高分子材料 序论

高分子材料材料科学与工程学院先进弹性体材料研究中心课程简介本课程是一门专业选修课。主要介绍聚合物材料的基本概念、结构、性能与应用。时间安排：绪论4学时；热塑性塑料6学时；热固性塑料2学时；橡胶与弹性体材料6学时；纤维3学时；涂料和粘合剂3学时；功能材料8学时；总计32学时。考核方法：(1)出勤20％;（3）课程小论文（2篇）20％；（3）期末开卷考试60%。建议教材和参考书目凌绳主编《聚合物材料》，中国轻工业出版社；黄丽主编《高分子材料》，化学工业出版社；马建标主编《功能高分子材料》，化学工业出版社；第1章绪论前言塑料概论橡胶概论纤维概论涂料概论黏合剂概论高分子材料的发展趋势前言生物和生命科学、纳米技术、能源与环境、电子与信息、材料是目前科学技术的七大热点和重点领域。其中的材料、能源和信息并列成为现代科学技术的三大支柱。材料是工业发展的基础。其发展水平直接反映了一个国家科学技术进步和经济发展的程度。材料的种类陶瓷材料 Ceramic金属材料 Metal高分子材料Polymer复合材料 Composites生物材料Biomaterialsetc.材料纯金属合金材料金属非金属有机高分子材料无机非金属材料陶瓷玻璃水泥塑料橡胶纤维……材料的分类Ceramic陶瓷公元前7000一前6000年，中国仰韶文化期已有陶窑及手制、模制的陶器。

ApplicationinmoderntimesMetal金属新石器时代晚期，中国为铜、石并用时代，铜器由天然红铜锤锻而成。

公元前约3000年，埃及人已用金银作饰物。

ApplicationinmoderntimesNaturalPolymers天然高分子Protein蛋白质Nail指甲Wool羊毛Hair头发AminoAcid氨基酸高分子材料发展简史天然高分子材料的使用可以追溯至几千年以前……19世纪中叶天然高分的化学改性20世纪30~40年代高分子化学和工业开始兴起

尼龙66、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯……20世纪40年代，高分子工业发展速度加快丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、聚氨酯、ABS树脂等……20世纪50-60年代，高分子工业发展速度更快高密度聚乙烯、等规聚丙烯、聚碳酸酯、顺丁橡胶等……20世纪70年代后，发展进入新时期新聚合方法、新型聚合物、新的结构、性能和用途不断涌现。高分子材料的重要性直至二十世纪的后期，化学家们才开始研究木材、棉花、麻、蚕丝、羊毛、纤维素、淀粉等各种天然高分子材料的化学组成、结构和形态，并试图人工合成高分子材料。高分子材料的三大主要产品——塑料Plastics、橡胶Rubber、纤维Fiber已成为我们日常生活中不可缺之物及国防、航空航天等高科技的支柱，同时高分子也是复合材料的主力军以及最新生物材料的的载体。高分子材料的用途广泛（民用）高分子材料在高科技领域应用广泛

1986年，美国“挑战者”号航天飞机，因燃料仓密封圈失效导致燃料泄漏，在发射时发生爆炸事故，7名宇航员罹难，损失14亿美元。高分子定义Polymer、MacromoleculesSimple:Polymerisasyntheticornaturalmaterialconsistingofmoleculesstringingtogethertoformalongchain.高分子材料、聚合物材料NaCl分子量58.5(ChlorineCl=35.453,SodiumNa=22.98977）

Polyethylene聚乙烯，其重均分子质量达50000~250000TheCrystalStructureofSodiumChlorideGreen-ClGray-NaTheStructureofPolyethyleneEthyleneCH2CH2Polyethylene–(CH2)-高分子材料分类Thereareroughlythreeclassificationsofpolymer:弹性体(橡胶)Elastomer热固性树脂Thermosettingresin热塑性塑料Thermoplasticcrystalline结晶性的amorphous无定形的高分子的特点高分子链是由数目很大（约103~105)的结构单元所组成，每个结构单元相当于一个小分子。这些结构单元可以是一种（均聚物），也可以是几种（共聚物）。它们通过共价键连成不同的结构，如线形、支化、交联、网状等。通常高分子链中含有许多

键，有一定的内旋转自由度，使高分子长链具有柔性。链间一旦发生交联作用，其物理性能会发生很大变化，主要是不熔不溶。通过范德华力和氢键的作用，使高分子聚集在一起形成聚集态结构，高分子的聚集态结构是决定材料使用性能的主要因素。Theshortcomingsofpolymers 但是，高分子材料也有不少弱点，如易燃、易老化，不经久。大量使用高分子材料时，防火是一个重要问题，必须使高分子不易燃烧，才能安全使用；用作建筑材料，要求至少有几十年的寿命；用于其他方面，也须有耐久性。Whitepollution

白色污染

大量使用高分子材料时，作为废物处理的高分子垃圾，不被水溶解和风化，不受细菌腐蚀，如不处理就会越积越多，成为常见的白色污染。所以高分子材料自然降解成为高分子研究中的重要课题。材料研究发展趋势陶瓷：上万年的历史金属：约公元前1200当今全世界每年生产的各种有机合成材料超过了两亿吨，体积是钢铁的两倍，这当中塑料占了大约75％。塑料：从二战开始Sealwatch,USNavy材料技术的发展趋势增强耐磨性和耐火性A.从均质材料向复合材料发展在波音777上的应用B.由结构材料往功能材料、多功能材料并重的方向发展

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Wallsandcurtainscouldsportliquid-crystaldigitaldisplays.Paint-onliquidcrystaldisplays(LCDs)生物医学材料与人工器官生物医学材料是指能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料；或者说是具有天然器官组织的功能或天然器官功能的材料公元前3500年,古埃及人用棉花纤维、马鬃等缝合伤口墨西哥印第安人用木片修补受伤的颅骨公元前2500年中国的墓葬中发现有假牙、假鼻、假耳1950年有机玻璃做人工股骨头C.材料结构的尺度向越来越小的方向发展

活性催化剂——固体燃料中掺入铝的纳米微粒隐形飞机的涂料——纳米级的碳基铁粉、镍粉、铁氧体粉末改性的有机涂料磁性信用卡——高矫顽力纳米技术制造的防水布料

D.由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展智能材料就是指具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。

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