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1、高分子物理高分子物理曹郁 博士 化学学院 华中师范大学Polymer Physics （Yu CAO ） 绪论1. 高分子科学的发展2. 高分子物理的发展3. 高分子物理的研究内容4. 高分子物理知识的应用5. 高分子物理的学习方法Polymer Physics （Yu CAO ）1. 高分子科学的发展1839年美国人Goodyear发明了天然橡胶的硫化 。 1855年英国人Parks制得赛璐璐塑料（硝化纤维+ 樟脑）。 1883年法国人de Chardonnet发明了人造丝。 高分子（Macromolecule，Polymer）概念的形 成和高分子科学的出现始于20世纪20年代。 1920年
2、德国Staudinger发表了他的划时代的文献 “论聚合”，提出高分子长链结构的概念。Polymer Physics （Yu CAO ）1909年贝克兰合成酚醛树脂 1911年英国马修斯合成聚苯乙烯 1912年聚氯乙烯被合成 1927年合成出聚甲基丙烯酸甲酯 1933年高压聚乙烯问世 1938年四氟乙烯被聚合 1953年齐格勒在低压条件下合成聚乙烯， 随后纳塔合成出聚丙烯，1963齐格勒、纳 塔获得诺贝尔化学奖。聚合产生的奇迹聚合产生的奇迹高分子学说的确立，促进高分子合成工业发展， 提供实验材料，促使高分子物理学科快速发展Polymer Physics （Yu CAO ）1930-1940：W
3、. Kuhn、E. Guth、H. Mark 统计力学用于高分子链的构象统计，建立 了橡胶高弹性的统计理论。 T. Svedberg: 把超离心技术发展成为测定高分子分子量 以及分子量分布的方法2. 高分子物理的发展Polymer Physics （Yu CAO ） 1942：P. J. Flory 和M. L. Huggins用似晶格模型推导高分子溶液的热力学性 质，使渗透压等依数性得到理论上的解 释。P. Debeye 和B. H. Zimm光散射法研究高分子溶液性质Polymer Physics （Yu CAO ） 1949：Flory 和Fox将热力学和流体力学联系，使高分子溶液 的粘
4、度、扩散、沉降等红光性质与微观 结构相联系。M. L. Willianms, R. F. Landel, J. D.Ferry粘弹性研究取得重大进展Polymer Physics （Yu CAO ） 1953年高分子物理学基本形成确定了脱氧核糖核酸的双螺旋结构。 许多天然高分子和合成高分子具有类似结 构聚合物的结构、聚合物的鉴定Polymer Physics （Yu CAO ）早期的代表人物H. Staudinger（1953年获诺贝尔化学奖，德)提出高分子的概念 高分子科学的奠基人K. Ziegler 和G. Natta ( 1963年获诺贝尔化学奖 )发现了定向聚合，并研制出相应的催化剂
5、Ziegler （德）: 研究乙烯聚合的催化剂 Natta：（意）：研究丙烯聚合的催化剂Polymer Physics （Yu CAO ） Flory： ( 1974年获诺贝尔化学奖，美国) 研究长链高分子及高分子的物理性质与结 构的关系Alan J. Heeger (美国), Alan G. MacDiarmid (美國及新西蘭), 白川英樹(日本) ( 2000年获诺贝尔化学奖) 有关导电聚合物的发现Polymer Physics （Yu CAO ）高分子的链结构高分子的凝聚态结 构高分子溶液分子量及其分布聚合物的转变与松弛聚合物的粘弹性聚合物的屈服与断裂聚合物的流变性能聚合物的其它性能3
6、. 高分子物理的研究内容高分子结构高分子性能Polymer Physics （Yu CAO ）在加工成型中，可以形成分子的取向和织态结构，从 而改变高聚物的原有性能。高分子 链结构 （一根 高分子 ）高分子聚 集态结构 （一群高 分子）一次（近程）结构：是构成的最基本微观 结构，包括其组成和构型。二次（远程）结构：大分子链的构象，即 空间结构，以及链的柔顺性等。三次结构：高分子之间通过范德华力 和氢键形成具有一定规则排列的聚集 态结构（包括晶态、非晶态、液晶态 等。高 分 子 结 构 层 次高次结构：三次结构的再组合。Polymer Physics （Yu CAO ） 高分子结构的特点链式结构
7、，结构单元数大 分子链的柔性 多分散性 聚集态结构的复杂性 高聚物多相材料具有织态结构 Polymer Physics （Yu CAO ）成型加工合成结构应用性能高分子化学高 分 子 物 理高分子物理应用合成与应用没有直接联系，故高分子设计必须以结构 与性能的关系和合成与结构的关系为依据，研究制备 出具有预期结构性能和用途的新型高分子材料4. 高分子物理知识的应用高 分 子 材 料 制 备高 分 子 材 料 加 工高 分 子 材 料 应 用Polymer Physics （Yu CAO ）5. 高分子物理的学习方法高分子物理内容多、概念多、头绪多、关系多 、数学推导多。紧紧抓住高聚物结构与性能
8、 关系这一主线，将分子运动和热转变作为联 系结构与性能关系的桥梁，把零散的知识融 合成一体。课堂内认真理解，注意概念、方法，总结规律 。要注重培养自学能力，在课堂上和课外能够认 真看书。独立思考、亲自动手推演例题和习 题。Polymer Physics （Yu CAO ） 参考书目. 何曼君，陈维孝，董西侠，高分子物 理，复旦大学出版社，上海。 . 马德柱，何平笙，徐仲德，周漪琴， 高聚物的结构与性能，科学出版社。3. 董炎明，胡晓兰，高分子物理学习指导 ，科学出版社，2005。4. Gert R. Strobl, “The Physics of Polymers”, Springer-Verlag Berlin Heiderlberg, New York(1997)
