第一节 高分子合成化学
高分子科学的诞生源自于高分子合成。现阶段高分子合成并不只是发现新反应、合成具有新结构的聚合物，还需对已有反应与合成过程进行改进。高分子合成化学即要追求合成出具有新性能的高分子新材料，又需要研究各种合成方法的局限性、发生的副反应及其引起的聚合物结构缺陷，因此高分子合成具有双重作用：一方面研究者运用已有方法研究已知聚合物结构调控，另一方面设计新的合成方法，实现前所未有的聚合物合成。这方面的研究可以是新方法学驱动的，也可以是聚合物结构导向的研究。
人们一度认为，研究新的聚合物没有什么意义了，因为以工业化单体合成聚合物的方法都已研究过了。事实证明，这种看法是不正确和肤浅的。最近高分子合成方面的一些进展又使人们重新认识到其重要性，如利用有机合成化学和有机金属化学新成就发展了不少新的合成方法，茂金属催化剂和其他新型金属催化剂的发展使具有新结构、新性能聚烯烃材料研究产生了革命性发展并实现产业化；此外，还有其他多学科交叉促进高分子合成的进展，例如从生物转化合成新型高分子，或引入合成高分子与无机材料杂化等拓扑结构，或发展具有特殊性能的超分子组装结构与超分子化学等，这些都大大提高了高分子合成的效率、增加了所能合成的高分子种类。
近期高分子合成最重要的两个研究进展是活性聚合和迭代合成。
负离子、正离子、易位聚合等活性聚合早已取得大量进展，这些方法在实验过程中，反应中心始终保持活性。负离子、正离子聚合在合成高分子方面已取得令人惊奇的进展，如在合成嵌段、星形和超支化等拓扑结构共聚物方面已发挥了很大作用。
迭代合成是惟一可用来制备多肽、核酸、聚多糖等生物高分子和具有精确序列、单分散非生物活性高分子齐聚物的方法。超支化高分子的合成就是此合成策略的成功应用例证之一，是过去十年高分子合成中最具影响力的发展方向。而棒状链与柔性链嵌段共聚物的合成方法则主要是自由基活性聚合与迭代合成的组合。
一、活性自由基聚合
高分子可控合成的目的是得到具有精确一级结构的聚合物（组成、尺寸分布、形状、序列分布及规整性、侧链及端基结构），最早是通过活性负离子聚合实现的。
活性自由基聚合在近年来取得了突破性的进展。目前已发展了多种可控/活性自由基聚合反应。主要实现途径有四类：一是稳定氮氧自由基（NMP）；二是过渡金属参与的活性自由基聚合；三是原子转移聚合（ATRP）；四是硫代碳酸酯作用下的可逆加成断裂链转移聚合（RAFT）。
目前，活性自由基聚合作为一种聚合方法和制备途径，用来合成结构精致的聚合物。对精致结构聚合物的需求主要来自两方面：一是基于高分子的纳米微结构构筑，需要单分散均一结构的嵌段、接枝聚合物或星形聚合物；二是高分子凝聚态物理基本问题的研究中需要结构精致的嵌段、接枝聚合物或星形等结构的聚合物。自由基控制聚合在嵌段、接枝复杂构筑方面显现了威力，所合成的两亲嵌段聚合物、梳形聚合物可用作乳液聚合乳化剂，进行可控的无机物矿化来模拟生物矿化过程等。
在聚合反应方面，重要的一方面是继续寻求在较低温度下能快速进行的活性自由基聚合，对已有聚合体系机理的深入研究也逐渐开始重视，如用实验结合计算方法估算休眠种和引发剂的断裂能，用自旋顺磁共振谱研究中间体和过渡金属离子的结构等。
活性自由基聚合实现工业化的最重要障碍是其极慢的聚合速率。杨玉良教授发展了模拟聚合反应产物的MWD及其动力学的Monte Carlo方法。在其指导下，何军坡等同志找到了提高活性自由基聚合速率的新技术，使聚合时间减少到原有的1/5。
活性自由基聚合为树枝状或超支化聚合物的合成提供了许多新途径。由带有稳定氮氧自由基的苯乙烯或对氯甲基苯乙烯的聚合都得到树枝状聚合物。支化度高时树枝状或超支化聚合物的稀溶液表现出硬球性，反映了其紧密结构特性。
钛－茂－MAO体系作催化剂可进行氯乙烯自由基聚合而不是配位聚合。最好的结果是以二氯甲烷为溶剂、只加少量MAO作助催化剂的体系，而在甲苯为溶剂时只生成氯消除后的产物无规低聚物聚丙烯，没有聚氯乙烯生成。
二、超支化和树枝状高分子
高度支化的聚合物是具有前沿性并具有潜力的研究方向，是最近高分子科学中最重要的方向之一。
在有规支化聚合物中，高度支化的聚合物整个分子呈三维球形，每个结构单元与等额的两个以上的其他结构单元相连接，一边向“树干”收敛，一边向“树冠”发散，分子呈半球型或三维球形拓扑形态，截面呈“扇型”或“圆型”。支化点间的链节是等长度的，相对分子质量分布窄，理想状态时，合成反应中内层重复单元应完全反应，相对分子质量分布是单分散的。从分子中心向外，分支数以几何级数增加，整个分子尺寸可达纳米级（2～10nm）。由于大量分子内支化结构造成难以发生分子间缠结，球形结构使得树枝状聚合物的性能比相同相对分子质量线性聚合物有很大区别，如溶解性好、熔体和溶液黏度低、热稳定性好，可在分子水平上控制分子大小、形状、内部空腔分布、表面官能团及其数目，可望用在纳米反应器、纳米催化剂、药物载体、复合材料等方面。超支化聚合物中支化点间链节长度不等，支化点数不等，形成无规支化的结构，淀粉就属天然的无规支化超支化状高分子。
能否探索出可控步骤少的制备方法是这类特殊构筑高分子可否批量制备的关键。
以Abx型单体聚合可能将是很重要的方法。结构精确的树枝状高分子需要烦琐的多步反应进行合成。
树枝状/超支化高分子具有许多与传统高分子迥异的性能。如可作为单分子纳米反应器、能量吸收与转化功能纳米天线、用于诊断治疗的磁共振成像和电致发光剂、眼科治疗用的黏合剂。可用来调控光、可作为催化剂载体、塑料或涂料添加剂。
许多现代表征技术都被用来研究纳米尺度的超支化高分子，如小角中子散射、单分子光谱、STM和AFM等。
最近，超支化/树枝状高分子合成及组装应用方面研究的世界级科学家Percec提出了一种合成新概念，即被保护的多功能团化合物，它能够定量和不可逆的中断活性聚合或链式有机反应，去除保护基团后，其活性官能团能100%再引发活性聚合，再引发过程中，TERMINI重复单元新产生一个支化点。利用这种方法与活性自由基聚合相结合发展了一种全新的收敛法合成超支化聚合物的方法。
以铜催化［3＋2］环化加成获得极高的产率和纯度（可以无需纯化）。
以超支化聚合物作模板，制备包藏在超支化分子中的金属纳米粒子的研究，也取得了重要进展。以PAMAM－G4－OH作模板，还原形成Pt、Pd纳米粒子，并研究其催化性能，近来，研究制备了Pt－Pd双金属合金纳米粒子，其粒径为2nm，粒径分布非常均一，能溶于水，超临界二氧化碳等。具有非常好的催化活性，目前只有用这种方法才能获得性能如此优越的双金属催化剂。
树枝状高分子已被用作打印墨水的添加剂，也已用于造纸。树枝状聚乙二亚胺已有吨级工业化生产（BASF），其相对分子质量为25000，相对分子质量分布较窄。以新型树枝状聚氨酯作为塑料和涂料的添加剂，使得硬度、柔性和耐划伤性能大幅提高。
规整结构的树枝状聚合物和超支化聚合物各有千秋，前者具有完美的结构，在药用和诊断方面更具优越性，也特别适合于进行物理化学研究；而超支化聚合物在大颗粒制备或工业应用方面有优越性。
三、新型液晶高分子合成
曾有科学家提出并合成了一类甲壳型液晶高分子，它同刚性或半刚性链的主链型液晶高分子性能相似，但却可以用自由基聚合等方法制备，可以获得分子结构可控的液晶高分子材料。此类高分子一出现，即引起了包括美、英、法等国相关领域学者的关注和跟踪研究；由美国军方组织的一项由数所大学和公司研究机构共同承担的研究项目也是将甲壳型液晶高分子作为研究对象。
四、旋光高分子
旋光性高分子是目前高分子科学和材料科学的研究前沿，国际上尚未取得突破性进展，这也正是我国科学界开展研究的一个很好的机会。
螺旋选择性自由基聚合方面取得突破，得益于大体积侧基的空间位阻，而螺旋方向的选择是左、右向螺旋增长链自由基以不同的速率与手性初级自由基偶合、或向手性溶剂、手性链转移剂发生链转移的结果。Serrano研究了异氰类单体在过渡金属作用下螺旋选择性聚合的规律，发现液晶基元存在可使单体分子上的手性信息在聚合时长距离转移到高分子主链。周其凤、宛新华等由此想到具有特定结构的手性液晶或潜液晶单体在合适条件下应能进行螺旋选择性自由基聚合，他们提出用自由基聚合合成手性高分子的新设想，发现（＋）－2，5－双［4＇－（（s）2－甲基丁氧基）苯基］苯乙烯经60℃、AIBN引发下可进行螺旋选择性自由基溶液聚合，得到光学活性高分子，其螺旋手性具有记忆性。这是第一个用自由基聚合方法合成的单向螺旋链液晶高分子。将活性自由基聚合与螺旋选择性自由基聚合结合起来，实现了对聚合物相对分子质量和旋光方向的控制，合成了由自由基聚合反应制备的由非光学活性高分子和单向螺旋链光学活性高分子组成的刚柔、两亲性等未见文献报道的嵌段高分子。
五、有机金属催化烯烃聚合反应
近年来，有机金属催化烯烃聚合反应主要在以下方面取得重要进展：茂金属催化剂、后过渡金属催化剂作用下的烯烃聚合反应和能形成卡宾中间体的金属化合物作用下的易位开环聚合。
茂金属催化剂已经成为当前国际上的研究热点。对于过渡金属的单茂化合物，早在30多年前就已经得到广泛研究，特别是CpMCl3（M＝Ti，Zr，Hf）配合物及其衍生物引起了人们的很大兴趣。因为与相应的Cp2MCl2比较，CpMCl3显示了不凡的反应性。1986年Ishihara等首先报道了用CpTiCl3与MAO组成催化剂催化苯乙烯聚合，得到了间同度＞94%的聚苯乙烯。1993年Ready等又报道了（Ind）TiCl3与MAO作为苯乙烯的聚合催化剂时受催化条件的影响较小，活性更大，因而有更大的应用价值。各种新颖的取代茂，桥联茂，手性茂，官能团茂、含B、P及其他元素的杂茂以及η5－环戊二烯之类的开链型类茂配体的设计与合成，相应的过渡金属配合物的合成、结构与催化性能的研究，都大大丰富了半夹心类茂金属配合物的化学。
合成半夹心茂金属配合物的研究已成为众所瞩目的课题，特别是带有可配位原子或基团的茂环，其核心是研究分子内可配位原子或基团与中心金属配位的条件、成键规律以及结构特征，进而研究这类化合物的结构、配位环境与催化反应的高选择性导向作用的构效关系。而最新的国际动向表明，对高活性、高选择性的烯烃聚合催化剂的研究由原先的桥联化合物转向合成分子内含配位杂原子的配合物和金属杂环化合物。近年来，钱延龙、黄吉玲研究小组在这方面进行了新的探索并取得了很好的成果，他们结合自己的研究工作，对此领域的研究进展进行了系统评述。在这个领域中的每一个重大突破，都有可能为化学工业甚至人类社会生活带来意想不到的变化，创造很高的经济效益。因此，许多这方面的参考文献第一条列出的是专利，之后才是相同作者的论文。
利用Ⅳ族茂金属催化剂合成出了许多非同寻常的聚烯烃，如半全同聚丙烯、全同与无规立构嵌段聚合物。由于聚烯烃综合性能的不断提高，聚丙烯系列“合金”正在越来越多地替代聚酰胺和ABS；茂金属催化剂已经带来了聚乙烯和聚丙烯性能的诸多变化，茂金属催化剂能使多种单体共聚，产物具有更好的无规序列分布，窄相对分子质量分布等。
自20世纪90年代，对非茂金属催化剂的兴趣逐渐增大，一个原因是为了避开专利大量覆盖的Ⅳ族茂金属体系，同时也是为了开拓其他金属催化乙烯聚合与共聚合的可能性。20世纪90年代中期，发现了能催化乙烯形成线形或高度支化聚乙烯的a－双亚胺镍催化剂，使得在已工业化过渡金属之外，发展新的有实用价值的其他金属催化剂有了希望。这类后过渡金属催化剂对极性基团不敏感，因此可望进行极性单体与烯烃的共聚合获得具有更好的表面特性或其他特性的共聚物。更重要的是启发科学家重新认识过渡金属结构与催化活性间的关系，寻找新的催化剂，20世纪90年代末期，在从未报道过对烯烃聚合具有催化作用的金属中，发现了能催化乙烯聚合的高活性铁系催化剂。烯烃活性聚合是近五年的另一个重要发展。
对X族金属得到了许多不用共催化剂就具有高催化活性的许多化合物，因而就称为单组分催化剂。另一个重要进展是改进的MAO（MMAO）作为新的活化剂，MMAO即三甲基铝与三异丁基铝混合物的控制水解产物，与MAO相比MMAO在脂肪族烃类溶剂中溶解度大、溶液贮存稳定性好。
茂金属催化剂还可用来制备乙丙橡胶、高熔点间同聚苯乙烯、环烯烃均聚或共聚物、丁二烯均聚或共聚物、长支链聚乙烯、乙烯/苯乙烯共聚物等，可形成具有特殊微结构的聚合物，也可催化乳液聚合或填料存在下的聚合。
Landis运用新的实验装置、活性中心计量方法和快速终止技术，对单中心茂金属催化剂催化机理进行了系统研究，其中用到不少氘代试剂，进而通过核磁共振方法定量，获得了与原来猜想和假定不同的实验结果，提出了不少新的见解，如仲烷基属休眠种、通过季烷基中间体发生链端差向异构化和通过向单体链转移而发生终止。直接观察催化剂结构、活性中心及其活性对正确认识催化机理是关键。
聚乙炔是最知名的共轭导电高分子，但不易加工，因此阻碍了其产业化。大量的工作都集中在具有可加工性的聚乙炔研究方面。如在聚乙炔分子链上引人取代基带来可溶性但使导电性变差。另一个途径是制备可溶性前驱体，如聚苯基乙烯基亚砜等，在制备好拟加工部件后加热除去基团，生成共轭导电结构，但最终产物失去了可溶性。Grubbs开创了环辛四烯易位开环聚合制备聚乙炔的合成方法和路线，所用催化剂被国际同行命名为Grubbs催化剂。在此基础上，他们又报道了合成含聚乙炔链段的嵌段共聚物。在环辛四烯易位开环聚合制备聚乙炔的合成中，加入1，4－双取代－2－丁烯为链转移剂，其中的取代基可为二甲基叔丁基硅氧基、或乙酸酯基或2－溴代丁酸酯基，得到端基为上述取代基的聚乙炔；通过负离子活性聚合制备一个乙烯基封端的聚合物如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯或聚乙二醇；将活性端基聚乙炔和乙烯基封端聚合物混合，在Grubbs催化剂作用下，形成嵌段聚合物，这些嵌段聚合物均可溶于一般溶剂中，因此可进行表征和加工，合成方法简单，适用性强。
聚取代乙炔也可由1，6－庚二炔环化聚合制备。这种由环形重复单元形成的聚合物可溶于苯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷等常用有机溶剂，具有长期抗氧化性能。可用于1，6－庚二炔催化聚合的催化剂有：齐格勒催化剂、钯催化剂、负离子引发剂、二元/三元钼或钨催化剂等。Buchmeiser等人以钌催化剂及其高分子固载催化剂实现了由1，6－庚二炔环化活性聚合，并可在水介质中合成乳胶粒子状聚合物。
烯烃易位聚合仍是很重要的研究方向。Grubbs发现的钌配合物催化剂对此领域的贡献最大。这类催化剂对水、氧气等都不是很敏感，机理是经卡宾中间活性体进行反应。可催化的聚合有开环聚合、环化聚合和ADMET（双烯丙基单体易位反应生成聚合物和乙烯）。近年来Wegener用ADMET合成了大量特种精确构筑的高分子，如支化点精确定位的聚乙烯、完全线性的聚乙烯、带精确定位功能侧基的聚乙烯、带多肽侧基并精确定位的聚烯烃等。这些精确控制结构的聚合物的合成用其他方法是所不能及的。为高分子结构与性能间相互关系的研究提供了一系列新的高分子。
烯烃的活性聚合主要困难是如何避免配位聚合的增长链端的β－氢转移反应、β－氢消除反应和向共催化剂的链转移反应。一些有望进行活性聚合的体系需在低温进行，但活性较低，相对分子质量不够高；已在α－烯烃的活性聚合方面有大量研究报道。
Fujita等报道了配位聚合方法进行乙烯的活性聚合。其结果很有意义。聚合温度25～50℃，比文献中用低温的方法优越，相对分子质量分布很窄（1.05～1.19），确实具有活性聚合特征，相对分子质量可达40万，催化活性很高［TOF值为20000（min·atm）－1］（latm＝101325Pa），所用催化剂是TiCl2－｛η2－1－［C══NR］－2－O－3－t－Bu－C6H3｝2/MAO，其中，R是氟代苯基。结果表明，R苯基上的氟对于这种较高温度下的活性聚合是必需的，起阻止链端β氢转移反应的作用。
用此体系实现了嵌段共聚物的合成，如聚乙烯与乙烯丙烯无规聚合物的两嵌段共聚物，第一段为聚乙烯第二段为乙烯丙烯无规聚合物第三段为问规聚丙烯的三嵌段共聚物。
该研究小组此领域取得了一系列研究成果和进展，是此领域十分活跃的研究小组之一。
Bazan发现了新的三元催化体系，用这种催化体系从单一单体可获得具有新支化结构的聚乙烯，而单一或双组分催化剂不可能获得这种结构的聚合物。聚合物支化结构随三种催化剂比例变化而变化，运用高通量筛选技术对最佳反应条件和催化剂对聚合物性能影响机理进行了研究。基本过程是一种催化剂将乙烯转化成1－丁烯，另一种催化剂将乙烯转化成α－烯烃，还有一种催化剂是将乙烯、丁烯－1、α－烯烃转化为共聚物。
有关带极性基团的烯类单体与烯烃共聚合的研究也是很受重视的方向。在聚烯烃链上引入极性单体链段就可改进聚烯烃的多方面的性能，如黏结性、阻隔性、生物相容性、聚合物共混相容性、韧性、耐溶剂性、流变性能和表面性能如涂装性和可打印性等。以单中心金属催化剂进行烯烃聚合的研究也已扩展到了与极性单体的共聚合，并有一些进展，但极性单体的量较低，在极性单体浓度较大时影响到聚合活性，也有先将极性单体的极性基团保护起来，共聚合后再去保护的研究。最近，美国西北大学Marks教授以有机钛化合物催化苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚，获得双全同无规共聚物，在此催化剂作用下，苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的均聚反应生成间规均聚物。提出了极性单体与烯烃共聚的两个重要影响因素：①在活化增长过程中，非极性单体应比极性单体竞争性更大；②金属离子氧结合能与金属离子碳结合能之差应足够小，从而使非极性单体在链增长中能插入。
Stibrany研究了双（苯并咪唑）/CuCl2/MAO催化剂作用下的乙烯与丙烯酸叔丁酯的共聚合，极性单体单元在共聚物中的组分比例（可达到70%）和聚合物相对分子质量远比文献最近报道的以后过渡金属催化剂Ni、Pd催化得到的聚合物要高得多。
在水体系中进行有机金属催化烯烃聚合反应方面的进展值得注意。水体系中进行聚合反应是环境友好、成本低的途径，除此之外，还有以下优点：水的热容量高，有利于热交换、产物体系黏度低，多以球形粒子得到聚合物产物，有利于纯化分离和后加工利用。因此，利用水作为介质进行高分子工业生产是人们追求的目标，并已大量采用，如在以自由基机理生产的高分子有50%是以水作为连续相的，主要是乳液聚合和悬浮聚合。而有机金属催化的烯烃聚合长期以来都是以有机溶剂和惰性气体条件下进行的，原因是水与催化剂极易反应，水与单体会在金属价键配位反应中产生竞争。而自然界生成聚烯烃的条件确是常温、常压水环境下进行的，如天然橡胶、杜仲胶等聚烯烃。近年来，对水体系有机金属催化烯烃聚合反应进行了大量研究，所研究的体系包括易位开环聚合、炔烃聚合、α－烯烃聚合、乙烯/CO交替共聚合和共轭双烯烃聚合。采用的方式有将金属配合物接在疏水聚合物上，形成只与单体选择性配位的活性中心，分散在水中，进行烯烃聚合；将催化剂溶于少量有机溶剂中，加少量表面活性剂分散在水中进行聚合反应。取得较快进展的是烯烃易位开环聚合。
六、微波技术辅助合成
DoIton在合成电光调制功能聚合物的过程中，利用微波技术辅助合成，提高了效率。
刘立建研究组在丙交酯和己内酯的微波开环聚合方面取得一些有较大价值的新进展。与国外其他研究小组已报道的工作相比，主要特点是从微波与单体相互作用人手，系统研究了聚合体系在微波作用下的热行为，并初步发现这种热行为直接影响微波聚合的效果。基于这一发现，使得微波开环聚合反应速率提高50～100倍、节能30～600倍，聚合产物相对分子质量可达到10万以上。微波聚合目前无论是在理论上还是在实际应用上都还存在一些争议。
七、环状高分子合成
与线形高分子相比，环形高分子具有黏度低、玻璃化转变温度高、动力学体积和直径小等特点。一般的合成路线是先得到具有活性端基的线形分子，在稀溶液中进行分子内偶联反应；另一方法是在具有形成线形环形高分子平衡反应的体系中进行控制反应。这些合成方法都有生成线形高分子的局限性。Grubbs在易位开环聚合催化剂上改用了一个半环型配体，催化环状单体聚合直接得到环状高分子，这样的体系反应中间过渡态是一个大环状，增长链活性端始终保持与中心离子配位，在终止过程中以分子间链转移给出环状大分子。已合成了环状聚乙烯、环状聚丁二烯。只要通过调节单体与催化剂浓度比就实现了相对分子质量控制，除去单体中非环状杂质对消除线形副产物至关重要。用这种方法合成环状聚丁二烯，比从丁二烯以其他方法合成还有特殊的优越性，排除了因1，2－加成、1，4－加成的副反应造成的结构缺陷，排除了线形高分子的生成，实验条件也稍温和。
八、高分子合成新技术
1.超临界技术
超临界CO2作为超临界流体的一种，它在化学中能出色地代替许多有害、有毒、易挥发、易燃的有机溶剂。并且，CO2可看作是与水最相似的且比较便宜的溶剂。它能从环境中得来，用于化学过程后可再回到环境，无任何副产物，完全具有绿色的特性；此外，CO2有较温和的临界条件。这些优点决定了CO2能被广泛应用，并正逐渐引起人们的研究兴趣。
已研究了在超临界CO2中各种聚合反应，结果表明，各种机理的聚合反应均可用超临界CO2代替有机溶剂来进行，能减少有机溶剂带来的环境问题，在聚合物改性方面也进行了大量研究，如挤出共混、聚合共混、接枝、交联和表面改性等均有特殊之处。
双相催化体系是超临界溶剂的又一应用领域。一般一种溶剂是极性的，起溶解和保留催化剂的作用，另一种是非极性的，起溶解产物的作用。其优点是催化剂与产物能分离、可反复使用。第一个这种体系是水与超临界二氧化碳体系，对水溶性催化剂反应体系非常有效，但有局限性，不适于对水敏感或反应原料组分不溶于水的体系。离子液体与超临界溶剂双相体系可解决这个问题，但缺点是离子液体成本太高。最近用聚乙二醇和超临界二氧化碳体系双相反应体系，实验了三苯基铑作为催化剂的反应体系，能够反复使用，避免了挥发性有机溶剂的使用。
2.高通量筛选技术
高通量筛选技术是一种快速、简便的方法，广泛用于药物研究，由于反应器技术和软件控制技术的发展，使得该技术以平行压力反应器在一前一后聚合过程进行实验检测。而且高通量计算机辅助聚合物表征（GPC和IR等）也已可行，因此可快速检测反应条件如何影响聚合物结构。用此方法一周内就可完成原来传统方法几个月才能做完的数据。平行压力反应器技术是蚰个可各自控制的高压反应器阵列，每个反应器容积为15mL，装有电磁搅拌器，均具有独立的压力、温度控制装置和单体、终止剂加料线路，试剂混合和注入均由软件控制计算机（机器人）进行，可在高温、高压下注入催化剂，对各反应器中温度、压力、单体消耗量均能实时、同时检测，因此可在很短时间内获得大量样品和数据。
将组合化学研究方法发展运用到高分子合成的研究只有三四年的时间，但发展很快。许多学术研究小组、研究中心和工业界实验室都开始进行研究。几乎每个月都有相关的学术会议。有望成为高分子合成和高分子结构与性能研究的新技术并改变传统研究方式、速度。我国高分子学术界和工业界尚未对此领域给予充分重视。
已经有报道的包括下列类型的反应：缩聚反应、自由基聚合、开环聚合、烯烃配位聚合等。
Murphy等利用高通量筛选技术，第一次以快速筛选方法发现了烯烃聚合新型铪催化体系，其中某些催化剂与道化学公司已工业化的茂金属催化剂相当或比其更好。他们以384平行压力微反应器几个小时内完成初级筛选，获得10个有希望的卜葵烯聚合催化剂，二级筛选是在96个平行压力大反应器进行线形低密度聚乙烯聚合新催化剂的研究。这一研究结果充分显示了新方法的威力和潜力，今后可望能非常快速地进行烯烃聚合催化体系的筛选和优化。
3.离子液体
由烷基吡啶、咪唑等含氮杂环化合物的季铵盐与金属卤化物构成的常温下呈液态的离子液体作为“清洁”与绿色的化学反应介质正在被人们接受和关注。相关论文2000年100篇，2001年300篇、2002年400篇、2003年上半年就高达500篇。已相继研究了室温离子液体催化的烷基化、加氢、聚合等反应，离子液体具有不挥发、高极性、不易燃、易回收等特点，有机、无机、有机金属化合物均能在其中溶解，以离子液体为溶剂，已进行了大量聚合反应研究。自由基聚合是研究最多的，与其他溶剂相比，链增长速度提高、链终止速度降低。
以室温离子液体为溶剂进行了乙烯的聚合反应、苯形成聚苯的电化学聚合。
以1－丁基－3－甲基咪唑六氟磷酸酯为溶剂，在65～75℃进行苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯的自由基均聚反应，发现聚合反应加快，8h所有单体完全转化为聚合物，而在苯中需要更长时间，所得聚合物的相对分子质量比在苯中聚合所得聚合物高10倍。以乙醇作为沉淀剂将聚合物分离出来，离子液体可回收进行使用，所得聚合物中尚残存离子液体仍是需要解决的问题。
在离子液体中进行共聚反应能得到与其他方法所得产物组成与性能完全不同的共聚物。
九、生物可降解高分子合成
传统高分子如聚烯烃等在使用废弃后多年不能完全降解，而许多塑料制品只用很短时间就废弃了。而且，多种不同的塑料与食物或其他生活垃圾混在一起，使其分拣、分离、清洗回收再利用变得不现实和不经济。
生物可降解高分子在微生物存在下能够发生降解反应，有些这类高分子还可发生水解反应。对生物可降解高分子的研究受到普遍重视，近年来已取得不少进展。主要用于一次性使用的塑料制品，如包装材料、快餐盒、容器、玩具、农膜、卫生用品等。对于发展水溶性生物可降解高分子也应重视，因为洗涤剂、化妆品等大量使用水溶性高分子，使用后随废水排人下水管道至污水中。
生物可降解高分子实际消耗量已从1996年的14000t上升到2001年的68000t。
我国学者在生物可降解高分子研究方面取得了许多研究成果，如利用二氧化碳与环氧烷烃共聚制备生物可降解脂肪族聚碳酸酯方面，在国家自然科学基金支持下，陈立班长期坚持研究，取得了相当大的进展，沈之荃利用稀土催化剂，进行共聚合研究，王献红发展了三元复合稀土高效催化体系，获得了高相对分子质量脂肪族聚碳酸酯，聚合物相对分子质量达60000～70000，还开展了环己烷基环氧化合物与环氧乙烷、二氧化碳的共聚，获得了玻璃化温度高达100℃左右的聚合物，并开展了高相对分子质量脂肪族聚碳酸酯合成的扩试、中试和工业化生产，取得了很大进展，孟跃中在此领域也开展了很有新意的研究。
利用可再生天然资源进行生物可降解高分子的研究是另一个重要方向。每年有大量的农林产品废弃植物资源，对其利用不仅可获得生物可降解高分子，而且将减轻对化石资源的消耗。戈进杰利用废弃树皮制备生物可降解高分子，取得了很有意义的结果，张俐娜利用纤维素制备农膜等方面取得了进展。
十、酶催化聚合与微生物合成
目前高分子合成材料基本上都是以石油这种化石资源为原料的。由于石油是人类社会的主要能源，石油是日益减少而又无法及时再生的资源，因此寻找可以替代石油的其他资源，则成为高分子化学研究中的一个需要解决的问题。其解决的途径之一是采用生物催化剂或菌种，合成与有机高分子相似的结构和性质更优异的高分子。由生物工程获得的高分子，不仅扩大了合成高分子的原料来源，而且得到的合成高分子还具有环境友好的特征，具有生物降解的性能，开展相关研究对可持续发展和绿色化学具有十分重要的意义。
从生物学汲取、移植生物高分子或其他高分子合成方法非常受重视。
酶催化聚合的特点：在温度、压力和酸碱条件等方面较温和、对应选择性、立构选择性和化学选择性高、产物立构规整，催化剂无毒、不用毒性试剂就能得到聚合物等。酶催化聚合还可制备出其他方法得不到的聚合物。常用的酶有氧化酶、转化酶、水解酶、异构酶、裂解酶和连接酶等。可合成的聚合物有聚多糖、聚酯、聚氨基酸、聚碳酸酯、芳香族化合物聚合物（聚苯酚、聚苯胺等）、乙烯基聚合物等。
基因工程的发展使得人工酶有了很快发展。催化抗体的进展也为新的酶催化剂的发展提供了，新的认识。
国家自然科学基金资助了多项具有前瞻性、科学性和实用意义的生物合成PHAs的项目。PHAs具有良好的生物降解性、生物相容性、抗凝血性、压电性及光活性等特性，世界各国均投入巨资，争相研究，并已成为当前的研究热点。随着这类材料的产业化生产，将可望增添环境友好材料的新品种。塑料垃圾引起的“白色污染”越来越严重，因此研究与开发生物降解高分子材料已成为学术界和产业界的重点和热点。
用微生物合成的各种聚羟基脂肪酸酯（PHA），具有目前使用的塑料的各种物理特征和可热加工的性质，同时具有生物降解性，是名副其实的生物塑料。由于这些生物聚酯具有程度不同的压电性，非线性光活性，同时还具有生物可降解性和生物相容性，被称为新一代的智能生物材料，具有许多潜在的高附加值应用前景。最先产业化的PHA是聚羟基丁酸酯PHB，由奥地利林茨化学集团生产。其次是PHA的共聚物——3－羟基丁酸与3－羟基戊酸的共聚物PHBV，由英国帝国化学工业公司研制成功。上述产品主要用于作为生物可降解的包装材料和组织工程以及药物缓释材料。国外的PHA研究主要集中在美国、英国、德国、日本和法国等发达国家，我国国内多家研究机构也相继开展了基础与开发研究。这样合成的高分子材料已有100余种，而且数目还在不断增加。由于PHA单体都具有手性，所以目前还无法用化学方法来合成。
PHA的分子结构决定了它的性能。而微生物合成过程中决定PHA分子结构的主要是PHA合成酶，PHA合成酶决定着PHA的类型，如短链、中长链或者它们的共聚物。合成酶利用为底物，催化HA聚合进入PHA，释放一个羟基脂肪酸辅酶A分子。第一个被克隆的PHA合成酶来自R.eutropha。到现在为止，至少40个不同的PHA合成酶基因被从约40种不同的菌种中用不同的技术克隆出来。
我国在PHAs的研究领域达到了新的阶段，展示出产业化的应用前景。清华大学沈忠耀实现了三种外源基因在同一菌株中同时进行表达，获得了具有高溶氧利用能力，可控裂解细胞壁能力和高产PHBR基因工程菌株（PTUl4），并以淀粉水解糖为碳源，以英国进口酵母为有机氮源，其重组菌的细胞浓度可达210g/L，PHB浓度达190g/L，PHB干细胞重为89%，PHB的产量为3g/（L·h）；中国科学院微生物研究所周培瑾获得了极端嗜盐菌菌株XMQ19，以淀粉为碳源合成了PHB及PHB－HV复合物，并进行了5L发酵罐试验和中间扩大试验，其细胞积累量为88g/L，PHA含量为75%。研究结果表明，筛选得到了极端嗜盐菌菌株XMQl9，发酵70h细胞可达88g/I，PHA含量达75%，并对嗜盐菌合成PHA过程中的酶系进行纯化和表征，对发酵工艺特别是对提高发酵强度的工艺进行研究，使工艺简单、成本降低，减少了对环境的污染。中国科学院长春应用化学研究所主要进行了PHB的化学和物理改性工作，在PHA经化学或物理修饰的新型生物可降解材料的研制方面，通过在链上接枝极性小分子MA（顺丁烯二酸酐），使PHB的溶解性和生物降解性得到改善；采用酯交换反应制备了PHB和聚E己内酯的嵌段共聚酯，并对晶体结构和结晶规整性进行了研究，是一种新的化学合成PHB共聚酯的制备方法；对于PHB/聚亚丙基碳酸酯（PPC）完全生物降解共混体系，增塑后的PPc能够显著地改善PHB的力学性能；研究了小分子双酚A（BPA）和对PHB和PHBV高聚物分子运动的影响结果表明提高了力学性能和结晶能力。物理或化学修饰PHB的分子结构，可以控制PHB的聚集态结构、改善PHB的性能。研究了PHB接枝顺丁烯二酸酐和PHB与聚己内酯的酯交换反应，也开展了PHB与聚亚丙基碳酸酯的共混研究，这些工作对改善PHB的加工性及物理力学性能将起到积极作用。
综上所述，尽管我国开展PHAs的研究起步较晚，通过以上各方卓有成效的工作，已使我国在这一领域的研究上了一个新台阶。但是，如何降低PHAs的生产成本，如何以基因工程的方法大量筛选高产工程菌，而真正实现PHAs的规模化生产，这些均有待于我国的科技工作者不懈的努力。
清华大学陈国强及其合作者在国家自然科学基金资助下，通过开展高分子科学、化工和微生物等学科的交叉研究，在世界上成功地发展了基因工程法合成可降解聚酯的新方法，并获得了性能优异的新型可降解聚酯3羟基丁酸与3－羟基己酸的共聚物（PHA），成果获得2001年北京市科技进步一等奖一项，2002年国家技术发明奖二等奖一项。
陈国强研究小组建立了合成基因的新技术，发现了四个与合成PHA相关的四个新基因并存入国际基因库，克隆到了与合成PHA相关的三个新基因，用这些新基因及突变成功构建了合成新型高性能PHA的高效微生物表达体系，正在进行扩大实验，在PHA组织工程三维骨架材料、PHA特殊物理性质研究方面做了大量工作，利用二维红外技术发现了PHB和PHBHHx，在结晶过程中存在一个中间态，为改善PHB和PHBHHx的加工性能和物理性能提供了一个可以操作的窗口，证明并实现了用微生物进行分子设计合成结构可变的PHA，利用筛选获得的菌株进行了新型PHBHHx合成，在“九五”攻关项目的支持下在世界上第一个实现PHBHHx工业化生产，产品出口美国，已为国家创汇一百多万美元，发表高水平论文近20篇，申请三项中国专利，获得一项授权中国专利。
目前，他的研究小组又承担了国家自然科学化学科学部“十五”重点项目和国家杰出青年基金项目，继续开展该领域的创新研究。
以脂肪酶为催化剂，进行多元醇与二元酸聚合方面，原来要在二元酸上带有吸电子基团活化，进一步的研究发现不加活化基团也能实现聚合，并能保留仲羟基不反应。
用酶催化方法获得单体进而通过高分子合成获得生物可降解高分子也是重要研究方向。对微生物遗传代谢路径研究方面的突破，使人类获得了具有将廉价原料高效转化成生物可降解高分子合成原料（如将淀粉、废弃酯质体等转化成乳酸）的微生物。植物中的克隆和基因表达技术开辟了在植物中利用光合作用直接合成高分子的新方向。
十一、刚性棒状高分子
合成具有精致尺寸的刚性共轭高分子，使得由合成光电高分子构建微电子器件可控程度大大提高。刚性很大的高分子，其伸展链长度可达微米。具有刚性的棒状高分子的聚集态可以被精确控制进而实现功能调控。如以LB膜技术使刚性导电高分子膜形成光电器件，就使得电荷传输效率得到提高。在刚性棒状高分子合成方面，一种常用的方法是以刚性链节直接相连形成共轭高分子，如聚苯等。这种高分子在溶液中依然保持伸展构象。另一种方法是在柔性链上接枝大量的侧基使主链失去柔性，在侧链很大时，聚合物呈瓶刷结构。
“我们生活在一个材料的世界中”（Madonna，著名权威）。“新材料的出现就会带来新经济”。（麦克达米尔德，2000年诺贝尔化学奖获得者）就是说，没有新材料，就没有技术和现代生活的进步。而新材料是必须由化学家研究其合成方法的。因此高分子合成的发展至关重要。
高分子合成化学的以下方面值得关注：新的合成方法，高分子表面及界面化学反应及其实时测控，受限空间内的聚合反应机制，高分子的生物合成、降解以及在高分子参与下的生物化学过程，高速切变流动下的聚合反应动力学。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
