第1章 高分子链的结构 1
1.1 组成和构造 1
1.1.1 结构单元的化学组成 1
1.1.2 高分子链的构型 3
1.1.2.1 旋光异构 3
1.1.2.2 几何异构 3
1.1.2.3 键接异构 4
1.1.3 分子构造 5
1.1.4 共聚物的序列结构 6
1.2 构象 8
1.2.1 高分子链的内旋转构象 8
1.2.2 高分子链的柔顺性 10
1.2.3 高分子链的构象统计 12
1.2.3.1 均方末端距的几何计算法 13
1.2.3.2 均方末端距的统计计算法 14
1.2.3.3 柔顺性的表征 17
1.2.3.4 蠕虫状链 18
1.2.4 晶体和溶液中的构象 18
1.2.4.1 晶体中分子链的构象 18
1.2.4.2 溶液中理想的线团分子 20
第2章 聚合物的凝聚态结构 21
2.1 晶态结构 22
2.1.1 晶体结构的基本概念 23
2.1.2 聚合物的晶体结构 26
2.1.3 聚合物的结晶形态 28
2.1.4 晶态聚合物的结构模型 34
2.1.5 结晶度和晶粒尺寸 35
2.2.1 无规线团模型 38
2.2 非晶态结构 38
2.2.2 局部有序模型 39
2.2.3 问题讨论 40
2.3 液晶态结构 40
2.3.1 液晶的化学结构 41
2.3.2 液晶的晶型 43
2.3.3 分子结构对液晶行为的影响 45
2.3.4 液晶态的表征 46
2.3.5 液晶的流变性 47
2.4 聚合物的取向结构 48
2.4.1 取向机理 48
2.4.2 取向度 50
2.5 高分子合金的形态结构 52
2.5.1 相容性 53
2.5.2 形态 54
第3章 高分子溶液 56
3.1 聚合物的溶解 56
3.1.1 溶解过程 56
3.1.2 溶度参数 57
3.1.3 溶剂对聚合物溶解能力的判定 60
3.2 柔性链高分子溶液的热力学性质 61
3.2.1 Flory-Higgins晶格模型理论(平均场理论) 62
3.2.2 Flory-Krigbaum稀溶液理论 66
3.3 高分子溶液的相平衡 68
3.3.1 渗透压 68
3.3.2 相分离 71
3.4 共混聚合物相容性的热力学 73
3.4.1 相分离的热力学 73
3.4.2.1 旋节线机理 75
3.4.2.2 成核与生长机理 75
3.4.2 相分离的动力学 75
3.5 聚合物的浓溶液 76
3.5.1 聚合物的增塑 76
3.5.2 聚合物溶液纺丝 76
3.5.3 凝胶和冻胶 76
第4章 聚合物的分子量和分子量分布 77
4.1 聚合物分子量的统计意义 77
4.1.1 聚合物分子量的多分散性 77
4.1.2 统计平均分子量 78
4.1.3 分子量分布宽度 79
4.1.4 聚合物的分子量分布函数 80
4.2 聚合物分子量的测定方法 81
4.2.1 端基分析 81
4.2.3 气相渗透法(VPO) 82
4.2.2 沸点升高和冰点降低 82
4.2.4 渗透压法(或膜渗透法) 83
4.2.5 光散射法 85
4.2.5.1 小粒子溶液 86
4.2.5.2 大粒子溶液 87
4.2.6 粘度法 89
4.2.6.1 粘度表示法 89
4.2.6.2 粘度的浓度依赖性 90
4.2.6.3 特性粘度与分子量的关系 92
4.2.6.4 Flory特性粘度理论 93
4.3 聚合物分子量分布的测定方法 94
4.3.1 沉淀与溶解分级 94
4.3.2 凝胶渗透色谱(GPC) 95
4.3.2.1 分离机理 95
4.3.2.2 填料及仪器装置 96
4.3.2.4 色谱图的标定及数据处理 97
4.3.2.3 柱效、分辨率和宽展效应 97
5.1 聚合物分子运动的特点 100
5.1.1 运动单元的多重性 100
第5章 聚合物的转变与松弛 100
5.1.2 分子运动的时间依赖性 101
5.1.3 分子运动的温度依赖性 101
5.2 玻璃化转变 103
5.2.1 玻璃化温度测定 103
5.2.2 玻璃化转变理论 105
5.2.2.1 自由体积理论 105
5.2.2.2 热力学理论 107
5.2.2.3 动力学理论 108
5.2.3 玻璃化温度的影响因素及调节途径 108
5.2.3.1 影响因素 108
5.2.3.2 调节手段 112
5.3.1 分子结构与结晶能力、结晶速度 114
5.3 结晶行为和结晶动力学 114
5.3.2 结晶动力学 115
5.3.2.1 结晶速度的测定方法 115
5.3.2.2 阿弗拉米(Avrami)方程和球晶生长的线速度方程 117
5.3.2.3 结晶速度和温度的关系 118
5.3.2.4 外力、溶剂、杂质对结晶速度的影响 119
5.4 结晶热力学 120
5.4.1 熔融过程和熔点 120
5.4.2 影响Tm的因素 121
5.4.2.1 链结构 122
5.4.2.2 稀释效应 125
5.4.2.3 片晶厚度 126
5.4.2.4 温度 127
5.4.2.5 应力和压力 127
6.1 形变类型及描述力学行为的基本物理量 128
第6章 橡胶弹性 128
6.2 橡胶弹性的热力学分析 131
6.3 橡胶弹性的统计理论 132
6.3.1 状态方程 132
6.3.2 一般修正 136
6.3.3 “幻象网络”理论 137
6.4 唯象理论 137
6.5 影响因素 138
6.5.1 交联网弹性模量与其结构的关系 138
6.5.2 溶胀效应 139
6.5.3 交联网极限性质与结构的关系 141
6.6 热塑性弹性体 142
6.6.1 嵌段共聚型TPE 142
6.6.2 共混型TPE 143
7.1.1 蠕变 144
第7章 聚合物的粘弹性 144
7.1 粘弹性现象 144
7.1.2 应力松弛 146
7.1.3 滞后现象与内耗 147
7.2 粘弹性的数学描述 151
7.2.1 力学模型 151
7.2.1.1 Maxwell模型 152
7.2.1.2 Kelvin模型 154
7.2.1.3 多元件模型 155
7.2.1.4 松弛时间谱和推迟时间谱 157
7.2.2 Boltzmann叠加原理 159
7.2.3 分子理论 161
7.2.3.1 RBZ理论 162
7.2.3.2 “蛇行”理论 164
7.3 粘弹性的温度依赖性——时温等效原理 165
7.4 粘弹性的研究方法 168
7.4.1 扭摆法和扭辫法 169
7.4.2 动态粘弹谱仪和动态热机械分析仪 170
7.5 动态力学谱研究聚合物的分子结构和分子运动 171
7.5.1 共聚物的Tg 171
7.5.2 增塑作用对Tg转变的影响 172
7.5.3 共混物的Tg 172
7.5.4 非晶态聚合物玻璃(态)区域的分子运动 173
7.5.5 晶态聚合物的分子运动 174
第8章 聚合物的屈服和断裂 176
8.1 聚合物的塑性和屈服 176
8.1.1 应力-应变曲线 176
8.1.1.1 非晶态聚合物的应力-应变曲线 176
8.1.1.2 晶态聚合物的应力-应变曲线 178
8.1.1.4 聚合物应力-应变曲线的类型 179
8.1.1.3 取向聚合物的应力-应变曲线 179
8.1.2 细颈 180
8.1.3 屈服判据 181
8.1.3.1 Trasca判据 182
8.1.3.2 Von Mises判据 182
8.1.3.3 Coulomb(或MC)判据 183
8.1.4 剪切带的结构形态 183
8.1.5 银纹 185
8.2 聚合物的断裂与强度 187
8.2.1 脆性断裂和韧性断裂 187
8.2.2 聚合物的强度 188
8.2.3 断裂理论 190
8.2.3.1 格里菲思(Griffith)线弹性断裂理论 191
8.2.3.2 非线性断裂理论 192
8.2.3.3 断裂的分子理论 193
8.2.4 影响聚合物强度的因素与增强 194
8.2.4.1 内因(结构因素)与外因(温度和拉伸速率) 194
8.2.4.2 增强途径与机理 195
8.2.5 聚合物的增韧 196
8.2.5.1 冲击强度 196
8.2.5.2 增韧途径与机理 197
8.2.5.3 影响聚合物冲击强度的因素 198
8.2.6 疲劳 199
第9章 聚合物的流变性 200
9.1 牛顿流体和非牛顿流体 200
9.1.1 牛顿流体 200
9.1.2 非牛顿流体 201
9.1.3 聚合物的粘性流动 202
9.2.1 测定方法 204
9.2 聚合物熔体的切粘度 204
9.2.1.1 落球粘度计 205
9.2.1.2 毛细管粘度计 205
9.2.1.3 旋转粘度计 207
9.2.2 影响因素及分子解释 208
9.2.2.1 分子结构与熔体结构 208
9.2.2.2 共混 211
9.2.2.3 温度、切应力、切变速率和液压 212
9.2.2.4 分子解释——Rouse模型、管子及蛇行模型 214
9.3 聚合物熔体的弹性表现 216
9.3.1 可回复的切形变 216
9.3.2 动态粘度 216
9.3.3 法向应力效应 217
9.3.4 挤出物胀大 218
9.3.5 不稳定流动 218
9.4 拉伸粘度 219
第10章 聚合物的电学性能、热性能、光学性能以及表面与界面性能 221
10.1 聚合物的介电性能 221
10.1.1 介电极化 221
10.1.2 介电松弛 222
10.1.3 聚合物驻极体及热释电 224
10.1.4 聚合物的电击穿 225
10.1.5 聚合物的静电现象 226
10.2 聚合物的导电性能 227
10.2.1 聚合物的电导率 228
10.2.2 导电聚合物的结构与导电性 229
10.2.2.1 具有共轭双键的聚合物 229
10.2.2.2 电荷转移型聚合物 229
10.2.2.3 掺杂 230
10.3.1 耐热性 231
10.3 聚合物的热性能 231
10.2.3 导电性复合材料 231
10.3.2 热稳定性 232
10.3.3 导热性 232
10.3.4 热膨胀 233
10.4 聚合物的光学性能 233
10.4.1 光的折射和非线性光学性质 233
10.4.2 光的反射 234
10.4.3 光的吸收 235
10.5 聚合物的表面和界面性能 235
10.5.1 表面及界面特性 235
10.5.2 表征仪器、方法 236
10.5.3 表面和界面改性 236
附录 239
思考题与习题 242
主要参考书目 248