第1章 高分子科学基础-绪论.ppt

高分子化学与物理 王继刚 东南大学 材料科学与工程学院 高分子科学 高分子科学的知识框架 高分子科学的知识框架 高分子科学的知识框架 高分子科学 一、高分子科学发展简史 二、基本概念 三、高分子的分类 四、高分子的命名 五、高分子的形态 六、高分子的化学结构 七、聚合反应的类别 八、聚合反应的单体 九、我国的高分子研究状况 材料科学与工程 材料是人类生活和生产必需的基础，也是 人类文明的物质基础，而材料的使用与一个历史时期内生产力和科学技术水平密切相关。 一个国家材料的品种和产量是直接衡量一个国家的科学技术、经济发展水平的重要标志之一。 材料科学与工程 二十世纪六十年代，随着人们对各种材料认识的不断深化，并积极吸取了近代物理、化学，特别是固体物理、量子化学等基础理论及各种先进分析仪器和尖端技术研究的结果，逐步形成了一门新的综合性学科 —— 材料科学。 材料的定义与分类 材料科学与工程 材料科学与工程 材料科学与工程的主要任务 是以现代物理学、化学等基础学科理论为基础，从电子、原子、分子间结合力，晶体及非晶体结构、显微组织、结构缺陷等观点研究材料的各种性能以及材料在制造和应用过程中的行为，了解结构 — 性能 — 应用之间的规律关系， 提高材料的性能、发挥材料的潜力，以满足人们对材料日益增长的要求。 2、材料研究的四要素 2、材料研究的四要素 四、材料今后的发展方向 四、材料今后的发展方向 （3）对新一代材料的主要要求： a. 既是结构材料又具有多种功能的材料； b. 具有感知、自我调节和反馈等能力的智能型材料； c. 制作和废弃过程中尽可能减少污染的绿色材料； d. 充分利用自然资源，能循环作用的可再生性材料； e. 少维修或不维修的长寿命材料。 高分子科学简史 (1)，人造高分子时代 早在19世纪中叶高分子就已经得到了应用，但是当时并没有形成长链分子这种概念。主要通过化学反应对天然高分子进行改性，所以现在称这类高分子为人造高分子。 如 1839年美国人Goodyear发明了天然橡胶的硫化； 1855年英国人Parks由硝化纤维素和樟脑制得赛璐珞 （celluloid）塑料； 1883年法国人de Chardonnet发明了人造丝rayon等。 可以看到正是由于采用了合适的反应和方法对天然高分子进行了化学改性，使得人类从对天然高分子的原始利用，进入到有目的地改性和使用天然高分子。 高分子科学简史 (2)，高分子化学学科的建立 由于高分子长链结构的发现，才促进了高分子化学和高分子物理的发展。 1920年德国H. Staudinger提出了高分子概念，创立了高分子链型学说，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。后又建立高分子稀溶液的粘度与它们分子量之间的定量关系，据此可测定高分子的分子量。 Staudinger的聚合物分子结构学说长期不被当时的学术界认识和接受。但随着塑料、纤维、橡胶三大合成材料的发展和工业生产，他在高分子化学领域的发现才被承认，在33年后的1953年才获得了Nobel化学奖。 高分子概念的确立 高分子科学简史 高分子科学简史 1926年诺贝尔化学奖获得者 1953年诺贝尔化学奖获得者 高分子科学简史 1963年诺贝尔化学奖获得者 K.Ziegler （1898~1973） 德国人，22岁获博士学位。毕业后在多所大学任教，1946年起任前联邦德国化学会会长。主要从事有机金属化合物合成研究，1953年发现了可使乙烯在室温低压下迅速聚合成为高分子量聚乙烯的Ziegler催化剂。 1974年诺贝尔化学奖获得者 ◇1936年美国P. J. Flory在研究缩聚反应时 提出了缩聚反应中所有功能团都具有相同 活性的基本原理，并根据缩聚反应动力学 研究建立了分子量与反应程度之间的定量关系公式。 ◇之后，他又从事聚合物性质的研究，用统计力学的方法研究聚合物分子结构、链长、大小与性质之间的关联，获得了表达链长分布的表达式，发展了非线性聚合物的理论。 ◇由于Flory在研究高分子性质方面的卓越成就为发展高分子理论作出了重大贡献，获1974年Nobel化学奖。 1991年诺贝尔奖获得者 P.G. de Geenes (1932~)法国人，理论物理学家。60~70年代，把研究简单系统中有序现象的方法推广到比较复杂的物质形式，特别是推广到液晶和聚合物的研究中，为物理学研究开拓了新的领域。 高分子科学简史 高分子科学简史 瑞典皇家科学会在新闻公报中说，我们已习惯于科学发现对我们的思维方式的巨大