聚合物物理学教案讲义.docxVIP

第一单元 聚合物化学结构31.1引言31.2结构术语41.3构型61.3.1键接异构61.3.2几何异构61.3.3旋光异构71.4分子链构造91.4.1不同构造形式91.4.2聚合物网络101.4.3共聚物的序列结构111.5凝聚态结构121.5.1结晶与无定形121.5.2影响结晶能力的结构因素13习题1A141.6平均分子量151.7分子量分布181.7.1分子量分布宽度181.7.2分子量分布曲线18习题1B21第二单元 聚合物热力学232.1构象与柔性232.2柔性的影响因素252.3理想链模型272.3.1自由连接链272.3.2自由旋转链282.3.3受阻旋转链292.4无扰链292.5熵弹性322.6聚合物溶液342.7溶液中的真实链362.8光散射与线团尺寸392.9特性粘度与粘均分子量432.10凝胶渗透色谱48习题2A522.11混合热力学532.11.1混合熵542.11.2混合热562.12溶度参数582.13渗透压与数均分子量612.14相平衡652.15相分离机理68习题2B722.16橡胶弹性热力学732.17橡胶状态方程-相似模型772.18橡胶状态方程-非相似模型812.19溶胀网络832.19.1溶胀平衡832.19.2溶胀网络的单向拉伸85习题2C862.20新问题的提出：临时弹性体—橡胶态86第三单元 聚合物运动学883.1聚合物的运动状态883.2玻璃化转变温度测定923.3玻璃化转变理论963.1.1自由体积理论963.3.2动力学理论973.3.3热力学理论1003.4玻璃化温度的影响因素1003.4.1分子量1003.4.2柔性侧基1013.4.3压力1013.4.4共聚1023.4.5共混1033.4.6交联104习题3A1053.5线性力学响应1063.6应力松弛1083.7蠕变1113.8 Boltzmann叠加原理1153.9动态模量与动态粘度1173.10力学损耗1193.11力学松弛谱1213.12时温等效原理123习题3B1273.13非牛顿流体1283.14剪切粘度的影响因素与测量1313.14.1分子量及其分布、支化1313.14.2温度与压力的影响1323.14.3剪切粘度的测定1333.15流体中的弹性134习题3C1363.16拉伸粘度1373.17介电常数1403.18介电损耗与介电松弛143第四单元 聚合物有序结构1484.1聚合物晶体结构1484.2 X光散射法1524.3结晶聚合物模型1544.4晶片、晶叠与球晶1564.5结晶度1614.5.1密度法1614.5.2广角X光衍射法1624.5.3热焓法1634.6熔点1644.7熔点的影响因素1654.8结晶动力学1694.9取向1734.10液晶基础知识1774.11高分子液晶1814.11.1聚液晶1824.11.2液晶聚合物183习题4186第五单元 极限力学性能1885.1应力应变行为1885.1.1应力-应变曲线1885.1.2 脆-韧转变1895.2屈服与冷拉1925.3银纹1985.4断裂与韧性202习题5207小辞典209习题解答2222-41： V1=112.5/1.10=102.27cm3/mol228第一单元 聚合物化学结构1.1引言历史的长河流过了石器时代，流过了青铜时代和铁器时代，终于在二十世纪的门口进入了五光十色的高分子时代。尽管高分子材料作为“时代”姗姗来迟，却已在不知不觉中伴随人类走过了几千年的路程。蚕丝、棉、麻等高分子材料早在公元前就进入了人类的生活，而材料骄子—橡胶的“发现”，更为人类自觉开发和使用高分子材料开启了大门。虽然哥伦布从美洲带回欧洲的只是一时被认为没有使用价值的原胶，但从这些既能流动又具弹性的奇特物质中已经透露出材料新世纪的曙光。1839年，Goodyear发现与硫磺共同加热时，原胶就会变成一种从未见过的高弹性材料，这就是我们今天仍在使用的汽车轮胎材料。在此笔者无意为高分子材料撰写编年史，但橡胶硫化的发现无疑是高分子材料现代史上的第一个里程碑。从那时起到二十世纪初，高分子新材料不断涌现，部分来自天然材料的改性，部分则完全出自人工合成。高分子材料为人类带来了新的享受，但却给科学家们增添了新的苦恼。硫磺与原胶共热的过程中究竟发生了什么？液态的苯乙烯转变为固态的聚苯乙烯的过程究竟是什么过程？苯酚与甲醛怎样结合就成为了酚醛树脂？在此问题面前科学家们百思不得其解，发展了数百年的物理学和化学在这类新材料面前显得那样地苍白无力。一个似是而非的解释为当时的学术界普遍接受，那就是胶体学说，即由小分子的凝聚形成了我们面前的高分子物质。由于胶体学说不能自圆其说，有心的科学家仍不断地在探究高分子物质的本原。1920年，德国的Staudinger发表了题名“论聚合”的论文，