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1、高分子材料目 录基本概念基本概念高分子及高分子材料的分类高分子及高分子材料的分类高分子材料的发展历史高分子材料的发展历史2基本概念基本概念 高分子高分子 高分子化学高分子化学 高分子化合物高分子化合物 例如，聚氯乙烯的化学结构为：例如，聚氯乙烯的化学结构为： 高分子材料高分子材料3高分子的分类高分子的分类u根据高分子主链结构分类根据高分子主链结构分类 碳链聚合物、杂链聚合物、元素有机聚合物和无机高分子碳链聚合物、杂链聚合物、元素有机聚合物和无机高分子u根据高分子受热后的形态变化分类根据高分子受热后的形态变化分类 热塑性高分子和热固性高分子热塑性高分子和热固性高分子u根据高分子的用途分类根据高分
2、子的用途分类 塑料、橡胶、化学纤维、涂料、粘合剂和功能高分子六大类塑料、橡胶、化学纤维、涂料、粘合剂和功能高分子六大类4 重要的碳链聚合物：重要的碳链聚合物：5重要的杂链聚合物：重要的杂链聚合物：元素有机聚合物：元素有机聚合物：6高分子材料的分类高分子材料的分类u按来源分类分类按来源分类分类 天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料u按特性分类按特性分类 橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料复合材料u按用途分类按用途分类 普通高分子材料和功能高分子材料普通高分
3、子材料和功能高分子材料789n15世纪世纪 美洲玛雅人用天然橡胶做容器，雨具等生活用品。美洲玛雅人用天然橡胶做容器，雨具等生活用品。n1839年年 美国人美国人Charles Goodyear发现天然橡胶与硫磺共热发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性的材料。冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性的材料。 n1869年年 美国人美国人John Wesley Hyatt把硝化纤维、樟脑和乙醇把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，制造出了第一种人工合成
4、塑料的混合物在高压下共热，制造出了第一种人工合成塑料“赛赛璐珞璐珞”。 高分子材料的历史纪事高分子材料的历史纪事高分子材料的发展历史高分子材料的发展历史10n1887年年 法国人法国人Count Hilaire de Chardonnet用硝化纤维用硝化纤维素的溶液进行纺丝，制得了第一种人造丝。素的溶液进行纺丝，制得了第一种人造丝。 n1909年美国人年美国人Leo Baekeland用苯酚与甲醛反应制造出用苯酚与甲醛反应制造出第一种完全人工合成的塑料第一种完全人工合成的塑料酚醛树酯（酚醛树酯（PF）。）。n1920年年 德国人德国人Hermann Staudinger发表了发表了“关于聚合关
5、于聚合反应反应”的论文提出：高分子物质是由具有相同化学结构的的论文提出：高分子物质是由具有相同化学结构的单体经过化学反应（聚合），通过化学键连接在一起的大单体经过化学反应（聚合），通过化学键连接在一起的大分子化合物，高分子或聚合物一词即源于此。分子化合物，高分子或聚合物一词即源于此。n1926年年 美国化学家美国化学家Waldo Semon合成了聚氯乙烯合成了聚氯乙烯（PVC），并于），并于1927年实现了工业化生产。年实现了工业化生产。 11n1926年年 瑞典化学家斯维德贝格等人设计出一种超离心机，瑞典化学家斯维德贝格等人设计出一种超离心机，用它测量出蛋白质的分子量：证明高分子的分子量的确
6、是用它测量出蛋白质的分子量：证明高分子的分子量的确是从几万到几百万。从几万到几百万。 n1930年聚苯乙烯年聚苯乙烯(PS)发明。发明。n1930年德国人用金属钠作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠年德国人用金属钠作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠橡胶和丁苯橡胶（橡胶和丁苯橡胶（SBR）。）。n1932年年Hermann Staudinger总结了自己的大分子理论，总结了自己的大分子理论，出版了划时代的巨著出版了划时代的巨著高分子有机化合物高分子有机化合物，标志着，标志着作为一门新兴学科的高分子化学的诞生。作为一门新兴学科的高分子化学的诞生。12n1935年杜邦公司基础化学研究所有机化学部的年杜邦公司基
7、础化学研究所有机化学部的Wallace H. Carothers合成出聚酰胺合成出聚酰胺66，即尼龙。尼龙在，即尼龙。尼龙在1938年实现工年实现工业化生产。业化生产。n30年代，许多烯烃类加聚物被开发出来，如：年代，许多烯烃类加聚物被开发出来，如： PMMA（19271931）, PVAc（1936）, LDPE（1939）。）。自由基聚合快速发展。自由基聚合快速发展。n高分子溶液理论在高分子溶液理论在30年代建立，并成功测定了聚合物的分子年代建立，并成功测定了聚合物的分子量。量。Flory为此于为此于1974年获得诺贝尔奖。年获得诺贝尔奖。13n1940年英国人年英国人T. R. Whin
8、field合成出聚酯纤维（合成出聚酯纤维（PET）。）。n1940年代年代 Peter Debye 发明了通过光散射测定高分子发明了通过光散射测定高分子物质分子量的方法。物质分子量的方法。 n1948年年 Paul Flory 建立了高分子长链结构的数学理论。建立了高分子长链结构的数学理论。 n30年代末到年代末到40年代期间，二次大战促进了高分子材料的年代期间，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。如：丁腈发展，一大批重要的橡胶和塑料被合成出来。如：丁腈橡胶（橡胶（1937）, 丁基橡胶（丁基橡胶（1940）, 有机氟材料有机氟材料（1943）, 涤纶树脂（涤纶树
9、脂（19401950）, ABS（1947）等。等。14n1953年年 德国人德国人Karl Ziegler与意大利人与意大利人Giulio Natta分别分别用金属络合催化剂合成了高密度聚乙烯与有规聚丙烯，低用金属络合催化剂合成了高密度聚乙烯与有规聚丙烯，低级烯烃得到利用。级烯烃得到利用。n1955年美国人利用齐格勒年美国人利用齐格勒-纳塔催化剂聚合异戊二烯，首纳塔催化剂聚合异戊二烯，首次用人工方法合成了结构次用人工方法合成了结构 与天然橡胶基本一样的合成天然与天然橡胶基本一样的合成天然橡胶。橡胶。n1956年年 美国人美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开创了高分发明活性阴离子聚合，开创
10、了高分子结构设计的先河。子结构设计的先河。 n50年后期至年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。年代，大量高分子工程材料问世。如：聚甲如：聚甲醛（醛（1956），聚碳酸酯（），聚碳酸酯（1957），聚砜（），聚砜（1965），聚苯），聚苯醚（醚（1964），聚酰亚胺（），聚酰亚胺（1962）等。等。15n60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。特种高特种高分子分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。功能高分子功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜等）、导：分离材料（离子交换树脂、分离
11、膜等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化剂、高吸水性树脂、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、药用高分子、高分子液晶等。医用高分子、药用高分子、高分子液晶等。n70年以后，高分子合成新技术不断涌现，高分子新材料层年以后，高分子合成新技术不断涌现，高分子新材料层出不穷。出不穷。16 世界高分子诺贝尔奖得奖情况世界高分子诺贝尔奖得奖情况 n1953施陶丁格施陶丁格 Hermann Staudinger (1881-1965)n1963齐格勒齐格勒 Karl Ziegler (1903-1979) 和和纳塔纳塔 Giulio Natta(1898-1973)n1974弗洛
12、里弗洛里 Paul J. Flory (1910-1985) n1991吉尼吉尼 Pierre-Gilles de Gennes (1933-2007) n2000白川英树白川英树 Hideki Shirakawa 、黑格黑格 Alan J. Heeger 、迪尔米德、迪尔米德 Alan G. MacDiarmid171920年年 德国人德国人 施陶丁格施陶丁格(Staudinger)发表了划时代的文献发表了划时代的文献“论聚合论聚合”。他提出了。他提出了“高分子高分子”、“长链大分子长链大分子”的概念，以大量先的概念，以大量先驱性工作为高分子化学奠定了基础，驱性工作为高分子化学奠定了基础，从
13、而确立了高分子学说。从而确立了高分子学说。高分子科学的奠基人高分子科学的奠基人18n 德国人齐格勒德国人齐格勒(KarlZiegler)与意大利人纳塔与意大利人纳塔(Giulio Natta)分别发明用三乙基铝和三氧化钛组成的金属络合催分别发明用三乙基铝和三氧化钛组成的金属络合催化剂合成低压聚乙烯与聚丙烯的方法。这种催化剂被统称化剂合成低压聚乙烯与聚丙烯的方法。这种催化剂被统称为齐格勒纳塔型催化剂。为齐格勒纳塔型催化剂。 1963年年12月月10日，他们共享日，他们共享nobel化学奖的崇高荣誉。化学奖的崇高荣誉。纳塔(Giulio Natta)齐格勒(KarlZiegler)19n 美国高分
14、子物理化学家弗洛里美国高分子物理化学家弗洛里(Paul J. Flory)由于在由于在高分子科学领域，尤其在高分子物理性质与结构的研究方高分子科学领域，尤其在高分子物理性质与结构的研究方面取得巨大成就，面取得巨大成就，1974年荣获瑞典皇家科学院授予的年荣获瑞典皇家科学院授予的nobel化学奖。化学奖。 弗洛里(Paul J. Flory)20n 法国科学家吉尼法国科学家吉尼(Pierre-Gilles de Gennes) 成功地成功地将研究简单体系中有序现象的方法推广到高分子、液晶等将研究简单体系中有序现象的方法推广到高分子、液晶等复杂体系。复杂体系。1991年被授予年被授予nobel物理学奖。物理学奖。 吉尼(Pierre-Gilles de Gennes)21n 2000年年10月月10日，日本筑波大学都得日，日本筑波大学都得白川英树白川英树(Hideki Shirakawa)，美国加利福尼亚大学的黑格，美国加利福尼亚大学的黑格(Alan J. Hegger)和美国宾夕法尼亚大学的马克迪尔米德和美国宾夕法尼亚大学的马克迪尔米德(Alan G. MacDiarmid)因对导电聚合物的发现和发展而获得因对导电聚合物的发现和发展而获得2000年度年度nobel化学奖化学奖。 白川英树黑格马克迪尔米德22谢谢！23
