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1、高分子材料的高分子材料的 历史和今天历史和今天n n材料一班材料一班张亚楠张亚楠 030023030023 高分子材料的重大意义高分子材料的重大意义n n材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是工业革命的先材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是工业革命的先 导，关系到国民经济、社会发展和国家安全，是国家综合导，关系到国民经济、社会发展和国家安全，是国家综合 实力的重要标志。高分子材料是现代工业和高新技术的重实力的重要标志。高分子材料是现代工业和高新技术的重 要基石，已经成为国民经济基础产业以及国家安全不可或要基石，已经成为国民经济基础产业以及国家安全不可或 缺的重要保证。由于高分子材料具有许多优
2、良性能，适合缺的重要保证。由于高分子材料具有许多优良性能，适合 现代化生产，经济效益显著，且不受地域、气候的限制，现代化生产，经济效益显著，且不受地域、气候的限制， 因而高分子材料工业取得了突飞猛进的发展，如今高分子因而高分子材料工业取得了突飞猛进的发展，如今高分子 材料已经不再是传统材料的代用品，而是与金属、水泥、材料已经不再是传统材料的代用品，而是与金属、水泥、 木材并列，在国民经济和国防建设中的扮演着重要作用的木材并列，在国民经济和国防建设中的扮演着重要作用的 四大材料。与此同时，高分子科学的三大组成部分四大材料。与此同时，高分子科学的三大组成部分高高 分子化学、高分子物理和高分子工程也
3、已经日趋成熟。因分子化学、高分子物理和高分子工程也已经日趋成熟。因 此，量大面广的通用高分子材料通过不断地升级改造，成此，量大面广的通用高分子材料通过不断地升级改造，成 本大幅度降低、使用性能明显提高；各类新型的、适应现本大幅度降低、使用性能明显提高；各类新型的、适应现 代技术发展的高分子材料不断涌现。代技术发展的高分子材料不断涌现。高分子材料的历史高分子材料的历史18381838年，年，A. ParkerA. Parker制备出了第一种称为硝酸纤维素的人造塑制备出了第一种称为硝酸纤维素的人造塑 料，并在料，并在18621862年伦敦的国际展览会上展出。年伦敦的国际展览会上展出。1840184
4、0年，年， GoodyearGoodyear和和HancockHancock开发天然橡胶的硫化技术，达到了消除开发天然橡胶的硫化技术，达到了消除 橡胶的粘性增加弹性的目的，从而使得天然橡胶性能发生改橡胶的粘性增加弹性的目的，从而使得天然橡胶性能发生改 变并得到了广泛的应用。变并得到了广泛的应用。18511851年，硬质橡胶实现商品化。年，硬质橡胶实现商品化。18701870年，美国的年，美国的J. HyattJ. Hyatt在高温高压下制备了低硝酸在高温高压下制备了低硝酸 含量俗称为赛璐珞的硝酸纤维素。这是第一种具有含量俗称为赛璐珞的硝酸纤维素。这是第一种具有 商业价值的塑料，也是在商业价值的
5、塑料，也是在19071907年年BakelandBakeland开发出酚开发出酚 醛塑料前唯一的商品塑料。而由苯酚和甲醛反应制醛塑料前唯一的商品塑料。而由苯酚和甲醛反应制 得酚醛塑料则是最古老真正意义上的合成塑料得酚醛塑料则是最古老真正意义上的合成塑料 19221922年，年，H. StaudingerH. Staudinger提出：所有的塑料、橡胶和纤维素一类的提出：所有的塑料、橡胶和纤维素一类的 材料都是聚合物或称大分子，从而动摇了传统胶体理论的基础材料都是聚合物或称大分子，从而动摇了传统胶体理论的基础 。对。对1919世纪的大多数研究者而言，分子量超过世纪的大多数研究者而言，分子量超过1
6、0,000g/mol10,000g/mol的物的物 质似乎是难以想象的，他们把这类物质同由小分子稳定悬浮液质似乎是难以想象的，他们把这类物质同由小分子稳定悬浮液 构成的胶体系统视为同一物质。构成的胶体系统视为同一物质。StaudingerStaudinger否定了这些物质是有否定了这些物质是有 机胶体的观点，并假设那些称为聚合物的高分子量物质是由共机胶体的观点，并假设那些称为聚合物的高分子量物质是由共 价键形成的真实大分子，同时在其大分子理论中阐明聚合物由价键形成的真实大分子，同时在其大分子理论中阐明聚合物由 长链构成，链中单体（或结构单元）通过共价键彼此连接。较长链构成，链中单体（或结构单元
7、）通过共价键彼此连接。较 高的分子量和大分子长链特征决定了聚合物独特的性能。尽管高的分子量和大分子长链特征决定了聚合物独特的性能。尽管 一开始他的假设并不为大多数科学家所认可，但最终这种解释一开始他的假设并不为大多数科学家所认可，但最终这种解释 得到了合理的实验证实，为工业化学家们的工作提供了有力的得到了合理的实验证实，为工业化学家们的工作提供了有力的 指导，从而使得聚合物的种类迅猛地增长。直到这时，塑料、指导，从而使得聚合物的种类迅猛地增长。直到这时，塑料、 橡胶和相似的天然材料的本质才被人们所认识。为此，橡胶和相似的天然材料的本质才被人们所认识。为此，19531953年年 ，Staudin
8、gerStaudinger获得了诺贝尔化学奖。现在人们都已非常清楚：塑获得了诺贝尔化学奖。现在人们都已非常清楚：塑 料以及橡胶、纤维素、料以及橡胶、纤维素、DNADNA等很多物质都是大分子。等很多物质都是大分子。H. StaudingerH. Staudinger从从19301930年开始，聚合物的数量和应用都出现了很大年开始，聚合物的数量和应用都出现了很大 的增长。在二十世纪的增长。在二十世纪3030年代，年代，化工公司化工公司启动了一系启动了一系 列对我们社会产生了巨大影响的基础研究计划。例列对我们社会产生了巨大影响的基础研究计划。例 如，杜邦公司的如，杜邦公司的Wallace Carot
9、hersWallace Carothers开发了多种结构确开发了多种结构确 定的聚合物材料，并研究了这些材料结构对其性能定的聚合物材料，并研究了这些材料结构对其性能 的影响。这一研究成果在的影响。这一研究成果在19391939年促成了尼龙的商品年促成了尼龙的商品 化。化。2020世纪世纪3030年代，英国的年代，英国的ICIICI公司成功完成了合成公司成功完成了合成聚乙烯的商业化过程。聚乙烯的商业化过程。19551955年，德国的年，德国的K. ZieglerK. Ziegler和意大利的和意大利的J. NattaJ. Natta使用特殊的催化使用特殊的催化 剂在低温低压下制得了聚乙烯。他们因
10、在开发具有独特立构剂在低温低压下制得了聚乙烯。他们因在开发具有独特立构 规整功能的新型聚合反应催化剂方面做出的贡献，分别于规整功能的新型聚合反应催化剂方面做出的贡献，分别于 19641964年和年和19651965年获得了年获得了诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖。2020世纪世纪7070年代发展了年代发展了 用溶液和气体合成线形聚乙烯的技术。用溶液和气体合成线形聚乙烯的技术。2020世纪世纪8080年代中期和年代中期和 9090年代初期，新型聚合物的开发实现了更多的突破。由年代初期，新型聚合物的开发实现了更多的突破。由 NattaNatta在在2020世纪世纪5050年代中期发现的单点催化剂，年代中期
11、发现的单点催化剂，19541954年实现年实现 了间规立构聚苯乙烯的商业化，了间规立构聚苯乙烯的商业化，19841984年实现了聚丙烯的商业年实现了聚丙烯的商业化，化，9090年代初期实现了聚乙烯的商业化年代初期实现了聚乙烯的商业化。德国的德国的K. ZieglerK. Ziegler和意大利的和意大利的J. NattaJ. Natta 2020世纪世纪4040年代以后相继工业化的树脂品种有：年代以后相继工业化的树脂品种有：聚丙烯、不饱聚丙烯、不饱 和聚酯、氟塑料、环氧树脂、聚甲醛、聚碳酸酯和聚酰亚胺和聚酯、氟塑料、环氧树脂、聚甲醛、聚碳酸酯和聚酰亚胺 等通用塑料和工程塑料。等通用塑料和工程塑
12、料。2020世纪世纪6060年代初，随着航空宇航、年代初，随着航空宇航、 电子信息、核能、石油化工、汽车、机械制造等高新技术产电子信息、核能、石油化工、汽车、机械制造等高新技术产 业的发展，研发成功了特种工程塑料。至业的发展，研发成功了特种工程塑料。至2020世纪世纪8080年代末，年代末， 商品化的产品有：聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚砜商品化的产品有：聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚砜 、聚苯硫醚、聚醚砜、聚醚醚酮等。自、聚苯硫醚、聚醚砜、聚醚醚酮等。自2020世纪世纪6060年代起，人年代起，人 们开始注重研究塑料改性方法，用塑料合金、复合材料技术们开始注重研究塑料改性方法，用塑料
13、合金、复合材料技术 、纳米技术、功能化技术生产改性塑料品种，开发应用于各、纳米技术、功能化技术生产改性塑料品种，开发应用于各 种塑料制品成型。据统计，目前树脂品种有种塑料制品成型。据统计，目前树脂品种有400400多个，其中多个，其中 常用的树脂品种有六十多个，各类树脂及其改性树脂牌号有常用的树脂品种有六十多个，各类树脂及其改性树脂牌号有 1 1万多个。万多个。2020世纪世纪7070年代中期，年代中期，美国科学家美国科学家Heeger, MacDiarmidHeeger, MacDiarmid和日本白和日本白 川英树川英树有关导电高分子材料的研究成果，改变了高分子只能是有关导电高分子材料的研
14、究成果，改变了高分子只能是 绝缘体的观念，在塑料导电研究领域取得突破性的发现，这一绝缘体的观念，在塑料导电研究领域取得突破性的发现，这一领域的开创性研究领域的开创性研究“ “导电聚合物导电聚合物” ”获得获得20002000年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。我国我国的高分子材料的研究起步于的高分子材料的研究起步于2020世纪世纪5050年代初，通过高年代初，通过高 分子化学、高分子物理、高分子成型加工和高分子反应工分子化学、高分子物理、高分子成型加工和高分子反应工 程等学科和产业部门的合作，已经开发出了一批高分子材程等学科和产业部门的合作，已经开发出了一批高分子材 料及生产技术。目前，我国塑料合
15、成树脂产量居世界第四料及生产技术。目前，我国塑料合成树脂产量居世界第四 位，塑料机械是最大生产国，塑料制品总产量突破位，塑料机械是最大生产国，塑料制品总产量突破20002000万万 吨居世界第二位，我国已步入世界塑料大国的行列。我国吨居世界第二位，我国已步入世界塑料大国的行列。我国 塑料制品业是近几年发展速度较快的行业之一，增长速度塑料制品业是近几年发展速度较快的行业之一，增长速度 一直保持在一直保持在1010以上，塑料合成树脂与添加剂、塑料加工以上，塑料合成树脂与添加剂、塑料加工 机械与模具、塑料加工与应用等三大支柱行业都呈现大幅机械与模具、塑料加工与应用等三大支柱行业都呈现大幅 度增长。度
16、增长。如今生活中的高分子如今生活中的高分子一高分子材料与衣一高分子材料与衣 n n说到说到衣着衣着，无论从城市到农村，人们对漂，无论从城市到农村，人们对漂 亮实用的合成纤维制品都不陌生了。尽人亮实用的合成纤维制品都不陌生了。尽人 皆知，皆知， “ “的确良的确良” ”织物制成的服装挺括美观、织物制成的服装挺括美观、 易洗免烫；尼龙袜坚固耐磨；睛纶棉质轻易洗免烫；尼龙袜坚固耐磨；睛纶棉质轻 保暖，不蛀不霉，便于洗涤；维尼纶织物保暖，不蛀不霉，便于洗涤；维尼纶织物 透气干爽，穿着舒适。这里所列举的就是透气干爽，穿着舒适。这里所列举的就是 目前合成纤维中大量生产的目前合成纤维中大量生产的“ “四纶四纶” ”，即由，即由 聚对苯二甲酸乙二醇酯纺制的涤纶；由聚聚对苯二甲酸乙二醇酯纺制的涤纶；由聚 酰胺制成的尼龙；由聚丙烯腈纺成的腈纶酰胺制成的尼龙；由聚丙烯腈纺成的腈纶 和由聚乙烯醇缩甲醛制得的维尼纶。和由聚乙烯醇缩甲醛制得的维尼纶。 自自19351935年人们研究成功年人们研究成功尼龙纤维尼龙纤维，19471947年制成年制成涤纶纤涤纶纤 维维，195
