何曼君第三版高分子第一章PPT
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10
第一章：绪论
塑料
橡胶
纤维
涂料
黏合剂
11
第一章：绪论
12
第一章：绪论
应 用
农业用塑料：①薄膜（透光性、强度、耐老化性）②灌溉用管 建筑工业：①给排水管PVC、HDPE
塑料门窗：配方、制品设计、加工工艺（挤出温度，螺杆转速，剪切力）
涂料油漆：强度，溶解性。 复合地板:家具（人造木材），壁纸，地板革
The Nobel Prizes and Polymer Scientists
26
第一章：绪论
1953 Hermann Staudinger (1881-1965)
施陶丁格(Hermann Staudinger)是德国著名的化学家， 1881年3月23日生于德国的沃尔姆斯(Worms)，1965年8月 8日在弗赖堡(Freiburg)逝世，终年84岁。他是1953年诺贝 尔化学奖的获得者。1947年，他编辑出版了《高分子化学》 (Die makromolekulare Chemie)杂志，形象地描绘了高分 子(Macromolecules)存在的形式。从此，他把“高分子” 这个概念引进科学领域，并确立了高分子溶液的粘度与分 子量之间的关系，创立了确定分子量的粘度的理论(后来被 称为施陶丁格尔定律)。他的科研成就对当时的塑料、合成 橡胶、合成纤维等工业的蓬勃发展起了积极作用。由于他 对高分子科学的杰出贡献，1953年,他以72岁高龄，走上了 诺贝尔奖金的领奖台
27
第一章：绪论
Wallace Carothers （1896 – 1937） 尼龙、氯丁橡胶的发明者 1924-1926 University of Illinois instructor in organic chemistry
1926-1928 Harvard University instructor in organic chemistry
Lord Todd, president of the Royal Society of London, quoted in Chem. Eng. News1980,58(40), 29, in answer to the question, What do you think has been chemistry’s biggest contribution to science, to society?
2
授课方式
• 教师讲授为主；课后有思考题、练习题；每 章节开始前会对前面的讲课内容有总结及提 问；课堂互动 • 作业每一章结束交一次
成绩评定
平时：30分(作业、出勤10分，两次测试各10分)， 期中30分，期末40分
3wk.baidu.com
本课程的主要内容
• • • • • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 绪论 高分子链的形状结构和尺寸 高分子溶液 高分子的非晶态 高分子凝聚态和多组分体系 高聚物的力学性能 高分子的粘弹性和分子运动 高聚物的电学性能 聚合物分析方法，国外高分子物理最新 发展
24
第一章：绪论
• 80年代 液晶显示器商品化 压电高分子用于传感器 分离膜技术进步 人工器官临床应用 铁电液晶空间光调制器
近十年高分子的发展方向： 高性能化 、高功能化、精细化 、智能化、复合化
25
第一章：绪论
在高分子科学的形成和发展的过 程中，世界上许多科学家作出了 巨大的贡献，我们不应忘记他们
PVC天花板
包装工业：塑料薄膜：PE、PP、PS、PET、PA等 中空容器：PET、PE、PP等 泡沫塑料：PE、PU等
13
第一章：绪论
汽车工业：塑料件、仪表盘、保险机、油箱内饰件、坐垫等
军工工业：固体燃料、低聚物、复合纤维等质轻（飞机和火箭） 电气工业：绝缘材料（导热性、电阻率）等、导电主分子 电子：通讯光纤、电缆、电线等，光盘、手机、电话 家用电器：外壳、内胆（电视、电脑、空调）等 医疗卫生中的应用： 人工心脏、人工脏器、人工肾（PU）、人工肌肉、 （智能型凝胶）输液管、血袋、注射器、可溶缝合浅药物释放。
16
第一章：绪论
高分子物理是高分子学科体系中最重要的专 业基础课程之一。它以物理学、有机化学、物理 化学和高分子化学等课程为基础，又为后续课程 聚合物合成工艺学、聚合物加工原理、高分子分 子设计等打下理论基础。
17
第一章：绪论
二 .高分子的发展史 History of Polymers 蒙昧期
汉朝 造纸术发明 15世纪 美洲玛雅人用天然橡胶做容器，雨具等生活用品 1839年 美国人古德伊尔(Charles Goodyear)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、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹 性、可塑性的材料 1869年 美国的海厄特(John Wesley Hyatt,1837-1920)把 硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，制造出了 第一种人工合成塑料“赛璐珞”(cellulose)
4
第一章：绪论
本章的主要内容 • 一、高分子及其应用 • 二、高分子的发展史 • 三、高分子物理研究对象及内容
5
第一章：绪论
人类的文明史 = 材料的发展史
6
第一章：绪论
7
第一章：绪论
Why are polymers important?
“I am inclined to think that the development of polymerization is, perhaps, the biggest thing chemistry has done, where it has had the biggest effect on everyday life. The world would be a totally different place without artificial fibers (纤维), plastics (塑 料), elastomers (弹性体), etc. Even in the field of electronics, what would you do without insulation? And there you come back to polymers again.”
防腐工程：耐腐蚀性，防腐结构材料。
（水管阀门）PTFE：230～260℃长期工作，适合温度高腐蚀严重的产品。
14
第一章：绪论
高分子材料的消耗率
15
第一章：绪论
功能高分子Functional Polymer
• • • • • • 液晶高分子: 降解高分子聚二氧化碳树脂、Kevlar纤维 导电高分子: 电致发光高分子聚苯胺、塑料电池 医用高分子：人工心脏、脏器、人工肾（PU）、人工肌肉 高吸水性树脂 智能高分子：汽车的抗磨损涂层等 高分子在IT的应用：聚合物发光二极管(OLED)柔性显示器 、塑料芯片等
复习： 1）创建高分子学说的是哪位科学家？ 2）尼龙是由哪位科学家发明的？ 3）请列举一大类高分子材料（统称）。 4）请例举一位我国高分子科学方面的院士。
第一章：绪论
1963 Karl Ziegler (1903-1979) Giulio Natta(1898-1973) 德国人齐格勒(Karl Ziegler)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。1963年12月10 日，他们共享诺贝尔化学奖的崇高荣誉。
19
第一章：绪论
20
第一章：绪论
争鸣期
1926年 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是 从几万到几百万。 1926年 美国化学家Waldo Semon合成了聚氯乙烯，并于 1927年实现了工业化生产 1930年 聚苯乙烯(PS)发明 1932年 施陶丁格(Hermann Staudinger)总结了自己的大分 子理论，出版了划时代的巨著《高分子有机化合物》，成 为高分子化学作为一门新兴学科建立的标志
8
第一章：绪论
9
第一章：绪论
一 .高分子及其应用
高分子（macromolecule、polymer）
由许多结构相同的单元通过共价键重复连接而 成的相对分子量很大的化合物 天然高分子 合成高分子：塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、 涂料、功能高分子等 高分子材料具有基本性质： 比重小，比强度 高，韧性、可塑性，高弹性、耐磨性，绝缘 性，耐腐蚀性，抗射线。
1948年 Paul Flory 建立了高分子长链结构的数学理论
22
第一章：绪论
1950年 德国人齐格勒(Karl Ziegler)与意大利人纳塔(Giulio Natta)分别用金属络合催化剂合成了聚乙烯与聚丙烯。 1955年 美国人利用齐格勒-纳塔催化剂聚合异戊二 烯，首次用人工方法合成了结构与天然橡胶基本一 样的合成天然橡胶。 1971年 S.L Wolek 发明可耐300oC高温的Kevlar纤维。 20世纪 20年代staudinger首次提出高分子概念 40年代 形成高分子物理理论 50年代 出现高分子工程：聚合反应工程、成型加工
1928-1937 DuPont Team leader of research group not deliberately aimed at the development of a money-making product 1930 发明氯丁橡胶 1934-1935 发明尼龙 1936 member the National Academy of Sciences，USA （the first industrial scientist） 1940年、1946年 尼龙丝袜革命 （限购！一人一双！）
23
第一章：绪论
• 60年代高分子工业大发展时期： 通用塑料：PE、PP、PVC、PS (80%)PFUF、PU、UP 工程塑料：ABS、PA、PC、PPO、POM、PBT 合成纤维：PET、PAN、PP、PVA、nylon 合成橡胶：SBR、NR、顺丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶 70年代 -(-SN-)-超导性发现； 铁电液晶的合成 聚乙炔膜合成方法及高导电性发现 感光材料PVK-TNF用于复印技术 塑料光纤应用
18
第一章：绪论
萌芽期
1887年 Count Hilaire de Chardonnet用硝化纤维 素的溶液进行纺丝，制得了第一种人造丝。
1893年 Fischer将氨基酸逐个连接成多肽，制备了聚合 度为30的单分散多肽 1909年 美国人贝克兰德(Leo Baekeland)用苯酚与甲醛 反应制造出第一种完全人工合成的塑料--酚醛树酯。 1920年 施陶丁格(Hermann Staudinger)发表了"关于聚 合反应"(Uber Polymerization)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分子化合物，高分子或聚合物 一词即源于此。
高分子物理
Polymer Physics
主讲教师：屠迎锋教授 地址：909楼3429室
联系方式：tuyingfeng@suda.edu.cn 电话：65882130
1
• 教材：《高分子物理》何曼君（复旦大学）(第三版) • 参考书：
《高分子物理》 （北京化工大学 金日光主编） 《高聚物结构与性能》（第二版）何平笙等（中国科技大学） 《高分子物理》方正平等（浙江大学） 《高分子物理》 兰立文（西北工大） 《高分子物理》（第二版）刘凤歧等（吉林大学） 《高分子化学》林尚安（中山大学） 《AN INTRODUCTION TO POLYMER PHYSICS》David I. Bower (化学工业出版社) 《Principles of Polymer Chemistry》Paul J.Flory
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第一章：绪论
发展期
1935年杜邦公司基础化学研究所有机化学部的卡罗瑟斯 (Wallace H. Carothers，1896-1937)合成出聚酰胺66，即 尼龙。尼龙在1938年实现工业化生产 1936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 1940年 英国人温费尔德(T.R.Whinfield,1901-1966)合成 出聚酯纤维(PET) 1940年 Peter Debye 发明了通过光散射测定高分子物质 分子量的方法
第一章：绪论
塑料
橡胶
纤维
涂料
黏合剂
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第一章：绪论
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第一章：绪论
应 用
农业用塑料：①薄膜（透光性、强度、耐老化性）②灌溉用管 建筑工业：①给排水管PVC、HDPE
塑料门窗：配方、制品设计、加工工艺（挤出温度，螺杆转速，剪切力）
涂料油漆：强度，溶解性。 复合地板:家具（人造木材），壁纸，地板革
The Nobel Prizes and Polymer Scientists
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第一章：绪论
1953 Hermann Staudinger (1881-1965)
施陶丁格(Hermann Staudinger)是德国著名的化学家， 1881年3月23日生于德国的沃尔姆斯(Worms)，1965年8月 8日在弗赖堡(Freiburg)逝世，终年84岁。他是1953年诺贝 尔化学奖的获得者。1947年，他编辑出版了《高分子化学》 (Die makromolekulare Chemie)杂志，形象地描绘了高分 子(Macromolecules)存在的形式。从此，他把“高分子” 这个概念引进科学领域，并确立了高分子溶液的粘度与分 子量之间的关系，创立了确定分子量的粘度的理论(后来被 称为施陶丁格尔定律)。他的科研成就对当时的塑料、合成 橡胶、合成纤维等工业的蓬勃发展起了积极作用。由于他 对高分子科学的杰出贡献，1953年,他以72岁高龄，走上了 诺贝尔奖金的领奖台
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第一章：绪论
Wallace Carothers （1896 – 1937） 尼龙、氯丁橡胶的发明者 1924-1926 University of Illinois instructor in organic chemistry
1926-1928 Harvard University instructor in organic chemistry
Lord Todd, president of the Royal Society of London, quoted in Chem. Eng. News1980,58(40), 29, in answer to the question, What do you think has been chemistry’s biggest contribution to science, to society?
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授课方式
• 教师讲授为主；课后有思考题、练习题；每 章节开始前会对前面的讲课内容有总结及提 问；课堂互动 • 作业每一章结束交一次
成绩评定
平时：30分(作业、出勤10分，两次测试各10分)， 期中30分，期末40分
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本课程的主要内容
• • • • • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 绪论 高分子链的形状结构和尺寸 高分子溶液 高分子的非晶态 高分子凝聚态和多组分体系 高聚物的力学性能 高分子的粘弹性和分子运动 高聚物的电学性能 聚合物分析方法，国外高分子物理最新 发展
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第一章：绪论
• 80年代 液晶显示器商品化 压电高分子用于传感器 分离膜技术进步 人工器官临床应用 铁电液晶空间光调制器
近十年高分子的发展方向： 高性能化 、高功能化、精细化 、智能化、复合化
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第一章：绪论
在高分子科学的形成和发展的过 程中，世界上许多科学家作出了 巨大的贡献，我们不应忘记他们
PVC天花板
包装工业：塑料薄膜：PE、PP、PS、PET、PA等 中空容器：PET、PE、PP等 泡沫塑料：PE、PU等
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第一章：绪论
汽车工业：塑料件、仪表盘、保险机、油箱内饰件、坐垫等
军工工业：固体燃料、低聚物、复合纤维等质轻（飞机和火箭） 电气工业：绝缘材料（导热性、电阻率）等、导电主分子 电子：通讯光纤、电缆、电线等，光盘、手机、电话 家用电器：外壳、内胆（电视、电脑、空调）等 医疗卫生中的应用： 人工心脏、人工脏器、人工肾（PU）、人工肌肉、 （智能型凝胶）输液管、血袋、注射器、可溶缝合浅药物释放。
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第一章：绪论
高分子物理是高分子学科体系中最重要的专 业基础课程之一。它以物理学、有机化学、物理 化学和高分子化学等课程为基础，又为后续课程 聚合物合成工艺学、聚合物加工原理、高分子分 子设计等打下理论基础。
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第一章：绪论
二 .高分子的发展史 History of Polymers 蒙昧期
汉朝 造纸术发明 15世纪 美洲玛雅人用天然橡胶做容器，雨具等生活用品 1839年 美国人古德伊尔(Charles Goodyear)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、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹 性、可塑性的材料 1869年 美国的海厄特(John Wesley Hyatt,1837-1920)把 硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，制造出了 第一种人工合成塑料“赛璐珞”(cellulose)
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第一章：绪论
本章的主要内容 • 一、高分子及其应用 • 二、高分子的发展史 • 三、高分子物理研究对象及内容
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第一章：绪论
人类的文明史 = 材料的发展史
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第一章：绪论
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第一章：绪论
Why are polymers important?
“I am inclined to think that the development of polymerization is, perhaps, the biggest thing chemistry has done, where it has had the biggest effect on everyday life. The world would be a totally different place without artificial fibers (纤维), plastics (塑 料), elastomers (弹性体), etc. Even in the field of electronics, what would you do without insulation? And there you come back to polymers again.”
防腐工程：耐腐蚀性，防腐结构材料。
（水管阀门）PTFE：230～260℃长期工作，适合温度高腐蚀严重的产品。
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第一章：绪论
高分子材料的消耗率
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第一章：绪论
功能高分子Functional Polymer
• • • • • • 液晶高分子: 降解高分子聚二氧化碳树脂、Kevlar纤维 导电高分子: 电致发光高分子聚苯胺、塑料电池 医用高分子：人工心脏、脏器、人工肾（PU）、人工肌肉 高吸水性树脂 智能高分子：汽车的抗磨损涂层等 高分子在IT的应用：聚合物发光二极管(OLED)柔性显示器 、塑料芯片等
复习： 1）创建高分子学说的是哪位科学家？ 2）尼龙是由哪位科学家发明的？ 3）请列举一大类高分子材料（统称）。 4）请例举一位我国高分子科学方面的院士。
第一章：绪论
1963 Karl Ziegler (1903-1979) Giulio Natta(1898-1973) 德国人齐格勒(Karl Ziegler)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。1963年12月10 日，他们共享诺贝尔化学奖的崇高荣誉。
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第一章：绪论
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第一章：绪论
争鸣期
1926年 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是 从几万到几百万。 1926年 美国化学家Waldo Semon合成了聚氯乙烯，并于 1927年实现了工业化生产 1930年 聚苯乙烯(PS)发明 1932年 施陶丁格(Hermann Staudinger)总结了自己的大分 子理论，出版了划时代的巨著《高分子有机化合物》，成 为高分子化学作为一门新兴学科建立的标志
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第一章：绪论
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第一章：绪论
一 .高分子及其应用
高分子（macromolecule、polymer）
由许多结构相同的单元通过共价键重复连接而 成的相对分子量很大的化合物 天然高分子 合成高分子：塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、 涂料、功能高分子等 高分子材料具有基本性质： 比重小，比强度 高，韧性、可塑性，高弹性、耐磨性，绝缘 性，耐腐蚀性，抗射线。
1948年 Paul Flory 建立了高分子长链结构的数学理论
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第一章：绪论
1950年 德国人齐格勒(Karl Ziegler)与意大利人纳塔(Giulio Natta)分别用金属络合催化剂合成了聚乙烯与聚丙烯。 1955年 美国人利用齐格勒-纳塔催化剂聚合异戊二 烯，首次用人工方法合成了结构与天然橡胶基本一 样的合成天然橡胶。 1971年 S.L Wolek 发明可耐300oC高温的Kevlar纤维。 20世纪 20年代staudinger首次提出高分子概念 40年代 形成高分子物理理论 50年代 出现高分子工程：聚合反应工程、成型加工
1928-1937 DuPont Team leader of research group not deliberately aimed at the development of a money-making product 1930 发明氯丁橡胶 1934-1935 发明尼龙 1936 member the National Academy of Sciences，USA （the first industrial scientist） 1940年、1946年 尼龙丝袜革命 （限购！一人一双！）
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第一章：绪论
• 60年代高分子工业大发展时期： 通用塑料：PE、PP、PVC、PS (80%)PFUF、PU、UP 工程塑料：ABS、PA、PC、PPO、POM、PBT 合成纤维：PET、PAN、PP、PVA、nylon 合成橡胶：SBR、NR、顺丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶 70年代 -(-SN-)-超导性发现； 铁电液晶的合成 聚乙炔膜合成方法及高导电性发现 感光材料PVK-TNF用于复印技术 塑料光纤应用
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第一章：绪论
萌芽期
1887年 Count Hilaire de Chardonnet用硝化纤维 素的溶液进行纺丝，制得了第一种人造丝。
1893年 Fischer将氨基酸逐个连接成多肽，制备了聚合 度为30的单分散多肽 1909年 美国人贝克兰德(Leo Baekeland)用苯酚与甲醛 反应制造出第一种完全人工合成的塑料--酚醛树酯。 1920年 施陶丁格(Hermann Staudinger)发表了"关于聚 合反应"(Uber Polymerization)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分子化合物，高分子或聚合物 一词即源于此。
高分子物理
Polymer Physics
主讲教师：屠迎锋教授 地址：909楼3429室
联系方式：tuyingfeng@suda.edu.cn 电话：65882130
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• 教材：《高分子物理》何曼君（复旦大学）(第三版) • 参考书：
《高分子物理》 （北京化工大学 金日光主编） 《高聚物结构与性能》（第二版）何平笙等（中国科技大学） 《高分子物理》方正平等（浙江大学） 《高分子物理》 兰立文（西北工大） 《高分子物理》（第二版）刘凤歧等（吉林大学） 《高分子化学》林尚安（中山大学） 《AN INTRODUCTION TO POLYMER PHYSICS》David I. Bower (化学工业出版社) 《Principles of Polymer Chemistry》Paul J.Flory
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第一章：绪论
发展期
1935年杜邦公司基础化学研究所有机化学部的卡罗瑟斯 (Wallace H. Carothers，1896-1937)合成出聚酰胺66，即 尼龙。尼龙在1938年实现工业化生产 1936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 1940年 英国人温费尔德(T.R.Whinfield,1901-1966)合成 出聚酯纤维(PET) 1940年 Peter Debye 发明了通过光散射测定高分子物质 分子量的方法