湖北大学材料科学与工程学院 高分子物理 Polymer Physics 主讲教师: 蒋 涛 教授 王国成 讲师

人类的文明史 = 材料的发展史

材料包括： 金属材料 无机非金属材料 有机高分子材料 复合材料 高分子概念的形成和高分子科学的出现始于20世纪20年代，但高分子材料是近50年发展最快的材料

高分子科学与工程 的三个基础性分支学科 高分子化学 高分子物理 （结构与性能关系研究） 高分子工程 （聚合反应工程和高分子成型） 功能高分子材料与技术

高分子物理 绪论 ？What 研究对象 ？How 研究方法 ？Why 研究目的

What? —— 研究对象 高分子(聚合物)与大分子 Polymer and Macromolecule 高分子材料

高分子按用途可分为： 塑料 橡胶 纤维 涂料与粘合剂 热固性塑料 (酚醛树脂、脲醛树脂) 热塑性塑料 (PE, PP, PVC, PS, PMMA, 尼龙) 橡胶 天然橡胶 (聚异戊二烯) 合成橡胶 (顺丁, 丁苯, 丁腈, 丁基橡胶) 纤维 腈纶 (PAN)、丙纶 (PP) 聚酯纤维 (PET)、尼龙 涂料与粘合剂 高分子按用途可分为：

History of Polymers 15世纪，天然橡胶，Mayan 1839年，天然橡胶的硫化，C. Goodyear 1869年，赛璐珞(Celluloid), J. W. Hyatt 1907年，酚醛塑料(Bakelite), Leo Baekeland 1920年，论聚合反应，Hermann Staudinger … PVC，Teflon(PTFE), PS，PE, 丁钠橡胶和丁苯橡胶 1938年，尼龙，W. Carothers; 聚酯纤维(1940) 1950’s, 低压PE和PP，Ziegler-Natta Catalyst … 各种功能高分子材料

Polymer Science and Nobel Prize 1953, Hermann Staudinger “for his discoveries in the field of macromolecular chemistry” H. Staudinger (1881-1965)

1963， Karl Ziegler and Giulio Natta "for their discoveries in the field of the chemistry and technology of high polymers"

1974, Paul J. Flory "for his fundamental achievements, both theoretical and experimental, in the physical chemistry of the macromolecules" Paul J. Flory (1910-1985)

1991, Pierre-Gilles de Gennes "for discovering that methods developed for studying order phenomena in simple systems can be generalized to more complex forms of matter, in particular to liquid crystals and polymers" Pierre-Gilles de Gennes (1932~ )

2000, Hideki Shirakawa, Alan J. Heeger and Alan G. MacDiarmid (1936~ ) Alan J. Heeger (1936~ ) Alan G. MacDiarmid (1927~ ) "for the discovery and development of conductive polymers"

how？—— 研究方法 聚合物结构与性能的关系 高分子物理是研究高分子的结构与性能及其关联的一门学科。决定结构与性能关系的内在因素在于高分子的运动及相互作用，探索各种环境下高分子各运动单元的运动规律，以分子运动的观点讨论各领域内的实际问题乃是高分子物理学的精髓。

高分子物理内容 •高分子的链结构 •高分子的凝聚态结构 •高分子溶液 •分子量及分子量分布 •聚合物的转变与松弛 •橡胶弹性 •聚合物的粘弹性 •聚合物的屈服与断裂 •聚合物的流变性能 •聚合物的其它性能

高分子结构与性能的联系 高分子的结构 高分子的性能 高分子的运动

高分子结构的内容 高分子的链结构 高分子的聚集态结构 指单个高分子链的结构，包括: 指多个高分子链的堆砌结构，包括： 单个高分子链的构造与构型 —— 一次结构 单个高分子链的大小、形态 —— 二次结构 高分子的聚集态结构 指多个高分子链的堆砌结构，包括： 非晶态、晶态、取向态、液晶态结构 —— 三次结构 织态结构(三次结构的再堆砌) —— 高次结构

高分子结构的特点 高分子量 线链状结构 分子量和分子尺寸的多分散性 结构的多层次性

高分子性能的特点 强大的分子间作用力 突出的熵效应 粘弹性

Why? —— 研究目的 发展高分子材料 •指导大分子设计 •指导加工

抗高温高压的塑料

高分子分离膜

人工肾

生物降解塑料 化学降解塑料 光降解塑料

考核方式 期中考试：40%（1—5章） 期末考试：50%（全部） 平时成绩：10%

教材与主要参考书 高分子物理 金日光 华幼卿 主编 高聚物的结构与性能 马德柱 何平笙 主编 高分子物理 何曼君 陈维孝 主编 高分子物理 金日光 华幼卿 主编 高聚物的结构与性能 马德柱 何平笙 主编 高分子物理 何曼君 陈维孝 主编 高分子物理 刘凤岐 汤心颐 编著 赛思高分子科学网 http://www.salspolymer.com Hands on PlasticsTM http://www.teachingplastics.org

预习内容 第一章 高分子链的结构 解决两个结构层次的问题 近程结构：化学组成 结合方式 远程结构：分子大小 分子形状 第一章 高分子链的结构 解决两个结构层次的问题 近程结构：化学组成 结合方式 远程结构：分子大小 分子形状 了解构型、构象、构造、均方末端距、链段、柔顺性等概念 掌握均方末端距、柔顺性表征的公式