高分子物理化学全套课件讲解

聚合物合成和反应 高分子物理
功能高分子
合 研
科
高分子材料
究
学
聚合物的表征、结构和性
能的关系
领
域
高分子工程
聚合物合成工艺和加工成型工艺
高分子化学
制备
加工
应用
结构
性能
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高分子物理
ห้องสมุดไป่ตู้
目录
第1章 概论
第2章 天然高分子
第3章 链式聚合反应 高分子化学
第4章 逐步聚合反应 高分子化学
第5章 聚合物的化学反应 高分子化学
高分子化学与物理基 础（第二版）
高分子化学（第五版） 高分子物理
出版社
科学出版社
出版社
化学工业出版社 化学工业出版社 化学工业出版社
作者 出版时间
董炎明 张海 良
2009年6月
作者 出版时间
魏无际 等 2011年10月
潘祖仁 符若文
2011年5月 2005年4月
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高分子科学的研究内容
高分子化学
综
高 分 子
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贝克兰（1863-1944）
贝克兰用来合成酚醛树脂 的反应釜
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电器元件
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聚乙烯的发明
19世纪30年代，英国帝国化学公司（ICI）的福西特和吉布 森想让乙烯和苯甲醛在140MPa的高压和170℃温度下进行反 应。未发生预期反应，却发现器壁上有一层白色蜡状的固体 薄膜——乙烯的聚合物。之后的爆炸事故使实验不得不终止 下来。
现在的 人造丝
醋酸纤维素 再生纤维素
（30亿公斤/年，生丝的65倍）
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夏尔多内
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第一个人造聚合物——酚醛树脂
1907年 贝克兰（美国,Baekeland ）研制人造虫胶 ➢ 15万只紫虫胶，半年，分泌0.454kg虫胶树脂（漆） ➢ 苯酚 ＋甲醛 角状物质（玻璃仪器报废） ➢ 反其道而行之，加热加压 ➢ 酚醛树脂应用于电器、刀柄、计算机外壳等
• 50％~80％漆酚，成膜物质； • 不到1％的漆酶,氧化酶,天然有机催干剂;
生漆 • 20％~ 40％的水分;
• 1％~ 5％的油; • 3.5％~9％的松香，多糖类化合物，起悬
浮剂和稳定剂的作用
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生漆的改性
（1） 色漆
生漆为黑褐色的，有成语“漆黑一团”。
商周的漆器仅有朱红色和黑色，但到战国时期就有红、黄、 绿、蓝、白、金等多种色彩。
2、蛋白质的利用——练丝、鞣革
豆腐：西汉淮南王刘安发明了豆腐。实质是用
盐 卤 （ 主 要 成 为 MgCl2·6H2O ） 或 石 膏 （CaSO4·2H2O） 使大豆球蛋白的水溶液形成凝胶， 过滤压成形后就成了豆腐。
练丝：一根蚕丝由两根丝纤合并组成，外围包
着丝胶，“练”就是用浓碱去掉丝胶，才成为可 染色的熟丝。
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赛璐珞可用作乒乓球、眼镜架、梳子、衣领、 指甲油等。1884年柯达公司用它生产胶卷、 但这种电影胶片放映时常摩擦而燃烧。
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1884年法国人夏尔多内伯爵
（CHARDONNET ）发明人造丝
纺丝
硝酸纤维素溶液
人造丝
衣服
但极易燃烧，纺织厂的工人们似乎很不喜欢他 们的岳母大人，把这种丝称为岳母丝
功能高分子
青铜器 时代 石器
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时代
一、远古时期
1、纤维素的利用——造纸
东汉（公元105年）蔡伦造纸
1987年，美国印刷工业100周年的纪念 会上时任总统布什说：“那个伟大国家 在造纸、印刷和排字方面所做的贡献， 确实可以说改变了历史的进程。”
最大的可再生资源，自然界每年产估计 1000亿吨。
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明胶
二、近代
1、天然高分子的改性—纤维素（Cellulose）
1846年的一天，瑞士巴塞尔大学的化学教授舍恩拜 因(Schonbein,1799-1868)在厨房做实验，不小心打破 了蒸馏硝酸和硫酸的烧瓶，……….。
Cell-OH + HNO3 H2SO4 纤维素
Cell-ONO2 + H2O
硝酸纤维素 （火棉）
他公布了化学式，但把反应式卖给奥地利政府和一个英国16 商人泰勒。到1862年所有火棉厂都炸毁了。
海厄特（1870年）发明赛璐珞
美国的印刷工人海厄特（Hyatt）是一位业余化学 爱好者。1870年为了找到一种象牙的代用品，他在硝 酸纤维素中加入樟脑增塑。用这种方法得到的角质状 材料不仅韧性好，还可热塑加工。这是历史上第一种 塑料，称为“赛璐珞”（Celluloid）。
1935年,ICI的另几位研究人员帕林、巴顿和威廉姆斯决定 重复上述试验。经分析，它与两年前被福西特发现的蜡状 薄膜是同一种物质——聚乙烯。
由于这种聚乙烯是在高压条件下制得的，被称为高压
鞣革：兽皮的主要成分是动物蛋白质纤维。鞣
革剂与蛋白质中的氨基交联反应。最原始的方法10 是烟薰法，烟中的醛为鞣革剂。
3、最早的涂料——生漆 （国漆、大漆、土漆）
漆树在秦汉时期主要分布在黄河流域，后来由于 中原气候变冷，漆树现主要分布在四川盆地。
桼
（木汁如水滴而下）
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➢ 水乳胶漆，主成分是具有双键侧链的漆酚，经氧 化后聚合成高分子链。
第6章 聚合物的结构 高分子物理
第7章 聚合物的性质 高分子物理
第8章 合成材料
高分子材料
第9章 聚合物的加工成型 高分子加工 5
第1章 概论
1.1 高分子科学的发展史
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发展期
争鸣期
萌芽期
蒙昧期
人类的文明史 = 材料的发展史
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材料与时代的发展
铁器 时代
钢铁 时代
塑料
高分子 合成纤维 时代 合成橡胶
制造色漆一定要加“油”，战国时期就掌握了这项技术。 现在“油漆”二字就来源于此。
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（2）制脱胎漆器 • 漆器要有胎才能上漆，但有胎漆器太重。 • 汉代出现脱胎漆器，先做成泥胎，然后用麻布等作底衬，
上漆到适当厚度后用水溶掉泥胎。 • 1898年中国的脱胎漆器在巴黎世界博览会获头等金奖，
从而驰名世界。
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4、最早的黏合剂——中国墨
中国墨的发明人是韦诞（公元179－253）
墨 ＝ 烟灰 ＋ 明胶（粘合剂）
烟灰：用松木烧成的松烟最好，碳颗粒极细。 明胶：由动物的皮、骨骼和甲壳等熬制而成。 以徽州人最擅长制墨，所以有“徽墨”之称。
德热纳(de Gennes)的软物 质学说。 弱力引起大变化。 以中国墨汁为例。
华北电力大学2013-2014年度本科生课程
高分子物理化学
张玉玲
能源化工教研室
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任课教师简介
➢ 2006年 哈尔滨工业大学 环境工程 博士 ➢ 2009年 哈尔滨工业大学 土木工程 博士后 ➢ ylzhang.hit@163.com ➢ 教四楼351室
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主要参考书目：
教材名称
高分子科学简明教程
参考书