chaper 1-高分子的链结构-第01讲-绪论

童鞋们好！高分子物理

PolymerPhysics主讲教师:赵亚奇Office：化工学院楼9#C407Tel加微信qq：81765176教学目的本课程是高分子材料科学与工程系本科生的专业基础课，是学生学习专业课和从事本专业的科研、生产工作必备的理论基础。通过本课程的学习，使学生掌握高分子物理的基本概念和基本规律，正确地理解和掌握高聚物结构和性能之间的关系，为分析和解决高分子材料的科研和生产中的问题提供坚实的理论基础。本课程的教学与学习要侧重于准确理解高分子物理的基本概念和基本规律；掌握高聚物结构和性能之间的关系；对重要的公式要会推导，明确这些公式的物理意义，结合课后的习题练习和专业实验加深对高分子物理的理解。使学生能顺利学习后续的专业课，提高自学与更新本专业知识的能力。教学要求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。高分子的种类——塑料高分子的种类——橡胶高分子的种类——合成纤维高分子的种类——涂料高分子的种类——胶黏剂塑料合成纤维橡胶胶黏剂涂料天然高分子生物物质POLYMER高分子家族MACROMOLECULEBIO-MACROMOLECULE橡胶：约占整车重的3％-6％，其中轮胎约占橡胶件总重的70％，此外，还有各种橡胶配件如胶管、胶带、密封件、减振垫等约300多件。塑料：约占整车重的9％左右，主要应用在汽车结构件和内外装件，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车胎：丁苯橡胶，顺丁橡胶，异戊橡胶，天然橡胶车用玻璃：PC，PMMA保险杠：PP，PC，PU，PA车用涂料：聚酯，PAA，环氧车内座椅，靠枕：聚氨酯泡沫，PVC仪表盘：ABS转向盘：PP，PU窗贴膜什么是高分子？天然高分子合成高分子分子量>104高分子：由多个单元体通过聚合反应连接而成的链状分子。讨论：高分子与小分子在结构上有什么差异？高分子量链状结构高分子结构的多层次性分子量的多分散性，不均一性高聚物结构复杂的原因①高分子的链式结构：高分子是由成千上万个（103—105数量级）相当于小分子的结构单元组成的。②高分子链的柔顺性：高分子链中单键的内旋转，可以使主链弯曲而具有柔性。③高分子链之间的作用力很大，互相之间可以发生交联。④高分子凝聚态结构的复杂性：晶态、非晶态，球晶、串晶、单晶、伸直链晶等。其聚集态结构对高分子材料的物理性能有很重要的影响。⑤高分子材料中常有一些添加剂，使分子结构复杂化。绪论从小分子到大分子Fromlittlemoleculestolargemolecules正烷烃同系物1~4气体罐装液化气5~11液体汽油9~16中黏度液体柴油16~25高黏度液体润滑油和润滑脂25~50结晶固体石蜡和蜡烛50~1000半结晶固体纸板用胶黏剂或涂料1000~5000韧性塑料固体各种瓶或容器3~6×105纤维外科手套、防弹衣碳原子数n物质状态应用石蜡与聚乙烯结构上的不同分子量增加范德华力范德华力缠结Entanglements

强度高韧性好高分子链间的缠结小分子大分子由小分子到大分子是本质上的变化！结构上的改变，使大分子的性能发生了巨大的变化1.大分子的合成与结构1.1自由基聚合结构单元或单体单元或重复单元或链节n聚合度Polyethylene,PE,聚乙烯Polypropylene,PP,聚丙烯Poly(vinylchloride),PVC,聚氯乙烯Polystyrene，PS，聚苯乙烯Poly(vinylacetate),聚醋酸乙烯Poly(vinylalcohol)，PVA，聚乙烯醇1.2逐步聚合结构单元重复单元Poly(ethyleneterephthalate),Dacron®聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET的确良Polycaprolactam,Polyamide6Nylon6,尼龙6,尼龙-6，PA6Polyurethane聚氨酯，PUPolyamide6,6Nylon6,6尼龙66,尼龙-66，PA66基本术语聚合物polymer高聚物highpolymer高分子macromolecule大分子macromolecule聚合物分子分子链高分子链高分子链结构的基本特点具有链状结构高分子的分子量是不均一的！(多分散性)高分子可以看成是由许多同系物组成的混合物只能对高分子的分子量进行统计而得到其统计平均值2.HistoryofPolymers15世纪，天然橡胶，Mayan1839年，天然橡胶的硫化，C.Goodyear1869年，赛璐珞(Celluloid),J.W.Hyatt1907年，酚醛塑料(Bakelite),LeoBaekeland1920年，论聚合反应，HermannStaudinger…PVC，Teflon(PTFE),PS，PE,丁钠橡胶和丁苯橡胶1938年，尼龙，W.Carothers;聚酯纤维(1940)1950’s,低压PE和PP，Ziegler-NattaCatalyst…各种功能高分子材料1869年31岁的印刷工人约翰•海阿特发明赛璐珞1909年贝克兰发明酚醛树脂塑料的发现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；纤维的发展1839年

美国人固特异(CharlesGoodyear)发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发黏软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性的材料。Goodyear（1800-1860）

如今，Goodyear（固特异）是仅次于Michelin（米其林）和Bridgestone（普利司通）的世界第三大轮胎制造商PolymerScienceandNobelPrize1953,HermannStaudingerH.Staudinger(1881-1965)“forhisdiscoveriesinthefieldofmacromolecularchemistry”1963，KarlZieglerandGiulioNattaKarlZiegler(1903-1979)GiulioNatta(1898-1973)"fortheirdiscoveriesinthefieldofthechemistryandtechnologyofhighpolymers"

1974,PaulJ.FloryPaulJ.Flory(1910-1985)"forhisfundamentalachievements,boththeoreticalandexperimental,inthephysicalchemistryofthemacromolecules"

1991,Pierre-GillesdeGennes"fordiscoveringthatmethodsdevelopedforstudyingorderphenomenainsimplesystemscanbegeneralizedtomorecomplexformsofmatter,inparticulartoliquidcrystalsandpolymers"

Pierre-GillesdeGennes(1932~2007)2000,HidekiShirakawa,AlanJ.HeegerandAlanG.MacDiarmid"forthediscoveryanddevelopmentofconductivepolymers"

HidekiShirakawa(1936~)AlanJ.Heeger(1936~)AlanG.MacDiarmid(1927~2007)l 我国高分子研究起步于50年代初，唐敖庆于1951年，发表了首篇高分子科学论文。

l 长春应化所1950年开始合成橡胶工作（王佛松，沈之荃）；l 冯新德20世纪50年代在北京大学开设高分子化学专业。l 何炳林20世纪50年代中期在南开大学开展了离子交换树脂的研究。l 钱人元于1952年在应化所建立了高分子物理研究组，开展了高分子溶液性质研究。l 钱保功20世纪50年代初在应化所开始了高聚物粘弹性和辐射化学的研究。l 徐僖先生20世纪50年初成都工学院（四川大学）开创了塑料工程专业。l 王葆仁先生1952年上海有机所建立了PMMA、PA6研究组

我国高分子科学的发展中国高分子领域院士及从事的领域

冯新德北大

高分子化学王佛松长应化

顺丁橡胶国产化沈芝荃浙大

高分子合成林尚安中山大学高分子化学沈家骢吉大

功能高分子及生物大分子合成卓仁喜湖北大学生物高分子周其凤北京大学高分子液晶

高分子化学高分子物理高分子材料与工程钱人元中化所高分子物理，凝聚态物理的研究唐敖庆吉大量子物理与统计在高分子中应用徐僖四川大学

聚合物的加工成型理论徐端夫化学所高分子物理及纤维材料中科院化学所何嘉松研究员获得

“PaulJ.FloryPolymerResearchPrize”

在2008年POLYCHAR16－先进材料世界论坛上，何嘉松研究员被授予“PaulJ.FloryPolymerResearchPrize”，该奖项2000年由国际POLYCHAR委员会为纪念高分子界著名科学家、诺贝尔奖获得者PaulJ.Flory而设立，用于表彰对高分子科学和工程领域的概念、模型、理论、过程或发现有原始创新和突出贡献的科学家。何嘉松研究员因提出“原位混杂复合材料”的概念、发现“流变混杂效应”及其产生于填充聚合物熔体的条件，而成为本年度该奖项的唯一获奖者。3.高分子物理的研究内容高分子科学与工程的三个基础性分支学科高分子化学(合成方法与结构控制)高分子物理(结构与性能关系)高分子工程(聚合反应工程和高分子成型)高分子科学是以高分子化合物为研究对象，在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科的基础上逐渐发展而成的一门新兴学科。高分子科学高分子化学研究聚合反应基本原理，基本方法，聚合物性能与聚合反应条件之间的相关性原理以及聚合物合成与使用过程中所涉及的化学反应过程。研究聚合物的化学组成和结构，与其各种物理、机械性能之间的关系，以及高聚物中分子运动规律的科学，是沟通合成与应用的桥梁。高分子物理高分子加工从应用的角度研究各种类型聚合物加工成型的原理与工艺条件，影响因素和设备等。高分子科学的三个主要分支功能高分子高分子的结构高分子的运动高分子的性能高分子结构与性能的联系物理：物质的运动与运动的物质。

——亚里士多德高分子物理：高分子的运动与运动的高分子。高分子结构的内容高分子的链结构(单个高分子链的结构)包括：单个高分子链的构造与构型、单个高分子链的大小、形态高分子的聚集态结构(多个高分子链的堆砌结构)包括：非晶态、晶态、取向态、液晶态结构、织态结构《高分子物理》内容•高分子的链结构•高分子的凝聚态结构•高分子溶液•分子量及分子量分布•聚合物的转变与松弛•橡胶弹性•聚合物的黏弹性•聚合物的屈服与断裂•聚合物的流变性能•聚合物的其它性能高分子物理的学习方法(学习要求)牢记并理解基本概念预习与复习(非常重要！！)重视实验课程，理论联系实际独立完成课外作业*知之为知之，不知为不知(多想多问)课程参考教学网站：国内知名大学

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