高分子物理课程论文

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1、高分子物理课程论文（针对分子结构）摘要人类的生存与进步始终同高分子相联系。最早可追溯到人类对谷物、肉类、毛皮、棉和麻等今天我们称之为淀粉、蛋白质和纤维素等这些天然高分子的利用。但是，高分子被赋予真正正确的含义并为人们所接受则是20世纪30年代的事。至20世纪40年代，基本上奠定了现代高分子科学的基础，其研究对象主要集中于人工合成的髙分子化合物。髙分子科学是研究髙分子化合物的合成、结构、性能、加工与应用的一门学科。它既是一门基础科学，同时又是一门应用科学。从一种合成材料的形成与应用的过程来看：首先，要

2、选择合适的单体和适当的聚合手段使之聚合成高分子化合物，或者把已有的天然的或合成的高分子进行适当的化学修饰，为此要进行有关聚合反应机理、聚合方法、高分子的化学反应、反应动力学以及热力学等问题的研究，这是“高分子化学”的研究领域。关键字：髙分子，结构，性能-、高分子科学的建立与发展早在19世纪，人们对高分子颂域的某些物质的特性已经有了一定的认识并进行了许多有益的探索。1826年Faraday就指出天然橡胶的化学实验式为C5H8,并明确了每一个单元含有一个双键。1839年Simon发现苯乙烯加热可由液体转

3、变为固体等人使环氧乙烷开环聚合成低分子量的聚合物6的物质，并设想该物质为链状结构。Graham等发现了粘乌酸等物质的极缓慢的扩散速率及具有半透性等特性。在1877年，Keku16曾提出了蛋白质、淀粉和纤维素等与生命有关的天然有机物的长链结构，认为这种特殊结构乃是造成其特殊性质的根源。1920年，Staudinger发表了“论聚合作用”的著名论文，论述了聚合过程是小分子彼此之间以共价键结合而成为长链分子的过程。指出高分子溶液的“胶体”性质其根源在于单体以共价键结合而成的“分子胶体”，这在结构上同小分子

4、缔合形成的胶体状态着本质区别。。他提出了聚苯乙烯、聚甲醛和天然橡胶等聚合物的链式结构并说明了它们的分子链长短各异、有一定的分布的概念。此后，Staudinger又做了一系列卓有成效的工作，澄清了许多事实，在同流行甚广的胶体缔合学说的论争中确立了大分子这一概念的地位。进入20世纪30年代，高分子学说已普遍为人们所接受。1953年Staudinger以“链状大分子物质的发现”而荣获诺贝尔化学奖。高分子学说的建立，有力地促进了高分子科学研究以及高分子化学工业的发展。为说明大分子的长链状结构，Garothe

5、rs从1929年起以有机小分子的逐步缩合合成高分子化合物，使得他在1935年发明了性能比蚕丝还好的合成纤维尼龙次把统计理论用于高分子，得到了长链分子无规裂解的产物的分子量分布公式，并提出了柔性高分子的无规线团构象的正确概念。二次世界大战以后，髙分子科学体系已经形成，聚合反应过程的许多问题得到了澄清，科学家们达到了共识，有效地促进了橡胶和塑料加工技术的发展，合成纤维工业也有了新的进步。同时发展了对复杂髙分子及其凝聚态的表征的新方法，衍射和散射技术、波谱技术等在高分子研究中也得到了广泛的应用。20世纪7

6、0年代以来，高分子科学的实验手段在获取信息量和结果精确度两方面都有了新的发展与完善，隧道扫描电镜和原子力显微镜的发明可使人们从原子尺度上观测高分子材料的表面型貌和单个分子链结构中子散射技术的应用使得研究髙分子在本体中的链构象问题成为可能。deGeens因“超导体、液晶与聚合物研究”获1991年诺贝尔物理奖。另一项是本征型导电髙分子材料研究的飞跃性进展，Heeger、MacDiarmid和白川英树因此获得2000年诺贝尔化学奖。高分子除了具有优异的力学性能之外还在生物、药物及具有光、电、热激变化特性的

7、各种功能材料的发展业已展现了灿烂前景，从而为高分子物理的研究提供了诸多有待开拓的新天地，吸引着人们献身于高分子事业。二、高分子链结构高分子链结构是指单个高分子的结构。考虑分子片断这一层次，我们要讨论的问题是：链节的元素组成、各组成单元之间的位置关系、分子构型、交联与支化等，把它们称之为高分子的近程结构或化学结构。高分子的化学结构从根本上决定了材料的性质，通过化学结构的改变可在极宽的幅度内调节髙分子材料的性能以满足不同需求，从而成为髙分子设计的基础。2.1髙分子的近程结构高分子化合物是由聚合单体的部分

8、或全部元素合而形成的根据构成高分子主链的原子不同，可把高分子分成下列几类：碳链高分子、杂链高分子、元素高分子侧基是同高分子主链连接而分布在主链旁侧除氢以外的其他原子或原子团，主要有卤素、羟基、烷基、烷氧基、羧基、酯基和芳基等。这些基团同样是决定髙分子性能的十分重要的因素，一根髙分子链要带有两个端基，我们称之为线链。线链之间可以相对移动，因而有较好的流动性。热塑性髙分子多具有线链结构。髙分子还可形成支化或交联结构，这样的分子链我们称之为支链和网链支化高分子根据支链的长短