四川大學(xué)內(nèi)部高分子物理課件12024/3/26高分子物理概述高分子鏈結(jié)構(gòu)與形態(tài)高分子溶液性質(zhì)與行為高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性能高分子材料力學(xué)性能及影響因素高分子材料熱學(xué)性能及影響因素contents目錄22024/3/2601高分子物理概述32024/3/26高分子物理定義高分子物理是研究高分子物質(zhì)物理性質(zhì)的科學(xué)，是高分子科學(xué)的一個重要分支。它主要探討高分子鏈結(jié)構(gòu)、鏈構(gòu)象、高分子溶液、高分子結(jié)晶、高分子取向與形變、高分子粘彈性、高分子復(fù)合材料等方面的物理問題。高分子物理特點高分子物理的研究對象是高分子化合物，這類化合物具有分子量高、分子鏈長、分子間作用力強等特點。因此，高分子物理表現(xiàn)出一些獨特的性質(zhì)，如粘彈性、蠕變性、松弛性、玻璃化轉(zhuǎn)變等。高分子物理定義與特點42024/3/26高分子粘彈性研究高分子材料的粘性、彈性及其轉(zhuǎn)變，以及高分子材料的動態(tài)力學(xué)性能。高分子取向與形變研究高分子在外力作用下的取向、形變及回復(fù)行為，以及高分子的力學(xué)性能和斷裂行為。高分子結(jié)晶研究高分子的結(jié)晶形態(tài)、結(jié)晶過程、結(jié)晶度及其對材料性能的影響。高分子鏈結(jié)構(gòu)研究高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)、鏈的構(gòu)型、構(gòu)象及其轉(zhuǎn)變等。高分子溶液研究高分子在溶液中的溶解、溶脹、凝膠化等行為，以及高分子溶液的粘度、流變性等。高分子物理研究內(nèi)容52024/3/26高分子物理和高分子化學(xué)都是研究高分子的科學(xué)，兩者之間存在密切的聯(lián)系。高分子化學(xué)主要研究高分子的合成和化學(xué)反應(yīng)，而高分子物理則關(guān)注高分子的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)。在實際研究中，兩者往往相互滲透，共同推動高分子科學(xué)的發(fā)展。高分子物理與化學(xué)的聯(lián)系盡管高分子物理和高分子化學(xué)都是研究高分子的科學(xué)，但它們的關(guān)注點和研究方法有所不同。高分子化學(xué)更注重合成新的高分子化合物和探索其化學(xué)反應(yīng)機理，而高分子物理則更關(guān)注高分子的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)的研究。此外，兩者的實驗手段和理論分析方法也有所區(qū)別。高分子物理與化學(xué)的區(qū)別高分子物理與化學(xué)關(guān)系62024/3/2602高分子鏈結(jié)構(gòu)與形態(tài)72024/3/26高分子鏈的組成由許多重復(fù)單元通過共價鍵連接而成，每個重復(fù)單元稱為鏈節(jié)。高分子鏈的鍵接方式包括頭-尾連接、頭-頭連接和尾-尾連接，其中頭-尾連接最為常見。高分子鏈的異構(gòu)現(xiàn)象包括結(jié)構(gòu)異構(gòu)（如支鏈、交聯(lián)等）和立體異構(gòu)（如全同立構(gòu)、間同立構(gòu)等）。高分子鏈化學(xué)結(jié)構(gòu)82024/3/2603柔性對高分子性能的影響柔性增加，高分子材料的彈性、韌性提高，但強度、硬度降低。01高分子鏈的構(gòu)象描述高分子鏈在空間中的形態(tài)，包括無規(guī)線團、折疊鏈、螺旋鏈等。02高分子鏈的柔性反映高分子鏈段內(nèi)旋轉(zhuǎn)的難易程度，與鏈結(jié)構(gòu)、溫度、溶劑等因素有關(guān)。高分子鏈構(gòu)象與柔性92024/3/26高分子鏈形態(tài)與結(jié)晶性結(jié)晶高分子具有規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)和較高的熔點、密度和強度；非晶高分子則相反，具有無定型結(jié)構(gòu)和較低的熔點、密度和強度。結(jié)晶高分子與非晶高分子的區(qū)別包括線型、支鏈型、交聯(lián)型等，不同形態(tài)對高分子材料的性能有很大影響。高分子鏈的形態(tài)高分子材料在一定條件下能夠形成晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度對材料的力學(xué)、熱學(xué)等性能有顯著影響。高分子的結(jié)晶性102024/3/2603高分子溶液性質(zhì)與行為112024/3/26由高分子化合物溶解在溶劑中所形成的均相體系。高分子溶液定義高分子的分子量巨大，分子鏈長，溶液性質(zhì)與小分子溶液有顯著差別。高分子溶液特點根據(jù)高分子與溶劑的相互作用，可分為理想溶液、非理想溶液和凝膠等。高分子溶液分類高分子溶液基本概念122024/3/26高分子在溶劑中的溶解能力，與高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量及溶劑性質(zhì)有關(guān)。溶解度包括內(nèi)能、焓、熵等，反映高分子溶液的熱力學(xué)性質(zhì)。溶液熱力學(xué)函數(shù)高分子溶液在特定條件下可發(fā)生相分離，如溫度、壓力或濃度的變化。相分離高分子溶液熱力學(xué)性質(zhì)132024/3/26擴散系數(shù)描述高分子在溶液中的擴散速度，與分子量、溶液粘度及溫度有關(guān)。松弛時間高分子鏈在溶液中由卷曲狀態(tài)到伸展狀態(tài)所需的時間，反映高分子鏈的柔韌性。流變性質(zhì)高分子溶液的粘度、彈性等流變性質(zhì)，與高分子鏈結(jié)構(gòu)、分子量及溶劑性質(zhì)密切相關(guān)。高分子溶液動力學(xué)性質(zhì)030201142024/3/2604高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性能152024/3/26晶態(tài)結(jié)構(gòu)高分子鏈呈現(xiàn)無規(guī)排列，缺乏長程有序性。非晶態(tài)結(jié)構(gòu)取向態(tài)結(jié)構(gòu)液晶態(tài)結(jié)構(gòu)01020403高分子鏈在液晶態(tài)下呈現(xiàn)有序排列，具有光學(xué)各向異性。高分子鏈在空間中呈現(xiàn)周期性排列，具有長程有序性。高分子鏈沿特定方向排列，具有方向性。高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)類型及特點162024/3/26分子間相互作用范德華力、氫鍵、離子鍵等相互作用力在高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)形成中起重要作用。分子鏈構(gòu)象高分子鏈的構(gòu)象，如線型、支化、交聯(lián)等，對聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的形成有顯著影響。外部條件溫度、壓力、溶劑等外部條件對高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定性具有重要影響。高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)形成機制172024/3/26力學(xué)性能高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)對材料的力學(xué)性能，如強度、韌性、硬度等有重要影響。熱學(xué)性能高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)決定材料的熱學(xué)性能，如熱穩(wěn)定性、熱膨脹系數(shù)等。光學(xué)性能高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)影響材料的光學(xué)性能，如透明度、折射率等。電學(xué)性能高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)對材料的電學(xué)性能，如絕緣性、導(dǎo)電性等具有重要影響。高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系182024/3/2605高分子材料力學(xué)性能及影響因素192024/3/26高分子材料力學(xué)性能定義高分子材料力學(xué)性能概述描述高分子材料在外力作用下表現(xiàn)出的力學(xué)響應(yīng)和性能特點。高分子材料力學(xué)性能分類包括彈性、塑性、強度、韌性等。高分子鏈結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)等對力學(xué)性能有顯著影響。高分子材料力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)關(guān)系202024/3/26高分子鏈的化學(xué)組成、鏈結(jié)構(gòu)（線性、支化、交聯(lián)等）對力學(xué)性能有顯著影響。化學(xué)結(jié)構(gòu)高分子鏈的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（晶態(tài)、非晶態(tài)、取向態(tài)等）對力學(xué)性能有重要影響。物理結(jié)構(gòu)高分子材料的加工成型過程（溫度、壓力、時間等）會影響其最終力學(xué)性能。加工工藝010203影響高分子材料力學(xué)性能因素212024/3/26ABCD改善高分子材料力學(xué)性能方法共混改性通過共混不同種類的高分子材料，實現(xiàn)性能互補和優(yōu)化。增韌改性通過添加增韌劑或采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高高分子材料的韌性和抗沖擊性能。填充增強向高分子材料中添加填料（如碳纖維、玻璃纖維等），提高其強度和剛度。交聯(lián)改性通過化學(xué)或物理方法使高分子鏈形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，提高材料的耐熱性、耐溶劑性和力學(xué)性能。222024/3/2606高分子材料熱學(xué)性能及影響因素232024/3/26熱穩(wěn)定性高分子材料在加熱過程中保持其結(jié)構(gòu)和性能的能力。熱導(dǎo)率材料傳導(dǎo)熱量的能力，影響材料的保溫和散熱性能。熱膨脹系數(shù)材料在溫度變化時尺寸的變化程度。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高分子材料從玻璃態(tài)向橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，影響材料的加工和使用性能。高分子材料熱學(xué)性能概述242024/3/26高分子鏈的結(jié)構(gòu)、極性、側(cè)基等都會影響其熱學(xué)性能?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)分子量越大，熱穩(wěn)定性通常越好；分子量分布寬的材料熱性能較差。分子量及其分布結(jié)晶度高的高分子材料通常具有較高的熱穩(wěn)定性和較低的熱膨脹系數(shù)。結(jié)晶度如增塑劑、填料等，可以改變高分子材料的熱學(xué)性能。添加劑影響高分子材料熱學(xué)性能因素252024/3/2601020304共聚改性通過引入具有不同熱學(xué)性能的共聚單體，改變高分子鏈的結(jié)構(gòu)，從而改善其熱