高分子物理之1

高分子物理主讲：李红山嘉应学院化学与环境学院讲授内容绪论高分子链的结构高分子的聚集态结构高分子溶液聚合物分子量和分子量分布聚合物的分子运动和转变橡胶弹性聚合物的粘弹性聚合物的屈服和断裂聚合物的流变性作业及考核方式平时作业及课程演讲,占总成绩30%；期末闭卷考试,占总成绩70%。参观见习一次教材：高分子物理（金日光华幼卿主编）

参考书：《高分子物理》何曼君（复旦大学）《高聚物结构与性能》（第二版）何平笙等（中国科技大学）《高分子化学》林尚安（中山大学）第一章绪论

学习目的与要求

了解高分子物理的研究范畴；初步掌握高分子链内和高分子链间的相互作用；初步掌握高分子材料结构与性能的关系。本章的主要内容一、高分子物理的研究范畴二、高分子链内和高分子间的相互作用三、高分子材料的结构与性能阿司匹林（2-乙酰氧基苯甲酸）

一、高分子物理的研究范畴

高分子物理主要研究高分子结构与性能的关系

链结构聚集态结构形成变化规律性能功能影响提供使用高分子材料原理的知识提供高分子设计、合成的信息高分子物理研究对象讨论高分子结构和性能，并通过研究分子运动来揭示结构与性能之间内在联系以及它们的基本规律，从而对高分子的合成材料的成型加工、测试、改性提供理论依据。how？——研究方法

决定结构与性能关系的内在因素在于高分子的运动及相互作用，探索各种环境下高分子各运动单元的运动规律，以分子运动的观点讨论各领域内的实际问题乃是高分子物理学的精髓。学习高分子物理的两条主线：结构决定性能高分子运动的特点从时间上看高分子物理的发展情况：20世纪不同高聚物结构不同、性能不同同种高聚物形成不同材料、性能不同指导高分子材料的成型加工技术促进高分子材料潜在性能利用促进高分子工业的发展21世纪研究结构多变性而赋予的多性能二、高分子链内和高分子间的相互作用

作用的原因：质点间的吸引与排斥结晶区非晶区(a)(b)高分子链形态示意（a）为形象化串珠（b）为热运动高分子链高聚物聚集态作用的结果：

一定条件（T、P）高分子内、间排斥与吸引达到平衡高聚物的聚集态呈现静止可稳定状态组成的高聚物大分子、原子空间排列一定高聚物的聚集态结构与性能一定三、高分子材料的结构与性能高分子材料性能与结构、合成、成型的关系结构链结构聚集态结构高分子材料性能高分子合成制备高分子材料成型

通过高聚物的合成制备或成型加工可以改变高聚物的分子链结构及聚集态结构，从而改变高分子材料的性能；反过来，在结构与性能规律的指导下可以提出合理的成型加工措施，或者提出合成指定性能的高聚物；进而，进行高分子设计及材料设计。常见高聚物的结构与性能及用途高聚物吸引力对称性柔顺性结晶性软化点用途聚乙烯－＋＋＋＋＋115℃

纤维、塑料聚氯乙烯＋＋＋－130℃

纤维、塑料聚偏二氯乙烯＋＋＋＋＋＋185℃

纤维、塑料聚丙烯腈＋＋＋＋＋220℃

纤维聚丙烯酸甲酯－＋＋－10℃

塑料、橡胶聚乙烯醇＋＋＋－＋＋150℃

纤维常见高聚物的结构与性能及用途高聚物吸引力对称性柔顺性结晶性软化点用途聚异丁烯－＋＋＋＋＋＜0℃

橡胶聚已二酰已二胺＋＋＋＋＋＋＋265℃

纤维、橡胶聚已内酰胺＋＋＋＋＋＋＋215℃

纤维、塑料聚已二酸乙二酯－＋＋＋＋＋54℃

纤维聚对苯二甲酸乙二酯－＋＋－＋＋265℃

纤维天然橡胶－＋＋＋＋＋20℃

橡胶高分子物理是高分子学科体系中最重要的专业基础课程之一。它以物理学、有机化学、物理化学和高分子化学等课程为基础，又为后续课程聚合物合成工艺学、聚合物加工原理等打下理论基础。思考题（1）饮料瓶为何盛热水则变软？（2）汽车轮胎是否可取代飞机轮胎？（3）以PE为例说明聚合物应用广泛，PE的结构式简单但是有许多用途？飞机轮胎区别于汽车轮胎的外观特征是：飞机轮胎胎面有一条条沿圆周方向延伸的直沟，而没有横向沟槽；汽车轮胎胎面大多是由周向直沟与横向沟槽组成各式各样的花纹图案。胎面花纹不是为了美观而设计，而是根据性能要求来确定。飞机的滑行与制动要求轮胎具备良好的防水滑功能，飞机轮胎为此设置了周向直沟；而横向沟槽会显著缩短轮胎寿命，因此飞机轮胎没有横向沟槽。

飞机对轮胎还有更特殊的性能要求。飞机比汽车重得多，但所有的飞机设计师都希望轮胎越小越好、越轻越好。轮胎的体积越小，飞机的有效空间就越大；轮胎的重量越轻，飞机的有效载荷就越大。这就要求轮胎具备很高的负荷能力。以波音737-300客机为例，其主轮胎的单胎载荷为15060公斤，外径为1米，重量为70公斤；外径相当的汽车轮胎的载荷为2900公斤,重量为50公斤。可见，飞机轮胎的负荷能力要求比汽车轮胎高很多。飞机轮胎的高负荷能力需要高的充气内压保证。上述飞机轮胎的充气内压为1379kPa，汽车轮胎的内压为880kPa。

内压高要求轮胎有更多层数的骨架材料，飞机轮胎的胎体比较厚，生热比较大。高内压会增大轮胎的接地压强，飞机跑道规定了接地压强的最大值，为此，轮胎通过增加下沉率从而增加接地面积来兼顾高负荷与低压强的要求。然而，下沉率越高，轮胎的变形越大、生热越大，这就要求轮胎具有良好的耐热性能。

此外，飞机轮胎的速度性能一般都达到360km/h；汽车轮胎的速度性能一般为80～240km/h。飞机轮胎可连续滑行的距离比较短；汽车轮胎可连续滑行的距离比较长。

简单