第1章緒論天然高分子材料

第一章緒論12主要內(nèi)容高分子材料發(fā)展簡(jiǎn)史合成聚合物材料引發(fā)的問(wèn)題天然高分子材料簡(jiǎn)介教材及參考書(shū)目3檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐？時(shí)間？與其向美國(guó)學(xué)習(xí)，

不如向自然學(xué)習(xí)。一直被模仿從未被超越與天地合德必生生不息與天地離德必災(zāi)禍夭折人法地地法天天法道道法自然——

《道德經(jīng)》4出淤泥而不染？笑指白蓮閑處看污泥香里養(yǎng)靈珠5Lotuseffect-超疏水自清潔納米涂料Sharkskinisveryrough,coveredbylittleV-shapedbumps,madefromthesamematerialassharks'teeth.Theroughsurfacehasbeenshowntoreducefrictionwhenthesharkglidesthroughwater,whichiswhysharksaresurprisinglyquickandefficientswimmers.SwimLiketheSharks7高分子科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史。。。。。。15世紀(jì)，美洲瑪雅人，天然橡膠1812年，化學(xué)家在用酸水解木屑、樹(shù)皮、淀粉等植物的實(shí)驗(yàn)中得到了葡萄糖，證明淀粉、纖維素都由葡萄糖組成。

81826年，M.Faraday通過(guò)元素分析發(fā)現(xiàn)橡膠的單體分子是C5H8，后來(lái)人們測(cè)出C5H8的結(jié)構(gòu)是異戊二烯。就這樣，人們逐步了解了構(gòu)成某些天然高分子化合物的單體。1839年，美國(guó)人CharlesGoodyear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?、可塑性的材料?1869年，美國(guó)人JohnWesleyHyatt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”(cellulose)。“賽璐珞”是由天然的纖維素加工而成的，并不是完全人工合成的塑料。人類(lèi)歷史上第一種完全人工合成的塑料是在1909年由美國(guó)人LeoBaekeland用苯酚和甲醛制造的酚醛樹(shù)脂，又稱(chēng)貝克蘭塑料。101920年，德國(guó)科學(xué)家HermannStaüdinger發(fā)表了“關(guān)于聚合反應(yīng)”(UberPolymerization)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(guò)化學(xué)反應(yīng)(聚合)，通過(guò)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。1953年，Staüdinger獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

111935年，杜邦公司基礎(chǔ)化學(xué)研究所有機(jī)化學(xué)部的卡羅瑟斯(WallaceH.Carothers，1896-1937)合成出聚酰胺66，即尼龍。1940s,PeterDebye發(fā)明了通過(guò)光散射測(cè)定高分子物質(zhì)分子量的方法。1948年，PaulFlory建立了高分子長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)理論。1950s，德國(guó)人齊格勒(KarlZiegler)與意大利人納塔(GiulioNatta)分別用金屬絡(luò)合催化劑合成了聚乙烯與聚丙烯。121955年，美國(guó)人利用齊格勒-納塔催化劑聚合異戊二烯，首次用人工方法合成了結(jié)構(gòu)與天然橡膠基本一樣的合成天然橡膠。1971年，S.LWolek發(fā)明可耐300oC高溫的Kevlar。。。。。。。13合成聚合物材料引發(fā)的問(wèn)題

Theproblemswithsynthesizedpolymers能源危機(jī)環(huán)境危機(jī)(3R工程：Reduction,Reuse,Recycle)安全性(Thetoxicityofplasticsisnotfullyunderstoodoradequatelytested)14中國(guó)城市垃圾處理情況填埋landfill焚燒incineration堆肥composting綜合處理和丟棄comprehensivedisposalanddiscarding可降解聚合物可生物降解聚合物天然高分子材料Naturalpolymers/biopolymers15SometermsrelatedtobiopolymersRenewableAcharacteristicofamaterialorresourcethatiscomposedofbiomassfromalivingsourceandwhichcanbecontinuallyreplenished.

16BiomassArenewableenergysource,isbiologicalmaterialfromliving,orrecentlylivingorganisms.Note:Thisincludeswasteofbiologicalorigin.

天然高分子材料來(lái)源于天然高分子材料的合成聚合物17BiodegradableCapableofbeingbrokendownespeciallyintoinnocuousproductsbytheactionoflivingthings(asmicroorganisms)易于生物降解的高分子材料：含糖苷鍵、肽鍵和脂肪族酯鍵的高分子材料18CarbonFootprintAcarbonfootprintisthetotalamountofCO2andothergreenhousegasesemittedoverthefulllifecycleofaproductorservice.怎樣喝水，其過(guò)程中的碳足跡為0？19Low-CarbonEconomyALow-CarbonEconomy(LCE)orLow-Fossil-FuelEconomy(LFFE)isaneconomywhichhasaminimaloutputofgreenhousegas(GHG)emissionsintothebiosphere,butspecificallyreferstothegreenhousegascarbondioxide.“低碳經(jīng)濟(jì)”的理想形態(tài):充分發(fā)展“陽(yáng)光經(jīng)濟(jì)”、“風(fēng)能經(jīng)濟(jì)”、“氫能經(jīng)濟(jì)”、“生物質(zhì)能經(jīng)濟(jì)”。20天然高分子是沒(méi)有經(jīng)過(guò)人工合成的，天然存在于動(dòng)物、植物和微生物內(nèi)的大分子有機(jī)化合物。天然高分子材料簡(jiǎn)介2122天然高分子材料的應(yīng)用涉及人類(lèi)生活的方方面面NaturalpolymersSyntheticpolymersNaturalpolymers24天然高分子及其衍生物性質(zhì)多樣、種類(lèi)豐富，在眾多的應(yīng)用中日益重要。生命體能夠合成多種多樣的高分子，根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同可以將天然高分子分為8大類(lèi)：核酸，如核糖核酸和脫氧核糖核酸；聚酰胺，如蛋白質(zhì)和聚氨基酸；多糖，如淀粉、纖維素、甲殼素和黃原膠；有機(jī)聚氧酯，如聚羥基脂肪酸酯、聚蘋(píng)果酸酯和角質(zhì)；聚硫酯，最近才見(jiàn)報(bào)道；無(wú)機(jī)聚酯，以聚磷酸酯為唯一代表；類(lèi)聚異戊二烯，如天然橡膠或古塔波膠；聚酚，如木質(zhì)素和腐殖酸。25天然高分子材料的特性來(lái)源廣泛可再生可生物降解環(huán)境友好生物相容性好26本課程主要介紹的天然高分子材料纖維素(cellulose)淀粉(starch)甲殼素和殼聚糖(chitin&chitosan)膠原和明膠(collagen&gelatin)蠶絲和蜘蛛絲（silkandspidersilk）聚(-羥基丁酸酯)(Poly(-polyhydroxybutyrate),PHB)多糖蛋白質(zhì)脂肪族聚酯參考書(shū)目：生物高分子材料及應(yīng)用，鄭學(xué)晶等主編，化學(xué)工業(yè)出版社天然高分子改性材料及應(yīng)用，張俐娜主編，