高分子物理-0-緒論-高分子化學(xué)與物理

1、人類(lèi)很早就開(kāi)始利用天然高分子材料人類(lèi)很早就開(kāi)始利用天然高分子材料可追述到原始社會(huì)！可追述到原始社會(huì)！20世紀(jì)世紀(jì)20年代：年代：高分子高分子概念形成和高分子科學(xué)出現(xiàn)概念形成和高分子科學(xué)出現(xiàn)高分子材料是近幾十年發(fā)展最快的材料高分子材料是近幾十年發(fā)展最快的材料20世紀(jì)世紀(jì)90年代：塑料的體積產(chǎn)量超過(guò)金屬材料年代：塑料的體積產(chǎn)量超過(guò)金屬材料酚醛樹(shù)脂： 第一個(gè)高分子合成材料，加入填料增強(qiáng)的酚醛樹(shù)脂叫電木，廣泛用于制作電器零件等方面1909年：德國(guó)人Baekeland 取得專(zhuān)利1910年：德國(guó)、美國(guó) 開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)1911年：英國(guó)的馬修斯合成出聚苯乙烯1912年：合成出聚氯乙烯1927年：合成出聚甲基丙

2、烯酸甲酯1933年：高壓聚乙烯問(wèn)世1938年：四氟乙烯聚合1953年：合成出低壓聚乙烯我國(guó)高分子材料產(chǎn)量居世界第4位河北省在全國(guó)居于第8位(20世紀(jì)90年代)原料原料：石油工業(yè)、天然氣、煤炭以及一些農(nóng)產(chǎn)品等 尼龍1010的原料即為蓖麻油生產(chǎn)效率：生產(chǎn)效率：生產(chǎn)1萬(wàn)噸合成纖維，相當(dāng)于25萬(wàn)畝高產(chǎn)棉田（或6萬(wàn)只綿羊）的纖維產(chǎn)量。 原料廣泛、生產(chǎn)效率高 加工成型簡(jiǎn)便、效率高高分子材料的成型加工方法有很多，將在成型工藝學(xué)課程中作詳細(xì)介紹。 品種多、性能好、應(yīng)用廣泛包括塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料等，據(jù)報(bào)道，世界范圍內(nèi)僅橡膠制品大于40000種。比重輕、比強(qiáng)度大比重輕、比強(qiáng)度大、耐腐蝕、絕緣性好、透明

3、品種多：品種多：性能好：性能好：高分子材料廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)的各個(gè)方面還可用來(lái)制備一些特殊材料應(yīng)用廣泛：應(yīng)用廣泛：耐高溫、耐燒蝕耐高溫、耐燒蝕 導(dǎo)彈和宇宙飛船等飛行器返回地面 1100016700美國(guó)B-2隱形轟炸機(jī)表面為具有良好吸波性能的碳纖維復(fù)合材料 強(qiáng)度還不太高 耐高溫性不好 容易老化 阻燃性差高分子材料的主要缺點(diǎn)：高分子科學(xué)的發(fā)展歷史高分子科學(xué)是一門(mén)新興學(xué)科它是在有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、物理學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)等基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)學(xué)科，在許多方面還不夠成熟，有些概念還在不斷更新，有的還只限于定性討論。 向生命現(xiàn)象靠攏 更加精密化高分子科學(xué)有兩個(gè)新的動(dòng)向：1953年“for his d

4、iscoveries in the field of macromolecular chemistry”美國(guó)一家雜志社：來(lái)得遲了，總比沒(méi)有要好！1920年，發(fā)表了劃時(shí)代的論文劃時(shí)代的論文“聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)” （德國(guó)化學(xué)會(huì)通訊） 突破有機(jī)化學(xué)的傳統(tǒng)觀(guān)念，首先提出了高分子概念“大分子鏈型結(jié)構(gòu)” 撇棄了當(dāng)時(shí)認(rèn)為一些天然高分子（橡膠、纖維素、蛋白質(zhì)等）是膠體的錯(cuò)誤觀(guān)念以大量先驅(qū)性工作為高分子化學(xué)奠基以大量先驅(qū)性工作為高分子化學(xué)奠基開(kāi)拓了高分子溶液的研究，提出施陶丁格粘度公式1930年，高分子學(xué)說(shuō)逐漸被接受，建立了高分子學(xué)說(shuō)的開(kāi)端Karl Ziegler 齊格勒18981973聯(lián)邦德國(guó)有機(jī)化學(xué)家 Giu

5、lio Natta納塔19031979意大利化學(xué)家1963年“for their discoveries in the field of the chemistry and technology in high polymers”1953年發(fā)明了Ziegler催化劑及低壓聚乙烯合成方法19541956年納塔改進(jìn)了Ziegler催化劑，使其能適用于聚丙烯的生產(chǎn)，從而建立了有規(guī)立構(gòu)聚丙烯的合成方法1974年“for his fundamental achievements, both theoretical and experimental, in the physical chemistry o

6、f the macromolecules” Polymer thermodynamic, kinetics Molecular weight distribution Solution theory1934年獲得博士學(xué)位進(jìn)入杜邦公司在卡羅瑟斯小組從事聚合物的合成工作提出并用動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明等活性假設(shè)：提出并用動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明等活性假設(shè)： 分子的反應(yīng)性與大小無(wú)關(guān)分子的反應(yīng)性與大小無(wú)關(guān)產(chǎn)物分子量分布：最可幾分布產(chǎn)物分子量分布：最可幾分布1936年發(fā)表第1篇文章：“尼龍縮聚物縮合反應(yīng)的統(tǒng)計(jì)研究”化學(xué)家第一次用統(tǒng)計(jì)方法研究聚合反應(yīng)：對(duì)高分子化學(xué)的重要貢獻(xiàn)對(duì)高分子化學(xué)的重要貢獻(xiàn)提出鏈轉(zhuǎn)移概念凝膠理論 Flo

7、ry-Huggins格子模型理論格子模型理論“Huggins十分大度地鼓勵(lì)我與他同時(shí)發(fā)表工作，這是我們長(zhǎng)期友誼的產(chǎn)物，不因優(yōu)先權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)而受到傷害”對(duì)高分子物理化學(xué)的重要貢獻(xiàn)對(duì)高分子物理化學(xué)的重要貢獻(xiàn) 排斥體積理論和排斥體積理論和溫度溫度1948年應(yīng)邀主持康奈爾大學(xué)貝克講座同年成為該校教授講座期間提出排斥體積理論和溫度概念將貝克講座內(nèi)容擴(kuò)充為 Principle of Polymer ChemistryIthaca: Cornell University, 1953 -Bible in Polymer ScienceNo 6 cites 2232(2013.10)No 18 cites 1000

8、(2013.10)No 21 cites 1227(2013.10)Flory PJ, Rehner J. J Chem Phys, 1943, 11(11): 512-520No 40 cites 828(2013.10)“for discovering that methods developed for studying order phenomena in simple systems can be generalized to more complex forms of matter, in particular to liquid crystals and polymers”Sca

9、ling concepts in polymer physics Ithaca: Cornell University, 1979Alan Heeger黑格1936-美國(guó)物理學(xué)家 Alan MacDiarmid麥克迪爾米德1929-2007美國(guó)高分子化學(xué)家 Hideki Shirakawa白川英樹(shù)1936-日本有機(jī)化學(xué)家二、高分子物理學(xué)二、高分子物理學(xué)1、高分子物理的基本內(nèi)容、高分子物理的基本內(nèi)容 高分子的結(jié)構(gòu) 高分子材料的性能 分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)力學(xué)和熱轉(zhuǎn)變 以分子運(yùn)動(dòng)的觀(guān)點(diǎn)研究聚合物的結(jié)構(gòu)、性能及其相互關(guān)系。2、研究意義、研究意義 尼龍（聚酰胺）尼龍（聚酰胺）氫鍵結(jié)晶性：良好的力學(xué)性能工程塑料、纖維，如降落傘等。有吸水基團(tuán)吸水性大尺寸穩(wěn)定性差。透明性透明性PMMA、PC等，耐熱性有顯著差別。 高分子材料的應(yīng)用中指導(dǎo)正確選材、合理使用，消除盲目性 指導(dǎo)高分子的合成對(duì)合成出的產(chǎn)品，要研究其性能和結(jié)構(gòu)，進(jìn)行推廣和應(yīng)用還可為改性和設(shè)計(jì)高分子提出方案。根據(jù)結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，選擇合理的加工方式和條件參數(shù)，將有助于提高（發(fā)揮）高分子材料的性能，有時(shí)還可以利用加工過(guò)程進(jìn)行改性，如共混等。 對(duì)成型加工也有指導(dǎo)意義 勤于思考勤于思考 勇于實(shí)踐 理論