高物进展第1讲_序论及理想链

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1、《高分子物理进展》第一讲绪论、理想链主讲教师：汪晓东教授1第一章　绪论2授课提纲第一节高分子学科的建立及发展史第二节高分子学科的主要内容及前沿领域第三节高分子结构的重要特征第四节《高分子物理进展》主要授课内容3第一节　高分子学科的建立及发展史基本概念什么是高分子（Macromolecule）？由大量原子组成的物质被称为高分子。高分子具有相对较高的分子质量（分子量）其分子量从数百至百万不等，某些生物高分子的分子量可达数亿。高分子对其结构没有特定的要求，如酶是大分子，由20多个不同取代R基以非重复序列排列的几百个或数千个氨基酸单元组成。4聚

2、合物(Polymer)的定义及名称由来Poly多的意思，mer是体的意思。直意：多体；该词来源于希腊语。参考oligomer和monomer两词的用法；单体经聚合反应而形成的、由许多重复单元以共价健形成的具有较大分子量的分子。分子量很大，从几千到数百万不等；由若干重复单元通过共价键相互连接而组成；聚合物的综合性能不再受额外增加或减少重复单元数量的影响。5StoneAge(史前几百至几十万年)BronzeAge(BC4000~AD)IronAge(BC1500~)？人工合成材料时代(AD1830~)人工合成的高分子材料材料设计或称分子设计型材

3、料智能材料（功能、结构、生物材料智能化）6第一阶段（萌芽期）——19世纪30年代～20世纪20年代，对高分子初步认识的阶段。第二阶段（争鸣期）——20世纪20年代～20世纪40年代，高分子演说建立和兴起的重要时期。第三阶段（发展期）——20世纪50年代～20世纪60年代，高分子理论的形成及完善，高分子合成技术的发展。第四阶段（三维立体发展期）——20世纪70年代以来，高分子科学与其它学科融合、交叉、及相互渗透。7第一阶段19世纪的中叶以前，木材、棉、麻、丝、毛、漆、橡胶、皮革和各种树脂等天然高分子材料都已经在人们的生活和生产中得到了广泛的应

4、用。1839年，Goodyear发明了天然橡胶的硫化；1855年，Parks由硝化纤维素和樟脑制得赛璐珞塑料；1883年，deChardonnet把天然纤维制成人造丝；1910年，Backeland对提出了酚醛树脂的制造加工专利。19世纪30年代～20世纪20年代，是高分子学科的萌芽期，在Staudinger提出“大分子线链形结构”概念之前。8理论方面的认识1877年，Kekule指出：绝大多数与生命直接联系在一起的天然有机物蛋白质、淀粉、纤维素可以由很长的链组成，并且这种特殊的结构决定它们具有特殊的性质。1893年，Fischer将氨基酸

5、逐个连接成多肽，制备了聚合度为30的单分散多肽，证明多肽是由许多氨基酸单元通过正常的－CO－NH－化学键相连而成的线型长链分子，这一工作孕育了高分子学说的基本思想。在20世纪20年代，是胶体化学研究甚为活跃的时期。当时人们对高分子的认识受到当时学术界权威的“胶体”概念的影响。当时许多著名的科学家都坚持认为，对于纤维素、淀粉、蛋白质、橡胶等这些既没有没有明确的熔点又不能蒸馏或重结晶纯化的材料，通常都被看作是具有“胶体行为”的小分子的缔合体。9第二阶段20世纪20年代～20世纪30年代，是高分子学科建立和兴起的时期，同时也存在很大的争议，其标志

6、性事件是Staudinger提出了“大分子的概念”。HermannStaudinger(1881-1965)：德国科学家，由于在高分子研究方面的巨大贡献，荣获了1953年的Nobel化学奖。1917年，Staudinger向瑞士化学会做的一次有关橡胶的演讲中，Staudinger最早提到了关于“高分子化合物是由以共价键连接的长链分子所组成”的猜想；1920年，Staudinger发表了他的划时代的文献《论聚合》，提出了链结构模型；1932年，Staudinger出版了他全面阐述高分子学科的著作《高分子有机化合物》。10由于当时高分子的降解和

7、当时实验方法的粗糙，使分子量的测定不能重复，这又给那些胶体缔合论者找到了反对大分子学说的借口。他们认为用溶液的依数性所测得的不是溶质的分子量，而是胶粒的重量，因胶粒不稳定，所以结果不重复。使得高分子的概念存在很大的争议。随着人们改进了实验方法，通过渗透压，端基分析法测定高分子化合物的分子量，所得结果一致。用超离心机把含有蛋白质的胶体溶液在不同的温度和不同的盐溶液中进行超离心分析时，证明分子量是均一的。电泳法研究结果表明，对于一定的蛋白质，每单位质量所带的电荷数总是相等的。此外也成功地获得了尿素酶的结晶。这许多发现都是用胶体缔合的理论所不能解

8、释的。因此，在1930年初，才认识到在有机胶体中所遇到的是真正的高分子。通过大量的实验事实，例如分子量的测定等结果雄辩地证明了高分子的存在，终于使Staudinger全新的高分子