3高分子材料的物理化学性质3-精品
第三章高分子材料的物理化学性质-PPT课件
• 特别是溶解、溶胀、凝胶化、相变、
黏弹性、力学强度和通透性等涉及到
药物制剂辅料的处理及制剂中药物的
释放。
第一节 高分子溶液的理化性质
一．高聚物溶解过程的特点(相对复杂) 1．高聚物溶解缓慢且分两个阶段
① 溶胀：溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体
积膨胀的现象
② 溶解：高分子以分子状态均匀分散在溶剂中，
• 高聚物的力学性质随时间的变化统称为力学松弛， 主要表现有：蠕变、应力松弛、内耗
1．蠕变：在一定的温度和较小的恒定外力(拉力、 压力或扭力等)作用下，材料的形变随时间的增 加而逐渐增大的现象。反映材料尺寸稳定性的优 劣。(Tg到Tg +30度之间，易观察到蠕变。蠕变与柔性有关，柔
性增加，蠕变增大，抗蠕变能力减弱。
拉断为止，断裂前试样承受的载荷 P与试样的宽
度b和厚度d的乘积的比值 冲击强度：试样受冲击载荷而破裂时单位面积所吸
收的能量，它是衡量材料韧性的一种强度指标 。
• 弯曲强度：是在规定试验条件下，对标准试样施 加静弯曲力矩，直到试样折断为止，取试验过程 中的最大载荷P，并按下式计算弯曲强度 σf =1.5Pl0/(bd2)
应力：材料发生宏观的变形时，其内部分子 间以及分子内各原子间的相对位置和距离
就要发生变化，产生了原子间及分子之间
的附加的内力，抵抗着外力，并力图恢复
到变化前的状态，达到平衡时，附加内力
与外力大小相等，方向相反。
形变有三种基本的类型：
受力方式 简单拉伸 简单剪切 均匀压缩
应力
应变
拉伸应力
拉伸应变
剪切应力
)
2．应力松弛：在恒定温度和形变恒定不变的情况 下，高聚物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的
高分子材料物理化学实验复习
一、热塑性高聚物熔融指数的测定熔融指数 (Melt Index 缩写为MI) 是在规定的温度、压力下，10min 内高聚物熔体通过规定尺寸毛细管的重量值，其单位为g 。
min)10/(600g tW MI ⨯=影响高聚物熔体流动性的因素有内因和外因两个方面。
内因主要指分子链的结构、分子量及其分布等；外因则主要指温度、压力、毛细管的内径与长度为了使MI 值能相对地反映高聚物的分子量及分子结构等物理性质，必须将外界条件相对固定。
在本实验中，按照标准试验条件，对于不同的高聚物须选取不同的测试温度与压力。
因为各种高聚物的粘度对温度与剪切力的依赖关系不同，MI 值只能在同种高聚物间相对比较。
一般说来，熔融指数小，即在12、 34测定取向度的方法有X 射线衍射法、双折射法、二色性法和声速法等。
其中，声速法是通过对声波在纤维中传播速度的测定，来计算纤维的取向度。
其原理是基于在纤维材料中因大分子链的取向而导致声波传播的各向异性。
几个重要公式：①传播速度C=)/(10)(1063s km t T L L ⨯∆-⨯- 单位：C-km/s ；L-m ；T L -?s ；△t-?s ②模量关系式 2C E ρ= ③声速取向因子 221CC f u a -= ④?t(ms)=2t 20－t 40（解释原因）Cu 值（km/s ）：PET= 1.35，PP=1.45，PAN=2.1，CEL=2.0 （可能出选择题）测定纤维的C u 值一般有两种方法：一种是将聚合物制成基本无取向的薄膜，然后测定其声速值；另一种是反推法，即先通过拉伸试验，绘出某种纤维在不同拉伸倍率下的声速曲线，然后将曲线反推到拉伸倍率为零处，该点的声速值即可看做该纤维的无规取向声速值C u (见图1)。
思考题：1、影响实验数据精确性的关键问题是什么？答：对纤维的拉伸会改变纤维的取向。
所以为保证测试的精确性，每种纤维试样至少取3根以上迸行测定。
2、比较声速法与双折射法，两者各有什么特点？三、光学解偏振法测聚合物的结晶速度（无计算题，最好知道公式。
药用高分子材料学复习重点
第一章绪论1、高分子分别在传统制剂、现代制剂中的作用答：在传统剂型中的应用的高分子材料：如作为片剂的赋形剂、黏合剂、润滑剂等。
在现代制剂中高分子作为应用在控释、缓释制剂和靶向制剂中，如做微丸的赋形剂、缓释包衣的衣膜以及特殊装置的器件。
包装用材料。
药用辅料的定义答：辅料是经过安全评价的、有助于剂型的制备以及保护、支持，提高药物或制剂有效成分稳定性和生物利用度的材料。
第二章高分子的结构、合成和化学反应聚合物的结构式答：聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙烯（PVC）聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）聚乙酸乙烯酯（PV Ac）聚乙烯醇（PV A）纤维素尼龙-66按照性能和用途进行的高分子材料分类答：五大类，塑料、橡胶、纤维，涂料以及黏合剂。
热塑性塑料和热固性塑料的区别答：热塑性塑料——受热后软化，冷却后又变硬，这种软化和变硬可重复、循环，因此可以反复成型。
大吨位的品种有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯。
热固性塑料——是由单体直接形成网状聚合物或通过交联线型预聚体而形成，一旦形成交联聚合物，受热后不能再回复到可塑状态。
聚合过程(最后的固化阶段)和成型过程是同时进行的，所得制品不溶不熔。
热固性塑料的主要品种有酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂等。
柔性概念、影响因素答：（1）主链结构当主链中含C-O，C-N，Si-O键时，柔顺性好。
因为O、N原子周围的原子比C原子少，内旋转的位阻小；而Si-O-Si的键角也大于C-C-C键，因而其内旋转位阻更小，即使在低温下也具有良好的柔顺性。
当主链中含非共轭双键时，虽然双键本身不会内旋转，但却使相邻单键的非键合原子间距增大使内旋转较容易，柔顺性好。
当主链中由共轭双键组成时，由于共轭双键因p电子云重叠不能内旋转，因而柔顺性差，是刚性链。
（2）侧基侧基的极性越大，极性基团数目越多，相互作用越强，单键内旋转越困难，分子链柔顺性越差。
非极性侧基的体积越大，内旋转位阻越大，柔顺性越差；对称性侧基，可使分子链间的距离增大，相互作用减弱，柔顺性大。
高分子材料的物理化学性质
（6）增塑：增塑剂的加入可使材料强度降低，只适于对 弹性、韧性的要求远甚于强度的软塑料制品。
（7）外界因素：温度、外力作用速度和作用时间对强度 都有影响。
（三）粘弹性
高聚物力学性质随时间而变化的现象称为力学松弛或粘 弹现象 静态粘弹性 蠕变、应力松弛 粘弹性分类 动态粘弹性 滞后、内耗
1、蠕变
在恒温下施加较小的恒定外力时，材料的形变随时间而 逐渐增大的力学松弛现象。如挂东西的塑料绳慢慢变长。
• 这种由于力学滞后而使机械功转换成热的现象，称 为内耗。
• 相关应用
• 对于作轮胎的橡胶，则希望它有最小的力学损耗 才好 • 对于作为防震材料，要求在常温附近有较大的力 学损耗（吸收振动能并转化为热能） • 对于隔音材料和吸音材料，要求在音频范围内有 较大的力学损耗（当然也不能内耗太大，否则发 热过多，材料易于热态化）
（4）应力集中：若材料中存在某些缺陷，受力时，缺陷附 近局部范围内的应力会急剧增加，称为应力集中。应力集中 首先使其附近的高分子链断裂和相对位移，然后应力再向其 它部位传递。
（5）惰性填料：有时为了降低成本，在聚合物中加入一 些只起稀释作用的惰性填料，如在聚合物中加入粉状碳 酸钙。惰性填料往往使聚合物材料的强度降低。
F
F
均匀压缩
体积改变而形状不变
A0
弹性模量
是指在弹性形变范围内单位应变所需应力的 大小。是材料刚性的一种表征。分别对应于以上 三种材料受力和形变的基本类型的模量如下： 拉伸模量（杨氏模量）E：E = /
剪切模量（刚性模量）G：G = s /
体积模量（本体模量）B：B = p /
影响粘合强度的因素：
1.分子量：中等分子量
2.表面粗糙度：粗糙表面提高粘合强度
高分子习题及答案
一．名词解释：重复单元：重复组成高分子结构的最小结构单元叫重复单元结构单元：在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团叫结构单元玻璃态：低温时，高分子整条链和链段都不能运动，只有小尺寸运动单元变化，处于“冻结”状态，相应的力学状态称为玻璃态高弹态：高分子在外力作用下，分子链由卷曲构象变为伸展构象发生很大的形变，一旦除去外力，又逐步恢复形变，相应的力学状态称高弹态玻璃化转变温度：聚合物高分子链段运动的“冻结”或“解冻”时所对应的转变温度叫玻璃化转变温度二．填空题1.高分子的溶解是一个缓慢过程，分为两个阶段：溶胀和溶解。
2.聚合物由高弹态转变为粘流态时的温度称为粘流温度，以 Tf 表示。
这种处于流体状态的聚合物称为粘流体。
3.高分子的热一形变曲线图中，分为五个区，分别为玻璃态、玻璃化转变区、高弹态、粘流转变区、粘流态。
4.与小分子相比，高分子的分子量有以下两个特点：相对分子量大和多分散性。
三．选择题1.聚合物溶解必要条件是（ A )A 、吉布斯自由能变化（△ Gm）小于零。
B 、吉布斯自由能变化（△ Gm ）大于零。
C 、吉布斯自由能变化（△ Gm ）等于。
D 、以上均不正确。
2.判断高分子材料溶解度及相容性应遵循一定原则，下列不正确的是（ C )A 、溶度参数相近原则。
B 、极性相似相溶原则。
C 、聚合度大小原则。
D 、溶剂化原则。
3.分子量分布的测定法为（ B )A 、气相色谱法B 、凝胶色谱法C 、X 一衍射D 、原子吸收光谱4.高分子聚合物的分子是是不均一的，这种分子量的不均一性称为( A )A 、多分散性B 、溶散性C 、触变性D 、高通量性下列表示玻璃化转变温度正确的是( C )A 、Tc maxB 、TmC 、TgD 、Tf5.分子量分布的测定法为（ C ）A、气相色谱法 C、高效液相色谱法B、凝胶色谱法 D、原子吸收光谱四．判断题1.晶态聚合物的溶解要比非晶态聚合物困难。
（对）2.分子量相同的同种化学类型聚合物，支化的比线型的更易溶解。
第3章 高分子材料的物理化学性质 7
厚德 明志 笃学 力行
第三章 高分子材料的物理化学性质 2.药物通过聚合物骨架(matrix)的扩散 M=[2CsDCot]1/2
其中Cs为药物在聚合物骨架中的溶解度 说明：药物由聚合物骨架释放量与t1/2呈线性关 系。
厚德 明志 笃学 力行
第三章 高分子材料的物理化学性质
(二)非Fick扩散
全国高等中医院校规划教材
《药用高分子材料学》
厚德 明志 笃学 力行
第三章 高分子材料的物理化学性质
凝胶 (一)凝胶的结构和性质 1.凝胶的结构和类型
凝胶(gel)是指溶胀的三
状结构高分子，在网状结 构的孔隙中又填充了液体介质， 这样一种分散体系称为凝胶。
维网
凝胶的超显微结构示意 S:剂化层；a:凝胶结合点
厚德 明志 笃学 力行
第三章 高分子材料的物理化学性质 (一)Fick扩散
药物分子通过聚合物的扩散，可用Fick第一定律来 描述： J=-D*dc/dx
注意:扩散系数、渗透系数的单位 式中：J为溶质流量，mol/(cm2s)；
C为溶质浓度，mol/cm3，为垂直于有效扩散面积的位 移，cm； D为溶质扩散系数，cm2/s(在通常情况下，D被看作常量，但 实际上扩散系数是可人为控制的参数，改变聚合物的结构，D值可改 变。另外，药物浓度、温度、溶剂性质、药物的化学性质都能影响D 值)。负号表示扩散方向，即药物分子扩散朝浓度降低的方向进行。
厚德 明志 笃学 力行
第三章 Байду номын сангаас分子材料的物理化学性质
德博拉数(Deborah number De)： De定义为特性松弛时间（τ ）与溶剂的特性扩散时 间（θ ）的比值。 De=τ /θ
当De《l，说明松弛过程快于扩散，则药物转运符合 Fick定律； 当De≈l，松弛与扩散双重作用导致一种复杂的转运行 为，则称之为非Fick转运。药物从这些聚合物的释放是不 符合Fick定律的，这方面的情况已有很多的报告，在本章 第一节的水凝胶部分另有叙述。
高分子物理化学 第三章
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
粘度法（粘均分子量）
该法是目前最常用的方法之一。 溶液的粘度除了与分子量有关，还取决 于聚合物分子的结构、形态和尺寸， 因此，粘度法测分子量只是一种相对 的方法。
根据上述关系由溶液的粘度计算聚合物 的分子量。
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
例如尼龙6：
H2N(CH2)5CO NH(CH2)5CO n NH(CH2)5COOH
COOH 一头 （中 NH2 ，一头 间已无这两种基团），可用酸碱滴 定来分析端氨基和端羧基，以计算 分子量。
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
计算公式：
W——试样质量 n——试样摩尔数 ne——试样中被分析的端基摩尔数 Z——每个高分子链中端基的个数
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
C —— 溶液的浓度
—— 溶剂的沸点升高常数
—— 溶剂的冰点降低常数
—— 溶质分子量
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
一些溶剂的沸点升高常数
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
一些溶剂的冰点降低常数
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
特 点
可证明测出的是 ； 对缩聚物的分子量分析 应用广泛； 分子量不可太大，否则 误差太大。
第 三 章 高 聚 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布
溶液依数性法
小分子：
稀溶液的依数性：稀溶液的 沸点升高、冰点下降、蒸汽压下 降、渗透压的数值等仅仅与溶液 中的溶质数有关，而与溶质的本 性无关的这些性质被称为稀溶液 的依数性。
3高分子材料的物理化学性质3
第三章一、填空1．溶胀是指。
2．市售的药用高分子材料在溶解时应采用适宜的方法，使颗粒，防止。
对易溶于热水的药用高分子材料应先用润湿分散，然后加热使之溶解。
3．在高分子与溶剂的溶度参数相近时，凡属亲电子性溶剂，能和高分子进行而有利于溶解；溶剂与高分子基团之间能生成，也有利于溶解。
4．凝胶是指，高分子溶液转变为凝胶的过程称为。
分子形状愈，溶液温度愈有利于该过程。
5. 根据高分子所表现的力学性质和分子热运动的特征，可将高分子的物理状态分为、、，影响这些状态相互转变的主要因素是。
对小分子量的线形聚合物，无，对交联聚合物，无。
6．玻璃化温度是指，粘流温度是指。
7．药物的释放过程是，可用定律来描述，用公式表示为，式中的负号表示，由该定律可知，是引起扩散的先决条件。
药物通过聚合物薄膜的释放是释放。
药物通过疏水性聚合物骨架的释放量与呈线形关系，符合方程。
8．根据高分子交联键性质的不同，凝胶可分为、。
根据凝胶中含液量的多少又可分为、。
9 水凝胶是，为结构。
水凝胶具有、、的性质。
10 聚合物的渗透性及透气性受聚合物的结构和物理状态影响很大，一般来说，温度升高，渗透性；链的柔性，渗透性提高；结晶度越大，渗透性。
11、环境敏感水凝胶又称为，根据环境变化类型不同，又可划分为、水凝胶、盐敏水凝胶、光敏水凝胶等。
阴离子型水凝胶平衡溶胀度随pH ；阳离子型水凝胶平衡溶胀度随pH 。
12、理想的生物粘附性药物传递系统的粘附性存在3种作用机制：、、链之间产生微弱的化学键。
13、聚合物的溶剂选择主要遵守以下原则：、、。
14、聚丙烯酸含有分子内氢键，其Tg比聚丙烯酸甲酯的Tg 。
15、聚合物A和B能比较好的相容，则共混聚合物的Tg与T g，A和T g,B的关系是。
16、在药物制剂中，药物通过聚合物的扩散模型简要来说有两种类型：一类是，另一类是。
17、在一定温度下，熔融状态的聚合物在一定负荷下，单位时间内经特定毛细管孔挤出的重量称为。
二、选择题A 应先充分溶胀，再适当加热搅拌使其溶解。
第三章 高分子材料的物理化学性质
c.最大的特点:体积相转变
功能高分子凝胶的体积相转变
外界环境因子的变化
溶胀相
收缩相
体积不连续变化
内因： 范德华力、氢键、疏水作用及静电作用力---相互组合和竞争
分类：
来源
天然水凝胶 合成水凝胶
电中性水凝胶
性质
阳离子型
阴离子型
离子型水凝胶
两亲离子型
传统水凝胶
对外界刺激的应答情况的不同
智能水凝胶
智能高分子凝胶的刺激响应性与 分类
M1M 2 M 3 M i M n
n1 n2 n3 ni nn
w1 w2 w3 wi wn
分子量为 M i 的分子的质量占总质量的分数为
w w w1 w2 w3 i n W W W W W
分子量为 M i的分子数占总分子数的分数为
n nn n1 n 2 n3 i N N N N N
（2）某些水凝胶的溶胀性随外界溶胀条件的变化 而发生变化 3、水凝胶的应用
智能高分子凝胶的应用--调光材料&组织培养
低温透明
调光材料
高温白浊化
细胞
组织培养
智能高分子凝胶的应用--化学机械器件
循环提供的动力
毛自 状振 传动 动凝 装胶 置作 成
Poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)3)
智能高分子凝胶的应用--智能药物释放系统
i
（3）粘均分子量 M ：用稀溶液粘度法测得的平均分子量。
a M Wi M i i
1/ a
这里的a是指公式 a [ ] KM 中的指数。
对于多分散试样，
M w M M n
对于单分散试样， M w M M n （只有极少数象 DNA等生物高分子才是单分散的）
高分子材料的物理化学特性
高分子材料的物理化学特性高分子材料是一类非常常见的材料，广泛应用于各种领域，例如建筑、汽车、电子、医疗、生物等领域。
高分子材料独特的物理化学特性是制造它的原材料和生产工艺的结果，了解这些特性可以帮助我们更好地设计和制造高分子材料产品，提高其性能和可靠性。
一、高分子的分子结构高分子是由大量单体分子通过聚合反应形成的长链分子。
它们通常是由碳、氢、氧、氮等元素组成的大分子，其基本结构包括主链和侧链。
主链是高分子分子结构的基本框架，侧链则可以增强或改变高分子的性质。
例如，聚氨酯聚合物的侧链可以是甲基、乙基、丁基或苯基等，不同侧链对聚氨酯材料的性质有着不同的影响。
二、高分子的力学特性高分子材料的力学特性是指其在外部力下的响应行为，包括弯曲、拉伸、压缩、剪切等方面。
高分子材料的力学特性主要由分子结构、分子量、分子量分布、化学成分、注射成型条件等因素决定。
高分子材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等力学特性是确定其使用寿命和耐用性的关键因素。
三、高分子的热学特性高分子材料的热学特性是指其在温度变化下的物理行为。
高分子材料的热容量、热导率、线膨胀系数等热学特性对于高分子材料的加工工艺、使用环境和耐热性等都有很大的影响。
例如，聚苯乙烯 (PS) 材料的热导率很低，因此在高温环境下很难进行加工和使用。
四、高分子的光学特性高分子材料的光学特性是指其在光学上的反应和行为，包括折射率、透过率、发光性等。
高分子材料中的原子和分子之间的电子极化、氢键和范德瓦尔斯力等，影响其光学特性。
例如，聚苯醚 (PPO) 材料的折射率很高，它常用于制造反射镜、透镜等光学器件。
五、高分子的电学特性高分子材料的电学特性是指其在电场下的反应行为，包括电阻率、介电常数、电容等方面。
高分子材料的电学特性主要来自于电子从一个分子到另一个分子的传递。
例如，聚乙烯 (PE) 材料的电阻率很低，因此它常用于制造电线和缆线等电子器件。
在现代工业领域中，高分子材料的应用越来越广泛，它们的物理化学特性已经成为人们研究和制造高性能高分子材料的关键。
第三章高分子材料的物理化学性质
n M i i i
i
Wi M i
i
（3）用黏度法测得稀溶液的平均相对分子质量 为黏均相对分子质量，定义为
M (Wi M )
i
a 1/ a i
这里的a是指[η ]=KMa公式中的指数。
对于多分散试样，
M w M M n
WZ M NV / 1000
例：有AB两种聚酰胺试样，用端基法测分子量， A、B重量均为0.301克，以0.049M的KOH标液滴定 时 ， 耗 用 碱 量 均 为 0.38mL ， (1) 若 A 样 的 结 构 H(HN( CH2)6NHCO(CH2)4CO)nOH，则其Mn ？(2)若B样的Mn 为6.38×104，则其分子
Gel Sciences/GelMed公司正在开发一种商品名为Smart
Hydrogel的产品。这种凝胶产品不仅对温度敏感，对剪切力
也很敏感，而且可粘附在生物组织上。该产品将主要用于药 物输运和皮肤保养。以此种凝胶为基质，该公司开发出了一
种性能特异的眼药。与传统眼药相比，这种眼药滴眼时为液
体，但在眼温下为粘性流体，眼睛眨动的剪切力作用使其又 变为液体，液态有利于药物释放，粘流态有利于药物保存， 用这种材料制成的眼药持效时间可达几个小时，使给药次数 大大减少。
阳离子型
阴离子型
两亲离子型
传统水凝胶
智能水凝胶
2、水凝胶的溶胀行为及其影响因素 （1）水凝胶在水中可显著溶胀
①水中解离，增加亲水性
②具有相同电荷，静电斥力，进一步伸展，与 水充分接触
（2）某些水凝胶的溶胀性随外界溶胀条件的变 化而发生变化
3、水凝胶的应用
3、水凝胶的应用 胰岛素缓释装置，这种装置实际上是将半透膜加工成一 个小袋子，通过外科手术将此小袋植入体内，在袋内装入一
高分子物理化学全套PPT课件课件
探索新型高分子材料的合成方法
发展新型的高分子合成方法，实现高效、环保、低成本的合成，提高 高分子材料的性能和功能。
拓展高分子材料的应用领域
将高分子材料应用于新能源、生物医学、环保等领域，开发具有创新 性和实用性的高分子材料。
高分子物理化学的发展历程
• 总结词：高分子物理化学的发展历程包括起步阶段、成长阶段和繁荣阶段，其 发展推动了人类社会的进步。
• 详细描述：高分子物理化学的发展历程可以追溯到20世纪初，当时科学家开 始对高分子物质进行研究，并发现了高分子化合物的长链结构和多分散性等特 点。随着研究的深入，人们逐渐认识到高分子物质的结构和性质在不同尺度上 存在差异，并开始从微观到宏观的不同尺度上进行研究。在成长阶段，高分子 物理化学的研究领域不断扩大，涉及的学科也越来越多，如物理学、化学、生 物学等。同时，人们开始将高分子物理化学应用于实际生产和生活中，推动了 相关产业的发展。进入21世纪后，随着科学技术的发展和人类对物质世界的 认识不断深入，高分子物理化学的研究进入繁荣阶段。人们开始深入研究高分 子物质的结构和性质，探索其在不同环境下的变化规律和机制，为解决实际问 题提供更加精准的理论支持。同时，随着计算机技术和数值模拟方法的不断发 展，人们可以更加方便地模拟和预测高分子物质的行为和性能，进一步推动相 关领域的发展。总之，高分子物理化学的发展历程是一个不断创新和发展的过 程，其发展推动了人类社会的进步。
高分子物理化学全套 ppt课件
目录
• 高分子物理化学概述 • 高分子结构与性质 • 高分子合成与制备 • 高分子反应与改性 • 高分子材料性能与应用 • 高分子物理化学前沿研究
高分子材料物理化学实验复习资料
⾼分⼦材料物理化学实验复习资料⼀、热塑性⾼聚物熔融指数的测定熔融指数 (Melt Index 缩写为MI) 是在规定的温度、压⼒下，10min ⾼聚物熔体通过规定尺⼨⽑细管的重量值，其单位为g 。
min)10/(600g tW MI ?=影响⾼聚物熔体流动性的因素有因和外因两个⽅⾯。
因主要指分⼦链的结构、分⼦量及其分布等；外因则主要指温度、压⼒、⽑细管的径与长度等因素。
为了使MI 值能相对地反映⾼聚物的分⼦量及分⼦结构等物理性质，必须将外界条件相对固定。
在本实验中，按照标准试验条件，对于不同的⾼聚物须选取不同的测试温度与压⼒。
因为各种⾼聚物的粘度对温度与剪切⼒的依赖关系不同，MI 值只能在同种⾼聚物间相对⽐较。
⼀般说来，熔融指数⼩，即在10min 从⽑细管中压出的熔体克数少，样品的分⼦量⼤，如果平均分⼦量相同，粘度⼩，则表⽰物料流动性好，分⼦量分布较宽。
1、测烯烃类。
2、聚酯（⽐如涤纶）不能测。
3、只能区别同种物质。
聚丙烯的熔点为165℃，聚酯的熔点为265℃。
熔融加⼯温度在熔点上30~50考：简述实验步骤：①选择适当的温度、压强和合适的⽑细管。
（聚丙烯230℃）②装上⽑细管，预热2~3min 。
③加原料，“少加压实”。
平衡5min ，使其充分熔融。
④加砝码，剪掉⼀段料头。
1min 后，剪下⼀段。
⑤称量⑥重复10次，取平均值。
⑦关闭，清洁仪器。
思考题：1、影响熔融指数的外部因素是什么？（4个）2、熔融指数单位：g/10min3、测定热塑性⾼聚物熔融指数有何意义？参考答案：热塑性⾼聚物制品⼤多在熔融状态加⼯成形，其熔体流动性对加⼯过程及成品性能有较⼤影响，为此必须了解热塑性⾼聚物熔体的流变性能，以确定最佳⼯艺条件。
熔融指数是⽤来表征熔体在低剪切速率下流变性能的⼀种相对指标。
4、聚合物的熔融指数与其分⼦量有什么关系？为什么熔融指数值不能在结构不同的聚合物之间进⾏⽐较？答：见前⽂。
⼆、声速法测定纤维的取向度和模量测定取向度的⽅法有X 射线衍射法、双折射法、⼆⾊性法和声速法等。
高分子材料的化学与物理性质
高分子材料的化学与物理性质高分子材料是现代化学工业中非常重要的一类材料。
由于其独特的分子结构和物理性质，高分子材料在各种领域都有广泛的应用。
比如，聚合物材料用于制备塑料、橡胶、纤维等物质，在医疗、电子、航空等领域中也有很多应用。
那么，高分子材料的化学和物理性质是什么？了解这些特性有什么意义？接下来我们深入探讨。
一、高分子材料的化学性质高分子材料的化学性质与其分子结构有关。
高分子材料通常是由重复的单体分子组成的巨大分子，这样的分子结构决定了高分子材料具有独特的化学特性和反应规律。
首先，高分子材料可以进行链延长反应。
链延长是指通过加入新的单体结构，使高分子链继续增长，形成更长的高分子链的反应。
这个过程通常是通过自由基反应、阳离子反应和阴离子反应来实现的。
例如，聚乙烯是由乙烯单体分子通过自由基反应逐渐递增而成的。
其次，高分子材料还可以进行聚合反应。
聚合反应是指仅仅在特定的反应条件下，使单体分子链之间的化学键键合成，以形成高分子链的过程。
聚合反应是一种常见的高分子化学反应，其反应方式受热量、光强、催化剂和其他环境因素的影响，不同的聚合条件可以产生不同的聚合体。
最后，高分子材料还可以进行交联反应。
交联反应是指在高分子材料中引入交联的反应性物质，从而形成高分子材料内部的三维结构。
这种交联化学反应可以通过光固化、热固化和辐射固化等多种方法实现。
交联反应可以使高分子材料具有更高的稳定性和强度，并改善其耐化学性和耐热性等性能。
二、高分子材料的物理性质高分子材料的物理性质影响着材料在各个领域中的应用。
高分子材料常常表现出典型的高分子性质，如高分子链的柔性、分子排列和相互作用等。
首先，高分子材料具有重量轻、强度高和断裂韧性好等性质。
这些性质使高分子材料被广泛应用于轻型结构、柔性设备和耐磨设备等领域。
其次，高分子材料具有良好的电学和热学性能。
例如，聚苯乙烯的介电常数非常低，它的耐热性和耐腐蚀性也很好。
聚乙烯在高温下具有较高的电绝缘性能，因此被广泛应用于电线电缆绝缘层。
药用高分子材料习题(答案)
第一章绪论一、名词解释药用辅料：广义上指的是能将药理活性物质制备成药物制剂的各种添加剂（在药物制剂中经过合理的安全评价的不包括生理有效成分或前体的组分.）药用高分子辅料：具有高分子特征的药用辅料（具有生物相容性、经过安全评价且应用于药物制剂的一类高分子辅料。
）二．填空题1 ．药用辅料广义上指的是能将药理活性物质制备成药物制剂的各种添加剂，其中具有高分子特征的辅料，一般被称为药用高分子辅料。
2 ．辅料有可能改变药物从制剂中释放的速度或稳定性，从而影响其生物利用度。
3 ．高分子材料学的目的是使学生了解高分子材料学的①最基本理论和药剂学中常用的高分子材料的②结构，③物理化学性质，④性能及用途，⑤并能初步应用这些基本知识来理解和研究高分子材料在一般药物制剂、控释制剂及缓释制剂中的应用。
4．药用高分子辅料在药用辅料中占有很大的比重，现代的制剂工业，从包装到复杂的药物传递系统的制备，都离不开高分子材料，其品种规格的多样化和应用的广泛性表明它的重要性。
三．选择题1 ．下面哪项不是有关药用高分子材料的法规（D)A ．《中华人民共和国药品管理法》B ．《关于新药审批管理的若干补充规定》C ．《药品包装用材料容器管理办法（暂行）》D ．《药品生产质量管理办法》2 ．依据用途分，下列哪项不属于药用高分子材料（C)A ．在传统剂型中应用的高分子材料B ．控释、缓释制剂和靶向制剂中应用的高分子材料C ．前体制剂中应用的高分子材料D 包装用的材料四．简答题1 ．药用高分子材料学研究的任务是什么？答：( 1 ）高分子材料的一般知识，如命名、分类、化学结构；高分子的合成反应及化学反应（缩聚、加聚、共聚、聚合物的改性与老化）；高分子材料的化学特性和物理、力学性能。
2 ．药用辅料是在药物制剂中经过合理的安全评价的不包括生理有效成分或前体的组分，它的作用有哪些？答：( 1 ）在药物制剂制备过程中有利于成品的加工( 2 ）加强药物制剂稳定性，提高生物利用度或病人的顺应性。
高分子习题和答案
一．名词解释：重复单元：重复组成高分子结构的最小结构单元叫重复单元结构单元：在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团叫结构单元玻璃态：低温时.高分子整条链和链段都不能运动.只有小尺寸运动单元变化.处于“冻结”状态.相应的力学状态称为玻璃态高弹态：高分子在外力作用下.分子链由卷曲构象变为伸展构象发生很大的形变.一旦除去外力.又逐步恢复形变.相应的力学状态称高弹态玻璃化转变温度：聚合物高分子链段运动的“冻结”或“解冻”时所对应的转变温度叫玻璃化转变温度二．填空题1.高分子的溶解是一个缓慢过程.分为两个阶段：溶胀和溶解。
2.聚合物由高弹态转变为粘流态时的温度称为粘流温度.以 Tf 表示。
这种处于流体状态的聚合物称为粘流体。
3.高分子的热一形变曲线图中.分为五个区.分别为玻璃态、玻璃化转变区、高弹态、粘流转变区、粘流态。
4.与小分子相比.高分子的分子量有以下两个特点：相对分子量大和多分散性。
三．选择题1.聚合物溶解必要条件是（ A )A 、吉布斯自由能变化（△ Gm）小于零。
B 、吉布斯自由能变化（△ Gm ）大于零。
C 、吉布斯自由能变化（△ Gm ）等于。
D 、以上均不正确。
2.判断高分子材料溶解度及相容性应遵循一定原则.下列不正确的是（ C )A 、溶度参数相近原则。
B 、极性相似相溶原则。
C 、聚合度大小原则。
D 、溶剂化原则。
3.分子量分布的测定法为（ B )A 、气相色谱法B 、凝胶色谱法C 、X 一衍射D 、原子吸收光谱4.高分子聚合物的分子是是不均一的.这种分子量的不均一性称为( A )A 、多分散性B 、溶散性C 、触变性D 、高通量性下列表示玻璃化转变温度正确的是( C )A 、Tc maxB 、TmC 、TgD 、Tf5.分子量分布的测定法为（ C ）A、气相色谱法 C、高效液相色谱法B、凝胶色谱法 D、原子吸收光谱四．判断题1.晶态聚合物的溶解要比非晶态聚合物困难。
（对）2.分子量相同的同种化学类型聚合物.支化的比线型的更易溶解。
高分子材料的物理和化学性质
高分子材料的物理和化学性质高分子材料是一类重要的工程材料，具有众多独特的物理和化学性质，使其在许多领域中得到广泛应用。
本文将从分子结构、热学性质、力学性质、电学性质、光学性质等方面介绍高分子材料的物理和化学性质。
一、分子结构高分子分子量通常在10^3-10^7之间，相比小分子而言，高分子分子量大，分子体积大，交联度高，分子链上的键合弱、回旋自由度多，这些特征决定了高分子材料具有多段构象、异构性、无规共聚物的存在。
对高分子分子结构的理解对于控制其物理和化学性质，设计合理的高分子材料非常重要。
二、热学性质热学性质是高分子材料性质中关键的一部分，它们决定了高分子材料在各种物理和化学环境中的稳定性和可用性。
热学性质包括热膨胀系数、玻璃化转变、热导率、热变形温度等。
其中，热膨胀系数是指材料在温度变化过程中体积或长度的变化率，该性质对于热稳定性和耐温性的评价非常重要。
玻璃化转变指高分子材料在升温过程中的玻璃化转变温度，此时材料呈脆性固态，具有高强度和刚度，但失去了弹性。
三、力学性质高分子材料的力学性质是其在工程领域中的应用最重要的性质之一，包括拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、硬度等。
高分子材料的力学性质与材料的分子结构密切相关，如分子量、分子量分布、交联度、分子链的取向等。
其中，拉伸强度是材料在拉伸或压缩下的强度；弯曲强度是材料在受力时抵抗变形的能力；冲击强度是指材料在受冲击载荷下的抗冲击能力；硬度是表征材料耐磨性能的一个参数。
四、电学性质电学性质包括电阻率、介电常数、击穿电压等，与高分子材料在电子器件中的应用和可靠性密切相关。
高分子材料的电学性质受到其分子结构、极性、表面状态等因素的影响。
通过改变材料的化学和物理参数，可以改善其电学性能。
五、光学性质高分子材料的光学性质是其在光电领域中的重要应用性能，包括折射率、透明度、吸收系数等。
高分子材料的光学性质取决于分子的键长、键角、现场分布等因素。
通过控制高分子材料分子结构和表面状态等参数来控制其光学性质，从而开发出新的光电器件。
药用高分子材料第三章高分子材料的物理化学性质
高分子名称 聚乙烯 聚丙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚碳酸酯 聚氯乙烯 二醋酸纤维素 聚乙烯醇 聚醋酸乙烯 纤维素 红细胞膜 生202物1/4/膜9 质
溶度参数（MPa）1/2 16.2 16.6 19.4 19.4 19.8 22.3
25.8-39.0 19.6 32.1
21.1±0.8 17.8±2.1 13
粒内部。 因此,在溶解之初,应采用适宜的方 法,使颗粒高度分散,防止粘聚成团,然后再加 入良溶剂进行溶胀或溶解,这样可以较快地制 备高分子溶液。
2021/4/9
6
二. 聚合物的溶度参数与测量
❖ 聚合物的溶度参数 ❖ 聚合物的溶解或溶胀实际上是聚合物与溶剂之
间的扩散、渗透以至充分融合的过程。因此,它必然 与聚合物与聚合物、溶剂与溶剂、以及聚合物与溶 剂之间的相互作用,即它们的内聚能(范德华力与氢 键力)有关。 ❖ 聚合物或溶剂的溶度参数等于它们的内聚能密 度的平方根,而内聚能密度即是单位体积的内聚能。
凝胶骨架空隙的分子筛作用，使得各种 分子的通过选择性或通过速度受到一定影响。 药物的缓释，控释制剂的制备就是利用了亲 水凝胶的选择性透过和良好的生物相容性特 点。
2021/4/9
32
❖ （二）功能水凝胶
1. 功能水凝胶的结构与分类
水凝胶（hydrogels）是一种能在水中显 著溶胀，并保留大量水分的亲水性凝胶。多 数水凝胶可容纳本身重量数倍至数百倍的水 分，它的这种能力通常与其结构中含-OH、COOH、-CONH2、-S03 等亲水基团有关。 从来源上讲：水凝胶可分为天然和合成水凝 胶两种类型。而从性质上划分，水凝胶则又
❖
δ混=Ψ1δ1+Ψ2δ2
❖ （式中Ψ1和Ψ2，分别代表两种纯溶剂的体积分数； δ1和δ2分别代表两种纯溶剂的溶度参数。）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3高分子材料的物理化学性质3-精品
一、填空
1．溶胀是指。
2．市售的药用高分子材料在溶解时应采用适宜的方法，使颗粒，防止。
对易溶于热水的药用高分子材料应先用润湿分散，然后加热使之溶解。
3．在高分子与溶剂的溶度参数相近时，凡属亲电子性溶剂，能和高分子进行而有利于溶解；溶剂与高分子基团之间能生成，也有利于溶解。
4．凝胶是指，高分子溶液转变为凝胶的过程称为。
分子形状愈，溶液温度愈有利于该过程。
5. 根据高分子所表现的力学性质和分子热运动的特征，可将高分子的物理状态分为、、，影响这些状态相互转变的主要因素是。
对小分子量的线形聚合物，无，对交联聚合物，无。
6．玻璃化温度是指，粘流温度是指。
7．药物的释放过程是，可用定律来描述，用公式表示为，式中的负号表示，由该定律可知，是引起扩散的先决条件。
药物通过聚合物薄膜的释放是释放。
药物通过疏水性聚合物骨架的释放量与呈线形关系，符合方
程。
8．根据高分子交联键性质的不同，凝胶可分为、。
根据凝胶中含液量的多少又可分为、。
9 水凝胶是，为结构。
水凝胶具有、、的性质。
10 聚合物的渗透性及透气性受聚合物的结构和物理状态影响很大，一般来说，温度升高，渗透性；链的柔性，渗透性提高；结晶度越大，渗透性。
11、环境敏感水凝胶又称为，根据环境变化类型不同，又可划分为、水凝胶、盐敏水凝胶、光敏水凝胶等。
阴离子型水凝胶平衡溶胀度随pH ；阳离子型水凝胶平衡溶胀度随pH 。
12、理想的生物粘附性药物传递系统的粘附性存在3种作用机制：、
、链之间产生微弱的化学键。
13、聚合物的溶剂选择主要遵守以下原则：、、。
14、聚丙烯酸含有分子内氢键，其Tg比聚丙烯酸甲酯的Tg 。
15、聚合物A和B能比较好的相容，则共混聚合物的Tg与T g，A和T g,B的关系是。
16、在药物制剂中，药物通过聚合物的扩散模型简要来说有两种类型：一类是，另一类是。
17、在一定温度下，熔融状态的聚合物在一定负荷下，单位时间内经特定毛细
管孔挤出的重量称为。
二、选择题
A 应先充分溶胀，再适当加热搅拌使其溶解。
B 粉末状高分子直接置于良溶剂中溶解。
二、名词解释
生物粘附、原位凝胶、溶剂化作用、水凝胶。