本書為清華大學教材。全書係統介紹高分子的閤成原理及其化學反應,並扼要介紹瞭聚閤物的結構和性能。全書共分10章,包括緒論、聚閤物的結構與性能、自由基聚閤、自由基共聚閤、自由基聚閤實施方法、離子聚閤、開環聚閤、配位聚閤、逐步聚閤和聚閤物的化學反應。本書可作為高等院校高分子專業的教學用書,也可作為從事本專業的科研人員、工程技術人員的參考書。
本書是在“清華大學教材立項建設項目”(2014)和“清華大學本科教學改革項目”(2015)的資助下編寫的。
本書係統講述瞭高分子的閤成原理及其化學反應,並扼要介紹瞭聚閤物的結構和性能。
全書共分10章,包括緒論、聚閤物的結構與性能、自由基聚閤、自由基共聚閤、自由基聚閤實施方法、離子聚閤、開環聚閤、配位聚閤、逐步聚閤和聚閤物的化學反應。
本書可作為高等院校高分子專業的教學用書,也可供從事相關專業的科研人員和工程技術人員閱讀參考。
唐黎明,清華大學化工係教授,從事高分子化學研究,自1999年以來一直承擔高分子化學教學工作,為《高分子化學》校級精品課程負責人。庹新林:清華大學化工係副教授,參與《高分子化學》教學工作。
第1章緒論
1.1引言
1.2高分子的基本概念
1.2.1單體、聚閤物和齊聚物
1.2.2結構單元、重復單元和單體單元
1.2.3聚閤度和相對分子質量
1.2.4均聚物、共聚物和共混物
1.3高分子的分類和命名
1.3.1高分子的分類
1.3.2高分子的命名
1.4聚閤物和聚閤反應的類型
1.4.1根據聚閤物組成和結構分類
1.4.2根據聚閤機理分類
1.4.3聚閤物的化學反應
1.5高分子的發展曆史
習題
第2章聚閤物的結構與性能
2.1引言
2.2聚閤物的近程結構
2.2.1高分子鏈的化學組成
2.2.2單體單元的鍵接方式
2.2.3共聚物的序列結構
2.2.4分子鏈的幾何形狀
2.2.5高分子的立體化學結構
2.3聚閤物的遠程結構
2.3.1聚閤物的相對分子質量
2.3.2分子鏈的構象及柔性
2.4聚閤物的聚集態結構
2.4.1分子間相互作用
2.4.2聚集態結構
2.5聚閤物的熱轉變
2.6聚閤物的性能
2.6.1聚閤物的力學性能
2.6.2聚閤物的其他性能
習題
第3章自由基聚閤
3.1引言
3.2鏈式聚閤的單體
3.2.1單體的類型
3.2.2取代基對單體聚閤選擇性的影響
3.3鏈式聚閤熱力學
3.3.1聚閤熱力學分析
3.3.2聚閤上限溫度
3.4自由基聚閤機理
3.4.1自由基的反應性
3.4.2自由基聚閤的基元反應
3.4.3自由基聚閤的機理特徵
3.5引發劑及引發作用
3.5.1引發劑種類及引發反應
3.5.2引發劑分解動力學
3.5.3引發效率
3.5.4引發劑的選擇
3.5.5其他引發作用
3.6自由基聚閤速率
3.6.1聚閤過程
3.6.2聚閤速率的測定
3.6.3恒速期的聚閤速率方程
3.6.4速率常數的測定
3.6.5溫度對聚閤速率的影響
3.7自動加速現象
3.7.1凝膠效應
3.7.2沉澱效應
3.7.3聚閤速率的變化類型
3.7.4模闆聚閤中的加速效應
3.8動力學鏈長與聚閤度
3.8.1動力學鏈長
3.8.2無鏈轉移時的聚閤度
3.8.3溫度對聚閤度的影響
3.9鏈轉移反應與聚閤度
3.9.1鏈轉移對聚閤度的影響
3.9.2嚮單體轉移
3.9.3嚮引發劑轉移
3.9.4嚮溶劑或鏈轉移劑的轉移
3.9.5嚮聚閤物轉移
3.10相對分子質量分布
3.10.1歧化終止時的相對分子質量分布
3.10.2偶閤終止時的相對分子質量分布
3.10.3實際聚閤體係的相對分子質量分布
3.11阻聚和緩聚
3.11.1阻聚劑的類型及作用機理
3.11.2烯丙基類單體的自阻聚作用
3.11.3阻聚效率
3.11.4利用阻聚反應測定引發速率
3.12可控/“活性”自由基聚閤
3.12.1活性聚閤的發展簡史
3.12.2可控/“活性”自由基聚閤機理
3.12.3氮氧自由基控製聚閤(NMP)
3.12.4原子轉移自由基聚閤(ATRP)
3.12.5可逆加成斷裂鏈轉移(RAFT)聚閤
3.12.6綜閤討論與比較
習題
第4章自由基共聚閤
4.1引言
4.1.1共聚物的分類和命名
4.1.2共聚的重要性
4.2二元共聚物組成方程
4.3典型共聚物組成麯綫
4.3.1理想共聚(r1r2=1)
4.3.2交替共聚(r1=r2=0)
4.3.3無恒比點的非理想共聚(r1>1,r2<1或r1<1 r2="">1)
4.3.4有恒比點的非理想共聚(r1<1,r2<1)
4.3.5嵌段共聚(r1>1,r2>1)
4.4共聚物組成與轉化率的關係
4.4.1定性描述
4.4.2共聚物的平均組成
4.4.3共聚物組成的控製方法
4.5共聚物的序列結構
4.6競聚率的測定及影響因素
4.6.1競聚率的測定
4.6.2競聚率的影響因素
4.7單體與自由基的活性
4.7.1單體及自由基的活性次序
4.7.2取代基對單體及自由基活性的影響
4.8Q�瞖方程
4.9共聚交聯和互穿聚閤物網絡
4.9.1共聚交聯
4.9.2互穿聚閤物網絡
4.10重要的共聚物
4.10.1乙烯類共聚物
4.10.2氯乙烯類共聚物
4.10.3苯乙烯類共聚物
4.11序列可控聚閤
習題
第5章自由基聚閤實施方法
5.1引言
5.2本體聚閤
5.2.1本體聚閤的特點
5.2.2本體聚閤的應用
5.3溶液聚閤
5.3.1溶液聚閤的特點
5.3.2溶液聚閤的應用
5.3.3其他溶液聚閤
5.4懸浮聚閤
5.4.1懸浮聚閤的特點
5.4.2液液分散和成粒過程
5.4.3分散劑和分散作用
5.4.4懸浮聚閤的應用
5.5乳液聚閤
5.5.1乳液聚閤的特點
5.5.2乳液聚閤的原料
5.5.3乳化劑及其作用
5.5.4聚閤機理
5.5.5聚閤動力學
5.5.6乳液聚閤的應用
5.5.7其他乳液聚閤技術
5.6不同聚閤方法的比較
習題
第6章離子聚閤
6.1引言
6.1.1離子聚閤的特點
6.1.2離子聚閤的應用
6.2陰離子聚閤
6.2.1碳陰離子
6.2.2單體
6.2.3引發劑及引發反應
6.2.4引發劑與單體的匹配
6.2.5陰離子聚閤反應機理
6.2.6活性陰離子聚閤動力學
6.2.7陰離子聚閤的影響因素
6.2.8活性陰離子聚閤的應用
6.2.9基團轉移聚閤
6.3陽離子聚閤
6.3.1碳陽離子
6.3.2單體
6.3.3引發劑及引發反應
6.3.4陽離子聚閤機理
6.3.5陽離子聚閤動力學
6.3.6陽離子聚閤的影響因素
6.3.7陽離子聚閤的應用
6.3.8活性陽離子聚閤
6.4不同鏈式聚閤的比較
6.5離子共聚
6.5.1離子共聚的特點
6.5.2溶液丁苯橡膠
6.6聚閤物分子工程與分子自組裝
習題
第7章開環聚閤
7.1引言
7.2環狀單體的聚閤能力
7.2.1環烷烴的開環聚閤能力
7.2.2雜環化閤物的開環聚閤能力
7.3開環聚閤的機理
7.4環醚的開環聚閤
7.4.1環氧化閤物的開環聚閤
7.4.2四元環醚和五元環醚的開環聚閤
7.4.3聚甲醛的製備
7.5己內酰胺的開環聚閤
7.6其他單體的開環聚閤
7.6.1環酯的開環聚閤
7.6.2環亞胺的開環聚閤
7.6.3環硫醚的開環聚閤
7.6.4環烯烴的開環易位聚閤
7.6.5螺環化閤物的開環聚閤
7.7元素有機高分子和無機高分子
7.7.1聚矽氧烷
7.7.2聚磷腈
7.7.3聚硫
7.7.4聚氮化硫
習題
第8章配位聚閤
8.1引言
8.2聚閤物的立體異構
8.2.1聚閤物的結構異構
8.2.2聚閤物的立體異構及其圖示
8.2.3立構規整度的測定
8.2.4立構規整度對聚閤物性能的影響
8.3配位聚閤的基本概念
8.4配位聚閤的單體及引發劑
8.4.1配位聚閤的單體
8.4.2配位聚閤引發劑的類型及性能要求
8.4.3Ziegler�睳atta引發劑
8.5α�蠶┨�的配位聚閤
8.5.1配位聚閤的定嚮機理
8.5.2鏈轉移及鏈終止
8.5.3配位聚閤動力學
8.6共軛二烯烴的配位聚閤
8.6.1二烯烴配位聚閤的引發劑
8.6.2二烯烴配位聚閤的機理
8.7配位聚閤實施方法
8.7.1溶液聚閤
8.7.2本體聚閤
8.8配位聚閤的重要産品
8.8.1聚丙烯
8.8.2高密度聚乙烯
8.8.3乙丙橡膠
8.8.4順丁橡膠
8.8.5異戊橡膠
8.9茂金屬引發劑
習題
第9章逐步聚閤
9.1引言
9.2逐步聚閤反應的單體
9.2.1單體的官能團及官能度
9.2.2單體的類型
9.2.3單體的活性
9.3逐步聚閤的分類
9.3.1按照反應機理分類
9.3.2按照生成聚閤物的幾何形狀分類
9.3.3按照單體類型分類
9.3.4按照聚閤的平衡特性分類
9.4綫形逐步聚閤機理
9.4.1綫形縮聚的特徵——逐步與平衡
9.4.2官能團等活性概念
9.4.3反應程度概念
9.4.4限製分子鏈增長的因素
9.4.5逐步聚閤中的副反應
9.4.6綫形縮聚與自由基聚閤的對比
9.5逐步聚閤動力學
9.5.1不可逆條件下的綫形逐步聚閤動力學
9.5.2平衡逐步聚閤動力學
9.5.3其他縮聚反應動力學
9.6綫形逐步聚閤中聚閤度的控製
9.6.1反應程度和平衡常數對聚閤度的影響
9.6.2利用端基封鎖法控製聚閤度
9.6.3提高聚閤度的措施
9.7綫形逐步聚閤中的相對分子質量分布
9.8逐步聚閤實施方法
9.8.1熔融縮聚
9.8.2溶液縮聚
9.8.3界麵縮聚
9.8.4固相縮聚
9.9重要的綫形逐步聚閤産品
9.9.1滌綸
9.9.2聚酰胺
9.9.3聚碳酸酯
9.9.4其他綫形縮聚物
9.10體形逐步聚閤
9.10.1預聚物的類型
9.10.2凝膠點的預測
9.10.3凝膠點的測定
9.11重要的體形逐步聚閤産品
9.11.1聚氨酯
9.11.2酚醛樹脂
9.11.3環氧樹脂
9.11.4不飽和聚酯
9.11.5聚矽氧烷
9.12高度支化聚閤物
9.12.1樹枝狀聚閤物
9.12.2超支化聚閤物
9.13鏈式增長縮聚反應
習題
第10章聚閤物的化學反應
10.1引言
10.2聚閤物化學反應的特點及影響因素
10.2.1聚閤物化學反應的特點
10.2.2聚閤物化學反應的影響因素
10.3聚閤物的相似轉變
10.3.1縴維素的化學反應
10.3.2聚醋酸乙烯酯的轉化
10.3.3芳環側基上的取代
10.3.4氯化
10.3.5環化反應
10.3.6聚丙烯酰胺的陽離子化
10.4聚閤度變大的化學反應
10.4.1接枝
10.4.2嵌段共聚物
10.4.3擴鏈
10.4.4交聯
10.5聚閤物的降解與老化
10.5.1熱降解
10.5.2氧化降解
10.5.3光降解和光氧化
10.5.4力化學降解
10.5.5化學降解
10.5.6生物降解
10.6聚閤物的老化和防老化
10.7超分子聚閤物
習題
參考文獻
作為一個在實驗室裏摸爬滾打多年的研究者,我經常需要查閱各種專業書籍。而這本書,給我帶來的驚喜遠超預期。它不僅在理論層麵梳理得非常清晰,更重要的是,在對實驗方法的描述上,也非常詳盡和實用。書中的許多章節都詳細介紹瞭不同聚閤反應的實驗條件、操作步驟以及可能遇到的問題和解決方案。例如,在介紹自由基聚閤時,作者不僅講解瞭引發劑的選擇、單體濃度、溫度控製等關鍵因素,還列舉瞭多種常用的聚閤技術,如本體聚閤、溶液聚閤、懸浮聚閤和乳液聚閤,並對它們的優缺點進行瞭比較分析。這對於我這樣的實驗人員來說,無疑是寶貴的參考資料。這本書就像一位經驗豐富的老前輩,在我需要的時候,總能給齣最切實的指導和建議,讓我能夠更高效、更準確地進行實驗設計和操作。
評分這本書的排版和設計簡直是教科書中的一股清流。市麵上很多教材,要麼是密密麻麻的文字,要麼是色彩單調的插圖,看得人頭暈眼花。但這本書不同,它采用瞭大量的彩色插圖和圖錶,每一個都精心設計,能夠非常直觀地展示齣高分子的結構、反應機理以及應用場景。我特彆喜歡書中關於高分子材料性能與其結構之間關係的圖示,那些三維的模型和剖麵圖,清晰地呈現瞭分子鏈的排布、結晶度、交聯密度等因素如何影響材料的力學性能、熱性能和光學性能。這比純粹的文字描述要有效得多,讓我能迅速建立起宏觀性能與微觀結構之間的聯係。而且,每章的末尾都有精心設計的思考題和習題,這些題目涵蓋瞭不同難度和類型,既有鞏固基礎知識的,也有需要運用所學知識分析實際問題的。做完這些題目,我感覺自己對內容的掌握程度又上瞭一個颱階,也對如何運用這些知識解決實際問題有瞭更清晰的思路。
評分這本書我纔剛翻開幾頁,就被它嚴謹又不失趣味的敘述方式吸引住瞭。作者在解釋基本概念時,並沒有像很多教材那樣直接拋齣晦澀的定義,而是通過一係列生動形象的比喻和生活中的實例,循序漸進地引導讀者理解。比如,在講解高分子的鏈結構時,作者並沒有僅僅停留在抽象的化學式上,而是將其類比為一串串連接起來的珠子,又或者是像搭積木一樣,不同單體如何巧妙地組閤成韆變萬化的聚閤物。這種“由錶及裏”的講解方式,讓我這個初學者也能輕鬆抓住核心要點,不再被那些復雜的術語嚇倒。而且,書中對曆史背景的介紹也做得相當到位,能夠瞭解到高分子化學的發展脈絡,以及那些偉大的科學傢們是如何一步步突破難關,最終奠定學科基礎的,這讓我對這門學科充滿瞭敬意。我覺得,對於那些想要真正理解高分子化學,而不是僅僅記住幾個公式的讀者來說,這本書絕對是一個絕佳的選擇。它就像一位經驗豐富的老教授,耐心細緻地將知識的種子播撒在你的心田,讓你在不知不覺中體會到其中的樂趣和奧秘。
評分這本書的作者在語言錶達上有著獨特的魅力,使得枯燥的化學知識變得生動有趣。他善於運用各種比喻和類比,將抽象的化學概念具象化,讓讀者更容易理解和記憶。例如,在講解高分子鏈的運動時,作者將其比作是一群人在跳舞,有的動作幅度大,有的幅度小,不同鏈段的運動方式不同,這直接影響到材料的宏觀性能。這種生動的描述,讓我仿佛置身於一個奇妙的分子世界,能夠直觀地感受到高分子鏈的動態變化。而且,作者在敘述中常常穿插一些曆史軼事和有趣的故事,讓我在學習知識的同時,也瞭解瞭高分子化學發展史上的重要人物和關鍵事件,這使得閱讀過程不再是單調的知識灌輸,而是一種愉快的探索和學習體驗。
評分不得不說,這本書的理論深度和廣度都令人印象深刻。它不僅涵蓋瞭高分子化學最基礎的單體聚閤、高分子結構與性能等內容,還深入探討瞭許多前沿的研究方嚮,比如智能高分子、生物醫用高分子、綠色高分子等。作者在介紹這些新領域時,並沒有簡單地羅列研究成果,而是深入剖析瞭相關的基本原理、關鍵技術以及麵臨的挑戰。我尤其對書中關於“自組裝”在高分子領域的應用那一章印象深刻,作者詳細講解瞭利用分子間的弱相互作用,如何構建具有復雜結構的有序高分子材料,以及這些材料在納米技術、藥物遞送等領域的巨大潛力。這種深入淺齣的講解方式,讓我在閱讀過程中,既能感受到學科的嚴謹性,又能體會到其前沿性和創新性。感覺這本書不僅僅是一本教材,更像是一本能夠引領讀者進入高分子科學前沿的指南。
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