學(xué)習(xí)-4 .高分子物理0緒論

高分子物理

PolymerPhysics

討論交流20%期末考查60%考勤紀(jì)律20%紀(jì)律！1．金日光，華幼卿主編：《高分子物理》(第三版)，化學(xué)工業(yè)出版社，2008年2．何曼君等編著：《高分子物理》(第三版)，復(fù)旦大學(xué)出版社，2007年教材資料：

生活中的高分子材料通用塑料噴嘴

高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域及其用量

成型加工合成結(jié)構(gòu)應(yīng)用性能高分子化學(xué)高分子物理高分子科學(xué)結(jié)構(gòu)性能分子運(yùn)動鏈結(jié)構(gòu)(鏈內(nèi))凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)(鏈間)分子量高分子溶液流變性能粘彈性能力學(xué)性能電學(xué)性能①②③④⑤⑥高分子物理結(jié)構(gòu)鏈結(jié)構(gòu)(鏈內(nèi))凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)(鏈間)結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成高分子鏈的構(gòu)型高分子鏈的構(gòu)造共聚高分子鏈的序列結(jié)構(gòu)高分子鏈的分子大小、尺寸高分子鏈的構(gòu)象高分子鏈的形態(tài)近程遠(yuǎn)程織態(tài)結(jié)構(gòu)晶態(tài)/非晶態(tài)/取向態(tài)/液晶態(tài)天然高分子的直接利用天然高分子的化學(xué)改性天然橡膠的硫化,硝化纖維的合成等淀粉、蛋白質(zhì)、棉、麻、絲、竹、木等縮聚反應(yīng)，自由基、配位、離子聚合等人工高聚物的合成高聚物的功能化和高性能化復(fù)合化、工程化、智能化等

高分子材料性質(zhì)用途塑料纖維橡膠涂料膠粘劑功能高分子以聚合物為基礎(chǔ)，加入各種助劑和填料，經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料具有可逆形變的高彈性材料纖細(xì)而柔軟的絲狀物，長度至少為直徑的100倍涂布于物體表面能成堅韌的薄膜、起裝飾和保護(hù)作用的聚合物材料能通過粘合的方法將兩種以上的物體連接在一起的聚合物材料具有特殊功能與用途，但用量不大的精細(xì)高分子材料

高分子材料應(yīng)變ε溫度T線型非晶高聚物的形變～溫度關(guān)系曲線玻璃態(tài)區(qū)高彈態(tài)區(qū)粘流態(tài)區(qū)玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)粘流轉(zhuǎn)變區(qū)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度TgTf粘流溫度塑料橡膠纖維涂料/粘合劑1869年31歲的印刷工人約翰?海阿特發(fā)明賽璐珞celluloid硝化纖維塑料+樟腦1909年貝克蘭發(fā)明酚醛樹脂1940年5月20日的《時代》周刊則將貝克蘭稱為“塑料之父”。電木塑料Rubber樹之淚Tg<室溫分子量>幾十萬可逆形變的高彈性聚合物材料天然橡膠用途：輪胎、膠管、膠帶、電纜、密封件、減振帶等合成橡膠纖維（Fiber）：天然或人工合成的細(xì)絲狀物質(zhì)

彈性模量大，受力時形變小結(jié)晶取向度高、強(qiáng)度好

天然纖維:棉、麻、毛、絲人造纖維:粘膠纖維、醋酸纖維、銅氨纖維、大豆纖維、聚乳酸纖維、牛奶纖維等合成纖維:滌綸、錦綸、氨綸、腈綸、丙綸、氯綸、維綸等纖維1855年瑞士人奧蒂瑪斯把纖維素放在硝酸中得到硝化纖維素溶液，制得第一根人造纖維；1883年查唐納脫把硝化纖維素放在酒精和乙醚中得到溶液，得到人造絲；主鏈元素組成碳鏈高分子：完全由C原子組成雜鏈高分子：除C外，還含O,N,S等雜原子元素高分子：由Si,B,Al,O,N,S,P等雜原子組成常見高分子碳鏈高分子:聚乙烯PEPE是聚乙烯塑料，化學(xué)性能穩(wěn)定，通常制作食品袋及各種容器，耐酸、耐堿及鹽類水溶液的侵蝕，但不宜用強(qiáng)堿性洗滌劑擦拭或浸泡。碳鏈高分子:聚丙烯PPPP是聚丙烯塑料，無毒、無味，可在100℃的沸水中浸泡不變形、不損傷，常見的酸、堿有機(jī)溶劑對它幾乎不起作用，多用于食具。(丙綸)聚丙烯纖維碳鏈高分子:聚丙烯腈PANPAN是聚丙烯腈纖維：蓬松性和保暖性好，手感柔軟，并具有良好的耐氣候性和防霉、防蛀性能。主要用做人造纖維，俗稱人造羊毛(腈綸)聚丙烯腈纖維開司米碳鏈高分子:聚氯乙烯PVC(氯綸)聚氯乙烯纖維

PVC是聚氯乙烯塑料，色澤鮮艷、耐腐蝕、牢固耐用，由于在制造過程中增加了增塑劑、抗老化劑等一些有毒輔助材料，故其產(chǎn)品一般不存放食品和藥品。碳鏈高分子:聚苯乙烯PSt

PSt是聚苯乙烯塑料，容易著色、透明性好，多用于制作燈罩、牙刷柄、玩具、電器零部件。它耐酸堿腐蝕，但易溶于氯仿、二氯乙烯、香蕉水等有機(jī)溶劑。

ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚合的塑料，它色彩醒目，耐熱、堅固、外表面可鍍鉻、鎳等金屬薄膜，可制作琴鍵、按鈕、刀架、電視機(jī)外殼、傘柄等。雜鏈高分子:聚乙二醇PEG性質(zhì)隨著分子量而改變：從無色、無臭、黏稠液體至蠟狀固體；毒性、吸濕性隨分子量的增加而減少；液體PEG200-600可提供廣泛吸濕性選擇，適用于增塑劑、橡膠的助劑，制備表面活性劑、油墨等。

PEG2000可用作潤滑劑；人造紡絲的紡織上漿整理劑；羊毛的防皺劑；可賦予尼龍、聚酯等疏水性纖維以耐摩、防滑和抗靜電等功能。PEG200PEG4000雜鏈高分子:尼龍-66PA-66(錦綸)聚酰胺纖維聚酰胺（尼龍，PA）：堅韌、牢固、耐磨，常用于制作梳子、牙刷、扇骨、網(wǎng)袋繩、水果外包裝袋等。無毒性，但不可長期與酸堿接觸。100%聚酰胺短袖T雜鏈高分子:聚酯PET(滌綸)聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維PET具有優(yōu)良的特性(耐熱性、耐化學(xué)藥品性。強(qiáng)韌性、電絕緣性、安全性等)，價格便宜，所以廣泛用做纖維、薄膜、聚酯瓶、工程塑料等。

雜鏈高分子:(氨綸)聚氨酯纖維聚氨酯材料是目前性能最好的保溫材料。聚氨酯PU彈性體用作滾筒、傳送帶、軟管、汽車零件、鞋底、合成皮革、電線電纜和醫(yī)用人工臟器等；軟質(zhì)泡沫體用于車輛、居室、服裝的襯墊；硬質(zhì)泡沫體用作隔熱、吸音、包裝、絕緣以及低發(fā)泡合成木材涂料用于車輛、家具、木器和金屬防護(hù)，水池水壩和建筑防滲漏材料，以及織物涂層等。膠粘劑對金屬、玻璃、陶瓷、皮革、纖維等都有良好的粘著力。此外聚氨酯還可制成乳液、磁性材料等。聚二甲基硅氧烷有機(jī)硅有機(jī)硅織物抗菌整理劑有機(jī)硅耐高溫絕緣粘接密封膠有機(jī)硅膠粘劑

構(gòu)成主鏈的硅-氧結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)，有機(jī)硅高聚物的分子比一般有機(jī)高聚物對熱、氧穩(wěn)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:塑料名稱塑料縮寫代號代碼聚酯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塑料制品回收標(biāo)識：工程塑料:

工程塑料：作為結(jié)構(gòu)材料承受機(jī)械應(yīng)力，可在較寬溫度范圍和較苛刻化學(xué)及物理環(huán)境中使用

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

強(qiáng)度、延展性、強(qiáng)韌性、抗沖擊性、透明度極高聚甲醛（POM）：被譽(yù)為“超鋼”，具有優(yōu)越的機(jī)械性能和化學(xué)性能，主要用作各種精密度高的小模數(shù)齒輪、幾何面復(fù)雜的儀表精密件、自來水龍頭。[]聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）：玻璃化溫度低，加工性、電絕緣性、耐溫性較好。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器使用的巴斯夫推出的高流動性PBT

聚苯醚（PPO）：優(yōu)良的物理機(jī)械性能、耐熱性和電氣絕緣性，且吸濕性低，強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定性好，高溫下耐蠕變性是所有熱塑性工程塑料中最優(yōu)異的。熱塑性a、b和熱固性c樹脂的形態(tài)特征

熱塑性樹脂:包括各種通用塑料（聚丙烯、聚氯乙烯等）、工程塑料（尼龍、聚碳酸酯等）和特種耐高溫聚合物（聚酰胺、聚醚砜、聚醚醚酮等）。熱固性樹脂:環(huán)氧、酚醛、聚酰亞胺樹脂等通常為分子量較小的液態(tài)或固態(tài)預(yù)聚體，經(jīng)加熱或加固化劑發(fā)生交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)并經(jīng)過凝膠化和固化階段后，形成不溶、不熔的三維網(wǎng)狀高分子。功能：化學(xué)反應(yīng)活性、催化性、光敏性、導(dǎo)電性、磁性、生物相容性、藥理性、選擇分離性，轉(zhuǎn)換或貯存物質(zhì)、能量和信息作用等已實(shí)用的功能高分子：離子交換樹脂、分離功能膜、光刻膠、感光樹脂、高分子緩釋藥物、人工臟器、高分子敏感元件、高導(dǎo)電高分子、高分辨能力分離膜、高感光性高分子、高分子太陽能電池等功能高分子材料。功能高分子材料高吸水性樹脂優(yōu)異的吸水、保水功能，可吸收自身重量幾百倍、上千倍，被冠予“超級吸附劑”的桂冠。水晶泥水晶珠水晶球高吸水樹脂

單內(nèi)皮層雙皮層中空纖維超濾膜結(jié)構(gòu)高分子分離膜離子交換凈水品高分子離子交換樹脂主要用于照相、印刷制版、印刷集成電路光敏高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有優(yōu)越的光學(xué)特性和矯正角膜性散光的優(yōu)點(diǎn)，是隱形眼鏡主要材質(zhì)1960年捷克學(xué)者利用十年的時間發(fā)明了軟性隱形眼鏡的材料聚甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)高透光性高分子材料

發(fā)光/熒光高分子材料新型發(fā)光材料導(dǎo)電高分子復(fù)合材料

白川英樹導(dǎo)電高分子材料液晶高分子材料介于液體和晶體間的一種中介態(tài)高強(qiáng)度、高模量防彈衣、纜繩及航空航天器的大型結(jié)構(gòu)部件人造心臟及其瓣膜醫(yī)用高分子材料人造關(guān)節(jié)人工腎機(jī)遇和挑戰(zhàn)：1.催化過程和新的聚合方法2.非線性結(jié)構(gòu)聚合物3.超分子組裝和自組織大分子4.聚合物結(jié)晶和形態(tài)工程5.刺激-響應(yīng)聚合物6.聚合物的循環(huán)利用和處理高分子材料的發(fā)展方向：

1.高性能化

2.高功能化

3.復(fù)合化

4.精細(xì)化

5.智能化高分子科學(xué)的發(fā)展1905年德國人拜耳(1835-1917),研究有機(jī)染料和芳香族化合物1910年德國人瓦拉赫(1847-1931),研究脂環(huán)族化合物

1939年瑞士人盧齊卡(1887-1976),研究聚亞甲基和高級萜烯1950年德國人第爾斯(1876-1954)和阿爾德(1902-1958),發(fā)現(xiàn)雙烯合成1953年德國人施陶丁格(1881-1965),提出大分子概念，確立了高分子溶液的粘度與分子量之間的關(guān)系高分子科學(xué)領(lǐng)域諾貝爾獎獲得者H.Staudinger(1881-1965)1963年德國人齊格勒(1898-1973)和意大利人納塔(1903-1979)研究乙烯和丙烯的催化聚合反應(yīng)1974年美國人弗洛里(1910-1985),研究長鏈高分子的聚合反應(yīng)原理、物理性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，制成尼龍661990年美國人科里(1928-),用計算機(jī)指導(dǎo)塑料、人造纖維、顏料、染料、殺蟲劑以及藥物等的合成2000年美國人黑格(1936-)和馬克迪爾米德(1929-)，日本人白川英樹(1936-),

對導(dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展2005年法國人肖萬、美國人格拉布和施羅克，烯烴復(fù)分解反應(yīng)研究高分子科學(xué)領(lǐng)域諾貝爾獎獲得者KarlZiegler(1903-1979)GiulioNatta(1898-1973)中國高分子領(lǐng)域院士及從事