高分子物理与化学教案第一章
高分子物理课程电子教案
高分子物理课程电子教案第一章：高分子物理概述1.1 教学目标了解高分子的基本概念掌握高分子材料的分类和特点理解高分子物理的研究内容和方法1.2 教学内容高分子的定义和基本概念高分子材料的分类和特点高分子物理的研究内容和方法高分子材料的结构和性质关系1.3 教学方法采用多媒体课件进行讲解结合实例和案例分析高分子材料的分类和特点通过实验演示高分子物理的研究方法和原理1.4 教学评估课堂提问和讨论课后作业和练习题实验报告和分析第二章：高分子链的结构与运动2.1 教学目标了解高分子链的结构特点掌握高分子链的运动方式和动力学行为理解高分子链的构象和统计分布2.2 教学内容高分子链的结构特点和构象高分子链的运动方式和动力学行为高分子链的统计分布和相变现象2.3 教学方法采用多媒体课件进行讲解结合数学模型和物理图像分析高分子链的运动行为通过实验观察高分子链的构象变化和相变现象2.4 教学评估课堂提问和讨论课后作业和练习题实验报告和分析第三章：高分子材料的力学性能3.1 教学目标了解高分子材料的力学性能特点掌握高分子材料的应力-应变关系和断裂行为理解高分子材料的粘弹性行为和疲劳性能3.2 教学内容高分子材料的力学性能特点和测试方法高分子材料的应力-应变关系和断裂行为高分子材料的粘弹性行为和疲劳性能3.3 教学方法采用多媒体课件进行讲解结合实验数据和图像分析高分子材料的力学性能特点通过实验操作和观察理解高分子材料的粘弹性行为和疲劳性能3.4 教学评估课堂提问和讨论课后作业和练习题实验报告和分析第四章：高分子材料的热性能4.1 教学目标了解高分子材料的热性能特点掌握高分子材料的熔融行为和热稳定性理解高分子材料的热膨胀和导热性能4.2 教学内容高分子材料的热性能特点和测试方法高分子材料的熔融行为和热稳定性高分子材料的热膨胀和导热性能4.3 教学方法采用多媒体课件进行讲解结合实验数据和图像分析高分子材料的热性能特点通过实验操作和观察理解高分子材料的热膨胀和导热性能课堂提问和讨论课后作业和练习题实验报告和分析第五章：高分子材料的电性能5.1 教学目标了解高分子材料的电性能特点掌握高分子材料的导电性和绝缘性理解高分子材料的电荷注入和电荷传输5.2 教学内容高分子材料的电性能特点和测试方法高分子材料的导电性和绝缘性高分子材料的电荷注入和电荷传输5.3 教学方法采用多媒体课件进行讲解结合实验数据和图像分析高分子材料的电性能特点通过实验操作和观察理解高分子材料的电荷注入和电荷传输5.4 教学评估课堂提问和讨论课后作业和练习题实验报告和分析第六章：高分子材料的溶液性质了解高分子材料在溶液中的溶解行为掌握高分子材料的溶液性质和溶液模型理解高分子材料溶液的相行为和溶液理论6.2 教学内容高分子材料在溶液中的溶解行为和相行为高分子材料的溶液性质和溶液模型高分子材料溶液的粘度和流变性质6.3 教学方法采用多媒体课件进行讲解结合实验数据和图像分析高分子材料的溶液性质通过实验操作和观察理解高分子材料溶液的粘度和流变性质6.4 教学评估课堂提问和讨论课后作业和练习题实验报告和分析第七章：高分子材料的界面性质7.1 教学目标了解高分子材料在不同界面上的行为掌握高分子材料界面性质的表征方法理解高分子材料在界面上的相互作用和功能化7.2 教学内容高分子材料在不同界面上的行为和相互作用高分子材料界面性质的表征方法和技术高分子材料界面功能化和应用7.3 教学方法采用多媒体课件进行讲解结合实验数据和图像分析高分子材料界面的性质通过实验操作和观察理解高分子材料界面的功能化和应用7.4 教学评估课堂提问和讨论课后作业和练习题实验报告和分析第八章：高分子材料的光学性能8.1 教学目标了解高分子材料的光学性能特点掌握高分子材料的光吸收和发射行为理解高分子材料的光化学反应和光物理过程8.2 教学内容高分子材料的光学性能特点和测试方法高分子材料的光吸收和发射行为高分子材料的光化学反应和光物理过程8.3 教学方法采用多媒体课件进行讲解结合实验数据和图像分析高分子材料的光学性能特点通过实验操作和观察理解高分子材料的光化学反应和光物理过程8.4 教学评估课堂提问和讨论课后作业和练习题实验报告和分析第九章：高分子材料的环境稳定性和可持续性9.1 教学目标了解高分子材料的环境稳定性和可持续性重要性掌握高分子材料的环境稳定性和降解行为理解高分子材料的可持续性和环境影响评估9.2 教学内容高分子材料的环境稳定性和降解行为高分子材料的可持续性和环境影响评估高分子材料的生物降解和回收利用9.3 教学方法采用多媒体课件进行讲解结合实验数据和图像分析高分子材料的环境稳定性通过实验操作和观察理解高分子材料的可持续性和环境影响评估9.4 教学评估课堂提问和讨论课后作业和练习题实验报告和分析第十章：高分子材料的应用和未来发展10.1 教学目标了解高分子材料在各个领域的应用掌握高分子材料的功能化和智能化理解高分子材料的未来发展趋势和挑战10.2 教学内容高分子材料在各个领域的应用和实例高分子材料的功能化和智能化技术高分子材料的未来发展趋势和挑战10.3 教学方法采用多媒体课件进行讲解结合实例和案例分析高分子材料的应用和功能化通过讨论和思考题引导学生理解高分子材料的未来发展趋势10.4 教学评估课堂提问和讨论课后作业和练习题思考题和研究报告重点和难点解析1. 高分子链的结构与运动：理解高分子链的结构特点，掌握高分子链的运动方式和动力学行为，以及高分子链的统计分布和构象。
高分子化学与物理--绪论
[ CH2CH ] n Cl
方括号表示重复连接 的意思，方括号内是 重复连接的单元，n代
表重复单元数。
1.2
结构单元
高 分 子 基 本 概 念
Constitutional Unit
构成高分子主链结构一部分的单个原子或原子团，可包含一 个或多个链单元。
H H C C H CH3 H H C C H CH3 H H C C H CH3
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。
1932年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。
1953年诺贝尔奖
高分子理论和聚合方法上的突破
Paul J. Flory——建立了高分子长链结
构的数学理论（1948年）
推出高分子溶液的热力学性质,使 粘度、扩散、沉降等宏观性质与分子
Hideki Shirakawa, Alan G. MacDiarmid, Alan J. Heeger （2000年诺贝尔奖）
N H
n
polypyrrole (PPy)
H N
S n polythiophene (PT)
H N
n poly(phenylene vinylene) (PPV)
N
N n
polyaniline
高分子材料种类的涌现
20世纪初——合成高分子得到开发和应用
• 1907年，Baekeland为寻找虫胶的代用品，第一次用人工方法合成 酚醛树脂 • 1926年，美国Semon合成了聚氯乙烯 • 1930年，合成聚苯乙烯 • 1935年，英国ICI公司高压聚乙烯问世 • 1935年，杜邦公司Carothers第一次用人工方法制成合成纤维—— 尼龙66 • 1953年，低压PE，PP被聚合…
高分子物理授课教案1-2
高分子物理授课教案第一章高分子链的结构1.1高分子结构的特点和内容高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高，通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子，相对分子质量低于约1000的称为低分子。
相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。
一般高聚物的相对分子质量为104~106，相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。
英文中“高分子”或“高分子化合物”主要有两个词，即polymers和Macromolecules。
前者又可译作聚合物或高聚物；后者又可译作大分子。
这两个词虽然常混用，但仍有一定区别，前者通常是指有一定重复单元的合成产物，一般不包括天然高分子，而后者指相对分子质量很大的一类化合物，它包括天然和合成高分子，也包括无一定重复单元的复杂大分子。
与低分子相比，高分子化合物的主要结构特点是：（1）相对分子质量大，相对分子质量往往存在着分布；（2）分子间相互作用力大；分子链有柔顺性；（3）晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。
高分子的结构是非常复杂的，整个高分子结构是由不同层次所组成的，可分为以下三个主要结构层次（见表1－1）：由于高分子结构的如上特点，使高分子具有如下基本性质：比重小，比强度高，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。
此外，高分子不能气化，常难溶，粘度大等特性也与结构特点密切相关。
1.2高分子链的近程结构高分子链的化学结构可分为四类：（1）碳链高分子，主链全是碳以共价键相连；（2）杂链高分子，主链除了碳还有氧、氮、硫等杂原子；（3）元素有机高分子，主链上全没有碳；（4）梯形和螺旋形高分子。
链接方式是指结构单元在高分子链的联接方式（主要对加聚产物而言，缩聚产物的链接方式一般是明确的）。
单烯类的键接方式有头－尾键接（一般以此中方式为主）和聚α－烯烃头－头（或称尾－尾）键接两类。
聚二烯烃的键接结构有1，4加成和1，2或3，4加成，如聚丁二烯只有1，4和1，2两种，而聚异戊二烯则三种都有。
《高分子物理化学》课程教学大纲
《高分子物理化学》课程教学大纲高分子物理化学课程教学大纲1. 课程简介本课程旨在介绍高分子物理化学的基本概念、原理和应用。
通过研究本课程，学生将掌握高分子物理化学的基本理论知识，并能够将其应用于高分子材料的设计、合成和性能调控等方面。
2. 课程目标- 理解高分子物理化学的基本概念和原理。
- 掌握高分子物理化学的实验技术和分析方法。
- 能够分析和解释高分子材料的结构与性能之间的关系。
- 能够应用高分子物理化学知识解决实际问题。
3. 课程大纲3.1 第一部分：高分子物理化学基础- 高分子的基本概念与分类- 高分子的结构与力学性质- 高分子的热力学性质- 高分子的动力学性质3.2 第二部分：高分子物理化学实验- 高分子材料的合成与表征技术- 高分子物性测试与数据分析- 高分子材料的表面与界面性质研究3.3 第三部分：高分子材料的性能调控与应用- 高分子材料的结构调控与功能设计- 高分子材料在能源领域的应用- 高分子材料在生物医学领域的应用- 高分子材料在环境保护领域的应用4. 教学方法- 讲授：通过课堂讲解和示范，向学生讲解高分子物理化学的基本理论和实验操作技巧。
- 实验：组织学生进行高分子物理化学实验，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
- 研讨：组织学生进行小组讨论，分享研究和研究心得，促进交流和合作。
5. 考核方式- 平时成绩：包括课堂参与、作业完成情况和实验操作表现等。
- 期中考试：对学生对课程基本理论知识的掌握程度进行考核。
- 期末论文：要求学生选择一个高分子物理化学相关的课题进行研究和论文撰写。
- 实验报告：要求学生根据实验结果撰写实验报告，并进行数据分析和讨论。
6. 参考教材- 《高分子物理化学导论》- 《高分子物性与测试技术》- 《高分子材料与应用》以上为《高分子物理化学》课程的教学大纲，希望通过本课程的学习能够培养学生对高分子物理化学的兴趣，并为其今后从事相关领域的科研和应用工作打下坚实的基础。
高分子物理与化学课程教学大纲
《高分子物理与化学》课程教学大纲（Polymer Physics & Chemistry）学时数 :48 其中：实验学时：0 课外学时：0学分数：3课程类型：专业任选课适用专业：材料化学专业执笔者：（姓名叶秀芳职称讲师）审核人：（姓名袁毅桦、职称教授、职务院长）编写日期：2013年9月一、课程简介高分子物理与化学是研究高分子化合物合成、反应及其结构与性能之间关系的一门学科，其主要内容包括高分子化学与高分子物理的基本概念；各种类型聚合反应的机理、动力学研究、影响因素及实施方法；聚合物间的化学反应特征、类型和应用；聚合物的多层次结构特点、研究模型介绍；高分子的分子运动特点及主要物理、机械性能的基本概念、基本理论和基本研究方法；高分子固体、溶液的性质及相应的表征方法；高分子的电、热及光学性质等内容。
二、课程的性质、目的和任务高分子物理与化学是研究高分子化合物合成、反应及其结构与性能之间关系的一门科学，高分子物理课程的学习对象是材料化学专业学生，该课程是材料化学专业高分子材料方向的专业课程。
其主要任务是使学生掌握聚合反应原理，合成方法，聚合物的多层次结构、分子运动及主要物理、机械性能的基本概念、基本理论和基本研究方法，为从事高分子设计、改性、加工，应用奠定基础。
通过高分子物理与化学课程的学习，使学生掌握和运用所学的有关基础理论、基本知识与有关公式，加深对基本内容的理解，培养分析与解决实际问题的能力，指导进行大分子设计、聚合物的加工、改性及应用等工作，培养学生严谨的科学态度和创新精神，为以后从事高分子研究、教学、生产的能力培养打下理论基础。
在学习过程中，除了要牢固掌握本学科成熟的基础理论，同时需要更多的了解学科前沿，一方面通过课堂教学了解高分子物理与化学的基本内容，另一方面，要重视参考书和参考资料的阅读，扩大知识面。
三、课程的教学基本要求（一）高分子学科基本概念掌握高分子学科的基本概念、高分子的定义、分类和命名，高分子合成反应的分类，高分子材料结构与性能的关系。
高分子物理(第三版)第一章--绪论
1920年，H. Staudinger发表了他的划时代的文献《论聚合》。他根据实验结 果，论证了聚合过程是大量的小分子自己结合起来的过程。大量实验事实雄辩 地证明了大分子的存在，人们又称它为“高分子”或“聚合物”。高分子学说得到 愈来愈多科学家的承认。
至1930年左右，高分子学说终于战胜了胶体缔合论。这一时期是高分子学说 的争鸣时期，是一个重要的里程碑。从此，高分子科学得到了欣欣向荣的健康 发展。
9
¾20世纪50年代后高分子物理的发展。
20世纪50年代后半期由Ziegler发现，Natta发展的配位催化剂引发的定向聚合， 使高分子的结构和物性理论受到很大的推动。 用这种催化剂，除了能控制乙烯基聚合物的不对称碳原子的立体构型，控制双 烯类聚合物的顺反异构以外，还使烯烃的低压聚合成为可能。这一成果促进了 结晶结构和旋转位能的研究。 从无支化的低压聚乙烯中首次观察到高分子单晶，以致发现了高分子特有的高 次结构，而这种高次结构与各种物理性质有很大的关系。
4
参考教材或资料： 1、何曼君等，高分子物理，复旦大学出版社，2007年;
2、郝立新等，高分子化学与物理，北京：化学工业出版社，1997年 3、H.S. Kaufman,J.J.Falcetta,Introduction to Polymer Science and Technology:An SPE Textbook,John Wiley & Sons Inc,New York,1977
高分子化学与物理 (Polymer Chemistry & Physics)
第二部分：高分子物理 （Polymer Physics)
第一章 绪论
1
1. 概论
高分子物理课件第一章概论优秀课件
以数量为统计权重的数均分子量，定义为： 以重量为统计权重的重均分子量，定义为： 以z值为统计权重的z均分子量，zi定义为wiMi，
定义为：
数均分子量亦可用重量分数表示
M n
ni M i ni
wi (wi / M i )
根据定义式，易证明： 当α=-1时,
1
M
Mn
(Wi / M i )
当α= 1时,
M WiMi M w i
对于多分散试样， M z Mw M M n 对于单分散试样， M z Mw M M n
迈耶霍夫只用一个式子就代表了所有平 均相对分子质量：
wi
M
i
M
i
wi
M
i
1
i
式中：对于数均，β＝0；对于重均，β＝1； 对于Z均，β＝2；对于黏均，β＝0.8~1。这 种表达很便于记忆。
各种统计分子量的大小比较
多分散体系 MnMηMwMz
单分散体系 MnMηMwMz
（只有少数象DNA等生物高分子才是单分散的）
对于一般的合成聚合物，可以看成是若干同系物 的混合物，其分子量可看作是连续分布的。这些 相对分子质量也都可以写成积分的形式：
1
wi wi
M i
1
(Wi / M i )
ni
wi Mi
MW
ni
M
2 i
i
ni M i
i
wi=niMi
用黏度法测得稀溶液的平均分子量为黏均分子
量，定义为：
M
Wi
M
i
1/
ni
M
1a i
高分子物理与化学 第1-2章基本概念和自由基聚合
第二章 自由基聚合
烯类单体的加聚反应绝大多数属于连锁 聚合，连锁聚合由链引发、链增长和链终止 等基元反应组成。
聚合时常用的引发剂I先形成活性种R*， 活性种打开单体M的π键，与其加成形成单体 活性种M*，再不断的和单体加成，形成高分 子，最后增长的活性链失去活性，使链终止。 链引发： I → R* R*+M → RM* 链增长： RM*+M → RM2* RM2*+M → RM3* RMn-1*+M → RMn* 链终止 RMn* → 死聚合物
在不同转化率下分离得聚合物的平 均分子量差别不大，体系中始终由单体、 聚合物和微量印发剂组成，不存在分子 量递增得中间产物。所变化得是聚合物 的量。 大部分烯类单体的聚合都属于这类 聚合。 对于有些阴离子聚合则是引发快， 增长慢、物终止的所谓活性聚合，有分 子量随转化率线形增长的情况。
2、 逐步聚合 反应是一步一步进行的，小分子先二 二 反应成二聚体，再成三聚体等---，再短时间 内单体转化率很高，分子量缓慢上升，要很 高转化率时才达到高分子量。再反应过程中 有很多中间产物，没二各中间产物都能相互 反应。尼龙66、聚氨酯的合成都属于逐步聚 合。 尼龙6的合成，用不同的催化剂，聚合机 理不一样 用水和酸做催化剂时为逐步聚合；用碱 做催化剂时为阴离子连锁聚合。
单体的聚合类型和聚合能力和单体结构，即
单体的电子效应和空间位阻效应决定。 醛酮中羰基π键异裂后具类似离子的特性，可 进行离子聚合，不能进行自由基聚合。 乙烯基单体可均裂也可异裂，有进行自由基 聚合和离子聚合的可能，但具体到每个单体 则要看其结构而定。
乙烯分子无取代基，结构对称，无诱导效应
二、聚合反应 是小分子单体合成聚合物的反应叫聚合反 应 聚合方法又两种不同的分类， 最早是以反应前后单体和聚合物的组成和 结构上的变化来分类：他们可以分成加聚反 应和缩聚反应
高分子物理-第一章(新)1、2
CH3 Si CH3 O
n
R Ti R O n
（4）Inrganic Polymer 无机高分子
主链不含C原子，侧基不是有机基团
Cl P Cl N
n
② 端基 End Group
活泼， 影响热稳定性
如：POM
CH2 O CH2 O CH2 O
PC
OH O C Cl
OH
封端
第一章 高分子的链结构
Structure of Polymer Chain
1.1 聚合物结构的特征和层次
1.2 高分子的近程结构 1.3 高分子的远程结构
1.4 高分子链的构象统计
本章的重点：聚合物结构的层次（化学结构、
物理结构）；
构型； 高分子的构象；高分子的柔顺性（静
态柔顺性，动态柔顺性）；
链段；
Configuration of Polymer
结构单元＝单体单元＝重复单元
CH2 CH CH3
n
PP
PA66
O O
4
NH
CH2
6
NH
C CH2 C
n
结构单元
重复单元
1. Constitutional unit 结构单元：高分子中与参与聚 合的单体相应的部分。 2. Monomeric unit单体单元: 与参与聚合的单体化学 组成相同的结构单元。 3. Mer,monomeric unit 链节: 大体相当于高分子中 的结构单元或重复单元。 4. Repeating unit重复单元: 构成高分子的最小的重 复单位。可分为结构重复单元、构型重复单元、 构象重复单元 结构单元 单体单元 重复单元 链节
一种结构单元形成高分子 的主链，另一种结构单元 形成支链键接在主链上。
高分子物理课件;第一章 高分子链的结构
20
Isomers
Examples:
1，4加成
nH2C CH CH CH2
1，2加成
顺式 CH2 CH CH CH n
26
支链形高分子
由于加聚过程中有自由基的链转移发生，常易产生 支化高分子。
支化分子对高分子材料的使用性能有一定的影响 例如：LDPE(Low Density PE)（自由基聚合） 支链多，密度小，较柔软。用于制食品袋、奶瓶等等
HDPE（配位聚合，Zigler催化剂）:几乎无 支链的线型PE，密度大，硬，规整性好，结晶度 高，强度、刚性、熔点均高。可用作工程塑料部件， 绳缆等等
31
Copolymers
Random copolymers 两种高分子无规则地平行联结
ABAABABBAAABABBAAA
由于两种高分子平行无规则地排列改变了结构单元 的相互作用，也改变了分子间的相互作用，因此在 溶液性质、结晶性质、力学性质方面和均聚物有明 显不同。 例1： PE，PP是塑料，但乙烯与丙烯无规共聚的 产物为橡胶。 例2： PTFE（聚四氟乙烯）是塑料，不能熔融加 工，但四氟乙烯与六氟丙烯共聚物是热塑性的塑料。
space. Molecular weight and MW distribution.
7
构型（Configuration）
Definition: 分子中由化学键所固定的原子在空间的排列 The term configuration refers to the organization of the atoms along the chain.
高分子化学与物理-第1章-绪论
涂料与粘合剂
01
涂料是一种能够涂覆在物体表面 并形成保护膜的高分子材料，具 有装饰和保护作用。
02
粘合剂是一种能够将两个物体粘 结在一起的物质，广泛应用于建 筑、机械、电子等领域。
05
高分子化学与物理的未来发展
高分子材料的绿色化
高分子结晶学
高分子结晶的结构与形态
01
描述高分子结晶的结构特点，以及不同形态的高分子结晶的形
成机制。
高分子结晶的成核与生长
02
研究高分子结晶的成核和生长过程，以及成核剂和生长因子对
高分子结晶形成的影响。
高分子结晶的动力学与热力学
03
探讨高分子结晶的动力学和热力学性质，如结晶速率、晶体熔
点和热稳定性等对高分子结晶性质的影响。
高分子化学与物理-第1章绪论
• 绪论 • 高分子的基本概念 • 高分子化学与物理的基本理论 • 高分子材料 • 高分子化学与物理的未来发展
01
绪论
高分子化学与物理的定义
01
02
03
高分子化学
研究高分子化合物的合成、 反应、结构和性能的化学 分支。
高分子物理
研究高分子物质的结构、 运动和转变的物理分支。
塑料的回收和再利用是当前研究的热 点，旨在减少环境污染和资源浪费。
橡胶
01
02
03
04
橡胶是一种具有高弹性和耐摩 擦性能的高分子材料，常用于 制造轮胎、密封件、减震器等
。
天然橡胶主要来源于橡胶树， 而合成橡胶则是由多种单体聚 合而成，如丁苯橡胶、顺丁橡
胶等。
橡胶的硫化是制造橡胶制品的 重要过程，通过硫化可以使其 具有更好的力学性能和耐久性
高分子物理课程电子教案
高分子物理课程电子教案第一章：高分子物理概述1.1 高分子的定义与分类1.2 高分子的基本性质1.3 高分子材料的组成与结构1.4 高分子材料的性能与应用第二章：高分子链的构型与运动2.1 高分子链的构型2.2 高分子链的运动2.3 高分子链的力学性能2.4 高分子链的流变行为第三章：高分子材料的热性能3.1 高分子材料的熔融行为3.2 高分子材料的玻璃化转变3.3 高分子材料的热稳定性3.4 高分子材料的热膨胀与导热性第四章：高分子材料的电性能4.1 高分子材料的绝缘性能4.2 高分子材料的导电性能4.3 高分子材料的磁性能4.4 高分子材料的应用实例第五章：高分子材料的化学性能5.2 高分子材料的化学反应5.3 高分子材料的降解与老化5.4 高分子材料的改性技术第六章：高分子材料的力学性能6.1 高分子材料的应力-应变曲线6.2 高分子材料的弹性与塑性6.3 高分子材料的断裂行为6.4 高分子材料的应用实例第七章：高分子材料的流变学7.1 高分子材料的流动类型7.2 高分子材料的流变模型7.3 高分子材料的流变性能测试7.4 高分子材料的流变行为在实际应用中的应用第八章：高分子材料的吸附与表面性质8.1 高分子材料的吸附行为8.2 高分子材料的表面性质8.3 高分子材料的表面改性8.4 高分子材料在吸附领域的应用实例第九章：高分子材料的环境友好性9.1 高分子材料的环境问题9.2 生物可降解高分子材料9.4 高分子材料的环境友好性评价第十章：高分子材料的应用10.1 高分子材料在日常生活用品中的应用10.2 高分子材料在电子电器领域的应用10.3 高分子材料在医疗领域的应用10.4 高分子材料在新能源领域的应用重点解析一、高分子物理概述：重点掌握高分子、高分子材料的基本性质和分类；难点理解高分子材料的组成与结构。
二、高分子链的构型与运动：重点掌握高分子链的构型、运动方式及力学性能；难点理解高分子链的流变行为。
高分子物理课程电子教案
高分子物理课程电子教案第一章：高分子物理概述1.1 高分子的定义与分类1.2 高分子的基本性质1.3 高分子材料的组成与结构1.4 高分子材料的性能与应用第二章：高分子材料的溶解与熔融2.1 溶解过程与溶解度2.2 溶解速率与溶解动力学2.3 高分子材料的熔融过程2.4 熔融速率与熔融动力学第三章：高分子材料的力学性能3.1 高分子材料的弹性与塑性3.2 应力-应变曲线与力学性能指标3.3 高分子材料的疲劳与断裂3.4 高分子材料的粘弹性行为第四章：高分子材料的热性能4.1 高分子材料的玻璃化转变4.2 热分解与热稳定性4.3 热膨胀与热导率4.4 高分子材料的相变与热响应行为第五章：高分子材料的电性能5.1 高分子材料的导电性5.2 绝缘性能与电介质损耗5.3 压电性与电活性高分子材料5.4 导电高分子材料的制备与应用第六章：高分子材料的化学反应6.1 高分子材料的合成反应6.2 聚合反应动力学与聚合机理6.3 功能化高分子的设计与合成6.4 高分子材料的改性反应与交联反应第七章：高分子材料的光学性能7.1 高分子材料的光吸收与发射7.2 光催化与光致变色高分子材料7.3 高分子材料的光电子性能7.4 光子器件与光电子器件中的应用第八章：高分子材料的环境稳定性8.1 高分子材料的降解过程8.2 环境因素对高分子材料稳定性的影响8.3 高分子材料的耐久性与老化8.4 环境友好型高分子材料的制备与应用第九章：高分子材料的生物相容性与生物应用9.1 高分子材料的生物相容性评价9.2 生物可降解高分子材料9.3 高分子材料在药物输送中的应用9.4 高分子材料在组织工程中的应用第十章：高分子材料的模拟与计算10.1 高分子材料的分子模拟方法10.2 高分子链的统计力学模型10.3 分子动力学模拟与高分子材料性能预测10.4 计算高分子物理在材料设计中的应用第十一章：高分子材料的界面与相互作用11.1 高分子材料的界面性质11.2 高分子与高分子之间的相互作用11.3 高分子与溶剂之间的相互作用11.4 高分子材料在不同环境下的界面行为第十二章：高分子材料的应用技术12.1 高分子材料在包装工业中的应用12.2 高分子材料在建筑工业中的应用12.3 高分子材料在电子电器中的应用12.4 高分子材料在交通工具中的应用第十三章：高分子材料的可持续发展与绿色化学13.1 可持续发展与高分子材料的关系13.2 绿色化学在高分子材料合成中的应用13.3 高分子材料的回收与再利用13.4 环保型高分子材料的研发与前景第十四章：高分子材料的市场与产业动态14.1 高分子材料市场的概述14.2 各类高分子材料的市场前景14.3 高分子材料产业的发展趋势14.4 我国高分子材料产业的现状与挑战第十五章：高分子材料的实验技术与方法15.1 高分子材料的制备实验15.2 高分子材料性能测试与分析方法15.3 高分子材料结构表征技术15.4 高分子材料研究中的新技术与新方法重点和难点解析第一章：高分子物理概述重点：高分子概念、分类、基本性质、结构与性能关系。
高分子物理课程电子教案
高分子物理课程电子教案第一章：高分子物理概述1.1 高分子的定义与分类1.2 高分子的基本性质1.3 高分子材料的制备与加工1.4 高分子物理的研究内容与方法第二章：高分子链的结构与运动2.1 高分子链的结构模型2.2 高分子链的构象2.3 高分子链的布朗运动与扩散2.4 高分子链的相变与临界现象第三章：高分子溶液3.1 高分子溶液的制备与性质3.2 高分子溶液的流变行为3.3 高分子溶液的凝胶化现象3.4 高分子溶液的吸附与沉淀第四章：高分子凝聚态结构4.1 高分子凝聚态的基本特征4.2 高分子凝聚态的构象统计4.3 高分子凝聚态的相变与有序化4.4 高分子凝聚态的微观结构分析方法第五章：高分子材料的性能与应用5.2 高分子材料的热性能5.3 高分子材料的光学性能5.4 高分子材料的应用领域第六章：高分子材料的电学性能6.1 高分子材料的导电性6.2 高分子材料的绝缘性6.3 高分子材料的介电性能6.4 高分子材料在电化学应用中的应用第七章：高分子材料的光学性能7.1 高分子材料的光吸收与发射7.2 高分子材料的光散射与折射7.3 高分子材料的光开关与光存储7.4 高分子材料在光电子学中的应用第八章：高分子材料的热性能8.1 高分子材料的热稳定性8.2 高分子材料的熔融与玻璃化转变8.3 高分子材料的导热性8.4 高分子材料在热控应用中的应用第九章：高分子材料的力学性能9.1 高分子材料的弹性与塑性9.2 高分子材料的强度与韧性9.4 高分子材料在力学应用中的应用第十章：高分子材料的环境与可持续性10.1 高分子材料的环境影响10.2 高分子材料的生物降解与可再生性10.3 高分子材料的环境友好性设计10.4 高分子材料的可持续性发展前景第十一章：高分子材料的现代分析技术11.1 核磁共振谱（NMR）11.2 凝胶渗透色谱（GPC）11.3 差示扫描量热法（DSC）11.4 扫描电子显微镜（SEM）与透射电子显微镜（TEM）第十二章：高分子材料的界面与相互作用12.1 高分子与高分子之间的相互作用12.2 高分子与溶剂之间的相互作用12.3 高分子材料界面性质的调控12.4 界面现象在高分子材料中的应用第十三章：高分子材料的功能化与复合化13.1 高分子材料的功能化途径13.2 功能高分子材料的设计与合成13.3 高分子复合材料的制备与性能13.4 功能化高分子复合材料的应用第十四章：生物高分子与生物医用高分子14.1 生物高分子概述14.2 蛋白质与核酸的生物高分子特性14.3 生物医用高分子材料的应用14.4 生物可降解高分子材料的研究与发展第十五章：高分子物理课程总结与展望15.1 高分子物理课程的主要内容回顾15.2 高分子物理领域的前沿动态15.3 高分子材料在未来的发展趋势15.4 学生自主研究项目的设计与实践重点和难点解析第一章：高分子物理概述重点：高分子概念、分类及基本性质。
大学高分子物理学教案
大学高分子物理学教案高分子物理学是高分子科学中的重要组成部分，是探索高分子材料性质和应用的关键学科。
本教案主要介绍高分子物理学的基本概念、物理化学性质和研究方法等方面内容，以期提高学生的学习效果和掌握相关专业知识。
一、教学目标1、掌握高分子物理学的基本概念和性质。
2、理解高分子聚合物的结构与性质关系。
3、掌握高分子聚合物的合成方法及基本工艺。
4、掌握高分子材料的热学、力学、电学等基本性质。
5、培养学生的实验设计、数据处理和分析能力。
二、教学内容第一章高分子聚合物结构1、高分子聚合物的分类和命名2、高分子聚合物分子结构3、高分子聚合物的物理化学性质第二章高分子合成方法1、自由基聚合法2、离子聚合法3、开环聚合法4、酶催化聚合法第三章高分子材料物理化学性质1、高分子材料的热学性质2、高分子材料的力学性质3、高分子材料的电学性质第四章高分子材料表征方法1、X射线衍射2、核磁共振3、热重分析4、拉曼光谱第五章高分子材料应用1、高分子材料在医药领域的应用2、高分子材料在电子领域的应用3、高分子材料在环保领域的应用三、教学方法1、理论讲授：讲解高分子物理学的基本概念和性质。
2、互动探讨：通过提问和互动的方式，激发学生的分析和思考能力。
3、辅助实验：开展高分子实验，培养学生精细化实验操作的能力。
4、案例分析：以典型案例为例，探讨高分子材料的应用。
四、教学评估1、期中考试：主要考察学生对高分子物理学概念和知识的理解掌握。
2、实验报告：根据实验结果，分析和解释实验现象的原因和机理。
3、期末论文：阐述某一高分子材料的综合性能和应用前景。
五、教学资源和参考书目1、教材：《高分子物理学》高都海、陈佳慧2、参考书：《高分子学原理与应用》余留芳、陈雄波3、参考网站：中国高分子学会、SCI检索网站。
六、教学时间安排本教学方案按照14周授课时间安排，其中前三周用于无机高分子概论的讲授，后十一周则为高分子物理学，细节见下：第一周无机高分子的介绍第二周无机高分子的结构与性质第三周无机高分子的合成第四周高分子聚合物分类与命名第五周高分子聚合物分子结构第六周高分子聚合物的物理化学性质第七周自由基聚合法第八周离子聚合法第九周开环聚合法第十周酶催化聚合法第十一周高分子材料热学性质第十二周高分子材料力学性质第十三周高分子材料电学性质第十四周期末总结七、教学反思此次教学重在理论讲授，适当引入了案例分析和实验操作，但也存在一些不足之处，即教学方法单一、实验环节亟待完善等问题，需在后续教学中加强改进。
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支化程度越高，支链结构 越复杂，对使用性能的影响越 大，例如，无规支化往往降低高聚物薄 膜的拉伸强度。无规支化高分子制成的 橡胶，其拉伸强度及伸长率均不及线形 分子制成的橡胶。 长支链的存在对高聚物的物理机械 性能影响不大，但对其溶液的性质和熔 体的流动性影响大，通常支化高聚物比 同类线形高聚物熔体的流动性差。
天然高分子
一般具有与其来源、化学 性质与功能、主要用途相关的专 用名称。 纤维素（来源） 核酸（来源与化学性质） 酶（化学功能） 淀粉（主要用途）
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
合成高分子命名
1. 聚单体命名 （基于来源的术语） 2. 结构命名 （基于结构的术语） 3. 系统命名
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
CH3 CH2 C CH CH2 CH2 H C C CH2 CH3
1, 2-加聚
CH2 C H3C C H CH2
3, 4-加聚
H2C C H3C C CH2 H
顺式1, 4-加聚
反式1, 4-加聚
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
链接结构对高聚物性能的影响
H2 C H C R H C R H2 C H2 C H C R H C R H2 C
取代基R为邻接排列 R
有时会出现头－尾链接和头 －头（尾－尾）链接同时出现的 无规链接。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
对于双烯类单体来说：
H2C C CH3 C H CH2
由于可生成1, 2加聚；3, 4加聚 和1, 4加聚产物。因此，除了可能出 现头-尾，头-头(尾-尾)链接之外，在1, 4加聚产物中，还有顺式和反式两种 构型。
一 、高分子的链结构
（单个分子的结构与形态） 一级结构： 1. 构造（constitution） 2. 构型（configuration） 二级结构： 1. 构象（conformation）
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
构造（constitution）
指分子链中原子的种类和 排列，包括取代基和端基的种 类、结构单元的排列顺序、支 链的类型和长度等。
支化对高聚物性能的影响
支化高分子的化学性质与线形相似， 但支化对物理机械性能有时相当显著。 例如：高压(低密度)聚乙烯，由于支 化分子较多，破坏了分子的规整性，使 其结晶度大大降低。低压(高密度)聚乙烯 是线性分子，易于结晶，故其密度、熔 点、结晶度和硬度等方面都比前者高。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
结构单元的化学组成 主要看主链） （主要看主链）
碳链高分子 加聚反应 主链原子全部由碳原子组成的 碳链高分子。
CH2CH2 n
CH2CH CH3
n
聚乙烯
聚丙烯
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
杂链高分子
缩聚反应或开环聚合反应
主链原子除了碳原子以外，还 含O、N、S等杂原子的杂链高分子。 含 、 、 等杂原子的杂链高分子。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
链结构 高分子结构 聚集态结构
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
高分子结构层次
结构单元的化学组成 结构单元的键合结构 高分子链的化学结构 高分子的链结构 (单个分子的结构与形态) 高 分 子 的 结 构 线形 支化 单个链的键合 交联 星形 结构单元的立体构型和空间排列 高分子链的尺寸和形态 高分子的分子量及分布 高分子链的形态(构象) 晶态结构 非晶态结构 取向态结构 液晶态结构 键合方式 键合序列 构造 一级结构 旋光异构 几何异构 构型 二级结构
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
其他高分子
有些高分子的主链不是一条单 链，而是象“梯子”和“双股螺线” 那样的高分子链。例如：聚丙烯腈 纤维受热时，在升温过程中会发生 环化、芳构化而形成梯形结构，继 续在惰性气氛中高温处理则成为碳 纤维。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
选择适当的单体进行 聚合，如均苯四甲酸二酐和四 氨基苯聚合可得全梯形结构的 高聚物。
端基可能来自单体、引发 剂、溶剂或分子量调节剂，虽然其 含量较小，但有时端基的性质对高 分子性能会有很大影响。
聚甲醛端基热稳定性差，将其羟端基酯 化变成酯端基后，其热稳定性显著提高； 聚碳酸酯的羟端基和酰氯端基会促使其 在高温下降解，加入苯酚类封端后可以 提高其耐热性。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
高分子链本身的凝聚态结构 高分子的凝聚态结构
三级结构
比高分子链本身结构要大的分子凝聚态结构 织态结构
高级结构
高分子结构层次示意图
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
高分子链的化学结构 构造、构型 高分子链的尺寸和形态
近程结构
远程结构
分子量及分布、构象
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
高分子链的化学组成不同将赋 予高分子不同的化学与物理性 能，以适应于不同的应用要求。
碳链高分子一般有优良可塑性，主链不 易水解； 杂链高分子带有极性，较易水解、醇解 或酸解； 元素高分子常常有一些特殊性质，如耐 寒性和耐热性，还有较好的弹性和塑性； 梯形高分子一般都有较高的热稳定性， 但加工性能较差。
尾链接： 头-尾链接： 尾链接
对于单烯类单体，如果把有取代基 的一端称为“头”，另一端称为“尾”， 聚合时会出现头－尾链接：
H2 C H C R H2 C H C R H2 C H C R H2 C H C R
取代基R为相间排列
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
还会出现头－头(尾－尾)链接：
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
支化的高分子能够溶 解，而交联的高分子是不 溶不熔的，只有交联度不太大时 才能在溶剂中溶胀。所以也可以 利用测量溶胀度来估计高分子的 交联度。 热固性塑料和硫化橡胶都是 交联的高分子。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
支化高聚物的特色
苯 乙 烯 与异 戊 二烯 或 丁二 烯形成的共聚物，用适当方法 进行支化而制成具有星形结构 的共聚物，这是一种不需硫化 且加工容易的橡胶材料。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
交联 (cross-linking)
交联与支化有着质的区别。交联是通过 化学反应把高分子链用共价键相互连接起来， 产生网状（network）体型结构。 交联度：用相邻两个交联点之间的链的 平均分子量Mc来表示。交联度越大，Mc越 小。 交联点密度：交联的结构单元占总结构 单元的分数，即每一结构单元的交联几率。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
侧基极性和大小对 高分子性能的影响
例如： 对比聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯 聚氯乙烯是极性高分子； 聚苯乙烯和聚乙烯是非极性高分子。 对比聚苯乙烯和聚乙烯 聚苯乙烯的宏观性能显得硬而脆； 聚乙烯的宏观性能较柔软。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
端基对高分子性能的影响
O H N H2 C H2 C H2 C H2 C H2 C
OCH2CH2
n
C
n
聚乙二醇
尼龙－6
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
元素高分子
有机元素高分子
主链原子不含碳原子，由Si、B、 Al、O、N、S、P等杂原子组成，侧基 含有机基团时称为有机元素高分子。
CH3 Si CH3 O
n
聚二甲基硅氧烷
聚单体命名
聚乙烯(PE)
CH2 CH2 n H2C CH2
世界上产量最大的塑料树脂品种。目 前的产量约占塑料树脂总产量的1/3。
聚丙烯酰胺(PAM)
CH2CH(CONH2)
n
H2C
CHCONH2
世界上生产量最大的合成水溶性高 分子。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
HO
结构命名
O OH + F C F
是指线形分子链上延伸出或 短或长的分支结构（支链） 短或长的分支结构（支链）。 支化度——支化点密度或两 —— 相邻支化点之间链的平均分子量 来表示支化的程度，称为支化度。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
支化高分子的形式：星形 （Star）、梳形（Comb）、 无规（Random）。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
高分子链的支化与交联
大分子链的形式有： 线型（linear） 线型（ ） 一般高分子是线型的。它是由 含二官能团的反应物反应的，分子 长链可以卷曲成团，也可以类似伸 展成直线（存在键角的限制），这 取决于分子本身的柔顺性及外部条 件。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
支化（ 支化（branching） ）
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
CH2CH Cl n
聚(1-氯代-1, 2-亚乙基) 聚(亚甲基) ( )
CH2CH2
n
OCH2CH2
n
聚(氧化1, 2-亚乙基)
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
三种命名法的优缺点
聚单体命名法和结构命名法简 单易懂，但不够严谨，有时会 引起混淆。 系统命名法非常严谨，但名称 冗长繁琐，复杂难懂，不易被 广泛采用，通常用于档案性质 的文件。
六甲基环三硅氧烷
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态
合成高分子：
由单体通过聚合反应连接而成 的链状分子，称为高分子链。
聚合度：
高分子链中重复结构单元的数 目。
链节：
重复的基本结构单元。
第 一 章 高 分 子 结 构 与 形 态