高分子链结构

材料科学与工程学院高分子物理1高分子物理及课程介绍

材料科学与工程学院2

培养适应广东省及区域社会经济发展对高分子材料产业人才的需求，掌握坚实的专业理论基础知识，通晓高分子材料生产过程的基本原理、专业技能与研究方法，具备解决高分子材料工程实际问题的能力，践行社会主义核心价值观，能够在石化背景的高分子材料合成和加工相关领域从事生产管理、技术研发、工艺设计和经营管理等工作，具有现代经济及创新思维的应用型高级专业人才。本专业总的培养目标3培养目标1(专业能力)：具有熟练应用学科专业知识的能力，能对高分子材料领域的复杂工程问题进行综合分析研究并提出解决方案；培养目标2(职业能力)：具有良好的创新能力及工程实践能力，在石化背景高分子材料领域成为生产管理、技术研发、工艺设计和经营管理等方面的主力，达到工程师的执业水平；培养目标3(社会能力)：具备较强的组织、协作及领导能力，具备与业界同行和社会公众有效沟通、交流的能力；培养目标4(工程素养)：具有健全的人格和良好的人文素养，具有良好的职业道德和强烈的社会责任感，具有法律、安全和环保意识，能够积极践行社会主义核心价值观；培养目标5(发展能力)：具有国际化视野，能够不断拓展自身的知识结构、提升专业技能和综合素质，具备终身学习的能力，成为新时代中国特色社会主义建设者。毕业5年左右具备以下能力：4毕业要求指标点课程教学目标达成途径和评价依据1.3能综合应用基础知识和专业知识，采用数学模型方法推演、分析高分子材料与工程专业工程问题。课程目标1：掌握高分子物理基础知识与基本原理，并培养学生将所学知识用于推演、分析高分子材料生产过程中与聚合物结构性能相关的复杂工程问题。达成途径：讲授、课后练习及反馈等评价依据：期末考试评价方式：试卷分析2.2能应用专业基础知识和数学模型方法正确表达高分子材料领域复杂工程问题。课程目标2：能运用数学、自然科学等方面的基础知识、结合高分子物理的基本理论，准确的表达高分子材料领域的复杂工程问题涉及的多种可能性和方案。课程介绍5课程要求一．课程纪律

X迟到、早退；手机；饮食二．分班固定座位三．考勤四．作业

独立完成，不许抄袭五．教学内容

教学目的不是考试,重点内容随时提醒六．复习和考试

不针对性复习,以自习为主6本课程采取线上线下混合式教学：

共6次线上学习（第一、二、三、四、五、八章各一次）

共2次讨论课（第一、二章，第五、六、七章各一次）

共1次课堂翻转（第三、四章）7成绩评定总成绩由三部份组成：平时成绩+课程实验+期末考试(笔试)1.平时成绩占20％本课程的考核以闭卷笔试(占总成绩的50%)进行，同时平时成绩20％(考勤(20%)、课堂表现(提问、测试、课堂翻转等)（60%）、预习20%2.课程实验占30%考勤+预习报告占比30%；实验操作占比20%；实验报告占比50%3.期末闭卷笔试（卷面成绩）占50%期末考试(笔试)采用闭卷考试方式，卷面为100分8教学内容安排1.教材特点2.教授内容以教材内容为主，恰当补充和删除。3.高物课件网址：/courseHome/1000070482#teachTeam9主要参考资料[1]何曼君等主编.高分子物理(第三版)[M]，上海：复旦大学出版社，2007.[2]梁伯润、屈凤珍、潘利华.《高分子物理》中国纺织出版社，2001.[3]董炎明，胡晓兰编著.高分子物理学习指导[M]，北京:科学出版社，2005.[4]学习平台推荐

聚烯烃人微信号：longpu2017

材料人

微信号：icailiaoren

高分子科学前沿

微信号：Polymer-science

募格学术

微信号：mugexueshu

研之成理

微信号：rationalscience

新材料在线

微信号：xincailiaozaixian

高分子专业资源库微信号：gh_26bbcaafe67b10问题讨论问题1：回顾高分子化学的知识，说出高分子的基本定义是什么？对目前疫情所使用的口罩是否了解，怎么制备的？问题2：在你生活中所接触的高分子产品有哪些？你觉得你所使用的高分子产品还存在哪些不足？11绪纶金属材料无机非金属材料有机高分子材料复合材料

高分子概念的形成和高分子科学的出现始于20世纪20年代，但高分子材料是近50年发展最快的材料材料包括12

高分子科学的基础。主要研究高分子化合物的分子设计、合成及改性，担负为高分子科学研究提供新生化合物、为国民经济提供新材料及合成方法的任务。高分子化学

高分子科学的理论基础，主要研究高分子及其聚集态的结构、性能、表征以及结构与性能、结构与外场力的影响之间的相互关系，指导高分子化合物的分子设计和高聚物作为材料的合理使用。高分子物理

研究涉及聚合反应工程、高分子成型工艺及相应的理论、方法的研究，为高分子科学与高分子工业间的衔接点。高分子工程高分子科学与工程包括13高分子物理绪论？why研究目的？what研究对象？how

研究方法14高分子[聚合物]•涂料粘合剂合成橡胶(顺丁,丁苯,丁腈,丁基橡胶)•橡胶天然橡胶(聚异戊二烯)热塑性塑料(PE,PP,PVC,PS,PMMA,尼龙)

热固性塑料(酚醛、脲醛)•塑料•纤维腈纶(PAN),丙纶(PP),聚酯纤维(PET),尼龙15通用高分子材料塑料制品1617橡胶制品通用高分子材料纤维制品卡罗瑟斯(Carothers)18胶粘剂涂料通用高分子材料19功能高分子材料交通和宇航技术战机舰船导弹火箭人造卫星战车高速列车汽车高层建筑20

科学发展是无止境的，一时的满足和安于现状就会导致落后，不断进取、不断创新才更有所作为。

人类需求是推动科学发展的动力树立良好的科研心态，为人类的需求勇于创新21How？

研究方法聚合物结构与性能的关系结构：链结构：化学组成、构型、构造、序列结构、大小、构造、构象凝聚态结构：晶态、非晶态、液晶态、取向态、多组分结构

性能：质轻、易着色、韧性、耐腐蚀、易加工减震、生物兼容、易剪裁22高分子结构的内容高分子的链结构指单个高分子链的结构，包括:单个高分子链的构造与构型一次结构单个高分子链的大小、形态二次结构高分子的聚集态结构指多个高分子链的堆砌结构，包括：非晶态、晶态、取向态、液晶态结构三次结构织态结构(三次结构的再堆砌)高次结构23

高分子材料的性能结构和性能之间通过什么内在因素而联系起来的呢?这就是分子的运动高分子的运动形式千变万化，用经典力学研究高分子的运动有着难以克服的困难，只有用统计力学的方法才能描述高分子的运动。通过分子运动的规律，把微观的分子结构与宏观的物理性质联系起来。24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•聚合物的粘弹性•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25Why？研究的目的聚合物品种上：对老产品进行改性、复合使材料获得新性能。高分子工业方面：发展新工艺新设备降低生产成本。合成、结构、性能三者关系研究的基础上：进行高分子的分子设计。环境角度：研究和开发“废弃高分子”材料防止和治理高分子废料。材料角度：发展能耐严酷环境和具有高功能的高分子材料。如宇航所需的耐高温，耐超低温，高模量的材料，以及高分子半导体、导体、超导体材料，提高普通材料的使用寿命。生命科学角度：向医用、生物高分子方向发展。更好地应用和发展高分子材料26一次性医疗用品如输液管、药品瓶、医用胶粘剂等。诊断仪器如听诊器、内窥镜及各种其他诊断仪器。体外装置如人工假肢、血液透析或灌注装置等。人体器官如心脏导管、心脏补片、人工心脏泵材料、气管导管、人工膀胱、人工脑膜、动脉补片、人工血管及人工关节等。整形外科手术材料如面部整形植入物等。生物降解材料是指那些可由体液、酶或微生物的作用而引起分解的材料，用于缝线、人体植入、控释药物等。医用高分子材料的种类例：27人造心脏生物材料人造关节人工肾例：28别具特色的复合材料玻璃钢复合材料例：29抗高温高压的塑料碳纤维复合材料例：301.高性能化

2.高功能化

3.复合化

4.精细化

5.智能化注重学习，学科交叉，独立思考，独立创新。高分子材料的发展方向为国民经济发展，解决生产实践中存在的学术问题，提高高分子科学的学术水平而奋斗。31问题讨论问题3：泡泡糖为什么能吹出泡泡？问题4：有很多人试过，往透明的矿泉水瓶灌入热水，然后发现瓶子变白了，这是什么原因呢？32高分子的结构：包括高分子链的结构和凝聚态结构，链段、柔顺性、球晶、片晶、分子量和分子量分布、θ溶液概念。高分子材料的性能：力学性能、热、电、光、磁等性能。力学性能包括拉伸性能、冲击性能等、银纹、剪切带、强度、模量。高分子的分子运动：玻璃化转变、粘弹性、熵弹性、结晶动力学、结晶热力学、熔点、流变性能等。

WLF方程、阿弗拉米(Avrami)方程、橡胶状态方程、Boltzmann叠加原理。高分子物理的重点内容33高聚物结构的特点(与小分子相比)①高分子的链式结构：高分子是由很大数目（103—105数量级）的结构单元组成的。②高分子链的柔顺性：高分子链的内旋转，产生非常多的构象（如：DP=100的PE，构象数1094），可以使主链弯曲而具有柔性。③高分子结构具有多分散性，不均一性。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。134聚合物材料（塑料、橡胶、纤维）的优点：

①质量轻、相对密度小。LDPE(0.91)，聚四乙烯PTFE(2.2）

②良好的电性能和绝缘性能

③优良的隔热保温性能，绝热材料

④良好的化学稳定性，耐化学溶剂

⑤良好的耐磨、耐疲劳性质。橡胶是轮胎不可替代的材料⑥良好的自润滑性，用于轴承、齿轮

⑦良好的透光率。树脂基光盘，树脂镜片⑧宽范围内的力学可选择性。⑨原料来源广泛、加工成型方便、适宜大批量生产、成本低⑩漂亮美观的装饰性。可任意着色、表面修饰高分子材料的性能特点235高分子物理知识解决实际生产问题①分子量、分子量分布影响高分子材料性能：分子量大：材料强度大，但加工流动性变差，分子量要适中。分子量分布：a纤维，分布窄些，高分子量组分对强度性能不利。

b橡胶：平均分子量大，加工困难，所以经过塑炼，降低分子量，使分子量分布变宽，小分子量部分起增塑作用。②凝聚态结构影响高分子材料性能：结晶使材料强度↑，脆，韧性↓，透明度↓。另外球晶大小也影响性能，球晶不能过大。可加成核剂，减小球晶尺寸；改变结晶温度，多成核。③加工工艺影响高分子材料性能：粘度低，加工容易。聚碳酸酯，改变温度，降低粘度。而聚乙烯：改变螺杆转速，提高注射压力和剪切力→降低粘度。

336如何学好高分子物理高分子物理内容多、概念多、头绪多、关系多、数学推导多。需要注意：紧紧抓住高聚物结构与性能关系这一主线，将分子运动和热转变作为联系结构与性能关系的桥梁，把零散的知识融合成一体。？37

必须在学习结构时联系性能的变化，而在学习性能时分析结构的不同，以高分子的结构与性能关系为中心，才能确立较为明确的学习思路，学好这门课程。《高分子物理》教材结构性能分别论