现代化学基础丛书24 高分子物理导论 胡文兵编著 斜学出版社 北京
⣝Аࡃ႓ധ͈Γ ౽౿ 倅ܳၽ➖⤳ᄩ䃧 㘎᪴ڢ 㑃㦄 ϙ ࡄ
《现代化学基础丛书》序 如果把牛顿发表“自然哲学的数学原理”的1687年作为近代科学的诞生日，仅300 多年中，知识以正反馈效应快速增长：知识产生更多的知识，力量导致更大的力量。特 别是20世纪的科学技术对自然界的改造特别强劲，发展的速度空前迅速。 在科学技术的各个领域中，化学与人类的日常生活关系最为密切，对人类社会 的发展产生的影响也特别巨大。从合成DDT开始的化学农药和从合成氨开始的 化学肥料，把农业生产推到了前所未有的高度，以致人们把20世纪称为“化学农业 时代”。不断发明出的种类繁多的化学材料极大地改善了人类的生活，使材料科学 成为了20世纪的一个主流科技领域。化学家们对在分子层次上的物质结构和 “态一态化学”、单分子化学等基元化学过程的认识也随着可利用的技术工具的迅速 增多而快速深入。 也应看到，化学虽然创造了大量人类需要的新物质，但是在许多场合中却未有 效地利用资源，而且产生了大量排放物造成严重的环境污染。以至于目前有不少 人把化学化工与环境污染联系在一起。 在21世纪开始之时，化学正在两个方向上迅速发展。一是在20世纪迅速发 展的惯性驱动下继续沿各个有强大生命力的方向发展；二是全方位的“绿色化”，即 使整个化学从“粗放型”向“集约型”转变，既满足人们的需求，又维持生态平衡和保 护环境。 为了在一定程度上帮助读者熟悉现代化学一些重要领域的现状，科学出版社 组织编辑出版了这套《现代化学基础丛书》。丛书以无机化学、分析化学、物理化 学、有机化学和高分子化学五个二级学科为主，介绍这些学科领域目前发展的重点 和热点，并兼顾学科覆盖的全面性。丛书计划为有关的科技人员、教育工作者和高 等院校研究生、高年级学生提供一套较高水平的读物，希望能为化学在新世纪的发 展起积极的推动作用。 泽叶
⣝Аࡃ႓ധ͈ΓᎼ ຯិ➈䶬ࣾ㶕㜗♣ਟ႓⮱႓࣌⮱⤳ಔಙಛಚᎡ҉ͧ䓾А႓⮱䄋⩌ᬒಎϲಖಓಓ ็Ꭱ͚ಎⴒ䃳Вₐࣺ亵᩵Ꮑᔘ䕌䪬ಞⴒ䃳ϔ⩌ᰡ็⮱ⴒ䃳ಎ߈䛼ᄩ㜡ᰡ๔⮱߈䛼➦ ݘ᭜ಕಓ̓㏗⮱႓ឭᱜᄦ㜗♣⩹⮱ᩦ䕍➦ݘᑧߟಎࣾᆂ⮱䕌Ꮣ⾧ݺ䓲䕌 ౕ႓ឭᱜ⮱ऱ͗䶳ഌ͚ಎࡃ႓̻ϧㆨ⮱ᬒ፥⩌≨ڠ㈨ᰭͧჳܴಎᄦϧㆨч ⮱ࣾᆂϔ⩌⮱ᒞ৺Ό➦ݘጕ๔ϻव ਨਨ ᐭ⮱ࡃ႓ۉ㢜হϻव⅕ᐭ⮱ ࡃ႓㗒᫆ಎិۉ⩌͇ϔᣕݝγݺ᱗ᰶ⮱倅ᏓಎВ㜡ϧЙិಕಓ̓㏗⼝ͧࡃ႓ۉ͇ ᬣА̺ࣾᬻܧ⮱ㆨ㍮็⮱ࡃ႓ᱽ᫆Ხ๔ౝᩦγϧㆨ⮱⩌≨ಎҬᱽ᫆႓ ͧγಕಓ̓㏗⮱̭͗ͨ≮ឭ䶳ഌࡃ႓უЙᄦౕܳၽᅯ⁎̷⮱➖䉕㐀Ჱহ ᔮ ᔮࡃ႓ࢂܳၽࡃ႓ぶധٰࡃ႓䓴⼸⮱䃑䃳Ό䮼Ɑजݖ⮱⩕ឭᱜጒڤ⮱䓲䕌 ڒ⌞㔹ᔘ䕌็ ΌᏁⰸݝಎࡃ႓㮪♣݈䕍γ๔䛼ϧㆨ䰭㺮⮱➖䉕ಎѳ᭜ౕ䃥็౧व͚ࢡ᱗ᰶ ᩵ౝݖ⩕䉱⎽ಎ㔹́ϔ⩌γ๔䛼ᢿᩫ➖䕍͒䛺⮱⣜ධᴀВ㜠λⰛݺ̺ᰶᄾ ϧិࡃ႓ࡃጒ̻⣜ධᴀ㖁㈨ౕ̭䊤 ౕಕಔ̓㏗ᐭᬣಎࡃ႓ₐౕ͑͗ा̷䓲䕌ࣾᆂ̭᭜ౕಕಓ̓㏗䓲䕌ࣾ ᆂ⮱ᘜᕔ侞ߕ̸㐔㐚⇬ऱ͗ᰶᑧ๔⩌প߈⮱ाࣾᆂಟι᭜ڕѺ⮱㐬㞟ࡃಎࢠ Ҭ᪡͗ࡃ႓ϻ㇄ᩫಸा䯳㏓ಸ䒙अಎᬏ␎䋠ϧЙ⮱䰭Ⅿಎࣵ㐡ᠮ⩌ᔮᎠ㶎হԊ ៑⣜ධ ͧγౕ̭Ⴧ⼸Ꮣ̷ߖ䄨㔲⛌ᖶ⣝Аࡃ႓̭ψ䛺㺮䶳ഌ⮱⣝⟣ಎ႓ܧ❴ ㏱㏴㑃䒾ܧ❴γ䔆ຄ૪⣝Аࡃ႓ധ͈Γ૫͈ΓВᬍᱧࡃ႓ܳᲽࡃ႓➖⤳ࡃ ႓ᰶᱧࡃ႓হ倅ܳၽࡃ႓ρ͗ι㏔႓ͧͨಎϸ㏺䔆ψ႓䶳ഌⰛࣾݺᆂ⮱䛺◦ হ☚◦ಎᎣک䶫႓㺳Ⰳ⮱ڕ䲏ᕔ͈Γ䃎ܿͧᰶڠ⮱ឭϧঅ᪆㗟ጒ҉㔲হ倅 ぶ䮏ᵎⵁ⾣⩌倅Ꭱ㏔႓⩌ӈ̭ຄ䒰倅ⅡᎠ⮱䄨➖ಎጹ᱈㘪ͧࡃ႓ౕ̓㏗⮱ࣾ ᆂ䊤⼜Ხ⮱ᣕߕ⩕҉
前言 高分子材料作为与钢铁和玻璃陶瓷并列的重要基础材料，与人们的衣食住行 有着密切的关系。早期高分子材料的开发以试错法为主，即合成制备一系列不同 化学结构和混合组分的高分子化合物体系，以筛选出其性能可资利用的合适范围。 现代高分子材料的开发则更多地追求从分子水平出发来设计材料的性能，类似的 思路已经在合成药物的开发上初见成效。新材料的分子设计要求我们对高分子的 结构和性能从分子水平上加以深入的了解。另一方面，蓬勃发展的分子生物学也 要求我们从物理和化学的角度来理解微观生命过程及其表象，生命大分子和生物 高分子材料往往在其中起着重要的作用。因此，对大分子行为的深入理解，构成了 高分子物理学的首要目标。 高分子物理学是高分子化学与凝聚态物理学的一个交叉学科，也是高分子材 料科学的一个重要组成部分，是研究高分子材料各种物理状态、物理过程和物理性 质，及其与微观分子结构和运动内在联系的一门子科学。许多凝聚态物理学的基 本理论方法，如平均场理论、标度分析、自洽场理论、密度泛函理论、分子动力学模 拟和蒙特卡罗模拟等，均在高分子物理学领域中得到了广泛的应用。高分子物理 学涵盖高分子材料的所有物理行为，如果分门别类地按照结构和性能展开介绍，教 科书会越编越厚，很难适应当前高分子专业基础课教学因课时不断压缩而对内容 提出的精简要求。因此，国内外已出版的高分子物理教材往往根据作者的喜好和 学生专业特点对教材的内容覆盖面和介绍深度有所选择。另一方面，随着互联网 日益发达，知识检索越来越方便，读者不再满足于单纯对高分子物理学作分门别类 的知识性了解，而是更希望了解对高分子的物理行为有意义的概念之间的内在联 系，并掌握基本的理论分析方法。基于以上这些时代需求，本书作为高分子物理学 的一个入门级的简明读本，尽量避免高深的数学处理和具体的实验技术介绍，也不 多谈加工和性能应用，而是结合学科发展的现状，从高分子的链结构、链运动和链 聚集三个方面力求较全面地介绍高分子物理学的基本原理，讲解统计热力学理论 方法（标度分析和平均场理论）及其应用，力图帮助读者建立起较为清晰的高分子 物理图像。 在开篇序章之后，本书的第一部分是高分子链结构，介绍了高分子链化学结构 的表征、理想链构象的高斯统计处理和橡胶状态方程，以及真实链构象的标度分析 (包括高分子溶液、聚电解质溶液以及拉伸和受限等外场作用)。本书的第二部分 是高分子链运动，介绍了链动力学的标度分析、高分子变形的松弛行为以及高分子
㼭ݺ 倅ܳၽᱽ᫆҉̻ͧ䧏䧮হ⣨⦰䮣⨤Ꭳ݄⮱䛺㺮ധᱽ᫆ಎ̻ϧЙ⮱㶐丌Ѽ㵹 ᰶⱭჳܴ⮱ڠ㈨ᬖ倅ܳၽᱽ᫆⮱ᐭࣾВ䄂䩆∂ͧͨಎࢠवݣ̭ิ㈨݄̺ह ࡃ႓㐀Ჱহ⌤व㏱ܳ⮱倅ܳၽࡃव➖Ҁ㈨ಎВよ䔶ڣܧᕔ㘪ज䉱ݖ⮱⩕व䔯㠰డ ⣝А倅ܳၽᱽ᫆⮱ᐭ݆ࣾᰡ็ౝ䔪ⅯϻܳၽⅡᎠࣾܧᲒ䃫䃎ᱽ᫆⮱ᕔ㘪ಎㆨѩ⮱ ᕊ䌜ጟ㏼ౕव㢜➖⮱ᐭ̷ࣾ݊㻮᩵ᱽ᫆⮱ܳၽ䃫䃎㺮ⅯЙᄦ倅ܳၽ⮱ 㐀Ჱহᕔ㘪ϻܳၽⅡᎠ̷ߍВ⌞ڒ⮱γ㼐ओ̭䲏ಎ㨙߰ࣾᆂ⮱ܳၽ⩌➖႓Ό 㺮ⅯЙϻ➖⤳হࡃ႓⮱㻿ᏓᲒ⤳㼐ᓛ㻯⩌প䓴⼸ڣࣷ㶕䆎ಎ⩌প๔ܳၽহ⩌➖ 倅ܳၽᱽ᫆ᒭᒭౕڣ͚䊤Ɑ䛺㺮⮱҉⩕ₑಎᄦ๔ܳၽ㵹ͧ⮱⌞ڒ⤳㼐ಎᲱγ 倅ܳၽ➖⤳႓⮱仃㺮Ⱋᴴ 倅ܳၽ➖⤳႓᭜倅ܳၽࡃ႓̻܊㖇ᔮ➖⤳႓⮱̭͗ϑࣶ႓ಎΌ᭜倅ܳၽᱽ ᫆႓⮱̭͗䛺㺮㏱䘕ܳಎ᭜ⵁ⾣倅ܳၽᱽ᫆ऱ➖⤳⟣ᔮ➖⤳䓴⼸হ➖⤳ᕔ 䉕ಎڣ̻ࣷᓛ㻯ܳၽ㐀Ჱহ䓽ڲߕౕ㖁㈨⮱̭䬕ၽ႓䃥็܊㖇ᔮ➖⤳႓⮱ധ ᱙⤳䃧∂ಎຯᎠ౧⤳䃧ᴴᏓܳᲽ㜗≪౧⤳䃧ჳᏓ∈ܪ⤳䃧ܳၽ߈ߕ႓ ᠌হ㧆➦ࢎ㒄᠌ぶಎౕ倅ܳၽ➖⤳႓䶳ഌ͚ᓄݝγᎬ∈⮱Ꮑ⩕倅ܳၽ➖⤳ ႓⋢Ⰳ倅ܳၽᱽ᫆⮱ᰶ➖⤳㵹ͧಎຯܳ䬕ݘㆨౝᠶ⚔㐀Ჱহᕔ㘪ᆂᐭϸ㏺ಎ᪆ Γч䊷㑃䊷ࣇಎᒵ䯫䔯Ꮑᒀݺ倅ܳၽ͇̀ധ䄫᪆႓䄫ᬣ̺ࢸ㑖㔹ᄦڲღ ܧ⮱キ㺮Ⅿₑಎపڲใጟܧ⮱❴倅ܳၽ➖⤳᪆ᱽᒭᒭᵦᢛ҉㔲⮱ૉສহ ႓⩌͇̀➦◦ᄦ᪆ᱽ⮱ڲღ㺳Ⰳ䲏হϸ㏺⌞Ꮣᰶ䔶᠖ओ̭䲏ಎ䮼Ɑο㖁㑾 ᬒ⯷ࣾ䓫ಎⴒ䃳ᷭ㉏䊷Გ䊷Ӭಎ䄨㔲̺ںSS䋠λࢂ㏜ᄦ倅ܳၽ➖⤳႓҉ܳ䬕ݘㆨ ⮱ⴒ䃳ᕔγ㼐ಎ㔹᭜ᰡጹ᱈γ㼐ᄦ倅ܳၽ⮱➖⤳㵹ͧᰶᘼͶ⮱ắᔢ䬡⮱ڲౕ㖁 ㈨ಎᎣᢹᤎധ᱙⮱⤳䃧ܳᲽ∂ധλВ̷䔆ψᬣА䰭Ⅿಎ᱙Γ҉ͧ倅ܳၽ➖⤳႓ ⮱̭͗ڒ䬕㏔⮱キᬻ䄨᱙ಎᅪ䛼䖬ٺ倅⌞⮱႓ั⤳হڤҀ⮱侹ឭᱜϸ㏺ಎΌ̺ ็䄵ߍጒহᕔ㘪Ꮑ⩕ಎ㔹᭜㐀व႓ࣾᆂ⮱⣝⟣ಎϻ倅ܳၽ⮱䨫㐀Ჱ䨫䓽ߕহ䨫 㖇䯳̶͗䲏߈Ⅿ䒰ڕ䲏ౝϸ㏺倅ܳၽ➖⤳႓⮱ധ᱙࣌⤳ಎ䃟㼐㐌䃎☚߈႓⤳䃧 ∂ಉᴴᏓܳᲽহᎠ౧⤳䃧ಊڣࣷᏁ⩕ಎ߈ఫߖ䄨㔲ᐧ⿸䊤䒰ͧ⌲ᮝ⮱倅ܳၽ ఫ➖⤳ ౕᐭヴᎼ」ऻಎ᱙Γ⮱す̭䘕ܳ᭜倅ܳၽ䨫㐀Ჱಎϸ㏺γ倅ܳၽ䨫ࡃ႓㐀Ჱ ⮱㶕ᒮ⤳ᘠ䨫Ჱ䆎⮱倅㐌䃎ั⤳হᾎ㘣⟣ᔮ⼸ಎВࣷⱌ䨫Ჱ䆎⮱ᴴᏓܳᲽ ಉ࠲᠙倅ܳၽ⏣⋟㖇⩢㼐䉕⏣⋟Вࣷ៶ѥহऄ䭽ぶใ౧҉⩕ಊ᱙Γ⮱すι䘕ܳ ᭜倅ܳၽ䨫䓽ߕಎϸ㏺γ䨫߈ߕ႓⮱ᴴᏓܳᲽ倅ܳၽअᒏ⮱Ძᑈ㵹ͧВࣷ倅ܳၽ
·ivt 高分子物理导论 流动行为。本书的第三部分是高分子链聚集，介绍了溶液统计热力学(Flory- Huggins-平均场格子理论及其发展)、多组分体系高分子相分离（包括其热力学、动 力学和嵌段共聚物微相分离)以及高分子结晶（包括其热力学、动力学和形态学）。 最后，本书还介绍了相分离与结晶的相互作用，供有兴趣的读者作为延伸阅读 材料。 本书的阅读对象为从事高分子物理化学、高分子材料和高分子工程科学研究 和学习的广大科研工作者、教师、研究生和高年级本科生，特别适用于理工科类大 学和科研院所高分子专业的读者。希望读者通过系统的阅读理解，较全面地掌握 高分子的基本物理行为特点，特别是在各种场合下的微观分子图像，能够使用高分 子物理学的基本概念和常规理论分析工具从事物理、化学、生物、材料和工程科学 领域中各种与高分子有关的研究和开发工作。 作者在本书的写作过程中得到了江明院士、吴奇院士、薛奇教授、董建华教授 和史安昌教授的热情支持和鼓励，科学出版社的周巧龙编辑提供了耐心细致的帮 助，本课题组的学生马禹、聂仪晶、江晓明、杨峰、高欢欢、周宇杰和李源作为书稿的 第一批读者提供了许多有益的修改建议。作者向所有曾经给予热情指导和帮助的 师长和朋友们表示衷心的感谢！ 本书限于作者学术背景和教科书风格，不可能覆盖这一领域所有重要的学术 思想，也不可能提供现有内容的全部原始文献，错漏之处在所难免，欢迎读者交流 指正！ 胡文兵 2011年4月于南京大学鼓楼校区
≮ߕ㵹ͧ᱙Γ⮱す̶䘕ܳ᭜倅ܳၽ䨫㖇䯳ಎϸ㏺γ⏣⋟㐌䃎☚߈႓ ಉਪਗ਼ਫ਼Ⴑ ਭੑੑਖ਼Ꭰ౧ᵩၽ⤳䃧ࣾڣࣷᆂಊ็㏱ܳҀ㈨倅ܳၽⰥܳ⻨ಉ࠲᠙ڣ☚߈႓ߕ ߈႓হቹ⃢ڞ㖇➖ᓛⰥܳ⻨ಊВࣷ倅ܳၽ㐀ᮣಉ࠲᠙ڣ☚߈႓߈ߕ႓হᒏᔮ႓ಊ ᰭऻಎ᱙Γ䔅ϸ㏺γⰥܳ⻨̻㐀ᮣ⮱Ⱕο҉⩕ಎӈᰶڡ䋐⮱䄨㔲҉ͧᐣѥ䬲䄨 ᱽ᫆ ᱙Γ⮱䬲䄨ᄦ䆎ͧϻθ倅ܳၽ➖⤳ࡃ႓倅ܳၽᱽ᫆হ倅ܳၽጒ⼸႓ⵁ⾣ হ႓⮱Ꭼ๔ⵁጒ҉㔲᪆ጵⵁ⾣⩌হ倅Ꭱ㏔᱙⩌ಎ➦ݘ䔯⩕λ⤳ጒㆨ๔ ႓হⵁ䮏倅ܳၽ͇̀⮱䄨㔲ጹ᱈䄨㔲䕇䓴㈨㐌⮱䬲䄨⤳㼐ಎ䒰ڕ䲏ౝᢹᤎ 倅ܳၽ⮱ധ᱙➖⤳㵹ͧ➦◦ಎ➦ݘ᭜ౕऱ౧व̸⮱ᓛ㻯ܳၽఫಎ㘪์Ҭ⩕倅ܳ ၽ➖⤳႓⮱ധ᱙ắᔢহ፥㻱⤳䃧ܳᲽጒڤϻθ➖⤳ࡃ႓⩌➖ᱽ᫆হጒ⼸႓ 䶳ഌ͚ऱ̻倅ܳၽᰶڠ⮱ⵁ⾣হᐭࣾጒ҉ ҉㔲ౕ᱙Γ⮱ۆ҉䓴⼸͚ᓄݝγᬻ䮏ธॡ䮏ธ㫈᪆ᢵ㦐ᐧࡻ᪆ᢵ হटႶᬹ᪆ᢵ⮱☚ᗲᩜᠮহ呀ߞಎ႓ܧ⮱❴কጔ哆㑃䒾ӈγ㔽ᓰ㏳㜡⮱ ߖಎ᱙䄫䷅㏱⮱႓⩌侙⻦㕯ЗᮣᮀᬻᲕም倅⁏⁏কႴᲝহᱻ⎽҉ͧΓ⽬⮱ す̭ឦ䄨㔲ӈγ䃥็ᰶ⯷⮱ԛᩦᐧ䃛҉㔲ाᰶᰫ㏼㐆ε☚ᗲᠴᄩহߖ⮱ ጵ䪬হࣸЙ㶕㶤ᓰ⮱ᙌ䅏ಂ ᱙Γ䭽λ҉㔲႓ᱜ㗹ᮜহ᪆Γ䷻ᵩಎ̺ज㘪㺳Ⰳ䔆̭䶳ഌᰶ䛺㺮⮱႓ᱜ ᕊᘠಎΌ̺ज㘪ӈ⣝ᰶڲღ⮱ڕ䘕࣌᪴⡛ಎ䩆ัౕ䯫ٺಎ⁏䓻䄨㔲ϑ≮ ᠴₐಂ ڢ᪴㘎 ࡧϙ๔႓呀ẩᵎࢄಕಓಔಔᎡಗᰵλ 倅ܳၽ➖⤳ᄩ䃧
目 录 《现代化学基础丛书》序 前言 第1章高分子物理的研究对象.1 1.1什么是高分子.1 1.2物理学家眼中的高分子. 3 1.3高分子物理的学科地位.4 1.4高分子物理的研究内容.6 思考题.7 第一部分高分子链结构 第2章链化学结构的表征. .11 2.1决定高分子物理性质的主要化学结构因素. .11 2.2链的半柔顺性.12 2.3链间相互作用的复杂性.18 2.4高分子的分子质量及其分布.19 2.5分子拓扑构造.22 2.6链序列规整性.25 思考题.27 第3章链构象统计和熵弹性 28 3.1单链尺寸的高斯分布.28 3.2橡胶弹性体的统计力学.30 思考题.33 第4章真实链构象的标度分析.34 4.1什么是标度分析.34 4.2高分子溶液中的单链构象.35 4.3 聚电解质溶液中的单链构象 48 4.4外力作用下的单链构象.53 思考题.57
Ⱋᒂ ⣝Аࡃ႓ധ͈ΓᎼ 㼭ݺ す౼」 倅ܳၽ➖⤳⮱ⵁ⾣ᄦ䆎ćććććććććććććććććććć ಔ ಔಔϭ͵᭜倅ܳၽ ććććććććććććććććććććććć ಔ ಔಕ➖⤳႓უⱩ͚⮱倅ܳၽ ććććććććććććććććććć ಖ ಔಖ倅ܳၽ➖⤳⮱႓ౝѺ ććććććććććććććććććć ಗ ಔಗ倅ܳၽ➖⤳⮱ⵁ⾣ڲღ ććććććććććććććććććć ಙ ᕊ㔰䷅ććććććććććććććććććććććććććććć ಚ す̭䘕ܳ 倅ܳၽ䨫㐀Ჱ す౽」 䨫ࡃ႓㐀Ჱ⮱㶕ᒮ ććććććććććććććććććććć ಔಔ ಕಔ۠Ⴧ倅ܳၽ➖⤳ᕔ䉕⮱ͨ㺮ࡃ႓㐀Ჱ㉍ććććććććććć ಔಔ ಕಕ䨫⮱ࡷᴁ䶧ᕔććććććććććććććććććććććć ಔಕ ಕಖ䨫䬡Ⱕο҉⩕⮱ฺᱯᕔććććććććććććććććććć ಔಛ ಕಗ倅ܳၽ⮱ܳၽ䉕䛼ڣࣷܳጰććććććććććććććććć ಔಝ ಕಘܳၽ᠀Ჱ䕍ććććććććććććććććććććććć ಕಕ ಕಙ䨫Ꮌ݄㻱᪡ᕔććććććććććććććććććććććć ಕಘ ᕊ㔰䷅ ćććććććććććććććććććććććććććć ಕಚ す౾」 䨫Ჱ䆎㐌䃎হ⛢ᑦᕔ ćććććććććććććććććććć ಕಛ ಖಔࢂ䨫ᅧᄥ⮱倅ܳጰćććććććććććććććććććć ಕಛ ಖಕᾎ㘣ᑦᕔҀ⮱㐌䃎߈႓ććććććććććććććććććć ಖಓ ᕊ㔰䷅ ćććććććććććććććććććććććććććć ಖಖ す౿」 ⱌ䨫Ჱ䆎⮱ᴴᏓܳᲽ ććććććććććććććććććć ಖಗ ಗಔϭ͵᭜ᴴᏓܳᲽćććććććććććććććććććććć ಖಗ ಗಕ倅ܳၽ⏣⋟͚⮱ࢂ䨫Ჱ䆎ćććććććććććććććććć ಖಘ ಗಖ㖇⩢㼐䉕⏣⋟͚⮱ࢂ䨫Ჱ䆎ććććććććććććććććć ಗಛ ಗಗใ߈⮱̸⩕҉ࢂ䨫Ჱ䆎ććććććććććććććććććć ಘಖ ᕊ㔰䷅ ćććććććććććććććććććććććććććć ಘಚ
·vi, 高分子物理导论 第二部分高分子链运动 第5章链动力学的标度分析.61 5.1简单流体.61 5.2短链体系.63 5.3长链体系.67 思考题.72 第6章高分子的变形.73 6.1高分子的变形特点. 73 6.2高分子形变的松弛特点. 76 6.3玻璃化转变和黏流化转变.85 6.4常规力学分析.93 思考题.97 第7章高分子的流动.98 7.1流变学简介.98 7.2高分子的流动特点.102 7.3高分子流体的黏弹性效应 109 思考题.112 第三部分高分子链聚集 第8章高分子溶液统计热力学.115 8.1包含高分子的多组分混合体系.115 8.2 Flory-Huggins溶液格子统计热力学理论 118 8.3 Flory-Huggins理论的应用和发展 123 思考题.129 第9章高分子相分离.130 9.1相分离的热力学.130 9.2相分离的动力学.133 9.3两嵌段共聚物的微相分离.140 思考题.145 第10章高分子结晶. 146 10.1高分子结晶的热力学.146 10.2高分子结晶的统计热力学和熔点性质.151
すι䘕ܳ 倅ܳၽ䨫䓽ߕ すಀ」 䨫߈ߕ႓⮱ᴴᏓܳᲽ ćććććććććććććććććććć ಙಔ ಘಔキࢂ>/Ҁććććććććććććććććććććććććć ಙಔ ಘಕⴚ䨫Ҁ㈨ććććććććććććććććććććććććć ಙಖ ಘಖ䪬䨫Ҁ㈨ććććććććććććććććććććććććć ಙಚ ᕊ㔰䷅ ćććććććććććććććććććććććććććć ಚಕ すಁ」 倅ܳၽ⮱अᒏ ććććććććććććććććććććććć ಚಖ ಙಔ倅ܳၽ⮱अᒏ➦◦ććććććććććććććććććććć ಚಖ ಙಕ倅ܳၽᒏअ⮱Ძᑈ➦◦ććććććććććććććććććć ಚಙ ಙಖ⣨⦰ࡃ䒙अহ叼≮ࡃ䒙अćććććććććććććććććć ಛಘ ಙಗ፥㻱߈႓ܳᲽććććććććććććććććććććććć ಝಖ ᕊ㔰䷅ ćććććććććććććććććććććććććććć ಝಚ すಂ」 倅ܳၽ⮱≮ߕ ććććććććććććććććććććććć ಝಛ ಚಔ≮अ႓キϸćććććććććććććććććććććććć ಝಛ ಚಕ倅ܳၽ⮱≮ߕ ◦➦ćććććććććććććććććććć ಔಓಕ ಚಖ倅ܳၽ≮Ҁ⮱叼ᑦᕔ᩵Ꮑ ććććććććććććććććć ಔಓಝ ᕊ㔰䷅ćććććććććććććććććććććććććććć ಔಔಕ す̶䘕ܳ 倅ܳၽ䨫㖇䯳 すಃ」 倅ܳၽ⏣⋟㐌䃎☚߈႓ććććććććććććććććććć ಔಔಘ ಛಔ࠲क़倅ܳၽ⮱็㏱ܳ⌤वҀ㈨ ććććććććććććććć ಔಔಘ ಛಕਪਗ਼ਫ਼Ⴑਭੑੑਖ਼⏣⋟ᵩၽ㐌䃎☚߈႓⤳䃧 ćććććććććć ಔಔಛ ಛಖਪਗ਼ਫ਼Ⴑਭੑੑਖ਼⤳䃧⮱Ꮑ⩕হࣾᆂ ććććććććććććć ಔಕಖ ᕊ㔰䷅ćććććććććććććććććććććććććććć ಔಕಝ すಅ」 倅ܳၽⰥܳ⻨ććććććććććććććććććććććć ಔಖಓ ಝಔⰥܳ⻨⮱☚߈႓ ććććććććććććććććććććć ಔಖಓ ಝಕⰥܳ⻨⮱߈ߕ႓ ććććććććććććććććććććć ಔಖಖ ಝಖ͑ቹ⃢ڞ㖇➖⮱ᓛⰥܳ⻨ ććććććććććććććććć ಔಗಓ ᕊ㔰䷅ćććććććććććććććććććććććććććć ಔಗಘ す౼౻」 倅ܳၽ㐀ᮣ ććććććććććććććććććććććć ಔಗಙ ಔಓಔ倅ܳၽ㐀ᮣ⮱☚߈႓ććććććććććććććććććć ಔಗಙ ಔಓಕ倅ܳၽ㐀ᮣ⮱㐌䃎☚߈႓হ⛁◦ᕔ䉕ćććććććććććć ಔಘಔ 倅ܳၽ➖⤳ᄩ䃧
目录 ·vi· 10.3高分子结晶的结构.154 10.4高分子结晶的动力学.165 思考题.173 第11章高分子相分离与结晶之间的相互作用 . 174 11.1高分子相变行为的复杂性解读.174 11.2可结晶高分子多组分体系的相分离.177 11.3相分离诱导的浓相结晶成核.179 11.4相界面处诱导的结晶成核.182 11.5单链体系的折叠链结晶成核.185 思考题.190 索引.191
ಔಓಖ倅ܳၽ㐀ᮣ⮱㐀Ჱćććććććććććććććććććć ಔಘಗ ಔಓಗ倅ܳၽ㐀ᮣ⮱߈ߕ႓ććććććććććććććććććć ಔಙಘ ᕊ㔰䷅ćććććććććććććććććććććććććććć ಔಚಖ す౼౼」 倅ܳၽⰥܳ⻨̻㐀ᮣ䬡⮱Ⱕο҉⩕ ćććććććććććć ಔಚಗ ಔಔಔ倅ܳၽⰥअ㵹ͧ⮱ฺᱯᕔ㼐䄨ććććććććććććććć ಔಚಗ ಔಔಕज㐀ᮣ倅ܳၽ็㏱ܳҀ㈨⮱Ⱕܳ⻨ććććććććććććć ಔಚಚ ಔಔಖⰥܳ⻨䄞ᄩ⮱⊀Ⱕ㐀ᮣᵥćććććććććććććććć ಔಚಝ ಔಔಗⰥ⩹䲏ั䄞ᄩ⮱㐀ᮣᵥććććććććććććććććć ಔಛಕ ಔಔಘࢂ䨫Ҁ㈨⮱ៅऍ䨫㐀ᮣᵥćććććććććććććććć ಔಛಘ ᕊ㔰䷅ćććććććććććććććććććććććććććć ಔಝಓ ㉏ᑂććććććććććććććććććććććććććććććć ಔಝಔ Ⱋᒂ
第1章高分子物理的研究对象 1.1什么是高分子 高分子是我们在对物质世界进行深入探索和开发利用过程中所建立起来的一 种分子观。高分子被广泛用于描述合成塑料、合成橡胶、合成纤维、油漆涂料和胶 黏剂等合成材料，纤维素、淀粉、天然橡胶、蚕丝、蜘蛛丝、毛发和甲壳素等天然材 料，以及构成丰富多彩的生命世界的物质基础DNA、RNA和蛋白质等各种生命大 分子。 人类认识到高分子的存在有一个漫长的历史过程。让我们从人类关于物质的 分子观的演变开始说起。早在公元前五世纪中叶，哲学家勒乌西普斯(Leucippus 和他的门生德谟克利特(Democritus)提出，我们所生活的这个世界是由最小不可 分的物质所构成的，描述这种不可再分的物质就被称为原子(atom)。几乎同时 恩培多克勒(Empedocles)提出这个世界是由气、水、土和火四大元素(element)所 组成的。柏拉图(Plato)在雅典建立了柏拉图学园，继承了原子说，并基于几何学 的形式逻辑系统倡导四大元素说，他的学生亚里士多德(Aristotle)则大力发扬了 这些学说(Rebecca Rupp.水气火土一元素发现史话.宋俊岭译.北京：商务印书 馆，2008)。在随后的两千多年时间里，越来越多的元素被炼金术士们所发现。直 到1780年，拉瓦锡(Lavoisier)发现了氧元素，并用实验证明，化学反应存在质量守 恒定律。这一里程碑式的工作将化学从炼金术式的经验探索带人到了定量科学的 殿堂。1804年，道尔顿(Dalton)提出每个分子中存在特定元素的原子组成比。这 一学说是另一个里程碑，它开启了现代化学的大门。此后，原子学说和分子学说正 式成为化学的主流思想。在物理学领域，l880年，玻尔兹曼(Boltzmann)根据麦克 斯韦(Maxwell)的原子运动论创建了统计热力学。l905年，爱因斯坦(Einstein)证 明液体中组分的自扩散是由原子或分子在做随机布朗运动而实现的。这些划时代 的思想，包括同一时期量子力学的蓬勃发展，都为物质原子分子观的确立奠定了扎 实的基础。现代扫描隧道显微镜技术甚至可以直接看到并操纵单个的原子。现在 我们一般定义分子(molecule)为能够保持纯物质化学性质的最小物质结构单元 包括离子和单原子分子；而定义原子为分子中以及化学反应中代表元素性质的最 小物质结构单元。作为保持化学性质最小单元的分子，意味着其分子质量不太可 能很大。所以当斯托丁格(Staudinger)于1926年提出“大分子”这一概念时，得到
す౼」 倅ܳၽ➖⤳⮱ⵁ⾣ᄦ䆎 ಔႰಔϭ͵᭜倅ܳၽ 倅ܳၽ᭜Йౕᄦ➖䉕̓⩹䔈㵹⌞ڒᣏ㉏হᐭݖࣾ⩕䓴⼸͚ᐧ⿸䊤Გ⮱̭ ܳၽ㻯倅ܳၽ㷘Ꭼ∈⩕λ䔝वൾ᫆वᾎ㘣व㏑㐡⇦⊯᫆হ㘣 叼ݯぶवᱽ᫆ಎ㏑㐡㉍⋭ㆶ๖♣ᾎ㘣㯂͊㱅㰈͊℈ࣾহ⩟ภ㉍ぶ๖♣ᱽ ᫆ಎВࣷ͝Ჱჹ็ᒖ⮱⩌প̓⩹⮱➖䉕ധ ਨਲ਼ਥਸਲ਼ਥ হ㯸⮪䉕ぶऱ⩌প๔ ܳၽ ϧㆨ䃑䃳ݝ倅ܳၽ⮱ႅౕᰶ̭͗䪬⮱ࢳट䓴⼸䃖Йϻϧㆨڠλ➖䉕⮱ ܳၽ㻯⮱⑁अᐭ䄡䊤ᬖౕڙٰݺῤ㏗͚णಎਟ႓უ߿㺬ᮛಉੋਜ਼ਜ਼ಊ হЃ⮱䬕⩌ᓤ䅌ݖيٴ➦ಉਨਗ਼ੋਫ਼ಊܧಎЙ⩌≨⮱䔆͗̓⩹᭜⩞ᰭᄼ̺ज ܳ⮱➖䉕Ჱ⮱ಎ䔝䔆̺जں➖⮱ܳ䉕ᅞ㷘⼝ͧ࣌ၽಉਗ਼ಊ܍ͻहᬣಎ ᖖദ็߿يٴಉਜ਼੍ਗ਼ੋಊܧ䔆͗̓⩹᭜⩞⅁Ⅱౌহ▘ఈ๔ٰ㉍ಉਖ਼ಊ ㏱⮱៶ఫಉਵਗ਼ಊౕ䯲ڥᐧ⿸γ៶ఫ႓చಎ㐔ឬγ࣌ၽ䄡ಎᎣധλ܍҂႓ ⮱ᒏᐼ䕨䒾㈨㐌Վᄩఈ๔ٰ㉍䄡ಎЃ⮱႓⩌χ䛹ธ็ᓤಉਥਫ਼ਗ਼ಊ݆๔ࣾ߈យγ 䔆ψ႓䄡ಉਸੋੋਸਜ਼ਜ਼Ⅱ⅁▘ౌٰ㉍ࣾ⣝ट䄊Ⴘӷᇚ䃾ࡄϙಞੳ࢝ߎΓ 亳ಎಕಓಓಛಊౕ䮼ऻ⮱͑ࡰ็Ꭱᬣ䬡䛹ಎ䊷Გ䊷็⮱ٰ㉍㷘◩䛾ᱜธЙࣾ⣝Ⱑ ݝಔಚಛಓᎡಎ៶⨓䩎ಉਗ਼ਫ਼ಊࣾ⣝γ⅔ٰ㉍ಎᎣ⩕侹䃮ᬻಎࡃ႓ࣺᏁႅౕ䉕䛼Ⴕ ᕿჇᒸ䔆̭䛹⼸ⶾᐼ⮱ጒ҉ᄳࡃ႓ϻ◩䛾ᱜᐼ⮱㏼侹ᣏ㉏ፓݝڒγჇ䛼႓⮱ ⃬യಔಛಓಗᎡಎ䖀ᅁ䶬ಉਨਗ਼ਖ਼ಊܧܳ͗ၽ͚ႅౕ➦Ⴧٰ㉍⮱࣌ၽ㏱℁䔆 ̭႓䄡᭜ओ̭͗䛹⼸ⶾಎႰᐭड़γ⣝Аࡃ႓⮱๔䬕ₑऻಎ࣌ၽ႓䄡হܳၽ႓䄡ₐ ᐼͧࡃ႓⮱ͨ≮ᕊᘠౕ➖⤳႓䶳ഌಎಔಛಛಓᎡಎ⣨ᅁڦᰩಉਦਗ਼੦ਖ਼ਖ਼ಊᵦᢛ叓يٴ 䴓ಉਲಊ⮱࣌ၽ䓽ߕ䃧݈ᐧγ㐌䃎☚߈႓ಔಝಓಘᎡಎ❞ಓಉਖ਼ਖ਼ಊ䃮 ᬻ⋟Ҁ͚㏱ܳ⮱㜗ព᪐᭜⩞࣌ၽᝃܳၽౕև䮼ᱧጰ᱄䓽ߕ㔹⣝⮱䔆ψܿᬣА ⮱ᕊᘠಎ࠲᠙ह̭ᬣ䛼ၽ߈႓⮱㨙߰ࣾᆂಎ䘪ͧ➖䉕࣌ၽܳၽ㻯⮱⿸ຍჇγ ⮱ധ⣝Аម䯔䖀᭫ᓛ䪉ឭᱜ⩇㜠जВⰡᣒⰸݝᎣ᧺㏢ࢂ⮱͗࣌ၽ⣝ౕ Й̭㝙ჇͶܳၽಉਗ਼ੋಊͧ㘪์Ԋᠮ㏜➖䉕ࡃ႓ᕔ䉕⮱ᰭᄼ➖䉕㐀Ჱࢂٰಎ ࠲᠙⻨ၽহ࣌ࢂၽܳၽಟ㔹ჇͶ࣌ၽͧܳၽ͚Вࡃࣷ႓ࣺᏁ͚А㶕ٰ㉍ᕔ䉕⮱ᰭ ᄼ➖䉕㐀Ჱࢂu҉ٰԊᠮࡃ႓ᕔ䉕ᰭᄼࢂܳ⮱ٰၽಎᘼঠⱭڣܳၽ䉕䛼̺๗ज 㘪ᒵ๔Вᒀច̮ᵩಉਹ੍ਖ਼ੑਫ਼ಊλಔಝಕಙᎡܧ๔ܳၽ䔆̭ắᔢᬣಎᓄݝ
·2· 高分子物理导论 了学术界普遍的质疑声。斯托丁格坚定不移地收集采用各种学术研究成果证明了 手中的化合物分子可以拥有一千个以上的原子，其相对分子质量可以达到一万以 上，并终于说服了学术界同行，由此赢得了1953年的诺贝尔化学奖。现在我们已 经知道，高分子的分子质量可以很大，以至于从中去掉几个重复单元不会显著地影 响其化学或物理性质。因此，大分子概念的提出，突破了把分子看作为保持化学性 质的最小物质结构单元的传统理念。 到l996年，国际纯粹与应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry,IUPAC)推荐学术界对高分子（也常常被称为聚合物）的定义 Jenkins AD,Kratochvil P,Stepto RFT,Suter UW.Glossary of basic terms in polymer science.Pure Appl Chem,1996,68:2287-2311): “大分子；高分子 一种具有较高相对分子质量的分子，其结构主要由某种单元重复组成，这种单 元不管从实际上还是名义上均衍生于较低相对分子质量的分子。 注： (1)在许多场合，特别是合成高分子，如果加上或去掉一个或几个单元对分子 的性质影响轻微，这个分子就可以被看作具有较高的相对分子质量。此描述不能 应用于某些大分子，其性质至关重要地依赖于分子的精细结构。 (2)如果一种分子的部分或整体均有较高的相对分子质量，并且主要由某些 单元重复组成，此单元不管从实际上还是名义上都衍生于较低相对分子质量的分 子，则该分子就可以被描述成大分子或高分子，或者用高分子作形容词。” 原文：“Macromolecule;polymer molecule A molecule of high relative molecular mass,the structure of which essentially comprises the multiple repetition of units derived,actually or conceptually, from molecules of low relative molecular mass. Notes: (1)In many cases,especially for synthetic polymers,a molecule can be regarded as having a high relative molecular mass if the addition or removal of one or a few of the units has a negligible effect on the molecular properties.This statement fails in the case of certain macromolecules for which the properties may be critically dependent on fine details of the molecular structure. (2)If a part or the whole of the molecule has a high relative molecular mass and essentially comprises the multiple repetition of units derived,actually or conceptually,from molecules of low relative molecular mass,it may be described as either macromolecular or polymeric,or by polymer used adjectivally
γ႓ᱜ⩹ᮛ䕺⮱䉕⪾ฝច̮ᵩಇჇ̺⼨ౝᩣ䯳䛴⩕ऱ႓ᱜⵁ⾣䃮ᬻγ ͚⮱ࡃव➖ܳၽजВ᠒ᰶ̭ࡰ͗В̷⮱࣌ၽಎڣⰥᄦܳၽ䉕䛼जВ䓫ݝ̴̭В ̷ಎᎣ㏵λ䄡γ႓ᱜ⩹ह㵹ಎ⩞ₑ䊏ᓄγಔಝಘಖᎡ⮱䄧䉊ᅁࡃ႓⣝ౕЙጟ ㏼ⴒ䖀ಎ倅ܳၽ⮱ܳၽ䉕䛼जВᒵ๔ಎВ㜠λϻ͚ࣨᢶ܍͗䛺ฺࢂٰ̺ч᭫㦄ౝᒞ ৺ࡃڣ႓ᝃ➖⤳ᕔ䉕ₑಎ๔ܳၽắᔢ⮱ܧಎ⾮ⵡγិܳၽⰸ҉ͧԊᠮࡃ႓ᕔ 䉕⮱ᰭᄼ➖䉕㐀Ჱࢂ⮱ٰэ㐌⤳ᔢ ݝಔಝಝಙ Ꭱಎప䭲㏜̻Ꮑ⩕ࡃ႓㖁वч ಉਮਖ਼ਫ਼ਖ਼ਗ਼ਖ਼ਖ਼ਗ਼ਖ਼ਗ਼ਵਫ਼ਖ਼੍ ਥਜ਼ਜ਼੍ਧਫ਼ಎਮਵਥਧಊᣕ㡽႓ᱜ⩹ᄦ倅ܳၽΌ፥፥㷘⼝ͧ㖇व➖⮱ჇͶ ຯ̸ ಉਯਖ਼ਖ਼ ਥਨಎਰਫ਼ਗ਼ੋྻਵಎਹਜ਼ਗ਼ ਸਪಎਹਫ਼ ਾਬਗ਼ਫ਼ਗ਼ੋ ਫ਼ਖ਼ਜ਼ਗ਼ਫ਼ੋਖ਼ੋਵਫ਼ਥਜ਼ਜ਼ਧಎಔಝಝಙಎಙಛಞಕಕಛಚႱಕಖಔಔಊಞ ๔ܳၽಟ倅ܳၽ ̭ڤᰶ䒰倅Ⱕᄦܳၽ䉕䛼⮱ܳၽಎڣ㐀Ჱͨ㺮⩞ࢂٰ䛺ฺ㏱ಎ䔆ࢂ ٰ̺ノϻ䭲̷䔅᭜ऺͶ̷㵺⩌λ䒰ѻⰥᄦܳၽ䉕䛼⮱ܳၽ ∕ಞ ಉಔಊౕ䃥็౧वಎ➦ݘ᭜व倅ܳၽಎຯߍ̷ᝃࣨᢶ̭͗ᝃ܍͗ࢂٰᄦܳၽ ⮱ᕔ䉕ᒞ৺䒨ᓛಎ䔆͗ܳၽᅞजВ㷘ⰸ҉ڤᰶ䒰倅⮱Ⱕᄦܳၽ䉕䛼ₑ䔝̺㘪 Ꮑ⩕λψ๔ܳၽಎڣᕔ䉕㜠ڠ䛺㺮ౝӊ䊃λܳၽ⮱㏳㐀Ჱ ಉಕಊຯ̭ܳၽ⮱䘕ܳᝃ᪡Ҁᰶ䒰倅⮱Ⱕᄦܳၽ䉕䛼ಎᎣ́ͨ㺮⩞ψ ࢂٰ䛺ฺ㏱ಎₑࢂٰ̺ノϻ䭲̷䔅᭜ऺͶ̷䘪㵺⩌λ䒰ѻⰥᄦܳၽ䉕䛼⮱ܳ ၽಎ݆䄒ܳၽᅞजВ㷘䔝๔ܳၽᝃ倅ܳၽಎᝃ㔲⩕倅ܳၽ҉ᒏღ䃺 ࣌᪴ಞਲੋਫ਼ਗ਼ਗ਼ੋಟਜ਼ਗ਼ਫ਼ਗ਼ੋ ਥ ਗ਼ੋਗ਼ੑਫ਼ਗ਼ੋਫ਼ಎਫ਼ੋਫ਼ਗ਼ੋਖ਼ ੋਗ਼ਜ਼ਫ਼ ਜ਼ਫ਼ਜ਼ਗ਼ਖ਼ਗ਼ਖ਼੍ਫ਼੍ಎੋਗ਼ਫ਼ੋਗ਼ਖ਼ੋਜ਼ಎ ਫ਼ਗ਼ ਗ਼ੋਗ਼ਗ਼ਫ਼ਗ਼ੋਫ਼Ⴐ ਞੋਹಞ ಉಔಊਮਖ਼ਖ਼ੋಎਜ਼ੋਗ਼ਫ਼ਖ਼ੋਜ਼ਗ਼ਫ਼ಎਗ਼ੋੋਖ਼ ਫ਼ੑਫ਼੍੍ਖ਼ੑੑਫ਼ਗ਼ੋਫ਼੍੍ਗ਼ਖ਼ਗ਼ਫ਼ਫ਼ਗ਼ਗ਼ ਗ਼ਖ਼ਗ਼ਫ਼ਗ਼ਖ਼ਖ਼ੑੑੋਗ਼ਖ਼ਗ਼ੋਫ਼ਜ਼ਫ਼ਗ਼ਜ਼ਫ਼Ⴐ ਖ਼ਖ਼ੋਗ਼ੋਫ਼ਖ਼ੋਫ਼ਗ਼ਗ਼ੋਗ਼ਫ਼ੋਜ਼ਫ਼ਗ਼ਜ਼ਫ਼ ੋਫ਼ੋ੍ਜ਼ਖ਼੍ਖ਼ਗ਼ਖ਼ਖ਼੍ਗ਼ਗ਼ੋਫ਼ਫ਼ੋਫ਼Ⴐ ಉಕಊਮਜ਼ਫ਼ਗ਼ਫ਼ਗ਼ਗ਼ਗ਼ੋੑਫ਼ਗ਼ੋਫ਼ ਖ਼੍ਖ਼ੋਗ਼ਜ਼ਫ਼ਜ਼ਫ਼ਜ਼ਗ਼ਖ਼ਗ਼ਖ਼੍ਫ਼੍ಎੋਗ਼ਫ਼ ੋਗ਼ਖ਼ੋਜ਼ಎਫ਼ਗ਼ ਗ਼ੋਗ਼ਗ਼ਫ਼ਗ਼ੋਫ਼ಎ੍ੋਫ਼੍ ਫ਼ਸ਼ੁਹਸ਼ੌੁਗ਼ਫ਼ੁਹਾਸ਼ಎਗ਼ਫ਼ੁਹ੍੍ੋႰ ಕ 倅ܳၽ➖⤳ᄩ䃧
第1章高分子物理的研究对象 ·3· 这样的定义显得足够简单灵活，可以囊括化学家手中各种各样千奇百怪的大 分子物质。但对物理学家来说，这样的定义却不能令人满意，其不能足够准确地反 映决定着高分子基本物理行为的分子结构特点。 1.2物理学家眼中的高分子 l991年，诺贝尔物理学奖得主德热纳(de Gennes,.也常常译为“德坚涅”)以 “软物质(soft matter)”为题发表获奖演说，将高分子作为软物质的主要代表之 加以举例说明。这类物质在美国常常被称为复杂流体(complex fluid)。物质的软 硬程度通常反映在其固态物体的力学模量上，也即每单位体积所包含的内聚能上 E≈e/a3,这里e为粒子间作用能，a为粒子间距。常见的硬物质如金属、玻璃和陶 瓷，其原子之间通过很强的化学键连接，化学键的能量级在e~≈10-18J,化学键长或 原子间距一般在埃数量级，a≈10-10m,所以硬物质的内聚能可以高达E≈ 102N/m.而软物质如高分子、液晶、胶体、纳米粒子、自组装或杂合材料、泡沫、食 物（幸好我们的牙齿是硬物质！），甚至生命体系（我们的身体不像科幻小说和电影 中的超人、变形金刚和钢铁侠那么坚固！)，其组分粒子之间主要是次价键相互作 用，能量级比化学键要低得多，e≈10-0J,粒子的尺寸可以从纳米到微米，a≈ 10-8~10-6m,于是软物质内聚能的数量级在E≈10-2~10N/m2,比硬物质要 低得多！软物质的一个基本特点是“弱刺激，强响应”。粒子之间的联系很容易被 接近常温的热涨落或轻微的机械扰动所打破，因而软物质会在常温常压下发生剧 烈的结构变化，有时甚至可以发生嫡驱动的有序化转变。 现有的化学物质分类系统也还没能很好地体现出高分子化合物的特性。人们 通常把物质分为纯物质和混合物，而纯物质又进一步分为元素单质和化合物。高 分子化合物作为软物质，可以在一定程度上改变分子的构象形状，并且可以在每个 大分子中包含不同的化学组分，从而表现出混合物的特性，比一般的小分子化合物 要复杂得多。l990年，旺德利希(Wunderlich)提出将化合物分成三类 (Wunderlich B,Thermal Analysis,New York:Academic Press,1990.) 是通常所谓的小分子物质(small molecule),分子可以不破坏化学键完整地存在于 气、液和固三态中，例如氧气、氢气、氮气和甲烷等多达10种化合物。第二类是柔 性大分子(flexible macromolecule),分子可以不破坏化学键完整地存在于液态和固 态中，但不能存在于气态中。分子的柔性主要来自于链状分子沿着主链上的 碳一碳(C一C)键发生的内旋转。这类物质包括大多数天然和合成高分子，例如纺 织纤维尼龙、聚酯(PET)和聚芳酰胺Kevlar等；结构材料聚氯乙烯(PVC)和聚碳 酸酯(PC)等；胶黏剂聚乙烯醇(PVA)、环氧树脂、502胶等；弹性体天然橡胶、聚氨 酯、三嵌段热塑性弹性体(SBS)、乙丙橡胶(EPDM)等（橡胶可看作液态大分子的
䔆ᵤ⮱ჇͶ᭫ᓄ䋠์キࢂ≩▢ಎजВ௷᠙ࡃ႓უ͚ऱऱᵤࡰ⮫ᕗ⮱๔ ܳၽ➖䉕ѳᄦ➖⤳႓უᲒ䄡ಎ䔆ᵤ⮱ჇͶࢡ̺㘪Бϧ␎ᘼಎڣ̺㘪䋠์۳ౝࣺ ۠ჇⱭ倅ܳၽധ᱙➖⤳㵹ͧ⮱ܳၽ㐀Ჱ➦◦ ಔႰಕ➖⤳႓უⱩ͚⮱倅ܳၽ ಔಝಝಔᎡಎ䄧䉊ᅁ➖⤳႓ᓄͨᓤ☚㏠ಉ੍ਬਖ਼ਖ਼ಎΌ፥፥䃾ͧᓤಇ⊲ಊВ 䒜➖䉕ੋੋੋਹͧ䷅ࣾ㶕㣤⑁䄡ಎᄳ倅ܳၽ҉ͧ䒜➖䉕⮱ͨ㺮А㶕̭ ߍВͫҸ䄡ᬻ䔆ㆨ➖䉕ౕ㒻ప፥፥㷘⼝ฺͧᱯ≮Ҁਸ਼ੁਹੁੌਾਸ➖䉕⮱䒜 ⼸Ꮣ䕇፥ౕࣺڣధᔮ➖Ҁ⮱߈႓䛼̷ಎΌࢠࢂѺҀ⼜࠲क़⮱ڲ㖇㘪̷ಎ ਔଊਹಒಖಎ䔆䛹ਹͧㆿၽ䬡҉⩕㘪ಎͧㆿၽ䬡䌊፥㻮⮱➖䉕ຯ䛾ᆋ⣨⦰হ䮣 ⨤ಎ࣌ڣၽ䬡䕇䓴ᒵᑧ⮱ࡃ႓䩛䔋ᣒಎࡃ႓䩛⮱㘪䛼㏔ౕਹଊಔಓಏಔಛਯಎࡃ႓䩛䪬ᝃ ࣌ၽ䬡䌊̭㝙ౕ䛼㏔ಎଊಔಓಏಔಓ ಎВ➖䉕⮱ڲ㖇㘪जВ倅䓫 ਔଊ ಔಓಔಕ ਲ਼ಒಕ㔹䒜➖䉕ຯ倅ܳၽ⋟ᮣ㘣Ҁ㏠ㆠㆿၽ㜗㏱㷲ᝃᱯवᱽ᫆∎⇘丌 ➖ಉᎥສЙ⮱➆咬᭜➖䉕ಂಊಎ⩇㜠⩌পҀ㈨ಉЙ⮱䏘Ҁ̺Ꭸᄼ䄡হ⩢ᒞ ͚⮱䊲ϧअᒏ䛾݇হ䧏䧮Ӎ䗐͵ಇధಂಊಎڣ㏱ܳㆿၽ䬡ͨ㺮᭜⁎Ф䩛Ⱕο҉ ⩕ಎ㘪䛼㏔℁ࡃ႓䩛㺮ѻᓄ็ಎਹଊಔಓಏಕಓ ਯಎㆿၽ⮱ᅧᄥजВϻ㏠ㆠݝᓛㆠಎଊ ಔಓಏಛಔಓಏಙ ಎλ᭜䒜➖䉕ڲ㖇㘪⮱䛼㏔ౕ ਔଊಔಓಏಕಔಓಗ ਲ਼ಒಕಎ℁➖䉕㺮 ѻᓄ็ಂ 䒜➖䉕⮱̭͗ധ᱙➦◦᭜ᑞݧ13ಎᑧ৺Ꮑㆿၽ䬡⮱㖁㈨ᒵღᭀ㷘 ᣒ䓾፥⍖⮱☚⋕㥪ᝃ䒨ᓛ⮱ᱧᷝឝߕកⵡಎ㔹䒜➖䉕чౕ፥⍖፥ࢸ̸ࣾ⩌ޔ ◵⮱㐀Ჱअࡃಎᰶᬣ⩇㜠जВࣾ⛢⩌侞ߕᰶ⮱Ꮌࡃ䒙अ ⣝ᰶ⮱ࡃ႓➖䉕ܳㆨ㈨㐌Ό䔅⇎㘪ᒵສౝҀ⣝ܧ倅ܳၽࡃव➖⮱➦ᕔϧЙ 䕇፥ិ➖䉕ܳͧ㏜➖䉕হ⌤व➖ಎ㔹㏜➖䉕ࣵ䔈̭ₒٰܳͧ㉍ࢂ䉕হࡃव➖倅 ܳၽࡃव➖҉ͧ䒜➖䉕ಎजВౕ̭Ⴧ⼸Ꮣ̷ᩦअܳၽ⮱Ჱ䆎ᒏ⟣ಎᎣ́जВౕ͗ ๔ܳၽ͚࠲क़̺ह⮱ࡃ႓㏱ܳಎϻ㔹㶕⣝ܧ⌤व➖⮱➦ᕔಎ℁̭㝙⮱ᄼܳၽࡃव➖ 㺮ฺ ᱯ ᓄ ็ಔಝಝಓ Ꭱಎᬧᓤݖጹ ಉਾਖ਼੍ਫ਼ੋಊܧᄳࡃव➖̶ܳㆨ ಉਾਖ਼੍ਫ਼ੋਦಎਫ਼ਥਖ਼ಎਲ਼ ੀਗ਼ਫ਼ಞਥੋ੍ੋਵਫ਼ಎಔಝಝಓႰಊす̭ㆨ ᭜䕇፥䅀⮱ᄼܳၽ➖䉕ੁੁੁਹਸ਼ੌੁਹಎܳၽजВ̺ⵡ౼ࡃ႓䩛Ⴙ᪡ౝႅౕλ ⅁⋟হధ̶ᔮ͚ಎҸຯ⅔⅁⅏⅁⅛⅁হ⩟☤ぶ็䓫ಔಓಚ ࡃव➖すιㆨ᭜ᴁ ᕔ๔ܳၽੁਹਾਵੁਹਸ਼ੁਹਸ਼ੌੁਹಎܳၽजВ̺ⵡ౼ࡃ႓䩛Ⴙ᪡ౝႅౕλ⋟ᔮহధ ᔮ͚ಎѳ̺㘪ႅౕλ⅁ᔮ͚ܳၽ⮱ᴁᕔͨ㺮Გ㜗λ䨫⟣ܳၽ⇬Ɑͨ䨫̷⮱ ⷠⷠಉਧਧಊ䩛ࣾ⮱⩌ڲ䒙䔆ㆨ➖䉕࠲᠙๔็๖♣হव倅ܳၽಎҸຯ㏧ ㏴㏑㐡ᅩ哆㖇䚜ಉਵಊহ㖇㟠䚝㘧 ਰਫ਼ぶಟ㐀Ჱᱽ᫆㖇⅜Ά☜ಉਵ਼ਧಊহ㖇ⷠ 䚥䚜ಉਵਧಊぶಟ㘣叼ݯ㖇Ά☜䚴ಉਵ਼ਥಊ⣜⅔ᴾ㘯ಘಓಕ㘣ぶಟᑦᕔҀ๖♣ᾎ㘣㖇⅕ 䚜̶ቹ⃢☚ൾᕔᑦᕔҀಉਹਦਹಊΆ͆ᾎ㘣ಉਵਨਲಊぶಉᾎ㘣जⰸ҉⋟ᔮ๔ܳၽ⮱ すಔ」 倅ܳၽ➖⤳⮱ⵁ⾣ᄦ䆎 ಖ