普通高等教育“十二五”规划教材 高分子化学与物理学教程PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1高分子概论 1

1.1.1高分子化合物的特点 1

1.1.2大分子结构式与聚合反应式的书面表达 2

1.2高分子化合物的分类与命名 5

1.2.1高分子化合物的分类 5

1.2.2高分子化合物的命名 6

1.3聚合度、相对分子质量及其分布 8

1.3.1聚合度 8

1.3.2相对分子质量 9

1.3.3相对分子质量分布 12

1.4聚合反应的分类 13

1.4.1按单体类型和有无小分子副产物生成分类 13

1.4.2按照聚合反应机理分类 13

1.5高分子物理学概论 14

1.5.1聚合物的结构与性能特点 14

1.5.2结构与性能相关性原理 16

1.6高分子科学的范畴与发展史 16

1.6.1高分子科学的范畴 17

1.6.2高分子科学发展简史 17

高分子科学人物传记——诺贝尔化学奖获得者、高分子科学奠基人：H.Staudinger（1881—1965年） 19

本章要点 20

习题 20

第2章 逐步聚合反应 22

2.1逐步聚合反应单体 23

2.1.1线型缩聚反应单体类型 23

2.1.2单体的聚合反应活性 23

2.2线型缩聚反应平衡与动力学 24

2.2.1线型缩聚反应平衡常数 24

2.2.2反应程度与聚合度 25

2.2.3聚合度与平衡常数的关系 27

2.2.4缩聚反应副反应 29

2.2.5线型平衡缩聚反应动力学 30

2.3线型平衡缩聚反应的相对分子质量控制及其分布 34

2.3.1控制相对分子质量的方法 35

2.3.2相对分子质量分布 37

2.3.3线型平衡缩聚反应影响因素 39

2.3.4获得高相对分子质量缩聚物的基本条件 41

2.3.5逐步聚合反应的特点 42

2.4体型缩聚反应 43

2.4.1体型缩聚反应特点 44

2.4.2凝胶点的计算 44

2.5不平衡缩聚 47

2.5.1逐步加成聚合——聚氨酯 47

2.5.2逐步开环聚合——环氧树脂 48

2.5.3环化缩聚——聚酰亚胺与耐高温聚合物 49

2.6缩聚反应方法 50

2.6.1熔融缩聚 50

2.6.2溶液缩聚 51

2.6.3界面缩聚 51

2.6.4固相缩聚 52

2.7重要缩聚物 53

2.7.1聚对苯二甲酸乙二醇酯——涤纶 53

2.7.2聚酰胺——尼龙 54

2.7.3聚碳酸酯 55

2.7.4全芳聚酰胺——液晶高分子 55

高分子科学人物传记——诺贝尔化学奖获得者、高分子科学的开拓者：P.J.Flory（1910—1985年） 56

本章要点 57

习题 57

第3章 自由基聚合反应 59

3.1连锁聚合反应单体与热力学 59

3.1.1连锁聚合单体 59

3.1.2取代基的电负性和共轭性与聚合反应类型 60

3.1.3连锁聚合反应热力学 61

3.2自由基聚合反应历程 65

3.2.1自由基产生方式与活性 65

3.2.2自由基聚合基元反应 66

3.2.3自由基聚合反应的特点 67

3.2.4引发剂和引发反应 68

3.3聚合反应速率与聚合度 72

3.3.1聚合反应历程 73

3.3.2聚合反应初期动力学 73

3.3.3动力学方程的实验证据 75

3.3.4速率常数 75

3.3.5聚合度 76

3.4链转移反应 79

3.4.1向单体转移 79

3.4.2向引发剂转移 80

3.4.3向溶剂转移 80

3.4.4向链转移剂转移与相对分子质量的调节 82

3.4.5向大分子转移 82

3.4.6温度的影响 83

3.5自动加速过程、阻聚与缓聚 83

3.5.1自动加速过程的实验现象 83

3.5.2自动加速过程产生的原因和结果 83

3.5.3不同聚合类型的自动加速过程 85

3.5.4聚合反应速率的类型及控制 86

3.5.5阻聚和缓聚 86

3.6相对分子质量控制、分布及其影响因素 88

3.6.1相对分子质量的控制及影响因素 88

3.6.2相对分子质量分布 90

3.6.3自由基聚合物分散度增加的原因 91

3.6.4速率常数的测定和计算 91

3.7自由基聚合实施方法 92

3.7.1本体聚合 93

3.7.2溶液聚合 93

3.7.3悬浮聚合 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有机玻璃板材 103

3.8.5聚丙烯腈 103

高分子小常识——通用塑料和工程塑料 104

本章要点 105

习题 105

第4章 自由基共聚合反应 107

4.1二元共聚物组成微分方程 108

4.1.1二元共聚物组成方程的推导 109

4.1.2二元共聚物组成方程的摩尔分数式 110

4.2二元共聚物组成曲线 111

4.2.1恒比共聚（r1 =r2 =1） 111

4.2.2交替共聚（r1=r2=0）与接近交替共聚 112

4.2.3有恒比点共聚（r1 ＜1，r2＜1） 113

4.2.4无恒比点共聚（r1 ＞1，r2＜1） 115

4.2.5嵌段或混均共聚（r1＞1，r2＞1） 116

4.3共聚物组成控制 116

4.3.1共聚物组成控制 116

4.3.2共聚物组成与转化率的关系 117

4.3.3共聚物组成控制方法 117

4.4竞聚率的影响因素与测定 118

4.4.1竞聚率的影响因素 118

4.4.2竞聚率的测定 118

4.5单体活性与自由基活性 118

4.5.1单体的相对活性 119

4.5.2自由基的相对活性 119

4.5.3单体均聚反应的速率常数 120

4.5.4 Q-e概念和Q-e方程 120

4.6多元共聚简介 122

本章要点 122

习题 122

第5章 离子型聚合与配位聚合反应 124

5.1阴离子聚合 124

5.1.1阴离子聚合单体和引发剂 124

5.1.2阴离子聚合反应机理 125

5.1.3阴离子聚合反应动力学 128

5.1.4阴离子聚合反应的影响因素 129

5.1.5阴离子聚合物的结构规整性 131

5.1.6阴离子聚合反应的特点 131

5.1.7阴离子聚合特例 132

5.2阳离子聚合 134

5.2.1阳离子聚合单体和引发剂 135

5.2.2阳离子聚合反应机理 135

5.2.3阳离子聚合的影响因素 137

5.3配位聚合 139

5.3.1配位聚合和定向聚合 139

5.3.2聚合物的立构规整性 140

5.3.3配位聚合引发剂 141

5.3.4丙烯的配位阴离子聚合机理 142

5.3.5共轭二烯烃的配位阴离子聚合 144

5.4各种连锁聚合反应的特点比较 145

高分子小常识——乙丙橡胶 146

高分子科学人物传记——诺贝尔化学奖获得者、配位聚合的开创者：Ziegler和Natta 146

本章要点 147

习题 147

第6章 聚合物化学反应与功能化 149

6.1聚合物化学反应的特点和影响因素 149

6.1.1聚合物化学反应的特点 149

6.1.2聚合物化学反应的影响因素 149

6.2聚合物侧基反应 151

6.2.1纤维素的化学转化 151

6.2.2聚乙烯醇和维尼纶 153

6.2.3聚丙烯酰胺 153

6.3聚合物主链反应 153

6.3.1接枝 154

6.3.2扩链 154

6.3.3交联 155

6.4聚合物的降解、分解与老化 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聚合物的可燃性与阻燃 163

6.5功能高分子 165

6.5.1功能高分子的内涵与分类 165

6.5.2特殊化学功能高分子 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

高分子科学人物传记——诺贝尔化学奖获得者、多肽固相合成法的先驱：R.B.Merrifield 180

本章要点 181

习题 181

第7章 聚合物分子链结构 182

7.1分子链近程结构 182

7.1.1结构单元的化学组成与连接方式 182

7.1.2结构异构与立体异构 183

7.1.3共聚物序列结构 185

7.2分子链远程结构 187

7.2.1相对分子质量 187

7.2.2分子链的交联 187

7.2.3分子链的末端基 188

7.3构象与构象统计 189

7.3.1 σ键的内旋转运动 189

7.3.2构象统计 190

7.4分子链的柔性 192

7.4.1分子链柔性的影响因素 192

7.4.2分子链的结构参数 195

7.4.3分子链结构参数的计算 196

7.4.4分子链柔性的表征 201

7.4.5外力作用下的分子链柔性 203

7.4.6分子链结构参数的测定与计算 204

本章要点 205

习题 205

第8章 高分子溶液、相对分子质量及其分布 207

8.1分子间力、内聚能与溶度参数 207

8.1.1分子间力与内聚能 207

8.1.2内聚能密度与溶度参数 209

8.1.3聚合物溶度参数的理论计算与测定 209

8.2聚合物的溶解过程 210

8.2.1非晶态聚合物的溶解 210

8.2.2晶态聚合物的溶解 211

8.3高分子溶液热力学 212

8.3.1理想溶液与聚合物溶液 212

8.3.2 Flory-Huggins溶液理论 213

8.3.3 Flory-Krigbaum稀溶液理论 219

8.3.4聚合物溶解的热力学条件 220

8.4溶剂选择与临界溶解条件 223

8.4.1溶剂分类及其溶度参数 223

8.4.2溶剂选择原则 224

8.4.3溶剂化作用规则 227

8.4.4临界溶解条件 228

8.5聚合物浓溶液 230

8.5.1类型和特征 230

8.5.2增塑与共混 230

8.5.3纺丝液、涂料和胶黏剂 232

8.5.4凝胶、溶胶和聚电解质溶液 233

8.6数均和重均相对分子质量测定 234

8.6.1端基分析、沸点升高和冰点降低法 234

8.6.2渗透压法 234

8.7黏均相对分子质量测定 237

8.7.1基本原理 237

8.7.2仪器与操作 237

8.7.3结果处理 238

8.7.4注意要点 240

8.7.5分子链在不同溶剂中的形态 241

8.8相对分子质量分布的测定 241

8.8.1研究意义和方法 241

8.8.2沉淀分级方法 242

8.8.3柱上溶解分级 243

8.8.4柱上梯度淋洗分级 243

8.8.5凝胶渗透色谱分级 244

本章要点 246

习题 247

第9章 聚合物凝聚态结构 248

9.1聚合物结构模型 248

9.1.1非晶态结构模型 249

9.1.2晶态结构模型 250

9.1.3非晶态聚合物的结构特点 252

9.2聚合物晶态结构 253

9.2.1结晶能力 253

9.2.2结晶形态 255

9.2.3晶体结构参数 259

9.2.4结晶过程 261

9.2.5结晶速率 263

9.2.6结晶度 268

9.2.7熔融与熔点 270

9.2.8晶态聚合物的热处理 278

9.3聚合物取向态结构 279

9.3.1取向态结构层次、取向类型、机理和特点 279

9.3.2聚合物的取向度 280

9.4聚合物液晶态结构 280

9.4.1液晶分类及其结构特点 280

9.4.2高分子液晶的流变性 281

9.5聚合物多组分结构 282

9.5.1聚合物共混相容性 282

9.5.2多组分聚合物的类型 283

9.5.3高分子合金 283

9.5.4聚合物-填充剂与发泡剂结构 284

本章要点 284

习题 285

第10章 聚合物材料学形态转变及其分子运动基础 287

10.1聚合物分子运动特点 287

10.1.1运动主体和运动形式的多样性 287

10.1.2运动过程的时间依赖性 288

10.1.3运动过程的温度依赖性 289

10.2聚合物的材料学形态转变 290

10.2.1非晶态聚合物 290

10.2.2晶态聚合物 291

10.2.3交联聚合物 292

10.3玻璃态与玻璃化转变 293

10.3.1玻璃态聚合物的性状特点 293

10.3.2玻璃化转变理论 294

10.3.3玻璃化温度的影响因素 296

10.3.4玻璃化温度的测定 301

10.3.5玻璃化温度与熔点 302

10.3.6次级转变与物理老化 303

10.4橡胶态与高弹性 305

10.4.1橡胶态聚合物的特殊性能 305

10.4.2高弹性的热力学分析 306

10.4.3橡胶的拉伸行为 307

10.4.4热塑性弹性体简介 308

10.4.5高弹性聚合物的基本条件与性能改善 308

10.5黏流态与流变学理论 310

10.5.1黏性流动 310

10.5.2黏流温度的影响因素 315

10.5.3熔体黏度的影响因素 315

10.5.4不同用途对相对分子质量及其分布的要求 320

10.5.5熔体切黏度的测定 320

10.5.6熔体的弹性行为 321

10.5.7有关Tg、Tf和Tm的主要影响因素小结 324

本章要点 324

习题 326

第11章 聚合物材料学性能 327

11.1材料性能的表征与量度 327

11.1.1材料学主要性能概述 327

11.1.2聚合物的材料学类别 329

11.2聚合物的强度 330

11.2.1聚合物的理论强度 330

11.2.2聚合物实际强度的影响因素 331

11.3聚合物的黏弹特性 333

11.3.1蠕变与应力松弛 333

11.3.2弹性滞后与力学损耗 336

11.3.3线性黏弹模型及其理论 337

11.3.4时温等效原理与时温转换 337

11.3.5聚合物黏弹性的研究方法 338

11.4屈服与强迫高弹性 339

11.4.1聚合物的断裂行为 339

11.4.2塑性形变与强迫高弹性 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聚合物的其他力学性能 345

11.5.1动态力学性能 345

11.5.2环境应力开裂 345

11.5.3冲击韧性 347

11.5.4疲劳与寿命 347

11.5.5形态记忆特性 348

本章要点 348

习题 348

第12章 聚合物的热、电和光学性能 350

12.1聚合物的热性能 350

12.1.1聚合物的耐热性 350

12.1.2聚合物的热稳定性 351

12.1.3聚合物的导热性 353

12.1.4聚合物的热膨胀 353

12.2聚合物的电学特性 354

12.2.1电导性能 354

12.2.2介电性能 356

12.2.3聚合物的电击穿 360

12.2.4聚合物的静电现象 361

12.3聚合物的光学性能 362

12.3.1聚合物对光的折射和双折射 362

12.3.2聚合物对光线的反射 365

12.3.3聚合物对光的吸收和透射 366

12.4聚合物光电转换性能 367

本章要点 368

习题 368

第13章 高分子化学与物理学前沿进展 369

13.1高分子化学与物理前沿研究领域 369

13.2可控／活性自由基聚合反应 369

13.2.1可控／活性自由基聚合反应原理 370

13.2.2可逆终止自由基聚合 371

13.2.3可逆加成-断链转移自由基聚合 372

13.2.4原子转移自由基聚合 373

13.3人工器官用高分子材料 374

13.3.1人工肾与血液透析 374

13.3.2人工肺 376

13.4碳纳米管及其聚合物复合材料 376

13.5静电纺丝：聚合物纳米材料研究和应用之关键 378

13.6聚合物纳米材料 380

13.7聚合物分析与研究方法进展 382

13.7.1红外吸收光谱 382

13.7.2 X射线衍射 383

13.7.3激光散射 383

13.7.4质谱与基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱 384

13.7.5原子力显微镜 386

参考文献 390

附录 391

附录1高分子化学与物理重要术语解释 391

附录2高分子化学与物理核心图解 396

附录3重要聚合物简易鉴别方法 400