高 分子 化学的发展方向*B.A。代aprH H亲爱的同志们:我非常戚榭大家的欢迎,释代表苏联科学院的同志向各位致意.我今天主要介貂高分子科学中各方面的发展趋势.其中有好多周题还不大明确,各人的意 见也不尽相同,但还是把看法同大家 淡淡.对高分子的研龙有二个重要方面(1)合成新的高分子;(2)高分子在生物化学中的意义.我们必须 以满足国家的需要来发展高分子,必须指出高分子与生物科学周 的密切联系,但值到现在龙们之周还有很大距离.高分手材料方面的基本情况:高分子化合物种 类很多,必须知道哪些高分子物质是具有长远应用意义的.具有重大意义的有合成丁二嫌橡胶,合成天然橡胶,聚氧乙烯,聚乙烯,酚醛塑料,杆推素等.从最近巧年高聚物的发展情况 就可似发现它的发展趋势.以合成橡胶来税,过去合成橡胶主要用来代替天然橡胶,而现在它俨不但可以与天然橡胶媲美而且已是各具特有性 能的品种.合成的研究从单体到聚合过程,从单一聚合发展到共聚合,包括接枝共聚.将来很可能由双烯类碘移到 单烯类.关于这一点,待F面耕到聚乙烯时再敲,塑料方面非常重要的是聚氧乙烯,就以往来看,其热稳定性及加工性能都不好,似乎前途不大.但是近年来已有很 大进展,大大地 改进了宅的热稳定性及力学性能.现在还能得到透叮的聚氛乙烯,可以耐热、耐光,可以浇菇成型,由于其耐光及耐热性,可以作户 外应用,其冲 击弦度也较原来大大提高了,可以有特殊用途.由一世界塑料展梵会所展出的情况看,聚氯乙烯的前途还很夫.上例锐明了对已有的或是老的聚合物进行改进性能的研究,其意义井不亚于合成新的品种.另外聚 烯类近来也有很大的发展,首先是通 过不同途径合成的聚乙烯,聚丙烯.高压及低压下合成的聚乙烯 各有其特性,很难戎那一种更重要.在刚发现低压法(ziegler法 )时 款为 宅可以代替一切,现在看来低 压法并不一定 最好.从化工角度来看,要求生产过程在很小的面积上进行,故近来是趋向于中压法(儿 十个大气压卜进行)而不是低压法.另珠由于采用了Z ieg ler催化剂合成过程更加复杂化;因此对低压聚 乙爆并不要求其价格低,而是要求其具有特有的生能.因此对一种化工产品,必须 从各方面来估 价.现在可 以肯定的是高压法,中压法,低压 法,中压溶液聚合法等,还无法税那个最好.各种方 法所得聚乙烯均有用,高压法的较软,可以做薄膜等,中低压法的较硬可作管子及建筑材料等.聚丙烯由于其软化点高,在电工方面应用广.因性能不同,如玻璃化温度较高 (一15),故它不能 代替聚乙烯.宝可以做成薄膜及扦推,由于取向其玻璃化温度降低到一知”一6 0.由于聚烯类化合物的热稳定性好,故最近一段时简它的发展是会很快的.现在蔽敲如何使聚烯类聚合物成为高弹体.聚 烯类化学稳定性高,可以暴露于厂外.把它氧化以后出现与聚氧乙烯、氧丁橡胶极相近的性盾;乙烯与丙烯的共聚物具有橡胶性能;在爆类聚合物中加人某些添加剂也可使其性能大大改进.以单烯类 聚合物代替双烯 类聚合物作为高弹体,就会使聚烯类出现新的情况,看起来这是幻想,但也是一个重大的可能 方向.鲍和高分子具有耐热、耐辐射性,故其性能特别好,因此合成鲍和高聚物橡胶物质是高分子 化学的任务.另一类材料是增弦 层压 塑料.到目前为止增弦 层压塑料是建筑材料中弦度最大的,它由书木文与下一篇均系KaprnH院士在我国所作专题报告之一部分骗者注.高分子通款第4卷合成树脂及无机玻璃释粗成.用韧的玻璃栋握过表面处理可以得到更高的机械张度,用非取向的玻璃 栋或玻璃布,其弦度可达5一6吨/厘米“,用取向的玻璃 拣可达1 0一1 1吨/厘米2以上,超过一般的好姻.其弦度与温度关系在200。一30 0范 围内此铜要好.先不考虑其价格,宅的用途是很大的,特B l J是在航察工业方面 应用的价值是不可此 拟的;这类 塑料发展前途很大.用有机杆推代替无机玻璃蒜,可降低比重;改变树脂可以提高耐热性.另外它还有广泛的用途.如代替金属,而这 时遇到了意外的 困难,在制成品生产过程中一部分要用手工操作,若不使用机械方法是不樱济的.而机械不能全部代替,如做成蝙子时尚留F边需用手工去掉.现在已握是这样的时代,必须采用 高生产 率的工艺方法来生产,使用具有一定弦度的短杆推,是完全可能的.对于增张 塑料主要的周题就是如何改进其加工成形工艺.另一类材料是杆推素.近十多年来对天然高分子材料的利用方面是落后了,这种情况是不对的,现在看起来天然高分子还是最便宜的材料,但杆推素的性能被差,如耐温性;加工也不易,因此如何改进其性能是应加以注意的.宅的性能差,似乎是要被合成钎雄排挤掉,最近看起来这种趋势是不对的,相反的是用改 进天然杆推 素来排 挤合成杆雄.合成杆推有很多好处,如易染色、易煲、易洗等.在杆推的弦度方面,最近合成杆锥与杆推素正在相互竞争,均 在上升.3 0年来杆推素 杆推的弦度已提高了七、八倍.不仅改变化学性质而且改变桔构 亦可以提高其弦度.目前人 造杆推的张度已达到聚酸胺的强度,而且不次于聚丙烯睛杆推.天然杆雄素杆推 趣表面处 理可以改变其性能,如氰化可以 增加其染色作用;表面用服素或用聚丙烯脂类溶液处理可以大大增加其洗滁性;用脉醛树脂处理过的杆推素杆推不必煲而已很平.洲处理后的扦雄素杆推其价格比合成杆椎低得多,因此现在是如何改进杆椎素杆雄 来挤掉聚酚 胺杆推,使竖酚胺渐渐地被杆推素挤到塑料中去.当然这不等于合成杆推就没有前途了,如紧丙烯、聚酚 杆稚具有特殊的性能,主要的是我们应特g l J 注意杆推素杆雄性能的改进.如何把杆推素用于塑料的周题与如何利用酚醛塑料的简题有密切关系.把杆推素改性成为塑料一有很大前 途,牵涉到酚醛塑料将来的命运.因为酚醛塑料的性能是不太好的,必需寻求利用的途径.这是个老朋题,必需从根本上改进酚醛塑料的性能,才有希望.如何使酚醛塑料与杆椎 素接枝或拮合,具有重大意义,因为这将为塑料开辟广大的原料来源.聚苯乙烯非常容易加工,但是比较脆,应用受到限制.如何提高聚苯乙烯的仲击弦度是重要的任务,用化学接枝法也是一个较好途径.以上所耕的都是大量(成千上万口耐生产的高分子材料.现在淡一F到目前为止生产量还不大,但有打殊用途的材料,首先是含硅合氟高分子.当需要耐热与耐化学腐蚀的材料时,常找到含氟与合硅的高分子材料,但其价格高,无赫如何不能与聚烯类 等和比.因此,关于这类高分子的工作是如何为宅找 到特殊用途,樱济价值是次要的.这里聚抓乙烯是例外,氛对七氢与乙炔 可以位接合成聚氟乙烯.乙炔 易得,而j耐七氢是要求无水的.井无水的氛化氧是大量的工业副产品(如在 磷肥工业中),如不利用,对附近居民的卫生不利.如何能不耗无水氟化冠而与乙炔合成聚氟乙烯,是有前途的研究裸题.其次是聚亚胺技 酸醋,宅具有很好的性能,主要是耐磨性,成形后不易生成裂杖.宅的利用不仅在于橡胶方面,而且还在于某种正在发展中的特种工业.舫掀过程既 复杂又费人力,以合成杆雄搬物的工艺过程来看,它袒过单休合成、聚合、抽林、粉布等.如何不用幼撤方法而作成摊物有三种可能性,第一在薄膜上打补多韧孔,但必需有弦度很好的薄膜,而增加薄膜的弦度至二、三倍还是可能的.第二是先作成弦度非常大的抵,把抵的杆推彼此联接起来亦 可成为弦度较大之粉物.为 了能透气,故不能用 胶桔法来联接,而是用乳状胶使其部分杆推联桔起来.第三是使用高分子泡沫塑料,因为聚亚胺狡酸醋具有很好的耐浸、耐磨性.最近西方展霓会上被很多厂家利用它作成揪物.而过去它多用于艳第3期BA.Kaprn H:高分子化学的发展方向107.热塑料上,由需握舫棍斡变为不需舫薇的搬物,是一个很重要的技术革新.另外一类有前途的物盾是光敏单体,用微弱的光就能引发聚合.现在已挺能合成光敏性与AgB r相似的单体.因此将来有可能成为照相的一种新技术,所照得的和是立体的.高分子化学的任务是合成具有特定性能的聚合物,郎合成具有特定化学拮构与物理桔构的聚合物.高分子研究工作的发展是不均衡的,其研究开始于胶休化学,欲为是亲液性胶体.后来发现它是长越的分子,巍桔构有一定的柔性,链与链简有一定的关 系.慢慢发展到最近才得到一套此较完整的高分子知融,来理解高聚物的力学性能,和性能与拮构简 的关系.最近几年来情况多少有些变化,聚合反 应方面有很大的进展,过去有爵多单体不能聚合成为有用的高聚物.对于高分子桔构也有了一些概念,高紧物中分子简是如何排列的,也清楚些了.关于高分子合成方面有三个周题:第一是对已有的单体合成寻找 最合适的工艺流程,而不是创造新的聚合物,其基础是建立在近代高分子化学之上,如对苯二甲酸的合成制成聚醋,又 如由异 丙苯得到丙酮和酚制成聚碳酸醋和环氧树脂.应孩指出, 了前最重要的周题是如何取得最碗的单休.现在已可以一肯定,要想得到 最好的聚合物,必须 从高钝单体出发,取得钝度为9 9.9 9 多的一单体在今天的高分子工艺上已是必需的也是可能的了.由超钝单体得到的聚合物具有高的耐光、耐热及耐幅射性.裂解是速敛反 应,过程主要是由杂厦所引起的.在聚合过程中引发几 率、越胳止、分子量均 与杂盾有关.圈题不在于杂盾影响聚合过程之进行,而在于由不袖单体不可能母到稳定的聚合过程和聚合物,因此使得聚合过程及产物性能不能重复.由此而造成的影响比 引起的性能不好还大.现在高桨物的加工工艺与金属的加工差不多,分为三阶段.首先由粉状到粒状,在这一过程中必填 使各颗拉的物理状态相同,由宅们 制得的薄板与金属相似,在草床压床上进行加工.当用 标准的快速加工工艺时就要求材料性能均匀.如果用老的方法加工时就不会出现因不均匀性而造成的缺点.因此,要使用 高效率的加工方 法,就不得不考虑到 单体中所合杂质带来的简题,因而就提出了如何精制单体的任 务.此外,如果使用超钝单体,补多过去的聚合数据和趣验都将无用.正如在具寮中研究聚合动力学时使过去在空 气中研究时所得到的规律都归于无用一样.第二是扩展聚合物使用的温度范围,也是很重要的.要求高聚物材料不仅耐高温而且耐低温.使用 温度的上限是化学分解点,宅住往不易被测量,而且不同聚合物是不同的.分解温度以 下还有几 个斡变 温度,如流动点、玻璃化温变、脆化温度.若单是提高玻瑞化温度、流动温度,而不提高分解温度时f l l J得到不溶不熔的聚合物.如何利用 这些不溶不熔聚合物是高分子物理的重要裸题.提高 高分子分解温度的方法 路径不多.主要的是加弦主秘中的桔合力,攫免侧动对宝的影响,并减少分子锡之相互作用.如引入三 氟甲基基团,因其拈合弦,影响小;或者是改变主越桔构使之成为由碳原 子粗成之大共扼体系.或在主撇中引入金属原子,同时靛法诚弱分子简 的相互作用,例如在元素 高分子,扣引入三 氟甲基基团或甲基可以使分子阴相互作用减弱.对于完全不含碳的无规高分子其合戍原理完全是 另一回事.第三是关于聚合物的拮构按制 周题.高分子的热稳定性和力学性质不完全决定于其化学粗成,触的拮构一也很重要.例 如由不同方 法得到的相当于聚苯乙烯粗成的三种高聚物,公盯七学粗成相同而桔构不同的聚合异构体:(1卜一丈少)-C H:一-(2)一C玉工一CH:一CH。一C E一高分子通鼠第4卷( s )一-一二毛 少-HZ一-! (二l,第一种由苯与二氧乙烷精聚得到的是高弹体具有橡胶陛质,其玻璃化温度是一扣,1”分解.第二种聚苯乙烯是脆的,玻璃化温度是8 0,18。一20 0分解.第三种是交联桔构,很坚硬,分解温度在3刘以上.由上可知,因桔构改变使其由高弹生物体变为难于分解之坚硬物质,足兑拮构对其性能影 响之大,因而在合成过程中控制产物之桔构是很重要的任务.大家知道,加聚 反应是由引发剂所引起的速敛反应,这样得到的聚合物其触桔构单元是不规刻的,可能是头头接、尾尾接,或头尾接,又有无规立构,全同立构,筒 同立构,顺式,反式等.对于上述各种扯桔构,其活化能的差g l J极小,所以 聚合物的动桔构是不规刻的.遣到现在由聚合法得规刻 聚合物的可能性仍很小,如合成橡胶之研究达2 0年之久,并未使其桔构改变多少.因此进 行定向聚合在高