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第1章 概论 1

1.1 高分子科学的历史和现状 1

【小故事】高分子科学的创始人斯托丁格的故事 2

【小知识】高分子科学史的里程碑 4

【小知识】我国早期的高分子史 6

1.2 高分子科学的重要性 7

1.3 高分子的定义、基本概念、分类和命名 8

1.3.1 定义 8

1.3.2 基本概念 8

1.3.3 分类 12

1.3.4 命名 13

1.4 相对分子质量和相对分子质量分布 15

1.5 高分子结构的一般特点 18

1.5.1 一级结构 18

1.5.2 二级结构 22

1.5.3 三级结构和四级结构 22

1.6 高分子性质的一般特点 23

1.6.1 力学性质 23

1.6.2 热性质 23

1.6.3 溶解性 24

【小故事】德热纳的诺贝尔奖与软物质的故事 24

习题与思考题 25

第2章 天然高分子 28

2.1 多糖类 28

2.1.1 纤维素 28

【小故事】第一种塑料的诞生 32

2.1.2 淀粉 33

2.1.3 甲壳素、壳聚糖 34

【小知识】透明质酸和肝素的仿制 36

2.2 天然橡胶 37

【小故事】橡胶硫化方法的发明 39

2.3 蛋白质 40

【小知识】分子病 43

【小知识】世界上人工全合成的第一个蛋白质 44

【小知识】从天然皮革、人造革、合成革到超纤皮 45

2.4 核酸 46

【小知识】相对分子质量最大的高分子 47

【小知识】直接观察DNA双螺旋结构 50

习题与思考题 50

第3章 链式聚合反应 52

3.1 概述 52

3.1.1 一般性特征 52

3.1.2 链式聚合反应的单体 54

3.2 自由基链式聚合反应 56

3.2.1 自由基聚合的基元反应 56

3.2.2 链引发反应 59

3.2.3 聚合速率 68

3.2.4 相对分子质量和链转移反应 74

3.2.5 阻聚和缓聚 81

3.2.6 反应速率常数的测定 84

3.2.7 相对分子质量分布 85

3.2.8 聚合方法 86

【小知识】微乳液聚合 94

3.3 离子型聚合反应 96

3.3.1 离子型聚合的单体 96

3.3.2 离子型聚合的引发剂体系 98

3.3.3 溶剂 101

3.3.4 阳离子聚合反应机理 102

3.3.5 阴离子聚合反应机理 105

3.3.6 离子型聚合与自由基聚合的比较 107

3.4 配位聚合反应 109

3.4.1 引言 109

3.4.2 配位聚合的基本概念 110

3.4.3 Ziegler-Natta引发体系 112

【小知识】配位聚合的新型高效引发剂——金属茂 114

3.4.4 α-烯烃配位聚合的基元反应 115

3.4.5 α-烯烃配位聚合的机理 117

3.4.6 共轭双烯烃的配位聚合 119

3.5 链式活性聚合反应 119

3.5.1 活性聚合的定义与一般特性 119

3.5.2 活性聚合的实现 121

【小知识】ATRP的发明者 132

3.5.3 活性聚合的应用 132

【小知识】刷形聚合物和高分子构筑 134

3.6 链式共聚合反应 136

3.6.1 引言 136

3.6.2 共聚合方程与竞聚率 137

3.6.3 共聚行为类型及共聚物组成曲线 139

3.6.4 共聚产物组成控制 143

3.6.5 竞聚率的测定和影响因素 145

3.6.6 自由基共聚反应 147

3.6.7 离子型共聚反应 149

习题与思考题 150

第4章 逐步聚合反应 154

4.1 概述 154

4.1.1 一般特征 154

4.1.2 逐步聚合类型 155

4.1.3 缩聚反应的分类 157

4.2 逐步聚合反应的单体 158

4.2.1 逐步聚合反应常见的单体 158

4.2.2 反应基团的数目与官能度 159

4.3 线型缩聚反应的机理 159

4.3.1 线型缩聚与成环倾向 159

4.3.2 线型缩聚机理——逐步和平衡 160

4.4 线型缩聚动力学 162

4.4.1 缩聚反应速率及其测定 162

4.4.2 官能团等活性概念 163

4.4.3 线型缩聚动力学 164

4.5 线型缩聚物的相对分子质量及其分布 169

4.5.1 反应程度对聚合度的影响 169

4.5.2 缩聚平衡对聚合度的影响 169

4.5.3 线型缩聚物聚合度的控制 170

4.5.4 线型缩聚物的相对分子质量分布 173

4.6 非线型逐步聚合反应 173

4.6.1 一般特征 173

【小知识】长得像棵树的高分子 175

4.6.2 凝胶化作用和凝胶点 179

4.7 逐步聚合反应实施方法 183

【小知识】浅谈聚合物的红外光谱 186

【小知识】浅谈聚合物的核磁共振谱 190

习题与思考题 193

第5章 聚合物的化学反应 195

5.1 概述 195

5.2 聚合物化学反应的分类、特性及其影响因素 195

5.2.1 聚合物化学反应的分类 195

5.2.2 聚合物化学反应的特性 196

5.2.3 聚合物化学反应的影响因素 196

5.3 聚合物的相似转变及其应用 199

5.3.1 引入新基团 199

5.3.2 基团的转化 200

5.4 聚合度变大的化学转变及其应用 201

5.4.1 交联 201

5.4.2 接枝 204

5.4.3 嵌段共聚 209

5.4.4 扩链 211

5.5 聚合度变小的化学转变——聚合物的降解 212

5.5.1 水解、化学降解和生化降解 212

5.5.2 热降解 213

【小知识】热重分析法 213

5.5.3 热氧化降解和稳定 216

5.5.4 光降解和光氧化 217

5.5.5 机械降解和超声波降解 218

5.5.6 聚合物的防老化 219

5.5.7 绿色高分子的概念 219

【小知识】二氧化碳也能用来合成树脂 221

【小知识】组织工程支架和玉米塑料 221

习题与思考题 223

第6章 聚合物的结构 225

6.1 高分子链的二级结构 225

6.1.1 高分子链的内旋转构象 225

6.1.2 高分子链的柔顺性及其结构影响因素 226

6.1.3 高分子链的构象统计 229

6.2 高分子链的三级结构 231

6.2.1 结晶结构 231

【小知识】偏光片的制备和应用 235

【小知识】微生物聚酯的环带球晶 239

【小知识】原子力显微镜和球晶生长过程的观察 240

【小知识】用X射线衍射测定聚合物的结晶度 245

6.2.2 取向结构 248

【小知识】蜘蛛丝、蚕丝和取向 250

6.2.3 液晶态结构 250

6.2.4 高分子共混物的形态结构 254

习题与思考题 255

第7章 聚合物的性质 258

7.1 聚合物的溶液性质 258

7.1.1 分子间相互作用和溶度参数 258

7.1.2 溶剂的选择 260

【小知识】溶度参数与粘接强度 262

7.1.3 高分子溶液的热力学性质 263

7.1.4 相对分子质量及其分布测定方法 265

【小知识】刚性最大的高分子——烟草花叶病毒 270

7.2 聚合物的热性质 275

7.2.1 形变-温度曲线 275

7.2.2 玻璃化转变 278

7.2.3 高弹态 283

7.2.4 流动温度和黏流态 283

7.3 聚合物的力学性质 288

7.3.1 应力-应变曲线 288

7.3.2 聚合物的力学松弛——黏弹性 295

7.4 聚合物的电学性质 304

7.4.1 聚合物的介电性 304

7.4.2 聚合物的导电性 305

7.4.3 聚合物的静电现象 308

习题与思考题 309

第8章 合成材料 315

8.1 塑料 315

8.1.1 通用塑料 315

【小故事】聚乙烯和聚四氟乙烯的发现 319

【小知识】比水轻的塑料 322

【小知识】第一种人造聚合物的诞生 328

8.1.2 工程塑料 331

8.1.3 特种塑料 345

8.2 合成橡胶 346

8.2.1 橡胶的结构特征 346

8.2.2 合成橡胶的品种 347

【小知识】橡胶纤维、橡胶塑料和海绵橡胶 352

8.3 合成纤维 354

8.3.1 成纤聚合物 354

8.3.2 合成纤维的主要品种 355

【小知识】邮票中的合成纤维 356

【小故事】尼龙的发明 358

【小知识】世界上最细的纤维 361

【小知识】电纺丝——一种制造纳米纤维的方法 362

8.4 功能高分子 363

8.4.1 离子交换树脂 363

8.4.2 分离膜 364

8.4.3 高分子絮凝剂 367

8.4.4 超强吸水剂 367

8.4.5 微胶囊 368

8.4.6 高分子催化剂和固定化酶 368

8.4.7 导电高分子 370

【小故事】诺贝尔化学奖得主白川英树和导电塑料的故事 371

8.4.8 感光高分子 372

8.4.9 医用高分子 373

【小知识】硅橡胶人造器官 376

【小知识】涂料 376

【小知识】粘接剂 377

【小知识】干型高分子粘接剂——壁虎胶带 378

【小知识】聚合物纳米材料 380

习题与思考题 385

第9章 聚合物的加工成型 388

9.1 成型物料的配制 389

9.1.1 配方的选定与原材料的准备 389

9.1.2 混合 389

9.1.3 塑炼 390

9.1.4 粉碎和造粒 391

9.2 挤出成型 391

9.2.1 几种常见的挤出成型工艺 391

9.2.2 两种常见的挤出机 393

9.3 注射成型 395

9.4 压延成型 396

9.5 模压成型 397

9.6 中空吹塑成型 397

9.7 其他成型方法 398

【小知识】反应注射成型 399

9.8 橡胶成型加工 400

9.9 合成纤维的成型加工 401

【小知识】 日语汉字中的高分子术语 402

习题与思考题 403

参考答案 405

参考文献 412

附录 414

附录1 聚合物名称 414

附录2 普通塑料的综合性鉴定流程图（英国I.C.I.） 419