国外高分子名人

创立高分子化学的施陶丁格(呢皿299Staudinger1881T965)棉、麻、丝、木材、淀粉等都是天然高分子化合物，从某种意义上来说，甚至连人本身也是一个复杂的高分子体系。在过去漫长的岁月中，人们虽然天天与天然高分子物质打交道，对它们的本性却一无所知。现在我们已认识什么是高分子，并建立了颇具规模的高分子合成工业，生产出五光十色的塑料、美观耐用的合成纤维、性能优异的合成橡胶，致使高分子合成材料与金属材料、无机非金属材料并列构成材料世界的三大支柱。面对这一辉煌成就，我们不能不缅怀高分子科学的奠基人、德国化学家赫尔曼・施陶丁格。什么是高分子呢？它是由许多结构相同的单体聚合而成的，分子量往往是几万、儿十万。结构的形状也很特别，如果说普通分子象个小球，那未高分子由于单体彼此连接成长链，就象一根有50米长的麻绳。有些高分子长链之间又有短链相结而成网状。又由于大分子与大分子之间存在引力，这些长链不但各自卷曲而且相互缠绕，形成了既有一定强度、又有不同程度弹性的固体。大分子的长链一头受热时，另一头还不热，故熔化前有个软化过程，这就使它具有良好的可塑性，正是这种内在结构，使它具有包括电绝缘在内的许多特性，成为新型的优质材料。人们对它们的组成、结构的认识和合成方法的掌握经历了一个实践——认识——实践的曲折过程。1812年，化学家在用酸水解木屑、树皮、淀粉等植物的实验中得到了葡萄糖，证明淀粉、纤维素都由葡萄糖组成。1826年，法拉第通过元素分析发现橡胶的单体分子是C5H8,后来人们测出C5H8的结构是异戊二烯。就这样，人们逐步了解了构成某些天然高分子化合物的单体。1839年,有个名叫古德意尔的美国人,偶然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、遇冷发脆断裂的不实用的性质,变为富有弹性、可塑性的材料。这一发现的推广应用促进了天然橡胶工业的建立。天然橡胶这一处理方法,在化学上叫作高分子的化学改性,在工业上叫作天然橡胶的硫化处理。通过进一步试验,化学家们将纤维素进行化学改性获得了第一种人造塑料——赛璐珞和人造丝。1889年法国建成了最早的人造丝工厂,1900年英国建成了以木浆为原料的粘胶纤维工厂,天然高分子的化学改性,大大开阔了人们的视野。1907年,美国化学家在研究苯酚和甲醛的反应中制得了最早的合成塑料——酚醛树脂,俗名电木。1909年德国化学家以热引发聚合异戊二烯获得成功。在这一实验启发下,德国化学家采用与异戊二烯结构相近的二甲基丁二烯为原料,在金属钠的催化下,合成了甲基橡胶,开创了合成橡胶的工业生产。上述对高分子化合物的单体分析,天然高分子的化学改性的实践和在合成塑料、合成橡胶方面的探索,使人们深切地感到必须弄清高分子化合物的组成、结构及合成方法。对于这个基础理论问题人们所知甚少,这一理论发展的缓慢与高分子本身的复杂特性有关。化学家们一直搞不清它们的分子量究竟是多少,它为什么难于透过半透膜而有点象胶体,它为什么没有固定的熔点和沸点,不易形成结晶？这些独特的性质以当时流行的化学观来看是很难理解的。早在1861年,胶体化学的奠基人,英国化学家格雷阿姆曾将高分子与胶体进行比较,认为高分于是由一些小的结晶分子所形成。并从高分子溶液具有胶体性质着眼,提出了高分子的胶体理论。这理论在一定程度上解释了某些高分子的特性,得到许多化学家的支持。尽管也有化学家提出了不同看法,但均未引起注意。我们将支持格雷阿姆的高分子胶体理论的称为胶体论者。他们拿胶体化学的理论来套高分子物质,认为纤维素是葡萄糖的缔合体。所谓缔合即小分子的物理集合。他们还因当时无法测出高分子的未端基团,而提出它们是环状化合物。在当时只有德国有机化学家施陶丁格等少数儿个人不同意胶体论者的上述看法。施陶丁格发表了“关于聚合反应”的论文,他从研究甲醛和丙二烯的聚合反应出发,认为聚合不同于缔合,它是分子靠正常的化学键结合起来。天然橡胶应该具有线性直链的价键结构式。这篇论文的发表；就象在一潭平静的湖水中扔进一块石头，引起了一场激烈的论战。1922年，施陶丁格进而提出了高分子是由长链大分子构成的观点，动摇了传统的胶体理论的基础。胶体论者坚持认为，天然橡胶是通过部分价键缔合起来的，这种缔合归结于异戊二烯的不饱和状态。他们自信地预言：橡胶加氢将会破坏这种缔合，得到的产物将是一种低沸点的低分子烷烃，针列这一点，施陶丁格研究了天然橡胶的加氢过程，结果得到的是加氢橡胶而不是低分子烷烃，而且加氢橡胶在性质上与天然橡胶几乎没有什么区别。结论增强了他关于天然橡胶是由长链大分子构成的信念。随后他又将研究成果推广到多聚甲醛和聚苯乙烯，指出它们的结构同样是由共价键结合形成的长链大分子。施陶丁格的观点继续遭到胶体论者的激烈反对，有的学者曾劝告说：“离开大分子这个概念吧！根本不可能有大分子那样的东西”但是施陶丁格没有退却；他更认真地开展有关课题的深入研究，坚信自己的理论是正确的。为此他先后在1924年及1926年召开的德国博物学及医学会议上，1925年召开的德国化学会的会议上详细地介绍了自己的大分子理论，与胶体论者展开了面对面的辩论。辩论主要围绕着两个问题：一是施陶了格认为测定高分子溶液的粘度可以换算出其分子量，分子量的多少就可以确定它是大分子还是小分子。胶体论者则认为粘度和分子量没有直接的联系，当时由于缺乏必要的实验证明，施陶丁格显得较被动，处于劣势。施陶丁格没有却步，而是通过反复的研究，终于在粘度和分子量之间建立了定量关系式，这就是著名的施陶丁格方程。辩论的另一个问题是高分子结构中晶胞与其分子的关系。双方都使用X射线衍射法来观测纤维素，都发现单体（小分子）与晶胞大小很接近。对此双方的看法截然不同。胶体论者认为一个晶胞就是一个分子，晶胞通过晶格力相互缔合，形成高分子。施陶丁格认为晶胞大小与高分子本身大小无关，一个高分子可以穿过许多晶胞。对同一实验事实有不同解释，可见正确的解释与正确的实验同样是重要的。科学的裁判是实验事实。正当双方观点争执不下时，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。这一事实成为大分子理论的直接证据。事实上，参加这场论战的科学家都是严肃认真和热烈友好的，他们为了追求科学的真理，都投入了填密的实验研究，都尊重客观的实验事实。当许多实验逐渐证明施陶丁格的理论更符合事实时，支持施陶了格的队伍也随之壮大，到1926年的化学会上除一人持保留态度外，大分子的概念已得到与会者的一致公认。在大分子理论被接受的过程中，最使人感动的是原先大分子理论的两位主要反对者，晶胞学说的权威马克和迈那在1928年公开地承认了自己的错误，同时高度评价了施陶了格的出色工作和坚韧不拔的精神，并且还具体地帮助施陶丁格完善和发展了大分子理论。这就是真正的科学精神。1932年，施陶丁格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》成为高分子科学诞生的标志。认清了高分子的面目，合成高分子的研究就有了明确的方向，从此新的高分子被大量合成，高分子合成工业获得了迅速的发展。为了表彰施陶丁格在建立高分子科学上的伟大贡献，1953年他被授予诺贝尔化学奖。1881年3月23日，海尔曼・施陶丁格出生在德国的弗尔姆斯。他父亲是新康德派的哲学家，所以他从小就受到各种新的哲学思想的熏陶，对新事物比较敏锐，在科学推理、思维中，能够不受传统观念的束缚，善于从复杂的事物中，理出头绪，发现关键之处。提出新的观点。在中学时，他曾对植物学发生浓厚的兴趣，所以中学毕业后，他考入哈勒大学学习植物学。这时有一位对科学发展颇有见地的朋友向他父母进言，最好先让施陶了格打下雄厚的化学基础后，再让他进入植物学的领域。这一中肯的建议被采纳了，借他父亲转到达姆一所大学任教的机会，施陶丁格也来到该城的工业大学改读化学。从此施陶丁格与化学给下不解之缘。1903年，他完成了关于不饱和化合物丙二酸酯的毕业论文，从大学毕业。接着又来到施特拉斯堡，拜著名的有机化学家梯尔为师继续深造。1907年，以他在实验中发现的高活性烯酮为题完成了博士论文，获得了博士学位。同年他被聘为卡尔斯鲁厄工业大学的副教授。5年后他被楚利希联邦工业大学聘任为化学教授。在这里他执教了14年，这期间的教学和研究使他熟悉了化学，特别是有机化学的各个领域和一些新的理论，为他顺利开展科学研究奠定了扎实的基础。也在这期间，他投入了上述关于高分子组成、结构的学术论战。1926年，他为了有更充裕的时间，进行更多的实验来验证他的大分子理论，他应聘来到布莱斯高的符来堡专心从事科学研究。在符来堡他度过了他的后半生，许多重要的科研成果都是在这里完成的。施陶丁格在高分子科学研究中取得成功之后，他开始按照早年的设想，将研究的重点逐步转入植物学领域。事实上，他选择高分子课题时，就曾考虑到它与植物学的密切关系。在1926年他就预言大分子化合物在有生命的有机体中，特别是蛋白质之类化合物中起重要的作用。他顺理成章地将大分子的概念引人生物化学并和他的妻子、植物生理学家玛格达•福特合作研究大分子与植物生理。要证明大分子同样存在于动、植物等有生命的生物体内，他们认为最好能找到除了粘度法之外的其它方法，证明大分子的存在形式。经过两年多的努力，他们利用电子显微镜等现代实验观测手段，终于用事实证明了生物体内存在着大分子。可惜的是这一项有重要意义的工作，因希特勒法西斯的上台和第二次世界大战而被迫中断，施陶丁格所在的研究所毁于战火。第二次世界大战一结束，施陶丁格立即总结了他前一段关于生物有机物中大分子的研究。1947年出版了著作《大分子化学及生物学》。在这一著作中，它尝试地描绘了分子生物学的概貌，为分子生物学这一前沿学科的建立和发展奠定了基础。为了配合高分子科学的发展，1947年起他主持编辑了《高分子化学》这一专业杂志。他晚年的兴趣主要在分子生物学的研究，由于年事已高，成就不多，但是培养了许多高分子研究方面的人才，1965年9月8日，施陶丁格安然去世，享年84岁。AlanG.MacDiarmid艾伦・G•麦克迪尔米德，来自美国宾夕法尼亚大学，今年71岁，他出生于新西兰，曾就读于新西兰大学和美国威斯康星大学以及英国的剑桥大学。1955年，他开始在宾夕法尼亚大学任教。他是最早从事研究和开发导体塑料的科学家之一。他从1973年就开始研究能够使聚合材料能够象金属一样导电的技术，并最终研究出了有机聚合导体技术。这种技术的发明对于使物理学研究和化学研究具有重大意义，其应用前景非常广泛。他曾发表过六百多篇学术论文，并拥有二十项专利技术。AlanJ.Heeger2000年10月10日，艾伦・G•麦克迪尔米德与美国加利福尼亚大学的艾伦J•黑格、日本筑波大学的白川英树因对导电聚合物的发现和发展而获得2000年度诺贝尔化学奖。艾伦-J-黑格，美国公民，64岁，1936年生于依阿华州苏城。现为加利福尼亚大学的固体聚合物和有机物研究所所长，是一名物理学教授。他是半导体聚合物和金属聚合物研究领域的先锋，目前主攻能够用作发光材料的半导体聚合物，包括光致发光、发光二极管、发光电气化学电池以及激光等等。这些产品一旦研制成功，将可以广泛应用在高亮度彩色液晶显示器等许多领域。2000年10月10日，艾伦-J-黑格与美国宾夕法尼亚大学的艾伦-G-马克迪尔米德和日本筑波大学的白川英树因对导电聚合物的发现和发展而获得2000年度诺贝尔化学奖。HidekiShirakawaHidekiShirakawa白川英树(HidekiShirakawa)今年64岁，已经退休，现在是日本筑波大学名誉教授。白川1961年毕业于东京工业大学理工学部化学专业，曾在该校资源化学研究所任助教，1976年到美国宾夕法尼亚大学留学，1979年回国后到筑波大学任副教授，1982年升为教授。1983年他的研究论文《关于聚乙炔的研究》获得日本高分子学会奖，他还著有《功能性材料入门》、《物质工学的前沿领域》等书。2000年10月10日，白川英树与美国加利福尼亚大学的艾伦-J-黑格、美国宾夕法尼亚大学的艾伦-G-马克迪尔米德因对导电聚合物的发现和发展而获得2000年度诺贝尔化学奖。华莱士・H•卡罗瑟斯(WallaceH.Carothers,1896〜1937)卡罗瑟斯1896年4月27出生于美国洛瓦的伯灵顿。他开始受教育的是在得梅因公立学校，1914年从北方中学毕业。卡罗瑟斯的父亲在得梅因商学院任教，后来担任过该院的副院长。受他父亲的影响卡罗瑟斯18岁时进入该院学习会计，他对这一专业并不感兴趣，倒是很喜欢化学等自然科学，因此，一年以后转入一所规模较小的学院学习化学。1920年获理学学士学位。1921年在伊利诺伊大学取得硕士学位，后来在南达柯他大学任教，讲授分析化学和物理化学。1923年又回到伊利诺伊大学攻读有机化学专业的博士学位。在导师罗杰•亚当斯(RogerAdams,1889—1971)教授的指导下,完成了关于铂黑催化氢化的论文，初步显露了他的才华，获得博士学位后随即留校工作。1926年到哈佛大学教授有机化学。1928年杜邦公司在特拉华州威尔明顿的总部所在地成立了基础化学研究所，年仅32岁的卡罗瑟斯(WallaceH.Carothers,1896-1937)博士受聘担任该所有机化学部的负责人。卡罗瑟斯来到杜邦公司的时候，正值国际上对德国有机化学家施陶丁格(此=1^99Staudinger,1881—1965)提出的高分子理论展开了激烈的争论，卡罗瑟斯赞扬并支持施陶丁格的观点，决心通过实验来证实这一理论的正确性，因此他把对高分子的探索作为有机化学部的主要研究方向。一开始卡罗瑟斯选择了二元醇与二元羧酸的反应，想通过这一被人熟知的反应来了解有机分子的结构及其性质间的关系。在进行缩聚反应的实验中，得到了分子量约为5000的聚酯分子。为了进一步提高聚合度，卡罗瑟斯改进了高真空蒸馏器并严格控制反应的配比，使反应进行得很完全，在不到两年的时间里使聚合物的分子量达到10000-20000。1930年卡罗瑟斯用乙二醇和癸二酸缩合制取聚酯，在实验中卡罗瑟斯的同事希尔在从反应器中取出熔融的聚酯时发现了一种有趣的现象：这种熔融的聚合物能像棉花糖那样抽出丝来，而且这种纤维状的细丝即使冷却后还能继续拉伸，拉伸长度可以达到原来的几倍，经过冷拉伸后纤维的强度和弹性大大增加。这种从未有过的现象使他们预感到这种特性可能具有重大的应用价值，有可能用熔融的聚合物来纺制纤维。他们随后又对一系列的聚酯化合物进行了深入的研究。由于当时所研究的聚酯都是脂肪酸和脂肪醇的聚合物，具有易水解、熔点低(<100℃)、易溶解在有机溶剂中等缺点，卡罗瑟斯因此得出了聚酯不具备制取合成纤维的错误结论，最终放弃了对聚酯的研究。顺便指出，就在卡罗瑟斯放弃了这一研究以后，英国的温费尔德(T.R.Whinfield,1901-1966)在汲取这些研究成果的基础上，改用芳香族羧酸(对苯二甲酸)与二元醇进行缩聚反应，1940年合成了聚酯纤维——涤纶，这对卡罗瑟斯不能不说是一件很遗憾的事情。为了合成出高熔点和高性能的聚合物，卡罗瑟斯和他的同事们将注意力转到二元胺与二元羧酸的缩聚反应上，几年的时间里卡罗瑟斯和他的同事们从二元胺和二元酸的不同聚合反应中制备出了多种聚酰胺，然而这此物质的性能并不太理想。1935年初卡罗瑟斯决定用戊二胺和癸二酸合成聚酰胺（即聚酰胺510），实验结果表明，这种聚酰胺拉制的纤维其强度和弹性超过了蚕丝，而且不易吸水，很难溶，不足之处是熔点较低，所用原料价格很高，还不适宜于商品生产。紧接着卡罗瑟斯又选择了己二胺和己二酸进行缩聚反应，终于在1935年2月28日合成出聚酰胺66。这种聚合物不溶于普通溶剂，具有263℃的高熔点，由于在结构和性质上更接近天然丝，拉制的纤维具有丝的外观和光泽，其耐磨性和强度超过当时任何一种纤维，而且原料价格也比较便宜，杜邦公司决定进行商品生产开发。要将实验室的成果变成商品、一是要解决原料的工业来源；二是要进行熔体丝纺过程中的输送、计量、卷绕等生产技术及设备的开发。生产聚酰胺66所需的原料——己二酸和己二胺当时仅供实验室作试剂用，必须开发生产大批量、价格适宜的己二酸和己二胺，杜邦公司选择丰富的苯酚进行开发实验，到1936年在西弗吉尼亚的一家所属化工厂采用新催化技术，用廉价的苯酚大量生产出己二酸，随后又发明了用己二酸生产己二胺的新工艺．杜邦公司首创了熔体丝纺新技术，将聚酰胺66加热融化，经过滤后再吸入泵中，通过关键部件（喷丝头）喷成细丝，喷出的丝丝经空气冷却后牵伸、定型。1938年7月完成中试，首次生产出聚酰胺纤维．同月用聚酰胺66作牙刷毛的牙刷开始投放市场。1938年10月27日杜邦公司正式宣布世界上第一种合成纤维正式诞生了，并将聚酰胺66这种合成纤维命名为尼龙（nylon）,这个词后来在英语中变成了聚酰胺类合成纤维的通用商品名称。杜邦公司从高聚物的基础研究开始历时11年，耗投2200万美元，有230名专家参加了有关的工作，终于在1939年底实现了工业化生产。遗憾的是尼尤的发明人卡罗瑟斯没能看到尼龙的实际应用。由于卡罗瑟斯一向精神抑郁,有一个念头使他无法摆脱,总认为作为一个科学家自己是一个失败者,加之1936年他喜爱的孪生姐姐去世,使他的心情更加沉重,这位在聚合物化学领域作出了杰出贡献的化学家,于1937年4月29日在美国费城一家饭店的房间里饮用了掺有氰化钾的柠檬汁而自杀身亡。为了纪念卡罗瑟斯的功绩,1946年杜邦公司将乌米尔特工厂的尼龙研究室改名为卡罗瑟斯研究室．PaulJ.Flory（1910-1985）高分子科学家。1910年6月19日生于伊利诺伊州斯特灵。1985年9月9日逝世。1934年在俄亥俄州州立大学获物理化学博士学位,后任职于杜邦公司,进行高分子基础理论研究。1948年在康奈尔大学任教授。1957年任梅隆科学研究所执行所长。1961年任斯坦福大学化学系教授,1975年退休。1953年当选为美国科学院院士。Flory在高分子物理化学方面的贡献，几乎遍及各个领域。他是实验家又是理论家,是高分子科学理论的主要开拓者和奠基人之一。著有《高分子化学原理》和《长链分子的统计力学》等。1974年获诺贝尔化学奖。齐格勒K.KarlZiegler（1898〜1973）联邦德国有机化学家。1898年11月26日生于黑尔萨，1973年8月12日卒于米尔海姆。1920年获马尔堡大学化学博士学位。1927年在海德堡大学任教授。1936年任哈雷-萨勒大学化学学院院长。1943年任威廉皇家学会（后称马克斯•普朗克学会）煤炭研究所所长,直至逝世。齐格勒在金属有机化学方面的研究工作一直占世界领先地位。1953年他利用铝有机化合物成功地在常温常压下催化乙烯聚合,得到聚合物,从而提出定向聚合的概念（见齐格勒－纳塔聚合）。因合成塑料用高分了并研究其结构，与G.纳塔共获1963年诺贝尔化学奖。齐格勒早期主要研究碱金属有机化合物、自由基化学、多元环化合物等。1928年开始研究用金属钠催化的丁二烯聚合及其反应机理。此后又出色地研究烷基铝的合成和用以代替格利雅试剂的工作。齐格勒发现金属氢化物可与碳－碳双键加成，如由氢化铝锂合成四烷基铝锂。这在发展金属有机化学方面起了很大的作用。齐格勒最大的成就是发现金属铝和氢、烯烃一起反应生成三烷基铝。在此研究成果上，齐格勒成功地进行了下列研究：①a-烯烃的催化二聚作用，合成高级a-烯烃；②乙烯经烷基铝催化合成高级伯醇;③由烯烃合成萜醇;④由烷基铝经电化学或其他方法合成其他金属的烷基化合物；⑤利用氢化烷基铝和三烷基铝做有机物官能团的还原剂;⑥以三烷基铝与四氯化钛为催化剂（称为齐格勒－纳塔催化剂）使乙烯在常温常压下聚合成线型聚乙烯，这项研究为高分子化学和配位催化作用开辟了广阔的研究领域。卡尔・齐格勒是德国化学家，1898年11月26日出生在德国西部的赫尔塞，在马尔堡大学获博士学位。1943年后，接替E・费希尔职务任曼海姆-鲁尔工业区的马克斯-普朗克研究院院长，这是德国权威的"煤炭化学之乡"的研究机构。他的主要贡献是发明了"低压聚乙烯法"和"齐格勒-纳塔"型催化剂。他于1953年用三乙基铝-四氯化钛组成的络合催使乙烯在低压下聚合成聚乙烯，为世界塑料工业的发展起了举足轻重的作用。后来意大利学者纳塔用三氧化钛代替四氯化钛，制成了聚丙烯结晶，从而导致了一系列以低碳烯烃为基础的新型聚合物不断出现，这类催化剂被称为"齐格勒-纳塔"型催化剂。1973年8月11日病逝，享年75岁。为了纪念这位有机化学的伟人，在马克斯-谱朗克研究院内树了一尊巨大的铜铸头像。他把自己积蓄的四千万马克捐出，设立了"齐格勒"基金。纳塔（Natta，Giulio；1903〜1979）意大利化学家。1903-2-26年生于因佩里亚的毛里齐奥港，卒于1979年5月1日。1924年毕业于米兰工学院并获得工程博士学位。曾在米兰、都灵、帕多瓦和罗马等地的大学担任教授。1938年回母校任教授兼工业研究所所长，1978年改为退职荣誉教授。纳塔长期从事合成化学的研究，是最早应用X射线和电子衍射技术研究无机物、有机物、催化剂及聚合物结构者之一。1938年他由1-丁烯脱氢制得丁二烯，进一步发展了最早的合成橡胶方法。他的更重要的成就是在研究催化分解过程中非均相催化剂的吸附现象和动力学方面。他于1954年从事规化聚合（见定向聚合）的研究，成功地从廉价的丙烯获得性能良好的，可用于塑料、纤维的等规聚丙烯。后来这一方法被成功地用到一般烯烃和双烯烃。他首先在乙烯-丙烯共聚合上使用的催化体系，被称做齐格勒-纳塔催化剂，用它可以制成种种立体规整结构的聚合物和共聚物。规化聚合是高分子科学发展过程中的一个里程碑，它标志着人类第一次可以在实验室内从烯烃、二烯烃及其他单体合成过去只有生物体内才能合成的高分子。纳塔和他的助手共发表了1200篇科学论文，其中，以他个人名义发表的有540篇。取得约500项专利。他因对塑料领域内的高分子的结构和合成方面的研究而与K.齐格勒共获1963年诺贝尔化学奖。还在国内外获得许多金质奖章和多种荣誉称号。白川英树白川英树（HidekiShirakawa，1936—），日本著名化学家，因开发了导电性高分子材料而成为2000年诺贝尔化学奖三名得主之一（另两位是：美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校教授艾伦•黑格和美国宾夕法尼亚大学教授艾伦•马克迪尔米德）。他于1936年8月20日生于日本东京，195