高分子化學

前言

　　自20世紀20年代Staudinger創(chuàng)建高分子學說以來，高分子科學已經(jīng)歷了80多年的發(fā)展而成為一門獨立的學科，內(nèi)容包括高分子化學、高分子物理和高分子工藝。由于聚合物產(chǎn)量大、品種多、應用廣、經(jīng)濟效益高，因而現(xiàn)代高分子工業(yè)發(fā)展迅速。隨著與生物學、醫(yī)學、信息科學等多學科的日益交叉滲透，高分子科學為近代社會和科學技術的發(fā)展做出了巨大的貢獻，在人類生活和社會發(fā)展中所起作用越來越大?，F(xiàn)在全球每年生產(chǎn)約2億噸的聚合物，以滿足全世界60億左右人口的各種需要，人類對聚合物的需求量還將繼續(xù)上升。相應地，社會對高分子專業(yè)人才的需求日趨增加，學生對高分子科學的興趣也越來越大，因此越來越多的高校開設了高分子方面的專業(yè)課程。本書是作為高分子及相關專業(yè)的核心課程——　　高分子化學的教材而編寫。同時，由于高分子化學涉及的領域日益廣泛，許多非高分子專業(yè)人才也需要掌握或了解高分子化學的基礎知識，本書可作為參考書滿足這部分讀者的實際需要?！　「叻肿踊瘜W一直是高分子科學中最為活躍的研究領域，已出現(xiàn)大量令人振奮的新成果，它們反過來又極大地豐富了高分子化學的內(nèi)涵。目前，高分子化學已發(fā)展到可通過聚合物的分子設計，按應用性能的要求“定制”具有指定結(jié)構(gòu)和大小的高分子。作為一本教材，除了強調(diào)學科的基本知識框架之外，還應反映本學科發(fā)展的前沿。本書在這方面作了一些努力，吸取了近20年來高分子化學領域的一些最新研究成果，如基團轉(zhuǎn)移聚合、活性自由基聚合、茂金屬和后過渡金屬單活性中心烯烴聚合引發(fā)劑、新型功能高分子等，這些都作為新知識點介紹給讀者。　　本書共10章，第1章緒論主要介紹高分子的基本概念和高分子科學的發(fā)展簡史；然后按聚合反應類型分為逐步聚合（第2章）、自由基聚合（第3章）、離子聚合（第4章）、配位聚合（第6章）和開環(huán)聚合（第8章）等章節(jié)；由于迄今為止，活性聚合已從最早的陰離子聚合擴展到其他如陽離子、自由基、配位等鏈式聚合，所以將活性聚合單獨成章（第7章）；第5章、第9章和第10章分別講述鏈式共聚合、高分子化學反應和功能高分子?！　”緯亲髡咴谡狭藬?shù)十年高分子化學教學經(jīng)驗、汲取國內(nèi)外多本高分子化學教材之精華的基礎上編寫而成的。編排上力求內(nèi)容完整、結(jié)構(gòu)嚴謹、層次清晰。但由于編者本身水平有限，謬誤在所難免，懇請廣大讀者不吝賜教。

內(nèi)容概要

　　《高分子化學(第2版)》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。《高分子化學(第2版)》系統(tǒng)講述從小分子單體合成高分子化合物的重要聚合反應及其機理、動力學、熱力學、聚合反應的實施方法、單體結(jié)構(gòu)和反應條件對聚合反應及其產(chǎn)物性能的影響，以及高分子的化學轉(zhuǎn)變原理和重要功能高分子的合成方法。全書共分為10章，內(nèi)容分別是高分子的基本概念和高分子科學發(fā)展簡史、逐步聚合反應、自由基聚合反應、離子聚合、鏈式共聚合反應、配位聚合、活性聚合、開環(huán)聚合反應、高分子的化學反應、功能高分子。　　《高分子化學(第2版)》適用于高等院校高分子專業(yè)本科生或具有化學背景非高分子專業(yè)研究生的教學用書，也可作為從事高分子生產(chǎn)的技術人員以及其他涉及高分子科學領域的研究人員的參考用書。

書籍目錄

第1章 緒論11.1 高分子的基本概念11.2 聚合反應與聚合反應的單體31.3 高分子化合物的分類61.4 高分子的命名71.5 高分子鏈的形態(tài)81.6 高分子的化學結(jié)構(gòu)91.6.1 單體單元的連接方式91.6.2 高分子的立體異構(gòu)101.6.3 共軛雙烯聚合物的分子結(jié)構(gòu)101.7 聚合物的多分散性111.8 高分子科學簡史12習題13參考文獻14第2章 逐步聚合反應152.1 概述152.1.1 逐步聚合反應的一般性特征152.1.2 逐步聚合反應功能基反應類型162.1.3 逐步聚合反應的分類172.1.4 單體功能度與平均功能度182.2 線形逐步聚合反應192.2.1 線形逐步聚合反應產(chǎn)物的聚合度192.2.2 線形逐步聚合反應的動力學262.2.3 線形逐步聚合反應中的副反應282.2.4 線形逐步共聚合反應302.2.5 非化學計量控制線形逐步聚合反應312.3 非線形逐步聚合反應322.3.1 支化型逐步聚合反應322.3.2 交聯(lián)型逐步聚合反應332.3.3 無規(guī)預聚物和確定結(jié)構(gòu)預聚物352.4 逐步聚合反應的實施方法362.4.1 熔融聚合362.4.2 溶液聚合362.4.3 界面縮聚372.4.4 固相聚合382.5 一些重要的逐步聚合物382.5.1 聚酯382.5.2 聚酰胺462.5.3 酚醛樹脂482.5.4 聚氨酯和聚脲512.5.5 環(huán)氧樹脂542.5.6 氨基樹脂552.5.7 其他逐步聚合物56習題58參考文獻58第3章 自由基聚合反應603.1 概述603.1.1 鏈式聚合反應的一般特征603.1.2 鏈式聚合單體613.2 自由基聚合引發(fā)劑和鏈引發(fā)反應623.2.1 引發(fā)劑種類623.2.2 引發(fā)劑分解動力學653.2.3 引發(fā)效率673.2.4 引發(fā)劑的選擇683.2.5 其他引發(fā)反應683.3 鏈增長反應703.3.1 鏈增長反應中單體的加成方式713.3.2 鏈增長反應的立體化學723.4 鏈終止、鏈轉(zhuǎn)移反應723.4.1 鏈終止反應723.4.2 鏈轉(zhuǎn)移反應733.5 自由基聚合反應動力學753.5.1 自由基聚合動力學方程753.5.2 溫度對聚合速率的影響773.5.3 自加速現(xiàn)象783.5.4 聚合過程速率變化類型793.5.5 聚合反應速率測定的一般方法803.6 阻聚與緩聚813.6.1 阻聚與緩聚作用813.6.2 阻聚劑的種類及其阻聚機理813.6.3 烯丙基單體的自阻聚作用833.6.4 氧的阻聚和引發(fā)作用833.7 自由基聚合反應產(chǎn)物的分子量833.7.1 動力學鏈長及其與聚合度的關系833.7.2 鏈轉(zhuǎn)移對聚合度影響843.7.3 鏈轉(zhuǎn)移劑的應用873.8 聚合熱力學883.8.1 聚合反應熱力學特征883.8.2 聚合熱與單體結(jié)構(gòu)的關系883.8.3 聚合上限溫度893.9 聚合反應的實施方法903.9.1 本體聚合913.9.2 溶液聚合913.9.3 懸浮聚合913.9.4 乳液聚合923.10 重要自由基聚合產(chǎn)物963.10.1 低密度聚乙烯963.10.2 聚氯乙烯963.10.3 聚苯乙烯973.10.4 聚甲基丙烯酸甲酯973.10.5 聚丙烯腈983.10.6 聚乙酸乙烯酯983.10.7 水溶性聚合物983.10.8 含氟聚合物99習題99參考文獻100第4章 離子聚合1024.1 離子聚合特征1024.2 陽離子聚合1034.2.1 陽離子聚合單體1034.2.2 陽離子聚合機理1044.2.3 陽離子聚合動力學1104.2.4 陽離子聚合工業(yè)應用——聚異丁烯和丁基橡膠1124.3 陰離子聚合1134.3.1 陰離子聚合單體1134.3.2 陰離子聚合機理1134.3.3 陰離子聚合動力學1184.4 離子聚合的立體化學1194.4.1 陽離子定向聚合1194.4.2 陰離子定向聚合1204.5 羰基單體的離子聚合121習題122參考文獻123第5章 鏈式共聚合反應1245.1 概述1245.1.1 共聚物類型和命名1245.1.2 共聚反應的意義1255.2 二元共聚物的組成1265.2.1 共聚方程1265.2.2 共聚物組成曲線1285.2.3 共聚物組成分布及其控制1315.3 二元共聚物的微觀結(jié)構(gòu)——序列長度分布1335.3.1 序列長度分布1335.3.2 平均序列長度1345.4 競聚率的測定及反應條件對競聚率的影響1355.4.1 競聚率的測定1355.4.2 反應條件對競聚率的影響1365.5 自由基共聚合1375.5.1 單體及自由基的反應活性1375.5.2 Q-e概念1415.5.3 自由基共聚合的應用1425.6 離子型共聚合144習題145參考文獻146第6章 配位聚合1476.1 Ziegler-Natta引發(fā)劑與配位聚合1476.1.1 Ziegler-Natta引發(fā)劑1476.1.2 配位聚合一般描述1486.2 聚合物的立體異構(gòu)1496.2.1 對映體異構(gòu)1496.2.2 順反異構(gòu)1516.2.3 立構(gòu)規(guī)整度及其測定1526.2.4 立體結(jié)構(gòu)控制機理1546.2.5 立構(gòu)規(guī)整性聚合物的性質(zhì)1546.3 α-烯烴Ziegler-Natta聚合反應1556.3.1 鏈增長活性中心的化學本質(zhì)1556.3.2 Ziegler-Natta引發(fā)劑下的配位聚合機理1566.3.3 Ziegler-Natta引發(fā)劑組分的影響1606.3.4 高效Ziegler-Natta引發(fā)劑1616.3.5 Ziegler-Natta聚合動力學行為1626.3.6 α-烯烴Ziegler-Natta聚合工業(yè)應用1626.4 共軛二烯烴的配位聚合1646.4.1 Ziegler-Natta引發(fā)劑1646.4.2 π-烯丙基型引發(fā)劑1656.4.3 共軛二烯烴定向聚合機理1656.5 配位聚合的新型引發(fā)劑體系1666.5.1 茂金屬引發(fā)劑的烯烴聚合1666.5.2 非茂金屬引發(fā)劑169習題171參考文獻171第7章 活性聚合1727.1 概述1727.1.1 活性聚合概念1727.1.2 活性聚合的動力學特征1737.2 活性陰離子聚合1737.2.1 活性陰離子聚合的特點1737.2.2 極性單體的活性陰離子聚合1747.3 活性陽離子聚合1747.3.1 活性陽離子聚合原理1747.3.2 單體結(jié)構(gòu)對活性陽離子聚合的影響1767.4 基團轉(zhuǎn)移聚合1787.4.1 基團轉(zhuǎn)移聚合特點1787.4.2 基團轉(zhuǎn)移聚合機理1787.5 活性/可控自由基聚合1797.5.1 實現(xiàn)活性/可控自由基聚合的策略1797.5.2 氮氧自由基（TEMPO）存在下自由基聚合1807.5.3 原子轉(zhuǎn)移自由基聚合1807.5.4 可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移可控自由基聚合1827.6 活性配位聚合1837.7 鏈式縮合聚合反應1847.8 活性聚合的應用1857.8.1 指定分子量大小、窄分子量分布聚合物的合成1867.8.2 端基官能化聚合物的合成1867.8.3 嵌段共聚物的合成1877.8.4 星形聚合物合成1887.8.5 梳狀共聚物的合成189習題189參考文獻190第8章 開環(huán)聚合反應1918.1 概述1918.1.1 開環(huán)聚合特點1918.1.2 環(huán)狀單體開環(huán)聚合可能性1918.2 環(huán)醚開環(huán)聚合1928.2.1 陽離子開環(huán)聚合1928.2.2 活化單體機理陽離子開環(huán)聚合反應1958.2.3 陰離子開環(huán)聚合反應1968.2.4 聚醚1988.3 內(nèi)酰胺開環(huán)聚合1998.3.1 陽離子聚合1998.3.2 陰離子聚合2008.3.3 水解聚合2018.4 環(huán)酯開環(huán)聚合2028.4.1 陽離子聚合2028.4.2 陰離子開環(huán)聚合2038.4.3 配位開環(huán)聚合2038.5 環(huán)硅氧烷2048.6 N-羧基-α-氨基酸酐2058.7 2-亞甲基-1，3-二氧雜環(huán)2068.8 開環(huán)易位聚合反應207習題208參考文獻209第9章 高分子的化學反應2109.1 高分子化學反應的特點、影響因素與分類2109.1.1 高分子化學反應的特點2109.1.2 高分子化學反應的影響因素2119.1.3 高分子化學反應的分類2139.2 高分子的相似轉(zhuǎn)變2139.2.1 新功能基的引入與功能基轉(zhuǎn)換2139.2.2 環(huán)化反應2179.3 擴鏈與嵌段反應2199.3.1 擴鏈反應2199.3.2 嵌段反應2219.4 接枝反應2219.4.1 高分子引發(fā)活性中心法2219.4.2 功能基偶聯(lián)法2249.4.3 大分子單體法2259.5 交聯(lián)反應2259.5.1 不飽和橡膠的硫化2259.5.2 過氧化物交聯(lián)與輻射交聯(lián)2269.5.3 光聚合交聯(lián)2269.5.4 其他交聯(lián)2309.6 聚合物的降解反應2319.6.1 熱降解2319.6.2 光降解2349.6.3 氧化降解2369.6.4 聚合物的穩(wěn)定化2379.6.5 水解與生物降解241習題242參考文獻242第10章 功能高分子24510.1 吸附分離功能高分子24510.1.1 概述24510.1.2 吸附分離功能高分子骨架結(jié)構(gòu)的合成24510.1.3 化學吸附功能高分子24710.1.4 物理吸附功能高分子24910.2 高分子試劑與高分子催化劑25010.2.1 概述25010.2.2 高分子試劑與高分子催化劑的優(yōu)越性25110.2.3 高分子試劑25210.2.4 高分子催化劑25710.3 高分子分離功能膜25810.3.1 高分子分離功能膜及其分類25810.3.2 高分子分離膜的分離機理25910.3.3 高分子分離膜聚合物的選擇與大分子設計26010.3.4 高分子分離膜的制備26110.3.5 膜分離過程26210.4 生物醫(yī)用高分子材料26310.4.1 生物醫(yī)用高分子材料的范疇及其基本要求26310.4.2 修復性醫(yī)用高分子26410.4.3 高分子藥物26810.5 導電高分子26910.5.1 共軛高分子的能帶理論與摻雜27010.5.2 共軛高分子的合成27110.5.3 導電高分子的應用舉例275習題278參考文獻278

章節(jié)摘錄

　　1.3 高分子化合物的分類　　高分子化合物的種類繁多，其分類方法也可有多種角度。　　根據(jù)高分子化合物的來源可分為三類：①天然高分子化合物，即自然界天然存在的高分子化合物，如淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素等；②半天然高分子化合物，經(jīng)化學改性后的天然高分子化合物，如由纖維素和硝酸反應得到的硝化纖維素、由纖維素和乙酸反應得到的乙酸纖維素等；③合成高分子化合物，由單體通過人工合成的高分子化合物，如由乙烯聚合得到聚乙烯等?！　「鶕?jù)高分子鏈原子組成的不同可分為三類：①鏈原子全部由碳原子組成的碳鏈高分子，如聚乙烯、聚丙烯等；②鏈原子除碳原子外，還含O、N、S等雜原子的雜鏈高分子，如聚乙二醇的鏈原子包括C和O，聚酰胺-6的鏈原子包括C和N；③鏈原子由Si、B、Al、O、N、S、P等雜原子組成，不含C原子的元素有機高分子，如聚二甲基硅氧烷的鏈原子只有Si和O?！　「鶕?jù)高分子化合物的性能和用途可分為塑料、纖維、橡膠、涂料、膠黏劑和功能高分子。塑料指的是以聚合物為基礎，加入（或不加）各種助劑和填料，經(jīng)加工形成的塑性或剛性材料；纖維是指纖細而柔軟的絲狀聚合物材料，長度至少為直徑的100倍；橡膠是指具有可逆形變的高彈性聚合物材料。以上三類為聚合物材料中用量最大的三大品種。涂料是指涂布于物體表面能形成堅韌的薄膜，主要起裝飾和保護作用的聚合物材料；膠黏劑是指能通過黏合的方法將兩種物體表面粘接在一起的聚合物材料；功能高分子是指具有特殊功能與用途但通常用量不大的精細高分子材料。功能高分子的研究常常涉及高分子各個基礎學科之間、高分子學科與其他學科領域與應用領域之間的相互交叉與滲透，是高分子科學的熱門研究領域之一。需要注意的是該分類方法的依據(jù)是聚合物的性能和用途，而不是聚合物的化學組成。由于化學組成相同的聚合物也可能具有不同的用途，如某聚合物可能既可用于涂料，也可用于膠黏劑；某些聚合物既可用作纖維，也可用作塑料。因此該分類方法的不同高分子化合物種類之間可能有化學組成上的交集。

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