高分子化学化合物的分类和聚合物结构及高分子材料力学性能
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PVC、PVAC、PMMA、PS、HPPE 3
1.高分子发展简史
➢ 20世纪40年代—高分子工业快速发展
✓ 丁苯橡胶、丁腈橡胶、氟树酯、ABS树酯、丁基橡胶开始工业化生 产；
✓ 不饱和聚酯、有机硅、聚氨酯、环氧树酯等开始工业化生产 ✓ 涤纶树酯开发成功 ✓ 建立乳液聚合与共聚合理论、高分子溶液理论和分子量的测定， Flory 因在缩聚理论,高分子溶液统计理论等贡献于1974年获诺贝尔奖； 研究方法：将物理和物理化学中的许多表征技术应用于高分子结构测定
✓ 聚烯烃、合成橡胶、工程塑料、离子聚合、配位聚合及溶液聚合全面发展： ✓ 聚烯烃、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、SBS嵌段共聚物大规模发展 ✓ 聚砜、聚苯醚、聚酰亚胺等工程塑料开始大规模工业化发展 ✓ 许多高温、高强度材料开始出现
➢ 20世纪70-90年代—更加重视新合成技术的应用，高性能高功能 及特种聚合物研发阶段
9
2.高分子材料的应用
【光致变色高分子 】螺苯并吡喃类衍生物是一类典型的光
致变色化合物，将其引入纤维素类聚合物分子链上，用这种 聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下：
共轭链变 化引起颜 色变化
通过上述反应实现了人们的服装可以随光线强弱变化而变化。
10
有机玻璃
聚丙烯
聚苯乙烯
我被高分子包 围了呀！
表征方法有:核磁共振、红外光谱、X-射线等剖析高分子结构
➢ 20世纪50年代—高分子工业发展更快、规模更大
Ziegler, Natta发明有机金属引发剂合成高密度聚乙烯和等规聚丙烯获诺 贝尔奖 Szwarc研究阴离子聚合和活性高分子理论 聚甲醛、聚碳酸酯开始出现
4
1.高分子发展简史
➢ 20世纪60年代—合成高分子全面繁荣时期
聚氯乙烯
涤纶
酚醛塑料
塑料
聚四氟乙烯
11
人类正进入合成材料时代
新
新
工
时
艺
代
，
，
新
新
产
生
品
活
防水胶
聚乙烯丙纶高分子 复合防水卷材
12
1.2 高分子化学研究对象及研究目的
高分子科学是当代发展最迅速的学科之一；它既是一门应 用科学，又是一门基础科学.它是建立在有机化学、物理化 学、生物化学、物理学和力学等学科的基础上逐渐发展而 成的一门新兴学科。目前，已发展成四个主要分支:
✓ 新合成技术：茂金属催化聚合、活性自由基聚合、超临界聚合等
✓ 高性能涉及：耐高温、耐烧蚀、耐油、耐低温等 ✓ 高功能涉及：反应功能、分离功能、光电功能及生物功能
光电功能：应用于半导体器件、光电池、传感器 生物功能：除医用高分子外，还涉及药物释放和酶的固载 ➢ De Gennes因将凝聚态物理学应用高分子于1974年获诺贝尔奖 ➢ Heeger, Macdiarmid, Shirakawal因在导电高分子的贡献于2000年获诺贝尔奖 目前：高分子正在与其它学科交叉发展，许多机械、材料、轻纺等行业工程师开 始从事聚合物研究。
macromolecle chemistry
高分子化学 化合物的分类和聚合物结构及 高分子材料力学性能
1
Chapter 1 绪论
1.1 高分子发展简史及应用
1.2 高分子发展方向及高分子化学研究内容
（*Βιβλιοθήκη Baidu 1.3 高分子的基本概念
本 （*） 1. 4 高分子化合物的命名和分类
章
（*）
内
1.5 聚合反应分类
5
2.高分子材料的应用
目前高分子材料是当今世界发展最迅速的产业之一，世 界上合成高分子材料的年产量已经超过1.4亿吨。
塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂…几大类高分子
材料己广泛应用到我们衣食住行等日常生活的各个领域。
功能高分子材料：具有特殊功能的导电高分子、半导
体高分子、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分 子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料、医用 高分子、生物高分子等近年发展迅速，也广泛到电子信息 、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等领域。
高分子科学
高分子化学 高分子物理 高分子材料 高分子工艺
13
高分子化学
2 高分子化学 研究对象及目的
高分子科学研究高分子化合物的合成、改性、结构、性能、 成型加工等内容的一门综合性科学。
高分子化学主要研究聚合反应机理和聚合方法,是高
分子科学的基础.
学习高分子化学的目的是了解聚合反应的机理和聚 合方法，以便合成具有指定相对分子质量和相对分子 质量分布、指定性能、能满足实际需要的高分子化 合物。
容
（*） 1. 6 聚合物平均分子量及其分布
（*） 1.7 聚合物结构(含聚集状态)及转变
1.8 高分子材料力学性能
2
1.1 高分子发展简史及应用
1. 高分子发展简史
➢ 19世纪中叶—天然高分子的早期化学加工
✓ 天然橡胶硫化、硝化纤维和粘胶纤维生产 ✓ 但高分子名称、结构及分子量测定方法仍属未知。
6
2.高分子材料的应用
【高分子药物】现代医药发展方向之一：合成药物长 效化和低毒化，途径是低分子药物高分子化。 如:通过乙二醇桥梁作用把阿斯匹林连接在安全无毒的高 聚物上，制成缓释长效阿斯匹林，用于关节炎和冠心病 的辅助治疗，其结构简式如下： 缓释长效阿斯匹林可分为三部分：①高分子载体（聚甲 基丙烯酸）；②低分子药物（阿斯匹林）；③作为桥梁 作用的乙二醇。肠胃中水解变为阿斯匹林 。
➢ 19-20世纪之交—开始建立高分子理论(结构和概念)
✓ Emil Fischer: 从蛋白质入手研究高分子结构 ✓ Stauding: 确立高分子假说，提出高分子以共价键结合并获诺贝尔奖
➢ 20世纪30年代—高分子化学及高分子工业开始兴起
✓ 建立缩聚与自由基聚合理论，指导工业化生产 ✓ 1935年:尼龙66研制成功,1938年工业化产生; ✓ 同期， 烯类聚合物开始工业化生产:
7
2.高分子材料的应用 在缓 体释 内长 的效 分阿 解斯 过匹 程林
8
2.高分子材料的应用
【人造器官组织 】某些合成高分子材料（如：有机硅聚合物、 有机氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、醋酸纤 维素等）与生物体中天然高分子有极其相似的化学结构，生物 相容性较好，较少受到排斥，安全无毒，可用于制作医用组织 和人造器官。 如人造血管、人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、人造骨髓等， 最早应用的是手术缝合线—聚乳酸医用高分子材料。因聚乳酸 极易水解,因此缝合伤口愈合后，不需拆线。缝合线经体液水解 为乳酸，由代谢循环排出体外水解反应式如下：
1.高分子发展简史
➢ 20世纪40年代—高分子工业快速发展
✓ 丁苯橡胶、丁腈橡胶、氟树酯、ABS树酯、丁基橡胶开始工业化生 产；
✓ 不饱和聚酯、有机硅、聚氨酯、环氧树酯等开始工业化生产 ✓ 涤纶树酯开发成功 ✓ 建立乳液聚合与共聚合理论、高分子溶液理论和分子量的测定， Flory 因在缩聚理论,高分子溶液统计理论等贡献于1974年获诺贝尔奖； 研究方法：将物理和物理化学中的许多表征技术应用于高分子结构测定
✓ 聚烯烃、合成橡胶、工程塑料、离子聚合、配位聚合及溶液聚合全面发展： ✓ 聚烯烃、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、SBS嵌段共聚物大规模发展 ✓ 聚砜、聚苯醚、聚酰亚胺等工程塑料开始大规模工业化发展 ✓ 许多高温、高强度材料开始出现
➢ 20世纪70-90年代—更加重视新合成技术的应用，高性能高功能 及特种聚合物研发阶段
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2.高分子材料的应用
【光致变色高分子 】螺苯并吡喃类衍生物是一类典型的光
致变色化合物，将其引入纤维素类聚合物分子链上，用这种 聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下：
共轭链变 化引起颜 色变化
通过上述反应实现了人们的服装可以随光线强弱变化而变化。
10
有机玻璃
聚丙烯
聚苯乙烯
我被高分子包 围了呀！
表征方法有:核磁共振、红外光谱、X-射线等剖析高分子结构
➢ 20世纪50年代—高分子工业发展更快、规模更大
Ziegler, Natta发明有机金属引发剂合成高密度聚乙烯和等规聚丙烯获诺 贝尔奖 Szwarc研究阴离子聚合和活性高分子理论 聚甲醛、聚碳酸酯开始出现
4
1.高分子发展简史
➢ 20世纪60年代—合成高分子全面繁荣时期
聚氯乙烯
涤纶
酚醛塑料
塑料
聚四氟乙烯
11
人类正进入合成材料时代
新
新
工
时
艺
代
，
，
新
新
产
生
品
活
防水胶
聚乙烯丙纶高分子 复合防水卷材
12
1.2 高分子化学研究对象及研究目的
高分子科学是当代发展最迅速的学科之一；它既是一门应 用科学，又是一门基础科学.它是建立在有机化学、物理化 学、生物化学、物理学和力学等学科的基础上逐渐发展而 成的一门新兴学科。目前，已发展成四个主要分支:
✓ 新合成技术：茂金属催化聚合、活性自由基聚合、超临界聚合等
✓ 高性能涉及：耐高温、耐烧蚀、耐油、耐低温等 ✓ 高功能涉及：反应功能、分离功能、光电功能及生物功能
光电功能：应用于半导体器件、光电池、传感器 生物功能：除医用高分子外，还涉及药物释放和酶的固载 ➢ De Gennes因将凝聚态物理学应用高分子于1974年获诺贝尔奖 ➢ Heeger, Macdiarmid, Shirakawal因在导电高分子的贡献于2000年获诺贝尔奖 目前：高分子正在与其它学科交叉发展，许多机械、材料、轻纺等行业工程师开 始从事聚合物研究。
macromolecle chemistry
高分子化学 化合物的分类和聚合物结构及 高分子材料力学性能
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Chapter 1 绪论
1.1 高分子发展简史及应用
1.2 高分子发展方向及高分子化学研究内容
（*Βιβλιοθήκη Baidu 1.3 高分子的基本概念
本 （*） 1. 4 高分子化合物的命名和分类
章
（*）
内
1.5 聚合反应分类
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2.高分子材料的应用
目前高分子材料是当今世界发展最迅速的产业之一，世 界上合成高分子材料的年产量已经超过1.4亿吨。
塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂…几大类高分子
材料己广泛应用到我们衣食住行等日常生活的各个领域。
功能高分子材料：具有特殊功能的导电高分子、半导
体高分子、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分 子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料、医用 高分子、生物高分子等近年发展迅速，也广泛到电子信息 、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等领域。
高分子科学
高分子化学 高分子物理 高分子材料 高分子工艺
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高分子化学
2 高分子化学 研究对象及目的
高分子科学研究高分子化合物的合成、改性、结构、性能、 成型加工等内容的一门综合性科学。
高分子化学主要研究聚合反应机理和聚合方法,是高
分子科学的基础.
学习高分子化学的目的是了解聚合反应的机理和聚 合方法，以便合成具有指定相对分子质量和相对分子 质量分布、指定性能、能满足实际需要的高分子化 合物。
容
（*） 1. 6 聚合物平均分子量及其分布
（*） 1.7 聚合物结构(含聚集状态)及转变
1.8 高分子材料力学性能
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1.1 高分子发展简史及应用
1. 高分子发展简史
➢ 19世纪中叶—天然高分子的早期化学加工
✓ 天然橡胶硫化、硝化纤维和粘胶纤维生产 ✓ 但高分子名称、结构及分子量测定方法仍属未知。
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2.高分子材料的应用
【高分子药物】现代医药发展方向之一：合成药物长 效化和低毒化，途径是低分子药物高分子化。 如:通过乙二醇桥梁作用把阿斯匹林连接在安全无毒的高 聚物上，制成缓释长效阿斯匹林，用于关节炎和冠心病 的辅助治疗，其结构简式如下： 缓释长效阿斯匹林可分为三部分：①高分子载体（聚甲 基丙烯酸）；②低分子药物（阿斯匹林）；③作为桥梁 作用的乙二醇。肠胃中水解变为阿斯匹林 。
➢ 19-20世纪之交—开始建立高分子理论(结构和概念)
✓ Emil Fischer: 从蛋白质入手研究高分子结构 ✓ Stauding: 确立高分子假说，提出高分子以共价键结合并获诺贝尔奖
➢ 20世纪30年代—高分子化学及高分子工业开始兴起
✓ 建立缩聚与自由基聚合理论，指导工业化生产 ✓ 1935年:尼龙66研制成功,1938年工业化产生; ✓ 同期， 烯类聚合物开始工业化生产:
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2.高分子材料的应用 在缓 体释 内长 的效 分阿 解斯 过匹 程林
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2.高分子材料的应用
【人造器官组织 】某些合成高分子材料（如：有机硅聚合物、 有机氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、醋酸纤 维素等）与生物体中天然高分子有极其相似的化学结构，生物 相容性较好，较少受到排斥，安全无毒，可用于制作医用组织 和人造器官。 如人造血管、人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、人造骨髓等， 最早应用的是手术缝合线—聚乳酸医用高分子材料。因聚乳酸 极易水解,因此缝合伤口愈合后，不需拆线。缝合线经体液水解 为乳酸，由代谢循环排出体外水解反应式如下：