高分子物理教程PDF电子书下载

第1章　高分子科学与物理概论 1

1.1 高分子科学发展简史 5

1.2　高分子学科与其他学科体系的交融发展 7

1.3　高分子物理的研究内容 7

1.3.1　高分子物理的研究领域 8

1.3.2　高分子链的构型 8

1.3.3　高分子聚集态结构 10

1.3.5　高分子的性能 17

1.3.4 高分子的热转变与热性能 17

1.4　高分子物理学科的发展 19

1.4.1 高分子物理学科的应用 19

1.4.2　高分子物理学科的发展潜力 20

问题与思考 21

参考文献 21

第2章　高分子的统计理论 22

2.1　高分子链的统计理论 22

2.1.1　小分子的内旋转 22

2.1.2　高分子链的柔性 23

2.1.3　末端距和一维空间的无规行走 24

2.1.4　三维空间的无规行走和高斯链 26

2.1.5　高分子链尺寸的几何计算 27

2.2　交联橡胶结构的高弹性理论 28

2.2.1　孤立链的构象熵 28

2.2.2　交联结构的高弹性理论 29

2.3　高分子溶液的统计理论——Flory-Huggins格子模型理论 32

2.3.1　高分子溶液的混合熵 32

2.3.2　高分子溶液的混合热和混合自由能 34

2.3.3　偏微摩尔量 36

2.3.4　高分子稀溶液理论 38

2.3.5　交联橡胶的溶胀 44

2.4　共混物相容性热力学 47

2.5　标度理论简介 50

问题与思考 54

参考文献 54

3.1.2　高分子结构的特点 55

3.1.1　高分子结构的概念 55

3.1　高分子结构 55

第3章　高分子的链结构 55

3.1.3　高分子结构的分类 56

3.2　高分子链的化学结构 56

3.2.1　链结构单元的化学组成 56

3.2.2　键接结构 58

3.2.3　共聚物的结构 60

3.2.4　支化与交联 68

3.3.1　旋光异构 71

3.3　高分子链的构型 71

3.2.5　端基 71

3.3.2　几何异构 72

3.3.3　有规立构对聚合物物理性能的影响 73

3.4　高分子链的构象 74

3.4.1　高分子链的内旋转构象 74

3.4.2　高分子链的柔性 76

3.4.3　非晶相构象 78

3.4.4　晶相构象 78

3.5.1　常用的统计平均分子量 80

3.5　聚合物的分子量和分子量分布 80

3.5.2　分子量分布宽度 81

3.5.3　聚合物分子量分布函数 82

3.5.4　聚合物分子量的测定方法 84

3.5.5　聚合物分子量分布的测定方法 93

问题与思考 101

参考文献 102

4.1　高分子的结晶 103

4.1.1　高分子的凝聚状态 103

第4章　高分子的凝聚态结构 103

4.1.2　高分子相态类型 104

4.1.3　晶体 104

4.1.4　高分子晶体 105

4.1.5　高分子球晶的形变 111

4.1.6　取向结晶过程与表征 116

4.1.7　影响结晶过程的主要因素 118

4.2　晶体结构的研究方法 119

4.2.1　结构的复杂性及多重性 119

4.2.2　点群和空间群 119

4.2.3　晶胞和点阵 122

4.2.4　晶体对称性、晶系及晶体空间点阵形式 123

4.2.5　螺旋表示 128

4.2.6　高分子的充填和结晶 129

4.2.7　高聚物晶体结构分析方法 130

4.3　高分子非晶态与液晶态 134

4.3.1　高分子非晶态 134

4.3.2　结晶高聚物的力学状态 136

4.3.3　高分子液晶 137

4.4 高分子结晶过程及其研究方法 148

4.4.1 高分子结晶过程 149

4.4.2　高分子结晶过程的控制方法 149

4.5 高分子凝聚态结构与性能的关系 150

4.5.1　高分子间的结合力及其作用 150

4.5.2　高分子链结构键接方式与性能的关系 151

4.5.3　凝聚态结构与热性能的关系 151

4.5.4　凝聚态结构与力学性能的关系 151

问题与思考 153

参考文献 153

4.5.5　凝聚态结构与其他性能的关系 153

第5章　高分子界面物理 155

5.1　高分子表面物理性质 155

5.1.1　高分子的表面张力 155

5.1.2　多相体系的表面张力 159

5.1.3　共混体系的表面张力 159

5.1.4　高分子表面性质的计算 160

5.2　高分子界面物理性质 161

5.2.1　界面与界面张力 161

5.2.2　界面润湿与接触角 162

5.2.3　黏附功和内聚能 163

5.2.4　高分子表面与界面性质的影响因素 165

5.2.5　高分子体系界面热力学与扩散性质 166

5.2.6　高分子熔体毛细管流动界面的黏滑转变 170

5.3　高分子共混体系相界面形态与效应 174

5.3.1　共混物的相界面 174

5.3.2　界面增容效应 175

5.3.3　嵌段和接枝共聚物改善共混体系界面活性 176

5.3.5　高分子表面粘接性能 177

5.3.4　高分子共混体系界面相容性与力学性质的关系 177

5.4.1　液体表面张力的测定 178

5.4　表面与界面测定 178

5.4.2　高分子固体表面张力的测定 180

5.5　高聚物表面和界面多功能性 181

5.5.1　高聚物表面带电行为 181

5.5.2　表面导电性 182

5.5.3　切向电荷转移 182

5.6　高聚物－无机物多相体系界面物理 185

5.6.1　表面吸附 185

5.5.5　生物医学高聚物表面的研究 185

5.5.6　LB高聚物膜材料的研究 185

5.5.4　高聚物表面与界面的环境影响行为 185

5.6.2　聚合物与层状硅酸盐复合界面 186

附录1　常用数据表 187

附录2　文中聚合物缩写的注释 189

附录3　硅烷表面处理 189

问题与思考 190

参考文献 191

第6章　高聚物分子的动态行为 193

6.1　高分子的亚稳态结构 193

6.1.1　相态和相变 193

6.1.2　亚稳态和亚稳性 195

6.1.3　聚合物结晶的亚稳态 198

6.1.4　晶体尺寸对相稳定性的影响 201

6.1.5　聚合物液晶的亚稳性 202

6.1.6　聚合物共混体系的亚稳性 204

6.2　高分子的多晶型 205

6.2.1　特种高分子的晶型转化 206

6.2.2　特种高分子中的多晶型转化 206

6.2.3　外场诱导的亚稳晶相 208

6.2.4　拉伸诱导结晶的计算 210

6.3　高分子的延展性 211

6.3.1　分子取向方式 211

6.3.2　高聚物的取向机理 212

6.3.3　高聚物取向后的性能变化 212

6.3.4　双折射测分子总取向 212

6.3.5　分子结构和取向参数 217

6.3.6　小角光散射（SALS） 224

6.3.7　高分子链的柔性及主链键的内旋转 230

6.4　高分子的流变性 231

6.4.1　高分子溶液的流变性 231

6.4.2　流变学概念 232

6.4.3　液体的流变学类型 234

6.4.4　熔体高分子链形态模型 237

6.4.5　高聚物熔体的双对数流动曲线 238

6.4.6　影响高聚物熔体黏度的因素 239

6.4.7　高聚物熔体剪切流动的弹性行为 241

6.4.8　高聚物熔体的拉伸流动 242

6.5　高分子非线性黏弹性 244

6.5.1　高聚物的高弹性和黏弹性 244

6.5.2　高弹性 244

6.5.3　高弹形变的理论 245

6.6　高聚物的黏弹性 247

6.6.1　应力松弛现象 247

6.6.2　蠕变 248

6.6.3　影响高聚物蠕变的因素 250

6.6.4　时间－温度等效原理 251

6.6.5　玻尔兹曼叠加原理 252

6.6.6　动态变形下的滞后损耗 252

问题与思考 255

参考文献 255

第7章　高分子的性能 257

7.1　力学性能 257

7.1.1　高聚物的塑性和屈服 259

7.1.2　高弹性 265

7.1.3　黏弹性 266

7.2　光学性能 270

7.2.1　透明性 270

7.2.2　折射行为 271

7.2.3　反射和内反射 272

7.2.4　双折射 273

7.3　热学性能 273

7.3.1　高聚物的热稳定性和耐高温高聚物材料 274

7.3.2　高聚物的热膨胀 277

7.3.3　高聚物的热传导 279

7.4　电学性能 281

7.4.1　高聚物的导电性 282

7.4.2　高聚物的电击穿 286

7.4.3　高聚物的静电现象 288

7.4.4　电介质的极化和介电性 289

7.4.5　高聚物的介电性 292

7.5　其他性能 293

问题与思考 296

参考文献 297

第8章　高分子共混与复合材料 298

8.1　多相体系理论 298

8.1.1　聚合物－聚合物相容性理论 298

8.1.2　聚合物共混体系的形态结构 299

8.1.3　聚合物共混体系的流动行为 301

8.1.4　橡胶增韧高聚物的形变机理 302

8.2　高分子与液晶复合材料 305

8.2.1　原位成纤复合法 306

8.2.2　预成纤复合法 309

8.2.3　TLCP复合材料前景 310

8.3　高分子与无机复合材料 310

8.3.1　溶胶－凝胶技术 311

8.3.2　溶胶－凝胶法制备有机－无机复合材料 313

8.4　高分子共混与复合材料 316

8.4.1　高分子共混材料的玻璃化转变 316

8.4.2　热塑性硫化橡胶共混合材料 318

8.4.3　弹性体共混物 323

8.5　高分子纳米复合材料 325

8.5.1　纳米复合材料类型及纳米效应 326

8.5.2　纳米无机粒子的表面改性及分散处理 327

8.5.3　聚合物－层状硅酸盐纳米复合材料制备方法 329

8.5.4　高聚物塑料－纳米粒子复合材料的特性 331

8.5.5　纳米无机粒子在塑料高性能化中的应用实例 333

8.6 高分子纳米改性技术的应用和意义 335

8.6.1　现状与应用 335

8.6.2　纳米复合的重要意义 335

8.6.4　发展前景 336

8.6.3　多功能改性聚合物 336

问题与思考 337

参考文献 337

第9章　高分子材料的结构性能表征 340

9.1　高分子结构的表征 340

9.2　高分子研究的仪器分析方法 341

9.2.1　仪器和光源校正 341

9.2.2　误差分析 341

9.3　核磁共振谱方法 342

9.3.1　核磁共振基本原理 342

9.2.4　附件的影响 342

9.2.3　标准样品制备 342

9.3.2　核磁共振氢谱 345

9.3.3　核磁共振碳谱 349

9.4　高分辨核磁共振谱方法 353

9.4.1　同核二维NMR实验 353

9.4.2　聚乙烯结构测定 355

9.4.3　聚氯乙烯结构测定 361

9.5.1　基本原理 367

9.5　红外光谱方法 367

9.5.2　红外光谱与分子结构的关系 369

9.5.3　红外光谱的解析 372

9.6　凝胶渗透色谱（GPC） 372

9.6.1　基本原理 373

9.6.2　分子量校正 375

9.6.3　分子量及分子量分布的测定 376

9.7　热分析方法 377

9.7.1　热重法 378

9.7.2　差热分析 381

9.7.3　差示扫描量热法 382

9.8　X射线方法 385

9.8.1　前言 385

9.8.2　X射线研究聚合物及其复合材料 385

9.9　电子显微镜方法 390

9.9.1 电子显微镜的基本知识 390

9.9.2　扫描电子显微镜方法 392

9.9.3　实验方法 392

9.9.4　聚合物晶体形态测定 393

9.10　原子力显微镜 394

9.10.1　基本原理 394

9.10.2　AFM观察聚合物复合材料表面 395

9.11　X射线光电子能谱研究高聚物 396

9.11.1　XPS的基本原理 396

9.11.2　利用结合能及相对峰强度研究高聚物 401

9.11.3　XPS技术的应用 403

参考文献 409

问题与思考 409

第10章　高分子物理的发展方向 411

10.1　高分子物理与材料科学的发展 411

10.1.1　高分子科学学科 411

10.1.2　高分子物理学科及其发展 412

10.1.3　功能高分子与新材料研究 412

10.1.4　高分子科学发展特点 413

10.2　生物高分子物理及材料科学 413

10.2.1　天然高分子 413

10.2.2　DNA的结构 415

10.2.3　DNA双螺旋与纳米技术 418

10.3.1　高分子聚合物的有序相分离结构 420

10.3.2　嵌段共聚物共混形成超晶格有序结构 420

10.3 高分子信息化材料物理科学 420

10.4　新型高分子复合材料科学 422

10.4.1　界面间聚合物 422

10.4.2 高分子建材 423

10.4.3　聚合物－无机纳米复合材料 424

10.4.4　多层膜和单层薄膜表面组装的物理特征 426

10.4.5　食品高分子 428

10.5.2　医药用高分子 429

10.5 高分子物理前沿课题与展望 429

10.5.1　功能高分子 429

10.5.3　天然高分子 430

10.5.4　高分子－纳米复合材料 430

10.5.5　聚合物高分子复合材料电子与光子学 430

10.5.6　高分子智能材料 431

10.5.7　高分子仿生学与表面自洁特性 432

问题与思考 433

参考文献 433