高分子物理-0-緒論-高分子化學(xué)與物理

高分子化學(xué)與物理

PolymerChemistryandPhysics

河北工業(yè)大學(xué)高分子科學(xué)與工程系Tel：緒論一、高分子科學(xué)的開展概況1、高分子合成材料人類很早就開始利用天然高分子材料可追述到原始社會(huì)！20世紀(jì)20年代：高分子概念形成和高分子科學(xué)出現(xiàn)高分子材料是近幾十年開展最快的材料20世紀(jì)90年代：塑料的體積產(chǎn)量超過金屬材料酚醛樹脂：第一個(gè)高分子合成材料，參加填料增強(qiáng)的酚醛樹脂叫電木，廣泛用于制作電器零件等方面1909年：德國人Baekeland取得專利1910年：德國、美國開始工業(yè)化生產(chǎn)1911年：英國的馬修斯合成出聚苯乙烯1912年：合成出聚氯乙烯1927年：合成出聚甲基丙烯酸甲酯1933年：高壓聚乙烯問世1938年：四氟乙烯聚合1953年：合成出低壓聚乙烯…我國高分子材料產(chǎn)量居世界第4位河北省在全國居于第8位(20世紀(jì)90年代)高分子合成材料迅速開展的主要原因原料：石油工業(yè)、天然氣、煤炭以及一些農(nóng)產(chǎn)品等尼龍1010的原料即為蓖麻油生產(chǎn)效率：生產(chǎn)1萬噸合成纖維，相當(dāng)于25萬畝高產(chǎn)棉田〔或6萬只綿羊〕的纖維產(chǎn)量。①原料廣泛、生產(chǎn)效率高②加工成型簡便、效率高高分子材料的成型加工方法有很多，將在成型工藝學(xué)課程中作詳細(xì)介紹。

③品種多、性能好、應(yīng)用廣泛包括塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料等，據(jù)報(bào)道，世界范圍內(nèi)僅橡膠制品大于40000種。比重輕、比強(qiáng)度大、耐腐蝕、絕緣性好、透明品種多：性能好：高分子材料廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)的各個(gè)方面還可用來制備一些特殊材料應(yīng)用廣泛：耐高溫、耐燒蝕導(dǎo)彈和宇宙飛船等飛行器返回地面

11000~16700℃美國B-2隱形轟炸機(jī)外表為具有良好吸波性能的碳纖維復(fù)合材料

強(qiáng)度還不太高耐高溫性不好容易老化阻燃性差高分子材料的主要缺點(diǎn)：2、高分子科學(xué)高分子科學(xué)的開展歷史高分子科學(xué)是一門新興學(xué)科它是在有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、物理學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)等根底上開展起來的一門學(xué)科，在許多方面還不夠成熟，有些概念還在不斷更新，有的還只限于定性討論。我國1965年用人工合成的方法制成結(jié)晶牛胰島素，這是世界上出現(xiàn)的第一個(gè)人工合成的蛋白質(zhì)

向生命現(xiàn)象靠攏更加精密化高分子科學(xué)有兩個(gè)新的動(dòng)向：HermannStaudinger

施陶丁格

1881～1965

聯(lián)邦德國

有機(jī)化學(xué)家和高分子化學(xué)家1953年

“forhisdiscoveriesinthefieldofmacromolecularchemistry”

美國一家雜志社：來得遲了，總比沒有要好！高分子科學(xué)Nobel獎(jiǎng)獲得者簡介1920年，發(fā)表了劃時(shí)代的論文“聚合反響”〔德國化學(xué)會(huì)通訊〕突破有機(jī)化學(xué)的傳統(tǒng)觀念，首先提出了高分子概念“大分子鏈型結(jié)構(gòu)”撇棄了當(dāng)時(shí)認(rèn)為一些天然高分子〔橡膠、纖維素、蛋白質(zhì)等〕是膠體的錯(cuò)誤觀念以大量先驅(qū)性工作為高分子化學(xué)奠基開拓了高分子溶液的研究，提出施陶丁格粘度公式1930年，高分子學(xué)說逐漸被接受，建立了高分子學(xué)說的開端KarlZiegler齊格勒1898～1973聯(lián)邦德國有機(jī)化學(xué)家GiulioNatta納塔1903~1979意大利化學(xué)家1963年

“fortheirdiscoveriesinthefieldofthechemistryandtechnologyinhighpolymers”1953年創(chuàng)造了Ziegler催化劑及低壓聚乙烯合成方法1954~1956年納塔改進(jìn)了Ziegler催化劑，使其能適用于聚丙烯的生產(chǎn)，從而建立了有規(guī)立構(gòu)聚丙烯的合成方法PaulJohn,Flory

弗洛里

1910～1985

美國化學(xué)家1974年

“forhisfundamentalachievements,boththeoreticalandexperimental,inthephysicalchemistryofthemacromolecules”Polymerthermodynamic,kineticsMolecularweightdistributionSolutiontheory1934年獲得博士學(xué)位進(jìn)入杜邦公司在卡羅瑟斯小組從事聚合物的合成工作提出并用動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明等活性假設(shè)：分子的反響性與大小無關(guān)產(chǎn)物分子量分布：最可幾分布1936年發(fā)表第1篇文章：“尼龍縮聚物縮合反響的統(tǒng)計(jì)研究”化學(xué)家第一次用統(tǒng)計(jì)方法研究聚合反響：對(duì)高分子化學(xué)的重要奉獻(xiàn)提出鏈轉(zhuǎn)移概念凝膠理論

Flory-Huggins格子模型理論“Huggins十分大度地鼓勵(lì)我與他同時(shí)發(fā)表工作，這是我們長期友誼的產(chǎn)物，不因優(yōu)先權(quán)的競爭而受到傷害”對(duì)高分子物理化學(xué)的重要奉獻(xiàn)

排斥體積理論和θ溫度1948年應(yīng)邀主持康奈爾大學(xué)貝克講座同年成為該校教授講座期間提出排斥體積理論和θ溫度概念將貝克講座內(nèi)容擴(kuò)充為

《PrincipleofPolymerChemistry》Ithaca:CornellUniversity,1953--BibleinPolymerScienceNo6cites2232(2013.10)No18cites>1000(2013.10)No21cites1227(2013.10)FloryPJ,RehnerJ.JChemPhys,1943,11(11):512-520No40cites828(2013.10)DeGennes

1932-2007.5.18

法國物理學(xué)家

1991年Nobel物理獎(jiǎng)

“fordiscoveringthatmethodsdevelopedforstudyingorderphenomenainsimplesystemscanbegeneralizedtomorecomplexformsofmatter,inparticulartoliquidcrystalsandpolymers”《Scalingconceptsinpolymerphysics》Ithaca:CornellUniversity,1979AlanHeeger黑格1936-美國物理學(xué)家AlanMacDiarmid麥克迪爾米德1929-2007美國高分子化學(xué)家HidekiShirakawa白川英樹1936-日本有機(jī)化學(xué)家2000年Nobel化學(xué)獎(jiǎng):

“塑料本身是不導(dǎo)電的絕緣體，他們合成了具有共軛鏈的聚乙炔，用摻雜的方式使塑料出現(xiàn)與金屬一樣的導(dǎo)電性……”高分子科學(xué)與工程

的三個(gè)根底性分支學(xué)科高分子化學(xué)高分子物理〔結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究〕高分子工程〔聚合反響工程和高分子成型〕二、高分子物理學(xué)1、高分子物理的根本內(nèi)容

高分子的結(jié)構(gòu)高分子材料的性能分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)力學(xué)和熱轉(zhuǎn)變

以分子運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)研究聚合物的結(jié)構(gòu)、性能及其相互關(guān)系。2、研究意義尼龍〔聚酰胺〕氫鍵——結(jié)晶性：良好的力學(xué)性能——工程塑料、纖維，如降落傘等。有吸水基團(tuán)——吸水性大——尺寸穩(wěn)定性差。透明性PMMA、PC等，耐熱性有顯著差異。①高分子材料的應(yīng)用中指導(dǎo)正確選材、合理使用，消除盲目性②指導(dǎo)高分子的合成對(duì)合成出的產(chǎn)品，要研究其性能和結(jié)構(gòu)，進(jìn)行推廣和應(yīng)用還可為改性和設(shè)計(jì)高分子提出方案。根據(jù)結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，選擇合理的加工方式和條件參數(shù)，將有助于提高〔發(fā)揮〕高分子材料的性能，有時(shí)還可以利用加工過程進(jìn)行改性，如共混等。③對(duì)成型加工也有指導(dǎo)意義

勤于思考勇于實(shí)踐理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合3、學(xué)習(xí)方法1.

何曼