新編高聚物的結構與性能（第二版）

《新編高聚物的結構與性能（第二版）》是2021年科學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：新編高聚物的結構與性能（第二版）
• 作者： 何平笙
• 出版時間：2021年2月 
• 出版社：科學出版社 
• 頁數：740 頁
• ISBN：9787030680365
• 裝幀：平裝

內容簡介

本書是國家級精品課程“高聚物的結構與性能”的新編教材第二版，是2005年“全面提升高分子物理重點課程的教學質量”國家級教學成果獎二等獎內容的全面體現。全書系統講述高聚物的分子鏈結構、凝聚態結構、相變和亞穩態、分子量和分子量分布、分子運動，以及高聚物的力學、電學、光學、磁學、熱學、流變和溶液性能，通過分子運動揭示“分子結構與材料性能”之間的內在聯繫及基本規律，更進一步提出包括“凝聚態結構與製品性能”關係和“電子態結構與材料功能”關係在內的三個層次的結構與性能關係理念，以期對高聚物材料的合成、加工、測試、選材、使用和開發提供理論依據。全書還介紹了我國學者的研究成果及編者多年教學研究的心得和對已有體系、知識點的新理解、新認識。

目錄

第二版前言

第一版前言

第1章 高分子鏈的鏈結構 1

1.1 高聚物結構的特點和高聚物的性能 1

1.1.1 從高分子學科的諾貝爾獎談起 1

1.1.2 軟物質和高聚物的軟物質特性 3

1.1.3 對結構與性能關係的再認識 4

1.1.4 高聚物結構的特點 5

1.1.5 高聚物性能的概念 11

1.2 高聚物分子內與分子間的相互作用 12

1.2.1 化學鍵 12

1.2.2 極性的相互作用 16

1.2.3 范德瓦耳斯力和氫鍵 16

1.2.4 熵力 18

1.2.5 內聚能和內聚能密度 19

1.3 高分子鏈的近程結構 20

1.3.1 結構單元的化學組成 21

1.3.2 端基 21

1.3.3 結構單元的鍵接方式 23

1.3.4 結構單元的空間立構 25

1.3.5 支化和交聯 27

1.3.6 結構單元的鍵接序列 30

1.3.7 測定近程結構的方法 33

1.4 分子的內旋轉和高分子鏈的柔性 34

1.4.1 小分子的內旋轉 35

1.4.2 高分子鏈的柔性 39

1.5 高分子鏈的構象統計 42

1.5.1 均方末端距 42

1.5.2 實際鏈的均方末端距 51

1.5.3 影響高分子鏈柔性的各種因素 54

1.6 剛性鏈結構 58

複習思考題 61

第2章 高分子鏈的凝聚態結構 63

2.1 引言 63

2.1.1 氣體、液體、固體和氣態（相）、液態（相）、固態（相） 63

2.1.2 高分子鏈凝聚態結構的基本問題 64

2.1.3 高分子鏈的凝聚過程 64

2.1.4 高分子鏈凝聚態結構的內容 67

2.1.5 高分子鏈在晶體中的構象 70

2.1.6 高分子鏈凝聚態結構與性能的關係 72

2.2 高分子鏈凝聚態的結構模型 73

2.2.1 晶態高聚物的結構模型 73

2.2.2 非晶態高聚物的結構模型 78

2.2.3 高分子鏈的纏結 81

2.3 高聚物的結晶形態 82

2.3.1 從溶液或熔體中結晶 84

2.3.2 固態晶相聚合和高聚物的巨觀單晶體 89

2.3.3 單鏈單晶 96

2.3.4 高聚物超薄膜的結晶 102

2.4 高聚物的結晶過程 104

2.4.1 結晶過程 104

2.4.2 結晶動力學和阿夫拉米方程 106

2.4.3 影響高聚物結晶的結構因素和外界因素 112

2.5 高聚物的結晶理論 117

2.5.1 高聚物結晶的經典H-L理論 117

2.5.2 H-L理論的不足之處 120

2.5.3 斯特羅伯多步介晶相生長模型 121

2.6 高聚物結晶的研究方法 121

2.6.1 高聚物結晶形態的研究方法 121

2.6.2 高聚物晶體基本參數的測定 122

2.6.3 高聚物結晶過程的研究方法 124

2.7 高聚物的結晶度 128

2.7.1 結晶度的定義 128

2.7.2 結晶度的測量方法 129

2.7.3 結晶度分布——高分子科學中的新概念 132

2.8 高聚物的液晶態 134

2.8.1 液晶及其分類 134

2.8.2 高聚物液晶 137

2.8.3 高聚物液晶的表征 139

2.8.4 高聚物液晶的分子結構特徵 140

2.8.5 高聚物液晶的相行為 142

2.8.6 功能性高聚物液晶 147

2.8.7 高聚物液晶的套用簡介 150

2.8.8 我國高分子科學家對高聚物液晶研究的貢獻 152

2.9 高聚物的取向態 154

2.9.1 幾個基本概念 155

2.9.2 晶態高聚物的拉伸取向 160

2.9.3 取向度及其測定方法 161

2.9.4 影響高聚物取向的因素 165

2.9.5 我國學者在取向態方面的貢獻——GOLR態 167

複習思考題 167

第3章 高聚物的相和相變中的亞穩態 170

3.1 相及相變 170

3.1.1 相的巨觀熱力學描述 170

3.1.2 相的微觀描述 171

3.1.3 相變 172

3.2 亞穩定性和亞穩態 173

3.2.1 一般小分子化合物的情況 173

3.2.2 高聚物的情況 176

3.3 高聚物結晶中的亞穩態 177

3.3.1 從非整數摺疊鏈到整數摺疊鏈的轉變 177

3.3.2 多晶高聚物中相的亞穩性 184

3.4 高聚物液晶的亞穩態和相變 194

3.5 多相共混高聚物相分離中的亞穩態 199

複習思考題 205

第4章 高聚物的分子量和分子量分布 206

4.1 高聚物分子量的統計意義 206

4.1.1 各種平均分子量 207

4.1.2 各種分子量的關係 208

4.2 分子量分布寬度 209

4.3 高聚物分子量的測定方法 210

4.3.1 高聚物分子量測定方法的一般論述 210

4.3.2 膜滲透壓法 212

4.3.3 光散射法 214

4.3.4 黏度法 218

4.3.5 弗洛里特性黏數理論 223

4.3.6 極稀溶液黏度的測定 225

4.3.7 自動黏度計 226

4.3.8 質譜法 227

4.4 高聚物的分子量分布 231

4.4.1 高聚物分子量分布的表示方法 232

4.4.2 高聚物分子量分布的測定方法 234

4.4.3 分級實驗的數據處理 235

4.4.4 尺寸排阻色譜 237

複習思考題 247

第5章 高聚物的分子運動 249

5.1 高聚物分子運動的特點 249

5.1.1 運動單元的多重性 249

5.1.2 分子運動的時間依賴性 251

5.1.3 高聚物分子運動的溫度依賴性 252

5.2 高聚物特有的鏈段運動——玻璃化轉變 253

5.2.1 玻璃化轉變的定義 255

5.2.2 玻璃化轉變的實用意義 256

5.2.3 玻璃化轉變的學科意義 256

5.2.4 玻璃化轉變現象 256

5.2.5 玻璃化轉變的理論 261

5.2.6 影響玻璃化溫度的結構因素 272

5.2.7 改變玻璃化溫度的各種手段 278

5.2.8 高聚物玻璃化轉變的幾個特殊情況 288

5.3 比鏈段更小運動單元的運動——玻璃態高聚物的次級轉變 291

5.3.1 局部弛豫模式 291

5.3.2 曲柄運動 291

5.3.3 雜鏈高聚物主鏈中雜鏈節的運動 292

5.3.4 側基或側鏈的運動 293

5.3.5 物理老化 294

5.4 晶態高聚物的分子運動 295

5.4.1 結晶熔融 295

5.4.2 一種晶型到另一種晶型的轉變 297

5.4.3 晶區中小側基的運動 297

5.4.4 晶區缺陷部分的運動 297

5.4.5 晶區與非晶區之間相互作用 297

5.4.6 晶區中晶粒的摩擦損耗 298

5.5 高聚物分子運動的研究方法 298

5.5.1 膨脹計法 298

5.5.2 差示掃描量熱法 301

5.5.3 力學弛豫法 302

5.5.4 介電弛豫法 313

5.5.5 正電子湮沒技術 314

5.5.6 寬譜線核磁共振法 317

複習思考題 322

第6章 高聚物的力學性能(Ⅰ)——高彈性和黏彈性 324

6.1 形變類型、應力、應變和胡克定律 324

6.1.1 簡單剪下 324

6.1.2 本體壓縮 325

6.1.3 單向拉伸和單向壓縮 326

6.1.4 彎曲 327

6.1.5 胡克定律 327

6.2 橡膠的高彈性 328

6.2.1 高彈性的特點 328

6.2.2 高彈性熱力學分析 329

6.2.3 高彈性的統計理論 332

6.2.4 內能對高彈性的貢獻 337

6.2.5 交聯橡膠應力-應變關係的試驗研究 338

6.2.6 彈性大形變的唯象理論 342

6.3 高聚物的黏彈性 345

6.3.1 高聚物黏彈性的力學模型 345

6.3.2 麥克斯韋串聯模型 347

6.3.3 開爾文-沃伊特並聯模型 352

6.3.4 三元件模型——標準線性固體 355

6.3.5 力學模型的廣義形式 359

6.3.6 弛豫時間譜和推遲時間譜 361

6.4 玻爾茲曼疊加原理 364

6.4.1 高聚物力學行為的歷史效應 364

6.4.2 疊加原理 366

6.5 高聚物力學性能的溫度依賴性 370

6.5.1 時-溫等效原理 375

6.5.2 組合曲線(主曲線)377

6.6 WLF方程的推導 378

6.6.1 杜里特公式 379

6.6.2 WLF方程 380

複習思考題 382

第7章 高聚物的力學性能(Ⅱ)——塑性和屈服、斷裂和強度 385

7.1 高聚物的塑性和屈服行為 385

7.1.1 應力-應變曲線和真應力與真應變 385

7.1.2 高聚物屈服過程特徵 389

7.1.3 屈服準則 392

7.1.4 屈服的微觀解釋 400

7.1.5 屈服後現象 404

7.2 高聚物的斷裂和強度 411

7.2.1 高聚物的脆性斷裂和韌性斷裂 412

7.2.2 高聚物的理論強度 417

7.2.3 應力集中 420

7.2.4 格里菲斯理論 422

7.2.5 斷裂的分子動力學理論——茹柯夫理論 424

7.2.6 普適斷裂力學理論 427

7.2.7 玻璃態高聚物的銀紋和開裂現象 428

7.2.8 高聚物的衝擊強度 431

複習思考題 437

第8章 高聚物的流變性能 439

8.1 各種模塑法和高聚物熔體的性能 439

8.2 高聚物熔體的非牛頓性 440

8.2.1 牛頓流體 440

8.2.2 非牛頓流體 441

8.2.3 高聚物熔體的流動 443

8.3 剪下黏度的測定及其影響因素 445

8.3.1 剪下黏度測定方法 445

8.3.2 影響高聚物熔體剪下黏度的各種因素 450

8.4 高聚物熔體的拉伸黏度 458

8.4.1 拉伸黏度 458

8.4.2 高聚物熔體拉伸黏度的幾個類型 459

8.4.3 拉伸黏度的工藝意義 460

8.4.4 拉伸黏度的實驗測定 461

8.5 高聚物熔體的彈性 462

8.5.1 彈性剪下模量 463

8.5.2 拉伸彈性 464

8.5.3 法向應力 465

8.5.4 爬桿效應 466

8.5.5 無管虹吸效應 466

8.5.6 末端壓力降 467

8.5.7 擠出脹大 467

8.5.8 不穩定流動和熔體破裂 469

8.6 高聚物電磁動態塑化擠出方法 472

8.7 高聚物力學性能與製品設計的關係 475

8.7.1 必須考慮的因素 475

8.7.2 製品設計實例 477

複習思考題 480

第9章 高聚物的電學性能 483

9.1 高聚物電學性能的特點 483

9.2 高聚物的介電性能 484

9.2.1 介電性能的一般概念 484

9.2.2 介電常數和介電損耗 486

9.2.3 電學模型與力學模型的類比 489

9.3 高聚物的介電弛豫 491

9.3.1 高分子鏈的偶極矩 491

9.3.2 高聚物的介電常數和介電損耗 493

9.3.3 影響高聚物介電性能的因素 494

9.3.4 高聚物的介電弛豫和介電弛豫譜 497

9.4 高聚物的導電性 500

9.4.1 導電高聚物的基本概念 501

9.4.2 派爾斯不穩定性 502

9.4.3 聚乙炔 504

9.4.4 一維導體特有的“孤子”態 505

9.4.5 聚乙炔基態的簡併性 506

9.4.6 反式聚乙炔中的孤子和極化子 507

9.4.7 疇壁中的電子狀態 510

9.4.8 摻雜 512

9.4.9 基態非簡併的高聚物導體 515

9.4.10 二維體系的導電高聚物 516

9.4.11 石墨烯 517

9.4.12 其他導電高聚物 519

9.5 電致發光共軛高聚物 521

9.6 高聚物的超導性 526

9.6.1 超導體中自由電子導電的路線 527

9.6.2 超導態和BCS超導理論的基本概念 527

9.6.3 超導高聚物的利特爾模型 530

9.6.4 聚3-己基噻吩有機高聚物超導體和石墨烯的超導性 532

9.7 單鏈高分子的導電性 534

9.8 高聚物鋰離子電池和離子導電型固態高聚物電解質 537

9.8.1 高聚物電解質分類 539

9.8.2 固態高聚物電解質的導電機理 540

9.8.3 對固態高聚物電解質的改進 542

9.9 高聚物的其他電學性能 548

9.9.1 高聚物的壓電極化與熱電極化 548

9.9.2 高聚物駐極體及熱釋電 552

9.9.3 高聚物的電擊穿 557

9.9.4 高聚物的靜電現象 559

9.10 利用靜電現象的摩擦納米發電機 563

9.10.1 摩擦納米發電機簡介 563

9.10.2 摩擦納米發電機的工作原理 564

9.10.3 摩擦納米發電機的影響因素 567

9.10.4 摩擦納米發電機的優點和套用 570

9.11 高聚物的熱電性能 572

9.11.1 熱電材料的三個效應 573

9.11.2 評價熱電效率的熱電優值 574

9.11.3 幾個典型的高聚物熱電材料 575

複習思考題 579

第10章 高聚物的熱學性能 582

10.1 高聚物的熱穩定性和耐高溫高聚物材料 582

10.1.1 高聚物結構與耐熱性的關係——馬克三角形原理 583

10.1.2 高聚物的熱分解 591

10.2 高聚物的熱膨脹 600

10.2.1 熱膨脹的定性解釋 600

10.2.2 PTS單晶體的負膨脹係數 604

10.2.3 非晶態高聚物的熱膨脹——取向的影響 606

10.2.4 晶態高聚物的熱膨脹 609

10.2.5 降低高聚物熱膨脹的思考 610

10.3 高聚物的熱傳導 613

10.3.1 固體高聚物的熱傳導 613

10.3.2 高聚物熔體和溶液的熱傳導 616

10.4 阻燃高聚物 620

複習思考題 623

第11章 高聚物的光學和磁學性能 624

11.1 高聚物的一般光學性能 624

11.1.1 折射 625

11.1.2 透光度 629

11.1.3 光的反射 629

11.1.4 光的散射 631

11.1.5 光的色散 631

11.2 光學塑膠 632

11.2.1 常見的光學塑膠 632

11.2.2 新型光學塑膠 636

11.3 非線性光學高聚物材料 637

11.3.1 非線性光學材料的一般知識 637

11.3.2 非線性光學高聚物材料類型 639

11.4 光折變高聚物材料 644

11.4.1 光折變高聚物材料一般介紹 644

11.4.2 高聚物光折變材料的空間光孤子 647

11.4.3 光折變效應的帶輸運模型 649

11.4.4 光折變高聚物體系 651

11.4.5 主-客摻雜體系和全功能體系高聚物光折變材料 654

11.5 高聚物光纖（塑膠光纖POF） 658

11.6 高聚物微透鏡陣列 661

11.7 高聚物的磁學性能 662

11.7.1 高聚物有機磁性材料的性能特點 663

11.7.2 有機化合物磁學性能的一般概念 665

11.7.3 結構型有機高聚物磁體 669

11.8 高聚物有機磁性材料可能的套用 678

複習思考題 680

第12章 高聚物的溶液性能 681

12.1 高聚物溶液性質的特點 681

12.2 高聚物的溶解和溶劑的選擇 683

12.2.1 影響高聚物溶解的因素 683

12.2.2 高聚物溶解的熱力學解釋 684

12.2.3 互溶性判定和溶劑的選擇 685

12.2.4 溶解的目的和溶液的用途 690

12.3 柔性鏈高聚物的溶液熱力學性質 690

12.3.1 理想溶液 691

12.3.2 高聚物溶液的統計理論——弗洛里-哈金斯似格子模型理論 692

12.3.3 稀溶液理論 701

12.4 高聚物溶液的相平衡 705

12.4.1 滲透壓 705

12.4.2 Θ溶液 708

12.4.3 相分離 710

12.4.4 交聯橡膠的溶脹 712

12.5 高分子溶液的相圖和它們的普適標度律 717

12.5.1 高分子溶液相圖的類型 717

12.5.2 微流體裝置聯用小角雷射散射繪製高分子溶液相圖的新方法 718

12.5.3 聚乙酸乙烯酯在異丁醇溶劑中的相圖 719

12.6 共混物相容性的熱力學 722

12.6.1 共混物 722

12.6.2 熱力學 722

12.6.3 增容劑 726

12.7 高聚物的濃溶液 727

12.7.1 高聚物的增塑 728

12.7.2 紡絲液 729

12.7.3 凍膠和凝膠 729

12.8 聚電解質溶液 730

12.8.1 聚電解質溶液定義和分類 730

12.8.2 聚電解質溶液的特點 731

12.8.3 強聚電解質凝膠在有機溶劑中的體積相變 732

12.9 高聚物溶液中的標度概念 733

複習思考題 738