科技创新与论文写作作业

高分子材料科学与工程发展与前景

高分子0801 姜彬彬16 高分子材料科学与工程，顾名思义，是研究有机及生物高分子材料的制备、结构、性能和加工应用的高新技术专业。目前高分子材料已被广泛应用于生活、生产、科研和国防等各个领域，成为我国科学研究的一个重点领域。近代科学技术与工业的进步，为高分子材料学科的发展开拓了更广泛的前景。高分子材料已由传统的有机材料向具有光、电、磁、生物和分离效应的功能材料延伸。高分子结构材料正朝着高强度、高韧性、耐高温、耐极端条件的高性能材料发展，为航天航空、近代通讯、电子工程、生物工程、医疗卫生和环境保护等各个方面提供各种新型材料。

高分子材料与工程属于理工科类，是研究有机及生物高分子材料的制备、结构、性能和加工应用的高新技术专业。高分子科学的形成可以追溯到19世纪30年代，但直到20世纪70年代，才得到全面的发展。80年代初，高分子的三大合成材料（塑料、橡胶、纤维）的总产量超过亿吨，高分子工业体系在整个经济中占有举足轻重的地位。目前高分子材料已被广泛应用于生活、生产、科研和国防等各个领域，成为我国科学研究的一个重点领域。

但俗话说万事开头难，高分子学说创立之前，高分子学科历史上的几次重要事件给我们带来的思想上得冲击，是值得我们去瞻仰的。

1.1天然橡胶及其硫化工艺

英国人把原产于巴西的橡胶树引种到了东南亚，使橡胶树得以推广，当时的橡胶主要用于制造防雨布、防雨鞋等。但是无法克服夏天发粘，冬天变脆的问题，难于真正推广应用。

1839年，美国人goodyear受当时钢铁工业发展的启示，开始尝试用各种化学品对橡胶进行改性，但是始终不太成功，包括用硫磺。后来一次偶然性的事故给他带来了成功，他在研究保存橡胶的方法时，不小心把橡胶和硫磺的混合物洒在了热火炉上，他把它刮起来，冷却后发现这东西再没有了粘性，而且还具有弹性，不再溶解。他沿着这条路线走下去，终于发明了橡胶的硫化技术。是他本人并没有获得好处，为了获得专利权他打了好几年的官司，身背20多万美元的债务，穷困交加，死于1860年。他死后，官司胜诉.1898年，美国建立了第一家汽车轮胎公司，为了纪念goodyear该公司就以其名字作为商标，至今仍然是世界上最大的轮胎生产业，也正是由于他的贡献，所有橡胶的交联技术统称为硫化，不管用不用硫磺。他的成功说明学科之间的相互渗透是非常重要的。

1.2赛璐珞和赛璐玢

瑞士科学家舍拜恩是一个实验迷，他除了在实验室进行实验以外，还把实验室搬到了自己的厨房。一次实验时，他不小心将盛有浓硝酸和浓硫酸混酸的烧瓶打破，酸液流到了地上，他顺手拿起夫人的围裙擦掉了酸液，并用水冲洗后，开始在火炉上烘烤，结果围裙在没有很干的情况下突然着了火，这令舍拜恩非常震惊。他开始设计实验让纤维素和硝酸、硫酸反应，发现是硝酸与纤维素发生了反应，而硫酸只是催化剂发明了硝酸纤维素。它极易燃烧，剧烈燃烧可以发生爆炸，而且基本没有烟，逐渐代替了黑火药成为炸药，当时的欧洲很多国家建立了被称为火棉炸药的生产企业，但是硝酸纤维素太容易燃烧了，造成了很多爆炸事故，损失惨重，诺贝尔发明了tnt炸药后，它作为炸药方面的应用被遗弃。当时美国的贵族们流行打台球，台球最初由象牙制造，价格昂贵，同时来源受到极大限制，有一家公司出资1万美元悬赏寻找制造台球的原料。hyaat将樟脑等掺入硝酸纤维素发明了赛璐珞，樟脑作为增塑剂加入硝酸纤维素用于代替象牙制造台球，获得1万美元的奖金，电影胶片、玩具等很多制品都开始由赛璐珞制造，但是极容易燃烧，慢被淘汰，后来醋酸纤维素赛璐玢代替赛璐珞，其燃烧性和脆性大大下降，可以制造薄膜和纤维。由围裙着火引起的发明，在科学上一定要做一个有心人，不要错过任何一个发现尤其是意外的发现。

1.3酚醛树脂的发明

20世纪初，随着电器工业的发展，需要大量的绝缘材料，当时的绝缘材料是虫胶，一种产于东南亚的紫胶虫的树脂分泌物，但是其产量远远不能满足，仅美国年需虫胶量就需要150亿只紫胶虫，因此寻紫胶虫的树脂分泌物，胶的替代物成为科学家的研究热点。

1907年，德国科学家贝克兰德为了寻找虫胶的替代物，在查阅科技文献时注意到，诺贝尔奖获得者“染料化学之父”bayer曾经报道，苯酚和甲醛反应容易生成一种粘稠的液体，可以固化，牢牢粘于瓶底，其原意是提醒人们如何避免这种现象的出现，以免造成反应瓶报废，但是贝克兰德反其道而行之，开始设计实验来进行苯酚和甲醛的反应，最终发明了酚醛树脂，并通过木粉等增强后，既可以完全代替虫胶作绝缘材料，也可以做成各种各样的电木等材料，至今仍在广泛使用。这是真正的第一个人工合成高分子材料。贝克兰德实事求是的态度和不迷信权威的精神是其成功的关键，贝克兰德发明酚醛树脂后又通过加入木粉而发明了电木，解决了酚醛树脂的增强问题。

而高分子材料的发展历程远不止这些，以下是高分子发展一览表。

15世纪

美洲玛雅人用天然橡胶做容器，雨具等生活用品。

1839

美国人古德伊尔(Charles Goodyear)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。

1869

美国的海厄特(John Wesley Hyatt,1837-1920)把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，制造出了第一种人工合成塑料“赛璐珞”(cellulose)。

1887

Count Hilaire de Chardonnet用硝化纤维素的溶液进行纺丝，制得了第一种人造丝。

1909

美国人贝克兰(Leo Baekeland)用苯酚与甲醛反应制造出第一种完全人工合成的塑料--酚醛树酯。

1920

施陶丁格(Hermann Staudinger)发表了"关于聚合反应"(Uber Polymerization)的论文提出：高分子物质是由具有相同化学结构的单体经过化学反应(聚合)，通过化学键连接在一起的大分子化合物，高分子或聚合物一词即源于此。

1926

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。

1926

美国化学家Waldo Semon合成了聚氯乙烯，并于1927年实现了工业化生产。

1930

聚苯乙烯(PS)发明。

1932

施陶丁格(Hermann Staudinger)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》成为高分子化学作为一门新兴学科建立的标志。

1935

杜邦公司基础化学研究所有机化学部的卡罗瑟斯(Wallace H. Carothers，1896-1937)合成出聚酰胺66，即尼龙。尼龙在1938年实现工业化生产。

1930