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上篇 结构与分子运动篇 3

第1章 绪论 3

第1节 高分子材料的分类和命名 4

1.1高分子材料的分类 4

1.2高分子材料的命名 6

第2节 高分子材料的主要结构特点 7

2.1巨大的分子量 7

2.2独特的分子几何形状 8

2.3结构的多分散性和多尺度性 10

2.4凝聚态结构的特点及材料的软物质特性 11

第3节 高分子物理学发展简史 12

思考题及习题 15

参考文献 15

第2章 高分子的链结构 17

第1节 高分子链的近程结构 17

1.1结构单元的化学组成 17

1.2结构单元的键接异构 24

1.3结构单元的立体构型 28

1.4分子链的支化与交联 32

第2节 高分子链的远程结构 36

2.1分子链的内旋转构象 37

2.2分子链的柔顺性及其表征 40

2.3影响分子链柔顺性的结构因素 44

第3节 高分子链的构象统计 48

3.1均方末端距的几何计算法 49

3.2均方末端距的统计算法 52

3.3等效自由连接链的均方末端距及其讨论 54

3.4关于柔顺性定量表征的小结 58

3.5蠕虫状分子链模型 59

物理量符号一览表 61

思考题及习题 63

参考文献 64

第3章 高分子材料的凝聚态结构 65

第1节 高分子间作用力和内聚能密度 65

1.1静电相互作用 66

1.2氢键 67

1.3分子间配键作用 68

1.4憎水相互作用 68

1.5内聚能密度 69

第2节 高分子材料的结晶态结构 70

2.1高分子晶体结构的特点 70

2.2晶体中高分子链的构象 72

2.3高分子材料的结晶形态 74

2.4结晶高分子的结构模型 78

2.5结晶度的计算和测量 81

2.6高分子材料的结晶过程 84

2.7影响高分子材料结晶的因素 86

2.8结晶聚合物的熔融 89

第3节 高分子材料的非晶态结构 93

3.1高分子材料的非晶态 93

3.2非晶高分子材料的结构模型 94

第4节 高分子材料的取向态结构 32

4.1取向态和取向结构单元 96

4.2取向方式 32

4.3取向度定义及测量方法 98

第5节 高分子材料的液晶态结构 99

5.1液晶态及其分类 99

5.2高分子液晶的结构及性能特点 102

第6节 多相高分子材料的织态结构 105

6.1高分子共聚物的织态结构 105

6.2高分子共混物的织态结构 107

6.3填充改性高分子材料的织态结构 108

第7节 高分子材料的软物质特性和多尺度性 110

7.1软物质概念和高分子材料的软物质特性 110

7.2高分子材料的时空多尺度性 117

附录 一些常见聚合物的晶胞结构数据 119

物理量符号一览表 121

思考题及习题 122

参考文献 124

第4章 高分子运动及高分子材料的力学状态 125

第1节 高分子运动的特点 125

1.1运动单元和运动模式的多重性 125

1.2分子运动的时间依赖性 127

1.3分子运动的温度依赖性 128

第2节 高分子材料的力学状态及转变 128

2.1非晶态线形高分子材料的力学状态及转变 129

2.2结晶高分子材料的力学状态及转变 130

2.3交联高分子材料的力学状态及转变 132

第3节 高分子材料的玻璃化转变 133

3.1玻璃化转变温度的测量及其意义 133

3.2玻璃化转变的理论分析 139

3.3影响玻璃化转变的因素 149

第4节 玻璃态和结晶态高分子材料的次级转变 164

4.1研究次级转变的方法 164

4.2玻璃态高分子材料的次级转变 165

4.3结晶高分子材料的次级转变 167

第5节 高分子材料的黏流转变 168

5.1黏流转变及分子运动特征 168

5.2影响黏流转变温度的因素 168

附录 常见高分子材料的玻璃化转变温度 169

物理量符号一览表 175

思考题及习题 176

参考文献 177

下篇 材料性能与功能篇 181

第5章 高分子材料的高弹性和黏弹性 181

第1节 描述力学性能的基本物理量 181

1.1形变与应力 181

1.2简单剪切形变 182

1.3均匀拉伸形变 182

1.4体积压缩或膨胀 183

第2节 高弹形变的特点及理论分析 184

2.1高弹形变的特点 184

2.2平衡态高弹形变的热力学分析 184

2.3高弹形变的分子理论 186

2.4高弹形变的唯象理论 190

第3节 线性黏弹性现象及其数学描述 192

3.1应力松弛现象，Maxwell模型 192

3.2蠕变和蠕变恢复现象，Kelvin模型 194

3.3复杂黏弹性模型 197

3.4动态力学松弛现象 201

第4节 影响黏弹性的主要因素 205

4.1影响应力松弛与蠕变的主要因素 206

4.2影响动态力学性能的主要因素 207

4.3次级转变与低温黏弹性 211

第5节 叠加原理及其应用 212

5.1时温等效原理 212

5.2 Boltzmann叠加原理 215

5.3松弛时间谱和推迟时间谱 216

物理量符号一览表 217

思考题及习题 218

参考文献 219

第6章 高分子材料的力学强度及破坏 221

第1节 高分子材料的应力-应变特性 221

1.1应力-应变曲线及其类型 221

1.2影响应力-应变行为的外部因素 225

1.3关于屈服变形的讨论 227

1.4强迫高弹形变与“冷拉伸” 229

第2节 高分子材料的破坏和强度 232

2.1宏观破坏方式 232

2.2关于断裂过程的讨论 235

2.3高分子材料的强度 239

2.4高分子材料的增强改性 243

第3节 聚合物断裂力学 249

3.1线弹性断裂力学 249

3.2弹塑性断裂理论，J积分 251

第4节 高分子材料的抗冲击性能和增韧改性 253

4.1抗冲击强度 253

4.2影响抗冲击性能的因素 255

4.3高分子材料的增韧改性 257

物理量符号一览表 266

思考题及习题 267

参考文献 269

第7章 高分子溶液性质及应用 271

第1节 高分子材料的溶解和溶胀 272

1.1高分子材料溶解过程的特点 272

1.2溶剂选择的主要原则 272

1.3溶解度参数的实验测量和理论计算 275

1.4交联聚合物的平衡溶胀 278

第2节 柔性链高分子稀溶液的热力学性质 278

2.1理想溶液的热力学性质 278

2.2 Flory-Huggins稀溶液理论 280

2.3高分子溶液的“理想状态”——θ状态 284

2.4 Flory-Krigbaum稀溶液理论简介 286

第3节 聚合物平均分子量、分子量分布及测量方法 289

3.1平均分子量及分子量分布定义 289

3.2膜渗透压法测数均分子量 292

3.3光散射法测重均分子量 295

3.4黏度法测黏均分子量 298

3.5相分离原理及聚合物按分子量的分级 301

3.6凝胶渗透色谱法测分子量及分布 303

3.7溶胀平衡法测交联聚合物的网链平均分子量 306

第4节 关于高分子亚浓溶液的讨论 307

4.1稀溶液与浓溶液的分界浓度——接触浓度 307

4.2亚浓溶液的渗透压 309

4.3关联长度及链滴概念的提出 312

第5节 关于高分子浓溶液的讨论 314

5.1亚浓溶液和浓溶液的分界浓度——缠结浓度 314

5.2分子链串滴模型和“长程缠结”概念 315

5.3缠结高分子的模型化——蠕动模型 319

第6节 关于高分子共混体系的讨论 322

6.1高分子-高分子共混热力学 322

6.2关于吸热混合过程中相容性的讨论 325

6.3相图与相分离 328

物理量符号一览表 334

思考题及习题 337

参考文献 338

第8章 高分子液体的流变性 340

第1节 高分子液体的奇异流变性和流动机理 340

1.1奇异的流变性质 340

1.2高分子黏流态特征及流动机理 343

第2节 高分子液体的基本流变性质 344

2.1基本物理量与基本流变函数 344

2.2假塑性流体的流动规律 348

2.3关于“剪切变稀”和熔体弹性的说明 351

第3节 关于高分子液体黏弹性的讨论 351

3.1影响剪切黏度的主要因素 351

3.2高分子液体弹性效应的描述 360

第4节 剪切黏度的测量方法 364

4.1毛细管型流变仪测量表观剪切黏度 364

4.2恒速型双毛细管流变仪简介 368

4.3锥-板型转子流变仪简介 369

4.4落球式黏度计的测量原理 372

第5节 高分子熔体流动不稳定性 373

5.1挤出过程中的畸变和熔体破裂行为 373

5.2纺丝成型过程中的拉伸共振现象 381

物理量符号一览表 383

思考题及习题 384

参考文献 385

第9章 高分子材料的热学性能 387

第1节 高分子材料的耐热性 387

1.1表征耐热性的物理量 388

1.2高分子材料的热降解特性 392

1.3影响热稳定性的因素及提高耐热性的方法 395

第2节 高分子材料的耐寒性 404

2.1表征耐寒性的物理量 405

2.2影响橡胶耐寒性的因素及提高耐寒性的措施 406

第3节 高分子材料的热传导与热膨胀 410

3.1高分子材料的热传导 410

3.2高分子材料的热膨胀 412

物理量符号一览表 413

思考题及习题 414

参考文献 414

第10章 高分子材料的电学性能和光学性能 416

第1节 高分子材料的电学性能 416

1.1高分子材料的极化和介电性能 416

1.2高分子材料的电绝缘性和静电特性 424

1.3高分子材料的导电性能和导电高分子材料 427

第2节 高分子材料的光学性能 435

2.1共轭有机材料的光致发光现象 435

2.2共轭有机材料的电致发光现象 440

2.3光伏打效应与有机聚合物太阳能电池 451

2.4聚合物的几何光学性能 455

物理量符号一览表 458

思考题及习题 459

参考文献 460

附录 462

主题词索引 462

重要物理常数 471

单位换算 471