高分子合成材料是20世纪材料领域的新秀，给人类生活方式带来了革命性的影响。与丝、棉、毛纺织、皮革等天然高分子材料不同，高分子合成材料主要指橡胶、塑料、纤维、薄膜、涂料等。高分子合成材料及其应用技术发端于20世纪20年代，成熟于70年代，在不到50年的发展过程中在许多领域取代了钢材、木材和棉花。据不完全统计，至70年代末，合成橡胶的产量已经达到天然橡胶产量的2倍，塑料在结构材料中占到了22%，工程塑料已有取代钢铁之势。

  高分子合成材料的发展可以说是科研与生产密切结合的典范。高分子科学的建立和发展为高分子合成材料的发展奠定了理论基础。1920年，德国化学家施陶丁格在《德国化学会会志》上发表了关于聚合反应的论文，首次提出聚苯乙烯、聚甲醛、天然橡胶上有线性长链的价键结构式。两年后，他明确提出了高聚物是长链大分子结构的概念。1926年，在德国化学年会上，施陶丁格的高分子理论得到了与会者认同。1932年，施陶丁格出版了划时代巨著《高分子有机化合物》，标志着高分子合成化学正式创立。在施陶丁格理论的影响下，高分子合成材料的研发得到迅速发展，1927年有机玻璃研制成功，1928年合成聚氯乙烯塑料，1930年研制出聚苯乙烯塑料。此后，塑料被广泛应用到人类生活的方方面面，可以称得上是20世纪人类最为重要的发明。1935年，美国化学家卡罗瑟斯发现了缩合聚合规律，直接促使他发明了尼龙。1939年，德国研制出锦纶。1940年，英国合成了涤纶。第二次世界大战期间，橡胶、尼龙等合成高分子材料作为军用物资，备受重视。1942年，德国人莱因与美国人莱瑟姆几乎同时发现了二甲基甲酰胺溶剂，并成功地得到了聚丙烯腈纤维，即腈纶。1953年，德国化学家齐格勒发明了四氯化钛—二乙基铝催化体系，并合成了聚乙烯和聚丙烯，使高分子合成工业的发展又迈向了一个新的阶段。1955年，美国人合成了结构与天然橡胶一致的聚异戊二烯，同年合成顺丁橡胶并投产。1960年，美国科学家贝肯在《应用物理杂志》（Journal of Applied Physics）上发表了关于石墨晶须的文章，成为高性能碳纤维技术基础研究史上的一个里程碑。他认为，石墨晶须是石墨聚合物，是一种纯粹的碳形式，原子被排列在六角形的片体中，是卷起来的石墨片层。

  总之，20世纪五六十年代，高分子科学已相当成熟，极大地促进了橡胶、塑料、纤维的工业发展，改变了人们的衣食住行。70年代后，高分子科学进入一个新的发展时期，出现一些具有特殊功能的高分子材料，如用于集成电路光刻工艺的高分子感光胶，以及高分子导电、半导体、发光、压电、热电、功能膜、生物医学材料等。值得一提的是，在这个时期，美国人辛格获得了石墨纤维及其制造工艺的专利，日本东丽工业公司开发了性能极优异的聚丙烯腈基碳纤维，占据了碳纤维技术的领导地位。由于碳纤维质量小，动力消耗少，可节约大量燃料而被应用在火箭、导弹和高速飞行器等航空航天领域。目前，碳纤维作为新兴材料正由成长期进入快速应用期，预计在工业领域应用将占70%，在休闲娱乐等领域应用将占15%～30%。