第一次课-绪论20140225.ppt

1、2020/9/23,四川大学化学学院,1,高分子物理 Polymer Physics,2020/9/23,四川大学化学学院,2,汪秀丽：教授，博士生导师 学习和工作经历： 1990/09-1994/07 四川大学化学系攻读学士学位 1994/09-1999/07 中国工程物理研究院化工材料研究所工作 1996/09-1999/07 四川大学化学学院攻读硕士学位 1999/09-2003/07 四川大学攻读材料学博士学位 2002/07-至今 四川大学化学学院任职,任课教师简介,Tel：85410755；Email: ,2020/9/23,四川大学化学学院,3,课程的授课与考试方式及学习要求,高

2、分子物理,授课方式: 课堂讲授； 每章结束时作一次小结， 学习要求：课堂上应认真听讲, 做好笔记; 课后应加强课堂内容的复习, 完成布置的作业; 以指定的教材为主, 广泛阅读其他指定的参考书. 考试方式: 闭卷笔试 学习成绩评定: 平时成绩(30%)+期末考试成绩(70%) 平时成绩包括：听课表现、作业完成情况、出勤情况等,2020/9/23,四川大学化学学院,4,主要中文参考书,1. 何曼君 等编 高分子物理, 第三版, 复旦大学出版社, 2007 2. 马德柱 等编 高聚物的结构与性能,第二版,科学出版社,1999 3. 王槐三等编 高分子物理教程，第二版，科学出版社，2013 3. 殷敬

3、华, 莫志深 主编, 现代高分子物理学(上册), 科学出版社, 2001 4. 杨玉良, 胡汉杰 主编, 高分子物理, 化工出版社, 2001,高分子物理,2020/9/23,四川大学化学学院,5,主要英文参考书 (references),高分子物理,Flory, P. J. Principles of Polymer Chemistry, New York: Cornell University Press, 1953 Bueche, F. Physical Properties of Polymers. Interscience Publishers, 1962. Sperling L.

4、H. Introduction to Physical Polymer Science, 4th Oxford Eng.: Oxford University Press, 2006.,2020/9/23,四川大学化学学院,6,绪 论,高分子物理,一、高分子科学发展的历史回顾,The Three Stage： 第一阶段：第一世界大战爆发前的时期,参考： Herbert Morawetz, PolymerThe Origins and Growth of a Science, A Wiley-Interscience Publication, 1985,Biomacromolecules-nat

5、ural rubber、starch、cellulose; Observation of some polymerization; concept of colloid; Man-made Polymer Materials: cellulose nitrate（1846，Hyatt, 1889）, Viscose fiber（1890、1892）、, Phenol-formaldehyde resin (Bayer, Bakeland 1907）,2020/9/23,四川大学化学学院,7,绪 论,高分子物理,一、高分子科学发展的历史回顾,第二阶段：1914-1942 高分子科学的经典阶段 主

6、要代表人物：Staudinger, Mark, Meyer, Carothers, Schultz, Kuhn, Flory等,Concept of long chain molecule；development of crystallography provide detailed structure information for some macromolecules; Mechanisms of polymerization; 在试图 分析长链分子结构的物理序列结果的同时，提出了柔性 “分子线团”(Coil) 概念。,2020/9/23,四川大学化学学院,8,绪 论,高分子物理,一、高

7、分子科学发展的历史回顾,第三阶段：1942-1960 经典高分子科学达到充分成熟的阶段 Flory和Huggins似晶格模型导出高分子溶液热力学性质(1942)； Flory和 Fox把热力学和流体力学联系起来，使高分子溶液的粘度、扩散、沉降等宏观性质与分子的微观结构有了联系，高分子聚集态的粘弹性质的研究取得了重要的成果；,2020/9/23,四川大学化学学院,9,Williams, Tobolsky等发展了粘弹性理论 Debeye和Zimm发展光散射法研究高分子溶液性质,测定了Mw ； Watson和 Crick用X射线衍射法研究高分子晶态结构，于1953 年确定了DNA的双螺旋结构。,一、

8、高分子科学发展的历史回顾,绪 论,高分子物理,2020/9/23,四川大学化学学院,10,高分子科学发展的划时代贡献,1953年诺贝尔化学奖获得者：H. Staudinger(1881-1965) 20世纪20年代首次提出“高分子”的概念，建立了高分子学说。 1963年诺贝尔化学奖获得者:K. Ziegler (1898-1973)和G. Natta (1903-1979) 20世纪50年代发现和发展了Ziegler-Nata催化剂。 1974年诺贝尔化学奖获得者： P. J. Flory (1910-1985) 在大分子物理化学实验和理论两方面做出了根本性贡献。,高分子物理,2020/9/2

9、3,四川大学化学学院,11,高分子科学发展的划时代贡献,高分子物理,1984年诺贝尔化学奖获得者： R. B. Merrifield 1974年将功能化的聚苯乙烯用于多胎和蛋白质的合成，大大提高了涉及 命物质合成的效率并缩短了合成时间。 2000年诺贝尔化学奖获得者： 白川英树、Heeger、MacDiarmid 20世纪70年代发现掺杂聚乙炔导电高分子材料。,2020/9/23,四川大学化学学院,12,高分子科学发展的划时代贡献,诺贝尔物理奖获得者：de Gennes 提出“软物质”的概念，建立高分子物理的现代理论，如蛇行理论等。 另一些对高分子科学发展贡献大的科学家： W. H. Caro

10、thers 1935 年成功合成出尼龙 66，并于1938年实现工业化。 .,高分子物理,绪 论,2020/9/23,四川大学化学学院,13,The Nobel Prize in Chemistry 1953 for his discoveries in the field of macromolecular chemistry,Hermann Staudinger University of Freiburg; Staatliches Institut fr makromolekulare Chemie (State Research Institute for Macromolecular

11、 Chemistry), Freiburg Breisgau, Federal Republic of Germany,20世纪20年代首次提出“高分子”的概念，建立了高分子学说。 H. Staudinger是高分子科学的奠基人。,高分子物理,1953年德国人齐格勒 TiCl4+Al(C2H5)3低压聚乙烯； 意大利人纳塔 TiCl3+Al(C2H5)3等规立构聚丙烯 1963年齐格勒、纳塔获得诺贝尔化学奖。,Karl Ziegler (18981973) Max-Planck-Institue for Carbon Research, Mlheim/Ruhr, Federal Republi

12、c of Germany,Giulio Natta 19031979 Institute of Technology Milan, Italy,石油裂解产物得到充分利用,定向聚合的实现,for their discoveries in the field of the chemistry and technology of high polymers,2020/9/23,四川大学化学学院,15,Paul J. Flory (1910-1985) USA, Stanford University, Stanford, CA, USA,The Nobel Prize in Chemistry 19

13、74,for his fundamental achievements, both theoretical and experimental, in the physical chemistry of the macromolecules,Flory 在大分子物理化学实验和理论两方面做出了根本性贡献.,高分子物理,2020/9/23,四川大学化学学院,16,Robert Bruce Merrifield USA Rockefeller University , New York, NY, USA,The Nobel Prize in Chemistry 1984 for his develop

14、ment of methodology for chemical synthesis on a solid matrix,1974年将功能化的聚苯乙烯用于多胎和蛋白质的合成，大大提高了涉及生命物质合成的效率并缩短了合成时间。,高分子物理,2020/9/23,四川大学化学学院,17,The Nobel Prize in Physics 1991 for discovering that methods developed for studying order phenomena in simple systems can be generalized to more complex forms

15、of matter, in particular to liquid crystals and polymers,Pierre-Gilles de Gennes (1932-2007) France , Collge de France , Paris, France,提出“软物质”的概念，建立高分子物理的现代理论，如蛇行理论等,高分子物理,Have fun on sea and land,unhappy it is to become famousRiches, honors, false glitters of this world，all is but soap bubbles.,202

16、0/9/23,四川大学化学学院,18,The Nobel Prize in Chemistry 2000,for the discovery and development of conductive polymers,20世纪70年代发现掺杂聚乙炔导电高分子材料,高分子物理,2020/9/23,四川大学化学学院,19,与高分子科学有关的科学院院士 钱人元(1917-2003) 冯新德(1915-2005) 黄葆同(1921-2005) 王葆仁(1907-1986) 钱保功(1916-1992) 唐敖庆(1915-2008) 林尚安(1924-2009) 何炳林(1918-2007) 徐僖(1

17、921-2013) 黄志镗 卓仁禧 王佛松 沈家骢 周其凤 吴奇 曹镛 程镕时 沈之荃 杨玉良 江明 颜德岳 张希 江雷 与高分子科学有关的工程院院士 徐端夫 袁晴棠 毛炳权 翟金平 蹇锡高,高分子物理,绪 论,2020/9/23,四川大学化学学院,20,研究领域： 高聚物分子量 溶液性质 表征与剖析 加工结构性能关系 (PP fiber) 导电聚合物,钱人元院士（1917-2003）,卓仁禧院士,有机硅材料 生物医用高分子材料,2020/9/23,四川大学化学学院,21,沈之荃院士,60年代，研制出的三元镍系顺丁橡胶，成为中国万吨级顺丁橡胶工厂聚合工艺的基础。 稀土络合催化聚合学科及其橡胶的

18、研究： 稀土顺丁橡胶、稀土异戊橡胶 发现：稀土催化剂是环氧烷烃等开环均聚合和共聚合以及二氧化碳和环氧烷烃共聚合的优良催化剂，（获得国家自然科学三等奖）。,1953年创建了我国高校第一个塑料工学专业 1960年撰写了我国工科高校第一本高分子教科书高分子化学原理 1964年建立了我国高校第一个高分子研究所,高分子力化学 辐射化学,2020/9/23,四川大学化学学院,22,张希院士,超分子组装与聚合物超薄膜,程镕时院士,1960年提出的一点法计算特性粘数的公式，教科书称为“程镕时公式 提出了高分子溶液粘度的团蔟理论,另一重要研究领域是凝胶色谱，阐明了多孔填料的成孔机理，给出了控制孔度的理论关系。提

19、出了分离与扩展效应的统一理论。,江雷院士,仿生功能界面材料的制备及物理化学性质； 超双亲/超双疏功能材料的制备、表征和性质,2020/9/23,四川大学化学学院,23,江明院士,高分子间的相互作用与多尺度相结构 嵌段共聚物/相应均聚物相容性、特殊相互作用和相容性、 离聚物及双亲性聚合物体系、 大分子自组装（聚合物胶束化的新途径）,Cyclodextrin-based Inclusion Complexation Bridging,Self-assembly of particlesThe regulatory role of particle flexibility,2020/9/23,四川大

20、学化学学院,24,2011年中国科学院院士 张俐娜,主要从事环境材料和天然高分子科学领域的基础和应用研究，涉及高分子、生物学、环境、农业和绿色化学与技术交叉学科。 研究对象包括纤维素、甲壳素、大豆蛋白质、淀粉以及真菌多糖，通过物理及化学改性得到环境友好新材料和功能性材料以及“绿色”新物质。 提出用 NaOH-尿素水溶液低温溶解纤维素,2020/9/23,四川大学化学学院,25,高分子物理,二、高分子物理的研究对象和内容,2. 高分子的结构与性能-高分子链的构型与构象，高分子 的聚集态及分子运动、固态与液态聚合物的物性(热学、 力学、电学、光学、磁学、流变学等性能)，高分子溶 液与分子量等；,一

21、) 高分子科学研究的内容 1. 高分子的合成和化学反应-聚合反应理论，新的聚合 方法及改性方法，高分子的基团反应，高分子的降解、 老化与交联等；,2020/9/23,四川大学化学学院,26,高分子物理,4. 高分子的分子设计研究-综合高分子合成、结构、性能和应用的相互关系和规律，设计和制造具有预期性能 的高分子材料-如功能高分子、高分子新材料等。,二、高分子物理的研究对象和内容,一) 高分子科学研究的内容 3. 高分子工程-高分子成形(型)加工与聚合反应工程 高分子成形(型)加工的理论基础及方法，塑性、弹性等力学性能，流变学理论；高分子化合物工业规模合 成中的尺度效应及工艺特点。,2020/9/23,四川大学化学学院,27,高分子物理绪论,二、高分子物理的研究对象和内容,在于了解聚合物的结构与其物理性能的关系，以此指导正确地选用高分子材料，合理地控制加工成型条件，通过 各种途径改造聚合物的结构，从而有效地改进其性能，并最终指