高分子物理發(fā)展歷程VIP

.,人類直接利用天然高分子，可以追溯到遠古時期，比如利用纖維素造紙，利用蛋白質(zhì)練絲和鞣革，利用生漆作涂料和利用動物膠作墨的粘合劑等等。但人工合成高分子化合物則是二十世紀才開始的。雖然在十九世紀的中后期人們已經(jīng)知道對天然高分子進行改性，典型例子是天然橡膠的硫化成功(1839年)和硝酸纖維素的發(fā)現(xiàn)(1846年)。然而真正從小分子出發(fā)合成高分子化合物是從酚醛樹脂開始的(1907年)。接著1912年出現(xiàn)了丁鈉橡膠。,.,1920年德國人史道丁格(Standinger)發(fā)表了劃時代的文獻“論聚合”。他提出了“高分子”、“長鏈大分子”的概念。他預言了一些含有某些官能團的有機物可以通過官能團間的反應而聚合，比如聚苯乙烯、聚甲醛等，后來都得到了證實。但在1926年的“自然科學研究者”會議(德國)上大家都主張纖維素是低分子，只有史道丁格孤軍奮戰(zhàn)。4年之后，在法蘭克德(德國)召開的“有機化學與膠體化學”年會上“高分子”學說終于取得了勝利，堅持纖維素是低分子的只有一人。史道丁格的學說在1932年法拉第學會上得到公認。史道丁格是高分子科學的奠基人，為了表彰他的杰出貢獻，1953年72歲的他登上了諾貝爾化學獎的領獎臺。,.,一旦高分子學說被確立起來，便有力地促進了高分子合成工業(yè)的發(fā)展。上世紀的二十年代末和三四十年代，大量重要的新聚合物被合成出來，比如醇酸樹脂(1926)、聚氯乙稀(1928)、脲醛樹脂(1929)、聚苯乙烯(1930)、聚甲基丙烯酸甲酯(1930)、高壓聚乙烯(1935)、聚醋酸乙烯(1936)、丁基橡膠(1940)、滌綸纖維(1941)、聚氨酯(1943)、環(huán)氧樹脂(1947)、ABS(1948)等。,.,到了五十年代，德國的齊格勒(Ziegler)和意大利的納塔(Natta)發(fā)明了新的催化劑，使乙烯低壓聚合制備高密度聚乙烯(1953)和丙烯定向聚合制備全同聚丙烯(1955)實現(xiàn)工業(yè)化。這是高分子科學又一個里程碑，1963年齊格勒和納塔分享了當年的諾貝爾化學獎。此后，新的高效催化劑的問世，使聚乙烯、聚丙烯的生產(chǎn)更大型化，價格更便宜。順丁橡膠(1959)、異戊橡膠(1959)和乙丙橡膠(1960)等彈性體獲大規(guī)模發(fā)展，同時聚甲醛(1956)、聚碳酸酯(1957)、聚酰亞胺(1962)、聚砜(1965)、聚苯硫醚(1968)等工程塑料相繼問世。各種新的高強度、耐高溫等高分子材料層出不窮。所以從這一時期開始高分子全面走向了繁榮。,.,高分子合成工業(yè)的成就又反過來極大地促進了高分子科學理論的發(fā)展。美國化學家弗洛里(Flory)從上世紀四十年代至七十年代在縮聚反應理論、高分子溶液的統(tǒng)計熱力學和高分子鏈的構(gòu)象統(tǒng)計等方面作出了一系列杰出的貢獻，進一步完善了高分子學說。弗洛里因此獲得了1974年的諾貝爾化學獎，成為高分子科學史上第三個里程碑。后來法國的德熱納(deGennes)把現(xiàn)代凝聚態(tài)物理學的新概念如軟物質(zhì)、標度律、復雜流體、分形、魔梯、圖樣動力學、臨界動力學等嫁接到高分子科學的研究中來。他的這些概念豐富了高分子學說，德熱納獲得了1991年度諾貝爾物理獎。日本的白川英樹（Shirakawa）因?qū)щ姼叻肿臃矫娴奶厥庳暙I獲得了2000年的諾貝爾化學獎。,.,當今，高分子科學與高分子工業(yè)的研究和發(fā)展方向是：（1）通過新型高效催化劑的開發(fā)，重要的通用高分子品種向更大型工業(yè)化發(fā)展；（2）通過新型聚合方法、化學和物理改性以及復合，獲得新性能、新品種、新用途的高聚物；（3）開發(fā)功能高分子如生物高分子、光敏高分子、導電高分子等等。,.,1852年，美國化學家古特義在做試驗時，無意之中把盛橡膠和硫磺的罐子丟在爐火上，橡膠和硫磺受熱后流淌在一起，形成了塊狀膠皮，從而發(fā)明了橡膠硫化法。古特義的這一偶然行為，是橡膠制造業(yè)的一項重大發(fā)明，掃除了橡膠應用上的一大障礙，使橡膠從此成為了一種正式的工業(yè)原料，從而也使與橡膠相關(guān)的許多行業(yè)蓬勃發(fā)展成為了可能。隨后，古特義又用硫化橡膠制成了世界上的第一雙橡膠防水鞋。,.,30年代時，經(jīng)濟大蕭條，化工公司急需新的“拳頭產(chǎn)品”，好沖出困境。同時，科技新發(fā)現(xiàn)像雨后春筍，此起彼伏，但很多發(fā)現(xiàn)都是“撞”上的，并沒有理論指導，所以很多公司的實驗室里，都是四處撒網(wǎng)，希望捕到大魚，英國的帝國化學公司（卜內(nèi)門的后裔）也不例外。1933年3月24日，那是一個星期五，帝化的兩個化學家E.W.Fawcett和R.O.Gibson一氣搭起了好幾十個實驗，把有希望的基本有機物質(zhì)有放在一起，設定各種反應條件，尤其是高溫高壓，希望“撞上”一個重大發(fā)現(xiàn)。其中有一個容器里，裝的是乙烯氣體和benzaldehyde，壓力是170個大氣壓，溫度是170度。星期一了，預期的反應沒有發(fā)生，但是容器底部有一些白色的蠟狀粉末。測試表明，這是乙烯的聚合物，和benzaldehyde沒有關(guān)系，聚乙烯就這樣意外地發(fā)現(xiàn)了。,.,第二次乙烯聚合要到1935年才實現(xiàn)，盡管實驗器材在高溫高壓下發(fā)生泄漏，實驗還是獲取了少量聚乙烯。這期間，據(jù)科學家們發(fā)現(xiàn)聚乙烯具有極好的化學穩(wěn)定性，防水，無異味，耐酸，耐堿，尤其出色的是絕緣性。,.,這時，第二次世界大戰(zhàn)的陰云已經(jīng)籠罩在歐洲頭上。聚乙烯的出色的絕緣性能被寄予很大希望，尤其是用于潛艇通信設備或雷達的電纜絕緣，聚乙烯的性質(zhì)和生產(chǎn)也成了機密。帝化根據(jù)實驗室里合成的8克聚乙烯，斷然決定建立一個年產(chǎn)100噸的聚乙烯廠，產(chǎn)量是根據(jù)潛艇部隊的需要而定的。39年9月1日，帝化的聚乙烯廠投產(chǎn)了。同一天，德國入侵波蘭。由于陰差陽錯的原因，潛艇沒有用上聚乙烯，但聚乙烯絕緣用于反潛飛機的機載雷達，在大西洋之戰(zhàn)中，為獵獲德國潛艇立下了汗馬功勞