高分子化学

历程

高分子化学是从研究植物中的长纤维开始的。1777年Henri Braconnot的工作和1846年Christian Schönbein的工作导致了硝化纤维素的发现。硝化纤维素经樟脑处理后可制成纤维素。化学家将纤维素溶解在乙醚或丙酮中，制成胶凝剂。自美国内战以来，医生们就开始使用科洛迪恩作为伤口敷料。1865年，醋酸纤维素首次被制备出来。1834年，弗里德里希-路德斯多夫和纳撒尼尔-海沃德独立地发现，在天然橡胶（聚异戊二烯）原料中加入硫有助于防止材料变粘。1844年，查尔斯-古德伊尔获得了用硫磺和加热硫化橡胶的美国专利。托马斯-汉考克在一年前在英国获得了相同工艺的专利。

1884年，Hilaire de Chardonnet以再生纤维素或粘胶人造丝为基础，创办了第一家人造纤维工厂，作为丝绸的替代品，但它非常易燃。1907年，Leo Baekeland发明了第一种合成聚合物，一种名为Bakelite的热固性酚醛树脂。大约在同一时间，Hermann Leuchs报道了N-羧基酐的合成及其与亲核剂反应后的高分子量产物。但Leuchs并没有把它们称为聚合物，可能是由于他的直接主管Emil Fischer的强烈观点，否认任何共价分子超过6000道尔顿的可能性。玻璃纸是由Jocques Brandenberger在1908年发明的，他将粘胶人造丝片喷入酸浴中。

1922年，Hermann Staudinger（德国化学家）提出，聚合物是由原子组成的长链，通过共价键固定在一起。他还提出将这些化合物命名为"高分子"。在此之前，科学家们认为聚合物是由小分子组成的簇状物（称为胶体），没有确定的分子量，由一种未知的力量固定在一起。施陶丁格于1953年获得诺贝尔化学奖。

华莱士-卡罗瑟斯在1931年发明了第一种合成橡胶，称为氯丁橡胶。氯丁橡胶是第一种聚酯。1935年，Carothers又发明了尼龙，一种真正的丝绸替代品。保罗-弗洛里因在20世纪50年代对溶液中聚合物随机线圈构型的研究，于1974年获得诺贝尔化学奖。Stephanie Kwolek开发了一种芳纶，即芳香尼龙，命名为Kevlar，1966年获得专利。

现在有大量的商用聚合物。它们包括碳纤维-环氧树脂、聚苯乙烯-聚丁二烯（HIPS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）等复合材料。化学家在设计商用聚合物时，要结合其各种成分的最佳性能。例如，用于汽车发动机的特殊聚合物被设计成可以在高温下工作。

在大学引进高分子化学的教学和研究项目之前，需要很长时间。1940年，在Hermann Staudinger的指导下，德国弗莱堡成立了"Makromolekulare Chemie研究所"。在美国，Herman Mark于1941年在布鲁克林理工学院（现纽约大学理工学院）成立了"聚合物研究所"（PRI）。PRI的几百名毕业生在美国聚合物行业和学术界发挥了重要作用。其他PRI分别于1961年由Richard S. Stein在马萨诸塞大学阿默斯特分校、1967年由Eric Baer在凯斯西储大学和1988年在阿克伦大学成立。