高分子物理1省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

高分子物理1/19《高分子物理》教学纲领英文名称：Polymerphysics学分：3.5学分

学时：56课时

先修课程：有机化学、物理化学、高分子化学等教学对象：高分子材料科学与工程系本科生2/191.什么是高分子物理2.高分子物理学研究内容3.高分子物理学教学内容4.教学特点绪论3/191.什么是高分子物理高分子物理形成于20世纪50年代，主要创始人是P.J.Flory、H.Standinger、M.L.Huggins。它是研究高聚物结构与性能关系(relationofstructureandproperty)科学，也是研究大分子运动规律科学。它是在物理学、物理化学、有机结构理论、材料力学与流体力学等基础上发展起来一门新兴学科。当前很多方面尚不很成熟。4/192.高分子物理学研究内容5/19惯用高分子材料英文名称和缩写高密度聚乙烯HDPE（highdensitypolyethylene）低密度聚乙烯LDPE（lowdensitypolyethylene）聚丙烯PP（polypropylene）聚氯乙烯PVC（polyvinylchloride）聚苯乙烯PS（polystyrene）

ABS（acrylonitrile-butadiene-styrene）树脂（resin）热塑性塑料（thermoplastic）热固性塑料（thermoset/thermosettingplastic）聚合物（polymer）大分子（macromolecule/macromole）6/19惯用高分子材料英文名称和缩写橡胶（rubber)热塑性弹性体TPE(thermoplasticelastomer)天然橡胶NR(naturalrubber)合成橡胶SR(syntheticrubber)顺丁橡胶BR(butadienerubber)丁苯橡胶SBR(butadiene-styrenerubber)丁腈橡胶NBR(acrylonitrile-butadienerubber)乙丙橡胶EPR(ethylene-propylenerubber)氯丁橡胶CR(chloroprenerubber)丁苯热塑性橡胶SBS(butadiene-styrenethermoplasticrubber)7/19举例LDPE是含有一定柔性塑料（但当升高温度时为弹性）。HDPE则是含有一定刚性（rigidity）与柔性(flexibility)塑料。单根PE柔性好，但聚集态(aggregationstate)因为结晶(crystallize)而变为塑料。PP刚性则大于PE（HDPE、LDPE）。EPR则为弹性(elastic)、耐老化(ageingresistance)性能优越橡胶。8/19举例NBR耐油、BR耐寒、硅橡胶耐热(heatresistance)耐寒、氟橡胶耐热耐溶剂。

PVC为刚性塑料(rigidplastic)。增塑PVC则柔软而含有弹性(elasticity)，甚至能够代替橡胶。性能之差异是由什么所决定？上述内容都是高分子物理学课程所需要处理内容。9/19经过高分子物理学学习，将其应用于实际中去，指导科学研究和实践。比如SBS合成出来后，其耐老化性不佳，经过结构分析可知：可采取加氢饱和(saturate)方法，使双键不存在，从而提升耐老化性。10/19PA66与弹性体共混制备超韧尼龙研究了三种弹性体体系(elastomersystems)EPR、EPDM-g-MAH、PE-g-MAH。PA6/PA66/EPR中发觉EPR溶度参数(solubilityparameter)伴随丙烯组分减小而升高，但并不能升高到与PA溶度参数相同数值，因而这一体系一直是不相容(incompatible)。EPDM、PE接枝MAH后，在与PA熔融共混(meltingblend)过程中，在界面(interface)间形成了化学键接。EPDM—MAH（COOH）…..NH2—PA11/19指导分子设计乙烯和醋酸乙烯酯共聚物EVA和PVC相容性不好，经过结构分析可知，EVA极性(polarity)低,其溶度参数δ=8.6，而PVC极性强δPVC=9.4~9.5。人们考虑可在EVA结构中引入极性单体(polarmonomer)来提升其溶度参数。杜邦企业于20世纪70年代推出乙烯-醋酸乙烯酯-CO三元共聚物，Elvaloy741，使其δ=9.2~9.3，满足了使用要求。这里高分子物理学知识起到了一个指导分子设计作用。12/193.高分子物理学教学内容第一章高分子链结构（6课时）(chainstructureofpolymer)第二章聚合物凝聚态结构（6课时）(aggregationstatestructureofpolymer)第三章高分子溶液（7课时）(polymersolution)第四章聚合物分子量和分子量分布（5课时）(molecularweightandmolecularweightdistributionofpolymer)13/19第五章聚合物松弛与转变（7课时）(relaxationandtransitionofpolymer)第六章橡胶弹性（5课时）(rubber-elasticity)第七章聚合物粘弹性（8课时）(viscoelasticityofpolymer)第八章聚合物屈服和断裂（6课时）(yieldandruptureofpolymer)第九章聚合物流变性（6课时）(rheologyofpolymer)14/194.教学特点理论学习：讲授、自学、习题。实践学习：（试验）观察聚合物晶态结构(crystallinestatestructure)，热机械性能测试，电性能测试等。课时数降低，由60减至56课时，对应有些内容，课堂讲授要做对应调整。15/19第一章高分子链结构基本要求掌握高分子链结构组成、结构及其与高聚物性能之间关系。掌握和了解构型、构象、高分子链内旋转、链柔性、均方末端距等基本概念。掌握高聚物链结构、温度、外力等原因对高聚物柔性影响，以及完全伸直链、自由结合链、自由旋转链均方末端距计算。16/19第一节高聚物结构层次一、高聚物结构

高聚物结构：指组成高分子不一样结构单元在空间相对排列。包含：链结构及聚集态结构。二、高分子结构分类1.链结构(一级结构)：chainstructure(firstorderstructure)2.聚集态结构：aggregationstatestructure(secondorderstructure)17/191.链结构链结构：研究一个大分子链中原子或基团集合结构，详细又分为：a.第一层次结构（近层结构、化学结构）：高分子基本结构单元化学结构与主体化学结构，研究范围主要包含高分子组成和构型(configuration)两个方面。是决定高聚物基本性能主要原因（