1、 可修改 歡迎下載 精品 Word 可修改 歡迎下載 精品 Word 可修改 歡迎下載 精品 Word教學參考書1、?高分子化學的理論和應用進展?研究生 金關泰教授主編。 1995年由中國石化出版社出版。 由北京化工大學、清華大學、浙江大學、中科院化學所等十個單位的十余位專家和教授分工撰寫。按根底理論、應用研究和開發(fā)研究三個層次展開，內(nèi)容依次包括“聚合理論的進展、“聚合新技術、“高分子新材料三局部，涉及80年代到90年代初期高分子化學各領域的進展。 徐僖院士為該書作序，稱該書“可視為國外? Comprehensive Polymer Science ?叢書的補充。2、?海外高分子科學的新進展?

2、研究生 何天白、胡漢杰編 1997年，由中國國家自然科學基金委員會資助、化學工業(yè)出版社出版 特點：該書由13位在國際高分子學術界嶄露頭角的留學海外的中國學者為第一作者領銜撰寫，介紹了各人所從事研究領域的最新成果。內(nèi)容既包括高分子合成、高分子物理和高分子成型，又有研究方法和新材料，在某種程度上反映了高分子科學的開展新趨勢。3、?高分子化學?研究生 周其鳳、胡漢杰主編2000年，由中國國家自然科學基金委員會資助、化學工業(yè)出版社出版?跨世紀的高分子科學?叢書第四分冊特點：該書由近年來在國內(nèi)高分子化學領域做出卓有成效的中青年科學家領銜撰寫，介紹了各人所從事研究領域的最新成果。在某種程度上反映了國內(nèi)高分

3、子科學的開展新趨勢。4、?高分子合成新技術?研究生 王建國同濟大學編著 20*年化學工業(yè)出版社出版。 作者為碩士研究生開設“高分子化學進展課所編寫的教材。特點：包括了20世紀以來高分子化學領域中出現(xiàn)的一些重要的新聚合機理和新聚合技術。作為一本教材，對20世紀80-90年代比較成熟的新開展進行了較為系統(tǒng)的介紹。緒論 高分子材料與高分子化學一、高分子材料材料是人類生活和生產(chǎn)必需的根底，也是人類文明的物質(zhì)根底，必須要知道的。而材料的使用與一個歷史時期內(nèi)生產(chǎn)力和科學技術水平密切相關。一個國家材料的品種和產(chǎn)量是直接衡量一個國家的科學技術、經(jīng)濟開展水平的重要標志之一。例：絲織品-長沙長沙馬王堆漢墓 碳纖維

4、-美B-2轟炸機例：CPU制作材料目前的CPU材料主要以半導體和超半導體技術為主?，F(xiàn)有三種材料有可能改變這種情況：1原子水平的材料技術：用原子做根本材料載體材料可多樣，通過原子組合排列實現(xiàn)二進制邏輯計算，可使計算機超小型化。目前問題：組合排列的穩(wěn)定性。2生物學DNA技術：用生物基因做根本材料，用基因密碼組合實現(xiàn)二進制邏輯計算，可使計算機智能化。目前問題：提高速度。3巴基球技術：在巴基球條件下，碳分子成為導體，性能比現(xiàn)有任何計算機材料好，且三維方向可控，一方面材料俯拾即是，另一方面三維可控將提供更新的邏輯數(shù)學方式，對軟件制作模式有重大影響。目前問題：載體穩(wěn)定性。定義：以高分子化合物為根本組分的材

5、料。分類：按來源分類： 天然高分子、合成高分子；按性能分類： 通用高分子、功能高分子；按主鏈結構分類： 碳鏈高分子、雜鏈高分子、元素有機高分子、無機高分子； 按分子鏈形狀分類：線型高分子、梳型高分子、梯型高分子、樹枝狀高分子通用高分子材料：做為結構材料，主要使用材料的機械力學性能。塑料：在一定溫度和壓力下可塑制成型的高分子材料。通用塑料：質(zhì)輕、電絕緣、耐化學腐蝕、易加工成型；PE、PP、PVC、PS，占全部塑料80% 。工程塑料：優(yōu)良機械性能、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性；ABS、聚甲醛、聚酰胺。橡膠：在外力作用下，產(chǎn)生大的形變，外力撤掉后，形變可恢復的高分子材料，又稱彈性體材料。通用橡膠：SBR、BR

6、、EPR、IIR、NBR特種橡膠：耐高低溫、耐油、高彈性等。硅橡膠、氟橡膠、聚氨酯橡膠熱塑性彈性體：SBS、SIS纖維：長徑比很大，具有一定韌性的纖細狀高分子材料。通用纖維：尼龍、PET、PAN、PP、粘膠纖維、醋酸纖維特種纖維：Kevlar、碳纖維復合材料：由兩種或多種物理、化學性質(zhì)不同的材料組合后具有復合效應的多相固體材料。一般以一種材料為基體，另一種材料為增強體組合而成。碳化硅纖維增強鋁，比鋁輕10%，強度高10%剛性高一倍，更優(yōu)的耐熱性、化學穩(wěn)定性和高溫抗氧化性。用于汽車、飛機部件。功能高分子材料：主要使用材料的各種物理和化學特性，在電子、激光、能源、通訊等方面起關鍵作用。功能性能：在

7、一定條件下和一定限度內(nèi)對材料施加某種作用，如：力、熱、光、電、磁、聲等，材料通過“物理效應、 “化學效應、“生物效應，將這種作用轉換為另一種形式功能的性質(zhì)。從開展看，到二十一世紀，金屬材料、聚合物、無機非金屬材料、復合材料將出現(xiàn)四大類工程材料平分秋色的局面。 原料資源豐富，價格低廉，綜合利用性好具有各種優(yōu)異性能，如密度低、耐腐蝕、易加工成型等，生產(chǎn)能耗低、投資少、周期短、利潤高。美國認為，在先進材料、電子信息技術、生物技術三大未來高技術領域中，先進材料中的先進陶瓷和高分子基質(zhì)材料將于今后25年內(nèi)在世界上發(fā)揮重大作用，并可能是美國在國際生產(chǎn)和技術競爭中保持強力地位的關鍵技術領域。在國民經(jīng)濟的開展

8、中：高分子科學與國民經(jīng)濟密切相關，為其開展提供了廣泛的社會需求。塑料生產(chǎn)成倍增長，在機電儀表、電子電器、汽車等行業(yè)正大量代替鋼鐵。合成橡膠的產(chǎn)量早已大大超過天然橡膠，占橡膠總消耗量的2/33/4。合成纖維在民用領域占一半以上份額，在工業(yè)領域幾乎取代了天然纖維。各種功能高分子那么在不同領域發(fā)揮著不可取代的作用。在科學的整體開展中：高分子科學處于多種學科的交匯點上，為其開展提供了良好的學科環(huán)境。 對新一代材料的主要要求： a. 既是結構材料又具有多種功能的材料； b. 具有感知、自我調(diào)節(jié)和反響等能力的智能型材料； c. 制作和廢棄過程中盡可能減少污染的綠色材料； d 充分利用自然資源，能循環(huán)作用的

9、可再生性材料； e. 少維修或不維修的長壽命材料。二、高分子科學高分子科學：研究高分子化合物合成、改性，高分子及其聚集態(tài)的結構、性能，聚合物的成型加工等內(nèi)容的一門綜合性學科。包括高分子化學、高分子物理、高分子工程幾個領域。此點要強調(diào)。高分子化學：高分子科學的根底。主要研究高分子化合物的分子設計、合成及改性，擔負為高分子科學研究提供新生化合物、為國民經(jīng)濟提供新材料及合成方法的任務。高分子物理：高分子科學的理論根底，主要研究高分子及其聚集態(tài)的結構、性能、表征以及結構與性能結構與外場力的影響之間的相互關系，指導高分子化合物的分子設計和高聚物作為材料的合理使用。高分子工程：研究涉及聚合反響工程、高分子

10、成型工藝及相應的理論、方法的研究，為高分子科學與高分子工業(yè)間的銜接點。3、高分子科學的知識框架形 形 態(tài) 形 狀分 子 結 構使用性能使用性能小分子化合物制品高分子化合物小分子化合物制品高分子化合物循環(huán)利用循環(huán)利用石油天燃氣煤其它高分子工程聚合物成型加工聚合石油天燃氣煤其它高分子工程聚合物成型加工聚合反響工程高分子科學材料力學流體力學.化學工程.高分子科學材料力學流體力學.化學工程.高 分 高 分 子 化 學高 分 子 物 理物 理物 理物理化學有機化學分析化學無機化學分析化學無機化學三、高分子科學的開展歷史十九世紀之前：天然高分子的加工利用 高分子工業(yè)：公元前，蛋白質(zhì)、淀粉、棉毛絲麻、造紙、

11、油漆、蟲膠等 高分子科學：1833年，Berzelius 提出 “Polymer一詞，指以共價鍵、非共價鍵聯(lián)結的聚集體十九世紀中葉：天然高分子的化學改性 高分子工業(yè)：天然橡膠硫化；硝化纖維1845 ；硝化纖維塑料1868 ；建成最早的人造絲工廠1889；英國建成年產(chǎn)1000t粘膠纖維工廠1900 高分子科學：提出纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)是大的分子1870；確定天然橡膠干餾產(chǎn)物異戊二烯結構式 ；3、二十世紀初葉：高分子工業(yè)和科學的創(chuàng)立的準備時期 高分子工業(yè)：酚醛樹脂1907 L.Backeland；丁鈉橡膠1911；醋酸纖維和塑料1914；醋酸乙烯工業(yè) 化1925；聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯1928

12、 高分子科學：提出蛋白質(zhì)是由氨基酸殘基組成的多肽結構1902；提出分子膠體概念1907 W.Ostwold； 提出“共價鍵聯(lián)結的大分子 之現(xiàn)代高分子概念1920 H.Staudinger4、二十世紀3040年代：高分子工業(yè)和科學的創(chuàng)立時期 高分子工業(yè)：塑料：PVC1931、PS1934、LDPE1939、ABS1948 橡膠：氯丁橡膠1931、丁基橡膠1940、丁苯橡膠1940 纖維：PVC纖維1931、尼龍-661938、PET1941、尼龍-61943、維綸1948、 PAN1950 高分子科學：?高分子有機化合物?出版1932 H.Staudinger；建立縮聚反響理論192940 ；建

13、立橡膠彈性理論；鏈式聚 合反響和共聚合理論；高分子溶液理論194249 ；乳液聚合理論40年代 Harkin-Smith-Ewart5、二十世紀50年代：現(xiàn)代高分子工業(yè)確立、高分子合成化學大開展時期 高分子工業(yè)：HDPE 195355、PP195557、BR1959、PC1957；石油化工產(chǎn)品的80%用于高 分子工業(yè)；塑料以兩倍于鋼鐵的速率增長1215% / 年 高分子科學：催化劑和配位陰離子聚合195356 Ziegler-Natta；陰離子活性聚合50年代 Szwarc；陽 離子聚合Kennedy；獲得聚乙烯單晶1957 A.Keller6、二十世紀60年代：高分子物理大開展時期 高分子工

14、業(yè)：通用塑料：PE、PP、PVC、PS80%/ PF、UF、PU、UP20% 工程塑料：ABS、PA、PC、PPO、POM、PBT、 合成橡膠：丁苯膠、順丁膠、乙丙膠、異戊膠、丁基膠、丁腈膠 合成纖維：PET、PAN、PP、PVA、nylon 高分子科學：各種熱譜、力譜、電鏡、IR手段的應用：高分辨率NMR1960；GPC的使用1964；7、二十世紀70年代：高分子工程科學大開展時期 高分子工業(yè)：生產(chǎn)的高效化、自動化、大型化：塑料6000萬t、橡膠700萬t、化纖6000萬t；高分子合金， 如HIPS；高分子復合材料，如碳纖維增強復合材料 高分子科學：導電高分子197178 白川英樹等；Kev

15、lar 纖維1973；8、二十世紀末期：高分子科學的擴展與深化 高分子工業(yè)：80年代初，三大合成材料產(chǎn)量超過10億t，其中塑料8500萬t，以體積計超過鋼鐵的產(chǎn)量；精 細高分子、功能高分子、生物醫(yī)學高分子 高分子科學：提出分子設計概念；基團轉移聚合；原子基團轉移自由基聚合 1994 王錦山。四、推動高分子科學開展的動力1、科學的發(fā)現(xiàn) 1833年，Berzius在對鯨油的熱鎦油的分鎦產(chǎn)物時，首次提出“要描述這種組成相同但性質(zhì)相異的物質(zhì)，我 建議稱為Polymer聚合的物質(zhì)。 1892年，Tilden對天然橡膠裂解成分進行別離、分析，確定了異戊二烯結構式。 1904年，Green針對纖維素是由小分

16、子堆集而成，還是由糖基通過共價鍵聯(lián)結而成的討論，提出“纖維 物 理性質(zhì)顯示出纖維素是高分子量的物質(zhì)。 1907年，Ostwald提出分子膠體概念，并于1920年出版?膠體化學?。 1920年，Staudinger發(fā)表?論聚合?，提出無論天然或合成高分子，其形態(tài)和特性都可以由具有共價鍵連 接的鏈式高分子結構來解釋。 1924年，Svedberg創(chuàng)造出超速離心機，用于血紅蛋白分子量的測定。 1932年，Staudinger發(fā)表?高分子有機化合物?，現(xiàn)代高分子概念獲得公認。 Svedberg于1926年、 Staudinger于1953年獲諾貝爾化學獎。在高分子科學方面獲諾貝爾化學獎的科學家1T.S

17、vedberg1884-19711926年因創(chuàng)造高速離心機并用于高分散膠體化學研究獲諾貝爾化學獎2H.Staudinger1881-19651953年因“鏈狀大分子物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)獲諾貝爾化學獎3K.Ziegler1898-1973、G.Natta1903-19791963年因“在高分子合成和工藝領域中的重大發(fā)現(xiàn)共同 獲諾貝爾化學獎4年因在長鏈分子物理化學性質(zhì)方面的研究獲獎5年因把研究簡單系統(tǒng)中有序現(xiàn)象的方法推廣到比較復雜的物質(zhì)形式，特別是推廣到液晶和聚合物的研究中獲諾貝爾物理獎6、-、白川英樹1936-2000年因在導電聚合物領域 的開創(chuàng)性工作共同獲獎7庫爾特.維特里希1938-、約翰.芬恩191

18、7-、田中耕一1959-20*年因在生物大分子研究領域的奉獻而獲獎偉人的足跡 高分子化學開展展望2、人類的需求：美國乳聚丁苯橡膠的開發(fā)* 二次世界大戰(zhàn)中珍珠港事件后，美國天然橡膠來源中斷* 1942.8 羅斯福任命金融家哈佛大學校長、化學家K.T pton麻省理工大學校長、物理學家組成橡膠調(diào)查委員會。* 1942.9 委員會提出報告：“如果不能保證迅速提供大量的橡膠，那么我們的戰(zhàn)爭力量和國內(nèi)經(jīng)濟兩者都會破產(chǎn)，因此，橡膠升級為最緊急的問題。* 美國政府投資7億美元，利用德國技術，兩年內(nèi)建起51個生產(chǎn)原料和橡膠的工廠，成為僅次于開展原子彈“曼哈頓工程的第二大工程。 五、中國高分子科學的開展理論研究

19、 中國的高分子研究起步于二十世紀50年代，做出杰出奉獻的有：王葆仁先生：在我國高分子科學的形成、開展中進行了重要的組織工作，培養(yǎng)了一大批學科骨干。馮新德先生：在自由基聚合、氧化復原引發(fā)體系等領域開展了系統(tǒng)的根底研究，并開創(chuàng)了國內(nèi)醫(yī)用高分子研究領域。錢人元先生：對我國高分子物理的開展起了奠基作用，開拓了我國高分子溶液、高分子凝聚態(tài)、有機金屬導體等一些重要的研究領域。何炳林先生：開拓了我國離子交換與吸附樹脂的研究領域，并在將根底研究和應用研究相結合推動產(chǎn)業(yè)開展方面做出了富有成果的嘗試。錢保功先生：在組織高分子化學、高分子物理進行學科聯(lián)合，共同開發(fā)我國新品種橡膠研究方面做出了重要奉獻。唐敖慶先生：開

20、展了高分子統(tǒng)計理論研究，在高分子化學、高分子物理理論研究方面開創(chuàng)了一個重要領域。徐僖先生：長期開展的塑料成型研究為我國高分子成型科學根底研究的開展起了重要奠基的推動作用。工業(yè)開展 新中國成立時，合成樹脂的總產(chǎn)量不到200t，合成橡膠與合成纖維均為空白。自主開發(fā)： 50年代 大型聚氯乙烯樹脂工廠； 70年代 大型順丁橡膠工廠；80年代 適應于高速紡絲的聚丙烯； 90年代 大型熱塑性彈性體SBS工廠引進技術至90年：橡膠品種 4 個：氯丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、丁苯膠乳生產(chǎn)能力18萬t/a纖維品種 5 個：尼龍-6、尼龍-66、聚酯、聚丙烯腈、維尼綸生產(chǎn)能力158萬t/a塑料品種10個：PS、H

21、IPS、LDPE、HDPE、LLDPE等生產(chǎn)能力201萬t/a 中國順丁橡膠的開發(fā)3、研究隊伍 科學院院士12人、工程院院士4人、高級研究人員約2000人、總人數(shù)約1.5萬人。其中30%從事根底研究，70%從事應用研究；從事高分子化學研究占65%，高分子物理研究占25%，高分子工程研究占10%。 高分子化學進展一、高分子概念的擴大高分子：由許多結構相同的、簡單的單元通過共價鍵重復連接而成的相對分子質(zhì)量很大的化合物。理解概念。分子量范圍大為拓寬 經(jīng)典的高分子，分子量一般在104-106?，F(xiàn)：一些遙爪聚合物，如丁羥膠，分子量一般在103；油田采油時用的驅(qū)油劑，如聚丙烯酰胺，其分子量可達3107以上

22、。 由共價鍵相連拓展到配位鍵和分子間力作用相連配位鍵 - 高分子金屬絡合物Macromolecule-Metal Complex MMC： 例：金屬離子或金屬絡合物結合于分子鏈側基：如每個銅原子Cu2+與PVA的四個羥基配位，其中兩個被質(zhì)子化，結果是導致兩個PVA的大分子鏈的連結。分子間作用力 - 超分子Supramolecular Polymer：例：具有互補作用的小分子單體或帶有同樣作用基團的大分子，通過分子間作用力如氫鍵、給-受體效應等組裝成超分子高分子。由結構相同的、簡單的單元拓展為復雜結構例：蛋白質(zhì)。人體中主要的蛋白質(zhì)大約由20種氨基酸通過肽鍵相連而成，為生命功能材料。外表上與尼龍的

23、縮聚相似，但蛋白質(zhì)分子量在1萬到100萬間，由一條或多條多肽鏈構成，其結構要復雜得多。二、單體經(jīng)濟學與分子工程石油化工原料路線石油分鎦常壓及減壓分鎦常壓分鎦常壓分鎦加熱汽提減壓分鎦石油氣柴油汽油煤油柴油重煤油粗柴油渣油石油油品沸點范圍0C碳原子數(shù)用途石油氣40以下C1-C4燃料、化工原料汽油50-180C4-C11溶劑、內(nèi)燃機燃料、化工原料煤油140-300C10-C18航空燃料柴油200-350C18-C20柴油機燃料渣油350以上石油裂解 生產(chǎn)烯烴液態(tài)烴 生產(chǎn)烯烴液態(tài)烴100%裂解爐水蒸氣急冷脫H2、CH4、C2H6脫C3H8乙烯25%丙烯17%C4混合物12%裂解汽油、塔底油 生產(chǎn)芳烴萃

24、取塔 生產(chǎn)芳烴萃取塔分鎦塔分鎦塔分鎦塔分鎦塔石腦油溶劑汽油芳烴、溶劑苯甲苯C8 混合物芳烴溶劑以石油化工路線為根底合成的主要單體及聚合物CHCH2 =CH2聚乙烯LDDE、HDPE、LLDPE乙丙橡膠EPR、EPT聚氯乙烯聚乙酸乙烯酯維綸聚乙烯醇聚苯乙烯HIPS、SBR、ABS、SBS聚氧化乙烯聚合丙烯氯化乙酸苯烴化氯乙烯乙酸乙烯酯苯乙烯氯化環(huán)氧乙烷乙二醇滌綸聚合聚合CH2 = CHCH3聚丙烯乙丙橡膠EPR、EPT聚丙烯酸氯醇橡膠環(huán)氧樹脂聚碳酸酯聚丙烯腈乙烯氧化氯化苯烴化丙烯酸環(huán)氧氯丙烷雙酚A氨氧化丙烯腈甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯ABS、NBR、碳纖維聚丙烯酸酯 CHCH2 = CHCH

25、= CH2聚丁二烯BR、LCBR、HVBR丁苯橡膠E-SBR、S-SBR、SBSABS氯丁橡膠丁腈橡膠聚合苯乙烯丙烯酸、苯乙烯氯化丙烯腈氯丁二烯丁羥膠、丁羧膠CC6H6交聯(lián)聚苯乙烯離子交換樹脂酚醛樹脂已內(nèi)酰胺尼龍-6已二酸二乙烯基苯苯酚環(huán)已酮雙酚A環(huán)氧樹脂聚苯乙烯苯乙烯SBR、ABS、SBS甲醛環(huán)氧氯丙烷聚碳酸脂COCl2尼龍-66二甲苯二甲苯鄰苯二甲酸酐不飽和聚酯聚芳酰胺氧化間二甲苯對二甲苯鄰苯二甲酸鄰二甲苯醇酸樹脂間苯二甲酸酐氧化滌綸樹脂對苯二甲酸酯氧化氧化煤炭原料路線干 鎦干 鎦煤氣煤炭苯、甲苯、二甲苯萘、蒽苯酚、甲苯酚乙炔別離氨煤焦油焦炭3C + CaO25003000 0CCaC2

26、+ COCaC2 + 2H2OCa(OH)2 + CHCH以煤炭原料路線為根底合成的主要單體及聚合物 CHCH CH聚氯乙烯聚乙酸乙烯酯維綸聚乙烯醇氯化氫乙酸氯乙烯乙酸乙烯酯氯丁橡膠氯丁二烯聚丙烯腈HCN丙烯腈其它原料路線主要為天然材料：糠 醛：可由稻草、米糠、棉籽殼等制得纖維素：可由天然植物中制得三、新型催化劑、新聚合機理及聚合方法新型催化劑與催化方法化學方法：茂金屬催化劑、相轉移催化劑、微生物聚合、酶催化聚合 物理方法：光引發(fā)、核輻射引發(fā)、電子束引發(fā)、微波引發(fā)、等離子體引發(fā) 例：茂金屬催化劑催化烯烴聚合機理相轉移催化劑催化三溴苯酚縮聚各種聚合歷程的轉換大分子引發(fā)劑法陰離子聚合 自由基聚合陰離子聚合 陽離子聚合陰離子聚合 配位聚合 B、大分子單體法3、新的聚合機理自由基聚合：實現(xiàn)對分子量及分子量分布的控制、嵌段共聚物的制備。 陰離子聚合：實現(xiàn)對極性單體的可控聚合。 陽離子聚合：實現(xiàn)對鏈轉移反響、鏈終止反響的控制。 配位聚合：茂金屬催化劑的使用 逐步聚合： 引入活性基團以實現(xiàn)溫和條件下的反響，通過對單體結構控制實現(xiàn)對大分子鏈結構的控制新的聚合方法及技術反相懸浮聚合、反相無皂、超微、超濃乳液聚合、固相聚合、反響性加工、外表改性、L B 膜超分子組裝以分子為構筑基元，基于各種分子間相互作用及其協(xié)同作用，組裝結構各異、形態(tài)