1、課程目的,認(rèn)知高分子材料，掌握與高分子材料工程相關(guān)的基本術(shù)語和概念。 掌握高分子材料的性能及基本成型加工方法。 具備選用、應(yīng)用高分子材料的能力。,本節(jié)課內(nèi)容： 本課程的內(nèi)容是什么？ 為什么要學(xué)習(xí)這門課程？,張留成、瞿雄偉、丁會利,高分子材料基礎(chǔ),北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007. 徐堅(jiān)、瞿金平、薛忠民、姜振華，高分子材料與工程，北京：科學(xué)出版社，2008. 國家自然科學(xué)基金委員會工程與材料科學(xué)部，有機(jī)高分子材料科學(xué)，北京：科學(xué)出版社，2006. 馬建標(biāo)，功能高分子材料（第二版），北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010. 何曼君等，高分子物理（第三版），上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2007. Adisa Aza

2、pagic等， 高分子材料-環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2006. William D. Callister, Jr., “Fundamentals of Materials Science and Engineering”，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009（影印版） 丁會利等，高分子材料及應(yīng)用，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.,主要參考書目：,高分子學(xué)報(bào) 高分子材料科學(xué)與工程 合成纖維 塑料工業(yè) 中國塑料 合成橡膠工業(yè) Journal of Applied Polymer Science Polymer Polymer Engineering and Science Macrom

3、olecules,相關(guān)雜志：,WELCOME TO,PLANET,POLYMER,高分子材料無所不在,6,1.1 高分子的定義,Monomer Polymer,高分子：由小分子結(jié)構(gòu)單元通過化學(xué)鍵聯(lián)接而成的大分子。,第一章 緒論,許多相同的、簡單的重復(fù)單元通過共價(jià)鍵重復(fù)連接而成。,別稱：聚合物、高聚物 Polymer 大分子Macromolecule不一定有規(guī)律，并非由簡單的重復(fù)單元連接而成，僅是分子量大。 Polymer:,高分子基本概念,9/111,Polymer science and engineering What is it? The science of large molecul

4、es,高分子科學(xué)與工程,Applications,聚合物按重復(fù)單元數(shù)劃分：,低聚物 Oligomer,高聚物 High polymer,摩爾平均質(zhì)量10000,高分子材料用基本成分。,高分子材料基本概念,高分子材料：以聚合物或以聚合物為主，輔以各種添加劑等物質(zhì)經(jīng)加工而成的材料。,聚合物按聚合單體種類數(shù)劃分：,均聚物 homopolymer,共聚物 copolymer,一種單體聚合而成。,二種或二種以上單體聚合而成。,高分子材料基本概念, 基本特點(diǎn)：大 多分散性, 只具有統(tǒng)計(jì)意義,數(shù)均摩爾質(zhì)量(按分子數(shù)統(tǒng)計(jì)平均) Mn,質(zhì)均摩爾質(zhì)量(按質(zhì)量統(tǒng)計(jì)平均) Mw,聚合物摩爾平均質(zhì)量（簡稱分子量）,高分

5、子材料基本概念, 分布的寬窄, Q Mw / Mn Xw / Xn 多分散性指數(shù) 質(zhì)均聚合度 數(shù)均聚合度,* 聚合度：高分子鏈中所含重復(fù)單元 的平均數(shù)目。, 摩爾平均質(zhì)量的多分散性,高分子材料基本概念, 聚合物摩爾平均質(zhì)量與其物理狀態(tài)、力學(xué)性能、加工性能有關(guān),高分子材料基本概念,聚乙烯 聚氯乙烯 聚丙烯,例：幾個(gè)常用的聚合物的分子結(jié)構(gòu)式：,常見的聚合物分子式,17,CC單鍵鍵長是1.5410(-10)米，PE分子量420，000 g/mol,Hint:,(一) 按照聚合物的來源分類,天然高分子材料 改性的天然高分子材料 合成高分子材料 改性合成高分子材料,如：纖維素 硝基纖維素,棉、毛 織物；

6、木材、麻 紙,小分子原料經(jīng)化學(xué)反應(yīng)和聚合方法合成。 如：PE、PVC、PP,聚合物經(jīng)化學(xué)、物理方法改性。,高分子材料分類,(二) 按照聚合物的主鏈結(jié)構(gòu)分類,碳鏈聚合物材料 雜鏈聚合物材料 元素有機(jī)聚合物材料,聚合物主鏈完全由碳原子組成。 如：PVC、PS、PE、,聚合物主鏈中除碳外，還有氧、氮、硫等雜原子。 如：PA,聚合物主鏈中沒有碳原子，主要由硅、硼等原子組成，側(cè)鏈為有機(jī)基團(tuán)。如：有機(jī)硅、,高分子材料分類,塑料 (Plastics) 彈性體 (Elastomer) 纖維 (Fiber) 涂料 (Coating) 膠粘劑 (Adhesive) 復(fù)合材料 (Composite),三大合成材料,

7、(三) 按照高分子材料用途分類,高分子材料分類, 原料豐富；, 具有各種優(yōu)異性能； 密度小， 比強(qiáng)度高， 易加工成型， 耐腐蝕、電絕緣性高、具有滲透性、 , 生產(chǎn)能耗低，投資少，周期短，利潤高, PS鋼鋁 = 11020（單位體積）,高分子材料優(yōu)勢,三大合成纖維：滌綸(PET)，丙綸(PP)， 腈綸(PAN) 四大合成橡膠：丁苯(SBR)，順丁(PBb)，乙丙(EPDM)，異戊(PIP) 五大合成樹脂：聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)，聚苯乙烯(PS)，ABS,用于淀粉基樹脂制備的直鏈淀粉分子,聚乳酸彈性包裝 .,* Adisa Azapagic等著，高分子材料-環(huán)境與可持續(xù)

8、發(fā)展，北 京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.,高分子材料優(yōu)勢,24,26,利用天然高分子 合成高分子問世 奠定高分子化學(xué)學(xué)科理論基礎(chǔ) 高分子材料大發(fā)展 功能材料、復(fù)合材料快速發(fā)展,高分子材料發(fā)展歷程,天然高分子利用 1839年，天然橡膠硫化 美國人古德伊爾（Charlers Goodyear）。 1869年，第一種人造塑料-賽璐珞（ Celluloid，硝化纖維素） 美國 人海厄特（Jhon Wesley Hyatt）。 1887年，第一種人造絲 硝化纖維素，Count Hilaire de Chardonnet.,高分子材料發(fā)展歷程,合成高分子問世 1909年，第一種合成塑料-酚醛塑料（電木）

9、（Leo Hendrik Baekeland） 1935年，第一個(gè)合成纖維-尼龍-6,6 （Wallace H. Carothers),奠定高分子化學(xué)學(xué)科基礎(chǔ) （德國精英科學(xué)家 Hermann Staudinger） 20世紀(jì)20年代，提出：高分子物質(zhì)是由具有相 同化學(xué)結(jié)構(gòu)的單體，經(jīng)聚合反應(yīng)通過 共價(jià)鍵連接在一起的長鏈分子。 193040年代，聚合方法及理論發(fā)展。,高分子材料發(fā)展歷程,高分子材料大發(fā)展 1950年代，配位聚合（Coordination Polymerization) 齊格勒（Karl Ziegler）， 德國人。 納塔（Giulio Natta），意大利人。 196070年代，

10、高性能化，特種高分子合成 高強(qiáng)度、高模量、耐高溫等。,功能、復(fù)合高分子材料快速發(fā)展 1980 功能高分子： 導(dǎo)體和半導(dǎo)體高分子、 磁性高分子、光敏高 分子、生物醫(yī)用高分子、液晶高分子、高分子 催化劑 高分子合金： 不同的高分子混合。 復(fù)合高分子材料： 與玻璃纖維、碳纖維等復(fù)合，如玻璃鋼等。,高分子材料發(fā)展歷程,31,脂肪族聚酯,Company Logo,33,Company Logo,34,2020/9/,Company Logo,35,Company Logo,36,With her beautiful leg 橫掃天下的貝蒂.格拉寶Betty Grable,Company Logo,37,

11、高分子科學(xué)領(lǐng)域 Nobel 獎獲得者：,H. Staudinger,for his discoveries in the field of macromolecular chemistry,突破有機(jī)化學(xué)的傳統(tǒng)觀念，首先提出了高分子的概念，以大量先驅(qū)性工作為高分子化學(xué)奠基開創(chuàng)了高分子學(xué)科。,1953年，化學(xué)獎,Karl Ziegler Giulio Natta (德國) (意大利),for their discoveries in the field of the chemistry and technology of high polymers,1953年， Ziegler： Ziegler催

12、化劑，低壓聚乙烯合成方法；,1954年， Natta：改進(jìn)Ziegler催化劑，提出有規(guī)立構(gòu)聚丙烯的概念。,1963年，化學(xué)獎,1974年，化學(xué)獎,for his fundamental achievements, both theoretical and experimental, in the physical chemistry of the macromolecules,利用等活性假設(shè)及直接的統(tǒng)計(jì)方法，他計(jì)算了高分子分子量分布，即最可幾分布，并利用動力學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了等活性假設(shè)； 引入鏈轉(zhuǎn)移概念，將聚合物統(tǒng)計(jì)理論用于非線性分子，產(chǎn)生了凝膠理論； Flory-Huggins格子理論； 194

13、8年作出了最重要的貢獻(xiàn)，即提出“排除體積”理論和溫度概念； 著作“Principles of polymer chemistry” （1953）是高分子學(xué)科中的Bible。,1991 物理獎 對液晶和高分子物質(zhì)有序現(xiàn)象提出了標(biāo)度理論 從臨界現(xiàn)象認(rèn)識分子，在物理-化學(xué)之間架設(shè)了橋梁 提出“軟物質(zhì)”概念,“for discovering that methods developed for studying order phenomena in simple systems can be generalized to more complex forms of matter, in particu

14、lar to liquid crystals and polymers ”,Pierre-Gilles de Gennes,2000年 化學(xué)獎,Hideki Shirakawa , Alan J. Heeger Alan G. MacDiarmid,for the discovery and development of conductive polymers,l唐敖慶于1951年，發(fā)表了首篇高分子科學(xué)論文。 l王佛松，沈之荃于長春應(yīng)化所1950年開始合成橡膠工作。 l 馮新德50年代在北京大學(xué)開設(shè)高分子化學(xué)專業(yè)。 l 何炳林50年代中期在南開大學(xué)開展了離子交換樹脂的研究。 l 錢人元于1952年在應(yīng)化所建立了高分子物理研究組，開展了高分子溶液性質(zhì)研究。 l 錢保功50年代初在應(yīng)化所開始了高聚物粘彈性和輻射化學(xué)的研究。 l 徐僖50年初成都工學(xué)院（四川大學(xué)）開創(chuàng)了塑料工程專業(yè)。 l 王葆仁1952年上海有機(jī)所建立了PMMA、PA6研究組,我國高分子科學(xué)與工程的發(fā)展,高分子領(lǐng)域的