高分子第一章 绪论双语
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第一章 绪 论 Prolegomenon
聚苯乙烯
我被高分子 包围了呀！
有机玻璃 塑料 聚丙烯
聚氯乙烯
涤纶
酚醛塑料
聚四氟乙烯
高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，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。
高分子化学
研究高分子合成和改性的基本规律、 测定和分析高分子化合物的结构以及 根据使用性能的要求，“定制”或改 进某些高分子材料。 研究聚合物的结构与性能的关系，为设 计合成预定性能的聚合物提供理论指导， 是沟通合成与应用的桥梁。
2、十九世纪中叶：天然高分子的化学改性 高分子工业： - 1838 C.N.Goodyear 天然橡胶硫化 - 1845 C.F.Schobein 硝化纤维（二战时的炸 药原料） - 1868 J.W.Hyatt 硝化纤维塑料 - 1889 建成最早的人造丝工厂 - 1900 英国建成年产1000t粘胶纤维工厂 高分子科学： - 1870 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 结构式
高分子科学
高分子物理
高分子加工
研究聚合物加工成型的原理与工艺。
第一节 高分子化学的建立和发展 第一节、 高分子科学的建立与发展
1、十九世纪之前：天然高分子的加工利用 高分子工业： -公元前，蛋白质、淀粉、棉、毛、丝、麻、造纸、 油漆、虫胶等 高分子科学： - 1833年，Berzelius 提出 “Polymer”一词，指以共价键、 非共价键联结的聚集体
H.Staudinger
（1881~1965）
德国人，1903年在 Halla大学完成博士论 文。 毕业后在多所大学 任教。 早期研究有机化学， 后转向对天然有机物 的结构研究。 1920年，在《德国化学会志》上发表划时代的文章《论聚合》, 首次提出高分子的概念。 1932年，发表专著《高分子有机化合物》，标志着高分子化学 的诞生。
5、二十世纪末期至今：高分子科学的扩展与深化 高分子工业： - 80年代初，三大合成材料产量超过10亿t，其中塑料 8500万t，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
高分子科学： - 提出分子设计概念 - 1983 O.W.Webster 基团转移聚合 - 1994 王锦山 原子（基团）转移自由基聚合
胶粘剂是指具有良好的粘合 性能，可将两种相同或不相 同的物体粘接在一起的连接 材料
第二节 高分子的基本概念
高分子化学（Polymer Chemistry） 研究聚合物合成与化学反应的一门科学。 涉及到两大类反应： 聚合物的合成反应（聚合反应，Polymerization） 小分子 大分子
聚合物的化学反应（Polymer Reaction） 大分子 新的大分子 小分子
反应的机理 反应的动力学 反应的影响因素 反应的实施方法
高分子的基本概念
第三节 高分子化合物的分类和命名
第四节 聚合反应 （PolymBaidu Nhomakorabearization）
第五节 高分子化合物的基本特点
注射机
* 1953年，在一次实验中意外发现由于反应釜中残留的痕量镍而只生成二聚体
* 1955年，进一步的研究发现用TiCl4和Al(C2H5)3 组成的催化体系，能使乙烯 在室温低压下迅速聚合成为高分子量的高密度聚乙烯， Ziegler 催 化剂由此诞生。
G.Natta（1903~1979）
意大利人，21岁获博士学位。毕业后在多所大学任教， 同时兼任Montecatini（蒙埃）公司顾问。主要从事有机 合成和高分子结构研究。高度重视工业工作，不单纯学 术生涯。一生发表论文700余篇，专利约百项。 * 1930年，开始进行高分子结构研究 * 1952年，受Ziegler 研究结果影响，开始对Ziegler催化剂进行进一步研究 * 1954年， 用TiCl3和Al(C2H5)3 组成的催化体系得到聚丙烯 * 1954年，对聚丙烯的结构进行研究发现为“全同立构”
3、二十世纪初叶：高分子工业和科学的创立的准备时期 高分子工业： - 1907 L.Backeland 酚醛树脂 - 1911 丁钠橡胶 - 1914 醋酸纤维和塑料 - 1925 醋酸乙烯工业化 - 1928 聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯 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 - 1907 W.Ostwold 提出分子胶体概念 - 1920 H.Staudinger 提出“共价键联结的大分子” 之现代高分子概念
挤 出 生 产 线 举 例
薄 膜
单螺杆挤出机
两层共挤机头
多层共挤片材生产线
挤出生产线举例——薄膜
4、二十世纪30~40年代：高分子工业和科学的创立时期
高分子工业： -塑料：PVC(1931)、PS(1934)、LDPE(1939)、ABS (1948) -橡胶：氯丁胶(1931)、丁基胶(1940)、丁苯胶(1940) -纤维：PVC(1931)、尼龙-66(1938)、PET(1941)、维纶（1948） 高分子科学： - 1932 H.Staudinger 《高分子有机化合物》出版 - 1929~40 W.H.Carothers. P.J.Floury 缩聚反应理论 - 1932~38 W.Kuhn, K.H.Mayer 橡胶弹性理论 - 1935~48 H.Mark, F.R.Mayo, et al 链式聚合反应和共 聚合理论 - 1942~49 P.J.Flory, M.L.Huggins, et al 高分子溶液理论 - 40年代 Harkin-Smith-Ewart 乳液聚合理论
1953年因“链状大分子物质的发现”获诺贝尔化学
Ziegler-Natta催化剂的发现
* 二十世纪50年代，石油化工为高分子合成提供了廉价丰富的原料，但其中最 多的α-烯烃由于没有合适的催化剂而末能得到充分使用。
K.Ziegler （1898~1973）
德国人， 22岁获博士学位。毕业后在多所大学任教，主要 从事金属有机化合物研究。治学严谨，重视理论与实践相 结合。实验技巧娴熟，危险实验常亲自做。一生发表论文 200余篇。 对助手要求严格，对重要的书要求助手“通背 ” “翻破”为止。1946年起任前联邦德国化学会会长。 * 1923年，开始碱金属有机化合物研究 * 1948年，用AlH3与乙烯反应，得到不带支链的高级烯烃
1974年因在长链分子物理化学性质方面的研究 获诺贝尔化学奖
Alan.G.MacDiarmid
(1927~)
Alan.J.Heeger
(1936~)
白川英树
（1936~）
美国人，现任宾 夕法尼亚大学化学 教授
美国人，现任加 利福尼亚大学巴巴 拉分校聚合物和有 机固体研究所所长
日本人，现任筑 波大学材料科学研 究所化学教授
1963年， K.Ziegler 和 G.Natta 因“在高分子合成
和工艺领域中的重大发现”共同获诺贝尔化学奖
P.J.Flory
(1910~1985)
美国人，1934年获博士学位 后，作为物理化学家进入杜邦 公司，在Carothers手下工作。 Carothers鼓励他从事将数学方 法用于高分子领域的研究。 按照这一思路， Flory的研 究在许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、高分子溶液的 热力学研究等。
2000年因在导电聚合物领域的开创性工作共同 获诺贝尔化学奖
高分子材料的主要分类
塑料 产量最大，与国民经济、人民生活关系密切 橡胶 故称为“三大合成材料” 纤维 涂料 涂料是涂布于物体表面能结成 胶粘剂 坚韧保护膜的涂装材料 功能高分子
功能高分子是指在高分子主链 和侧枝上带有反应性功能基团，并具 有可逆或不可逆的物理功能或化学活 性的一类高分子
卧式注射机
卧式注射机的工作原理
*
Schematic of thermoplastic Injection molding machine
柱塞式注射成型原理
常见的挤出产品
有管材、板材、单丝、薄膜、异型材（塑料门 窗）、电线、电缆包皮等。
挤出生产线举例——管材
挤出生产线举例-管材 异型材
聚苯乙烯
我被高分子 包围了呀！
有机玻璃 塑料 聚丙烯
聚氯乙烯
涤纶
酚醛塑料
聚四氟乙烯
高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，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。
高分子化学
研究高分子合成和改性的基本规律、 测定和分析高分子化合物的结构以及 根据使用性能的要求，“定制”或改 进某些高分子材料。 研究聚合物的结构与性能的关系，为设 计合成预定性能的聚合物提供理论指导， 是沟通合成与应用的桥梁。
2、十九世纪中叶：天然高分子的化学改性 高分子工业： - 1838 C.N.Goodyear 天然橡胶硫化 - 1845 C.F.Schobein 硝化纤维（二战时的炸 药原料） - 1868 J.W.Hyatt 硝化纤维塑料 - 1889 建成最早的人造丝工厂 - 1900 英国建成年产1000t粘胶纤维工厂 高分子科学： - 1870 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 结构式
高分子科学
高分子物理
高分子加工
研究聚合物加工成型的原理与工艺。
第一节 高分子化学的建立和发展 第一节、 高分子科学的建立与发展
1、十九世纪之前：天然高分子的加工利用 高分子工业： -公元前，蛋白质、淀粉、棉、毛、丝、麻、造纸、 油漆、虫胶等 高分子科学： - 1833年，Berzelius 提出 “Polymer”一词，指以共价键、 非共价键联结的聚集体
H.Staudinger
（1881~1965）
德国人，1903年在 Halla大学完成博士论 文。 毕业后在多所大学 任教。 早期研究有机化学， 后转向对天然有机物 的结构研究。 1920年，在《德国化学会志》上发表划时代的文章《论聚合》, 首次提出高分子的概念。 1932年，发表专著《高分子有机化合物》，标志着高分子化学 的诞生。
5、二十世纪末期至今：高分子科学的扩展与深化 高分子工业： - 80年代初，三大合成材料产量超过10亿t，其中塑料 8500万t，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
高分子科学： - 提出分子设计概念 - 1983 O.W.Webster 基团转移聚合 - 1994 王锦山 原子（基团）转移自由基聚合
胶粘剂是指具有良好的粘合 性能，可将两种相同或不相 同的物体粘接在一起的连接 材料
第二节 高分子的基本概念
高分子化学（Polymer Chemistry） 研究聚合物合成与化学反应的一门科学。 涉及到两大类反应： 聚合物的合成反应（聚合反应，Polymerization） 小分子 大分子
聚合物的化学反应（Polymer Reaction） 大分子 新的大分子 小分子
反应的机理 反应的动力学 反应的影响因素 反应的实施方法
高分子的基本概念
第三节 高分子化合物的分类和命名
第四节 聚合反应 （PolymBaidu Nhomakorabearization）
第五节 高分子化合物的基本特点
注射机
* 1953年，在一次实验中意外发现由于反应釜中残留的痕量镍而只生成二聚体
* 1955年，进一步的研究发现用TiCl4和Al(C2H5)3 组成的催化体系，能使乙烯 在室温低压下迅速聚合成为高分子量的高密度聚乙烯， Ziegler 催 化剂由此诞生。
G.Natta（1903~1979）
意大利人，21岁获博士学位。毕业后在多所大学任教， 同时兼任Montecatini（蒙埃）公司顾问。主要从事有机 合成和高分子结构研究。高度重视工业工作，不单纯学 术生涯。一生发表论文700余篇，专利约百项。 * 1930年，开始进行高分子结构研究 * 1952年，受Ziegler 研究结果影响，开始对Ziegler催化剂进行进一步研究 * 1954年， 用TiCl3和Al(C2H5)3 组成的催化体系得到聚丙烯 * 1954年，对聚丙烯的结构进行研究发现为“全同立构”
3、二十世纪初叶：高分子工业和科学的创立的准备时期 高分子工业： - 1907 L.Backeland 酚醛树脂 - 1911 丁钠橡胶 - 1914 醋酸纤维和塑料 - 1925 醋酸乙烯工业化 - 1928 聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯 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 - 1907 W.Ostwold 提出分子胶体概念 - 1920 H.Staudinger 提出“共价键联结的大分子” 之现代高分子概念
挤 出 生 产 线 举 例
薄 膜
单螺杆挤出机
两层共挤机头
多层共挤片材生产线
挤出生产线举例——薄膜
4、二十世纪30~40年代：高分子工业和科学的创立时期
高分子工业： -塑料：PVC(1931)、PS(1934)、LDPE(1939)、ABS (1948) -橡胶：氯丁胶(1931)、丁基胶(1940)、丁苯胶(1940) -纤维：PVC(1931)、尼龙-66(1938)、PET(1941)、维纶（1948） 高分子科学： - 1932 H.Staudinger 《高分子有机化合物》出版 - 1929~40 W.H.Carothers. P.J.Floury 缩聚反应理论 - 1932~38 W.Kuhn, K.H.Mayer 橡胶弹性理论 - 1935~48 H.Mark, F.R.Mayo, et al 链式聚合反应和共 聚合理论 - 1942~49 P.J.Flory, M.L.Huggins, et al 高分子溶液理论 - 40年代 Harkin-Smith-Ewart 乳液聚合理论
1953年因“链状大分子物质的发现”获诺贝尔化学
Ziegler-Natta催化剂的发现
* 二十世纪50年代，石油化工为高分子合成提供了廉价丰富的原料，但其中最 多的α-烯烃由于没有合适的催化剂而末能得到充分使用。
K.Ziegler （1898~1973）
德国人， 22岁获博士学位。毕业后在多所大学任教，主要 从事金属有机化合物研究。治学严谨，重视理论与实践相 结合。实验技巧娴熟，危险实验常亲自做。一生发表论文 200余篇。 对助手要求严格，对重要的书要求助手“通背 ” “翻破”为止。1946年起任前联邦德国化学会会长。 * 1923年，开始碱金属有机化合物研究 * 1948年，用AlH3与乙烯反应，得到不带支链的高级烯烃
1974年因在长链分子物理化学性质方面的研究 获诺贝尔化学奖
Alan.G.MacDiarmid
(1927~)
Alan.J.Heeger
(1936~)
白川英树
（1936~）
美国人，现任宾 夕法尼亚大学化学 教授
美国人，现任加 利福尼亚大学巴巴 拉分校聚合物和有 机固体研究所所长
日本人，现任筑 波大学材料科学研 究所化学教授
1963年， K.Ziegler 和 G.Natta 因“在高分子合成
和工艺领域中的重大发现”共同获诺贝尔化学奖
P.J.Flory
(1910~1985)
美国人，1934年获博士学位 后，作为物理化学家进入杜邦 公司，在Carothers手下工作。 Carothers鼓励他从事将数学方 法用于高分子领域的研究。 按照这一思路， Flory的研 究在许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、高分子溶液的 热力学研究等。
2000年因在导电聚合物领域的开创性工作共同 获诺贝尔化学奖
高分子材料的主要分类
塑料 产量最大，与国民经济、人民生活关系密切 橡胶 故称为“三大合成材料” 纤维 涂料 涂料是涂布于物体表面能结成 胶粘剂 坚韧保护膜的涂装材料 功能高分子
功能高分子是指在高分子主链 和侧枝上带有反应性功能基团，并具 有可逆或不可逆的物理功能或化学活 性的一类高分子
卧式注射机
卧式注射机的工作原理
*
Schematic of thermoplastic Injection molding machine
柱塞式注射成型原理
常见的挤出产品
有管材、板材、单丝、薄膜、异型材（塑料门 窗）、电线、电缆包皮等。
挤出生产线举例——管材
挤出生产线举例-管材 异型材