《高分子近代史》课件

高分子近代史高分子材料，如塑料、橡胶和纤维，已成为现代生活中不可或缺的一部分。从20世纪初的早期研究到今天的先进应用，高分子科学经历了巨大的进步。作者：高分子简介高分子定义高分子是由许多小分子（单体）通过化学键连接而成的巨型分子。其结构复杂，具有独特的物理和化学性质，在现代材料科学和技术中发挥着重要作用。高分子链高分子链是指由大量重复单元（单体）组成的长链结构。高分子链可以是直链、支链或交联链，其结构决定了高分子的性质。高分子种类高分子种类繁多，包括天然高分子（如蛋白质、淀粉）和合成高分子（如塑料、橡胶）。它们具有不同的性能，满足了人类社会多方面的需求。高分子的定义和性质定义高分子是由许多重复单元组成的长链状分子。这些重复单元通过共价键连接在一起，形成长链。高分子通常由单体通过聚合反应形成。聚合反应是指许多单体分子相互连接形成高分子的过程。性质高分子具有许多独特的性质，例如高强度、高韧性、高弹性、高耐热性、高绝缘性等。这些性质使得高分子材料在各个领域得到了广泛应用，例如塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂等。高分子的分类聚合度根据高分子链中重复单元的数量进行分类来源根据来源可以分为天然高分子和合成高分子结构根据高分子链的结构，可以分为线性高分子、支链高分子和体型高分子性能根据高分子材料的性能，可以分为热塑性塑料、热固性塑料、弹性体、纤维和树脂等天然高分子的发现1天然高分子的发现最早被人类认识和利用的聚合物是天然高分子。天然高分子是指存在于自然界中的生物高分子，比如蛋白质、核酸、纤维素、淀粉等。2天然高分子与人类生活天然高分子在人类生活中发挥着至关重要的作用。例如，蛋白质是生命活动的基础，核酸是遗传信息的载体，纤维素是植物细胞壁的主要成分，淀粉是重要的食物来源。3天然高分子研究的意义对天然高分子的研究可以帮助我们理解生命现象，并开发出新的功能性材料，从而更好地服务于人类社会。合成高分子的诞生119世纪末科学家开始尝试合成高分子21907年美国化学家LeoBaekeland成功合成酚醛树脂31920年代合成橡胶开始出现41930年代聚乙烯、聚氯乙烯等合成材料被发明合成高分子诞生标志着人类对材料的掌控力得到了巨大的提升。这些合成材料拥有天然材料所不具备的特性，使得工业生产和日常生活发生了翻天覆地的变化。聚乙烯的发明11.1933年英国化学家埃里克·法斯曼和雷吉纳德·吉布森在研究高压下乙烯的反应时，意外地发现了聚乙烯。22.1939年德国的IGFarben公司利用高压法成功地生产出聚乙烯，开创了聚乙烯工业化生产的先河。33.1953年英国的ICI公司开发出低压法生产聚乙烯，大大降低了生产成本，使得聚乙烯的应用范围更加广泛。44.如今聚乙烯已成为全球产量最大的合成高分子材料之一，广泛应用于包装、建筑、农业等领域。尼龙的发明开创合成纤维时代尼龙，是世界上第一种合成纤维，具有强度高、耐磨、弹性好、易于染色等优点。美国杜邦公司卡罗瑟斯带领团队研究合成纤维，1935年成功研制出尼龙，并于1938年正式上市。应用广泛尼龙广泛应用于服装、地毯、绳索、轮胎、汽车零件等领域，改变了人们的生活方式。聚苯乙烯的发明发现1930年，德国化学家伊格纳修斯·施特劳斯首次合成出聚苯乙烯。他在研究聚合反应的过程中，意外发现了一种新的聚合物材料，并将其命名为聚苯乙烯。特性聚苯乙烯具有优异的透明度、绝缘性、耐化学性和低成本等特点。它可以被制成各种形状和尺寸，并广泛用于包装、建筑、电子等行业。聚氯乙烯的发明19世纪30年代德国化学家亨利·维克托·雷格纳特首次合成出聚氯乙烯。1930年代聚氯乙烯作为一种热塑性塑料开始商业化生产。二战时期聚氯乙烯的生产得到快速发展，用于制造各种产品。战后聚氯乙烯的应用范围不断扩大，成为世界上产量最大的塑料之一。热塑性塑料的发展早期发展19世纪末，第一批热塑性塑料问世，如赛璐珞和酚醛树脂，为塑料行业奠定了基础。聚乙烯的出现20世纪30年代，聚乙烯的出现，其良好的化学稳定性、耐腐蚀性和耐热性为其在包装、管道等领域的广泛应用奠定了基础。聚氯乙烯的崛起20世纪40年代，聚氯乙烯的崛起，其价格低廉、性能优良，在建筑材料、地板、管材等领域得到广泛应用。多元化发展20世纪50年代以后，聚丙烯、聚苯乙烯等新型热塑性塑料不断涌现，为塑料行业带来了蓬勃发展。现代热塑性塑料现代热塑性塑料涵盖了各种材料，从耐高温的工程塑料到生物可降解塑料，为满足各种应用需求提供了广泛的选择。热固性塑料的发展热固性塑料是指在成型过程中发生不可逆化学反应，形成交联网络结构的塑料。这些材料一旦固化，就不会再熔融，也无法重新成型。1酚醛树脂最早的热固性塑料，由德国化学家李奥·贝克兰发明。2环氧树脂具有优异的粘接强度、耐腐蚀性以及绝缘性能。3聚酯树脂广泛应用于玻璃钢、涂料、粘合剂等领域。4聚氨酯树脂具有良好的弹性、耐磨性和耐油性，广泛应用于泡沫塑料、涂料、粘合剂等领域。橡胶的发展历程1天然橡胶的发现公元前1600年，玛雅人开始使用天然橡胶。2橡胶的早期应用1839年，查尔斯·古德伊尔发明了硫化橡胶。3合成橡胶的诞生1910年，德国科学家首次合成橡胶。4现代橡胶工业橡胶工业在第二次世界大战后快速发展。从天然橡胶的发现到合成橡胶的诞生，橡胶经历了漫长的发展历程。如今，橡胶已成为现代工业不可或缺的一部分，应用于轮胎、密封件、管道等各种领域。碳纤维的发明11.诞生碳纤维材料诞生于上世纪50年代末，由日本科学家首次制备。22.关键特性碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀等优异特性。33.广泛应用碳纤维已广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑、电子等领域。44.未来发展随着技术的不断进步，碳纤维材料将得到更广泛的应用。光纤的发明光纤的出现光纤的发明源于1960年代，标志着信息传输方式的重大革新。光纤通信的优势光纤具有传输速度快、损耗低、抗干扰能力强等优势，极大地提高了通信效率。光纤网络的应用光纤网络广泛应用于互联网、电话、电视等领域，为现代社会提供高速、可靠的通信服务。液晶聚合物的发明液晶态介于固态和液态之间的物质状态。独特结构具有规则的分子排列，但仍然可以流动。广泛应用用于液晶显示器、光学器件等。导电高分子的发展导电聚合物导电聚合物是指具有导电性的聚合物。聚合物链中的π电子可以自由移动，形成导电通路，使聚合物具有导电性。应用领域导电高分子在电子器件、传感器、生物医学等领域有着广泛的应用。有机发光二极管(OLED)太阳能电池传感器防静电涂层未来展望导电高分子材料的研究与开发将会持续进行，未来将会研发出性能更加优越的导电高分子材料，应用于更多领域。生物可降解高分子的发展环境友好生物可降解高分子材料可以自然降解，减少环境污染。医疗应用可用于制造可吸收缝合线、药物缓释载体等。包装材料可用于制造生物降解塑料袋、餐具等。智能高分子材料的出现响应性智能高分子材料可以对环境刺激作出响应，例如温度、光照、pH值或化学物质的变化。这些响应可以是形状改变、颜色变化或其他物理或化学性质的变化。应用广泛智能高分子材料在许多领域都有潜在的应用，包括医疗保健、传感器、电子产品和生物技术。例如，它们可以用于制造可控药物释放系统、生物传感器和自愈材料。高分子在电子信息领域的应用电子器件高分子材料在电子器件中得到广泛应用，如绝缘材料、封装材料和导电材料。显示技术高分子材料用于制作液晶显示屏和有机发光二极管，提升了电子设备的显示效果。传感器高分子材料可以制作用于检测环境参数的传感器，如温度、湿度和压力传感器。存储介质高分子材料用于制造闪存芯片，提高存储密度和数据存储能力。高分子在航天航空领域的应用11.轻量化材料高分子材料重量轻、强度高，能够减轻航天器重量，提高燃料效率。22.耐高温材料高分子复合材料耐高温、耐腐蚀，适合应用于航天器的高温环境。33.隔热材料高分子泡沫材料具有良好的隔热性能，可以有效防止航天器内部温度过高。44.防辐射材料高分子材料可以屏蔽宇宙射线，保护航天员安全。高分子在能源领域的应用11.太阳能电池高分子材料可以用于制造高效、轻便的太阳能电池板，这对于提高太阳能发电效率至关重要。22.燃料电池高分子膜是燃料电池的核心部件之一，它可以有效地分离氢气和氧气，促进燃料电池的反应。33.能量存储高分子材料可以用于制造高性能的电池电极材料，提高电池的能量密度和循环寿命。44.绝缘材料高分子材料可以用于制造各种绝缘材料，用于保护电力设备和线路，确保能源安全。高分子在医疗健康领域的应用心脏支架高分子材料制成的支架可以帮助血管恢复正常功能，治疗心血管疾病。药物载体高分子材料可以作为药物载体，控制药物释放时间和部位，提高药物疗效。人工关节高分子材料制成的人工关节可以帮助患者恢复行动能力，提高生活质量。医疗器械高分子材料广泛应用于医疗器械，例如注射器、导管、绷带等。高分子在交通运输领域的应用汽车部件高分子材料在汽车制造中发挥着至关重要的作用，从车身外壳到内饰，广泛应用于各种部件。航空航天高分子复合材料以其轻质、高强度和耐腐蚀性等优异性能，在飞机制造中得到广泛应用。轨道交通高分子材料在轨道交通中应用广泛，例如车体、座椅、隔音材料等。船舶制造高分子材料在船舶制造中也发挥着重要作用，例如船体、甲板和船舱的材料。高分子在环境保护领域的应用可降解塑料聚乳酸(PLA)和聚羟基烷酸酯(PHA)等可生物降解塑料在垃圾处理方面发挥重要作用。它们可以被微生物降解，减少环境污染。废物回收与再利用高分子材料的回收和再利用是减少资源消耗的关键。例如，塑料瓶可以回收成新的塑料制品。高分子行业的发展趋势高分子行业正朝着绿色、智能、复合化方向发展。50%可持续性生物降解、可循环利用高分子材料的研发成为重点。30%智能化智能响应、自修复、自感知高分子材料研究不断突破。20%复合化高分子与其他材料的复合应用，拓展功能和性能。高分子行业的发展机遇与挑战高分子行业正在经历着快速发展，但也面临着一些挑战。例如，环境保护和可持续发展越来越受到重视，高分子材料的回收和降解问题需要得到解决。此外，新材料的研发、生产和应用也需要不断突破。机遇挑战高分子行业面临着巨大的机遇，但也存在着一些挑战，需要企业和研究机构共同努力，以推动行业