塑料 Plastics
热塑性塑料 (Thermoplastics)
聚乙烯, 产量最大,结构最简单. 聚乙烯 Polyethylene: 产量最大,结构最简单. 聚丙烯,Polypropylene:最轻的塑料. 最轻的塑料. 聚丙烯 最轻的塑料 聚氯乙烯,Polyvinyl chloride:全能的塑料,价格低廉. 全能的塑料, 全能的塑料 价格低廉. 聚甲基丙烯酸甲酯,Poly(methyl methacylate):最透明的 最透明的 塑料,不会碎的玻璃. 塑料,不会碎的玻璃.
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内容安排
第一章 绪论 第二章 高分子的设计与合成 第三章 光与高分子材料 第四章 光子学聚合物 第五章 高分子导体与半导体 第六章 聚合物在生物高分子中的分离作用 第七章 凝聚与溶解 白如科 潘才元 施文芳 张其锦 张兴元 王延梅 朱平平
结构单元 重复单元
CO(CH2)4CO
结构单元
n
聚合度:大分子中的重复单元数或结构单元数, . 聚合度:大分子中的重复单元数或结构单元数,n. 数均聚合度Xn ,重均聚合度Xw . 分子量: 分子量:数均分子量 Mn ,重均分子量 Mw .
聚合物结构类型
线型 Linear Polymer 支化型 Branched Polymer 交联型 Crosslinked Polymer 星型及树状 Star Polymer Dendrimer
三,发展历程
天然高分子利用
7000多年前,天然油漆 我国已使用天然油漆涂饰船只.中国漆(大漆) 1839年,天然橡胶硫化 美国人古德伊尔(Charlers Goodyear). 1869年,第一种人工塑料 赛璐珞( Celluloid,硝化纤维素) 美国 人海厄特(Jhon Wesley Hyatt). 1887年,第一种人造丝 硝化纤维素,Count Hilaire de Chardonnet.
高弹性—熵弹性 高弹性 熵弹性
轮胎 橡胶园
高分子科学研究
建立了理论体系和实验方法
高分子化学,高分子物理和高分子工艺学构 成了了一个完整的体系,基本理论已经形成,研 究方法已经建立,成为高分子材料的开发,生产 和应用的基石.
涉及多个领域
生物,材料,信息,医学,能源等.
诺贝尔奖
高分子领域有数位科学家获奖.
高分子材料分类 从组成及功能
有机高分子 (Organic Polymer)
主链以碳氢为主,如聚乙烯,聚丙烯等. 主链以碳氢为主,如聚乙烯,聚丙烯等.
无机高分子 (Inorganic Polymer)
主链由杂原子构成, 如SiO2等. 主链由杂原子构成
复合高分子材料 (Polymer Composite)
功能,复合高分子材料
1980-90年代, 1980 90 功能高分子: 导体和半导体高分子, 磁性高分子,光敏高分子, 功能高分子: 光导高分子,生物医用高分子,液晶高分子, 高分子催化剂等等. 高分子合金: 高分子合金: 不同的高分子混合. 复合高分子材料: 复合高分子材料: 与玻璃纤维,碳纤维等复合,如玻璃钢等.
高分子科学Nobel奖获得者 高分子科学Nobel奖获得者 Nobel
K. Ziegler (德),G.Natta(意) 德, 意 1963 化学奖
1953年, Ziegler: Ziegler催化剂,低压聚乙烯合成方法; 年 催化剂, : 催化剂 低压聚乙烯合成方法; 催化剂, 1954年, Natta:改进 年 :改进Ziegler催化剂,提出有规立构聚丙烯的概念. 催化剂 提出有规立构聚丙烯的概念.
主要国家生产及消费量
国家 美国 中国 德国 日本 韩国
千万吨) 产量(千万吨) 4.8 1.8 1.6 1.4 1.0 千万吨) 消量(千万吨) 5.1 4.0 1.2 1.0 0.5
高分子材料的应用
高分子材料无处不在, 以塑代木,以塑代金属.
尖端技术: 航天飞行器,卫星,火箭等用材. 工业:电子元器件,电缆,信息记录储存传输等. 农业:地膜,大棚,滴灌设备,高吸水树脂(1000倍)等. (1000倍 衣:服装,防弹衣,消防服等. 食:包装,不粘锅等. 住:装饰,门窗,家电,家具等. 行:飞机,汽车,自行车等交通工具用材. 医:接触眼镜,一次性医疗用具,人工脏器等.
二,高分子科学与材料
高分子学科
高分子化学(Polymer chemistry) 高分子化学
合成机理,结构设计,控制方法.
高分子物理(Polymer physics) 高分子物理
物理性质,结构与性能的关系.
高分子工艺学(Polymer technology) 高分子工艺学
合成工艺,加工工艺.
后起之秀, 后起之秀,生气勃勃
人造高分子材料 (Artificial polymer)
硝化纤维素(塑料,电影胶片,炸药),粘胶纤维等.
合成高分子材料 (Synthetic polymer)
有机玻璃,涤纶,尼龙等.
高分子材料分类
从用途
塑料 橡胶 纤维 涂料 粘合剂 (Plastics) (Rubber) (Fiber) (Coating) (Adhesive)
纤 维 Fibers
天然纤维:棉,麻,丝 人造纤维:粘胶纤维 (Viscose fiber):
醋酸纤维 (Acetate fiber) 硝酸纤维
合成纤维:尼龙(Nylon):结实耐磨
涤纶(Polyester fiber):最挺括纤维 腈纶:最耐晒的纤维 氯纶:保暖性最好的纤维 丙纶:最轻的纤维
特种纤维:碳纤维
高分子科学Nobel奖获得者 高分子科学Nobel奖获得者 Nobel
H. Staudinger(德) 1953年化学奖 德 年化学奖
突破有机化学的传统观念, 首先提出了高分子的概念,以 大量先驱性工作为高 分子化学奠基开创了高分子 学科. "for his discoveries in the field of macromolecular chemistry"
能源
Energy
左右逢源
信息
Information
高分子材料
Polymer Materials
环境
Environment
生物 化 学
Biology
高分子材料分类
从来源
天然高分子材料 (Natural polymer)
纤维素(Cellulose),淀粉(Starch),天然橡胶(Natural rubber)等.
第八章 高分子粘合剂 第九章 高分子复合材料 第十章 高分子科学中的计算机模拟 第十一章 电离辐射与高分子材料 第十二章 环境与高分子材料 第十三章 生物医用高分子 第十四章 超分子化学与纳米高分子材料
刘世勇 刘和文 梁好均 葛学武 张国颖 王 均 何卫东
高分子科学与材料概论
第一章 绪 论
神奇的高 分 子 世 界 Magic Polymer World
塑料 Plastics
通用塑料: 通用塑料: 聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,聚氯乙烯等. 工程塑料: 工程塑料: 尼龙,聚甲醛,聚酯,聚碳酸酯等. 特种塑料: 特种塑料: 聚四氟乙烯,Kevlar等.
家庭中的聚乙烯制品
身边的高分子材料
碳 纤 维 复 合 材 料

聚丙烯制品
法拉利F1车队 法拉利 车队 由碳纤维和铝合金 制成的赛车底盘
高分子材料
材料与时代 石器时代 (Stone age) 新石器时代 (Neolithic age) 青铜时代 (Bronze age) 铁器时代 (Iron age)
高分子时代 (Polymer age)
地位与关联
陶瓷 10% 10% 高分子材料 60% 60% 金属 30% 30%
三分天下有其一
橡 胶 Rubber
天然橡胶 (Natural rubber) :
综合性能最好,生产受地域限制.
合成橡胶 (Synthetic rubber) 丁苯橡胶 :产量最大(占80%). 氯丁橡胶 :用途广泛,价廉物美. 丁腈橡胶 :耐油性好. 乙丙橡胶 :比重最轻. 顺丁橡胶 :弹性最好. 丁基橡胶 :气密性最好. 硅橡胶 : 低温性能最好. 氟橡胶:全能橡胶,在最恶劣条件下使用.
合成高分子问世
1909年,第一种合成塑料 酚醛树脂, 酚醛树脂,美国人 贝克兰德(Leo Baekeland). 贝克兰德
大分子概念提出
1920年,提出聚合反应生成高分子量化合物. 施陶丁格(Hermann Staudinger).
奠定基础
1930-40年代,聚合方法及理论发展. 卡罗瑟斯(Carothers),美国人. 弗洛里(Paul Flory),美国人.
四,辉煌的成就 起步晚:20世纪初 起步晚:20世纪初
发展迅猛 成就卓著 举世瞩目
高分子材料的工业生产
塑料 纤维 橡胶 2亿吨(2003年) 3790万吨(天然2410万吨) 1136万吨(天然775万吨)
塑料增产迅猛,过去40年,美国增长100倍. 全世界塑料产量上世纪90年代初超过钢铁(体 积).
高分子科学与诺贝尔奖
1953 施陶丁格(Hermann Staudinger) 1963 齐格勒(Karl Ziegler)和纳塔(Giulio Natta) 和 1974 弗洛里(Paul J. Flory) 1991:德让纳(Pierre-Gilles de Gennes) 2000:黑格(Alan J. Hegger),马克迪尔米德(Alan , G. MacDiarmid)和白川英树(Hideki Shirakawa) 和
人类从起源以来 就同高分子结下不解之缘
生命体系其根本 都是由高分子组成 衣食住行 离不开高分子材料
一,高分子基本概念