1935年,美国杜邦公司发明了尼龙.

杜邦公司的化学家卡罗瑟斯建议他的助手科夫曼用氨基酸酯[H2N(CH2)8COOC2H5]来制备纤维,科夫曼花了5个星期的时间,制成了这种聚合物.接着他们又用各种二胺与二酸进行系统分析比较,确定其中的最佳组合.1935年春, 卡罗瑟斯已经确定由戊二胺与癸二酸聚合是较好选择.

但杜邦公司的另一位化学家玻尔顿却认为用6个碳原子的二胺与6个碳原子的二酸聚合应该更好,结果获得成功.

最初,得到的尼龙并不是很好,主要是强度太差. 卡罗瑟斯断定,问题就出在缩合过程中的水上.水的存在产生了一个相反的作用—水解反应,它使聚合反应不能持久. 卡罗瑟斯找到了一个补救的办法,即让聚合反应在减压的进行,这样水就会蒸发,聚合反应就会不断地进行下去,并形成很长的直链. 卡罗瑟斯终于为合成理想纤维奠定了基础.

    日本正在研制的用高分子聚碳酸酯与液晶结合而成的液晶膜或人工分离膜已在医药工业得到应用。比如，在医疗中，将薄膜做成胶囊状，把消炎剂放人里面，然后将胶囊埋入发炎部位，胶囊可依据患处发炎而引起的温度变化，及时释放出药剂，达到预期的治疗目的和治疗效果，在食品工业方面，利用人工膜可研制出“辨味机器人”的味觉感知器，并可改进或制造所需的各种食品成分，又如用薄膜技术可浓缩葡萄汁，提高匍葡酒的味质；可制造低盐分酱油，纯化果汁，给食品着色等。这既可改进食品质量，增强人的食欲，又可扩大食品销售市场，堤高食品工业的经济效益。

人工肝脏

肝脏是人体内的加工厂和储存库，具有储藏精元。合成蛋白质和解毒等多种功能。目前的人工肝脏还不具备这 样的全功能，只能具备部分的肝功能。早期的人工肝脏利用粒状活性发来吸附血液中的氨、肌酸肝和尿素等有毒物质， 现在可以直接使用高分子材料活性炭等制成的透析膜，对肝昏迷患者急救解毒。

合成高分子材料与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能，因而可以植入人体，部分或全部取代有关器官，成为现代医学的重要支柱材料。

合成高分子材料一般具有优异的生物相容性，不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用，在人体球境中的老化不明显。因此可以通过选用不同成分的聚合物和添加剂，改变表面活性状态等方法可进一步改善抗血栓性和耐久性，获得高度可靠的生物高分子材料。

目前，使用于人体植入件的聚合物包括尼龙、还氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲脂、聚四氟乙烯、聚乙酸乙烯脂、硅橡胶、硅凝胶等。制作的人工器官几乎遍及全身，例如：人工角膜、人工肝脏、人工心脏、人工喉管。人工肾、人工肺、人工血管、人工皮肤等。

人工肝脏肝脏是人体内的加工厂和储存库，具有储藏精元。合成蛋白质和解毒等多种功能。目前的人工肝脏还不具备这样的全功能，只能具备部分的肝功能。早期的人工肝脏利用粒状活性发来吸附血液中的氨、肌酸肝和尿素等有毒物质，现在可以直接使用高分子材料活性炭等制成的透析膜，对肝昏迷患者急救解毒。

人工心脏包括心室壳体、隔膜、导管等，早期曾采用过聚氯乙烯、聚氨脂、硅橡胶等材料。随后改进的人工心脏在心室壳体使用过球氧树脂、乙烯橡胶、钛合金，而隔膜使用了聚醚型聚胺脂、聚酯型聚胺脂共聚物。

·人工肾利用人工肾可以除掉血液中的尿素、肌酸醉等有毒物质。人工肾的工作原理有透析型、过滤型和吸附型几种。所用聚合物材料可制成平膜、管型和中空纤维等形状，这些材料绝大部分为纤维素，如铜氨法再生纤维素、乙酸盐纤维素，其余还有丙烯氰、聚甲基丙烯酸甲脂、乙烯、乙酸乙烯脂共聚物等。人工肾用的中空纤维非常细，把它们成千上万地束集在一个圆筒形容器中，血液在空心丝中心流动，透析液在空心丝外侧流动，通过膜壁进行渗析。据统计，仅日本每年就有３万多病人依靠人造肾维持生命。

·人工肺现在世界上有１万多病人使用人工肺。人工肺大体有三种类型：膜式、气泡型、平面接触型。膜式人工肺使用数万根中空纤维集束组成，每根中空纤维表面上布满了微孔，这些孔极小，使血液渗不出去，但可以排出二氧化碳、吸进氧气，进行气体交换。

相比之下，人工角膜、人工喉管、人工血管、人工关节等的难度就小多了。现在，人工器官的禁区是脑、胃和部分内分泌器官，但攻克这些难关已指日可待。　

按照基体材料的不同，复合材料有如下几种：

聚合物基复合材料是最早开发的复合材料。它以纤维增强塑料和纤维增强橡胶为代表，其特点是加工性能好、加工周期短、强度高、耐腐蚀性好。其中，玻璃纤维增强塑料（“玻璃钢”）是复合材料鼻祖，凭借其轻质、高强度、耐腐蚀性和隔热、隔音、抗冲击等优异性能，广泛应用于建筑、航空。兵器、汽车等领域。碳纤维增强塑料，是最具代表性、性能最优异的塑料基复合材料。

金属基复合材料与塑料基复合材料比，金属基复合材料耐高温、不燃烧、耐老化，导热导电性、抗辐射性较好，横向强度和模量也较高。与一般传统金属比，金属基复合材料具有质量轻、强度高、耐磨损、高温性能好等显著特点。金属基复合材料的主要应用领域是航空和航天。碳纤维即石墨纤维，可用来增强铝、镁、铜等金属材料，特别是碳／铝复合材料被认为是最有前途的金属基复合材料。

陶瓷基复合材料陶瓷材料具有高强度、高硬度及耐腐蚀、耐高温等特点，但脆性大。而陶瓷基复合材料具有优良的韧性和热疲劳性能，可克服单一陶瓷材料对裂纹敏感性高和易断裂的致命弱点。它广泛用来制作刀具、滑动构件、航空航天部件、发动机制件、能源构件等。

复合材料，是指由两种以上材料组合而成的，物理和化学性质与原材料不同，但又保持其原来某些有效功能的新材料。复合材料中，一种材料作为基体，另外的材料作为增强剂。

复合材料是材料家族中最年轻、最活跃的新成员。所谓“复合”，是在金属材料、有机高分子材料和无机非金属材料自身或相互间进行，从而获得单一材料无法比拟的、具有综合优异性能的新型材料。

复合材料的发展，经历了古代、近代和现代三个阶段。自古以来，人们就会使用天然的复合材料——木材、竹等。最原始的人造复合材料是在黏土泥浆中掺稻草，制成土砖。在灰泥中掺马鬃或在熟石膏里加纸浆，可制成纤维增强复合材料。近代复合材料最早的有玻璃纤维增强树脂（如酚醛树脂、环氧树脂等）。原子能、航空、航天、电子、化工等的发展，对材料的韧性、耐磨、耐腐蚀、电性能等提出了更高要求，使现代先进复合材料蓬勃发展起来。

复合材料具有强度高、材料轻、刚性大、抗疲劳性能、减振性能和高温性能好等特点。它最早应用于航空、航天等尖端科学技术领域，近年来，美、日等国的汽车、建筑部门也推广使用复合材料。

复合材料的制造，目前使用最广、效果最好的是纤维增强，即采用熔铸、浸渍、层压等方法，把玻璃纤维、有机纤维、碳纤维及其织物嵌入树脂基体中；或者采用熔铸、轧压等方法把硼纤维、高强度钢丝、晶须等嵌入铝、镁、钛合金中。这样形成了纤维增强塑料、纤维增强金属和纤维增强陶瓷。除了纤维增强以外，还广泛使用已有工艺制造复合材料，如喷涂、离子注人、层叠及骨架复合等。

复合材料包括三要素：基体材料、增强剂及复合方式。复合材料的分类，按增强剂形状不同，可分为粒子、纤维和层状复合材料等；按基体材料不同，可分为金属基、陶瓷基、塑料基、水泥基、橡胶基复合材料等；按复合方式不同，可分为结构复合材料和功能复合材料等。

按照基体材料的不同，复合材料有如下几种：

聚合物基复合材料是最早开发的复合材料。它以纤维增强塑料和纤维增强橡胶为代表，其特点是加工性能好、加工周期短、强度高、耐腐蚀性好。其中，玻璃纤维增强塑料（“玻璃钢”）是复合材料鼻祖，凭借其轻质、高强度、耐腐蚀性和隔热、隔音、抗冲击等优异性能，广泛应用于建筑、航空。兵器、汽车等领域。碳纤维增强塑料，是最具代表性、性能最优异的塑料基复合材料。

金属基复合材料 与塑料基复合材料比，金属基复合材料耐高温、不燃烧、耐老化，导热导电性、抗辐射性较好，横向强度和模量也较高。与一般传统金属比，金属基复合材料具有质量轻、强度高、耐磨损、高温性能好等显著特点。金属基复合材料的主要应用领域是航空和航天。碳纤维即石墨纤维，可用来增强铝、镁、铜等金属材料，特别是碳／铝复合材料被认为是最有前途的金属基复合材料。

陶瓷基复合材料 陶瓷材料具有高强度、高硬度及耐腐蚀、耐高温等特点，但脆性大。而陶瓷基复合材料具有优良的韧性和热疲劳性能，可克服单一陶瓷材料对裂纹敏感性高和易断裂的致命弱点。它广泛用来制作刀具、滑动构件、航空航天部件、发动机制件、能源构件等。

在未来的航天飞机上，耐超高温的碳/碳复合材料将占有重要地位。随着商用飞机市场发展，对高性能热塑性树脂复合材料的需求也日益增长。随着先进复合材料成本的下降及设计、制造技术不断提高，先进复合材料在未来的汽车工业中将获得大规模的应用。此外，目前正在积极开发的复合材料，还包括具有优异高温性能的陶瓷基复合材料、超高强度的纳米复合陶瓷等。

复合材料所具有的优异性能，使其具备了旺盛的生命力。随着科技的发展，复合材料的生产工艺将不断完善和简化，成本不断降低。专家预测，21世纪复合材料的用量将会超过钢，成为未来的常规材料。

目前国内生产的建筑用板材多是使用木屑加尿醛素作粘合剂，其中的甲醛对人身伤害较大，并且无法重复使用。而且我国是森林资源 十分匮乏的国家，年木材缺口高达300万立方米，更加大了市场对代木 材料的需求。

友合攀宝科技发展有限公司推出的另一个高科技产品——新型 高密度复合材料，其主要工艺原理是以稻草、麦秸、棉花杆、玉米杆、甘蔗渣、竹屑、芦苇杆、木屑等农业废弃物作原料，以聚乙烯、聚丙 烯及其废弃物，如汽水瓶、可乐瓶、矿泉水瓶等或塑料薄膜、塑料制 品的城市废弃物（白色垃圾）等作粘合材料，并加入一定量的添加剂 等，在一定工艺条件下合成。这一最新成果被联合国工业发展组织（UNIDO）誉为“21世纪新材料”。

它的特点是不使用木材，可以保护生态环境，缓解了实行天然林保护后木材缺乏的问题；利用废弃物，使得物尽其用，节约能源，保护环境；无毒无害，没有尿素和甲醛的成份，不会对人体产生危害；产品密度高，强度好，木材、刨花板、中密度板等均易受到厌氧菌、霉菌、甲虫、白蚁、蛀虫等生物的侵害和海水的腐蚀，而该工艺生产的板、型材均不受以上生物的侵害，吸水率低，不受海水的腐蚀；属 于无三废工艺，可多次回收废料并反复利用，节约并降低成本；产品 有很强的可塑性，可根据用户需要，替换不同的模具或模板，直接生 产出各种各样的板材和型材，有极大的市场价值；防火性能好，有良 好的阻燃性能。

高密度复合材料技术的实现不仅解决了农业废弃物和城市废弃物的污染排放问题，还节省了有限的林业资源，必将对我国的21世纪的 环保产业产生巨大影响。

21世纪──高分子化学新时代

活性聚合是促使高分子化学走向新时代的基础。

有人说高分子化学是一门排队化学，排头要很快站出来，队员迅速排上队，面向都一样，所有队员必须都排上队，结果是每排长短都一样，这就是高分子新时代的出现，有下列三个重要方面：

一是高分子的分子量概念将彻底改变，因为原来的高分子分子量都是各式各样的平均值，主要原因是因为长短不齐。

二是高分子概念也将彻底改变。高分子决不是不易控制的长短不齐的分子所组成，而是均匀高分子所组成。

三是高分子性能以及加工应用，都将因为是精密高分子而出现全新的数据, 全新的性能与加工方法与用途。

 这三个方面的突破将使21世纪高分子化学发展成为一个新科学的时代。

    普通尼龙6具有良好的物理、机械性能，例如拉伸强度高，耐磨性优异，抗冲击韧性好，耐化学药品和耐油性突出，是五大工程塑料中应用最广的品种。但是，普通尼龙6的吸水率高，在较强外力和加热条件下，其刚性和耐热性不佳，制品的稳定性和电性能较差，在许多领域的应用受到限制。

    用天然丰产的蒙脱土层状硅酸盐作为无机分散相，制备尼龙6纳米塑料(NPA6)，现已有国家发明专利。该复合材料与纯尼龙6相比具有高强度、高模量、高耐热性、低吸湿性、高尺寸稳定性、阻隔性能好等优点，性能全面超过纯尼龙6，并且具有良好的加工性能；与普通的玻纤增强和矿物增强尼龙6相比，具有比重低、耐磨性好、相同无机物含量条件下综合性能明显优于前者等优点；同时，该纳米复合材料还可进一步用于玻纤增强和普通矿物增强等改性纳米尼龙6，其性能更加优越。其应用领域非常广泛。可用于制造汽车零部件，尤其是发动机内等有耐热性要求的零件，还可应用于办公用品电子电器零部件、日用品等，此外还可用于制造管道等挤出制品。尼龙6纳米塑料是工程塑料行业的理想材料。  

羧酸酯RCOOR′在催化剂存在时与醇R″OH发生如下反应(R′，R″是两种不同的羧基)：(1992全国卷)

RCOOR′+R″OH RCOOR″+R′OH

此反应称为酯交换反应，常用于有机合成中。

在合成维纶的过程中，有一个步骤是把聚乙酸乙烯酯 转化成聚乙烯醇，这一步就是用过量的甲醇进行酯交换反应来实现的。

(1)反应中甲醇为什么要过量?

(2)写出聚乙烯醇的结构简式：

(3)写出聚乙酸乙烯酯与甲醇进行酯交换反应的化学方程式：

答案：(1)使平衡向右移动，酯交换反应完全 

(2)