高分子材料绪论

Synthetic rubber, elastomer
Synthetic fibers
Kevlar Vest
Functional polymers
Development of Polymer Science
高分子科学的形成与发展
化学改性到人工合成
高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早
第一种合成塑料
1910年，美籍比利时化学家贝克兰德将苯酚与甲醛进行反应， 得到酚醛树脂，加热模压，制得第一种合成塑料
将酚醛树脂添加木屑加热、加压模塑成各种制品，以他的姓氏 命名，俗称称为电木
一战后，无线电、收音机等电气工 业迅猛发展，增加了对电木的需求， 一直使用到今天
1926年3月，美国《塑料》杂志 将塑料定义为
20世纪30年代，出现以尿素为原料的三聚氰胺－甲醛树脂，可制 造耐电弧的材料，且耐火、耐水、耐油
30年代，合成一系列烯烃类加聚物，并实现工业化
PVC (1927~1937)
PVAc (1936)
PMMA (1927~1931)
PS
(1934~1937)
LDPE (1939)
PA66 (1935- 1938)
19世纪60、70年代：大品种通用高分子发展、成熟，工程塑 料发展期
1960-1980年逐步发展烯烃聚合的高效催化剂、工艺和一系列新品种，产 量迅速增加；
“一种物质的性质，使它可以 形成任何想要的形状，而不像非 塑性物质那样需要切凿”
贝克兰德(1863-1944) 美国化学家 1909 发明酚醛塑料
它们的分子量究竟是多少，它为什么难于透过半透膜而有点象 胶体，它为什么没有固定的熔点和沸点，不易形成结晶？
H. Staudinger 于二十世纪二十年代后期 建立了高分子学科
1.根据材料的来源分类：天然材料和人工材料 2.根据用途和性能分类：结构材料和功能材料 3.根据材料成熟程度分类：传统材料和新兴材料 4.根据材料的化学性质分类：金属材料、无机非
金属材料、有机高分子材料和复合材料
什么是高分子材料
❖高分子材料(macromolecular material)是以高 分子化合物为基础的一大类材料的总称。是由相对 分子质量较高的化合物构成的材料。
这据说是当 H. Staudinger第一次论证高分子概念 时得到的忠告
“亲爱的同事,放弃你那个大分子的概念 吧!......因为世界上决不存在大分子那样的 东西。”
1953年，Staudinger被授予诺贝尔奖。现在人们都已 非常清楚：塑料以及橡胶、纤维素、DNA等很多物 质都是大分子。
1918，奥地利化学家约翰制得脲醛树脂，用它制成的塑料无色 而有耐光性，并有很高的硬度和强度，更不易燃，能透过光线， 又称电玉。20世纪20年代，电玉在欧洲曾被用作玻璃代用品
高分子材料
第一章 绪 论
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现代科技与现代文明 三大支柱
能材信 源料息
全球新技术革命的四大标志 (新材料技术、新能源技术、信息技术、生物技术)
材料的分类
现工业化； 1935年 H.Mark 提出加聚动力学方程； 1939年 P. J. Flory提出缩聚中官能团等活性、分子量与反应程度关系等理
论； 1940-1948年 建立了一系列测定聚合物分子量的方法（最著名的为Mark-
Houwink方程： [] = K M ）； 1942年 发展高分子溶液的统计热力学理论（Flory, Huggins等）； 1945-1947年 对自由基加聚机理的研究已趋于成熟；
❖高分子化合物（macromolecular compound）常简 称高分子或大分子（macromolecule)
❖聚合物（polymer）、高聚物（high polymer） ❖ 通常情况下，人们并不严格区分这些概念的微细差
别，而认为是同一类材料的不同称谓。
General Plastics
Engineering plastics
PET
(1940-1945)
1930-1950年：合成高分子工业初创期，高分子理论走向成熟
1935年 W. H. Carothers 合成出尼龙-66，38年实现工业化。 1940年 涤纶合成成功，于45年实现工业化； 1927-1950年期间，PVC，PS，PMMA，Teflon，LDPE等自由基聚合产品相继实
在Staudinger的理论出现之前，科学界对塑料、 橡胶和其他分子量很高的材料的本质认识一直是 不清楚的。对19世纪的大多数研究学者来说，分 子量超过10,000g/mol的物质似乎是难以置信的， 他们把这类物质同由小分子稳定悬浮液构成的胶 体系统混为一谈。
Staudinger否定了这些物质是有机胶体的观点。他 假定那些高分子量的物质，即聚合物，是由共价键形 成的真实大分子，并在其大分子理论中阐明了聚合物 由长链构成，链中单体（或结构单元）通过共价键彼 此连接。较高的分子量和大分子长链特征决定了聚合 物独特的性能。尽管一开始他的假设并不为大多数科 学家所认可，但最终这种解释得到了合理的实验证实， 为工业化学家们的工作提供了有力的指导，从而使得 聚合物的种类迅猛地增长。
1953-1960年：配位聚合与离子聚合的发现与发展
1953年 K. Ziegler发现TiCl4/有机铝催化乙烯聚合，开创配位聚合领域 1954年 G. Natta发现全同立构聚丙烯及其合成方法； 1955年 Szwarc发现活性阴离子聚合，为嵌段聚合物（SBS等）奠定基础； 1956年 合成出与天然橡胶十分接近的高顺式聚异戊二烯；
1812年用酸水解树皮等，得到淀粉。 “橡胶”最早认识是印第安人，“卡乌巧乌” 1839年古德意发现天然橡胶与松节油、硫磺共热可改变性 能，化学上叫高分子化学改性，工业上叫硫化处理。 1864年，舍恩拜因用棉纤维经硝酸、硫酸混合液处理，发 明了火药棉。 1865年帕克尔对胶棉处理，得到第一种人造塑料------赛 璐珞。 1892年克罗斯以木纤维生产粘胶纤维。