[研究生入學(xué)考試]參考1高分子物理參考金日光

1、高分子物理課程電子教案教 師：陳延明單 位：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)工程學(xué)院授課專(zhuān)業(yè)：高分子材料與工程課 時(shí)：64教 材：何曼君 陳維孝 董西俠高分子物理（第二版） 復(fù)旦大學(xué)出版社2006年5月高分子物理課程教學(xué)大綱英文名稱(chēng)： polymer physics課程類(lèi)別：學(xué)科基礎(chǔ)課 學(xué) 時(shí)：64學(xué) 分：4適用專(zhuān)業(yè)：高分子材料與工程 一、 本課程的性質(zhì)、任務(wù) 高分子物理課程包括：高聚物的結(jié)構(gòu)、高高分子物理學(xué)是高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課。通過(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生對(duì)高分子的合成、加工、應(yīng)用、改性等具有全面的了解。并使學(xué)生重點(diǎn)掌握結(jié)構(gòu)、性能及兩者之間關(guān)系的一些基本概念、必要的知識(shí)、分析測(cè)試方法、一定的計(jì)算能力，

2、從而為專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)，并為高分子材料的合成、加工、選材、應(yīng)用、改性、性能測(cè)試等提供理論依據(jù)，進(jìn)而指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。高分子物理課程教學(xué)包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。結(jié)合本門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的實(shí)際工作能力?？傊ㄟ^(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)提供必備的基礎(chǔ)知識(shí)。 二、 本課程的基本要求本課程包括高分子的鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、高分子的溶液性質(zhì)、高分子的運(yùn)動(dòng)和高分子力學(xué)性能和電性能四大部分。通過(guò)學(xué)習(xí)，要使學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容達(dá)到“了解” 、“認(rèn)識(shí)和理解” 、“掌握”和“熟練掌握”層次要求。即通過(guò)學(xué)習(xí)要求學(xué)生對(duì)基本分析方法、各種測(cè)試方法、各種實(shí)驗(yàn)的基本

3、原理、高分子尺寸表示方法及其推導(dǎo)要全面了解。對(duì)高聚物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)模型、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶結(jié)構(gòu)、織態(tài)結(jié)構(gòu)有明確的認(rèn)識(shí)和理解。掌握高聚物的各種力學(xué)狀態(tài)、力學(xué)行為、各種性能曲線的詳細(xì)分析和典型推導(dǎo)。熟練掌握高聚物結(jié)構(gòu)、性能及兩者之間相互關(guān)系的基本概念、必要的知識(shí)。熟練掌握高聚物的各種特征溫度、測(cè)定方法。三、講授內(nèi)容 1 高分子鏈的結(jié)構(gòu) 1.1 概論 1.1.1 高分子科學(xué)的誕生與發(fā)展 1.i.2 高分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) i.1.3 高分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)容 1.2 高分子鏈的近程結(jié)構(gòu) 1.2.1 結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成 1.2.2 鍵接結(jié)構(gòu) 1.2.3 支化與交聯(lián) 1.2.4 共聚物的結(jié)構(gòu) 1.2.5 高分子鏈的構(gòu)型 1

4、.3 高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu) 1.3.1 高分子的大小 1.3.2 高分子漣的內(nèi)旋持構(gòu)象 1.3.3 高分子鏈的柔順性 1.4 高分子鏈的構(gòu)象統(tǒng)計(jì) 1.4.1 均方末端距的幾何計(jì)算法 1.4.2 均方末端距的統(tǒng)計(jì)計(jì)算法 1.4.3 高分子鏈柔順性的表征 1.4.4 高分子鏈的均方旋轉(zhuǎn)半徑 2 高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 2.1 高聚物分子間的作用 2.1.1 范德華力與氫鏈 2.1.2 內(nèi)聚能密度 2.2 高聚物結(jié)晶的形態(tài)和結(jié)構(gòu) 2.2.1 高聚物結(jié)晶的形態(tài)學(xué) 2.2.2 高分子在結(jié)晶中的構(gòu)象和晶胞 2.3 高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)模型 2.3.i 高聚物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型 2.3.2 高聚物的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型2.4

5、 高聚物的結(jié)晶過(guò)程 2.4.1 高分子結(jié)構(gòu)與結(jié)晶能力 2.4.2 結(jié)晶速度及其測(cè)定方法 2.4.3 avrami方程用于高聚物的結(jié)晶過(guò)程 2.4.4 結(jié)晶速度與溫度的關(guān)系 2.4.5 影響結(jié)晶速度的其他因素 2.5 結(jié)晶對(duì)高聚物物理機(jī)械性能的影響 2.5.1 結(jié)晶度概念及其測(cè)定方法 2.5.2 結(jié)晶度大小對(duì)高聚物性能的影響 2.5.3 結(jié)晶高聚物的加工條件結(jié)構(gòu)性質(zhì)的互相作用 2.5.4 分子量等因素對(duì)結(jié)晶高聚物的聚集態(tài)結(jié)核 2.6 結(jié)晶熱力學(xué) 2.6.1 結(jié)晶高聚物的熔融與熔點(diǎn)2.6.2 結(jié)晶溫度對(duì)熔點(diǎn)的影響 2.6.3 晶片厚度與熔點(diǎn)的關(guān)系 2.6.4 拉伸對(duì)高聚物熔點(diǎn)的影響 2.7 高聚物

6、的取向態(tài)結(jié)構(gòu) 2.7.1 高聚物的取向現(xiàn)象 2.7.2 高聚物的取向機(jī)理 2.7.3 取向度及其測(cè)定方法 2.7.4 取向研究的應(yīng)用 2.8 高聚物的液晶態(tài)結(jié)構(gòu) 2.8.1 液晶態(tài)的結(jié)構(gòu) 2.8.2 高分子液晶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 2.8.3 高分子液晶的應(yīng)用 2.9 高分子合金的形態(tài)結(jié)構(gòu) 2.9.1 高分子混合物的概念 2.9.2 高分子的相容性 2.9.3 共混高聚物聚集態(tài)的主要特點(diǎn) 2.9.4 非均相多組分聚合物的織態(tài)結(jié)構(gòu) 2.9.5 共混高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響 3 高分子的溶液性質(zhì) 3.1 高聚物的溶解 3.1.1 高聚物溶解過(guò)程的特點(diǎn) 3.1.2 高聚物溶解過(guò)程的熱力學(xué)解釋 3.1.

7、3 溶劑的選擇 3.2 高分子溶液的熱力學(xué)性質(zhì). 3.2.1 flory-huggins高分子溶液理論 3.2.2 flory溫區(qū)(溫度)的提出 3.3 高分子濃溶液 3.3.1 高聚物的增塑 3.3.2 紡絲液 3.3.3 凝膠和凍膠 3.4 共混聚合物的溶混性 3.5 高分子溶液的流體力學(xué)性質(zhì) 3.5.1 高分子在溶液中的擴(kuò)散 3.5.2 高分子在溶液中的粘性流動(dòng) 4 高聚物的分子量 4.1 高聚物分子量的統(tǒng)計(jì)意義 4.1.1 平均分子量 4.1.2 平均分子量與分布函數(shù) 4.1.3 分子量分布寬度 4.2 高聚物分子量的測(cè)定 4.2.1 端基分析 4.2.2 沸點(diǎn)升高和冰點(diǎn)降低 4.2.

8、3 膜滲透壓 4.2.5 光散射 4.2.6 小角激光光散射(lalls) 4.2.7 超速離心沉降 4.2.8 粘度 4.2.9 凝膠色譜 5 高聚物的分子量分布 5.1 分子量分布的表示方法 5.1.1 圖解表示 5.1.2 分布函數(shù) 5.2 基于相平衡的分級(jí)方法 5.2.i 高分子溶液的相分離 5.2.3 分級(jí)實(shí)驗(yàn)方法 5.2.4 數(shù)據(jù)處理 5.3 凝膠色譜法 5.3.1 基本原理 5.3.2 儀器 5.3.3 載體和色譜柱 5.3.4 高效凝膠色譜 5.4 凝膠色譜的特殊應(yīng)用 5.4.1 凝膠色譜與小角激光光散射聯(lián)用 5.4.2 高聚物長(zhǎng)鏈支化度的測(cè)定 5.4.3 共聚構(gòu)組成分布與分子

9、量分布的測(cè)定 6 高聚物的分子運(yùn)動(dòng) 6.1 高聚物的分子熱運(yùn)動(dòng) 6.1.1 高分子熱運(yùn)動(dòng)的主要特點(diǎn) 6.1.2 高聚物的力學(xué)狀態(tài)和熱轉(zhuǎn)變 6.1.3 高聚物的次級(jí)松弛 6.2 高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變 6.2.1 玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象和玻璃化溫度的測(cè)量 6.2.2 玻璃化轉(zhuǎn)變理論6.2.3 玻璃化溫度的影響因素及調(diào)節(jié)途徑6.2.4 玻璃化轉(zhuǎn)變的多維性6.3 高聚物的粘性流動(dòng) 6.3.1 高聚物粘性流動(dòng)的特點(diǎn) 6.3.2 影響粘流溫度的因素 6.3.3 聚合物熔體的切粘度 6.3.4 剪切粘度的測(cè)量方法6.3.5 高聚物熔體的流動(dòng)曲線6.3.6 加工條件對(duì)高聚物熔體剪切粘度的影響6.3.7 高聚物分子結(jié)構(gòu)因

10、素對(duì)剪切粘度的影響6.3.8 剪切流動(dòng)的法向應(yīng)力和高聚物熔體的彈性效應(yīng)6.3.9 拉伸粘度 7 高聚物的力學(xué)性質(zhì) 7.1 玻璃態(tài)和結(jié)晶態(tài)高聚物的力學(xué)性質(zhì) 7.1.2 描述力學(xué)性質(zhì)的基本物理量 7.1.2 幾種常用的力學(xué)性能指標(biāo) 7.1.3 幾類(lèi)高聚物的拉伸行為 7.1.4 高聚物的屈服 7.1.5 高聚物的破壞和理論強(qiáng)度 7.1.6 影響高聚物實(shí)際強(qiáng)度的因素 7.2 高彈態(tài)高聚物的力學(xué)性質(zhì) 7.2.1 橡膠的使用溫度范圍 7.2.2 高彈性的特點(diǎn) 7.2.3 橡膠彈性的熱力學(xué)分析 7.2.4 橡膠彈性的統(tǒng)計(jì)理論 7.2.5 內(nèi)能對(duì)橡膠彈性的貢獻(xiàn) 7.2.6 橡膠彈性與交聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的關(guān)系 7.2.

11、7 橡膠的極限性質(zhì) 7.3 高聚物的力學(xué)松弛 7.3.1 高聚物的力學(xué)松弛現(xiàn)象 7.3.2 粘彈性的力學(xué)模型 7.3.3 粘彈性與時(shí)間、溫度的關(guān)系時(shí)溫等效原理 7.3.4 boltzmann疊加原理 7.3.5 測(cè)定高聚物粘彈性的實(shí)驗(yàn)方法 7.3.6 高聚物的松弛轉(zhuǎn)變及其分子機(jī)理 8 聚合物的電學(xué)性質(zhì) 8.1 高聚物的極化及介電常數(shù) 8.2 高聚物的介電損耗 8.3 高聚物的導(dǎo)電性 8.4 高聚物的介電擊穿 8.5 高聚物的靜電現(xiàn)象四、實(shí)踐性環(huán)節(jié)1 作業(yè)：講授完兩部分教學(xué)內(nèi)容后，進(jìn)行一次習(xí)題課， 講授完每一章的教學(xué)內(nèi)容后，留一次作業(yè)題。講授完一半內(nèi)容后進(jìn)行期中考試。2 其它：參觀高分子材料工藝

12、和性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室五、學(xué)時(shí)分配序 號(hào)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)分配備注講授實(shí)驗(yàn)上機(jī)cai1第一章 緒論222第二章高分子鏈的結(jié)構(gòu)883第三章高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)14144第四章高分子溶液445第五章聚合物的分子量和分子量分布446第六章聚合物的轉(zhuǎn)變和松弛10107第七章高聚物的力學(xué)性質(zhì)12128第八章聚合物的流變性449第九章聚合物的電性能4410習(xí)題課22合計(jì)6464六、參考教材1高分子物理.金日光、華幼卿編，化學(xué)工業(yè)出版社 2高分子物理修訂版.何曼君、陳維孝、董西俠編.復(fù)旦大學(xué)出版社 3高聚物的結(jié)構(gòu)與性能第二版.馬德柱等.科學(xué)出版社 4高分子物理基本概念與問(wèn)題.朱永群編.科學(xué)出版社 5高分子物理.

13、楊玉良、胡漢杰.化學(xué)工業(yè)出版社 6.現(xiàn)代高分子物理學(xué).殷敬華,莫志深.科學(xué)出版社 7fundamentals of polymer physics.bincai li. chemical industry press七、本課程與其它課程的聯(lián)系先修課程：無(wú)機(jī)化學(xué)、分分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)。本課程為專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)，并為高分子材料的合成、加工、選材、應(yīng)用、改性、性能測(cè)試等提供理論依據(jù)。八、本課程的教學(xué)特點(diǎn) 講授完兩部分教學(xué)內(nèi)容后，進(jìn)行一次習(xí)題課， 講授完每一章的教學(xué)內(nèi)容后，留一次作業(yè)題。講授完一半內(nèi)容后進(jìn)行其中考試。 執(zhí)筆人：陳延明 2004年7月第一章 高分子鏈的結(jié)構(gòu)第一節(jié) 緒論1

14、 高分子科學(xué)簡(jiǎn)史kekule1877合成結(jié)構(gòu)fisher1893staudinger19201932應(yīng)用性能2 高分子物理的研究?jī)?nèi)容及特點(diǎn)結(jié)構(gòu)性能分子運(yùn)動(dòng)統(tǒng)計(jì)學(xué)高分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)鏈的柔性多分散性凝聚態(tài)復(fù)雜性高分子性能的特點(diǎn)使用性能 多變（塑料、橡膠、纖維）、力光熱電磁加工性能高分子分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)單元多樣性不同力場(chǎng)作用宏觀微觀內(nèi)在因素分子設(shè)計(jì) 鏈結(jié)構(gòu)近程結(jié)構(gòu)單元化學(xué)組成chemical composition結(jié)構(gòu)單元鍵接方式the ways of connection支化與交聯(lián)branching and crosslinking共聚物的結(jié)構(gòu) copolymer高分子鏈的構(gòu)型confo

15、rmation遠(yuǎn)程高分子的大小結(jié)構(gòu)molecular mass/distribution高分子漣的內(nèi)旋轉(zhuǎn)構(gòu)象conformation高分子鏈的柔順性flexibility 非晶態(tài)結(jié)構(gòu) 晶態(tài)結(jié)構(gòu) 取向態(tài)結(jié)構(gòu) 聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 液晶態(tài)結(jié)構(gòu) 織態(tài)結(jié)構(gòu)第二節(jié) 高分子鏈的近程結(jié)構(gòu) 1.2.1 結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成 1.2.2鍵接結(jié)構(gòu) 1.2.3支化與交聯(lián) 1.2.4共聚物的結(jié)構(gòu) 1.2.5 高分子鏈的構(gòu)型掌握：近程結(jié)構(gòu)各內(nèi)容、表征方法/參數(shù)及研究意義1.2.1 結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成單鏈碳鏈高分子性能：由加聚反應(yīng)制得，這類(lèi)高聚物不易水解雜鏈高分子 性能：由縮聚反應(yīng)制得，這類(lèi)高聚物主鏈有極性， 易水解、醇解 元素高分

16、子 性能：具有無(wú)機(jī)物的穩(wěn)定性和有機(jī)物的彈性和塑性非單鏈：端基意義測(cè)定方法1.2.2鍵接結(jié)構(gòu)烯類(lèi)頭頭、頭尾，測(cè)定pvc/pmaa控制方法奇異聚合物，雙烯類(lèi)1,2- 3,4- 1,4- 測(cè)定研究意義pval1,2-/1,4-pb1.2.3支化與交聯(lián)線形支鏈形成原因分類(lèi)：無(wú)規(guī)、梳形、星形對(duì)性能的影響表征方法網(wǎng)狀對(duì)性能的影響表征方法1.2.4共聚物的結(jié)構(gòu) 定義、分類(lèi)無(wú)規(guī)、交替、嵌段、接枝描述參數(shù)平均組成表征方法(化學(xué)、光譜)組成分布表征方法（交叉分級(jí)、密度梯度場(chǎng)、gpc）序列結(jié)構(gòu)a b aa bbb a bb aa bbbb aaa b平均序列長(zhǎng)度lan/嵌段數(shù)r（共聚物類(lèi)型，大 交替）物理意義、表征

17、方法（長(zhǎng)、短序列）共聚意義無(wú)規(guī)（ptfepmma）交替（anst）嵌段（sbsabs）接枝（spa）生物高分子胰島素、鐮刀型貧血?。ü萩ccooh-纈ch3ch-ch3）1.2.5 高分子鏈的構(gòu)型構(gòu)型定義旋光異構(gòu)全同、間同、無(wú)規(guī)性能對(duì)比幾何異構(gòu)順?lè)串悩?gòu)性能第三節(jié) 高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu) 1.3.1 高分子的大小 1.3.2 高分子漣的內(nèi)旋持構(gòu)象 * 1.3.3 高分子鏈的柔順性 1.3.1 高分子的大小衡量高分子大小的參數(shù)：分子量、聚合度多分散性，統(tǒng)計(jì)平均 分子量分布分子量對(duì)高聚物材料的力學(xué)性能以及加工性能的影響分子量分布對(duì)高聚物材料的力學(xué)性能以及加工性能的影響 1.3.2 高分子漣的內(nèi)旋轉(zhuǎn)構(gòu)象高

18、分子鏈的蜷曲傾向：軸對(duì)稱(chēng)單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)構(gòu)象，統(tǒng)計(jì)性?xún)?nèi)旋轉(zhuǎn)阻力：位壘位能：順式旁式反式構(gòu)象影響因素：溫度、分子間相互作用、分子溶劑相互作用、力場(chǎng) 1.3.3 高分子鏈的柔順性柔順性：靜態(tài)柔順性：x=lp/l熱力學(xué)平衡下動(dòng)態(tài)柔順性：tp外力作用下分子結(jié)構(gòu)對(duì)鏈柔順性的影響：主鏈結(jié)構(gòu)：ch類(lèi)雜原子si-o c-o c-c雜原子、鍵長(zhǎng)、鍵角內(nèi)雙鍵：鄰近單鍵共軛雙鍵、芳雜環(huán)：側(cè)基；極性強(qiáng)弱對(duì)稱(chēng)距離非極性體積對(duì)稱(chēng)性鏈的長(zhǎng)短：較短時(shí)較長(zhǎng)時(shí)104第四節(jié) 高分子鏈的構(gòu)象統(tǒng)計(jì) 1.4.1 均方末端距的幾何計(jì)算法 1.4.2 均方末端炬的統(tǒng)計(jì)計(jì)算法. 1.4.3 高分子鏈柔順性的表征. 1.4.4 高分子鏈的均方旋轉(zhuǎn)半徑

19、.長(zhǎng)鏈，單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)，不同構(gòu)象，熱運(yùn)動(dòng)微布朗運(yùn)動(dòng)，構(gòu)象瞬息萬(wàn)變表征分子尺寸的參數(shù)：均方末端距h h2均方旋轉(zhuǎn)半徑s21.4.1 均方末端距的幾何計(jì)算法自由結(jié)合鏈（freely jointed chain）n個(gè)鍵（統(tǒng)計(jì)單元）組成每個(gè)鍵（統(tǒng)計(jì)單元）長(zhǎng)度為l自由連接、取向不占體積h2 = nl2自由旋轉(zhuǎn)鏈（freely rotating chain） 不能任意取向，每個(gè)鍵在鍵角允許的方向自由旋轉(zhuǎn)無(wú)空間位阻影響1.4.2 均方末端炬的統(tǒng)計(jì)計(jì)算法等效自由結(jié)合鏈：把若干個(gè)鍵組成的一段鏈算作一個(gè)獨(dú)立單元，稱(chēng)為“鏈段”，鏈段與鏈段自由結(jié)合，并且無(wú)規(guī)取向，這種鏈稱(chēng)為“等效自由結(jié)合鏈”，每根鏈包含ne個(gè)鏈段，每個(gè)鏈

20、段的長(zhǎng)度為le1.4.3 高分子鏈柔順性的表征空間位阻參數(shù)分子無(wú)擾尺寸鏈段長(zhǎng)度le極限特征比c1.4.4 高分子鏈的均方旋轉(zhuǎn)半徑.定義第二章 高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)：鏈間的排列與堆砌（超分子結(jié)構(gòu)）與鏈結(jié)構(gòu)的比較理論意義實(shí)際意義研究?jī)?nèi)容：相互作用力、各種聚集態(tài)結(jié)構(gòu)第一節(jié) 高聚物分子間的作用力2.1.1 范德華力與氫鍵分子間作用力：范德華力（靜電力、誘導(dǎo)力、色散力）與氫鍵范德華力：永久存在于一切分子間、無(wú)方向性和飽和性，范圍1nm靜電力：極性分子間、永久偶極之間靜電相互作用力（321kj/mol）偶極矩r分子間距t溫度誘導(dǎo)力：極性分子與其它分子、永久偶極與誘導(dǎo)偶極間的相互作用力（613kj/

21、mol）分子極化率色散力：一切極性與非極性間，分子瞬時(shí)偶極之間的相互作用力（0.88kj/mol）i分子的電離能氫鍵：xhy（h與點(diǎn)負(fù)性很大的y上的孤對(duì)電子）相互吸引成鍵方向性、飽和性，420 bj/m3 纖維420290bj/m3 塑料 50微米片晶，厚度10nm,伸展分子鏈垂直于單晶取向，完全伸展1001000鏈?zhǔn)郫B，帶狀球晶以小片晶為單位為基本單元松散折疊鏈模型/隧道折疊鏈模型/插線板模型 2.3.2 高聚物的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型.“折疊鏈纓狀膠束粒子模型”，簡(jiǎn)稱(chēng)兩相球粒/無(wú)規(guī)線團(tuán)模型 第四節(jié) 高聚物的結(jié)晶過(guò)程高分子的分子結(jié)構(gòu)與結(jié)晶能力 幾何結(jié)構(gòu)規(guī)整性 結(jié)晶的必要條件 結(jié)構(gòu)因素 化學(xué)結(jié)構(gòu)規(guī)

22、整性 溫度 結(jié)晶的充分條件 動(dòng)力學(xué)因素 時(shí)間 1、鏈的對(duì)稱(chēng)性和規(guī)整性（1） 對(duì)稱(chēng)性 pe （ch2ch2n） ptfe（cf2cf2n）無(wú)法得到非晶態(tài)的樣品對(duì)稱(chēng)取代 pib（聚異丁烯），以及縮聚物 pet（聚酯） nylon（尼龍）、pc（聚碳酸酯）屬于結(jié)晶高聚物范疇（2） 規(guī)整性：等規(guī)度高，結(jié)晶能力大 等規(guī)、無(wú)規(guī)單烯：全同立構(gòu)無(wú)規(guī)立構(gòu)（pmma，ps等） 二烯類(lèi)：對(duì)稱(chēng)性好的反式順丁二烯最容易結(jié)晶第三節(jié) 高聚物的結(jié)晶過(guò)程 (3) 分子量等因素對(duì)結(jié)晶高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的影響第五節(jié) 結(jié)晶對(duì)高聚物物理機(jī)械性能的影響結(jié)晶度概念及其測(cè)定方法 結(jié)晶度概念：試樣中結(jié)晶部分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（質(zhì)量結(jié)晶度xcm）或

23、體積分?jǐn)?shù)（體積結(jié)晶度xcv） 測(cè)定方法密度法、x射線衍射法、量熱法結(jié)晶度大小對(duì)高聚物性能的影響結(jié)晶高聚物的加工條件結(jié)構(gòu)性質(zhì)的互相關(guān)系高聚物的熔融與熔點(diǎn)熔融概念：物質(zhì)從結(jié)晶狀態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過(guò)程稱(chēng)為熔融。結(jié)晶高聚物的熔融過(guò)程有一較寬的溫度范圍，稱(chēng)為熔限，熔限的最高溫度稱(chēng)為熔點(diǎn)影響熔點(diǎn)的因素1、 分子結(jié)構(gòu)（1） 分子間作用力（2） 分子鏈的剛性（3） 分子鏈的對(duì)稱(chēng)性和規(guī)整性2、 分子量3、 晶片厚度4、 雜質(zhì) 結(jié)晶溫度對(duì)熔點(diǎn)的因素第六節(jié) 結(jié)晶熱力學(xué)結(jié)晶到熔融是一級(jí)轉(zhuǎn)變過(guò)程。影響因素1、分子量在相同的結(jié)晶條件下，分子量大，熔體粘度增大，鏈段的運(yùn)動(dòng)能力降低， 限制了鏈段向晶核的擴(kuò)散和排列，聚合物的結(jié)晶速度

24、慢。2、共聚物共聚物的結(jié)晶能力與共聚單體的結(jié)構(gòu)、共聚物組成、共聚物分子鏈的對(duì)稱(chēng)性、規(guī)整性等有關(guān)。（1） 無(wú)規(guī)共聚物破壞了鏈的對(duì)稱(chēng)性、規(guī)整性，很難結(jié)晶（2） 兩種共聚物的均聚物結(jié)晶結(jié)構(gòu)不同，當(dāng)一種組分占優(yōu)勢(shì)時(shí)，該共聚物可以結(jié)晶，這時(shí)，含量少的組分作為晶格缺陷存在。但當(dāng)組分相近時(shí)，結(jié)晶能力大大減弱，如乙丙共聚物，ch2ch2nch2ch(ch3)m）當(dāng)丙烯含量為25%時(shí)，產(chǎn)物為彈性體乙丙橡膠（epdm三元乙丙膠）（3） 嵌段、接枝共聚物保持各自的獨(dú)立性，其中能結(jié)晶的嵌段將形成自己的晶區(qū)。3、其它因素；柔順性pe、pet、pc支化：對(duì)稱(chēng)性和規(guī)整度下降，結(jié)晶度下降。 例如，高壓pe（支化） 低壓pe（

25、線性）交聯(lián)：限制了鏈的活動(dòng)性，結(jié)晶度下降。輕度交聯(lián)可以結(jié)晶，交聯(lián)度增加，失去結(jié)晶能力。分子間力：適當(dāng)?shù)姆肿娱g作用力有利于結(jié)晶結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，結(jié)晶度增加結(jié)晶速度及其測(cè)定方法結(jié)晶速度定義：體積收縮進(jìn)行到一半所需要的時(shí)間的倒數(shù) t-11/2作為實(shí)驗(yàn)溫度下的結(jié)晶速度，單位為s-1，min-1 ，h-1 成核、結(jié)晶生長(zhǎng)、結(jié)晶總速度 測(cè)定方法：膨脹計(jì)法、光學(xué)解偏振法、dsc法、偏光顯微鏡avrami方程用于高聚物的結(jié)晶過(guò)程 晶核形成 結(jié)晶過(guò)程 晶核長(zhǎng)大 均相成核：依靠分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)形成有序鏈?zhǔn)?成核過(guò)程 異相成核：以外來(lái)雜質(zhì)，殘余結(jié)晶物、分散小顆粒等 k結(jié)晶速率常數(shù)、navrami指數(shù) 結(jié)晶速度與溫度的關(guān)系結(jié)

26、晶速度是由晶核生成速度與晶體生長(zhǎng)速度存在不同的溫度依賴(lài)性共同作用的結(jié)果。在某一適當(dāng)?shù)臏囟萾max 下，結(jié)晶速度將出現(xiàn)極大值。tmax=(0.800.85)tm 1區(qū)過(guò)冷 2區(qū)成核控制晶核生成速度與晶體生長(zhǎng)速度曲線 3區(qū)最大速率 4區(qū)晶?？刂?影響結(jié)晶速度的其他因素分子結(jié)構(gòu)的差別是決定不同高聚物結(jié)晶速度快慢的根本原因本質(zhì)上說(shuō)：擴(kuò)散活化能隨分子結(jié)構(gòu)的不同而不同結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)性越高、立體規(guī)整性越好、取代基位阻越小、柔順性越大，結(jié)晶速度越大。第七節(jié) 高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)2.7.1高聚物的取向現(xiàn)象不對(duì)稱(chēng)性取向包括分子鏈取向鏈段取向各向異性晶片、晶帶排列與結(jié)晶的不同之處取向結(jié)果：力學(xué)、光學(xué)、熱性能取向材料

27、分類(lèi)：?jiǎn)屋S取向雙軸取向2.7.2高聚物的取向機(jī)理運(yùn)動(dòng)單元：鏈段、整鏈非晶： 高彈態(tài)鏈段、粘流態(tài)整鏈， 快慢解取向， 凍結(jié)結(jié)晶高聚物2.7.3取向度及其測(cè)定方法方法：聲波傳播法、光學(xué)雙折射法、廣角x射線衍射法、紅外二色性等2.7.4取向研究的應(yīng)用纖維慢的取向過(guò)程高強(qiáng)度、脆性，快熱處理過(guò)程適當(dāng)解取向，彈性塑料吹塑、吸塑 第八節(jié) 高聚物的液晶態(tài)結(jié)構(gòu)2.8.1液晶態(tài)的結(jié)構(gòu)液晶態(tài)定義結(jié)構(gòu)：剛性，棒狀，凝聚力，柔性鏈剛性部分：介原對(duì)位苯撐、強(qiáng)極性基團(tuán)和高度可極化基團(tuán)或氫鍵柔性部分：流動(dòng)轉(zhuǎn)化溫度：熔點(diǎn)116，清晰點(diǎn)134按形成條件分類(lèi)：熱致型、溶致型按分子排列的形式和有序性分：近晶型、向列型、膽甾型2.8.

28、2 高分子液晶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)按液晶原所處位置分類(lèi)：主鏈型、側(cè)鏈型流動(dòng)特性：粘度濃度粘度溫度粘度應(yīng)力2.8.3高分子液晶的應(yīng)用顯示技術(shù)、指示劑、紡絲 第九節(jié) 共混高聚物的織態(tài)結(jié)構(gòu)2.9.1 高分子混合物的溉念分類(lèi)：高分子增塑劑觀合物增塑高聚物高分子填亢劑混合物增強(qiáng)高聚物高分子高分子混合物。共混高聚物。(或稱(chēng)多組分聚合物)共混高聚物制備：物理共混化學(xué)共混共混高聚物分類(lèi)：均相 分子水平上互相混合非均相， 不能分子水平上混合，各自成相2.9.2 高分子的相容性fhts = 0實(shí)際判斷2.9.3共混高聚物聚集態(tài)主要待點(diǎn)準(zhǔn)穩(wěn)定態(tài)共混物物的分散程度：決定于組分間的相容性太差：宏觀相分離玻璃化溫度太好：完全相容

29、，無(wú)新特點(diǎn)玻璃化溫度適中：微觀相分離，優(yōu)異性能玻璃化溫度2.9.4非均相多組分聚合物的織態(tài)結(jié)構(gòu) ipn2.9.5共混高聚物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響四類(lèi)光學(xué)性能熱性能提高韌性：增塑缺點(diǎn)、增韌優(yōu)點(diǎn)力學(xué)性能橡膠增韌塑料塑料、橡膠作用第三章 高分子的溶液性質(zhì)第一節(jié) 高聚物的溶解 3.1.1 高聚物溶解過(guò)程的特點(diǎn) 3.1.2 高聚物溶解過(guò)程的熱力學(xué)解釋 3.1.3 溶劑的選擇第二節(jié) 高分子溶液的熱力學(xué)性質(zhì). 3.2.1 flory-huggins高分子溶液理論3.2.2 flory溫區(qū)(溫度)的提出第四節(jié) 高分子濃溶液 3.4.1 高聚物的增塑 3.4.2 紡絲液 3.4.3 凝放和凍膠第六節(jié) 共混聚合物

30、的溶混性第七節(jié) 高分子溶液的流體力學(xué)性質(zhì) 2.7.i 高分子在溶液中的擴(kuò)散 3.7.2 高分子在溶液中的粘性流動(dòng)第三章 高分子的溶液性質(zhì)高分子溶液（稀溶液 1，濃溶液，凝膠/凍膠， 增塑體系，相容共混體系）第一節(jié) 高聚物的溶解3.1.1 高聚物溶解過(guò)程的特點(diǎn)復(fù)雜： 分子量大、多分散，線形、支化、交聯(lián)，晶態(tài)、非晶態(tài)（1）溶解過(guò)程兩階段：溶脹溶劑滲入，體積膨脹溶解高分子均勻分散，均相體系（2）溶解度與 分子量、 溶脹度與 交聯(lián)度（3）晶態(tài)、非晶態(tài)的溶解 3.1.2 高聚物溶解過(guò)程的熱力學(xué)解釋自發(fā)進(jìn)行條件：fmhmtsm 0極性高聚物、極性溶劑hm 0 自發(fā)溶解非極性高聚物, 只有 hm tsm 才

31、能自發(fā)溶解高聚物溶度參數(shù)： 極限粘度值最大溶液溶度參數(shù)，實(shí)驗(yàn)方法摩爾引力常數(shù)f極性高聚物的溶解：溶度參數(shù)的極性部分和非極性部分都接近3.1.3 溶劑的選擇非晶態(tài)、非極性高聚物：溶度參數(shù)相近混合溶劑：非晶態(tài)、極性高聚物：溶度參數(shù)的極性部分和非極性部分都接近結(jié)晶性、非極性高聚物：結(jié)晶部分熔融、高分子與溶劑混合，只能提高溫度結(jié)晶性、極性高聚物： 如能與溶劑生成氫鍵，則可低溫溶解第二節(jié) 高分子溶液的熱力學(xué)性質(zhì).高分子溶液的穩(wěn)定性、溶解過(guò)程的可逆性，熱力學(xué)函數(shù)描述高分子溶液性質(zhì)理想溶液的混合熵：理想溶液的混合自由能：高分子溶液的熱力學(xué)性質(zhì)與理想溶液的偏差有兩個(gè)方面：1 相互作用能都不相等，所以混合熱02

32、. 多種構(gòu)象，排列方式來(lái)得多，混合熵sm sm i3.2.1 flory-huggins高分子溶液理論高分子溶液的混合嫡 ：三點(diǎn)假定：1 x個(gè)鏈段組成，鏈段體積與溶劑分子體積相等2 高分于鏈柔性的，所有構(gòu)象具有相同的能量3 鏈段均勻分布，各鏈段占有任一格子的幾率相等高分子溶液的混合熱：高分子溶液的混合自由能和化學(xué)位： 1 huggins參數(shù)，高分子溶劑相互作用參數(shù)，1kt的物理意義3.2.2 flory溫區(qū)(溫度)的提出溫度的物理意義： t時(shí)，溶劑的過(guò)量化學(xué)位為0，即高分子溶液的溫度達(dá)到溫度時(shí)，其熱力學(xué)性質(zhì)與理想溶液無(wú)偏差。焓與熵都不是理想值，只是二者的效應(yīng)剛巧相互抵銷(xiāo)，條件、狀態(tài)、溶劑、溫度

33、解釋?zhuān)?1. 排斥體積2. 鏈段相互作用第四節(jié) 高分子濃溶液3.4.1 高聚物的增塑增塑劑：增塑劑分類(lèi)：增塑劑增塑機(jī)理：鏈間相互作用減弱非極性增塑劑、非極性聚合物：溶劑化、距離，作用力、摩擦力，tg高彈態(tài)在低溫出現(xiàn)。增塑劑體積,增塑作用極性聚合物：極性基團(tuán)、氫鍵物理交聯(lián)點(diǎn)，極性增塑劑極性基團(tuán)與聚合物相互作用，破壞物理交聯(lián)點(diǎn)鏈段運(yùn)動(dòng)定得以實(shí)現(xiàn)。tg的降低 增塑劑摩爾數(shù)增塑劑的選擇：互溶性有效性耐久性外增塑、內(nèi)增塑：3.4.2 紡絲液溶液紡絲原因：紡絲溶劑的要求：良溶劑、沸點(diǎn)適中、毒性和燃爆性、來(lái)源價(jià)格回收油漆溶劑要求3.4.3 凝膠和凍膠凍膠：凝膠：凝膠溶脹比q：第六節(jié) 共混聚合物的溶混性也是溶

34、液，完全混溶 f 0第七節(jié) 高分子溶液的流體力學(xué)性質(zhì) 3.7.2 高分子在溶液中的粘性流動(dòng)第四章 高聚物的分子量第一節(jié) 高聚物分子量的統(tǒng)計(jì)意義 4.1.1平均分子量 4.1.2 平均分子量與分布函數(shù) 4.1.3 分子量分布寬度第二節(jié) 高聚物分子量的測(cè)定.4.2.1 端基分析 4.2.2 沸點(diǎn)升高和冰點(diǎn)降低 4.2.3 膜滲透壓 4.2.5 光散射 4.2.6 小角激光光散射(lalls) 4.2.8 粘度 4.2.9 凝膠色譜聚合物分子量對(duì)性能的影響：聚合物分子量研究的意義第一節(jié) 高聚物分子量的統(tǒng)計(jì)意義4.1.1平均分子量總質(zhì)量w，總摩爾數(shù)n，種類(lèi)數(shù)i, 第i種分子：mi,ni,wi,wi,n

35、inin;wiw;wi1,ni1;winimimn = w/n = nimi/ni = nimimw = nimi2/nimi = wimi/wi = wimi=-1 m= mn ; =1 m=mwmn m 后向光強(qiáng)圖（411），3無(wú)規(guī)線團(tuán)光散射公式：數(shù)據(jù)處理：4步：zimmer圖4.2.6 小角激光光散射(lalls)當(dāng)很小時(shí)，cos值對(duì)角度的依賴(lài)性很小。因此，數(shù)據(jù)處理不須對(duì)角度外推，只領(lǐng)在不同濃度下測(cè)定 r，以kc r對(duì)濃度c作圖，其截距即為1m，斜率為第二維利系數(shù)a2的二倍與前節(jié)相同，這里所得到的分子量也是重均分子量4.2.8 粘度粘度：與聚合物的分子量有關(guān)，卻也決定于聚合物分子的結(jié)構(gòu)、

36、形態(tài)和在溶劑中的擴(kuò)張程度粘度法的優(yōu)缺點(diǎn)：粘度的定義： = f/a= dv/ds = / 數(shù)值相當(dāng)于單位面積、單位流速梯度時(shí)兩層液體間的內(nèi)摩擦力，單位pa.s或p相對(duì)粘度：r = /0 增比粘度：sp = r-1比濃粘度：sp/c = (r-1)/c比濃對(duì)數(shù)粘度：lnr /c = ln(sp +1)/c特性/極限粘度：mark-houwink方程： = km粘度的測(cè)定：毛細(xì)管粘度計(jì)： p =gh = (p.r/2l)/(4q/r3) = pr4t/8lv = ghr4t/8lv = atr =t /t0 sp = r-1 = (t-t0)/to- m 關(guān)系式的訂定： lg = lgk + lgm

37、斜率，截距 k k、物理意義表44溶液粘度：落球 4.2.9 凝膠色譜第五章 高聚物的分子量分布第節(jié) 分子量分布的表示方法 5.1.1 圖解表示 5.1.2 分布函數(shù)第二節(jié) 基于相平衡的分級(jí)方法5.2.i 高分子溶液的相分離5.2.3 分級(jí)實(shí)驗(yàn)方法第三節(jié) 凝膠色譜法5.3.1 基本原理 5.3.2 儀器 5.3.5 實(shí)驗(yàn) 5.3.6 數(shù)據(jù)處理第四節(jié) 凝膠色譜的特殊應(yīng)用5.4.1 凝膠色譜與小角激光光散射聯(lián)用. 5.4.2 高聚物長(zhǎng)鏈支化度的測(cè)定 5.4.3 共聚構(gòu)組成分布與mwd的測(cè)定分子量分布研究的意義：物性、加工性能，反應(yīng)機(jī)理 第節(jié) 分子量分布的表示方法分子量分布：聚合物試樣中各級(jí)份含量與分子量的關(guān)系5.1.1 圖解表示離散型：分級(jí)，wimi分子量重量微分分布函數(shù)：w(m)m分子量重量積分分分布函數(shù)：i(m)m5.1.2 分布函數(shù)第二節(jié) 基于