高分子物理第一章绪论

聚 合 物 的 结 构 层 次
近程结构 （初级） 链结构 远程结构 （二级） 聚集态 结构 （高级）
五、高分子性能的特点
成膜性
成纤性
可塑性
吸附性 环境敏感性 绝缘性 粘接性
导电性
导光性
高弹性
生物活性
可塑性
塑料
高弹性
橡胶
成纤性
纤维
成膜性
涂料
粘合剂
粘接性
General Characteristics
度、热膨胀系数、模量、拉伸强度、导热系
数、折光指数...）
从小分子到大分子
HC
甲
C
乙
C
丙
C C C C
丁 戊 己 庚
C
辛
C C
25 26
C
C
C
C

180 181 182 183
Number of Carbons in Chain 1-4
State and Properties of Material Simple Gas
• 多分散性：
分子量：大小不等、长短不一 分子尺寸：即使分子量一样，可有多种构象， 不同尺寸
• 物质结构的多层次性 • 化学组成 • 支化、交联、端基 • 键接方式 • 构型 • 共聚单元序列分布 • 高分子的大小（分子量） •高分子的形态（构象） • 结晶态结构 • 非晶态结构 • 取向态结构 • 液晶态结构 • 纳米区结构 • 织态结构
• 19世纪中叶以前 •无意识地使用高分子材料 •体现在人类对天然高分子的利用。 •纤维素、蛋白质、淀粉
（2）萌芽时期
•19世纪末期到 20世纪初期 •出现了化学改性与人工合成的高分子
•橡胶
•塑料
（3）争鸣时期
• 20世纪初期到30年代 •高分子科学与传统科学的碰撞 •Staudinger（1920）高分子的科学概念。链状分子、 分子量及其分布、聚合反应
（4）成熟时期
•Carothers（30年代）缩合聚合，尼龙的发明 •40年代，高分子统计性质与物理化学研究。 代表性工作：Kuhn, Guth, Mark, Flory •1940-60年代，高分子科学的大发展(日新月异）：
塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、复合材料 Ziegler-Natta催化剂，定向聚合
小分子单体相互连接而成

Cl 氯乙烯 n CH2 = CH
聚氯乙烯
(CH2 CH)n
苯乙烯
聚苯乙烯

n CH2 = CH
(CH2 － CH)n
Cl
聚合过程赋予高分子三个特征
1. 由重复单元相互连接构成
2. 链状分子的基本形式 3. 足够长
足够长：
聚合物（Polymer)：多增加或减少几个重单元 不会影响本体性质（玻璃化温度、热容、密
高分子物理
Polymer Physics
教材与参考书
1. 高分子物理， 刘凤岐，汤心颐编著，第二版，高等教育出版社 2. 高分子物理， 何曼君，张红东， 陈维孝， 董西侠编著，第三版，复旦大学 出版社 3. 新编高聚物的结构与性能，何平笙编著，科学出版社
4. 高分子物理，金日光，华幼卿主编，第三版，化学工业出版社
考试及成绩评定 平时成绩 + 期末考试成绩
平时成绩 （20%-30%） 作业 （80%）+ 考勤 （20%)
考试成绩 （80%-70%） 卷面成绩
第一章
绪论
一、 高分子物理的研究对象
高分子家族
涂料

粘合剂
弹性体
百度文库
塑料
合成纤维 天然聚合物 生物系统
塑料
热固性塑料 (酚醛树脂、脲醛树脂) 热塑性塑料 (PE, PP, PVC, PS, PMMA, 尼龙) 橡胶 天然橡胶 (聚异戊二烯) 合成橡胶 (顺丁, 丁苯, 丁腈, 丁基橡胶) 纤维 腈纶 (PAN)、丙纶 (PP) 聚酯纤维 (PET)、尼龙 涂料与粘合剂
Use , Dependent on Chain Length Bottle gas for cooking
5-11
9-16 16-25 25-50
Simple Liquid
Medium-viscosity Liquid High-viscosity Liquid Simple Solid
Gasoline
High Toughness 高韧性 Easy molding 易加工 Transparency 透明
另外一些性能
Extremely light weight 重量轻
Chemical resistance 化学惰性 Colorability 色彩
共性：由高分子的结构特点所决定 •强大的分子间作用力 只有固态和液态---凝聚态 共价键键能：100-900 KJ/mol
范德华力作用能：0.8-20 KJ/mol
偶极力： 0.8-20 KJ/mol 诱导力： 6-13 KJ/mol 色散力： 0.8-8 KJ/mol 氢键： 小于等于40 KJ/mol
小分子间相互作用能 < 共价键键能
高分子的特点： 其中的链单元数：
大 103 - 105
链单元之间的相互作用力
小分子之间的相互作用力
三、高分子物理的研究内容
高分子物理
结构
性能
制备
成型加工
应用
高分子物理是研究高分子结构、 性能及两者相互关系的一门学科
长链状分子具有共同的运动规律，不再取决于小分子 的结构。
高分子物理的一个使命就是揭示聚合物的结构及其共 性分子运动规律。
四、高分子的结构特点
• 高分子量（万以上）
• 线链状结构：线形链、支化链、网络链 特殊情况：热固性树脂 例如环氧树脂 高度交联， 交联点间仅几个化学键
•近代，精度、广度： de Geens的标度理论，非平衡态理论
Liaison Agency
Discovery of Nylon
The DuPont Company is known for its pioneering development of synthetic fibers, including rayon and nylon. In this photo, DuPont chemist Julian Hill reenacts the discovery of nylon fiber by his colleague, Wallace Carothers.
Kerosene Oil and Grease Paraffin Wax Candle
>181 (1000-3000)
Tough Plastic Solid
Polyethylene Bottle and Containers
高分子的特征不在其分子量高，而在其长链状结构
二、 高分子科学的发展历程
（1）蒙昧时期
高分子间相互作用能 》 共价键键能
•突出的熵效应
构象熵
•特有的粘弹性 力学松弛
六、高分子物理的应用实例
石油工业
三次采油
合成润滑油
PP透明饭盒
透明成核剂
PVC制品
警惕增塑剂！
高速公路
电子封装
习题集
1. 2. 高分子物理学习指导，董炎明，胡晓兰著， 科学出版社 高分子物理习题集，徐世爱主编，华东理工大学出版社
教学内容
第一章 绪论
第二章 高分子链结构
第三章 高分子溶液
结构
第四章 高分子聚集态（一） 第五章 高分子聚集态 （二） 第六章 分子运动与转变 第七章 橡胶弹性
性能
第八章 第九章
聚合物的粘弹性 聚合物的机械强度