高分子科学的发展历程

1、高分子科学高分子科学发展历程发展历程 由碳纤维和铝合由碳纤维和铝合金制成的赛车底金制成的赛车底盘盘法拉利法拉利F1车队车队v1839年 美国人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。橡胶园橡胶园丑却受宠的合成橡胶丑却受宠的合成橡胶 1869年年 美国人海厄特（美国人海厄特（John Wesley Hyatt）把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，制把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，制造出了第一种人工合成塑料造出了第一种人工合成塑料“赛璐珞赛璐珞” （cellu

2、loid )。这是人类发明的第一种合成塑料。三年后，第一个生这是人类发明的第一种合成塑料。三年后，第一个生产赛璐珞的工厂在美国建成投产，标志着塑料工业的产赛璐珞的工厂在美国建成投产，标志着塑料工业的开始。开始。 赛璐珞现在主要用于制造乒乓球、眼镜架、玩赛璐珞现在主要用于制造乒乓球、眼镜架、玩具、钢笔杆、装潢品等。具、钢笔杆、装潢品等。 18551855年瑞士人奥蒂玛年瑞士人奥蒂玛斯把纤维素放在硝酸斯把纤维素放在硝酸中得到硝化纤维素溶中得到硝化纤维素溶液，制得第一根人造液，制得第一根人造纤维；纤维；18841884年查唐纳脱把硝年查唐纳脱把硝化纤维素放在酒精和化纤维素放在酒精和乙醚中得到溶液，得

3、乙醚中得到溶液，得到人造丝；到人造丝；1909年美国人贝克兰（Baekeland）用苯酚与甲醛反应制造出第一种完全人工合成的塑料酚醛树酯。拉开了人类应用合成高分子材料的序幕。保温材料之王保温材料之王酚醛泡沫酚醛泡沫 1922年，年， 德国人德国人Hermann Staudinger发表了发表了“关于聚合反应关于聚合反应”的划时代的论文，提出：高分子的划时代的论文，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，（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。高分子或聚合物一词

4、即源于此。 1932年他发表了专著年他发表了专著高分子有机化合物高分子有机化合物，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，科学作出的巨大贡献，1953 年获得诺贝尔化学奖年获得诺贝尔化学奖正式授予了他正式授予了他 , 从而使他成为世界上获此殊荣的第从而使他成为世界上获此殊荣的第一位高分子学者。一位高分子学者。 1935年年 杜邦公司基础化学研究所有机化学部的杜邦公司基础化学研究所有机化学部的Carothers合成出合成出聚酰胺聚酰胺66，即，即尼龙尼龙（耐纶（耐纶 锦纶）。尼龙在锦纶）。尼龙在1938年实现工业化生产，是年实现

5、工业化生产，是最早实现工业化的合成纤维品种最早实现工业化的合成纤维品种 。 1930年年 德国人用金属钠作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠橡胶和德国人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。丁苯橡胶。 1940年英国人年英国人T. R. Whinfield合成出聚酯纤维（合成出聚酯纤维（PET）。）。 1940年代年代Peter Debye 发明了通过光散射测定高分子物质分发明了通过光散射测定高分子物质分 子量子量的方法。的方法。 1948年美国Paul Flory 建立了高分子长链结构的数学理论，1974年荣获诺贝尔化学奖 主要贡献：l利用等活性假设及直接的统计方法，他计算了高分子

6、分子量分布，即最可几分布，并利用动力学实验证实了等活性假设；l引入链转移概念，将聚合物统计理论用于非线性分子，产生了凝胶理论；lFlory-Huggins格子理论；l1948年作出了最重要的贡献，即提出“排除体积” 理论和温度概念；l他的著作“Principles of polymer chemistry” （1953）是高分子学科中的Bible。“For his fundamental achievements, both theoretical and experimental, in the physical chemistry of the macromolecules”Paul J.

7、 Flory1953年齐格勒在低压条件下合成出聚乙烯，随后纳塔合成出聚丙烯，1963齐格勒、纳塔获得诺贝尔化学奖。 1956年年Szwarc提出活性聚合概念，提出活性聚合概念，高分子进入分子设计时代。高分子进入分子设计时代。1956年发现年发现了在负离子聚合反应过程中可使链终止反了在负离子聚合反应过程中可使链终止反应停止进行，从而得到活的高分子负离子。应停止进行，从而得到活的高分子负离子。用这个方法可制得多种嵌段共聚物（见嵌用这个方法可制得多种嵌段共聚物（见嵌段共聚合）、其他段共聚合）、其他“分子设计分子设计”成的高分成的高分子，以及单分散高分子等。子，以及单分散高分子等。 1971年年S.

8、L Wolek 发明可耐发明可耐300高高温的温的Kevlar。 梅里菲尔德梅里菲尔德在在20世纪世纪50和和60年代发展的革新方法，是基于构想多肽年代发展的革新方法，是基于构想多肽合成的关键在于将第一个氨基酸固定在不溶性固体上，其他氨基酸随后合成的关键在于将第一个氨基酸固定在不溶性固体上，其他氨基酸随后便可一个接一个地连于固定端，顺序完成后所形成的链即可轻易地与固便可一个接一个地连于固定端，顺序完成后所形成的链即可轻易地与固体分离。这一过程可利用机器操作，经证明效率很高。在激素和酶等物体分离。这一过程可利用机器操作，经证明效率很高。在激素和酶等物质的研究上，以及在胰岛素等药物和干扰素等物质的

9、工业生产上有重大质的研究上，以及在胰岛素等药物和干扰素等物质的工业生产上有重大意义。梅里菲尔德意义。梅里菲尔德因发展出这种依预定顺序合成氨酸链或多肽的简单而因发展出这种依预定顺序合成氨酸链或多肽的简单而巧妙的方法，而获得巧妙的方法，而获得1984年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。 De Gennes（法) 1991 物理奖 l对液晶和高分子物质有序现象提出了标度理论l从临界现象认识分子，在物理-化学之间架设了桥梁l提出“软物质”概念 世界性人才、当代之牛顿世界性人才、当代之牛顿 “for discovering that methods developed for studying order

10、phenomena in simple systems can be generalized to more complex forms of matter, in particular to liquid crystals and polymers ”De GennesHeeger、 MacDiarmid(美)、 白川英树(日) 2000 化学奖l导电高分子研究，聚乙炔掺杂后，电导率从 3.2x10-6-1cm-1增加到38-1cm-1，提高了1000万倍（接近铝、铜）l提出孤子概念Alan J. Heeger1936Alan G. MacDiarmid b. 1936b. 1927Hide

11、ki Shirakawa l 白川英树（Shirakawa）从事聚乙炔聚合机理研究 韩国研修生出现幸运的失误，使白川得到膜状聚乙炔 偶然的机遇，麦克迪尔米德（MacDiarmid）首先注意 到白川的聚乙炔膜。l 三人在美国合作研究。l 黑格（Heeger）为了说明聚乙炔的导电性，提出孤子的 概念，才有了薄膜显示材料的诞生。“For the discovery and development of conductive polymers”至今高分子科学诺贝尔奖获得者至今高分子科学诺贝尔奖获得者vH. Staudinger （德国） : 把“高分子”这个概念引进科学领域，并确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系（1953年诺贝尔奖） vK.Ziegler （德国）, G.Natta （意大利） : 乙烯、丙烯配位聚合 （1963年诺贝尔奖）vP. J. Flory (美国）: 聚合反应原理、高分子物理性质与结构的关