上海交通大学：《材料与文明》课程教学资源（课件讲义）6. Polymer

上游充通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1935 1987 2006 材料与文明 高分子材料 赵冰冰 2015

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 1896 1935 1987 2006 材料与文明 --高分子材料 赵冰冰 2015

20世纪的20项伟大发明 1.无线电发明者：格列莫.马克尼意大利、波波夫（俄国）；发明时间：1901年 2.洗衣机发明者：费希尔（美国） 发明时间：1901年 3.型料发明者：贝克兰（比利时）发明时间： 1906年 4.味精发明者：池田菊苗日本) 发明时间：19O8年 5.不锈钢 发明者：亨利.布诺雷（英国）发明时间：1912年 6. 电灯发明者：约瑟夫.斯旺（英国)、爱迪生（美国）、米兰尔（美国）发明时间：1878~1913年 7.电视发明者：费罗.法恩斯沃斯（美国）、约翰.贝尔德（英国）、弗拉迪米尔.兹沃利金（俄国） 发明时间：19081928年 8.人造纤维发明者：卡罗塞斯（美国）发明时间：1934年 9.磁带录音机发明者：马文.卡姆拉斯（美国）、弗里奥默（德国） 发明时间：1935年 10.电子显微镜发明者：鲁斯卡（德国）发明时间：1938年 11.静电复印机 发明者：切斯特.卡尔森（美国)发明时间：1938年 12.电子计算机发明者：阿塔纳索夫、莫奇利、冯.诺依曼（美国) 发明时间：1946年 13.微波炉发明者：美国雷声公司发明时间：1947年 14.晶体管 发明者：肖克莱、巴丁、布拉顿（美国） 发明时间：1948年 15.避孕药发明者：格雷戈里.平卡斯（美国)发明时间：1955年 16. 集成电路发明者：杰克.基尔比、玻勃.诺耶斯（美国） 发明时间：1958年 17.机器人 发明者：乔治（美国）发明时间：1961年 18.液晶发明者：夏普公司（日本)发明时间：1973年 19.试管婴儿发明者：帕特里克.斯特培托、罗伯特.杰佛里.爱德华兹（英国） 发明时间：1978年 20,国际互联网发明者：美国 发明时间：1990年 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 20世纪的20项伟大发明 １．无线电 发明者：格列莫．马克尼 意大利、波波夫（俄国）；发明时间：１９０１年 ２．洗衣机 发明者：费希尔（美国 ） 发明时间：１９０１年 ３．塑料 发明者：贝克兰（比利时） 发明时间：１９０６年 ４．味精 发明者：池田菊苗（日本） 发明时间：１９０８年 ５．不锈钢 发明者：亨利．布诺雷（英国） 发明时间：１９１２年 ６．电灯 发明者：约瑟夫．斯旺（英国）、爱迪生（美国）、米兰尔（美国） 发明时间：1878～1913年 ７．电视 发明者：费罗．法恩斯沃斯（美国）、约翰．贝尔德（英国）、弗拉迪米尔．兹沃利金（俄国） 发明时间：１９０８～１９２８年 ８．人造纤维 发明者：卡罗塞斯（美国） 发明时间：１９３４年 ９．磁带录音机 发明者：马文．卡姆拉斯（美国）、弗里奥默（德国） 发明时间：１９３５年 １０．电子显微镜 发明者：鲁斯卡（德国） 发明时间：１９３８年 １１．静电复印机 发明者：切斯特．卡尔森（美国） 发明时间：１９３８年 １２．电子计算机 发明者：阿塔纳索夫、莫奇利、冯．诺依曼（美国） 发明时间：１９４６年 １３．微波炉 发明者：美国雷声公司 发明时间：１９４７年 １４．晶体管 发明者：肖克莱、巴丁、布拉顿（美国） 发明时间：１９４８年 １５．避孕药 发明者：格雷戈里．平卡斯（美国） 发明时间：１９５５年 １６．集成电路 发明者：杰克．基尔比、玻勃．诺耶斯（美国） 发明时间：１９５８年 １７．机器人 发明者：乔治（美国） 发明时间：１９６１年 １８．液晶 发明者：夏普公司（日本） 发明时间：１９７３年 １９．试管婴儿 发明者：帕特里克．斯特培托、罗伯特．杰佛里．爱德华兹（英国） 发明时间：１９７８年 ２０．国际互联网 发明者：美国 发明时间：１９９０年 2

20世纪的20项伟大发明之一：plastic 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。 ·棉、毛、蚕丝和蛋白质等都是天然高分子材料。 ·合成高分子材料主要包括塑料、橡胶与纤维三大合成材 料，其中塑料占总量的80%。 材料科学与工程学院 3 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 20世纪的20项伟大发明之一：plastic 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。 3 • 棉、毛、蚕丝和蛋白质等都是天然高分子材料 。 • 合成高分子材料主要包括塑料、橡胶与纤维三大合成材 料，其中塑料占总量的80％

高分子化合物的定义 高分子化合物又称高分子聚合物（简称高聚物，Po1ymer), 是组成单元相互多次重复连接而构成的物质。 例如，聚乙烯分子结构为： .CH2—CH2..CH2-CH2..-[-CH2-CH2-]n- 可以聚合成高聚物的低分子化合物，称为“单体”； 组成高聚物最小重复结构单元称为“链节”，如一CH2一CH2一； 高聚物中所含链节的数目n称为“聚合度”； 高聚物的聚合度一般为1×1031×107，分子量必然很大。 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 高分子化合物又称高分子聚合物（简称高聚物,Polymer）， 是组成单元相互多次重复连接而构成的物质。 例如，聚乙烯分子结构为： …CH2—CH2…CH2—CH2…—[—CH2—CH2—]n— 高分子化合物的定义 可以聚合成高聚物的低分子化合物，称为“单体”； 组成高聚物最小重复结构单元称为“链节”，如—CH2—CH2—； 高聚物中所含链节的数目n称为“聚合度”； 高聚物的聚合度一般为1×103～1×107，分子量必然很大

高分子材料发展历史 远古时期 天然高分子材料已得到应用（毛皮、 棉花、虫胶、丝蚕、木材等) ·纤维素的利用一造纸 ·东汉（公元105年)蔡伦造纸 中国人民邮拉 中国人民邮煎 材料科学与工程学院 5 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering • 远古时期——天然高分子材料已得到应用（毛皮、 棉花、虫胶、丝蚕、木材等） • 纤维素的利用——造纸 • 东汉（公元105年）蔡伦造纸 5 高分子材料发展历史

国 高分子材料发展历史 最早的涂料生漆 (国漆、大漆、土漆 主成分是具有双键侧链的漆酚，经氧化后 聚合成高分子链。 漆 (木汁如水滴而下，形象表现割漆的情 形。) 漆树在秦汉时期主要分布在黄河流域，后 来由于中原气候变冷，漆树现主要分布在 四川盆地。 材料科学与工程学院 6 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 高分子材料发展历史 6 （国漆、大漆、土漆） 主成分是具有双键侧链的漆酚，经氧化后 聚合成高分子链。 漆 （木汁如水滴而下，形象表现割漆的情 形。） 漆树在秦汉时期主要分布在黄河流域，后 来由于中原气候变冷，漆树现主要分布在 四川盆地。 最早的涂料生漆

高分子材料发展历史 天然橡胶原产自非洲亚马逊丛林中 15世纪，美洲玛雅人用天 的橡胶树，当地人把它当作球玩和 直接涂在脚上用作“雨靴”。但弹 然橡胶做容器，雨具等生 性很差。 活用品。 人们发现它能擦掉铅笔的痕迹，给 它起名为“擦子”(rubber)。 50p HRa INDJA 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 高分子材料发展历史 15世纪，美洲玛雅人用天 然橡胶做容器，雨具等生 活用品。 7 天然橡胶原产自非洲亚马逊丛林中 的橡胶树，当地人把它当作球玩和 直接涂在脚上用作“雨靴”。但弹 性很差。 人们发现它能擦掉铅笔的痕迹，给 它起名为“擦子”（rubber）

国 高分子材料发展历史 第一阶段（时间大约是7千年前至19世纪 中叶)，是被动地使用天然高分子材料阶 段。这一时期的高分子材料有，大漆及其 制品、蚕丝及织物、麻、棉、羊皮、羊毛 纸、桐油等。 材料科学与工程学院 8 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 高分子材料发展历史 8 第一阶段（时间大约是7千年前至19世纪 中叶），是被动地使用天然高分子材料阶 段。这一时期的高分子材料有，大漆及其 制品、蚕丝及织物、麻、棉、羊皮、羊毛、 纸、桐油等

图 高分子材料种类的涌现 19世纪中期到后期一天然高分子的改性和加工工艺得 到开发 1839年美国人Goodyear发明了天然橡胶的硫化 ·1855年英国人Parks实现硝化纤维产业化 1870年Hyatt制得赛璐珞塑料（硝化纤维+樟脑+乙醇高 压共热) 1887年，法国人Chardonnet)用硝化纤维素的溶液进行 纺丝，制得了第一种人造丝。 材料科学与工程学院 9 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 高分子材料种类的涌现 • 19世纪中期到后期——天然高分子的改性和加工工艺得 到开发 • 1839年美国人Goodyear发明了天然橡胶的硫化 • 1855年英国人Parks实现硝化纤维产业化 • 1870年Hyatt制得赛璐珞塑料（硝化纤维+樟脑+乙醇高 压共热） • 1887年，法国人Chardonnet用硝化纤维素的溶液进行 纺丝，制得了第一种人造丝。 9

国 天然橡胶硫化 GOOD YEAR PNEUS A CORDA CHALES COODYEAS 美国印刷工人出身 固特异轮胎，至今世界驰名 的Goodyear CH; 天然橡胶硫化方法的发现1839年古德 十aH-=cH-c 伊尔(Goodyear,.美国)在研究保存橡 胶的方法时，不小心把乳胶和硫的混 合物泼洒在热火炉上，...。 现在我们知道是硫使橡胶分子发生了 一C= cH一cH 适当的交联。 材料科学与工程学院 10 CH3 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 天然橡胶硫化 10 天然橡胶硫化方法的发现1839年古德 伊尔（Goodyear,美国）在研究保存橡 胶的方法时，不小心把乳胶和硫的混 合物泼洒在热火炉上，……。 现在我们知道是硫使橡胶分子发生了 适当的交联