1869??????????????

1
??? ??????? ??? ?? 1.1 ??????????

• ????-??????,???????
• 15?? ?????????????,???????
• ????-?????????,?????????
• ???????????? ???? ????
• 1839???????????????????-????
• 1869?????????????????(cellulose)

2

• ????
• 1877???????????????
• 1909???????????
• 1920?????(Hermann Staudinger) ???????????????????
  ,????????????????????,????,?????,????,?????????
• ??????????????,????????????,??Staudinger??????????
  ????,?????????
• ???30???,????????,???????????,???????????

3

• 1927??????????
• 1930? ?????????
• 1938????66???????
• 1936????????
• 1940? ???????(PET)
• 1950??????-??(Ziegler- Natta)?????????????
• 1955??????-???????????????????????-??????
• 1971?????300????Kevlar??

4

• 60????????????
• ????PE?PP?PVC?PS?PU?EP
• ????ABS?PA?PC?PPO?POM?PBT
• ????PET?nylon?PAN?PP?PVA
• ????SBR?NR???????????????
• ????????-???? ????????? ????????,???????,
  ?????????

5
????????????????,????????????????

• The Nobel Prizes and polymer scientists

• ????(Hermann Staudinger) ???????,1947??????????
  (Die makromolekulare Chemie)??,???????????????,?
  ????????????????????,??????????????(????????????)?
  ??????????????,1953?,??72???,?????????????

6

• ??????(Karl Ziegler)???????(Giulio
  Natta)???????????????????????????????????????
• ????????????-???????
• 1963?12?10?,????????????????

Giulio Natta (1898-1973)
Karl Ziegler (1903-1979)
7
    ?????????????(Paul J. Flory)??????????,???????
?????????????????,1974????????????????????
Polymer thermodynamics,kenitics, molecular weight
distribution,solution theory
Paul J. Flory (1910-1985)
8
???????(Pierre-Gilles de Gennes)
??????????????????????,????????????????,1991??????
??????
"for discovering that methods developed for
studying order phenomena in simple systems can be
generalized to more complex forms of matter, in
particular to liquid crystals and polymers"
Pierre-Gilles de Gennes (1932 )
9
    2000?10?10?,??????????(Hideki
Shirakawa),????????????(Alan J.
Hegger)?????????????????(Alan G.
MacDiarmid)?????????????(????-???)???2000?????????

"for the discovery and development of conductive
polymers"
10

• ???50??????????,?????
• ???(1907.1.201986.9.12)????????????????????50???
  ????????????????????????
• ????????
• ? ? ????
• ??????? (????)
• ??? ???????
• ????????????????
• ???????????????????????????????????????,?????????
  ???????????????????

11
1.2 ????????

• ???????,????-????
• ????
• (1)????????????????
• ????? ???
• ????????? --CH2-CH2-n-
• ????? ???
• ??????????????
• --CH2-CH2-n---CH2-CH2 CH3-m-
• ?????????????????????????

12
1.2 ????????
?????
?????
?????
?????
?????
?????
?????
?????
13
(2)???????????? ??,???? (3)??????-????????????????
?? (4)?????????????????????? (5)??????????,???????
????,???????????? (6)???????????????,???????
????,?????????-???????????????????
14
1.3 ????????
??
???? ????
????
??
???
???? ??
? ? ? ?
????
????
??? ??
????
?????
????
?????
?????
?????
????
- ????
15
1.3 ????????

• ???????????????
• ??????????????,?????????,?????????,????????
• ??????????????????
• ??????
• (1)???????(????????????)
• (2)?????????????????
• ????????????????????????????????????????????????
• ??????????????????????,???????
• ????-????

16
???????????
17
??? ????????? 2.1 ?????????

• ????-????????????????

18
??? ????????? 2.1 ?????????

• ???-???????????????
• ?????? n ?
• ?????-????????,???PE????PP?????PVC?????PS?????????
  PMMA(????)

???
???
????
19

• ?????-??????????????
• ????PA(??)???????????(??)PET?

????
??6
PET
20

• ?????-????Si?P???????,????

???????
21

• ???????-????????????????????
• ????????????????????
• ??????????????????????????
• ???????????????????????

22
????????

• ????????????????????
• ?????????
• ?? ??

??
???
CH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3
?????????????????????
23
2.2 ?????????

• ????-???????????????,???????????
• ?????????,??????

? ?????????????????????????? n HO-R-OH n
HOOC-R-COOH
H-(ORO-OCRCO)n-OH (2n-1) H2O
??
24
?????????????? n HO-R-OH n HO-R-OH
H-(OR-OR)n-OH (2n-1) H2O
????????????????????????? n H2N-R-NH2 n
ClOC-R-COCl
H-(HNRNH-OCRCO)n-Cl (2n-1) HCl
????????????? n HO-SiR1R2-OH n HO-SiR1R2-OH
H-(OSiR1R2-OSiR1R2)n-OH (2n-1) H2O
??????,?????
n OCN-R-NCO n HO-R-OH
25
?????A????A?????
?????(aramid)???
26
2.2 ?????????

• ??????????????

???CH2CHX???,??????????
?
?
??????????????
?-???
?-???
?-???
????
???????????????-???
27
(No Transcript)
28
????
29
?????????????????
????
3,4-?? 1,2-?? ??1,4-??
??1,4-??
30

• ?????

31
2.3 ?????

• ?????????,??????,????,???????????????,???????,????
  ????????(??)???,??????

32

• ??(Branched Polymer) ??????(Crosslinked Polymer)
  ??????????,???,?????????

??????(Hyperbranched Polymer)
33

• ???-??????????????????????????

• ????????????????????

34
????????????????????,???????????????,???????(Dendr
imer)
35

• ??????????,???????????
• ?LDPE?HDPE?????????????????
• ??????,???????,????

36
(No Transcript)
37
????????????????????????,?????????????????????
38

• ????????????????,?????????,????????
• ?????-?????-?????????????????
• ??-??????????????,???????????????,???,????????,???
  ?
• PE?????????,????????

?????,????????????,????????,????????,???????
39

• ???-?????????????????Mc???,?????,Mc??????????????
  
• ?????-????????????????,????????????
• ????????????????????
• ????????????????????,????????,??????????(Sol),????
  ???????(Gel)
• ?????????????,?????????,????????(Thermoset)

40
2.4 ??????

• ???-?????????????,?????????
• ????????????A?B??????????????
• (1)??(?)???(random copolymer)
• ???????????????,A???????????????,???A????
  ,????B?????
• AAABAABAABBABABAAB
• ? ??-?????

41

• (2)?????(alternating copolymer)
• ??????????????????,A??????????B?????
• ABABABABABABABABABABABAB
• ????-?????????
• (3)?????(block copolymer)
• ???????????????
• AAAAAAAAAAAAABBBBBBBBBBBBB
• ????A????B?,?AAAAAAA-BBBBBBBBBB,?AB????????SB??
  ?
• ??????A????B?????A?,?AAAAAA-BBBBB-AAAAAAA,??ABA
  ????????SBS
• ????A????B???,??(AB)n????????

42

• (4)?????(graft copolymer)
• ??????????????,???????????(??)????

??????????, ?????1-??
43

• ??????????-??????????????????????????
• ???????-???(???????????),???(??IR?NMR?)?
• ???????-?????????????????????????(GPC)
• GPC???????????????

44

• ???????????????,?A?B?????,??6???AAA?AAB?ABB?ABA?B
  AB?BBB??????????????????????????
• ??-????????????,????
• A B AA BBB A BB AA BBBB AAA B
• ?????????-???????????????R
• ???????????/?????
• A??????9/5 B??????11/5
• ???R-??100????????????????
• R200/(9/5 11/5)50
• R100???????R??,?????????

45

• ???????
• (1)???-??????????????
• (2)???-IR?NMR?X???????
• ????????,???????????????????????????
• ????????????????,???????????????????
• ?????PTFE????????,????????????????????

46

• ??????????????
• ?????????,??????????,?????????????
• ?
• (1)????????PMMA(????)????,???????MMA??????ST??????
  ????
• (2)???????????,??????PS????????????????

47

• (3)ABS?????????????????,???????????????,??????
• ABS?????????????????????????????????????????????
  ??????????????,?????????????
• ??,ABS???????????????

48

• (4)????????????SBS??
• ????????,?????????????????,?????????????
• ?????????????,SBS?????????

49
2.5 ???????

• ??-??????????????,????????????????????????????????
  ???
• ????????????????????
• (1)?????
• ??????????C??,?????????????(???????),????????D??L
  ?,?????????????

50

• (1) ???????(isotactic polymer)????C?????????????
  ???, ?DDDDDDDDDD?LLLLLLLLLLL
• ????????,????????, R???????

51
(2) ???????(syndiotactic polymer)???C?????????,?
????????????D??L?????,LDLDLDLDLDLDLDR????????????
?
????????(tactic polymer) C??????????,???????????
??????????????
52
(3) ???????(atactic polymer)?????????????????,?C
?????????????
53
???????
???????
54
????????
????????
????????
55

• ??????,????
• ????????PS??,??240 ?,????PS??270 ?,????PS????,??

56

• ?????????PP??,????PP????
• ?????????????????
• ???????????????????????,??????
• ???????????????????????
• ???-????????????????????
• ?????????????,?????,??????

57

• (2)?????
• ?????????????????????,????????????????????????????
  ????,?????????
• ????????????????????????

???CH2CH-CHCH2
1,2-???? ??1,4-???? ??1,4-????
58
(No Transcript)
59
?????????????????
????
3,4-?? 1,2-??
??1,4-?? ??1,4-??
60
(No Transcript)
61

• ????,????
• 1?2??????????????????????,????,????,????
• ??1,4?????,?????????????,,????????--??????1,4????
  ?,???????,????,?????
• ????????2?,??148???Tg-108 ?,??-80?
• ?????1,4?????????????????
• ?????????30?,??70???Tg-70?,??-60??
• ??????98???1,4???????, Tm 28 ? ,Tg-73
  ?,?????,?????
• ????????????,????,??????,Tm???65 ??56 ? Tg-53
  ?,???????

62
????????????3.1 ??????

• ????????,??????????????????????,?????????????????
  ????????????,?????????????????
• ???-???????????????,????????????????,?????????,???
  ????????
• --CH2-CH2-n-,n ????????
• ???????????????,??????,?????????????
• ??????????????,???????????????????

63
????????????????????n,????w,??,????Mi????ni??,????
????????Ni,?Ni ni/n,????wi niMi,??????Wi
wi/w,?ni n,?wi w,?Ni 1,?Wi 1?
? ? ? ? ?
????????,???????????Mi????????Ni?????Mi?????,
?Mn????
?niMi Mn ?NiMi
w/n
?ni
64
?????
???????,???????????Mi??????????Wi?????Mi????????
Mw???
?wiMi ?niMi 2 Mw
?WiMi
?wi ?niMi
Wi wi/w ,wi niMi
65

• ?????-???????????, ???????(molecular weight
  distribution, MWD)?????????-?????????????????????

d Mw / Mn

• ?????????????????????

?d1,????????????????????,????????,???????????????
66
? ??????????,????104 ?M1 ???10
mol,????105?M2???5 mol,????5x105 ?M3 ???5 mol,
? M1 ????? N1 10/(1055) 0.5, ????
W1 104 x 10/(104 x 10 105 x 5 5x105x5)
0.032 M2? N2 0.25, W2 0.161 M3? N3
0.25, W3 0. 807 Mn ?NiMi 0.5104
0.251050.25(5105) 1.55105 Mw ?WiMi
0.032104 0.161105 0.807(5105)
4.23105 d Mw / Mn 4.23105 / 1.55105 2.73
67
??????

• ??????????????????????,?????
• (1)?????????????,???????,???????????????????????
• (2)?????,??????????????,????
• (3)?????,??????,??????,????????
• (4)?????????????????,??????????????,?????????,????
  
• ??,??????????????????????

68
3.2 ??????????

• ??????,?????,?????????????????????????????????

69

• ??????????,?C-C?,????????,?????,??????????????,???
  ????(?1-6)

70

• ?????????,?????????,??,??????????????
• ??-????????????????????????,????????????????
• ?????,?????????????????????????????????????,??????
  ????

• ????????????????????,??????,????
• ?????????????????????

71

• ???,?????????????,??????????
• ??????????,??????
• ????C????C-H???????,??60??????????????????????,??
  ??????,????????????,???,??????,?????

72
??????????????????????????

• ????????????(?1-8),??????

73

• ??????
• ?????H3C-CC-CH3???????????
• ?????H3C-C(CH3)3??????????

74
(No Transcript)
75

• ????????????????????,?????????????????
• ?PE?C-C??H????????,??????,H????????,??PE??????????
  ?????

76

• ?????????????,??????????????,?????,????,????,?????
  ???????,????????????????,?????????????

• ????????????????????????????????,PP?????????3?????

77
(No Transcript)
78
(No Transcript)
79
(No Transcript)
80
(No Transcript)
81
(No Transcript)
82
(No Transcript)
83

• ???????????
• ??
• ???????????????
• ?????????????????
• ????????????????????
• ??,???????????????

84
3.3 ????????

• ????????????????????????????????
  ?????????????,??????
• ??????????????????????????????????

i1
i

• (1)?????-?????????E??(????kT)?,??????????????,????
  ??
• ??????????????????,????,??????
• ?????????,????,??????i1???,????????????????????,?
  ????

1
85

• ??????????????i???????????,???????????,???????????
  ?????????????????????????
• ??,?????lp ????? l ?,????E/ kT
• lp l exp(?E/ kT)

i1
i
??
1
86

• lp ??????,?lp ? l ?????? lp ????,?????????Lnl
  ???,?????????????????,??????,??????????
• ??,???????????????????? x ???
• x lp / L l exp(?E/ kT)/nl (1/n) exp(?E/
  kT)
• n?????????
• ??? x ??????????

87
(2)?????

• ??????????tp,tp??????E, ?E???(ltlt kT
  ),??????,10-11?,??????????
• ???E??,?
• tp t0 exp (?E/ kT)
• tp ????,??????????????????????1/ tp ,???????????
• ?????????????????????,??????????????????????

88
??
????????
??
?????
????
????
??
?????
??
??
??
?
??
?
89
????????

• (1)???? ????
• ?????
• ?????????????,????,????,??????????????????????

90

• ????????????????????????,?????????????(???)??????
  ?????????????,????,????,?????,?????

91

• ?????????????,???????p??????????,??????,???????,??
  ??????

??,???????????????????????,??????????
92
(No Transcript)
93

• ???????????,?????,????????,???????
• ???????????(PET)

• ??66

94

• ???????,????,??????????(PPS)?????????????

??
95
????
96
????
97
????
98
(No Transcript)
99
(No Transcript)
100

• ?????
• ?????C-O,C-N,Si-O??,????
• ??O?N????????C??? ,????????Si-O-Si??????C-C-C?,??
  ????????,???????????????? ?
• -Si-O-?-C-O-?????, -C-O- ??-C-C-?????????????????
  ???, C-O???????????????C-C????????????,????????
• ???????-O-(CH2)6-O-CO-(CH2-)4-CO-???????,?????
• Si-O???C-O??,??-Si-O-Si-??? -C-O-C-??,??,?????????
  ????-?????

101
(2)??

• ???????,????????,??????,????????,??????????

• ???????--CH2-CHCN-n- gt ????--CH2-CHCl-n- gt
  ??? --CH2-CH2-n-

102

• ????????,???????????,????,?
• ???????????,???????????,??????,????????????,??????
  ???
• ????--CH2-CH(CH3)2-n - ???????,?????????,??????
  ???,?????,?PE??????????????????

103
(3)????

• ????,??????????,???
• ?????,??????????,?????????????,????
• ?????????,????????????

(4)?? ????????????????????,???????????,??
??????????
104
(No Transcript)
105
(No Transcript)
106
(No Transcript)
107
??? ?????????

• ??????,????????????????????????????
• ???-???????????????????,h(?1-10)
• ???????,?????
• ?????????????????,???????
• ??????????????????

108
4.1 ???????????

• (1)???????????
• ?????-????????,???????????????
• ???????n????,???????l,?????,????nl,????????
• h2n2l2
• ???????????????
• ?????????????????,????,??????
• h2nl2
• ?????????????????nl????

109

• (2) ???????????
• ??????????????,???????????,??????
• ??????????????????????,?????????????,???????????
• ????????,???????????
• h2nl2 (1cos? )/(1 cos? ) (1-11)
• ??????????????n?l??,???????
• ?????180o-190o28, cos ? 1/3,????,?
• h22nl2
• ??????????????

110

• ????????????,??????
• h2nl2 (1cos? )/(1 cos? ) x
• (1cos? )/(1 cos? ) (1-12)
• ??????,????????,??????????,????????

111
4.2 ???????????

• ?????????????????????,?
• h2nl2

112

• ????????????,???????????????????????????????,?????
  ?
• ????????????,??????????????,??????????????????,???
  ?,
• ?????????,????,????????????

113

• ???????ne???,???????le,??????
• Lmannele
• ????,??????
• h2nele2
• ???? le ?? l ????,ne ? n ????
• ????????-??????????????????
• ?????????????,????????????,?????????
• ?????????,?????

114
??? ????? ???? ????????
??? 28 8.1 2.7
??? 44 5.6 1.25
???? 104 15.4 5.1
???????? 100 13.4 4.4
??? 162 25.7 5
????? 186 81.0 16
115

• ????????????,????????,????????????????,????????,?
  ???????????
• ????????????????????,?????
• ????????????????,?????????????????,??????????????
  ????????????,?????

116
4.3 ??????????

• ??PE?????????,????????????
• ????? h2 r nl2 ,lel
• ????? h2 f 2nl2,le2.45l
• ????????? h2? 6.76nl2,le8.28l
• ????? L2man(2/3)n2l2,le
  (2/3) nl

117

• ?????????
• (1)??????????h2?????????????h2 r ????????????
• s h2?/h2 r 1/2
• s?????,????????
• (2)????????????????????????
• A h2?/M 1/2
• A??????????,?????

118

• (3)?????????????????,????,????,???????????????
• (4)?????C? ,?C??????????????????,? C h2?/ nl2
• ????????????,????,?C? ???,?????????????
• ???-?????????????????
• ????-??????????????