王奇华
有机高分子聚合物是由小分子单体以重复连接方式结合而成的长链大分子。化学家发展有机大分子的目标，是通过巧妙操控这些分子结构单元并利用其与功用的联系来发展当今社会需要的各种特殊材料。高分子化学在20世纪早期随着高分子材料尼龙等的出现有过一次大的飞跃。今天，对高分子聚合的大多数工作都主要是改进和精细调适现有的技术。但对聚合物化学家和对高分子材料来讲仍有机会。高分子材料在许多领域出现了一些重大进展。而塑料在所有材料中用途是非常广泛的。塑料以其优越的特性成为21世纪的宠儿，被广泛应用于各个方面。虽然塑料对环境造成了危害，但塑料制品在我们生活中的作用是不容忽视的，而塑料也不会被其他材料替代，因为塑料有其优越的性能。下面就高分子材料的地位、特点、近年来的重大进展以及我所关注的塑料的发展状况作一下简单的介绍。 一、高分子科学近年来取得的重要进展
（一）、高分子化学
在高分子合成方面，聚烯烃方面的微小突破就会带来很大的影响。道化学公司的研究小组[1]利用高通量筛选到了两种催化剂，带取代基双（水杨醛亚胺）锆作为乙烯聚合催化剂、带取代基的吡啶-胺铪作为辛烯-1聚合催化剂，在这种“链穿梭聚合”中，在单一反应器中利用二乙基锌作为链转移剂和聚合物链的“储藏库”，间歇穿梭于两种催化剂之间形成两种聚合物的交替嵌段，共聚物中嵌段数链转移速度可由单体和二乙基锌浓度来控制。可以获得工业化规模的一系列乙烯-辛烯多嵌段共聚物。连续过程有许多优点：性能比无规共聚物或两种均聚物共混物优异，比现有共聚物生产分批过程更加有效、经济和绿、为一类新型热塑性弹性体的创制提供了新途径，有望获得新型聚合物产品。 “Click”化学的运用正处于广泛运用的时期，属于高分子合成中简单易行、高选择性、单一产物的新途径[6]。近期《Macromolecules》点击率很高的论文多篇为此方面的，国内学者也已开始此领域的研究。三明治面料
2005年包括易位聚合在内的烯烃易位反应获得了诺贝尔化学奖。该领域的研究仍是国际上的热点。Schrock[7]最近报导了以Schrock催化剂引发取代环丙烯活性易位开环聚合（ROMP）。这样将活性ROMP从双环烯拓展到了单环烯烃聚合物分子量与理论值接近，
其分子量高达34300、分子量分布为1.04。Grubbs[8]发展了烯烃易位聚合水溶性催化剂，实现了水溶性降冰片烯的易位开环聚合，进一步显示了此类聚合的优势。关键是在Grubbs催化剂的配体上接上了PEG。聚合物收率很高。
高分子化学近期的热点领域仍为可控聚合与树枝状聚合物的制备，我国高分子学者在高分子化学领域取得的代表性进展举例如下：
平移天窗
1、 高选择性交替共聚：
脂肪族聚碳酸酯是环境可降解高分子，可有CO硅酸盐水泥熟料2与环氧完聚合反应来获得。吕小兵等[9]在过去初步结果的基础上，系统详细的研究了可控聚合的各个影响因素和机理。在温和条件下，以双组分催化剂（手性四配位Schiff碱钴配合物作为亲电试剂与离子化有机铵盐或空间受阻有机强碱作为亲核试剂）作用下，CO2和外消旋环氧烷进行不对称区域高选择性和立构高选择性交替聚合，获得的聚碳酸酯具有>95％的头-尾结构和>99％的碳酸酯连接。还研究了不对称交替共聚及环己环氧烷存在下的三元共聚，讨论了聚合物玻璃化转变与组成调控的规律。[10] 2、特殊构筑高分子合成：
发展可控聚合反应方法，制备特殊构筑高分子实现聚合物结构与性能的精确调控是近期的热点方向。朱新远、颜德岳等[11]利用β-环糊精与缩聚单体间主客体超分子相互作用实现了对超支化聚合构筑的调控。他们以二乙烯基砜为A2单体、1-（2-氨基乙基）哌嗪为BB´2单体，1-（2-氨基乙基）哌嗪中伯胺与仲胺间活性有明显差别。因此形成AaBb´2型中间体，进一步的聚合可制备超支化聚（砜-胺）。在聚合过程中加入β-环糊精，由于形成包合物而是1-（2-氨基乙基）哌嗪重复单元一端的部分氨基被“屏蔽”，因而减少增长中的进一步支化。形成包合物的单体只有一个氨基可发生聚合反应，导致线行增长。随着聚合体系中β-环糊精含量增大，所得到的聚合物超支化程度减少。因此，能通过调控β-环糊精与1-（2-氨基乙基）哌嗪比例，就能控制聚（砜-胺）从超支化凝胶到可溶性线形分子的构筑，不仅如此，当将从线形聚合物β-环糊精出去后，被“屏蔽”的氨基还可被活化，进一步反应获得新的聚合物，如进一步反应获得刷状聚合物。文章发表后《Nature Material》在2006，5（2）：81“研究集锦（Research Highlights）”栏目进行了评述。
由二缩水甘油-1，4-丁二醇醚（BDE）和三元醇经质子转移聚合获得了一类新型的主链热敏超支化聚醚[12]。先是三元醇与KH作用形成醇钾类引发剂，与BDE反应形成的二级醇钾经快速质子转移形成一级醇钾，之后的增长反应活性中心有两种醇钾，形成超支化聚醚，
这种聚合物在较低温度时溶于水，而温度升高时，体系突然变成不透明，降温后又成为透明，即具有最低临界溶液温度（LCST），随着BDE与三元醇比例增大，获得的超支化聚合物的支化程度增加，其最低临界溶液温度（LCST）可在19.0到40.3℃之间调节。
合成了外冠分别带有8或16个硫代苯甲酸酯基团的二代或三代树枝状聚丙撑亚胺化合物，通过RAFT可控制聚合反应，分别制备了核为树枝状结构、壳为8或16个等长枝链星状臂的聚合物[13]，直链部分分子量分布小于1.3。还制备了星状臂为（苯乙烯-丙烯酸甲酯）嵌段共聚物的树枝状-星形聚合物。
聚合物/碳纳米管复合材料研究中，在碳纳米管表面以共价键链接高分子有望改善碳纳米管在聚合物中分散、增大界面相互作用。他们先在碳纳米管表面引入异丁酸酯溴取代基团，以同时可作为引发剂和单体的化合物2-（（溴代丁酰）氧）乙基丙烯酸酯进行ATRP聚合，获得的产物聚合物占80％（w/w％）。
（二）光电功能高分子
导电高分子合成若能减少所形成聚合物结构缺陷，将导致光电性能的显著优化。一般导电
高分子随温度降低导电性下降，通过一种“油滴式合成法”制备了导电性能优异的聚苯胺，聚合介质为非均相有机/水双溶剂，无需任何外加稳定剂，实现分散聚合自稳定化，获得的聚苯胺在导电、红外反射等方面与金属类似，特别显著的特点是导电性不随温度降低而降低，在零下268度仍具有很好的导电性[15]。
基于共轭高分子的传感器的研究在近期又有重要进展。如利用荧光淬火作用，以取代聚苯撑乙烯类聚合的发光器件进行多硝基取代苯类检测方面的进展[16]。 在外场下变化时具有可逆形变与形状记忆功能的高分子又有一系列新进展，如利用长波长光照聚合和短波长光照部分交联键裂解光响应形状记忆聚合物[17]。国内学者利用含偶氮聚合物在偏振激光辐照下的可逆形变使聚合物微球逐步变成椭球、乃至棒状[18]。
在聚合物异质结太阳电池研究领域，光电转换效率又有明显提高，已接近或超过5％[19]。主要是通过由立体规整P3HT与PCBM活性层等组成的器件进行热处理而达到的。热处理改善了聚合物纳米尺度的形貌、提高结晶度、提高载流子传输性能及其改进载流子与电极接触，从而提高了器件效率。
以下重点介绍我国学者在发光高分子领域的重要进展，包括共聚提高聚合物电子迁移速率、树枝状共轭高分子改善可加工性、单一高分子获得白光、红外区域光电转换聚合物等方面的突出进展。
在紫外区的发光聚合物研究是具有挑战性的课题，9，9节能烤箱´-二烷基取代-3，6-聚硅芴是第一个在紫外区的发光的共轭聚合物，其能带宽为4eV，发光波长在355nm。[20]
超支化л-共轭树枝状高分子因其尺度为纳米级，具有很好的溶解性，近年来倍受重视，另外，线行л-共轭高分子易发生聚集而导致发光颜从蓝变成蓝绿、因荧光淬灭使发光效率降低。而超支化聚合物结构可大大降低分子间相互作用而聚集，加上这种球形分子的无定形聚集结构，可改善膜的发光稳定性和效率。用“A2+A2’+B3”合成路线通过Suzuki偶联反应获得了噁二唑与芴超支化嵌段聚合物[21]，所得聚合物具有优异的稳定性，升温退火处理后仍能保持稳定的发光性能。
采用无溶剂Wittig-Horner-Emmons反应，通过简单温和的反应合成了含咔唑和苯撑乙烯单元的树状共轭高分子[22]，具有很好的光电性能。
在有机高分子电致发光器件设计中，为获得白光进而实现全显示，常采用将发兰、黄和红的多种聚合物（或小分子）共混的方法，但这种“物理掺杂”方法存在相分离和偏压依赖性发光等缺陷。为了克服这些问题，采用将多种发光组分通过共价键连接，获得了具有发射白光功能的单一高分子，即在具有蓝发光性能的聚芴主链上，嵌入少量发红光的组分，在侧基上接少量发绿光的组分。在以此高分子共聚物为单一发光层的发光器件中，在蓝、绿和红区域同时发光实现白光。这种设计思路被作者称为“化学掺杂”，是获得新型发光功能高分子的新途径[23,24]。发表后文章[23]被《自然》周刊2005年438卷892页研究亮点栏目进行了介绍与评述。文章[24]在2006年3月10日的英国皇家化学会的Chemical Technology栏目和Chemistry World杂志对该成果进行了专题评述。
在近红外到远红外区域发光的高分子的研究对用于远程通讯的发光高分子很有价值，而且，这种高分子对聚合物光伏打电池也很有意义，因为太阳能辐射能量在红外区域所占百分比最大，而一般的共轭聚合物与太阳能红外区域不匹配，不能最大限度利用太阳能，过去研究近红外区域电致发光的是含稀土离子和染料离子体系。通过在聚芴中引入带有硒吩与苯并硒二唑基团的窄带隙单体，得到发光颜在近红外到远红外的共聚物。由Suzuki偶联聚合得到的一系列共聚物，观察到了从聚芴链段到窄带隙链段的快速能量转移[25]。本
体异质结聚合物光伏打电池的响应光波长分别为675nm和耐高温毛毡750nm。这是第一个能在近红外区域具有电致发光性能的非稀土离子和染料离子体系。当共聚单体改为5，7-二（2-噻吩基）噻[3，4-b]并[1，4]二嗪（DTP）后[26]，最大电致发光峰随着共聚物中窄带隙单体（DTP）含量的增加，从752nm移到了781nm。与其同分异构体4，7-二（2-噻吩基）苯并噻二唑（胎圈钢丝DBT）与芴的共聚物相比，该类聚合物的吸收红移，与近地太阳光谱更为匹配。
以Suzuki偶联聚合使A-A型B-B型单体聚合形成2-（1-臭樟脑）吡啶双环铱配合物（PF1-NpyIrm）和2-（2-臭樟脑）吡啶双环铱配合物（PF2-NpyIrm）[27]。异构体鳌合共聚物在光物理学、电致发光性能方面有很大的差别。鳌合共聚物的都比相应的配合物红移了20nm。以PF1-NpyIrm制备的发光器件给出高效饱和红光。随电流密度增加，发光效率没有明显衰减，当电流密度提高到100mA/cm2时，外量子产率仍然达5.3％ph/el，表明这类鳌合聚合物适合做磷光聚合物发光二极管。
马於光等报道了用电化学方法制备发光聚合物交联膜[28]，得到的器件具有发光效率比旋涂法好，是在导电玻璃上先涂覆咔唑取代的可聚合芴，然后经电化学聚合形成图案化交联膜，有望发展成新型、简便、快速和经济的实现彩图案化的一种新方法。
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