高分子材料基础—第2章高分子材料科学基础要点课件.ppt

河北工业大学高分子研究所 第二章 高分子材料概论 Introduction to Polymeric Materials n2.1.1 Polymer Historyn2.1.2 Famous Polymer Scientistsn2.1.3 Polymer Presentn2.1.4 Future2.1 History and Future of Polymers1 河北工业大学高分子研究所 高分子工业：高分子工业：-公元前，蛋白质、淀粉、棉、毛、丝、麻、造纸、公元前，蛋白质、淀粉、棉、毛、丝、麻、造纸、 油漆、虫胶等油漆、虫胶等高分子科学：高分子科学：- 1833年，年，Berzelius 提出提出 “Polymer”一词，指以共价键、一词，指以共价键、 非共价键联结的聚集体非共价键联结的聚集体1、十九世纪之前：天然高分子的加工利用、十九世纪之前：天然高分子的加工利用2.1.1 Polymer History2 河北工业大学高分子研究所2、十九世纪中叶：天然高分子的化学改性、十九世纪中叶：天然高分子的化学改性高分子工业：高分子工业：- 1838 C.N.Goodyear 天然橡胶硫化天然橡胶硫化- 1845 C.F.Schobein 硝化纤维硝化纤维- 1868 J.W.Hyatt 硝化纤维塑料硝化纤维塑料- 1889 建成最早的人造丝工厂建成最早的人造丝工厂- 1900 英国建成年产英国建成年产1000t粘胶纤维工厂粘胶纤维工厂高分子科学：高分子科学：- 1870 提出纤维素、淀粉、蛋白质是大的分子提出纤维素、淀粉、蛋白质是大的分子-1892 W.A.Tilden 确定天然橡胶干馏产物异戊二烯确定天然橡胶干馏产物异戊二烯 结构式结构式3 河北工业大学高分子研究所高分子工业：高分子工业：- 1907 L.Backeland 酚醛树脂酚醛树脂- 1911 丁钠橡胶丁钠橡胶- 1914 醋酸纤维和塑料醋酸纤维和塑料- 1925 醋酸乙烯工业化醋酸乙烯工业化- 1928 聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯高分子科学：高分子科学：- 1902 提出蛋白质是由氨基酸残基组成的多肽结构提出蛋白质是由氨基酸残基组成的多肽结构- 1907 W.Ostwold 提出分子胶体概念提出分子胶体概念- 1920 H.Staudinger 提出提出“共价键联结的大分子共价键联结的大分子” 之现代高分子概念之现代高分子概念3、二十世纪初叶：高分子工业和科学的创立的准备时期、二十世纪初叶：高分子工业和科学的创立的准备时期4 河北工业大学高分子研究所高分子工业：高分子工业：-塑料：塑料：PVC(1931)、PS(1934)、LDPE(1939)、ABS (1948) -橡胶：氯丁胶橡胶：氯丁胶(1931)、丁基胶、丁基胶(1940)、丁苯胶、丁苯胶(1940)-纤维：纤维：PVC(1931)、尼龙尼龙-66(1938)、PET(1941)、维纶维纶（1948）高分子科学：高分子科学：- 1932 H.Staudinger 高分子有机化合物高分子有机化合物出版出版 - 192940 W.H.Carthorse, P.J.Flory 缩聚反应理论缩聚反应理论- 193238 W.Kuhn, K.H.Mayer 橡胶弹性理论橡胶弹性理论- 193548 H.Mark, F.R.Mayo, et al 链式聚合反应和共链式聚合反应和共 聚合理论聚合理论- 194249 P.J.Flory, M.L.Huggins, et al 高分子溶液理论高分子溶液理论- 40年代年代 Harkin-Smith-Ewart 乳液聚合理论乳液聚合理论4、二十世纪、二十世纪3040年代：高分子工业和科学的创立时期年代：高分子工业和科学的创立时期5 河北工业大学高分子研究所高分子工业：高分子工业：- HDPE （195355）、）、PP（195557）、）、BR（1959）、）、 PC（1957）- 石油化工产品的石油化工产品的80%用于高分子工业用于高分子工业- 塑料以两倍于钢铁的速率增长（塑料以两倍于钢铁的速率增长（1215% / 年）年）高分子科学：高分子科学：- 195356 Ziegler-Natta 催化剂和配位阴离子聚合催化剂和配位阴离子聚合- 50年代年代 Szwarc 阴离子活性聚合阴离子活性聚合 Kennedy 阳离子聚合阳离子聚合- 1957 A.Keller 获得聚乙烯单晶获得聚乙烯单晶5、二十世纪、二十世纪50年代：现代高分子工业确立、高分子合成化学大发展年代：现代高分子工业确立、高分子合成化学大发展时期时期6 河北工业大学高分子研究所高分子工业：高分子工业：-通用塑料：通用塑料：PE、PP、PVC、PS 、PF、UF、PU - 工程塑料：工程塑料：ABS、PA、PC、PPO、POM、PBT-合成橡胶：丁苯胶、顺丁胶、乙丙胶、异戊胶、丁基胶、合成橡胶：丁苯胶、顺丁胶、乙丙胶、异戊胶、丁基胶、 丁腈胶丁腈胶- 合成纤维：合成纤维：PET、PAN、PP、PVA、nylon高分子科学：高分子科学：- 各种热谱、力谱、电镜、各种热谱、力谱、电镜、IR手段的应用：手段的应用： 1960 高分辨率高分辨率NMR、 1964 GPC的使用的使用 - 结晶高分子、高分子粘弹性、流变学理论研究的深入结晶高分子、高分子粘弹性、流变学理论研究的深入6、二十世纪、二十世纪60年代：高分子物理大发展时期年代：高分子物理大发展时期7 河北工业大学高分子研究所高分子工业：高分子工业：- 生产的高效化、自动化、大型化：生产的高效化、自动化、大型化： 塑料塑料6000万万t、橡胶橡胶700万万t、化纤化纤6000万万t、- 高分子合金，如高分子合金，如HIPS- 高分子复合材料，如碳纤维增强复合材料高分子复合材料，如碳纤维增强复合材料高分子科学：高分子科学：- 197178 白川英树等白川英树等 导电高分子导电高分子- 1973 Kevlar 纤维纤维7、二十世纪、二十世纪70年代：高分子工程科学大发展时期年代：高分子工程科学大发展时期8 河北工业大学高分子研究所高分子工业：高分子工业：- 80年代初，三大合成材料产量超过年代初，三大合成材料产量超过10亿亿t，其中塑料其中塑料 8500万万t，以体积计超过钢铁的产量以体积计超过钢铁的产量- 精细高分子、功能高分子、生物医学高分子精细高分子、功能高分子、生物医学高分子高分子科学：高分子科学：- 提出分子设计概念提出分子设计概念- 1983 O.W.Webster 基团转移聚合基团转移聚合- 1994 王锦山王锦山 原子（基团）转移自由基聚合原子（基团）转移自由基聚合8、二十世纪末期：高分子科学的扩展与深化、二十世纪末期：高分子科学的扩展与深化9 河北工业大学高分子研究所 瑞典人，物理化学家。

瑞典人，物理化学家研究胶体分子的提纯和分离技研究胶体分子的提纯和分离技术，特别是对蛋白质的研究术，特别是对蛋白质的研究1924年发明了超速离心机，用年发明了超速离心机，用于蛋白质分子测定，并从沉降于蛋白质分子测定，并从沉降常数和扩散系数获得血红蛋白常数和扩散系数获得血红蛋白的分子量的分子量 Svedberg 的工作为高分子化的工作为高分子化学的建立创造了实验条件学的建立创造了实验条件T.Svedberg （ 18841971）2.1.2 Famous Polymer Scientist19261926年因发明高速离心机并用于高分散胶体化学研究获奖年因发明高速离心机并用于高分散胶体化学研究获奖10 河北工业大学高分子研究所 德国人，德国人，1903年年在在Halla大学完成博大学完成博士论文 毕业后在多所大毕业后在多所大学任教 早期研究有机化早期研究有机化学，后转向对天然学，后转向对天然有机物的结构研究有机物的结构研究 1920年，在年，在德国化学会志德国化学会志上发表划时代的文章上发表划时代的文章论聚合论聚合,首次提出高分子的概念首次提出高分子的概念 1932年，发表专著年，发表专著高分子有机化合物高分子有机化合物，标志着高分子化学，标志着高分子化学的诞生。

的诞生H.Staudinger （ 18811965）19531953年因年因“链状大分子物质的发现链状大分子物质的发现”获获诺贝尔化学诺贝尔化学奖奖11v尼龙的发明人 v30年代缩聚反应的系统研究v二元醇与二元羧酸的反应 v二元胺与二元羧酸的缩聚反应 v1935年合成出聚酰胺66 （尼龙66）v1938年世界上第一种合成纤维正式诞生Wallace H. Carothers（18961937）12 河北工业大学高分子研究所K.Ziegler （18981973）G.Natta （19031979） 德国人，德国人，22岁获博士学位毕业后在多所岁获博士学位毕业后在多所大学任教，大学任教，1946年起任前联邦德国化学会会年起任前联邦德国化学会会长主要从事有机金属化合物合成研究，长主要从事有机金属化合物合成研究，1953年发现了可使乙烯在室温低压下迅速聚年发现了可使乙烯在室温低压下迅速聚合成为高分子量聚乙烯的合成为高分子量聚乙烯的Ziegler催化剂 意大利人，意大利人，21岁获博士学位毕业后在多所岁获博士学位毕业后在多所大学任教，同时兼任大学任教，同时兼任Montecatini公司顾问主公司顾问。

主要从事有机合成和高分子结构研究要从事有机合成和高分子结构研究1954年，年，在用改进的在用改进的Ziegler催化剂进行聚丙烯合成时发催化剂进行聚丙烯合成时发现对聚合物立体结构有重大影响现对聚合物立体结构有重大影响19631963年因年因“在高分子合成和工艺领域中的重大发现在高分子合成和工艺领域中的重大发现”共同获共同获奖奖13Paul J. Flory (1910-1985) 美国人，美国人，1934年获博士学位后，作年获博士学位后，作为物理化学家进入杜邦公司，在为物理化学家进入杜邦公司，在Carothers手下工作手下工作Carothers鼓鼓励他从事将数学方法用于高分子领励他从事将数学方法用于高分子领域的研究域的研究 按照这一思路，按照这一思路， Flory的研究在许的研究在许多重要的理论方面多有建树：高分多重要的理论方面多有建树：高分子分子量分布、等活性反应原理、子分子量分布、等活性反应原理、高分子溶液的热力学研究等高分子溶液的热力学研究等19741974年因在长链分子物理化学性质方面的研究获奖年因在长链分子物理化学性质方面的研究获奖14 河北工业大学高分子研究所19911991年因把研究简单系统中有序现象的方法推广到比较复年因把研究简单系统中有序现象的方法推广到比较复杂的物质形式，特别是推广到液晶和聚合物的研究中获奖杂的物质形式，特别是推广到液晶和聚合物的研究中获奖P.G. de Geenes (1932)法国人，理论物理学家法国人，理论物理学家6070年代，把年代，把研究简单系统研究简单系统中有序现象的方法推广到比中有序现象的方法推广到比较复杂的物质形式，特别是较复杂的物质形式，特别是推广到液晶和聚合物的研究推广到液晶和聚合物的研究中，为物理学研究开拓了新中，为物理学研究开拓了新的领域。

的领域15Hideki Shirakawa(1936)Alan G. MacDiarmid(1927)Alan J. Heeger(1936)20002000年因在导电聚合物领域的开创性工作共同获奖年因在导电聚合物领域的开创性工作共同获奖 美国人，现任宾美国人，现任宾夕法尼亚大学化学夕法尼亚大学化学教授教授 美国人，现任加美国人，现任加利福尼亚大学巴巴利福尼亚大学巴巴拉分校聚合物和有拉分校聚合物和有机固体研究所所长机固体研究所所长 日本人，现任筑日本人，现任筑波大学材料科学研波大学材料科学研究所化学教授究所化学教授16 河北工业大学高分子研究所库尔特.维特里希 (1938)约翰.芬恩(191。