高分子化學發(fā)展簡史.ppt

1.9 高分子化學發(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，通過聚合反應來合成聚合物，是本世紀初才開始的 1909年，第一個合成聚合物酚醛樹脂和塑料(電木)的工業(yè)化，滿足了當時日益發(fā)展的電氣工業(yè)和機器制造業(yè)對絕緣材料的需求， 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)驗生產(chǎn)，很少有理論的指導 高分子材料工業(yè)的萌發(fā)，迫切需要科學理論的指導經(jīng)過長期的學術爭論， 1920S，德國化學家HStaudinger提出了“鏈式大分子“的概念，從而進入了建立高分子科學的階段,三十年代初，人們通過對烯類、雙烯類化合物聚合反應的大量研究，從小分子自由基鏈式反應出發(fā)，建立了高分子的鏈式自由基聚合反應理論另一方面，縮聚反應理論也在同一時期，由美國化學家WHCarothers等人在研究聚酰胺和聚酯的合成反應基礎上建立起來此后，美國化學家PJFlory在縮聚反應理論、高分子溶液的統(tǒng)計熱力學和高分子構象的統(tǒng)計力學方面也作出了杰出的貢獻。在理論指導下，開發(fā)了大批的合成聚合物,1950S,德國化學家KZieg1er和意大利化學家GNatta應用新型配位催化劑，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)整結構的聚丙烯 之后，美國化學家M，Szwarc又開拓了活的高分子的新領域，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、梳形和遠螯(telechelic)等高分子的合成均成為現(xiàn)實， 在縮聚反應方面；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，高分子半導體、導體、光導體，高分子試劑和催化劑，高分子藥物等方面取得了一定的進展 八十年代，信息技術、能源技術和生命科學已構成當前科學技術發(fā)展的三大領域，一場與之相適應的“新材料革命“已在蓬勃興起高分子科學在加速對各種高強度、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”這個概念引進科學領域，并確立了高分子溶液的粘度與分子量之間的關系,1932年，施陶丁格總結了自己的大分子理論，出版了劃時代的巨著高分子有機化合物成為高分子科學誕生的標志，1953年諾貝爾獎）,高分子領域的著名化學家,W.H.Wallace Hume Carothers (18961937) 供職美國杜邦公司，美國科學院院士 建立縮聚反應理論 1939年杜邦公司開始大量生產(chǎn)的聚己二酰己二胺（nylon 66）,高分子領域的著名化學家,Alan J. Heeger 艾倫黑格 Alan G. MacDiarmid 艾倫 馬克迪爾米德 Hideki Shirakawa 白川英樹,對導電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展（2000年諾貝爾獎）。,導電塑料已廣泛地用于許多工業(yè)領域，如抗電磁輻射的計算機視保屏、能過濾太陽光的“智能”玻璃窗等。除此之外，導電聚合物還在發(fā)光二極管、太陽能電池、移動電話和微型電視顯示裝置等領域不斷找到新的用武之地。,高分子領域的著名化學家,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行乙烯、丙烯配位聚合的方法，并從事這方面的基礎研究(1963年諾貝爾獎）,高分子領域的著名化學家,Paul J. Flory : 聚合反應原理、高分子物理性質(zhì)與結構的關系（ 美國人， 1974年諾貝爾獎） 從事高分子化學的理論、實驗兩方面的基礎研究,高分子領域的著名化學家,特種以及功能高分子簡介 高分子材料可用于制造火箭、導彈、超音速飛機、原子能設備、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，飛行速度極快，與空氣劇烈摩擦，其外殼溫度高達5000度，在此溫度下任何金屬或合金都會熔化，怎么辦？ 科學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度進行石墨化技術處理等，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 超音速飛機涂聚酰亞胺在250-300工作2萬小時 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 （聚醚型聚氨酯預聚物和硅氧預聚物 ）,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,高分子藥物從化學結構上看可分為兩大類： 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，可廣泛應用與生物醫(yī)學組織工程，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材料等。該材料已被美國FDA批準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全身特別是肝、腎的毒副作用。 特點： 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)不會引起任何排斥反應。 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)不會引起任何毒性反應。,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環(huán)境的污染,高分子