高分子材料的发展概论.pptx

第六章 高分子材料的发展6.1.橡胶的发展6.1.1欧洲人初识“树之泪”-天然橡胶的发现橡胶的故乡在炎热的南美热带雨林。最早结识橡胶的是南美最古老的民族-航海家哥伦布把天然橡胶带到了欧洲他在1492年到1502年间四次横渡大西洋，到达美洲大陆。1493年哥伦布在海地岛发现当地孩子在玩一种“魔球”。“卡乌巧乌”树的眼泪处理过程白色的橡胶液在太阳下晒干，再用椰子壳燃烧的烟熏烤，就会凝成黑色有弹性的固体，这就是最早的橡胶制品。南美人用这种橡胶液凃在鞋子上防水；把这种烟熏的生胶涂在盾牌上，以阻挡长矛和箭矢。哥伦布把“魔球”带回欧洲，大家只感觉很新鲜，但不知道它还会有什么其它用途，只好把它放到博物馆。这一放就是200多年。直到1770年，英国化学家普利斯特勒发明了橡皮。这是第一种广泛使用的橡胶制品。6.1.2橡胶真正走出博物馆1823年，苏格兰化学家查尔斯麦金斯托找到了能溶解橡胶的溶剂-从煤焦油中提取的挥发油。他把橡胶溶液涂在两层布中间，把他们联在一起，等溶剂挥发完以后，布料就不透水了，这就是最早的雨衣材料。用涂胶做成的雨衣即轻盈、漂亮，防水效果又好，一上市就受到顾客热烈的欢迎，市场看好。从此，橡胶走出博物馆的橱窗，身价倍增。橡胶树走出南美1875年，英国商人亨利 威凯姆从南美亚马孙河上游采集了7万颗橡胶树种子，带回英国皇家植物园种植。但英国地处北方、气候寒冷，并不适合橡胶树的生长，所以种植未获得成功。后来威凯姆又把橡胶树苗带到东南亚，这个地区气候温暖、雨量充沛，非常适合橡胶树的生长。新加坡、马来西亚、印度尼西亚等成为了世界上最主要的橡胶产地。6.1.3硫化橡胶的诞生生胶的缺陷：强度低、布耐磨，冬天温度低了就变得又硬又脆。夏天温度高了就变得软而粘。所以使用受到极大的限制。1839年 美国人查尔斯 固特意尔（Charles Goodyear）发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性的材料。查尔斯 固特意尔第一次申请专利并商业化用硝酸处理生胶与人（鲁克斯奥公司）合作制作邮袋，利润7:3.但是制作的邮袋强度很低，无法使用。受到合金钢的启示向生胶种加入各种添加物硫酸、盐酸、石灰水、氧化镁、各种金属粉末、木炭粉等等。但是各种添加物的实验都搞失败。固特意尔筋疲力尽。从1829年开始，固特意尔白天外出打工、维持基本的生活，晚上做实验。1839年的一天晚上，固特意尔坐在炉前手里拿着一包硫磺粉，正在考虑是否把它放到生胶内，不知不觉就睡着了。手里的硫磺粉掉入了坩埚。顿时浓烟滚滚，也把瞌睡种的固特意尔惊醒。他赶紧把大伙扑灭。硫磺粉撒进了热胶中第二天，固特意尔收拾残局时，却发现炼胶的坩埚壁上粘着的橡胶与以往不同，它即有弹性，韧性液特别足，拉野拉不断。固特意尔意识到机会来了。有了第一次失败的教训，这次固特意尔没有贸然行事。他又重新进行了多次试验，掌握了硫磺粉的加入量、加入时间熔炼温度等全套技术。但是他现在穷困的已经没有足够的资金去申请专利了。他只好与人合作以两人得名义申请了专利。 这就是硫化橡胶的诞生。6.1.4 合成橡胶的诞生由于橡胶使用与日俱增，天然橡胶已满足不了社会的需求。1930年 德国化学家施陶丁格（ Hermann Staudinger ）用金属钠作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠橡胶和丁苯橡胶。铁链条激起了施陶丁格的联想 早在1922年， 德国人Hermann Staudinger就发表了“关于聚合反应”的划时代的论文，提出：高分子物质是由具有相同化学结构的单体经过化学反应（聚合），通过化学键连接在一起的大分子化合物，高分子或聚合物一词即源于此。 1930年， Staudinger用酒精合成了廉价的丁二烯。此后，美国、德国等都在人工合成橡胶上投入了极大的人力、物力。先后研制出了丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯橡胶等，还有一些特种橡胶。到1950年世界上的合成橡胶已达到54.3万吨，相当于30万名农业工人在900万亩橡胶园内1年的的收获，大大缓解了世界橡胶供应紧张的状况。 1932年Staudinger发表了专著《高分子有机化合物》，标志着高分子科学的正式诞生。为表彰他对高分子科学作出的巨大贡献，1953 年获得诺贝尔化学奖正式授予了他 , 从而使他成为世界上获此殊荣的第一位高分子学者。 6.1.5 合成橡胶的突破尽管合成橡胶的产量不断增加、品种液在不断增多，但是其质量比起天然橡胶还是有一定的差距。1953年取得突破，这就是德国人Karl Ziegler与意大利人Giulio Natta分别用金属络合催化剂合成了聚乙烯与聚丙烯。1955年美国人利用齐格勒-纳塔催化剂聚合异戊二烯，首次用人工方法合成了结构与天然橡胶基本一样的合成天然橡胶。齐格勒-纳塔因