本書由國家工科化學基礎課程教學基地四川大學高分子學院聯合湖北科技學院、長江大學和黃岡師范學院等高校骨干教師共同編寫。本書系統講述各種類型高分子化合物的合成原理和方法、材料高分子的結構與性能及其相關性原理。全書分為13 章，內容包括緒論，逐步聚合反應，自由基聚合反應，自由基共聚合反應，離子型聚合與配位聚合反應，聚合物化學反應與功能化，聚合物分子鏈結構，高分子溶液、相對分子質量及其分布，聚合物凝聚態(tài)結構，聚合物材料學形態(tài)轉變及其分子運動基礎，聚合物材料學性能，聚合物的熱、電和光學性能以及高分子化學與物理學前沿進展等。
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目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 高分子概論 1
1.1.1 高分子化合物的特點 1
1.1.2 大分子結構式與聚合反應式的書面表達 2
1.2 高分子化合物的分類與命名 5
1.2.1 高分子化合物的分類 5
1.2.2 高分子化合物的命名 6
1.3 聚合度、相對分子質量及其分布 8
1.3.1 聚合度 8
1.3.2 相對分子質量 9
1.3.3 相對分子質量分布 12
1.4 聚合反應的分類 13
1.4.1 按單體類型和有無小分子副產物生成分類 13
1.4.2 按照聚合反應機理分類 13
1.5 高分子物理學概論 14
1.5.1 聚合物的結構與性能特點 14
1.5.2 結構與性能相關性原理 16
1.6 高分子科學的范疇與發(fā)展史 16
1.6.1 高分子科學的范疇 17
1.6.2 高分子科學發(fā)展簡史 17
高分子科學人物傳記——諾貝爾化學獎獲得者、高分子科學奠基人：H.Staudinger(1881-1965年) 19
本章要點 20
習題 20
第2章 逐步聚合反應 22
2.1 逐步聚合反應單體 23
2.1.1 線型縮聚反應單體類型 23
2.1.2 單體的聚合反應活性 23
2.2 線型縮聚反應平衡與動力學 24
2.2.1 線型縮聚反應平衡常數 24
2.2.2 反應程度與聚合度 25
2.2.3 聚合度與平衡常數的關系 27
2.2.4 縮聚反應副反應 29
2.2.5 線型平衡縮聚反應動力學 30
2.3 線型平衡縮聚反應的相對分子質量控制及其分布 34
2.3.1 控制相對分子質量的方法 35
2.3.2 相對分子質量分布 37
2.3.3 線型平衡縮聚反應影響因素 39
2.3.4 獲得高相對分子質量縮聚物的基本條件 41
2.3.5 逐步聚合反應的特點 42
2.4 體型縮聚反應 43
2.4.1 體型縮聚反應特點 44
2.4.2 凝膠點的計算 44
2.5 不平衡縮聚 47
2.5.1 逐步加成聚合——聚氨酯 47
2.5.2 逐步開環(huán)聚合——環(huán)氧樹脂 48
2.5.3 環(huán)化縮聚——聚酰亞胺與耐高溫聚合物 49
2.6 縮聚反應方法 50
2.6.1 熔融縮聚 50
2.6.2 溶液縮聚 51
2.6.3 界面縮聚 51
2.6.4 固相縮聚 52
2.7 重要縮聚物 53
2.7.1 聚對苯二甲酸乙二醇酯——滌綸 53
2.7.2 聚酰胺——尼龍 54
2.7.3 聚碳酸酯 55
2.7.4 全芳聚酰胺——液晶高分子 55
商分子科學人物傳記——諾貝爾化學獎獲得者、高分子科學的開拓者：P.J.Flory（1910-1985年） 56
本章要點 57
習題 57
第3章 自由基聚合反應 59
3.1 連鎖聚合反應單體與熱力學 59
3.1.1 連鎖聚合單體 59
3.1.2 取代基的電負性和共軛性與聚合反應類型 60
3.1.3 連鎖聚合反應熱力學 61
3.2 自由基聚合反應歷程 65
3.2.1 自由基產生方式與活性 65
3.2.2 自由基聚合基元反應 66
3.2.3 白由基聚合反應的特點 67
3.2.4 引發(fā)劑和引發(fā)反應 68
3.3 聚合反應速率與聚合度 72
3.3.1 聚合反應歷程 73
3.3.2 聚合反應初期動力學 73
3.3.3 動力學方程的實驗證據 75
3.3.4 速率常數 75
3.3.5 聚合度 76
3.4 鏈轉移反應 79
3.4.1 向單體轉移 79
3.4.2 向引發(fā)劑轉移 80
3.4.3 向溶劑轉移 80
3.4.4 向鏈轉移劑轉移與相對分子質量的調節(jié) 82
3.4.5 向大分子轉移 82
3.4.6 溫度的影響 83
3.5 自動加速過程、阻聚與緩聚 83
3.5.1 自動加速過程的實驗現象 83
3.5.2 自動加速過程產生的原因和結果 83
3.5.3 不同聚合類型的自動加速過程 85
3.5.4 聚合反應速率的類型及控制 86
3.5.5 阻聚和緩聚 86
3.6 相對分子質量控制、分布及其影響因素 88
3.6.1 相對分子質量的控制及影響因素 88
3.6.2 相對分子質量分布 90
3.6.3 自由基聚合物分散度增加的原因 91
3.6.4 速率常數的測定和計算 91
3.7 自由基聚合實施方法 92
3.7.1 本俸聚合 93
3.7.2 溶液聚合 93
3.7.3 懸浮聚合 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 有機玻璃板材 103
3.8.5 聚丙烯腈 103
高分子小常識——通用塑料和工程塑料 104
本章要點 105
習題 105
第4章 自由基共聚合反應 107
4.1 二元共聚物組成微分方程 108
4.1.1 二元共聚物組成方程的推導 109
4.1.2 二元共聚物組成方程的摩爾分數式 110
4.2 二元共聚物組成曲線 111
4.2.1 恒比共聚（r1=r2=1） 111
4.2.2 交替共聚（r1=r2=0）與接近交替共聚 112
4.2.3 有恒比點共聚(r1<l，r2<1) 113
4.2.4 無恒比點共聚(r1>l，r2<1) 115
4.2.5 嵌段或混均共聚(r1>1，r2>1) 116
4.3 共聚物組成控制 116
4.3.1 共聚物組成控制 116
4.3.2 共聚物組成與轉化率的關系 117
4.3.3 共聚物組成控制方法 117
4.4 競聚率的影響因素與測定 118
4.4.1 競聚率的影響因素 118
4.4.2 競聚率的測定 118
4.5 單體活性與白由基活性 118
4.5.1 單體的相對活性 119
4.5.2 白由基的相對活性 119
4.5.3 單體均聚反應的速率常數 120
4.5.4 Q-e概念和Q-P方程 120
4.6 多元共聚簡介 122
本章要點 122
習題 122
第5章 離子型聚合與配位聚合反應 124
5.1 陰離子聚合 124
5.1.1 陽離子聚合單體和引發(fā)劑 124
5.1.2 陰離子聚合反應機理 125
5.1.3 陰離子聚合反應動力學 128
5.1.4 陰離子聚合反應的影響因素 129
5.1.5 陰離子聚合物的結構規(guī)整性 131
5.1.6 陰離子聚合反應的特點 131
5.1.7 陰離子聚合特例 132
5.2 陽離子聚合 134
5.2.1 陽離子聚合單體和引發(fā)劑 135
5.2.2 陽離子聚合反應機理 135
5.2.3 陽離子聚合的影響因素 137
5.3 配位聚合 139
5.3.1 配位聚合和定向聚合 139
5.3.2 聚合物的立構規(guī)整性 140
5.3.3 配位聚合引發(fā)劑 141
5.3.4 丙烯的配位陰離子聚合機理 142
5.3.5 共軛二烯烴的配位陰離子聚合 144
5.4 各種連鎖聚合反應的特點比較 145
高分子小常識——乙丙橡膠 146
高分子科學人物傳記——諾貝爾化學獎獲得者、配位聚合的開創(chuàng)者：Ziegler和Natta 146
本章要點 147
習題 147
第6章 聚合物化學反應與功能化 149
6.1 聚合物化學反應的特點和影響因素 149
6.1.1 聚合物化學反應的特點 149
6.1.2 聚合物化學反應的影響因素 149
6.2 聚合物側基反應 151
6.2.1 纖維素的化學轉化 151
6.2.2 聚乙烯醇和維尼綸 153
6.2.3 聚丙烯酰胺 153
6.3 聚合物主鏈反應 153
6.3.1 接枝 154
6.3.2 擴鏈 154
6.3.3 交聯 155
6.4 聚合物的降解、分解與老化 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 聚合物的可燃性與阻燃 163
6.5 功能高分子 165
6.5.1 動能高分子的內涵與分類 165
6.5.2 特殊化學功能高分子 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
高分子科學人物傳記——諾貝爾化學獎獲得者、多肽固相合成法的先驅：R.B.Merrifield 180
本章要點 181
習題 181
第7章 聚合物分子鏈結構 182
7.1 分子鏈近程結構 182
7.1.1 結構單元的化學組成與連接方式 182
7.1.2 結構異構與立體異構 183
7.1.3 共聚物序列結構 185
7.2 分子鏈遠程結構 187
7.2.1 相對分子質量 187
7.2.2 分子鏈的交聯 187
7.2.3 分子鏈的末端基 188
7.3 構象與構象統計 189
7.3.1 σ鍵的內旋轉運動 189
7.3.2 構象統計 190
7.4 分子鏈的柔性 192
7.4.1 分子鏈柔性的影響因素 192
7.4.2 分子鏈的結構參數 195
7.4.3 分子鏈結構參數的計算 196
7.4.4 分子鏈柔性的表征 201
7.4.5 外力作用下的分子鏈柔性 203
7.4.6 分子鏈結構參數的測定與計算 204
本章要點 205
習題 205
第8章 高分子溶液、相對分子質量及其分布 207
8.1 分子間力、內聚能與溶度參數 207
8.1.1 分子間力與內聚能 207
8.1.2 內聚能密度與溶度參數 209
8.1.3 聚合物溶度參數的理論計算與測定 209
8.2 聚合物的溶解過程 210
8.2.1 非晶態(tài)聚合物的溶解 210
8.2.2 晶態(tài)聚合物的溶解 211
8.3 高分子溶液熱力學 212
8.3.1 理想溶液與聚合物溶液 212
8.3.2 Flory-Huggins浴液理論 213
8.3.3 Flory-Krigbaum稀溶液理論 219
8.3.4 聚合物溶解的熱力學條件 220
8.4 溶劑選擇與臨界溶解條件 223
8.4.1 溶劑分類及其溶度參數 223
8.4.2 溶劑選擇原則 224
8.4.3 溶劑化作用規(guī)則 227
8.4.4 臨界溶解條件 228
8.5 聚合物濃溶液 230
8.5.1 類型和特征 230
8.5.2 增塑與共混 230
8.5.3 紡絲液、涂料和膠黏劑 232
8.5.4 凝膠、溶膠和聚電解質溶液 233
8.6 數均和重均相對分子質量測定 234
8.6.1 端基分析、沸點升高和冰點降低法 234
8.6.2 滲透壓法 234
8.7 黏均相對分子質量測定 237
8.7.1 基本原理 237
8.7.2 儀器與操作 237
8.7.3 結果處理 238
8.7.4 注意要點 240
8.7.5 分子鏈在不同溶劑中的形態(tài) 241
8.8 相對分子質量分布的測定 241
8.8.1 研究意義和方法 241
8.8.2 沉淀分級方法 242
8.8.3 柱上溶解分級 243
8.8.4 柱上梯度淋洗分級 243
8.8.5 凝膠滲透色譜分級 244
本章要點 246
習題 247
第9章 聚合物凝聚態(tài)結構 248
9.1 聚合物結構模型 248
9.1.1 非晶態(tài)結構模型 249
9.1.2 晶態(tài)結構模型 250
9.1.3 非晶態(tài)聚合物的結構特點 252
9.2 聚合物品態(tài)結構 253
9.2.1 結晶能力 253
9.2.2 結晶形態(tài) 255
9.2.3 晶體結構參數 259
9.2.4 結晶過程 261
9.2.5 結晶速率 263
9.2.6 結晶度 268
9.2.7 熔融與熔點 270
9.2.8 晶態(tài)聚合物的熱處理 278
9.3 聚合物取向態(tài)結構 279
9.3.1 取向態(tài)結構層次、取向類型、機理和特點 279
9.3.2 聚合物的取向度 280
9.4 聚合物液晶態(tài)結構 280
9.4.1 液晶分類及其結構特點 280
9.4.2 高分子液晶的流變性 281
9.5 聚合物多組分結構 282
9.5.1 聚合物共混相容性 282
9.5.2 多組分聚合物的類型 283
9.5.3 高分子合金 283
9.5.4 聚合物填充劑與發(fā)泡劑結構 284
本章要點 284
習題 285
第10章 聚合物材料學形態(tài)轉變及其分子運動基礎 287
10.1 聚合物分子運動特點 287
10.1.1 運動主體和運動形式的多樣性 287
10.1.2 運動過程的時間依賴性 288
10.1.3 運動過程的溫度依賴性 289
10.2 聚合物的材料學形態(tài)轉變 290
10.2.1 非晶態(tài)聚合物 290
10.2.2 晶態(tài)聚合物 291
10.2.3 交聯聚合物 292
10.3 玻璃態(tài)與玻璃化轉變 293
10.3.1 玻璃態(tài)聚合物的性狀特點 293
10.3.2 玻璃化轉變理論 294
10.3.3 玻璃化溫度的影響因素 296
10.3.4 玻璃化溫度的測定 301
10.3.5 玻璃化溫度與熔點 302
10.3.6 次級轉變與物理老化 303
10.4 橡膠態(tài)與高彈性 305
10.4.1 橡膠態(tài)聚合物的特殊性能 305
10.4.2 高彈性的熱力學分析 306
10.4.3 橡膠的拉伸行為 307
10.4.4 熱塑性彈性體簡介 308
10.4.5 高彈性聚合物的基本條件與性能改善 308
10.5 黏流態(tài)與流變學理論 310
10.5.1 黏性流動 310
10.5.2 黏流溫度的影響因素 315
10.5.3 熔體黏度的影響因素 315
10.5.4 不同用途對相對分子質量及其分布的要求 320
10.5.5 熔體切黏度的測定 320
10.5.6 熔體的彈性行為 321
10.5.7 有關Tg、n和Tm的主要影響因素小結 324
本章要點 324
習題 326
第11章 聚合物材料學性能 327
11.1 材料性能的表征與量度 327
11.1.1 材料學主要性能概述 327
11.1.2 聚合物的材料學類別 329
11.2 聚合物的強度 330
11.2.1 聚合物的理論強度 330
11.2.2 聚合物實際強度的影響因素 331
11.3 聚合物的黏彈特性 333
11.3.1 蠕變與應力松弛 333
11.3.2 彈性滯后與力學損耗 336
11.3.3 線性黏彈模型及其理論 337
11.3.4 時溫等效原理與時溫轉換 337
11.3.5 聚合物黏彈性的研究方法 338
11.4 屈服與強迫高彈性 339
11.4.1 聚合物的斷裂行為 339
11.4.2 塑性形變與強迫高彈性 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 聚合物的其他力學性能 345
11.5.1 動態(tài)力學性能 345
11.5.2 環(huán)境應力開裂 345
11.5.3 沖擊韌性 347
11.5.4 疲勞與壽命 347
11.5.5 形態(tài)記憶特性 348
本章要點 348
習題 348
第12章 聚合物的熱、電和光學性能 350
12.1 聚合物的熱性能 350
12.1.1 聚合物的耐熱性 350
12.1.2 聚合物的熱穩(wěn)定性 351
12.1.3 聚合物的導熱性 353
12.1.4 聚合物的熱膨賬 353
12.2 聚合物的電學特性 354
12.2.1 電導性能 354
12.2.2 介電性能 356
12.2.3 聚合物的電擊穿 360
12.2.4 聚合物的靜電現象 361
12.3 聚合物的光學性能 362
12.3.1 聚合物對光的折射和雙折射 362
12.3.2 聚合物對光線的反射 365
12.3.3 聚合物對光的吸收和透射 366
12.4 聚合物光電轉換性能 367
本章要點 368
習題 368
第13章 高分子化學與物理學前沿進展 369
13.1 高分子化學與物理前沿研究領域 369
13.2 可控／活性自由基聚合反應 369
13.2.1 可控／活性自由基聚合反應原理 370
13.2.2 可逆終止白由基聚合 371
13.2.3 可逆加成斷鏈轉移自由基聚合 372
13.2.4 原子轉移自由基聚合 373
13.3 人工器官用高分子材料 374
13.3.1 人工腎與血液透析 374
13.3.2 人工肺 376
13.4 碳納米管及其聚合物復合材料 376
13.5 靜電紡絲：聚合物納米材料研究和應用之關鍵 378
13.6 聚合物納米材料 380
13.7 聚合物分析與研究方法進展 382
13.7.1 紅外吸收光譜 382
13.7.2 X射線衍射 383
13.7.3 激光散射 383
13.7.4 質譜與基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜 384
13.7.5 原子力顯微鏡 386
參考文獻 390
附錄 391
附錄1 高分子化學與物理重要術語解釋 391
附錄2 高分子化學與物理核心圖解 396
附錄3 重要聚合物簡易鑒別方法 400
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