高分子物理學(xué)原理教師：李曉毅lixy@教材：POLYMERPHYSICSMichaelRubinstein,RalphH.Colby時間地點：每周二、四第七、八節(jié)（15：20～17：00）。教室：階一（三）課程安排：60學(xué)時，3學(xué)分每一章結(jié)束有小結(jié)每一部分結(jié)束有習(xí)題有四次習(xí)題課一次期末總結(jié)課考試：期末考試是課堂開卷平時成績占30%每一部分結(jié)束都有練習(xí)題課程特點：特別強調(diào)高分子科學(xué)基本概念；偏物理而不偏數(shù)學(xué)，不要求公式推導(dǎo)，但要求理解公式中每個量的物理意義，公式所能解決的問題，及其所對應(yīng)的物理圖像；大量的應(yīng)用實例；英文教材，中文講解，中文課件。課程內(nèi)容：高分子鏈構(gòu)象（理想鏈和真實鏈）；聚合物溶液和熔體的熱力學(xué)；聚合物網(wǎng)絡(luò)和凝膠（橡膠彈性，粘彈性，凝膠溶脹）；非纏結(jié)和纏結(jié)聚合物動力學(xué)。主要理論：Flory理論和標(biāo)度理論面向?qū)ο螅焊叻肿游锢碓谀阋院蟮墓ぷ髦信e足輕重的同學(xué)學(xué)習(xí)要求：完成課后練習(xí)，在練習(xí)中掌握知識。平時練習(xí)占總成績的30%。 HermannStaudinger高分子科學(xué)的歷史 Ziegler NattaPaulJ.FlorydeGennes白川英樹 Heeger MacDiarmid高分子科學(xué)的歷史Staudinger—1920年提出大分子假設(shè)。Carothers—1929年合成出了高分子，高分子時代到來。Kuhn—大分子尺寸方面（第二章）Flory—單鏈在良溶劑中的溶脹（第三章）FloryandHuggins—高分子熱力學(xué)（第四章）FloryandStockmayer—高分子凝膠（第六章）Kuhn,JamesandGuth—橡膠彈性（第七章）RouseandZimm—高分子動力學(xué)(第八章）--------------1960----------------現(xiàn)代高分子物理學(xué)的建立Edwards—橡膠彈性（第七章、第九章）desCloizeauxanddeGennes—半稀溶液（第五章）deGennes—高分子物理的蛇形理論（第九章）Doi—聚合物熔體的流動?Chapter1Introduction13基本概念聚合物（Polymer）(poly)-(mer):(many)-(parts)單體(monomer)：能夠發(fā)生聚合反應(yīng)的小分子鏈段(“reactedmonomer”～“monomer”）:化學(xué)鏈段(chemicalmonomer):重復(fù)結(jié)構(gòu)單元(repeatingunit);Kuhn鏈段(Kuhnmonomer):幾個重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。

聚合度N—鏈段數(shù)目影響聚合物體系性質(zhì)的主要因素之一。線性聚合物的聚合度一般是20～10,000,000,000(一百億，最長的是染色體）。沸點和熔點都隨著聚合度的增加而迅速升高。主鏈共價鍵數(shù)（Numberofbackbonebonds）nChapter1Introduction15基本概念鏈段摩爾質(zhì)量(Molarmassofmonomer)Mmon聚合物摩爾質(zhì)量(molarmassofapolymer)M:M=NMmon舉例:聚乙烯(Polyethylene-PE)當(dāng)N=1000時，Mmon=28gmol-1M=2.80103gmol-1;Chapter1Introduction16基本概念平均分子質(zhì)量—Mn,Mw,M,Mz數(shù)均分子量：Mn重均分子量：Mw粘均分子量：MZ均分子量：MzChapter1Introduction17聚合物的微觀結(jié)構(gòu)(microstructure)微觀結(jié)構(gòu)定義：是高分子鏈上原子的組織和排列，這是在聚合過程中固定下來的。不打破化學(xué)鍵，就不能改變微觀結(jié)構(gòu)。（構(gòu)型＋鍵接結(jié)構(gòu)）三種類型的微觀結(jié)構(gòu)（三種異構(gòu)）：順序異構(gòu)（sequenceisomerism）:頭—頭（head-to-head）;頭—尾（head-to-tail）;結(jié)構(gòu)異構(gòu)（StructuralIsomerism）:順式（cis-）;反式（trans-）；乙烯基式（vinyl);空間異構(gòu)（StereoIsomerism）:立構(gòu)規(guī)正度（tacticity）;全同立構(gòu)（isotactic）;間同立構(gòu)（syndiotactic）;不規(guī)則（atactic）.Chapter1Introduction18順序異構(gòu)Chapter1Introduction19Head-to-head Head-to-tailFig.1.2Thetwosequenceisomersofpolypropylene結(jié)構(gòu)異構(gòu)Chapter1Introduction20 cis trans vinylFig.1.3Thethreestructuralisomersofpolybutadiene空間異構(gòu)Chapter1Introduction21Fig.1.4Tacticities（立構(gòu)規(guī)正度）ofvinylpolymers聚合物的構(gòu)造(architecture)影響聚合物性質(zhì)的另一個重要因素尺度比微觀結(jié)構(gòu)大Chapter1Introduction22聚合物的構(gòu)造Chapter1Introduction23Fig.1.5Examplesofpolymerarchitectures:(a)linear;(b)ring;(c)star;(d)H;(e)comb;(f)ladder;(g)dendrimer;(h)randomlybranched.聚合物的構(gòu)造Chapter1Introduction24Fig.1.6Schmaticarchitectureofapolymernetwork,withthedotsindicatingcrosslinks.均聚物和雜聚物（Homopolymers&heteropolymers）均聚物：聚合物里只含有一種化學(xué)鏈段（重復(fù)結(jié)構(gòu)單元）雜聚物：聚合物里含有兩種以上的化學(xué)鏈段（重復(fù)結(jié)構(gòu)單元）Chapter1Introduction25 A-A-A-AHomopolymersB-B-A-A-B-A-B-AHeteropolymers均聚物和雜聚物Chapter1Introduction26Fig.1.7Examplesofcopolymersandterpolymers.小結(jié)概念聚合物的微觀結(jié)構(gòu)(microstructure)聚合物的構(gòu)造(architecture)聚合物的特征化學(xué)組成聚合度微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)造在聚合過程中固定，不打破化學(xué)鍵，不能被改變Chapter1Introduction27構(gòu)象(Conformation)定義由單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)所決定的聚合物的空間結(jié)構(gòu)。特點構(gòu)象的變化不需要破壞化學(xué)鍵，它是由單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)所引起的。決定因素鏈的柔性；在決定高分子鏈性質(zhì)的時候，扮演著極其重要的角色。不同高分子差別很大，有的硬得象鋼絲，有的柔軟得象絲線。鏈段—鏈段相互作用；吸引和排斥鏈段—環(huán)境（其他鏈和溶劑）相互作用。隨著溫度的變化，這種相互作用要變化Chapter1Introduction28Fig.1.9Apolymer’sconformationisdictatedbyitsinteractions,hereillustratedusingachainwith1010monomersofsize1cmandfourtypesofinteractionbetweenmonomers.(a)Attractiveinteraction–thechainfitsinaclassroom.(b)Zeroeffectiveinteraction–thechainisthesizeofacampus.?S