励杭泉高分子物理知识体系与概念辨析

励杭泉高分子物理知识体系与概念辨析励杭泉高分子物理知识体系与概念辨析高分子物理课程的定位什么是高分子物理？聚合物结构与性能的关系？2高分子物理课程的定位什么是高分子物理？聚合物结构与性能的关系本科高分子物理主要内容化学结构链结构凝聚态结构橡胶弹性粘弹性(应力松弛蠕变动态力学性能)非牛顿流体玻璃化转变熔融与结晶溶液相结构断裂与韧性3本科高分子物理主要内容化学结构链结构凝聚态结构3柔性，玻璃化温度熔点：柔性、分子间力、杂质、晶型熔体粘度：分子量和分布、支化、温度、剪切结晶速率：温度、分子量、冷却速率、取向、成核效率脆韧转变：温度、应变速率、受力方式、相态高分子物理中涉和的影响因素4柔性，玻璃化温度高分子物理中涉和的影响因素4玻璃化转变与结构的关系半节课共性：玻璃化转变的本质自由体积理论(f=0.025)

与温度变化速率的关系 热焓松弛5玻璃化转变与结构的关系半节课共性：玻璃化转变的本质5熔点与结构的关系半节课共性：与晶片厚度的关系与结晶温度的关系 与平衡熔点的关系 熔限6熔点与结构的关系半节课共性：与晶片厚度的关系6295N...,,,,,.伯克利化工系7295N..伯克利化工系7512

3

,.,,,,,,,,,.密歇根大学材料系8512

3

,.密歇..;;.康奈尔大学化学系

9.康奈尔大学化学系9,,,,.,,,.,,;,,;,,..

材料系10,,,,10.560

;,,,,,..

化工系1110.560

;10.568(,).,,.(,,)(,,)..

化工系1210.568化工系12&

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力所不能和13&&&力所不能和13高分子物理提供理论基础14高分子物理提供理论基础14学习了普通物理为什么还要学习高分子物理？15学习了普通物理15高分子物理的研究对象是链状分子高分子的特殊性不在其分子量高，而在其特殊的长链状结构故高分子物理研究的是高分子的共性运动规律16高分子物理的研究对象是链状分子高分子的特殊性不在其分子量高，有哪些共性?1.熔体粘度2未缠结缠结3.41.00123456聚二甲基硅氧烷聚异丁烯聚乙烯聚丁二烯聚四甲基苯撑硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯聚环氧乙烷聚醋酸乙烯酯聚苯乙烯常数常数017有哪些共性?1.熔体粘度2未缠结370C265C

210C200C190C

285C

0.70.60.50.40.30.20.10.005001000150020002500(1)()2.剪切变稀18370C0.70500100015001061071081091010u(1)1400T0(K)3.结晶速率19106u(1)140103104105106u(1)1600T0(K)620103u(1)160104105106107108109u(1)1400T0(K)21104u(1)1404.结晶温度与晶片厚度关系200180160140120100806040200.000.050.100.150.200.250.300.35C

(4)(15)(20)1224.结晶温度与晶片厚度关系2000.000.055.橡胶弹性6.粘弹性7.溶液粘度8.取向。。。。。。235.橡胶弹性23化学结构链结构凝聚态结构分子量溶液橡胶弹性粘弹性流变学基础力学状态力学性能定位决定知识体系结构-性能定位：并联结构24化学结构溶液定位决定知识体系结构-性能定位：并联结构24传统的高分子物理教学体系链结构(近程结构，远程结构)聚集态结构(熔点，结晶动力学，取向，液晶态，“织态”)溶液(稀溶液，浓溶液)分子量分子量分布分子运动(玻璃化转变，粘性流动)力学性质

1.玻璃态与结晶态力学性质

2.高弹态聚合物的力学性质

3.粘弹性电学性质25传统的高分子物理教学体系链结构(近程结构，远程结构)25共性运动规律定位：从物理的角度重新构建高分子物理知识体系26共性运动规律定位：从物理的角度重新构建26各章内容相互独立，之间没有联系或只有微弱的联系，前后顺序不重要1.系统性教学法：并联结构有机化学：烷、烯、醇、醛、酸、酯、芳香材料学：金属、陶瓷、聚合物、复合材料代表：两种教学法27各章内容相互独立，之间没有联系或只有微弱的联系，前后顺序不重各章内容有严格的接续关系，前后顺序不能更换2.逻辑性教学法：串联结构平面几何：点、线、角、三角形、四边形、圆代表：28各章内容有严格的接续关系，前后顺序不能更换2.逻辑性教学法同时照顾逻辑性与系统性，当二者有矛盾时取逻辑性优先29同时照顾逻辑性与系统性，当二者有矛盾时取逻辑性优先29一门课的逻辑性章与章、节与节、知识点与知识点之间均应有接续关系，不能有“后面说明”或遥远的“前面讲过”30一门课的逻辑性章与章、节与节、知识点与知识点之间均应有接续关把知识点分成尽可能小的多个台阶，由最简单、最容易了解的知识出发，一点一滴地按程度提升到最复杂的知识。在那些彼此之间并不存在自然顺序的事物中，也要假设有一种秩序，哪怕是虚构的秩序笛卡尔的方法论31把知识点分成尽可能小的多个台阶，由最简单、最容易了解的知识出从基本概念出发，沿主线顺序导出各种概念学科基础：高等数学、普通物理有机化学、物理化学逻辑的源头？长链分子32从基本概念出发，沿主线顺序导出各种概念学科基础：高等数学、普熵弹性缠结松弛长链结构有哪些共性:

:A

:A33熵弹性缠结松弛长链结构有哪些共性:3熵弹性橡胶弹性粘土插层粘弹性流体弹性银纹回复蠕变回复34熵弹性橡胶弹性粘土插层粘弹性流体弹性银纹回复蠕变回复34缠结橡胶平台高粘度晶片厚度链段运动35缠结橡胶平台高粘度晶片厚度链段运动35松弛特性(非平衡性)玻璃化转变熔融与结晶滞后与内耗介电松弛36松弛特性(非平衡性)玻璃化转变熔融与结晶滞后与内耗介电松弛3知识体系重构要处理的顺序问题：无序有序柔性链刚性链平衡非平衡先无定形后有序重柔性链轻刚性链先平衡态后非平衡态单链多链先单链后聚集体37知识体系重构要处理的顺序问题：无序有序柔性链刚性链平衡非平衡第一部分：预备知识组成与构造构型与规整性分子量和其分布38第一部分：预备知识组成与构造构型与规整性分子量和其分布38第二部分：柔性链平衡态知识构象线团熵弹性橡胶弹性理想链溶液[]&GPC热力学真实链渗透压相分离39第二部分：柔性链平衡态知识构象线团熵弹性橡胶弹性理想链溶液[第三部分：无定形聚合物的转变与运动运动状态玻璃化转变高分子流体静态粘弹性动态粘弹性两个原理40第三部分：无定形聚合物的转变与运动运动状态玻璃化转变高分子流第四部分：聚合物的有序态结晶结构熔融与结晶热力学取向液晶结晶动力学41第四部分：聚合物的有序态结晶结构熔融与结晶热力学取向液晶结晶第五部分：极限力学性能脆韧转变屈服与冷拉银纹与增韧断裂与韧性42第五部分：极限力学性能脆韧转变屈服与冷拉银纹与增韧断裂与韧性撤消专章，分属不同的测定机理部分有关分子量的测定渗透压混合热力学特性粘度、线团部分光散射不讲端基法预备知识43撤消专章，分属不同的测定机理部分有关分子量的测定渗透压混合热光、电、磁、声学性能?与长链结构无关高分子材料课或其它课程解决普通物理学过了44光、电、磁、声学性能?与长链结构无关高分子材料课或其它课程解基本概念辨析一、结构二、形变45基本概念辨析一、结构45概念辨析一近程结构远程结构一级结构二级结构链结构聚集态结构取向态结构织态结构46概念辨析一近程结构远程结构46近程结构远程结构化学组成构型支化交联共聚物序列构象，分子量说法一47近程结构远程结构化学组成构型支化交联共聚物序列构象，一级结构：链结构二级结构：链与链的结构化学组成构型构象，分子量说法二支化交联共聚物序列48一级结构：链结构二级结构：链与链的结构化学组成构型构象.,,a.HHRHOR一级结构构型二级结构局部构象三级结构整链构象四级结构链的堆砌49.,,a.HHRH蛋白质结构层次的套用：一级结构：氨基酸(单体)的化学组成、构型二级结构：局部构象三级结构：整体构象四级结构：链的堆砌(聚集态结构)50蛋白质结构层次的套用：一级结构：氨基酸(单体)的化学组成、构问题一：蛋白质的化学结构仅在一级结构二级以上均为物理结构51问题一：蛋白质的化学结构仅在一级结构51嵌段接枝星形网络合成高分子存在高级的化学结构化学结构的“级”与物理结构的“级”发生矛盾52嵌段接枝星形网络合成高分子存在高级的化学结构化学结构的“级问题二：蛋白质没有分子量问题合成高分子的分子量是重要结构参数什么“级”？仍是化学结构与物理结构的交叉53问题二：蛋白质没有分子量问题仍是化学结构与物理结构的交叉53问题三：局部构象与整体构象套用蛋白质没问题，但在传统划分上出问题54问题三：局部构象与整体构象套用蛋白质没问题，但在传统划分上出合成高分子的结构特征统计平均性动力学性质(非平衡性)平衡状态下结构单元在空间的排布方式“结构”的严格定义55合成高分子的结构特征统计平均性动力学性质(非平衡性)平衡状态确定的局部构象仅在晶格中存在无定形区的局部构象和整体构象仅具有统计意义，故一般不称“结构”，只说构象故不可套用蛋白质的结构划分一级、二级等，应直接说构象、构造、共聚物序列等56确定的局部构象仅在晶格中存在无定形区的局部构象和整体构象仅具“聚集态结构”高分子链之间的排列与堆砌，也称为超分子结构一、高分子链分子“分子链”的堆砌可以是超分子的，但也可以是分子内的这是前面化学与物理结构矛盾的延续57“聚集态结构”高分子链之间的排列与堆砌，也称为超分子结构一、二、从聚集的角度看，聚合物中没有”高分子链的堆砌”，只有链段的堆砌无定形态还是半晶态莫不如此58二、从聚集的角度看，聚合物中没有”高分子链的堆砌”，只有链段无定形态：(a)球粒模型(b)曲棍模型(c)非晶毛毡模型59无定形态：(a)球粒模型

通过小角中子散射证实，不论是玻璃态还是熔体态，高分子链都处于无扰状态，分布完全是无规的所谓堆砌都是范围内链段的堆砌60通过小角中子散射证实，不论是玻璃态还是熔体态，高分子链都处半晶态晶区结构共存结构晶格晶片晶叠形态球晶串晶横晶纤维晶链节堆砌链段堆砌61半晶态晶区结构共存结构晶格晶片晶叠形态球晶串晶横晶纤维故外文书找不到对应术语不同相区的共存结构一般称形态

或62故外文书找不到对应术语不同相区的共存结构一般称形态或62取向态取向不是聚集态(a)基团取向(b)链段取向(c)晶片取向(d)末端矢量取向(e)整链取向不能用“结构”描述取向可发生于无定形态，主要发生于半晶态63取向态取向不是聚集态(a)基团取向(b)链段取向“织态结构”来自(织物、图案、结构)织态结构偏离了该术语的原意64“织态结构”来自(织物、图案、结构)织态结构偏离了该术语的相与相共存的关系是相态，不是聚集态，不是凝聚态，更不是结构仍用或65相与相共存的关系是相态，不是聚集态，不是凝聚态，更不是结构仍为什么形态、相态而不称结构？观察到的是，不是

从中推断出dcz<L>66为什么形态、相态而不称结构？观察到的是，不是从中推断出d用“织态结构”描述某一级结构有什么不可以？在教学中扰乱概念与思路主要关注点是影响相态的热力学与动力学因素不是相态本身67用“织态结构”描述某一级结构有什么不可以？在教学中扰乱概念与普弹形变高弹形变强迫高弹形变IG,概念辨析二68普弹形变高弹形变强迫高弹形变IG,概念蠕变曲线1t(t)橡胶平台末端区0交联s2369蠕变曲线1t(t)橡胶平台末端区0交联s2362：键长键角引起的形变1：类似小分子材料的形变何谓“普”？类似小分子材料的形变3：瞬时形变，符合虎克定律矛盾702：键长键角引起的形变1：类似小分子材料的形变何谓“普”？不“普”71不“普”71键长键角的改变？72键长键角的改变？72石墨单晶：1000高模碳纤维：600~900149：180聚乙烯纤维：120~170玻璃态塑料：2~3键长键角内旋角(构象)

微乎其微73石墨单晶：1000键长键角内旋角(构象)微乎其微73内旋角的改变74内旋角的改变74内旋角的改变75内旋角的改变75内旋角变化的双重作用改变构象分布，与形变相适应改变局部构象，与形变相适应76内旋角变化的双重作用改变构象分布，与形变相适应改变局部构象，内旋角变化的双重回复机理局部构象改变——能弹性改变构象分布——熵弹性77内旋角变化的双重回复机理局部构象改变——能弹性7710-1410-1210-1010-810-610-410-210010+21010109108107106105104103G,0聚异丁烯25C应力被松弛的连续过程局部，能弹半局部，半能弹半分布，半熵弹基本分布，基本熵弹7810-1410-1210-1010-810-610-(f/T)V,L(U/L)T,V