高分子合成材料及应用

尼龙的诞生
1934年美国化学家 W.H.Carothers发明尼龙66， 1939年杜邦公司正式投产，引起 极大的轰动
40年代后，自由基聚合和缩合聚合理论逐步确立
并趋于成熟 在理论指导下，一些重要的聚合物品 种相继投产 如：高压聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃、 尼龙、涤纶、丁苯橡胶、丁腈橡胶等
1932年，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 高分子科学作为一门新兴学科 Hermann Staudinger建立的标志。 （1881-1965）（德）
(4) 成熟时期
二十世纪三十年代到五十年代 高分子科学学说基本形成
促进了高分子合成工业的发展 进一步提供实验材料
高分子材料在工业方面的应用
在机械工业上
高分子材料
按不同分类方法分类

按来源：天然高分子材料和合成高分子材料 按主链结构：碳链、杂链和元素有机高分子材料 按性能和用途：橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘 剂、功能高分子材料
2.高分子科学的发展
(1) 蒙昧时期
19世纪中叶以前无意识地使用高分子材料 棉、麻、羊毛、丝绸、天然橡胶
(2) 萌芽时期 19世纪后期二十世纪初 出现化学改性和人工合成的高分子 橡胶工业：硫化工艺、硬橡胶、橡皮擦

塑料工业：纤维素的硝化和乙酰化、酚醛树脂
1839年，美国人 Charles Goodyear发 现天然橡胶与硫磺共热 后明显地改变了性能。
1869 年，美国的 John Wesley Hyatt（18371920) 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)。
材料化学---
高分子材料
林志丹
主要内容
高分子材料简介
热塑性和热固性塑料 橡胶 纤维 功能高分子材料 聚合物基复合材料
• 高分子材料简介：
1. 材料与材料分类 2. 高分子科学的发展
3. 高分子材料在现代化建设中的作用
4. 高分子的合成、结构及性能
1. 什么是材料？


具有满足指定条件下使用要求的形态和物理性状 的物质称为材料。
一个年产20万吨的合成纤维厂，相当于400万亩高产棉田的 产量，或4000万头绵羊一年的产毛量，可织15亿米布。 年产 1 万吨天然橡胶，需要热带或亚热带土地 10 万亩，栽种 3000万株橡胶树，需要劳力 5万个，且栽树到割胶需用 6－ 8 年的时间，只相当于一个 150人规模的合成橡胶厂的年产量 。
40~70的30年间，每隔10年全世界三大合成材 料（塑料、橡胶、纤维）的产量就翻两翻多
70~80年代，全世界三大合成材料的产量增加 一倍多
Байду номын сангаас
三大合成材料
塑料的产量以体积计已超过钢铁的产量 合成橡胶的产量为天然橡胶的两倍以上 化学纤维的产量已大大超过天然纤维
获得诺贝尔奖的高分子科学家
科学家 H Staudinger K Ziegle, G Natta P J Flory A J Heeger A G Macdiarmid H Shirakawa 时间 1953 1963 1974 2000 贡献 链状大分子物质的发现 Ziegler-Natta催化剂 大分子物理化学实验和 理论带根本性的贡献 导电聚合物
材料和物质这两个概念，具有不同的函义。
材料总是和一定的应用相联系的。材料可由一种物质或 若干种物质构成； 同一种物质，由于制备方法或加工方法的不同，可制成 用途各异的不同类型的材料。 如：化学组成相同的PP，由于制备方法和成型加工方法 的不同，可制成纤维或塑料； 由化学物质或原料转变成适于一定用途的材料，其转变 过程称为材料化过程或称为材料工艺过程。
在工业方面的应用
在农业方面的应用
在医疗卫生方面的应用
在国防和科学技术方面
高分子合成材料迅速发展的原因
高分子合成材料有许多优良性能：比重小、比强度
大、弹性高、电绝缘性好、透明、耐热寒、腐蚀及 一些特殊性能，可适应多种多样的需求。
以石油、天然气为原料，来源丰富，适合现代化生
产，经济效益高，且不受地域、气候的限制，不受 自然灾害的影响，如：
次价键理论占统治地位，认为高分子物质是由 小分子的缔合体或大环化合物所组成
CH3 C HC CH2 CH2 CH2 CH2 CH C CH3 CH3 C HC CH2 CH2 CH2 CH2 CH C CH3
天然橡胶
C6H4
CH2O
C6H4
CH2O O
C6H4
CH2
酚醛树脂
OCH2
1920年，高分子科学创始人： Hermann Staudinger发表了 “论聚合”
材料的类别:
材料可从不同角度进行分类：
金属材料 有机－无机杂化材料 复合材料
化学组成分类
无机材料
有机材料（高分子材料） 气态
材 料 分 类
物理状态分类
液态 固态
单晶材料 多晶材料 非晶材料 复合材料
结构材料
作用分类 功能材料 建筑材料、耐火材料 研磨材料、电子材料 耐蚀材料、医用材料等
使用领域分类
美国高分子科学家布尔（Boor）评论说： 由于H. Staudinger，K. Ziegler， G. Natta， W. H. Carothers，以及P. J. Flory等化学家所做出的成就， 为现代高分子化学开创了一个黄金时代。
3. 高分子材料在现代化建设中的作用
高分子材料迅速发展的原因
1884 年，法国人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。
1909 年，美国人贝克兰(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。
(3) 争鸣时期
二十世纪初到三十年代有机化学和胶体 化学打压高分子科学
70年代后，发展了精细高分子，如高强度高分子、
功能高分子、生物医用高分子，向提高产量、改进 性能、发展功能等方面发展，提出“高分子设计” 目标
20世纪80、90年代后， “新材料革命”蓬勃兴起 21世纪，发展环境友好高分子，不仅包括高分子材
料本身，也包括环境友好的制造技术
高分子材料的产量