高分子結(jié)構(gòu)與性能

前言

　　材料是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。高分子材料具有許多其他材料不可比擬的突出性能，在尖端技術(shù)、國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域已成為不可缺少的支柱材料之一。高分子材料科學(xué)與化學(xué)、物理、信息、能源、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、機(jī)械等眾多學(xué)科相互交叉、相互融合、交相輝映。隨著新技術(shù)、新原理不斷出現(xiàn)，高分子材料科學(xué)派生出許多新的學(xué)科增長(zhǎng)點(diǎn)。高分子材料新品種層出不窮，產(chǎn)品性能精益求精，同時(shí)市場(chǎng)的需求也不斷提高，高分子材料科學(xué)迎來(lái)了黃金發(fā)展時(shí)期?！　W(xué)科的發(fā)展需要大批高級(jí)專業(yè)技術(shù)人才，研究生教育無(wú)疑是培養(yǎng)高級(jí)人才的重要途徑。華東理工大學(xué)出版社整合國(guó)內(nèi)相關(guān)院校的優(yōu)質(zhì)師資力量，組織撰寫了高分子材料學(xué)科研究生教學(xué)叢書。叢書共有7個(gè)分冊(cè)：《高分子結(jié)構(gòu)與性能》、《聚合物分子設(shè)計(jì)及制備方法》、《高分子材料流變學(xué)》、《受控聚合反應(yīng)原理及進(jìn)展》、《聚合物加工原理及進(jìn)展》、《功能高分子材料》、《高分子凝聚態(tài)物理及其進(jìn)展》。執(zhí)筆人各自結(jié)合多年來(lái)從事教學(xué)、科研的感受，論述了當(dāng)前高分子材料學(xué)科現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。這套教學(xué)叢書的面世，有利于提高高分子材料專業(yè)研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，希望有助于諸多青年學(xué)者步入高分子材料科學(xué)的研究殿堂，夯實(shí)基礎(chǔ)，開(kāi)拓創(chuàng)新，鑄就輝煌。

內(nèi)容概要

　　本書采用了淺入深出的方法，每一章的入門都與本科高分子物理的基本內(nèi)容和基本概念銜接，淺顯易懂，然后漸進(jìn)式地導(dǎo)向較復(fù)雜的理論、研究進(jìn)展，或者橫向擴(kuò)展知識(shí)面(例如一種參數(shù)測(cè)定的多種方法)。同時(shí)，留出幾章供比較重要且編者較熟悉的專題進(jìn)行發(fā)揮。     本書不僅是一本研究生教材，還可供廣大從事高分子材料生產(chǎn)和研究的工作者閱讀。

書籍目錄

第1章 高分子的鏈結(jié)構(gòu)  1.1 高分子鏈的近程結(jié)構(gòu)    1.1.1 結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成    1.1.2 結(jié)構(gòu)單元的鍵接方式    1.1.3 構(gòu)型  1.2 高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)    1.2.1 分子鏈形態(tài)——線型、支化與交聯(lián)    1.2.2 高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)構(gòu)象    1.2.3 影響高分子鏈柔順性的結(jié)構(gòu)因素(柔順性的定性表征)    1.2.4 柔順性的表征參數(shù)(柔順性的定量表征)    1.2.5 高分子鏈的構(gòu)象統(tǒng)計(jì)  參考文獻(xiàn)  思考題與習(xí)題第2章 高分子溶液  2.1 聚合物溶解過(guò)程分析    2.1.1 聚合物的溶解過(guò)程    2.1.2 聚合物溶解過(guò)程的熱力學(xué)分析    2.1.3 溶劑的良劣性    2.1.4 混合溶劑的良劣性  2.2 高分子溶液的分類    2.2.1 從極稀溶液到極濃溶液    2.2.2 高分子在溶液中的形態(tài)與模型描述  2.3 高分子溶液的熱力學(xué)性質(zhì)    2.3.1 Flory_Huggins似晶格模型    2.3.2 Flory_Krigbaum稀溶液理論    2.3.3 de Gennes串滴模型  2.4 θ溶液    2.4.1 θ溶液性質(zhì)    2.4.2 非真正意義上的理想溶液    2.4.3 θ溶液中高分子的無(wú)擾尺寸  2.5 高分子溶液的相平衡    2.5.1 滲透平衡    2.5.2 沉淀-溶解平衡    2.5.3 溶脹平衡  參考文獻(xiàn)  思考題與習(xí)題第3章 分子量和分子量分布  3.1 分子量的表示方法    3.1.1 平均分子量    3.1.2 分子量分布及其表示方法  3.2 分子量的測(cè)定方法    3.2.1 端基分析法    3.2.2 膜滲透壓法    3.2.3 光散射法    3.2.4 小角激光光散射法    3.2.5 黏度法    3.2.6 質(zhì)譜法  3.3 分子量分布的測(cè)定    3.3.1 高分子溶液的相分離    3.3.2 高分子的分級(jí)實(shí)驗(yàn)方法    3.3.3 凝膠滲透色譜  3.4 分子量對(duì)聚合物性能的影響    3.4.1 分子量對(duì)力學(xué)性能的影響    3.4.2 分子量對(duì)加工性能的影響    3.4.3 分子量對(duì)溶解性的影響  參考文獻(xiàn)  思考題與習(xí)題第4章 高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)  4.1 高分子間的作用力  4.2 高分子結(jié)晶的形態(tài)    4.2.1 單晶    4.2.2 球晶    4.2.3 伸直鏈晶體、串晶、纖維狀晶和柱晶  4.3 高分子晶態(tài)和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型    4.3.1 高分子晶態(tài)結(jié)構(gòu)經(jīng)典模型    4.3.2 高分子非晶態(tài)結(jié)構(gòu)經(jīng)典模型  4.4 高分子在結(jié)晶中的構(gòu)象和晶胞    4.4.1 高分子的晶系、晶胞參數(shù)和X射線測(cè)定基本原理    4.4.2 聚乙烯的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和平面鋸齒形構(gòu)象    4.4.3 聚丙烯的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和螺旋形構(gòu)象    4.4.4 同質(zhì)多晶現(xiàn)象  4.5 高分子的結(jié)晶能力和結(jié)晶度    4.5.1 結(jié)晶能力    4.5.2 結(jié)晶度的定義和測(cè)定方法    4.5.3 結(jié)晶度和結(jié)晶尺寸對(duì)結(jié)晶性能的影響  4.6 結(jié)晶速度和結(jié)晶動(dòng)力學(xué)    4.6.1 影響結(jié)晶速度的因素    4.6.2 結(jié)晶動(dòng)力學(xué)  4.7 高分子結(jié)晶的熔融和結(jié)晶熱力學(xué)    4.7.1 結(jié)晶熱力學(xué)和影響熔點(diǎn)的因素    4.7.2 熔點(diǎn)和平衡熔點(diǎn)的測(cè)定方法  4.8 高分子聚集態(tài)的研究進(jìn)展概述  4.9 取向結(jié)構(gòu)    4.9.1 取向的概念    4.9.2 取向的機(jī)理    4.9.3 取向的應(yīng)用    4.9.4 取向程度的表征  參考文獻(xiàn)  思考題與習(xí)題第5章 高分子液晶  5.1 高分子液晶基礎(chǔ)    5.1.1 形成高分子液晶的基本結(jié)構(gòu)條件    5.1.2 高分子液晶的分類    5.1.3 液晶理論基礎(chǔ)  5.2 高分子液晶的表征方法    5.2.1 偏光顯微鏡與織構(gòu)和向錯(cuò)的形成    5.2.2 X射線衍射    5.2.3 DSC  5.3 主鏈型高分子液晶    5.3.1 主鏈型高分子液晶的主要品種    5.3.2 主鏈型高分子液晶的特性和應(yīng)用  5.4 側(cè)鏈型高分子液晶    5.4.1 側(cè)鏈型高分子液晶的結(jié)構(gòu)與特性    5.4.2 側(cè)鏈型高分子液晶的合成方法    5.4.3 側(cè)鏈型高分子液晶在顯示、儲(chǔ)存等方面的應(yīng)用  5.5 生物膽甾相高分子液晶    5.5.1 膽甾相液晶的特殊光學(xué)性質(zhì)    5.5.2 多肽    5.5.3 核酸    5.5.4 纖維素及其衍生物    5.5.5 甲殼素及其衍生物    5.5.6 類脂和生物液晶膜    5.5.7 液晶的醫(yī)藥應(yīng)用  參考文獻(xiàn)  思考題與習(xí)題第6章 高分子運(yùn)動(dòng)  6.1 高分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)    6.1.1 高分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)    6.1.2 聚合物的三種力學(xué)狀態(tài)    6.1.3 從高分子運(yùn)動(dòng)的溫度依賴關(guān)系看高分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)    6.1.4 聚合物的次級(jí)弛豫過(guò)程  6.2 鏈段的運(yùn)動(dòng)    6.2.1 聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象    6.2.2 鏈段運(yùn)動(dòng)與聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變    6.2.3 聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變理論    6.2.4 聚合物玻璃化溫度的測(cè)定    6.2.5 影響聚合物玻璃化溫度的因素  6.3 整個(gè)高分子鏈的運(yùn)動(dòng)    6.3.1 整個(gè)高分子鏈的運(yùn)動(dòng)與聚合物的黏性流動(dòng)    6.3.2 聚合物熔體的流動(dòng)曲線    6.3.3 影響?zhàn)ち鳒囟鹊囊蛩? 參考文獻(xiàn)  思考題與習(xí)題第7章 聚合物的力學(xué)和流變性能  7.1 聚合物的拉伸性能    7.1.1 聚合物拉伸行為的特點(diǎn)    7.1.2 表示拉伸性能的物理量    7.1.3 影響聚合物拉伸性能的因素    7.1.4 聚合物的理論強(qiáng)度  7.2 聚合物的沖擊性能    7.2.1 聚合物沖擊性能的測(cè)試方法    7.2.2 影響聚合物沖擊性能的因素  7.3 聚合物的韌性    7.3.1 聚合物韌性的表征    7.3.2 不同表征方法的評(píng)價(jià)  7.4 橡膠的彈性    7.4.1 橡膠彈性的特點(diǎn)    7.4.2 橡膠彈性的本質(zhì)    7.4.3 橡膠彈性的統(tǒng)計(jì)理論    7.4.4 橡膠網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與缺陷  7.5 聚合物的流變性能    7.5.1 表征聚合物熔體流動(dòng)性的參數(shù)    7.5.2 聚合物結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)性能的影響    7.5.3 聚合物熔體流變性能的研究    7.5.4 聚合物加工條件的選擇    7.5.5 聚合物流動(dòng)中的彈性現(xiàn)象  7.6 聚合物的黏彈性    7.6.1 聚合物的蠕變    7.6.2 聚合物的應(yīng)力松弛    7.6.3 滯后和力學(xué)損耗    7.6.4 聚合物黏彈性的力學(xué)模型    7.6.5 時(shí)溫等效原理和Boltzman疊加原理  7.7 形狀記憶高分子材料  參考文獻(xiàn)  思考題與習(xí)題第8章 聚合物共混物  8.1 聚合物共混物概論    8.1.1 聚合物共混物的發(fā)展概況    8.1.2 聚合物共混物的制備方法  8.2 聚合物之間的相溶性    8.2.1 聚合物一聚合物體系的相圖    8.2.2 相分離的熱力學(xué)和臨界條件    8.2.3 聚合物間相溶性的判別    8.2.4 共混物相分離動(dòng)力學(xué)    8.2.5 共混物相溶性的研究方法  8.3 聚合物共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)    8.3.1 影響共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的因素    8.3.2 共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本類型    8.3.3 共混物的界面層    8.3.4 共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)的研究方法  8.4 聚合物共混物的增容    8.4.1 加入增容劑    8.4.2 反應(yīng)增容  參考文獻(xiàn)  思考題與習(xí)題第9章 聚合物的電學(xué)性質(zhì)  9.1 聚合物的介電性質(zhì)    9.1.1 極化與介電常量    9.1.2 介電損耗    9.1.3 高分子駐極體與熱釋電流法    9.1.4 高分子壓電材料  9.2 聚合物半導(dǎo)電體和導(dǎo)電體    9.2.1 聚合物導(dǎo)電性的表征    9.2.2 聚合物導(dǎo)電性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系    9.2.3 聚合物導(dǎo)電性的其他影響因素    9.2.4 聚合物的靜電現(xiàn)象以及抗靜電方法  參考文獻(xiàn)  思考題與習(xí)題第10章 聚合物分子設(shè)計(jì)中物理參數(shù)的估算  10.1 聚合物溶度參數(shù)的估算  10.2 聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的估算  10.3 聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn)的關(guān)系  10.4 聚合物折射率的估算  10.5 聚合物楊氏模量的估算  參考文獻(xiàn)  思考題與習(xí)題附錄 常見(jiàn)聚合物名稱的英文、中文對(duì)照表參考書目

章節(jié)摘錄

　　1.2.1 子鏈形態(tài)——線型、支化與交聯(lián)　　1.線型高分子　　一般高分子鏈?zhǔn)蔷€型的，高分子鏈直徑零點(diǎn)幾納米，長(zhǎng)數(shù)百納米，長(zhǎng)徑比極大。高分子鏈可以卷曲成團(tuán)，也可以伸展成直線，這取決于高分子鏈本身的柔性及外部條件。自然狀態(tài)下，柔性高分子處于卷曲狀態(tài)，一個(gè)典型的高密度聚乙烯鏈的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1-8。形成線型高分子（又稱線型高分子，但不能稱線性高分子）的基本條件是2官能度單體，如在線型縮聚中，單體須具有兩個(gè)反應(yīng)能力的官能團(tuán)，例如二元酸和二元醇；加聚中烯類單體的丌鍵；環(huán)狀單體開(kāi)環(huán)聚合中的斷裂單鍵等。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料，滌綸、尼龍、聚丙烯腈等纖維均為線型聚合物?！　【€型高分子的分子問(wèn)沒(méi)有化學(xué)鍵結(jié)合，在受熱或受力時(shí) 可以互相移動(dòng)，因而線型高分子在適當(dāng)溶劑中可溶解，加熱時(shí)可熔融，易于加工成型，是可溶可熔的熱塑性高分子?！　?.支化高分子　　大分子除線型鏈狀結(jié)構(gòu)外，還存在分子鏈支化（branching）、交聯(lián)（cross-linking）、互穿網(wǎng)絡(luò)等結(jié)構(gòu)異構(gòu)體。支化的形成條件是：在自由基聚合過(guò)程中發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，或?qū)€型主鏈的接枝反應(yīng)。交聯(lián)的形成條件是：雙烯類單體中第二雙鍵活化，或縮聚過(guò)程中有3官能度以上的單體存在而引起的，官能度為2～3體系的縮聚早期，先支化，后交聯(lián)，例如鄰苯二甲酸酐和甘油的體系；或用某種助劑（如硫、過(guò)氧化物等）將聚合物交聯(lián)起來(lái)而得到。　　支化的結(jié)果使高分子主鏈帶上了長(zhǎng)短不一的支鏈。短鏈支化一般呈梳形（cornb shaped），長(zhǎng)鏈支化除梳形支鏈外，還有無(wú)規(guī)支化、星形（star）、超支化（super-branching）、樹形（dendritic）等類型。星形支化是從一個(gè)支化點(diǎn)放射出三根以上的支鏈。圖1-9給出了支化高分子的幾種結(jié)構(gòu)模型。

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