01,Introduction-高分子物理和表征
第一章Introduction
1. 2 按主链(main chain)结构分
1）碳链(carbon chain)聚合物： 大分子主链由碳原子组成。绝大多数烯类(olefin)和二烯 (diolefin)类聚合物 2）杂链(heterochain)聚合物： 主链上除C外还有O、N、S等杂原子。如：聚酯 (polyester)、聚醚(polyether)、聚氨酯 (polyurethane)、聚硫橡胶(thio rubber)等。
通用型橡胶：丁苯(butadiene styrene)橡胶、顺丁 ➢ 分类： (cis 1.4 polybutadiene)橡胶、天然橡胶。
特种型橡胶：丁腈(butyronitrile)橡胶、硅 (silicone)橡胶、氯丁(chlorobutadine)橡胶。
• 纤维(fiber)
➢ 特点：弹性模量大；形变小；强度高；分子量小（一般为几万）。 ➢ 分类：
自由基阳离子或阴离子无特定的活性中心往往是带官能团单体间的反应单体一经引发迅速连锁增长由链引发增长及终止等基元反应组成各步反应速率和活化能差别很大反应速率和活化能差别很大反应逐步进行每一步的反应速率和活化能大致相同体系中只有单体和聚合物无分子量递增的中间产物体系由单体和分子量递增的一系列中间产物组成转化率随着反应时间而增加分子量变化不太分子量随着反应的进行缓慢增加而转化率在短期内很高聚合物最基本特征聚合物最基本特征分子量大分子量大平均分子量四
第一章 绪论 (Introduction)
目的： ➢ 介绍高分子化学中一些重要的基本概念； ➢ 了解学习本课程的目的意义。 要求： ➢ 掌握高分子化合物的基本概念、命名及分类； ➢ 初步了解聚合物的平均分子量、分子量分布、 结构性能等基本概念；
一、定义及基本概念
1. 定义 (definition)
高分子物理pdf
高分子物理pdf高分子物理：1.什么是高分子物理？高分子物理是一门学科，它的目的是研究高分子物质的性质、结构以及它们之间的相互作用，例如发生在分子链和高分子组成部分之间的交互作用和它们与周围环境之间的作用。
它是一门综合性研究，它研究高分子物质惯性运动性质、晶体结构和热运动以及分子链形态和柔性行为。
高分子物理学还研究如何改变高分子物质及其组成结构，以及这些结构可以以何种方式在机器、人类和环境中发挥作用。
2. 高分子物理的基础理论高分子物理的基础理论包括分子结构理论、热力学理论、量子理论等。
分子结构理论旨在研究高分子物质的构成，以及不同分子类型如何相互作用。
热力学理论致力于研究热天然动力如何释放和重新收集热能，以及不同物质如何相互影响、协同作用以及出现显著变化。
量子理论试图研究高分子的分子结构和属性，如分子的动力学作用不同的储能状态在不同条件下的表现，及其控制这些能量状态的机理。
3. 高分子物理的作用在科学、技术和工程的发展中，高分子物理至关重要。
它为各种工程应用，如产品开发、新材料的制造和维护提供理论指导。
此外，高分子物理也为其它领域增添了深厚的理论基础，例如医学和生物技术。
高分子物理有助于绘制和选择用于产品开发的特点，以及研究产品性能有效调整参数以及制造过程中会发生的差异和不确定性等。
4. 高分子物理的研究方法高分子物理的研究方法覆盖了从分子结构理论到实验学习的范畴。
实验研究方法可以为理论提供验证和宝贵的实验数据，而已有的理论研究则可以帮助整合实验结构的差异、提高理论的精确度、拓展理论的有效性并帮助准确描述实验结果。
许多研究者采用多重实验研究和理论研究的多学科视角，以深入探索和研究高分子物理。
最终，来自不同学科背景的研究者可以在一起为高分子物理的发展做出贡献。
《高分子物理》ppt课件
《高分子物理》ppt课件目录•高分子物理概述•高分子链结构与形态•高分子溶液性质与行为•高分子聚集态结构与性能•高分子材料力学性能与增强机制•高分子材料电学、光学等其他性能•高分子物理研究方法与技术PART01高分子物理概述高分子物理定义与特点定义高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学，是高分子科学的一个重要分支。
特点高分子物理的研究对象是具有高分子量的聚合物，这些聚合物具有独特的结构和性质，如链状结构、分子量分布、粘弹性、相转变等。
高分子链结构高分子聚集态结构高分子溶液性质高分子固体性质高分子物理研究内容研究高分子链的化学结构、构象、链的柔顺性和刚性等。
研究高分子溶液的粘度、扩散、沉降、凝胶化等性质。
研究高分子在溶液中的形态、高分子液晶、高分子膜等。
研究高分子的力学性能、电学性能、热学性能、光学性能等。
高分子物理与化学关系联系高分子物理和高分子化学都是研究高分子的科学，两者相互联系，互为补充。
高分子化学合成出具有特定结构和功能的高分子，而高分子物理则研究这些高分子的结构和性质之间的关系。
区别高分子化学主要关注高分子的合成和化学反应，而高分子物理则更加关注高分子的结构和性质以及它们之间的关系。
此外，两者的研究方法也有所不同，高分子化学通常采用化学合成和表征的方法，而高分子物理则采用各种物理手段和理论计算的方法。
PART02高分子链结构与形态高分子链化学结构链的组成与结构单元高分子链由许多结构单元通过共价键连接而成，每个结构单元通常包含一个或多个原子或原子团。
链的规整性高分子链的规整性是指链上原子或基团的排列顺序和空间构型的规律性。
规整性好的高分子链往往具有较高的结晶能力和力学性能。
链的支化与交联支化是指高分子链上分支结构的形成，而交联则是指不同高分子链之间的连接。
支化和交联都会对高分子的物理性质产生显著影响。
高分子链的构象是指链上原子或基团在空间的排列方式。
不同的构象会导致高分子链呈现不同的形态和性质。
高分子物理知识点总结
链结构
1.结构单元的化学组成 2.结构单元的键接方式 3.结构单元的立体构造和空 间排列 4.支化与交联 5.结构单元的键接序列
• 高分子各结构层次之间既有区别又有联系 • 高分子结构是包括各个层次的综合概念，高分子的性能也是各个层次结构对性能贡献的综合表现 • 高分子结构层次繁多、复杂，给其性能调节和改善带来机会 • 合成：一次结构 • 加工：二、三次结构 • 配混：高次结构
到其分子引力范围之外所需要的能量。
克服分子间的 相互作用 ∆E= ∆Hv-RT ∆Hv－－摩尔蒸发热 RT－－转化为气体所做的膨胀功
高聚物结晶热力学
结晶聚合物的熔融与熔点
结晶聚合物与小分子晶体熔融的相同点：都是热力学平衡一 级相转变过程---自由能对温度和压力的一阶导数（体积 和熵）发生了不连续变化 对许多高聚物精心测量，每 变化一个温度eg:升1℃，维 持恒温，直到体积不再变化 (24hr) 后再测比容，结果过 Tm T 程十分接近跃变过程，在终 点处出现明确的转折——是 只有程度的差别而无本质的差别 热力学的一级相转变
晶核的成长是高分子链扩散到晶核或晶体表面进行生长 , 可 以在原有表面进行扩张生长, 也可以在原有表面形成新核而 生长。 结晶速度应包含成核速度、晶粒的生长速度和由它们两者所 决定的全程结晶速度。
成核速度：偏光显微镜直接观察单位时间内形成晶核的数目
晶粒的生长速度：偏光显微镜法直接测定球晶的线增长速度
淬火通常使熔点低和熔限宽，退火处理则相反
高聚物的结晶动力学
结晶高聚物的结晶范围在Tg与Tm 之间 ；当结晶高聚物从熔 融状态逐渐冷却，或经淬火处理的结晶高聚物升温至玻璃化 温度以上，就可以逐渐结晶而形成晶态高聚物。 聚合物结晶过程分为晶核的形成和晶核的成长两个阶段
高分子化学名词解释
第一章绪论（Introduction）高分子化合物（High Molecular Compound）：所谓高分子化合物，系指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。
重复单元（repeating unit）:聚氯乙稀分子链可以看作结构单元多次重复构成，因此括号内的化学结构也可称为重复单元或链节（chain element）。
聚合度（degree of polymerigation）:重复单元的数目n，表征聚合物分子量大小的一个物理参数。
分子量分布（Molecular Weight Distribution, MWD ）：由于高聚物一般由不同分子量的同系物组成的混合物，因此它的分子量具有一定的分布，分子量分布一般有分布指数和分子量分布曲线两种表示方法。
分子量分布指数（多分散系数）： D=1 均一分子量 D>1 分子量多分散性多分散性（Polydispersity）：聚合物通常由一系列相对分子量不同的大分子同系物组成的混合物，用以表达聚合物的相对分子量大小并不相等的专业术语叫多分散性。
加聚反应（addition polymerigation）：通过打开环或双键、三键互相联结起来而形成聚合物的反应。
聚合过程中无小分子副产物生成。
缩聚反应（polycondensation）：缩聚反应通常是经由单体分子的官能团间的反应，在形成缩聚物的同时，伴有小分子副产物的生成。
链(增长）式聚合（链式聚合，chain （growth） polymerigation）：烯类单体的加聚反应，绝大多数属于链增长聚合反应。
反应过程中，反应体系始终由单体、高相对分子质量聚合物和微量引发剂组成，没有中间产物，单体转化率与反应时间无关。
逐步(增长)聚合（step growth polymerigation）：逐步聚合没有活性中心，它是通过一系列单体上所带的能相互反应的官能团间的反应逐步实现的。
绝大多数缩聚反应以及合成聚氨酯的聚加成反应等等都是逐步增长聚合反应。
高分子物理学
高分子物理学高分子物理学是物理学的一个重要分支，研究的对象是高分子材料的结构、性质和行为。
高分子材料是由大量重复的分子单元组成的材料，具有独特的物理性质和化学性质，广泛应用于各个领域，如材料科学、化学工程、制药、医学等。
第一部分: 高分子材料的结构和性质高分子材料的结构非常关键，决定了它们的性质和性能。
高分子材料的主要结构特点是长链状，由大量的重复单元组成。
常见的高分子材料有聚合物、纤维素、塑料等。
聚合物是高分子材料的一种，具有高分子量和宽分子量分布。
高分子材料的性质与其分子结构和分子量有关。
高分子材料通常具有较高的分子量和较长的链状结构，使得材料具有强大的内聚力和宏观强度。
此外，高分子材料还具有较高的柔韧性、延展性和机械强度，具有优异的电绝缘性和热稳定性。
第二部分: 高分子物理学的研究方法高分子物理学通过多种实验和理论手段对高分子材料进行研究。
其中，最常用的方法之一是聚合反应，通过化学反应将单体转化为高分子材料。
另外，高分子物理学还利用各种表征技术对高分子材料进行结构分析，例如核磁共振、质谱和红外光谱等。
高分子物理学还包括对高分子材料的物理性质和行为的研究。
例如，通过测量高分子材料的机械性能、热性能和电性能等，可以评估材料的质量和适用性。
此外，高分子物理学还涉及高分子材料的流变学、动力学和力学行为的研究。
第三部分: 高分子材料的应用领域高分子材料在各个领域都有广泛的应用。
在材料科学领域，高分子材料被用于制备各种高分子复合材料和纳米材料，具有重要的应用价值。
在化学工程领域，高分子材料可以应用于上百种化学工艺，如溶剂回收、膜分离和反应容器等。
高分子材料还在制药和医学领域有着重要的应用。
例如，聚乙二醇等高分子材料可以用于药物传递和细胞培养，具有良好的生物相容性和可控释放性能。
此外，高分子材料还被广泛应用于医疗设备、人工器官和药物缓释系统等方面。
结论高分子物理学作为物理学的一个分支，研究了高分子材料的结构、性质和行为。
01高分子物理1-2章
不同温度下的 等温结晶方程
3、结晶速度和温度关系 低温有利于均相成核，高温有利于生长， 异相成核可在较高温下进行。高温分子热 运动激烈不易成核。低温分子链运动慢和 黏度大不易生长。
有人提出最大结晶速度和玻璃化温度及 融化温度之间关系； Tmax=0.63Tm+0.37Tg-18.5 有人提出 Tmax≌0.85Tm
②晶片的厚度影响， 晶片厚度大，结晶熔点高，表面积大， 表面能高易熔融 ③拉伸提高结晶度提高熔点
④分子链化学结构影响 一般有利于高分子结晶的因素，有使结 晶的熔点下降。分子链柔顺的熔点下降。
取代基大的高分子，有利于提高熔点， 脂肪族酰胺，聚酯，聚氨酯等 其柔性链 长熔点低，如尼龙尼龙6>尼龙8>尼龙109> 尼龙1010（前酸后胺） 刚性主链熔点高，涤纶>尼龙6， 耐高 温材料，芳纶，聚酰亚胺
二、高聚物结晶形态和结构 高聚物和小分子化合物一样可生成结晶，也和 小分子一样有各种晶胞形态。小分子在晶胞以原 子、离子或分子的形式出现在晶胞点阵，而高分 子链延晶胞轴排列。 聚乙烯的主链在结晶中可以锯齿型排列，相邻 的碳原子上的氢反式排列，当主链碳原子连接的 不是氢，而其他原子时，间隔碳上的原子反式排 不下，只能主链发生扭曲，才能排列下，所以大 部分高聚物结晶时其分子链是扭曲成螺旋型的排 列。羊毛纤维中的蛋白链构象是螺旋型的。
柔顺性可用链段长度表示，高分子可以 看成是有许多刚性“链段”组成的柔性链， 每个链段可看做一个连接单元。，链段长 度越短的高分子链越柔顺。
4、分子链结构 对柔顺性的影响 ①主链结构
②侧链结构 侧基极性强，分子链硬；侧基大，分子 链硬； 侧链长，分子链柔软。 ③分子链长度 分子量大到一定程度后 对柔顺性没影响，≥104
高分子物理学
高分子物理学高分子物理学是研究高分子物质的物理性质及其相互作用的学科。
高分子物质广泛存在于自然界和工业中，如塑料、橡胶、纤维素等，因此高分子物理学的研究对于材料科学和工程领域具有重要意义。
一、高分子物理学简介高分子物理学是物理学的一个分支，主要研究高分子物质的物理性质及其内部结构、动力学行为和相互作用。
高分子物质通常由数个重复单元组成，分子量较大，其性质与低分子物质有很大差异。
高分子物理学的研究对象包括高分子材料的结构、力学性能、热力学性质、电学性质等。
二、高分子物理学的研究方法高分子物理学研究常用的方法包括理论计算、实验研究和数值模拟。
理论计算是通过建立高分子物理学模型，运用物理学原理和数学方法，对高分子物质的性质进行定量描述和预测。
实验研究是通过设计合适的实验方案，利用物理学实验仪器和设备对高分子物质的性质进行测量和分析。
数值模拟是运用计算机技术，通过数值计算和模拟实验，对高分子物质的性质进行模拟和预测。
三、高分子物理学的重要性高分子物理学的研究对于材料科学和工程领域有重要意义。
高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、纤维素等领域，对于改善人类生活和推动社会经济发展起到了重要作用。
高分子物理学的研究可以为高分子材料的设计、合成和应用提供理论依据和技术支持。
研究高分子物质的内部结构和性质有助于优化材料的性能，并开发出新型的高分子材料。
同时，高分子物理学的研究还可以揭示高分子物质的物理本质和行为规律，为其他学科的发展提供新的思路和方法。
四、高分子物理学的应用领域高分子物理学的研究成果在工程和科学领域得到了广泛应用。
在材料工程领域，高分子物理学的研究成果使得高分子材料的性能得到提升，如增加抗拉强度、耐磨性、耐候性等，满足不同领域的需求。
在能源领域，高分子物理学的研究有助于开发新型的高分子电池材料、储能材料等，为能源存储和转换提供解决方案。
在生物医学领域，高分子物理学的研究为生物材料的设计和制备提供了理论指导，如生物可降解材料、药物载体等。
高分子物理授课教案
03
02
热力学参数
高分子溶解过程中的热力学参数如溶解度参数、混合焓、 混合熵等，对于理解高分子与溶剂的相互作用及溶解行为 具有重要意义。
温度和压力对溶解的影响
温度和压力是影响高分子溶解的重要因素，升高温度通常 有利于高分子的溶解，而压力的影响则因体系而异。
高分子溶液粘度及影响因素
粘度定义及测量方法
高分子物理的研究内容
包括高分子的结构、形态、热力学性质、力学 性质、电学性质、光学性质等。
高分子物理的应用领域
涉及材料科学、生物医学、能源环境等多个领域。
教学目标与要求
01
知识目标
掌握高分子物理的基本概念、原 理和方法，了解高分子化合物的 结构和性质。
02
03
能力目标
素质目标
能够运用高分子物理的知识分析 和解决实际问题，具备初步的科 学研究能力。
光学性能
高分子取向后，其光学性能如透明度、双折射等也 会发生变化。取向使得分子链排列有序，减少了光 散射，从而提高了透明度。同时，取向也可能导致 双折射现象的出现。
热学性能
取向对高分子的热学性能也有显著影响。一般来说， 取向后的高分子材料热稳定性会提高，因为取向使 得分子链排列更加有序，减少了链间的自由体积， 从而提高了热稳定性。
培养学生的创新精神和实践能力， 提高学生的科学素养和综合素质。ຫໍສະໝຸດ 授课内容与安排授课内容
包括高分子的基本概念、结构特点、热力学性质、力学性质、电学性质、光学 性质等方面的内容。
授课安排
采用课堂讲授、实验操作和讨论交流相结合的方式，注重理论与实践的结合， 提高学生的动手能力和解决问题的能力。同时，鼓励学生积极参与课堂讨论和 提问，激发学生的学习兴趣和主动性。
高分子物理(共90张PPT)
收缩与翘曲
高分子制品在成型后，由 于内应力的存在，会发生 收缩和翘曲现象，需通过
工艺控制减少其影响。
高分子加工过程中的物理和化学变化
01 热变化
高分子在加工过程中吸收或放 出热量，引起温度变化，对制 品性能产生影响。
02 力学变化
高分子在加工过程中受到剪切 、拉伸等力的作用，发生力学 状态的变化。
高分子物理(共90张PPT)
CONTENTS
• 高分子物理概述 • 高分子的结构与形态 • 高分子的物理性质 • 高分子的溶液性质 • 高分子的加工与成型 • 高分子物理的应用与发展前景
01
高分子物理概述
高分子的定义与分类
定义
高分子是由大量重复单元通过共价键 连接而成的长链化合物，分子量高达 数千至数百万。
弹性
高分子链的柔顺性和链段运动能力使其具 有弹性，如橡胶的弹性回复。
黏性
高分子链间的缠结和摩擦使其具有黏性， 如聚合物的熔融和溶液行为。
塑性
高分子在一定条件下可发生塑性变形，如 热塑性塑料的加工成型。
强度
高分子材料抵抗外力破坏的能力，如纤维 的强度和韧性。
高分子的热学性质
热容
高分子材料的热容通常较大，吸热和放热 过程中温度变化较小。
物理的研究提供了有力支持。
02
高分子的结构与形态
高分子的链结构
链的近程结构
包括键接方式、支化、交联等
链的远程结构
涉及链的柔顺性、构象和链的尺寸等
链结构的表征方法
如X射线衍射、中子散射、电子显微镜等
高分子的聚集态结构
高分子的分子间相互作用：包括范德华力 、氢键、离子键等
高分子的聚集态类型：如溶液、凝胶、晶 体、非晶态等
高分子物理(共90张PPT)
高分子物理(共90张PPT)高分子物理是研究高分子的性质、结构和行为的物理学科。
高分子物理是在20世纪初形成的，它涉及的领域非常广泛，包括高分子合成、高分子材料制备、高分子加工与成型等。
本文将结合90张PPT，对高分子物理的基本概念、研究方法、高分子结构与性质、高分子的加工与成型等方面进行介绍。
第一部分：高分子物理的基本概念1、高分子的定义高分子是由无数个重复单元组成的巨大分子，其分子量通常大于10^3，由于其特殊的结构和物理化学性质，广泛应用于生活、工业等众多领域。
2、高分子物理的研究对象高分子物理的研究对象是大分子化合物。
这些化合物的分子量很大，通常大于10^3，有时甚至可达到10^7。
这就意味着高分子物理不仅涉及到分子级性质的研究，还要考虑宏观级别的物理特性。
3、高分子物理的主要内容高分子物理的主要内容包括高分子的结构、性质、动力学、形态、相变、流变、加工与成型等方面。
4、高分子物理的研究方法高分子物理的研究方法包括实验研究和计算模拟两种，其中实验研究主要包括材料合成与制备、结构表征、物理性质测试等，计算模拟主要包括分子动力学模拟、量子力学计算、有限元分析等。
第二部分：高分子结构与性质1、高分子的结构分类高分子可分为线性高分子、支化高分子、交联高分子、网络高分子等四种结构。
其中，线性高分子的分子结构最为简单，具有线性分子链结构；支化高分子分子链呈树枝状结构；交联高分子中分子链相互交联形成三维网格状结构；网络高分子则形成分子链与交联点间互相交联的巨分子结构。
2、高分子的物理性质由于高分子材料具有特殊的分子结构，因此具有一系列独特的物理性质，例如：高强度、高耐磨性、高耐热性、高透明度、高电绝缘性等。
在高分子加工中，可以通过改变处理条件和添加剂等方式来控制高分子的物理性质。
第三部分：高分子的加工与成型1、高分子的加工方法高分子的加工方法包括：挤出成型、注塑成型、压缩成型、吹塑成型、热模压成型、注液成型等多种方式，其中以挤出成型和注塑成型应用最为广泛。
《高分子物理》课程标准
《高分子物理》课程标准一、课程性质与定位《高分子物理》是高分子材料工程技术专业的专业基础课，是构造从事本专业实际工作的综合职业能力和全面素质，在生产、经营、管理和服务第一线工作的高技能应用性人才知识结构、素质结构与能力结构的必修课，是培养学生专业技术观点的重要课程。
该课程是在学习了有机化学、物理化学等课程为基础，与高分子化学相互支撑，又为后续课程橡胶材料与配方、塑料原材料应用技术、高聚物材料及应用技术、成型加工工艺、性能测试技术、材料改性技术等专业课提供理论基础，处于承上启下的枢纽地位。
《高分子物理》课程的任务是使学生获得高聚物结构与性能方面的基础知识,受到用工程技术观点观察问题、分析问题和解决材料加工工艺过程中涉及的高聚物结构与性能、高聚物改性等方面问题的训练，逐步树立创新意识，为将来从事高分子产品的生产、技术、管理及服务打好基础，并注重培养学生的社会能力和方法能力。
二、学习领域课程描述包括学习领域名称、学年及学时、学习目标和学习内容，见表1。
表1 学习领域课程描述三、学习情境设计与描述1．学习情境设计根据材料工程技术专业培养方案，以基本工作过程为逻辑主线进行课程的学习情景设计。
经过分析，本课程分四个学习情境，见表2。
表2 学习情境设计2．学习情境描述包括学习情境名称、学时、学习目的、学习内容、教学方法和建议、工具与媒体、学生在工作过程中用到的知识、教师所需执教能力要求，见表3-1～3-4。
表3-1 学习情境一描述表3-2 学习情境二描述表3-3 学习情境三描述表3-4 学习情境四描述四、课程评价内容及方式本课程教学评价主要采用项目评价、过程评价和考试评价三种模式。
项目评价：包括查阅资料，项目分析与处理、结果与讨论、项目报告规范程度。
过程评价：包括上课出勤率、课堂提问、讨论、完成项目情况；第二课堂，主要为拓展性训练项目，由学生自行设计方案并实施。
可评价的依据包括收集和整理的资料、报告等。
考试评价：采用理论闭卷考核形式，从卷库中随机抽取一套进行考核。
高等高分子物理课程
高等高分子物理课程高等高分子物理课程是一门研究高分子材料物理性质和行为的学科。
高分子材料是一类由大分子化合物构成的材料，广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域。
高等高分子物理课程旨在通过理论和实验的学习，探索高分子材料的基本原理和应用。
在高等高分子物理课程中，学生将学习高分子材料的结构与性质之间的关系。
高分子材料通常由长链状分子构成，这些分子通过共价键或非共价键相互连接。
课程将介绍高分子材料的化学结构、分子量、分子量分布等基本概念，以及它们对材料性能的影响。
学生将学习到高分子材料的机械性能、热性能、电性能等方面的特点。
在高等高分子物理课程中，学生还将学习高分子材料的热力学性质。
热力学是研究物质能量转化和宏观性质的学科。
学生将学习到高分子材料的热胀性、热导率、热变形等热力学性质，并了解这些性质与材料结构之间的关系。
热力学的理论框架将帮助学生理解高分子材料在不同温度和压力下的行为。
高等高分子物理课程中，学生还将学习高分子材料的动力学性质。
动力学是研究物质运动和变化的学科。
学生将学习到高分子材料的粘度、弹性、流变性等动力学性质，并了解这些性质与材料结构之间的关系。
动力学的理论和实验方法将帮助学生深入了解高分子材料的流变行为和变形机制。
高等高分子物理课程还将介绍高分子材料的表征和测试方法。
学生将学习到常用的表征技术，如分子量测定、红外光谱、核磁共振等方法，用于分析高分子材料的结构和性质。
学生将了解这些方法的原理和应用，并通过实验掌握实际操作技能。
在高等高分子物理课程中，学生还将学习高分子材料的应用领域。
高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域。
学生将了解高分子材料在不同领域的应用特点和需求，以及材料选择和设计的原则。
学生还将学习到高分子材料的加工方法和工艺，以及如何通过调控材料结构和性质来实现所需的功能。
通过高等高分子物理课程的学习，学生将具备分析和解决高分子材料相关问题的能力。
他们将能够理解高分子材料的基本原理和应用，掌握高分子材料的表征和测试方法，以及加工和设计高分子材料的技术。
高分子物理 学习指南
在学习高分子物理之前，首先要理清的问题是：在学习了普通物理学之后，为什么还要学习高分子物理。
这是因为二者的研究对象不同。
普通物理中可以把研究对象看作一个质点，而高分子物理的研究对象是长链分子，不是一个单一的质点而是一个相互连接的质点串。
每个质点串既有整体的自由度又有成千上万的内自由度。
这一点区别导致了高分子物理与普通物理在力学运动行为上本质的不同。
把高分子抽象为一根链以后，人们发现这种链的运动具有许多共同规律，而链中结构单元的化学本质却退居次要位置。
因此，高分子物理这门课程的使命是揭示链状分子的特殊运动规律。
为此，本书赋予了“高分子物理”这门课程一个新的定位，即“链状分子的运动规律”，这一定位不仅与现行课程的基本内容是吻合的，而且在高分子物理学与材料学之间、高分子物理与普通物理之间划出了分水岭：高分子结构与性能关系归属材料学，其理论基础属高分子物理；可认为单个质点的运动规律属普通物理，质点串的运动规律属高分子物理。
确立了“链状分子运动规律”的定位，学习的切入点也就明确了。
逻辑的起点必须是长链分子的特征。
不难发现，长链结构带来的最显著的特征是熵弹性。
形象地说，柔性高分子链的自然状态是一个线团，任何外力对线团形态的改变都会在外力消失后由熵增作用而自动回复。
这一特征贯穿高分子材料的一切运动之中，橡胶弹性、粘弹性、流体弹性等行为无不是熵弹性的后果。
缠结则是高分子链的又一特征。
缠结赋予了高分子材料的强度，导致了极高的内粘滞力，造成了高分子的“蛇行”运动状态和独特的结晶结构。
可以说柔性高分子的一切运动都在缠结网络中进行。
正是由于内粘滞力使高分子运动缓慢，高分子几乎时刻处于热力学非平衡态中，或者说处于向平衡态过渡的状态之中，即松弛状态。
高分子固态与液态间的相互转变、晶态与无定形态间的相互转变以及力学状态的相互转变无不是松弛过程。
所以，熵弹性、缠结、松弛成为高分子有别于小分子的最显著的特征，也就成为学习本课程的一条主线。
高分子化学名词解释
高分子化学名词解释第一章绪论（Introduction ）高分子化合物（High Molecular Compound）：所谓高分子化合物，系指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。
重复单元（repeating unit）:聚氯乙稀分子链可以看作结构单元多次重复构成，因此括号内的化学结构也可称为重复单元或链节（chain element）。
聚合度（degree of polymerigation）:重复单元的数目n ，表征聚合物分子量大小的一个物理参数。
分子量分布（Molecular Weight Distribution, MWD ）：由于高聚物一般由不同分子量的同系物组成的混合物，因此它的分子量具有一定的分布，分子量分布一般有分布指数和分子量分布曲线两种表示方法。
分子量分布指数（多分散系数）： D=1 均一分子量 D>1 分子量多分散性多分散性（Polydispersity ）：聚合物通常由一系列相对分子量不同的大分子同系物组成的混合物，用以表达聚合物的相对分子量大小并不相等的专业术语叫多分散性。
加聚反应（addition polymerigation）：通过打开环或双键、三键互相联结起来而形成聚合物的反应。
聚合过程中无小分子副产物生成。
缩聚反应（polycondensation ）：缩聚反应通常是经由单体分子的官能团间的反应，在形成缩聚物的同时，伴有小分子副产物的生成。
链(增长）式聚合（链式聚合，chain （growth ）polymerigation）：烯类单体的加聚反应，绝大多数属于链增长聚合反应。
反应过程中，反应体系始终由单体、高相对分子质量聚合物和微量引发剂组成，没有中间产物，单体转化率与反应时间无关。
逐步(增长) 聚合（step growth polymerigation）：逐步聚合没有活性中心，它是通过一系列单体上所带的能相互反应的官能团间的反应逐步实现的。
高分子化学与物理考研科目
高分子化学与物理考研科目
考研高分子化学与物理专业的科目主要包括以下几个方面：
1.高分子物理：包括高分子结构与性质、聚合物物理化学、高分
子链的构象和运动、高分子物理性质的测量与表征等内容。
2.高分子化学：包括重要高分子的结构、性质、合成方法和应用等，如聚合反应、高分子合成反应机理、高分子物理化学的定量关系等。
3.材料与表征：包括高分子材料的制备、性能评价与测试，如高
分子材料的拉伸、压缩、弯曲、热性能测试，材料的微观结构表征等。
4.高分子化学与物理基础：包括有机化学、物理化学等相关基础
知识，如化学平衡、动力学、量子化学、光化学等。
5.高分子材料应用：包括高分子材料在电子、电气、汽车、航空
航天等领域的应用及相关技术。
这些科目一般是考研高分子化学与物理专业的核心科目，对于考
研学生来说，掌握这些科目的基本原理和知识是非常重要的。
还可以
根据个人的实际情况选择相应的选修课程，如高分子化学与材料、高
分子化学工程等。
高分子基本知识
环保型高分子材料开发
低毒、低污染
开发低毒、低污染的高分子材料，减少对环境和 人体的危害。
节能、低碳
采用节能、低碳的生产工艺和技术，降低高分子 材料的生产能耗和碳排放。
资源化利用
利用可再生资源和废弃物制备高分子材料，实现 资源的循环利用。
高分子材料循环利用技术
物理回收
通过物理方法（如熔融、溶解、 研磨等）对废旧高分子材料进行 回收和再利用。
。
热塑性
部分高分子材料在加热后可塑 化，冷却后固化。
热固性
部分高分子材料在加热和加压 下发生化学反应，形成不溶不
熔的固化物。
高分子化学性质
官能团反应
高分子链上的官能团可与其他 物质发生化学反应，如酯化、
酰胺化等。
降解反应
高分子链在特定条件下可发生 断裂，形成低分子量化合物。
交联反应
通过化学键将高分子链互相连 接起来，提高材料的力学性能 和耐热性。
高分子基本知识
目录
• 高分子概述 • 高分子结构与性质 • 高分子合成与制备方法 • 高分子表征与测试技术 • 高分子材料分类与应用领域 • 高分子发展趋势与挑战
01 高分子概述
高分子定义与特点
高分子定义
高分子化合物是指相对分子质量高达 几千到几百万的化合物，通常由许多 相同的、简单的结构单元通过共价键 重复连接而成。
生物可降解高分子材料研究
天然高分子材料
利用天然高分子材料（如淀粉、纤维素、壳 聚糖等）进行改性和加工，制备出可生物降 解的高分子材料。
合成生物降解高分子材料
通过合成方法制备出具有生物降解性的高分子材料， 如聚乳酸、聚ε-己内酯等。
生物降解性能评价
研究生物降解高分子材料的降解机理、降解 速率和降解产物等，为其应用提供理论支持 。
高分子的表征与分析
F
σ = F / A = F / (πr2) F 为样品断裂时压力， A 和 r 分别为圆柱形样品起始时的截面积和直径
Flexural strength
弯曲强度（Flexural strength OR Bending strength) 也称挠曲强度或抗弯强度。弯曲强度的测定是在规定的试验条件下，对标准试样施加一静止弯曲力矩，直至试样断裂。
Differential Scanning Calorimetry
差热扫描分析（DSC） 在程控温度下，测定输入到物质和参比物之间的功率差与温度的关系。
DSC curves
Heating scan
Cooling scan
onset mid end
enthalpy
Tg
Tc
Tm
熔融焓（ΔHm），表示分子或分子链段排布由有序转换到无序所需要吸收的能量。 将 ΔHm与100%结晶试样熔融焓（ΔHm0 ，通过已知结晶度聚合物熔融焓外推得到）比较既可得到聚合物的相对结晶度 Xc。
P
P
Hardness
硬度（hardness）是指材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。 硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。 硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法、划痕法、回跳法及显微硬度、高温硬度等多种方法。 常用于塑料和橡胶硬度测试的标准为邵氏（Shore）硬度。用邵氏硬度计插入被测材料，表盘上的指针通过弹簧与一个刺针相连，用针刺入被测物表面，表盘上所显示的数值即为硬度值。
粘度法只是一种测定聚合物相对分子量的方法，必须在确定的条件下，事先订定粘度与分子量的关系（即根据已知分子量的试样测定得到常数K和a）
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The Purpose of Characterization
3, Material Design at the Molecular Level
• Was the failure caused by the wrong choice of material? • Were there flaws present that were caused by the fabrication conditions? • Was it the result of an accidental event, such as an overload, and is a similar problem likely to recur? • Did the material degrade in service due to weathering or some other environmental factor?
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Levels of Characterization
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Levels of Characterization
1, Macroscopic properties
Macroscopic properties, alternatively referred to as bulk properties or simply “performance”, are of utmost importance in material selection.
Ultraviolet-visible spectroscopy Mass spectroscopy
Dielectric Ralaxation spectroscopy
Electron spin resonance spectroscopy Small-angle X-ray/neutron scattering spectroscopy
Techniques: mechanical testing, rheology and thermal analyterization-cont.
2, Microscopic properties
Here we consider those aspects of characterization which fall between measurements of molecular structure and the bulk properties described. • A typical example: the overall degree of crystallinity in a
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Levels of Characterization-cont.
4, Other aspects
(1) Additives in commercial polymers make characterization extremely complex, requiring skills not only in analysis of the components, but also in their “deformulation” Combination of traditional separation techniques, such as solvent extraction, with modern chromatographic and spectroscopic methods (2) The surface of polymers may play key role in many applications, such as adhesion. Spectroscopy, especially X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Secondary ion mass spectrometry(SIMS).
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The Purpose of Characterization
5, Failure Analysis
When a component fails it is frequently important to investigate why. This will assist avoiding failure in the future.
Two-dimensional correlation spectroscopy
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Summary of Polymer Characterization
Thermal analysis
The separation and analysis of additives in polymers
Molecular weight determination Chromatographic methods
Size-exclusion charomatography (SEC)
or gel permeation charomatography (GPC) High-pressure liquid charomatography (HPLC) Thin-layer charomatography (TLC) Gas charomatography (GC) Supercritical fluid charomatography (SFC) Field flow fraction (FFF) Hydrodynamic charomatography (HDC)
• The chemical composition of the monomer • The detailed sequence structure of the polymer skeleton
• The melting or glass to rubber transition temperature
of individual polymer chains.
• Concerned: The way in which the monomers are joined together:
tacticity (iso-, syndio-, atctic-,-configuration (Trans/ Cis)) conformational isomerism,
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Summary of Polymer Characterization
Spectroscopy of Polymers
Vibration Spectroscopy (IR and Raman)
Nuclear Magnetic resonance spectroscopy (NMR)
X-ray diffraction
(3) Measurement of the dynamics of local motions in polymer chains NMR (and dielectric spectroscopy)
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Summary of Polymer Characterization
Introduction
• For any application, it is essential that the material provides the properties desired, under the conditions of use. • It is wise to characterize the materials more fully in order to understand what the effect might be, for example, of changing the temperature. • Consideration should also be given to time-related phenomena, such as creep and stress relaxation. What are the consequences of dimensional instability?
4
The Purpose of Characterization
4, Microstructure and Influence of Processing
The arrangement of molecules in a solid polymer can be modified considerably by the presence of additives and processing conditions used during moulding, fibre drawing, etc.
(Anti (Trans), Eclipsed (Cis), and Gauche (+ or -)).
spectroscopy
monomer sequence distribution, branching and
the presence of minor structural defects. average molar mass or molecular weight: chemical/charomatography
高分子物理和表征
屠迎峰，杨永刚，黄鹤
高分子物理
第一章 高分子的链结构 第二章 高分子的聚集态结构 第三章 高分子溶液性质 第四章 高聚物的分子量 第五章 高聚物的分子量分布
第六章 高聚物的分子运动
第七章 高聚物的力学性能 第八章 高聚物的电学性能
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The Purpose of Characterization
partially crystalline polymer.( Techniques: thermal analysis, scattering techniques or microscopy, etc.)