学习-4 .高分子物理0绪论

高分子物理

PolymerPhysics

讨论交流20%期末考查60%考勤纪律20%纪律！1．金日光，华幼卿主编：《高分子物理》(第三版)，化学工业出版社，2008年2．何曼君等编著：《高分子物理》(第三版)，复旦大学出版社，2007年教材资料：

生活中的高分子材料通用塑料喷嘴

高分子材料的应用领域及其用量

成型加工合成结构应用性能高分子化学高分子物理高分子科学结构性能分子运动链结构(链内)凝聚态结构(链间)分子量高分子溶液流变性能粘弹性能力学性能电学性能①②③④⑤⑥高分子物理结构链结构(链内)凝聚态结构(链间)结构单元的化学组成高分子链的构型高分子链的构造共聚高分子链的序列结构高分子链的分子大小、尺寸高分子链的构象高分子链的形态近程远程织态结构晶态/非晶态/取向态/液晶态天然高分子的直接利用天然高分子的化学改性天然橡胶的硫化,硝化纤维的合成等淀粉、蛋白质、棉、麻、丝、竹、木等缩聚反应，自由基、配位、离子聚合等人工高聚物的合成高聚物的功能化和高性能化复合化、工程化、智能化等

高分子材料性质用途塑料纤维橡胶涂料胶粘剂功能高分子以聚合物为基础，加入各种助剂和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料具有可逆形变的高弹性材料纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100倍涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的聚合物材料具有特殊功能与用途，但用量不大的精细高分子材料

高分子材料应变ε温度T线型非晶高聚物的形变～温度关系曲线玻璃态区高弹态区粘流态区玻璃化转变区粘流转变区玻璃化转变温度TgTf粘流温度塑料橡胶纤维涂料/粘合剂1869年31岁的印刷工人约翰•海阿特发明赛璐珞celluloid硝化纤维塑料+樟脑1909年贝克兰发明酚醛树脂1940年5月20日的《时代》周刊则将贝克兰称为“塑料之父”。电木塑料Rubber树之泪Tg<室温分子量>几十万可逆形变的高弹性聚合物材料天然橡胶用途：轮胎、胶管、胶带、电缆、密封件、减振带等合成橡胶纤维（Fiber）：天然或人工合成的细丝状物质

弹性模量大，受力时形变小结晶取向度高、强度好

天然纤维:棉、麻、毛、丝人造纤维:粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维、大豆纤维、聚乳酸纤维、牛奶纤维等合成纤维:涤纶、锦纶、氨纶、腈纶、丙纶、氯纶、维纶等纤维1855年瑞士人奥蒂玛斯把纤维素放在硝酸中得到硝化纤维素溶液，制得第一根人造纤维；1883年查唐纳脱把硝化纤维素放在酒精和乙醚中得到溶液，得到人造丝；主链元素组成碳链高分子：完全由C原子组成杂链高分子：除C外，还含O,N,S等杂原子元素高分子：由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原子组成常见高分子碳链高分子:聚乙烯PEPE是聚乙烯塑料，化学性能稳定，通常制作食品袋及各种容器，耐酸、耐碱及盐类水溶液的侵蚀，但不宜用强碱性洗涤剂擦拭或浸泡。碳链高分子:聚丙烯PPPP是聚丙烯塑料，无毒、无味，可在100℃的沸水中浸泡不变形、不损伤，常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，多用于食具。(丙纶)聚丙烯纤维碳链高分子:聚丙烯腈PANPAN是聚丙烯腈纤维：蓬松性和保暖性好，手感柔软，并具有良好的耐气候性和防霉、防蛀性能。主要用做人造纤维，俗称人造羊毛(腈纶)聚丙烯腈纤维开司米碳链高分子:聚氯乙烯PVC(氯纶)聚氯乙烯纤维

PVC是聚氯乙烯塑料，色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用，由于在制造过程中增加了增塑剂、抗老化剂等一些有毒辅助材料，故其产品一般不存放食品和药品。碳链高分子:聚苯乙烯PSt

PSt是聚苯乙烯塑料，容易着色、透明性好，多用于制作灯罩、牙刷柄、玩具、电器零部件。它耐酸碱腐蚀，但易溶于氯仿、二氯乙烯、香蕉水等有机溶剂。

ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚合的塑料，它色彩醒目，耐热、坚固、外表面可镀铬、镍等金属薄膜，可制作琴键、按钮、刀架、电视机外壳、伞柄等。杂链高分子:聚乙二醇PEG性质随着分子量而改变：从无色、无臭、黏稠液体至蜡状固体；毒性、吸湿性随分子量的增加而减少；液体PEG200-600可提供广泛吸湿性选择，适用于增塑剂、橡胶的助剂，制备表面活性剂、油墨等。

PEG2000可用作润滑剂；人造纺丝的纺织上浆整理剂；羊毛的防皱剂；可赋予尼龙、聚酯等疏水性纤维以耐摩、防滑和抗静电等功能。PEG200PEG4000杂链高分子:尼龙-66PA-66(锦纶)聚酰胺纤维聚酰胺（尼龙，PA）：坚韧、牢固、耐磨，常用于制作梳子、牙刷、扇骨、网袋绳、水果外包装袋等。无毒性，但不可长期与酸碱接触。100%聚酰胺短袖T杂链高分子:聚酯PET(涤纶)聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维PET具有优良的特性(耐热性、耐化学药品性。强韧性、电绝缘性、安全性等)，价格便宜，所以广泛用做纤维、薄膜、聚酯瓶、工程塑料等。

杂链高分子:(氨纶)聚氨酯纤维聚氨酯材料是目前性能最好的保温材料。聚氨酯PU弹性体用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等；软质泡沫体用于车辆、居室、服装的衬垫；硬质泡沫体用作隔热、吸音、包装、绝缘以及低发泡合成木材涂料用于车辆、家具、木器和金属防护，水池水坝和建筑防渗漏材料，以及织物涂层等。胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的粘着力。此外聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。聚二甲基硅氧烷有机硅有机硅织物抗菌整理剂有机硅耐高温绝缘粘接密封胶有机硅胶粘剂

构成主链的硅-氧结构具有较强的化学键结，有机硅高聚物的分子比一般有机高聚物对热、氧稳定得多。五大通用塑料PE是聚乙烯塑料

PP是聚丙烯塑料

PSt是聚苯乙烯塑料

PVC是聚氯乙烯塑料

ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯聚合的塑料通用塑料:塑料名称塑料缩写代号代码聚酯PET01高密度聚乙烯HDPE02聚氯乙烯PVC03低密度聚乙烯LDPE04聚丙烯PP05聚苯乙烯PSt06其他塑料Others07塑料制品回收标识：工程塑料:

工程塑料：作为结构材料承受机械应力，可在较宽温度范围和较苛刻化学及物理环境中使用

工程塑料=通用工程塑料+特种工程塑料特种工程塑料：聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺（PI）、聚砜（PSF）、聚醚酮（PEK）、液晶聚合物（LCP）等。聚碳酸酯（聚碳，PC）

强度、延展性、强韧性、抗冲击性、透明度极高聚甲醛（POM）：被誉为“超钢”，具有优越的机械性能和化学性能，主要用作各种精密度高的小模数齿轮、几何面复杂的仪表精密件、自来水龙头。[]聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）：玻璃化温度低，加工性、电绝缘性、耐温性较好。方向盘转角传感器使用的巴斯夫推出的高流动性PBT

聚苯醚（PPO）：优良的物理机械性能、耐热性和电气绝缘性，且吸湿性低，强度高，尺寸稳定性好，高温下耐蠕变性是所有热塑性工程塑料中最优异的。热塑性a、b和热固性c树脂的形态特征

热塑性树脂:包括各种通用塑料（聚丙烯、聚氯乙烯等）、工程塑料（尼龙、聚碳酸酯等）和特种耐高温聚合物（聚酰胺、聚醚砜、聚醚醚酮等）。热固性树脂:环氧、酚醛、聚酰亚胺树脂等通常为分子量较小的液态或固态预聚体，经加热或加固化剂发生交联化学反应并经过凝胶化和固化阶段后，形成不溶、不熔的三维网状高分子。功能：化学反应活性、催化性、光敏性、导电性、磁性、生物相容性、药理性、选择分离性，转换或贮存物质、能量和信息作用等已实用的功能高分子：离子交换树脂、分离功能膜、光刻胶、感光树脂、高分子缓释药物、人工脏器、高分子敏感元件、高导电高分子、高分辨能力分离膜、高感光性高分子、高分子太阳能电池等功能高分子材料。功能高分子材料高吸水性树脂优异的吸水、保水功能，可吸收自身重量几百倍、上千倍，被冠予“超级吸附剂”的桂冠。水晶泥水晶珠水晶球高吸水树脂

单内皮层双皮层中空纤维超滤膜结构高分子分离膜离子交换净水品高分子离子交换树脂主要用于照相、印刷制版、印刷集成电路光敏高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有优越的光学特性和矫正角膜性散光的优点，是隐形眼镜主要材质1960年捷克学者利用十年的时间发明了软性隐形眼镜的材料聚甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)高透光性高分子材料

发光/荧光高分子材料新型发光材料导电高分子复合材料

白川英树导电高分子材料液晶高分子材料介于液体和晶体间的一种中介态高强度、高模量防弹衣、缆绳及航空航天器的大型结构部件人造心脏及其瓣膜医用高分子材料人造关节人工肾机遇和挑战：1.催化过程和新的聚合方法2.非线性结构聚合物3.超分子组装和自组织大分子4.聚合物结晶和形态工程5.刺激-响应聚合物6.聚合物的循环利用和处理高分子材料的发展方向：

1.高性能化

2.高功能化

3.复合化

4.精细化

5.智能化高分子科学的发展1905年德国人拜耳(1835-1917),研究有机染料和芳香族化合物1910年德国人瓦拉赫(1847-1931),研究脂环族化合物

1939年瑞士人卢齐卡(1887-1976),研究聚亚甲基和高级萜烯1950年德国人第尔斯(1876-1954)和阿尔德(1902-1958),发现双烯合成1953年德国人施陶丁格(1881-1965),提出大分子概念，确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系高分子科学领域诺贝尔奖获得者H.Staudinger(1881-1965)1963年德国人齐格勒(1898-1973)和意大利人纳塔(1903-1979)研究乙烯和丙烯的催化聚合反应1974年美国人弗洛里(1910-1985),研究长链高分子的聚合反应原理、物理性质与结构的关系，制成尼龙661990年美国人科里(1928-),用计算机指导塑料、人造纤维、颜料、染料、杀虫剂以及药物等的合成2000年美国人黑格(1936-)和马克迪尔米德(1929-)，日本人白川英树(1936-),

对导电聚合物的发现和发展2005年法国人肖万、美国人格拉布和施罗克，烯烃复分解反应研究高分子科学领域诺贝尔奖获得者KarlZiegler(1903-1979)GiulioNatta(1898-1973)中国高分子领域院士及从事