文档介绍：第 1 章绪论
高分子材料科学概述
材料、能源、信息是当代科学技术的三大支柱。材料科学是当今世界的带头学科
之一。材料又是一切技术发展的物质基础。人类的生活和社会的发展总是离不开材料,
而新材料的出现又推动生活和社会的发展。人们使用及制造材料虽已有几千年的历
史,但材料成为一门科学——材料科学,仅有 30 多年的时间,此为一门新兴学科,
是一门集众多基础学科与工程应用学科相互交叉、渗透、融合的综合学科,因而对于
材料科学的研究,具有深远的意义。
高分子材料是材料领域中的新秀,它的出现带来了材料领域中的重大变革。目前
高分子材料在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域得到广泛应用,已成为现代社
会生活中衣、食、住、行、用各个方面所不可缺少的材料。高分子材料由于原料来源
丰富,制造方便,品种繁多,用途广泛,因此在材料领域中的地位日益突出,增长最
快,产量相当于金属、木材和水泥的总和。高分子材料不仅为工农业生产及人们的日
常生活提供不可缺少的材料,而且为发展高新技术提供更多更有效的高性能结构材
料、高功能材料以及满足各种特殊用途的专用材料。
高分子材料科学的产生
高分子材料也称为聚合物材料,它是以高分子化合物(树脂)为基体,再配有其
它添加剂(助剂)所构成的材料。
高分子材料包括天然高分子材料,如棉、麻、丝、毛等;由天然高分子原料经化
学加工而成的改性高分子材料,如粘胶纤维、醋酸纤维、改性淀粉等;以及由小分子
化合物通过聚合反应合成的合成高分子材料,如聚***乙烯树脂,顺丁橡胶,丙烯酸涂
料等。
高分子材料学就是在高分子科学的基础上研究这些材料(高分子材料)的内部结
构,各种性能及其应用的一门学科。
高分子科学是研究高分子化合物的合成、改性、高分子及其聚集态的结构、性能、
聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科。它由高分子化学、高分子物理学、高分
子工程学三个分支学科领域所组成,其主要研究目标是为人类获取高分子新材料提供
理论依据和制备工艺。高分子科学具有广阔的开发新材料的背景,二十世纪三十年代
首先由有机化学派生出高分子化学,当时恰好处在世界经济飞跃发展的氛围中,对新
材料的需求日益迫切,因此高分子化学进而又融合了物理化学、物理学、数学、工程
学、医学等有关学科的内容,逐渐形成了高分子科学这门独立的综合性学科,现在的
高分子科学已经形成了高分子化学、高分子物理、高分子工程三个分支领域相互交融、
相互促进的整体学科。
高分子科学的范围极其广泛,它的三大领域各自都包含着丰富的内容。
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:是高分子科学的反应理论基础,高分子化学主要研究高分子化合
物的分子设计、合成、改性等内容,它担负着为高分子科学提供新化合物,新材料。
主要研究内容包括:聚合反应与聚合方法、功能高分子与特殊性能高分子、天然高分
子及其它高分子化学反应等方面。
:是高分子科学的结构理论基础,它指导着高分子化合物的分子设
计和高聚物作为材料的合理使用。高分子物理领域的研究内容包括:各种高分子结构
及其聚集态结构,高分子及其聚集态的性能、表征方法,结构与性能、结构与外场力
影响之间的相互关系。
: 是高分子科学和高分子工业之间的衔接点,包括高分子化合物生
产合成方法,制品的加工成型方法,高分子工程领域的研究及聚合反应工程,高分子成
型工艺,聚合物作为塑料,纤维,橡胶,薄膜,涂料等材料使用时的加工成型过程中
的物理化学变化,高分子成型理论和成型方法等内容。
高分子科学的研究成果孕育和保证了高分子材料的开发,各种新型高分子材料的
研制和开发,又反过来推动和促进了高分子科学的深化,使其发展到更高的水平。
高分子材料的发展简史
高分子材料的发展大致经历了三个时期,即:天然高分子的利用与加工,天然高
分子的改性和合成,高分子的工业生产(高分子科学的建立)。
天然存在的高分子很多,例如动物体细胞内的蛋白质、毛、角、革、胶,植物细
胞壁的纤维素、淀粉,橡胶植物中的橡胶,凝结的桐油,某些昆虫分泌的虫胶,针叶
树埋于地下数万年后形成的琥珀等,都是高分子化合物。人类很早就开始利用这些天
然高分子了,特别是纤维、皮革和橡胶。例如我国商朝时蚕丝业就已极为发达,汉唐
时代丝绸已行销国外,战国时代纺织业也很发达。公元 105 年(东汉)已发明造纸术。
至于用皮革、毛裘作为衣着和利用淀粉发酵的历史就更为久远了。
由于工业的发展,天然高分子已远远不能满足需要,十九世纪中叶以后,人们发
明了加工和改性天然高分子的方法,如用天然橡胶经过硫化制成橡皮和硬质橡胶;用
化学方法使纤维素改性为***