高分子物理绪论

1、主讲老师：吴主讲老师：吴 强强Office：林工科技楼：林工科技楼301BTel-mail： 请同学们例举日常生活中用到或看到的请同学们例举日常生活中用到或看到的高分子材料，并说说它们的优缺点。高分子材料，并说说它们的优缺点。高分子的种类高分子的种类塑塑 料料高分子的种类高分子的种类橡橡 胶胶高分子的种类高分子的种类合成纤维合成纤维高分子的种类高分子的种类涂涂 料料高分子的种类高分子的种类胶粘剂胶粘剂什么是高分子？什么是高分子？高分子：高分子：由由多多个个单元单元体通过聚合反应连接而成的体通过聚合反应连接而成的链状分子。链状分子。讨论：高分子与小分子讨论：高分子与小分

2、子在结构上在结构上有什么差异？有什么差异？高分子量高分子量链状结构链状结构高分子结构的多层次性高分子结构的多层次性分子量及分子尺寸的多分散性分子量及分子尺寸的多分散性什么是高分子？什么是高分子？A polymer is a substance composed of molecules characterized by the multiple repetition of one or more species of atoms or groups of atoms (constitutional repeating units) linked to each other in amounts

3、 sufficient to provide a set of properties that do not vary markedly with the addition of one or a few of the constitutional repeating units. IUPAC 由结构重复单元组成由结构重复单元组成 当重复单元数目达到一定时，继续增加一个或多个重复单元，该物质的性当重复单元数目达到一定时，继续增加一个或多个重复单元，该物质的性质不再改变（力学性能，折光指数质不再改变（力学性能，折光指数）塑塑 料料合成纤维合成纤维橡橡 胶胶胶胶 粘粘 剂剂涂涂 料料天然高分天然高

4、分子子生物物质生物物质POLYMER高分子家族高分子家族MACROMOLECULEBIO-MACROMOLECULE优优 点点高分子材料普遍的优缺点高分子材料普遍的优缺点缺缺 点点比重轻，比强度高，可塑性，易成比重轻，比强度高，可塑性，易成型加工，高弹性，可吸震消音，介型加工，高弹性，可吸震消音，介电性质好，耐腐蚀电性质好，耐腐蚀强度不够高，多数不耐高温，易燃强度不够高，多数不耐高温，易燃烧，易老化烧，易老化人类的文明史人类的文明史 = 材料的发展史材料的发展史 橡橡 胶：胶：约占整车重的约占整车重的3 3-6-6，其中轮胎约占橡胶件总重的其中轮胎约占橡胶件总重的7070，此外，此外，还有各种

5、橡胶配件如胶管、胶带、密封件、减振垫等约还有各种橡胶配件如胶管、胶带、密封件、减振垫等约300300多件。多件。塑塑 料：料：约占整车重的约占整车重的9 9左右左右，主要应用在汽车，主要应用在汽车结构件和内外装件结构件和内外装件，满足，满足轿车轻量化、提高安全性、节约能源消耗、降低生产成本等要求轿车轻量化、提高安全性、节约能源消耗、降低生产成本等要求车胎：丁苯橡胶，顺丁橡胶，异戊橡胶，天然橡胶车胎：丁苯橡胶，顺丁橡胶，异戊橡胶，天然橡胶车用玻璃：车用玻璃：PC，PMMA保险杠：保险杠：PP，PC，PU，PA车用涂料：聚酯，车用涂料：聚酯，PAA，环氧，环氧车内座椅，靠枕：聚氨酯泡沫，车内座椅，

6、靠枕：聚氨酯泡沫，PVC仪表盘：仪表盘：ABS转向盘：转向盘：PP，PU窗贴膜窗贴膜物理：物理：物质的运动与运动的物质。物质的运动与运动的物质。 亚里士多德亚里士多德高分子物理：高分子物理：高分子高分子的运动与运动的的运动与运动的高分子。高分子。高分子物理主要内容高分子物理主要内容基本基本掌握大分子微观结构和宏观性能之间的内在联系和规律掌握大分子微观结构和宏观性能之间的内在联系和规律，了解各种，了解各种理想模型及其与实际状态的差异，并能深入理想模型及其与实际状态的差异，并能深入了解数种最常用的高分子材料了解数种最常用的高分子材料的结构与性能特征及其特征参数。的结构与性能特征及其特征参数。 能够

7、独立阅读其它高分子物理教材、参考书以及高分子物理相关的文献能够独立阅读其它高分子物理教材、参考书以及高分子物理相关的文献资料和专著，并能理解其主要内容，写出条理清晰的笔记、小结或心得。资料和专著，并能理解其主要内容，写出条理清晰的笔记、小结或心得。 能根据需要和实际条件，能根据需要和实际条件，应用高分子物理的基本理论、观点和方法分析、应用高分子物理的基本理论、观点和方法分析、研究、计算或估算一般难度的毕业论文和科研中的高分子物理问题，并为研究、计算或估算一般难度的毕业论文和科研中的高分子物理问题，并为后续的高分子加工成型工艺课程打下良好的理论基础。后续的高分子加工成型工艺课程打下良好的理论基础

8、。通过本课程的学习，应初步具备以下能力通过本课程的学习，应初步具备以下能力 高分子物理高分子物理（修订版）（修订版） 何曼君等何曼君等 复旦大学出版社复旦大学出版社聚合物物理学聚合物物理学 励杭泉励杭泉 等等 化学工业出版社化学工业出版社高分子物理高分子物理M. Rubinstein, R. Colby著，励杭泉著，励杭泉 译译 化学工业出版社化学工业出版社教教 材材高分子物理高分子物理( (第三版第三版) ) 金日光金日光 主编主编 化学工业出版社化学工业出版社 参考书参考书高分子物理的成绩评定高分子物理的成绩评定1、平时的出勤率、平时的出勤率20%，点名，一次不到，点名，一次不到-5，两次

9、，两次-10，三次不到三次不到-20。2、平时作业、平时作业10%3、期末考试、期末考试60%4、讨论、讨论10%，就某个话题，进行讨论，根据积极性，就某个话题，进行讨论，根据积极性（酌情加分酌情加分）1839年年 美国人固特异美国人固特异(Charles Goodyear)发现天然橡胶与硫磺共发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使它从热后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性的材料富有弹性、可塑性的材料。GoodyearGoodyear（1800 - 18601800 -

10、1860） 如今，如今，Goodyear（固特异）（固特异）是仅次于是仅次于Michelin（米其林）（米其林）和和Bridgestone（普利司通）（普利司通）的世界的世界第三大轮胎制造商第三大轮胎制造商H.Staudinger (1881-1965)H.Staudinger (1881-1965)1920年年 德国人施陶丁格德国人施陶丁格(Hermann Staudinger)发表了关于聚合反应的发表了关于聚合反应的论文，提出：高分子物质是由具有论文，提出：高分子物质是由具有相同化学结构的单体经过化学反应相同化学结构的单体经过化学反应(聚合聚合)，通过化学键连接在一起的，通过化学键连接在一

11、起的大分子化合物，高分子或聚合物一大分子化合物，高分子或聚合物一词即源于此。词即源于此。 1953年，年，Staudinger获得获得诺贝尔诺贝尔化学奖化学奖 (Noble Prize)。 “For his discoveries in the field of macromolecular chemistry ”1928年年 Carothers加入杜邦公司，加入杜邦公司，成为研发总负责人，发明了第一种成为研发总负责人，发明了第一种合成纤维人造蚕丝（聚酯纤维，涤合成纤维人造蚕丝（聚酯纤维，涤纶）；发展了缩聚理论纶）；发展了缩聚理论 1937年底，杜邦公司成功开发出年底，杜邦公司成功开发出了工业

12、化的了工业化的尼龙尼龙-66，每年为公司带，每年为公司带来来5亿美元的销售收入。亿美元的销售收入。W Carothers (1898-1937)W Carothers (1898-1937)德国人齐格勒德国人齐格勒(Karl Ziegler，1952)与意大与意大利人纳塔利人纳塔(Giulio Natta，1955)分别发明用三乙分别发明用三乙基铝和三氧化钛组成的基铝和三氧化钛组成的金属络合催化剂金属络合催化剂合成低合成低压聚乙烯与聚丙烯的方压聚乙烯与聚丙烯的方法法。这种催化剂被统称。这种催化剂被统称为为齐格勒纳塔型催化齐格勒纳塔型催化剂。剂。Karl Ziegler (1903-1979)K

13、arl Ziegler (1903-1979)Giulio Natta (1898-1973)Giulio Natta (1898-1973) 1963年，年，Ziegler与与Natta共同获得共同获得诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖 (Noble Prize) “For their discoveries in the field of the chemistry and technology of high polymers”1974年年 美国高分子物理化学家弗美国高分子物理化学家弗洛里洛里(Paul J. Flory)由于在高分子科由于在高分子科学领域，尤其在学领域，尤其在高分子物理性质与高分

14、子物理性质与结构的研究方面结构的研究方面取得巨大成就，荣取得巨大成就，荣获瑞典皇家科学院授予的获瑞典皇家科学院授予的诺贝尔化诺贝尔化学奖。学奖。 Paul J. FloryPaul J. Flory (1910-1985) (1910-1985) for his fundamental achievements, both theoretical and experimental, in the physical chemistry of macromolecules. 1991年年 法国科学家吉尼法国科学家吉尼(Pierre-Gilles de Gennes) 提出高分子链性质的提出高分子链

15、性质的非平非平衡态统计理论和标度理论，衡态统计理论和标度理论，成功地将成功地将高分子物理理论引向新阶段。荣获瑞高分子物理理论引向新阶段。荣获瑞典皇家科学院授予的典皇家科学院授予的诺贝尔物理奖。诺贝尔物理奖。 P. de Gennes (1932 2008)P. de Gennes (1932 2008) for discovering that methods developed for studying order phenomena in simple systems can be generalized to more complex forms of matter, in partic

16、ular to liquid crystals and polymers 2000年年10月月10日，日，日本筑波大学白川英树日本筑波大学白川英树(Hideki Shirakawa)，美国，美国加利福尼亚大学的黑格加利福尼亚大学的黑格(Alan J. Hegger)和美国宾夕法尼亚大学的马和美国宾夕法尼亚大学的马克迪尔米德克迪尔米德(Alan G. MacDiarmid)因对因对导电聚合物的发现和发展导电聚合物的发现和发展(塑塑料电池聚乙炔料电池聚乙炔)而获得而获得2000年度年度诺贝尔化学奖。诺贝尔化学奖。 for the discovery and development of condu

17、ctive polymers Hideki Shirakawa Hideki Shirakawa Alan J. HeggerAlan J. HeggerAlan G. MacDiarmidAlan G. MacDiarmid冯新德冯新德 院士院士徐徐 僖僖 院士院士钱人元钱人元 院士院士l19151915生于江苏吴江生于江苏吴江l高分子化学家高分子化学家l自由基聚合自由基聚合l19171917生于江苏常熟生于江苏常熟l高分子物理学家高分子物理学家l高分子溶液理论高分子溶液理论l19211921生于江苏南京生于江苏南京l高分子物理学家高分子物理学家l塑料加工塑料加工l四川大学四川大学l1933

18、1933生于广东兴宁生于广东兴宁l高分子化学家高分子化学家l顺式异戊橡胶稀土顺式异戊橡胶稀土催化剂合成催化剂合成l中国科学院中国科学院沈家骢沈家骢 院士院士沈之荃沈之荃 院士院士王佛松王佛松 院士院士l19311931生于上海生于上海l高分子化学家高分子化学家l过渡金属和稀土络过渡金属和稀土络合催化聚合合催化聚合 l浙江大学浙江大学l19311931生于浙江绍兴生于浙江绍兴l高分子化学家高分子化学家l建立共聚反应统计建立共聚反应统计理论理论l吉林大学吉林大学/ /浙江大学浙江大学l19551955生于安徽芜湖生于安徽芜湖l高分子物理学家高分子物理学家l聚合物光散射研究聚合物光散射研究l中国科技大学中国科技大学/ /香港香港中文大学中文大学l19651965生于安徽芜湖生于安徽芜湖l高分子化学家高分子化学家l超分子组装超分子组装l清华大学清华大学l19571957生于湖北潜江生于湖北潜江l高分子化学家高分子化学家l高分子聚炔烃高分子聚炔烃l香港科技大学香港科技大学/ /浙江浙江大学大学唐本忠唐本忠 院士院士 吴吴 奇奇 院士院士 张张 希希 院士院士 周其凤周其凤 院士院士 杨玉良杨玉良 院士院士 郑郑 强强 教授教授 l19471947生于湖南浏阳生于湖南浏阳l高分子化学家高分子化学家l甲壳型液晶高分子甲壳型液晶高分子l200