高分子物理学原理1

– 决定因素
• 链的柔性；
– 在决定高分子链性质的时候，扮演着极其重要的角色。 – 不同高分子差别很大，有的硬得象钢丝，有的柔软得象丝线。
• 链段—链段相互作用；
– 吸引和排斥
• 链段—环境（其他链和溶剂）相互作用。 – 随着温度的变化，这种相互作用要变化
Chapter 1 Introduction
Chapter 1 Introduction
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• 聚合物的构造
Fig. 1.5 Examples of polymer architectures: (a) linear; (b) ring; (c ) star; (d) H; (e) comb; (f) ladder; (g) dendrimer; (h) randomly branched.
C H
C C
C C
C C
C C
C C
C C
C C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Fig. 1.4 Tacticities（立构规正度） of vinyl polymers
Chapter 1 Introduction
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• 聚合物的构造(architecture)
– 影响聚合物性质的另一个重要因素 – 尺度比微观结构大
Chapter 1 Introduction
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• 聚合物的构造
Fig. 1.6 Schmatic architecture of a polymer network, with the dots indicating crosslinks.
Chapter 1 Introduction
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• 均聚物和杂聚物（Homopolymers & heteropolymers）
3
CH
3
H H H C C C H H N /2 CH
3
H H C C H CH 3N /2
C
H
Head-to-head
Head-to-tail
Fig. 1.2 The two sequence isomers of polypropylene
Chapter 1 Introduction
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• 结构异构
3
H
CH
3
H
CH
3
PP
C H
C C
C C
C C
C C
C C
C C
C C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Chapter 1 Introduction
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H H H H
• 基本概念
N – 聚合物（Polymer） – (poly)-(mer): (many)-(parts)
H H H H H H H
C
• 考试：
– 期末考试是课堂开卷 – 平时成绩占30% – 每一部分结束都有练习题
• 课程特点：
– 特别强调高分子科学基本概念；
– 偏物理而不偏数学，不要求公式推导， 但要求理解公式中每个量的物理意义， 公式所能解决的问题，及其所对应的物 理图像； – 大量的应用实例； – 英文教材，中文讲解，中文课件。
C
C
N
H H
Chapter 1 Introduction
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• 基本概念
– 平均分子质量— Mn, Mw, M, Mz
• • • • 数均分子量： Mn 重均分子量： Mw 粘均分子量： M Z均分子量： Mz
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• 聚合物的微观结构(microstructure)
Is o ta c tic
C H
C C
C C
C C
C C
C C
C C
C C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
R
R
H
H
R
R
H
H
R
R
H
H
R
R
H
S y n d io ta c tic
C H
C C
C C
C C
C C
C C
C C
C C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
R
R
H
H
R
H
R
R
H
H
R
R
H
R
H
A ta c tic
C
C
C
N
H
H
Cl
H H H
H
H
Cl
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
H
Cl
H
Cl
H
Cl
H
Cl
H
Cl
H
Cl
– 单体(monomer)：能够发生聚合反应的小分子 – 链段(―reacted monomer‖～“monomer‖）:
• 化学链段(chemical monomer) :重复结构单元(repeating unit); • Kuhn链段(Kuhn monomer):几个重复结构单元。
Chapter 1 Introduction
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• 均聚物和杂聚物
Fig. 1.7 Examples of copolymers and terpolymers.
Chapter 1 Introduction
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• 小结
– 概念 – 聚合物的微观结构(microstructure) – 聚合物的构造(architecture)
高分子物理学原理
教师：李晓毅 lixy@
• 教材：
POLYMER PHYSICS Michael Rubinstein, Ralph H. Colby
• 时间地点：
– 每周二、四第七、八节（15：20～17：00）。 – 教室：阶一（三）
• 课程安排：
– 60学时，3学分 – 每一章结束有小结 – 每一部分结束有习题 – 有四次习题课 – 一次期末总结课
反式（ trans-）；乙烯基式（vinyl);
• 空间异构（Stereo Isomerism）: 立构规正度 （tacticity）; 全同立构（isotactic）;间同立构 （syndiotactic）; 不规则（atactic）.
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顺序异构
H H C C H CH
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• 基本概念
– 链段摩尔质量 (Molar mass of monomer) Mmon – 聚合物摩尔质量 (molar mass of a polymer) M: • M=NMmon
H H
– 举例:聚乙烯 (Polyethylene-PE)
• 当N=1000时， – Mmon=28 g mol-1 – M = 2.80 103 g mol-1 ;
• 课程内容：
– 高分子链构象（理想链和真实链）； – 聚合物溶液和熔体的热力学； – 聚合物网络和凝胶（橡胶弹性，粘弹性， 凝胶溶胀）； – 非缠结和缠结聚合物动力学。
• 主要理论：
–Flory理论和标度理论
• 面向对象：
–高分子物理在你以后的工作中举足轻 重的同学
• 学习要求：
–完成课后练习，在练习中掌握知识。 平时练习占总成绩的30%。
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•
Fig. 1.9 A polymer’s conformation is dictated by its interactions, here illustrated using a chain with 1010 monomers of size 1 cm and four types of interaction between monomers. (a) Attractive interaction – the chain fits in a classroom. (b) Zero effective interaction – the chain is the size of a campus. © Short-range repulsion – the chain is the size of a city. (d) Long-range repulsion – the size of a chain is a quarter of the distance to the Moon.
–微观结构定义：是高分子链上原子的组织和排列， 这是在聚合过程中固定下来的。不打破化学键，就 不能改变微观结构。（构型＋键接结构） –三种类型的微观结构（三种异构）：
• 顺序异构（sequence isomerism）: 头—头（head-tohead）;头—尾（head-to-tail）; • 结构异构（Structural Isomerism）: 顺式（cis-）;
H C C
H
H C C
H 2C
H 2C CH
CH CH
2
CH
2
CH
2
H
C H2
cis
trans
vinyl
Fig. 1.3 The three structural isomers of polybutadiene