高分子鏈結(jié)構(gòu)

材料科學(xué)與工程學(xué)院高分子物理1高分子物理及課程介紹

材料科學(xué)與工程學(xué)院2

培養(yǎng)適應(yīng)廣東省及區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對高分子材料產(chǎn)業(yè)人才的需求，掌握堅(jiān)實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)知識，通曉高分子材料生產(chǎn)過程的基本原理、專業(yè)技能與研究方法，具備解決高分子材料工程實(shí)際問題的能力，踐行社會主義核心價(jià)值觀，能夠在石化背景的高分子材料合成和加工相關(guān)領(lǐng)域從事生產(chǎn)管理、技術(shù)研發(fā)、工藝設(shè)計(jì)和經(jīng)營管理等工作，具有現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)及創(chuàng)新思維的應(yīng)用型高級專業(yè)人才。本專業(yè)總的培養(yǎng)目標(biāo)3培養(yǎng)目標(biāo)1(專業(yè)能力)：具有熟練應(yīng)用學(xué)科專業(yè)知識的能力，能對高分子材料領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題進(jìn)行綜合分析研究并提出解決方案；培養(yǎng)目標(biāo)2(職業(yè)能力)：具有良好的創(chuàng)新能力及工程實(shí)踐能力，在石化背景高分子材料領(lǐng)域成為生產(chǎn)管理、技術(shù)研發(fā)、工藝設(shè)計(jì)和經(jīng)營管理等方面的主力，達(dá)到工程師的執(zhí)業(yè)水平；培養(yǎng)目標(biāo)3(社會能力)：具備較強(qiáng)的組織、協(xié)作及領(lǐng)導(dǎo)能力，具備與業(yè)界同行和社會公眾有效溝通、交流的能力；培養(yǎng)目標(biāo)4(工程素養(yǎng))：具有健全的人格和良好的人文素養(yǎng)，具有良好的職業(yè)道德和強(qiáng)烈的社會責(zé)任感，具有法律、安全和環(huán)保意識，能夠積極踐行社會主義核心價(jià)值觀；培養(yǎng)目標(biāo)5(發(fā)展能力)：具有國際化視野，能夠不斷拓展自身的知識結(jié)構(gòu)、提升專業(yè)技能和綜合素質(zhì)，具備終身學(xué)習(xí)的能力，成為新時(shí)代中國特色社會主義建設(shè)者。畢業(yè)5年左右具備以下能力：4畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成途徑和評價(jià)依據(jù)1.3能綜合應(yīng)用基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，采用數(shù)學(xué)模型方法推演、分析高分子材料與工程專業(yè)工程問題。課程目標(biāo)1：掌握高分子物理基礎(chǔ)知識與基本原理，并培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識用于推演、分析高分子材料生產(chǎn)過程中與聚合物結(jié)構(gòu)性能相關(guān)的復(fù)雜工程問題。達(dá)成途徑：講授、課后練習(xí)及反饋等評價(jià)依據(jù)：期末考試評價(jià)方式：試卷分析2.2能應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)知識和數(shù)學(xué)模型方法正確表達(dá)高分子材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。課程目標(biāo)2：能運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識、結(jié)合高分子物理的基本理論，準(zhǔn)確的表達(dá)高分子材料領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題涉及的多種可能性和方案。課程介紹5課程要求一．課程紀(jì)律

X遲到、早退；手機(jī)；飲食二．分班固定座位三．考勤四．作業(yè)

獨(dú)立完成，不許抄襲五．教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)目的不是考試,重點(diǎn)內(nèi)容隨時(shí)提醒六．復(fù)習(xí)和考試

不針對性復(fù)習(xí),以自習(xí)為主6本課程采取線上線下混合式教學(xué)：

共6次線上學(xué)習(xí)（第一、二、三、四、五、八章各一次）

共2次討論課（第一、二章，第五、六、七章各一次）

共1次課堂翻轉(zhuǎn)（第三、四章）7成績評定總成績由三部份組成：平時(shí)成績+課程實(shí)驗(yàn)+期末考試(筆試)1.平時(shí)成績占20％本課程的考核以閉卷筆試(占總成績的50%)進(jìn)行，同時(shí)平時(shí)成績20％(考勤(20%)、課堂表現(xiàn)(提問、測試、課堂翻轉(zhuǎn)等)（60%）、預(yù)習(xí)20%2.課程實(shí)驗(yàn)占30%考勤+預(yù)習(xí)報(bào)告占比30%；實(shí)驗(yàn)操作占比20%；實(shí)驗(yàn)報(bào)告占比50%3.期末閉卷筆試（卷面成績）占50%期末考試(筆試)采用閉卷考試方式，卷面為100分8教學(xué)內(nèi)容安排1.教材特點(diǎn)2.教授內(nèi)容以教材內(nèi)容為主，恰當(dāng)補(bǔ)充和刪除。3.高物課件網(wǎng)址：/courseHome/1000070482#teachTeam9主要參考資料[1]何曼君等主編.高分子物理(第三版)[M]，上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2007.[2]梁伯潤、屈鳳珍、潘利華.《高分子物理》中國紡織出版社，2001.[3]董炎明，胡曉蘭編著.高分子物理學(xué)習(xí)指導(dǎo)[M]，北京:科學(xué)出版社，2005.[4]學(xué)習(xí)平臺推薦

聚烯烴人微信號：longpu2017

材料人

微信號：icailiaoren

高分子科學(xué)前沿

微信號：Polymer-science

募格學(xué)術(shù)

微信號：mugexueshu

研之成理

微信號：rationalscience

新材料在線

微信號：xincailiaozaixian

高分子專業(yè)資源庫微信號：gh_26bbcaafe67b10問題討論問題1：回顧高分子化學(xué)的知識，說出高分子的基本定義是什么？對目前疫情所使用的口罩是否了解，怎么制備的？問題2：在你生活中所接觸的高分子產(chǎn)品有哪些？你覺得你所使用的高分子產(chǎn)品還存在哪些不足？11緒綸金屬材料無機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料復(fù)合材料

高分子概念的形成和高分子科學(xué)的出現(xiàn)始于20世紀(jì)20年代，但高分子材料是近50年發(fā)展最快的材料材料包括12

高分子科學(xué)的基礎(chǔ)。主要研究高分子化合物的分子設(shè)計(jì)、合成及改性，擔(dān)負(fù)為高分子科學(xué)研究提供新生化合物、為國民經(jīng)濟(jì)提供新材料及合成方法的任務(wù)。高分子化學(xué)

高分子科學(xué)的理論基礎(chǔ)，主要研究高分子及其聚集態(tài)的結(jié)構(gòu)、性能、表征以及結(jié)構(gòu)與性能、結(jié)構(gòu)與外場力的影響之間的相互關(guān)系，指導(dǎo)高分子化合物的分子設(shè)計(jì)和高聚物作為材料的合理使用。高分子物理

研究涉及聚合反應(yīng)工程、高分子成型工藝及相應(yīng)的理論、方法的研究，為高分子科學(xué)與高分子工業(yè)間的銜接點(diǎn)。高分子工程高分子科學(xué)與工程包括13高分子物理緒論？why研究目的？what研究對象？how

研究方法14高分子[聚合物]?涂料粘合劑合成橡膠(順丁,丁苯,丁腈,丁基橡膠)?橡膠天然橡膠(聚異戊二烯)熱塑性塑料(PE,PP,PVC,PS,PMMA,尼龍)

熱固性塑料(酚醛、脲醛)?塑料?纖維腈綸(PAN),丙綸(PP),聚酯纖維(PET),尼龍15通用高分子材料塑料制品1617橡膠制品通用高分子材料纖維制品卡羅瑟斯(Carothers)18膠粘劑涂料通用高分子材料19功能高分子材料交通和宇航技術(shù)戰(zhàn)機(jī)艦船導(dǎo)彈火箭人造衛(wèi)星戰(zhàn)車高速列車汽車高層建筑20

科學(xué)發(fā)展是無止境的，一時(shí)的滿足和安于現(xiàn)狀就會導(dǎo)致落后，不斷進(jìn)取、不斷創(chuàng)新才更有所作為。

人類需求是推動科學(xué)發(fā)展的動力樹立良好的科研心態(tài)，為人類的需求勇于創(chuàng)新21How？

研究方法聚合物結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系結(jié)構(gòu)：鏈結(jié)構(gòu)：化學(xué)組成、構(gòu)型、構(gòu)造、序列結(jié)構(gòu)、大小、構(gòu)造、構(gòu)象凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)：晶態(tài)、非晶態(tài)、液晶態(tài)、取向態(tài)、多組分結(jié)構(gòu)

性能：質(zhì)輕、易著色、韌性、耐腐蝕、易加工減震、生物兼容、易剪裁22高分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)容高分子的鏈結(jié)構(gòu)指單個(gè)高分子鏈的結(jié)構(gòu)，包括:單個(gè)高分子鏈的構(gòu)造與構(gòu)型一次結(jié)構(gòu)單個(gè)高分子鏈的大小、形態(tài)二次結(jié)構(gòu)高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)指多個(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)三次結(jié)構(gòu)織態(tài)結(jié)構(gòu)(三次結(jié)構(gòu)的再堆砌)高次結(jié)構(gòu)23

高分子材料的性能結(jié)構(gòu)和性能之間通過什么內(nèi)在因素而聯(lián)系起來的呢?這就是分子的運(yùn)動高分子的運(yùn)動形式千變?nèi)f化，用經(jīng)典力學(xué)研究高分子的運(yùn)動有著難以克服的困難，只有用統(tǒng)計(jì)力學(xué)的方法才能描述高分子的運(yùn)動。通過分子運(yùn)動的規(guī)律，把微觀的分子結(jié)構(gòu)與宏觀的物理性質(zhì)聯(lián)系起來。24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?聚合物的粘彈性?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25Why？研究的目的聚合物品種上：對老產(chǎn)品進(jìn)行改性、復(fù)合使材料獲得新性能。高分子工業(yè)方面：發(fā)展新工藝新設(shè)備降低生產(chǎn)成本。合成、結(jié)構(gòu)、性能三者關(guān)系研究的基礎(chǔ)上：進(jìn)行高分子的分子設(shè)計(jì)。環(huán)境角度：研究和開發(fā)“廢棄高分子”材料防止和治理高分子廢料。材料角度：發(fā)展能耐嚴(yán)酷環(huán)境和具有高功能的高分子材料。如宇航所需的耐高溫，耐超低溫，高模量的材料，以及高分子半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體材料，提高普通材料的使用壽命。生命科學(xué)角度：向醫(yī)用、生物高分子方向發(fā)展。更好地應(yīng)用和發(fā)展高分子材料26一次性醫(yī)療用品如輸液管、藥品瓶、醫(yī)用膠粘劑等。診斷儀器如聽診器、內(nèi)窺鏡及各種其他診斷儀器。體外裝置如人工假肢、血液透析或灌注裝置等。人體器官如心臟導(dǎo)管、心臟補(bǔ)片、人工心臟泵材料、氣管導(dǎo)管、人工膀胱、人工腦膜、動脈補(bǔ)片、人工血管及人工關(guān)節(jié)等。整形外科手術(shù)材料如面部整形植入物等。生物降解材料是指那些可由體液、酶或微生物的作用而引起分解的材料，用于縫線、人體植入、控釋藥物等。醫(yī)用高分子材料的種類例：27人造心臟生物材料人造關(guān)節(jié)人工腎例：28別具特色的復(fù)合材料玻璃鋼復(fù)合材料例：29抗高溫高壓的塑料碳纖維復(fù)合材料例：301.高性能化

2.高功能化

3.復(fù)合化

4.精細(xì)化

5.智能化注重學(xué)習(xí)，學(xué)科交叉，獨(dú)立思考，獨(dú)立創(chuàng)新。高分子材料的發(fā)展方向?yàn)閲窠?jīng)濟(jì)發(fā)展，解決生產(chǎn)實(shí)踐中存在的學(xué)術(shù)問題，提高高分子科學(xué)的學(xué)術(shù)水平而奮斗。31問題討論問題3：泡泡糖為什么能吹出泡泡？問題4：有很多人試過，往透明的礦泉水瓶灌入熱水，然后發(fā)現(xiàn)瓶子變白了，這是什么原因呢？32高分子的結(jié)構(gòu)：包括高分子鏈的結(jié)構(gòu)和凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)，鏈段、柔順性、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：力學(xué)性能、熱、電、光、磁等性能。力學(xué)性能包括拉伸性能、沖擊性能等、銀紋、剪切帶、強(qiáng)度、模量。高分子的分子運(yùn)動：玻璃化轉(zhuǎn)變、粘彈性、熵彈性、結(jié)晶動力學(xué)、結(jié)晶熱力學(xué)、熔點(diǎn)、流變性能等。

WLF方程、阿弗拉米(Avrami)方程、橡膠狀態(tài)方程、Boltzmann疊加原理。高分子物理的重點(diǎn)內(nèi)容33高聚物結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(與小分子相比)①高分子的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)：高分子是由很大數(shù)目（103—105數(shù)量級）的結(jié)構(gòu)單元組成的。②高分子鏈的柔順性：高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生非常多的構(gòu)象（如：DP=100的PE，構(gòu)象數(shù)1094），可以使主鏈彎曲而具有柔性。③高分子結(jié)構(gòu)具有多分散性，不均一性。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)對高分子材料的物理性能有很重要的影響。134聚合物材料（塑料、橡膠、纖維）的優(yōu)點(diǎn)：

①質(zhì)量輕、相對密度小。LDPE(0.91)，聚四乙烯PTFE(2.2）

②良好的電性能和絕緣性能

③優(yōu)良的隔熱保溫性能，絕熱材料

④良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐化學(xué)溶劑

⑤良好的耐磨、耐疲勞性質(zhì)。橡膠是輪胎不可替代的材料⑥良好的自潤滑性，用于軸承、齒輪

⑦良好的透光率。樹脂基光盤，樹脂鏡片⑧寬范圍內(nèi)的力學(xué)可選擇性。⑨原料來源廣泛、加工成型方便、適宜大批量生產(chǎn)、成本低⑩漂亮美觀的裝飾性?？扇我庵?、表面修飾高分子材料的性能特點(diǎn)235高分子物理知識解決實(shí)際生產(chǎn)問題①分子量、分子量分布影響高分子材料性能：分子量大：材料強(qiáng)度大，但加工流動性變差，分子量要適中。分子量分布：a纖維，分布窄些，高分子量組分對強(qiáng)度性能不利。

b橡膠：平均分子量大，加工困難，所以經(jīng)過塑煉，降低分子量，使分子量分布變寬，小分子量部分起增塑作用。②凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)影響高分子材料性能：結(jié)晶使材料強(qiáng)度↑，脆，韌性↓，透明度↓。另外球晶大小也影響性能，球晶不能過大?？杉映珊藙?，減小球晶尺寸；改變結(jié)晶溫度，多成核。③加工工藝影響高分子材料性能：粘度低，加工容易。聚碳酸酯，改變溫度，降低粘度。而聚乙烯：改變螺桿轉(zhuǎn)速，提高注射壓力和剪切力→降低粘度。

336如何學(xué)好高分子物理高分子物理內(nèi)容多、概念多、頭緒多、關(guān)系多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)多。需要注意：緊緊抓住高聚物結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系這一主線，將分子運(yùn)動和熱轉(zhuǎn)變作為聯(lián)系結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的橋梁，把零散的知識融合成一體。？37

必須在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)時(shí)聯(lián)系性能的變化，而在學(xué)習(xí)性能時(shí)分析結(jié)構(gòu)的不同，以高分子的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系為中心，才能確立較為明確的學(xué)習(xí)思路，學(xué)好這門課程?！陡叻肿游锢怼方滩慕Y(jié)構(gòu)性能分別論