高分子化學與物理基礎（第二版）

成書過程

修訂過程

該教材是在第一版的基礎上進行了修改完善。根據讀者的意見，編者在第二版的編寫中主要作了下述修訂：首先，在保留第一版特色的基礎上對篇幅略作了進一步的減少；其次，在調整了第一版不足之處的基礎上進一步地加強了章節之間的銜接性。

該教材由魏無際、俞強、崔益華主編。今天編寫分工如下：第1章緒論”由南京工業大學魏無際教授編寫；“第2章縮聚及其他逐步聚合反應”和“第6章聚合物的化學反應”由南京工業大學關建寧副教授編寫；“第3章自由基聚合反應”和“第4章離子型聚合和配位聚合”由江蘇工業學院李堅教授編寫；“第5章共聚合反應”由南京航空航天大學崔益華教授編寫；“第7章高分子的結構”和“第8章大分子的熱運動、力學狀態及其轉變”由江蘇工業學院俞強教授編寫；“第9章高分子固體的力學性質”由南京航空航天大學潘力佳老師編寫；“第10章高分子溶液性質”由南京工業大學魏無際教授和鹽城工學院陸榮老師編寫；“第11章高分子的電性能、熱性能以及光學性質”由南京工業大學魯鋼老師編寫，魯鋼老師並對全書進行了校對和整理。魏無際教授和俞強教授分別對前6章和後5章進行了統稿，並由魏無際教授對全書進行了定稿。在編寫過程中，編者參考了中國國內外的高分子教科書和相關著作。

出版工作

2011年11月，該教材由化學工業出版社出版。

出版社工作人員

責任編輯	文字編輯	裝幀設計	責任校對
楊菁	李玥	韓飛	蔣宇

內容簡介

全書共分為11章，第1章緒論；第2章縮聚及其他逐步聚合反應；第3章自由基聚合反應；第4章離子型聚合和配位聚合；第5章共聚合反應；第6章高分子的化學反應；第7章高分子的結構；第8章高分子的分子運動、力學狀態及其轉變；第9章高分子固體的基本力學性質；第10章高分子溶液的基本性質；第11章高分子電學、熱學和光學的基本性質。

教材目錄

第1章緒論1

1.1高分子科學的建立和發展1

1.1.1高分子科學的發展歷史1

1.1.2高分子科學體系及發展趨勢3

1.2高分子化合物的基本概念3

1.2.1高分子、大分子、聚合物和高聚物3

1.2.2高分子的分子量及其多分散性4

1.3高分子的分類與命名6

1.3.1高分子的分類6

1.3.2高分子的命名9

1.3.3高分子結構式的書寫及英文縮寫10

1.4高分子合成反應的分類12

1.4.1按元素組成和結構變化關係分類12

1.4.2按反應機理分類13

1.5高分子的結構、物理狀態及其性能特點13

1.5.1高分子的結構特點13

1.5.2高分子的物理狀態14

習題15

第2章縮聚及其他逐步聚合反應16

2.1聚合反應類型及特點16

2.2縮聚反應17

2.2.1縮聚反應的單體和類型17

2.2.2官能度、官能度體系及等活性理論19

2.2.3縮聚反應的逐步性和可逆性20

2.3線型縮聚反應21

2.3.1線型縮聚物的形成條件21

2.3.2反應程度和聚合度21

2.3.3線型縮聚反應動力學22

2.3.4影響縮聚平衡的因素、平衡常數與聚合度25

2.4線型縮聚的分子量的控制及分子量分布26

2.4.1縮聚分子量的控制26

2.4.2線型縮聚高分子分子量分布27

2.5體型縮聚反應29

2.5.1體型縮聚反應的歷程和特點29

2.5.2凝膠點及其預測29

2.6其他逐步聚合反應簡介31

2.6.1逐步加成聚合——聚氨酯的製備31

2.6.2Diels-Alder聚合31

2.6.3氧化偶合聚合32

2.7縮聚的實施方法32

2.7.1熔融縮聚32

2.7.2溶液縮聚33

2.7.3界面縮聚33

2.7.4固相縮聚34

習題34

第3章自由基聚合反應36

3.1自由基聚合單體36

3.2自由基聚合機理37

3.2.1自由基的化學反應37

3.2.2自由基聚合的基元反應38

3.2.3自由基聚合反應特徵40

3.3自由基引發劑及引發作用40

3.3.1自由基引發劑的種類40

3.3.2自由基引發劑分解動力學42

3.4自由基聚合反應動力學45

3.4.1本體聚合的反應特徵45

3.4.2自由基聚合動力學方程46

3.4.3溫度對聚合速率的影響49

3.4.4各基元反應速率常數及聚合主要參數49

3.5自動加速現象50

3.6自由基聚合的聚合度52

3.6.1動力學鏈長與聚合度52

3.6.2溫度對聚合度的影響53

3.6.3鏈轉移反應53

3.7阻聚原理及阻聚劑作用58

3.7.1阻聚和緩聚作用58

3.7.2阻聚劑和阻聚反應58

3.8光及其他方式引發的自由基聚合59

3.8.1熱引發聚合59

3.8.2光引發聚合59

3.9自由基聚合實施方法61

3.9.1本體聚合61

3.9.2溶液聚合61

3.9.3懸浮聚合62

3.9.4乳液聚合64

3.9.5各種聚合實施方法的比較67

習題68

第4章離子型聚合和配位聚合71

4.1陽離子聚合71

4.1.1陽離子聚合單體71

4.1.2陽離子聚合引發體系72

4.1.3陽離子聚合的特徵72

4.1.4陽離子聚合動力學73

4.1.5影響陽離子聚合的因素74

4.2陰離子聚合75

4.2.1陰離子聚合單體75

4.2.2陰離子聚合引發劑76

4.2.3陰離子聚合的特徵76

4.2.4活性聚合77

4.2.5陰離子聚合動力學77

4.2.6影響陰離子聚合的因素78

4.3配位聚合79

4.3.1高分子的立構規整性80

4.3.2丙烯的配位聚合82

4.3.3丙烯配位聚合機理83

4.4不同連鎖聚合的比較85

習題86

第5章共聚合反應89

5.1共聚合反應與共聚物89

5.1.1共聚合反應89

5.1.2共聚物89

5.2共聚合方程90

5.2.1共聚合反應特點90

5.2.2自由基共聚合反應機理91

5.2.3自由基共聚合方程91

5.3競聚率、共聚曲線及共聚物組分的控制94

5.3.1競聚率94

5.3.2共聚曲線96

5.3.3共聚物組分的控制98

5.4單體和自由基的活性、Q-e概念100

5.4.1單體的活性101

5.4.2自由基的活性102

5.4.3取代基對單體和自由基活性的影響102

5.4.4Q-e概念104

5.5離子共聚合106

5.5.1陽離子型共聚107

5.5.2陰離子型共聚108

習題108

第6章高分子的化學反應110

6.1高分子化學反應的特徵及影響因素110

6.1.1高分子化學反應特徵110

6.1.2影響大分子鏈上官能團反應能力的物理因素111

6.1.3影響高分子反應的化學因素111

6.2高分子的官能團反應112

6.2.1纖維素的反應112

6.2.2芳環取代反應113

6.2.3聚醋酸乙烯酯的反應114

6.2.4氯化反應114

6.3高分子的交聯和接枝115

6.3.1橡膠的硫化115

6.3.2聚烯烴交聯116

6.3.3輻射交聯116

6.3.4低聚物樹脂的交聯固化117

6.3.5接枝反應118

6.4高分子的擴鏈反應119

6.4.1環氧類端基高分子119

6.4.2異氰酸酯類端基高分子119

6.4.3羧基類端基高分子119

6.4.4羥基類端基高分子119

6.5高分子的降解119

6.5.1熱降解120

6.5.2機械降解120

6.5.3氧化降解120

6.5.4化學和生物降解122

6.5.5光降解123

習題124

第7章高分子的結構125

7.1高分子的近程結構125

7.1.1高分子的化學組成125

7.1.2結構單元的鍵接方式126

7.1.3高分子鏈的構造——線型、支化和交聯127

7.1.4共聚高分子的組成與結構128

7.1.5高分子鏈的構型129

7.2高分子的遠程結構130

7.2.1小分子的內旋轉構象131

7.2.2高分子的內旋轉構象132

7.2.3高分子的平面鋸齒構象和螺旋鏈構象133

7.2.4高分子在溶液或熔體中的構象134

7.2.5高分子的鏈柔性134

7.2.6影響高分子鏈柔性的因素135

7.3高分子鏈的均方末端距137

7.3.1均方末端距的幾何計算138

7.3.2均方末端距的統計計算140

7.3.3均方末端距的套用141

7.4高分子的分子間作用力與聚集態142

7.4.1分子間作用力143

7.4.2內聚能密度144

7.4.3高分子的聚集態145

7.5高分子的晶態結構146

7.5.1晶體結構的基本概念146

7.5.2高分子的晶胞結構147

7.5.3高分子的結晶形態149

7.5.4高分子的晶態結構模型152

7.6高分子的結晶度與物理性能155

7.6.1結晶度的概念及測試方法155

7.6.2結晶度對高分子性能的影響157

7.7高分子的結晶行為和結晶動力學158

7.7.1鏈結構與結晶能力的關係158

7.7.2結晶過程的跟蹤159

7.7.3高分子的結晶動力學——Avrami方程160

7.7.4結晶速率與溫度的關係162

7.7.5影響結晶速率的其他因素163

7.7.6結晶過程的控制164

7.8高分子的非晶態結構165

7.8.1無規線團模型165

7.8.2兩相球粒模型166

7.9高分子的取向態結構166

7.9.1取向現象166

7.9.2取向機理167

7.9.3取向程度的表征168

7.9.4取向的套用169

7.10高分子的液晶態結構170

7.10.1液晶態結構170

7.10.2高分子液晶的結構與性能171

7.10.3高分子液晶的套用172

7.11高分子共混體系的聚集態結構173

7.11.1共混相容性173

7.11.2非均相共混體系的結構形態174

7.11.3共混形態與性能175

習題175

第8章高分子的分子運動、力學狀態及其轉變178

8.1高分子運動的特點178

8.1.1運動單元的多重性178

8.1.2分子運動的時間依賴性——鬆弛過程179

8.1.3分子運動的溫度依賴性179

8.2高分子的力學狀態與轉變180

8.2.1非晶態高分子的溫度形變曲線180

8.2.2結晶高分子的溫度形變曲線181

8.3高分子的玻璃化轉變182

8.3.1玻璃化轉變現象和玻璃化轉變溫度的測定182

8.3.2玻璃化轉變理論184

8.4影響玻璃化轉變溫度的因素188

8.4.1鏈結構188

8.4.2分子量190

8.4.3支化、交聯和結晶191

8.4.4共聚191

8.4.5共混192

8.4.6分子間作用力192

8.4.7外界條件192

8.4.8調節玻璃化轉變溫度的方法193

8.5玻璃化轉變溫度下的次級轉變194

8.6結晶高分子的熔融轉變195

8.6.1結晶熔融過程與熔點195

8.6.2結晶溫度對熔點的影響197

8.6.3晶片厚度與熔點的關係197

8.6.4鏈結構對熔點的影響198

8.6.5共聚物的熔點199

8.6.6雜質對高分子熔點的影響200

8.7高分子的黏流轉變和流動行為200

8.7.1高分子黏性流動的機理200

8.7.2黏流溫度201

8.7.3高分子的流變行為202

8.7.4高分子流動曲線203

8.7.5高分子流動行為的表征204

8.8高分子熔體黏度的測定205

8.8.1毛細管黏度法205

8.8.2旋轉黏度法206

8.9影響高分子熔體黏度和流動性的因素207

8.9.1鏈結構的影響207

8.9.2外界條件的影響209

8.10熔體流動中的彈性效應211

8.10.1法向應力效應212

8.10.2擠出膨脹效應212

8.10.3不穩定流動和熔體破裂213

習題214

第9章高分子固體的基本力學性質217

9.1玻璃態和晶態高分子的力學性質217

9.1.1描述力學性質的基本物理量217

9.1.2高分子材料的應力應變曲線219

9.1.3高分子材料應力應變曲線類型221

9.2高分子材料的屈服及判據222

9.3高分子材料的破壞和理論強度225

9.3.1脆性斷裂和韌性斷裂225

9.3.2高分子材料的理論強度225

9.3.3影響斷裂強度的因素227

9.4高分子彈性體的力學性能228

9.4.1高彈體的分子結構特點229

9.4.2高彈形變的熱力學分析229

9.4.3橡膠狀態方程式230

9.5交聯橡膠的溶脹232

9.6高分子的黏彈性233

9.6.1黏彈現象233

9.6.2交變應力作用下材料的模量237

9.7黏彈性數學模型237

9.7.1Maxwell模型237

9.7.2Kelvin模型238

9.7.3四元件模型239

9.7.4Boltsmann疊加原理240

9.7.5黏彈性的時溫等效原理241

習題242

第10章高分子溶液的基本性質243

10.1高分子的溶解過程243

10.1.1溶解過程的熱力學243

10.1.2溶度參數244

10.1.3溶劑的選擇247

10.2高分子稀溶液熱力學理論與特點249

10.2.1高分子溶液與理想溶液的偏差249

10.2.2Flory-Huggins高分子稀溶液理論250

10.2.3Flory-Krigbaum高分子稀溶液理論簡介253

10.3高分子的分子量和分子量分布254

10.3.1高分子的分子量的統計意義255

10.3.2分子量分布256

10.4高分子的分子量的測定257

10.4.1數均分子量的測定258

10.4.2重均分子量Mw的測定260

10.4.3黏均分子量Mη的測定262

10.5凝膠滲透色譜266

10.5.1凝膠滲透色譜工作原理266

10.5.2GPC儀器268

10.5.3普適關係269

10.5.4GPC實驗技術270

習題272

第11章高分子電學、熱學和光學的基本性質273

11.1高分子的電學性質273

11.1.1高分子的極化和介電性273

11.1.2高分子的導電性276

11.1.3高分子的擊穿279

11.1.4靜電現象281

11.1.5新的電學性質281

11.2高分子的熱學性質282

11.2.1高分子的熱穩定性283

11.2.2高分子的導熱性283

11.2.3高分子的熱膨脹283

11.3高分子的光學性質284

11.3.1光的折射和非線性光學性質284

11.3.2光的反射和吸收285

習題286

參考文獻287

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

該教材有配套教材——《高分子化學與物理基礎學習指導及習題解》。

書名	書號	出版社	出版時間	作者
《高分子化學與物理學習指導及習題集》	978-7-122-13068-6	化學工業出版社	2012年3月	俞強

教材特色

在高分子化學和高分子物理內容上力求均衡、貫穿及糅合；
注重闡述高分子科學中已成熟的基本概念、基本知識、基本原理和基本規律；
對於涉及高分子科學的研究前沿和新成果、有爭議的概念、理論、現代測試方法、聚合物的品種介紹等內容只作了淺顯介紹，不做太多的討論；
凡是涉及諸如高分子的合成原理、高分子鏈結構、分子運動、聚集態等基本內容的章節，確保其系統性和相互間的銜接性。其他章節皆具有相對獨立性，以便不同專業進行取捨。