自然科學(xué)概論 高分子材料專題

自然科學(xué)概論

之高分子材料專題人類開(kāi)展?材料本質(zhì)的改變新型金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料

納米材料高分子材料功能高分子材料高性能復(fù)合材料無(wú)機(jī)材料高分子材料材料我們?cè)谌粘Ｉ钪杏龅竭^(guò)的有機(jī)高分子化合物有哪些？

高分子化合物有機(jī)高分子天然高分子：淀粉、纖維素和蛋白質(zhì)、天然橡膠等。

合成高分子：合成纖維、合成樹(shù)脂、合成橡膠等合成有機(jī)高分子材料改變了我們的生活高分子作為結(jié)構(gòu)材料具有質(zhì)輕、不腐、不蝕、色彩絢麗等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療器械、家用器具、文化體育、娛樂(lè)用品，兒童玩具等，大大豐富和美化了人們的生活。一座年產(chǎn)8萬(wàn)噸的合成橡膠廠相當(dāng)于145萬(wàn)畝橡膠園的年產(chǎn)量。一座年產(chǎn)萬(wàn)噸的合成纖維廠相當(dāng)于30萬(wàn)畝棉田或250萬(wàn)頭綿羊的棉毛產(chǎn)量。耐高溫、耐腐蝕的塑料王－－特氟隆塑料合成纖維合成橡膠高分子實(shí)例：人肌肉、粘膜、脂肪、皮膚高分子材料科學(xué)的歷史回憶高分子的概念始于20世紀(jì)20年代，但應(yīng)用更早。1839年，美國(guó)人Goodyear創(chuàng)造硫化橡膠。1855年，英國(guó)人Parks用硝化纖維素與樟腦混合制得賽璐珞。1889年，法國(guó)人DeChardonnet〔夏爾多內(nèi)〕創(chuàng)造人造絲。1907年，酚醛樹(shù)脂誕生。1920年，德國(guó)人Staudinger發(fā)表了“論聚合〞的論文，提出了高分子的概念，并預(yù)測(cè)了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的結(jié)構(gòu)。1935年，Carothes創(chuàng)造尼龍66，1938年工業(yè)化。30年代，一系列烯烴類加聚物被合成出來(lái)并工業(yè)化，PVC〔1927～1937〕，PVAc〔1936〕，PMMA〔1927～1931〕，PS〔1934～1937〕，LDPE〔1939〕。自由基聚合開(kāi)展。高分子溶液理論在30年代建立，并成功測(cè)定了聚合物的分子量。Flory為此獲得諾貝爾獎(jiǎng)。40年代，二次大戰(zhàn)促進(jìn)了高分子材料的開(kāi)展，一大批重要的橡膠和塑料被合成出來(lái)。丁苯橡膠〔1937〕，丁腈橡膠〔1937〕，丁基橡膠〔1940〕，有機(jī)氟材料〔1943〕，ABS〔1947〕，滌綸樹(shù)脂〔1940～1950〕。50年代，Ziegler和Natta創(chuàng)造配位聚合催化劑，制得高密度PE和有規(guī)PP，低級(jí)烯烴得到利用。功能高分子：別離材料〔離子交換樹(shù)脂、別離膜等〕、導(dǎo)電高分子、感光高分子、高分子催化劑、高吸水性樹(shù)脂、醫(yī)用高分子、藥用高分子、高分子液晶等。80年代以后，新的聚合方法和新結(jié)構(gòu)的聚合物不斷出現(xiàn)和開(kāi)展。新的聚合方法：陽(yáng)離子活性聚合、基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合、活性自由基聚合、等離子聚合等等；新結(jié)構(gòu)的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星狀聚合物、樹(shù)枝狀聚合物、超支化聚合物、含C60聚合物等等。H.Staudinger德國(guó)的K.Ziegler和意大利的J.Natta

PaulJ.FloryTheNobelPrizeinChemistry1974

美國(guó)科學(xué)家Heeger,MacDiarmid和日本白川英樹(shù)高分子的開(kāi)展方向：通用高分子的高性能化和高分子的多功能化偏光顯微鏡下的高分子液晶功能高分子電致發(fā)光高分子？高分子化合物與普通小分子有何不同？〔1〕小分子：相對(duì)分子質(zhì)量通常不上千，有明確的數(shù)值，通常稱為低分子化合物，簡(jiǎn)稱小分子；如：烴、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等〔2〕高分子：相對(duì)分子質(zhì)量達(dá)幾萬(wàn)甚至幾千萬(wàn)，只是一個(gè)平均值，通常稱為高分子化合物，簡(jiǎn)稱高分子，有時(shí)，又稱高聚物；如：淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹(shù)脂等相對(duì)分子質(zhì)量大小不同高分子的特點(diǎn)之一：分子量很大常見(jiàn)高分子分子量的范圍塑料MW(104) 纖維MW(104) 橡膠MW(104)低壓聚乙烯6～30滌綸1.8～2.3天然橡膠20～40聚氯乙烯5～15 尼龍661.2～1.8丁苯橡膠15～20聚苯乙烯10～30 維尼綸6～7.5順丁橡膠25～30聚碳酸酯2～6 纖維素50～100氯丁橡膠10～12 聚合物的分子量分布曲線分子量聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高分子的特點(diǎn)之二：分子量不均一結(jié)構(gòu)不同小分子：結(jié)構(gòu)單一高分子：由假設(shè)干個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成性質(zhì)有較大差異橡膠硫化后，其柔韌性和彈性都會(huì)增大。線型結(jié)構(gòu)

支鏈型結(jié)構(gòu)①無(wú)規(guī)共聚物：在高分子鏈中不同單體單元的序列分布無(wú)規(guī)那么。兩種單元在鏈中的排列順序是不能預(yù)測(cè)的。在烯類單體自由基共聚合時(shí),通常得到的是無(wú)規(guī)共聚物，其性質(zhì)與相應(yīng)的均聚物是大不相同的。-A-B-A-A-B-A-B-B-A-A-B-A-B-B-A-B-共聚物②交替共聚物：顧名思義，交替共聚物就是A和B兩種結(jié)構(gòu)單元在高分子鏈中交替排列。通過(guò)特定的烯類聚合能得到交替共聚物，其性能與兩類均聚物的性質(zhì)也大不相同。-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-③嵌段共聚物：高分子鏈中由一種結(jié)構(gòu)單元鏈段和另一種結(jié)構(gòu)單元鏈段相接組成。兼具有兩種均聚物的性質(zhì)。-A-A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-B-④接技共聚物：共聚物的主鏈?zhǔn)且环N均聚物，支鏈?zhǔn)橇硪环N均聚物稱接枝共聚物?？捎脙深惥畚锵嗷シ错懮?，也可由A種均聚物的主鏈上引人一些可反響的基團(tuán)，再接上由B形成的支鏈構(gòu)成接枝共聚物。接枝共聚物的性質(zhì)是兩類均聚物的加合。接枝改性有機(jī)高分子天然〔棉花、蠶絲、麻〕合成合成材料功能高分子材料復(fù)合材料塑料合成纖維合成橡膠二.合成纖維纖維天然纖維化學(xué)纖維棉花羊毛蠶絲麻合成纖維人造纖維滌綸錦綸腈綸丙綸維綸氯綸六大綸三.合成橡膠橡膠天然橡膠合成橡膠通用橡膠特種橡膠丁苯橡膠順丁橡膠氯丁橡膠——硅橡膠塑料：前后保險(xiǎn)桿、裝飾條、車燈、觀后鏡、平安氣囊橡膠：密封條、輪胎、雨刷、纖維：坐墊、腳墊、平安帶涂料：涂層高分子在汽車工業(yè)的應(yīng)用膠粘劑：擋風(fēng)玻璃、電路板功能高分子之藥用高分子時(shí)間藥物濃度無(wú)效區(qū)治療區(qū)有毒區(qū)AB藥物控制釋放體系

Drugcontrolledreleasedsystem高分子載體藥長(zhǎng)效、靶向和無(wú)毒

功能高分子之醫(yī)用高分子人工骨材料人工關(guān)節(jié)齒科用粘合劑功能高分子之感光性高分子變色材料光固化涂料、油墨、膠粘劑印刷版印刷電子線路板制作工藝簡(jiǎn)圖清潔,電鍍光刻膠(抗蝕劑)曝光顯影刻蝕去保護(hù)絲印阻焊油墨光固化蘸錫焊接原件成品電子線路板光固化型絲印阻焊油墨光盤(pán)制造CD、VCD、DVD、CD-ROM、CD-R功能高分子之智能高分子高分子之高性能化

復(fù)合材料：纖維+高分子(1)GFRP玻璃鋼應(yīng)用于體育用品波音757AV8B

鷂式飛機(jī)

波音787：環(huán)保省油、舒適CFRP在空間站大型結(jié)構(gòu)以及太陽(yáng)能電池支架中的應(yīng)用

高分子〔塑料〕污染回收利用、降解高分子可降解高分子材料可降解高分子材料是指在使用后的特定環(huán)境條件下,在一些環(huán)境因素如光、氧、風(fēng)、水、微生物、昆蟲(chóng)以及機(jī)械力等的作