四川大學內部高分子物理課件1高分子物理概述高分子鏈結構與形態(tài)高分子溶液性質與行為高分子聚集態(tài)結構與性能高分子材料力學性能及影響因素高分子材料熱學性能及影響因素contents目錄201高分子物理概述3高分子物理定義高分子物理是研究高分子物質物理性質的科學，是高分子科學的一個重要分支。它主要探討高分子鏈結構、鏈構象、高分子溶液、高分子結晶、高分子取向與形變、高分子粘彈性、高分子復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，如粘彈性、蠕變性、松弛性、玻璃化轉變等。高分子物理定義與特點4高分子粘彈性研究高分子材料的粘性、彈性及其轉變，以及高分子材料的動態(tài)力學性能。高分子取向與形變研究高分子在外力作用下的取向、形變及回復行為，以及高分子的力學性能和斷裂行為。高分子結晶研究高分子的結晶形態(tài)、結晶過程、結晶度及其對材料性能的影響。高分子鏈結構研究高分子鏈的化學結構、鏈的構型、構象及其轉變等。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。高分子物理研究內容5高分子物理和高分子化學都是研究高分子的科學，兩者之間存在密切的聯(lián)系。高分子化學主要研究高分子的合成和化學反應，而高分子物理則關注高分子的結構和物理性質。在實際研究中，兩者往往相互滲透，共同推動高分子科學的發(fā)展。高分子物理與化學的聯(lián)系盡管高分子物理和高分子化學都是研究高分子的科學，但它們的關注點和研究方法有所不同。高分子化學更注重合成新的高分子化合物和探索其化學反應機理，而高分子物理則更關注高分子的結構和物理性質的研究。此外，兩者的實驗手段和理論分析方法也有所區(qū)別。高分子物理與化學的區(qū)別高分子物理與化學關系602高分子鏈結構與形態(tài)7高分子鏈的組成由許多重復單元通過共價鍵連接而成，每個重復單元稱為鏈節(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。高分子鏈的異構現(xiàn)象包括結構異構（如支鏈、交聯(lián)等）和立體異構（如全同立構、間同立構等）。高分子鏈化學結構803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旋轉的難易程度，與鏈結構、溫度、溶劑等因素有關。高分子鏈構象與柔性9高分子鏈形態(tài)與結晶性結晶高分子具有規(guī)則的晶體結構和較高的熔點、密度和強度；非晶高分子則相反，具有無定型結構和較低的熔點、密度和強度。結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構，結晶度對材料的力學、熱學等性能有顯著影響。高分子的結晶性1003高分子溶液性質與行為11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12高分子在溶劑中的溶解能力，與高分子的化學結構、分子量及溶劑性質有關。溶解度包括內能、焓、熵等，反映高分子溶液的熱力學性質。溶液熱力學函數(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性質13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。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。流變性質高分子溶液的粘度、彈性等流變性質，與高分子鏈結構、分子量及溶劑性質密切相關。高分子溶液動力學性質0302011404高分子聚集態(tài)結構與性能15晶態(tài)結構高分子鏈呈現(xiàn)無規(guī)排列，缺乏長程有序性。非晶態(tài)結構取向態(tài)結構液晶態(tài)結構01020403高分子鏈在液晶態(tài)下呈現(xiàn)有序排列，具有光學各向異性。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)結構類型及特點16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)結構形成中起重要作用。分子鏈構象高分子鏈的構象，如線型、支化、交聯(lián)等，對聚集態(tài)結構的形成有顯著影響。外部條件溫度、壓力、溶劑等外部條件對高分子聚集態(tài)結構的形成和穩(wěn)定性具有重要影響。高分子聚集態(tài)結構形成機制17力學性能高分子聚集態(tài)結構對材料的力學性能，如強度、韌性、硬度等有重要影響。熱學性能高分子聚集態(tài)結構決定材料的熱學性能，如熱穩(wěn)定性、熱膨脹系數(shù)等。光學性能高分子聚集態(tài)結構影響材料的光學性能，如透明度、折射率等。電學性能高分子聚集態(tài)結構對材料的電學性能，如絕緣性、導電性等具有重要影響。高分子聚集態(tài)結構與性能關系1805高分子材料力學性能及影響因素19高分子材料力學性能定義高分子材料力學性能概述描述高分子材料在外力作用下表現(xiàn)出的力學響應和性能特點。高分子材料力學性能分類包括彈性、塑性、強度、韌性等。高分子鏈結構、聚集態(tài)結構等對力學性能有顯著影響。高分子材料力學性能與結構關系20高分子鏈的化學組成、鏈結構（線性、支化、交聯(lián)等）對力學性能有顯著影響。化學結構高分子鏈的聚集態(tài)結構（晶態(tài)、非晶態(tài)、取向態(tài)等）對力學性能有重要影響。物理結構高分子材料的加工成型過程（溫度、壓力、時間等）會影響其最終力學性能。加工工藝010203影響高分子材料力學性能因素21ABCD改善高分子材料力學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構設計，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)改性通過化學或物理方法使高分子鏈形成交聯(lián)網(wǎng)絡，提高材料的耐熱性、耐溶劑性和力學性能。2206高分子材料熱學性能及影響因素23熱穩(wěn)定性高分子材料在加熱過程中保持其結構和性能的能力。熱導率材料傳導熱量的能力，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。玻璃化轉變溫度高分子材料從玻璃態(tài)向橡膠態(tài)轉變的溫度，影響材料的加工和使用性能。高分子材料熱學性能概述24高分子鏈的結構、極性、側基等都會影響其熱學性能?；瘜W結構分子量越大，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)。結晶度如增塑劑、填料等，可以改變高分子材料的熱學性能。添加劑影響高分子材料熱學性能因素2501020304共聚改性通過引入具有不同熱學性能的共聚單體，改變高分子鏈的結構，