高分子物理化学全套课件.ppt

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1、123教材名称教材名称出版社出版社作者作者出版时间出版时间高分子科学简明教程高分子科学简明教程科学出版社科学出版社董炎明董炎明 张海张海良良20092009年年6 6月月参考书参考书出版社出版社作者作者出版时间出版时间高分子化学与物理基高分子化学与物理基础（第二版）础（第二版）化学工业出版社化学工业出版社魏无际魏无际 等等20112011年年1010月月高分子化学（高分子化学（第五版第五版）化学工业出版社化学工业出版社潘祖仁潘祖仁20112011年年5 5月月高分子物理高分子物理化学工业出版社化学工业出版社符若文符若文20052005年年4 4月月4高分子科学的研究内容高分子科学的研究内容高分

2、子化学高分子化学高分子物理高分子物理高分子工程高分子工程高分子科学高分子科学功能高分子功能高分子高分子材料高分子材料聚合物合成和反应聚合物合成和反应聚合物的表征、结构和性聚合物的表征、结构和性能的关系能的关系聚合物合成工艺和加工成型工艺聚合物合成工艺和加工成型工艺高分子化学高分子化学制备制备加工加工应用应用结构结构性能性能高分子物理高分子物理综综合合研研究究领领域域5第第1 1章章 概论概论第第2 2章章 天然高分子天然高分子第第3 3章章 链式聚合反应链式聚合反应 高分子化学高分子化学第第4 4章章 逐步聚合反应逐步聚合反应 高分子化学高分子化学第第5 5章章 聚合物的化学反应聚合物的化学反

3、应 高分子化学高分子化学 第第6 6章章 聚合物的结构聚合物的结构 高分子物理高分子物理第第7 7章章 聚合物的性质聚合物的性质 高分子物理高分子物理第第8 8章章 合成材料合成材料 高分子材料高分子材料第第9 9章章 聚合物的加工成型聚合物的加工成型 高分子加工高分子加工目录目录6 1.1 1.1 高分子科学的发展史高分子科学的发展史人类的文明史人类的文明史 = = 材料的发展史材料的发展史 蒙昧期蒙昧期萌芽期萌芽期发展期发展期争鸣期争鸣期7石器石器时代时代 青铜器青铜器时代时代 铁器铁器时代时代 钢铁钢铁时代时代 高分子高分子时代时代 塑料塑料合成纤维合成纤维合成橡胶合成橡胶功能高分子功能

4、高分子材料与时代的发展材料与时代的发展81 1、纤维素的利用、纤维素的利用造纸造纸东汉（公元东汉（公元105105年）蔡伦造纸年）蔡伦造纸一、远古时期一、远古时期919871987年，美国印刷工业年，美国印刷工业100100周年的纪念会周年的纪念会上时任总统布什说：上时任总统布什说：“那个伟大国家在那个伟大国家在造纸、印刷和排字方面所做的贡献，确造纸、印刷和排字方面所做的贡献，确实可以说改变了历史的进程。实可以说改变了历史的进程。”最大的可再生资源，自然界每年产估计最大的可再生资源，自然界每年产估计10001000亿吨。亿吨。2 2、蛋白质的利用、蛋白质的利用练丝、鞣革练丝、鞣革豆腐：豆腐：西

5、汉淮南王刘安发明了豆腐。实质是用西汉淮南王刘安发明了豆腐。实质是用盐 卤 （ 主 要 成 为盐 卤 （ 主 要 成 为 M g C l2 6 H2O ） 或 石 膏） 或 石 膏（CaSO42H2O） 使大豆球蛋白的水溶液形成凝胶，使大豆球蛋白的水溶液形成凝胶，过滤压成形后就成了豆腐。过滤压成形后就成了豆腐。练丝：练丝：一根蚕丝由两根丝纤合并组成，外围包一根蚕丝由两根丝纤合并组成，外围包着丝胶，着丝胶，“练练”就是用浓碱去掉丝胶，才成为可就是用浓碱去掉丝胶，才成为可染色的熟丝。染色的熟丝。鞣革：鞣革：兽皮的主要成分是动物兽皮的主要成分是动物蛋白质纤维。蛋白质纤维。鞣鞣革剂与蛋白质中的氨基交联反

6、应。最原始的方法革剂与蛋白质中的氨基交联反应。最原始的方法是烟薰法，烟中的醛为鞣革剂。是烟薰法，烟中的醛为鞣革剂。103 3、最早的涂料、最早的涂料生漆生漆 （国漆、大漆、土漆）（国漆、大漆、土漆） 漆树在秦汉时期主要分布在黄河流域，后来由于漆树在秦汉时期主要分布在黄河流域，后来由于中原气候变冷，中原气候变冷，漆树现主要分布在四川盆地。漆树现主要分布在四川盆地。 桼 （木汁如水滴而下）（木汁如水滴而下）11 水乳胶漆，水乳胶漆，主成分是具有双键侧链的漆酚，经主成分是具有双键侧链的漆酚，经氧化后聚合成高分子链。氧化后聚合成高分子链。生漆生漆50508080漆酚漆酚，成膜物质成膜物质；不到不到1

7、1的的漆酶漆酶, ,氧化酶氧化酶, ,天然有机催干剂天然有机催干剂; ;20 40的的水分水分;1 5的的油油;3.59的的松香松香，多糖类化合物，起悬多糖类化合物，起悬浮剂和稳定剂的作用浮剂和稳定剂的作用12（1 1） 色漆色漆 生漆为黑褐色的，有成语生漆为黑褐色的，有成语“漆黑一团漆黑一团”。 商周的漆器仅有朱红色和黑色，但到战国时期就有红、商周的漆器仅有朱红色和黑色，但到战国时期就有红、黄、绿、蓝、白、金等多种色彩。黄、绿、蓝、白、金等多种色彩。 制造色漆一定要加制造色漆一定要加“油油”，战国时期就掌握了这项技术。，战国时期就掌握了这项技术。现在现在“油漆油漆”二字就来源于此。二字就来源

8、于此。 13生漆的改性生漆的改性（2 2）制脱胎漆器）制脱胎漆器 漆器要有胎才能上漆，但有胎漆器太重。漆器要有胎才能上漆，但有胎漆器太重。 汉代出现脱胎漆器，先做成泥胎，然后用麻布等作底衬，汉代出现脱胎漆器，先做成泥胎，然后用麻布等作底衬，上漆到适当厚度后用水溶掉泥胎。上漆到适当厚度后用水溶掉泥胎。 18981898年中国的脱胎漆器在巴黎世界博览会获头等金奖，年中国的脱胎漆器在巴黎世界博览会获头等金奖，从而驰名世界。从而驰名世界。144 4、最早的黏合剂、最早的黏合剂中国墨中国墨 中国墨的发明人是韦诞（公元中国墨的发明人是韦诞（公元179179253253） 墨墨 烟灰烟灰 明胶明胶（粘合剂）

9、（粘合剂）烟灰：用松木烧成的松烟最好，碳颗粒极细。烟灰：用松木烧成的松烟最好，碳颗粒极细。 明胶：由动物的皮、骨骼和甲壳等熬制而成。明胶：由动物的皮、骨骼和甲壳等熬制而成。以徽州人最擅长制墨，所以有以徽州人最擅长制墨，所以有“徽墨徽墨”之称。之称。明胶明胶德热纳德热纳(de Gennes)(de Gennes)的软物的软物质学说。质学说。弱力引起大变化。弱力引起大变化。以中国墨汁为例。以中国墨汁为例。151、天然高分子的改性、天然高分子的改性纤维素（纤维素（Cellulose）u 1846年的一天，瑞士巴塞尔大学的化学教授年的一天，瑞士巴塞尔大学的化学教授舍恩拜舍恩拜因因(Schonbein,

10、1799-1868)在厨房做实验，不小心打在厨房做实验，不小心打破了蒸馏硝酸和硫酸的烧瓶，破了蒸馏硝酸和硫酸的烧瓶，.。Cell-OH + HNO3H2SO4Cell-ONO2 + H2O纤维素纤维素硝酸纤维素硝酸纤维素（火棉）（火棉） 他公布了化学式，但把反应式卖给奥地利政府和一个英国他公布了化学式，但把反应式卖给奥地利政府和一个英国商人泰勒。到商人泰勒。到18621862年所有火棉厂都炸毁了。年所有火棉厂都炸毁了。二、近代二、近代16u 海海厄特厄特（18701870年）发明年）发明赛璐珞赛璐珞 美国的印刷工人美国的印刷工人海厄特（海厄特（HyattHyatt）是一位业余化是一位业余化学爱

11、好者。学爱好者。18701870年为了找到一种象牙的代用品，他在年为了找到一种象牙的代用品，他在硝酸纤维素中加入樟脑增塑。用这种方法得到的角质硝酸纤维素中加入樟脑增塑。用这种方法得到的角质状材料不仅韧性好，还可热塑加工。这是历史上第一状材料不仅韧性好，还可热塑加工。这是历史上第一种塑料，称为种塑料，称为“赛璐珞赛璐珞”（CelluloidCelluloid）。）。 17 赛璐珞赛璐珞可用作乒乓球、眼镜架、梳子、衣可用作乒乓球、眼镜架、梳子、衣领、指甲油等。领、指甲油等。18841884年柯达公司用它生产胶卷、年柯达公司用它生产胶卷、但这种电影胶片放映时常摩擦而燃烧。但这种电影胶片放映时常摩擦而

12、燃烧。18u 1884年年法国人法国人夏尔多内伯爵夏尔多内伯爵（CHARDONNET ）发明）发明人造丝人造丝但极易燃烧，纺织厂的工人们似乎很不喜欢他但极易燃烧，纺织厂的工人们似乎很不喜欢他们的岳母大人，把这种丝称为们的岳母大人，把这种丝称为岳母丝岳母丝现在的现在的人造丝人造丝醋酸纤维素醋酸纤维素再生纤维素再生纤维素硝酸纤维素溶液硝酸纤维素溶液人造丝人造丝纺丝纺丝衣服衣服（3030亿公斤亿公斤/ /年，生丝的年，生丝的6565倍）倍）19夏尔多内夏尔多内20u 第一个人造聚合物第一个人造聚合物酚醛树脂酚醛树脂 19071907年年 贝克兰（美国贝克兰（美国, ,Baekeland ）研制人造虫

13、胶研制人造虫胶1515万只紫虫胶，半年，分泌万只紫虫胶，半年，分泌0.454kg0.454kg虫胶树脂（漆）虫胶树脂（漆）苯酚苯酚 甲醛甲醛 角状物质（玻璃仪器报废）角状物质（玻璃仪器报废）反其道而行之，加热加压反其道而行之，加热加压酚醛树脂应用于电器、刀柄、计算机外壳等酚醛树脂应用于电器、刀柄、计算机外壳等21贝克兰（贝克兰（1863-19441863-1944） 贝克兰用来合成酚醛树脂贝克兰用来合成酚醛树脂的反应釜的反应釜 22电器元件电器元件23u聚乙烯的发明聚乙烯的发明2419世纪世纪30年代，英国帝国化学公司（年代，英国帝国化学公司（ICI）的福西特和吉布）的福西特和吉布森想让乙烯和

14、苯甲醛在森想让乙烯和苯甲醛在140MPa的高压和的高压和170温度下进行温度下进行反应。未发生预期反应，却发现器壁上有一层白色蜡状的固反应。未发生预期反应，却发现器壁上有一层白色蜡状的固体薄膜体薄膜乙烯的聚合物。之后的爆炸事故使实验不得不终乙烯的聚合物。之后的爆炸事故使实验不得不终止下来。止下来。19351935年年, ,ICI的另几位研究人员帕林、巴顿和威廉姆斯决定的另几位研究人员帕林、巴顿和威廉姆斯决定重复上述试验。经分析，它与两年前被福西特发现的蜡状重复上述试验。经分析，它与两年前被福西特发现的蜡状薄膜是同一种物质薄膜是同一种物质聚乙烯。聚乙烯。 由于这种聚乙烯是在高压条件下制得的，被称

15、为高由于这种聚乙烯是在高压条件下制得的，被称为高压聚乙烯，于压聚乙烯，于19391939年实现了工业生产。年实现了工业生产。亚马逊河流域的一种植物。亚马逊河流域的一种植物。哥伦布哥伦布西征曾记载了美洲印第安人用橡胶树汁制造的西征曾记载了美洲印第安人用橡胶树汁制造的一种有弹性的球，这种球比西方人的充气球要重，但一种有弹性的球，这种球比西方人的充气球要重，但弹性更好。土著人把从这种弹性更好。土著人把从这种“三叶树三叶树”的切口里流出的切口里流出的白色的树汁（乳胶）倒在木质的模子上，用熏蒸的的白色的树汁（乳胶）倒在木质的模子上，用熏蒸的办法去掉水分，固化成球。将这种乳胶涂在织物上硬办法去掉水分，固化

16、成球。将这种乳胶涂在织物上硬化后可做成简陋的风雨衣。当地居民甚至把胶乳倒在化后可做成简陋的风雨衣。当地居民甚至把胶乳倒在他们的脚上和腿上，干后便成了雨靴。他们的脚上和腿上，干后便成了雨靴。发明橡胶的硫化方法之前，生胶的用途还很有限，因发明橡胶的硫化方法之前，生胶的用途还很有限，因为它的强度很差，弹性难以恢复，温度稍高它就会变为它的强度很差，弹性难以恢复，温度稍高它就会变软变粘，而且有臭味。软变粘，而且有臭味。 u橡胶橡胶人们发现它能擦掉铅笔的痕迹，给它起名为人们发现它能擦掉铅笔的痕迹，给它起名为“擦子擦子”（rubberrubber）25割胶割胶26天然橡胶的结天然橡胶的结构构 聚异戊二烯聚异戊二烯CH2CCHCH2CH3单体：异戊二烯单体：异戊二烯27 查尔斯查尔斯古德伊尔古德伊尔(Charles Goodyear)诞生于美国康涅狄格州，商人。诞生于美国康涅狄格州，商人。 决心研究橡胶的改性。决心研究橡胶的改性。1838年他将年他将硫硫磺磺掺进胶乳，然后放在阳光下曝晒，掺进胶乳，然后放在阳光下曝晒，但这种粘性消除的改进只限于制品的但这种粘性消除的改进只限于制品的表面。表面。 1839