高分子工程是研究高分子材料與制品規(guī)模化制備的一門新興的綜合性學(xué)科。
本書對高分子工程的基礎(chǔ)科學(xué)問題進(jìn)行了系統(tǒng)全面、深入淺出的論述，以案例的形式分析討論了實驗室的研究成果如何應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)及面臨的問題。主要內(nèi)容包括：聚合模擬與過程控制、高分子流變學(xué)、高分子成型加工工藝方法與基本原理等；以聚對亞苯基苯并雙唑（PBO）、碳纖維（聚丙烯腈基）和聚對苯二甲酸乙二酯（PET）為例，說明高分子工程課程的基本內(nèi)容及科研成果轉(zhuǎn)變成工業(yè)化產(chǎn)品過程中單體、聚合物的制備與聚合物成型加工工藝及規(guī)�；a(chǎn)中遇到的工程技術(shù)問題的解決方法等。
材料是人類用于制造物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器或其他產(chǎn)品的原料。同時，材料也是人
類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料對人類文明起了關(guān)鍵的作用。
高分子工程是研究高分子材料與制品從實驗室研究成果到規(guī)模化制備的一門新興的綜合
性學(xué)科，它包括研究材料與制品組成、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)過程、材料性能與使用效能以及它們之間
的關(guān)系。目前有很多關(guān)于高分子科學(xué)方面不同學(xué)科的教材和參考書，這些書編寫得非常細(xì)
致，內(nèi)容豐富，適合于各類學(xué)科的專業(yè)研究生和高年級的本科生。
北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院近20 年來一直針對研究生開設(shè)高分子工程基礎(chǔ)的選
修課程，希望研究生在一學(xué)期的有限時間內(nèi)，了解和掌握高分子工程的基本概念。范星河
教授長期教授研究生的高分子工程基礎(chǔ)課程并致力于功能高分子的研究。本書在前期《耐
高溫聚合物及其復(fù)合材料》《高分子化學(xué)》和《高分子工程基礎(chǔ)》基礎(chǔ)上，集自己多年的教
學(xué)經(jīng)驗，結(jié)合相關(guān)教材與文獻(xiàn)精華編撰而成。本書在理論和實踐、繼承和創(chuàng)新等方面做得
比較好，具有理論與實踐緊密結(jié)合的特色，既包含研究建議、化學(xué)工業(yè)中高分子材料的生
產(chǎn)，也包含現(xiàn)在的基礎(chǔ)化學(xué)與產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合的研究。
本書是為高等學(xué)校高分子專業(yè)研究生和高年級本科生編寫，也適用于其他與高分子相關(guān)
專業(yè)的學(xué)生。本書的內(nèi)容涉及面較寬，闡述深入淺出，便于自學(xué)，也可以供廣大科技工作
者閱讀和參考，是一本既有較好理論，又緊密聯(lián)系實際生產(chǎn)應(yīng)用，值得一讀的好書。
中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)教授
周其鳳
2018年11月11日
范星河，北京大學(xué)教授，主要研究領(lǐng)域為高分子可控制備、超分子有序結(jié)構(gòu)構(gòu)筑與功能化；液晶高分子設(shè)計、合成、凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)制與功能化；高性能聚合物及其功能材料制備與性能研究。主持完成教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項目1項、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目1項、國家自然科學(xué)基金面上項目六項；正在主持承擔(dān)國家自然科學(xué)基金面上項目二項；參與完成國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973）和國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)各1項、中國工程院重大咨詢項目1項、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目2項。在國外刊物上已發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇；取得中國發(fā)明專利8個。
緒論高分子工程技術(shù)概論
0.1基本科研技能2
0.1.1高分子工程要素3
0.1.2高分子材料概論4
0.1.3高分子材料關(guān)注點(diǎn)6
0.2高分子工程導(dǎo)論6
0.3高分子工程9
0.3.1聚合反應(yīng)工程11
0.3.2高分子成型加工12
0.3.3高分子工程三個科學(xué)問題14
0.3.4高分子工程主要研究方向14
0.3.5高分子流變學(xué)概論16
第1章高分子流變學(xué)
1.1高分子流變學(xué)主要研究內(nèi)容18
1.2高分子流變學(xué)研究意義19
1.3高分子流變學(xué)主要研究方法20
1.4拉伸流變行為22
1.4.1單組分聚合物拉伸流變行為23
1.4.2含納米粒子聚合物拉伸流變行為23
1.4.3共混體系拉伸流變行為23
1.5剪切流變行為24
1.5.1聚合物流體剪切黏性因素25
1.5.2非牛頓流體在受限空間內(nèi)流動分析29
1.6聚合物反應(yīng)體系流變行為30
1.7液晶聚合物流變行為31
第2章紡絲學(xué)導(dǎo)論
2.1紡絲工藝概論34
2.1.1纖維成形基礎(chǔ)35
2.1.2紡絲類型36
2.1.3聚合物溶解過程熱力學(xué)39
2.1.4紡絲原液所用溶劑工藝要求39
2.1.5干噴濕法紡絲40
2.2紡絲仿真模型構(gòu)建42
2.2.1流場仿真44
2.2.2成形過程仿真45
2.2.3熔融紡絲動力學(xué)模擬45
2.2.4結(jié)構(gòu)與性能46
第3章高分子工程案例PBO
3.1PBO纖維發(fā)展過程50
3.1.1國外PBO及其纖維發(fā)展歷史及現(xiàn)狀50
3.1.2國內(nèi)PBO及其纖維發(fā)展51
3.2PBO復(fù)合材料52
3.3PBO樹脂制備52
3.3.1單體DAR制備52
3.3.2PBO樹脂制備53
3.3.3PBO聚合機(jī)理與聚合動力學(xué)56
3.4攪拌聚合釜傳遞特性和放大技術(shù)58
3.5PBO纖維制備59
3.5.1液晶相濃溶液干噴濕紡絲60
3.5.2PBO纖維物理性能60
3.5.3PBO復(fù)合材料64
3.6PBO原絲直接轉(zhuǎn)化為碳纖維67
第4章高分子工程案例碳纖維
4.1碳纖維概論69
4.1.1碳纖維工業(yè)現(xiàn)狀69
4.1.2碳纖維分類70
4.1.3碳纖維應(yīng)用與發(fā)展72
4.1.4碳纖維主要產(chǎn)品74
4.2中國碳纖維75
4.3日本碳纖維77
4.3.1一則報紙簡訊77
4.3.2一位年輕科學(xué)家77
4.3.3一項發(fā)明專利79
4.3.4一家科研機(jī)構(gòu)80
4.3.5一位美國來訪者80
4.3.6一批創(chuàng)新企業(yè)80
4.3.7一次商業(yè)機(jī)遇81
4.3.8一份國家標(biāo)準(zhǔn)81
4.4碳纖維市場挑戰(zhàn)83
4.4.1碳纖維發(fā)展簡史83
4.4.2AN原絲和PAN碳纖維的創(chuàng)新發(fā)展84
4.5碳纖維工藝流程84
4.5.1PAN碳纖維制備84
4.5.2PAN碳纖維制備技術(shù)要點(diǎn)86
4.6PAN碳纖維進(jìn)展87
4.7國產(chǎn)PAN碳纖維進(jìn)展88
4.8PAN碳纖維復(fù)合材料90
4.9PAN碳纖維原絲的制備92
4.9.1PAN碳纖維樹脂改性93
4.9.2聚合物分子量及其分散性95
4.9.3聚合物流變學(xué)96
4.10PAN纖維主要紡絲技術(shù)97
4.10.1濕法紡絲98
4.10.2干法紡絲99
4.10.3干噴濕紡紡絲99
4.10.4凝膠紡絲101
4.10.5靜電紡絲101
4.10.6熔融紡絲101
4.10.7國內(nèi)外比較102
4.11紡絲工藝學(xué)與PAN溶液可紡性103
4.11.1紡絲成形103
4.11.2紡絲原液凝固成型時的影響因素104
4.11.3原絲改性107
4.11.4PAN原絲高取向和高強(qiáng)化108
4.11.5原材料及原絲純度110
4.11.6PAN原絲致密化110
4.11.7PAN原絲細(xì)纖度化112
4.11.8PAN原絲細(xì)晶化112
4.11.9原絲上油112
4.12PAN碳纖維制備112
4.12.1紡絲過程工程化113
4.12.2PAN原絲制備碳纖維過程114
4.12.3PAN纖維缺陷遺傳性117
4.12.4氧化爐內(nèi)氣流場和溫度場分布118
4.12.5氧化碳化過程中張力控制118
4.12.6碳化過程118
4.12.7碳化過程中工程化問題123
4.12.8碳纖維表面處理124
4.13PAN碳纖維結(jié)構(gòu)127
4.14PAN碳纖維力學(xué)性能128
4.15PAN碳纖維制備進(jìn)展129
4.16碳纖維織物及復(fù)合材料130
4.16.1碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料133
4.16.2碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料133
4.16.3碳纖維復(fù)合用樹脂133
4.16.4碳纖維復(fù)合材料成型工藝135
4.16.5碳纖維復(fù)合材料回收利用141
4.17PAN碳纖維未來發(fā)展142
4.17.1T1000、超T1000基礎(chǔ)142
4.17.2國內(nèi)外PAN碳纖維生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢142
4.18碳纖維復(fù)合材料缺陷與檢測143
第5章高分子成型加工
5.1成型加工控制技術(shù)147
5.1.1形態(tài)控制技術(shù)147
5.1.2溫度控制技術(shù)148
5.2高分子材料加工特性148
5.2.1高分子材料的成型加工技術(shù)149
5.2.2聚合物特性與成型加工的關(guān)系149
5.3高分子成型加工原理149
5.4材料成型與模具151
5.5塑料加工成型152
5.5.1塑料加工方法分類152
5.5.2塑料制品153
5.6擠出成型（擠塑、擠壓、模塑）154
5.6.1連續(xù)擠塑工藝過程及主要設(shè)備154
5.6.2管材擠出成型工藝流程156
5.6.3板材擠出生產(chǎn)線158
5.6.4復(fù)合板材生產(chǎn)線158
5.7注射成型161
5.7.1注塑機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理162
5.7.2快速注射與慢速注射162
5.8擠壓成型163
5.9吹塑成型164
5.10壓延法成型165
5.11壓制成型（壓縮模塑）168
5.12真空成型169
5.13滾塑成型169
5.14反應(yīng)注射成型（RIM）169
5.14.1RIM設(shè)備要求170
5.14.2RIM對設(shè)備要求和工藝控制要點(diǎn)171
5.14.3預(yù)成型體制備171
5.14.4RIM注射工藝控制171
5.15成型加工工藝171
5.16新型成型技術(shù)172
5.16.1激光成型技術(shù)172
5.16.2激光塑性成型技術(shù)172
5.16.3半結(jié)晶塑料激光焊接成型技術(shù)172
5.16.4激光燒結(jié)成型技術(shù)173
5.16.5光固化成型技術(shù)173
5.16.6激光熔體靜電紡絲成形技術(shù)173
5.16.73D打印成型技術(shù)173
第6章高分子工程案例PET
6.1概論176
6.2PET制備方法177
6.3PET聚合工藝178
6.3.1酯交換法或間接酯化法179
6.3.2直接酯化法180
6.4瓶級PET生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢182
6.5控制PET黏度（分子量）穩(wěn)定關(guān)鍵措施182
6.6PET結(jié)晶行為184
6.6.1影響PET結(jié)晶速率因素184
6.6.2提高PET結(jié)晶速率方法185
6.7規(guī)�；埘パb置酯化過程的機(jī)理模型185
6.7.1PET縮聚過程反應(yīng)與傳質(zhì)185
6.7.2規(guī)模化聚對PET終縮聚的流程模擬186
6.7.3PET終縮聚工藝與反應(yīng)機(jī)理186
6.7.4PET終縮聚的傳質(zhì)模型187
6.7.5傳質(zhì)因子對PET的Mn的影響188
6.7.6PET終縮聚過程模擬188
6.8提高PET熔體強(qiáng)度方法189
6.9PET成型加工189
6.10注射過程模擬191
6.11PET發(fā)泡成型工藝193
6.12微發(fā)泡注射成型工藝196
6.13PET薄膜制備工藝199
6.14PET材料的回收利用及意義201
6.14.1PET的回收利用203
6.14.2廢PET回收的意義205
第7章聚合模擬與過程控制
7.1導(dǎo)論207
7.1.1聚合過程調(diào)節(jié)與控制210
7.1.2聚合反應(yīng)器設(shè)計與模擬控制211
7.2工業(yè)流化床聚乙烯樹脂制備模擬214
7.3高抗沖聚苯乙烯（HIPS）制備模擬217
7.4聚丙烯環(huán)管聚合反應(yīng)器模擬220
7.5雙螺桿聚合反應(yīng)擠出模擬222
7.6苯乙烯熱聚合攪拌反應(yīng)器模擬226
7.7尼龍連續(xù)聚合過程模擬227
7.7.1尼龍6227
7.7.2尼龍66229
7.8發(fā)泡體系氣泡生長過程模擬231
參考文獻(xiàn)
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