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1、课程内容,第一章 绪论：历史与现状 第二章 高分子科学的新进展 第三章 高分子科学的可持续发展,学习方法及考核方式,作业10%，读书笔记30%，论文30%，专题报告30%,学习方法,考核方式,1.课堂讲授 2.作业 3.读书笔记 4.小组专题报告 5.撰写论文,钱保功 等编著 1994年出版，科学出版社,教 学 参 考 书,上：高分子科学的渊源与成长; 中：合成高分子材料的发展; 下：中国古今高分子科技成就,金关泰教授主编。 1995年由中国石化出版社出版。 由北京化工大学、清华大学、浙江大学、中科院化学所等十个单位的十余位专家和教授分工撰写。 按基础理论、应用研究和开发研究三个层次展开，内容
2、依次包括“聚合理论的进展”、“聚合新技术”、“高分子新材料”三部分，涉及80年代到90年代初期高分子化学各领域的进展。 徐僖院士为该书作序，称该书“可视为国外 Comprehensive Polymer Science 丛书的补充。”,石化总公司生产部组织中石化总公司所属各厂的技术专家编写 1997年由中国石化出版社出版 特点：总结国内外合成树脂的发展概况，详细介绍了中石化总公司所属各厂的合成树脂生产工艺、产品牌号、性能和用途、物性参数的影响、产品测试方法及常用计量单位，介绍合成树脂的加工方法、成型条件和不正常加工现象的处理和塑料加工助剂,何天白、胡汉杰编 1997年，由中国国家自然科学基金委
3、员会资助、化学工业出版社出版 特点：该书由13位在国际高分子学术界崭露头角的留学海外的中国学者为第一作者领衔撰写，介绍了各人所从事研究领域的最新成果。内容既包括高分子合成、高分子物理和高分子成型，又有研究方法和新材料，在某种程度上反映了高分子科学的发展新趋势。,周其凤、胡汉杰主编 2000年，由中国国家自然科学基金委员会资助、化学工业出版社出版跨世纪的高分子科学丛书之高分子化学分册。 特点：该书由近年来在国内高分子化学领域作出卓有成效的中青年科学家领衔撰写，介绍了各人所从事研究领域的最新成果。在某种程度上反映了国内高分子科学的发展新趋势。,施良和，胡汉杰主编,本书从高分子合成、高分子物理、高分
4、子成型、功能高分子、天然高分子、高分子材料、计算机模拟技术等介绍国内外研究现状、学术热点及发展趋势。-,由国家自然科学基金委员会化学科学部组织活跃在高分子科学相关研究领域的几十位学者共同撰写而成。,1994年，化工出版社,董建华 主编 由国家自然科学基金委员会化学科学部组织活跃在高分子科学相关研究领域的几十位学者共同撰写而成。 特点：对高分子科学近期的前沿方向与进展进行了全方位的介绍 。包括高分子合成化学 、高分子物理与高分子物理化学、光电功能高分子、生物高分子与医用高分子、超分子组装与超分子聚合物 、高分子微/纳米结构、0305、0607年我国内地学者高分子科学基础研究进展概述 等,2006
5、年出版,2010年出版,第一节 高分子科学技术发展史,绪 论,一、基本概念 二、高分子科学的发展历史 三、推动高分子科学发展的动力1、科学的发现 2、人类的需求,一、高分子科学的基本概念,研究高分子化合物合成、改性，高分子及其聚集态的结构、性能，聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科。包括高分子化学、高分子物理、高分子工程几个领域。,高分子 科学,高分子科学的基础。主要研究高分子化合物的分子设计、合成及改性，担负为高分子科学研究提供新生化合物、为国民经济提供新材料及合成方法的任务。,高分子化学,高分子科学的理论基础，主要研究高分子及其聚集态的结构、性能、表征以及结构与性能、结构与外场力的影响之
6、间的相互关系，指导高分子化合物的分子设计和高聚物作为材料的合理使用。,高分子物理,研究涉及聚合反应工程、高分子成型工艺及相应的理论、方法的研究，为高分子科学与高分子工业间的衔接点。,高分子工程,高 分 子 化 学,有机化学,物理化学,化学工程 .,聚合反应工程,高 分 子 物 理,小分子化合物,高分子化合物,制品,聚合物成型加工,材料力学 流体力学 .,分 子 结 构,形 态 形 状,使 用 性 能,无机化学,分析化学,物 理,循环利用,石油 天燃气 煤 其它,高分子科学,高分子工程,2、高分子科学的知识框架,二. 高分子科学的发展历史,无机非金属材料,复合材料,高分子材料,金属材料,木材 皮
7、革 纤维,纸,青铜,铁,钢,金,皮胶,橡胶,赛璐珞,陶,玻璃,水泥,火石,合金钢,耐热合金,先进功能陶瓷,各种基体复合材料,功能高分子,高温高分子,高强高模高分子,通用高分子,韧性工程陶瓷,金属陶瓷,耐火材料,时间 / 年,相对占有量,玻璃态金属,5000 公元前,0 公元,1000,1500,1800,1900,1940,1960,1980,1990,2000,2010,纤维增强塑料,稻草杆砖,微合金钢,骨,瓷,材 料 的 发 展 历 史,高分子时代 （ 20世纪下半叶）,三大合成材料：塑料、橡胶、纤维其他合成材料：涂料、胶粘剂复合材料功能高分子材料 ,（100年不到）,在人类历史上，几乎没
8、有什么科学技术象高分子科学这样对人类社会做出如此巨大的贡献。在二十世纪初，可靠的聚合方法的发现，加上有关高分子理论，物理和工程的巨大进展，导致并推动了一场材料革命，这场材料革命至今仍在继续地进行着。,O.Vogl, G. D. Jaycox, “Trends in Polymer Scinece”,1.有机合成工业的大发展源于人类的什么梦想？ 2.第一种化学改性的天然塑料是什么？何时？应用？ 3.第一种人工合成塑料是什么？发明人？（塑料之父） 4.世界上第一个合成氨工厂何时何地建成？ 5.高分子科学的奠基人是谁？ 6.石油被称做什么？为什么？ 7.第一种合成纤维是什么？哪年开始生产？ 8.尼龙
9、纤维何时发明？发明人？ 9.1953年塑料工业的重大突破是什么？发明人？ 10.第一种大规模合成橡胶是什么？何时？哪国？ 11.橡胶硫化技术何时何人发明？ 12.五大合成纤维是什么？化学名称？ 13.化学工业给人类带来的后患是什么？,问题：,-公元前，蛋白质、淀粉、棉、毛、丝、麻、造纸、油漆、虫胶等,1、十九世纪之前：天然高分子的加工利用,2、十九世纪中叶：天然高分子的化学改性,- 1838 C.N.Goodyear 天然橡胶硫化 - 1845 C.F.Schobein 硝化纤维 - 1868 J.W.Hyatt 硝化纤维塑料 - 1889 建成最早的人造丝工厂 - 1900 英国建成年产10
10、00t粘胶纤维工厂,高分子科学： 1870 FAKeKul 纤维素、淀粉、蛋白质是由长链组成的大分子 1892 W.A.Tilden 确定天然橡胶干馏产物异戊二烯结构式 -1893 EFischer 合成的十八肽是由许多氨基酸单元通过正常的CONH化学键相连而成的线型长链分子,合成高分子： - 1907 L.Backeland 酚醛树脂 - 1911 丁钠橡胶 - 1914 醋酸纤维和塑料 - 1925 醋酸乙烯工业化 - 1928 聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯,3、二十世纪初叶：高分子工业和科学的创立的准备时期,虽然人们已使用了高分子材料，但对高分子的概念和基础理论所知甚少。这与高分子的复杂性
11、质有关，比如： 它们的分子量究竟是多少？它为什么难于透过半透膜而有点象胶体？它为什么没有固定的熔点和沸点，不易形成结晶？,高分子科学起步研究： - 1902 提出蛋白质是由氨基酸残基组成的多肽结构 - 1907 W.Ostwold 提出分子胶体概念 - 1920 H.Staudinger 提出“共价键联结的大分子”之现代高分子概念,两派之争,胶体论者的观点 早在1861年，胶体化学的奠基人，英国化学家格雷阿姆曾将高分子与胶体进行比较，认为高分于是由一些小的结晶分子所成，提出了高分子的胶体理论。这理论在一定程度上解释了某些高分子的特性，得到许多化学家的支持。他们拿胶体化学的理论来套高分子物质，认
12、为纤维素是葡萄糖的缔合体。所谓缔合即小分子的物理集合。,Staudinger派的观点 在当时只有德国有机化学家STAUDINGER等少数儿个人不同意胶体论者的上述看法。STAUDINGER发表了“关于聚合反应”的论文，认为聚合不同于缔合，它是分子靠正常的化学键结合起来。天然橡胶应该具有线性直链的价键结构式。1922年,STAUDINGER进而提出了高分子是由长链大分子构成的观点，动摇了传统的胶体理论的基础。,争鸣讨论的气氛诞生了新发现,比如，胶体论者坚持认为，天然橡胶是通过部分价键缔合起来的，这种缔合归结于异戊二烯的不饱和状态。他们自信地预言：橡胶加氢将会破坏这种缔合，得到的产物将是一种低沸点
13、的低分子烷烃，针列这一点，STAUDINGER研究了天然橡胶的加氢过程，结果得到的是加氢橡胶而不是低分子烷烃，而且加氢橡胶在性质上与天然橡胶几乎没有什么区别。结论增强了他关于天然橡胶是由长链大分子构成的信念。,讨论中的分歧引起人们的深入研究，在研究中一步步接近真理。,实验是支持理论的强大依据，实验条件的改善往往导致新理论的发现成为可能。,瑞典化学家斯韦德伯格（TSvedberg） 发明转速可以高达每分钟6万转，能产生比地心引力还要强25万倍的离心力的超离心机，为高分子概念提供了证据。他也因此获1926年诺贝尔奖。,当然，化学上的进步离不开其他学科的支持，只有善于利用其他学科的成果，理论，技术，
14、才可能取得成功。这一点在多学科交叉趋势越来越明显的今天更是至关重要 。,Organic Chemist and Polymer Chemist,1881.Mar. 23, born in Worms 1965.Sep. 8, died in Freeburg . 1903, he studied at Darmstadt, Munich and Halle and obtained his doctorate . 1912, he was appointed associate professor at the Polytechnic in Karlsruhe, moved to Zurich
15、 and finally to the University of Freeburg in 1926.,高分子化学之父,1920 On Polymer 论聚合,首次提出聚合就是小分子依靠化学键结合起来，形成大分子的过程的理论，并提出了聚苯乙烯、聚甲醛、天然橡胶的线型长链结构式,1932 The high-molecular compounds 高分子有机化合物,首次提出了合成大分子具有多分散性，且物理性质具有分子量依赖性，标志着高分子化学的诞生。,1953 Nobel Prize in Chemistry,For his discoveries in the field of macromolecular chemistry.,“链状大分子物质的发现”,1953年获诺贝尔化学奖时72岁，已退休2年 美国一家杂志报道的新闻标题：“来的迟了，总比没有要好”, 施陶丁格：“我宁愿在我的实验室里安静地从事我的工作，或者在我的花园里照料花草，而不是去捍卫我的理论或者花时间来反对他人的错误工作。”,高分子工业： 塑料：PVC(1931)、PS(1934)、LDPE(1939)、ABS (1948) 橡胶：氯丁胶(1931)、丁基胶(1940)、丁苯胶(1940) 纤维：PVC(1931)、尼龙-66(1938)、PET(1941)、维纶（1948）,
