高分子科學(xué)課件：1-1 內(nèi)容簡介

1、 高 分 子 科 學(xué) 教 程高分子課的重要性1. 重要的專業(yè)基礎(chǔ)課， 6070年代， 30%的化學(xué)家， 50%的化學(xué)系畢業(yè)生 專業(yè)基知識是必須的，受惠一生 研究生考試是需要的2. 高分子材料的時代意義， 1). 步入高分子材料時代 2). 高分子材料的發(fā)展 3). 合成聚合物的發(fā)展歷史 美國勞工部的統(tǒng)計資料1985年美國化學(xué)工業(yè)職工 無機化工 14.3 萬 顏料 20.5 萬 肥皂和清潔劑 14.8 萬 有機化工 16.4 萬 農(nóng)用化學(xué)品 6.0 萬 合成高分子材料 102.6 萬 (60%) 合計 174.6 萬高分子材料的時代 以材料劃分時代石器時代 原始公社制 50萬-10000-400

2、0 年前， 黃帝，堯舜禹銅器時代 奴隸制 4000 - 2200年前 夏,周，商，春秋鐵器時代 封建制 2200 - 200年前 戰(zhàn)國，秦, - 高分子材料時代 ？ 702.3 材料行業(yè)的結(jié)構(gòu)變化正步入 高分子材料時代 美國60年代鋼鐵年產(chǎn)量近1.2億噸, 后呈下降趨勢，最低達6千多萬噸，緩升到目前的9千萬噸. 用工程塑料替代金屬的趨勢正在發(fā)展，高分子材料的體積已超過金屬材料。到2000年，工程塑料的體積就可和金屬材料相當了。用工程塑料替代金屬材料的趨勢 工程塑料 金屬材料0.101.0520104060708090200010 美國材料市場過去和未來的經(jīng)濟份額和比重 （單位 10億美元 bi

3、llion) 1970 1980 1990 2000 金 屬 120 132 135 141 49% 46% 41% 38% 聚合物 36 53 76 96 15% 19% 23% 26% 無機材料 38 45 53 63 16% 16% 16% 17% 其 他 49 55 60 70 20% 19% 20% 19%1.1.1 合成聚合物的發(fā)展歷史 (1)1838-利用光化學(xué)第一次使氯乙烯聚合。1839-合成了聚苯乙烯，同年英國的 Macintosh 和 Hancock 和美國的 Goodyear 發(fā)現(xiàn)了天然橡膠用硫磺進行硫化， 這能制備出橡皮產(chǎn)品，用作輪胎和防雨布。1868-Hyatt 發(fā)明

4、了硝基纖維素1870-商業(yè)化生產(chǎn)賽璐珞的商品。189398-英國開始生產(chǎn)人造絲，20世紀初-合成了苯乙烯和雙烯類共聚物，1907-德國開發(fā)了酚醛樹脂。1930-高分子概念已被承認。1929-Dupont 公司的 Carothers 系統(tǒng)研究 縮聚, 并發(fā)展了大分子理論。開發(fā)了聚酰胺 和聚酯的合成1931-出現(xiàn)了聚甲基丙烯酸甲酯，1936-聚醋酸乙烯酯和聚丁酸乙烯酯做安全 玻璃，1937-德國開始了工業(yè)生產(chǎn)聚苯乙烯，1938-出現(xiàn)了商業(yè)生產(chǎn)尼龍66。1.1.1 合成聚合物的發(fā)展歷史 (2)1.1.1 合成聚合物的發(fā)展歷史 (3)1939-開發(fā)聚氯乙烯和脲醛樹脂， 美國開始了聚硫橡膠和氯丁橡膠的生

5、產(chǎn)。1930-40-近代高分子化學(xué)蓬勃發(fā)展。1939-聚丁二烯橡膠，丁腈橡膠，聚氨酯。1941-丁苯橡膠，丁基橡膠，丁鈉橡膠， 含氟聚合物。1945-60，高分子化學(xué)和工程快速發(fā)展。194748-環(huán)氧樹脂和ABS塑料。1950-聚酯和聚丙烯腈纖維, 聚硅氧烷。1.1.1 合成聚合物的發(fā)展歷史 (4)50年代-Ziegler和Natta的定向聚合， 高密度線型聚乙烯、等規(guī)立構(gòu)聚丙烯等。 Szwar負離子活性聚合。丁苯嵌段共聚物聚甲醛、聚碳酸酯、聚氨酯泡沫塑料，順式聚異戊二烯，順式聚丁二烯，乙丙橡膠，聚酰亞胺，聚苯醚，聚砜等。近年來，合成高分子化學(xué)向結(jié)構(gòu)更精細、性能更高級的方向發(fā)展。如超高模量、超

6、高強度、難燃性、耐高溫性，耐油性等材料，生物醫(yī)學(xué)材料，半導(dǎo)體或超導(dǎo)體材料，低溫柔性材料等及具有多功能性的材料。 1.1.2 高分子科學(xué)的發(fā)展歷史 (1)1826-Faraday, 天然橡膠, 化學(xué)式為C5H8， 每一個單元含有一個雙鍵， 通過雙鍵引入次價結(jié)合， 成為不同于小分子化合物的聚集體。 CH2-C=CH-CH2 CH31839-Simon, 苯乙烯液體加熱后可變成聚苯乙烯，1877-Kekule, 提出與生命有關(guān)的天然有機物 蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素等應(yīng)具有長鏈結(jié)構(gòu)。 1.1.2 高分子科學(xué)的發(fā)展歷史 (2)1879-發(fā)現(xiàn)了異戊二烯的聚合現(xiàn)象，1880-發(fā)現(xiàn)了甲基丙烯酸甲酯的聚合現(xiàn)象等等。

7、 高分子的一些物理化學(xué)行為 解釋為小分子聚集成膠體狀態(tài)的性質(zhì)。1929-Staudinger發(fā)表了“論聚合作用”，聚合是 小分子以共價鍵結(jié)合，形成長鏈大分子的過程， 高分子溶液性質(zhì)是長鏈大分子的“分子膠體”的 行為，不同于小分子締合形成的膠束狀態(tài)。此后，由于 Staudinger 的系列研究，在與膠體締合 學(xué)說論爭中建立了大分子概念，1953,以“鏈狀大 分子物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)”而榮獲諾貝爾化學(xué)獎。 1.1.2 高分子科學(xué)的發(fā)展歷史 (3)高分子學(xué)說的建立是廿世紀最偉大科學(xué)進展之一，1929- Carothers逐步縮合生成高分子化合物。1935-合成纖維尼龍。1930-Kuhn首次把統(tǒng)計理論用于高分子， 得到了長鏈高分子的分子量分布曲線。1939-Gauth，Mark和Kuhn分別討論了高分子鏈的 構(gòu)象統(tǒng)計，建立了橡膠彈性統(tǒng)計理論的基礎(chǔ)， 結(jié)合分子量和分子量分布，聚合物結(jié)晶和取向等 結(jié)構(gòu)和性能測定方法的建立和完善，從而奠定 了高分子物理學(xué)的基礎(chǔ)。1.1.2 高分子科學(xué)的發(fā)展歷史 (4)廿世紀50年代 Ziegler和Natt 發(fā)明了配位定向聚合，1965年這兩位科學(xué)家以“關(guān)于有機金屬化