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化學(xué)高分子論文8篇

時(shí)間:2024-02-04 16:54:50

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化學(xué)高分子論文

篇1

1.1教學(xué)理念上,注重調(diào)動(dòng)學(xué)生自身主動(dòng)性

應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)理念要求在繼承傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,大力創(chuàng)新教育觀念,堅(jiān)持以學(xué)生為本,調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性[3]。作為一門(mén)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng),高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要取得良好的教學(xué)效果,必然要更新教學(xué)理念。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位下,我們確立了以學(xué)生為中心地位,尊重學(xué)生意愿,充分發(fā)揮學(xué)生能動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新性的教學(xué)理念。在教學(xué)過(guò)程中,讓學(xué)生占據(jù)課堂的主導(dǎo)地位,將教師的被動(dòng)教變?yōu)閷W(xué)生的主動(dòng)學(xué),教師定位于學(xué)生實(shí)驗(yàn)的組織者。教師的主要作用不是講解,而是組織學(xué)生主動(dòng)思考、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。課堂上,教師不再用權(quán)威性的語(yǔ)言告訴學(xué)生,什么時(shí)候準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn),選擇什么樣的試劑,而是把自己融入學(xué)生中,和學(xué)生一起討論和思考,學(xué)生由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng),成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的中心。鼓勵(lì)學(xué)生自己制定標(biāo)準(zhǔn),自己確定實(shí)驗(yàn)步驟,允許按自己設(shè)計(jì)的預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)行實(shí)驗(yàn),如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),自己分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題及解決辦法。實(shí)驗(yàn)結(jié)束,鼓勵(lì)學(xué)生自己點(diǎn)評(píng),交流實(shí)驗(yàn)過(guò)程,總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn),分析失敗原因。

1.2在教學(xué)載體上,為學(xué)生提供充實(shí)的實(shí)驗(yàn)材料

在教學(xué)過(guò)程中,教師工作的重點(diǎn)是為學(xué)生提供大量的學(xué)習(xí)資源,使學(xué)生處于一種可以選擇的、能滿足他們需求的自由實(shí)驗(yàn)環(huán)境。通過(guò)開(kāi)發(fā)《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課件增設(shè)多媒體教學(xué)內(nèi)容,將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、基本儀器操作使用等制作課件,并將課程資料上網(wǎng),學(xué)生直接申請(qǐng)下載、預(yù)約實(shí)驗(yàn)。通過(guò)多媒體實(shí)驗(yàn)演示,讓學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi),直觀的掌握更多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,節(jié)省了課堂時(shí)間,提高了授課的實(shí)效性,為學(xué)生的個(gè)性培養(yǎng)和自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了有利的條件。學(xué)生也可自行擬定設(shè)計(jì)課題,學(xué)生自己查閱資料,預(yù)約教師進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行指導(dǎo)。對(duì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)的或自帶課題的實(shí)驗(yàn),只要所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案合理、實(shí)驗(yàn)條件許可,就允許進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主人。上述課程改革,《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程已被評(píng)為校級(jí)精品課程。另一方面,逐漸開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備。常用的玻璃儀器由學(xué)生自己保管。大型儀器,如紅外光譜、元素分析、激光粒徑測(cè)定儀、X射線衍射儀、掃描電鏡等為學(xué)生全部免費(fèi)開(kāi)放,學(xué)生通過(guò)提前預(yù)約,可對(duì)實(shí)驗(yàn)中制備的化合物隨時(shí)進(jìn)行分析表征。

1.3改革教學(xué)內(nèi)容,增設(shè)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

為了增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和獨(dú)立思考能力,在教學(xué)中注重理論與實(shí)踐相結(jié)合,結(jié)合高分子化學(xué)的基本問(wèn)題,將科研成果轉(zhuǎn)化為可供學(xué)生實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容改革教學(xué)內(nèi)容,重新編寫(xiě)《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū),刪除了部分內(nèi)容陳舊的驗(yàn)證性和基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn),增設(shè)綜合性、探索性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性、新穎性。通過(guò)精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容使學(xué)生加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí),了解高分子化學(xué)領(lǐng)域的飛速發(fā)展和高分子材料在人們的日常生活和高科技領(lǐng)域中的應(yīng)用,為學(xué)生將來(lái)走向工作崗位奠定基礎(chǔ)。在教學(xué)內(nèi)容上,不設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)答案,挑選應(yīng)用性和綜合性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)。將傳統(tǒng)的單純“灌注式”理論教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)?教學(xué)-文獻(xiàn)查找-文獻(xiàn)綜述-匯報(bào)交流-自主實(shí)驗(yàn)"的多環(huán)節(jié)、多方式、互動(dòng)性、研究性、開(kāi)放式教學(xué)。如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上增選“聚乙烯醇的縮醛化制備膠水”的實(shí)驗(yàn)。此實(shí)驗(yàn)應(yīng)用性很強(qiáng),讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)親身感受高分子化學(xué)的重要意義和實(shí)用價(jià)值,增強(qiáng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出濃烈的興趣,相互之間探討實(shí)驗(yàn)的工藝過(guò)程和應(yīng)該注意的事項(xiàng),對(duì)制備的膠水質(zhì)量互相比較并查找原因,收到了良好的教學(xué)效果。在"苯乙烯分散聚合的實(shí)驗(yàn)"中,對(duì)同一單體選用不同的分散劑,包括有機(jī)分散劑、無(wú)機(jī)分散劑及復(fù)合分散劑。通過(guò)改變引發(fā)劑用量、攪拌速度等,使不同組的學(xué)生在不同的聚合條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),然后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較、討論和總結(jié)。對(duì)于設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn),教師提前一周告知實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,提供部分參考目錄,供學(xué)生查閱。學(xué)生自己設(shè)計(jì)出可行性的實(shí)驗(yàn)方案,經(jīng)教師批準(zhǔn)后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。目前已開(kāi)設(shè)的設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)都是以高分子領(lǐng)域中的最新研究成果并結(jié)合本院教師的科研項(xiàng)目與科研經(jīng)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的,如"溫度和pH值敏感性水凝膠的制備及對(duì)藥物的釋放性能"、"無(wú)皂乳液聚合制備核-殼結(jié)構(gòu)聚合物"等。設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè),能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。使學(xué)生把自己所學(xué)的理論知識(shí)、書(shū)面知識(shí)和科學(xué)研究緊密相結(jié)合,提高了學(xué)生對(duì)于科學(xué)研究的認(rèn)識(shí),同時(shí)激發(fā)和促進(jìn)了學(xué)生的科研興趣。

1.4考核方式上,采取組合式考核,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

實(shí)驗(yàn)考核是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié),是激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)和鞏固知識(shí)、檢查教學(xué)效果、改革教學(xué)方法的重要手段。多年來(lái),我校沿襲的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)考核辦法是實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末理論筆試各占50%。該考核方法導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作重視程度不夠,考試前死記理論知識(shí),綜合實(shí)踐能力薄弱。在應(yīng)用型型人才培養(yǎng)的要求下,我們改革了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核方法,建立了平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)操作考核和筆試相結(jié)合的新型考核模式,使實(shí)驗(yàn)課的考核和評(píng)價(jià)能夠更加科學(xué)化和合理化。在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核過(guò)程中,采取平時(shí)考核和實(shí)驗(yàn)考試考核相結(jié)合的辦法。平時(shí)考核側(cè)重于對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)情況的評(píng)價(jià),包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)考試考核既要考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本操作和綜合運(yùn)用能力又要檢驗(yàn)學(xué)生掌握的理論知識(shí)??荚囍敖處熢O(shè)定合理的考核內(nèi)容,包括在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)和理論抽查。實(shí)驗(yàn)考試時(shí),將學(xué)生每4~5人一組進(jìn)行分批考試,通過(guò)考察學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作,實(shí)驗(yàn)方案、儀器安裝、結(jié)果處理以及產(chǎn)品質(zhì)量等,考查學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)技能情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的條理性、實(shí)驗(yàn)操作情況以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)考試進(jìn)行評(píng)分。操作考試結(jié)束后,針對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的理論知識(shí)隨機(jī)抽查3~5個(gè)簡(jiǎn)答題,考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。通過(guò)平時(shí)考核和實(shí)驗(yàn)考試考核相結(jié)合的方式,能科學(xué)有效地對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)效果評(píng)定,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2結(jié)語(yǔ)

篇2

導(dǎo)電高分子的發(fā)現(xiàn)充滿了戲劇性。1967年,白川英樹(shù)的研究生做實(shí)驗(yàn)時(shí)錯(cuò)用了一千倍的催化劑,加上攪拌器湊巧停止,在溶液表面生成了銀色的薄膜狀物。白川英樹(shù)以此為切入點(diǎn),進(jìn)行了深入細(xì)致的研究,終于發(fā)現(xiàn)制備膜狀聚乙炔的有效方法。1975年,美國(guó)的Macdiarmid教授偶然見(jiàn)到白川英樹(shù)的金屬光澤的膜狀聚乙炔后,立即邀請(qǐng)他去美國(guó)與Heeger合作研究。后來(lái),三人一起獲得了2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),也被傳為佳話。與硝酸纖維素、炭黑增強(qiáng)橡膠等發(fā)現(xiàn)一樣,聚乙炔膜的發(fā)現(xiàn)也是“偶然的”。這個(gè)故事也教育我們合作的重要性“。這是我的idea,說(shuō)出去會(huì)不會(huì)被別人學(xué)去了?”具有知識(shí)保護(hù)意識(shí)固然重要,合作交流能夠更快、更有效地促進(jìn)研究的發(fā)展,科研中需要有團(tuán)隊(duì)精神。

二、Crothers與尼龍66

深受女士喜愛(ài)的尼龍襪無(wú)疑是引出縮聚反應(yīng)的最佳例子。尼龍襪在全美首次發(fā)售時(shí),每人限購(gòu)一雙,500萬(wàn)雙當(dāng)天告罄,沒(méi)有買(mǎi)到尼龍襪的人在裸腿上畫(huà)紋路冒充絲襪。那么引起如此轟動(dòng)的商品是如何制造出來(lái)的?這個(gè)問(wèn)題吊起了學(xué)生的胃口,他們對(duì)相應(yīng)的知識(shí)特別用心。1928年,杜邦公司成立了基礎(chǔ)化學(xué)研究所,Crothers受聘擔(dān)任該所的負(fù)責(zé)人,并決心利用二元醇和二元酸的縮聚來(lái)支持當(dāng)時(shí)剛剛提出的高分子學(xué)說(shuō)。在實(shí)驗(yàn)中,同事偶然發(fā)現(xiàn)熔融的聚酯可以抽絲,Crothers意識(shí)到這是紡絲原料的特性,并展開(kāi)了大量的研究??朔鞣N困難后,最終得到了尼龍66纖維。尼龍66的出現(xiàn)不僅有力的支持了高分子學(xué)說(shuō),也深入改變了人們的生活。尼龍的發(fā)現(xiàn)離不開(kāi)Crothers。同樣讓人稱道的還有杜邦公司,能夠在經(jīng)濟(jì)大蕭條時(shí)期拿出一筆巨款支持沒(méi)有明確應(yīng)用目的的基礎(chǔ)研究,需要敏銳的眼光和巨大的勇氣。注重基礎(chǔ)研究,在今天也有著重要的借鑒意義。

三、塑料之父———Baekeland

作為第一種人造聚合物———酚醛樹(shù)脂的發(fā)明者,Baekeland是一個(gè)傳奇人物。他21歲就獲得了博士學(xué)位,專利意識(shí)非常強(qiáng)。發(fā)明Velox相紙后,故意在專利中省略一兩步。結(jié)果柯達(dá)公司不得不兩次出資購(gòu)買(mǎi)。在發(fā)明酚醛樹(shù)脂后,Baekeland及時(shí)申請(qǐng)了專利(僅比同行早一天),也得到了塑料之父之稱。Baekeland的幸運(yùn)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)讓人感嘆不已。酚醛樹(shù)脂的發(fā)明也是一個(gè)成功的科研案例。Baekeland敏銳地意識(shí)到絕緣材料在剛剛興起的電力工業(yè)中的巨大市場(chǎng),將研究目標(biāo)確定為尋找天然絕緣材料的替代品。他沒(méi)有立即進(jìn)行實(shí)驗(yàn),先是充分進(jìn)行了文獻(xiàn)調(diào)研。發(fā)現(xiàn)早在1872年德國(guó)化學(xué)家Vaeyer曾把苯酚和甲醛混合產(chǎn)生一種樹(shù)脂狀物質(zhì),指出在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)防止它的產(chǎn)生。Baekeland反其道而行之,加熱加壓來(lái)加快反應(yīng),得到琥珀樣的樣品,并最終掌握了酚醛樹(shù)脂的制備方法。他于1907年申請(qǐng)了專利,這年也被視為塑料元年。這個(gè)故事充分說(shuō)明了科學(xué)研究的選題和文獻(xiàn)調(diào)研的重要性,在閱讀文獻(xiàn)時(shí)要注意批判性閱讀,不迷信已有的解釋。

四、配位聚合和Ziegler-Natta

1953年Ziegler在用乙基鋁使乙烯加成的一次偶然失敗中發(fā)現(xiàn),鎳會(huì)抑制反應(yīng)進(jìn)行,其他過(guò)渡金屬也有類(lèi)似作用。他給博士生Breil的論文題目是“系統(tǒng)地實(shí)驗(yàn)整個(gè)周期表的元素”來(lái)對(duì)這一作用進(jìn)行研究!有趣的是,最終研究得到了一種能使乙烯迅速聚合成為高分子量聚乙烯的催化劑。事實(shí)恰好與預(yù)料的相反,這充分說(shuō)明,和預(yù)期不同的結(jié)果不見(jiàn)得是壞結(jié)果!Natta的成功無(wú)疑是跟蹤世界研究前沿的結(jié)果。他在Ziegler催化劑研究之初就派人過(guò)去接受指導(dǎo)。在用改進(jìn)后的催化劑進(jìn)行了丙烯聚合后,Natta發(fā)現(xiàn)它含有高結(jié)晶部分,敏銳地“把新的結(jié)晶聚合物的結(jié)構(gòu)歸之于主鏈或至少相當(dāng)長(zhǎng)部分的主鏈上的不對(duì)稱碳原子都采取了相同的構(gòu)型”。Natta文章因未披露催化劑的本質(zhì)這一關(guān)鍵問(wèn)題,初審被拒稿。而作為編輯的Flory則意識(shí)到了文章不尋常的意義,更改了裁決才使得文章得以發(fā)表。與Ziegler-Natta的成功相對(duì)的是,1943年Fischer希望能找到使乙烯聚合成油的方法,發(fā)現(xiàn)“當(dāng)三氯化鋁與四氯化鈦并用作催化劑時(shí),液態(tài)產(chǎn)物減少而有利于生成固態(tài)物”,因此似乎是失望多于希望。另外,Ziegler的學(xué)生Wesslan制備聚丙烯后,發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的熔點(diǎn)高于聚乙烯,他肯定自己錯(cuò)了,他不相信支化會(huì)提高石蠟烴的熔點(diǎn)。他沒(méi)有認(rèn)識(shí)到熔點(diǎn)升高的意義。這兩個(gè)故事也從反面再次印證了如何看待實(shí)驗(yàn)中的意外。高分子史上還有更多的歷史故事,如“的確良”(滌綸),田中耕一發(fā)現(xiàn)質(zhì)譜離子化新方法,聚四氟乙烯和高壓聚乙烯的發(fā)現(xiàn)等。在高分子化學(xué)教學(xué)中適當(dāng)穿插相應(yīng)的歷史故事,不僅可以增加課堂的趣味性,還有助于學(xué)生了解科學(xué)家思考問(wèn)題的方式,學(xué)習(xí)他們成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn),培養(yǎng)學(xué)生思考研究的能力。

五、結(jié)語(yǔ)

篇3

一、從天然樹(shù)脂到合成樹(shù)脂

一些樹(shù)木的分泌物常會(huì)形成樹(shù)脂,不過(guò)琥珀卻是樹(shù)脂的化石,蟲(chóng)膠雖然也被看成樹(shù)脂,但卻是紫膠蟲(chóng)分泌在樹(shù)上的沉積物。由蟲(chóng)膠制成的蟲(chóng)膠漆,最初只用作木材的防腐劑,但隨著電機(jī)的發(fā)明又成為最早使用的絕緣漆。然而進(jìn)入20世紀(jì)后,天然產(chǎn)物已無(wú)法滿足電氣化的需要,促使人們不得不尋找新的廉價(jià)代用品。

早在1872年德國(guó)化學(xué)家拜耳(A.Bayer)首先發(fā)現(xiàn)苯酚與甲醛在酸性條件下加熱時(shí)能迅速結(jié)成紅褐色硬塊或粘稠物,但因它們無(wú)法用經(jīng)典方法純化而停止實(shí)驗(yàn)。20世紀(jì)以后,苯酚已經(jīng)能從煤焦油中大量獲得,甲醛也作為防腐劑大量生產(chǎn),因此二者的反應(yīng)產(chǎn)物更加引人關(guān)注,希望開(kāi)發(fā)出有用的產(chǎn)品,盡管先后有許多人為之花費(fèi)了巨大勞動(dòng),但都沒(méi)有達(dá)到預(yù)期結(jié)果。1904年,貝克蘭和他的助手也開(kāi)展這項(xiàng)研究,最初目的只是希望能制成代替天然樹(shù)脂的絕緣漆,經(jīng)過(guò)三年的艱苦努力,終于在1907年的夏天,不僅制出了絕緣漆,而且還制出了真正的合成可塑性材料——Bakelite,它就是人們熟知的“電木”、“膠木”或酚醛樹(shù)脂。

Bakelite一經(jīng)問(wèn)世,很快廠商發(fā)現(xiàn),它不但可以制造多種電絕緣品,而且還能制日用品,愛(ài)迪生(T.Edison)用于制造唱片,不久又在廣告中宣稱:已經(jīng)用Bakelite制出上千種產(chǎn)品,于是一時(shí)間把貝克蘭的發(fā)明譽(yù)為20世紀(jì)的“煉金術(shù)”。

以煤焦油為原粒的酚醛樹(shù)脂,在1940年以前一直居各種合成樹(shù)脂產(chǎn)量之首,每年達(dá)20多萬(wàn)噸,但此后隨著石油化工的發(fā)展,聚合型的合成樹(shù)脂如:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的產(chǎn)量也不斷擴(kuò)大,隨著眾多年產(chǎn)這類(lèi)產(chǎn)品10萬(wàn)噸以上大型廠的建立,它們已成當(dāng)今產(chǎn)量最多的四類(lèi)合成樹(shù)脂。合成樹(shù)脂再加上添加劑,通過(guò)各種成型方法即得到塑料制品,到今天塑料的品種有幾十種,世界年產(chǎn)量在1.2億噸左右,我國(guó)也在500萬(wàn)噸以上,它們已經(jīng)成為生產(chǎn)、生活及國(guó)防建設(shè)的基礎(chǔ)材料。

二、從天然纖維到合成纖維

人類(lèi)使用棉、毛、絲、麻等天然纖維的歷史已經(jīng)有幾千年,但由于全球人口的不斷增加和對(duì)紡織品質(zhì)量的更高要求,從19世紀(jì)起,人們就為尋求新的紡織品原料而努力。

1846年制成硝化纖維;1857年制成銅氨纖維;1865年制成醋酸纖維;1891年制成粘膠纖維。由于粘膠纖維的原料是來(lái)源豐富的木材漿粕、棉短絨及棉紗下腳料等,再加上制成的纖維性能好,以至它的產(chǎn)量到20世紀(jì)50年代已經(jīng)超過(guò)羊毛。

盡管上述幾種稱為“纖維素纖維”或“人造纖維”的出現(xiàn)是繼紡織機(jī)械發(fā)明之后的又一次紡織革命,但它仍意味著人只是用化學(xué)方法,對(duì)天然植物纖維的再加工,而通過(guò)化學(xué)方法,制取全合成的、性能更為優(yōu)異的紡織纖維階段,才迎來(lái)了第三次紡織革命。

1928年32歲的美國(guó)化學(xué)家卡羅塞斯(W.H.Carothers)博士從大學(xué)崗位上應(yīng)聘到杜邦公司,負(fù)責(zé)對(duì)不久前才興起的高分子化學(xué)的基礎(chǔ)研究,他們研究了多種脂肪族二元酸與二醇或二元胺的縮合反應(yīng),由于保證了反應(yīng)物料的嚴(yán)格配比,從而獲得分子量很高的縮聚物,但大多數(shù)產(chǎn)物的熔點(diǎn)偏低、不耐水,雖然有的可以抽絲,但不適于用做紡織纖維。反復(fù)不斷地失敗使卡羅塞斯在精神上受到很大打擊,以至身上經(jīng)常攜帶著一小瓶準(zhǔn)備自殺的氰化鉀。一直到工作6年后的1934年,終于在合成的數(shù)百種產(chǎn)品中,找到有希望成為優(yōu)良紡織纖維的聚酰胺-66,尼龍(Nylon)是它在投產(chǎn)時(shí)公司使用的商品名。

杜邦公司為了使它工業(yè)化,動(dòng)員了230多名各方面專家,花費(fèi)2200萬(wàn)美元,到1939年始正式投產(chǎn)。這一成功不僅是合成纖維的第一次重大突破,也是高分子科學(xué)的重要進(jìn)展。

尼龍投產(chǎn)后,杜邦公司馬上宣布他們生產(chǎn)了比蜘蛛絲還細(xì),比鋼還結(jié)實(shí)的全新有機(jī)纖維。盡管當(dāng)時(shí)第二次世界大戰(zhàn)已經(jīng)開(kāi)始,仍然引起各方面關(guān)注。用它織成的女絲襪,銷(xiāo)售第一天就賣(mài)出400萬(wàn)雙,報(bào)紙上還報(bào)道了當(dāng)時(shí)許多銷(xiāo)售店曾引起“尼龍騷動(dòng)”的場(chǎng)面,可惜的是卡羅塞斯本人卻沒(méi)有看到這種情況。41歲的他,雖然知道尼龍的研究已經(jīng)取得突破性進(jìn)展,但卻總感到心力交瘁地被失敗所纏繞,終于在1937年服毒自殺,留下深深的遺憾。

1938年德國(guó)研制出聚酰胺-6,即聚己內(nèi)酰胺;1941年英國(guó)制出了聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維,商品名Dacron、“的確涼”、或滌綸;1939年德國(guó)人又研制出聚丙烯腈纖維,但到1949年才在美國(guó)投產(chǎn),商品名Orlon,我國(guó)稱腈綸,此又出現(xiàn)多種新型合成纖維,滿足了多種需要,但從應(yīng)用范圍和技術(shù)成熟等方面看,仍以上述幾種為主,其產(chǎn)量約占總量的90%。

三、從天然橡膠到合成橡膠

自然界中雖然含有橡膠的植物很多,但能大量采膠的主要是生長(zhǎng)在熱帶雨區(qū)的巴西橡膠樹(shù)。從樹(shù)中流出的膠乳,經(jīng)過(guò)凝膠等工藝制成的生橡膠,最初只用于制造一些防水織物、手套、水壺等,但它受溫度的影響很大,熱時(shí)變粘,冷時(shí)變硬、變脆,因而用途很少。

1839年美國(guó)一家小型橡膠廠的廠主古德易(Goodyear)經(jīng)過(guò)反復(fù)摸索,發(fā)現(xiàn)生橡膠與硫黃混合加熱后能成為一種彈性好、不發(fā)粘的彈性體,這一發(fā)現(xiàn)推進(jìn)了橡膠工業(yè)迅速發(fā)展。在這之前,橡膠的年產(chǎn)量只有388噸,但到1937年已增加到100萬(wàn)噸,即100年間增加了2000倍,這在天然物質(zhì)利用史上是十分罕見(jiàn)的,尤其是1920年以后,由于汽車(chē)工業(yè)興起,進(jìn)一步擴(kuò)大需求,以致世界各國(guó)開(kāi)始把天然橡膠作為軍用戰(zhàn)略物資加以控制,這就迫使美、德等汽車(chē)大國(guó),但卻是天然橡膠的窮國(guó)開(kāi)展合成橡膠的研究,這種研究是以制造與天然橡膠相同物質(zhì)為目的開(kāi)始的,因?yàn)槿藗円阎怯啥鄠€(gè)異戊二烯分子通過(guò)順式加成形成的聚合體。

1914年爆發(fā)第一次世界大戰(zhàn),德國(guó)由于受到海上封鎖,開(kāi)展了強(qiáng)制性的合成橡膠研制和生產(chǎn),終于實(shí)現(xiàn)了以電石為原料合成甲基橡膠的工作,到終戰(zhàn)的1918年,共生產(chǎn)出2350噸。

戰(zhàn)后,由于暫時(shí)性天然橡膠過(guò)剩,使合成橡膠的生產(chǎn)也告中止,但其研究工作仍在進(jìn)行。先后研制成聚硫橡膠(1931年投產(chǎn))、氯丁橡膠(1932年)、丁苯橡膠(1934年)、丁腈橡膠(1937年)等。

第二次世界大戰(zhàn)期間,尤其是日本偷襲珍珠港、占領(lǐng)東南亞后,美國(guó)開(kāi)始擴(kuò)大合成橡膠生產(chǎn),并納入國(guó)防計(jì)劃,1942年產(chǎn)量達(dá)84.5萬(wàn)噸,其中丁苯橡膠為70.5萬(wàn)噸。1950年以后,由于出現(xiàn)了齊格勒納塔催化劑,在這種催化劑的作用下,生產(chǎn)出三種新型的定向聚合橡膠,其中的順丁橡膠,由于它的優(yōu)異性能,到20世紀(jì)80年代產(chǎn)量已上升到僅次于丁苯橡膠的第二位。此后又有熱塑性橡膠、粉末橡膠和液體橡膠等問(wèn)世,進(jìn)一步滿足了尖端科技發(fā)展的需要。

回顧過(guò)去,展望未來(lái),在新世紀(jì)里新技術(shù)將更加迅猛發(fā)展,與此同時(shí),作為技術(shù)革命物質(zhì)基礎(chǔ)的,以合成高分子為代表的新材料的研制和開(kāi)發(fā),也將越來(lái)越起著重要作用。

參考文獻(xiàn)

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