高分子物理课件1
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高分子物理第一章完整ppt课件
理研究组，开展了高分子溶液性质研究。
钱保功50年代初在应化所开始了高聚物粘
弹性和辐射化学的研究。
徐僖先生50年初成都工学院（四川大学）
开创了塑料工程专业。
王葆仁先生1952年上海有机所建立了集
PMMA、PA6研究完组整编。辑ppt
33
高分子工业：采取引进－消化－再引 进的道路。
高分子科学：则采取追踪、学习国外 的过程中不断发展。
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34
二、高分子结构的内容
构造
近程结构
链结构
构型
（一级结构）
高 分 子
远程结构 分子大小（分子量） 构象（柔顺性
（二级结构） ）
结
晶态结构
构
非晶态结构
（三级结构）
聚集态结构 取向态结构
液晶态结构
织态结构
（更高级结构）
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35
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36
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37
三、 高分子结构的特点
Flory
完整编辑ppt
13
高分子发展上的几个重要事件
3）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。
完整编M辑pept rrifield,生物化学家 14
高分子发展上的几个重要事件
4）液晶高分子
1991年诺贝尔 物理学奖
Pierre-Gilles de
30完整编辑ppt来自31（四）高分子科学发展新动向
1、向生命现象靠拢 2、功能化、精细化、复合化。
完整编辑ppt
32
我国：
长春应化所1950年开始合成橡胶工作（王
佛松，沈之荃）；
冯新德50年代在北大开设高分子化学专业。
《高分子物理》ppt课件
为和结晶形态。
PART 03
高分子溶液性质与行为
REPORTING
高分子溶解过程及热力学
溶解过程的描述
高分子在溶剂中的溶解过程包括 溶胀、溶解两个阶段，涉及高分 子链的舒展和溶剂分子的渗透。
热力学参数
溶解过程中的热力学参数如溶解 度参数、混合焓、混合熵等，决 定了高分子与溶剂的相容性。
温度对溶解的影响
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。
PART 02
高分子链结构与形态
REPORTING
高分子链化学结构
可用于制造透明或半透明的制品，如透明塑料、有机玻璃等。
03
耐候性
高分子材料在户外环境下能够保持其光学性能的稳定，不易发生黄变、
老化等现象，因此适用于户外光学器件的制造。
耐热性、耐腐蚀性等其他性能
耐热性
高分子材料通常具有较好的耐热性，能够在高温环境下保持其物理和化学性质的稳定。这 使得高分子材料在高温工作环境中具有广泛的应用，如汽车发动机部件、电子电器部件等 。
特定的高分子结构、温度区间和浓度等。
液晶态性能
液晶态高分子具有优异的光学性能、力学性能（如高强度和高模量 ）以及热稳定性等。
PART 05
高分子材料力学性能与增 强机制
REPORTING
拉伸、压缩、弯曲等力学性能
拉伸性能
高分子材料在拉伸过程中，经历弹性变形、屈服、应变硬化和断裂 等阶段，表现出不同的力学行为。
核磁共振法研究分子运动状态
PART 03
高分子溶液性质与行为
REPORTING
高分子溶解过程及热力学
溶解过程的描述
高分子在溶剂中的溶解过程包括 溶胀、溶解两个阶段，涉及高分 子链的舒展和溶剂分子的渗透。
热力学参数
溶解过程中的热力学参数如溶解 度参数、混合焓、混合熵等，决 定了高分子与溶剂的相容性。
温度对溶解的影响
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。
PART 02
高分子链结构与形态
REPORTING
高分子链化学结构
可用于制造透明或半透明的制品，如透明塑料、有机玻璃等。
03
耐候性
高分子材料在户外环境下能够保持其光学性能的稳定，不易发生黄变、
老化等现象，因此适用于户外光学器件的制造。
耐热性、耐腐蚀性等其他性能
耐热性
高分子材料通常具有较好的耐热性，能够在高温环境下保持其物理和化学性质的稳定。这 使得高分子材料在高温工作环境中具有广泛的应用，如汽车发动机部件、电子电器部件等 。
特定的高分子结构、温度区间和浓度等。
液晶态性能
液晶态高分子具有优异的光学性能、力学性能（如高强度和高模量 ）以及热稳定性等。
PART 05
高分子材料力学性能与增 强机制
REPORTING
拉伸、压缩、弯曲等力学性能
拉伸性能
高分子材料在拉伸过程中，经历弹性变形、屈服、应变硬化和断裂 等阶段，表现出不同的力学行为。
核磁共振法研究分子运动状态
[工学]高分子物理课件第一章
![[工学]高分子物理课件第一章](https://img.taocdn.com/s3/m/784bfad9700abb68a982fb6a.png)
i j , li l j l 2 ; i j , li l j 0 (自由连接链)
h = nl
完全伸直链的末端距: h = nl
2 f, j
2
可见，自由连接链的尺寸要比完全伸直链的尺寸小很多.
36
(2) 自由旋转链 freely rotating chain
自由连接链过于理想化，由于共价键具有方向性，成键具有 严格的键角，因此，化学键在空间的取向不可能是任意的。
4
5
6
乙烷分子的内旋转位能曲线
7
乙烷分子中氢原子在空间的不同排布 （a）顺式 (b)反式
8
1,2-二氯乙烷分子氢原子和氯原子的空间排 布（与丁烷相同）
9
1,2-二氯乙烷分子的内旋转位能曲线
反式—偏式重叠—左旁式—顺式重叠—右旁式—偏式重叠—反式
10
<位垒>：构象之间的位能差 高分子例:PE （船式、椅式、 旁式示意图）
Байду номын сангаас12
锯齿 型链
螺旋 型链
13
1.2.2 高分子链的柔顺性
高分子链能够改变其构象的性质称为<柔顺性>。
1.2.2.1平衡态柔性和动态柔性 平衡(静)态柔性:热力学平衡条件下柔性。 表征参数之一—链段长度b
b l exp(
utg kT
)
l：键长 b：链段长度 Δutg：位垒差（反式和左旁、右旁之差） kT：热能
h f , j l1 l 2 h
2 f,j
ln
1
h f ,j
l
2
l2
l n l1 l 2
ln
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h l
h = nl
完全伸直链的末端距: h = nl
2 f, j
2
可见，自由连接链的尺寸要比完全伸直链的尺寸小很多.
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(2) 自由旋转链 freely rotating chain
自由连接链过于理想化，由于共价键具有方向性，成键具有 严格的键角，因此，化学键在空间的取向不可能是任意的。
4
5
6
乙烷分子的内旋转位能曲线
7
乙烷分子中氢原子在空间的不同排布 （a）顺式 (b)反式
8
1,2-二氯乙烷分子氢原子和氯原子的空间排 布（与丁烷相同）
9
1,2-二氯乙烷分子的内旋转位能曲线
反式—偏式重叠—左旁式—顺式重叠—右旁式—偏式重叠—反式
10
<位垒>：构象之间的位能差 高分子例:PE （船式、椅式、 旁式示意图）
Байду номын сангаас12
锯齿 型链
螺旋 型链
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1.2.2 高分子链的柔顺性
高分子链能够改变其构象的性质称为<柔顺性>。
1.2.2.1平衡态柔性和动态柔性 平衡(静)态柔性:热力学平衡条件下柔性。 表征参数之一—链段长度b
b l exp(
utg kT
)
l：键长 b：链段长度 Δutg：位垒差（反式和左旁、右旁之差） kT：热能
h f , j l1 l 2 h
2 f,j
ln
1
h f ,j
l
2
l2
l n l1 l 2
ln
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h l
高分子物理(共90张PPT)
晶，影响制品性能。
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
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1.ppt
一般σ、C、A越小，分子链越柔 其中1～4是定性的， 5～7可定量。 前面的ne,le,这里σ、C、A都与h02有关。 h02—无扰末端距，它是在θ溶液中测定的。
5、h2和S2：越小，柔性越好
6、玻璃化温度Tg：链段长，Tg高，柔性差。 这是宏观上衡量柔性的办法，要求测试Tg的条 件，方法均相同。
7、σ、C、A
刚性因子（空间位阻参数） ： σ=（ h02/hf,r2）1/2
特征比：C= h02/hf,r2= h02/nl2
C=1
h02=nl2
无扰尺寸： A=（ h02/M）1/2
1 cos 1 1 cos
1 cos 1 1 cos
如果cos 0,就是自由旋转链 hfj2 hfr2 hrr2
h2 Knl 2
1
k 1 cos 1 cos 1 cos • 1 cos 1 cos 1 cos
均方末端距的统计计算方法
在计算高分子链末端距的统计分布时，
z
可以套用古老的数学课题“三维空间无
h2 fj＜h2 fr＜h2 rr
真实高分子链的末端距
实际的高分子链的h2都是通过实验测定出来的，实际的高分 子链是无规线团
链段：在高分子链上划分出来的能独立取向的最小单元。 ⑴、大分子链由若干链段组成 ⑵、链段之间自由连接，无规取向 ⑶、链段长度是统计长度，具随机性 ⑷、链段长度可以量度大分子的柔性 ⑸、链段运动是重要的大分子运动
z
l2 max
h02
b h02 lmax
将试样测定h02和M（分子量），根据分子结构 求出主链中的总键数n及链的伸直长度lmax，代 入上两式就可求z和b了。
等效自由结合链和自由结合链的差别：
统计单元 内旋转 存在与否
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。
高分子物理共90张PPT
高分子物理共90张PPT第一部分：高分子物理基础知识1. 高分子物理概述高分子物理是研究高分子材料的构造、力学性质及其在热、电、光等方面的行为规律的一门学科。
高分子物理的主要研究对象是具有大分子结构的聚合物和高聚物。
2. 高分子材料的结构高分子材料的分子结构可以分为线性、支化和交联三种。
其中，线性结构的高分子链是单纯的直线结构，支化结构则是在链上引入支链结构，交联结构则是在高分子链上形成水晶点，使高分子链之间发生交联作用。
3. 高分子材料的物理性质高分子材料的物理性质包括力学性质、热性质、电性质、光学性质和磁性质等。
其中，力学性质是高分子材料最基本的性质之一，包括拉伸、压缩、弯曲、挤压、剪切等方面的力学性能；热性质则包括高分子材料的热干扰系数、热导率、热膨胀系数等；电性质则包括高分子材料的电导率、介电常数、介质损耗等；光学性质包括吸收、散射、透射、反射等方面的反映；磁性质则包括磁导率、磁化率等。
4. 高分子材料的分子运动高分子材料的分子运动是高分子物理学研究的一个重要方面。
高分子分子的运动可分为平动、转动、振动三种类型，其中振动运动通常与分子中的化学键振动相关联。
第二部分：高分子材料的物理加工工艺1. 高分子材料的成型加工高分子材料的成型加工包括挤出、注塑、吹塑、压缩成型、旋压成型等多种技术，其中挤出、注塑和吹塑等工艺技术是广泛应用的成型技术，具有高效、经济绿色等优点。
2. 高分子材料的复合加工高分子材料的复合加工是目前最为关注的技术之一，它将高分子材料与其他材料进行有效的综合利用，并在性能上得到了显著的提高。
高分子复合材料广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域。
3. 高分子材料的改性加工高分子材料的改性加工是指通过添加改性剂来改变高分子材料的属性，以得到更好的性能。
常见的改性剂包括增强剂、塑化剂、光稳定剂、抗氧化剂等。
4. 高分子材料的表面处理高分子材料的表面处理是一种重要的加工技术，它可以提高高分子材料的表面性能和增强其附着力，同时也可以达到美化、防腐蚀等目的。
高分子物理 第一章 高分子链结构 课件
型的高分子，每个结构单元都有一个不对称碳 原子（手性中心（Chiral center)，按不对称碳 原子上取代基的排列方式，可得到三种不同的 旋光异构体： 全同 间同立构 无规立构
（有规立构）
问 题
(1) 高分子链是有规立构还是无规立构 取决于什么？ (2) 有同学说：化学键C—C是可以内旋 转的，那么可以通过C—C键的旋转来 改变立构规整性，此提法对不对，为什 么？
二、结构单元的键接方式
键接结构是指结构单元在聚合中是按什么方式键接 成长链高分子的。
问 题
对缩聚物有无此问题？ 对PE有无此问题？ 对单取代烯类单体，有无此问题？ 键接方式有那两种方式？
三、构型与构象： 构型(Configuration)：
指分子中由化学键所固定的原子或基团在 空间的几何排列。 要改变构型必须通过化学键的断裂和重组。
1、空间：原子、分子、球晶、块体 2、时间：折叠链 伸直链 不稳定 稳定 几千年
由 折叠链 → 伸直链
分子运动时间：几秒 → 几千年 3、浓度： 极稀 、 亚浓 、 浓
二、高聚物结构的主要特点
• 大分子链由许多结构单元组成。 • 共价键组成的大分子分子间力很大（远大于共价键键 能），高聚物无气态。 • 大分子链具有内旋自由度，因此高分子链具有刚柔性 之分。 • 凝聚态结构包括：晶态、非晶态、取向态、织态、液 晶态。
（3）实际高分子链 既有键角限制、又有位垒限制 柔性比前两种都差。
二、高分子链的构象统计：
(The Statistical Conformation of Polymer Chain) 长链分子主链单键的内旋转赋予高分子以柔性， 致使高分子链可任意取不同的卷曲程度，高分子链的 卷曲程度可以用高分子链的末端距来度量。
高分子物理课件;第一章 高分子链的结构
Melting temperature: (Head to head) 187℃; (Head to tail) 5 ℃ and crystallized only under stress.
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.
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
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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.
高分子物理1省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
2.高分子物缩写
• 高密度聚乙烯HDPE（ high density polyethylene） • 低密度聚乙烯LDPE （low density polyethylene） • 聚丙烯PP（ polypropylene） • 聚氯乙烯PVC （polyvinyl chloride） • 聚苯乙烯PS （polystyrene） • ABS （acrylonitrile-butadiene-styrene） • 树脂（resin） • 热塑性塑料（thermoplastic） • 热固性塑料（thermoset/thermosetting plastic） • 聚合物（polymer） • 大分子（macromolecule/macromole）
1.什么是高分子物理
• 高分子物理形成于20世纪50年代，主要创始人是。 • 它是研究高聚物构造与性能关系(relation of
structure and property)旳科学，也是研究大分子运 动规律旳科学。 • 它是在物理学、物理化学、有机构造理论、材料 力学与流体力学等基础上发展起来旳一门新兴学 科。 • 目前诸多方面尚不很成熟。
• 二、高分子旳构造分类
• 1.链构造(一级构造)：chain structure (first order structure)
• 2.汇集态构造：aggregation state structure (second order structure)
1.链构造
• 链构造：研究一种大分子链中原子或基团 旳集合构造，详细又分为：
理旳内容。
经过高分子物理学旳学习，将其应用于实际 中去，指导科学研究和实践。
• 例如SBS合成出来后，其耐老化性不佳，经 过构造分析可知：
相关主题
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4.教学特点
• 理论学习：讲授、自学、习题。 • 实践学习：（实验）观察聚合物晶态结构 (crystalline state structure)，热机械性能测试， 电性能测试等。 • 学时数减少，由60减至56学时，相应有些 内容，课堂讲授要做相应调整。
第一章 高分子链的结构
• 基本要求
• 掌握高分子链结构的组成、构造及其与高聚物性 能之间的关系。 • 掌握和理解构型、构象、高分子链的内旋转、链 柔性、均方末端距等基本概念。 • 掌握高聚物链结构、温度、外力等因素对高聚物 柔性的影响，以及完全伸直链、自由结合链、自 由旋转链的均方末端距的计算。
举例
• NBR 耐 油 、 BR 耐 寒 、 硅 橡 胶 耐 热 (heat resistance)耐寒、氟橡胶耐热耐溶剂。 • PVC为刚性塑料(rigid plastic)。 • 增塑PVC则柔软而具有弹性(elasticity)，甚 至可以代替橡胶。 • 性能之差异是由什么所决定的？ • 上述内容都是高分子物理学课程所需要解 决的内容。
指导分子设计
• 乙烯和醋酸乙烯酯共聚物EVA和PVC相容性不好， 通过结构分析可知，EVA极性(polarity)低,其溶度 参数δ =8.6，而PVC极性强δPVC=9.4~9.5 。 • 人们考虑可在EVA结构中引入极性单体(polar monomer)来提高其溶度参数 。杜邦公司于20世纪 70年代推出乙烯-醋酸乙烯酯-CO三元共聚物， Elvaloy741，使其δ = 9.2~9.3，满足了使用要求。 • 这里高分子物理学知识起到了一个指导分子设计 的作用。
第一节 高聚物的结构层次
• 一、高聚物的结构 高聚物的结构： 指组成高分子的不同结构单元
在空间的相对排列。包括：链结构及聚集态结构。
• 二、高分子的结构分类
• 1.链结构(一级结构)：chain structure (first order structure) • 2.聚集态结构：aggregation state structure (second order structure)
• 重点要求掌握构型、构象、均方末端距等基本概 念，高聚物链结构、温度、外力等因素对高聚物 柔性的影响，以及完全伸直链、自由结合链、自 由旋转链的均方末端距的计算。
•难 •重
点 点
• 正确理解构型、构象等基本概念，高分子链的结 构、内旋转与链柔性之间的关系。区别单链连柔 性与材料的链柔性的不同之处。
高 分
子
物
理
《高分子物理》教学大纲
• • • • 英文名称：Polymer physics 学 分：3.5学分 学 时：56学时 先修课程：有机化学、物理化学、高分 子 化学等 • 教学对象：高分子材料科学与工程系的本 科生
绪
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论
1.什么是高分子物理 2.高分子物理学研究内容 3.高分子物理学教学的内容 4.教学特点
3.高分子物理学教学的内容
• 第一章 高分子链的结构（6学时） (chain structure of polymer) • 第二章 聚合物的凝聚态结构（6学时） (aggregation state structure of polymer) • 第三章 高分子溶液（7学时） (polymer solution) • 第四章 聚合物的分子量和分子量分布（5学时） (molecular weight and molecular weight distribution of polymer)
1.链结构
• 链结构：研究一个大分子链中原子或基团 的集合结构，具体又分为： • a.第一层次结构（近层结构、化学结构）： 高分子基本结构单元的化学结构与主体化 学结构，研究的范围主要包含高分子的组 成和构型(configuration)两个方面。是决定高 聚物基本性能的主要因素（如密度、黏度 和熔点等）。
通过高分子物理学的学习，将其应用于实际 中去，指导科学研究和实践。 • 例如SBS合成出来后，其耐老化性不佳，通 过结构分析可知：
• 可采用加氢饱和(saturate)方法，使双键不存 在，从而提高耐老化性。
PA66与弹性体共混制备超韧尼龙
• 研究了三种弹性体体系(elastomer systems) EPR、 EPDM-g-MAH、PE-g-MAH。PA6/PA66/EPR中发 现EPR的溶度参数(solubility parameter)随着丙烯组 分的减小而升高，但并不能升高到与PA的溶度参 数相同的数值，因而这一体系始终是不相容 (incompatible)的。EPDM、PE接枝MAH后，在与 PA熔融共混(melting blend)的过程中，在界面 (interface)间形成了化学键接。 • EPDM—MAH（COOH）….. NH2—PA
• 第五章 聚合物的松弛与转变（7学时） (relaxation and transition of polymer ) • 第六章 橡胶弹性（5学时） (rubber-elasticity) • 第七章 聚合物的粘弹性（8学时） (viscoelasticity of polymer) • 第八章 聚合物的屈服和断裂（6学时） (yield and rupture of polymer) • 第九章 聚合物的流变性（6学时） (rheology of polymer)
2.高分子物理学研究内容
常用高分子材料的英文名称和缩写
• • • • • • • • • • • 高密度聚乙烯HDPE（ high density polyethylene） 低密度聚乙烯LDPE （low density polyethylene） 聚丙烯PP（ polypropylene） 聚氯乙烯PVC （polyvinyl chloride） 聚苯乙烯PS （polystyrene） ABS （acrylonitrile-butadiene-styrene） 树脂（resin） 热塑性塑料（thermoplastic） 热固性塑料（thermoset/thermosetting plastic） 聚合物（polymer） 大分子（macromolecule/macromole）
举例
• LDPE是具有一定柔性的塑料（但当升高温 度时为弹性）。 • HDPE则是具有一定刚性（rigidity）与柔性 (flexibility)的塑料。 • 单根PE柔性好，但聚集态(aggregation state) 由于结晶(crystallize)而变为塑料。 • PP的刚性则大于PE（HDPE、LDPE）。 • EPR 则 为 弹 性 (elastic) 、 耐 老 化 (ageing resistance)性能优越的橡胶。
1.什么是高分子物理
• 高分子物理形成于20世纪50年代，主要创始人是 P.J.Flory、H.Standinger、M.L.Huggins。 • 它是研究高聚物结构与性能关系(relation of structure and property)的科学，也是研究大分子运 动规律的科学。 • 它是在物理学、物理化学、有机结构理论、材料 力学与流体力学等基础上发展起来的一门新兴学 科。 • 目前很多方面尚不很成熟。
常用高分子材料的英文名称和缩写
• • • • • • • • • • 橡胶（rubber) 热塑性弹性体TPE(thermoplastic elastomer) 天然橡胶NR(natural rubber) 合成橡胶SR(synthetic rubber) 顺丁橡胶BR(butadiene rubber) 丁苯橡胶SBR(butadiene-styrene rubber) 丁腈橡胶NBR(acrylonitrile-butadiene rubber) 乙丙橡胶EPR(ethylene-propylene rubber) 氯丁橡胶CR(chloroprene rubber) 丁苯热塑性橡胶SBS(butadiene-styrene thermoplastic ru