緒論-高分子物理課件

高分子物理

PolymerPhysics高分子物理

PolymerPhysics1第一節(jié)前言一、高分子的起源和發(fā)展第一節(jié)前言一、高分子的起源和發(fā)展21）Goodyear和天然橡膠的硫化（1839）固特異輪胎，至今世界馳名學(xué)徒出身的Goodyear啟示：身份不是最重要的，重要的是逆境中不斷探索的精神1800年生，16歲在五金店學(xué)徒，1830年破產(chǎn)，1834年參觀，1839年發(fā)明，1898年，弗蘭克.克伯林1）Goodyear和天然橡膠的硫化（1839）固特異輪胎，32）賽璐珞的發(fā)明和舍拜恩及Hyatt1846年舍拜恩發(fā)明硝酸纖維素(nitrocellous)“裙子著火”引起的發(fā)明。啟示：要做一個(gè)有心人2）賽璐珞的發(fā)明和舍拜恩及Hyatt啟示：要做一個(gè)有心人420多年后的1869年Hyatt將其成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)化生產(chǎn)賽璐珞的發(fā)明實(shí)驗(yàn)室成果的轉(zhuǎn)化還需要大量辛苦的工作Hyatt臺(tái)球生產(chǎn)代替象牙約翰·海厄特，研究象牙代用品臺(tái)球，硝化纖維素膜脆性大，把樟腦加進(jìn)火棉膠溶液里－賽璐璐20多年后的1869年Hyatt將其成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)5賽璐珞制品賽璐珞制品63)、酚醛樹(shù)脂的發(fā)明和Baekeland1904年，查閱Bayer（1905年Nobel獎(jiǎng)）的文獻(xiàn)時(shí)大膽懷疑Bayer的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，1907年制備出了酚醛樹(shù)脂。Baekland1872，拜耳發(fā)現(xiàn)，1907年，貝克蘭，查閱資料合成了酚醛樹(shù)脂Bayer，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者你是權(quán)威，我也不怕！？3)、酚醛樹(shù)脂的發(fā)明和Baekeland1904年，查閱Ba7第一個(gè)工業(yè)化的高分子材料第一種人工合成的高分子材料－Bakelite，它就是人們熟知的酚醛樹(shù)脂，俗稱(chēng)“電木”“膠木”。第一個(gè)第一種人工合成的高分子材料－Bakeli84）高分子學(xué)說(shuō)的建立Staudinger1920年，Staudinger發(fā)表了“論聚合”，標(biāo)志著高分子學(xué)說(shuō)的建立。但直到1930年，才真正被接受。30年代末才被大眾接受。此后開(kāi)始了合成高分子材料時(shí)代，高分子化學(xué)得到迅速發(fā)展。1953年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。Staudinger敢于創(chuàng)新才會(huì)做出成績(jī)粘度與分子量的關(guān)系，又是縮聚反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)者，發(fā)表論文600多篇4）高分子學(xué)說(shuō)的建立Staudinger1920年，Stau91、縮聚反應(yīng)和Carothers：1930-1940年間，尼龍的發(fā)明和縮聚反應(yīng)理論的創(chuàng)立。風(fēng)靡一時(shí)的尼龍襪Carothers二、高分子發(fā)展上的幾個(gè)重要事件1928，杜邦成立了基礎(chǔ)化學(xué)研究所，32歲的卡羅瑟斯任所長(zhǎng)，1930發(fā)現(xiàn)聚酯，但熔點(diǎn)低，不穩(wěn)定，1935年合成了PA661、縮聚反應(yīng)和Carothers：1930-1940年間，尼10Flory數(shù)學(xué)和物理的知識(shí)是多么重要啊2、高分子溶液理論和分子量的測(cè)定①1937：縮聚與加聚機(jī)理；②1942：高分子溶液似晶格理論；③1945：高分子溶液的排除體積理論；1974年諾貝爾獎(jiǎng)Flory數(shù)學(xué)和物理的知識(shí)是多么重要啊2、高分子溶液理論和分113、Ziegler和Natta配位聚合反應(yīng)20世紀(jì)五十年代中期，低壓PE、等規(guī)PP聚合反應(yīng)成功（1963年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）ZieglerNatta基礎(chǔ)研究與工業(yè)化的完美結(jié)合HDPE：1953↗1955；iPP：1954↗19573、Ziegler和Natta配位聚合反應(yīng)20世紀(jì)五十年代中124、Merrifield和功能高分子的發(fā)展70年代，固相有機(jī)合成創(chuàng)立，研究多肽合成；1984年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。交叉學(xué)科中的典范梅里菲爾德，生物學(xué)家4、Merrifield和功能高分子的發(fā)展70年代，固相有機(jī)135、液晶高分子Pierre-GillesdeGennesTheNobelPrizeinPhysics199160年代到70年代，把研究簡(jiǎn)單系統(tǒng)中有序現(xiàn)象的方法應(yīng)用到更為復(fù)雜的物質(zhì)態(tài)，特別是推廣到液晶和聚合物上，為物理學(xué)研究開(kāi)拓了新領(lǐng)域。于1991年獲獎(jiǎng)。交叉學(xué)科中的又一典范P.G.德詹尼斯5、液晶高分子Pierre-GillesdeGennes146、導(dǎo)電高分子70年代開(kāi)始研究導(dǎo)電高分子，三個(gè)代表人物。2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)對(duì)傳統(tǒng)的挑戰(zhàn)和精誠(chéng)合作Heeger黑格Macdiarmid馬克迪爾米德Shirakawa白川英樹(shù)

6、導(dǎo)電高分子70年代開(kāi)始研究導(dǎo)電高分子，三個(gè)代表人物。2015高分子科學(xué)高分子科學(xué)至少有三個(gè)分支：高分子化學(xué)高分子物理高分子工程合成工藝及設(shè)備成型工藝及設(shè)備二、高分子物理研究對(duì)象和內(nèi)容

高分子化學(xué)的主要內(nèi)容：

Rp合成工藝條件產(chǎn)品機(jī)理Mn高分子科學(xué)合成工藝及設(shè)備成型工藝及設(shè)備二、高分子物理研究對(duì)象16高分子學(xué)科：合成結(jié)構(gòu)應(yīng)用性能高分子化學(xué)分子設(shè)計(jì)成型加工高分子物理9/12/2023版權(quán)所有化工學(xué)院17高分子學(xué)科：合成結(jié)構(gòu)應(yīng)用性能高分子化學(xué)分子設(shè)計(jì)成型加工高分子——高分子物理研究對(duì)象討論高分子的結(jié)構(gòu)和性能，并通過(guò)研究分子運(yùn)動(dòng)來(lái)揭示結(jié)構(gòu)與性能之間內(nèi)在聯(lián)系以及它們的基本規(guī)律，從而對(duì)高分子的合成材料的成型加工、測(cè)試、改性提供理論依據(jù)。高分子物理核心：結(jié)構(gòu)決定性能WHAT?——高分子物理研究對(duì)象討論高分子的結(jié)構(gòu)和性能，并通18——研究方法

決定結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的內(nèi)在因素在于高分子的運(yùn)動(dòng)及相互作用，探索各種環(huán)境下高分子各運(yùn)動(dòng)單元的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以分子運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)討論各領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際問(wèn)題乃是高分子物理學(xué)的精髓。

學(xué)習(xí)高分子物理的兩條主線(xiàn)：

結(jié)構(gòu)決定性能高分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)HOW?——研究方法

決定結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的內(nèi)在因素在于高19

粘彈性力學(xué)性能高彈性流變

高分子物理主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)分子運(yùn)動(dòng)性能近程遠(yuǎn)程凝聚態(tài)各種轉(zhuǎn)變（包括玻璃化轉(zhuǎn)變等）光學(xué)性能電性能9/12/2023版權(quán)所有化工學(xué)院20粘彈性力學(xué)性能高彈性流變高分子物理主要內(nèi)經(jīng)典教材：1、《高分子物理》何曼君等編，復(fù)旦大學(xué)出版社2、《高聚物的結(jié)構(gòu)與性能》馬德柱，何平笙等編，科學(xué)出版社3、《現(xiàn)代高分子物理學(xué)》殷敬華，莫志深主編，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、《高分子物理學(xué)習(xí)與指導(dǎo)》董炎明，胡曉蘭編，科學(xué)出版社經(jīng)典教材：1、《高分子物理》何曼君等編，復(fù)旦大學(xué)出21第二節(jié)國(guó)內(nèi)高分子學(xué)科現(xiàn)狀（1）高分子物理化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科：

北京大學(xué)

復(fù)旦大學(xué)

吉林大學(xué)

南京大學(xué)

南開(kāi)大學(xué)浙江大學(xué)

中山大學(xué)材料學(xué)一級(jí)博士點(diǎn)浙大四川大學(xué)

華南理工哈工大

第二節(jié)國(guó)內(nèi)高分子學(xué)科現(xiàn)狀（1）高分子物理化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科22北京大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介中科院院士1人，教授5人，副教授6人。學(xué)術(shù)帶頭人及其專(zhuān)業(yè)方向：周其鳳（院士）－液晶高分子；陳爾強(qiáng)－高分子凝聚態(tài)物理；曹維孝－感光性高分子；鄒德春－有機(jī)發(fā)光功能材料的結(jié)構(gòu)與物性宛新華－具有控制結(jié)構(gòu)與形狀的高分子的合成及功能化北京大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介23吉林大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介中科院院士1人，教授28人，副教授7人，講師9人。（長(zhǎng)江特聘教授2人）學(xué)術(shù)帶頭人及其專(zhuān)業(yè)方向：沈家驄（院士）－大分子的納米結(jié)構(gòu)與組裝；楊柏－納、微尺度有序結(jié)構(gòu)的組裝與功能化；馬於光－有機(jī)/高分子共軛半導(dǎo)體材料的設(shè)計(jì)與合成研究；王策－多相納米復(fù)合材料和一維有機(jī)納米功能材料；田文晶－有機(jī)高分子光電功能材料的設(shè)計(jì)合成及性能研究；吉林大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介24復(fù)旦大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介中科院院士2人，教授18人，副教授14人。（長(zhǎng)江特聘教授2人）學(xué)術(shù)帶頭人及其專(zhuān)業(yè)方向：楊玉良（院士）－高分子凝聚態(tài)物理及聚合反應(yīng)新方法；江明（院士）－高分子間的相互作用和分子組裝；邵正中－從高分子科學(xué)的角度對(duì)蠶絲和蜘蛛絲及相應(yīng)絲蛋白的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行研究；史安昌－運(yùn)用統(tǒng)計(jì)物理方法研究高分子凝聚態(tài)；復(fù)旦大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介25南京大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介中科院院士1人，教授7人，副教授12人，講師5人。學(xué)術(shù)帶頭人及其專(zhuān)業(yè)方向：程镕時(shí)（院士）－高分子物理（程镕時(shí)公式）；薛奇－功能導(dǎo)電聚合物和高分子的構(gòu)象及相行為；陳慶民－多相高分子材料結(jié)構(gòu)與性能；陸云－導(dǎo)電復(fù)合材料；南京大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介26南開(kāi)大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介中科院院士1人，教授9人，副教授34人。學(xué)術(shù)帶頭人及其專(zhuān)業(yè)方向：何炳林（資深院士）－離子交換樹(shù)脂和大孔新型吸附樹(shù)脂；陳永勝－有機(jī)高分子功能材料及器件張會(huì)旗－可控活性聚合；張擁軍－生物醫(yī)用高分子材料；宓懷風(fēng)－復(fù)合材料；南開(kāi)大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介27浙江大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介中科院院士1人，教授23人，副教授23人。學(xué)術(shù)帶頭人及其專(zhuān)業(yè)方向：沈之荃（院士）－過(guò)渡金屬和稀土絡(luò)合催化聚合；鄭強(qiáng)－復(fù)合材料；范志強(qiáng)－茂金屬催化劑與烯烴聚合；王利群－生物醫(yī)用高分子材料；浙江大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介28中山大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介教授12人，副教授12人。學(xué)術(shù)帶頭人及其專(zhuān)業(yè)方向：章明秋－功能聚合物復(fù)合材料；伍青－高分子優(yōu)質(zhì)材料與功能高分子；盧江－可控聚合（陽(yáng)離子、自由基活性聚合）；符若文－功能纖維及炭氣凝膠；許家瑞－高聚物改性及聚合物復(fù)合材料；中山大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介29四川大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介中科院院士1人，長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授2人，國(guó)家杰出青年基金獲得者2人。學(xué)術(shù)帶頭人及其專(zhuān)業(yè)方向：傅強(qiáng)－高分子共混改性、納米復(fù)合增強(qiáng)增韌、聚合物成型加工；李忠明－從事聚合物加工、形態(tài)、結(jié)構(gòu)與性能研究；李光憲－高分子材料加工基礎(chǔ)、多組分高分子相行為與形態(tài)控制、高分子材料老化行為和壽命預(yù)測(cè)；四川大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介30華南理工大學(xué)高分子簡(jiǎn)介中科院院士2人、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”1人。程镕時(shí)—長(zhǎng)期致力于高分子基本物理問(wèn)題的研究，對(duì)高分子溶液粘度理論的發(fā)展、高分子基本物理圖像的認(rèn)識(shí)等做出了貢獻(xiàn)。曹鏞—有機(jī)固體,導(dǎo)電聚合物的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系及發(fā)光材料與器件研究。童真—從事高分子基礎(chǔ)科學(xué)與功能高分子材料的研究開(kāi)發(fā)。羅遠(yuǎn)芳—從事分子結(jié)構(gòu)與性能、高分子改性與復(fù)合材料方面研究。華南理工大學(xué)高分子簡(jiǎn)介31東華大學(xué)材料學(xué)院簡(jiǎn)介院士一名，長(zhǎng)江學(xué)者5名，杰青3名，學(xué)術(shù)帶頭人及其專(zhuān)業(yè)方向：郁銘芳－化學(xué)纖維、高性能纖維材料、非織造技術(shù)；卿鳳翎－有機(jī)氟化學(xué),紡織化學(xué)；孫剛－高分子結(jié)晶,高分子納米材料；劉向陽(yáng)－生物物理、仿生材料結(jié)晶動(dòng)力學(xué)、納米科技、晶體生長(zhǎng)；徐堅(jiān)－仿生高分子的構(gòu)筑、智能響應(yīng)及其特異性質(zhì)；東華大學(xué)材料學(xué)院簡(jiǎn)介32北京化工大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介雙聘院士3位，長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授2位，國(guó)家杰出青年基金1位。金日光－從事高分子物理、高分子材料改性、高分子材料流變相態(tài)學(xué)、第四統(tǒng)計(jì)力學(xué)、生命動(dòng)力學(xué)元素分布及性質(zhì)的研究；勵(lì)杭泉－乳液聚合，復(fù)合材料；武德珍－高分子材料改性；北京化工大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介33武漢理工大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘崗位教授3人、國(guó)家杰出青年基金獲得者4人、教育部跨（新）世紀(jì)人才15人。孫濤壘－功能納米界面材料，智能界面材料，生物界面材料；傅正義－結(jié)構(gòu)/功能一體化陶瓷與復(fù)合材料；張清杰－先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)及應(yīng)用；蘇寶連—等級(jí)孔復(fù)合材料，生命復(fù)合材料；武漢理工大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介34湘潭大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介學(xué)術(shù)帶頭人及其專(zhuān)業(yè)方向：張海良－高分子液晶與超分子有序態(tài)構(gòu)筑；譚松庭－光電功能高分子材料；蔡遠(yuǎn)利－Raft可控活性自由基聚合；黎華明－高分子修飾碳納米管；戴文利－高分子成型與流變學(xué)；湘潭大學(xué)高分子學(xué)科簡(jiǎn)介35附：重要高分子科學(xué)期刊ProgressinPolymerScienceMacromoleculesMacromol.RapidCommun.JornalofPolymerSciencePolymerJournalofPolymerScienceMacromol.Chem.Phys.PolymerInternationalJournalofAppliedPolymerScienceMacromol.Symp.PolymerBulletinPolymerJournal高分子通訊高分子學(xué)報(bào)附：重要高分子科學(xué)期刊36第三節(jié)高分子的定義1、定義：分子量超過(guò)一萬(wàn)的分子叫高分子。分子量很大的分子，包括分子結(jié)構(gòu)沒(méi)有固定重復(fù)規(guī)律的那種分子，如酶、胰島素等。高聚物Polymer通常指組成單位互相多次重復(fù)連接而成的那種物質(zhì)。IUPAC于1994對(duì)高分子的定義有兩個(gè)：大分子Macromolecule第三節(jié)高分子的定義1、定義：分子量超過(guò)一萬(wàn)的分子叫高分子372、高分子與有機(jī)小分子的差別：有機(jī)小分子化合物：高分子化合物：1、分子量?。?、分子量大；2、分子量固定；2、分子量是平均值；3、純凈物；3、同系物的混合物；4、具有氣、固、液三態(tài)；4、僅具有固、液兩態(tài)；5、有固定熔點(diǎn)、沸點(diǎn)；5、熔融溫度為一個(gè)范圍；6、性質(zhì)單一；6、性質(zhì)與分子量、分子量分布、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)；2、高分子與有機(jī)小分子的差別：有機(jī)小分子化合物：38第四節(jié)高分子物理的研究?jī)?nèi)容（Containofpolymerphysics）高分子結(jié)構(gòu)構(gòu)象聚集態(tài)結(jié)構(gòu)近程結(jié)構(gòu)（一級(jí)結(jié)構(gòu)）遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)（二級(jí)結(jié)構(gòu)）構(gòu)造（化學(xué)結(jié)構(gòu)）構(gòu)型分子大?。ǚ肿恿浚╂溄Y(jié)構(gòu)柔順性晶態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)取向態(tài)結(jié)構(gòu)液晶態(tài)結(jié)構(gòu)織態(tài)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)更高級(jí)結(jié)構(gòu)一、聚合物的結(jié)構(gòu)（Structureofpolymer）第四節(jié)高分子物理的研究?jī)?nèi)容高分子結(jié)構(gòu)構(gòu)象聚集態(tài)結(jié)構(gòu)近程結(jié)39二、聚合物的性質(zhì)（PropertiesofPolymer）1、