目录
序
前言
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
商分子科学人物传记——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 白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 本俸聚合 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<l，r2<1) 113
4.2.4 无恒比点共聚(r1>l，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 单体活性与白由基活性 118
4.5.1 单体的相对活性 119
4.5.2 白由基的相对活性 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-P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 阳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 动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浴液理论 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 聚合物品态结构 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、n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 聚合物的热膨账 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 可逆终止白由基聚合 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