高分子物理(浙江大学) Introduction-2
用于软骨修复的水凝胶 - 浙江大学高分子科学与工程学系
骨移植 。虽然这些方法成功地减轻了患者的痛苦 、 提高了软骨的功能 ,但是上述方法存在供体来源不 足 、手术过程复杂 、排异 、修复的软骨缺乏天然软骨 结构等缺点 。这些缺陷甚至可能阻碍这些治疗方法 在临床上的长期应用[3] 。
随着组织工程和再生医学技术的出现和逐步完 善 ,软骨修复技术出现了新的选择 。事实上 ,软骨修 复也是组织工程技术的最成功范例之一 。采用组织 工程技术修复软骨的过程一般是 :将体外分离扩增 的软骨细胞和生长因子或生物活性物质复合 ,然后 导入某种支架 ,再通过手术或微创注射的方法修复 缺损的软骨[4] 。除了种子细胞和活性因子外 ,支架 材料对于修复的软骨的质量起到至关重要的作用 。 除具有良好的机械物理性能外 ,更重要的是支架需 提供适于软骨组织再生的微环境[4] 。目前 ,已有包 括多孔支架 、纤维支架 、水凝胶和微载体在内的多种 结构的支架被用于软骨修复的研究和应用 。不同种 类的支架对软骨细胞的功能产生不同的影响 。由于 软骨细胞属于锚着依赖型细胞 ,它们在多孔支架和 微米纤维支架中需黏附在这些材料的表面才能生 长 ,通常呈现出铺展的扁平样形态[5] 。然而 ,软骨细 胞在纳米纤维支架和水凝胶支架中则成圆形或椭圆 形形态[5] ,这与其在天然软骨基质中更为接近 ,因而 更有利于维持软骨细胞的正常表型 。有研究表明 , 生长状态呈圆形或椭圆形的干细胞更倾向于向软骨 细胞分化[5] 。此外 ,水凝胶支架的水溶液环境更有 利于保护细胞以及易失活的药物如多肽 、蛋白质 、寡 聚核苷酸和 DNA 等 ,也有利于运输营养和细胞分泌 产物等 。由于水凝胶可以在一定条件下保持流动状 态而在外部物理或化学刺激下形成具有一定形状和 强度的体型材料 ,因此可以利用这种智能性来制备 注射型支架 ,发而 ,水凝胶也有机械强度 低 、消毒比较困难等缺点[6] 。近年来在水凝胶及其 复合物修复软骨方面已经取得了较大进展 ,并显示 出了良好的应用前景 。
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。
高分子物理pdf
高分子物理pdf高分子物理：1.什么是高分子物理？高分子物理是一门学科，它的目的是研究高分子物质的性质、结构以及它们之间的相互作用，例如发生在分子链和高分子组成部分之间的交互作用和它们与周围环境之间的作用。
它是一门综合性研究，它研究高分子物质惯性运动性质、晶体结构和热运动以及分子链形态和柔性行为。
高分子物理学还研究如何改变高分子物质及其组成结构，以及这些结构可以以何种方式在机器、人类和环境中发挥作用。
2. 高分子物理的基础理论高分子物理的基础理论包括分子结构理论、热力学理论、量子理论等。
分子结构理论旨在研究高分子物质的构成，以及不同分子类型如何相互作用。
热力学理论致力于研究热天然动力如何释放和重新收集热能，以及不同物质如何相互影响、协同作用以及出现显著变化。
量子理论试图研究高分子的分子结构和属性，如分子的动力学作用不同的储能状态在不同条件下的表现，及其控制这些能量状态的机理。
3. 高分子物理的作用在科学、技术和工程的发展中，高分子物理至关重要。
它为各种工程应用，如产品开发、新材料的制造和维护提供理论指导。
此外，高分子物理也为其它领域增添了深厚的理论基础，例如医学和生物技术。
高分子物理有助于绘制和选择用于产品开发的特点，以及研究产品性能有效调整参数以及制造过程中会发生的差异和不确定性等。
4. 高分子物理的研究方法高分子物理的研究方法覆盖了从分子结构理论到实验学习的范畴。
实验研究方法可以为理论提供验证和宝贵的实验数据，而已有的理论研究则可以帮助整合实验结构的差异、提高理论的精确度、拓展理论的有效性并帮助准确描述实验结果。
许多研究者采用多重实验研究和理论研究的多学科视角，以深入探索和研究高分子物理。
最终，来自不同学科背景的研究者可以在一起为高分子物理的发展做出贡献。
高分子物理
留一法交叉验证说 明多元线性模型在统 计 学上具有 良好的稳定性．两种模 型对 ６ 个未进入模型的无机物 的摩尔反磁磁 ２ 化 率进 行预 测 的平均绝 对偏 差 为 ４７ ． ２ ｃｓ ４ ６ｃｓ ｇ 和 ． ｇ．结果表 明在预测无机物 ０ 反磁磁化率方面 比文献方法更有效． 多 元线性方法和人工神经 网络方法均能得 到 比较理想 的预测摩尔反磁磁化率的模 型．而人工神经 网络模型对摩尔反磁磁 化率 的预测结果 比多元线性模型似乎更 精 确 ． 图 ４表 ２参 ６ ０ 关 键 词 ：连 接 性 指 数 ；摩 尔 反 磁磁 化 率 ； 无机物；人工神经 网络
０ １ Ｏ２ ７９７５ １ ０ ・３ ５ ０
Ｃ （Ｉ配合物组成 的关键中 间体．在 分 ｏ Ｉ） 析特 性 吸 收光 谱 的基础 上 提 出 了催化 Ｐ Ｐ 水解 的机理 ， 由此机理上建立 了 ＮＰ 催化 Ｐ Ｐ Ｎ Ｐ水解的动力学数学模 型． 讨 论 了缓冲溶液酸度 、配合物结构 以及 反 应 温 度 对 配 合物 催 化 Ｐ Ｐ 水解 速 率 的 Ｎ Ｐ 影 响 ． 图 ４表 ３参 ３ ０ 关键词：冠醚 Ｓｈｆ 碱钻（Ｉ配合物 ； ｃｉ Ｉ） 模 拟水解酶；动力学 反应 ；羧 酸酯
一
室 温 （９ ． 时进 行 了细 致 的 分 子 动 ２ ８１ Ｋ） ５ 力学模 拟研 究 ．通过模 拟获得 了 Ｃ ¨ ｏ
水溶液的各种性质 ，例如：静态 性质 ， 包括 径 向分 布 函数 ，角度 分布 函数 ， Ａ Ｅ 电荷 分布 ，水 分子的结构和平 ＢＥ Ｍ 均氢键个 数等：动力学性质 ，包 括扩散 系 数 和振 动 光 谱 ； 和溶 剂化 能 等热 力 学 性质 ．结 果表 明，Ａ Ｅ Ｍ／ Ｂ Ｅ ＭＭ 模 型能 够较准确 地描述 Ｃ ”水溶液 的各种性 ｏ 质．图 ９表 ５参 ４ ７ 关键词 ： 子动力学模拟； 髓 Ｍ／ 分 ＡＢ ＭＭ 模型 ；Ｃ 水溶液 ｏ
浙大高分子学科专业课及教材
以下是浙江大学高分子学科的一些专业课程及相应的教材推荐：
1. 高分子化学
- 课程内容：高分子化学的基本概念、原理和应用、高分子合成方法、高分子结构与性能等。
- 推荐教材：《高分子化学和物理导论》（作者：阎宗坤、张金凤）
2. 高聚物物理化学
- 课程内容：高分子在溶液中的物理化学行为、高分子溶液的流变学、相分离现象、高分子结晶行为等。
- 推荐教材：《高聚物物理化学》（作者：郑立平、楼同龙）
3. 高分子材料
- 课程内容：高分子材料的基本概念、种类、制备方法、性能和应用等。
- 推荐教材：《高分子材料》（作者：祁华明）
4. 高分子表征技术
- 课程内容：高分子材料结构表征的基本原理和常用方法，包括热分析技术、光谱学方法等。
- 推荐教材：《高分子物理实验》（作者：阎宗坤、钱旺）
5. 高分子加工技术
- 课程内容：高分子材料加工的基本原理和常用方法，包括挤出、注塑、吹膜、复合等。
- 推荐教材：《高分子材料加工技术》（作者：祁华明）
请注意，教材的推荐可能有所变化，建议在选课前咨询浙江大学高分子科学与工程学院或相关教师，以获取最新的课程信息和教材推荐。
《高分子物理》ppt课件
高分子链形态与结晶
高分子链的形态
高分子链可以呈现线型、支化型、 交联型等多种形态。不同形态的 高分子链具有不同的物理性质和
用途。
高分子的结晶
高分子在特定条件下能够形成结 晶态，即分子链在空间中呈现有 序的排列。结晶态的高分子通常 具有较高的力学性能和热稳定性。
结晶的影响因素
影响高分子结晶的因素包括温度、 压力、时间以及高分子的化学结 构和规整性等。通过控制这些因 素，可以调控高分子的结晶行为
高分子链构象与柔性
高分子链的构象
高分子链的构象是指链上原子或 基团在空间的排列方式。不同的 构象会导致高分子链呈现不同的
形态和性质。
高分子链的柔性
高分子链的柔性是指链能够改变其 构象的能力。柔性好的高分子链容 易改变其形态，从而表现出较好的 弹性和可塑性。
影响柔性的因素
影响高分子链柔性的因素包括链的 化学结构、温度、外力等。例如， 含有较多单键的高分子链通常具有 较好的柔性。
松弛行为
高分子材料在恒定应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。松弛行为反映了 材料内部结构的调整和分子链的运动。
增强机制：纤维增强、填料增强等
纤维增强机制
通过向高分子基体中加入纤维（如玻璃纤维、碳纤维等），提 高材料的力学性能。纤维的加入可以显著提高材料的拉伸强度、 模量和韧性等。
填料增强机制
向高分子材料中加入适量的填料（如碳酸钙、滑石粉等），可 以改善材料的加工性能、降低成本并提高某些力学性能。填料 的种类、形状和含量对增强效果有显著影响。
研究高分子在溶液中的形态、高 分子液晶、高分子膜等。
高分子溶液性质
研究高分子溶液的粘度、扩散、 沉降、凝胶化等性质。
高分子固体性质
高分子物理第二章 高聚物的聚集态结构
晶态 非晶态
取向结构 Orientation
决
决
高分子的聚集态 定 聚合物的基本性能特点 定 材料的性能
控制成型加工条件
获 得
预定材料结构
得 到
预定材料性能
高聚物的聚集态
晶态 一般晶态与半晶态
半晶态 取向晶态与半晶态 玻璃态
非晶态 取向态Leabharlann 橡胶态 粘流态液晶态
织态
第二节 结晶高聚物的结构模型
一、樱状微束模型（两相结构模型）
从而存在最大结晶温 度Tmax
Tmax＝（0.80～0.85) Tm
低温
高温
Tmax=0.63 Tm+0.37 Tg-18.5
如: PP Tm=176℃ Tmax=0.85(176+273)K=381K
例 如 定向PS
Tc →Tm时，成核少，但生长快，
容易成为大球晶，不透明，脆，
表面粗糙。
Tc →Tg时，成核多，但生长慢， 容易成为小球晶，可能透明， 脆，表面细致。
这是人们多年来所接受和公认的结晶高聚物的结构模 型。
1、依据： 通过X-衍射
证实：除了有晶 相的衍射环外， 还有由于非晶造 成的弥散环。
2、中心论点： 高聚物只能部分结晶，有晶区，同时也有非晶区，
两相同时并存，一条高分子链可以贯穿好几个晶区和非晶 区，在非晶区中分子链仍是卷曲的。
3、应用： 用此模型可以解释一些实验事实，但有另一些实验事
后来许多聚合物如古塔波胶，PP, 聚α－烯烃，纤维素及衍生物等也相 继培养出了单晶。在电镜下可以清楚 的看到这些单晶具有规则的几何外 形。
Andrew Keller (1925～) 英国
远程有序和进程有序贯穿整个晶体。
《高分子物理》课程电子教案
《高分子物理》课程教学大纲英文名称： Polymer Physics课程类别：学科基础课学时：64学分：4适用专业：高分子材料与工程一、本课程的性质、任务高分子物理课程包括：高聚物的结构、高高分子物理学是高分子材料与工程专业的基础课。
通过本门课程的学习，要求学生对高分子的合成、加工、应用、改性等具有全面的了解。
并使学生重点掌握结构、性能及两者之间关系的一些基本概念、必要的知识、分析测试方法、一定的计算能力，从而为专业课的学习打下理论基础，并为高分子材料的合成、加工、选材、应用、改性、性能测试等提供理论依据，进而指导生产实践。
高分子物理课程教学包括理论教学和实验教学。
结合本门课程的实验，对学生进行相关的基本训练，培养学生分析问题和解决问题的实际工作能力。
总之，通过本门课程的学习及实验为后续专业课的学习提供必备的基础知识。
二、本课程的基本要求本课程包括高分子的链结构和聚集态机构、高分子的溶液性质、高分子的运动和高分子力学性能和电性能四大部分。
通过学习，要使学生对教学内容达到“了解”、“认识和理解”、“掌握”和“熟练掌握”层次要求。
即通过学习要求学生对基本分析方法、各种测试方法、各种实验的基本原理、高分子尺寸表示方法及其推导要全面了解。
对高聚物的结晶结构模型、非晶态结构、液晶结构、织态结构有明确的认识和理解。
掌握高聚物的各种力学状态、力学行为、各种性能曲线的详细分析和典型推导。
熟练掌握高聚物结构、性能及两者之间相互关系的基本概念、必要的知识。
熟练掌握高聚物的各种特征温度、测定方法。
三、讲授内容1 高分子链的结构1.1 概论1.1.1 高分子科学的诞生与发展1.I.2 高分子结构的特点I.1.3 高分子结构的内容1.2 高分子链的近程结构1.2.1 结构单元的化学组成1.2.2 键接结构1.2.3 支化与交联1.2.4 共聚物的结构1.2.5 高分子链的构型1.3 高分子链的远程结构1.3.1 高分子的大小1.3.2 高分子涟的内旋转构象1.3.3 高分子链的柔顺性1.4 高分子链的构象统计1.4.1 均方末端距的几何计算法1.4.2 均方末端距的统计计算法.1.4.3 高分子链柔顺性的表征.1.4.4 高分子链的均方旋转半径.2 高分子的聚集态结构2.1 高聚物分子间的作用2.1.1 范德华力与氢链.2.1.2 内聚能密度2.2 高聚物结晶的形态和结构2.2.1 高聚物结晶的形态学2.2.2 高分子在结晶中的构象和晶胞.， 2.3 高分子的聚集态结构模型2.3.I 高聚物的晶态结构模型2.3.2 高聚物的非晶态结构模型.2.4 高聚物的结晶过程2.4.1 高分子结构与结晶能力.2.4.2 结晶速度及其测定方法2.4.3 Avrami方程用于高聚物的结晶过程..2.4.4 结晶速度与温度的关系2.4.5 影响结晶速度的其他因素2.5 结晶对高聚物物理机械性能的影响“2.5.1 结晶度概念及其测定方法2.5.2 结晶度大小对高聚物性能的影响2.5.3 结晶高聚物的加工条件—结构—性质的互相作用 2.5.4 分子量等因素对结晶高聚物的聚集态结核2.6 结晶热力学...”2.6.1 结晶高聚物的熔融与熔点2.6.2 结晶温度对熔点的影响2.6.3 晶片厚度与熔点的关系2.6.4 拉伸对高聚物熔点的影响2.7 高聚物的取向态结构2.7.1 高聚物的取向现象2.7.2 高聚物的取向机理2.7.3 取向度及其测定方法2.7.4 取向研究的应用2.8 高聚物的液晶态结构2.8.1 液晶态的结构2.8.2 高分子液晶的结构和性质2.8.3 高分子液晶的应用2.9 高分子合金的形态结构2.9.1 高分子混合物的溉念2.9.2 高分子的相容性2.9.3 共混高聚物聚集态的主要特点2.9.4 非均相多组分聚合物的织态结构2.9.5 共混高聚物的聚集态结构对性能的影响’.3 高分子的溶液性质3.1 高聚物的溶解3.1.1 高聚物溶解过程的特点3.1.2 高聚物溶解过程的热力学解释 3.1.3 溶剂的选择3.2 高分子溶液的热力学性质.3.2.1 Flory-Huggins高分子溶液理论 3.2.2 Flory温区(θ温度)的提出3.3 高分子浓溶液3.3.1 高聚物的增塑3.3.2 纺丝液3.3.3 凝胶和冻胶3.4 共混聚合物的溶混性3.5 高分子溶液的流体力学性质3.5.1 高分子在溶液中的扩散3.5.2 高分子在溶液中的粘性流动4 高聚物的分子量4.1 高聚物分子量的统计意义4.1.1 平均分子量4.1.2 平均分子量与分布函数4.1.3 分子量分布宽度4.2 高聚物分子量的测定.4.2.1 端基分析4.2.2 沸点升高和冰点降低.‘4.2.3 膜渗透压4.2.5 光散射4.2.6 小角激光光散射(LALLS)4.2.7 超速离心沉降4.2.8 粘度4.2.9 凝胶色谱5 高聚物的分子量分布5.1 分子量分布的表示方法5.1.1 图解表示5.1.2 分布函数5.2 基于相平衡的分级方法5.2.I 高分子溶液的相分离5.2.3 分级实验方法5.2.4 数据处理5.3 凝胶色谱法5.3.1 基本原理5.3.2 仪器5.3.3 载体和色谱柱5.3.4 高效凝胶色谱5.4 凝胶色谱的特殊应用5.4.1 凝胶色谱与小角激光光散射联用5.4.2 高聚物长链支化度的测定5.4.3 共聚构组成分布与分子量分布的测定6 高聚物的分子运动6.1 高聚物的分子热运动6.1.1 高分子热运动的主要特点6.1.2 高聚物的力学状态和热转变6.1.3 高聚物的次级松弛6.2 高聚物的玻璃化转变6.2.1 玻璃化转变现象和玻璃化温度的测量 6.2.2 玻璃化转变理论6.2.3 玻璃化温度的影响因素及调节途径6.2.4 玻璃化转变的多维性6.3 高聚物的粘性流动6.3.1 高聚物粘性流动的特点6.3.2 影响粘流温度的因素6.3.3 聚合物熔体的切粘度6.3.4 剪切粘度的测量方法6.3.5 高聚物熔体的流动曲线6.3.6 加工条件对高聚物熔体剪切粘度的影响6.3.7 高聚物分子结构因素对剪切粘度的影响6.3.8 剪切流动的法向应力和高聚物熔体的弹性效应6.3.9 拉伸粘度7 高聚物的力学性质7.1 玻璃态和结晶态高聚物的力学性质7.1.2 描述力学性质的基本物理量7.1.2 几种常用的力学性能指标7.1.3 几类高聚物的拉伸行为7.1.4 高聚物的屈服7.1.5 高聚物的破坏和理论强度7.1.6 影响高聚物实际强度的因素7.2 高弹态高聚物的力学件质7.2.1 橡胶的使用温度范围..7.2.2 高弹性的特点7.2.3 橡胶弹性的热力学分析7.2.4 橡胶弹性的统计理论7.2.5 内能对橡胶弹性的贡献7.2.6 橡胶弹性与交联网结构的关系7.2.7 橡胶的极限性质7.3 高聚物的力学松弛7.3.1 高聚物的力学松弛现象7.3.2 粘弹性的力学模型7.3.3 粘弹性与时间、温度的关系——时温等效原理7.3.4 Boltzmann叠加原理7.3.5 测定高聚物粘弹性的实验方法7.3.6 高聚物的松弛转变及其分子机理8 聚合物的电学性质8.1 高聚物的极化及介电常数8.2 高聚物的介电损耗8.3 高聚物的导电性8.4 高聚物的介电击穿8.5 高聚物的静电现象四、实践性环节1．作业：讲授完两部分教学内容后，进行一次习题课，讲授完每一章的教学内容后，留一次作业题。
高分子物理
一．名词解释1. 链段：高分子链上能独立运动（或自由取向）最小单元。
2. 溶胀：高聚物溶解前吸收溶剂而体积增大的现象。
3. 蠕变：在恒温下施加一定的恒定外力时，材料的形变随时间而逐渐增大的力学现象。
4. 介电损耗：在交变电场的作用下，电介质由于极化而消耗的电能。
5. 构象：由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化叫构象。
6. 分子量分布宽度指数：描述聚合物分子量分布宽度的常用参数之一，是实验中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平均值，可简明地描述聚合物试样分子量的多分散性。
有重均和数均之分。
其数值越大，表明其分子量分布越宽。
7. 时温等效原理：指升高温度和延长观察时间对于聚合物的分子运动是等效的，对于聚合物的粘弹行为也是等效的。
8. 高分子链：单体通过聚合反应连接而成的链状分子，称为高分子链，高分子中的重复结构单元的数目称为聚合度。
9. 构型：指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列，或指分子中原子的键接方式。
这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。
构型不同的异构体有旋光、几何、键接三种。
10. 链段：由于分子内旋受阻而在高分子链中能够自由旋转的单元长度，称为链段。
作为一个独立运动的单元，是描述柔性的尺度。
11. 内聚能密度：把1mol 的液体或固体分子移到其分子引力范围之外所需要的能量为内聚能。
单位体积的内聚能称为内聚能密度，一般用CED 表示。
12. 溶解度参数：内聚能密度的平方根称为溶解度参数，一般用δ 表示。
13. 等规度：等规度是高聚物中含有全同立构和间同立构总的百分数。
14. 结晶度：结晶度即高聚物试样中结晶部分所占的质量分数(质量结晶度)或者体积分数(体积结晶度)。
15. 介电性：包括介电系数、介电损耗、介电击穿等，介电性的本质是物质在外场（电场、力、温度等）作用下的极化。
16. 海岛结构：两种高聚物相容性差，共混后形成非均相体系，分散相分散在连续相中，像小岛分散在海洋中一样，称为海岛结构。
高分子物理(共90张PPT)
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
高分子物理课件第二章
2、同质多晶现象
聚乙烯的稳定晶系是斜方晶系，拉伸时可形成 三斜或单斜晶系。
同质多晶现象：由于结晶条件的变化，引起分 子链构象的变化或者堆积方式的改变，一种聚合 物可以形成几种不同的晶型。
形成的晶型不同，聚合物所表现出来的性能 也不相同。
3、 聚丙烯的晶胞结构
基于内聚能的加和性，即原子或基团摩尔吸引力常 数Gi的加和
CED
Gi
i
M0
CED与高聚物物理性质之间的关系
a. CED < 300 J/cm3时（70cal/cm3） 聚合物都是非极性的，分子间作用力主要是色散力，比较 弱，分子链属于柔性链，具有高弹性，作橡胶使用。 b. CED > 400 J/cm3时（100cal/cm3） 聚合物都是极性的，由于分子链上有强的极性基团或分子 间能形成氢键，分子间作用力较强，加上易于结晶和取向， 作纤维使用 c. 300 J/cm3 < CED < 400 J/cm3时（70-100cal/cm3） 聚合物的分子间作用力居中，适宜作塑料使
但是在用X射线研究聚合物的凝聚态结构时，人们 发现：聚合物内部确实存在着三维有序的规整结构。
结晶聚合物最重要的实验证据为:
x射线衍射花样(图)——一系列同心圆(德拜环) （非晶聚合物—弥散环或称无定形晕） 衍射曲线—尖锐的衍射峰 (非晶聚合物—很钝的衍射峰)
实验证明：如果高分子链本身具有必要 的规整结构，同时给予适宜的条件(温度等)， 就会发生结晶，形成晶体。
纤维（>100）
解释PE的 CED < 300J/cm3 却作为塑料使用，Why？ PE分子链的结构非常规整，很容易结晶， 从而使材料具有一定的强度，作为塑料使用。
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-第二章-高分子凝聚态ppt课件.ppt
Row nucleation
(4) 串晶 Shish-kebab structure
较低温度下， 边结晶边搅拌
PE
i-PS
(5) 伸直链晶
聚合物在高压 和高温下结晶 时，可以得到 厚度与其分子 链长度相当的 晶片
Extended chain crystal of PE Needle-like extended chain crystal of POM
球晶结构示意图
环带球晶
聚乙烯
偏光显微镜下球晶的生长
聚乙烯在125℃等温结晶
球晶的生长过程
控制球晶大小的方法
球晶的大小对性能有重要影响：球晶大透明性差、 力学性能差，反之，球晶小透明性和力学性能好。
（1） 控制形成速度：将熔体急速冷却，生成较小 的球晶；缓慢冷却，则生成较大的球晶。 （2）采用共聚的方法：破坏链的均一性和规整性， 生成较小球晶。 （3）外加成核剂：可获得小甚至微小的球晶。
《2》折叠链模型 （50年代 A。Keller提出）
实验现象：电子显微镜观察到几十微米范围的PE单晶 测得晶片厚度约为100A，且与分子量无关 X衍射还证明分子主链垂直晶片平面
提出模型：分子链规则地折叠形成厚100A的晶片 晶片再堆砌形成片晶
可以解释：片晶、球晶的结晶形态 不能解释：单晶表面密度比体密度低
nl = 2dhklsinq
n=1, 2, 3, …称为衍射级数
q为衍射角
多晶样品的衍射花样
样品
铝箔的X-射线和电子射线衍射花样
X-射线衍射花样
电子射线衍射花样晶体样品的 Nhomakorabea射曲线2.1.2 聚合物在晶体中的构象
等同周期(或称纤维周期)：高分子晶体中， 在 c 轴方向化学结构和几何结构重复单元 的距离。
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Teachers 任课教师
• 徐君庭
– 高分子大楼419; 87953164
– xujt@
• 沈烈
– 高分子大楼310; 87953712
– shenlie@
Books and references
教材与参考书
Physical Structure
Linear polymers may be represented by a chain with two ends.
Branched polymers have side chains, or branches, of significant length which are bonded to the main chain at branch points, and are characterized in terms of the number and size of the branches. Polymers with well-controlled modes of branching: comblike polymers, star polymers, dendrimers, etc.
电子教案 实验教学
概念图解(完善中，欢迎同学参加！) 教学课件 名词解释
教学大纲 实验内容 实验仪器
特色教学
教学研究 学生作业
学习资料 习题
Introduction
绪论
Definitions of Polymers
高分子的定义
• Polymers are long-chain molecules of very high molecular weight, often measured in the hundreds of thousands
• 方征平，宋义虎，沈烈 高分子物理 (Polymer Physics) 浙江大学出版社, 杭州, 2008
• 何曼君，陈维孝，董西侠 高分子物理(修订版) 复旦大学出版社，上海，1990
• 金日光，华幼卿 高分子物理(第二版) 化学工业出版社，北京，2000
• L. H. Sperling Introduction to Physical Polymer Science
• P. J. Flory Pricinples of Polymer Chemistry
• 网络课件地址：
/polymerphysics/
或 :8080/ka/index.htm 省级精品课程(2009年)
小分子
• Oligomer
齐(低)聚物
Classification of synthetic polymers
• Classification according to: – Physical structure – Thermal behaviour – Use – Preparation method
short branching polymer 3rd generation
comblike polymer 2nd generation
star polymer
1st generation dendrimer
core
hyperbranch polymer
Thermal Behavior
Thermosets Rigid materials and network polymers in which chain motion is greatly restricted by a high degree of crosslinking. Intractable once formed. Degrade rather than melt upon heating.
• 高分子是由成千上万个结构单元以共价键重复 连接而成的长链分子
Herman Staudinger
Macromolecular Hypothesis (1920)
1953 Nobel prize awarder
The origin of modern polymer science
• Polymer, or Macromolecule • large molecule consisting of repeating
smaller units (called monomer). • e.g.
• (poly=many; mer=unit)
Nomenclature
高分子术语
• Polymer 聚合物
• Macromolecule 大分子
• High Polymer 高聚物
• Monomer
单体
• Molecule
Thermoplastics (plastics) Linear or branched polymers which can be melted upon the application of heat. (Largest proportion of the polymers used in industry.)
Network polymers have three-dimensional structures in which each chain is connected to all others, and are characterized by their crosslinking density or degree of crosslinking (number of junction points per unit volume).
Crystalline polymers Invariably do not form perfect crystalline materials but instead are semicrystalline with both crystalline and amorphous regions. The crystalline phase of such polymers are characterized by their melting temperature (Tm).