高 分 子 科 学 教 程
高分子科学教程 (上 )
高分子化学
高分子化学课总的安排 ∶
1,学时 ∶ 64
2,讲课 ∶ 韩哲文 13楼 418室； Tel 3060
Email,zhwhan@ecust.edu.cn
庄启昕，李欣欣,Tel 2464
3,辅导 ∶ 庄启昕
4,方法 ∶ 上课听讲，记好笔记，完成作业
高分子化学课的重要性 ∶
1,重要的专业基础课,
60— 70年代, 30%的化学家,
50%的化学系毕业生
专业基知识是必须的，受惠一生
研究生考试是需要的
2,高分子材料的时代意义,
1),步入 高分子材料时代
2),高分子材料的 发展
3),合成聚合物的 发展历史
美国劳工部的统计资料
1985年美国化学工业职工
无机化工 14.3 万
颜料 20.5 万
肥皂和清洁剂 14.8 万
有机化工 16.4 万
农用化学品 6.0 万
合成高分子材料 102.6 万 (60%)
合计 174.6 万
高分子材料 的 时代
以材料划分时代
石器时代 原始公社制 50万 -10000-4000
年前,黄帝，尧舜禹
铜器时代 奴隶制 4000 - 2200年前
夏,周，商，春秋
铁器时代 封建制 2200 -- 200年前
战国，秦,-----
高分子材料时代？？？ 70
2.3 材料行业的结构变化正步入
高分子材料时代
? 美国 60年代钢铁年产量近 1.2亿万吨,
后呈下降趋势, 最低达 6千多万吨, 缓升到
目前的 9千万吨,
? 用工程塑料替代金属的趋势正在发展
,高分子材料的体积已超过金属材料 。 到
2000年, 工程塑料的体积就可和金属材料
相当了 。
用工程塑料替代金属的趋势 正在发展
，预计到 2000年
工程塑料
金属塑料
0.10
1.0
5
20
10
40
60 70 80 90 2000 10
美国材料市场过去和未来的经济份额和比重
（单位 10亿美元 billion)
1970 1980 1990 2000
金 属 120 132 135 141
49% 46% 41% 38%
聚合物 36 53 76 96
15% 19% 23% 26%
无机材料 38 45 53 63
16% 16% 16% 17%
其 他 49 55 60 70
20% 19% 20% 19%
1.1.1 合成聚合物的发展历史 (1)
1838-----利用光化学第一次使氯乙烯聚合。
1839-----合成了聚苯乙烯，同年英国的
Macintosh 和 Hancock 和美国的
Goodyear 发现了天然橡胶用硫磺进行硫化,
这能制备出橡皮产品，用作轮胎和防雨布。
1868-----Hyatt 发明了硝基纤维素
1870-----商业化生产赛璐珞的商品 。
1893— 98-----英国开始生产人造丝,
20世纪初 -----合成了苯乙烯和双烯类共聚物,
1907-----德国开发了酚醛树脂 。
1930-----高分子概念已被承认 。
1929-----Dupont 公司的 Carothers 系统研究
缩聚,并发展了大分子理论 。 开发了聚酰胺
和聚酯的合成
1931-----出现了聚甲基丙烯酸甲酯,
1936-----聚醋酸乙烯酯和聚丁酸乙烯酯做安全
玻璃,
1937-----德国开始了工业生产聚苯乙烯,
1938-----出现了商业生产尼龙－ 66。
1.1.1 合成聚合物的发展历史 (2)
1.1.1 合成聚合物的发展历史 (3)
1939-----开发聚氯乙烯和脲醛树脂,
美国开始了聚硫橡胶和氯丁橡胶的生产 。
1930--40----近代高分子化学蓬勃发展 。
1939----聚丁二烯橡胶, 丁腈橡胶, 聚氨酯 。
1941----丁苯橡胶, 丁基橡胶, 丁钠橡胶,
含氟聚合物 。
1945--60,高分子化学和工程快速发展 。
1947— 48--环氧树脂和 ABS塑料 。
1950----聚酯和聚丙烯腈纤维,聚硅氧烷 。
1.1.1 合成聚合物的发展历史 (4)
50年代 --Ziegler和 Natta的定向聚合,
高密度线型聚乙烯, 等规立构聚丙烯等 。
Szwar负离子活性聚合 。 丁苯嵌段共聚物
聚甲醛, 聚碳酸酯, 聚氨酯泡沫塑料, 顺式聚异
戊二烯, 顺式聚丁二烯, 乙丙橡胶, 聚酰亚胺,
聚苯醚, 聚砜等 。
近年来, 合成高分子化学向结构更精细, 性能更
高级的方向发展 。 如超高模量, 超高强度, 难燃
性, 耐高温性, 耐油性等材料, 生物医学材料,
半导体或超导体材料, 低温柔性材料等及具有多
功能性的材料 。
1.1.2 高分子科学的发展历史 (1)
1826---Faraday,天然橡胶,化学式为 C5H8,
每一个单元含有一个双键,
通过双键引入次价结合,
成为不同于小分子化合物的聚集体。
CH2-C=CH-CH2
CH3
1839---Simon,苯乙烯液体加热后可变成聚苯乙烯,
1877---Kekule,提出与生命有关的天然有机物
蛋白质、淀粉、纤维素等应具有长链结构。
1.1.2 高分子科学的发展历史 (2)
1879---发现了异戊二烯的聚合现象,
1880---发现了甲基丙烯酸甲酯的聚合现象等等 。
高分子的一些物理化学行为
解释为小分子聚集成胶体状态的性质 。
1929---Staudinger发表了, 论聚合作用,, 聚合是
小分子以共价键结合, 形成长链大分子的过程,
高分子溶液性质是长链大分子的, 分子胶体, 的
行为, 不同于小分子缔合形成的胶束状态 。
此后, 由于 Staudinger 的系列研究, 在与胶体缔合
学说论争中建立了大分子概念, 1953,以, 链状
大
分子物质的发现, 而荣获诺贝尔化学奖 。
1.1.2 高分子科学的发展历史 (3)
高分子学说的建立是廿世纪最伟大科学进展之一,
1929--- Carothers逐步缩合生成高分子化合物。
1935---合成纤维－尼龙。
1930---Kuhn首次把统计理论用于高分子,
得到了长链高分子的分子量分布曲线 。
1939---Gauth,Mark和 Kuhn分别讨论了高分子链的
构象统计, 建立了橡胶弹性统计理论的基础,
结合分子量和分子量分布, 聚合物结晶和取向等
结构和性能测定方法的建立和完善, 从而奠定
了高分子物理学的基础 。
1.1.2 高分子科学的发展历史 (4)
廿世纪 50年代 Ziegler和 Natt 发明了配位定向聚合，
1965年这两位科学家以, 关于有机金属化合物及聚烯
烃的催化聚合的研究, 获得了诺贝尔化学奖。
另一位高分子科学奠基人 Flory，在 1974年以, 高分子
物理化学的理论与实验方面的基础研究, 获得诺贝尔
化学奖。
廿世纪 60年代，高分子科学的发展进入了一个转折点，
从基础规律性研究转向设计创
高分子科学教程 (上 )
高分子化学
高分子化学课总的安排 ∶
1,学时 ∶ 64
2,讲课 ∶ 韩哲文 13楼 418室； Tel 3060
Email,zhwhan@ecust.edu.cn
庄启昕，李欣欣,Tel 2464
3,辅导 ∶ 庄启昕
4,方法 ∶ 上课听讲，记好笔记，完成作业
高分子化学课的重要性 ∶
1,重要的专业基础课,
60— 70年代, 30%的化学家,
50%的化学系毕业生
专业基知识是必须的，受惠一生
研究生考试是需要的
2,高分子材料的时代意义,
1),步入 高分子材料时代
2),高分子材料的 发展
3),合成聚合物的 发展历史
美国劳工部的统计资料
1985年美国化学工业职工
无机化工 14.3 万
颜料 20.5 万
肥皂和清洁剂 14.8 万
有机化工 16.4 万
农用化学品 6.0 万
合成高分子材料 102.6 万 (60%)
合计 174.6 万
高分子材料 的 时代
以材料划分时代
石器时代 原始公社制 50万 -10000-4000
年前,黄帝，尧舜禹
铜器时代 奴隶制 4000 - 2200年前
夏,周，商，春秋
铁器时代 封建制 2200 -- 200年前
战国，秦,-----
高分子材料时代？？？ 70
2.3 材料行业的结构变化正步入
高分子材料时代
? 美国 60年代钢铁年产量近 1.2亿万吨,
后呈下降趋势, 最低达 6千多万吨, 缓升到
目前的 9千万吨,
? 用工程塑料替代金属的趋势正在发展
,高分子材料的体积已超过金属材料 。 到
2000年, 工程塑料的体积就可和金属材料
相当了 。
用工程塑料替代金属的趋势 正在发展
，预计到 2000年
工程塑料
金属塑料
0.10
1.0
5
20
10
40
60 70 80 90 2000 10
美国材料市场过去和未来的经济份额和比重
（单位 10亿美元 billion)
1970 1980 1990 2000
金 属 120 132 135 141
49% 46% 41% 38%
聚合物 36 53 76 96
15% 19% 23% 26%
无机材料 38 45 53 63
16% 16% 16% 17%
其 他 49 55 60 70
20% 19% 20% 19%
1.1.1 合成聚合物的发展历史 (1)
1838-----利用光化学第一次使氯乙烯聚合。
1839-----合成了聚苯乙烯，同年英国的
Macintosh 和 Hancock 和美国的
Goodyear 发现了天然橡胶用硫磺进行硫化,
这能制备出橡皮产品，用作轮胎和防雨布。
1868-----Hyatt 发明了硝基纤维素
1870-----商业化生产赛璐珞的商品 。
1893— 98-----英国开始生产人造丝,
20世纪初 -----合成了苯乙烯和双烯类共聚物,
1907-----德国开发了酚醛树脂 。
1930-----高分子概念已被承认 。
1929-----Dupont 公司的 Carothers 系统研究
缩聚,并发展了大分子理论 。 开发了聚酰胺
和聚酯的合成
1931-----出现了聚甲基丙烯酸甲酯,
1936-----聚醋酸乙烯酯和聚丁酸乙烯酯做安全
玻璃,
1937-----德国开始了工业生产聚苯乙烯,
1938-----出现了商业生产尼龙－ 66。
1.1.1 合成聚合物的发展历史 (2)
1.1.1 合成聚合物的发展历史 (3)
1939-----开发聚氯乙烯和脲醛树脂,
美国开始了聚硫橡胶和氯丁橡胶的生产 。
1930--40----近代高分子化学蓬勃发展 。
1939----聚丁二烯橡胶, 丁腈橡胶, 聚氨酯 。
1941----丁苯橡胶, 丁基橡胶, 丁钠橡胶,
含氟聚合物 。
1945--60,高分子化学和工程快速发展 。
1947— 48--环氧树脂和 ABS塑料 。
1950----聚酯和聚丙烯腈纤维,聚硅氧烷 。
1.1.1 合成聚合物的发展历史 (4)
50年代 --Ziegler和 Natta的定向聚合,
高密度线型聚乙烯, 等规立构聚丙烯等 。
Szwar负离子活性聚合 。 丁苯嵌段共聚物
聚甲醛, 聚碳酸酯, 聚氨酯泡沫塑料, 顺式聚异
戊二烯, 顺式聚丁二烯, 乙丙橡胶, 聚酰亚胺,
聚苯醚, 聚砜等 。
近年来, 合成高分子化学向结构更精细, 性能更
高级的方向发展 。 如超高模量, 超高强度, 难燃
性, 耐高温性, 耐油性等材料, 生物医学材料,
半导体或超导体材料, 低温柔性材料等及具有多
功能性的材料 。
1.1.2 高分子科学的发展历史 (1)
1826---Faraday,天然橡胶,化学式为 C5H8,
每一个单元含有一个双键,
通过双键引入次价结合,
成为不同于小分子化合物的聚集体。
CH2-C=CH-CH2
CH3
1839---Simon,苯乙烯液体加热后可变成聚苯乙烯,
1877---Kekule,提出与生命有关的天然有机物
蛋白质、淀粉、纤维素等应具有长链结构。
1.1.2 高分子科学的发展历史 (2)
1879---发现了异戊二烯的聚合现象,
1880---发现了甲基丙烯酸甲酯的聚合现象等等 。
高分子的一些物理化学行为
解释为小分子聚集成胶体状态的性质 。
1929---Staudinger发表了, 论聚合作用,, 聚合是
小分子以共价键结合, 形成长链大分子的过程,
高分子溶液性质是长链大分子的, 分子胶体, 的
行为, 不同于小分子缔合形成的胶束状态 。
此后, 由于 Staudinger 的系列研究, 在与胶体缔合
学说论争中建立了大分子概念, 1953,以, 链状
大
分子物质的发现, 而荣获诺贝尔化学奖 。
1.1.2 高分子科学的发展历史 (3)
高分子学说的建立是廿世纪最伟大科学进展之一,
1929--- Carothers逐步缩合生成高分子化合物。
1935---合成纤维－尼龙。
1930---Kuhn首次把统计理论用于高分子,
得到了长链高分子的分子量分布曲线 。
1939---Gauth,Mark和 Kuhn分别讨论了高分子链的
构象统计, 建立了橡胶弹性统计理论的基础,
结合分子量和分子量分布, 聚合物结晶和取向等
结构和性能测定方法的建立和完善, 从而奠定
了高分子物理学的基础 。
1.1.2 高分子科学的发展历史 (4)
廿世纪 50年代 Ziegler和 Natt 发明了配位定向聚合，
1965年这两位科学家以, 关于有机金属化合物及聚烯
烃的催化聚合的研究, 获得了诺贝尔化学奖。
另一位高分子科学奠基人 Flory，在 1974年以, 高分子
物理化学的理论与实验方面的基础研究, 获得诺贝尔
化学奖。
廿世纪 60年代，高分子科学的发展进入了一个转折点，
从基础规律性研究转向设计创
