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1、自然科学概论 之,高分子材料专题,化学系陈汉佳 E-mail: Tel:0754-82902026 13509880987,人类发展材料本质的改变,新型金属材料 新型无机非金属材料 纳米材料 高分子材料 功能高分子材料 高性能复合材料,无机材料,高分子材料,材料,我们在日常生活中遇到过的有机高分子化合物有哪些？,高分子化合物,有机高分子,天然高分子：淀粉、纤维素和蛋白质、天然橡胶等。,合成高分子： 合成纤维、合成树脂、合成橡胶等,合成有机高分子材料改变了我们的生活,高分子作为结构材料具有质轻、不腐、不蚀、色彩绚丽等优点，广泛应用于工农业生产、医疗器械、家用器具、文化体育、娱乐用品，儿童玩具等，
2、大大丰富和美化了人们的生活。,一座年产8万吨的合成橡胶厂相当于145万亩橡胶园的年产量。,一座年产万吨的合成纤维厂相当于30万亩棉田或250万头绵羊的棉毛产量。,耐高温、耐腐蚀的塑料王特氟隆,塑料,合成纤维,合成橡胶,高分子实例：,人 肌肉、粘膜、脂肪、皮肤,高分子材料科学的历史回顾 高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早。 1839年，美国人Goodyear发明硫化橡胶。 1855年，英国人Parks用硝化纤维素与樟脑混合制得赛璐珞。 1889年，法国人De Chardonnet（夏尔多内）发明人造丝。 1907年，酚醛树脂诞生。,1920年，德国人Staudinger发表了“论聚合”
3、的论文，提出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。 1935年，Carothes发明尼龙66，1938年工业化。 30年代，一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业化，PVC（19271937），PVAc（1936），PMMA（19271931），PS（19341937），LDPE（1939）。自由基聚合发展。,高分子溶液理论在30年代建立，并成功测定了聚合物的分子量。Flory为此获得诺贝尔奖。 40年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一大批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶（1937），丁腈橡胶（1937），丁基橡胶（1940），有机氟材料（1943），ABS（1
4、947），涤纶树脂（19401950）。 50年代，Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂，制得高密度PE和有规PP，低级烯烃得到利用。,1956年，美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开创了高分子结构设计的先河。 50年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。聚甲醛（1956），聚碳酸酯（1957），聚砜（1965），聚苯醚（1964），聚酰亚胺（1962）。 60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。 特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。,功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜 等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化剂、高吸水性树脂、医用高分子、药用高
5、分子、高分子液晶等。 80年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不断出现和发展。 新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚合、活性自由基聚合、等离子聚合等等； 新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合物、含C60聚合物等等。,H. Staudinger,德国的K. Ziegler和意大利的J. Natta,Paul J. Flory The Nobel Prize in Chemistry 1974,美国科学家Heeger, MacDiarmid和日本白川英树,高分子的发展方向： 通用高分子的高性能化和高分子的多功能化,偏光显微镜下的高分子液晶,功能
6、高分子,电致发光高分子,？,高分子化合物,与普通小分子有何不同？,（1）小分子：相对分子质量通常不上千，有明确的数值，通常称为低分子化合物，简称小分子；如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等 （2）高分子：相对分子质量达几万甚至几千万，只是一个平均值，通常称为高分子化合物，简称高分子，有时，又称高聚物；如：淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等,相对分子质量大小不同,高分子的特点之一：分子量很大,常见高分子分子量的范围,塑料 MW(104) 纤维 MW(104) 橡胶 MW(104) 低压聚乙烯 630 涤纶 1.82.3 天然橡胶 2040 聚氯乙烯 515 尼龙66 1.21
7、.8 丁苯橡胶1520 聚苯乙烯 1030 维尼纶 67.5 顺丁橡胶2530 聚碳酸酯 26 纤维素 50100 氯丁橡胶1012,聚合物的分子量分布曲线,分子量,聚合物的质量分数,高分子的特点之二：分子量不均一,结构不同,小分子：结构单一 高分子：由若干个重复结构单元组成,性质有较大差异,橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大。,线型结构,支链型结构,无规共聚物：,在高分子链中不同单体单元的序列分布无规则。 两种单元在链中的排列顺序是不能预测的。 在烯类单体自由基共聚合时,通常得到的是无规共聚物，其性质与相应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-
8、B-,共聚物,交替共聚物：,顾名思义，交替共聚物就是A和B两种结构单元 在高分子链中交替排列。 通过特定的烯类聚合能得到交替共聚物，其性 能与两类均聚物的性质也大不相同。 -A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-,嵌段共聚物：,高分子链中由一种结构单元链段和另一种结构 单元链段相接组成。兼具有两种均聚物 的性质。 -A-A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-B-,接技共聚物：,共聚物的主链是一种均聚物，支链是另一种均聚物称接枝共聚物。可用两类均聚物相互反应生成，也可由A种均聚物的主链上引人一些可反应的基团，再接上由B形成的支链构成接枝共聚物。接枝共聚
9、物的性质是两类均聚物的加合。,接枝改性,有机高分子,天然（棉花、蚕丝、麻）,合成,合成材料,功能高分子材料,复合材料,塑料,合成纤维,合成橡胶,二.合成纤维,纤维,天然纤维,化学纤维,棉花 羊毛 蚕丝 麻,合成纤维,人造纤维,涤纶,锦纶,腈纶,丙纶,维纶,氯纶,六大纶,三.合成橡胶,橡胶,天然橡胶,合成橡胶,通用橡胶,特种橡胶,丁苯橡胶 顺丁橡胶 氯丁橡胶,硅橡胶,塑料：前后保险杆、装饰条、车灯、观后镜、安全气囊,橡胶：密封条、轮胎、雨刷、,纤维：坐垫、脚垫、安全带,涂料：涂层,高分子在汽车工业的应用,胶粘剂：挡风玻璃、,电路板,功能高分子之药用高分子,时间,药物浓度,无效区,治疗区,有毒区,
10、A,B,药物控制释放体系 Drug controlled released system,高分子载体药长效、靶向和无毒,功能高分子之医用高分子,人工骨材料,人工关节,手术缝合线用PLA类材料,齿科用粘合剂,功能高分子之感光性高分子,变色材料,光固化涂料、油墨、胶粘剂,印刷版,印刷电子线路板制作工艺简图,清洁,电镀,光刻胶(抗蚀剂),曝光,显影,刻蚀,去保护,丝印阻焊油墨,光固化,蘸锡,焊接原件,成品电子线路板,光固化型丝印阻焊油墨,光盘制造,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 复合材料：纤维+高分子,(1)GFRP,玻璃钢应用于体育用品,波音757,AV8B 鹞式飞机,波音787：环保省油、舒适,CFRP在空间站大型结构以及太阳能电池支架中的应用,高分子（塑料）污染,回收利用、降解高分子,可降解高分子材料是指在使用后的特定环境条件下,在一些环境因素如光、氧、风、水、微生物、昆虫以及机械力等的作用下,使其化学结构在较短时间内发生明显变化,从而引起物性下降,最终成为可被环境所消纳的高分子材料。,降解高分子,生物降解,淀粉添加剂,天然大分子,合成聚合物,光降解,添加光敏剂型,化学合成,氧化降解,复合降解,光生物双降解,Thank you,考试时间：13周周一下午2：004：00 考试地点：E阶梯101 考试形式：开卷,
