chaper 1-高分子的鏈結(jié)構(gòu)-第01講-緒論

童鞋們好！高分子物理

PolymerPhysics主講教師:趙亞奇Office：化工學(xué)院樓9#C407Tel加微信qq：81765176教學(xué)目的本課程是高分子材料科學(xué)與工程系本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課和從事本專業(yè)的科研、生產(chǎn)工作必備的理論基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握高分子物理的基本概念和基本規(guī)律，正確地理解和掌握高聚物結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，為分析和解決高分子材料的科研和生產(chǎn)中的問(wèn)題提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。本課程的教學(xué)與學(xué)習(xí)要側(cè)重于準(zhǔn)確理解高分子物理的基本概念和基本規(guī)律；掌握高聚物結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系；對(duì)重要的公式要會(huì)推導(dǎo)，明確這些公式的物理意義，結(jié)合課后的習(xí)題練習(xí)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)高分子物理的理解。使學(xué)生能順利學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)課，提高自學(xué)與更新本專業(yè)知識(shí)的能力。教學(xué)要求請(qǐng)同學(xué)們例舉日常生活中用到或看到的高分子材料，并說(shuō)說(shuō)它們的優(yōu)缺點(diǎn)。高分子的種類——塑料高分子的種類——橡膠高分子的種類——合成纖維高分子的種類——涂料高分子的種類——膠黏劑塑料合成纖維橡膠膠黏劑涂料天然高分子生物物質(zhì)POLYMER高分子家族MACROMOLECULEBIO-MACROMOLECULE橡膠：約占整車重的3％-6％，其中輪胎約占橡膠件總重的70％，此外，還有各種橡膠配件如膠管、膠帶、密封件、減振墊等約300多件。塑料：約占整車重的9％左右，主要應(yīng)用在汽車結(jié)構(gòu)件和內(nèi)外裝件，滿足轎車輕量化、提高安全性、節(jié)約能源消耗、降低生產(chǎn)成本等要求車胎：丁苯橡膠，順丁橡膠，異戊橡膠，天然橡膠車用玻璃：PC，PMMA保險(xiǎn)杠：PP，PC，PU，PA車用涂料：聚酯，PAA，環(huán)氧車內(nèi)座椅，靠枕：聚氨酯泡沫，PVC儀表盤：ABS轉(zhuǎn)向盤：PP，PU窗貼膜什么是高分子？天然高分子合成高分子分子量>104高分子：由多個(gè)單元體通過(guò)聚合反應(yīng)連接而成的鏈狀分子。討論：高分子與小分子在結(jié)構(gòu)上有什么差異？高分子量鏈狀結(jié)構(gòu)高分子結(jié)構(gòu)的多層次性分子量的多分散性，不均一性高聚物結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原因①高分子的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)：高分子是由成千上萬(wàn)個(gè)（103—105數(shù)量級(jí)）相當(dāng)于小分子的結(jié)構(gòu)單元組成的。②高分子鏈的柔順性：高分子鏈中單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，可以使主鏈彎曲而具有柔性。③高分子鏈之間的作用力很大，互相之間可以發(fā)生交聯(lián)。④高分子凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性：晶態(tài)、非晶態(tài)，球晶、串晶、單晶、伸直鏈晶等。其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)高分子材料的物理性能有很重要的影響。⑤高分子材料中常有一些添加劑，使分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。緒論從小分子到大分子Fromlittlemoleculestolargemolecules正烷烴同系物1~4氣體罐裝液化氣5~11液體汽油9~16中黏度液體柴油16~25高黏度液體潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂25~50結(jié)晶固體石蠟和蠟燭50~1000半結(jié)晶固體紙板用膠黏劑或涂料1000~5000韌性塑料固體各種瓶或容器3~6×105纖維外科手套、防彈衣碳原子數(shù)n物質(zhì)狀態(tài)應(yīng)用石蠟與聚乙烯結(jié)構(gòu)上的不同分子量增加范德華力范德華力纏結(jié)Entanglements

強(qiáng)度高韌性好高分子鏈間的纏結(jié)小分子大分子由小分子到大分子是本質(zhì)上的變化！結(jié)構(gòu)上的改變，使大分子的性能發(fā)生了巨大的變化1.大分子的合成與結(jié)構(gòu)1.1自由基聚合結(jié)構(gòu)單元或單體單元或重復(fù)單元或鏈節(jié)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逐步聚合結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元Poly(ethyleneterephthalate),Dacron?聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，PET的確良Polycaprolactam,Polyamide6Nylon6,尼龍6,尼龍-6，PA6Polyurethane聚氨酯，PUPolyamide6,6Nylon6,6尼龍66,尼龍-66，PA66基本術(shù)語(yǔ)聚合物polymer高聚物highpolymer高分子macromolecule大分子macromolecule聚合物分子分子鏈高分子鏈高分子鏈結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)具有鏈狀結(jié)構(gòu)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許多同系物組成的混合物只能對(duì)高分子的分子量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)而得到其統(tǒng)計(jì)平均值2.HistoryofPolymers15世紀(jì)，天然橡膠，Mayan1839年，天然橡膠的硫化，C.Goodyear1869年，賽璐珞(Celluloid),J.W.Hyatt1907年，酚醛塑料(Bakelite),LeoBaekeland1920年，論聚合反應(yīng)，HermannStaudinger…PVC，Teflon(PTFE),PS，PE,丁鈉橡膠和丁苯橡膠1938年，尼龍，W.Carothers;聚酯纖維(1940)1950’s,低壓PE和PP，Ziegler-NattaCatalyst…各種功能高分子材料1869年31歲的印刷工人約翰?海阿特發(fā)明賽璐珞1909年貝克蘭發(fā)明酚醛樹(shù)脂塑料的發(fā)現(xiàn)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；纖維的發(fā)展1839年

美國(guó)人固特異(CharlesGoodyear)發(fā)現(xiàn)天然橡膠與硫磺共熱后明顯地改變了性能，使它從硬度較低、遇熱發(fā)黏軟化、遇冷發(fā)脆斷裂的不實(shí)用的性質(zhì)，變?yōu)楦挥袕椥浴⒖伤苄缘牟牧?。Goodyear（1800-1860）

如今，Goodyear（固特異）是僅次于Michelin（米其林）和Bridgestone（普利司通）的世界第三大輪胎制造商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 我國(guó)高分子研究起步于50年代初，唐敖慶于1951年，發(fā)表了首篇高分子科學(xué)論文。

l 長(zhǎng)春應(yīng)化所1950年開(kāi)始合成橡膠工作（王佛松，沈之荃）；l 馮新德20世紀(jì)50年代在北京大學(xué)開(kāi)設(shè)高分子化學(xué)專業(yè)。l 何炳林20世紀(jì)50年代中期在南開(kāi)大學(xué)開(kāi)展了離子交換樹(shù)脂的研究。l 錢人元于1952年在應(yīng)化所建立了高分子物理研究組，開(kāi)展了高分子溶液性質(zhì)研究。l 錢保功20世紀(jì)50年代初在應(yīng)化所開(kāi)始了高聚物粘彈性和輻射化學(xué)的研究。l 徐僖先生20世紀(jì)50年初成都工學(xué)院（四川大學(xué)）開(kāi)創(chuàng)了塑料工程專業(yè)。l 王葆仁先生1952年上海有機(jī)所建立了PMMA、PA6研究組

我國(guó)高分子科學(xué)的發(fā)展中國(guó)高分子領(lǐng)域院士及從事的領(lǐng)域

馮新德北大

高分子化學(xué)王佛松長(zhǎng)應(yīng)化

順丁橡膠國(guó)產(chǎn)化沈芝荃浙大

高分子合成林尚安中山大學(xué)高分子化學(xué)沈家驄吉大

功能高分子及生物大分子合成卓仁喜湖北大學(xué)生物高分子周其鳳北京大學(xué)高分子液晶

高分子化學(xué)高分子物理高分子材料與工程錢人元中化所高分子物理，凝聚態(tài)物理的研究唐敖慶吉大量子物理與統(tǒng)計(jì)在高分子中應(yīng)用徐僖四川大學(xué)

聚合物的加工成型理論徐端夫化學(xué)所高分子物理及纖維材料中科院化學(xué)所何嘉松研究員獲得

“PaulJ.FloryPolymerResearchPrize”

在2008年P(guān)OLYCHAR16－先進(jìn)材料世界論壇上，何嘉松研究員被授予“PaulJ.FloryPolymerResearchPrize”，該獎(jiǎng)項(xiàng)2000年由國(guó)際POLYCHAR委員會(huì)為紀(jì)念高分子界著名科學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者PaulJ.Flory而設(shè)立，用于表彰對(duì)高分子科學(xué)和工程領(lǐng)域的概念、模型、理論、過(guò)程或發(fā)現(xiàn)有原始創(chuàng)新和突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。何嘉松研究員因提出“原位混雜復(fù)合材料”的概念、發(fā)現(xiàn)“流變混雜效應(yīng)”及其產(chǎn)生于填充聚合物熔體的條件，而成為本年度該獎(jiǎng)項(xiàng)的唯一獲獎(jiǎng)?wù)摺?.高分子物理的研究?jī)?nèi)容高分子科學(xué)與工程的三個(gè)基礎(chǔ)性分支學(xué)科高分子化學(xué)(合成方法與結(jié)構(gòu)控制)高分子物理(結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系)高分子工程(聚合反應(yīng)工程和高分子成型)高分子科學(xué)是以高分子化合物為研究對(duì)象，在有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)、物理學(xué)和力學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展而成的一門新興學(xué)科。高分子科學(xué)高分子化學(xué)研究聚合反應(yīng)基本原理，基本方法，聚合物性能與聚合反應(yīng)條件之間的相關(guān)性原理以及聚合物合成與使用過(guò)程中所涉及的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。研究聚合物的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，與其各種物理、機(jī)械性能之間的關(guān)系，以及高聚物中分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，是溝通合成與應(yīng)用的橋梁。高分子物理高分子加工從應(yīng)用的角度研究各種類型聚合物加工成型的原理與工藝條件，影響因素和設(shè)備等。高分子科學(xué)的三個(gè)主要分支功能高分子高分子的結(jié)構(gòu)高分子的運(yùn)動(dòng)高分子的性能高分子結(jié)構(gòu)與性能的聯(lián)系物理：物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)。

——亞里士多德高分子物理：高分子的運(yùn)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)的高分子。高分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)容高分子的鏈結(jié)構(gòu)(單個(gè)高分子鏈的結(jié)構(gòu))包括：?jiǎn)蝹€(gè)高分子鏈的構(gòu)造與構(gòu)型、單個(gè)高分子鏈的大小、形態(tài)高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)(多個(gè)高分子鏈的堆砌結(jié)構(gòu))包括：非晶態(tài)、晶態(tài)、取向態(tài)、液晶態(tài)結(jié)構(gòu)、織態(tài)結(jié)構(gòu)《高分子物理》內(nèi)容?高分子的鏈結(jié)構(gòu)?高分子的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)?高分子溶液?分子量及分子量分布?聚合物的轉(zhuǎn)變與松弛?橡膠彈性?聚合物的黏彈性?聚合物的屈服與斷裂?聚合物的流變性能?聚合物的其它性能高分子物理的學(xué)習(xí)方法(學(xué)習(xí)要求)牢記并理解基本概念預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)(非常重要?。?重視實(shí)驗(yàn)課程，理論聯(lián)系實(shí)際獨(dú)立完成課外作業(yè)*知之為知之，不知為不知(多想多問(wèn))課程參考教學(xué)網(wǎng)站：國(guó)內(nèi)知名大學(xué)

精品課程－高分子物理