第8章合成材料

1、化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 第八章第八章 合成材料合成材料 1 塑料 2 合成橡胶 3 合成纤维 4 功能高分子 高分子科学概论高分子科学概论化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 塑料通用塑料1 1、合成、合成聚乙烯（LDPE、HDPE、LLDPE、MPE）LDPEnCH2CH2160270100350MPaCH2CH2nO2、R2O2HDPEnCH2CH26070CH2CH2nTiCl4(主)、Al(C2H5)3(助)/MgCl2(载体)、H2(调节)8595、0.712.1MPaxCH2CH2+ yCH2CHCH2CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3x

2、yLLDPECr、Ti氟化物/硅胶化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成2 2、结构、性能与主要用途、结构、性能与主要用途 1 塑料通用塑料化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成3 3、改性聚乙烯、改性聚乙烯 1 塑料通用塑料化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 塑料通用塑料聚丙烯（PP）CH2CHCH3TiCl3Al(C2H5)3/AlCl(C2H5)250，1MPa，H2 / 己烷，庚烷CH2CHCH3n化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 塑料工程塑料聚酰胺（PA）化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 塑料工程塑料聚碳酸酯（PC）

3、+NaCl2n+COHCH3CH3HONaOHCONaCH3CH3NaOH2OCOCCH3CH3OOCONaCH3CH3NaOn22COCl2nn化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 塑料工程塑料聚甲醛（POM）化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 塑料工程塑料聚苯醚（PPO）化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 塑料工程塑料聚酯（PET、PBT、PAR、POB）化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 造纸是我国古代科学技术的四大发明之一。造纸是我国古代科学技术的四大发明之一。 1987 1987年年2 2月初，美国印刷工业月初，美国印刷工业1

4、00100周年的纪念周年的纪念会上当时的美国总统布什说：会上当时的美国总统布什说：“那个伟大国家在那个伟大国家在造纸、印刷和排字方面所做的贡献，确实可以说造纸、印刷和排字方面所做的贡献，确实可以说改变了历史的进程。改变了历史的进程。”化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-远古时期 纤维素是世界上蕴藏量最大的可再生资源，纤维素是世界上蕴藏量最大的可再生资源，据估计自然界每年产据估计自然界每年产10001000亿吨。亿吨。 纤维素的最重要的应用之一就是造纸。纤维素的最重要的应用之一就是造纸。 造纸的步骤大致可分为三步：造纸的步骤大致可分为三步： 1. 1. 打浆打浆

5、2. 2. 抄造抄造3. 3. 施胶施胶OO HHHHHHO HH OC H2O HOO HHHHHHO HC H2O HOO HHHHC H2O HOHHO HOO H14142356n- 214化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-远古时期 豆腐：豆腐：西汉淮南王刘安发明了豆腐。实质是用西汉淮南王刘安发明了豆腐。实质是用Ca, MgCa, Mg等离子使大豆球蛋白的水溶液沉淀。而冻豆腐是蛋白等离子使大豆球蛋白的水溶液沉淀。而冻豆腐是蛋白质冷冻变性的过程。质冷冻变性的过程。 练丝：练丝：一根蚕丝由两根丝纤合并组成，外围包着丝胶，一根蚕丝由两根丝纤合并组成，外围包

6、着丝胶，“练练”就是用浓碱去掉丝胶，才成为可染色的熟丝。就是用浓碱去掉丝胶，才成为可染色的熟丝。 鞣革：鞣革：兽皮的主要成分是动物蛋白质纤维。鞣革剂与兽皮的主要成分是动物蛋白质纤维。鞣革剂与蛋白质中的氨基交联反应。最原始的方法是烟薰法，蛋白质中的氨基交联反应。最原始的方法是烟薰法，烟中的醛为鞣革剂烟中的醛为鞣革剂。2 2、蛋白质的利用、蛋白质的利用练丝、鞣革练丝、鞣革化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-远古时期3、最早的涂料生漆（国漆、大漆、土漆）漆 漆树在秦汉时期主要分布在黄河流域，后来由于中漆树在秦汉时期主要分布在黄河流域，后来由于中原气候变冷，漆树现主要

7、分布在四川盆地。原气候变冷，漆树现主要分布在四川盆地。 （木汁如水滴而下，形象表现割漆的情形。）（木汁如水滴而下，形象表现割漆的情形。） 主成分是具有双键侧链的漆酚，经氧化后聚合主成分是具有双键侧链的漆酚，经氧化后聚合成高分子链。成高分子链。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-远古时期生漆的改性（1 1） 色漆色漆 生漆为黑褐色的，有成语生漆为黑褐色的，有成语“漆黑一团漆黑一团”。 商周的漆器仅有朱红色和黑色，但到战国时期商周的漆器仅有朱红色和黑色，但到战国时期就有红、黄、绿、蓝、白、金等多种色彩。就有红、黄、绿、蓝、白、金等多种色彩。 制造色漆一定要加制造色

8、漆一定要加“油油”，战国时期就掌握了这，战国时期就掌握了这项技术。现在项技术。现在“油漆油漆”二字就来源于此。二字就来源于此。 化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-远古时期（2 2）制脱胎漆器）制脱胎漆器 漆器要有胎才能上漆，但有胎漆器太重。漆器要有胎才能上漆，但有胎漆器太重。 汉代出现脱胎漆器，先做成泥胎，然后汉代出现脱胎漆器，先做成泥胎，然后用麻布等作底衬，上漆到适当厚度后用水溶用麻布等作底衬，上漆到适当厚度后用水溶掉泥胎。掉泥胎。 1898 1898年中国的脱胎漆器在巴黎国际博览年中国的脱胎漆器在巴黎国际博览会获头等金奖，从而驰名世界会获头等金奖，从而驰

9、名世界。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-远古时期4、最早的黏合剂中国墨中国墨的发明人是韦诞（公元中国墨的发明人是韦诞（公元179179253253） 墨墨 烟灰烟灰 明胶（粘合剂）明胶（粘合剂）烟灰用松木烧成的松烟最好，碳颗粒极细。烟灰用松木烧成的松烟最好，碳颗粒极细。 明胶由动物的皮、骨骼和甲壳等熬制而成。明胶由动物的皮、骨骼和甲壳等熬制而成。以徽州人最擅长制墨，所以有以徽州人最擅长制墨，所以有“徽墨徽墨”之称之称。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代1、纤维素（Cellulose）的改性 18461846年的一天，

10、瑞士巴塞尔大学的化学教授舍恩拜因在年的一天，瑞士巴塞尔大学的化学教授舍恩拜因在厨房做实验，不小心打破了蒸馏硝酸和硫酸的烧瓶，厨房做实验，不小心打破了蒸馏硝酸和硫酸的烧瓶，。Cell-OH + HNO3H2SO4Cell-ONO2 + H2O纤维素硝酸纤维素（火棉） 他公布了化学式，但把反应式卖给奥地利政府和一他公布了化学式，但把反应式卖给奥地利政府和一个英国商人泰勒。到个英国商人泰勒。到18621862年所有火棉厂都炸毁了。年所有火棉厂都炸毁了。舍恩拜因发明火棉化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代海厄特（1870年）发明赛璐珞 美国的印刷工人海厄特（美国的

11、印刷工人海厄特（HyattHyatt）是一位业余化学爱）是一位业余化学爱好者。好者。18701870年为了找到一种象牙的代用品，他在硝酸纤年为了找到一种象牙的代用品，他在硝酸纤维素中加入樟脑增塑。用这种方法得到的角质状材料不维素中加入樟脑增塑。用这种方法得到的角质状材料不仅韧性好，还可热塑加工。这是历史上第一种塑料，称仅韧性好，还可热塑加工。这是历史上第一种塑料，称为为“赛璐珞赛璐珞”（CelluloidCelluloid）。）。 可用作乒乓球、眼镜架、梳子、衣领、指甲油等。可用作乒乓球、眼镜架、梳子、衣领、指甲油等。18841884年柯达公司用它生产胶卷、但这种电影胶片放映时年柯达公司用它生

12、产胶卷、但这种电影胶片放映时常摩擦而燃烧。常摩擦而燃烧。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代梅纳尔（法国）发明胶棉 硝酸纤维素 乙醚/酒精溶解坚硬透明的膜凝固胶棉化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代夏尔多内伯爵（1884年）发明人造丝硝酸纤维素溶液人造丝纺丝衣服 但极易燃烧，纺织厂的工人们似乎很不喜欢他但极易燃烧，纺织厂的工人们似乎很不喜欢他们的岳母大人，把这种丝称为们的岳母大人，把这种丝称为岳母丝岳母丝现在的人造丝醋酸纤维素再生纤维素（3030亿公斤亿公斤/ /年，生丝的年，生丝的6565倍）倍）化学与化工学院化学与

13、化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代OHO NaOHOCSNaSOO NaOHOHCSSNa+ NaOHCell纤维素碱纤维素Cell+ CS2Cell纤维素黄酸钠Cell+ CS2水解Cell+ NaOH+ CS2再生纤维素Cell粘胶法生产再生纤维素 粘胶丝和玻璃纸（赛璐玢，Celluphane）化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代2 2、第一个人造聚合物、第一个人造聚合物酚醛树脂酚醛树脂 1907 1907年年 贝克兰（美国）研制人造虫胶贝克兰（美国）研制人造虫胶 1515万只紫虫胶，半年，分泌万只紫虫胶，半年，分泌0.454kg0

14、.454kg虫胶树脂（漆）虫胶树脂（漆） 苯酚苯酚 甲醛甲醛 角状物质（玻璃仪器报废）角状物质（玻璃仪器报废） 反其道而行之，加热加压反其道而行之，加热加压 酚醛树脂应用于电器、刀柄、计算机外壳等酚醛树脂应用于电器、刀柄、计算机外壳等化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代OHCOHHOHCH2HOCH2OHCH2苯酚甲醛甲阶酚醛树脂（线形）CH2OHCH2CH2丙阶酚醛树脂（体形）注：乙阶酚醛树脂为线形 和体形的混合物他通过改变原料配比和反应条件，得到三种产品。他通过改变原料配比和反应条件，得到三种产品。 贝克兰的研究持续了贝克兰的研究持续了5 5年，获得年

15、，获得100100多项专利。酚醛塑料是人类多项专利。酚醛塑料是人类有目的创造的第一种高分子，也是人类真正合成的第一种高分子。有目的创造的第一种高分子，也是人类真正合成的第一种高分子。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代3、聚乙烯的发明（1） 19 19世纪世纪3030年代，由于合成氨工业的发展，人们在有年代，由于合成氨工业的发展，人们在有机合成反应中开始广泛采用高压技术。机合成反应中开始广泛采用高压技术。19331933年年3 3月，英月，英国帝国化学公司的国帝国化学公司的福西特和吉布森福西特和吉布森想让乙烯和苯甲醛在想让乙烯和苯甲醛在140MPa140M

16、Pa的高压和的高压和170170温度下进行反应。但是达到预定温度下进行反应。但是达到预定时间后，预定的反应没有发生。当他们打开反应釜清理时间后，预定的反应没有发生。当他们打开反应釜清理时，发现器壁上有一层白色蜡状的固体薄膜，取下分析时，发现器壁上有一层白色蜡状的固体薄膜，取下分析后发现它是乙烯的聚合物。这使他们感到十分惊奇，于后发现它是乙烯的聚合物。这使他们感到十分惊奇，于是他们重复了上述实验，试图找出原因所在，不幸发生是他们重复了上述实验，试图找出原因所在，不幸发生了爆炸事故使实验不得不终止下来。了爆炸事故使实验不得不终止下来。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的

17、历史-近代 1935 1935年，帝国化学公司的另几位研究人员年，帝国化学公司的另几位研究人员帕林、巴顿帕林、巴顿和威廉姆斯和威廉姆斯决定重复上述试验。他们在一个高压容器中进决定重复上述试验。他们在一个高压容器中进行实验，实验过程中，由于高压容器的密封性能不好，容行实验，实验过程中，由于高压容器的密封性能不好，容器里的压力不断降低，虽然采取了补救措施，实验还是不器里的压力不断降低，虽然采取了补救措施，实验还是不得不终止。不过在实验结束后，他们还是在装置中发现有得不终止。不过在实验结束后，他们还是在装置中发现有少量的白色固体，经分析，它与两年前被福西特发现的蜡少量的白色固体，经分析，它与两年前被

18、福西特发现的蜡状薄膜是同一种物质状薄膜是同一种物质聚乙烯。聚乙烯。 聚乙烯的发明（2）3、聚乙烯的发明（2）化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代3、聚乙烯的发明（3） 这种貌似偶然的巧合使他们意识到可能存在着必然这种貌似偶然的巧合使他们意识到可能存在着必然的原因，于是他们对实验的每一步骤进行分析。实验是的原因，于是他们对实验的每一步骤进行分析。实验是按原计划进行的，只是在发现容器漏气以后，曾往容器按原计划进行的，只是在发现容器漏气以后，曾往容器中补充过一些乙烯气体。显然，问题的症结就在这里。中补充过一些乙烯气体。显然，问题的症结就在这里。在这一过程中，一定

19、带进去某些物质，这种物质可能是在这一过程中，一定带进去某些物质，这种物质可能是乙烯聚合反应的催化剂。他们认为带进去的物质除了氧乙烯聚合反应的催化剂。他们认为带进去的物质除了氧气别无可能。他们重新设计了操作工艺，在聚合系统中气别无可能。他们重新设计了操作工艺，在聚合系统中引入了少量的氧气，经过多次试验，终于制得了聚乙烯。引入了少量的氧气，经过多次试验，终于制得了聚乙烯。由于这种聚乙烯是在高压条件下制得的，被称为高压聚由于这种聚乙烯是在高压条件下制得的，被称为高压聚乙烯，于乙烯，于19391939年实现了工业生产。年实现了工业生产。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历

20、史-近代 4、橡胶 天然橡胶原产自非洲亚马逊丛林中天然橡胶原产自非洲亚马逊丛林中的橡胶树，当地人把它当作球玩和直接的橡胶树，当地人把它当作球玩和直接涂在脚上用作涂在脚上用作“雨靴雨靴”。但弹性很差。但弹性很差。 人们发现它能擦掉铅笔的痕迹，人们发现它能擦掉铅笔的痕迹，给它起名为给它起名为“擦子擦子”（rubberrubber）。）。割胶天然橡胶化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代 18391839年年 古德伊尔（古德伊尔（Goodyear,Goodyear,美国）在研究保存橡胶的美国）在研究保存橡胶的方法时，不小心把乳胶和硫的混合物泼洒在热火炉上，方法时，

21、不小心把乳胶和硫的混合物泼洒在热火炉上，。现在我们知道是硫使橡胶分子发生了适当的交联。现在我们知道是硫使橡胶分子发生了适当的交联。CHCCHCH2CH3SSCHCCHCH2CH3nn天然橡胶硫化方法的发现 橡胶的结构是橡胶的结构是“聚异戊二烯聚异戊二烯”。 橡胶交联后具有可回橡胶交联后具有可回复的弹性。这一发现复的弹性。这一发现促使了橡胶工业的大促使了橡胶工业的大发展，它主要用于制发展，它主要用于制造汽车轮胎。造汽车轮胎。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代汤姆森发明充气轮胎 在过去的几千年间，人们所坐的车使用的一直是木制轮子，或在过去的几千年间，人们所坐

22、的车使用的一直是木制轮子，或者再在轮子周围加上金属轮辋。者再在轮子周围加上金属轮辋。 18451845年，英国工程师年，英国工程师汤姆森汤姆森在车轮周围套上一个合适的充气橡在车轮周围套上一个合适的充气橡胶管，并获得了这项设备的专利，到了胶管，并获得了这项设备的专利，到了18901890年，轮胎被正式用年，轮胎被正式用在自行车上，到了在自行车上，到了18951895年，被用在各种老式汽车上。尽管橡胶年，被用在各种老式汽车上。尽管橡胶是一种柔软而易破损的物质，但却比木头或金属更加耐磨。橡是一种柔软而易破损的物质，但却比木头或金属更加耐磨。橡胶的耐用、减震等性能，加上充气轮胎的巧妙设计，使乘车的胶的

23、耐用、减震等性能，加上充气轮胎的巧妙设计，使乘车的人觉得比以往任何时候都更加舒适。人觉得比以往任何时候都更加舒适。 随着汽车数量的大量增加，用于制造轮胎的橡胶的需求量也变随着汽车数量的大量增加，用于制造轮胎的橡胶的需求量也变成了天文数字。如此广泛的应用使天然橡胶供不应求。面对橡成了天文数字。如此广泛的应用使天然橡胶供不应求。面对橡胶生产的严峻形势，各国竞相研制合成橡胶。胶生产的严峻形势，各国竞相研制合成橡胶。 化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成橡胶用于桥梁化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成聚异戊二烯合成失败聚异戊二烯合成失败 人们首先想到的是用天然橡胶的结构单元人们首先

24、想到的是用天然橡胶的结构单元-异戊二烯异戊二烯来制造合成橡胶。来制造合成橡胶。 然而，异戊二烯聚合成橡胶有个根本的困难：在天然然而，异戊二烯聚合成橡胶有个根本的困难：在天然橡胶长链中，异戊二烯单元的几何结构是全顺式的；橡胶长链中，异戊二烯单元的几何结构是全顺式的；在古塔坡胶长链中，异戊二烯单元的几何结构是全反在古塔坡胶长链中，异戊二烯单元的几何结构是全反式的。而人工聚合时异戊二烯单元往往是毫无规律地式的。而人工聚合时异戊二烯单元往往是毫无规律地聚合在一起，得到的是一种既不是橡胶也不是古塔坡聚合在一起，得到的是一种既不是橡胶也不是古塔坡胶的物质。这种物质缺少橡胶的弹性和柔性，用不了胶的物质。这种

25、物质缺少橡胶的弹性和柔性，用不了多久就会变粘，所以不能用来制造汽车轮胎多久就会变粘，所以不能用来制造汽车轮胎。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成转而研究聚丁二烯转而研究聚丁二烯 在第一次世界大战期间，迫于橡胶匾乏，大约在在第一次世界大战期间，迫于橡胶匾乏，大约在1910191019251925年，苏联和德国用丁二烯作为单体，金属钠作年，苏联和德国用丁二烯作为单体，金属钠作为催化剂，合成了一种叫做丁钠橡胶。为催化剂，合成了一种叫做丁钠橡胶。 作为一种合成橡胶，丁钠橡胶对于应付橡胶匾乏而言作为一种合成橡胶，丁钠橡胶对于应付橡胶匾乏而言还算是令人满意的。与其它单体共聚可以改善了钠橡还算是

26、令人满意的。与其它单体共聚可以改善了钠橡胶的性能。如与苯乙烯共聚得到丁苯橡胶（胶的性能。如与苯乙烯共聚得到丁苯橡胶（19281928年），年），它的性质与天然橡胶极其相似。事实上，在第二次世它的性质与天然橡胶极其相似。事实上，在第二次世界大战期间，德国军队就是因为有丁苯橡胶，橡胶供界大战期间，德国军队就是因为有丁苯橡胶，橡胶供应才没有出现严重短缺现象。应才没有出现严重短缺现象。 苏联也用同样的方法苏联也用同样的方法向自己的军队提供橡胶。向自己的军队提供橡胶。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成氯丁橡胶的出现氯丁橡胶的出现 美国在战后大力研究合成橡胶。美国在战后大力研究合成橡胶。193

27、11931年首先合成了年首先合成了氯丁橡胶，氯原子使氯丁橡胶具有天然橡胶所不具备的氯丁橡胶，氯原子使氯丁橡胶具有天然橡胶所不具备的一些抗腐蚀性能。例如，它对于汽油之类的有机溶剂具一些抗腐蚀性能。例如，它对于汽油之类的有机溶剂具有较高的抗腐蚀性能，远不像天然橡胶那样容易软化和有较高的抗腐蚀性能，远不像天然橡胶那样容易软化和膨胀。因此，像导油软管这样的用场，氯丁橡胶实际上膨胀。因此，像导油软管这样的用场，氯丁橡胶实际上比天然橡胶更为适宜。氯丁橡胶首次清楚地表明，正如比天然橡胶更为适宜。氯丁橡胶首次清楚地表明，正如在许多其他领域一样，在合成橡胶领域，试管中的产物在许多其他领域一样，在合成橡胶领域，试

28、管中的产物并不一定只能充当天然物质的代用品，它的性能能够比并不一定只能充当天然物质的代用品，它的性能能够比天然物质更好。天然物质更好。CH2CHCH2Cn聚氯丁二烯Cl化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成聚异丁烯的发明 2020世纪世纪3030年代，德国法本公司在实验中偶然发现年代，德国法本公司在实验中偶然发现一种怪现象，这种现象很有趣，可以把参观这逗乐。一种怪现象，这种现象很有趣，可以把参观这逗乐。在干冰温度下，将异丁烯液化，然后加入几滴三氟在干冰温度下，将异丁烯液化，然后加入几滴三氟化硼（一种高效催化剂）。催化剂刚落在液体表面，化硼（一种高效催化剂）。催化剂刚落在液体表面，就会产

29、生无声的爆炸，随之产生白色的雪球，雪球就会产生无声的爆炸，随之产生白色的雪球，雪球越滚越大，从玻璃杯口滚出来。越滚越大，从玻璃杯口滚出来。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成合成橡胶的最后胜利是合成橡胶的最后胜利是聚异戊二烯聚异戊二烯 19551955年美国人利用齐格勒在聚合乙烯时使用的催化剂年美国人利用齐格勒在聚合乙烯时使用的催化剂( (也称齐格勒也称齐格勒纳塔催化剂纳塔催化剂) )聚合异戊二烯。首次用聚合异戊二烯。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。橡胶。 不久用乙烯、丙烯这两种最简单的单体制造的乙丙橡不久用乙烯

30、、丙烯这两种最简单的单体制造的乙丙橡胶也获成功。此外还出现了各种具有特殊性能的橡胶。胶也获成功。此外还出现了各种具有特殊性能的橡胶。现在合成橡胶的总产量已经大大超过了天然橡胶。现在合成橡胶的总产量已经大大超过了天然橡胶。 化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 5、尼龙的诞生（1） 1928年美国最大的化学公司杜邦公司建立了聚合物研究实验室，32岁的杰出化学家卡罗瑟斯（Carothers）担任领导。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1930 1930年的一天，他的助手希尔斯在观察缩聚反年的一天，他的助手希尔斯在观察缩聚反 应时，应时，把玻璃搅拌棒从反应器里拿出，无意发把玻

31、璃搅拌棒从反应器里拿出，无意发 现棒上粘着现棒上粘着的产物被拉成了许多细丝。他用手的产物被拉成了许多细丝。他用手 拉了拉固化的细拉了拉固化的细丝，发现它能像橡胶一样拉丝，发现它能像橡胶一样拉 伸，具有很好的弹性。伸，具有很好的弹性。希尔斯兴高采烈地把结希尔斯兴高采烈地把结 果告诉给卡罗瑟斯，卡罗瑟果告诉给卡罗瑟斯，卡罗瑟斯意识到这是纺丝斯意识到这是纺丝 原料的特性。原料的特性。 在以后的在以后的4 4年时间里，他领导的研究室继续进年时间里，他领导的研究室继续进 行了几行了几千种单体的组合，试验了几百种不同的千种单体的组合，试验了几百种不同的 纤维，但结纤维，但结果都不理想。果都不理想。 5、尼

32、龙的诞生（2）化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1935 1935年卡罗瑟斯把研究重点改为研究二元酸和二元胺年卡罗瑟斯把研究重点改为研究二元酸和二元胺的缩聚反应。终于在用己二胺和己二酸的缩聚反应。终于在用己二胺和己二酸 作原料进行缩作原料进行缩聚反应以后，得到了一种叫做聚聚反应以后，得到了一种叫做聚 酰胺的纤维。它在熔酰胺的纤维。它在熔融状态下能拉成细丝，强度和弹性特别优良，软化点融状态下能拉成细丝，强度和弹性特别优良，软化点也符合纺丝生产的也符合纺丝生产的 要求。现在大家知道它叫要求。现在大家知道它叫“尼龙尼龙66”66”。尼龙。尼龙6666是最早的一种有实用价值的人工合成是最

33、早的一种有实用价值的人工合成纤维。美国杜邦公司从研制到投入工业生产共花费纤维。美国杜邦公司从研制到投入工业生产共花费 27002700万美元，投入万美元，投入230230多名研究和工程技术人员，卡罗多名研究和工程技术人员，卡罗瑟斯是其中的佼佼者。瑟斯是其中的佼佼者。 5、尼龙的诞生（3）化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 5、尼龙的诞生（4）杜邦公司称：尼龙66纤维 “细如蛛丝，坚韧如 钢，又光彩夺目”。 水空 气木炭蜘蛛丝 钢铁化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 尼龙尼龙6666问世以后，首先在袜子这一产品中赢得问世以后，首先在袜子这一产品中赢得了巨大的反响。在了巨大

34、的反响。在19401940年年5 5月，当这种实际上是由煤、月，当这种实际上是由煤、空气和水作原料制造的空气和水作原料制造的尼龙长袜尼龙长袜问世时，妇女们排长问世时，妇女们排长队竞相购买，有的妇女一买到就迫不及待地坐在人行队竞相购买，有的妇女一买到就迫不及待地坐在人行道上穿起来。首批供应的四百双长袜仅用道上穿起来。首批供应的四百双长袜仅用4 4天就销售天就销售一空，令有经验的商人为之目瞪口呆。一空，令有经验的商人为之目瞪口呆。 现尼龙广泛用作衣服、地毯、轮胎的帘子线、降现尼龙广泛用作衣服、地毯、轮胎的帘子线、降落伞、缆绳、安全皮带、帐篷、牙刷毛、外科缝线、落伞、缆绳、安全皮带、帐篷、牙刷毛、外

35、科缝线、渔网等。渔网等。 5、尼龙的诞生（5）化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成H2N （CH2） NH2HOOC （CH2） COOHN （CH2） NHHCO（CH2）OC64缩聚乙二胺乙二酸64尼龙66 5、尼龙的诞生（6）尼龙尼龙6666的反应式的反应式化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成尼龙66的立体结构化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1920s 1940s 现在 天然纤维 尼龙 芳香尼龙 （Kevlar）模量（kg/cm2） 50 150 5000断裂伸长（） 20 40 400用于防弹衣、降落伞、石油钻井平台、撑竿跳的竿、风筝线6、纤维的进展

36、化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代超强粘合剂 粘合粘合5cm5cm2 2的钢件，的钢件，能吊起一个大铁箱。能吊起一个大铁箱。化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代室温硫化硅橡胶板室温硫化硅橡胶板耐耐20002000的高温的高温6.20mm6.20mm厚的厚的聚碳酸酯板聚碳酸酯板，受，受大锤砸而不断裂，还能挡住大锤砸而不断裂，还能挡住38mm38mm子弹从子弹从3.6m3.6m远处的射击远处的射击。特种高分子化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代医用高分子材料 由硅橡胶制作的人工心脏，

37、能成功地移植体内。其他：隐形眼镜，人工骨，人造皮肤，自吸收手术缝线，医用胶合剂等。（不包括一次性医用材料）化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代人工血管-置换病变血管或进行搭桥手术聚酯纤维、真丝、膨体聚四氟乙烯、聚氨酯人工瓣膜-置换病变瓣膜聚氨酯、聚四氟乙烯、低温同性碳、硅橡胶、聚酯纤维人工脏及心脏辅助装置-置换心脏或加强病变心脏的功能聚氨酯、聚氯乙烯、硅橡胶、天然橡胶、Aveothane-51心脏补片-心脏修复手术聚四氟乙烯、聚酯纤维化学与化工学院化学与化工学院- -孙东成孙东成 1 高分子科学的历史-近代人工血浆-代替血浆、血液增容右旋糖肝、羟乙基淀粉、聚乙烯