高分子物理课件第1篇要点

学习本课程的几点建议
➢时刻铭记高分子的分子尺寸大（长链结构） ➢善于从分子运动（松弛）的多尺度性角度，
解释结构的多重性与性能的多样性 ➢反复阅读教材 ➢鼓励阅读国外原版教材
人类的文明史 = 材料的发展史
➢高分子科学的诞生与发展
1、高分子材料的自发应用已有数千年的历史。 2、高分子学说是难产儿，经过50年的争论才
高分子物理的研究内容
高分子的结构，包括分子结构和聚集态结构
高分子材料的性能，主要是粘弹性 分子运动的统计学
热固性塑料
研 究 对 象
[
高 分 子 聚 合 物
•塑料 •橡胶 •纤维
(酚醛、脲醛)
热塑性塑料
(PE,PP,PVC,PS,PMMA,尼 龙)
天然橡胶
(聚异戊二烯)
合成橡胶
( 顺丁,丁苯,丁腈,丁基 橡胶) 腈纶(PAN),丙纶(PP), 聚酯纤维(PET),尼龙
分子大小（分子量）
构象
高
（二级结构） 柔顺性
分 子
晶态结构
结 构 聚集态结构
非晶态结构 取向态结构
三级结构
液晶态结构
织态结构
更高级结构
第一章 高分子链的结构
Polymer chain structure
单个高分子链的结构和形态
Microstructure 高分子的结构 (近程结构)
Chemical composition 化学组成 Configuration 构型 Architecture 构造 Sequential structure 共聚物的序列结构
本课程的主要教学内容
➢ 高分子的结构 • 链结构、凝聚态结构 ➢ 高分子溶液 • 分子量与分子量分布、高分子溶液理论 ➢ 聚合物的松弛与转变
分子运动、结晶、玻璃化转变 ➢ 聚合物的力学性能 • 橡胶弹性、聚合物粘弹性、高分子熔体的流变性、
聚合物的极限力学性能（屈服与断裂）
本课程的重点
➢掌握理解聚合物结构与性能的基本概念 ➢分子的微观运动与聚合物宏观性能的关系 正确地运用高分子物理知识解释一些现象
1953年获得诺贝尔奖。
Staudinger
敢于创 新才会 做出成
绩
高分子发展史上的几个重要事件
1、高分子溶液理论和分子量的测定--Flory 1974年诺贝尔奖
要是 理 数 啊多 的 学
么知和 重识物
Flory
2、缩聚反应和Carothers • 1930-1940年间，尼龙的发明和缩聚反应理
诞生。在其诞生以前，已开始了合成高分 子材料的生产。
高分子学说创立以前，不能忘记的 几个人和事
• 1）Goodyear和天然橡胶的硫化（1839）
启示：身份不 是最重要的
印刷工人出身的Goodyear
固特异轮胎，至今世界驰名
• 2）、赛璐珞的发明和舍拜恩及Hyatt • 1846年舍拜恩发明硝酸纤维素
Merrifield,生物学 家
5、液晶高分子Pierre-Gilles de Gennes
The Nobel Prize in Physics 1991
交叉学科中 的又一典范
"for discovering that methods developed for studying order phenomena in simple systems can be generalized to more complex forms of matter, in particular to liquid crystals and polymers"
(nitrocellous)
• 20多年后的1868年Hyatt将其成果转化为 工业化生产
• 赛璐珞的发明
实验室成果的 转化还需要大 量辛苦的工作
Hyatt
台球生产代替象牙
赛璐珞制品
3)、酚醛树脂的发明和Baekeland
• 1907年，查阅Bayer（1905年Nobel奖）的文 献时注意到… 大胆怀疑
键不能内旋转或结构单元间有强烈的相互作用， 则形成刚性链。 • 3、结构的不均一性。 • 4、结构单元之间的相互作用对结构和性能影响很 大。 • 5、高分子的聚集态有晶态和非晶态之分，且与小 分子有本质差别。 • 6、结构的多重性与复杂性
高分子结构的内容
近程结构
构造（化学结构）
（一级结构） 构型
链结构 远程结构
高分子物理
Polymer Physics
本课程的性质及任务
• 性质：专业基础课 • 任务：讲授高分子物理的基本理论、基础知
识和研究方法。通过本课程的学习，要求系 统全面了解和掌握高分子物理的基本理论及 研究方法。内容主要包括结构与性能的关系； 高分子的链缠结、熵弹性与粘弹性理论；高 分子溶液理论；分子的运动状态等。
6、导电高分子
• 70年代开始研究导电高分子，三个代表 人物。2000年诺贝尔化学奖
• Heeger
Macdiarmid Shirakawa
对传统的挑战 和精诚合作
高分子科学发展新动向
• 1、向生命现象靠拢：生物高分子、高分 子药物、高分子器官等
• 2、功能化、精细化、复合化。
• 简介我国高分子发展概况及研究重点。
论的创立。
风靡一时的尼百度文库袜
3、Ziegler和Natta配位聚合反应
• 20世纪五十年代中期，等规PE、PP聚合 反应成功（诺贝尔化学奖）
Ziegler
基础研究
与工业化
的完美结 合
Natta
4、Merrifield和功能高分子的发展
• 70年代，固相有机合成创立，1984年诺贝 尔化学奖。
交叉学科 中的典范
Baekland
第一个工 业化的高 分子材料
Bayer，诺贝尔 化学奖获得者
？
你是权威，我也不 怕！
3）高分子学说的建立Staudinger
• 1920年，Staudinger发 表了“论聚合”，标志 着高分子学说的建立。 但直到1930年，才真正 被接受。30年代末才被 大众接受。
此后开始了合成高分子 材料时代，高分子化学 得到迅速发展。
]
•涂料 粘合剂
Polymer 聚合物
Macromolecule 大分子
➢常见高分子的名称
• 塑料 PE、 PP 、PS、 PVC、 PC、ABS • 纤维 PA（尼龙66等）、PET、PAN、PU、PVA • 橡胶 NR、丁腈橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶 、乙丙
橡胶、硅橡胶
➢高分子结构的特点
• 1、高分子由很大数目的结构单元组成 • 2、一般高分子的主链都有一定的柔性。如果化学