和合成高分子材料。按聚合反應(yīng)分類可分為連鎖聚合和逐步聚合兩類高分子，其中主要的是加成聚合和縮聚反應(yīng)。按高分子化合物的主鏈結(jié)構(gòu)分類可分為碳鏈高分子（如聚乙烯、聚丙烯）、雜鏈高分子（如尼龍、聚酯）、元素有機(jī)聚合物（如有機(jī)硅橡膠）和無機(jī)化合物高分子（如聚硅烷、鏈狀硫、硫酸鹽類、聚氮化硫）。按高分子形狀分類可分為線型高分子、支鏈型高分子和體型高分子。按用途分類可分為塑料、橡膠、纖維、膠黏劑和涂料等。
高分子材料具有許多優(yōu)良的性能，例如，密度小、比強(qiáng)度高、彈性大、電絕緣性能好，耐熱、耐寒、耐蝕、耐輻射、透明等，這些優(yōu)良的性能使其廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。
材料概況
高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。高分子材料是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，有機(jī)高分子化合物是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。
歷史來源
高分子材料按來源分為天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和進(jìn)化的基礎(chǔ)。人類社會一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產(chǎn)資料，并掌握了其加工技術(shù)。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等。19世紀(jì)30年代末期，進(jìn)入天然高分子化學(xué)改性階段，出現(xiàn)半合成高分子材料。1907年出現(xiàn)合成高分子PF，標(biāo)志著人類應(yīng)用合成高分子材料的開始。現(xiàn)代，高分子材料已與金屬材料、無機(jī)非金屬材料相同，成為科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要材料。
性能特點(diǎn)
高分子材料的結(jié)構(gòu)決定其性能，對結(jié)構(gòu)的控制和改性，可獲得不同特性
的高分子材料。高分子材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和易改性、易加工特點(diǎn)，使其具有其他材料不可比擬、不可取代的優(yōu)異性能，從而廣泛用于科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域，并已成為現(xiàn)代社會生活中衣食住行用各個方面不可缺少的材料。
很多天然材料通常是有機(jī)高分子化合物材料組成的，如天然橡膠、棉花、人體器官等。人工合成的化學(xué)纖維、塑料和橡膠等也是如此。一般稱在生活中大量采用的，已經(jīng)形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的高分子為通用高分子材料，稱具有特殊用途與功能的為功能高分子。
發(fā)展概況
高分子材料是材料領(lǐng)域之中的后起之秀，是在人們長期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的。幾千年前，人們就開始使用棉、麻、絲、毛等天然高分子作絲織物材料。有些加工方法還改變了天然高分子的化學(xué)組成，如：天然橡膠硫化，皮革鞣制，天然纖維制成人造絲等。但由于當(dāng)時受科學(xué)技術(shù)發(fā)展的限制，直到19世紀(jì)中葉，人們?nèi)晕茨芴骄康礁叻肿硬牧系谋举|(zhì)。
高分子材料科學(xué)的發(fā)展萌芽于19世紀(jì)后期和20世紀(jì)初。當(dāng)時天然橡膠由2-甲基-1，3-丁二烯，纖維素和淀粉由葡萄糖殘體，蛋白質(zhì)由氨基酸組成的確立，使高分子的長鏈概念獲得了公認(rèn)，孕育了有機(jī)高分子化合物的思想。1872年德國化學(xué)家拜耳集團(tuán)(A.Bayer)首先發(fā)現(xiàn)苯酚與甲醛在酸性條件下加熱時能迅速結(jié)成紅褐色硬塊或粘稠物，但因它們無法用經(jīng)典方法純化而停止實(shí)驗(yàn)。20世紀(jì)以后，苯酚已經(jīng)能從煤焦油中大量獲得，甲醛也作為防腐劑大量生產(chǎn)，因此二者的反應(yīng)產(chǎn)物更加引人關(guān)注。 1907年貝克蘭和他的助手不僅制出了絕緣漆，而且還制出了真正的合成可塑性材料—bakelite,它就是人們熟知的“酚醛”、“膠木”或PF。Bakelite一經(jīng)問世，很快廠商發(fā)現(xiàn)，它不但可以制造多種電絕緣品，而且還能制大宗商品，于是一時間把貝克蘭的發(fā)明譽(yù)為20世紀(jì)的“煉金術(shù)”。
1920年，德國人H．Staudinger首次提出以共價鍵聯(lián)結(jié)為核心的高分子概念，加上他對高分子其他方面的貢獻(xiàn)，獲得了1953年度諾貝爾化學(xué)獎，他無疑被公認(rèn)為高分子科學(xué)的始祖。
20世紀(jì)30~40年代是高分子材料科學(xué)的創(chuàng)立時期。新的聚合物單體不斷出現(xiàn)，具有工業(yè)化價值的高效催化聚合方法不斷產(chǎn)生，加工方法及結(jié)構(gòu)性能不斷改善。美國化學(xué)家卡羅塞斯(W.H.Carothers)于1934年合成了優(yōu)良紡織纖維的聚己二酰己二胺，尼龍(Nylon)是它在1939年投產(chǎn)時公司使用的商品名。這一成功不僅是合成纖維的第一次重大突破，也是高分子材料科學(xué)的重要進(jìn)展。
1938年德國研制出聚胺-6，即聚己內(nèi)酰胺；1941年英國制出了聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，商品名DACRON、“的確涼”或滌綸；1939年德國人又研制出聚丙烯腈纖維，但到1949年才在美國投產(chǎn)，商品名Orlon，我國稱綸，此后又出現(xiàn)多種新型合成纖維，滿足了多種需要，但從應(yīng)用范圍和技術(shù)成熟等方面看，仍以上述幾種為主，其產(chǎn)量約占總量的90%。
20世紀(jì)50年代是高分子工業(yè)的確立時期，同時得到了迅速的發(fā)展。石油化工的發(fā)展為有機(jī)高分子化合物材料開拓了新的豐富來源，人們把從煤焦油獲得單體改為從石油得到，重要的烯烴(乙烯、丙烯)年產(chǎn)量為數(shù)十萬噸級的生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟。由于出現(xiàn)了齊格勒納塔催化劑，在這種催化劑的作用下，生產(chǎn)出三種新型的定向聚合橡膠，其中的順丁橡膠，由于它的優(yōu)異性能，到20世紀(jì)80年代產(chǎn)量已上升到僅次于丁苯橡膠的第二位。
自30年代出現(xiàn)高分子合成技術(shù)到60年代實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，高分子材料雖然只有幾十年的歷史，但發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他傳統(tǒng)材料。世界有機(jī)高分子化合物材料工業(yè)的迅猛發(fā)展，一方面是由于它們的優(yōu)異性能使其在許多領(lǐng)域中找到了應(yīng)用；另一方面也是因?yàn)樗鼈兩a(chǎn)和應(yīng)用所需的投資比其他材料低，尤其比金屬材料低許多，經(jīng)濟(jì)效益顯著。特別是到了80年代，工業(yè)發(fā)達(dá)國家鋼鐵產(chǎn)量已衰退而塑料仍以高速度在發(fā)展。在過去的40年里美國塑料的生產(chǎn)猛增了100倍。如果將生產(chǎn)量折成體積計算，塑料的生產(chǎn)已超過鋼鐵。20世紀(jì)末，高分子材料的總產(chǎn)量已達(dá)20億噸左右。在當(dāng)前的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、運(yùn)輸、通訊乃至人類的生活中，高分子材料與金屬、陶瓷一起并列為三類最重要的材料。我國對于高分子材料科學(xué)的研究自50年代開始，主要是根據(jù)國內(nèi)資源情況、配合工業(yè)建設(shè)進(jìn)行合成仿制，建立測試表征手段，在此過程中培養(yǎng)了大批生產(chǎn)和研究的技術(shù)力量，為深入研究奠定了基礎(chǔ)。60年代為滿足新技術(shù)和高技術(shù)的需要，研制了大量特種塑料，如、硅高分子，耐熱高分子及一般工程塑料，如澆注尼龍、聚碳酸酯、多聚甲醛、聚芳酰胺；大品種如順丁橡膠。其中最突出的成就是1965年用人工合成的方法制成結(jié)晶牛胰島素，這是世界上出現(xiàn)的第一個人工合成的蛋白質(zhì)，對于揭開生命的奧秘有著重大的意義。高分子化學(xué)和物理也獲得較快發(fā)展，研究了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。近年來進(jìn)行了通用高分子的合成和合成機(jī)理、功能高分子合成和應(yīng)用的研究。利用先進(jìn)技術(shù)和測試手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)、性能、加工關(guān)系的探索，形成了具有中國特色的新品種和新理論，如稀土催化的順丁橡膠和高分子反應(yīng)統(tǒng)計理論等，并加強(qiáng)了國際交流和合作。80年代以來，幾十項(xiàng)高分子科技成果獲得了國家級自然科學(xué)獎、發(fā)明獎、科技進(jìn)步獎，其中個別項(xiàng)目已趕上或超過國際先進(jìn)水平。在工業(yè)技術(shù)方面，我國已建成大慶市、山東齊魯、南京揚(yáng)子、北京燕山、金山區(qū)等十大乙烯工程基地，形成約2.1×106 t/年的乙烯生產(chǎn)能力。
分類介紹
按用途一般將通用有機(jī)高分子化合物材料分為五類，即塑料、橡膠、纖維、涂料和黏合劑。通用高分子材料的力學(xué)性能參見高分子物理學(xué)。
高分子材料按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料。
①橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。其分子鏈間次價力小，分子鏈柔性好，在外力作用下可產(chǎn)生較大形變，除去外力后能迅速恢復(fù)原狀。有天然橡膠和合成橡膠兩種。
②高分子纖維分為天然纖維和化學(xué)纖維。前者指蠶絲、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子為原料，經(jīng)過紡絲和后處理制得。纖維的次價力大、形變能力小、模量高，一般為結(jié)晶聚合物。
③塑料是以合成樹脂或化學(xué)改性的天然高分子為主要成分，再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。其分子間次價力、模量和形變量等介于橡膠和纖維之間。通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料；按用途又分為通用塑料和工程塑料。
④高分子膠粘劑是以合成天然高分子化合物為主體制成的膠粘材料。分為天然和合成膠粘劑兩種。應(yīng)用較多的是合成膠粘劑。
⑤高分子涂料是以聚合物為主要成膜物質(zhì)，添加溶劑和各種添加劑制得。根據(jù)成膜物質(zhì)不同，分為油脂涂料、天然沒藥樹涂料和合成樹脂涂料。
⑥有機(jī)高分子化合物基復(fù)合材料是以高分子化合物為基體，添加各種增強(qiáng)材料制得的一種復(fù)合材料。它綜合了原有材料的性能特點(diǎn)，并可根據(jù)需要進(jìn)行材料設(shè)計。利用高分子材料制造的塑料制品。
高分子材料按用途又分為普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力學(xué)性能、絕緣性能和熱性能外，還具有物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)換、傳遞和儲存等特殊功能。已實(shí)用的有高分子信息轉(zhuǎn)換材料、高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料、高分子形狀記憶材料和醫(yī)用、藥用高分子材料等。
加工工藝
高分子材料的加工成型不是單純的物理過程，
而是決定有機(jī)高分子化合物材料最終結(jié)構(gòu)和性能的重要環(huán)節(jié)。除膠粘劑、涂料一般無需加工成形而可直接使用外、橡膠、纖維、塑料等通常須用相應(yīng)的成形方法加工成制品。一般塑料制品常用的成形方法有擠出、注射、壓延、吹塑、模壓或傳遞模塑等。橡膠制品有塑煉、混煉、壓延或擠出等成形工序。纖維有紡絲溶體制備、纖維成形和卷繞、后處理、初生纖維的拉伸和熱定型等。
在成型過程中，聚合物有可能受溫度、壓強(qiáng)、應(yīng)力及作用時間等變化的影響，導(dǎo)致高分子降解、交聯(lián)以及其他化學(xué)反應(yīng)，使聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。因此加工過程不僅決定高分子材料制品的外觀形狀和質(zhì)量，而且對材料超分子結(jié)構(gòu)和織態(tài)結(jié)構(gòu)甚至鏈結(jié)構(gòu)有重要影響。
有機(jī)高分子化合物材料在加工之前，要先進(jìn)行合成，把單體合成為聚合物進(jìn)行造粒，然后才進(jìn)行熔融加工。高分子材料的合成方法有本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合、溶液聚合和氣相聚合等。這其中引發(fā)劑起了很重要的作用，偶氮引發(fā)劑和過氧類引發(fā)劑都是常用的引發(fā)劑，高分子材料助劑往往對高分子材料性能的改進(jìn)和成本的降低也有很明顯的作用。
化合物特征
一是分子量大，二是分子量分布具有多分散性。即高分子化合物與小分子不同，
它在聚合過程后變成了不同分子量大小的許多高聚物的混合物。我們所說的某一高分子的分子量其實(shí)都是它的一種平均的分子量，當(dāng)然計算平均分子量也以不同的權(quán)重方式分為了數(shù)均分子量、粘均分子量、重均分子量等。而小分子的分子量固定，都由確定分子量大小的分子組成。這是高聚物與小分子一個特征區(qū)別。
材料用途
塑料
塑料根據(jù)加熱后的情況又可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。
加熱后軟化，形成高分子熔體的塑料成為熱塑性塑料，主要的熱塑性塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP ）、聚苯乙烯（PS ）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗稱有機(jī)玻璃）、聚氯乙烯（PVC ）、尼龍（Nylon )、聚碳酸酯（PC ）、聚氨酯（PU ）、F4（特富龍,PTFE ）、聚對苯二甲酸乙二醇酯[zhǐ](聚對苯二甲酸乙二醇酯，PETE )、加熱后固化，形成交聯(lián)的不熔結(jié)構(gòu)的塑料稱為熱固性塑料：常見的有ep,酚醛塑料,聚酰亞胺，三聚氰氨甲醛樹脂等。塑料的加工方法包括注射，擠出，膜壓，熱壓，吹塑等等。
橡膠
橡膠又可以分為天然橡膠和合成橡膠。天然橡膠的主要成分是聚異戊二烯。合成橡膠的主要品種包括丁基橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、丙烯酸酯橡膠、聚氨酯橡膠、硅橡膠、氟橡膠等。其中，硅橡膠具有柔軟親膚、耐高低溫的特性，適用于軟體機(jī)器人手部等柔性電子器件。
纖維
合成纖維是有機(jī)高分子化合物材料的另外一個重要應(yīng)用。常見的合成纖維包括尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯、腈綸聚酯纖維，芳綸纖維等等。
涂料
涂料是涂附在工業(yè)或日用產(chǎn)品表面起美觀或這保護(hù)作用的一層高分子材料、常用的工業(yè)涂料有ep，聚氨酯等。
黏合劑
黏和劑是另外一類重要的高分子材料。人類在很久以前就開始使用淀粉，樹膠等天然高分子材料做黏合劑。現(xiàn)代黏合劑通過其使用方式可以分為聚合型，如環(huán)氧樹脂；熱融型，如尼龍，聚乙烯；加壓型，如天然橡膠；水溶型，如淀粉。
硅膠
硅膠是一種高活性吸附材料，屬非晶態(tài)物質(zhì)，其化學(xué)分子式為mSiO2·nH2O。不溶于水和任何溶劑，無毒無味，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，除強(qiáng)堿、氫氟酸外不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。各種型號的硅膠因其制造方法不同而形成不同的微孔結(jié)構(gòu)。
分子材料
除一般的結(jié)構(gòu)材料外，一些高分子材料還具有光電磁等性能。例如在制造集成電路時有機(jī)高分子化合物感光材料在光刻過程中被大量使用。導(dǎo)電高分子材料和有機(jī)半導(dǎo)體打開了單分子電路的大門。有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體材料為顯示器件打開了一個大幅度降低成本的大門。高分子壓電材料則為力與電的轉(zhuǎn)換提供了新的途徑。高分子熱電材料則提供了新的熱電轉(zhuǎn)換途徑。
一、光
1.高分子發(fā)光二極管
高分子發(fā)光二極管(均聚物 Light-emitting diode)是有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的一種。高分子發(fā)光二極管同小分子有機(jī)發(fā)光二極管相比具有造價更低，加工更簡單的優(yōu)點(diǎn)。
2.液晶顯示材料
高分子液晶材料具有普通液晶材料的光學(xué)特性，但是由于轉(zhuǎn)變速度比較慢，因此通常用于對顯示轉(zhuǎn)變速度要求不高的場合。
3.非線性光學(xué)高分子材料
4.光阻(photoresist)
光阻是在積體電路生產(chǎn)過程中把掩膜上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片或者其他基底上使用的高分子材料。大部分在積體電路中應(yīng)用的光阻對紫外線敏感。光阻有正型光阻和負(fù)型光阻兩種。正型光阻在受到紫外光UV照射后會分解，因此可以溶解于顯影劑中。而負(fù)型光阻在受到紫外光照射后則會交聯(lián)，因此照光的地方會硬化，無法溶解于顯影劑中.
二、電
1.介電材料與高分子
1.1 低介電常數(shù)材料
低介電常數(shù)材料（low-K 材料）是當(dāng)前半導(dǎo)體行業(yè)研究的熱門話題。通過降低積體電路中使用的介電材料的介電常數(shù)，可以降低積體電路的漏電電流，降低導(dǎo)線之間的電容效應(yīng)，降低集成電路發(fā)熱等等。低介電常數(shù)材料的研究是同有機(jī)高分子化合物材料密切相關(guān)的。傳統(tǒng)半導(dǎo)體使用二氧化硅作為介電材料，二氧化硅的介電常數(shù)約為4。真空的介電常數(shù)為1，干燥空氣的介電常數(shù)接近于1。
1.1.1 SiLK
SiLK是Dow Chemical開發(fā)的一種低介電常數(shù)材料，目前廣泛用于集成電路生產(chǎn)。目前已知SiLK是一種高分子材料，但是具體結(jié)構(gòu)仍然是秘密。SiLK的介電常數(shù)為2.6。
目前已知SiLK是一種芳香族熱固性材料，含不飽和鍵，不含氟，不含氧和氮。SiLK以寡聚物溶液的形式提供，通過甩膠到硅片上后在氮?dú)?/a>下加熱到320攝氏度去除溶劑并初步交聯(lián)。最終需要在400攝氏度以上保溫來完成交聯(lián)。
1.1.2 Porous SiLK與Porous MSQ
通過在SiLK中添加納米級空洞可以進(jìn)一步降低介電常數(shù)。目前Porous SiLK的介電常數(shù)為2.2。
MSQ是methylsilsesquioxane的縮寫，這是一種硅基有機(jī)高分子化合物材料，通過在MSQ中添加納米級空洞，Porous MSQ的介電常數(shù)可以達(dá)到2.2-2.5。
納米級空洞通常是通過合成嵌段共聚物的辦法來實(shí)現(xiàn)的。
1.2 高介電常數(shù)材料
PVDF是一種具有高介電常數(shù)的高分子材料，其介電常數(shù)可以達(dá)到10。
2.導(dǎo)電高分子材料
導(dǎo)電高分子材料是一類具有接近金屬導(dǎo)電性的高分子材料。同金屬相比高分子材料具有低密度，低價格，高可加工性等優(yōu)點(diǎn)。
2.1純高分子導(dǎo)電高分子材料
純高分子導(dǎo)電高分子材料通過π鍵電子的運(yùn)動導(dǎo)電。主要包括聚乙炔類導(dǎo)電高分子材料，聚噻吩類導(dǎo)電高分子材料，聚吡咯類導(dǎo)電高分子材料，聚苯胺類導(dǎo)電高分子材料以及Poly (arylene vinylene)類導(dǎo)電高分子材料。
純高分子導(dǎo)電高分子材料可以用于金屬防腐涂層，儲能元件，探測器，電化學(xué)器件，非線性光學(xué)，電磁屏蔽等應(yīng)用。
2.2導(dǎo)電高分子復(fù)合材料
通過在高分子中攙雜金屬或碳類導(dǎo)電添加物（活性炭，碳纖維，碳納米管等）普通高分子材料也可以具有導(dǎo)電性質(zhì)。
3.壓電與電致伸縮材料
PVDF是一種具有壓電與電致伸縮效應(yīng)的高分子材料。具有壓電效應(yīng)的材料可以把機(jī)械形變能轉(zhuǎn)化成電能，具有電致伸縮效應(yīng)的材料可以把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械形變能。
三、磁
鐵磁性高分子最早報道于2001年，(Science 16 November 2001; 294: 1503-1505)。這種高分子也是一種共軛高分子。參見Magnetic 均聚物 makes its debut。
四、熱
PVDF也是一種具有熱電效應(yīng)的高分子材料。具有熱電效應(yīng)的材料可以把熱能轉(zhuǎn)化成電能或者把電能轉(zhuǎn)化成熱能。
復(fù)合材料
一、塑料
1、聚合反應(yīng)：加聚反應(yīng)（如制聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯）
縮聚反應(yīng)（如制PF）
聚氯乙烯薄膜不能用來包裝食品，應(yīng)該用聚乙烯
2、單體：用來制備聚合物的物質(zhì)，兩種以上單體間的加聚反應(yīng)就是共聚反應(yīng)。
二、纖維
1、天然纖維：植物纖維（如棉花，成分為纖維素，屬于糖類）
動物纖維（如羊毛、蠶絲，成分為蛋白質(zhì)）
2、化學(xué)纖維：人造纖維（對天然纖維的加工，如粘膠纖維）
合成纖維（完全由人制造，如尼龍），尼龍又稱錦綸，是人類第一次采用非纖維材料，通過化學(xué)合成方法得到的化學(xué)纖維。
三、橡膠
1、天然橡膠：以天然乳膠（主要從橡膠樹取得）為原料，成分為聚異戊二烯，是線形分子。
硫化橡膠，當(dāng)中含有二硫鍵，使線形分子轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型網(wǎng)狀分子，有彈性且不易變形。
2、合成橡膠：如丁苯橡膠等
塑料、合成纖維、合成橡膠并稱三大合成材料
四、功能高分子材料
種類很多，如高吸水性材料，可用于制作紙尿布、農(nóng)林業(yè)保水劑、石油化工脫水劑
五、復(fù)合材料
1、定義：由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料組合而成的復(fù)合材料，通常具有比原材料更優(yōu)越的性能。如鋼筋混凝土、石棉瓦、玻璃鋼
2、組成：基體材料、增強(qiáng)材料，如碳纖維增強(qiáng)材料
分類簡介
高分子材料來源
天然高分子是存在于動物、植物及生物體內(nèi)的高分子物質(zhì)，可分為天然纖維、天然樹脂、天然橡膠、動物膠等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料，此外還包括膠黏劑、涂料以及各種功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所沒有的或較為優(yōu)越的性能——較小的密度、較高的力學(xué)、耐磨性、耐腐蝕性、電絕緣性等。
高分子材料應(yīng)用
有機(jī)高分子化合物材料按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等。均聚物根據(jù)其機(jī)械性能和使用狀態(tài)可分為上述幾類。但是各類高聚物之間并無嚴(yán)格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工藝，可以制成塑料，也可制成纖維，比如尼龍就是如此。而聚氨酯一類的高聚物，在室溫下既有玻璃態(tài)性質(zhì)，又有很好的彈性，所以很難說它是橡膠還是塑料。
高分子材料功能
按照材料應(yīng)用功能分類，高分子材料分為通用高分子材料、特種高分子材料和功能有機(jī)高分子化合物材料三大類。通用高分子材料指能夠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，已普遍應(yīng)用于建筑、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、電氣電子工業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)主要領(lǐng)域和人們?nèi)粘Ｉ畹母叻肿硬牧稀＿@其中又分為塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料等不同類型。特種高分子材料主要是一類具有優(yōu)良機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能的高分子材料，如聚碳酸酯、聚酰亞胺等材料，已廣泛應(yīng)用于工程材料上。功能高分子材料是指具有特定的功能作用，可做功能材料使用的高分子化合物，包括功能性分離膜、導(dǎo)電材料、醫(yī)用高分子材料、液晶高分子材料等。
按高分子主鏈結(jié)構(gòu)
①碳鏈有機(jī)高分子化合物：分子主鏈由C原子組成，如： PP、PE、PVC
②雜鏈高聚物：分子主鏈由C、O、N、P等原子構(gòu)成。如：聚酰胺、聚酯、硅油
③元素有機(jī)高聚物：分子主鏈不含C原子，僅由一些雜原子組成的高分子。如：硅橡膠
其它分類
按高分子主鏈幾何形狀分類：線型高聚物，支鏈型高聚物，體型高聚物。
按高分子微觀排列情況分類：結(jié)晶高聚物，半晶高聚物，無定形高聚物。
高分子材料
高分子材料包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等。其中，被稱為現(xiàn)代高分子三大合成材料的塑料、合成纖維和合成橡膠已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與人民日常生活所必不可少的重要材料。盡管有機(jī)高分子化合物材料因普遍具有許多金屬和無機(jī)化合物材料所無法取代的優(yōu)點(diǎn)而獲得迅速的發(fā)展，但目前已大規(guī)模生產(chǎn)的還是只能在尋常條件下使用的高分子物質(zhì)，即所謂的通用高分子，它們存在著機(jī)械強(qiáng)度和剛性差、耐熱性低等缺點(diǎn)。而現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展，則向高分子材料提出了更高的要求，因而推動了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展，這樣就出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。
高分子分離膜
高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇性透過功能的半透性薄膜。采用這樣的半透性薄膜，以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電壓為動力，使氣體混合物、液體混合物或有機(jī)化合物、無機(jī)化合物物的溶液等分離技術(shù)相比，具有省能、高效和潔凈等特點(diǎn)，因而被認(rèn)為是支撐新技術(shù)革命的重大技術(shù)。膜分離過程主要有逆滲透、超濾、微濾、電滲析、壓滲析、氣體分離、滲透汽化和液膜分離等。用來制備分離、滲透汽化和液膜分離等。用來制備分離膜的高分子材料有許多種類。現(xiàn)在用的較多的是聚楓、聚烯烴、纖維素脂類和有機(jī)硅化物等。膜的形式也有多種，一般用的是平膜和空中纖維。推廣應(yīng)用高分子分離膜能獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。例如，利用離子交換膜電解食鹽可減少污染、節(jié)約能源：利用反滲透進(jìn)行海水淡化和脫鹽、要比其它方法消耗的能量都小；利用氣體分離膜從空氣中富集氧可大大提高氧氣回收率等。
高分子磁性材料
高分子磁性材料，是人類在不斷開拓磁與高分子聚合物(合成樹脂、橡膠)的新應(yīng)用領(lǐng)域的同時，而賦予磁與高分子的傳統(tǒng)應(yīng)用以新的涵義和內(nèi)容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石，以后才利用磁鐵礦(鐵氧體)燒結(jié)或鑄造成磁性體，現(xiàn)在工業(yè)常用的磁性材料有三種，即鐵氧體磁鐵、稀土類磁鐵和鋁鎳鈷合金磁鐵等。它們的缺點(diǎn)是既硬且脆，加工性差。為了克服這些缺陷，將磁粉混煉于塑料或橡膠中制成的高分子磁性材料便應(yīng)運(yùn)而生了。這樣制成的復(fù)合型高分子磁性材料，因具有比重輕、容易加工成尺寸精度高和復(fù)雜形狀的制品，還能與其它元件一體成型等特點(diǎn)，而越來越受到人們的關(guān)高分子材料注。
高分子磁性材料主要可分為兩大類，即結(jié)構(gòu)型和復(fù)合型。所謂結(jié)構(gòu)型是指并不添加無機(jī)類磁粉而高分子中制成的磁性體。目前具有實(shí)用價值的主要是復(fù)合型。
光功能高分子材料
所謂光功能高分子材料，是指能夠?qū)膺M(jìn)行透射、吸收、儲存、轉(zhuǎn)換的一類有機(jī)高分子化合物材料。目前，這一類材料已有很多，主要包括光導(dǎo)材料、光記錄材料、光加工材料、光學(xué)用塑料(如塑料透鏡、接觸眼鏡等)、光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)材料、光顯示用材料、光導(dǎo)電用材料、光合作用材料等。光功能高分子材料在整個社會材料對光的透射，可以制成品種繁多的線性光學(xué)材料，像普通的安全玻璃、各種透鏡、棱鏡等；利用高分子材料曲線傳播特性，又可以開發(fā)出非線性光學(xué)元件，如塑料光導(dǎo)纖維、塑料石英復(fù)合光導(dǎo)纖維等；而先進(jìn)的信息儲存元件興盤的基本材料就是高性能的有機(jī)玻璃和聚碳酸酯。此外，利用高分子材料的光化學(xué)反應(yīng)，可以開發(fā)出在電子工業(yè)和印刷工業(yè)上得到廣泛使用的感光樹脂、光固化涂料及粘合劑；利用高分子材料的能量轉(zhuǎn)換特性，可制成光導(dǎo)電材料和光致變色材料；利用某些高分子材料的折光率隨機(jī)械應(yīng)力而變化的特性，可開發(fā)出光彈材料，用于研究力結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部的應(yīng)力分布等。
高分子復(fù)合材料
高分子材料和另外不同組成、不同形狀、不同性質(zhì)的物質(zhì)復(fù)合粘結(jié)而成的多相材料。高分子復(fù)合材料最大優(yōu)點(diǎn)是博各種材料之長，如高強(qiáng)度、質(zhì)輕、耐溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣等性質(zhì)，根據(jù)應(yīng)用目的，選取高分子材料和其他具有特殊性質(zhì)的材料，制成滿足需要的復(fù)合材料。高分子復(fù)合材料分為兩大類：高分子結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和高分子功能復(fù)合材料。以前者為主。高分子結(jié)構(gòu)復(fù)合材料包括兩個組分：①增強(qiáng)劑。為具有高強(qiáng)度、高模量、耐溫的纖維及織物，如玻璃纖維、氮化硅晶須、硼纖維及以上纖維的織物。②基體材料。主要是起粘合作用的膠粘劑，如不飽合聚酯樹脂、ep、PF、聚酰亞胺等熱固性樹脂及苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂，這種復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比模量比金屬還高，是國防、尖端技術(shù)方面不可缺少的材料。
參考資料 >
高分子材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響太陽能電池效率--科技--人民網(wǎng).人民網(wǎng).2020-05-22