高分子物理-第一章
高分子物理 第一章 名词解释
第一章高分子链的结构高分子链：由单体通过聚合反应连接而成的链状分子。
聚合度：高分子链中的重复结构单元的数目。
碳链高分子：分子主链全部由碳原子以共价键相联结的高分子。
杂链高分子：分子主链由两种或两种以上的原子，如氧、氮、硫、碳等以共价键相联结的高分子。
元素高分子：主链中含有硅、磷、锗、铝、钛、砷、锑等元素的高分子。
键接结构：结构单元在高分子链中联结方式。
顺序异构体：由结构单元间的联结方式不同所产生的异构体。
共聚物：由两种以上单体单元所组成的聚合物。
热塑性弹性体:可用注塑的方法行进行加工而求需要硫化的橡胶。
构型：构型指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
这各排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。
不对称碳原子：饱和碳氢化合物分子中的碳，以４个共价键与４个原子或基团相连，形成一个四面体，当４个不同的基团位于四面体的顶点时，中心碳原子称为不对称碳原子。
旋光异构体：含有不对称碳原子的有机物能构成互为镜象的两种异构体，表现出不同的旋光性，称为旋光异构体。
全同立构：高分子全部由一种旋光异构单元键接而成。
间同立构：由两种旋光异构单元交替键接而成。
无规立构：由两种旋光异构单元完全无规键接而成。
几何异构：１，４－加成的双烯类聚合物，由于内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同而有顺式构型与反式构型之分，它们称为几何异构体。
支化度：指支化点密度或两相邻支化点之间的链的平均分子量，用来表示支化的程度。
交联度：指相邻两个交联点之间的平均分子量。
构象：由于单元内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
内旋转异构体：由单键的内旋转旋转所导致的不同构象的分子。
链段：指由若干个键组成的一段链，可算作一个独立的单元。
柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质。
末端距：是指线型高分子链的一端至另一端的直线距离。
均方末端距：末端距或平均末端距的平方的平均值。
根均方末端距：均方末端距的平方的平均值。
自由结合链：假定分子阳由足够多的不占有体积的化学键自由结合而成，内旋转时没有键角限制和障碍，其中每个键在任何方向中取向的几率都相等，我们称这种链为自由结合链。
高分子物理学习题第一章(精)
高分子物理学思考题及习题第1章思考题1-1重要概念：高分子化合物；高分子材料（聚合物）；天然高分子材料；人工合成高分子材料；塑料；橡胶；纤维；功能高分子；结构单元；聚合度；线形分子链（线形高分子）；支化分子链（支化高分子）；交联网络（交联高分子）。
1-2了解高分子材料的分类法和命名法。
1-3与小分子化合物和小分子材料相比，高分子化合物与高分子材料的结构有哪些重要特点使之具有独特的性能？将这些特点牢记在心。
1-4仔细阅读关于高分子材料的“多分散性和多尺度性”、“软物质性”及“标度性”的说明，理解其意义。
1-5了解高分子物理学的核心内容和主要学习线索，体会“高分子物理学是研究高分子材料结构、分子运动与性能的关系的学说”。
1-6阅读“高分子物理学发展简史及研究热点”一节，了解当前高分子物理学的热点问题和发展方向。
1-7根据生活经验，列举一些适合用作塑料、橡胶或纤维的聚合物名称。
1-8下列一些聚合物（我国的商品名称）：丁苯橡胶，氯丁橡胶，硅橡胶，环氧树脂，脲醛树脂，聚氯乙烯，聚碳酸脂，涤纶，锦纶，腈纶。
试分别写出各自结构单元的化学结构式及合成所需单体的化学结构式。
第一章习题可能与高分子化学学习内容重复，可不做。
第2章思考题及习题2-1 重要概念：近程结构；远程结构；构型；构象；无规线团；内旋转；内旋转势垒；分子链柔顺性（静态和动态）；链段；均方末端距；均方旋转半径；自由连接链；自由旋转链；等效自由连接链；Kuhn等效链段；高斯链；θ条件/θ状态；Flory特征比（刚性因子）。
2-2高分子材料的结构层次有哪些？2-3假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高其等规度？说明理由。
2-4为什么说分子链内旋转对聚合物结构和性能有重大影响？2-5为何采用均方末端距和均方旋转半径而不直接用平均末端距和平均旋转半径以及轮廓长度来描述高分子的尺寸？2-6如何理解链段的概念？2-7顺-1，4-聚异戊二烯和反-1，4-聚异戊二烯具有相同的化学结构，为什么前者在室温下是橡胶，而后者却是塑料？2-8聚乙烯、聚甲醛和聚丙烯的链柔性也很好，为什么不是橡胶而是塑料？2-9命名以下三种共聚物，并预测其主要性能（强度、弹性、硬度、热变形温度等）：（1）75％丁二烯与25％苯乙烯组成的无规共聚物；（2）30％丁二烯与70%苯乙烯组成的三嵌段共聚物；（3）98％苯乙烯—2％丁二烯的接枝共聚物。
高分子物理第一章完整ppt课件
理研究组，开展了高分子溶液性质研究。
钱保功50年代初在应化所开始了高聚物粘
弹性和辐射化学的研究。
徐僖先生50年初成都工学院（四川大学）
开创了塑料工程专业。
王葆仁先生1952年上海有机所建立了集
PMMA、PA6研究完组整编。辑ppt
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高分子工业：采取引进－消化－再引 进的道路。
高分子科学：则采取追踪、学习国外 的过程中不断发展。
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二、高分子结构的内容
构造
近程结构
链结构
构型
（一级结构）
高 分 子
远程结构 分子大小（分子量） 构象（柔顺性
（二级结构） ）
结
晶态结构
构
非晶态结构
（三级结构）
聚集态结构 取向态结构
液晶态结构
织态结构
（更高级结构）
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三、 高分子结构的特点
Flory
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高分子发展上的几个重要事件
3）Merrifield和功能高分子的发展
70年代，固相有机合成创立 1984年诺贝尔化学奖。
完整编M辑pept rrifield,生物化学家 14
高分子发展上的几个重要事件
4）液晶高分子
1991年诺贝尔 物理学奖
Pierre-Gilles de
30完整编辑ppt来自31（四）高分子科学发展新动向
1、向生命现象靠拢 2、功能化、精细化、复合化。
完整编辑ppt
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我国：
长春应化所1950年开始合成橡胶工作（王
佛松，沈之荃）；
冯新德50年代在北大开设高分子化学专业。
高分子物理第一章
各引发体系顺丁橡胶的主要性能比较
Li-系
40 -93 32 14 1.9-2.0 不包锟
Ti-系
90 -105 25 4 2.1-2.4 不易包锟
Co-系
95 -107 17 6 2.8-3.5 好
Ni-系
96 -107 17 4 3.0-5.0 好
立构规整结构 — 聚合物链节单元的构型异构（立体 异构）的有规律排列所形成的链或链段的结构特征。 定向聚合 — 能制得立构规整结构聚合物的聚合过。 或称为有规立构聚合。
第一章 高分子链的结构
（1） 乙烯基单体的均聚物
结构单元
H ( CH2-C* )n X
H H H
实例：聚丙烯
CH2
*
CH2 CH3
H
R R R R R R R R
H R H H H R H H
H H R
锯架式
取代基R交替排布于主链平面的两侧 实例：间同聚丙烯（s-PP）,正在工业化； 间同聚苯乙烯（s-PS），工程塑料 间同聚甲基丙烯酸甲酯（s-PMMA）
H H H R
Fischer投影式
第一章 高分子链的结构 全同、间同是主要的立构规整结构； 立构嵌段、半全同结构，具有较低规整度
第四章 聚合物的高弹性、粘弹性 第五章 聚合物屈服、断裂、强度 第六章 聚合物的加工流变性质 第七章 聚合物的其它性质 .
大分子运动论
结构
性能
第一章 高分子链的结构
实例－－溶致液晶干喷湿纺法制备含纳米晶相的高性能纤维PBZO
•PBZO结构示意图 (图1.1)
初纺
热处理后纤维 3.9 40 4.9 317 1.7
R R R R
} 两者不可区分
R R R
第一章高分子物理习题
第⼀章⾼分⼦物理习题第⼀章⾼分⼦的链结构《⾼分⼦物理》习题---第⼀章1、解释下列名词：（1）齐聚物和⾼聚物；（2）结构单元与链段；（3）构型；（4）全同和间同⽴构；（5）构型与构象；（6）均⽅末端距与回转半径；（7）⾃由连接链、⾃由旋转链与⾼斯链；（8）柔性链与刚性链；（9）旋光异构体，⼏何异构体，内旋转异构体。
2、⽤⾼聚物分⼦间的作⽤⼒具有加和性解释：（1）⼄烯、润滑油、⽯蜡和聚⼄烯都是－（CH2）－2的同系物，为什么它们的物理状态不同？⼄烯润滑油⽯蜡聚⼄烯n=2 n=16-20 n=20-30 n=1000⽓态液态固态固态抗张强度＝200kg/cm2（2）在相同条件，同⼀聚合物的溶解度与其分⼦量有关；（3）为什么可⽤机械降解的⽅法使橡胶分⼦量降低？（4）⾼聚物为什么没有⽓态？3、写出下列化合物的链节结构，并指出有⽆氢键。
若有，是分⼦内的还是分⼦间的？（1）聚氯⼄烯；（2）聚⼄烯醇；（3）尼龙－6和尼龙－66；（4）涤纶；（5）纤维素。
4、写出聚1，2－⼆氟⼄烯和聚偏氟⼄烯可能有的异构体。
5、写出下列聚合物的链式结构：（1）聚丙烯的异构体有；（2）聚丁⼆烯的异构体有。
6、写出2-戊烯聚合时可能有的空间⽴构异构体。
7、回答与聚合物构型有关的问题。
（1）⽤CH2＝CH－R及R－CH＝CH－R’型单体进⾏定向聚合，分别可以得到哪⼏种有规⽴构聚合物？（2）写出聚氯丁⼆烯可能存在的⽴构规整性⽴体异构休。
（3）⽤R－CH＝CH－CH＝CH－COOR’单体聚合，理论上可能得到哪⼏种1，4加成的有规聚合物？8、以聚丁⼆烯为例，说明链结构对聚合物性能的影响？9、顺式－1，4聚异戊⼆烯和反式－1，4聚异戊⼆烯具有相同的化学结构，为什么前者在室温正是橡胶，⽽后者却是塑料？10、烯类单体CH2＝CHR在聚合过程中，可能有的键接⽅式？试说明这种键接⽅式为什么是主要的？11、⾼压聚⼄烯、低压聚⼄烯和交联聚⼄烯在性能上有何不同？为什么会有这些不同？12、交联对⾼聚物的性能有何影响？13、什么是内旋转异构体？内旋转异构体有什么特点？如何由内旋转异构体与旋光异构体、⼏何异构体的区别来理解构型和构象是不同的概念？为什么说，单个⾼分⼦链已具备了⾼弹性？14、什么是内旋转？为什么内旋转在⾼聚物结构和性能⽅⾯起如此⼤的作⽤？15、何谓柔性链与刚性链？怎样表征柔性？指出⼀种研究柔性链的实验⽅法，并说明其根据。
高分子物理-1-4章-要点总结
第一章 高分子的链结构1.1 高分子结构的特点和内容高聚物结构的特点:1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成的长链状分子，相对分子质量大，相对分子质量往往存着分布。
2. 一般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。
3.晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。
4.要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料，各种助剂，色料等.。
5. 凝聚态结构的复杂性: 结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。
1.2 高分子的近程结构(,)(,)⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎧⎨⎨⎪⎪⎩⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩结构单元的化学组成结构单元键接方式结构单元空间立构近程结构支化高分子链结构交联结构单元键接序列高聚物结构高分子链尺寸分子量均方半径和均方末端距远程结构高分子链的形态构象柔性与刚性非晶态结构晶态结构高分子聚集态结构液晶结构取向结构多相结构 链结构:指单个分子的结构和形态.链段:指由高分子链中划出来的可以任意取向的最小链单元.近程结构:指链结构单元的化学组成，键接方式，空间方式，空间立构，支化和交联，序列结构等问题.共聚物:由两种以上单体所组成的聚合物.有规立构聚合物:指其化学结构单元至少含有一个带有两个不同取代原子或基团的主链碳原子，并且沿整个分子链环绕这种碳原子是有规律的.全同立构:高分子全部由一种旋光异构单元键接而成.间同立构:由两种旋光异构单元交替键接.无规立构:两种旋光异构单元完全无规则键接时.等规度:高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数.临界聚合度:聚合物的分子量或聚合度一定要达到某一数值后，才能显示出适用的机械强度，这一数值称为~.键接结构:是指结构单元在高分子链中的连接方式.支化度:以支化点密度或相邻支化点之间的链的平均分子量来表示运货的程度.交联结构:高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子时即成为交联结构. 交联度:通常用相邻两个交联点之间的链的平均分子量Mc 来表示.交联点密度:为交联的结构单元占总结构单元的分数，即每一结构单元的交联几率.1.3 高分子的远程结构构造: 是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等.构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为~构型: 是指某一原子的取代基在空间的排列.遥爪高分子：是端基具有特定反应性技的聚合物.聚集态结构:是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构，非晶态结构，取向态结构，液晶态结构以及织态结构.无规线团:不规则地蜷曲的高分子链的构象称为~.自由联结链:假定分子是由足够多的不占体积的化学键自由结合而成，内旋转时没有键角限制和位垒障碍，其中生个键在任何方向取向的几率都相等.自由旋转链:假定分子链中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动，不考虑空间位阻对转动的影响.末端距:指线型高分子链的一端至另一端的直线距离，用h 表示.均方末端距:求平均末端距或末端距的平方的平增色值.22h nl =(n 为键数)自由结合链:假定分子是由不占有体积的化学键自由结合而成，内旋转时没有键角限制和位垒障碍，其中每个键在任何方向取向的几率都相等.自由旋转链:假定分子链中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动，不考虑空间位阻对转动的影响.均方旋转半径:假定高分子链中包含许多个链单元，每个链单元的质量都是m ，设从高分子链的重心到第i 个链单元的距离为S i ，它是一个向量，则全部链单元的S i 2的重量均方根就是链的旋转半径S ，其平均值为:2222006/i i i i ih S S m S m =→∑∑远程相互作用:指沿柔性链相距较远的原子或原子基团由于主链单键的内旋转而接近到小于范德华半径距离时所产生的推斥力.体积效应:实际链段总是有一定体积的，任何两个链段不可能同时占有同一空间.持久长度a :无限长链的末端距在链初始(即第一键)方向上的平均投影.其值越大，链的刚性越强.蠕虫状链模型:把模型链分成很小的单元，以使链上任何一点的取向相对相邻的点几乎呈连续变化，链轮廓上任一点的曲率方向假定是无规的，这样的模型链就好似一条弯曲的蠕虫.1.4 高分子链的柔顺性柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质称为~.高分子链的柔顺性主要取决于以下因素：1. 主链中含有共轭双键、芳杂环结构的高分子链的柔顺性较差.2. 侧基的极性越强，相互间的作用力越大，其~越差.侧基体积越大，空间位阻越大，对链的内旋转愈不利，使链的刚性增加.3. 分子链越长，~越大.平衡态柔性:又称热力学柔性)指在热力学平衡条件下的柔性.动态柔性:指在外界条件的影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构象转变的难易程度.第二章 高分子的聚集态结构2.1 高聚物的非晶态内聚能:定义为克服分子间的作用力，把一摩尔液体或固体分子移到其分子间的引力范围这外所需要的能量.V E H RT ∆=∆-内聚能密度(CED):是单位体积的内聚能. 内聚能密度小290兆焦/米3的高聚物，都是非极性高聚物，由于它们的分子链上不含有极性基团，分子间力主要是色散力，分子间相互作用较弱，加上分子链的柔顺性较好，使这些高聚物材料易于变形，富有弹性，可用作橡胶。
《高分子物理》第一章高分子链的结构
第一章 高分子链的结构1 写出由取代的二烯（1，3丁二烯衍生物）CH 3CHCHCHCHCOOCH 3经加聚反应得到的聚合物，若只考虑单体的1，4-加成，和单体头-尾相接，则理论上可有几种立体异构体？解：该单体经1，4-加聚后，且只考虑单体的头-尾相接，可得到下面在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物：C H C H C H C H C H 3C OO C H 3n即含有两种不对称碳原子和一个碳-碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。
2 今有一种聚乙烯醇，若经缩醛化处理后，发现有14%左右的羟基未反应，若用HIO 4氧化，可得到丙酮和乙酸。
由以上实验事实，则关于此种聚乙烯醇中单体的键接方式可得到什么结论？ 解：若单体是头-尾连接，经缩醛化处理后，大分子链中可形成稳定的六元环，因而只留下少量未反应的羟基：CH 2CH OHCH 2CH OHCH 2CH OHCH 2OCH 2CHOCH 2O CHCH 2CH 2CH OH同时若用HIO 4氧化处理时，可得到乙酸和丙酮：CH 2CH CH 2OHCH CH 2OHCH OHHIO 4CH 3COHO+CH 3COCH 3若单体为头-头或尾-尾连接，则缩醛化时不易形成较不稳定的五元环，因之未反应的OH 基数应更多（>14%），而且经HIO 4氧化处理时，也得不到丙酮：CH 2CH CH OHCH 2CH 2CH OHOHCH OCHOCH 2OCHCH 2CH 2CHOHCH 2CH CH OHCH 2CH 2CH OHOH4CH 3COHO+OH COCH 2CH 2COHO可见聚乙烯醇高分子链中，单体主要为头-尾键接方式。
3 氯乙烯（CH 2CHCl）和偏氯乙烯（CH 2CCl 2）的共聚物，经脱除HCl 和裂解后，产物有：，Cl，ClCl，ClCl Cl等，其比例大致为10：1：1：10（重量），由以上事实，则对这两种单体在共聚物的序列分布可得到什么结论？解：这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况（为简化起见只考虑三单元）：CH2CHClCH2CClCl +(V)(D) V V VV V DD D VD D D这四种排列方式的裂解产物分别应为：，Cl，ClCl，ClCl Cl而实验得到这四种裂解产物的组成是10：1：1：10，可见原共聚物中主要为：V V V、D D D的序列分布，而其余两种情况的无规链节很少。
高分子物理(第三版)第一章--绪论
1920年，H. Staudinger发表了他的划时代的文献《论聚合》。他根据实验结 果，论证了聚合过程是大量的小分子自己结合起来的过程。大量实验事实雄辩 地证明了大分子的存在，人们又称它为“高分子”或“聚合物”。高分子学说得到 愈来愈多科学家的承认。
至1930年左右，高分子学说终于战胜了胶体缔合论。这一时期是高分子学说 的争鸣时期，是一个重要的里程碑。从此，高分子科学得到了欣欣向荣的健康 发展。
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¾20世纪50年代后高分子物理的发展。
20世纪50年代后半期由Ziegler发现，Natta发展的配位催化剂引发的定向聚合， 使高分子的结构和物性理论受到很大的推动。 用这种催化剂，除了能控制乙烯基聚合物的不对称碳原子的立体构型，控制双 烯类聚合物的顺反异构以外，还使烯烃的低压聚合成为可能。这一成果促进了 结晶结构和旋转位能的研究。 从无支化的低压聚乙烯中首次观察到高分子单晶，以致发现了高分子特有的高 次结构，而这种高次结构与各种物理性质有很大的关系。
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参考教材或资料： 1、何曼君等，高分子物理，复旦大学出版社，2007年;
2、郝立新等，高分子化学与物理，北京：化学工业出版社，1997年 3、H.S. Kaufman,J.J.Falcetta,Introduction to Polymer Science and Technology:An SPE Textbook,John Wiley & Sons Inc,New York,1977
高分子化学与物理 (Polymer Chemistry & Physics)
第二部分：高分子物理 （Polymer Physics)
第一章 绪论
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1. 概论