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年大连理工大学085602化学工程《879高分子化学及物理之高分子化学

第一章高分子化学概述

(1)高分子化学作为一门研究高分子化合物的结构、性能、合成方法及其应用的科学，在材料科学、化学工程、生物医学等领域具有广泛的应用前景。高分子化合物通常是由大量重复单元组成的长链分子，它们在自然界和合成领域中都有重要的存在。高分子化学的研究内容涵盖了从高分子的基本概念到各类高分子材料的制备和应用。

(2)高分子化合物的结构对其性能有着决定性的影响。通过改变高分子的链结构、支链结构和交联结构，可以获得具有不同性能的高分子材料。例如，通过引入极性基团，可以增加高分子的亲水性；通过交联，可以提高材料的强度和耐热性。此外，高分子材料的性能还与其分子量、分子量分布、结晶度等因素密切相关。

(3)高分子化学的发展推动了高分子材料工业的飞速进步。从传统的塑料、橡胶、纤维到新兴的生物可降解材料、智能材料，高分子材料的应用领域日益扩大。随着科学技术的不断进步，高分子化学的研究方法也在不断创新，如核磁共振、红外光谱、凝胶渗透色谱等分析技术，为高分子材料的结构表征提供了有力工具。同时，绿色化学和高分子材料的环境友好性也成为研究的热点。

第二章高分子化合物的结构与性能

(1)高分子化合物的结构是其性能的基础，结构-性能关系的研究对于高分子材料的设计和开发具有重要意义。高分子化合物的结构主要包括链结构、支链结构、交联结构和分子间作用力等。链结构决定了高分子材料的物理形态，如线形、支链、星形、网络等，这些形态对材料的熔融流动性能、力学性能和加工性能等有着显著影响。支链结构可以改善高分子的柔韧性和耐冲击性，同时也能影响材料的耐热性和溶解性。交联结构使得高分子材料具有较高的强度和耐热性，但同时也可能降低其溶解性和加工性能。分子间作用力，如氢键、范德华力、偶极-偶极相互作用等，对高分子材料的力学性能、热性能和溶解性等均有重要影响。

(2)高分子化合物的性能与其结构密切相关。在力学性能方面，线形高分子材料通常具有较高的拉伸强度和弹性，而交联结构的高分子材料则具有更高的抗压强度和耐热性。在热性能方面，高分子的结晶度、玻璃化转变温度和热分解温度等都是重要的指标。结晶度高的高分子材料具有较好的耐热性和力学性能，但加工性能较差；而玻璃化转变温度则是高分子材料从玻璃态转变为高弹态的温度，对于材料的使用温度范围有重要影响。在溶解性能方面，高分子材料的溶解度与其分子结构和分子间作用力有关，如极性高分子材料通常具有较高的溶解度。此外，高分子材料的电性能、光学性能、生物相容性等也与其结构有着密切的关系。

(3)研究高分子化合物的结构-性能关系需要采用多种实验技术和理论方法。实验技术包括核磁共振、红外光谱、紫外-可见光谱、凝胶渗透色谱等，这些技术可以提供高分子的结构信息。理论方法如分子动力学模拟、蒙特卡洛模拟等，可以帮助我们理解高分子材料在不同条件下的行为。通过这些研究手段，科学家们可以深入揭示高分子化合物的结构与其性能之间的关系，为高分子材料的设计和开发提供理论依据。同时，随着计算化学和实验技术的不断发展，结构-性能关系的研究将更加深入，为高分子材料领域的创新提供源源不断的动力。

第三章高分子合成与表征方法

(1)高分子合成是高分子化学的核心内容之一，其方法繁多，包括自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合、配位聚合等。自由基聚合是最常见的高分子合成方法之一，如聚乙烯、聚丙烯等材料的合成主要采用自由基聚合。例如，聚乙烯的合成过程中，乙烯单体在过氧化物引发剂的作用下，通过自由基链式反应生成高分子聚合物。据统计，全球每年聚乙烯的产量超过1亿吨，广泛应用于包装、建筑、医疗器械等领域。

(2)高分子材料的表征方法对于研究其结构和性能至关重要。常用的表征方法包括核磁共振（NMR）、红外光谱（IR）、凝胶渗透色谱（GPC）、扫描电子显微镜（SEM）等。例如，NMR技术可以提供高分子的链结构、分子量分布等信息。在聚乳酸（PLA）的研究中，NMR技术被用来表征PLA的聚合度和分子结构，结果表明PLA的聚合度在1.5万至2.5万之间，分子结构较为规整。GPC技术则用于测定高分子材料的分子量及其分布，对于高分子材料的加工和应用具有重要意义。例如，聚苯乙烯（PS）的GPC分析显示，其分子量分布较窄，平均分子量为2.5万。

(3)除了传统的表征方法，近年来新兴的表征技术如原子力显微镜（AFM）、拉曼光谱等也得到了广泛应用。AFM技术可以提供高分子材料的表面形貌、粗糙度等信息，对于研究高分子材料的表面性能具有重要意义。例如，在研究聚酰亚胺（PI）薄膜的表面性能时，AFM技术发现PI薄膜表面存在一定程度的粗糙度，这可能是由于薄膜制备过程中产生的应力所致。拉曼光谱技术则可以提供高分子的振动