高分子物理復習提綱

1、1《高分子物理》復習提綱《高分子物理》復習提綱緒言緒言一、高分子科學的發(fā)展?1920年德國Staudinger提出高分子長鏈結構的概念。?此前1839年美國人Goodyear發(fā)明了天然橡膠的硫化。1855年英國人Parks制得賽璐璐塑料（硝化纖維樟腦）。1883年法國人dedon發(fā)明了人造絲。?H.Staudinger（德國）：把“高分子”這個概念引進科學領域，并確立了高分子溶液的粘度與分子量之間的關系（1953年諾貝爾獎）?K.Zie

2、gler（德國）G.Natta（意大利）：乙烯、丙烯配位聚合（1963年諾貝爾獎）?P.J.Fly(美國)：聚合反應原理、高分子物理性質與結構的關系（1974年諾貝爾獎）。?H.Shirakawa白川英樹(日本)AlanG.MacDiar(美國)AlanJ.Heeger(美國)：對導電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展（2000年諾貝爾獎）。?deGennes(法國)：軟物質、普適性、標度、魔梯。?我國高分子領域的中科院院士：王葆仁、馮新德、何炳林、錢

3、保功、錢人元、于同隱、徐僖、王佛松、程镕時、黃葆同、卓仁禧、沈家驄、林尚安、沈之荃、白春禮、周其鳳、楊玉良、曹鏞等。二、高分子物理的教學內容高分子物理揭示高分子材料結構與性能之間的內在聯(lián)系及其基本規(guī)律。高分子結構是高分子性能的基礎，性能是高分子結構的反映，高分子的分子運動是聯(lián)系結構與性能的橋梁。?高分子的結構：包括高分子鏈的結構和凝聚態(tài)結構，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：力學性能、熱、電、

4、光、磁等性能。力學性能包括拉伸性能、沖擊性能等、強度、模量、銀紋、剪切帶等概念。?高分子的分子運動：玻璃化轉變、粘彈性、熵彈性、結晶動力學、結晶熱力學、熔點、流變性能、粘度、非牛頓流體。?原理與方程：WLF方程、Avrami方程、橡膠狀態(tài)方程、Boltzmann疊加原理等等。三、高聚物結構的特點：①高分子的鏈式結構：高分子是由很大數(shù)目（103—105數(shù)量級）的結構單元組成的。②高分子鏈的柔順性：高分子鏈的內旋轉，產(chǎn)生非常多的構象，可以使

5、主鏈彎曲而具有柔性。③高分子結構具有多分散性，不均一性。④高分子凝聚態(tài)結構的復雜性：晶態(tài)、非晶態(tài)，球晶、串晶、單晶、伸直鏈晶等。四、高分子材料的性能特點：①質量輕、相對密度小。LDPE（0.91），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良好的化學穩(wěn)定性，耐化學溶劑。⑤良好的耐磨、耐疲勞性質。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

6、的力學可選擇性。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。五、高分子材料的主要應用：?高分子材料遍及各行各業(yè)，各個領域：包裝、農(nóng)林牧漁、建筑、電子電氣，交通運輸、家庭日用、機械、化工、紡織、醫(yī)療衛(wèi)生、玩具、文教辦公、家具等等。六、如何學好高分子物理？六、如何學好高分子物理？六、如何學好高分子物理？注重培養(yǎng)自學能力，獨立思考，在課堂上和課外能夠認真看書。高分子物理內容多、概念多、頭緒多

7、、關系多、數(shù)學推導多。緊緊抓住高聚物結構與性能關系這一主線，將分子運動作為聯(lián)系結構與性能關系的橋梁，把零散的知識融合成一體。第1章高分子鏈的結構高分子鏈的結構一、概念：構型與構象、鏈段、均方末端距、等規(guī)立構與無規(guī)立構、順反異構、鏈的柔順性、高斯鏈、無擾尺寸二、知識點：1.1組成與構造3?CC單鍵可以內旋轉，產(chǎn)生不同構象，含n個C的主鏈有3n3個構象，為天文數(shù)字。?高分子鏈的柔順性是高分子鏈能夠改變構象的性質。單鍵的內旋轉是導致高分子鏈呈

8、蜷曲構象的原因，也是高分子鏈的柔順性的原因。?高分子鏈的分子結構不同，取代基的大小和極性不同，內旋轉位壘不同，其柔順性不同。2、鏈段、鏈段：高分子鏈中的單鍵旋轉時互相牽制，一個鍵轉動，要帶動附近一段鏈一起運動，這樣每個鍵不成為一個獨立運動單元。我們把由若干個鍵組成的一段鏈作為一個獨立動動的單元，稱為“鏈段”。它是高分子物理學中的一個重要概念。提升：高分子的鏈段之間可以自由旋轉，無規(guī)取向。鏈段是高分子鏈中能夠獨立運動的最小單位。3、高分子

9、鏈的柔順性※分子結構對鏈的柔順性的影響※分子結構對鏈的柔順性的影響a、主鏈結構：ⅰ主鏈全由單鍵組成的，一般柔性較好，如PE，PP，乙丙橡膠等。柔順性：－Si－O－－C－O－－C－C－，原因：①氧原子周圍無原子，內旋轉容易。②SiO鍵長長，鍵角大，內旋轉容易。如硅橡膠。ⅱ由于芳雜環(huán)不能內旋轉，所以主鏈中含有芳雜環(huán)結構的高分子鏈柔順性較差差，如PPO。ⅲ主鏈含有孤立雙鍵，柔順性較好。原因雙鍵鄰近的單鍵的內旋轉位壘減小，雙鍵旁的單鍵內旋轉容易

10、，可作為橡膠；但共軛雙鍵的高分子鏈不能內旋轉，聚苯、聚乙炔是剛性分子。b、取代基ⅰ側其極性：極性強，作用力大，內旋轉困難，柔順性差。如：PANPVCPPⅱ非極性：①體積大小，空間位阻愈大，柔順性差。如：PSPVC聚12二氯乙烯。③取代基分布：聚偏氯乙烯PVC，前者對稱，分子偶極矩小，內旋轉容易。c、支化、交聯(lián)：①支鏈長，柔順性下降。②交聯(lián)，含硫2%～3%橡膠，柔順性影響不大，含硫30%以上影響鏈柔順性。d、分子間作用力：分子間作用力大，

11、柔順性差：氫鍵（剛性）極性非極性。e、分子鏈的規(guī)整性：如PE，易結晶，柔性表現(xiàn)不出來，呈現(xiàn)剛性。f、外界因素：（1）溫度：溫度升高，內旋轉容易，柔順性增加。如PS室溫塑料，加熱100℃以上呈柔性。順式聚1，4丁二烯溫室溫橡膠，120℃剛硬。（2）外加作用速度：速度緩慢時柔性，速度作用快，高分子鏈來不及通過內旋轉而改變構象，分子鏈僵硬。（3）溶劑：影響高分子的形態(tài)4、高分子鏈的構象統(tǒng)計：均方末端距或根均方末端距表征其分子尺寸。a.“自由連

12、接鏈”“自由連接鏈”：鍵長固定，鍵角不固定，內旋轉自由的理想模型。；自由連接鏈完全伸直:hmax=nl22lnhjf?22max2lnh?注意：n是單鍵個鍵數(shù)（n=2DP－1），不是聚合度DP，也不是分子式中的n。b“自由旋轉鏈”“自由旋轉鏈”：鍵長固定，鍵角固定（109.5），內旋轉自由的理想模型。；“自由旋轉鏈”完全伸直2r2l2nhf?22max2l32nh?c“等效自由連接鏈”“等效自由連接鏈”（高斯鏈）（高斯鏈）：將一個原來含

13、有n個鍵長為l、鍵角θ固定、旋轉不自由的鍵組成的鏈，視為一個含有Z個長度b的鏈段組成的等效自由連接鏈。；hmax=Zb22Zbho?在θ的條件下，測的無擾尺寸。對聚乙烯實驗測：，Z=n10，b8.3l。2ohoh2??注意：高斯鏈（等效自由連接鏈）：真實存在，以鏈段為研究對象；自由連接鏈（或自由旋轉鏈）：理想模型，以化學鍵為研究對象。高斯密度分布函數(shù)：W(x、y、z)=；223he????????????2223nl???無擾尺寸：選擇