《高分子物理》课件.pptVIP

高分子物理高分子物理是研究高分子材料的物理性质及其结构的学科。它涵盖了高分子链的结构，聚合物的形态，溶液性质，以及高分子的机械性能和热力学性质。作者：

什么是高分子材料长链结构高分子材料是由许多重复结构单元连接而成的长链状分子，这些单元被称为单体。巨大分子量高分子材料的分子量一般都很大，通常在数千到数百万之间。多种多样高分子材料的种类繁多，可以根据其结构、性质和用途进行分类。

高分子材料的典型性质弹性高分子材料可以承受形变，并在外力去除后恢复原始形状。塑性高分子材料在外力作用下发生永久形变。透明度许多高分子材料对可见光具有透明性，如聚乙烯、聚丙烯等。薄膜性能高分子材料可制成薄膜，具有良好的阻隔性和透气性。

高分子材料的分子结构高分子材料是由许多重复单元组成的长链状分子，这些单元通过化学键连接在一起。高分子链的结构多种多样，包括线性、支化、交联等，这些结构决定了高分子材料的物理和化学性质。

高分子材料的分类聚合度高分子材料按聚合度分为低聚物、线性高分子、支化高分子、交联高分子等。单体类型按单体类型可分为均聚物、共聚物等。链结构按链结构可分为线形高分子、支化高分子、体型高分子等。应用领域按应用领域可分为工程塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料、粘合剂等。

高分子熔体的流变性质高分子熔体是一种非牛顿流体，其粘度会随剪切速率的变化而变化。这是由于高分子链在流动过程中会发生取向和解缠，从而影响熔体的流动阻力。流变性质是指物质在受外力作用下发生形变和流动的性质，对于高分子材料的加工和应用至关重要。10^4粘度高分子熔体的粘度通常比低分子量液体高得多，并在剪切速率较低时表现出牛顿流体行为。10^6弹性由于高分子链之间的缠结，高分子熔体表现出一定的弹性，这会导致剪切应力松弛现象。10^9剪切稀化随着剪切速率的增加，高分子链的取向和解缠程度提高，导致粘度降低，这种现象称为剪切稀化。10^12时间依赖性高分子熔体的流变性质与时间有关，例如蠕变和应力松弛现象，它们反映了高分子链的运动和结构变化。

高分子材料的相变行为1玻璃化转变无定形高分子材料从玻璃态转变为橡胶态的过程，表现为分子运动加剧。2结晶化高分子链段有序排列形成晶体结构的过程，影响材料的强度、韧性和透明度。3熔融高分子材料从固态转变为液态的过程，涉及分子间作用力的减弱和链段运动的增强。

玻璃化转变温度定义非晶态高分子材料从玻璃态转变为橡胶态的温度。特征体积、热容、折射率等性质发生突变。影响因素分子链的柔性、链段间相互作用力、分子量等。应用预测材料的性能、选择加工温度、评估材料的使用温度范围。

结晶化过程1成核高分子链段聚集，形成晶核2晶体生长晶核不断长大，形成晶体3完善晶体不断完善，形成完整晶体结晶化是一个多步骤的过程。高分子链段在溶液中或熔融状态下，通过运动和相互作用，逐渐排列成有序的晶体结构。

高分子材料的断裂行为1断裂强度高分子材料的断裂强度是指材料断裂时所承受的最大应力。2断裂韧性材料在断裂前能够吸收的能量，反映了材料抵抗裂纹扩展的能力。3断裂类型脆性断裂、韧性断裂和疲劳断裂，取决于材料的性质和加载条件。4断裂机制高分子材料的断裂机制是复杂的，涉及分子链的断裂、链段的滑移和空洞的形成等过程。

高分子材料的力学性能强度拉伸强度和抗压强度是高分子材料最基本的力学性能指标。强度是指材料在断裂前所能承受的最大应力。拉伸强度是指材料在拉伸负荷作用下断裂时所承受的最大应力，抗压强度是指材料在压缩负荷作用下断裂时所承受的最大应力。韧性韧性是指材料在断裂前所能吸收的能量，它反映了材料抵抗断裂的能力。韧性高的材料能够在断裂之前发生较大的变形，而韧性低的材料则容易断裂。

高分子材料的热稳定性耐热性是指材料在高温环境下保持其物理和化学性能的能力。耐火性是指材料在火焰中或高温下不易燃烧或分解的能力。热降解是指材料在高温下发生化学分解或结构改变的现象。熔融温度是指材料从固态转变为液态的温度。

高分子材料的老化过程1物理老化由于环境温度、湿度等因素的变化，高分子材料的结构发生变化，导致性能下降。2化学老化由于氧化、水解等化学反应，高分子材料的化学结构发生改变，导致性能下降。3生物老化由于微生物的侵蚀，高分子材料的结构发生破坏，导致性能下降。老化过程是高分子材料在使用过程中，其性能逐渐下降的过程。老化过程会影响高分子材料的强度、韧性、耐热性、耐光性等性能，从而影响其使用寿命。

聚合反应动力学反应速率聚合反应速率受多种因素影响，包括单体浓度、引发剂浓度、温度和反应介质等。活化能聚合反应的活化能是指引发聚合反应所需的能量。活化能越高，反应速率越慢。分子量分布聚合反应过程中，不同链长的高分子链会同时生成，导致产物具有不同的分子量分布。反应机理聚合反应按机理可分为自由基聚合、离子聚合、配位聚合等，每种机理有不同的反应步骤和特