目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 高分子概論 1
1.1.1 高分子化合物的特點(diǎn) 1
1.1.2 大分子結(jié)構(gòu)式與聚合反應(yīng)式的書面表達(dá) 2
1.2 高分子化合物的分類與命名 5
1.2.1 高分子化合物的分類 5
1.2.2 高分子化合物的命名 6
1.3 聚合度、相對(duì)分子質(zhì)量及其分布 8
1.3.1 聚合度 8
1.3.2 相對(duì)分子質(zhì)量 9
1.3.3 相對(duì)分子質(zhì)量分布 12
1.4 聚合反應(yīng)的分類 13
1.4.1 按單體類型和有無(wú)小分子副產(chǎn)物生成分類 13
1.4.2 按照聚合反應(yīng)機(jī)理分類 13
1.5 高分子物理學(xué)概論 14
1.5.1 聚合物的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn) 14
1.5.2 結(jié)構(gòu)與性能相關(guān)性原理 16
1.6 高分子科學(xué)的范疇與發(fā)展史 16
1.6.1 高分子科學(xué)的范疇 17
1.6.2 高分子科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 17
高分子科學(xué)人物傳記——諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者、高分子科學(xué)奠基人：H.Staudinger(1881-1965年) 19
本章要點(diǎn) 20
習(xí)題 20
第2章 逐步聚合反應(yīng) 22
2.1 逐步聚合反應(yīng)單體 23
2.1.1 線型縮聚反應(yīng)單體類型 23
2.1.2 單體的聚合反應(yīng)活性 23
2.2 線型縮聚反應(yīng)平衡與動(dòng)力學(xué) 24
2.2.1 線型縮聚反應(yīng)平衡常數(shù) 24
2.2.2 反應(yīng)程度與聚合度 25
2.2.3 聚合度與平衡常數(shù)的關(guān)系 27
2.2.4 縮聚反應(yīng)副反應(yīng) 29
2.2.5 線型平衡縮聚反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 30
2.3 線型平衡縮聚反應(yīng)的相對(duì)分子質(zhì)量控制及其分布 34
2.3.1 控制相對(duì)分子質(zhì)量的方法 35
2.3.2 相對(duì)分子質(zhì)量分布 37
2.3.3 線型平衡縮聚反應(yīng)影響因素 39
2.3.4 獲得高相對(duì)分子質(zhì)量縮聚物的基本條件 41
2.3.5 逐步聚合反應(yīng)的特點(diǎn) 42
2.4 體型縮聚反應(yīng) 43
2.4.1 體型縮聚反應(yīng)特點(diǎn) 44
2.4.2 凝膠點(diǎn)的計(jì)算 44
2.5 不平衡縮聚 47
2.5.1 逐步加成聚合——聚氨酯 47
2.5.2 逐步開(kāi)環(huán)聚合——環(huán)氧樹(shù)脂 48
2.5.3 環(huán)化縮聚——聚酰亞胺與耐高溫聚合物 49
2.6 縮聚反應(yīng)方法 50
2.6.1 熔融縮聚 50
2.6.2 溶液縮聚 51
2.6.3 界面縮聚 51
2.6.4 固相縮聚 52
2.7 重要縮聚物 53
2.7.1 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯——滌綸 53
2.7.2 聚酰胺——尼龍 54
2.7.3 聚碳酸酯 55
2.7.4 全芳聚酰胺——液晶高分子 55
商分子科學(xué)人物傳記——諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者、高分子科學(xué)的開(kāi)拓者：P.J.Flory（1910-1985年） 56
本章要點(diǎn) 57
習(xí)題 57
第3章 自由基聚合反應(yīng) 59
3.1 連鎖聚合反應(yīng)單體與熱力學(xué) 59
3.1.1 連鎖聚合單體 59
3.1.2 取代基的電負(fù)性和共軛性與聚合反應(yīng)類型 60
3.1.3 連鎖聚合反應(yīng)熱力學(xué) 61
3.2 自由基聚合反應(yīng)歷程 65
3.2.1 自由基產(chǎn)生方式與活性 65
3.2.2 自由基聚合基元反應(yīng) 66
3.2.3 白由基聚合反應(yīng)的特點(diǎn) 67
3.2.4 引發(fā)劑和引發(fā)反應(yīng) 68
3.3 聚合反應(yīng)速率與聚合度 72
3.3.1 聚合反應(yīng)歷程 73
3.3.2 聚合反應(yīng)初期動(dòng)力學(xué) 73
3.3.3 動(dòng)力學(xué)方程的實(shí)驗(yàn)證據(jù) 75
3.3.4 速率常數(shù) 75
3.3.5 聚合度 76
3.4 鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng) 79
3.4.1 向單體轉(zhuǎn)移 79
3.4.2 向引發(fā)劑轉(zhuǎn)移 80
3.4.3 向溶劑轉(zhuǎn)移 80
3.4.4 向鏈轉(zhuǎn)移劑轉(zhuǎn)移與相對(duì)分子質(zhì)量的調(diào)節(jié) 82
3.4.5 向大分子轉(zhuǎn)移 82
3.4.6 溫度的影響 83
3.5 自動(dòng)加速過(guò)程、阻聚與緩聚 83
3.5.1 自動(dòng)加速過(guò)程的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 83
3.5.2 自動(dòng)加速過(guò)程產(chǎn)生的原因和結(jié)果 83
3.5.3 不同聚合類型的自動(dòng)加速過(guò)程 85
3.5.4 聚合反應(yīng)速率的類型及控制 86
3.5.5 阻聚和緩聚 86
3.6 相對(duì)分子質(zhì)量控制、分布及其影響因素 88
3.6.1 相對(duì)分子質(zhì)量的控制及影響因素 88
3.6.2 相對(duì)分子質(zhì)量分布 90
3.6.3 自由基聚合物分散度增加的原因 91
3.6.4 速率常數(shù)的測(cè)定和計(jì)算 91
3.7 自由基聚合實(shí)施方法 92
3.7.1 本俸聚合 93
3.7.2 溶液聚合 93
3.7.3 懸浮聚合 93
3.7.4 乳液聚合 94
3.8 重要自由基聚合物 100
3.8.1 聚乙烯 100
3.8.2 聚氯乙烯 100
3.8.3 聚苯乙烯 101
3.8.4 有機(jī)玻璃板材 103
3.8.5 聚丙烯腈 103
高分子小常識(shí)——通用塑料和工程塑料 104
本章要點(diǎn) 105
習(xí)題 105
第4章 自由基共聚合反應(yīng) 107
4.1 二元共聚物組成微分方程 108
4.1.1 二元共聚物組成方程的推導(dǎo) 109
4.1.2 二元共聚物組成方程的摩爾分?jǐn)?shù)式 110
4.2 二元共聚物組成曲線 111
4.2.1 恒比共聚（r1=r2=1） 111
4.2.2 交替共聚（r1=r2=0）與接近交替共聚 112
4.2.3 有恒比點(diǎn)共聚(r1<l，r2<1) 113
4.2.4 無(wú)恒比點(diǎn)共聚(r1>l，r2<1) 115
4.2.5 嵌段或混均共聚(r1>1，r2>1) 116
4.3 共聚物組成控制 116
4.3.1 共聚物組成控制 116
4.3.2 共聚物組成與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系 117
4.3.3 共聚物組成控制方法 117
4.4 競(jìng)聚率的影響因素與測(cè)定 118
4.4.1 競(jìng)聚率的影響因素 118
4.4.2 競(jìng)聚率的測(cè)定 118
4.5 單體活性與白由基活性 118
4.5.1 單體的相對(duì)活性 119
4.5.2 白由基的相對(duì)活性 119
4.5.3 單體均聚反應(yīng)的速率常數(shù) 120
4.5.4 Q-e概念和Q-P方程 120
4.6 多元共聚簡(jiǎn)介 122
本章要點(diǎn) 122
習(xí)題 122
第5章 離子型聚合與配位聚合反應(yīng) 124
5.1 陰離子聚合 124
5.1.1 陽(yáng)離子聚合單體和引發(fā)劑 124
5.1.2 陰離子聚合反應(yīng)機(jī)理 125
5.1.3 陰離子聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 128
5.1.4 陰離子聚合反應(yīng)的影響因素 129
5.1.5 陰離子聚合物的結(jié)構(gòu)規(guī)整性 131
5.1.6 陰離子聚合反應(yīng)的特點(diǎn) 131
5.1.7 陰離子聚合特例 132
5.2 陽(yáng)離子聚合 134
5.2.1 陽(yáng)離子聚合單體和引發(fā)劑 135
5.2.2 陽(yáng)離子聚合反應(yīng)機(jī)理 135
5.2.3 陽(yáng)離子聚合的影響因素 137
5.3 配位聚合 139
5.3.1 配位聚合和定向聚合 139
5.3.2 聚合物的立構(gòu)規(guī)整性 140
5.3.3 配位聚合引發(fā)劑 141
5.3.4 丙烯的配位陰離子聚合機(jī)理 142
5.3.5 共軛二烯烴的配位陰離子聚合 144
5.4 各種連鎖聚合反應(yīng)的特點(diǎn)比較 145
高分子小常識(shí)——乙丙橡膠 146
高分子科學(xué)人物傳記——諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者、配位聚合的開(kāi)創(chuàng)者：Ziegler和Natta 146
本章要點(diǎn) 147
習(xí)題 147
第6章 聚合物化學(xué)反應(yīng)與功能化 149
6.1 聚合物化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)和影響因素 149
6.1.1 聚合物化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn) 149
6.1.2 聚合物化學(xué)反應(yīng)的影響因素 149
6.2 聚合物側(cè)基反應(yīng) 151
6.2.1 纖維素的化學(xué)轉(zhuǎn)化 151
6.2.2 聚乙烯醇和維尼綸 153
6.2.3 聚丙烯酰胺 153
6.3 聚合物主鏈反應(yīng) 153
6.3.1 接枝 154
6.3.2 擴(kuò)鏈 154
6.3.3 交聯(lián) 155
6.4 聚合物的降解、分解與老化 156
6.4.1 聚合物的降解 156
6.4.2 聚合物的分解 161
6.4.3 聚合物的老化和防老 162
6.4.4 聚合物的可燃性與阻燃 163
6.5 功能高分子 165
6.5.1 動(dòng)能高分子的內(nèi)涵與分類 165
6.5.2 特殊化學(xué)功能高分子 166
6.5.3 特殊物理功能高分子 172
6.5.4 特殊生物功能高分子 174
高分子科學(xué)人物傳記——諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者、多肽固相合成法的先驅(qū)：R.B.Merrifield 180
本章要點(diǎn) 181
習(xí)題 181
第7章 聚合物分子鏈結(jié)構(gòu) 182
7.1 分子鏈近程結(jié)構(gòu) 182
7.1.1 結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成與連接方式 182
7.1.2 結(jié)構(gòu)異構(gòu)與立體異構(gòu) 183
7.1.3 共聚物序列結(jié)構(gòu) 185
7.2 分子鏈遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu) 187
7.2.1 相對(duì)分子質(zhì)量 187
7.2.2 分子鏈的交聯(lián) 187
7.2.3 分子鏈的末端基 188
7.3 構(gòu)象與構(gòu)象統(tǒng)計(jì) 189
7.3.1 σ鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 189
7.3.2 構(gòu)象統(tǒng)計(jì) 190
7.4 分子鏈的柔性 192
7.4.1 分子鏈柔性的影響因素 192
7.4.2 分子鏈的結(jié)構(gòu)參數(shù) 195
7.4.3 分子鏈結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 196
7.4.4 分子鏈柔性的表征 201
7.4.5 外力作用下的分子鏈柔性 203
7.4.6 分子鏈結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)定與計(jì)算 204
本章要點(diǎn) 205
習(xí)題 205
第8章 高分子溶液、相對(duì)分子質(zhì)量及其分布 207
8.1 分子間力、內(nèi)聚能與溶度參數(shù) 207
8.1.1 分子間力與內(nèi)聚能 207
8.1.2 內(nèi)聚能密度與溶度參數(shù) 209
8.1.3 聚合物溶度參數(shù)的理論計(jì)算與測(cè)定 209
8.2 聚合物的溶解過(guò)程 210
8.2.1 非晶態(tài)聚合物的溶解 210
8.2.2 晶態(tài)聚合物的溶解 211
8.3 高分子溶液熱力學(xué) 212
8.3.1 理想溶液與聚合物溶液 212
8.3.2 Flory-Huggins浴液理論 213
8.3.3 Flory-Krigbaum稀溶液理論 219
8.3.4 聚合物溶解的熱力學(xué)條件 220
8.4 溶劑選擇與臨界溶解條件 223
8.4.1 溶劑分類及其溶度參數(shù) 223
8.4.2 溶劑選擇原則 224
8.4.3 溶劑化作用規(guī)則 227
8.4.4 臨界溶解條件 228
8.5 聚合物濃溶液 230
8.5.1 類型和特征 230
8.5.2 增塑與共混 230
8.5.3 紡絲液、涂料和膠黏劑 232
8.5.4 凝膠、溶膠和聚電解質(zhì)溶液 233
8.6 數(shù)均和重均相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定 234
8.6.1 端基分析、沸點(diǎn)升高和冰點(diǎn)降低法 234
8.6.2 滲透壓法 234
8.7 黏均相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定 237
8.7.1 基本原理 237
8.7.2 儀器與操作 237
8.7.3 結(jié)果處理 238
8.7.4 注意要點(diǎn) 240
8.7.5 分子鏈在不同溶劑中的形態(tài) 241
8.8 相對(duì)分子質(zhì)量分布的測(cè)定 241
8.8.1 研究意義和方法 241
8.8.2 沉淀分級(jí)方法 242
8.8.3 柱上溶解分級(jí) 243
8.8.4 柱上梯度淋洗分級(jí) 243
8.8.5 凝膠滲透色譜分級(jí) 244
本章要點(diǎn) 246
習(xí)題 247
第9章 聚合物凝聚態(tài)結(jié)構(gòu) 248
9.1 聚合物結(jié)構(gòu)模型 248
9.1.1 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型 249
9.1.2 晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型 250
9.1.3 非晶態(tài)聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 252
9.2 聚合物品態(tài)結(jié)構(gòu) 253
9.2.1 結(jié)晶能力 253
9.2.2 結(jié)晶形態(tài) 255
9.2.3 晶體結(jié)構(gòu)參數(shù) 259
9.2.4 結(jié)晶過(guò)程 261
9.2.5 結(jié)晶速率 263
9.2.6 結(jié)晶度 268
9.2.7 熔融與熔點(diǎn) 270
9.2.8 晶態(tài)聚合物的熱處理 278
9.3 聚合物取向態(tài)結(jié)構(gòu) 279
9.3.1 取向態(tài)結(jié)構(gòu)層次、取向類型、機(jī)理和特點(diǎn) 279
9.3.2 聚合物的取向度 280
9.4 聚合物液晶態(tài)結(jié)構(gòu) 280
9.4.1 液晶分類及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 280
9.4.2 高分子液晶的流變性 281
9.5 聚合物多組分結(jié)構(gòu) 282
9.5.1 聚合物共混相容性 282
9.5.2 多組分聚合物的類型 283
9.5.3 高分子合金 283
9.5.4 聚合物填充劑與發(fā)泡劑結(jié)構(gòu) 284
本章要點(diǎn) 284
習(xí)題 285
第10章 聚合物材料學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)變及其分子運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ) 287
10.1 聚合物分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 287
10.1.1 運(yùn)動(dòng)主體和運(yùn)動(dòng)形式的多樣性 287
10.1.2 運(yùn)動(dòng)過(guò)程的時(shí)間依賴性 288
10.1.3 運(yùn)動(dòng)過(guò)程的溫度依賴性 289
10.2 聚合物的材料學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)變 290
10.2.1 非晶態(tài)聚合物 290
10.2.2 晶態(tài)聚合物 291
10.2.3 交聯(lián)聚合物 292
10.3 玻璃態(tài)與玻璃化轉(zhuǎn)變 293
10.3.1 玻璃態(tài)聚合物的性狀特點(diǎn) 293
10.3.2 玻璃化轉(zhuǎn)變理論 294
10.3.3 玻璃化溫度的影響因素 296
10.3.4 玻璃化溫度的測(cè)定 301
10.3.5 玻璃化溫度與熔點(diǎn) 302
10.3.6 次級(jí)轉(zhuǎn)變與物理老化 303
10.4 橡膠態(tài)與高彈性 305
10.4.1 橡膠態(tài)聚合物的特殊性能 305
10.4.2 高彈性的熱力學(xué)分析 306
10.4.3 橡膠的拉伸行為 307
10.4.4 熱塑性彈性體簡(jiǎn)介 308
10.4.5 高彈性聚合物的基本條件與性能改善 308
10.5 黏流態(tài)與流變學(xué)理論 310
10.5.1 黏性流動(dòng) 310
10.5.2 黏流溫度的影響因素 315
10.5.3 熔體黏度的影響因素 315
10.5.4 不同用途對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量及其分布的要求 320
10.5.5 熔體切黏度的測(cè)定 320
10.5.6 熔體的彈性行為 321
10.5.7 有關(guān)Tg、n和Tm的主要影響因素小結(jié) 324
本章要點(diǎn) 324
習(xí)題 326
第11章 聚合物材料學(xué)性能 327
11.1 材料性能的表征與量度 327
11.1.1 材料學(xué)主要性能概述 327
11.1.2 聚合物的材料學(xué)類別 329
11.2 聚合物的強(qiáng)度 330
11.2.1 聚合物的理論強(qiáng)度 330
11.2.2 聚合物實(shí)際強(qiáng)度的影響因素 331
11.3 聚合物的黏彈特性 333
11.3.1 蠕變與應(yīng)力松弛 333
11.3.2 彈性滯后與力學(xué)損耗 336
11.3.3 線性黏彈模型及其理論 337
11.3.4 時(shí)溫等效原理與時(shí)溫轉(zhuǎn)換 337
11.3.5 聚合物黏彈性的研究方法 338
11.4 屈服與強(qiáng)迫高彈性 339
11.4.1 聚合物的斷裂行為 339
11.4.2 塑性形變與強(qiáng)迫高彈性 340
11.4.3 聚合物的脆化 342
11.4.4 聚合物的拉伸和取向 343
11.5 聚合物的其他力學(xué)性能 345
11.5.1 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能 345
11.5.2 環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂 345
11.5.3 沖擊韌性 347
11.5.4 疲勞與壽命 347
11.5.5 形態(tài)記憶特性 348
本章要點(diǎn) 348
習(xí)題 348
第12章 聚合物的熱、電和光學(xué)性能 350
12.1 聚合物的熱性能 350
12.1.1 聚合物的耐熱性 350
12.1.2 聚合物的熱穩(wěn)定性 351
12.1.3 聚合物的導(dǎo)熱性 353
12.1.4 聚合物的熱膨賬 353
12.2 聚合物的電學(xué)特性 354
12.2.1 電導(dǎo)性能 354
12.2.2 介電性能 356
12.2.3 聚合物的電擊穿 360
12.2.4 聚合物的靜電現(xiàn)象 361
12.3 聚合物的光學(xué)性能 362
12.3.1 聚合物對(duì)光的折射和雙折射 362
12.3.2 聚合物對(duì)光線的反射 365
12.3.3 聚合物對(duì)光的吸收和透射 366
12.4 聚合物光電轉(zhuǎn)換性能 367
本章要點(diǎn) 368
習(xí)題 368
第13章 高分子化學(xué)與物理學(xué)前沿進(jìn)展 369
13.1 高分子化學(xué)與物理前沿研究領(lǐng)域 369
13.2 可控／活性自由基聚合反應(yīng) 369
13.2.1 可控／活性自由基聚合反應(yīng)原理 370
13.2.2 可逆終止白由基聚合 371
13.2.3 可逆加成斷鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合 372
13.2.4 原子轉(zhuǎn)移自由基聚合 373
13.3 人工器官用高分子材料 374
13.3.1 人工腎與血液透析 374
13.3.2 人工肺 376
13.4 碳納米管及其聚合物復(fù)合材料 376
13.5 靜電紡絲：聚合物納米材料研究和應(yīng)用之關(guān)鍵 378
13.6 聚合物納米材料 380
13.7 聚合物分析與研究方法進(jìn)展 382
13.7.1 紅外吸收光譜 382
13.7.2 X射線衍射 383
13.7.3 激光散射 383
13.7.4 質(zhì)譜與基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜 384
13.7.5 原子力顯微鏡 386
參考文獻(xiàn) 390
附錄 391
附錄1 高分子化學(xué)與物理重要術(shù)語(yǔ)解釋 391
附錄2 高分子化學(xué)與物理核心圖解 396
附錄3 重要聚合物簡(jiǎn)易鑒別方法 400