高分子物理：1第1章-绪论和结构篇引言
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
论。
1953 Hermann Staudinger (Germany, 1881-1965): Discoveries in the area of macromolecular chemistry
4. 发 展 期
• 1950’ : 开发聚烯烃的重要年代 Ziegler 低压聚乙烯 Natta 高分子量聚丙烯 定向聚合法
• 1906: 多肽
赛璐珞 硫化天然橡胶
只知道使用、加工，不知道化学组成和结构。
2. 萌 芽 期
• 合成了一批化合物。它们通常是粘稠的液体或无 定形粉末，不能用已往的手段提纯和分析，不能升 华和结晶，也没有固定的熔点和沸点，甚至连表征 化合物的最重要的参数----分子量也捉摸不定，被当 作废物抛弃。有机化学家们认为这种物质不是纯粹 的化合物，而是由小分子通过“次价”力结合而成的 聚集体，有不少人认为这种物质的溶液是胶体体 系。
• 50年代，高分子物理学基本形成
• 1928 脂肪族聚酯－Carothers • 1930 聚苯乙烯 • 1932 聚丁二烯橡胶 • 1934 聚对苯二甲酸乙二醇酯; 氯丁橡胶－Carothers • 1935 聚氯乙烯 • 1936 聚甲基丙烯酸甲酯 • 1937 丁基橡胶 • 1939 尼龙－Carothers
• 通过大量的实验事实，雄辩地证明了大分子的存 在。30年代末期，高分子学说终于战胜了胶体缔合
• 1949年，Flory和Fox把热力学和流体力学联系 起来，使粘度、扩散、沉降等宏观性质与分子 的微观结构有了联系
• Tobolsky，Williams等发展了粘弹性理论 • Watson和Crick用X射线衍射法研究高分子的晶
系结构，于1953年确定了脱氧核糖核酸的双螺 旋结构。此后人们发现许多天然高分子和合成 高分子都具有这种奇特的结构
• W．Kuhn、E.Guth和H.Mark等把统计力学用 于高分子链的构象统计，建立了橡胶高弹性统 计理论
• Svedbergy用超离心技术测定蛋白质的分子量 • 1942年，Flory和Huggins用似晶格模型推导出
高分子溶液的热力性质，理论上解释了高分 子稀溶液的依数性质---高分子溶液理论 • Debeye和Zimm用光散射法研究高分子溶液性 质，测定了Mw
• 有些高分子化合物虽然得到应用，但是人们只知 道它是“材料”，并不知道它是“高分子”。
• 1907: 酚醛塑料---Hofman
2. 萌 芽 期
• 1893年，Fischer将氨基酸逐个连接成多肽，制 备了聚合度为30的单分散多肽，证明多肽是由许多 氨基酸单元通过正常的－CO－NH－化学键相连而 成的线型长链分子，这一工作孕育了高分子学说的 基本思想。
• 自 1928 年 起 ， Carothers 对 缩 聚 反应进行了系统的研究。他采用 化学家公认的结构十分清楚的单 体，利用机理已经明确的缩合反 应，制备了一系列聚酯和聚酰 胺，并测定了它们的物理性质， 从而澄清了许多重要的基本概 念，为确证Staudinger的大分子 假说起了很大的作用，最终导致 合成纤维-----尼龙的发明。 风靡一时的尼龙袜
How large is a giant molecule?
• A molecule approximately 1 meter long! • A molecule weighs almost 1 kilogram!
2) 如何区分塑料、橡胶与纤维?
3) 下列高聚物属塑料、橡胶与纤维中的哪一类?
热塑性聚碳酸酯
1963 Karl Ziegler (Germany, 1898-1973) & Giulio Natta (Italy, 1903-1979): Chemistry and technology of high polymers
合成(高分子化学)
结构与性能的关系 (高分子物理)
• 30～40年代，高物领域最有代表性的工作：
H. Staudinger的大象
• 在二十世纪二十年 代一次科学讨论会上, 当 Staudinger 讲 演 完 毕后,有些化学家竟 表示:
• “我们太感到震惊 了,就象一些动物学 家听到在非洲某地发 现一头大象有1500英 尺长，300英尺高！”
W. H. Carothers
W. H. Carothers的贡献
IUPAC (1994):
a molecule of high relative molecular mass, the structure of which essentially comprises the multiple repetition of units derived, actually or conceptually, from molecules of low relative molecular mass.
该文档是极速PDF编辑器生成， 如果想去掉该提示,请访问并下载： /
高分子物理
Polymer Physics
h
1) 什么是高分子/高聚物? Polymer high polymer
poly ( many ) + mer ( part )
Macromolecule
3. 争 鸣 期
•1920: 链状大分子理论(H.Staudinger)
Mackromolekul
《论聚合》: ，提出了链结构模型。它们是由共
价键联结起来的大分子，但分子的长度不完全相 同，所以不能用有机化学中"纯粹化合物"的概念 来理解大分子。这些大分子是许多同系物的混合 物，它们彼此结构相似，性质差别很小，难以分 离，平均分子量。
聚乙烯 腈纶 尼龙 的确良 聚碳酸酯 聚四氟乙烯 ABS 电木、电玉 丙纶 1,4-聚异戊二烯
4) 常用的塑料加工方法有哪些? 5) 复合材料中常用哪些增强纤维?
绪论
●高分子物理发展简史
蒙昧——萌芽——争鸣——发展
●高分子物理的性质与内容
结构、性能，结构与性能的关系
简史
1. 蒙 昧 期
• 天然高分子材料 • 十九世纪中期: 改性纤维素 • 1877: 人造丝
1953 Hermann Staudinger (Germany, 1881-1965): Discoveries in the area of macromolecular chemistry
4. 发 展 期
• 1950’ : 开发聚烯烃的重要年代 Ziegler 低压聚乙烯 Natta 高分子量聚丙烯 定向聚合法
• 1906: 多肽
赛璐珞 硫化天然橡胶
只知道使用、加工，不知道化学组成和结构。
2. 萌 芽 期
• 合成了一批化合物。它们通常是粘稠的液体或无 定形粉末，不能用已往的手段提纯和分析，不能升 华和结晶，也没有固定的熔点和沸点，甚至连表征 化合物的最重要的参数----分子量也捉摸不定，被当 作废物抛弃。有机化学家们认为这种物质不是纯粹 的化合物，而是由小分子通过“次价”力结合而成的 聚集体，有不少人认为这种物质的溶液是胶体体 系。
• 50年代，高分子物理学基本形成
• 1928 脂肪族聚酯－Carothers • 1930 聚苯乙烯 • 1932 聚丁二烯橡胶 • 1934 聚对苯二甲酸乙二醇酯; 氯丁橡胶－Carothers • 1935 聚氯乙烯 • 1936 聚甲基丙烯酸甲酯 • 1937 丁基橡胶 • 1939 尼龙－Carothers
• 通过大量的实验事实，雄辩地证明了大分子的存 在。30年代末期，高分子学说终于战胜了胶体缔合
• 1949年，Flory和Fox把热力学和流体力学联系 起来，使粘度、扩散、沉降等宏观性质与分子 的微观结构有了联系
• Tobolsky，Williams等发展了粘弹性理论 • Watson和Crick用X射线衍射法研究高分子的晶
系结构，于1953年确定了脱氧核糖核酸的双螺 旋结构。此后人们发现许多天然高分子和合成 高分子都具有这种奇特的结构
• W．Kuhn、E.Guth和H.Mark等把统计力学用 于高分子链的构象统计，建立了橡胶高弹性统 计理论
• Svedbergy用超离心技术测定蛋白质的分子量 • 1942年，Flory和Huggins用似晶格模型推导出
高分子溶液的热力性质，理论上解释了高分 子稀溶液的依数性质---高分子溶液理论 • Debeye和Zimm用光散射法研究高分子溶液性 质，测定了Mw
• 有些高分子化合物虽然得到应用，但是人们只知 道它是“材料”，并不知道它是“高分子”。
• 1907: 酚醛塑料---Hofman
2. 萌 芽 期
• 1893年，Fischer将氨基酸逐个连接成多肽，制 备了聚合度为30的单分散多肽，证明多肽是由许多 氨基酸单元通过正常的－CO－NH－化学键相连而 成的线型长链分子，这一工作孕育了高分子学说的 基本思想。
• 自 1928 年 起 ， Carothers 对 缩 聚 反应进行了系统的研究。他采用 化学家公认的结构十分清楚的单 体，利用机理已经明确的缩合反 应，制备了一系列聚酯和聚酰 胺，并测定了它们的物理性质， 从而澄清了许多重要的基本概 念，为确证Staudinger的大分子 假说起了很大的作用，最终导致 合成纤维-----尼龙的发明。 风靡一时的尼龙袜
How large is a giant molecule?
• A molecule approximately 1 meter long! • A molecule weighs almost 1 kilogram!
2) 如何区分塑料、橡胶与纤维?
3) 下列高聚物属塑料、橡胶与纤维中的哪一类?
热塑性聚碳酸酯
1963 Karl Ziegler (Germany, 1898-1973) & Giulio Natta (Italy, 1903-1979): Chemistry and technology of high polymers
合成(高分子化学)
结构与性能的关系 (高分子物理)
• 30～40年代，高物领域最有代表性的工作：
H. Staudinger的大象
• 在二十世纪二十年 代一次科学讨论会上, 当 Staudinger 讲 演 完 毕后,有些化学家竟 表示:
• “我们太感到震惊 了,就象一些动物学 家听到在非洲某地发 现一头大象有1500英 尺长，300英尺高！”
W. H. Carothers
W. H. Carothers的贡献
IUPAC (1994):
a molecule of high relative molecular mass, the structure of which essentially comprises the multiple repetition of units derived, actually or conceptually, from molecules of low relative molecular mass.
该文档是极速PDF编辑器生成， 如果想去掉该提示,请访问并下载： /
高分子物理
Polymer Physics
h
1) 什么是高分子/高聚物? Polymer high polymer
poly ( many ) + mer ( part )
Macromolecule
3. 争 鸣 期
•1920: 链状大分子理论(H.Staudinger)
Mackromolekul
《论聚合》: ，提出了链结构模型。它们是由共
价键联结起来的大分子，但分子的长度不完全相 同，所以不能用有机化学中"纯粹化合物"的概念 来理解大分子。这些大分子是许多同系物的混合 物，它们彼此结构相似，性质差别很小，难以分 离，平均分子量。
聚乙烯 腈纶 尼龙 的确良 聚碳酸酯 聚四氟乙烯 ABS 电木、电玉 丙纶 1,4-聚异戊二烯
4) 常用的塑料加工方法有哪些? 5) 复合材料中常用哪些增强纤维?
绪论
●高分子物理发展简史
蒙昧——萌芽——争鸣——发展
●高分子物理的性质与内容
结构、性能，结构与性能的关系
简史
1. 蒙 昧 期
• 天然高分子材料 • 十九世纪中期: 改性纤维素 • 1877: 人造丝