权所有化工学院.ppt
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1、1,高分子物理 polymer physics,主讲教师:周春华教授 张志国讲师,2,教材:高分子物理(北京化工大学 金日光主编) (第三版) 参考书: 高分子物理何曼君(复旦大学) 高聚物结构与性能(第二版)何平笙等(中国科技大学) 高分子物理方正平等(浙江大学) 高分子物理 兰立文(西北工大) 高分子物理(第二版)刘凤歧等(吉林大学) 高分子化学林尚安(中山大学) AN INTRODUCTION TO POLYMER PHYSICSDavid I. Bower (化学工业出版社) Principles of Polymer ChemistryPaul J.Flory,3,授课方式,教师讲授
2、为主;每一次课后有思考题、练习题;,每章节有自学内容;课堂互动 作业每周交一次,4,本章的主要内容 一、高分子及其应用 二、高分子的发展史 三、高分子物理研究对象及内容,5,人类的文明史 = 材料的发展史,6,高分子(macromolecule、polymer),由许多结构相同的单元通过共价键重复连接而成的相对分子量很大的化合物,天然高分子 合成高分子:塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料、功能高分子等,高分子材料具有基本性质: 比重小,比强度高,韧性、可塑性,高弹性、耐磨性,绝缘性,耐腐蚀性,抗射线。,一 .高分子及其应用,7,轮胎,天然橡胶和布粘合鼠标垫,8,PMMA,9,涤纶,PU,10,高分
3、子材料的消耗率,11,生活中的塑料 塑料已成为当今家庭、办公室,以及产业中不可缺少的存在。 用图片介绍塑料在各种场所的应用。,12,客 厅,13,厨 房,14,浴 室,15,农业用塑料:薄膜(透光性、强度、耐老化性)灌溉用管 建筑工业:给排水管PVC、HDPE 塑料门窗:配方、制品设计、加工工艺(挤出温度,螺杆转速,剪切力) 涂料油漆:强度,溶解性。 复合地板:家具(人造木材),壁纸,地板革 PVC天花板 包装工业:塑料薄膜:PE、PP、PS、PET、PA等 中空容器:PET、PE、PP等 泡沫塑料:PE、PU等,应 用,16,汽车工业:塑料件、仪表盘、保险机、油箱内饰件、坐垫等 军工工业:固
4、体燃料、低聚物、复合纤维等质轻(飞机和火箭) 电气工业:绝缘材料(导热性、电阻率)等、导电主分子 电子:通讯光纤、电缆、电线等,光盘、手机、电话 家用电器:外壳、内胆(电视、电脑、空调)等 医疗卫生中的应用: 人工心脏、人工脏器、人工肾(PU)、人工肌肉、(智能型凝胶)输液管、血袋、注射器、可溶缝合浅药物释放。 防腐工程:耐腐蚀性,防腐结构材料。 (水管阀门)PTFE:230260长期工作,适合温度高腐蚀严重的产品。,17,液晶高分子: 降解高分子聚二氧化碳树脂 导电高分子: 电致发光高分子聚苯胺、塑料电池 医用高分子:人工心脏、脏器、人工肾(PU)、人工肌肉。 高吸水性树脂 智能高分子:汽车
5、的抗磨损涂层等 高分子在IT的应用:聚合物发光二极管(OLED)柔性显示器 、塑料芯片等,功能高分子Functional Polymer,18,五光十色的塑料(plastic)、美观耐用的纤维(fibres)、性能优异的橡胶(rubber)致使高分子材料与金属材料、无机非金属材料并列为材料世界的三大支柱。 20世纪的20项伟大发明之一:plastic,19,Problems:,1、高分子材料为何具有独特性能?如何划分三大合成材料:molecule weights of rubber(几十万)、fibre(5万左右)、plastic(介于二者之间),2、一种聚合物应用的多样性:e.g: PE、P
6、ET等,3、高分子材料的环境适应性:,4、高分子材料的改性,20,高分子物理是高分子学科体系中最重要的专业基础课程之一。它以物理学、有机化学、物理化学和高分子化学等课程为基础,又为后续课程聚合物合成工艺学、聚合物加工原理、高分子分子设计等打下理论基础。 高分子物理课程为2006年山东省精品课程 高分子专业为省级特色专业、校级品牌专业,21,二 .高分子的发展史 History of Polymers,15世纪 美洲玛雅人用天然橡胶做容器,雨具等生活用品,1839年 美国人古德伊尔(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
7、断裂的不实用的性质,变为富有弹性、可塑性的材料,1869年 美国的海厄特(John Wesley Hyatt,1837-1920)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“赛璐珞”(cellulose),22,1887年 Count Hilaire de Chardonnet用硝化纤维素的溶液进行纺丝,制得了第一种人造丝。,1909年 美国人贝克兰德(Leo 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。,1920年 施陶丁格(Hermann Staudinger)发表了“关于聚合反应“(Uber Polymerization)的论
8、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(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。,23,1926年 瑞典化学家斯维德贝格等人设计出一种超离心机,用它测量出蛋白质的分子量:证明高分子的分子量的确是从几万到几百万。,1926年 美国化学家Waldo Semon合成了聚氯乙烯,并于1927年实现了工业化生产,1930年 聚苯乙烯(PS)发明,1932年 施陶丁格(Hermann Staudinger)总结了自己的大分子理论,出版了划时代的巨著高分子有机化合物成为高分子化学作为一门新兴学科建立的标志,1935年杜邦公司基础化学研究所有机化学部的卡罗瑟斯
9、(Wallace H. Carothers,1896-1937)合成出聚酰胺66,即尼龙。尼龙在1938年实现工业化生产,24,1936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丁苯橡胶,1940年 英国人温费尔德(T.R.Whinfield,1901-1966)合成出聚酯纤维(PET),1940年 Peter Debye 发明了通过光散射测定高分子物质分子量的方法,1948年 Paul Flory 建立了高分子长链结构的数学理论,1950年 德国人齐格勒(Karl Ziegler)与意大利人纳塔(Giulio Natta)分别用金属络合催化剂合成了聚乙烯与聚丙烯。,25,1971
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