高分子材料科学基础序言
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高分子材料科学基础
6.功能高分子材料基础
例如，通过高分子结构设计和官能团设计，在高分
子结构中引入感光功能基团，从而合成出感光高 分子材料。合成可供选择的措施有：共聚合、接 技聚合、嵌段聚合、界面缩聚、交联反应、官能 团引入、模板聚合、管道聚合、交替共聚以及用
高聚物作支持体的聚合等。
6.功能高分子材料基础
(2)通过特殊加工赋予材料以功能特性 这种方法又称为物理方法。例如： 高分子材料通过薄膜化制作偏振光膜、滤光片、 电磁传感器、薄膜半导体、薄膜电池、接点保护 材料、防蚀材料等，尤其是在超细过滤、反渗透、 精密过滤、透析、离子交换等方面取得了广泛的 应用。 高分子材料纤维化可用于二次电子倍增管或作 离子交换纤维。 对于高分子材料来说，最引人注目的是塑料光 纤的开发应用。
7.发展中的功能高分子材料 7.1 离子交换膜
应用 电渗析：如海水淡化、海水制盐 电解隔膜：铀的电解还原 扩散渗透：回收酸、碱、金属离子等 其它：电池隔膜
7.发展中的功能高分子材料
7.2 高分子试剂
高分子试剂的特点包括： 易于与低分子分离 高分子试剂和载体在溶剂及低分子化和物中 仅能溶胀，用简单过滤的方法即可分离。 固定化作用使其具有较好的稳定性 刚性高分子链上稀疏排布的功能基之间很难 接触。 微环境可以人为的控制 聚合物的空间结构（包括化学和立体结构） 可以利用分子设计方法人为控制。
7.发展中的功能高分子材料 7.1离子交换膜 离子交换树脂：树脂上离子与溶液中离子交换
离子交换膜：在电磁场作用下对溶液中的离子选 择性透过，以膜的形式作为离子交换的主体：具 有离子交换树脂不具备的特殊功能。 离子交换膜种类：异相膜、半均相膜、复合膜 制膜母体：苯乙烯-二乙烯基苯；其它（聚乙烯、 含氟高分子、聚乙烯吡啶） 功能基：主要磺酸基-HSO3-（阳离子交换膜）； 主要季胺盐+NR4 生产方法：含浸法：流延法、刮浆法、浸胶法。
材料科学基础教案 第三章 高分子材料的结构PPT课件
二、非晶态聚合物的结构 1.无序结构模型
图3-10 高分子材料的几种非晶态结构模型 a)无规线团模型 b)折迭链缨状胶粒模型
11924D
13
第三节 高分子的聚集态结构
2.局部有序结构模型
图3-11 聚合物的Hosemann模型
11924D
14
第三节 高分子的聚集态结构
三、聚合物的结晶度与玻璃化温度 1.结晶度 2.分子结构对结晶能力的影响
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story 讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
27
7
第二节 高分子链的结构及构象
三、高分子链的几何形状
图3-5 高分子链的结构形态 a)线型 b)支化 c)梳形 d)星形 e)交联 f)体型
11924D
8
第二节 高分子链的结构及构象
四、高分子链的构象及柔顺性 1.高分子链的构象 2.高分子链的柔顺性
11924D
图3-6 单键内旋示意图
9
第二节 高分子链的结构及构象
11924D
25
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
26
Thank You
11924D
17
第四节 高分子材料的性能与结构
表3-1 基本的高分子材料
11924D
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第四节 高分子材料的性能与结构
图3-10 高分子材料的几种非晶态结构模型 a)无规线团模型 b)折迭链缨状胶粒模型
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第三节 高分子的聚集态结构
2.局部有序结构模型
图3-11 聚合物的Hosemann模型
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第三节 高分子的聚集态结构
三、聚合物的结晶度与玻璃化温度 1.结晶度 2.分子结构对结晶能力的影响
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story 讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
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第二节 高分子链的结构及构象
三、高分子链的几何形状
图3-5 高分子链的结构形态 a)线型 b)支化 c)梳形 d)星形 e)交联 f)体型
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第二节 高分子链的结构及构象
四、高分子链的构象及柔顺性 1.高分子链的构象 2.高分子链的柔顺性
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图3-6 单键内旋示意图
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第二节 高分子链的结构及构象
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写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
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第四节 高分子材料的性能与结构
表3-1 基本的高分子材料
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第四节 高分子材料的性能与结构
材料科学基础教案
复习上一节内容
1、材料科学在国民经济中的重要地位是什么？ 2、如何对工程材料进行分类？ 3、材料科学的研究对象及任务是什么？
思考题
1．三大固体材料的键性如何？ 2．金属的特性是什么？ 3．纯金属的晶体结构有几种类型？ 4．合金相结构有几种？都是什么？ 5．金属材料的性能特点是什么？ 6．高分子材料的结构及性能特点是什么？ 7．陶瓷材料的结构及性能特点是什么？
教学重点
1. 典型金属的晶体结构。 2. 晶体缺陷 3．凝固理论应用 4．铁碳相图及其应用 5．三元相图的应用 6．塑性变形后的组织与性能 7．再结晶
教学难点
1.典型金属的晶体结构。 2.晶体缺陷 3.凝固理论 4.铁碳相图的分析与应用 5.三元相图的分析与应用 6.塑性变形机理 7.再结晶机制
第四部分
一、教学目的及要求 二、主要内容 三、学时安排 四、教学重点 五、教学难点 六、教学过程 七、思考题 八、作业 九、实验 十、教学参考书
材料的结构
教学目的及要求
使学生们掌握三大固体材料的结构特点、性 能特点，建立材料结构与性能之间的关系。
主要内容
材料的结合方式、金属材料的结构、高 分子材料及陶瓷材料的结构特点。
4.
5.
学时分配
1．讲课 50 2．实验 10 3．课堂讨论 2 4．机动 1 总学时 63
教学过程
1. 2. 3. 4. 5. 6． 后次复习前次概念 本次讲授内容的引入 新教学内容的讲授过程 小结 思考题 作业
实验内容
1．金相试样的制备 2．金相显微镜的使用 3．铁碳合金平衡组织观察 4．金相摄影 5．金属塑性变形与再结晶 6．位错腐蚀坑观察 1学时 1学时 2学时 3学时 2学时 1学时
材料的结合方式
高分子化学与物理-前言
Cl
9
第一章 绪论
由此可见，高分子化合物是由小分子单体聚合而成的，因此又 称为聚合物(polymer)。
通常，根据化合物的相对分子质量大小来划分高分子和小分子。 相对分子质量小于1000的，一般为小分子化合物；而相对分子质 量大于10000的，称为高分子或高聚物；处于中间范围的可能为高 分子（低聚物），也可能为小分子。 当一个化合物的相对分子质量足够大，以至多一个链节或少一个 链节不会影响其基本性能时，称为高分子。
6
第一章 绪论
80年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不 断出现和发展。
新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚合、 活性自由基聚合、等离子聚合等等；
新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共 聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合 物、含富勒烯(C6。
4
第一章 绪论
50年代，Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂，制得高密 度PE和有规PP，低级烯烃得到利用。1963年， Ziegler 和Natta分享诺贝尔化学奖。
1956年，美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开创了高 分子结构设计的先河。
50年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。聚甲醛 （1956），聚碳酸酯（1957），聚砜（1965），聚苯醚 （1964），聚酰亚胺（1962）。
12
第一章 绪论
以上介绍的高分子化合物，其结构单元与单体的原子数量都 是相同的。这类聚合物一般是采用加成聚合方法制备的，分子主 链上全部由碳和氢组成，因此称为碳链聚合物。
除此之外还有一类聚合物，其结构单元与单体的化学结构和 原子数量不相同。
例如由对苯二甲酸和乙二醇聚合而成的聚对苯二甲酸乙二酯 （涤纶树脂）。
的分子量和分子量分布对聚合物性能的影响，聚合物 的力学状态。
9
第一章 绪论
由此可见，高分子化合物是由小分子单体聚合而成的，因此又 称为聚合物(polymer)。
通常，根据化合物的相对分子质量大小来划分高分子和小分子。 相对分子质量小于1000的，一般为小分子化合物；而相对分子质 量大于10000的，称为高分子或高聚物；处于中间范围的可能为高 分子（低聚物），也可能为小分子。 当一个化合物的相对分子质量足够大，以至多一个链节或少一个 链节不会影响其基本性能时，称为高分子。
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第一章 绪论
80年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不 断出现和发展。
新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚合、 活性自由基聚合、等离子聚合等等；
新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共 聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合 物、含富勒烯(C6。
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第一章 绪论
50年代，Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂，制得高密 度PE和有规PP，低级烯烃得到利用。1963年， Ziegler 和Natta分享诺贝尔化学奖。
1956年，美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开创了高 分子结构设计的先河。
50年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。聚甲醛 （1956），聚碳酸酯（1957），聚砜（1965），聚苯醚 （1964），聚酰亚胺（1962）。
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第一章 绪论
以上介绍的高分子化合物，其结构单元与单体的原子数量都 是相同的。这类聚合物一般是采用加成聚合方法制备的，分子主 链上全部由碳和氢组成，因此称为碳链聚合物。
除此之外还有一类聚合物，其结构单元与单体的化学结构和 原子数量不相同。
例如由对苯二甲酸和乙二醇聚合而成的聚对苯二甲酸乙二酯 （涤纶树脂）。
的分子量和分子量分布对聚合物性能的影响，聚合物 的力学状态。
材料科学基础和高分子化学
材料科学基础和高分子化学一、材料科学基础材料科学是研究材料的性质、结构和性能的学科。
它是一门综合性的学科，涉及物理学、化学、力学、电子学等多个学科的知识。
材料科学的研究对象包括金属、陶瓷、高分子、复合材料等各种材料。
材料科学的基础研究主要包括材料结构与性能的关系、材料制备与加工技术、材料性能测试与评价等方面。
材料科学的研究内容十分广泛。
首先，研究者需要对材料的组成、结构以及其与外界环境的相互作用进行深入研究。
其次，研究者需要开发新的材料，提高材料的性能，以满足不同领域的需求。
例如，开发新型的高强度材料可以应用于航空航天领域，提高材料的导电性能可以应用于电子器件领域。
此外，研究者还需要探索材料的制备与加工技术，以实现材料的大规模生产。
最后，研究者需要对材料的性能进行测试与评价，了解材料的优缺点，为材料的应用提供依据。
材料科学的重要性不言而喻。
材料是现代科技发展的基础，无论是电子器件、航空航天、汽车制造还是医疗器械，都离不开先进的材料。
材料科学的发展可以推动各个领域的技术进步，促进社会经济的发展。
此外，材料科学研究还能够解决环境问题和资源短缺问题，例如研发可再生材料、开发高效的能源材料等。
二、高分子化学高分子化学是研究高分子材料合成、结构与性能的学科。
高分子化学与材料科学有着密切的关系，因为高分子材料是材料科学中的重要一类。
高分子材料是由大量重复单元组成的大分子化合物，具有独特的物理、化学和机械性质。
高分子材料广泛应用于塑料、纤维、涂料、胶粘剂等领域。
高分子化学的研究内容包括高分子合成、高分子结构与性质的关系、高分子材料的加工与应用等方面。
高分子合成是高分子化学的基础，通过化学反应将小分子化合物合成成高分子化合物。
高分子结构与性质的关系研究了高分子的链结构、分子量、分子排列对材料性能的影响。
高分子材料的加工与应用研究了高分子材料的加工工艺和应用领域，以提高材料性能和实现产品化。
高分子化学的发展对于提高材料性能、实现新功能材料具有重要意义。
高分子材料科学基础
a
i
M i Ni
⎥ ⎥⎦
a: 常数，0.5~1
1.6 高分子材料平均分子质量及分布
z 例：设某高分子试样中有10摩尔分子量为104 的分子，有5摩尔分子量为105的分子, 计算各 种分子量（a = 0.6）
艾伦-J-黑格 (1936-)
导导电电高高分分子子
白川英树 (1936-)
1.3 高分子化合物的基本特征
1. 分子量大
常用的聚合物的分子量（万）
塑料 分子量
聚乙烯 6～30 聚氯乙烯 5～15 聚苯乙烯 10～30
纤维 分子量
涤纶 1.8～2.3 尼龙-66 1.2～1.8 维呢纶 6～7.5
橡胶 分子量
乙乙烯烯和和丙丙烯烯的的催催化化聚聚合合反反应应
1974年诺贝尔化学奖
P．J．弗洛里（Faul John Flory，1910—1985） 美国人 因在高分子溶液理论和相对 分子质量测定等方面的突出 贡献而荣获诺贝尔化学奖。 高分子物理奠基人。
2000年诺贝尔化学奖
艾伦-G-麦克迪尔米德 (1929-2007)
1920年发表了著名的《论聚 合》，提出高分子化合物是由共价 键连接而成的长链分子。 1932年 出版了划时代的巨著《高分子有机 化合物》成为高分子科学诞生的标 志。
1963年诺贝尔化学奖
齐格勒(Kafl Ziegler，1898-1973) 德国人
纳塔（Giulio Natta, 1903-1975) 意大利人
线型
支链型
热塑性
体型 热固性
1.4 高分子材料的命名
1. 聚＋“单体”
Example: PE, PS, PVC
nCH2 CH
Cl
氯乙烯
高分子教程第一章-绪论-1
• 高分子材料在人们衣食住行方面的应用更是不胜 枚举。
尼龙制品
发光高分子
高分子滤膜
高分子容器
• 汽车中聚丙烯材料零部件
人工心脏
人造关节和骨骼
高分子科学简明教程
主讲老师 焦剑
第一章 绪论
第一讲
1.1 高分子科学的历史、现状和利用动物胶做墨的粘合剂等等。
• 人类直接利用天然高分子的历史可以追溯到远古时期。
• 中国古代的四大发明之一：造纸
• 人工合成高分子化合物始于20世纪。
• 1912年出现了丁钠橡胶
• 高分子学说的建立。
• 1920年，德国人Staudinger发表了“论聚合”， 提出了“高分子”、“长链大分子”的概念，奠 定了高分子学说的理论基础，并于1953年获得了 诺贝尔化学奖。
• 高分子合成工业的发展
• 20世纪20-40年代，大量的高分子被合成出来。
• 醇酸树脂（1927年），聚乙酸乙烯酯（1929年），脲醛 树脂（1929年），聚苯乙烯（1933年），聚氯乙烯 （1935年），尼龙-66（1935年），聚甲基丙烯酸甲酯 （1936年），聚乙烯醇缩甲醛（1936年），尼龙-6 （1938年），高压聚乙烯（（1939年），聚偏氯乙烯 （1939年），丁基橡胶（1940年），涤纶（1941年）， 不饱和聚酯（1942年），聚氨酯（1943年），环氧树脂 （1947年），聚丙烯腈（1948年），ABS（1948年）。
Karl Zieglar
Giulio Natta
• 1956年，美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开 创了高分子结构设计的先河。 • 50年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。 • 聚甲醛（1956），聚碳酸酯（1957），聚砜 （1965），聚苯醚（1964），聚酰亚胺（1962）。 • 60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。
高分子材料基础第一二章
2.挤出过程
（P222-232）
注塑成型过程及注塑模具计算机辅助设计中的流变学问题 高分子熔体流动不稳定性及滑壁现象
1．注塑成型过程的流变分析（P255-262）
1.挤出成型过程中的熔体破裂行为
（P286-292）
4
高分子材料基础 第一、二章
第一章
1.1 1.2
材料科学概论
材料与材料科学 材料结构简述
例： 聚甲醛 ━ O ━ CH2 ━
尼龙6
━ NH ━(CH2)5 ━ CO ━
元素有机聚合物：是指大分子主链中没有碳原子，主要由硅、硼、铝、
氧、氮、硫、磷等原子组成，但侧基却由有机团如甲基、乙基、芳基等组 成。 CH3 │ 例：硅橡胶 ━ O ━ Si ━ │ CH3 22 高分子材料基础 第一、二章
缩写
聚合物
聚丙烯
缩写
ABS
PVC
PP
聚酰胺
PA
聚乙烯
PE
聚苯乙烯
PS
21
高分子材料基础 第一、二章
2.1.3
分类
2.1.3.1 按大分子链结构分类
碳链聚合物：是指大分子链完全由碳原子组成。
例：聚乙烯 ━CH2━CH2━ 聚丙烯 ━CH2━CH━ │ CH3
杂链聚合物：是指大分子链中除碳原子外，还有氧、氮、硫等杂质。
金属材料 黑色金属——主要以铁—碳为基的合金，包括碳钢、合金钢、不锈钢、 铸铁。钢的性能主要由渗碳体的数量、尺寸、形状
及分布决定的。
有色金属——除铁之外的纯金属或以其为基的合金。
如铝合 金、铜合金、镁合金、钛合金等
无机材料——是由无机化合物构成的材料，其中包括如锗、硅、碳之类的单质所构成的料。 有机材料（高分子材料）——是由脂肪族和芳香族的C—C 共价键为基本结构的高分子构成的，也
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2005
高分子材料科学基础
5
教学内容
高分子科学发展历程 高分子科学基础知识 高分子材料结构与性能 高分子材料现代表征分析方法 聚合物合成与制备 高分子材料高性能化设计与制备 高分子材料成型加工 通用高分子材料应用 功能高分子材料及其应用
2005
高分子材料科学基础
6
作业与考查
作业
排列出在高分子材料近百年的发展史中贡献最 卓著的5位科学家，并用不少于200个字综述每 位科学家的功绩。（于第7周前以word格式在 网络学堂中提交） 高分子材料设计：初期大胆设想 可行性论 证 完成设计，并做口头报告。 （建议：将 初期设想挂在讨论区，增加交流与提高）
2005
高分子材料科学基础
3
课程简介
通过本课程学习使学生掌握有关高分子材 料科学基础知识与基本概念、高分子材料 结构与性能、高分子材料现代表征分析方 法、聚合物合成与制备、高分子材料高性 能化设计与制备、高分子材料成型加工； 了解和掌握通用高分子材料应用、先进高 分子材料在生物医药、电子信息能源、环 境及其它交叉领域中的应用与设计，加深 对高分子材料科学的认识和理解。
高分子材料科学基础
Polymer Science Introduction
化学工程系 高分子研究所 于建 高彦芳
yfgao@
课程介绍
为适应现代科技发展需要和多学科多
领域发展需求，为非高分子专业学生 系统学习和掌握高分子材料科学知识， 特开设高分子材料科学基础课程。
2005
高分子材料科学基础
4
教学大纲
教学握有关高 分子材料科学基础知识与基本概念、高分子材料 结构与性能、现代表征分析方法、高分子材料制 备与设计、高性能化方法、先进高分子材料在生 物医药、电子信息能源、环境及其它交叉领域中 的应用与设计，加深对高分子材料科学的认识和 理解。 教学目的：通过本课程学习，为非高分子专业学 生开拓相关领域研究奠定基础。
王公善 遍著 TB324 W196
江明等 O63-53 J362 韩冬冰 O63 H070 郝立新 O63 H142 O63 D337
高分子化学、物理和应用基础
海外高分子科学的新进展
2005
何天白 O63 H200
8
高分子材料科学基础
参考网站
2005
高分子材料科学基础
9
2005
高分子材料科学基础
2
课程特点
借助多媒体教学方式，丰富教学内容，实现由 高分子科学基本知识和原理演义现代高分子材 料发展概况和趋势。 打破传统高分子材料专业课程设置格局，突出 先进高分子材料在交叉学科领域中的应用。 综合性作业设置，充分发挥学生自主学习能力。 面向全校，为更多的人了解高分子材料相关知 识提供条件与机会，增加交流，促进交叉学科 的发展和进步。
考查：通过
积极参与教学活动 / 认真完成、按时提交作业
高分子材料科学基础
7
2005
参考书目
#
# #
高分子材料科学导论
聚合物材料
张德庆等主编 TB324-43 Z095
凌绳等 TB324-43 L564 益小苏著 TB324 Y563
高分子材料的制备与加工
#
# # # # #
高分子材料学
高分子科学的近代论题 高分子科学与材料基础 高分子化学与物理教程
高分子材料科学基础
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教学内容
高分子科学发展历程 高分子科学基础知识 高分子材料结构与性能 高分子材料现代表征分析方法 聚合物合成与制备 高分子材料高性能化设计与制备 高分子材料成型加工 通用高分子材料应用 功能高分子材料及其应用
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作业
排列出在高分子材料近百年的发展史中贡献最 卓著的5位科学家，并用不少于200个字综述每 位科学家的功绩。（于第7周前以word格式在 网络学堂中提交） 高分子材料设计：初期大胆设想 可行性论 证 完成设计，并做口头报告。 （建议：将 初期设想挂在讨论区，增加交流与提高）
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通过本课程学习使学生掌握有关高分子材 料科学基础知识与基本概念、高分子材料 结构与性能、高分子材料现代表征分析方 法、聚合物合成与制备、高分子材料高性 能化设计与制备、高分子材料成型加工； 了解和掌握通用高分子材料应用、先进高 分子材料在生物医药、电子信息能源、环 境及其它交叉领域中的应用与设计，加深 对高分子材料科学的认识和理解。
高分子材料科学基础
Polymer Science Introduction
化学工程系 高分子研究所 于建 高彦芳
yfgao@
课程介绍
为适应现代科技发展需要和多学科多
领域发展需求，为非高分子专业学生 系统学习和掌握高分子材料科学知识， 特开设高分子材料科学基础课程。
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考查：通过
积极参与教学活动 / 认真完成、按时提交作业
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参考书目
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聚合物材料
张德庆等主编 TB324-43 Z095
凌绳等 TB324-43 L564 益小苏著 TB324 Y563
高分子材料的制备与加工
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高分子材料学
高分子科学的近代论题 高分子科学与材料基础 高分子化学与物理教程