高分子材料学课件 introduction绪论与课程情况

高分子材料学

PolymericMaterials张弢，ZhangTao

科技馆325、316-213913856684，ztnj@高分子材料学

PolymericMaterials张弢，绪论：关于高分子

IntroductionstoPolymer绪论：关于高分子

IntroductionstoPol什么是高分子？分子量大≥10,000重复单元MacromolecularPolymer如：Polyethylene,PE,聚乙烯什么是高分子？分子量大≥10,000Macromolecu一个典型的高分子PolyButyleneTerepthalate,PBT聚对苯二甲酸二丁二醇酯C1200H1202O400,M22024.4100个重复单元一个典型的高分子PolyButyleneTerepthal有哪些高分子？天然高分子材料：纤维素、淀粉、蛋白质、……三大合成材料：塑料、橡胶、纤维其他合成材料：涂料、胶粘剂、复合材料、……功能高分子材料：人工器官、特种材料、……分类：

天然、人工

线型、支状、网状、树状

……有哪些高分子？高分子材料：史前时代1862，伦敦世博会，A.Paikers,来自天然纤维的“派克塑料”，价高质低1869，JohnWesleyHyatt(USA，1837-1920)，赛璐珞(Celluloid)，硝化纤维素电影胶片、假象牙台球1907，LeoHendrikBaekeland(USA，1863-1944)，Baekelite酚醛塑料，第一种人工合成的塑料制品1939，退休1945，美国塑料产量达到40万吨塑料之父高分子材料：史前时代1862，伦敦世博会，A.Paiker高分子科学的开端HermannStaudinger(1881-1965),GermanyDiehochmolekularenorganischenVerbindungen,KautschakundCellulose(Thehigh-molecularorganiccompounds,rubberandcellulose),《高分子有机化学》,1932NobelPrize,1953WallaceH.Carothers(1896～1937),USA1935年2月28日聚酰胺66(polyamide66),1938年10月27日Nylon66,duPont,第一种合成纤维高分子科学的开端HermannStaudinger(18发展-工业生产KarlZiegler(1898-1973),Germany烯烃聚合中的有机金属混合物催化剂高密度聚乙烯(HighdensityPolyethylene,PE)GiulioNatta(1903-1979),Italy立构规整聚合物聚丙烯(Polypropylene,PP)Ziegler-NattaCatalyst,Ziegler-Natta催化剂,NobelPrize,1963发展-工业生产KarlZiegler(1898-1973发展-理论研究PaulJ.Flory(1910-1985),USAPrinciplesofPolymerChemistry《高分子化学原理》,1953;StatisticalMechanicsofChainMolecules《长链分子的统计力学》,1979NobelPrize,1974Pierre-GillesdeGennes(1932-),FranceScalingConceptsinPolymerPhysics《高分子物理学的标度概念》,1985NobelPrize,1991发展-理论研究PaulJ.Flory(1910-198今日高分子AlanG.MacDiarmidAlanJ.HeegerHidekiShirakawa导电高分子

NobelPrize,2000今日高分子AlanG.MacDiarmidAlanJ.Man-madeHuman—生命科学中的高分子Man-madeHuman—生命科学中的高分子CHEMTECH,1983,13,542-55

SiliconemedicaldevicesandtheBodyCHEMTECH,1983,13,542-55生物材料人工心脏：聚酯、聚氨酯、环氧树脂人工肺：硅橡胶半透膜关节(肩、髋、膝):聚四氟乙烯人工肾：透析膜……生物材料人工心脏：聚酯、聚氨酯、环氧树脂投入使用的人工心脏2006.9.5，FDA许可Abiomed公司AbioCor人工心脏植入人体钛合金+高分子材料电池供电，$250,000出于“人道主义”考虑，只可用于重症患者（寿命少于1月）投入使用的人工心脏2006.9.5，FDA许可Abiomed人造心脏聚醚型聚氨酯聚酯编织管环氧树脂聚酯硅油人造心脏聚醚型聚氨酯聚酯编织管环氧树脂聚酯硅油人工骨聚交酯类人工骨：生物相容性

可选择的强度、降解吸收时间

无需二次手术取出Resomer®ResorbablePolyester：Polylactide,Polyglycolideorthecopolymers—BoehringerIngelheimKG人工骨聚交酯类人工骨：微创介入治疗血管病变微创介入治疗血管病变微创介入治疗血管病变微创介入治疗血管病变硅橡胶医疗制品用硅橡胶制造的医疗器械—DowCorning硅橡胶医疗制品用硅橡胶制造的医疗器械高分子药物控制释放与靶向给药聚合物纳米微粒的材料:天然高分子材料：如壳聚糖，海藻酸钠，动物明胶，脂质体等聚a-酯类：如聚a-羟基乙酸(PGA)，聚乳酸(PLA)，聚己内酯(PCL)及其共聚物,PLGA,PLA/PCL聚多元醇：聚乙二醇(PEG)等聚丙烯酸及其衍生物聚氨基酸及氨基酸和a-羟基酸的共聚物……高分子药物控制释放与靶向给药聚合物纳米微粒的材料:战争的动力—军事科技中的高分子材料战争的动力—军事科技中的高分子材料F-22的材料组成树脂基复合材料:24%环氧树脂、聚双马来酰亚胺。用于雷达罩、进气道、机翼(含整体油箱等)、襟翼、副翼、垂尾、平尾、减速板及机身蒙皮等。钛合金：41%；铝合金：15%；钢：5%F-22的材料组成树脂基复合材料:24%F-22的动力：F-119发动机

F119发动机正在执行用树脂基复合材料取代钛合金制造风扇送气机区的计划，可节省结构重量6．7公斤，并正在考虑用树脂基复合材料风扇叶片取代现在的钛合金空心风扇叶片，以期减轻结构重量30％。F-22的动力：F-119发动机F119发动机潜艇的外衣

在艇体表面敷设一层厚薄相间的消声瓦，由合成橡胶制成。外层为实心固体，内层则设置了各种不同尺寸与形状的孔洞。该消声瓦既能吸收对方主动声纳的控测声波，又能隔绝和降低本艇的噪声。使对方的探测能力下降了50％～70％，本艇的自噪声下降了20分贝。——《中国国防报》俄罗斯Typhoon级TK-20号巡航导弹核动力潜艇潜艇的外衣在艇体表面敷设一层厚薄相间的消声瓦，由防弹玻璃

由数层玻璃和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片粘结而成的特种夹层玻璃。56式7.62mm冲锋枪，56式7.62mm普通弹(钢芯)，15米距离射击三发，弹速约750m/s，弹着点100±10mm呈正三角形，防弹玻璃背部没有飞溅物，背部玻璃表面光滑，弹伤深度≤5mm。

防弹玻璃由数层玻璃和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片高强纤维的代表:Kevlar高强纤维的代表:Kevlar71M®AerostatLowAltitudeSurveillanceSystem总长：71m

最大直径：23m

容积：16,700m3放飞高度4,600m可监控32km2面积71M®AerostatLowAltitudeSurv地球外面的高分子—高分子与太空技术地球外面的高分子—高分子与太空技术防热材料

有机硅聚合物处理的陶瓷纤维隔热层覆盖在神舟五号返回舱表面：有机硅聚合物良好的耐高低温性能使之在高空低温和大气层再入时的高温环境中得以延长器件的寿命外表面温度超过1000˚C,内部温度约30˚C防热材料有机硅聚合物处理的陶瓷纤维隔热层覆盖在神舟五号返高比强、高比模结构材料火箭整流罩、卫星接口支架、液氢/液氧发动机共底、固体火箭发动机壳体等：碳纤维/环氧树脂复合材料高比强、高比模结构材料火箭整流罩、卫星接口支架、液氢/液氧发阻尼材料减震降噪：避免导弹火箭和空间飞行器的发动机在点火工作和跨音速段的附面层干扰造成严重的振动和噪音环境而影响仪器仪表正常工作。包括聚氨酯、聚氯乙烯、环氧类胶、氯丁橡胶和有机硅等材料。旅行者二号太空探测器阻尼材料减震降噪：避免导弹火箭和空间飞行器的发动机在点火工作PCorMac？不能没有我！—信息技术中的高分子PCorMac？不能没有我！—信息技术中的高分子PCB板中的高分子50年代：覆铜箔纸基酚醛树脂层压板60年代：覆铜箔玻璃布环氧树脂层压板70年代后：用聚酰亚胺树脂层压板作为绝缘基板……PCB板中的高分子50年代：覆铜箔纸基酚醛树脂层压板常用PCB基材及应用材料应用多功能环氧个人电脑、移动通信、汽车工业高耐热环氧底板、PCMCIA、移动通信、HDI、高可靠性、汽车工业低损耗环氧高速模拟和数字系统、试验和测试仪器EpoxyThermoutTM激光钻微孔、受控的X/Y-CTE、HDI涂树脂铜箔激光钻微孔BTEpoxy高可靠性、低损耗聚酰亚胺树脂（PI）内发热、高温应用、底板氰酸脂（CE）高可靠性、低损耗AllylatedpolyphenyleneEther高速、低损耗互连、ASAHI技术、不含锑Flexiblerigid可弯曲安装刚挠环氧玻纤材料常用PCB基材及应用材料应用多功能环氧个人电脑、移动通信、汽塑料光纤石英、玻璃光纤：直径一旦小于0.1毫米时，因其耐冲击性能差及不易连接，使用便比较困难，而且生产成本较高。

塑料光纤：在弯曲状态传光，柔韧性好，耐冲击，重量轻，加工容易，数值孔径大，耦合容易，寿命长，使用方便。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

塑料光纤石英、玻璃光纤：塑料光纤：柔性显示器All-plasticsegmentedcellsthatareflexibleandconformable.—EInkCorporationofCambridge,Mass.,USAPlasticLogicdemonstrationutilizingEInkImagingFilmTM,

PlasticLogicPresentsatUSDC'06-2006柔性显示器All-plasticsegmentedcel导电高分子聚乙炔的四种结构式聚乙炔(PA,1977,Shirakawa)聚苯胺(PAn,1983,MacDiarmid)聚吡咯(PPy)聚噻吩(PTh)聚对苯(PPP)聚苯亚乙烯(PPV)……特点：长程共轭、无机掺杂导电高分子聚乙炔的四种结构式聚乙炔(PA,1977,Sh被高分子占领的世界—你身边的高分子被高分子占领的世界—你身边的高分子无处不在的高分子隐形眼镜服装、面料玩具、包装电气产品外壳、绝缘体装饰材料涂料、粘合剂……衣食住行，无处不在无处不在的高分子隐形眼镜白色污染！？—高分子与环境保护白色污染！？—高分子与环境保护塑料垃圾状况一次性废弃物的主要市场来源塑料垃圾状况一次性废弃物的主要市场来源对策思考实事求是，具体问题具体分析技术上的：3R&D

Reduce:减少使用和废弃

Reuse:多次反复使用

Recycle:循环处理再利用

Degradable:开发环境亲和的可降解材料

管理与政策：

提高市场准入门槛

提高产品质量、开发新工艺、新产品

谁使用，谁处理对策思考实事求是，具体问题具体分析关于这门课关于这门课主要内容高分子科学基础高分子的合成——聚合反应（高分子化学）高分子的表征聚合物的结构与性能（高分子物理）高分子材料加工通用高分子材料功能高分子材料面广、量大主要内容参考书目FredW.Billmeyer,Jr.,TextbookofPolymerScience,3rdEd.,JohnWiley&Sons,1984;GeorgeOdian,PrinciplesofPolymerization,4ndEd.,JohnWilley&Sons,2004;潘祖仁，高分子化学，第三版，化学工业出版社，2003；潘祖仁，高分子化学，增强版第一版，化学工业出版社，2010；何曼君等，高分子物理，第二版，复旦大学出版社，2010；高俊刚、李源勋等，高分子材料，化学工业出版社，2002；参考书目FredW.Billmeyer,Jr.,Te高分子的合成（高分子化学）合成高分子的聚合反应：自由基聚合、离子聚合、配位聚合、逐步聚合聚合实施方法：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合高分子的化学反应参考书目：余学海，陆云，高分子化学，南京大学出版社，1994；潘祖仁，高分子化学，化学工业出版社，2010；PaulJ.Flory,PrinciplesofPolymerChemistry,CornellUniversityPress,1953；GeorgeOdian,PrinciplesofPolymerization,JohnWilley&Sons,2004,4ndEdition;周其凤，胡汉杰，高分子化学，化学工业出版社，2001.高分子的合成（高分子化学）合成高分子的聚合反应：高聚物的分析与表征高分子溶液理论及其应用

稀溶液理论、聚合物分子量及其分布的测定研究高分子链结构与形态的方法质谱、热解气相色谱、红外与拉曼光谱、核磁共振研究高分子聚集态结构与形态的方法电子显微镜、广角X射线衍射、小角X射线衍射、小角激光光散射、光电子能谱参考书目：NicholasP.Cheremisinoff,PolymerCharacterization–Laboratorytechniqueandanalysis,NoyesPublications,1996;何曼君等，高分子物理，复旦大学出版