高分子科學(xué)的發(fā)展歷程課件

1、高分子科學(xué)發(fā)展歷程 由碳纖維和鋁合金制成的賽車底盤法拉利F1車隊(duì)1839年 美國(guó)人Charles Goodyear發(fā)現(xiàn)天然橡膠與硫磺共熱后明顯地改變了性能，使它從硬度較低、遇熱發(fā)粘軟化、遇冷發(fā)脆斷裂的不實(shí)用的性質(zhì)，變?yōu)楦挥袕椥浴⒖伤苄缘牟牧?。橡膠園丑卻受寵的合成橡膠 1869年 美國(guó)人海厄特（John Wesley Hyatt）把硝化纖維、樟腦和乙醇的混合物在高壓下共熱，制造出了第一種人工合成塑料“賽璐珞” （celluloid )。這是人類發(fā)明的第一種合成塑料。三年后，第一個(gè)生產(chǎn)賽璐珞的工廠在美國(guó)建成投產(chǎn)，標(biāo)志著塑料工業(yè)的開始。 賽璐珞現(xiàn)在主要用于制造乒乓球、眼鏡架、玩具、鋼筆桿、裝潢品等。

2、 1855年瑞士人奧蒂瑪斯把纖維素放在硝酸中得到硝化纖維素溶液，制得第一根人造纖維；1884年查唐納脫把硝化纖維素放在酒精和乙醚中得到溶液，得到人造絲；纖維的發(fā)展1909年美國(guó)人貝克蘭（Baekeland）用苯酚與甲醛反應(yīng)制造出第一種完全人工合成的塑料酚醛樹酯。拉開了人類應(yīng)用合成高分子材料的序幕。保溫材料之王酚醛泡沫 1922年， 德國(guó)人Hermann Staudinger發(fā)表了“關(guān)于聚合反應(yīng)”的劃時(shí)代的論文，提出：高分子物質(zhì)是由具有相同化學(xué)結(jié)構(gòu)的單體經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)（聚合），通過化學(xué)鍵連接在一起的大分子化合物，高分子或聚合物一詞即源于此。 1932年他發(fā)表了專著高分子有機(jī)化合物，標(biāo)志著高分子科學(xué)

3、的正式誕生。為表彰他對(duì)高分子科學(xué)作出的巨大貢獻(xiàn)，1953 年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?wù)绞谟枇怂?, 從而使他成為世界上獲此殊榮的第一位高分子學(xué)者。 1935年 杜邦公司基礎(chǔ)化學(xué)研究所有機(jī)化學(xué)部的Carothers合成出聚酰胺66，即尼龍（耐綸 錦綸）。尼龍?jiān)?938年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的合成纖維品種 。 1930年 德國(guó)人用金屬鈉作為催化劑，用丁二烯合成出丁鈉橡膠和丁苯橡膠。 1940年英國(guó)人T. R. Whinfield合成出聚酯纖維（PET）。 1940年代Peter Debye 發(fā)明了通過光散射測(cè)定高分子物質(zhì)分 子量的方法。 1948年美國(guó)Paul Flory 建立了高分子長(zhǎng)鏈結(jié)

4、構(gòu)的數(shù)學(xué)理論，1974年榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 主要貢獻(xiàn)：利用等活性假設(shè)及直接的統(tǒng)計(jì)方法，他計(jì)算了高分子分子量分布，即最可幾分布，并利用動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了等活性假設(shè)；引入鏈轉(zhuǎn)移概念，將聚合物統(tǒng)計(jì)理論用于非線性分子，產(chǎn)生了凝膠理論；Flory-Huggins格子理論；1948年作出了最重要的貢獻(xiàn)，即提出“排除體積” 理論和溫度概念；他的著作“Principles of polymer chemistry” （1953）是高分子學(xué)科中的Bible?！癋or his fundamental achievements, both theoretical and experimental, in the phy

5、sical chemistry of the macromolecules”Paul J. Flory1953年齊格勒在低壓條件下合成出聚乙烯，隨后納塔合成出聚丙烯，1963齊格勒、納塔獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 1956年Szwarc提出活性聚合概念，高分子進(jìn)入分子設(shè)計(jì)時(shí)代。1956年發(fā)現(xiàn)了在負(fù)離子聚合反應(yīng)過程中可使鏈終止反應(yīng)停止進(jìn)行，從而得到活的高分子負(fù)離子。用這個(gè)方法可制得多種嵌段共聚物（見嵌段共聚合）、其他“分子設(shè)計(jì)”成的高分子，以及單分散高分子等。 1971年S. L Wolek 發(fā)明可耐300高溫的Kevlar。 梅里菲爾德在20世紀(jì)50和60年代發(fā)展的革新方法，是基于構(gòu)想多肽合成的關(guān)鍵在

6、于將第一個(gè)氨基酸固定在不溶性固體上，其他氨基酸隨后便可一個(gè)接一個(gè)地連于固定端，順序完成后所形成的鏈即可輕易地與固體分離。這一過程可利用機(jī)器操作，經(jīng)證明效率很高。在激素和酶等物質(zhì)的研究上，以及在胰島素等藥物和干擾素等物質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)上有重大意義。梅里菲爾德因發(fā)展出這種依預(yù)定順序合成氨酸鏈或多肽的簡(jiǎn)單而巧妙的方法，而獲得1984年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 De Gennes（法) 1991 物理獎(jiǎng) 對(duì)液晶和高分子物質(zhì)有序現(xiàn)象提出了標(biāo)度理論從臨界現(xiàn)象認(rèn)識(shí)分子，在物理-化學(xué)之間架設(shè)了橋梁提出“軟物質(zhì)”概念 世界性人才、當(dāng)代之牛頓 “for discovering that methods developed fo

7、r studying order phenomena in simple systems can be generalized to more complex forms of matter, in particular to liquid crystals and polymers ”De GennesHeeger、 MacDiarmid(美)、 白川英樹(日) 2000 化學(xué)獎(jiǎng)導(dǎo)電高分子研究，聚乙炔摻雜后，電導(dǎo)率從 3.2x10-6-1cm-1增加到38-1cm-1，提高了1000萬倍（接近鋁、銅）提出孤子概念A(yù)lan J. Heeger1936Alan G. MacDiarmid b.

8、1936b. 1927Hideki Shirakawa 白川英樹（Shirakawa）從事聚乙炔聚合機(jī)理研究 韓國(guó)研修生出現(xiàn)幸運(yùn)的失誤，使白川得到膜狀聚乙炔 偶然的機(jī)遇，麥克迪爾米德（MacDiarmid）首先注意 到白川的聚乙炔膜。三人在美國(guó)合作研究。黑格（Heeger）為了說明聚乙炔的導(dǎo)電性，提出孤子的 概念，才有了薄膜顯示材料的誕生?！癋or the discovery and development of conductive polymers”至今高分子科學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者H. Staudinger （德國(guó)） : 把“高分子”這個(gè)概念引進(jìn)科學(xué)領(lǐng)域，并確立了高分子溶液的粘度與分子量之間的關(guān)系（1953年諾貝爾獎(jiǎng)） K.Ziegler （德國(guó)）, G.Natta （意大利） : 乙烯、丙烯配位聚合 （1963年諾貝爾獎(jiǎng)）P. J. Flory (美國(guó)）: 聚合反應(yīng)原理、高分子物理性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系（1974年諾貝爾獎(jiǎng)）。RBMerriffield將功能化的聚苯乙烯用于多肽和蛋白質(zhì)的合成（1984的諾貝