高分子化学与物理
高分子化学与物理基础第二版教学反思
高分子化学与物理基础第二版教学反思背景介绍高分子化学与物理基础是化学专业中一门非常重要的课程，其对学生未来从事材料、化工等领域的研发工作都具有很大的指导意义。
本文主要对经过多年改良更新后的高分子化学与物理基础第二版进行教学反思及总结，为今后的教学提供参考。
教学内容高分子化学与物理基础第二版是一本关于高分子基础知识的教材，内容上主要包含了高分子的基本概念、高分子结构、高分子物理性质、合成和加工等方面的内容。
在教学过程中，我们重点关注学生对高分子材料的理解和应用能力的培养。
为此，在课堂上主要采用了讲授、案例分析以及实践操作几种教学方式，并配合了一些相关实验进行辅助教学。
可以肯定的教学效果经过多年的教学实践，我们可以肯定的是，通过高分子化学与物理基础第二版的教学，学生的高分子材料知识掌握程度得到了很大的提高。
在期末考试中，学生的平均分以及及格率都明显高于以前教学的结果。
此外，在学生实践操作中，学生整体表现也较为出色，能够有比较好的理解并进行实际应用。
可以改进的地方虽然教学的效果比较好，但是总还是有一些需要改进的地方。
具体来说，可以从以下几个方面进行改进：1.教学过程需要更加生动有趣。
虽然我们尽量采用了紧密结合实际应用的案例分析和实践操作，但是课堂的教学仍然存在一些枯燥乏味的问题。
今后需要进一步完善课堂教学内容，增加生动有趣的教学案例和实践操作。
2.课程内容需要更新。
随着新技术的不断涌现，以前的知识点是否仍然适用于当前的高分子材料研究，需要我们进行进一步的调整和更新。
今后需要及时关注新的高分子材料研究成果，并及时更新教学内容。
3.学生自主学习能力需要提升。
虽然我们在教学中注重学生的实践操作，但是对于一些学生而言，自主学习能力还有待提高。
今后需要鼓励学生更多地参与教学实践操作，提高自主学习能力。
总结高分子化学与物理基础第二版是一门非常重要的课程，其对学生未来从事材料、化工等领域的研发工作都具有很大的指导意义。
高分子化学与物理-第6章-高分子化学反应
这一类离子交联的聚合物通常叫离聚物（Ionomers）。
6.2.2. 2 接枝共聚反应
聚合物的接枝反应通常是在高分子主链上连接不同组成的 支链，可分为两种方式：
（1）在高分子主链上引入引发活性中心引发第二单体聚合形成 支链,包括有:
（i）链转移反应法；
（ii）大分子引发剂法；
（iii）辐射接枝法；
（2）有助于了解和验证高分子的结构。
根据高分子的聚合度及功能基团(侧基或端基)的变化聚合物 的化学反应可分为三类：
（i）聚合物的相似转变：反应仅发生在聚合物分子的侧基/端基 上，即侧基/端基由一种基团转变为另一种基团，并不会引起聚 合度的明显改变。
（ii）聚合物的聚合度发生明显变大的反应，包括：交联、嵌段 、接枝、扩链反应；
（Ⅲ）聚合物的聚合度发生明显变小的反应，包括： 降解与解 聚
6.1聚合物化学反应的特性及影响因素
6.1.1聚合物的化学反应特性 （1）高分子的功能基能与小分子的功能基发生类似的化学反应：
➢ 均相反应；
➢ 反应仅由官能团的反应性决定，不存在扩散控制因素；
➢ 所选择的大分子与小分子之间具有相似的空间位阻。
CH2CH2
Cl2 - HCl
CH2CH2
Cl2, SO2 - HCl
CH2CH CH2CH2 Cl
CH2CH CH2CH2 SO2Cl
其反应历程跟小分子饱和烃的氯化反应相同，是一个自由 基链式反应：
光 Cl2 或有机过氧化物 2Cl
CH2CH2 +Cl
CH2CH
+ HCl
CH2CH +Cl2
CH2CH Cl
引 发 S8
+ SmSn - （ m +n=8）
高分子化学与物理主要习题解答
高分子化学与物理主要习题解答参考书籍：《高分子物理教程柯杨船何平笙主编》《高分子化学（第五版）潘祖人主编》主讲人：柯扬船教授参与人员：刘壮刘乐王迪靳欢常启帆学校：中国石油大学（北京）一,选择题（题库抽选）1.本体聚合和溶液聚合都属于（）。
A均相聚和B非均相聚和C游离基逐步聚合D连锁聚合2.本体聚合中，聚合产物与作为溶剂的单体，呈完全（）A相分离B均相C非均相D混相3.聚苯乙烯，聚氯乙烯和聚乙烯醇的共同特点是( )A.主链是聚乙烯链，支链不同B.主链不相同，支链也不相同C.主链是聚乙烯链，都无支链D.侧基都不相同，却都能结晶4.根据推导自由基聚合反应动力学方程所做出的假设，选出下列正确答案（）A.引发剂的诱导速率=引发速率B.引发剂引发速率=链增长速率C.引发剂引发速率=链终止速率5.根据推导缩聚反应和自由基聚合反应的聚合度分布方程，选出下列正确答案[假设，Xw重均聚合度；Xn数均聚合度]（）A.对缩聚反应，Xw/Xn=2；B.对自由基岐化终止聚合反应Xw/Xn≈2C.对自由基偶合终止聚合反应Xw/Xn≈2D.对所有逐步聚合反应Xw/Xn≈26.设C M为向单体链转移系数，C1为向引发剂转移系数，Cs为向溶剂转移系数，Ktr M为向单体转移速率常数，Ktrl为向引发剂转移速率，Ktrs为向溶剂转移速率，Kp为聚合速率常数，Kd为引发剂分解速率，Kt为引发剂终止速率，Etr M为单向转移活化能，Ep为聚合反应活化能，Et链终止活化能Ed引发剂分解活化能，E是影响聚合度的综合活化能。
请从下列选出不正确的公式（）A.CM=Ktr M/Kp，C1=Ktrl/Kp，Cs=Ktrs/KpB.对于聚氯乙烯C M≈1/X nC.CM=Ktr M/Kp=（Atr M/Ap）exp=[-（Etr M-Ep）/RT]D.E=（Ep-Et/2）-Ed/27.按照自由基聚合微观动力学理论，Ri为引发剂引发速率，Rp为聚合速率，Kp为聚合速率，Rt为链终止反应速率，kt为链终止速率，Rd为引发剂分解速率，Kd为分解速率[I]为引发剂浓度[M]为游离基浓度，f为引发剂效率，则下列公式或假设不正确的是（）A. Ri= -d[I]dt=2fKd[I]B. Rp= -d[M]dt=Kp[M][M•]C. Rt= - d[M•] dt=2Kt[M•]^2D. Rd=-d[I]/dt=Kd[I]^28.指明和改正下列方程式中的错误（）A. Rp=K[^(1/2)](FKd/Kt)[I]^(1/2)[M]B. V=[Kp/(2Kt)][M•][M]C. Xn=(Xn)0-Cs[S]/[M]D. ꞇs=(Kp^2/(2Kt)([M]/Rp)9.高分子聚合物的聚集态或者凝聚态通常可包括（）A.结晶态，无定形态，液晶态B.结晶态，液晶态，热固态C.结晶态，无定形态D.结晶态，无定形态，液晶态，过滤态或亚稳态10.高分子链的结构形式是影响高分子结晶的内因，通常影响结晶的主要因素有（）A.分子链柔性，分子链支化度及分子链节对称性B.分子链取代基大小，分子量大小，分子量分布大小C.主链规整度大小，主链等规度大小，主链支化度及交联度大小D.主链全同立构结构，缩合聚合反应的高分子链11.高分子链聚集时会产生主价力和次价力，主价力的化学键能常为140-700Kj/mol而次价力键能仅8-42Kj/mol，但是有一些高分子聚合物热降解时却往往发生次价力还未来得及破坏而主价力先行破坏或其分子链先行断裂现象，其原因可能是（）A.高聚物分子量通常很高，链段次价力具有加和性B.高分子链次价力加和可能超过主价力C.高分子链之间产生氢键加和效应，支链或交联结构D.高分子量高聚物分子链的氢键范德华力与静电力其加和效应很强12.根据反应分子数N，反应物浓度C和反应程度P的定义，可写出以下种数均聚合度Xn的表达式，其中正确的表达式是（）A.Xn=N0/N(N0是高分子结构单元数，N是高分子数)B.Xn=C0/C(C0是高分子单体浓度，C是转化为高聚物的单体浓度)C.Xn=1/(1-P)(P是高分子反应程度)D.1/Xn=K1(K2[M])-C M-Cs[S]/[M](K1是阴离子聚合转移速率常数，K2是阴离子聚合速率常数，[M]是单体浓度，[S]是溶剂浓度，C M是阴离子聚合反应向单位转移常数，Cs是阴离子聚合反应向溶剂转移常数)13.根据高分子聚集态或凝聚态理论，高分子在不同结晶条件形成不同形态的晶体如（）A.折叠链晶体，伸展链晶体，纤维状晶体B.串晶体，单晶体和球晶体C.晶胞，晶型和晶状体D.液晶体，枝晶体和缨状胶束晶体二,计算题（题库抽选）14.对于双基终止的自由基聚合物，每一个大分子含有1.3个引发剂残基，假定无链转移，试计算歧化终止和偶合终止反应的相对量。
二级学科___高分子化学与物理_
二级学科：___ 高分子化学与物理_____________英文名称：Polymer Chemistry & Physics代码：____ 070305____________一、学科简介高分子化学与物理是化学学科重要的组成部分，其与有机化学及海洋化学密切相关，在海洋资源的开发利用中作用巨大。
近几年高分子化学与物理得到了快速发展，高分子材料是最重要的材料之一。
在海洋功能材料与分离膜材料制备及其应用等其领域发展迅速，形成了鲜明特色，取得了丰硕得成果。
高分子化学与物理拥有实验室近千平米, 拥有扫描电镜、原子显微镜、元素分析、元素分析－同位素质谱仪、换红外光谱、中高压微型反应设备、电化学工作站、原子吸收分光光度计、差热-热重分析仪、等离子发射光谱仪、膜性能分析测试等基本仪器。
二、培养目标德、智、体、能全面发展，学风严谨、作风正派、具有可持续发展技能得的高分子化学与物理学科专门人才。
掌握高分子化学与物理基本理论知识、基本研究方法和基本技能，并能熟练地应用于本学科方向的研究，了解学科发展方向和研究前沿，具有一定的材料科学、海洋化学、生命科学、物理化学等相关学科的基本知识。
有较高外语水平，能熟练应用与工作及学术交流。
能较熟练地使用计算机和互联网。
毕业后，能在有关企业、科研机构、高校从事产品开发、科研、教学工作，也可以从事有关部门的科技管理工作。
四、修读年限2－3年五、培养体系（一）核心模块核心模块学分要求不低于16学分。
（二）拓展模块公共选修课公共选修课由学校统一组织，面向全校研究生开设，鼓励各学院对全校开设。
硕士研究生至少获得公共选修课2学分。
专业英语学术活动论文写作与学术规范实践训练跨校选修课程选修“211”院校与所学专业相关的课程，取得的相应学分予以承认，但不能超过5学分。
鼓励研究生在有条件的情况下，选修国外一定层次水平的相应高校或研究机构的课程，取得的相应学分予以承认。
具体修课计划由导师和研究生共同制订并报研究生教育中心审批。
高分子物理和高分子化学复习要点
构型(Configuration):分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
高分子的构型:旋光异构几何异构键接异构全同立构间同立构无规立构反式构型顺式构型头-头结构头-尾结构键接异构体：因结构单元在高分子链中的连接方式不同引起的异构体。
1）在缩聚和开环聚合中，结构单元的键接方式是确定的。
2）在加聚过程中，会出现键接异构现象。
共聚物的序列、平均序列长度与嵌段数序列：由同类单体直接相连的嵌段。
平均序列长度：<LA>n= (单元A的数目)/(A的序列数)= 9/5嵌段数R:指在100个单体单元中出现的各种嵌段的总和。
R=200 /（<LA>n+ <LB>n)R=100时，为交替共聚；R=0时，为嵌段共聚；R愈大愈有交替性，R愈小愈有嵌段性。
SBS树脂：用阴离子聚合法制得的苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。
其分子链的中段是聚丁二烯（70%），两端是聚苯乙烯（30%），SBS具有两相结构，橡胶相PB连续相，PS形成微区分散在橡胶相中，起物理交联作用。
SBS是一种热塑性弹性体，连续相PB具有柔性链段的软区，分散相PS具有刚性链段的硬区，起物理交联作用。
构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
高分子链的构象有微构象与宏构象之分：1）微构象：指高分子主链键构象（高分子主链中一个键的构象）。
2）宏构象：指整个高分子链的形状。
构象的改变并不需要化学键的断裂，只要化学键的旋转就可实现。
链段：可以把由若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元，称为“链段”。
高分子的链段之间可以自由旋转，无规取向。
链段是高分子链中能够独立运动的最小单元。
实际的高分子链为受阻旋转链。
高分子链的柔顺性取决于分子内旋转的受阻程度。
高分子链能够改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性。
高分子链是通过单键的内旋转改变其构象的，因此单键的内旋转是高分子链具有柔顺性的原因。
影响高分子链的柔顺性的因素内在因素(结构因素)主链结构：主链全由单键组成的，一般柔性较好；不同的单键，柔顺不同（考虑非近邻原子距离、键长和键角）：-Si-O-> -C-O-> -C-C-；含有芳杂环，由于芳杂环不能内旋转，所以主链中含有芳杂环结构的高分子链柔顺性较差；主链含有孤立双键，柔顺性较好；带有共轭双键的高分子链不能内旋转，柔性差；侧基（或取代基）：极性取代基：极性取代基将增加分子内的相互作用，使内旋转困难, 柔性下降; 极性越大, 柔性越差；非极性取代基（主要考虑其体积），取代基的体积越大, 内旋转越困难, 柔性越差；取代基的对称性，聚偏氯乙烯>PVC，前者对称，分子偶极矩小，内旋转容易.聚异丁烯（PIB）的每个链节上，有对称的甲基，使主链间距离增大，键间作用力减少，内旋转容易其它结构因素：支化与交联：支链很长时，阻碍链的内旋转起主导作用，柔性下降；低交联（如含硫2%～3%橡胶），柔顺性影响不大，但含硫30%以上影响链柔顺性；高分子链的长度：分子链越长，分子构象数目越多，链的柔顺性越好；分子间作用力：分子间作用力大，柔顺性差。
高分子化学与物理(2、缩聚及其它逐步聚合反应)
+ (2n-1)H 2 O
2.2.2 缩聚反应的特点
缩聚物有特征结构官能团；有低分子副产物（Byproduct)； 缩聚物的分子量不是单体分子量的整数倍。
College of Chemical 聚 反 Wuhan 的 单 体 2.2.3 缩 Engineering, 应 Textile University
说明：单体的官能度与官能团数目不是完全一致。 单体的官能度大于或等于2时才能进行聚合反应。 （p22 表2-3）
College of Chemical Engineering, Wuhan Textile University
④官能团等活性概念（p22）
羧酸大小 （x） 1 2 3 nH（CH2）xCOOH K×104 22.1 15.3 7.5 羧酸大小 nH（CH2）xCOOH （x） K×104 5 6 7 7.4 7.5 7.4
超支化高分子
College of Chemical Engineering, Wuhan Textile University
树枝型高分子
College of Chemical Engineering, Wuhan Textile University
2.4.2 凝胶化现象及凝胶点的测定
凝胶化现象 聚合物的交联化是以聚合过程中的凝胶化现象为标记。
+ (2n-1)H 2 O
College of Chemical Engineering, Wuhan Textile University
按聚合机理或动力学可分为：
连锁聚合（Chain Polymerization）：
活性中心（Active Center）引发单体，迅速连锁增长。 自由基聚合 活性中心不同 阳离子聚合
高分子材料的物理和化学性质
高分子材料的物理和化学性质高分子材料是一类重要的工程材料，具有众多独特的物理和化学性质，使其在许多领域中得到广泛应用。
本文将从分子结构、热学性质、力学性质、电学性质、光学性质等方面介绍高分子材料的物理和化学性质。
一、分子结构高分子分子量通常在10^3-10^7之间，相比小分子而言，高分子分子量大，分子体积大，交联度高，分子链上的键合弱、回旋自由度多，这些特征决定了高分子材料具有多段构象、异构性、无规共聚物的存在。
对高分子分子结构的理解对于控制其物理和化学性质，设计合理的高分子材料非常重要。
二、热学性质热学性质是高分子材料性质中关键的一部分，它们决定了高分子材料在各种物理和化学环境中的稳定性和可用性。
热学性质包括热膨胀系数、玻璃化转变、热导率、热变形温度等。
其中，热膨胀系数是指材料在温度变化过程中体积或长度的变化率，该性质对于热稳定性和耐温性的评价非常重要。
玻璃化转变指高分子材料在升温过程中的玻璃化转变温度，此时材料呈脆性固态，具有高强度和刚度，但失去了弹性。
三、力学性质高分子材料的力学性质是其在工程领域中的应用最重要的性质之一，包括拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、硬度等。
高分子材料的力学性质与材料的分子结构密切相关，如分子量、分子量分布、交联度、分子链的取向等。
其中，拉伸强度是材料在拉伸或压缩下的强度；弯曲强度是材料在受力时抵抗变形的能力；冲击强度是指材料在受冲击载荷下的抗冲击能力；硬度是表征材料耐磨性能的一个参数。
四、电学性质电学性质包括电阻率、介电常数、击穿电压等，与高分子材料在电子器件中的应用和可靠性密切相关。
高分子材料的电学性质受到其分子结构、极性、表面状态等因素的影响。
通过改变材料的化学和物理参数，可以改善其电学性能。
五、光学性质高分子材料的光学性质是其在光电领域中的重要应用性能，包括折射率、透明度、吸收系数等。
高分子材料的光学性质取决于分子的键长、键角、现场分布等因素。
通过控制高分子材料分子结构和表面状态等参数来控制其光学性质，从而开发出新的光电器件。
高分子化学与物理-3-自由基聚合反应-B
乳液聚合的主要成分及其作用
乳液聚合体系的主要组分有：单体、分 散介质（主要是水）、引发剂和乳化剂。单 体一般不溶或微溶于水。 注意：引发剂为水溶性！引发剂的分解 温度决定聚合温度。
乳化剂的作用
乳化剂，乳液聚合体系的重要成分。它可
以使互不相溶的油(单体)-水转变为稳定的、难
以分层的乳液。
它通常是一些兼有亲水的极性基团和疏水
M v 1/ 2 1/ 2 2 fkd kt I kp
动力学链长公式：
速率常数与温度的关系式：
k Ae
E RT
1 1 E p Ed Et Ap 2 2 ] k exp[ 1/2 RT Ad At
综合活化 能为负值
温度升高，k值变小，亦即动力学链长或 聚合度下降。
数均聚合度：单体的消耗速率与大分子的生
成速率之比
Rp 单体消耗速率 Xn 大分子生成速率 Rt +Rtr
则当终止机理为偶合终止时： X n 2v
忽略链转移
C、D分别 为偶合、
为歧化终止时:
Xn v
v 偶合、歧化终止共存时： X n 歧化终止 C 2 D 的百分数
温度对聚合度的影响
第五节 自动加速现象
R p k M I
1/ 2
单体浓度下降， 聚合速率下降
孰是孰非？
单体浓度下降， 聚合速率却加快？
聚合程度提高将导致： 体系黏度增大
链增长 反应 小分子单体扩散 不受影响，增长 速率kp变动不大
链自由基与 单体接触
链自由基与 链自由基接 触
链终止 反应
链自由基运动手 足，双基终止困 难，kt显著下降 聚合速率加快， 分子量迅速增加
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中国科学院长春应用化学研究所
二ОО九年攻读博士学位研究生入学试题
高分子化学与物理
高分子化学部分（共50分）
一.名词解释（共14分，每题2分）
1.无规预聚物
2.本体聚合
3.官能团的摩尔系数
4.凝胶点
5.聚合上限温度
6.SBS热塑弹性体
7.顺丁橡胶
二.写出下列高分子材料的起始单体，合成反应式，注明引发剂、催化剂及聚合反应类型（共16分，每题4分）
1.尼龙-6
2.聚（芳）砜
3.合成天然橡胶
4.端羟基对苯二甲酸乙二醇酯齐聚物
三.简答题（共15分，每题5分）
1.列表比较自由基聚合和阴离子聚合的特点（包括聚合方法、引发剂（催化剂）、
聚合温度、聚合机理、聚合速率）
2.制备聚甲醛，如何选择单体和聚合方法，为什么？
3.什么叫功能高分子？合成功能高分子的方法有哪几种？请举出三个功能高分
子的例子，并写出他们的结构式。
四.研究工作调查（5分）
请写出你硕士论文的题目，主要研究成果及新颖性，以第一作者发表的与论文题目相关的文章几篇，发表在何种期刊上，论文的题目是什么？
高分子物理部分（共50分）
一．名词解释 (共10分，每题2分)
1．柔量
2．银纹
3．零切粘度
4．高分子液晶态
5．玻耳兹曼叠加原理
二．选择题 (共10分，每题1分)
1．比较聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯腈（PAN）、聚乙烯（PE）的柔顺性。
（）
(a) PE>PP>PVC>PAN, (b) PE>PP>PAN>PVC
(c) PP>PE>PVC>PAN, (d) PAN>PVC>PP>PE
2．已知含有成核剂的聚丙烯在等温结晶时生成球晶，则其Avrami指数n为：（）。
（a）2, (b) 3, (c)4, (d)5
3．大多数聚合物熔体都属于（）。
（a）牛顿流体 (b)假塑性非牛顿流体
(c) 胀塑性非牛顿流体 (d) 宾汉流体
4．处于高弹态下的聚合物，可以运动的单元有（）。
(a) 链段, (b) 链节, (c) 短支链, (d)整个分子链
5．在玻璃化温度以下,随着温度的降低,高分子的自由体积将（）。
（a）保持不变, (b) 上升, (c)下降，(d) 先下降然后保持不变6．引起聚合物爬杆效应的是（）。
(a)温度效应 (b) 黏性行为 (c)弹性行为
7．下列实验方法可测量聚合物溶度参数的是（）
(a) DSC法 (b)膨胀计法 (c)稀溶液粘度法 (d)密度法
8．下列方法中可以提高聚合物韧性的方法有（）。
(a) 与橡胶共混 (b)提高结晶度 (c)加入增塑剂 (d)增加交联度
9．下列相同相对分子质量的某聚合物样品，在相同条件下用凝胶渗透色谱测得的淋出体积大小顺序为（）>（）>（）
(a) 轻度支化样品 (b) 线性样品 (c)高度支化样品10．橡胶的使用温度范围是（）
(a) T
f 以上(b)T
g
~T
f
之间(c)Tg 以下(d)Tg以上
三．简答题 (共10分，1题3分，2题7分)
1．试讨论高分子溶液在高于、等于、低于θ温度时，其热力学性质各如何？高分子在溶液中的尺寸形态又如何？
2．请写出下列图片对应的结晶形态及典型的形成条件。
(a) (b)
(c) (d) (e)
四．
问答题
(
共10分，每题5分)
1．农用聚乙烯大棚膜被广泛使用，但存在的问题是，表面易形成雾滴影响透光度，引起农作物生长缓慢或霉变，请你想出至少两个办法在现有PE 膜的基础上改善防雾性能，并给出应用什么方法测试证明你的方法是有效的。
2. 什么是高聚物的取向？为什么有的材料（如纤维）需要进行单轴取向，有的材料（如薄膜）则需要双轴取向，说明理由。
五． 计算题 (共10分，每题5分)
1．假定聚合物试样中含有三个组分，其相对分子质量分别为1万，10万，100万，相应的质量分数为0.2, 0.5, 0.3, 计算此试样的Mn, Mw 和多分散系数d 。
2．某高分子样品在0o C 时的粘度为 1.0×104Pa ·s, 如果其粘度温度关系服从WLF 方程，并假定Tg 时的粘度为 1.0×1013Pa ·s, 计算25o C 时的粘度是多少？。