聚合物材料的断裂机理及其影响因素的研究
（高材11201：王小飞；指导老师：高林教授）
在结构材料的研发设计设计过程中“材料的失效”是我们的考虑重点。在较大外力的持续作用或强大外力的短期作用下，材料将会发生大变形直至宏观断裂。那么，高分子材料的断裂机理是什么，哪些因素会影响材料的断裂？本文就这些问题进行研究，并关注最新的材料断裂机理研究进展。
关键词：高分子材料、断裂机理、脆/韧性断裂、断裂影响因素
聚合物材料的塑性变形由深层的分子结构所致。聚合物基本上由长的碳链组成，从1000到100000个原子，在原子间有极强的连接。链之间的连接较弱。但是，链间的强度取决于分子的复杂性，它受到交叉联接以及代替碳原子或与之联接的特殊分子的影响。大量的实验表明，材料在断裂的过程中，空穴的扩展与塑性应变的相互影响会使断裂过程变得复杂。
脆/韧性断裂
通常，高分子材料的断裂分为脆性断裂和韧性断裂。脆性在本质上总是与材料的弹性响应相关联。断裂前式样的形变是均匀的，致使试样断裂的缝隙迅速贯穿垂直于应力方向的平面。断裂试样不显示有明显的推迟形变，断裂面光滑，相应的应力—应变关系是线形的或者微微有些非线性，断裂应变值低于5%，且所需能量也不大。而韧性断裂通常有较大的形变，这个形变在沿试样长度方向可以是不均匀的，如果发生断裂，试样断裂粗糙，常常显示有外延的形变，其应力—应变关系是非线性的，消耗的断裂能很大。一般脆性断裂是由所加应力的张应力分量引起的，韧性断裂是由切应力分量引起的。
聚合物材料断裂机理
在简单的聚合物晶粒中不能像金属晶粒中发生的那样因滑移而引起塑性变形。代之以此的是会使未折叠的或未纠缠的长链的取向产生变化，继续变形会使晶粒重新取向。断裂发生的机理有两种：i沿着链（—C—C—）的强力的连接而断裂；ii使分子团相互分离。后者涉及到打断分子间的比较弱的二次联接，也是更容易发生的。
由于形成长的分子团出现的变形会导致形成细的线，称为微丝，这是断裂的最后部分，在微丝断裂前，他们是高度地弹性伸长，并且在断裂瞬间又显著地弹回来，但其末端形成卷曲。
如果温度不是太低，则从宏观上说晶体聚合物趋向于韧性并在断裂前表现出显著的塑性形变。裂纹可以采取不同的途径穿越球粒形貌。可以在球粒之间（晶间）断裂，也可以是穿过球粒的（穿晶断裂）。一般，由于大量的塑性变形，难以从断口表面形貌鉴别出球粒。分子经历了大量的重新排列与伸长，并能由局部
分离、形成空洞以及相联接的微丝的最终分离而引起断裂。
有一种现象是由某些聚合物的形变所引发，那就是龟裂。龟裂是当正应力达到相当高的数值时所发生的一种平面的、微纹样的开口。在很小的范围内局部区域开始变形，并在他们之间伴有微观空洞的发展。这些局部区域发展进入微丝。虽然在很小范围内有显著地塑性变形，但是，由于空的密度高以及由于塑性变形被限定在这些区域中，所以从宏观的范围来看，材料是以脆性的方式断裂的。龟裂经常是首先在自由表面上形成的，但是也会在发展中的裂纹的前头形成。
材料断裂形貌
材料断裂面形貌特征参量与材料力学性能间的定量关系广泛应用于材料的断裂研究、失效分析和新材料的研制开发等领域。
1. 镜面区
镜面区是裂纹沿一个或少数几个银纹扩展破裂形成的,银纹的长大取决于边界上高分子链从无规线团向银纹质中间的取向态转变的过程,较小的加载速度和较高的试验温度使银纹长大的时间较为充分(或长大速度较快),因此总是对应着较大的镜面区。
试验结果表明,随试验温度升高,聚合物材料断面上的镜面区尺寸增大;随加载速率增大,聚合物材料断面的镜面区(平坦区)尺寸减少并逐渐趋于平缓;冲击断裂下,缺口深度对断面镜面区的影响不大。
2. 肋状形态
肋状形态由粗糙带和光滑带交替构成,粗糙带在前,光滑带在后;粗糙带由众多高低不平的小平面组成,光滑带上通常可观察到银纹剥离花样。
大量的实验结果分析指出:聚合物材料断面的肋状形态在一定条件下形成,对于脆性材料,其易在高温断面上出现;而对于韧性材料,其易在较低的温度断面上出现,但当温度继续降低到某临界值以下时,断面上也观察不到肋状形态。肋状形态的肋区宽度随加载速率增大而线性下降;随着裂纹扩展和试样缺口深度增大,肋状形态的肋区宽度下降,且肋区宽度的变化趋势与缺口根部半径的大小有关。
定量分析表明,肋区宽度的变化是肋区光滑带变化的结果,随加载速率上升,光滑带尺寸减小,不同加载速率下肋区形貌中的粗糙带尺寸为一恒定值,研究表明,肋状形态的形成是在一定实验条件下,裂纹以高于银纹长大的速度沿一个或少数几个银纹/基体界面快速剥离扩展,当裂纹扩展到银纹尖端的瞬间,在银纹尖端产生很大的应力集中,导致裂纹尖端材料脆性解理破裂或形成微银纹群,消耗大量的能量,此时,剩余弹性应变能不足以导致材料继续快速断裂,而是积累能量并诱发银纹重新形成,当银纹长大到临界尺寸后,裂纹又沿银纹快速扩展并产生应力集中而诱发脆性解理断裂或形成微银纹群,如此重复便形成了肋状形态。随加载速率
增加或裂纹的扩展,积累能量的过程加快,产生快速剥离扩展所需的银纹临界尺寸减小,宏观上表现为肋条宽度减小。
3. 弧形条纹线
弧形条纹线是聚合物材料断裂时裂纹扩展止裂和重新启裂扩展留下的形貌特征,降低试验温度和提高加载速率往往导致聚合物材料断面上出现弧形条纹线的距离减小。对不同聚集态结构PP的研究指出:弧形条纹线的产生与PP聚集态结构无关,但随试样缺口根部半径尺寸减小而降低。
4. 应力白化区
应力白化区是聚合物材料塑性变形的区域,是聚合物材料在外力作用下银纹化或剪切屈服的结果,其微观断面形貌往往为纤维形貌、微坑和抛物线花样。应力白化区是一个三维区域。一般随着加载速率降低、试验温度升高和试样厚度降低(平面应力状态),应力白化区范围增大。
聚合物断裂的影响因素
聚合物材料的破坏是高分子主链的化学键断裂或是高分子链间相互作用的破坏。通常，由主链化学键强度或链间相互作用力强度估算的理论值比实际聚合物强度大100—1000倍，这是材料内部的应力集中所致。引起应力集中的缺陷有几何的不连续，如孔、空洞、缺口、沟槽、裂纹；材质的不连续，如杂质的颗粒、共混物相容性差造成的过大第二组分颗粒；载荷的不连续；不连续温度分布的热应力等。许多缺陷可以是材料本身固有的，也可以是产品设计或加工时造成的。
高分子材料的强度上限取决于主链化学键力和分子链间的作用力，在一般情况下，增加高分子材料极性或形成氢键可以提高强度。一般极性基团或氢键的密度越大，则强度越高，但极性基团过密或取代基过大，不利于分子运动，材料的拉伸强度虽然提高，但呈现脆性。
主链含有芳杂环的高分子材料，其强度与模量都比脂肪族高。因此，新颖的工程塑料大都是主链含有芳杂环的。如，芳香尼龙的强度与模量比普通尼龙高。侧基为芳杂环时，强度和模量比较高。如，PS的强度与模量比PE高。
分子链的支化程度增加，分子间的距离增加，作用力减小，聚合物拉伸强度降低。适度的交联可以有效地增加分子链间的联系，使分子链间不易发生相对滑移。随着交联度的增加，往往不易发生较大的变形，同时材料的强度增高。但是，在交联的过程中，往往会使聚合物的结晶度降低或结晶倾向减小，因而，过分交联反而使强度下降。对于不结晶的聚合物，交联度过大强度下降的原因可能是交联度高时，网链不能均匀承载，易集中应力与局部网链上，使有效网链数减小。一般，这种承载的不均匀性随着交联度的增高而加剧，强度随之下降。
分子量对聚合物脆性断裂强度的影响〥B=A—B/Mn(其中A、B—常数，A
可以看着Mn趋于无穷时〥B的值)在某一分子量以下，断裂强度随分子量的减小急剧下降；在这一分子量以上，断裂强度随分子量的增加而逐渐增加，最后趋于恒定。
晶态聚合物中的微晶与物理交联相似。结晶度增加，拉伸强度、弯曲强度和弹性模量均有提高。然而，结晶度太高材料将发脆。球晶的结构对强度的影响更大，他的大小对聚合物的力学性能以及物理性能、光学性能起着重要作用。而球晶是聚合物熔体结晶的主要形式。所以，成型加工的温度、成核剂的加入以及后处理条件能等，对结晶聚合物的机械性能有很大的影响。从晶体的结构来看，由伸直链组成的纤维状晶体，其拉伸性能较折叠晶体优越的多。
取向可以使材料的强度提高几倍甚至几十倍，这在合成纤维中是提高纤维强度的一个必不可少的措施。因为单轴取向后，高分子材料链顺着外力方向平行排列，故沿取向方向断裂时破坏主价键的比例大大增加，而主价键的强度比范德华力的强度高50倍左右。对于薄膜和板材，可以利用取向来改善其性能。这是因为上双轴取向后在长、宽两个方向上强度和模量都有提高，同时还可以阻碍裂缝向纵深发展。
材料中的缺陷造成应力集中，严重地降低了材料的强度。加工过程中由于混合不均或塑化不良，成型过程中由于制件表里冷却速率不同而产生内应力不均等，均可产生缺陷，必须引起注意。增塑剂的加入，对聚合物来说起到稀释的作用，减小分之间作用力，因而轻度降低。
此外，低温和高应变速率条件下，聚合物倾向于发生脆性断裂。温度越低，应变速率越高，断裂强度越大。
参考资料：
1.华幼卿，今日光主编. 《高分子物理》第四版. 化学工业出版社.
2.潘仁祖主编.《高分子化学》第五版. 化学工业出版社
3.查利R.布鲁克斯，阿肖克?考霍莱著《工程材料的失效分析》机械工业出版社
4.于杰，陈兴江，等.《聚合物材料断面形貌特征定量分析》贵州科技2003年3月
光敏高分子材料的研究进展 骆海强，重庆大学化学化工学院应用化学2班 摘要：由于当今材料科学技术的快速更迭，高分子材料逐渐成为材料科学领域中极具发展潜力的一类材料。在可利用能源不断缩减的今天，光敏高分子材料的研究力度大大提升，逐渐成为现代生活中不可或缺的部分。本文分别对光敏高分子材料的四大类——感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料本身的特性及应用进行了综述性概括，以便快捷了解光敏高分子材料的特点。 0前言 随着材料科学技术相关研究人员在该领域的不断探索，高分子材料无论是在科研领域还是社会生活中，都扮演着极为重要的角色。在光电材料研究风气盛行的当下，太阳能电池、太阳能汽车等光能利用、转化设备普及的大环境下，光敏高分子材料的研究力度渐渐增加，也得到了许多理想的科研成果， 1光敏高分子材料概述 在光照下能表现出特别性能的高分子聚合物即为光敏高分子材料，是材料科学里一类主要的功能高分子材料，所触及范畴也较为普遍，如光致抗蚀剂、光导电高分子、高分子光敏剂等功能材料。 光敏高分子材料根据其自身在光照条件下所产生的反应类型及其展现出的特征性能，可以分成如下四类：感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料。 现基于以上分类，对各种材料进行阐述。 2 感光性高分子材料 在光照下可以进行光化学反应的高分子材料常被称为感光性高分子材料。
根据其用途可分为光敏涂料和光刻胶。 2.1光敏涂料 2.1.1光敏涂料的作用机理 光敏涂料具有光敏固化功能，可以利用光交联反应或光聚合反应，使其中的低聚物聚合成膜或网状。经过恰当波长照射后，光敏涂料会快速固化，获得膜状物。因为固化过程较为稳定不易挥发溶剂，从而降低了排放，提高了材料利用，保障了安全性。而且由于是在覆盖之后才发生的交联，使图层交联度更好，机械强度也更稳固。 2.1.2光敏涂料的中常见低聚物的类型 以铁酸锌环氧酯错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。涂料为一类的环氧树脂型低聚物，在紫外光的处理下，给电冰箱表面上漆，能够是冰箱表面具有很好的柔顺性且不宜脱落。以含氟丙烯酸酯预聚物错误!未找到引用源。为一类的不饱和聚酯型低聚物，与光引发剂等结合后形成的混合型涂料，其硬度、耐挂擦力、附着力等性能大大提高。此外还有聚氨酯型低聚物错误!未找到引用源。及聚醚型低聚物。 2.2光刻胶（光致抗蚀剂） 2.2.1光刻胶的作用机理 生产集成电路的现有工艺中，通常会用这类感光性树脂覆盖在氧化层从而避免其被活性物质腐蚀。将设计好的图案曝光、显影，改变了其溶解性，其中树脂发生化学反应后去除了易溶解的物质，氧化层表面留下不溶部分，从而避免氧化层被活性物质腐蚀。 2.2.2光刻胶的分类 正性光刻胶和负性光刻胶错误!未找到引用源。是根据曝光前后涂膜的溶解性来分类的。其中正性光刻胶受光后会降解，被显影液所消融；而与之相反，在光照后，负性光刻胶获得的图形恰好与掩膜板图形互补，即曝光处会发生交链反应形成不溶物残余在表面形成图像，而非曝光处则如正性光刻胶同样被消融，。 根据光刻胶所吸收的光的紫外波长，还可将其分为深紫外(i-线，g-线)光刻胶，远紫外(193 nm)光刻胶和极紫外(13. 5nm)光刻胶错误!未找到引用源。。Lawrie等错误!未找到引用源。经过多次实践合成了一种感光灵敏度为4~6 mJ/cm2、分辨率为22.5 nm的
功能高分子材料研究进展 摘要 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 关键词:高分子材料；功能高分子；功能材料； Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords：high polymer materials; functional polymer; functional Materials;
高分子研究方法题库 1 在对聚合物进行各种光谱分析时，红外光谱主要来源于分子振动－转动能级间的跃迁；紫外-可见光谱主要来源于分子的电子能级间的跃迁；核磁共振谱主要来源于置于磁场中的原子核能级间的跃迁，它们实际上都是吸收光谱。 2、SEM 和TEM的三要素是分辨率、放大倍数、衬度。 2、在有机化合物中，解析谱图的三要素为谱峰的位置、形状和强度。 2 苯、乙烯、乙炔、甲醛，其1H化学位移值最大的是甲醛，最小的是乙炔，13C的化学位移值最大的是甲醛最小的是乙炔。 4、紫外光谱主要决定于分子中发色和助色基团的特性，而不是整个分子的特性。 3 差示扫描量热仪分功率补偿型和热流型两种。第107页 4 产生核磁共振的首要条件是核自旋时要有磁距产生。 5 当原子核处于外磁场中时，核外电子运动要产生感应磁场，核外电子对原子核的这种作用就是屏蔽作用. 6 分子振动可分为伸缩振动，弯曲振动 7 傅里叶红外光声光谱英文简称为FTIR-PAS.P28 8 干涉仪由光源，定镜，分束器，检测器等几个主要部分组成。P19 9 高聚物的力学性能主要是测定材料的强度和模量以及变形. 10 共混物的制样方法有流延薄膜法热压薄膜法溴化钾压片法P11 11 光声探测器和红外光谱技术结合即为红外声光谱技术. P27
12 核磁共振普与红外、紫外一样，实际上都是吸收光谱。红外光谱来源于分子振动-转动能级间的跃迁，紫外-可见吸收光谱来源于分子的电子能级间的跃迁。[P46] 13 核磁共振谱图上谱峰发生分裂，分裂峰数是由相邻碳原子上的氢数决定的，若分裂峰数为n，则邻碳原子氢数为n-1。 P50 15 红外光谱在聚合物研究中占有十分重要的位置，能对聚合物的化学性质、立体结构、构象、序态、取向等提供定性和定量的信息。P6 16 红外光谱中，波动的几个参数为波长、频率、波数和光速。 17 红外光谱中，在1300~1400cm，基团和频率的对应关系比较明确，这对确定化合物中的官能团很有帮助，称为官能团区． 18 红外活性振动能引起分子偶极矩变化Ｐ８ 19 红外区是电磁总谱中的一部分，波长在0.7~1000之间。 20 红外吸收光谱是直接地反映分子中振动能级的变化；而拉曼光谱是间接地反映分子中振动能级的变化。 21 记录X射线的方法有照相法和计数器法。P68 22 解析谱图三要素为谱峰位置形状和强度P/13 2 在紫外光谱中不同浓度的同一种物质，在某一定波长下的λmax处吸光度A的差异最大.所以测定最灵敏 23 聚合物的一般制样方法主要有流延薄膜法，热压薄膜法，溴化钾压片法 24 拉曼光谱研究高分子样品的最大缺点是：荧光散射。 25 拉曼位移的大小与入射光的频率无关，只与分子的能级结构有关。
一. 傅里叶红外光谱仪 1. 什么是红外光谱图 当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时，其中一部分被吸收，吸收的这部分光能就转变为分子的振动能量和转动能量；另一部分光透过，若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到一谱带。若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率或透光度为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图，也有称红外振-转光谱图 2. 红外光谱仪基本工作原理 用一定频率的红外线聚焦照射被分析的试样，如果分子中某个基团的振动频率与照射红外线相同就会产生共振，这个基团就吸收一定频率的红外线，把分子吸收的红外线的情况用仪器记录下来，便能得到全面反映试样成份特征的光谱，从而推测化合物的类型和结构。 3. 红外光谱产生的条件 (1) 辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2) 辐射与物质间有相互偶合作用。 4. 红外光谱图的三要素 峰位、峰强和峰形 5. 红外光谱样品的制备方法 1) 固体样品的制备 a. 压片法 b. 糊状法: c. 溶液法 2) 液体样品的制备 a. 液膜法 b. 液体吸收池法 3) 气态样品的制备: 气态样品一般都灌注于气体池内进行测试 4) 特殊样品的制备—薄膜法 a. 熔融法 b. 热压成膜法
c. 溶液制膜法 6. 红外对供试样品的要求 ①试样纯度应大于98％，或者符合商业规格，这样才便于与纯化合物的标准光谱或商业光谱进行对照，多组份试样应预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱互相重叠，难予解析。 ②试样不应含水（结晶水或游离水） 水有红外吸收，与羟基峰干扰，而且会侵蚀吸收池的盐窗。所用试样应当经过干燥处理。 ③试样浓度和厚度要适当 使最强吸收透光度在5～20%之间 7. 红外光谱特点 1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低； 2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；3）分子结构更为精细的表征：通过红外光谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构； 4）分析速度快； 5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 6）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能； 7）可以进行定量分析； 二. 紫外光谱 1. 什么是紫外-可见分光光度法？产生的原因及其特点？ 紫外-可见分光光度法也称为紫外-可见吸收光谱法，属于分子吸收光谱，是利用某些物质对200-800 nm光谱区辐射的吸收进行分析测定的一种方法。紫外-可见吸收光谱主要产生于分子价电子（最外层电子）在电子能级间的跃迁。该方法具有灵敏度高，准确度好，使用的仪器设备简便，价格廉价，且易于操作等优点，故广泛应用于无机和有机物质的定性和定量测定。 2. 什么是吸收曲线？及其吸收曲线的特点？ 测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，可得到一条曲线，称为吸收光谱曲线或光吸收曲线，它反映了物质
判断题 1 结晶性聚合物不一定总就是形成结晶聚合物(√) 交联前的线性聚合物就是结晶性聚合物,交联度不太大时,有结晶能力,但随交联度增大,结晶能力减小;当交联度太大时,丧失结晶能力 需要结晶条件 5、不能通过改变高分子的构象提高高分子的等规度。(√) 高分子的等规度就是由分子的化学结构决定的,要改变改变高分子的等规度必须改变高分子的构型。 06年判断题: 1、双酚A型聚碳酸酯就是结晶性聚合物,所以一定形成结晶聚合物(×) 原因:交联前的双酚A型聚碳酸酯聚合物就是结晶性聚合物,交联度不太大时,有结晶能力,但随交联度增大,结晶能力减小;当交联度太大时,丧失结晶能力 需要结晶条件 8、尼龙1010,尼龙66,尼龙610这三种尼龙熔点最高的就是尼龙66(√) 氢键密度 1影响高分子柔顺性的因素有哪些？聚乙烯单个分子的柔顺性很好,为什么高聚物不能作为橡胶使用而作塑料用？ 答: (1) 影响高分子的柔顺性有那些因素: ○1高分子主链结构中键长越长,键角越大或含有孤立双键,单键内旋转
越容易,高分子的共轭双键,芳杂环,典型刚性键,高分子的柔顺性较差(体积) ○2侧基的极性越大,柔顺性越差,若含有氢键时,柔顺性更差,侧基的刚性越大,柔顺性越差,但沿主链刚性侧基密度增大,柔顺性更差(体积) ○3分子量越大分子链的柔顺性越好 ○4高分子发生交联,交联度不大时,对柔顺性影响不大,交联度太大时,分子链失去柔顺性 ○5高分子的聚集态结构决定高分子的柔顺性能否表现出来 ○6温度越高,外力越大,分子链的柔顺性越好;外力作用速度越大,分子链的柔顺性越难表现出来,加入溶剂,分子链的柔顺性较好,但还与外界条件有关 (2)对称,柔性越大,分子结构越规整,但同时结晶能力越强,高分子一旦结晶,链的柔顺性就表现不出来,聚合物呈现刚性,聚乙烯的分子链就是柔顺的,但由于结构规整,很容易结晶,失去弹性,所以聚乙烯聚合物能够作塑料用不能作橡胶用。 2、作出下列高聚物的温度—形变曲线,标出各特征温度,并简要说明。 (1)自由基聚合 的聚苯乙烯:试样B的分子量适中,试样A的分子量较小。 (2)聚乙烯:试样A的分子量适中,试样B的分子量很大。 PS为非晶高聚物,分子量小的高弹平台很短或没有高弹态。PE 为结晶高聚物,分子量小的没有Tf,分子量大的有 3、分子结构,分子量与外力作用时间如何影响高聚物的粘流温度?
功能高分子材料聚合方法的研究进展 摘要：本文简述了对功能高分子材料的认识，功能高分子材料的特征和功能高分子材料的分类。并展望了功能高分子材料未来发展方向及其意义。 关键字：高分子；材料；应用；发展 材料是人类赖以生存和发展的物质基础。是人类文明的重要里程碑，如今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱。进入本世纪80年代以来。一场与之相适应的“新材料革命”蓬勃兴起。功能材料是新材料发展的方向．而功能高分子材料占有举足轻重的地位。由于其原料丰富、种类繁多，发展十分迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料[1]。 1功能高分子材料 功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。功能高分子材料是上世纪60年代发展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。近年来，功能高分子材料的年增长率一般都在10％以上，其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50％[2]。 2功能高分子材料的发展现状 2.1反应性高分子 反应性高分子是带有反应性官能团的高分子。可分为高分子试剂、高分子催化剂和离子交换树脂，具有广泛的应用前景，1984年诺贝尔化学奖得主就是由于多肽的固相合成法获得成功而被授与的。高分子催化剂与常规催化剂相比，优势明显，如可随时终止反应、稳定性高、可连续操作和反复使用等。尤其是高分子固定化酶催化剂，催化速度为常规催化剂的千百倍。离子交换树脂具有离子交换功能，目前发展方向主要是特种离子交换树脂，如螯合树脂、蛇笼树脂和耐热性离子交换树脂等[3]。 2.2吸附分离功能高分子 吸附分离功能高分子材料主要是指那些对某些特定离子或分子有选择性亲
现代高分子材料综述 材料学王晓梅学号：112408 摘要 高分子材料作为新时期的全新全能型材料，是现代人类发展的重要支柱，是发展高新科技的基础与先导，高分子材料的应用将会使人类支配改造自然的能力和社会生产力的发展带到一个新的水平，对人类的发展将会出现前所未有的促进。本文将从高分子材料的定义、主要种类、应用和以塑料为例介绍与人类生活息息相关的高分子材料的相关常识。本文综述了各类高分子材料的研究及发展，主要论述了导电高分子材料、功能高分子材料、工程高分子材料、复合高分子材料以及生物高分子材料等应用领域。 前言 高分子材料是由相对分子质量比一般有机化合物高得多的高分子化合物为主要成分制成的物质。一般有机化合物的相对分子质量只有几十到几百，高分子化合物是通过小分子单体聚合而成的相对分子质量高达上万甚至上百万的聚合物。巨大的分子质量赋予这类有机高分子以崭新的物理、化学性质：可以压延成膜；可以纺制成纤维；可以挤铸或模压成各种形状的构件；可以产生强大的粘结能力；可以产生巨大的弹性形变；并具有质轻、绝缘、高强、耐热、耐腐蚀、自润滑等许多独特的性能。于是人们将它制成塑料、橡胶、纤维、复合材料、胶粘剂、涂料等一系列性能优异、丰富多彩的制品，使其成为当今工农业生产各部门、科学研究各领域、人类衣食住行各个环节不可缺少、无法替代的材料[1]。 由于高分子化学反应和合成方法对高分子化学学科发展的推动，促进了高分子合成材料的广泛应用。同时，随着高分子材料的发展，纳米技术与生物技术之间的界限变得越来越小，并与更多的传统分子科学与技术相结合。因此，我们相信，高分子技术的发展促使使各类高分子材料得到更加迅速的发展，推广和应用。 1
高分子材料研究方法 三、聚合物结构与性能测定方法概述1、聚合物结构的测定方法 (1)链结构:广角X-衍射(WAXD)、电子衍射(ED)、 中心散射法、裂解色谱——质谱、紫外吸收光谱、红 外吸收光谱、拉曼光谱、微波分光法、核磁共振法、 顺磁共振法、荧光光谱、偶极距法、旋光分光法、电 子能谱等。 (2)凝聚态结构:小角X-散射(SAXS)、电子衍射法 (ED)、电子显微镜(SEM、TEM)、光学显微镜 (POM)、原子力显微镜(AFM)、固体小角激光光 散射(SSALS) ? ?结晶度:X射线衍射法(WAXD)、电子衍射法 (ED)、核磁共振吸收(NMR)、红外吸收光谱 (IR)、密度法、热分解法 ?聚合物取向度:双折射法(double refraction)、X射 线衍射、圆二向色性法、红外二向色性法(infrared dichroism) ?聚合物分子链整体的结构形态: ?分子量:溶液光散射、凝胶渗透色谱、沸点升高、黏度 法、扩散法、超速离心法、溶液激光小角光散射、渗透 压法、气相渗透压法、端基滴定法
?支化度:化学反应法、红外光谱法、凝胶渗透色谱法、 粘度法 ?交联度:溶胀法、力学测量法 ?分子量分布:凝胶渗透色谱、熔体流变行为、分级沉淀 法、超速离心法 2、聚合物分子运动(转变与松弛)的测定,体积的变化:膨胀计法、折射系数测定法,热力学性质的变化:差热分析法(DTA)、差示扫描量热法(DSC) ,力学性质的变化:热机械法、应力松弛法，动态测量法如动态模量和内耗等,电磁效应:介电松弛、核磁共振(NMR) ? 3、聚合物性能的测定(略) ,其它常用的高分子测试仪器 ?XPS ( X-射线光电子能谱) ?Ellipsometry( 椭圆偏振仪) ?X-薄膜衍射仪 1(质谱的概巵:有机列合物的分子在高真空中受到电子流轰击或强电场作用(分子会丢??个外层电子，生成带正电荷的倆子离子,同时化学键乛会发生某丛规律性的断裂，生成各种特征质量的碎片离子。这些碻孀在电场和磁场的作甪下，按照质荷比(m,z)大小的顺序分离开来，收集和记录这些离子就得到质谱图。 2. 紫外-可见吸收光谱是利用某些物质的分子吸收200 ~ 800 nm光谱区的辐射来进行分析表征的方法。这种分子吸收光谱产生于价电子在电子能级间的跃迁，广泛用于无机和有机化合物的结构表征和定量分析。 3. 紫外光谱是带状光谱的原因:在电子能级跃迁的同时，总是伴随着多个振动和转动能级跃迁。 4. 吸收带的划分 跃迁类吸收带特征 , max
一各类有机化合物的基团特征频率（一）烷烃类 基团吸收带位置(cm-1) —CH32960 2870 1460 1380 －CH2－2925 2850 1460 785~720 －CH(CH3)21170 1155 －C(CH3)31250 1210 －C(CH3)2－1215 1195 注：对于－(CH2)n－，n＝1，～775；n＝2，～738； n＝3，～727；n＝4，～722 （二）烯烃C-H键面外弯曲振动特征频率 基团吸收带位置(cm-1) R-CH=CH21000~960和940~900 R2C=CH2915~870 反-RCH=CHR 990~940 顺-RCH=CHR 790~650 R2C=CHR 850~790 （三）烯烃的红外吸收峰 振动类别吸收带位置(cm-1) ＝C-H伸缩3100～3000 ＝C-H弯曲1000～800 ＝CH2弯曲885～855 C＝C伸缩1700～1600 （四）炔烃的红外吸收峰 振动类别吸收带位置(cm-1) C-H伸缩～3300 C-H弯曲645～615 C 伸缩2250～2100 （五）芳基化合物红外吸收峰 振动类别吸收带位置(cm-1) 芳基C-H伸缩3300～3000 芳基C-C(四个峰)1600～1450 芳基C-H弯曲900～690 （六）苯基C-H键面外弯曲振动频率 取代基位置吸收带位置(cm-1) 单取代(2个峰)770～730 710～690 邻-二取代770～735 间-二取代（3个峰）900～860 810～750 725～680 对-二取代860～800 （七）醇类和酚类 基团吸收带位置(cm-1) O-H（游离）3650～3600 O-H（形成氢键）3500～3200 C-O 1250~1000 （八）不同醇类的C-O伸缩振动 化合物吸收带位置(cm-1) 叔醇（饱和）～1150 仲醇（饱和）～1100 伯醇（饱和）～1050 （九）羰基化合物的特征吸收位置 羰基类型吸收峰位置(cm-1) 注释 醛1735～1715 C=O伸缩 2820，2720 =C-H伸缩 酮1720～1710 C=O伸缩 1100(脂肪),1300(芳香)C-C伸缩 羧酸1770～1750 C=O伸缩(游离酸) 1720~1710 C=O伸缩(二聚体) 3580～3500 O-H伸缩(游离酸) 3200～2500 O-H伸缩(二聚体) 1300～1200 O-H弯曲(二聚体) 1420 C-O伸缩(二聚体) 羧酸盐1610～1550 1400 酯1735 C=O伸缩 1260～1160 C-O-C不对称伸缩 1160～1050 C-O-C对称伸缩 酸酐1820和1760 两峰间距～60cm－1 酰卤～1800 C=O伸缩 酰胺(游离)3500和3400 N-H伸缩 1690 C=O伸缩 1600 N-H弯曲 酰胺(缔合)3350，3200几个峰N-H伸缩 1650 C=O伸缩 1640 N-H弯曲 （十）腈类 基团吸收带位置(cm-1) C N（脂肪族）～2250 C （脂肪族）2240～2220 （十一）胺的红外吸收峰 振动类别吸收峰位置(cm-1) 1.伯胺 N-H伸缩（纯液体）3400～3250 C-N伸缩1250～1020 2.仲胺 N-H伸缩（纯液体）3300 C-N伸缩1250～1020 3.叔胺 C-N伸缩1250～1020
新型药用高分子材料的研究现状 首先，我们先来了解一下什么是高分子材料。 高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 了解过了高分子材料，我们再来了解下什么是药用高分子材料。 药用高分子材料（polymers for pharmaceuticals）具有生物相容性、经过安全评价且应用于药物制剂的一类高分子辅料。 近年来，随着纳米技术与材料科学的发展，涌现出大量纳米级微粒负载药物的新型制剂，极大地推进了新型药用高分子的研究与发展。在制药领域中，高分子材料的应用具有久远的历史。药用高分子的发展，不仅改变了传统的用药方式，开辟了药物制剂学的新领域，丰富了药物的类型，而且对制剂学与药理学的发展提出了大量的新问题。上世纪六十年代开始,大量新型高分子材料进入药剂领域,推动了药物缓控释剂型的发展。这些高分子材料以不同方式组合到制剂中,起到控制药物的释放速率，释放时间以及释放部位的作用。 那么，它的作用原理又是什么呢？ 药用高分子材料是一种药物缓释技术，就是通过医用高分子材料包覆在药物表面，当然药物不是成块状的，而是很小的。有高分子材料的保护，药物在短时间内不会被身体吸收，而是随血液流动到特定区域，当到达之后药物表面的高分子材料已经溶解到血液中，最终随体液排出。而药物能够有针对性的治疗病患处。 那么，目前的药用高分子材料有哪些呢？ 首先，是淀粉及其衍生物 其中包括：淀粉、糊精、预胶化淀粉和羧甲基淀粉钠等 然后是纤维素及其衍生物和纤维素醚的酯类 已列入一些国家法定典籍中的要用纤维素有粉状纤维素和微晶纤维素两种。 纤维素衍生物有：纤维素酯类、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和低取代羟丙基纤维素、羟丙甲纤维素。 纤维素醚的酯类有：羟丙甲纤维素酞酸酯、醋酸羟丙甲纤维素琥珀酸酯。 最后是一些其他的天然药用高分子材料。 其中包括：阿拉伯胶、明胶、瓜尔豆胶、壳多糖和脱乙酰壳多糖、西黄蓍胶、黄原胶、透明质酸、琼脂、海藻酸钠、白蛋和聚麦芽三糖。 而药用高分子对材料又有哪些基本要求呢？ 第一，要有利于成品的加工； 第二，要有利于提高生物利用度或病人的适应性； 第三，要有助于从外观鉴别药物制剂； 第四，要有助于增强制剂在贮存或应用时的安全性和有效性。 目前，药用高分子材料在药物制剂中主要作为辅料应用，是药物制剂不可缺
生物功能材料的研究进展 随着人民生活水平的提高，人们对于医疗保健方面的要求也越来越强，使得对于生物医用材料的要求也越苛刻。本文详细阐述了生物医用功能高分子材料近年来的应用研究及发展状况，综述了国内外生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果，展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。 生物功能材料和加工技术的发展, 使得人工合成材料在医学上的应用, 变得越来越广泛。数十年的医学发展和临床应用, 证明医用高分子材料在人体内外, 获得了成功的应用, 而医学的进步, 又给高分子材料提出了大量新的课题, 使其向“精细化”, “功能化”的方向发展, 赋予了高分子材料以新的生命力。 生物医用高分子材料分合成和天然两大类，下面我们就分别对这两种材料进行详细的论述。 ﹙1﹚天然生物材料 天然生物材料是指从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子，如从各种甲壳类、昆虫类动物体中提取的甲壳质壳聚糖纤维，从海藻植物中提取的海藻酸盐，从桑蚕体内分泌的蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜，以及由牛屈肌腱重新组构而成的骨胶原纤维等。这些纤维由于他们来自生物体内且都具有很高的生物功能和很好的生物适应性，在保护伤口、加速创面愈方面具有强大的优势，已引起国内外医务界广泛的关注。自然界广泛存在的天然生物材料仍有着人工材料无可比拟的优越性能。例如：迄今为止再高明的材料学家也做不出具有高强度和高韧性的动物牙釉质，海洋生物能长出色彩斑斓、坚阊义不被海水腐蚀的贝壳等等。甲壳素又称几丁质（chitin），广泛存在于虾、蟹等甲壳动物及昆虫、藻类和细菌中，是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。它是一种惰性多糖，用浓碱脱去乙酰基可转变成聚壳糖（chintosan）。甲壳素、聚壳糖及其衍生物具有良好的生物相容性和生物降解性。降解产物带有一定正电荷，能从血液中分离出血小板因子，增加血清中H-6水平，促进血小板聚集或凝血素系统，作为止血剂有促进伤口愈合，抑制伤口愈合中纤维增生，并促进组织生长的功能，对烧、烫伤有独特疗效。比如家蚕丝脱胶后可得到纯丝素蛋白成分，丝素蛋白是一种优质的生物医学材料，具有无毒、无刺激性、良好的血液相容性和组织相容性。根据研究报道，由于天然高分子医用材料的独特临床效果，它的应用前景相当广阔。﹙2﹚合成生物材料 由于天然材料的有限，人们需要大量的生物材料来维持他们的健康。合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能，因而可以植入人体，部分或全部取代有关器官。因此，在现代医学领域得到了最为广泛的应用，成为现代医学的重要支柱材料。与天然生物材料相比，合成高分子材料具有优异的生物相容性，不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用，在人体环境中的老化不明显。通过选用不同成分聚合物和添加剂，改变表面活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性，从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生物合成高分子材料。目前，使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡胶和硅凝胶等。应用场合涉及组织粘合、手术缝线、眼科材料(人工玻璃体、人工角膜和人工晶状体等)、软组织植入物(人工心脏、人工肾、人工肝等)和人工管形器(人工器官、食道)等。 合成医用高分子材料发展的第一阶段始于1937年，其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料，如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年，其标志是医用级有机硅
生物医用高分子材料研究进展及趋势
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文生物医用高分子材料的研究及发展趋势
学院名称：材料科学与工程 专业班级：金属1302 学生姓名：钱振 指导教师姓名：王宝志 2016年 10 月 生物医用高分子材料的研究及发展趋势 钱振 学号：63 班级：金属1302 材料科学与工程学院 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，分子材料在各领域得到了显著应用，在医用领域应用更多，本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件，概述了医用高分子材料的研究现状及其用途，并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词：生物材料，生物医用高分子材料，现状，应用，展望 1.引言 生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，它是生物学、医学、化学、 物理学和材料学交叉形成的边缘学科，是用于人工组织或器官制备、高性能医疗
器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。 生物医用材料，简称生物材料(BiomaterialS)，是一类具有特殊性能或功能，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[，生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等）。 2.研究现状 生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料取得了长足的进展，目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展，医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。 生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分，它发展最早、应用最广泛、用量最大、品种繁多，主要包括：塑料、橡胶、纤维、粘合剂等。随着医学的发展，这些材料在医学领域得到广泛的应用。如:膨体聚四氟乙烯人造血管、聚矾中空纤维人工肾、硅橡胶医用导管、介入栓塞材料、介入诊疗导管以及护理方面使用的一次性医疗用品等，都是由高分子材料制成的。这些产品在临床诊断、治疗、护理等方面起着越来越重要的作用。正是由于高分子材料在医学上的独特作用，因而在高分子化学上出现了一个新的分支—医用高分子(Medical highpolymers)。它是把高分子化学的理论、研究方法、临床医学的需要结合起来，用于研究生物体的结构、生物体器官的功能及医用材料的应用等的一门年轻而边缘性的学科]4[。
本章主要内容 1. X 射线介绍 2. X 射线与物质的作用 3. X 射线衍射仪器 4. X 射线衍射分析方法 5. X 射线衍射应用 布拉格方程的讨论 ●（1）布拉格方程描述了“选择反射”的规律。产生“选择反射”的方向是各原子面 反射线干涉一致加强的方向，即满足布拉格方程的方向。 ●（2）布拉格方程表达了反射线空间方位（θ）与反射晶面面间距（d）及入射线 方位（θ）和波长（λ）的相互关系。 ●（3）入射线照射各原子面产生的反射线实质是各原子面产生的反射方向上的相 干散射线，而被接收记录的样品反射线实质是各原子面反射方向上散射线干涉一致加强的结果，即衍射线。 布拉格方程的讨论 ●（4）布拉格方程由各原子面散射线干涉条件导出，即视原子面为散射基元。原 子面散射是该原子面上各原子散射相互干涉（叠加）的结果。
●（5）衍射产生的必要条件 ●“选择反射”即反射定律+布拉格方程是衍射产生的必要条件。 ●当满足此条件时有可能产生衍射；若不满足此条件，则不可能产生衍射。 ●（6）衍射强度与晶体结构有关,有系统消光现象. 本章主要内容 1. X 射线介绍 2. X 射线与物质的作用 3. X 射线衍射仪器 4. X 射线衍射分析方法 5. X 射线衍射应用 一、X-射线的性质 ①肉眼不能观察到，但可使照相底片感光、荧光板发光和使气体电离； ②能透过可见光不能透过的物体； ③这种射线沿直线传播，在电场与磁场中不偏转，在通过物体时不发生反射、折射现象，通过普通光栅亦不引起衍射； ④这种射线对生物有很厉害的生理作用。 二、X-射线的产生 ●1.产生X-射线的方法：是使快速移动的电子(或离子)骤然停止其运动，则电子的动能可部分转变成X光能，即辐射出X-射线。 *X射线发生器的主要部件 (1)阴极：钨灯，电流3-4A，加速电压5-8KV (2)阳极靶材：Cu/Mo/Ni等熔点高、导热性好的金属 (3)Be窗：d=0.2mm，可透过X射线。 2.白色、特征X射线谱的产生 白色X射线：“白色”的理解-连续波长；仅与加速电压有关 特征X射线：“单色”；
我国高分子材料研究现状及产业发展策略 如果以材料来标志人类社会文明发展的阶段，刚刚过去的20世纪的社会文明的标志、则是以塑料、橡胶和纤维为代表的合成高分子材料走人了干家万户，影响｝农业、能源、信息、环境及人口与健康等领域的进步与发展。??? 合成高分子材料按使用性质划分，有塑料、橡胶、纤维、涂料等，按用途划分有结构型和功能型，同一用途不同层次则有通用型和高性能型之分，功能型细分则有光、电、磁功能和生物相容功能等。 合成高分子材料具有量大、面广的特点。量大是指全世界合成高分子材料的年产量，按体积计已超过了钢铁材料的产量。美国的高分子材料的年消费总量为800亿美元，以重量汁接近钢铁材料，消费量的递增速度超过了G DP的递增。面广是指合成高分子材料的种类和品种繁多，即使是同了种化学组成的合成高分子材料，也往往因其结构的细微差别而成为不同的专用品种，以满足特定的使用需要。 －、高分子材料概述 材料是人类用来制造有用物件的物质，材料的可用性由形成材料的物质分子的属性所决定。组成高分子材料的分子是长链分子，由若干原子按一定规律重复地连接成具有成干上万甚至上百万质量、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，因此高分子材料又被称为聚合物材料。 1.天然和人造高分子材料
高分子材料的发现和应用经过了从天然高分子材料的直接使用，到天然高分子材料的改造再利用，再到化学合成制簧高分子材料的过程。2500多年前，南美印地安人将天然橡胶树汁涂覆在脚上，依赖空气中的氧连接天然橡胶树汁中的长链分子使其变硬，制成了早期的"靴子"。1839年，美国Go odyear.发现用硫原子取代空气中的氧使天然橡胶树汁变硬的方法，发明了硫化技术，使天然橡胶成为一种高分子材料。这种主耍通过化学反应对天然产物进行改性，使人类从原始利用进人到有目的改造天然产物而得到的高分子材料，称为人造高分子材料。1855年，由英国人Parks用硝化纤维素和樟脑制得的赛骆堵塑料，也是有划时代意义的一种人造高分子材料。 2.合成高分子材料 用化学合成的方法得到并被实际应用的第一个合成高分子材料，是190 9年报道的美国Baekeland发明的酚醛树脂。1920年，德国科学家Staudi nger提出高分子的长链分子概念后，开始了用化学合成的方法大规模制蚤合成高分子材料的时代。1935年，英国帝国化学公司（ICI）开发出高压聚乙烯，因其极低的介电常数而在第二次世界大战期间用作雷达电缆和潜水艇电缆的绝缘材料，此后得到广泛应用。1940年，美国杜邦公司（Du Pont）推出尼龙纺织品（如尼龙丝袜），因其经久耐用而在当时的美国和欧洲风靡一时，而尼龙66纤维制造的降落伞，更是大大提高了美国军队在第二次世界大战中的作战能力。 20世纪中叶的石油化工的发展虽然得到了许多可供合成高分子材料工业使用的原料，但其中的许多原料却不能被当时已有的高分子合成反应和技
三、聚合物结构与性能测定方法概述 （1）链结构：广角X-衍射（WAXD ）、电子衍射（ED ）、 中心散射法、裂解色谱——质谱、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、微波分光法、核磁共振法、顺磁共振法、荧光光谱、偶极距法、旋光分光法、电子能谱等。 （2）凝聚态结构：小角X-散射（SAXS ）、电子衍射法 （ED ）、电子显微镜（SEM 、TEM ）、光学显微镜 （POM ）、原子力显微镜（AFM ）、固体小角激光光散射（SSALS ）1、聚合物结构的测定方法 ??结晶度 ：X 射线衍射法（WAXD ）、电子衍射法（ED ）、核磁共振吸收（NMR ）、红外吸收光谱 （IR ）、密度法、热分解法?聚合物取向度：双折射法（double refraction ）、X 射 线衍射、圆二向色性法、红外二向色性法(infrared dichroism)?聚合物分子链整体的结构形态： ?分子量：溶液光散射、凝胶渗透色谱、沸点升高、黏度 法、扩散法、超速离心法、溶液激光小角光散射、渗透压法、气相渗透压法、端基滴定法 ?支化度：化学反应法、红外光谱法、凝胶渗透色谱法、 粘度法?交联度：溶胀法、力学测量法 ?分子量分布：凝胶渗透色谱、熔体流变行为、分级沉淀 法、超速离心法●体积的变化：膨胀计法、折射系数测定法 ●热力学性质的变化：差热分析法（DTA ）、 差示扫描量热法（DSC ） ●力学性质的变化：热机械法、应力松弛 法，动态测量法如动态模量和内耗等 ●电磁效应：介电松弛、核磁共振（NMR) ?3、聚合物性能的测定（略）2、聚合物分子运动（转变与松弛）的测定
其它常用的高分子测试仪器 ?XPS ( X-射线光电子能谱） ?Ellipsometry( 椭圆偏振仪） ?X-薄膜衍射仪 1．质谱的概巵：有机列合物的分子在高真空中受到电子流轰击或强电场作用（分子会丢??个外层电子，生成带正电荷的倆子离子ｌ同时化学键乛会发生某丛规律性的断裂，生成各种特征质量的碎片离子。这些碻孀在电场和磁场的作甪下，按照质荷比(m／z)大小的顺序分离开来，收集和记录这些离子就得到质谱图。 2. 紫外-可见吸收光谱是利用某些物质的分子吸收200 ~ 800 nm光谱区的辐射来进行分析表征的方法。这种分子吸收光谱产生于价电子在电子能级间的跃迁，广泛用于无机和有机化合物的结构表征和定量分析。 3. 紫外光谱是带状光谱的原因：在电子能级跃迁的同时，总是伴随着多个振动和转动能级跃迁。 4. 吸收带的划分
《高分子材料研究方法》教学大纲 课程名称：高分子材料研究方法 课程代码：X100038 学分：2 学时：32（讲课学时：32 实验学时：0 课内实践学时：0） 课程性质：专业必修课 英文名称：Analytic Methods of Polymer Materials 选用教材：邸明伟、高振华. 生物质材料现代分析技术. 北京化学工业出版社，2010 参考书：1、张美珍．聚合物研究方法．北京：中国轻工业出版社，2000 2、汪昆华等．聚合物近代仪器分析．北京：清华大学出版社，2000 3、董炎明、高分子材料实用剖析技术、北京：中国石化出版社，1997 开课学期：春季学期 适用专业：高分子材料与工程及相近专业 先修课程：有机化学、物理、材料科学与工程基础、高分子化学、高分子物理、聚合物加工工程 开课单位：材料科学与工程学院 一、课程目标 本课程以高分子材料“组成.结构.性能”的主线，围绕高分子材料与工程领域研究中常用的波谱分析、热分析、热力分析、流变性能分析、显微分析、分子量分析、表界面分析等现代分析方法，阐述它们的结构、测试原理、制样技术、影响因素、谱图解析、数据处理和它们在高分子研究领域中的主要应用。通过本课程的理论教学、案例分析、主题文献查找与阅读总结等方式，使学生具备下列能力： 1、使学生掌握高分子材料主要现代分析方法的基本原理、分析技术和分析方法，了解现代分析方法在高分子材料研究中的应用，能够结合数学、物理、材料科学、高分子科学等多学科知识，并将其运用到复杂工程问题的分析、研究、解决和适当表述之中，并理解其局限性，并尝试改进； 2、培养学生将所学理论知识与高分子材料与工程生产实践有机结合，能够