三
斯提出，用来区分分子组成相同分子量也相同的同分异构物，与 分子组成相同而分子量不同的聚合物，包括低聚物与高聚物。
种
常
用
高聚物（High Polymer） 不包括低聚物，通常指分子量大于一
概
万的聚合物，特别是合成聚合物。
念
大分子（Macromolecule or Big Molecule） 指包括天然高分 子在内的聚合物。
扫描探针显微法
利用探针与样品之间的相互作用，在原子级分辨率水平上 测量材料的表面，定域测定材料表面的形貌和性能。
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核核磁磁共共振振
17
有机高分子材料：聚合物结构分析
电磁波谱法：主要用常来用表电征磁高波聚物谱的法化原学理结构。
方法名称
英文缩写 测试原理
谱图形式
提供信息
紫外吸收光谱
.
1
纲要
• 绪论 • 红外光谱与紫外光谱 • 核磁共振
.
2
材料：
人类的文明史=材料的发展史
石器时代
青铜器时代
铁器时代
塑料时代
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核磁共振
3
材料： 分类
金属材料
无机非金属金属材料
有机高分子材料 复合材料
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核磁共振
4
材料： 分类
结构材料 以力学性能为基础，制造受力构 件所用材料。（房屋）
19世纪 天然高分子的改性和加工（天然橡胶的硫化、硝化纤维 素、人造丝等）
20世纪 合成高分子（酚醛树脂、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS、 高，低压聚乙烯、尼龙66、等规立构聚丙烯PP等）得到开发和应用
21世纪 高分子新材料（高性能化、高功能化、复合化、精细化 和智能化）
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核核磁磁共共振振
质的某一个物理量的变化而进行。
热分析 在程控温度条件下，测量物质的物理性质与温度关系。
色谱法
利用在互不相溶的两相中组分间分配有差异，经反复多次分配而将 混合物进行分离和分析的物理化学方法。
电磁辐射的衍射与散射
利用高聚物对不同波长的电磁辐射（光）的散射 与衍射现象来获得其内部结构信息。
电子分析法 利用电子作激发源或被检测对象，使样品发生某些物理变化。
12
有机高分子材料：高分子材料的多层次结构
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核核磁磁共共振振
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有机高分子材料：聚合物结构分析
利用现代分析技术， 尤其是仪器分析方法
测定高分子的链 结构及凝聚态结构
探讨结构与性能 之间的关系
在合成、加工与应用 中聚合物结构变化的规律
聚合物结构分析是是沟通高分子的合成、产品设计以及最
常用仪器：结构分析所涉及到的方法很多，但大多是利用 各种电磁波或其他粒子和物质相互作用后所产生的吸收、 发射、散射及干涉等现象。
常用结构分析仪器主要组成示意图
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核磁共振
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有机高分子材料：聚合物结构分析
结构分析仪器，按激发能源和原理，大致可分为6类：
电磁波谱法 主要通过各种波长的电磁波和被研究物质的相互作用，引起物
弹性模量、强度、塑性低，多数不导电。
• 这些材料性能的不同都是由其内部结构决定的。
即：原子结构、结合键、原子的排列方式（晶体和非晶体）以及显微 组织。
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核磁共振
8
有机高分子材料：
高分子材料是指其分子主链上的原子都直接以价键连 接，且链上的成键原子都共享成键电子的化合物。
聚合物（Polymer） 19世纪30年代由瑞典著名化学家贝采里乌
使用性能是指材料在使用条件下的表现行为。环境对材料 使用性能的影响很大，如受力状态、气氛、介质、温度等， 而使用性能对材料的寿命又有很大影响。
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核磁共振
7
材料的性能与内部结构的关系：
• 金属材料
导电性好，塑性及韧性高；
• 无机非金属材料 高硬度低脆性，大多绝缘；
• 高分子材料
Ultraviolet Spectroscopy
UV 吸收紫外光能量， 相对吸收光 吸收峰的位置、强度
引起分子中电子能 能量随吸收
级的跃迁
光波长变化
和形状，提供分子中 不同电子结构的信息
荧光光谱法
Fluorescence pectroscopy
FS 被电磁辐射激发后 发射的荧光 荧光效率和寿命，
，从最低单线激发 能量随光波 态回到单线基态， 长的变化 放射荧光
原子的电子结构（决定化学键类型）
分子的化学结构及聚集态结构（决定材料基本类型及组成相的结构）
材料的显微组织结构（决定组成材料各相的形态、大小、数量、分 布等）
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核磁共振
6
材料的性能：
材料的性能是一种用于表征材料在给定外界条件下的行为 参量（力场作用下、电场作用下、温度场作用下、磁场作 用下、电磁波作用下、功能转换下）。多是指材料所固有 的性质。
功能材料 利用物质的独特物理、化学性质 或生物功能等而形成的一类材料。（电线、 光纤、超导、电池、生物材料）
功能材料需有一定的力学性能。（电线） 结构材料对物理或化学性能也有一定要求。（钢筋：抗辐照、 抗腐蚀、抗氧化）
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核磁共振
5
材料的结构：
材料的结构是指材料的组成单元（原子或分子）之间相互 吸引和相互排斥作用达到平衡时在空间的几何排列。
终产品性能和需求这一发展循环的桥梁。
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核核磁磁共共振振
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有机高分子材料：聚合物结构分析
高分子链结构的表征
高分子链的近程结构 聚合物的远程结构
研 究
聚合物凝聚态结构的测定
对
象
聚合物的力学状态和热转变温度
聚合物动态结构分析
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核核磁磁共共振振
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有机高分子Байду номын сангаас料：聚合物结构分析
提供分子中不同 电子结构的信息
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有机高分子材料：
高分子与小分子的差别
高分子
小分子
微观性质
多分散
单分散
结构
多层次
单层
物理量值 具有一定程度的 有确定值 不确定性与模糊性
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核磁共振
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有机高分子材料：高分子材料的发展与应用
远古时期 天然高分子材料（棉花、皮毛等）已得到应用
15世纪 美洲玛雅人用天然橡胶做容器、雨具等生活用品
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核磁共振
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有机高分子材料： 分类
塑料
热固性塑料（酚醛、脲醛） 热塑性塑料（PE PP PVC PS PMMA 尼龙）
橡胶
天然橡胶（聚异戊二烯） 合成塑料（顺丁、丁苯、丁腈、丁基橡胶）
纤维
腈纶（PAN）、丙纶（PP） 聚酯纤维、尼龙
涂料、粘合剂
绪论
红外光谱与紫外. 光谱
核磁共振