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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