桂林工学院彭锦雯高分子物理理工课程.ppt

高分子物理 桂林工学院材材料与化学工程系,高分子材料与工程专业,彭锦雯 内容提要 一、什么是高分子 What is a ‘Polymer’? 二、三大高分子材料发展史 三、“高分子物理”理论的形成 四、材料研究的发展趋势 五、我国高分子科学发展现状 六、高分子材料的缺点 七、高分子物理研究内容与目的 八、高分子结构的特点 九、学习高分子物理的目的 附：参考书 一、什么是高分子 What is a ‘Polymer’? Polymer is a synthetic or natural material consisting of molecules stringing together to form a long chain. 二、三大高分子材料发展史 人造高分子 Nature Rubber Celluloid 赛璐咯,1869年 Nitrocellulose 硝化纤维素 第一种合成的高分子树脂---酚醛树脂Phenol formaldehyde resin (1907)Trade name: Bakelite 实际应用于加工方面 当时虽没有高分子的概念，但天然高分子材料（木材、棉、麻、丝、漆、橡胶、皮革和各种树脂等）已经在人们的生活和生产中得到了广泛的应用。 人们还采用各种化学反应对天然高分子进行改性。例如： 1839年，Goodyear发明了开然橡胶的硫化 1855年，Parks由硝化纤维素和樟脑制得赛璐珞塑料 1883年，de Chardonnet把天然纤维制成人造丝 1910年，Backeland对酚醛树脂“加压、加热”固化的专利，从而人类开始将纯净的合成高分子化合物作为工业原料而开始工业化生产。 这些前期的应用和研究为高分子科学的萌芽创造了良好的环境。 理论认识方面 当时人们对高分子的认识受到当时学术界权威的“胶体”概念的影响 在20世纪20年代，是胶体化学研究最为活跃的时期。 在1925年和1926年，连续两年的Nobel化学奖分别由从事胶体溶液研究的德国人R.A.席格蒙迪和从事胶体化学中分散系统研究的瑞典人T.斯韦德贝里获得。 当时许多著名的科学家都坚持认为，对于纤维素、淀粉、蛋白质、橡胶等这些既没有明确的熔点又不能蒸馏或重结晶纯化的材料，通常都被看作是具有“胶体行为”的小分子的缔合体。 Hermann Staudinger(1881-1965)Germany 之后…… The history of Nobel prizes in chemistry 高分子大事记 高分子大事记 1930 / PS聚苯乙烯 1934 / PMMA有机玻璃、PVC聚氯乙烯 1939 / PE聚乙烯、PA聚酰胺 1943 / PTFE聚四氟乙烯、PUR聚氨酯 1946 / UP聚酯 1947 / EP环氧树酯 1953 / PET聚酯、ABS工程塑料、HDPE聚乙烯 1957 / PP聚丙烯 1959 / PC聚碳酸酯 1960 / PI聚酰亚胺 新时期——高分子的分子设计 传统的研究方法 1 高分子材料的合成 2 性能与结构研究 3 加工方法和技术开发 4 寻找应用场合 新时期——对高分子提出更高的要求 能耐受更严酷条件的高分子材料 （耐超高温、超低温、超高电场等） 具有特定功能性的高分子材料 （导电功能、超导性能、分离功能、隐身功能以及各种能量转换功能等） 生物高分子领域的应用与研究 （生物高分子结构的研究及其人工合成、效仿自然界天然高分子物质的形成过程等） 高分子科学与生命科学的融合------高分子生物学使人类对生命奥秘的认识进入了新的阶段 白川英树从事聚乙炔聚合机理研究 韩国研修生出现几个幸运的失误，使白川得到膜状聚乙炔 偶然的机遇，MacDiarmid首先注意到白川的聚乙炔膜，三人在美国合作研究 为了说明聚乙炔的导电性，Heeger提出孤子的概念 功能性高分子材料 光功能高分子材料 光学塑料与光纤、有机非线性材料、光敏高分子材料、光致变色高分子 电磁功能高分子材料 导电高分子材料、电致发光聚合物、光电导高分子、高分子压电材料、高分子磁性材料 分离功能高分子材料 离子交换树脂、高分子分离膜、高吸水性树脂、高分子絮凝剂 生物医用高分子材料 人工脏器、整型与修复材料、药用高分子 例1:光敏高分子材料 感光树脂（光刻胶） ------集成电路和微电子领域的一项关键材料 工作原理： 高分子分子结构中引入具有光敏性的基团 在受到光（紫外光）照射时，这些基团会 发生化学反应（聚合或交联；分解） 选用特定的溶剂使聚合或交联的部分留下 未照射的部分溶解去除（或使