1、高分子物理倪朝暉（）1教材：高分子物理（中山大學(xué) 符若文主編）參考書(shū)：高分子物理（北京化工大學(xué) 金日光主編） (第三版)高分子物理何曼君（復(fù)旦大學(xué)）高聚物結(jié)構(gòu)與性能（第二版）何平笙等（中國(guó)科技大學(xué)）高分子物理方正平等（浙江大學(xué)）高分子物理 蘭立文（西北工大）高分子物理（第二版）劉鳳歧等（吉林大學(xué)）高分子化學(xué)林尚安（中山大學(xué)） AN INTRODUCTION TO POLYMER PHYSICSDavid I. Bower (化學(xué)工業(yè)出版社) Principles of Polymer ChemistryPaul J.Flory2第一章 緒 論材料基本知識(shí)高分子的基本概念高分子的分類高分子的命名

2、高分子科學(xué)的發(fā)展史高分子科學(xué)研究對(duì)象3材料是現(xiàn)代文明的基石，是人類文明、社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料基本知識(shí)4什么是材料? 世界萬(wàn)物，凡于我有用者，皆謂之材料。材料具有一定性能，可以用來(lái)制作器件、構(gòu)件、工具、裝置等物品的物質(zhì)。廣義的材料包括人們的思想意識(shí)之外的所有物質(zhì)(substance)材料存在于我們的周圍，與我們的生活、我們的生命息息相關(guān)。材料是人類文明、社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。5 人類社會(huì)發(fā)展的歷史階段常常用當(dāng)時(shí)主要使用的材料來(lái)劃分。： 100萬(wàn)年以前，原始人以石頭作為工具，稱舊石器時(shí)代 1萬(wàn)年以前，人類對(duì)石器進(jìn)行加工，進(jìn)入新石器時(shí)代。公元前5000年，人類進(jìn)入青銅器時(shí)代。公

3、元前1200年，人類進(jìn)入鐵器時(shí)代 19世紀(jì)中葉，現(xiàn)代平爐和轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的出現(xiàn)，使人類真正進(jìn)入了鋼鐵時(shí)代。 20世紀(jì)中葉以后，人工合成高分子材料問(wèn)世，進(jìn)入高分子材料時(shí)代。-僅半個(gè)世紀(jì)時(shí)間，高分子材料已與有上千年歷史的金屬材料并駕齊驅(qū)，并在年產(chǎn)量的體積上已超過(guò)了鋼，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防尖端科學(xué)和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料。61.按化學(xué)組成（或基本組成分類）2.按材料的性能分類3.按服役的領(lǐng)域分類4.按結(jié)晶狀態(tài)分類5.按材料的尺寸分類材料分類7按化學(xué)組成分類1.金屬材料2.無(wú)機(jī)非金屬材料3.高分子材料（聚合物）4.復(fù)合材料8金屬材料是由化學(xué)元素周期表中的金屬元素組成的材料?？煞譃橛梢环N金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)

4、（純金屬）；由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素構(gòu)成的合金。.金屬材料9.無(wú)機(jī)非金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料是由硅酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽、硫化物、硅化物、鹵化物等原料經(jīng)一定的工藝制備而成的材料。是除金屬材料、高分子材料以外所有材料的總稱。它與廣義的陶瓷材料有等同的含義。無(wú)機(jī)非金屬材料種類繁多，用途各異，目前還沒(méi)有統(tǒng)一完善的分類方法。一般將其分為傳統(tǒng)的（普通的）和新型的（先進(jìn)的）無(wú)機(jī)非金屬材料兩大類。10傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料主要是由SiO2及其硅酸鹽化合物為主要成分制成的材料，包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。此外，搪瓷(無(wú)機(jī)玻璃質(zhì)材料通過(guò)熔融凝于基體金屬上并

5、與金屬牢固結(jié)合在一起的一種復(fù)合材料) 、磨料、鑄石（以天然巖石或工業(yè)廢渣為主要原料，經(jīng)破碎、配料、熔化、燒注成型、結(jié)晶、退火等工藝制得的具有優(yōu)異耐磨耐腐性能的硅酸鹽結(jié)晶材料。 ）、碳素材料、非金屬礦（石棉、云母、大理石等）也屬于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料。11陶 瓷根據(jù)陶瓷坯體結(jié)構(gòu)及其基本物理性能的差異，陶瓷制品可分為陶瓷和瓷器。陶的燒結(jié)溫度低，瓷的燒結(jié)溫度高，用料也不一樣。陶器一般用粘土，少數(shù)也用瓷土，而瓷器是用瓷石或瓷土作胎;陶器制胎原料中含鐵量較高，一般呈紅色、褐色或灰色，且不透明；瓷器胎色為白色，具透明或半透明性。 陶瓷，是指以粘土為主要原料與其它天然礦物原料經(jīng)過(guò)粉粹混煉、成型、鍛燒等過(guò)程而

6、制成的各種制品。12玻 璃玻璃：一種較為透明的固體物質(zhì)，在熔融時(shí)形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過(guò)程中粘度逐漸增大并硬化而不結(jié)晶的硅酸鹽類非金屬材料。根據(jù)其形成網(wǎng)絡(luò)的組分不同可分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等，其網(wǎng)絡(luò)形成劑分為SiO2、B2O3和P2O5。普通玻璃化學(xué)氧化物的組成(Na2OCaO6SiO2),主要成份是二氧化硅。廣泛應(yīng)用于建筑物，用來(lái)隔風(fēng)透光，屬于混合物。玻璃是由熔體過(guò)冷所制得的非晶態(tài)材料。13水 泥水泥是指加入適量水后可成塑性漿體，既能在空氣中硬化又能在水中硬化，并能夠?qū)⑸?、石等材料牢固地膠結(jié)在一起的細(xì)粉狀水硬性材料。水泥的種類很多，按其用途和性能可分為：通用水泥、專用水泥和特

7、性水泥三大類；按其所含的主要水硬性礦物，水泥可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥以及以工業(yè)廢渣和地方材料為主要組分的水泥。目前水泥品種已達(dá)一百多種。14耐 火 材 料耐火材料是指耐火度不低于1580的無(wú)機(jī)非金屬材料。它是為高溫技術(shù)服務(wù)的基礎(chǔ)材料。盡管各國(guó)對(duì)其定義不同，但基本含義是相同的，即耐火材料是用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的機(jī)構(gòu)材料，以及用作工業(yè)高溫容器和部件的材料，并能承受相應(yīng)的物理化學(xué)變化及機(jī)械作用。大部分耐火材料是以天然礦石（如耐火粘土、硅石、菱鎂礦、白云母等）為原料制造的。15先進(jìn)（或新型）的無(wú)機(jī)非金屬材料先進(jìn)（或新型）的無(wú)機(jī)非金屬材料是用氧化物、氮化物、碳化鎢、硼化

8、物、硫化物、硅化物以及各種無(wú)機(jī)非金屬化合物經(jīng)特殊的先進(jìn)工藝制成的材料。主要包括先進(jìn)陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、無(wú)機(jī)涂層、無(wú)機(jī)纖維等。16.有機(jī)高分子材料（高聚物）高聚物是由一種或幾種簡(jiǎn)單低分子化合物經(jīng)聚合而組成的分子量很大的化合物。高聚物的種類繁多，性能各異，其分類的方法多種多樣。按高分子來(lái)源分為天然高分子材料和合成高分子材料；按材料的性能和用途可將高聚物分為橡膠、纖維、塑料和膠粘劑等。174 .復(fù)合材料復(fù)合材料的種類繁多，按基體材料分類，有金屬基復(fù)合材料，陶瓷基復(fù)合材料，水泥、混凝土基復(fù)合材料，塑料基復(fù)合材料，橡膠基復(fù)合材料等；按增強(qiáng)劑形狀可分為粒子、纖維及層狀復(fù)合材料；依據(jù)復(fù)合材料的性能可

9、分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料。復(fù)合材料是由兩種或兩種以上化學(xué)性質(zhì)或組織結(jié)構(gòu)不同的材料組合而成。復(fù)合材料是多相材料，主要包括基本相和增強(qiáng)相。基體相是一種連續(xù)相材料，它把改善性能的增強(qiáng)相固結(jié)成一體，并起傳遞應(yīng)力的作用；增強(qiáng)相起承受應(yīng)力和顯示功能作用。復(fù)合材料既能保持原組成材料的重要特色，又通過(guò)復(fù)合材料效應(yīng)使各組分的性能互相補(bǔ)充，或得原組分不具備的許多優(yōu)良性能。18材料分類-按材料的性能分類根據(jù)材料在外場(chǎng)作用下其性質(zhì)或性能對(duì)外場(chǎng)的響應(yīng)不同，材料可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料是指具有低抗外場(chǎng)作用而保持自己的形狀、結(jié)構(gòu)不變的優(yōu)良力學(xué)性能（強(qiáng)度和韌性等），用于結(jié)構(gòu)目的的材料。功能材料是具有優(yōu)良的電學(xué)

10、、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)功能及其相互轉(zhuǎn)化的功能，被用于非結(jié)構(gòu)目的的高科技術(shù)材料。19材料分類-按材料服役的領(lǐng)域來(lái)分類根據(jù)材料根據(jù)材料服役的技術(shù)領(lǐng)域可分為信息材料、航空航天材料、能源材料、生物醫(yī)用材料等。信息材料是指用于信息的探測(cè)、傳輸、顯示、運(yùn)算和處理的光電信息材料。航空航天材料主要包括新型金屬材料、燒蝕防熱材料和新型復(fù)合材料。生物醫(yī)用材料是一類合成物質(zhì)或天然物質(zhì)或這些物質(zhì)的復(fù)合，它能作用一個(gè)系統(tǒng)的整體或部分，在一定時(shí)期內(nèi)治療、增強(qiáng)或替換機(jī)體的組織、器官或功能。能源材料是指能源工業(yè)和能源技術(shù)所使用的材料，按使用目的不同分為新能源材料、節(jié)能材料和儲(chǔ)氫材料等。20材料分類-按材

11、料結(jié)晶狀態(tài)分類單晶材料是由一個(gè)比較完整的晶粒構(gòu)成的材料，如單晶纖維、單晶硅；多晶材料是由許多晶粒組成的材料，其性能與晶粒大小、晶界的性質(zhì)有密切的關(guān)系。非晶態(tài)材料是由原子或分子排列無(wú)明顯規(guī)律的固體材料，如玻璃、高分子材料。準(zhǔn)晶材料21材料分類-按材料的尺寸分類材料按材料的尺寸可分為零維材料、一維材料、二維材料、三維材料。零維材料即超微粒子。一維材料如光導(dǎo)纖維。二維材料如金剛石薄膜、高溫超導(dǎo)薄膜、半導(dǎo)體薄膜。三維材料即塊狀材料。22高 分 子也叫高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物，具有高的相對(duì)分子量(104106) ，其結(jié)構(gòu)必須是由多個(gè)重復(fù)單元所組成，并且這些重復(fù)單元實(shí)際上

12、或概念上是由相應(yīng)的小分子衍生而來(lái)。Polymer molecule, Macromolecule根據(jù)IUPAC1996年之建議：Excerpt from Pure Appl. Chem. 1996, 68, 2287 - 2311高 分 子 的 基 本 概 念聚氯乙烯聚乙烯醇實(shí)際上概念上23高 分 子小 分 子聚 合 反 應(yīng)Polymerization單 體合成聚合物的起始原料稱為單體，能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成單元的小分子，如PVC單體為氯乙烯。Monomer高 分 子 基 本 概 念方括號(hào)表示重復(fù)連接的意思，方括號(hào)內(nèi)是重復(fù)連接的單元，n代表重復(fù)單元數(shù)。24在大分子鏈中出現(xiàn)的

13、以單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的原子團(tuán)稱為結(jié)構(gòu)單元（構(gòu)成高分子主鏈，并決定主鏈結(jié)構(gòu)的最小原子組合）高分子主鏈上化學(xué)組成相同的最小原子組合。結(jié) 構(gòu) 單 元Constitutional Unit重 復(fù) 單 元Constitutional Repeating Unit, CRU高 分 子 基 本 概 念25與單體分子的原子種類和各種原子的個(gè)數(shù)完全相同、僅電子結(jié)構(gòu)有所改變的結(jié)構(gòu)單元。單 體 單 元Monomer(ic) Unit高 分 子 基 本 概 念26 高分子鏈的末端結(jié)構(gòu)單元。末 端 基 團(tuán)End GroupsCH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3聚乙烯：滌綸：高 分 子 基 本 概 念27由一種（真

14、實(shí)的、假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。如：均 聚 物Homopolymer氯乙烯單體“假設(shè)單體”：乙烯醇高 分 子 基 本 概 念生成均聚物的聚合反應(yīng)稱均聚反應(yīng) （Homopolymerization)。28由一種以上（真實(shí)的、假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反應(yīng)稱為共聚反應(yīng)。例如：丁苯橡膠共 聚 物Copolymer判別均聚物：聚合物分子有且只有一種結(jié)構(gòu)單元，該結(jié)構(gòu)單元可以由一種真實(shí)的或假設(shè)的單體衍生而來(lái)。高 分 子 基 本 概 念x, y為任意值，故在分子鏈上結(jié)構(gòu)單元的排列是任意的： M1M2M1M1M2M1M2M2M2 29高 分 子 基 本 概 念聚 合 度Degree o

15、f Polymerization高分子大小的度量。 以重復(fù)單元數(shù)為基準(zhǔn)： 以結(jié)構(gòu)單元數(shù)為基準(zhǔn)：聚合物是不同聚合度的同系物的混合物聚氯乙烯：尼龍-66：統(tǒng)計(jì)平均聚合度30高 分 子 基 本 概 念聚合物的分子量重復(fù)單元的分子量與重復(fù)單元數(shù)的乘積或結(jié)構(gòu)單元分子量與結(jié)構(gòu)單元數(shù)的乘積。M0：重復(fù)單元的分子量；M1：結(jié)構(gòu)單元的分子量； molecular weight：重復(fù)單元數(shù)；：結(jié)構(gòu)單元數(shù)。31聚合物的分子量及其分布聚合物最基本特征分子量大塑料分子量/萬(wàn)纖維分子量/萬(wàn)橡膠分子量/萬(wàn)HDPE6 30滌綸1.82.3天然橡膠2040PVC515尼龍-661.21.8丁苯橡膠1520PS1030維尼綸67

16、.5順丁橡膠2530PC26纖維素50100氯丁橡膠1012常用聚合物的分子量聚合物的分子量32聚合物的分子量及其分布聚合物作為材料許多優(yōu)良性能都與分子量有關(guān) 如：抗張強(qiáng)度(tensile strength)、 沖擊強(qiáng)度(impact strength)、 斷裂伸長(zhǎng)(breaking elongation) 可逆彈性(reversible elasticity)33聚合物的分子量及其分布分子量多大才算是高分子？ 其實(shí)，并無(wú)明確界限，一般- - - - - 1000 - - - - - - - - - - - - 10000 Mw Mv Mn，Mv略低于MwMn靠近聚合物中低分子量的部分，即低分

17、子量部分對(duì)Mn影響較大Mw靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量部分對(duì)Mw影響較大一般用Mw來(lái)表征聚合物比Mn更恰當(dāng)，因?yàn)榫酆衔锏男阅苋鐝?qiáng)度、熔體粘度更多地依賴于樣品中較大的分子43 聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高分子組成，這種同種聚合物分子長(zhǎng)短不一的特征稱為聚合物的多分散性。聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量分布多分散性單獨(dú)一種平均分子量往往不足以表征聚合物的性能 了解分子量分布的情況。44高分子的分子量及其分布 單分散性聚合物：d=1； 縮聚物（如聚酯、聚酰胺等）：d值較??； 加聚物（如聚丙烯腈、聚氯乙烯等）：d值較大； 陰離子聚合的聚苯乙烯：d值為1.021.20，可

18、作標(biāo)樣。 常見(jiàn)聚合物d值：250表征分子量分布寬度，比值越大，分布越寬。d=多分散性的表征方法（1）多分散系數(shù)（d）45高分子的分子量及其分布（2）分子量分布曲線分子量分布聚合物性能合成纖維：分布窄合成橡膠：分布寬以被分離的各級(jí)分的重量分率對(duì)平均分子量作圖，得到分子量重量分率分布曲線。可通過(guò)曲線形狀，直觀判斷分子量分布的寬窄46高分子的分子量及其分布分子量分布是影響聚合物性能的因素之一 分子量過(guò)高的部分使聚合物強(qiáng)度增加，但加工成型時(shí)塑化困難低分子量部分使聚合物強(qiáng)度降低，但易于加工不同用途的聚合物應(yīng)有其合適的分子量分布: 合成纖維 塑料薄膜 橡膠分子量分布可較寬分子量分布易窄47來(lái) 源天然高分子

19、：自然界天然存在的高分子。半合成高分子：經(jīng)化學(xué)改性后的天然高分子。主鏈元素（鏈原子）組成碳鏈高分子：主鏈（鏈原子）完全由C原子組成。雜鏈高分子：主鏈原子除C外，還含O,N,S等雜原子。元素有機(jī)高分子：主鏈原子由Si,B,Al,O,N,S,P等雜原子組成。合成高分子：由單體人工合成的高分子。高 分 子 的 分 類48碳鏈高分子雜鏈高分子元素有機(jī)高分子聚乙烯聚丙烯聚乙二醇尼龍6聚二甲基硅氧烷高 分 子 的 分 類49高 分 子 的 分 類 重要的碳鏈聚合物：50高 分 子 的 分 類 重要的雜鏈聚合物：51性 質(zhì) 和 用 途塑 料纖 維橡 膠涂 料膠粘劑功能高分子以聚合物為基礎(chǔ)，加入（或不加）各種

20、助劑和填料，經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料。具有可逆形變的高彈性材料。纖細(xì)而柔軟的絲狀物，長(zhǎng)度至少為直徑的100倍。高 分 子 的 分 類涂布于物體表面能成堅(jiān)韌的薄膜、起裝飾和保護(hù)作用的聚合物材料能通過(guò)粘合的方法將兩種以上的物體連接在一起的聚合物材料具有特殊功能與用途但用量不大的精細(xì)高分子材料52高 分 子 的 分 類熱塑性高分子 熱塑性高分子在受熱后會(huì)從固體狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變理論上可重復(fù)無(wú)窮多次?；蛘哒f(shuō)，熱塑性高分子是可以再生的。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和滌綸樹(shù)脂等均為熱塑性高分子。 根據(jù)高分子受熱后的形態(tài)變化 熱固性高分子 熱固性高分子在受熱后先轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)，進(jìn)一

21、步加熱則轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變是不可逆的。換言之，熱固性高分子是不可再生的。通過(guò)加入固化劑使流體狀轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀的高分子，也稱為熱固性高分子。 典型的熱固性高分子如：酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、不飽和聚酯、聚氨酯、硫化橡膠等。53I. 習(xí) 慣 命 名 法天然高分子一般有與其來(lái)源、化學(xué)性能與作用、主要用途相關(guān)的專用名稱。如纖維素（來(lái)源）、核酸（來(lái)源與化學(xué)性能）、酶（化學(xué)作用）。合成高分子（1）由一種單體合成的高分子：“聚”+ 單體名稱 如聚氯乙烯、聚乙烯等高 分 子 的 命 名54（2）由兩種單體通過(guò)縮聚反應(yīng)合成的高分子：“聚”+ 兩單體生成的產(chǎn)物名稱： 聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚己二酰己二胺 兩

22、單體名稱簡(jiǎn)稱加后綴“樹(shù)脂”： 酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂（3）合成橡膠： 一般為共聚物，從共聚單體中各取一字，后加“橡膠”： 丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠高 分 子 的 命 名55（4）由兩種單體通過(guò)鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物： 兩單體名稱或簡(jiǎn)稱之間 +“-”+“共聚物”：如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚產(chǎn)物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物”（5） “聚”+高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)： 指的是一類的高分子，而非單種高分子，如：高 分 子 的 命 名 含酰胺鍵CONH：聚酰胺(polyamide) 含酯鍵COO： 聚酯(polyester) 含醚鍵O： 聚醚(polyether) 含砜鍵-SO2- ： 聚砜(poly

23、sulfone)56（6）商品名： 尼龍（nylon）（聚酰胺）： 尼龍6（聚己內(nèi)酰胺） 尼龍66（聚己二酰己二胺） 尼龍610 （聚癸二酰己二胺） 尼龍1010 （聚癸二酰癸二胺） （前面數(shù)字表示二元胺的碳的數(shù)目，后面表示二元酸的碳的數(shù)目,只附一個(gè)數(shù)字表示內(nèi)酰胺或氨基酸的碳原子數(shù)） 綸（合成纖維）：滌綸(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯） 錦綸（尼龍6） 維尼綸（聚乙烯醇縮醛） 腈綸（聚丙烯腈） 氯綸（聚氯乙烯） 丙綸（聚丙烯）芳綸芳綸1414， Kevlar(凱芙拉)，聚對(duì)苯二酰對(duì)苯二胺纖維，外觀呈金黃色，貌似閃亮的金屬絲線 芳綸1313， Nomex 聚間苯二酰間苯二胺纖維高 分 子 的 命 名57高

24、 分 子 的 命 名ABS：丙烯腈(Acrylonitrile)-丁二烯(Butadiene)-苯乙烯(Styrene)共聚物SBR：丁苯橡膠(Styrene-Butadiene Rubber)EPR：乙丙橡膠(Ethylene-Propylene Rubber)EVA：乙烯(Ethylene)-醋酸乙烯(Vinyl Acetate)的共聚物（7）俗名：有機(jī)玻璃、玻璃鋼（由玻璃纖維增強(qiáng)的不飽和聚酯或環(huán)氧樹(shù)脂）58名稱俗名英文名稱俗名英文聚乙烯PEpolyethylene聚碳酸酯PCpolycarbonate聚丙烯PPpolypropylene聚丙烯酰胺PAMpolyacrylamide聚異丁烯

25、PIBpolyisobutylene聚丙烯酸甲酯PMApolymethyl acrylate聚苯乙烯PSpolystyrene聚甲基丙烯酯甲酯PMMApolymethylmethacrylate聚氯乙烯PVCPolyvinyl chloride聚醋酸乙烯PVAcpolyvinyl acetate聚四氟乙烯PTFEpolytetrafluoroethylene聚乙烯醇PVApolyvinyl alcohol聚丙烯酸PAApolyacrylic acid聚丁二烯PBpolybutadiene聚酯PETpolyester聚丙烯腈PANpolyacrylnitrile59II. IUPAC系統(tǒng)命名法(

26、1) 確定重復(fù)結(jié)構(gòu)單元；(2) 按規(guī)定排出重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中的二級(jí)單元循序：規(guī)定主鏈上帶取代基的C原子寫(xiě)在前，含原子最少的基團(tuán)先寫(xiě)；(3) 給重復(fù)結(jié)構(gòu)單元命名：按小分子有機(jī)化合物的IUPAC命名規(guī)則給重復(fù)結(jié)構(gòu)單元命名；(4) 在重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的命名加以前綴“聚”。高 分 子 的 命 名60重復(fù)結(jié)構(gòu)單元為：11-氯代乙烯聚OCH2CH2聚氧化乙烯Poly(1-chloroethylene)舉 例高 分 子 的 命 名OCH2CH2（ )n61高 分 子 的 命 名聚 (1苯基乙烯 )Poly(1-phenylethylene) 聚1-(甲氧基羰基)-1-甲基乙烯 Poly1-(methoxycarbo

27、nyl)-1-methyl ethylene 聚(亞胺基六次甲基亞胺基己二酰） Poly(iminohexamethylene imino adipoyl)62高分子科學(xué)的發(fā)展 遠(yuǎn)古時(shí)期天然高分子材料已得到應(yīng)用 （皮毛、天然橡膠、 棉花、蟲(chóng)膠、蠶絲、木材等） 15世紀(jì)，美洲瑪雅人用天然橡膠做容器，雨具等生活用品。 19世紀(jì)中期到后期天然高分子的改性和加工工藝得到開(kāi)發(fā) 1839年美國(guó)人Goodyear發(fā)明了天然橡膠的硫化 1855年英國(guó)人Parks實(shí)現(xiàn)硝化纖維產(chǎn)業(yè)化 1870年Hyatt制得賽璐珞塑料（硝化纖維+樟腦+乙醇高壓共熱） 1887年，法國(guó)人Chardonnet用硝化纖維素的溶液進(jìn)行紡

28、絲，制得了第一種人造絲。 高分子材料種類的涌現(xiàn)63高分子科學(xué)是一門(mén)新興的學(xué)科，是在人們長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來(lái)的。高分子科學(xué)的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)時(shí)期：高分子科學(xué)的發(fā)展641. 蒙 昧 期19世紀(jì)的中葉以前，木材、棉、麻、絲、毛、漆、橡膠、皮革和各種樹(shù)脂等天然高分子材料都已經(jīng)在人們的生活和生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。有些加工方法改變了天然高分子的化學(xué)組成，如橡膠的硫化(1839)、皮革的揉制、棉麻的絲光處理，以及把天然纖維制成人造絲、賽璐珞(1868)等。盡管這些技術(shù)取得了重要的結(jié)果和豐富的經(jīng)驗(yàn)，然而，人們只知道使用、加工，不知道化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)。652萌 芽 期自19世紀(jì)的后

29、期，人們開(kāi)始研究天然高分子的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài)學(xué)。還有意無(wú)意地合成了一批化合物。它們通常是粘稠的液體或無(wú)定形粉末，無(wú)法純化和分析，被當(dāng)作廢物拋棄。有些高分子化合物雖然得到應(yīng)用，但是人們只知道它是“材料”，并不知道它是“高分子”。662萌 芽 期1877年，Kekule就曾指出：絕大多數(shù)與生命直接聯(lián)系在一起的天然有機(jī)物蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素可以由很長(zhǎng)的鏈組成，并且這種特殊的結(jié)構(gòu)決定它們具有特殊的性質(zhì)。但被當(dāng)時(shí)有機(jī)化學(xué)和膠體化學(xué)的聲音掩蓋。672萌 芽 期當(dāng)時(shí)，有機(jī)化學(xué)家可以熟練地合成和提純小分子有機(jī)物，并分析它們的組成；準(zhǔn)確地測(cè)定它們的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和分子量等。但是，當(dāng)他們遇到高分子時(shí)，就束手無(wú)策了

30、。這種粘糊糊的東西，不能用已往的手段提純和分析，它們不能升華和結(jié)晶，也沒(méi)有固定的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，甚至連表征化合物的最重要的參數(shù)-分子量也捉摸不定。因此，有機(jī)化學(xué)家們認(rèn)為這種物質(zhì)不是純粹的化合物，而是由小分子通過(guò)“次價(jià)”力結(jié)合而成的聚集體，有不少人認(rèn)為這種物質(zhì)的溶液是膠體體系。 682萌 芽 期1893年，F(xiàn)ischer將氨基酸逐個(gè)連接成多肽，制備了聚合度為30的單分散多肽，證明多肽是由許多氨基酸單元通過(guò)正常的CONH化學(xué)鍵相連而成的線型長(zhǎng)鏈分子，這一工作孕育了高分子學(xué)說(shuō)的基本思想。693. 爭(zhēng) 鳴 期1920年，H.Staudinger(德)發(fā)表了他的劃時(shí)代的文獻(xiàn)論聚合，提出了鏈結(jié)構(gòu)模型。它們是由

31、共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)起來(lái)的大分子，但分子的長(zhǎng)度不完全相同，所以不能用有機(jī)化學(xué)中純粹化合物的概念來(lái)理解大分子。這些大分子是許多同系物的混合物，它們彼此結(jié)構(gòu)相似，性質(zhì)差別很小，難以分離。703. 爭(zhēng) 鳴 期然而，由于高分子的降解和當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)方法的粗糙，使分子量的測(cè)定不能重復(fù)，這又給那些膠體締合論者找到了反對(duì)大分子學(xué)說(shuō)的借口。他們認(rèn)為用溶液的依數(shù)性所測(cè)得的不是溶質(zhì)的分子量，而是膠粒的重量，因膠粒不穩(wěn)定，所以結(jié)果不重復(fù)。這樣，雙方觀點(diǎn)相持不下。 713. 爭(zhēng) 鳴 期此后，人們改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)滲透壓，端基分析法測(cè)定高分子化合物的分子量，所得結(jié)果一致。用超離心機(jī)把含有蛋白質(zhì)的膠體溶液在不同的溫度和不同的鹽溶液中進(jìn)

32、行超離心分析時(shí)，證明分子量是均一的。電泳法研究結(jié)果表明，對(duì)于一定的蛋白質(zhì)，每單位質(zhì)量所帶的電荷數(shù)總是相等的。另外，也成功地獲得了尿素酶的結(jié)晶。這許多發(fā)現(xiàn)都是用膠體締合的理論所不能解釋的。因此，在1930年初，才認(rèn)識(shí)到在有機(jī)膠體中所遇到的是真正的高分子。723. 爭(zhēng) 鳴 期1932年，Staudinger提出了溶液粘度與分子量的關(guān)系式。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，雄辯地證明了大分子的存在。30年代末期，高分子學(xué)說(shuō)終于戰(zhàn)勝了膠體締合論。從此，高分子科學(xué)進(jìn)入了發(fā)展。 734. 發(fā) 展 期當(dāng)高分子理論促進(jìn)了合成高分子工業(yè)的發(fā)展后，出現(xiàn)了一大批商品化的合成材料，這些合成高分子（合成材料）的出現(xiàn)，又為理論研究提供

33、了大量的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和積累了豐富的數(shù)據(jù)，促進(jìn)了高分子物理的迅速發(fā)展。744. 發(fā) 展 期1935年，杜邦公司Carothers第一次用人工方法制成合成纖維（縮合聚合）尼龍661953年 Ziegler（德） 定向聚合 HDPENatta（意）改進(jìn)催化劑 等規(guī)PPOstwald和Svedberg用擴(kuò)散、沉降、粘度和濁度的測(cè)定，建立了高分子溶液定量研究的基礎(chǔ)Scherrer用X射線衍射研究聚合物材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)75滌綸，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）尼龍66（聚己二酰己二胺）1940年，英國(guó)的溫費(fèi)爾德761953年德國(guó)人齊格勒 TiCl4+Al(C2H5)3低壓聚乙烯；意大利人納塔 TiCl3+Al(

34、C2H5)3等規(guī)立構(gòu)聚丙烯1963年齊格勒、納塔獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。Karl Ziegler 18981973Giulio Natta 19031979石油裂解產(chǎn)物得到充分利用定向聚合的實(shí)現(xiàn)774. 發(fā) 展 期3040年代，高物領(lǐng)域最有代表性的工作： WKuhn、E.Guth和H.Mark等把統(tǒng)計(jì)力學(xué)用于高分子鏈的構(gòu)象統(tǒng)計(jì)，建立了橡膠高彈性統(tǒng)計(jì)理論 Svedbergy用超離心技術(shù)測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量1942年，F(xiàn)lory和Huggins用似晶格模型推導(dǎo)出高分子溶液的熱力學(xué)性質(zhì)，理論上的解釋了高分子稀溶液的依數(shù)性質(zhì)Debeye和Zimm用光散射法研究高分子溶液性質(zhì)，測(cè)定了Mw784. 發(fā) 展 期19

35、49年，F(xiàn)lory和Fox把熱力學(xué)和流體力學(xué)聯(lián)系起來(lái)，使粘度、擴(kuò)散、沉降等宏觀性質(zhì)與分子的微觀結(jié)構(gòu)有了聯(lián)系Tobolsky，Williams等發(fā)展了粘彈性理論Watson和Crick用X射線衍射法研究高分子的晶系結(jié)構(gòu)，于1953年確定了脫氧核糖核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)。此后人們發(fā)現(xiàn)許多天然高分子和合成高分子都具有這種奇特的結(jié)構(gòu)794. 發(fā) 展 期此外，偏振紅外吸收光譜，旋光色散，核磁共振，示差熱分析，在密度梯度池中的沉降和擴(kuò)散等聚合物鑒定的新方法都得到了一定程度的發(fā)展。804. 發(fā) 展 期50年代，高分子物理學(xué)基本形成70年代，高分子功能材料大發(fā)展： 1969 聚偏氯乙烯壓電性的發(fā)現(xiàn)與研究 1975

36、-(-SN-)-超導(dǎo)性發(fā)現(xiàn)；鐵電液晶的合成 1977 聚乙炔膜合成方法及高導(dǎo)電性發(fā)現(xiàn) 1979 (TMTSF)2PF2超導(dǎo)性發(fā)現(xiàn) 感光材料PVK-TNF用于復(fù)印技術(shù) 液晶顯示工業(yè)化 塑料光纖應(yīng)用814. 發(fā) 展 期80年代 導(dǎo)電高分子加工及應(yīng)用大發(fā)展 液晶顯示器商品化 壓電高分子用于傳感器 分離膜技術(shù)進(jìn)步 人工器官臨床應(yīng)用 鐵電液晶空間光調(diào)制器 C60的發(fā)現(xiàn)，具有超導(dǎo)性，非線性光學(xué)效應(yīng)82導(dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展 20世紀(jì)70年代中期發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)電高分子，改變了長(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)高分子只能是絕緣體的觀念，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出了具有光、電活性的被稱之為“電子聚合物”的高分子材料，有可能為21世紀(jì)提供可進(jìn)行信息傳遞的

37、新功能材料。 Hideki Shirakawa, Alan G. MacDiarmid, Alan J. Heeger （2000年諾貝爾獎(jiǎng)）834. 發(fā) 展 期新動(dòng)向：1.向生命現(xiàn)象靠攏 2.更加精密化我國(guó)1965年用人工合成的方法制成結(jié)晶牛胰島素，這是世界上出現(xiàn)的第一個(gè)人工合成的蛋白質(zhì) 高分子已不僅用作以力學(xué)特性為主的結(jié)構(gòu)材料，而且試圖用作各種功能材料。研究高分子對(duì)電、光、熱、化學(xué)變化等各種刺激的響應(yīng)，以及開(kāi)拓合成具備這些特性而結(jié)構(gòu)奇妙的高分子的特殊反應(yīng)也很熱門(mén)。這樣，高分子科學(xué)始終保持著年輕的活力84高 分 子 科 學(xué)高 分 子 化 學(xué)研究聚合反應(yīng)和高分子化學(xué)反應(yīng)原理，選擇原料、確定路線

38、、尋找催化劑、制訂合成工藝等。研究聚合物的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，為設(shè)計(jì)合成預(yù)定性能的聚合物提供理論指導(dǎo)，是溝通合成與應(yīng)用的橋梁。高 分 子 物 理高 分 子 加 工研究聚合物加工成型的原理與工藝。 高分子科學(xué)既是一門(mén)應(yīng)用學(xué)科，也是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，它是建立在有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)、物理學(xué)和力學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展而成的一門(mén)新興學(xué)科。高分子科學(xué)研究對(duì)象85高分子化學(xué)的內(nèi)容-聚合反應(yīng)單體聚合物聚合反應(yīng) 按反應(yīng)單體：均聚、共聚按元素組成和結(jié)構(gòu)變化：加聚，縮聚按動(dòng)力學(xué)機(jī)理：連鎖，逐步按反應(yīng)活性中心：自由基聚合和離子（陰、陽(yáng)離子）聚合 按生成物結(jié)構(gòu)的變化：線形，開(kāi)環(huán)，環(huán)化，轉(zhuǎn)移，異構(gòu)化86聚 合 反 應(yīng) 的 類 別（1）加成聚和反應(yīng)（加聚反應(yīng)）：?jiǎn)误w加成而聚合起來(lái)的反應(yīng)。 加聚反應(yīng)的生成物為加聚物。無(wú)副產(chǎn)物1929年Carothers提出按單體和聚合物的組成和結(jié)構(gòu)變化分類加聚物：結(jié)構(gòu)單元與單體組成相同；分子量是單體分子量的整數(shù)倍87聚 合 反 應(yīng) 的 類 別（2）縮合聚合反應(yīng)（縮合聚合反應(yīng)）：除形成聚合物外，同時(shí)還有低分子副產(chǎn)物產(chǎn)生的反應(yīng)。 官能團(tuán)間反應(yīng)，縮聚物有特征結(jié)構(gòu)官能團(tuán)；有低分子副產(chǎn)物；縮聚物和單體分子量不成整數(shù)倍?？s聚反應(yīng)的主產(chǎn)物為縮聚物88聚 合 反 應(yīng) 的 類 別Addition PolymerizationCondensation Pol