高 分 子 物 理,绪论：高分子科学的发展历史及高分子物理学的内容,1. 高分子科学的发展历程 2. 高分子的发展方向 3. 高分子物理内容简介,高分子科学的发展历史,1839年，美国人Goodyear发明了天然橡胶的硫化。 1869年，英国人Parks制得赛璐璐塑料（硝化纤维+樟脑） 1883年，法国人de Chardonnet发明了人造丝。 1909年，贝克兰合成酚醛树脂 1911年，英国马修斯合成聚苯乙烯 1912年，聚氯乙烯被合成 1925年，聚乙烯乙酸酯实现工业化 1927年，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚乙烯醇问世 1931年，聚氯乙烯（PVC）和氯丁橡胶问世 1934年，聚苯乙烯（PS）问世 1935年，尼龙-66问世并于1938年实现工业化 1939年，低密度聚乙烯（LDPE）问世 1940年，丁苯橡胶和丁基橡胶问世 1941年，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，涤纶）问世 1943年，聚四氟乙烯（PTFE）问世 1948年，维尼纶问世 1950年，聚丙烯腈（腈纶，PAN）问世 1955年，顺丁橡胶问世,以高分子科学领域获得诺贝尔奖的历史对高分子科学进行回顾。,（1）高分子科学的建立H.Staudinger,H.Staudinger (施陶丁格),20年代初， H.Staudinger提出了高分子这个概念，创立了高分子链结构学说，认为“原子按正常价键结合几乎可以构成任何长度的链状分子”。但是在当时并没有被化学界所接受，化学界一直认为高分子是不存在的，只存在胶体，恰好高分子在溶液中的尺寸与胶体尺寸相当（10-9m）,经过了十多年的验证，证明了大分子的存在。,30年代末，高分子科学正式被确立，一个新的科学领域xin形成。1953年， H.Staudinger以“链状大分子物质的发现”而荣获诺贝尔化学奖。,（2）三四十年代Flory,Flory他主要从事聚合物(尼龙和合成橡胶)的研究和开发，并取得了工业化的成果。此外，他对于聚合物的形成过程及其本体和在溶液中的性质也进行了研究。其结果表明弄清这类挠曲性分子的大小和形状对于确定他们的化学结构和物理性质之间的关系是很重要的。由于弗洛里对合成和天然高分子的研究成果，而获得1974年诺贝尔化学奖。 代表作：Principles of Polymer Cemistry,P. J. Flory,自由基聚合获得快速发展：PMMA、PSt、PVAc等 四十年代：合成橡胶获得了空前发展如聚丁二烯、丁苯橡胶等 缩聚反应发展：W.H.Carothers(DuPont公司）-Founder of Condensation Polymerization 出现了环氧树脂等聚合物,（3）五十年代 K. Ziegler 、G. Natta,1953年Ziegler利用金属有机化合物成功地在常温常压下催化乙烯聚合,得到低密度聚乙烯聚合物,它与传统高温高压法制备的高压聚乙烯的物理性质差别很大，1955年，Natta改进了Ziegler的催化剂，实现了有立体规整结构的聚合物和共聚物。从而提出定向聚合的概念（见齐格勒纳塔聚合）。因合成塑料用高分了并研究其结构，与G.纳塔共获1963年诺贝尔化学奖。,K. Ziegler,G. Natta,活性（可控）聚合：1956年-M.Szwarc-首次成功进行了苯乙烯的阴离子活性聚合（living polymerization)，开创了一个新的聚合方法 聚烯烃（有规聚合）获得飞速发展 SBS热塑弹性体,（4）1970s 中期,由于高分子骨架是由c-c组成，是典型的绝缘体，因此导电高分子的发现开创了一个全新的高分子科学与技术领域。为此美国加州大学圣巴巴拉分校的 A.J.Heeger、美国宾夕法尼亚大学的 A.G.Mac Diarmid 、日本筑波大学白川英树三人 获得2000年的诺贝尔化学奖。,艾伦黑格,艾伦马克迪尔米德,白川英树, 我国高分子研究起步于50年代初，唐敖庆于1951年，发表了首篇高分子科学论文。 长春应化所1950年开始合成橡胶工作（王佛松，沈之荃）。 冯新德50年代在北京大学开设高分子化学专业。 何炳林50年代中期在南开大学开展了离子交换树脂的研究。 钱人元于1952年在应化所建立了高分子物理研究组，开展了高分子溶液性质研究。 钱保功50年代初在应化所开始了高聚物粘弹性和辐射化学的研究。 徐僖先生50年初成都工学院（四川大学）开创了塑料工程专业。 王葆仁先生1952年上海有机所建立了PMMA、PA6研究组,我国高分子科学的发展,高分子材料的应用,通用高分子材料：,塑料：用途最广，使用量最大，几乎应用于一切领域。主要的用途有（1）电子、电器，电子仪表等（2）建材行业，如管材、塑钢门窗等（3）包装行业，如包装袋、瓶包装、农用薄膜等（4）日用品，玩具（5）汽车行业，如汽车仪表板，保险杠，玻璃等。,橡胶：最为典型的是各种轮胎，人造革，合成革。,纤维：一切纺织品均为高分子（除天然高分子外，即是合成高分子），比如，天然的纤维有蚕丝、棉花、羊毛等。合成纤维有腈纶、锦纶、涤纶、丙纶等。,涂料：几乎所有物体表面都要用涂料处理，其主要作用是保护物体，美化物体。如建筑涂料、纸品上光剂等。,黏合剂：能将各种材料紧密的连接在一起的物质，几乎可以用于一切需要将不同材料粘接在一起的场合。如各种胶水、家电行业用的黏合剂、万能胶等。,高分子科学未来发展方向,1、通用高分子材料的高性能化 与金属材料及无机非金属材料相比，在强度、刚性、耐热性方面不足 2、高分子材料的低成本化 原料来源于石油，成本高,3、高分子材料原料 合成高分子来源于石油、煤炭，资源有限不可再生，未来必须解决原料来源问题 （1）植物资源-可再生资源 （2）微生物合成（如蚕丝、蜘蛛丝等） 采用基因工程或特殊菌种大量合成可直接使用的天然高分子或高分子所需单体,4、高分子生物学（仿生高分子） 生物体中的高分子如蛋白质、核酸等具有各种奇特的功能如生命功能，酶催化、激素、信息复制、遗传等 5、环境友好高分子材料 （1）循环使用和再生利用对环境减少污染 （2）合成过程工艺的绿色环保无污染 （3）可降解高分子材料,高分子科学是以高分子化合物为研究对象，在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科的基础上逐渐发展而成的一门新兴学科。,高分子科学,高分子物理的研究内容,揭示高分子材料结构与性能之间的内在联系及其基本规律的科学。,高分子的发展方向,聚合物品种上：对老产品进行改性、复合使材料获得新性能。 高分子工业方面：发展新工艺新设备降低生产成本。 合成、结构、性能三者关系研究的基础上：进行高分子的分子设计。 环境角度：研究和开发“废弃高分子”材料防止和治理高分子废料。 材料角度：发展能耐严酷环境和具有高功能的高分子材料。如宇航所需的耐高温，耐超低温，高模量的材料，以及高分子半导体、导体、超导体材料，提高普通高分子材料的使用寿命。 生命科学角度：向医用、生物高分子方向发展。,