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聚合物近代仪器分析第一章绪论 主讲人：夏延致　全凤玉 　绪　　论 一、聚合物近代仪器分析的必要性 二、聚合物结构分析的研究对象 三、聚合物近代仪器分析的常用仪器 四、高聚物研究和分析 五、重点实验室介绍 一、聚合物近代仪器分析的必要性 自１９３０年德国胶体学会在法兰克福召开的以“有机化学与胶体化学”为题的年会上，高分子化学之父Staudinger提出的“大分子”（macromolecule），高分子科学诞生。 至今高分子产品无处所在。材料、能源、信息是人类社会赖以生存与发展的三大支柱。而材料又是信息的载体，能源开发、输送、储藏与使用的物质基础。 高分子材料科学发展的主要趋势是高性能化、高功能化、复合化、精细化、智能化。对高聚物结构，经及结构与性能关系的研究提出了更高的要求。 　传统高分子研究方法：通过研究合成方法，测试物理与化学性能、改进加工技术、开发应用途径。合成—性能—加工—应用的模式。 　现代研究方法：通过对合成反应与结构、结构与性、性能与加工之间各种关系的大量分析测定，从而找出内在规律，按照指定的性能进行分子设计与材料设计，并提高出所需的合成方法与加工条件，应用—性能—结构—高分子设计—合成—加工—应用的新模式。 二、聚合物结构分析的研究对象 １、聚合物结构的特点 高分子与小分子的差别 高分子在微观性质上具有多分子性，而小分子是单分散的。 高分子巨大的相对分子质量与长链结构导致结构上的多层次性。 高分子与小分子相比，在和物理性质有关的量上具有一定程度的不确定性与模糊性。 　　由于高分子结构复杂，而且随着高分子科学的发展，对高分子结构的研究提出了更高的要求。 　高分子链结构—单个大分子的结构和形态，即原子间的几何排列 　 聚集态结构—高分子材料整体的内部结构，即分子间的几何排列 ２、聚合物结构分析的定义 　聚合物结构分析是利用现代分析技术，特别是仪器分析方法，测定高分子的链结构和聚集态结构，探讨结构与性能之间的关系，以及在合成、加工与应用过程中聚合物结构变化规律的一组技术，是高分子科学的重要组成部分。 　高聚物的结构分析是沟通高分子的合成、产品设计以及最终产品性能和需求产品性能和需求这一发展循环的桥梁。 　从高聚物结构分析所得到的信息，可作为高分子设计、合成、产品的质量控制、加工和应用的向导。 ３、聚合物仪器分析的研究对象 高分子链结构的表征 　高分子链的近程结构：由于单体的化学结构与小子的相似，适用于小分子的分析的一些方法适用于高分子。 　聚合物的远程结构：粘度法、凝胶色谱法。 聚合物聚集态结构的表征（结晶度） 聚合物的力学状态和热转变温度（Ｔg Tf等） 聚合物动态结构分析 　　实际生产中，结构往往随过程的进行而不断发展变化，因此研究在特定外界条件下聚合物结构的动态变化过程，具有更为重要的理论与实际意义，如对聚合、固化、老化、成型和大分子反应过程中不同阶段样品结构进行分析，探讨其变化机理掌握变化规律。 三、聚合物近代仪器分析的常用仪器 １、电磁波谱法（光谱分析） 主要是通过各种波长的电磁波和被研究物质的相互作用，引起物质的某一个物理量的变化而进行。 ２、热分析 　　是在程控温度条件下，测量物质的物理性质与温度关系的一组技术。主要用来测定高聚物的热转变温度，力学状态及热降解。 ３、电子分析法 　电子分析法是利用电子作激发源或被检测对象，样品发生某些物理变化的一类分析技术，主要用于分析样品的组成、聚集态结构与表面结构。 光谱分析 紫外光谱 甲基-丙烯酮在甲醇中的紫外光谱图 红外光谱 拉曼光谱 核磁共振 热失重（TG） 差热分析（DTA） 差示扫描量热法（DSC） 1990年美国商业机器公司借助扫描隧道显微镜，在一小片镍晶体上用35个氙原子写出了该公司名称的缩写字母“IBM”，轰动全球。从此开创了一个崭新的纳米世界。 轻敲模式原子力显微镜成像图 四、高聚物研究和分析 １、问题的提出 高聚物结构与性能的关系 　高聚物结构复杂，即使同一种高聚物，结构不同性能差别非常大。 　例：ＰＥＴ　纤维其透明度低　塑料瓶透明性高 　　聚氨酯：橡胶、纤维、涂料、泡沫塑料 合成与加工工艺对结构与性能的影响 　不同的合成与加工工艺，会产生不同结构，从而性能不同。 高聚物制品使用过程中的结构变化 　使用过程中受环境条件的影响，会产生老化现象。 高聚物材料的剖析 　对未知材料，进行组成和结构剖析是高聚物结构分析中常碰并具有较好经济前景的研究内容之一。 高分子材料的设计 ２、选择分析方法 　通过对近代仪器分析方法基本原理的了解，能正确选择分析方法和提出合理的分析要求，既能过到分析的目的，又经济合理。 ３、结果的判定与解析 　判断分析结果的准确性和掌握谱图所能