高分子概论_课程介绍
高分子材料的概论讲课文档
一、分子间作用力
1.分子间作用力的分类
1.1范德华力
①静电力：极性分子都有永久偶极，极性分子之间的引
力称为静电力。如：PVC、 PVA 、PMMA等分子间
作用力主要是静电力
②诱导力：极性分子的永久偶极与它在其它分子上引 起的诱导偶极之间的相互作用力
③色散力：分子瞬间偶极之间的相互作用力。它存在 一切极性和非极性分子中，是范氏力中最普遍的 一种。在一般非极性高分子中 ，它甚至占分子间 作用总能量的80~100%。PE、PP、PS等非极性高
• 液态——物质质点只是近程有序，而远程 无序。
• 气态——分子间的几何排列既近程无序， 又远程无序。
第25页，共46页。
二、聚集态的结晶态
2.小分子的两个过渡态： • 液晶——这是一个过渡态，它是一种排列相
当有序的液态。是从各向异性的晶态过渡到 各向同性的液体之间的过渡态，它一般由较 长的刚性分子形成。 • 玻璃态——是过冷的液体，具有一定形状和 体积，看起来是固体，但它具有液体的结构， 不是远程有序的，因为温度低，分子运动被 冻结。分子在某一位置上定居的时间远远大 于我们的观察时间。因而觉察不到分子的运 动（古代欧洲教堂的玻璃上薄下厚）。
第26页，共46页。
二、聚集态的结晶态
3.结晶聚合物的主要特征
高聚物的聚集态结构很长一段时间内搞不清楚，很长而柔 的链分子如何形成规整的晶体结构是很难想象的，特别是 这些分子纵向方向长度要比横向方向大许多倍；每个分子 的长度又都不一样，形状更是变化多端。所以起初人们认 为高聚物是缠结的乱线团构成的系统，象毛线一样，无规 整结构可言。
第31页，共46页。
二、聚集态的结晶态
结晶度的测定方法
功能高分子导论课程简介大纲-浙江大学
课程简介和教学大纲格式课程代码：09193090课程名称：功能高分子导论（An Introduction to Functional Polymers）学分：4周学时 4面向对象：高分子材料与工程专业三年级预修课程要求：高分子化学、高分子物理一、课程介绍（100-150字）（一）中文简介多学科交叉的功能高分子是高分子学科最为活跃的领域之一。
课程将从介绍功能高分子基本知识和共性问题出发，介绍功能高分子的研究方法。
并结合各领域功能高分子实例，介绍高分子材料在生命、环境、信息和能源科学中重要作用，在回答“高分子有什么用”的同时，阐述如何通过对高分子材料的设计去解决功能实现中的关键问题。
（二）英文简介Functional Polymers are one of the most active fields in polymer science. This course will systematically introduce the basic principles, common problems and experimental methods of functional polymers. This course is supposed to introduce the important applications of polymers in life science, environmental science, information science and energy science with examples of functional polymers. Students are supposed to understand “what are polymers for?”by learning to solve practical problems via the design of polymeric materials.二、教学目标（一）学习目标多学科交叉的功能高分子是近期国内外研究应用和浙江大学高分子学科最为活跃的领域之一。
01高分子物理课件第一章概论
n1n2n3
ni
i
用数量分数表示：
Mn n1M1 n2M2 n3M3 niMi
ni
i
n1 ni
M1
n2 ni
M2
n3 ni
M3
i
i
i
N1M 1N2M2N3M3 NiMi
NiMi
i
定义 数量分数：
N i
ni ni
i
数量分数：
N i
ni ni
i
4/12 5/12 3/12
0 W(M)MdM
1
M WMMdM 0
N(M)称为分子量的数量微分分布函数； W(M)称为分子量的重量微分分布函数。
合成高分子的分子量具有多分散性
常用平均分子量描述
多分散 polydisperse
单分散 monodisperse
Ni
Mi 分子量相同的一组分子链称作一个级分
根据统计方法不同，有多种统计平均分子量
第一节 高聚物分子量的统计意义
高聚物分子量具有多分散性，对于这种多分散 性的描述，最为直观的方法是利用某种形式的 分子量分布曲线。多数情况下还是直接测定其 平均分子量。
然而，平均分子量又有各种不同的统计方法， 因而具有各种不同的数值。
一、平均分子量
假定在某一高分子试样中含有若干种分子量不 等的分子，该试样的总质量为w，总摩尔数为n， 种类数用i表示，第I种分子的相对分子质量为Mi， 摩尔数为ni，重量为wi，在整个试样中的重量分 数为Wi，摩尔分数为Ni，则这些量之间存在下 列关系：
现有5g重的金链4根，8g重的金链条5根， 10g重的金链3根，求金链的平均重量
按数量进行平均：数均分子量
平 均 5 g 4 8 重 g 5 1 g 量 0 3 9 g 0 7 .5 g
高分子概论_课程介绍
能源
Energy
左右逢源
信息
Information
高分子材料
Polymer Materials
环境
Environment
生物 化 学
Biology
高分子材料分类
从来源
天然高分子材料 (Natural polymer)
纤维素(Cellulose),淀粉(Starch),天然橡胶(Natural rubber)等.
高分子材料
材料与时代 石器时代 (Stone age) 新石器时代 (Neolithic age) 青铜时代 (Bronze age) 铁器时代 (Iron age)
高分子时代 (Polymer age)
地位与关联
陶瓷 10% 10% 高分子材料 60% 60% 金属 30% 性
轮胎 橡胶园
高分子科学研究
建立了理论体系和实验方法
高分子化学,高分子物理和高分子工艺学构 成了了一个完整的体系,基本理论已经形成,研 究方法已经建立,成为高分子材料的开发,生产 和应用的基石.
涉及多个领域
生物,材料,信息,医学,能源等.
诺贝尔奖
高分子领域有数位科学家获奖.
polymerustceducnpolymerintroductionppt第一章绪论第二章高分子的设计与合成第三章光与高分子材料第四章光子学聚合物第五章高分子导体与半导体第六章聚合物在生物高分子中的分离作用第七章凝聚与溶解朱平平第八章高分子粘合剂第九章高分子复合材料刘和文第十章高分子科学中的计算机模拟第十一章电离辐射与高分子材料第十二章环境与高分子材料第十三章生物医用高分子第十四章超分子化学与纳米高分子材料高分子科学与材料概论神奇的高分子世界magicpolymerworld生命体系其根本都是由高分子组成衣食住行离不开高分子材料什么是高分子
高分子概论高分子材料科学概述知识讲解48页PPT
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
高分子概论高分子材料科学概述知识 讲解
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 பைடு நூலகம் 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
《高分子材料与工程概论》课程教学大纲
《高分子材料与工程概论》课程教学大纲《高分子材料与工程概论》课程教学大纲课程代码：050331028课程英文名称：High Polymer Materials Engineering Introduction课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0适用专业：高分子材料与工程大纲编写（修订）时间：2017. 06一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标高分子材料与工程概论是高等工科院校高分子材料与工程专业必修的一门获得高分子材料与工程概框和专业基础知识的专业基础课。
它主要简要介绍高分子材料的基本概念、应用、加工成型方法及工艺，是该专业学生学习高分子材料工程知识的入门课程，使其明了高分子材料工程的内容和学习本专业的意义。
通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1.了解高分子材料工程所涉及的范围和领域；2.了解高分子材料的种类及其特性；3.熟悉各类高分子材料的选用、成型加工等基础知识；4.了解高分子材料学科的新知识、新技术、新进展。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：了解高分子材料的基本性能、选用，及加工基本方法和工艺。
2.基本能力：具有能根据应用要求选择高分子材料类型和根据结构要求选择高分子材料制加工方法和工艺的基本能力。
3.基本技能：高分子材料鉴别的基本技能。
（三）实施说明1.教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本知识的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力。
讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。
有条件可采用高分子材料加工仿真模拟课件，增强学生的感性认知，也可现场参观高分子材料的生产加工过程或聘请企业工程技术人员讲授。
2.教学手段：本课程以理论为主，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
（四）对先修课的要求无先修课要求。
高分子材料概论课程教学大纲
本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：《高分子材料概论》课程是材料科学与工程专业的专业知识教育层面的选修课程。
该课程全面介绍了高分子科学和高分子材料的基本知识，同时，简要介绍通用高分子材料及加工工艺。
2.设计思路：该课程的内容共六章，前四章介绍高分子化学和分子物理的基本概念和理论，后两章分别介绍通用高分子材料和功能高分子材料的种类、特性和加工使用方法。
学生可在有限的时间内，系统掌握高分子材料科学的基本内容。
以自我学习的方式熟悉各种高分子材料的加工和应用，了解高分子科学全貌。
3.课程与其他课程的关系该课程是构建于《有机化学》的基础知识之上的，为后续复合材料课程的学习，以及毕业论文和创新创业等实践训练课程提供理论基础。
- 1 -二、课程目标通过本课程的学习，学生了解高分子科学和高分子材料的基本知识，具体目标是：系统掌握自由基聚合、自由基共聚合、离子聚合、配位聚合和逐步聚合的聚合机理；系统掌握高分子的链结构、聚集态结构、高聚物的粘弹性和高聚物材料的力学性能。
通过高分子科学知识的学习，学生不但可以拓展知识面，也为将来在高分子材料相关领域的学习和研究打下基础。
初步了解塑料、橡胶、纤维、涂料和粘合剂及功能高分子等各种高分子材料的性能和用途。
三、学习要求根据该课程的内容和安排，有部分的知识需要学生自学，这就要求上课注意听讲，积极思考，才能利用讲授的内容进行自学，以便很好完成学习心得。
使学生通过学习不仅对高分子科学有所了解，而且具备了一定的自学能力，为今后进一步的学习培养良好的学习习惯和学习方法。
四、教学内容- 2 -五、参考教材与主要参考书1、选用教材（告知学生需要购买的教材）《高分子材料概论》，吴其晔，2004，机械工业出版社2、主要参考书《高分子材料概论》，张春红等编，2016年，北京航空航天大学出版社《高分子材料导论》（英文版)，李坚等编，2014年，化学工业出版社《高分子材料概论》，张镭等编，2006，科学出版社《高分子材料科学导论》，张德庆等编，1999年，哈尔滨工业大学出版社六、成绩评定（一）考核方式 A ：.闭卷考试B.开卷考试C.论文D.考查E.其他（二）成绩综合评分体系：七、学术诚信学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。
《高分子材料概论》
《高分子材料概论》课程教学大纲课程代码：080632009课程英文名称：Introduction on Polymer Materials课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0适用专业：安全工程专业大纲编写（修订）时间：2010年8月26日一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标对于安全工程专业的学生来说，了解高分子材料的基础知识与基本理论，系统掌握高分子材料知识成为以后走向社会的一个基础平台。
因此，《高分子材料概论》就成为安全工程专业学生一门必修课。
通过对该课程的学习，使学生较系统地熟悉该分子材料基本理论知识，较全面地了解塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、高分子复合材料和高分子材料的加工、利用，并专章介绍了工程塑料、功能高分子材料、医用高分子材料、有机氟材料、有机硅材料和聚氨酯材料等新型高分子材料。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：高分子材料的基本理论知识等。
2.基本理论和方法：了解塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、高分子复合材料和高分子材料的加工、利用，并专门介绍工程塑料、功能高分子材料、医用高分子材料、有机氟材料、有机硅材料和聚氨酯材料等新型高分子材料。
3.基本技能:能够掌握塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂等加工、利用技术等。
（三）实施说明1．教学方法：课堂教学过程中，重点讲授基本原理、基本概念和基本方法的讲解，并通过以下三种方法进行教学：第一层次：原理性教学方法。
解决教学规律、教学思想、新教学理论观念与学校教学实践直接的联系问题，是教学意识在教学实践中方法化的结果。
如：启发式、发现式、注入式方法等。
第二层次：技术性教学方法。
向上可以接受原理性教学方法的指导，向下可以与不同学科的教学内容相结合构成操作性教学方法，在教学方法体系中发挥着中介性作用。
例如：讲授法、谈话法、练习法、讨论法、读书指导法等。
通过以上两个层次的教学，使学生思考问题、分析问题和解决问题的能力大大提高，进而培养学生自主学习的能力，为以后走入社会奠定坚实的基础。
《高分子材料概论》课程介绍
《高分子材料概论》课程介绍一、课程简介《高分子材料概论》最初是材料学院材料物理与材料工程专业的一门专业选修课。
由于2010年学分调整，又考虑到材料物理与材料工程专业同学缺乏高分子化学与高分子物理的前期知识，而该课程注重运用理论来解决实际应用问题，因此将该课程调整为具有前期高分子化学与物理知识的复合材料与工程专业的专业选修课。
《高分子材料概论》是研究高分子材料的制备反应、结构与性能之间关系；各类先进高分子材料的组成、特点、制备方法、制备工艺及结构与性能之间的相互关系和变化规律的一门基础科学。
高分子材料科学是材料科学中的一个重要分支，它广泛应用于国民经济的各个领域，对尖端科学技术的发展起到了重大作用。
该课程的主要任务是使学生内容注重理论和实践的密切结合，在讲述大量高分子材料的实例的同时，用相关的高分子化学与物理，塑料成型工艺等相关理论来解释高分子材料的构效关系。
通过教学使学生不但复习了高分子材料的基本理论知识，更注重学生掌握各类高分子材料的特点、应用领域和使用性能等常识性的知识，为学生以后的工作、研究打好基础。
课程的主要教学内容包括：1、高分子材料的基础知识高分子材料的定义与命名、分类、成型工艺方法及应用、特性以及高分子材料的发展概况。
2、通用塑料掌握聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等通用塑料的结构、性能及制备。
了解通用塑料的类型及特性、塑料的组成，了解各类通用塑料的塑料的成型加工方法与改性；3、工程塑料掌握聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚等工程塑料的结构、性能。
了解工程塑料的类型及特性、塑料的组成，了解各类工程塑料的塑料的成型加工方法与改性。
4、合成纤维掌握纤维的定义及分类、纺丝过程中的取向及纤维结构变化、纤维结构与性能的关系、常见天然纤维和人造纤维的性能应用。
了解纤维的纺丝方法、常见天然纤维和人造纤维的结构、性能、应用。
5、橡胶掌握橡胶的结构特征、常见橡胶的结构与性能。
高分子材料-概论讲义
CH2 y CH2
CH z
结构特殊性决定了性能的特殊性 !
徐伟 复旦大学材料科学基础课程
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共聚的优势
聚丙烯腈：
高的强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性；
聚丁二烯： 高的韧性和抗冲击性能；
聚苯乙烯：
高的电性能、成型加工性能、刚性。
取长补短, 强强联合 !!!
徐伟 复旦大学材料科学基础课程
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ABS的性能
• 无定形高分子材料，不透明; • 具有优良的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，
成型性好，不易燃，耐腐蚀性好. • ABS树脂具有优异的综合性能， 成为“坚韧、质
硬、刚性”的 材料。 （有人把它看作工程塑料！） • 缺点: 耐热性和耐候性差
徐伟 复旦大学材料科学基础课程
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ABS的应用
作为“坚韧、质硬且刚性”的材料，
OH
OH
～CH2－
－CH2－ －CH2－ OH
－CH2－ －CH2－ OH
－CH2OH
CH2
CH2
CH2
OH
OH
HOCH2 －
－CH2－ －CH2－ －CH2－
OH
OH
CH2～
徐伟 复旦大学材料科学基础课程
－CH2－
－
OHCH2～
CH2O H
36
热塑性酚醛树脂的固化
• 需要加入聚甲醛、六次甲基四胺等固化剂才 能使树脂固化
• 六次甲基四胺是常用的固化剂
(CH2)6N4，结构式：
六亚甲基四胺 (乌洛托品)
CH2
N CH2
N CH2
N
CH2
CH2 CH2 N
ห้องสมุดไป่ตู้
徐伟 复旦大学材料科学基础课程
高分子概论高分子合成材料资料讲解
2020/10/17
涂 料 —— 涂料类型
油基树脂漆： 油脂类漆——基于植物油、或植物油加天然树脂、或
植物油加改性酚醛树脂的涂料。 大漆——天然漆（土漆、笨漆、生漆），水乳胶漆；
含有50-80%漆酚（成膜物质）、〈1%漆酶（催干剂）、 20-40%水分、3-9%树脂质、1-5%油分。
v3
V2 > V1 = V3
擦胶
2020/10/17
橡胶加工工艺
压出——在压出机机筒和螺杆间的挤压下，使胶料连续通
过一定形状的口型，制成各种复杂断面半成品。
成型——把构成制品的各部件，通过粘贴、压合等方法组
合成一定形状的最终制品。
硫化——使橡胶大分子由线型结构转变为网状结构
目的：消除永久变形、提高力学性能。
2020/10/17
橡胶制品的原材料
生胶、再生胶 配合剂： 硫化剂
硫化促进剂 硫化活性剂 防焦剂 防老剂 补强剂、填充剂 软化剂、着色剂、溶剂、
发泡剂、隔离剂等。 骨架材料（纤维、金属材料）
纺织纤维、钢丝、玻璃纤维 帘子布、帆布、线绳、针织品 钢丝、钢丝帘子布
2020/10/17
2020/10/17
2020/10/17
2020/10/17
2020/10/17
塑料 塑料 – plastics：以聚合物为主要成分，在一定条件下 （温度、压力）可塑成一定形状，并且在常温下保持 其形状不变的材料。 热塑性塑料：可重复受热塑化、冷却硬化。 热固性塑料：交联聚合物，受热后不再回到可塑状态。
通用塑料：产量大、价格低、力学性能一般，主要作为非结构 材料使用，如：PP、PE、PVC、PSt等。
混炼——将配合剂混入生胶中制成质量均匀的混炼胶 目的：得到符合性能要求的混炼胶。 方法：机械混炼——开炼机、密炼机、螺杆塑炼机
高分子概论高分子合成材料课件.ppt
度
划
分
次结构型胶粘剂
——介于结构型与非结构型胶粘剂之间
高分子概论高分子合成材料课件
胶粘剂 —— 胶粘剂类型
有 机
动物胶：鱼胶、骨胶、虫胶 天然 植物胶：淀粉、松香、阿拉伯树胶
胶 粘 按剂 组
热塑性树脂胶：PVAc、PA、聚丙烯酸酯 合成 热固性树脂胶：环氧树脂、酚醛树脂
橡胶型胶粘剂：氯丁胶、丁腈胶
CH2OH
n
工程塑料
聚酰胺（polyamide）/ 尼龙（nylon）：
nylon-6、 nylon-11、 nylon-12、nylon-66、
nylon-610、 nylon-612、 nylon-1010、 nylon-1212
Nomex： O
OH
H
C
Kevlar： 聚碳酸酯（PC）：
O
CN
通用塑料：产量大、价格低、力学性能一般，主要作为非结构 材料使用，如：PP、PE、PVC、PSt等。
工程塑料：产量小、价格高、力学性能优异、耐热、耐磨、尺 寸稳定，主要作为结构材料使用，如：PA、PC、POM 等。
塑料的主要优点：质轻、电绝缘、耐化学腐蚀、易成型加工。 塑料的主要缺点：力学性能较金属差、表面硬度低、多数易
Ox n
天然纤维
高分子材料概述——纤维
棉花、羊毛、蚕丝、麻
人
造
纤
化维
学 纤 维
杂 链 合纤
成维
纤 维
碳 链
纤
维
再生蛋白质纤维 再生纤维素纤维：粘胶纤维、铜氨纤维 纤维素酯纤维：二醋酯纤维、三醋酯纤维
聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚氨酯弹性纤维 其它：聚脲、聚甲醛、聚酰亚胺
聚酰胺-酰肼、聚苯并咪唑等。
高分子基础概论—北京化工大学— 绪论
• 元素有机高分子
分子主链不含碳原子，由硅、氧、氮、硼等 组成，但侧基是有机基团。如硅橡胶 特点：既具有无机物的热稳定性，又有有机 物的弹塑性；缺点是强度较低。
• 无机高分子
聚二硫化硅
聚偏磷酸及其盐类
分子主链不含碳原子，侧基也不含碳原子， 完全由其它原子组成。
特点：这些元素的成键能力较弱，所以该类 高分子的分子量较低，且易水解；但具有优 异的耐高温性能。
高分子可看作由许多重复单元组成的一条长链 （高分子链），长链的主干部分称为高分子的主链， 与主链原子连接的原子或基团为侧基（取代基），由 重复单元组成的分支部分称为高分子的支链。
主链
支链
HH HH HH CC CC CC H CH 3 H CH 3 H CH 3
聚丙烯
侧基
支链
1.3 高分子的基本概念
改进实验方法，通过各种分析测试 手段，测试这类化合物的分子量， 用传统的胶体缔合理论都没法解释。
1932年，Staudinger提出了溶液 粘度与分子量的关系式。确立了 大分子的存在。 1953年，因此获得诺贝尔化学奖
1.2 高 分 子 材 料 发 展 历 程
20世纪30、40年代，高分子材料科学创立期
O HO (C
聚酰胺（尼龙）：
O COC 2CH2 H O )nH
H [H(N C 2 ) 6 N H H (C 2 ) C 4 C H ]O n O OH
通常，对工程塑料类采用该种命名法
尼龙 后坠数字
第一个数字表示二元胺的碳原子数 第二个数字表示二元酸的碳原子数 只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原 子数
高分子基础概论—北京化工大 学— 绪论
高分子材料
橡塑机械 （设备、工艺）
高分子材料概论教学课件(全套课件150p)
是指遇热变软，具有可塑性的天然高分子化合物的 统称。一般是无定型的透明或半透明的固体或半固 体。
树脂按来源分:
天然树脂: 天然橡胶、树胶、虫胶、琥珀等
合成树脂: 由单体合成, 或天然高聚物改性获得
徐伟 复旦大学材料科学基础课程 5
树脂用途
合成塑料 离子交换树脂
合成纤维
树脂 用途
徐伟 复旦大学材料科学基础课程 20
PVC的性能
• 制品的软硬程度可调 • 较高的硬度和力学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能， • 热稳定性差，在140℃开始分解 • 介电常数较大
为什么易分解?
徐伟 复旦大学材料科学基础课程
21
4，聚苯乙烯
CH2 CH
n
可通过自由基聚合或者离子聚合而成
具有高度透明、电绝缘性好、导热率低、刚性 好等优点，也具有性脆、冲击强度低、易出现 应力开裂、耐热性差等明显的缺点。 Tg: 100 ℃
徐伟 复旦大学材料科学基础课程
CH2
C COOCH3 n
18
PMMA的性能
• • • • • 高度透明, 透光率90%~92% 质轻而坚韧, 耐热性不高(80℃) 良好的电绝缘性能; 介电常数大， 耐候性好，长期在户外使用，性能下降很小
为什么不耐热? 介电常数大？
徐伟 复旦大学材料科学基础课程
19
徐伟 复旦大学材料科学基础课程 13
1，聚乙烯塑料
CH2
CH2
n
乙烯单体自由基聚合而成的聚合物 依据生产方法的不同，其产物结构不同 高压法合成的聚乙烯:
密度为0.91～0.93，分子质量为2～5万， 熔融温度低(比如:115℃).(低密度聚乙烯)
低压法合成的聚乙烯:
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塑料 Plastics
热塑性塑料 (Thermoplastics)
聚乙烯, 产量最大,结构最简单. 聚乙烯 Polyethylene: 产量最大,结构最简单. 聚丙烯,Polypropylene:最轻的塑料. 最轻的塑料. 聚丙烯 最轻的塑料 聚氯乙烯,Polyvinyl chloride:全能的塑料,价格低廉. 全能的塑料, 全能的塑料 价格低廉. 聚甲基丙烯酸甲酯,Poly(methyl methacylate):最透明的 最透明的 塑料,不会碎的玻璃. 塑料,不会碎的玻璃.
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内容安排
第一章 绪论 第二章 高分子的设计与合成 第三章 光与高分子材料 第四章 光子学聚合物 第五章 高分子导体与半导体 第六章 聚合物在生物高分子中的分离作用 第七章 凝聚与溶解 白如科 潘才元 施文芳 张其锦 张兴元 王延梅 朱平平
结构单元 重复单元
CO(CH2)4CO
结构单元
n
聚合度:大分子中的重复单元数或结构单元数, . 聚合度:大分子中的重复单元数或结构单元数,n. 数均聚合度Xn ,重均聚合度Xw . 分子量: 分子量:数均分子量 Mn ,重均分子量 Mw .
聚合物结构类型
线型 Linear Polymer 支化型 Branched Polymer 交联型 Crosslinked Polymer 星型及树状 Star Polymer Dendrimer
三,发展历程
天然高分子利用
7000多年前,天然油漆 我国已使用天然油漆涂饰船只.中国漆(大漆) 1839年,天然橡胶硫化 美国人古德伊尔(Charlers Goodyear). 1869年,第一种人工塑料 赛璐珞( Celluloid,硝化纤维素) 美国 人海厄特(Jhon Wesley Hyatt). 1887年,第一种人造丝 硝化纤维素,Count Hilaire de Chardonnet.
高弹性—熵弹性 高弹性 熵弹性
轮胎 橡胶园
高分子科学研究
建立了理论体系和实验方法
高分子化学,高分子物理和高分子工艺学构 成了了一个完整的体系,基本理论已经形成,研 究方法已经建立,成为高分子材料的开发,生产 和应用的基石.
涉及多个领域
生物,材料,信息,医学,能源等.
诺贝尔奖
高分子领域有数位科学家获奖.
高分子材料分类 从组成及功能
有机高分子 (Organic Polymer)
主链以碳氢为主,如聚乙烯,聚丙烯等. 主链以碳氢为主,如聚乙烯,聚丙烯等.
无机高分子 (Inorganic Polymer)
主链由杂原子构成, 如SiO2等. 主链由杂原子构成
复合高分子材料 (Polymer Composite)
功能,复合高分子材料
1980-90年代, 1980 90 功能高分子: 导体和半导体高分子, 磁性高分子,光敏高分子, 功能高分子: 光导高分子,生物医用高分子,液晶高分子, 高分子催化剂等等. 高分子合金: 高分子合金: 不同的高分子混合. 复合高分子材料: 复合高分子材料: 与玻璃纤维,碳纤维等复合,如玻璃钢等.
高分子科学Nobel奖获得者 高分子科学Nobel奖获得者 Nobel
K. Ziegler (德),G.Natta(意) 德, 意 1963 化学奖
1953年, Ziegler: Ziegler催化剂,低压聚乙烯合成方法; 年 催化剂, : 催化剂 低压聚乙烯合成方法; 催化剂, 1954年, Natta:改进 年 :改进Ziegler催化剂,提出有规立构聚丙烯的概念. 催化剂 提出有规立构聚丙烯的概念.
主要国家生产及消费量
国家 美国 中国 德国 日本 韩国
千万吨) 产量(千万吨) 4.8 1.8 1.6 1.4 1.0 千万吨) 消量(千万吨) 5.1 4.0 1.2 1.0 0.5
高分子材料的应用
高分子材料无处不在, 以塑代木,以塑代金属.
尖端技术: 航天飞行器,卫星,火箭等用材. 工业:电子元器件,电缆,信息记录储存传输等. 农业:地膜,大棚,滴灌设备,高吸水树脂(1000倍)等. (1000倍 衣:服装,防弹衣,消防服等. 食:包装,不粘锅等. 住:装饰,门窗,家电,家具等. 行:飞机,汽车,自行车等交通工具用材. 医:接触眼镜,一次性医疗用具,人工脏器等.
二,高分子科学与材料
高分子学科
高分子化学(Polymer chemistry) 高分子化学
合成机理,结构设计,控制方法.
高分子物理(Polymer physics) 高分子物理
物理性质,结构与性能的关系.
高分子工艺学(Polymer technology) 高分子工艺学
合成工艺,加工工艺.
后起之秀, 后起之秀,生气勃勃
人造高分子材料 (Artificial polymer)
硝化纤维素(塑料,电影胶片,炸药),粘胶纤维等.
合成高分子材料 (Synthetic polymer)
有机玻璃,涤纶,尼龙等.
高分子材料分类
从用途
塑料 橡胶 纤维 涂料 粘合剂 (Plastics) (Rubber) (Fiber) (Coating) (Adhesive)
纤 维 Fibers
天然纤维:棉,麻,丝 人造纤维:粘胶纤维 (Viscose fiber):
醋酸纤维 (Acetate fiber) 硝酸纤维
合成纤维:尼龙(Nylon):结实耐磨
涤纶(Polyester fiber):最挺括纤维 腈纶:最耐晒的纤维 氯纶:保暖性最好的纤维 丙纶:最轻的纤维
特种纤维:碳纤维
高分子科学Nobel奖获得者 高分子科学Nobel奖获得者 Nobel
H. Staudinger(德) 1953年化学奖 德 年化学奖
突破有机化学的传统观念, 首先提出了高分子的概念,以 大量先驱性工作为高 分子化学奠基开创了高分子 学科. "for his discoveries in the field of macromolecular chemistry"
能源
Energy
左右逢源
信息
Information
高分子材料
Polymer Materials
环境
Environment
生物 化 学
Biology
高分子材料分类
从来源
天然高分子材料 (Natural polymer)
纤维素(Cellulose),淀粉(Starch),天然橡胶(Natural rubber)等.
第八章 高分子粘合剂 第九章 高分子复合材料 第十章 高分子科学中的计算机模拟 第十一章 电离辐射与高分子材料 第十二章 环境与高分子材料 第十三章 生物医用高分子 第十四章 超分子化学与纳米高分子材料
刘世勇 刘和文 梁好均 葛学武 张国颖 王 均 何卫东
高分子科学与材料概论
第一章 绪 论
神奇的高 分 子 世 界 Magic Polymer World
塑料 Plastics
通用塑料: 通用塑料: 聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,聚氯乙烯等. 工程塑料: 工程塑料: 尼龙,聚甲醛,聚酯,聚碳酸酯等. 特种塑料: 特种塑料: 聚四氟乙烯,Kevlar等.
家庭中的聚乙烯制品
身边的高分子材料
碳 纤 维 复 合 材 料
聚丙烯制品
法拉利F1车队 法拉利 车队 由碳纤维和铝合金 制成的赛车底盘
高分子材料
材料与时代 石器时代 (Stone age) 新石器时代 (Neolithic age) 青铜时代 (Bronze age) 铁器时代 (Iron age)
高分子时代 (Polymer age)
地位与关联
陶瓷 10% 10% 高分子材料 60% 60% 金属 30% 30%
三分天下有其一
橡 胶 Rubber
天然橡胶 (Natural rubber) :
综合性能最好,生产受地域限制.
合成橡胶 (Synthetic rubber) 丁苯橡胶 :产量最大(占80%). 氯丁橡胶 :用途广泛,价廉物美. 丁腈橡胶 :耐油性好. 乙丙橡胶 :比重最轻. 顺丁橡胶 :弹性最好. 丁基橡胶 :气密性最好. 硅橡胶 : 低温性能最好. 氟橡胶:全能橡胶,在最恶劣条件下使用.
合成高分子问世
1909年,第一种合成塑料 酚醛树脂, 酚醛树脂,美国人 贝克兰德(Leo Baekeland). 贝克兰德
大分子概念提出
1920年,提出聚合反应生成高分子量化合物. 施陶丁格(Hermann Staudinger).
奠定基础
1930-40年代,聚合方法及理论发展. 卡罗瑟斯(Carothers),美国人. 弗洛里(Paul Flory),美国人.
四,辉煌的成就 起步晚:20世纪初 起步晚:20世纪初
发展迅猛 成就卓著 举世瞩目
高分子材料的工业生产
塑料 纤维 橡胶 2亿吨(2003年) 3790万吨(天然2410万吨) 1136万吨(天然775万吨)
塑料增产迅猛,过去40年,美国增长100倍. 全世界塑料产量上世纪90年代初超过钢铁(体 积).
高分子科学与诺贝尔奖
1953 施陶丁格(Hermann Staudinger) 1963 齐格勒(Karl Ziegler)和纳塔(Giulio Natta) 和 1974 弗洛里(Paul J. Flory) 1991:德让纳(Pierre-Gilles de Gennes) 2000:黑格(Alan J. Hegger),马克迪尔米德(Alan , G. MacDiarmid)和白川英树(Hideki Shirakawa) 和
人类从起源以来 就同高分子结下不解之缘
生命体系其根本 都是由高分子组成 衣食住行 离不开高分子材料
一,高分子基本概念