高分子化學(xué)發(fā)展簡史.ppt

1.9 高分子化學(xué)發(fā)展簡史,主講：陳上,巴西橡膠,全部以小分子化合物為基本原料，通過聚合反應(yīng)來合成聚合物，是本世紀(jì)初才開始的 1909年，第一個(gè)合成聚合物酚醛樹脂和塑料(電木)的工業(yè)化，滿足了當(dāng)時(shí)日益發(fā)展的電氣工業(yè)和機(jī)器制造業(yè)對(duì)絕緣材料的需求， 二十年代，醇酸樹脂和脲醛樹脂也相繼投產(chǎn)不過，在這期間合成聚合物只憑經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn)，很少有理論的指導(dǎo) 高分子材料工業(yè)的萌發(fā)，迫切需要科學(xué)理論的指導(dǎo)經(jīng)過長期的學(xué)術(shù)爭論， 1920S，德國化學(xué)家HStaudinger提出了“鏈?zhǔn)酱蠓肿印暗母拍?，從而進(jìn)入了建立高分子科學(xué)的階段,三十年代初，人們通過對(duì)烯類、雙烯類化合物聚合反應(yīng)的大量研究，從小分子自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)出發(fā)，建立了高分子的鏈?zhǔn)阶杂苫酆戏磻?yīng)理論另一方面，縮聚反應(yīng)理論也在同一時(shí)期，由美國化學(xué)家WHCarothers等人在研究聚酰胺和聚酯的合成反應(yīng)基礎(chǔ)上建立起來此后，美國化學(xué)家PJFlory在縮聚反應(yīng)理論、高分子溶液的統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)和高分子構(gòu)象的統(tǒng)計(jì)力學(xué)方面也作出了杰出的貢獻(xiàn)。在理論指導(dǎo)下，開發(fā)了大批的合成聚合物,1950S,德國化學(xué)家KZieg1er和意大利化學(xué)家GNatta應(yīng)用新型配位催化劑，在較低壓力和溫度下，制得了高密度聚乙烯和具有立體規(guī)整結(jié)構(gòu)的聚丙烯 之后，美國化學(xué)家M，Szwarc又開拓了活的高分子的新領(lǐng)域，使分子量的控制，嵌段和接枝共聚物的段長、枝長和序列的安排，以及星形、梳形和遠(yuǎn)螯(telechelic)等高分子的合成均成為現(xiàn)實(shí)， 在縮聚反應(yīng)方面；建立了環(huán)化縮聚、脫氫縮聚等新的合成方法所有這些成就，表明聚合物合成有了新的突破， 因而進(jìn)入六十年代以后，在聚烯烴、合成橡膠、工程塑料、耐熱高分子等方面都有了全面的發(fā)展,七十年代起。不僅繼續(xù)研究以力學(xué)特性為中心的高分子材料，而且還大力開展了具有特殊功能的高分子材料的研究，并在諸如光敏性高分子，高分子半導(dǎo)體、導(dǎo)體、光導(dǎo)體，高分子試劑和催化劑，高分子藥物等方面取得了一定的進(jìn)展 八十年代，信息技術(shù)、能源技術(shù)和生命科學(xué)已構(gòu)成當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的三大領(lǐng)域，一場(chǎng)與之相適應(yīng)的“新材料革命“已在蓬勃興起高分子科學(xué)在加速對(duì)各種高強(qiáng)度、高功能的新材料開發(fā)方面也將起著極其重要的作用,Hermann Staudinger （德國人）: 把“高分子”這個(gè)概念引進(jìn)科學(xué)領(lǐng)域，并確立了高分子溶液的粘度與分子量之間的關(guān)系,1932年，施陶丁格總結(jié)了自己的大分子理論，出版了劃時(shí)代的巨著高分子有機(jī)化合物成為高分子科學(xué)誕生的標(biāo)志，1953年諾貝爾獎(jiǎng)）,高分子領(lǐng)域的著名化學(xué)家,W.H.Wallace Hume Carothers (18961937) 供職美國杜邦公司，美國科學(xué)院院士 建立縮聚反應(yīng)理論 1939年杜邦公司開始大量生產(chǎn)的聚己二酰己二胺（nylon 66）,高分子領(lǐng)域的著名化學(xué)家,Alan J. Heeger 艾倫黑格 Alan G. MacDiarmid 艾倫 馬克迪爾米德 Hideki Shirakawa 白川英樹,對(duì)導(dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展（2000年諾貝爾獎(jiǎng)）。,導(dǎo)電塑料已廣泛地用于許多工業(yè)領(lǐng)域，如抗電磁輻射的計(jì)算機(jī)視保屏、能過濾太陽光的“智能”玻璃窗等。除此之外，導(dǎo)電聚合物還在發(fā)光二極管、太陽能電池、移動(dòng)電話和微型電視顯示裝置等領(lǐng)域不斷找到新的用武之地。,高分子領(lǐng)域的著名化學(xué)家,Karl Ziegler（齊格勒）, Giulio Natta （納塔 ） K.齊格勒(德國人)，G.納塔(意大利人)發(fā)現(xiàn)了利用新型催化劑進(jìn)行乙烯、丙烯配位聚合的方法，并從事這方面的基礎(chǔ)研究(1963年諾貝爾獎(jiǎng)）,高分子領(lǐng)域的著名化學(xué)家,Paul J. Flory : 聚合反應(yīng)原理、高分子物理性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系（ 美國人， 1974年諾貝爾獎(jiǎng)） 從事高分子化學(xué)的理論、實(shí)驗(yàn)兩方面的基礎(chǔ)研究,高分子領(lǐng)域的著名化學(xué)家,特種以及功能高分子簡介 高分子材料可用于制造火箭、導(dǎo)彈、超音速飛機(jī)、原子能設(shè)備、大規(guī)模集成電路以及輕型軍事裝備等所需要的各種零部件。 例1 高分子燒蝕材料 宇宙飛船和人造衛(wèi)星在重返地球時(shí)，飛行速度極快，與空氣劇烈摩擦，其外殼溫度高達(dá)5000度，在此溫度下任何金屬或合金都會(huì)熔化，怎么辦？ 科學(xué)家將碳纖維織成毯子，用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂浸后固化，然后在1500度碳化，2000度進(jìn)行石墨化技術(shù)處理等，獲得特殊功能的燒蝕材料。,高分子燒蝕材料覆蓋在飛行器的外殼上，一旦遇到高溫，它就能氣化而吸收大量熱能，從而有效地保護(hù)飛行器完好無損地返回地面，而每次的返回大約去掉1/3。 登月飛船外殼27-30層聚酰亞胺 超音速飛機(jī)涂聚酰亞胺在250-300工作2萬小時(shí) 宇宙服、飛船電纜用聚酰亞胺,聚酰亞胺（polyimide),在美國每年約有23百萬件人工器件或修復(fù)材料植入病人體內(nèi) 人工心臟、心臟起博器、人工心臟瓣膜 （聚醚型聚氨酯預(yù)聚物和硅氧預(yù)聚物 ）,例2 高分子與人工器官,人工喉、食道、膽道、尿道 （聚乙烯醇、硅橡膠）,人工尿道括約肌,人工血管,人工骨、肌肉腰、角膜 （聚四氟乙烯） 人工肺、腎、肝等 （聚丙烯）,人工骨,人工腎,用高分子材料制備以上這些生物醫(yī)用材料是其它無機(jī)材料、金屬材料所望塵莫及的人們十分重視人工臟器的研究，目前主要的問題是如何解決植人材料的抗凝血、排異的問題,人造皮膚（甲殼素）,例3 高分子藥物,高分子藥物從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看可分為兩大類： 一類是以高分子作為藥物的載體，將具有藥理活性的低分子化合物以共價(jià)鍵或離子鍵的形式接到該載體上。 另一類是高分子本身作為新型藥物； 制成高分子化的青霉素，持續(xù)藥效時(shí)間可延長3040倍,降低毒性與副作用，提高藥理活性。 如具有較高抗癌活性的氟代尿嘧啶副作用大，若將它載于甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯(I)上，既可保持其藥理活性，又可抑制副作用，降低毒性。 聚2-甲基丙烯酸芳庚酚酮酯(1I)具有抗病毒和抗癌作用，藥理活性也大大提高。,高分子控制釋放材料,PLA,由丙交酯（LA）及與其它單體，如乙交酯（GA）在催化劑的作用下聚合而成的高分子共聚物。由于其良好的生物降解性和生物相容性，可廣泛應(yīng)用與生物醫(yī)學(xué)組織工程，如藥物控制釋放體系、生物體吸收縫合材料、骨科固定及組織修復(fù)材料等。該材料已被美國FDA批準(zhǔn)可用于緩釋藥物載體和其他人體植入的裝置。我公司研制開發(fā)的PLGA，主要應(yīng)用于多肽、蛋白質(zhì)藥物的控制釋放體系。多肽、蛋白質(zhì)類藥物經(jīng)PLGA包埋，制成緩釋微球注射劑，可有效拓寬給藥途徑，提高藥物的生物利用率，減少給藥次數(shù)和藥量，減輕患者的痛苦，最大限度減少藥物對(duì)全身特別是肝、腎的毒副作用。 特點(diǎn)： 1良好的生物相容性。與生物體有非常好的生物相容性，在體內(nèi)不會(huì)引起任何排斥反應(yīng)。 2良好的生物降解性。在生物體內(nèi)可以降解成乳酸、水和二氧化碳，參與體內(nèi)的新陳代謝。 3可控性。不同的多肽、蛋白質(zhì)藥物需要不同的釋放速度，在體內(nèi)的降解時(shí)間可以根據(jù)LA和GA的比例來調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)藥物的釋放速度。 4無毒。是一種無毒的合成高分子材料，在體內(nèi)不會(huì)引起任何毒性反應(yīng)。,丙交酯及共聚物,例4 高分子膜,RO組件及其裝置,電滲析,小型電滲析設(shè)備,制 約 因 素,解 決 途 徑,（1）延長使用壽命：減少廢棄 （2）回收利用：低性能應(yīng)用；降解 （3）自然降解：自然分解回歸自然,：高分子制品廢棄后對(duì)環(huán)境的污染,高分子