高分子物理發(fā)展歷程

.,人類直接利用天然高分子，可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)期，比如利用纖維素造紙，利用蛋白質(zhì)練絲和鞣革，利用生漆作涂料和利用動(dòng)物膠作墨的粘合劑等等。但人工合成高分子化合物則是二十世紀(jì)才開(kāi)始的。雖然在十九世紀(jì)的中后期人們已經(jīng)知道對(duì)天然高分子進(jìn)行改性，典型例子是天然橡膠的硫化成功(1839年)和硝酸纖維素的發(fā)現(xiàn)(1846年)。然而真正從小分子出發(fā)合成高分子化合物是從酚醛樹(shù)脂開(kāi)始的(1907年)。接著1912年出現(xiàn)了丁鈉橡膠。,.,1920年德國(guó)人史道丁格(Standinger)發(fā)表了劃時(shí)代的文獻(xiàn)“論聚合”。他提出了“高分子”、“長(zhǎng)鏈大分子”的概念。他預(yù)言了一些含有某些官能團(tuán)的有機(jī)物可以通過(guò)官能團(tuán)間的反應(yīng)而聚合，比如聚苯乙烯、聚甲醛等，后來(lái)都得到了證實(shí)。但在1926年的“自然科學(xué)研究者”會(huì)議(德國(guó))上大家都主張纖維素是低分子，只有史道丁格孤軍奮戰(zhàn)。4年之后，在法蘭克德(德國(guó))召開(kāi)的“有機(jī)化學(xué)與膠體化學(xué)”年會(huì)上“高分子”學(xué)說(shuō)終于取得了勝利，堅(jiān)持纖維素是低分子的只有一人。史道丁格的學(xué)說(shuō)在1932年法拉第學(xué)會(huì)上得到公認(rèn)。史道丁格是高分子科學(xué)的奠基人，為了表彰他的杰出貢獻(xiàn)，1953年72歲的他登上了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。,.,一旦高分子學(xué)說(shuō)被確立起來(lái)，便有力地促進(jìn)了高分子合成工業(yè)的發(fā)展。上世紀(jì)的二十年代末和三四十年代，大量重要的新聚合物被合成出來(lái)，比如醇酸樹(shù)脂(1926)、聚氯乙稀(1928)、脲醛樹(shù)脂(1929)、聚苯乙烯(1930)、聚甲基丙烯酸甲酯(1930)、高壓聚乙烯(1935)、聚醋酸乙烯(1936)、丁基橡膠(1940)、滌綸纖維(1941)、聚氨酯(1943)、環(huán)氧樹(shù)脂(1947)、ABS(1948)等。,.,到了五十年代，德國(guó)的齊格勒(Ziegler)和意大利的納塔(Natta)發(fā)明了新的催化劑，使乙烯低壓聚合制備高密度聚乙烯(1953)和丙烯定向聚合制備全同聚丙烯(1955)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。這是高分子科學(xué)又一個(gè)里程碑，1963年齊格勒和納塔分享了當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。此后，新的高效催化劑的問(wèn)世，使聚乙烯、聚丙烯的生產(chǎn)更大型化，價(jià)格更便宜。順丁橡膠(1959)、異戊橡膠(1959)和乙丙橡膠(1960)等彈性體獲大規(guī)模發(fā)展，同時(shí)聚甲醛(1956)、聚碳酸酯(1957)、聚酰亞胺(1962)、聚砜(1965)、聚苯硫醚(1968)等工程塑料相繼問(wèn)世。各種新的高強(qiáng)度、耐高溫等高分子材料層出不窮。所以從這一時(shí)期開(kāi)始高分子全面走向了繁榮。,.,高分子合成工業(yè)的成就又反過(guò)來(lái)極大地促進(jìn)了高分子科學(xué)理論的發(fā)展。美國(guó)化學(xué)家弗洛里(Flory)從上世紀(jì)四十年代至七十年代在縮聚反應(yīng)理論、高分子溶液的統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)和高分子鏈的構(gòu)象統(tǒng)計(jì)等方面作出了一系列杰出的貢獻(xiàn)，進(jìn)一步完善了高分子學(xué)說(shuō)。弗洛里因此獲得了1974年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，成為高分子科學(xué)史上第三個(gè)里程碑。后來(lái)法國(guó)的德熱納(deGennes)把現(xiàn)代凝聚態(tài)物理學(xué)的新概念如軟物質(zhì)、標(biāo)度律、復(fù)雜流體、分形、魔梯、圖樣動(dòng)力學(xué)、臨界動(dòng)力學(xué)等嫁接到高分子科學(xué)的研究中來(lái)。他的這些概念豐富了高分子學(xué)說(shuō)，德熱納獲得了1991年度諾貝爾物理獎(jiǎng)。日本的白川英樹(shù)（Shirakawa）因?qū)щ姼叻肿臃矫娴奶厥庳暙I(xiàn)獲得了2000年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。,.,當(dāng)今，高分子科學(xué)與高分子工業(yè)的研究和發(fā)展方向是：（1）通過(guò)新型高效催化劑的開(kāi)發(fā)，重要的通用高分子品種向更大型工業(yè)化發(fā)展；（2）通過(guò)新型聚合方法、化學(xué)和物理改性以及復(fù)合，獲得新性能、新品種、新用途的高聚物；（3）開(kāi)發(fā)功能高分子如生物高分子、光敏高分子、導(dǎo)電高分子等等。,.,1852年，美國(guó)化學(xué)家古特義在做試驗(yàn)時(shí)，無(wú)意之中把盛橡膠和硫磺的罐子丟在爐火上，橡膠和硫磺受熱后流淌在一起，形成了塊狀膠皮，從而發(fā)明了橡膠硫化法。古特義的這一偶然行為，是橡膠制造業(yè)的一項(xiàng)重大發(fā)明，掃除了橡膠應(yīng)用上的一大障礙，使橡膠從此成為了一種正式的工業(yè)原料，從而也使與橡膠相關(guān)的許多行業(yè)蓬勃發(fā)展成為了可能。隨后，古特義又用硫化橡膠制成了世界上的第一雙橡膠防水鞋。,.,30年代時(shí)，經(jīng)濟(jì)大蕭條，化工公司急需新的“拳頭產(chǎn)品”，好沖出困境。同時(shí)，科技新發(fā)現(xiàn)像雨后春筍，此起彼伏，但很多發(fā)現(xiàn)都是“撞”上的，并沒(méi)有理論指導(dǎo)，所以很多公司的實(shí)驗(yàn)室里，都是四處撒網(wǎng)，希望捕到大魚(yú)，英國(guó)的帝國(guó)化學(xué)公司（卜內(nèi)門的后裔）也不例外。1933年3月24日，那是一個(gè)星期五，帝化的兩個(gè)化學(xué)家E.W.Fawcett和R.O.Gibson一氣搭起了好幾十個(gè)實(shí)驗(yàn)，把有希望的基本有機(jī)物質(zhì)有放在一起，設(shè)定各種反應(yīng)條件，尤其是高溫高壓，希望“撞上”一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)。其中有一個(gè)容器里，裝的是乙烯氣體和benzaldehyde，壓力是170個(gè)大氣壓，溫度是170度。星期一了，預(yù)期的反應(yīng)沒(méi)有發(fā)生，但是容器底部有一些白色的蠟狀粉末。測(cè)試表明，這是乙烯的聚合物，和benzaldehyde沒(méi)有關(guān)系，聚乙烯就這樣意外地發(fā)現(xiàn)了。,.,第二次乙烯聚合要到1935年才實(shí)現(xiàn)，盡管實(shí)驗(yàn)器材在高溫高壓下發(fā)生泄漏，實(shí)驗(yàn)還是獲取了少量聚乙烯。這期間，據(jù)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)聚乙烯具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性，防水，無(wú)異味，耐酸，耐堿，尤其出色的是絕緣性。,.,這時(shí)，第二次世界大戰(zhàn)的陰云已經(jīng)籠罩在歐洲頭上。聚乙烯的出色的絕緣性能被寄予很大希望，尤其是用于潛艇通信設(shè)備或雷達(dá)的電纜絕緣，聚乙烯的性質(zhì)和生產(chǎn)也成了機(jī)密。帝化根據(jù)實(shí)驗(yàn)室里合成的8克聚乙烯，斷然決定建立一個(gè)年產(chǎn)100噸的聚乙烯廠，產(chǎn)量是根據(jù)潛艇部隊(duì)的需要而定的。39年9月1日，帝化的聚乙烯廠投產(chǎn)了。同一天，德國(guó)入侵波蘭。由于陰差陽(yáng)錯(cuò)的原因，潛艇沒(méi)有用上聚乙烯，但聚乙烯絕緣用于反潛飛機(jī)的機(jī)載雷達(dá)，在大西洋之戰(zhàn)中，為獵獲德國(guó)潛艇立下了汗馬功勞