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没有石油的日子之高分子篇

【摘要】简介高分子材料的定义，高分子材料结构特征，高分子材料来源，高分子材料历史，高分子材料意义，以及生活中的衣食住行与高分子材料的关系，最后，一些高分子材料发展事例以及高分子材料的意义。
【关键词】定义，结构特征，来源，历史，意义。
一． 高分子简介
1.高分子材料的定义
    高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。
　　高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。
　　2.高分子材料的结构特征
　　高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。 因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。
　　3.、高分子材料按来源分类
　　高分子材料按来源分，可分为天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。
　  天然高分子材料包括纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物为基础的，如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。
二．高分子材料的历史
高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。
树枝，兽皮，稻草等天然高分子材料是人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的材料。在历史的长河中，纸，树胶，丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起。
1838年，A. Parker制备出了第一种称为硝酸纤维素的人造塑料，并在1862年伦敦的国际展览会上展出。1840年，Goodyear和Hancock开发天然橡胶的硫化技术，达到了消除橡胶的粘性增加弹性的目的，从而使得天然橡胶性能发生改变并得到了广泛的应用。1851年，硬质橡胶实现商品化。
1870年，美国的J. Hyatt在高温高压下制备了低硝酸含量俗称为赛璐珞的硝酸纤维素。这是第一种具有商业价值的塑料，也是在1907年Bakeland开发出酚醛塑料前唯一的商品塑料。而由苯酚和甲醛反应制得酚醛塑料则是最古老真正意义上的合成塑料
从1930年开始，聚合物的数量和应用都出现了很大的增长。在二十世纪30年代，化工公司启动了一系列对我们社会产生了巨大影响的基础研究计划。例如，杜邦公司的Wallace Carothers开发了多种结构确定的聚合物材料，并研究了这些材料结构对其性能的影响。这一研究成果在1939年促成了尼龙的商品化。20世纪30年代，英国的ICI公司成功完成了合成聚乙烯的商业化过程。
1955年，德国的K. Ziegler和意大利的J. Natta使用特殊的催化剂在低温低压下制得了聚乙烯。他们因在开发具有独特立构规整功能的新型聚合反应催化剂方面做出的贡献，分别于1964年和1965年获得了诺贝尔化学奖。20世纪70年代发展了用溶液和气体合成线形聚乙烯的技术。20世纪80年代中期和90年代初期，新型聚合物的开发实现了更多的突破。由Natta在20世纪50年代中期发现的单点催化剂，1954年实现了间规立构聚苯乙烯的商业化，1984年实现了聚丙烯的商业化，90年代初期实现了聚乙烯的商业化
20世纪40年代以后相继工业化的树脂品种有：聚丙烯、不饱和聚酯、氟塑料、环氧树脂、聚甲醛、聚碳酸酯和聚酰亚胺等通用塑料和工程塑料。20世纪60年代初，随着航空宇航、电子信息、核能、石油化工、汽车、机械制造等高新技术产业的发展，研发成功了特种工程塑料。至20世纪80年代末，商品化的产品有：聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚砜、聚苯硫醚、聚醚砜、聚醚醚酮等。自20世纪60年代起，人们开始注重研究塑料改性方法，用塑料合金、复合材料技术、纳米技术、功能化技术生产改性塑料品种，开发应用于各种塑料制品成型。据统计，目前树脂品种有400多个，其中常用的树脂品种有六十多个，各类树脂及其改性树脂牌号有1万多个。
20世纪70年代中期，美国科学家Heeger, MacDiarmid和日本白川英树有关导电高分子材料的研究成果，改变了高分子只能是绝缘体的观念，在塑料导电研究领域取得突破性的发现，这一领域的开创性研究“导电聚合物”获得2000年诺贝尔化学奖
　三、生活中的高分子材料
1.高分子材料与衣
说到衣着，无论从城市到农村，人们对漂亮实用的合成纤维制品都不陌生了。尽人皆知， “的确良”织物制成的服装挺括美观、易洗免烫；尼龙袜坚固耐磨；睛纶棉质轻保暖，不蛀不霉，便于洗涤；维尼纶织物透气干爽，穿着舒适。这里所列举的就是目前合成纤维中大量生产的“四纶”，即由聚对苯二甲酸乙二醇酯纺制的涤纶；由聚酰胺制成的尼龙；由聚丙烯腈纺成的腈纶和由聚乙烯醇缩甲醛制得的维尼纶。
自1935年人们研究成功尼龙纤维，1947年制成涤纶纤维，1950年和1953年先后制成腈纶纤维和维尼纶纤维以来，合成纤维的品种不下30∼40种。人类告别了单纯依靠大自然赋予的棉、麻、毛、蚕丝编织衣着的时代，开创了纤维史上的第三次革命。到1990年世界合成纤维的产量已达1770万吨，占全部纤维的45%，2000年合成纤维的产量已达3500万吨。一座年产1万吨合成纤维工厂的产量相当于30万亩棉田的年产量。由此可见，合成纤维对人类现代生活的贡献是不言而喻的。
四纶
尼龙纤维 涤纶纤维 腈纶纤维 维尼纶纤维
要成为符合穿着的纤维还有许多问题需要解决。首先要求相对分子质量足够高，在纺制成纤维后要经过进一步的拉伸和热定型处理，使高分子链沿轴向排列，这样才能获得足够高的强度，使制成的衣料耐穿耐用。其次是纤维应该具有很好的染色性，可以用不同的染料染色，而且色泽鲜艳，色调均匀，着色牢固，色谱齐全，可为人们提供丰富多彩的花色品种。 作为服用纤维的另一重要要求是希望它们有很好的亲水性，即可以吸收水分并能将其向邻近的纤维输送，这也就是我们常说的吸汗和透气，从而达到调节体温和保护机体的目的。除了上述几个要求以外，作为服用的纤维还希望它们不起静电(导电)、阻燃、织物手感好等等。

上面提到的合成纤维在美化人们衣着中所发挥的重大作用，已使其工业化产量多年来大幅度地增加，显著减少了人们对棉、麻等天然纤维的依赖。据统计，每生产1万吨合成纤维相当于30万亩棉田的棉花产量，节省土地所带来的效益是不言而喻的。 除了合成纤维大规模走进人们的服装行列之外，高分子材料在衣着中其他方面的应用也毫不逊色。单举衣服中光彩夺目的仿珍珠纽扣来说吧，它们就是利用不饱和聚酯，并加入人造的或天然的珍珠颜料，然后精巧地将它们排列成所需要的色彩图案，通过浇注或离心法得到棒料或薄片，切割或冲压成所需形状，最后经抛光得到的。

2．高分子材料与食
人类生活中的一个重要环节“食”，与高分子材料的关系也十分密切。高分子材料的应用不但给人类带来更多更丰富的食品，也极大地丰富了我们的生活。我国北方乃至西藏等高寒地区常年能吃到丰富的蔬菜品种，寒冬过后提前品尝到鲜甜的瓜果，首先得益于塑料大棚的功劳。塑料地膜覆盖既保温又保湿，能带来粮食、蔬菜及棉花等作物的增产效果，已成为国内外农业增产的重要技术措施，是许多寒冷和干旱地区农民脱贫致富的重要手段。塑料地膜与化肥、农药一起已成为现今农业生产中的三大化工材料。据统计，我国用于农膜生产的聚乙烯(PE)约占全部PE产量的1/4。虽然由于PE在自然条件下不易降解，长期使用会给土壤带来污染，但高分子材料的科学工作者已想出不少办法来解决这个问题。在不久的将来，生物降解型的地膜将会问世，农用塑料膜将继续为农业作物的持续稳产高产做出重要贡献。
农业地膜
在“食”问题上高分子材料的另一重要作用是解决海水淡化问题，芳香聚酰胺或醋酸纤维素制成的反渗透中空纤维膜，可以使海水和苦咸水淡化。利用这种中空纤维膜淡化海水是解决沿海地区及岛屿农田灌溉和生活用水的有效途径，对中东波斯湾一带缺淡水的国家具有特别重要的意义。近年来，我国利用吸水性高分子进行农田保湿的大规模试验已取得成功。
高分子材料用于日常食品的包装、储存、运输、保鲜等方面已为人们所熟知。超级市场琳琅满目的各类食品，除了少数罐装食品仍用金属、玻璃包装外，随手就可取到高分子材料包装的食品。它们大多数是聚乙烯、聚丙烯、聚酯等高分子的制品，这些包装材料以其重量轻、不易碎、免回收、免洗涤、装饰性强、美观大方而大量取代过去的玻璃包装。其中聚乙烯薄膜以其水气透过率小、无毒而大量应用于干燥食物。对于一些吸入氧气后易于变质的厌氧食品，则采用层压方法将聚乙烯与干燥状态下透氧率极低的玻璃纸压成复合膜，然后再在其上涂一层聚丙烯而成为极端厌氧食品的包装材料，使食品的保鲜期大大延长。高分子材料在食品包装中的应用，便利了食品的储藏和运输，使人们不出家门就可以品尝到天南海北各个地方的鲜美食品，给旅行和居家生活带来了很大的方便。 至于由高分子材料制成的餐饮用具，更比比皆是。在市场上看到的“不粘锅”，不用放油就可以煎鸡蛋和摊煎饼，它是20世纪70年代未美国杜邦公司推出的产品，是在煎锅表面镀上一层光滑耐温的聚四氟乙烯膜制成的。
3．高分子材料与住
高分子材料与“住”的关系倍加密切。我们的祖先早就懂得用木料、竹子、草来盖房子和制造家具，知道用天然漆装饰和保护家具、房屋，并将猪血-老粉腻子(即血朊胶粘剂)和桐油-石粉-竹纤维用到建筑和家具的制造中。近几十年来，随着高分子材料工业的迅速兴起，高分子材料以其漂亮美观，经济实用而在建筑业中又开辟了广阔的应用领域。用于建筑中的高分子材料既包括取代金属、木材、水泥等的框架结构材料(如在本章开头提到的日本在东京湾建造超高层建筑中使用的碳纤维增强复合材料)，也包括墙壁、地面、窗户等装饰材料以及卫生洁具、上下水管道等配套材料和消声、隔热保温、防水等各种材料
举头可以看见塑料压制的美观大方的吊灯和镀塑灯具；俯首是色彩鲜艳，不怕虫蛀的丙纶地毯或人造大理石；墙外、室内大量使用水溶性涂料或花色丰富的壁纸；坐下来是美观的人造革内包弹性良好的聚氨酯泡沫塑料；随手触摸到的是塑料压制的家具；抬眼看到的是合成纤维编织的金丝绒垂地窗帘；在卫生间看到的是美观的人造大理石梳妆台(由不饱和聚酯加石灰石和颜料制成)和玻璃钢浴缸，墙内还有看不到的保温隔热泡沫塑料；房顶有质轻防雨的波形瓦。
在建筑中，除了这些大量使用的不同档次的高分子材料之外，还有由酚醛或脲醛树脂压制成板材而便于拆装运输的活动房、以充气顶棚构成的整体式展览馆、由玻璃增强纤维与树脂制成的整体模塑住房等。这些轻巧实用，便于快速拆装的房屋，为搭制临时展览场馆、施工现场用房、救灾及野外考察用房等提供了极大的方便。
活动房屋
4．高分子材料与行
至于高分子材料与“行”的关系就更加重要了。高分子复合增强材料的自重小，比强度、比模量高，而且可设计性强，首先成为飞机中许多部件的首选材料，例如，碳纤维复合材料以其比强度、比模量高，质轻，且在高温(2000℃以上)情况下强度不降的优异特性而被选作宇宙飞船的结构材料和战略导弹战斗部的稳定裙。在飞机中，1kg碳纤维复合材料可以代替3kg传统的铝合金结构材料，因而目前由碳纤维复合材料制造的飞机零部件已有上千种。20世纪90年代民航机中金属结构材料的65%已被碳纤维及芳纶纤维复合材料所代替，对要求自重更轻的战斗机，金属材料的取代率则将高达90%，届时，飞机的航程和航速将得到明显增加。
碳纤维复合材料
在造船工业中，玻璃纤维复合材料以其质轻、高强、耐腐蚀、抗微生物附着、非磁性、可吸收撞击能、设计成形自由度大等一系列优点而被广泛用于制造汽艇、游艇、救生艇、渔船、气垫船以及各种军用舰艇。美国Derektor造船厂大量使用碳纤维复合材料建造的长达22.5m的飞艇，其质量比铝合金舰艇轻3t，时速达120km/h。Oak Ridge国家实验室用纤维缠绕成型工艺制造的深海潜水器可承受70MPa的外压力，质量只有钛合金壳体的2/5。
玻璃纤维复合材料
在汽车制造业中，各种高分子材料也大显神通，其作用首先是减轻车辆的自重，改善运行性能，提高燃油效率。现在一部分高级轿车所用的高分子材料部件多达数百件，包括保险杠、防冲撞护条板、发动机散热风扇、通风空调、音响、电器及仪表盘、方向盘、座椅、车内装饰等。这些高分子材料部件的应用，不但显著减轻了轿车的自重，降低每公里的耗油量，而且使轿车变得更舒适美观，例如1990年美国高级轿车卡迪拉克内使用的塑料制品就达136kg，而且这些汽车零部件的加工大量采用了目前塑料加工中的先进技术，如片状模塑、增强反应注射模塑、反射注塑模塑等。汽车工业的迅速发展还得益于制作轮胎的合成橡胶和作为轮胎帘子的合成纤维的发展。由于作为能源的石油日趋短缺，各个国家都致力于降低汽车百公里耗油量。而高分子材料在汽车中的应用，除了可以减轻车身自重外，还能减少轮胎对地面的滚动阻力以及提高轮胎的抗湿滑性使滚动阻力减少5%~7%，节油1%。
5.高分子材料在其他方面的应用
上面所叙述的只是我们现代生活中衣食住行四个重要环节与高分子材料的关系，除了这几个环节以外，在能源、通讯甚至日常生活的文娱、体育等各个方面都与高分子材料息息相关。燃料、水力和核能是目前广泛利用的能源，高分子材料良好的绝缘性能是电力工业、电子和微电子工业必不可少的绝缘材料，广泛应用于发电机、电动机、电缆、导线和各种仪器仪表中。各种塑料、橡胶、纤维、薄膜和胶粘剂为能源工业做出了重要的贡献。具有记忆功能的塑料导线使仪器仪表和车辆中的布线大大简化。
绝缘高分子材料
高分子材料对通讯设备的贡献也功不可没，包括电话机、BP机、手持电话机以及通讯卫星和中继站各种通讯设备中使用的线路板，都是纤维复合材料制成的，同时，制作精密线路时，也将应用到感光树脂，更不用说这些通讯设备外壳所使用的各种塑料了。体育器材中使用高分子材料的例子也不胜枚举。没有弹性不同的正反胶球拍，我国乒乓球运动员也不一定会取得今日辉煌的成绩；没有高强度、高弹性而质轻的纤维复合材料，撑杆跳高运动员也不可能创造今天的世界记录。纤维复合材料已广泛应用于高尔夫球杆、鱼竿、球拍、球棒、弓、滑雪板、赛车、赛艇等各个项目中。目前，50%的碳纤维产量是用来做体育器材的。优秀的网球运动员使用的网球拍就是一种质轻坚韧的碳纤维复合材料。
在现代生活中起重要作用的另一类高分子材料是遍及各行各业和人类日常生活的高分子粘合剂。在人类进入高分子时代以后，传统的靠螺纹连接、铆接、焊接乃至钉、缝等传统的连接技术，已为粘接逐步取代。与这些传统的方法相比，胶粘技术具有许多非凡的功能:可以连接材质、形状各异的材料；可以在维持产品良好性能的前提下减轻结构的重量；连接处应力分布均匀，又延长结构寿命(螺钉连接、铆接、焊接都会带来应力集中)；连接强度高，相同面积的接头，胶接比铆接的剪切强度高40%∼100%；同时具有连接、密封、绝缘、防潮、减震等多种功能；施工简单，成本低廉。正因为如此，利用高分子胶粘剂的粘接技术已遍及土木建筑、木材加工、航空宇航、汽车车辆、船舶制造、电子电器、医疗卫生、轻纺印刷、机器制造和修理乃至我们日常生活的每一个环节。
在宇航和航空工业中，现在没有一枚火箭、一艘宇宙飞船、一架飞机不用胶粘剂。这些胶粘剂既要求粘接强度高、结实牢靠，又要求耐高低温的冲击。目前在航空和宇航工业中广泛使用的酚醛-丁腈、改性环氧树脂、硅橡胶和聚氨酯为结构的胶粘剂，其粘接强度达7MPa以上。
在医疗领域里，使用胶粘剂粘接皮肤、血管、人工角膜、牙齿、人工关节等。虽然医用胶粘剂的使用条件苛刻，但已研究成功可以替代手术缝线的胶粘剂(α-氰基丙烯酸酯)，其粘接强度与缝合法相近，可以粘接组合，而且伤愈后不留下缝线疤痕。
四．高分子的发展事例
1999年3月29日的美国《时代》周刊评出了20名在20世纪里最具影响力的科学家和思想家，其中唯一一名化学家就是贝克兰（Ｌ．Ｂａｅｋｅｌａｎｄ），显然这是因为在20世纪的化学领域里，对人类影响最大的莫过于出现了塑料及其他合成高分子材料，而贝克兰又是有史以来第一位用简单分子合成塑料的人。这一成功标志着人类使用的材料，从此开始由单一的天然产物，进入到广泛使用合成高分子材料的新时代。
1、从天然树脂到合成树脂
　一些树木的分泌物常会形成树脂，不过琥珀却是树脂的化石，虫胶虽然也被看成树脂，但却是紫胶虫分泌在树上的沉积物。由虫胶制成的虫胶漆，最初只用作木材的防腐剂，但随着电机的发明又成为最早使用的绝缘漆。然而进入20世纪后，天然产物已无法满足电气化的需要，促使人们不得不寻找新的廉价代用品。
　早在1872年德国化学家拜耳（Ａ．Ｂａｙｅｒ）首先发现苯酚与甲醛在酸性条件下加热时能迅速结成红褐色硬块或粘稠物，但因它们无法用经典方法纯化而停止实验。20世纪以后，苯酚已经能从煤焦油中大量获得，甲醛也作为防腐剂大量生产，因此二者的反应产物更加引人关注，希望开发出有用的产品，尽管先后有许多人为之花费了巨大劳动，但都没有达到预期结果。1904年，贝克兰和他的助手也开展这项研究，最初目的只是希望能制成代替天然树脂的绝缘漆，经过三年的艰苦努力，终于在1907年的夏天，不仅制出了绝缘漆，而且还制出了真正的合成可塑性材料——Ｂａｋｅｌｉｔｅ，它就是人们熟知的“电木”、“胶木”或酚醛树脂。
　　Ｂａｋｅｌｉｔｅ一经问世，很快厂商发现，它不但可以制造多种电绝缘品，而且还能制日用品，爱迪生（Ｔ．Ｅｄｉｓｏｎ）用于制造唱片，不久又在广告中宣称：已经用Ｂａｋｅｌｉｔｅ制出上千种产品，于是一时间把贝克兰的发明誉为20世纪的“炼金术”。
　　以煤焦油为原粒的酚醛树脂，在1940年以前一直居各种合成树脂产量之首，每年达20多万吨，但此后随着石油化工的发展，聚合型的合成树脂如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的产量也不断扩大，随着众多年产这类产品10万吨以上大型厂的建立，它们已成当今产量最多的四类合成树脂。合成树脂再加上添加剂，通过各种成型方法即得到塑料制品，到今天塑料的品种有几十种，世界年产量在1．2亿吨左右，我国也在500万吨以上，它们已经成为生产、生活及国防建设的基础材料。
　　2、从天然纤维到合成纤维
　　人类使用棉、毛、丝、麻等天然纤维的历史已经有几千年，但由于全球人口的不断增加和对纺织品质量的更高要求，从19世纪起，人们就为寻求新的纺织品原料而努力。
　　1846年制成硝化纤维；1857年制成铜氨纤维；1865年制成醋酸纤维；1891年制成粘胶纤维。由于粘胶纤维的原料是来源丰富的木材浆粕、棉短绒及棉纱下脚料等，再加上制成的纤维性能好，以至它的产量到20世纪50年代已经超过羊毛。
　　尽管上述几种称为“纤维素纤维”或“人造纤维”的出现是继纺织机械发明之后的又一次纺织革命，但它仍意味着人只是用化学方法，对天然植物纤维的再加工，而通过化学方法，制取全合成的、性能更为优异的纺织纤维阶段，才迎来了第三次纺织革命。
　　1928年32岁的美国化学家卡罗塞斯（Ｗ．Ｈ．Ｃａｒｏｔｈｅｒｓ）博士从大学岗位上应聘到杜邦公司，负责对不久前才兴起的高分子化学的基础研究，他们研究了多种脂肪族二元酸与二醇或二元胺的缩合反应，由于保证了反应物料的严格配比，从而获得分子量很高的缩聚物，但大多数产物的熔点偏低、不耐水，虽然有的可以抽丝，但不适于用做纺织纤维。反复不断地失败使卡罗塞斯在精神上受到很大打击，以至身上经常携带着一小瓶准备自杀的氰化钾。一直到工作6年后的1934年，终于在合成的数百种产品中，找到有希望成为优良纺织纤维的聚酰胺－66，尼龙（Ｎｙｌｏｎ）是它在投产时公司使用的商品名。
　　杜邦公司为了使它工业化，动员了230多名各方面专家，花费2200万美元，到1939年始正式投产。这一成功不仅是合成纤维的第一次重大突破，也是高分子科学的重要进展。
　　尼龙投产后，杜邦公司马上宣布他们生产了比蜘蛛丝还细，比钢还结实的全新有机纤维。尽管当时第二次世界大战已经开始，仍然引起各方面关注。用它织成的女丝袜，销售第一天就卖出400万双，报纸上还报道了当时许多销售店曾引起“尼龙骚动”的场面，可惜的是卡罗塞斯本人却没有看到这种情况。41岁的他，虽然知道尼龙的研究已经取得突破性进展，但却总感到心力交瘁地被失败所缠绕，终于在1937年服毒自杀，留下深深的遗憾。
　　1938年德国研制出聚酰胺－6，即聚己内酰胺；1941年英国制出了聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，商品名Ｄａｃｒｏｎ、“的确凉”、或涤纶；1939年德国人又研制出聚丙烯腈纤维，但到1949年才在美国投产，商品名Ｏｒｌｏｎ，我国称腈纶，此又出现多种新型合成纤维，满足了多种需要，但从应用范围和技术成熟等方面看，仍以上述几种为主，其产量约占总量的90％。
　　3、从天然橡胶到合成橡胶
　　自然界中虽然含有橡胶的植物很多，但能大量采胶的主要是生长在热带雨区的巴西橡胶树。从树中流出的胶乳，经过凝胶等工艺制成的生橡胶，最初只用于制造一些防水织物、手套、水壶等，但它受温度的影响很大，热时变粘，冷时变硬、变脆，因而用途很少。
　　1839年美国一家小型橡胶厂的厂主古德易（Ｇｏｏｄｙｅａｒ）经过反复摸索，发现生橡胶与硫黄混合加热后能成为一种弹性好、不发粘的弹性体，这一发现推进了橡胶工业迅速发展。在这之前，橡胶的年产量只有388吨，但到1937年已增加到100万吨，即100年间增加了2000倍，这在天然物质利用史上是十分罕见的，尤其是1920年以后，由于汽车工业兴起，进一步扩大需求，以致世界各国开始把天然橡胶作为军用战略物资加以控制，这就迫使美、德等汽车大国，但却是天然橡胶的穷国开展合成橡胶的研究，这种研究是以制造与天然橡胶相同物质为目的开始的，因为人们已知它是由多个异戊二烯分子通过顺式加成形成的聚合体。
　　1914年爆发第一次世界大战，德国由于受到海上封锁，开展了强制性的合成橡胶研制和生产，终于实现了以电石为原料合成甲基橡胶的工作，到终战的1918年，共生产出2350吨。
　　战后，由于暂时性天然橡胶过剩，使合成橡胶的生产也告中止，但其研究工作仍在进行。先后研制成聚硫橡胶（1931年投产）、氯丁橡胶（1932年）、丁苯橡胶（1934年）、丁腈橡胶（1937年）等。
　　第二次世界大战期间，尤其是日本偷袭珍珠港、占领东南亚后，美国开始扩大合成橡胶生产，并纳入国防计划，1942年产量达84．5万吨，其中丁苯橡胶为70．5万吨。1950年以后，由于出现了齐格勒纳塔催化剂，在这种催化剂的作用下，生产出三种新型的定向聚合橡胶，其中的顺丁橡胶，由于它的优异性能，到20世纪80年代产量已上升到仅次于丁苯橡胶的第二位。此后又有热塑性橡胶、粉末橡胶和液体橡胶等问世，进一步满足了尖端科技发展的需要。
　　回顾过去，展望未来，在新世纪里新技术将更加迅猛发展，与此同时，作为技术革命物质基础的，以合成高分子为代表的新材料的研制和开发，也将越来越起着重要作用。
五．高分子材料的重大意义
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是工业革命的先导，关系到国民经济、社会发展和国家安全，是国家综合实力的重要标志。高分子材料是现代工业和高新技术的重要基石，已经成为国民经济基础产业以及国家安全不可或缺的重要保证。由于高分子材料具有许多优良性能，适合现代化生产，经济效益显著，且不受地域、气候的限制，因而高分子材料工业取得了突飞猛进的发展，如今高分子材料已经不再是传统材料的代用品，而是与金属、水泥、木材并列，在国民经济和国防建设中的扮演着重要作用的四大材料。与此同时，高分子科学的三大组成部分――高分子化学、高分子物理和高分子工程也已经日趋成熟。因此，量大面广的通用高分子材料通过不断地升级改造，成本大幅度降低、使用性能明显提高；各类新型的、适应现代技术发展的高分子材料不断涌现。