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第1章 高分子链的结构 1

1.1 高分子链的近程结构 3

1.1.1 高分子链的化学组成 3

1.1.2 侧基与端基 5

1.1.3 支化、交联、互穿网络与梯型高分子 5

1.1.4 均聚物的键接结构 9

1.1.5 共聚物的键接结构 11

1.1.6 高分子链的构型 12

1.2 高分子链的远程结构 15

1.2.1 单键的内旋转和构象 16

1.2.2 高分子链的柔性及评价 22

1.2.3 影响高分子链柔性的结构因素 25

1.2.4 高分子链的构象统计 28

1.2.5 高分子链的均方旋转半径 35

1.2.6 蠕虫状链 36

参考文献 38

习题与思考题 38

2.1 高聚物分子间的作用力 39

第2章 高分子的凝聚态结构 39

2.1.1 范德华力和氢键 40

2.1.2 内聚能密度 42

2.2 高聚物结晶态 44

2.2.1 高聚物的结晶能力与结构的关系 44

2.2.2 晶体结构的基本概念 47

2.2.3 结晶高聚物中的晶体结构 51

2.2.4 高聚物的结晶形态 59

2.2.5 部分结晶高聚物的结构模型及结晶度 70

2.2.6 高聚物的结晶动力学 78

2.3 高聚物的非晶态结构 91

2.4 高聚物的取向态结构 94

2.4.1 高聚物的取向和取向机理 94

2.4.2 高聚物的取向方式与应用 97

2.4.3 取向度及其测试 99

2.5 高聚物的液晶结构 103

2.5.1 概述 103

2.5.2 高分子液晶的化学结构与液晶行为 107

2.5.3 高分子液晶的表征 114

2.6 共混高聚物的织态结构 116

2.6.1 共混高聚物的分类 116

2.6.2 共混高聚物的相容性 118

2.6.3 共混高聚物的织态结构 120

2.6.4 共混高聚物结构对制品性能的影响 124

参考文献 125

习题与思考题 125

第3章 高分子溶液 127

3.1 高聚物的溶解 128

3.1.1 高聚物的溶解过程 128

3.1.2 高聚物溶解的热力学解释 129

3.1.3 溶剂的选择原则 130

3.1.4 高分子链在溶液中的分子构象与尺寸 138

3.2 柔性链高分子溶液热力学 141

3.2.1 Flory-Huggins 高分子溶液似晶格模型理论 142

3.2.2 Flory-Krigbaum 高分子稀溶液理论 149

3.3.1 渗透压与相平衡 151

3.3 高分子溶液的相平衡 151

3.3.2 相分离热力学 154

3.4 高分子浓溶液 163

3.4.1 高聚物的增塑 163

3.4.2 凝胶与冻胶 166

3.4.3 纺丝液与涂料 171

3.5 聚电解质溶液 172

3.5.1 概述 172

3.5.2 性质 175

参考文献 177

习题与思考题 177

第4章 高聚物相对分子质量及其分布的测定 179

4.1 高聚物相对分子质量的测定 179

4.1.1 高聚物相对分子质量的统计意义 179

4.1.2 高聚物相对分子质量测定方法概述 183

4.1.3 端基分析法 184

4.1.4 沸点升高和冰点降低法 185

4.1.5 膜渗透压法 186

4.1.6 气相渗透压法 188

4.1.7 黏度法 189

4.1.8 超速离心沉降法 196

4.1.9 光散射法 198

4.2 高聚物相对分子质量分布的测定 202

4.2.1 利用溶解度分级的原理——高分子溶液的相分离 202

4.2.2 分级方法 205

4.2.3 凝胶渗透色谱法 209

4.3.1 凝胶渗透色谱技术的新进展 217

4.3 凝胶渗透色谱技术的新进展及在其他方面的应用 217

4.3.2 凝胶渗透色谱技术在其他方面的应用 221

4.4 激光质谱(MALDI-TOF-MS)和电喷雾质谱(ESI-MS)法高聚物分子量的直接测定 227

4.4.1 激光质谱(MALDI-TOF-MS)直接测定高聚物分子量的原理 228

4.4.2 仪器构造 233

4.4.3 电喷雾质谱(ESI-MS)直接测定高聚物分子量的原理 233

参考文献 235

习题与思考题 236

5.1.1 高聚物的分子运动的特点 238

第5章 高聚物的松弛与转变 238

5.1 高聚物分子运动与力学状态 238

5.1.2 高聚物的力学状态 242

5.2 高聚物的次级松弛 247

5.3 高聚物的玻璃化转变及其影响因素 250

5.3.1 高聚物的玻璃化转变及其多维性 250

5.3.2 高聚物的玻璃化转变理论 253

5.3.3 影响玻璃化温度的因素 263

5.4 结晶高聚物的熔融 282

5.4.1 结晶高聚物的熔融与熔点 282

5.4.2 高分子链结构与热力学熔点的关系 285

5.4.3 组分和共聚的稀释效应对熔点的影响 291

5.4.4 其他条件对高聚物熔点的影响 293

5.5 高聚物的黏流态转变及其影响因素 295

5.5.1 高聚物黏性流动的机理 295

5.5.2 影响高聚物流动温度的因素 296

参考文献 298

习题与思考题 299

第6章 高聚物的高弹性 300

6.1 表征材料形变性能的基本物理量 302

6.2 橡胶高弹性的热力学分析及实验评价 304

6.2.1 橡胶高弹形变的分子运动机理及高弹性特点 304

6.2.2 橡胶高弹性的热力学分析 306

6.2.3 橡胶高弹性热力学理论的实验评价 308

6.3 橡胶高弹性的统计热力学理论及实验评价、修正和应用 311

6.3.1 橡胶高弹性的统计热力学分析 311

6.3.2 橡胶高弹性统计热力学理论的实验评价、修正和应用 316

6.4 影响橡胶高弹性的结构因素 324

6.4.1 柔性高分子链结构 325

6.4.2 高分子链间适当的交联 325

6.4.3 橡胶类高聚物应具有足够高的相对分子质量 326

6.4.4 结晶的影响 326

6.4.5 结构与使用温度 327

6.5 热塑性弹性体简介 331

6.5.1 热塑性弹性体的一般概念 331

6.5.2 热塑性弹性体的结构 332

6.5.3 热塑性弹性体的物理性能 337

6.5.4 热塑性弹性体的力学性能 340

参考文献 342

习题与思考题 343

第7章 高聚物的线性黏弹性 345

7.1 黏弹性力学现象 345

7.1.1 静态黏弹性——蠕变现象和应力松弛 346

7.1.2 动态黏弹性——滞后现象和力学损耗 360

7.2.1 玻尔兹曼叠加原理 361

7.1.3 动态黏弹性参数 365

7.2 线性黏弹性的数学描述 369

7.2.2 线性黏弹性的唯象理论——力学模型 374

7.2.3 广义力学模型与松弛时间和推迟时间分布 381

7.3 高聚物黏弹性同温度、时间或频率的关系 390

7.3.1 静态黏弹性与温度、时间的关系 391

7.3.2 动态黏弹性与温度、频率的关系 400

7.3.3 时-温等效与转换 404

7.4.1 高聚物结构的影响 413

7.4 影响高聚物黏弹性的主要因素 413

7.4.2 其他外界因素的影响 419

7.5 高聚物动态黏弹性的实验研究方法及应用 421

7.5.1 自由振动法 421

7.5.2 强迫共振法——振簧法 423

7.5.3 强迫非共振法——动态黏弹仪 424

7.5.4 声波传播法 425

7.5.5 动态力学分析应用举例 426

参考文献 435

习题与思考题 436

第8章 高聚物的强度与破坏 438

8.1 表征高聚物强度性能的基本物理量 438

8.1.1 高聚物的强度 438

8.1.2 高聚物的冲击韧性 441

8.1.3 高聚物的疲劳极限与疲劳寿命 443

8.2 高聚物的拉伸应力-应变行为 444

8.2.1 高聚物拉伸应力-应变曲线的类型 444

8.2.2 温度和应变速率对高聚物拉伸应力-应变行为的影响 446

8.2.3 高聚物的拉伸应力-应变曲线及细颈形成的 Considere 作图判据 448

8.3 高聚物的塑性与屈服 450

8.3.1 高聚物的屈服过程及特征 450

8.3.2 屈服判据 455

8.3.3 高聚物屈服的微观解释 456

8.3.4 拉伸过程中高聚物结构的变化 460

8.4 高聚物的断裂和强度 467

8.4.1 断裂模式及其力学参数 467

8.4.2 脆性断裂和韧性断裂 468

8.4.3 银纹与银纹损伤和断裂 472

8.4.4 高聚物的理论强度和实际强度 478

8.4.5 高聚物的冲击破坏 494

8.5 影响高聚物强度和韧性的因素 499

8.5.1 化学结构的影响 500

8.5.2 相对分子质量的影响 501

8.5.3 交联的影响 502

8.5.4 凝聚态结构的影响 503

8.5.5 受力环境的影响 516

8.6 高聚物其他断裂模式概述 520

8.6.1 疲劳断裂 521

8.6.2 蠕变断裂 522

8.6.3 环境应力开裂 523

8.6.4 磨损磨耗 524

参考文献 524

习题与思考题 525

第9章 高聚物熔体的流变性 526

9.1.1 流动方式 527

9.1 流变学的基本概念 527

9.1.2 流体的基本流变性——剪切流动 529

9.2 高聚物熔体剪切流动的非牛顿性特征 534

9.2.1 高聚物熔体的流动曲线 535

9.2.2 高聚物熔体假塑性流动曲线的解释 538

9.3 高聚物熔体切黏度测定方法 539

9.3.1 落球式黏度计 539

9.3.2 毛细管黏度计 541

9.3.3 转动黏度计 545

9.3.4 工业用黏度计 546

9.4 影响高聚物熔体切黏度的因素 547

9.4.1 高聚物分子结构对熔体切黏度的影响 547

9.4.2 熔体结构 552

9.4.3 加工条件对高聚物熔体切黏度的影响 553

9.4.4 共混物的组成 559

9.4.5 添加剂 561

9.5 高聚物熔体在管道中的流动 562

9.5.2 狭缝通道中的流动 563

9.5.1 等截面圆形管道中的流动 563

9.5.3 锥形通道中的流动 567

9.6 高聚物熔体的弹性表现 569

9.6.1 熔体的黏弹性 569

9.6.2 法向应力效应 571

9.6.3 挤出物胀大 574

9.6.4 不稳定流动 576

9.7 拉伸流动和拉伸黏度 579

习题与思考题 581

参考文献 581

第10章 高聚物的电学、热学和光学性能 583

10.1 高聚物的介电性能 583

10.1.1 外电场中电介质的极化 584

10.1.2 电介质极化的分子机理 586

10.1.3 介电系数与分子极化率的关系 589

10.1.4 介电损耗 590

10.1.5 高聚物电介质结构与介电性能的关系 592

10.2.1 电场频率的影响 596

1O.2 影响高聚物电介质介电性能的主要外界因素 596

10.2.2 温度的影响 600

10.2.3 增塑剂的影响 603

10.2.4 杂质的影响 604

10.2.5 高聚物驻极体和热释电流法(TSC)——高聚物热释电流的介电松弛谱 606

10.3 高聚物电绝缘体 608

10.3.1 高聚物的电绝缘性 608

10.3.2 高聚物电绝缘性的基本特点 610

10.4 高聚物的介电击穿 613

10.5 高聚物的静电作用 617

10.5.1 静电的产生和起电机理 617

10.5.2 静电的危害和消除 619

10.6 高聚物半导体和导体 621

10.6.1 高聚物半导体和导体的分类 621

10.6.2 高聚物半导体和导体中的载流子 628

10.6.3 本征型高聚物半导体和导体的导电机制 635

10.6.4 本征型高聚物半导体和导体及其掺杂体系的凝聚态结构 637

10.6.5 提高高聚物导体的电导率的研究方向 638

10.7 高聚物的热性能 639

10.7.1 热容 639

10.7.2 高聚物的热传导 641

10.7.3 高聚物的热膨胀 644

10.7.4 热稳定性和耐高温的高聚物 647

10.8 高聚物的光学性质 665

10.8.1 光的折射与非线性 665

10.8.2 光的吸收与反射 670

参考文献 673

习题与思考题 674

第11章 高聚物的分析与测试技术 675

11.1 概述 675

11.2 质谱法 680

11.2.1 质谱法的基本原理 680

11.2.2 质谱图 682

11.2.3 质谱仪的联用技术 683

11.2.4 质谱法在高聚物中的应用 684

11.3.1 气相色谱 687

11.3 气相色谱法 687

11.3.2 裂解气相色谱 689

11.3.3 反气相色谱法 690

11.3.4 气相色谱的应用 691

11.4 红外光谱 693

11.4.1 红外光谱法的基本原理 694

11.4.2 红外光谱的特征区、指纹区和八个重要的区段 695

11.4.3 红外光谱仪 696

11.4.4 红外光谱在高聚物研究中的应用 698

11.5 核磁共振法 701

11.5.1 核磁共振的原理 702

11.5.2 核磁共振仪 704

11.5.3 核磁共振谱 705

11.5.4 NMR 在高聚物研究中的应用 709

11.6 显微分析技术 714

11.6.1 光学显微镜 714

11.6.2 电子显微镜技术 718

11.6.3 原子力显微镜简介 725

11.7.1 X 射线的产生 727

11.7 X 射线衍射法 727

11.7.2 X 射线研究晶体结构的原理 728

11.7.3 X 射线的研究方法 729

11.7.4 X 射线衍射法在高聚物中的应用 733

11.7.5 小角 X 射线散射法 736

11.8 热分析 737

11.8.1 差热分析和差示扫描量热分析 738

11.8.2 热重法 744

参考文献 746

习题与思考题 747