高分子化學(xué)教程

前言

自20世紀20年代Staudinger創(chuàng)建高分子學(xué)說以來，高分子科學(xué)已經(jīng)歷了近百年的發(fā)展而成為一門獨立的學(xué)科，內(nèi)容包括高分子化學(xué)、高分子物理、高分子工藝。由于聚合物產(chǎn)量大、品種多、應(yīng)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(xué)、醫(yī)學(xué)、信息科學(xué)等多學(xué)科的日益交叉滲透，高分子科學(xué)為近代社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展做出了巨大的貢獻，在人類生活和社會發(fā)展中所起的作用越來越大。現(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(yīng)地，社會對高分子專業(yè)人才的需求日趨增加，學(xué)生對高分子科學(xué)的興趣也越來越大，因此越來越多的高校開設(shè)了高分子方面的專業(yè)課程。本書是作為高分子及相關(guān)專業(yè)的核心課程——高分子化學(xué)的教材而編寫。同時，由于高分子化學(xué)涉及的領(lǐng)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(xué)的基礎(chǔ)知識，本書可作為參考書滿足這部分讀者的實際需要。 高分子化學(xué)一直是高分子科學(xué)中最為活躍的研究領(lǐng)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(xué)的內(nèi)涵。目前，高分子化學(xué)已發(fā)展到可通過聚合物的分子設(shè)計，按應(yīng)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(xué)科的基本知識框架之外，還應(yīng)反映本學(xué)科發(fā)展的前沿。本書吸取了近30年來高分子化學(xué)領(lǐng)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。 本書共分11章，各章編寫分工如下：第1章由李青山編寫；第2章由洪偉、張振琳編寫；第3章、第7章由張小舟編寫；第4章、第5章由師奇松編寫；第6章、第8章由李青山、賈宏葛編寫；第9章由孫俊芬編寫；第10章由賈宏葛編寫；第11章由胡玉潔編寫。全書由李青山統(tǒng)稿。 本書是作者在整合了35年高分子化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗、汲取國內(nèi)外高分子化學(xué)教材之精華的基礎(chǔ)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。但由于編者本身時間有限，不妥之處在所難免，懇請廣大讀者不吝賜教。燕山大學(xué)高分子專業(yè)博士研究生洪偉、劉軍，碩士研究生左春燕、趙舟、詹彪、關(guān)龍龍等參加書稿整理和文獻查閱，在這里一并表示感謝！ 編者 2012年4月

內(nèi)容概要

　　《高分子化學(xué)教程》從現(xiàn)實應(yīng)用高分子設(shè)計出發(fā)，系統(tǒng)講述了從小分子單體合成高分子化合物的重要聚合反應(yīng)，按逐步聚合、連鎖聚合機理順序，討論聚合反應(yīng)動力學(xué)、熱力學(xué)、聚合反應(yīng)的實施方法、單體結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件對聚合反應(yīng)及其產(chǎn)物性能的影響，以及高分子的化學(xué)轉(zhuǎn)變原理和重要功能高分子的合成方法。全書共分11章，內(nèi)容分別是：緒論；逐步聚合；自由基聚合；離子聚合；配位聚合；開環(huán)聚合；共聚合；功能高分子；高分子化學(xué)反應(yīng)；超分子自組裝；天然高分子材料等。
　　《高分子化學(xué)教程》可作為應(yīng)用技術(shù)型高等院校高分子專業(yè)本科生或具有化學(xué)背景非高分子專業(yè)研究生的教學(xué)用書，也可作為從事高分子生產(chǎn)的技術(shù)人員以及其他涉及高分子科學(xué)領(lǐng)域的研究人員的參考用書。

書籍目錄

第1章緒論
1.1高分子科學(xué)的發(fā)展簡史
1.2高分子的基本概念
1.2.1聚合物的含義
1.2.2幾個重要概念
1.3高聚物的基本特征
1.4高聚物的命名與分類
1.4.1由一種單體合成的高分子命名
1.4.2由兩種單體合成的高分子命名
1.4.3根據(jù)商品命名
1.4.4IUPAC的系統(tǒng)命名法
1.4.5英文縮寫
1.5高分子的分類
1.5.1按照來源分類
1.5.2按照高分子主鏈結(jié)構(gòu)分類
1.5.3按照性質(zhì)和用途分類
1.6聚合反應(yīng)的分類
1.6.1按照單體和聚合物的組成分類
1.6.2按照反應(yīng)機理分類
1.6.3按照單體和聚合物的結(jié)構(gòu)分類
習(xí)題
第2章逐步聚合
2.1縮聚反應(yīng)
2.1.1縮聚反應(yīng)的特點
2.1.2縮聚反應(yīng)的分類
2.1.3平衡縮聚反應(yīng)
2.2線形縮聚反應(yīng)
2.3體型縮聚
2.3.1凝膠化現(xiàn)象和凝膠點
2.3.2凝膠點的預(yù)測
2.4逐步聚合的實施方法
2.4.1熔融聚合
2.4.2溶液聚合
2.4.3界面縮聚
2.4.4固態(tài)縮聚
2.5重要的逐步聚合產(chǎn)品
2.5.1重要的線形縮聚物
2.5.2重要的體型縮聚物
習(xí)題
第3章自由基聚合
3.1連鎖聚合反應(yīng)的特征
3.2單體的聚合能力
3.2.1聚合熱力學(xué)
3.2.2單體的聚合能力
3.3自由基聚合的基元反應(yīng)
3.3.1鏈引發(fā)反應(yīng)
3.3.2鏈增長反應(yīng)
3.3.3鏈終止反應(yīng)
3.3.4鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)
3.3.5自由基聚合反應(yīng)的特征
3.4鏈引發(fā)反應(yīng)
3.4.1引發(fā)劑和引發(fā)作用
3.4.2引發(fā)劑分解動力學(xué)
3.4.3引發(fā)劑的合理選擇
3.4.4其他引發(fā)反應(yīng)
3.5聚合反應(yīng)動力學(xué)
3.5.1概述
3.5.2聚合動力學(xué)研究方法
3.5.3自由基聚合微觀動力學(xué)
3.5.4動力學(xué)方程的偏離
3.5.5自由基聚合基元反應(yīng)速率常數(shù)
3.5.6自動加速現(xiàn)象
3.6相對分子質(zhì)量和鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)
3.6.1動力學(xué)鏈長和聚合度
3.6.2鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)
3.7影響聚合過程的因素
3.7.1溫度的影響
3.7.2壓力的影響
3.7.3單體濃度的影響
3.7.4引發(fā)劑的影響
3.7.5單體純度與雜質(zhì)的影響
3.8阻聚和緩聚
3.8.1阻聚劑和阻聚機理
3.8.2相對分子質(zhì)量分布
3.9自由基聚合反應(yīng)的特征
習(xí)題
第4章離子聚合
4.1引言
4.2陽離子聚合
4.2.1陽離子聚合單體
4.2.2陽離子聚合引發(fā)體系
4.2.3陽離子聚合反應(yīng)機理
4.2.4陽離子聚合反應(yīng)動力學(xué)
4.2.5陽離子聚合反應(yīng)的影響因素
4.2.6陽離子聚合工業(yè)應(yīng)用--聚異丁烯和丁基橡膠
4.3陰離子聚合
4.3.1陰離子聚合單體
4.3.2陰離子聚合反應(yīng)機理
4.3.3活性陰離子聚合反應(yīng)動力學(xué)
4.3.4陰離子聚合反應(yīng)的影響因素
4.3.5自由基聚合與離子聚合的比較
習(xí)題
第5章配位聚合
5.1聚合物的異構(gòu)現(xiàn)象
5.1.1結(jié)構(gòu)異構(gòu)
5.1.2立體異構(gòu)
5.1.3立構(gòu)規(guī)整聚合物的性質(zhì)
5.1.4立構(gòu)規(guī)整度及其測定
5.2配位聚合的基本概念
5.3Ziegler?Natta引發(fā)劑
5.4α?烯烴的配位聚合反應(yīng)
5.4.1α?烯烴配位聚合的機理
5.4.2丙烯的配位聚合
5.4.3乙烯的配位聚合
5.4.4二烯烴的配位聚合
5.5配位聚合的新型引發(fā)劑體系
5.5.1茂金屬引發(fā)劑
5.5.2后過渡金屬引發(fā)劑
習(xí)題
第6章開環(huán)聚合
6.1環(huán)烷烴開環(huán)聚合熱力學(xué)
6.2雜環(huán)開環(huán)聚合熱力學(xué)和動力學(xué)
6.3三元環(huán)醚的陰離子開環(huán)聚合
6.3.1環(huán)氧乙烷的陰離子開環(huán)聚合機理和動力學(xué)
6.3.2聚醚型表面活性劑的合成
6.3.3環(huán)氧丙烷的陰離子開環(huán)聚合機理和動力學(xué)
6.4環(huán)醚的陽離子開環(huán)聚合
6.4.1概述
6.4.2丁氧環(huán)和四氫呋喃的陽離子開環(huán)聚合
6.5羰基化合物和三氧六環(huán)的陽離子聚合
6.5.1羰基化合物
6.5.2環(huán)縮醛的陽離子開環(huán)聚合
6.6己內(nèi)酰胺的陰離子開環(huán)聚合
6.6.1概述
6.6.2己內(nèi)酰胺陰離子開環(huán)聚合機理
6.7聚硅氧烷(有機硅)
習(xí)題
第7章共聚合
7.1共聚合反應(yīng)的特征
7.1.1共聚合反應(yīng)及分類
7.1.2共聚物的類型與命名
7.1.3研究共聚反應(yīng)的意義
7.2二元共聚物的組成
7.2.1共聚物組成質(zhì)量比微分方程
7.2.2共聚物組成曲線
7.2.3共聚物組成與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系
7.2.4共聚物組成控制
7.3單體和自由基的活性
7.3.1單體的活性
7.3.2自由基的活性
7.3.3取代基對單體活性和自由基活性的影響
7.4Q?e概念
習(xí)題
第8章功能高分子
8.1吸附分離功能高分子
8.1.1概述
8.1.2吸附分離功能高分子骨架結(jié)構(gòu)的合成
8.1.3化學(xué)吸附功能高分子
8.1.4物理吸附功能高分子
8.2高分子試劑與高分子催化劑
8.2.1概述
8.2.2高分子試劑與高分子催化劑的優(yōu)越性
8.2.3高分子試劑
8.2.4高分子催化劑
8.3高分子分離功能膜
8.3.1高分子分離功能膜及其分類
8.3.2高分子分離膜的分離機理
8.3.3高分子分離膜聚合物的選擇與大分子設(shè)計
8.3.4膜分離過程
8.4生物醫(yī)用高分子材料
8.4.1生物醫(yī)用高分子材料的范疇及其基本要求
8.4.2修復(fù)性醫(yī)用高分子
8.4.3高分子藥物
8.5導(dǎo)電高分子
8.5.1共軛高分子的合成
8.5.2導(dǎo)電高分子的應(yīng)用舉例
習(xí)題
第9章高分子化學(xué)反應(yīng)
9.1高分子化學(xué)反應(yīng)的特點、影響因素與分類
9.1.1高分子化學(xué)反應(yīng)的特點
9.1.2高分子化學(xué)反應(yīng)的影響因素
9.1.3高分子化學(xué)反應(yīng)的分類
9.2聚合度相似的化學(xué)轉(zhuǎn)變
9.3高分子試劑與高分子催化劑
9.3.1擴鏈反應(yīng)
9.3.2嵌段反應(yīng)
9.4接枝反應(yīng)
9.5交聯(lián)反應(yīng)
9.6聚合物的降解反應(yīng)
習(xí)題
第10章超分子自組裝
10.1超分子自組裝的定義
10.2超分子自組裝的研究內(nèi)容
10.3超分子自組裝的預(yù)期目標
10.4超分子自組裝的研究價值
習(xí)題
第11章天然高分子材料
11.1聚糖
11.1.1纖維素
11.1.2淀粉
11.1.3甲殼素、殼聚糖材料
11.2天然橡膠
11.2.1天然橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)
11.2.2天然橡膠的性能
11.3木質(zhì)素
11.3.1木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)
11.3.2木質(zhì)素的物理性質(zhì)
11.4蛋白質(zhì)及多肽
11.5生漆
11.6天然無機高分子材料
習(xí)題
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯）是聚酯的新型產(chǎn)品。由于它具有較高的阻隔性、防水性、氣密性、抗紫外線性、較好的耐熱性、耐化學(xué)性、耐輻射性等，近年來深受世界許多國家的聚酯生產(chǎn)廠商的關(guān)注。PEN的聚合研究始于1948年，但一直未能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。進入20世紀90年代后，由于PEN以及主要原料2，6-二甲基萘二甲酸（DNC）合成技術(shù)發(fā)展實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。美國Amoco已建有年產(chǎn)2.7萬噸DNC裝置并正在新建一個年產(chǎn)4.5萬噸裝置。日本三菱化工也有年產(chǎn)4.7萬噸的裝置。PEN將廣泛地用于碳酸飲料、啤酒、果汁等包裝瓶、工業(yè)絲、薄膜、磁帶、藥品包裝及工程塑料等方面，是一種極具開發(fā)前景的新型聚酯材料，至2005年年均增長率達35％。 PTT（聚對苯二甲酸丙二醇酯）也是聚酯系列產(chǎn)品中最具發(fā)展前景的新成員。它兼具錦綸和滌綸的優(yōu)點，具有抗污性、化學(xué)穩(wěn)定性、回彈性和染色性，是一種較理想的紡織用新型熱塑性聚酯材料，是世界各國21世紀重點發(fā)展的新材料之一。PTT也是早在1941年美國就已合成了該材料并取得發(fā)明專利，但由于1，3-丙二醇（PDO）單體來源困難，未工業(yè)化生產(chǎn)。進入20世紀90年代后，隨著世界聚酯的迅速發(fā)展以及合成技術(shù)提高，Shell公司采用氧乙烷技術(shù)路線低成本生產(chǎn)PDO，杜邦公司也開發(fā)出利用生物酶催化制備PDO技術(shù)。Degusa公司也開發(fā)了丙烯醛技術(shù)路線制PDO，此外，有以甘油為原料的生化及合成技術(shù)制PDO，環(huán)氧丙烷法制PDO技術(shù)路線。在PTT合成技術(shù)方面，PTA直接酯化法更優(yōu)于DMT酯交換法。PTT纖維制備仍采用熔融紡絲POY、DTY、BCF等技術(shù)。PTT的用途廣泛，主要用于工程塑料、體育用品、薄膜以及紡黏織物、地毯及服用纖維等方面，具有極大的市場發(fā)展?jié)摿Α?為適應(yīng)大規(guī)模、高質(zhì)量、低成本的常規(guī)以及差別化的滌綸長絲、滌綸短纖維產(chǎn)品的需求，聚酯熔體直紡技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，與切片紡技術(shù)相比每噸纖維生產(chǎn)成本可降低1000～1500元，如滌綸短纖維生產(chǎn)線的單線生產(chǎn)能力經(jīng)濟規(guī)模已由過去50t／d提高到100t／d、150t／d、200t／d。

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