内容简介
《高分子化学(第5版)/“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材》自1986年出版以来,为全国高校普遍选用,深得好评。已出版到第五版。曾获得国家优秀教材奖、优秀书奖、化工部优秀教材一等奖等多种奖项。被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材、国家精品课程教材。在学科性质变化和修读专业而增宽的双重新情况下,潘祖仁教授做了全面修订工作。希望新教材容纳更多的内容,更多的说理,更加简练,更广的适应面。考虑到不同层次学校对内容要求的差异,特将第五版写成两种版本。即《高分子化学》(增强版)、《高分了化学》(第五版)。两种版本仍以聚合反成和聚合物化学反应的机理和动力学作主经线,进一步考虑配以更多的聚合物品种作纬线,意在交织深化。
内页插图
目录
1 绪论
1.1 高分子的基本概念
1.2 聚合物的分类和命名
1.2.1 聚合物的分类
1.2.2 聚合物的命名
1.3 聚合反应
1.3.1 按单体.聚合物结构变化分类
1.3.2 按聚合机理分类
1.4 分子量及其分布
1.4.1 平均分子量
1.4.2 分子量分布
1.5 大分子微结构
1.6 线形、支链形和交联形大分子
1.7 凝聚态和热转变
1.7.1 凝聚态
1.7.2 玻璃化温度和熔点
1.8 高分子材料和力学性能
1.9 高分子化学发展简史
提要
思考题
计算题
2 缩聚和逐步聚合
2.1 引言
2.2 缩聚反应
2.3 线形缩聚反应的机理
2.3.1 线形缩聚和成环倾向
2.3.2 线形缩聚机理
2.3.3 缩聚中的副反应
2.4 线形缩聚动力学
2.4.1 官能团等活性概念
2.4.2 不可逆线形缩聚动力学
2.4.3 可逆平衡线形缩聚动力学
2.5 线形缩聚物的聚合度
2.5.1 反应程度和平衡常数对聚合度的影响
2.5.2 基团数比对聚合度的影响
2.6 线形缩聚物的聚合度分布
2.6.1 聚合度分布函数
2.6.2 聚合度分布指数
2.7 体形缩聚和凝胶化
2.7.1 Carothers法凝胶点的预测
2.7.2 Flory统计法
2.7.3 凝胶点的测定方法
2.8 缩聚和逐步聚合的实施方法
2.8.1 缩聚和逐步聚合热力学和动力学的特征
2.8.2 逐步聚合的实施方法
2.9 重要缩聚物和其他逐步聚合物
2.10 聚酯
2.10.1 概述
2.10.2 线形饱和脂族聚酯
2.10.3 涤纶聚酯
2.10.4 全芳族聚酯
2.10.5 不饱和聚酯
2.10.6 醇酸树脂与涂料
2.11 聚碳酸酯
2.12 聚酰胺
2.12.1 2.2系列脂族聚酰胺
2.12.2 聚酰胺.
2.12.3 芳族聚酰胺
2.13 聚酰亚胺和高性能聚合物
2.13.1 聚酰亚胺
2.13.2 聚苯并咪唑类
2.13.3 梯形聚合物
2.14 聚氨酯和其他含氮杂链缩聚物
2.14.1 聚氨酯
2.14.2 聚脲
2.15 环氧树脂和聚苯醚
2.15.1 环氧树脂
2.15.2 聚苯醚
2.16 聚砜和其他含硫杂链聚合物
2.16.1 聚砜
2.16.2 聚苯硫醚
2.16.3 聚多硫化物——聚硫橡胶
2.17 酚醛树脂
2.17.1 碱催化酚醛预聚物(resoles)
2.17.2 酸催化酚醛预聚物——热塑性酚醛树脂(novolacs)
2.18 氨基树脂
2.18.1 脲醛树脂
2.18.2 三聚氰胺树脂
提要
思考题
计算题
3 自由基聚合
3.1 加聚和连锁聚合概述
3.2 烯类单体对聚合机理的选择性
3.3 聚合热力学和聚合.解聚平衡
3.3.1 聚合热力学的基本概念
3.3.2 聚合热(焓)和自由能
3.3.3 聚合上限温度和平衡单体浓度
3.3.4 压力对聚合.解聚平衡和热力学参数的影响
3.4 自由基聚合机理
3.4.1 自由基的活性
3.4.2 自由基聚合机理
3.4.3 自由基聚合和逐步缩聚机理特征的比较
3.5 引发剂
3.5.1 引发剂的种类
3.5.2 氧化.还原引发体系
3.5.3 引发剂分解动力学
3.5.4 引发剂效率
3.5.5 引发剂的选择
3.6 其他引发作用
3.6.1 热引发聚合
3.6.2 光引发聚合
3.6.3 辐射引发聚合
3.6.4 等离子体引发聚合
3.6.5 微波引发聚合
3.7 聚合速率
3.7.1 概述
3.7.2 微观聚合动力学研究方法
3.7.3 自由基聚合微观动力学
3.7.4 自由基聚合基元反应速率常数
3.7.5 温度对聚合速率的影响
3.7.6 凝胶效应和宏观聚合动力学
3.7.7 转化率.时间曲线类型
3.8 动力学链长和聚合度
3.9 链转移反应和聚合度
3.9.1 链转移反应对聚合度的影响
3.9.2 向单体转移
3.9.3 向引发剂转移
3.9.4 向溶剂或链转移剂转移
3.9.5 向大分子转移
3.10 聚合度分布
3.10.1 歧化终止时的聚合度分布
3.10.2 偶合终止时的聚合度分布
3.11 阻聚和缓聚
3.11.1 阻聚剂和阻聚机理
3.11.2 烯丙基单体的自阻聚作用
3.11.3 阻聚效率和阻聚常数
3.11.4 阻聚剂在链引发速率测定中的应用
3.12 自由基寿命和链增长、链终止速率常数的测定
3.12.1 非稳态期自由基浓度的变化
3.12.2 假稳态阶段自由基寿命的测定
3.12.3 链增长和链终止速率常数测定方法的发展
3.13 可控/“活性”自由基聚合
3.13.1 概述
3.13.2 氮氧稳定自由基法
3.13.3 引发转移终止剂(Iniferter)法
3.13.4 原子转移自由基聚合(ATRP)法
3.13.5 可逆加成.断裂转移(RAFT)法
提要
思考题
计算题
4 自由基共聚合
4.1 引言
4.1.1 共聚物的类型和命名
4.1.2 研究共聚合反应的意义
4.2 二元共聚物的组成
4.2.1 共聚物组成微分方程
4.2.2 共聚行为——共聚物组成曲线
4.2.3 共聚物组成与转化率的关系
4.3 二元共聚物微结构和链段序列分布
4.4 前末端效应
4.5 多元共聚
4.6 竞聚率
4.6.1 竞聚率的测定
4.6.2 影响竞聚率的因素
4.7 单体活性和自由基活性
4.7.1 单体活性
4.7.2 自由基活性
4.7.3 取代基对单体活性和自由基活性的影响
4.8 Q.e概念
4.9 共聚速率
4.9.1 化学控制终止
4.9.2 扩散控制终止
提要
思考题
计算题
5 聚合方法
5.1 引言
5.2 本体聚合
5.2.1 苯乙烯连续本体聚合
5.2.2 甲基丙烯酸甲酯的间歇本体聚合——有机玻璃板的制备
5.2.3 氯乙烯间歇本体沉淀聚合
5.2.4 乙烯高压连续气相本体聚合
5.3 溶液聚合
5.3.1 自由基溶液聚合
5.3.2 丙烯腈连续溶液聚合
5.3.3 醋酸乙烯酯溶液聚合
5.3.4 丙烯酸酯类溶液共聚合
5.3.5 离子型溶液聚合
5.3.6 超临界CO2中的溶液聚合
5.4 悬浮聚合
5.4.1 概述
5.4.2 液.液分散和成粒过程
5.4.3 分散剂和分散作用
5.4.4 氯乙烯悬浮聚合
5.4.5 苯乙烯悬浮聚合
5.4.6 微悬浮聚合
5.5 乳液聚合
5.5.1 概述
5.5.2 乳液聚合的主要组分
5.5.3 乳化剂和乳化作用
5.5.4 乳液聚合机理
5.5.5 乳液聚合动力学
5.6 乳液聚合技术进展
5.6.1 种子乳液聚合
5.6.2 核壳乳液聚合
5.6.3 无皂乳液聚合
5.6.4 微乳液聚合
5.6.5 反相乳液聚合
5.6.6 分散聚合
提要
思考题
计算题
6 离子聚合
6.1 引言
6.2 阴离子聚合
6.2.1 阴离子聚合的烯类单体
6.2.2 阴离子聚合的引发剂和引发反应
6.2.3 单体和引发剂的匹配
6.2.4 活性阴离子聚合的机理和应用
6.2.5 特殊链终止和链转移反应
6.2.6 活性阴离子聚合动力学
6.2.7 阴离子聚合增长速率常数及其影响因素
6.2.8 丁基锂的缔合和解缔合
6.2.9 丁基锂的配位能力和定向作用
6.3 阳离子聚合
6.3.1 阳离子聚合的烯类单体
6.3.2 阳离子聚合的引发体系和引发作用
6.3.3 阳离子聚合机理
6.3.4 阳离子聚合动力学
6.3.5 影响阳离子聚合速率常数的因素
6.3.6 聚异丁烯和丁基橡胶
6.4 离子聚合与自由基聚合的比较
6.5 离子共聚
6.5.1 阴离子共聚
6.5.2 阳离子共聚
提要
思考题
计算题
7 配位聚合
7.1 引言
7.2 聚合物的立体异构现象
7.2.1 立体(构型)异构及其图式
7.2.2 立构规整聚合物的性能
7.2.3 立构规整度
7.3 Ziegler-Natta引发剂
7.3.1 Ziegler-Natta引发剂的两主要组分
7.3.2 Ziegler-Natta引发剂的溶解性能
7.3.3 Ziegler-Natta引发剂的反应
7.3.4 Ziegler-Natta引发剂两组分对聚丙烯等规度和聚合活性的影响
7.3.5 Ziegler-Natta引发体系的发展
7.4 丙烯的配位聚合
7.4.1 丙烯配位聚合反应历程
7.4.2 丙烯配位聚合动力学
7.4.3 丙烯配位聚合的定向机理
7.5 极性单体的配位聚合
7.6 茂金属引发剂
7.7 共轭二烯烃的配位聚合
7.7.1 共轭二烯烃和聚二烯烃的构型
7.7.2 二烯烃配位聚合的引发剂和定向机理
提要
思考题
8 开环聚合
8.1 环烷烃开环聚合热力学
8.2 杂环开环聚合热力学和动力学特征
8.3 三元环醚的阴离子开环聚合
8.3.1 环氧乙烷阴离子开环聚合的机理和动力学
8.3.2 聚醚型表面活性剂的合成原理
8.3.3 环氧丙烷阴离子开环聚合的机理和动力学
8.4 环醚的阳离子开环聚合
8.4.1 概述
8.4.2 丁氧环和四氢呋喃的阳离子开环聚合
8.4.3 环醚的阳离子开环聚合机理
8.5 羰基化合物和三氧六环的阳离子开环聚合
8.5.1 羰基化合物的阳离子聚合
8.5.2 三氧六环(三聚甲醛)的阳离子开环聚合
8.6 己内酰胺的阴离子开环聚合
8.6.1 概述
8.6.2 己内酰胺阴离子开环聚合的机理
8.7 聚硅氧烷
8.7.1 单体
8.7.2 聚合原理
8.7.3 结构性能与应用
8.7.4 改性
8.8 聚磷氮烯
8.8.1 概述
8.8.2 聚磷氮烯的合成方法
8.9 聚氮化硫
提要
思考题
计算题
9 聚合物的化学反应
9.1 聚合物化学反应的特征
9.1.1 大分子基团的活性
9.1.2 物理因素对基团活性的影响
9.1.3 化学因素对基团活性的影响
9.2 聚合物的基团反应
9.2.1 聚二烯烃的加成反应
9.2.2 聚烯烃和聚氯乙烯的氯化
9.2.3 聚醋酸乙烯酯的醇解
9.2.4 聚丙烯酸酯类的基团反应
9.2.5 苯环侧基的取代反应
9.2.6 环化反应
9.2.7 纤维素的化学改性
9.3 反应功能高分子
9.3.1 概述
9.3.2 高分子试剂
9.3.3 高分子底物和固相合成
9.3.4 高分子催化剂
9.4 接枝共聚
9.4.1 长出支链
9.4.2 嫁接支链
9.4.3 大单体共聚接枝
9.5 嵌段共聚
9.5.1 活性阴离子聚合
9.5.2 特殊引发剂
9.5.3 力化学
9.5.4 缩聚反应
9.6 扩链
9.7 交联
9.7.1 二烯类橡胶的硫化
9.7.2 过氧化物自由基交联
9.7.3 缩聚及相关反应交联
9.7.4 辐射交联
9.8 降解与老化
9.8.1 热降解
9.8.2 力化学降解
9.8.3 水解、化学降解和生化降解
9.8.4 氧化降解
9.8.5 光降解和光氧化降解
9.8.6 老化和耐候性
9.8.7 聚合物的可燃性和阻燃
提要
习题
参考文献
《聚合物科学基础:结构、性质与应用》 本书旨在为初学者和希望深入理解高分子科学核心概念的读者提供一个全面而易于理解的入门。内容涵盖了聚合物科学的基石,从单体的分子结构和聚合机理,到高分子链的形态学和物理性质,再到聚合物材料的制备、加工以及在各个领域的广泛应用。 第一部分:高分子的基本概念 我们将从最基本的层面开始,介绍什么是高分子,以及它们为何与小分子截然不同。内容将包括: 高分子的定义与分类: 解释高分子的长链结构特点,以及根据来源(天然高分子、合成高分子)、结构(线型、支化、交联)和组成(同规、共聚)进行的各种分类。 单体与聚合反应: 详细阐述构成高分子的基本单元——单体,并深入介绍主要的聚合机理,包括自由基聚合、离子型聚合(阴离子聚合、阳离子聚合)、配位聚合、开环聚合和缩聚等。每种机理都会通过清晰的反应路径和机理图解来呈现,并讨论其特点、适用范围和控制手段。 高分子链的结构: 探讨高分子链的组成、构型(顺式、反式)、构象(旋转、扭曲)以及分子量和分子量分布的概念。我们将介绍表征分子量的方法,如黏度法、光散射法、凝胶渗透色谱法 (GPC) 等,并解释分子量分布对聚合物性质的重要影响。 第二部分:高分子的物理性质与形态学 本部分将重点关注高分子在宏观和微观层面的物理表现,以及其内部的结构特征。 高分子的链运动与玻璃化转变: 解释高分子链的运动能力如何随温度变化,以及玻璃化转变温度 (Tg) 的概念。我们将讨论影响 Tg 的因素,如链的柔顺性、分子量、交联度和侧基等,并阐述 Tg 对聚合物力学性能和加工行为的重要性。 高分子的结晶性与熔融: 介绍并非所有高分子都具有结晶性,并详细阐述半结晶高分子的结晶过程、晶体结构(球晶、取向结晶)以及熔融行为。我们将探讨结晶度对高分子材料力学强度、刚度和透明度的影响。 高分子的溶解性与溶胀: 解释“相似相溶”原理在聚合物溶解中的应用,并介绍影响聚合物溶解度的因素,如聚合物的极性、分子量、温度以及溶剂的性质。同时,将讨论聚合物在溶剂中的溶胀现象及其机理。 高分子的力学性能: 深入分析高分子的拉伸、压缩、弯曲、冲击和蠕变等力学性能。我们将介绍应力-应变曲线的特征,并解释如杨氏模量、屈服强度、断裂强度、断裂伸长率和韧性等关键力学参数的意义。同时,将讨论温度、加载速率和分子结构对力学性能的影响。 高分子的热学性能: 探讨聚合物的热膨胀、热导率、比热容以及热稳定性等。了解这些性质对于聚合物材料在不同温度环境下的应用至关重要。 高分子的电学性能: 介绍聚合物的介电常数、介电损耗、击穿电压以及导电性等电学特性。我们将区分绝缘体、半导体和导体聚合物,并探讨其在电子电器领域的应用。 高分子的光学性能: 讨论聚合物的透明度、折射率、光散射、荧光和磷光等光学性质。理解这些性质有助于选择适合光学器件、显示技术和照明应用的聚合物材料。 第三部分:高分子材料的制备与应用 本部分将聚焦于如何将高分子科学的原理转化为实际的材料和产品。 高分子材料的加工方法: 详细介绍常见的聚合物加工技术,包括挤出、注塑、吹塑、压塑、压延、薄膜成型、纤维纺丝和涂层等。每种方法都将附带工艺流程图和关键工艺参数的说明。 高分子复合材料: 介绍将高分子基体与增强相(如玻璃纤维、碳纤维、矿物填料)或其他功能性填料结合形成复合材料的技术。我们将讨论复合材料的优势,如高强度、轻质化和多功能性,并分析填料的种类、含量和分布对复合材料性能的影响。 高分子共混物: 解释如何通过物理混合不同类型的聚合物来获得具有预期性能的新材料。我们将讨论共混物的相容性问题,以及相容剂的作用。 功能高分子材料: 介绍具有特殊功能的聚合物材料,如导电聚合物、生物可降解聚合物、形状记忆聚合物、液晶聚合物、光敏聚合物以及用于药物传递和组织工程的生物高分子等。 高分子在各行业的应用: 结合前面的知识,系统梳理高分子材料在包装、汽车、航空航天、建筑、电子电器、医疗、纺织、能源和环境保护等领域的广泛应用案例。 全书特色: 循序渐进的结构: 从基础概念到深入探讨,逻辑清晰,易于学习。 丰富的图示与实例: 大量采用图解、表格和实际应用案例,增强理解的直观性。 理论与实践相结合: 既讲解了高分子科学的理论原理,也关注其在材料制备和应用中的实际操作。 面向广泛读者: 适合化学、材料科学、工程技术等相关专业的本科生、研究生,以及从事高分子研发、生产和应用的技术人员。 通过阅读本书,您将能够系统地掌握高分子科学的核心知识体系,理解高分子材料的结构-性能-加工-应用之间的内在联系,从而为进一步的学习、研究和创新打下坚实的基础。
这本书,是一本真正意义上的“厚积薄发”之作。每一页都充满了作者的心血和智慧。我曾经在学习高分子溶液的粘度行为时感到非常困惑,但在这本书里,我找到了清晰的解释。作者详细地分析了稀溶液、浓溶液以及凝胶状态下的高分子溶液粘度变化规律,并且还引入了聚合物稀溶液中的Mark-Houwink方程,并对其中的指数k和a进行了深入的讨论。这让我不仅理解了现象,还掌握了研究高分子溶液粘度的基本工具。此外,书中对高分子共聚反应的介绍也极为精彩,各种共聚反应机理,如交替共聚、嵌段共聚、无规共聚等,都被讲解得透彻淋漓,并且还联系到了共聚物的结构与性能之间的关系。