第二版前言为了更好地满足综合性大学本科、大中专学生和高分子生产及加工企业技术人员学习高分子物理相关知识的需要，本版结合高分子学科研究的发展，总结多年的教学经验和读者的反馈意见，对第一版教材进行了修订和增补。本书作为高分子材料与工程专业的核心课程教材，在修订过程中秉承第一版编写的指导思想，保留特色，注重学科的基本知识和逻辑联系，内容尽可能系统和全面。从高分子结构分子运动性能的基本框架出发，详细介绍高分子物理的基本概念、基础问题及经典理论，使读者打下扎实的理论基础。同时适当阐述高分子学科的发展前沿，使读者开拓视野。本书第二版主要在以下几个方面进行了修订和补充。（1）在章节编排上进行了调整和补充。将第一版中的第5章高聚物的分子量及分子量分布调整到第2章高分子链的结构与形态之后，使它们在内容上逻辑更加清楚，衔接更为顺畅，有助于读者按;近程结构远程结构聚集态结构的顺序系统学习高分子知识；将高分子的机械强度、黏弹性和高弹性整合为一章（第8章），集中介绍高分子的力学性质，思路更加集中；新增第9章（高聚物的其他性质），在第一版介绍高分子电性质的基础上，对高聚物的导电机理等进行了更新，同时增加了高分子的光学性质、高分子的生物响应特性和应用的内容，使本书的内容更加全面，并能更好反映高分子研究和应用的新进展；第11章高分子研究的现代物理技术也进行了重新编排和凝练，并增加了原子力显微镜的内容。（2）对第一版中部分章节的内容进行了补充和凝练。如：在高分子浓溶液部分增加了水凝胶的介绍；在高分子的分子运动章节中，补充了物理老化对T g 影响的内容，并介绍MDSC 方法在T g 测定中的应用，同时还增加了构型、结晶及高聚物超薄膜等因素对聚合物T g 的影响分析；在高聚物熔体的流变性章节中，增加了无管虹吸及侧壁虹吸的相关原理介绍，解释了不稳定流动的管壁滑移现象；在高聚物的力学性质中增加了对负泊松比材料的介绍，以及冲击应力波发展的相关知识等。此外，将第一版的;高分子合金的结构与性能和;高分子复合材料两章进行凝练精简合为一章，突出重点，着重介绍高分子合金及复合材料的织态结构，以及材料的增强、增韧机理及性能。（3）对第一版使用过程中发现的错漏进行了修正。全书由符若文统稿，第1、2、3、4、5章由符若文编写，第6、7、8章由李谷编写，第9章由李谷、符若文和杨立群编写，第10章由李谷和冯开才编写，第11章由杨立群和冯开才编写。感谢各位同行在教材编写及教学过程中给予的大力支持和帮助！由于作者水平和经验局限，教材难免存在不足及错漏之处，敬请读者批评指正。

符若文 李谷 杨立群 冯开才2025年6月于中山大学

第一版前言随着高分子科学和应用技术的发展， 高分子材料已经深入工业、农业、医疗卫生、航天航空、国防军工乃至人们日常生活的各个领域，高分子无处不在，对人类文明的发展起着重要作用。从事高分子学习、研究和应用的队伍也日益壮大。高分子物理是高分子科学的重要组成部分，它是研究高聚物结构与性能关系的科学。通过高分子物理的学习和研究，可加深对高聚物结构与物理性质关系的正确理解，指导人们优选高聚物材料和控制加工成型条件，或通过各种途径优化和改造高聚物的结构以致有效地改进材料的性能，以及设计加工期望性能的新型高分子材料。本书是为了满足综合性大学本科生、教师、大中专师生、高分子生产和加工企业技术人员学习高分子物理的基础和关键知识，了解高聚物结构与性能及其主要表征方法而编写的教材。也是高分子科学研究工作者的一本好参考书。为了达到本教材的编写目的，作者努力继承国内大量高分子物理著作的精华，吸取国外高分子学科相关著作的编写特色，认真学习高分子物理研究的新成果，在本书的科学思路、内容编排以及文字写作方面努力保持以下特色：①内容尽可能系统和全面。作为基础性教材，本书力图囊括高分子物理的基本概念、基础问题和经典理论，使读者获得扎实的高分子物理基础知识。② 紧跟学科发展的前沿。对高分子物理的最新研究成果进行扼要的介绍，开拓读者的视野。③ 体现科学思路。本书在内容的编排、理论的介绍以及观点的论述等方面力图做到思路清晰、观点明确、分析科学和结论合理。从而使学生通过高分子物理的学习，逐步培养发现问题、分析问题和解决问题的能力，实现素质培养的目标。④ 通俗易读。本书在保持高分子科学的严谨准确的基础上，尽可能用通俗和科普的语言来描绘高分子的结构、解释高聚物的性能和论述高分子物理的理论，使教师容易教，学生容易学。本书作为我校编写的高分子科学与工程系列教材之一，凝聚了我校高分子专业教师数十年教学实践的精华。我校自1958 年设置高分子化学与物理专业以来，积极培养从事高分子科研、教学与生产的专门人才，在教材建设上也进行了不懈的努力。早在1981 年，我校潘鉴元教授、席世平教授和黄少慧教授就出版了《高分子物理》一书（广东科技出版社，1981年第一版）。1982 年，我校林尚安院士、陆耘教授和梁兆熙教授编写了《高分子化学》一书（科学出版社，1982 年第一版）。这些都为本书的编写打下了坚实的基础。本书的编写得到了本校高分子研究所和材料科学研究所同事们的大力支持和帮助，得到国内高分子界同仁的关心。在此我们表示衷心的谢意。由于本书编写时间仓促，作者水平和经验局限，难免存在错漏之处，敬请读者不吝指正。

符若文 李谷 冯开才2004年10月于中山大学

高分子物理是高分子科学的重要组成部分，是研究高分子结构与性能关系的学科。本书作为高分子及相关专业的核心课程教材，从;高分子结构分子运动性能的基本框架出发，详细介绍高分子物理的基本概念及经典理论，既为读者打下扎实的理论基础，也适当讲述高分子学科的发展前沿，使读者开拓视野。《高分子物理（第二版）》是国家级一流本科专业建设成果教材、高等学校材料类专业教学指导委员会规划教材，可作为高等院校高分子材料与工程专业及相关专业学生学习高分子物理的基础教材，对从事高分子教学的教师以及从事高分子生产和加工的研发人员也是一本有参考价值的专业书籍。

符若文，男，1958年9月生，博士，中山大学化学学院教授、 博士生导师，高分子与材料科学系主任，材料科学研究所副所长，聚合物基复合材料与功能材料重点实验室副主任。 1978_1990期间于中山大学高分子化学与物理专业先后获得本、硕、博学位。1996年列入跨世纪优秀人才培养计划。1999年列入广东省;千百十人才工程省级培养对象。 农业部;天然橡胶加工重点实验室和科学院 ;炭材料重点实验室学术委员会委员。《Carbon》顾问编辑委员会成员,《离子交换与吸附》《新型碳材料》《炭素技术》《炭素》《高科技纤维与应用》《炭素科技》杂志编委。 主讲课程：研究生课程;环境材料与功能高分子；本科生课程;高分子物理;今日化学（功能高分子材料及应用）;高分子物理实验。

第1章绪论0011.1高分子学科的建立与发展0011.2高分子物理的研究内容0031.3高分子结构的特点0031.4高分子材料的分类与应用005参考文献005

第2章高分子链的结构与形态0062.1高分子结构的层次0062.2高分子链的化学结构0072.2.1结构单元的化学组成0072.2.2键接结构0082.2.3支化与交联0092.2.4共聚物的结构0102.2.5旋光异构和几何异构0122.2.6高分子链构型的测定0132.3高分子链的尺寸和形态0132.3.1高分子的大小0132.3.2高分子链的内旋转和构象0142.3.3高分子链的柔顺性及影响因素0162.4高分子链的构象统计0192.4.1均方末端距0192.4.2均方末端距的几何计算0192.4.3均方末端距的统计计算0202.4.4均方回转半径0232.4.5等效自由连接链0232.4.6末端距与分子量的关系0242.4.7蠕虫状链0252.5表征高分子链柔顺性的参数027参考文献028

第3章高聚物的分子量和分子量分布0293.1高聚物分子量的统计意义0293.1.1高聚物分子量的多分散性0293.1.2常用的统计平均分子量0293.1.3分子量分布函数0313.1.4分子量分布宽度0323.2测定高聚物分子量的方法0333.2.1端基分析法0343.2.2沸点升高和冰点降低法0353.2.3气相渗透压法0363.2.4膜渗透压法0373.2.5光散射法0413.2.6小角激光光散射法0453.2.7超速离心沉降法0473.2.8黏度法0493.2.9凝胶色谱法0553.2.10飞行时间质谱法0553.3高聚物的分子量分布0563.3.1分子量分布的表示方法0573.3.2常用的分子量分布函数0573.3.3高聚物的相分离分级0623.3.4凝胶色谱法064参考文献070

第4章高分子的凝聚态结构0714.1高分子间的作用力0714.1.1范德华力与氢键0714.1.2内聚能密度0724.2高分子的晶体结构及结晶形态0734.2.1高分子的晶体结构0734.2.2高分子链在晶体中的构象0744.2.3高分子的结晶形态0794.3晶态高分子的结构模型0854.3.1缨状胶束模型0854.3.2折叠链模型0854.3.3松散折叠链模型0864.3.4隧道_折叠链模型0874.3.5Flory 插线板模型0874.4高分子的结晶度及其与工艺和性能的关系0894.4.1结晶度0894.4.2结晶度的主要测定方法0894.4.3结晶度与高分子性能的关系0924.4.4结晶度与高分子加工工艺及分子量的关系0934.5高分子的结晶过程及动力学0944.5.1高分子结构对结晶能力的影响0944.5.2高分子的结晶动力学0954.5.3Avrami 方程高分子结晶动力学方程0974.5.4影响结晶速率的因素0994.6高分子的结晶热力学1014.6.1结晶高分子的熔融与熔点1014.6.2熔点的测定1024.6.3结晶条件对熔点的影响1024.6.4高分子链结构对熔点的影响1034.6.5其他因素对熔点的影响1074.7非晶态高分子的结构1074.7.1非晶态高分子1074.7.2无规线团模型1084.7.3局部有序模型1094.8高聚物的取向态结构1104.8.1高聚物的取向现象和取向单元1104.8.2取向方式及取向过程1104.8.3取向度及其测定方法1114.9高聚物的液晶态结构1134.9.1液晶态及其分类1134.9.2液晶高聚物的结构与性质1154.9.3高聚物液晶的识别和一般表征方法1174.9.4液晶高分子的主要应用1184.10高分子单链凝聚态1194.10.1高分子单链凝聚态和多链凝聚态1194.10.2单链高分子试样的制备1194.10.3高分子的单链单晶1204.10.4高分子单链非晶态颗粒121参考文献122

第5章高分子溶液1235.1高分子溶液的类型及应用1235.2高分子的溶解1245.2.1高分子溶解过程的特点1245.2.2高分子溶解过程的热力学1255.2.3溶剂的选择1305.3高分子稀溶液的热力学1315.3.1理想溶液的热力学1315.3.2Flory_Huggins 高分子溶液理论1335.3.3Flory 温度（theta;温度） 1365.3.4Flory_Krigbaum 稀溶液理论1375.3.5theta;状态1395.4高分子的亚浓溶液1395.4.1临界交叠浓度C * 1395.4.2亚浓溶液的渗透压1405.4.3亚浓溶液中高分子链的尺寸1415.5高分子浓溶液1425.5.1增塑高聚物1425.5.2纺丝液1435.5.3冻胶和凝胶1445.5.4共混高聚物（高分子合金） 1455.6高分子溶液的黏度1455.6.1高分子溶液黏度的特点1455.6.2特性黏度［eta;］和高聚物分子量及结构的关系1465.6.3特性黏度与溶剂及温度的关系1475.6.4特性黏度与高分子线团尺寸的关系1475.7聚电解质溶液的性质1485.7.1聚电解质溶液的黏度1495.7.2聚电解质溶液的渗透压150参考文献151

第6章高聚物的分子运动与热转变1526.1高聚物的分子运动和力学状态1526.1.1高分子运动的特点1526.1.2高聚物的力学状态和热转变1546.2高聚物的次级松弛1566.2.1非晶区的次级松弛1576.2.2晶区的次级松弛1586.3高聚物的玻璃化转变1586.3.1玻璃化转变温度的测量1586.3.2玻璃化转变理论1616.3.3影响玻璃化转变温度的因素1666.4高聚物的耐热性及热稳定性1786.4.1高聚物的耐热性1796.4.2高聚物的热稳定性180参考文献183

第7章高聚物熔体的流变性1857.1高聚物的流动特性1857.1.1牛顿流体和非牛顿流体1857.1.2高聚物的黏性流动单元1877.1.3影响黏流温度的因素1887.2高聚物熔体的黏性流动1907.2.1流动曲线及熔体黏度1907.2.2熔体黏度的几种表示方法1927.2.3剪切黏度的测量方法1937.2.4剪切黏度的影响因素1987.3高聚物熔体的弹性效应2057.3.1剪切流动的法向应力效应2057.3.2挤出物胀大2077.3.3不稳定性流动与熔体破裂现象2077.3.4无管虹吸和侧壁虹吸2087.4拉伸黏度209参考文献210

第8章高聚物的力学性质2118.1高聚物的机械强度2118.1.1描述材料力学行为的基本物理量2118.1.2高聚物的拉伸行为及应力_应变曲线2178.1.3高聚物的屈服判据及影响因素2218.1.4银纹现象2238.1.5高聚物的破坏和强度2248.1.6高分子单链的力学性质2318.2高聚物的黏弹性2318.2.1蠕变及应力松弛2328.2.2动态黏弹性2348.2.3复数模量2368.2.4黏弹性的描述2388.2.5黏弹性的温度、时间依赖性及时温等效2448.2.6黏弹性的研究方法及应用2468.3高聚物的高弹性2508.3.1高弹性的特点2508.3.2平衡态高弹形变的热力学2518.3.3平衡态高弹形变的统计理论2538.3.4内能对橡胶弹性的贡献及其与链结构的关系2578.3.5橡胶弹性的唯象论2648.3.6橡胶弹性的影响因素265参考文献269

第9章高聚物的其他性质2709.1高聚物的电学性质2709.1.1高聚物的极化及介电性质2709.1.2高聚物的导电性质2829.1.3高聚物的电击穿2899.1.4高聚物的静电现象2919.2高聚物的光学性质2939.2.1透射2939.2.2折射和双折射2949.2.3散射2949.2.4反射、内反射和全反射2959.3高聚物的生物相关性能及应用2959.3.1高聚物的生物相容性2969.3.2高聚物的生物可降解性2979.3.3高聚物的抗菌性能3019.3.4高分子水凝胶及其应用302参考文献307

第10章高分子合金及复合材料31010.1高分子合金及复合材料概述31010.1.1高分子合金31010.1.2高分子复合材料31110.2高分子合金的相容性31210.2.1相容性的热力学判据31210.2.2聚合物_聚合物二元体系相图31310.2.3相分离机理31510.2.4高分子相容性的改善31610.3高分子合金的结构31810.3.1高分子合金的相结构31810.3.2高分子合金的界面层结构32010.4增韧高分子合金及复合材料32110.4.1橡胶增韧高分子材料32110.4.2刚性粒子增韧高分子材料32210.4.3增韧机理32210.5增强高分子复合材料32410.5.1纤维增强高分子复合材料32410.5.2颗粒增强高分子复合材料33010.5.3增强机理333参考文献334

第11章高分子研究的现代物理技术33611.1核磁共振谱法33611.1.1核磁共振波谱法的基本原理33611.1.2核磁共振波谱法的应用33811.2红外光谱和拉曼光谱33911.2.1红外光谱的原理33911.2.2红外光谱的应用34011.2.3拉曼光谱的原理34211.2.4拉曼光谱的应用34311.3X 射线光电子能谱34411.3.1X 射线光电子能谱基本原理34411.3.2X 射线光电子能谱的应用34611.4X 射线衍射和X 光小角散射34711.4.1X 射线衍射研究晶体的原理34811.4.2X 射线衍射的应用35011.4.3X 光小角散射35211.5光散射35211.5.1静态光散射35211.5.2动态光散射35311.5.3小角激光光散射35611.6差示扫描量热法35711.6.1差示扫描量热技术基本原理35711.6.2差示扫描量热技术的应用35811.7光学和电子显微镜35911.7.1光学显微镜35911.7.2电子显微镜36111.8原子力显微镜36411.8.1原子力显微镜的基本原理36411.8.2AFM 的应用365参考文献367

习题与思考题369