PPT1-高分子物理-绪论

高分子物理南京工业大学材料学院高分子系张军《高分子物理》教学大纲英文名称：Polymerphysics学分：2.5学分学时：40学时先修课程：有机化学、物理化学、高分子化学等教学对象：材实验和材强教学目的本课程是高分子材料科学与工程系本科生的专业基础课，是学生学习专业课和从事本专业的科研、生产工作必备的理论基础。通过本课程的学习，使学生掌握高分子物理的基本概念和基本规律，正确地理解和掌握高聚物结构和性能之间的关系，为分析和解决高分子材料的科研和生产中的问题提供坚实的理论基础。教学要求本课程的教学与学习要侧重于准确理解高分子物理的基本概念和基本规律；掌握高聚物结构和性能之间的关系；对重要的公式要会推导，明确这些公式的物理意义，结合课后的习题练习和专业实验加深对高分子物理的理解。使学生能顺利学习后续的专业课，提高自学与更新本专业知识的能力。绪论1.什么是高分子物理2.高分子物理学研究内容3.高分子物理学教学的内容4.教学特点重点包括四个内容1.什么是高分子物理高分子物理形成于20世纪50年代，主要创始人是P.J.Flory、H.Standinger、M.L.Huggins。它是研究高聚物结构与性能关系(relationofstructureandproperty)的科学，也是研究大分子运动规律的科学。它是在物理学、物理化学、有机结构理论、材料力学与流体力学等基础上发展起来的一门新兴学科。目前很多方面尚不很成熟。2.高分子物理学研究内容常用高分子材料的英文名称和缩写高密度聚乙烯HDPE（highdensitypolyethylene）低密度聚乙烯LDPE（lowdensitypolyethylene）聚丙烯PP（polypropylene）聚氯乙烯PVC（polyvinylchloride）聚苯乙烯PS（polystyrene）ABS（acrylonitrile-butadiene-styrene）树脂（resin）热塑性塑料（thermoplastic）热固性塑料（thermoset/thermosettingplastic）聚合物（polymer）大分子（macromolecule/macromole）常用高分子材料的英文名称和缩写橡胶（rubber)热塑性弹性体TPE(thermoplasticelastomer)天然橡胶NR(naturalrubber)合成橡胶SR(syntheticrubber)顺丁橡胶BR(butadienerubber)丁苯橡胶SBR(butadiene-styrenerubber)丁腈橡胶NBR(acrylonitrile-butadienerubber)乙丙橡胶EPR(ethylene-propylenerubber)氯丁橡胶CR(chloroprenerubber)丁苯热塑性橡胶SBS(butadiene-styrenethermoplasticrubber)举例LDPE是具有一定柔性的塑料（但当升高温度时为弹性）。HDPE则是具有一定刚性（rigidity）与柔性(flexibility)的塑料。单根PE柔性好，但聚集态(aggregationstate)由于结晶(crystallize)而变为塑料。PP的刚性则大于PE（HDPE、LDPE）。EPR则为弹性(elastic)、耐老化(ageingresistance)性能优越的橡胶。举例NBR耐油、BR耐寒、硅橡胶耐热(heatresistance)耐寒、氟橡胶耐热耐溶剂。PVC为刚性塑料(rigidplastic)。增塑PVC则柔软而具有弹性(elasticity)，甚至可以代替橡胶。性能之差异是由什么所决定的？上述内容都是高分子物理学课程所需要解决的内容。高分子物理学研究内容通过高分子物理学的学习，将其应用于实际中去，指导科学研究和实践。例如SBS合成出来后，其耐老化性不佳，通过结构分析可知：可采用加氢饱和(saturate)方法，使双键不存在，从而提高耐老化性。PA66与弹性体共混制备超韧尼龙研究了三种弹性体体系(elastomersystems)EPR、EPDM-g-MAH、PE-g-MAH。PA6/PA66/EPR中，发现EPR的溶度参数(solubilityparameter)随着丙烯组分的减小而升高，但并不能升高到与PA的溶度参数相同的数值，因而这一体系始终是不相容(incompatible)的。EPDM、PE接枝MAH后，在与PA熔融共混(meltingblend)的过程中，在界面(interface)间形成了化学键接。EPDM—MAH（COOH）…..NH2—PAPA66/EVA3307-g-MAH（70/30）PA66/EVA3307（70/30）指导分子设计乙烯和醋酸乙烯酯共聚物EVA和PVC相容性不好，通过结构分析可知，EVA极性(polarity)低,其溶度参数δ=8.6，而PVC极性强δPVC=9.4~9.5。人们考虑可在EVA结构中引入极性单体(polarmonomer)来提高其溶度参数。杜邦公司于20世纪70年代推出乙烯-醋酸乙烯酯-CO三元共聚物，Elvaloy741，使其δ=9.2~9.3，满足了使用要求。这里高分子物理学知识起到了一个指导分子设计的作用。3.高分子物理学教学的内容第一章高分子链的结构（4学时）(chainstructureofpolymer)第二章聚合物的凝聚态结构（4学时）(aggregationstatestructureofpolymer)第三章高分子溶液（5学时）(polymersolution)第四章聚合物的分子量和分子量分布（3学时）(molecularweightandmolecularweightdistributionofpolymer)第五章聚合物的松弛与转变（6学时）(relaxationandtransitionofpolymer)第六章橡胶弹性（4学时）(rubber-elasticity)第七章聚合物的粘弹性（6学时）(viscoelasticityofpolymer)第八章聚合物的屈服和断裂（4学时）(yieldandruptureofpolymer)第九章聚合物的流变性（4学时）(rheologyofpolymer)4.教学特点理论学习：讲授、自学、习题。实践学习：（实验）观察聚合物晶态结构(crystallinestatestructure)，热机械性能测试，电性能测试等。材实验班课时数减少，由56减至40学时，相应有些内容，课堂讲授要做相应调整。