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页数:232

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出版时间:2010-3

价格:26.00元

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isbn号码:9787508473475

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《高分子化学与物理基础》内容简介 书籍名称： 高分子化学与物理基础 作者： 孙茂林 出版社： 科学出版社 ISBN： 978-7-03-055888-6 --- 概述：从分子到宏观性能的系统构建 《高分子化学与物理基础》是一部全面、深入探讨现代高分子科学核心理论与实验方法的专著。本书旨在为化学、材料科学、物理学、工程学等领域的研究人员、高级本科生及研究生提供一个坚实的理论框架，使其能够理解高分子材料的结构、合成、形貌演化及其宏观物理性能之间的内在联系。本书突破了传统教材侧重于单一学科的局限，将高分子化学（合成与结构）与高分子物理（形貌、热力学与力学）进行了有机整合，构建了一个完整的知识体系，强调从分子层面设计和调控材料性能的现代科学思想。 全书结构严谨，内容翔实，理论深度适中，兼顾了基础概念的清晰阐述和前沿研究热点的引入，尤其注重对经典理论（如统计力学、粘弹性理论）的深入剖析，并结合最新的实验技术（如先进表征手段）进行阐释。 --- 第一部分：高分子化学——合成、结构与拓扑学 本部分聚焦于高分子链的形成过程及其固有的化学结构特征，这是决定材料所有后续性能的基石。 第一章：高分子基础概念与分类 本章首先界定了高分子科学的基本术语，包括单体、聚合物、聚合度、分子量及其分布的统计学意义。详细阐述了高分子的分类标准，涵盖了按来源（天然与合成）、按主链结构（线型、支化、交联）以及按化学结构（加成聚合、缩合聚合、开环聚合等）的细致区分。重点讨论了分子量分布对材料性能的决定性影响，并介绍了凝胶渗透色谱（GPC/SEC）等核心表征技术。 第二章：逐步聚合反应动力学与机制 深入剖析了缩聚反应（如聚酯、聚酰胺的合成）的反应机理和动力学规律。详细分析了反应平衡、反应速率常数、聚合度的控制因素以及如何通过计量比的精确控制来影响最终的分子量。引入了“Carothers 方程”的精确推导和应用，并探讨了如何通过中间体结构控制来优化聚合物的拓扑结构。 第三章：连锁聚合反应（自由基、离子型） 本章是高分子化学的核心内容之一。系统地介绍了自由基聚合的引发、增长、终止和链转移过程。详尽讨论了反应活性参数、转化率的数学描述以及热效应的影响。随后，转向精确聚合方法，如活性/可控自由基聚合（CRP），重点介绍原子转移自由基聚合（ATRP）和可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）的催化剂体系、反应机制及其在合成复杂结构（如嵌段共聚物、星形聚合物）中的优势。同时，也涵盖了阳离子和阴离子聚合的特点和限制。 第四章：共聚物结构与序列统计 本章探讨了两种或两种以上单体组合形成共聚物的基本原理。详细推导并应用了Mayo-Lewis 方程，用于预测共聚物中两种单体的瞬时组成。深入分析了不同类型的共聚物（无规、交替、嵌段）的形成条件，并探讨了序列统计对手性、微观结构和最终宏观性能（如玻璃化转变温度 $T_g$）的影响。 第五章：高分子合成的新进展与绿色化学 关注新兴的聚合技术，如开环易位聚合（ROP）在合成生物可降解聚合物中的应用。同时，引入了绿色高分子化学的概念，讨论了使用环保溶剂、原子经济性反应以及生物质单体的聚合策略，体现了当代化学研究的前沿导向。 --- 第二部分：高分子物理——形貌、热力学与机械性能 本部分着眼于已形成的高分子链如何相互作用、聚集，并最终表现出特定的物理和机械特性。 第六章：高分子链的构象与统计力学 本章是连接化学结构与物理性能的桥梁。从理想链模型（随机游走模型）出发，推导出均方末端距 ($langle R^2 angle$) 的经典公式，并逐步引入有限的旋转自由能和空间障碍（如近邻相互作用），过渡到真实高分子链的统计描述（如Kuhn 链和Debye 函数）。讨论了高分子链的松弛时间与粘弹性行为的内在关联。 第七章：高分子溶液的热力学 详细分析了高分子在溶剂中溶解/膨胀的统计热力学原理。引入了Flory-Huggins 溶液理论，精确计算了混合熵和相互作用能，并导出了热力学判据——$chi$ 参数。根据 $chi$ 参数，系统区分了良溶剂、不良溶剂和无尺寸溶剂（$ heta$ 条件），并解释了高分子在这些条件下的链构象变化。 第八章：高分子结晶学与半结晶聚合物 探讨了高分子链在宏观上形成有序结构（晶体）的条件和机制。阐述了链折叠（Folded chain）的几何结构，并详细分析了结晶过程的热力学驱动力（Gibbs-Thomson 方程在薄膜厚度上的应用）。重点讲解了Avrami 方程在描述结晶动力学中的应用，以及差示扫描量热法（DSC）等技术如何确定熔点、结晶度及其对材料刚性的影响。 第九章：高分子态的转变：玻璃化转变与松弛 玻璃化转变 ($T_g$) 是高分子材料最关键的物理参数之一。本章深入探讨了 $T_g$ 的分子运动本质，区分了自由体积理论、粘滞流理论和动力学理论（如Doolittle 方程）。系统介绍了Williams-Landel-Ferry (WLF) 方程及其在时间-温度等效原理（TTSP）中的应用，解释了聚合物随温度和时间变化的粘弹性行为。 第十章：高分子材料的机械性能与粘弹性 本章聚焦于高分子作为工程材料的响应。引入了粘弹性（Viscoelasticity）的概念，区分了粘性流体和弹性固体的极端行为。详细分析了Maxwell 模型、Voigt 模型以及更复杂的四参数/五参数广义粘弹性模型。通过蠕变、应力松弛和动态力学分析（DMA），阐释了储能模量 ($E'$)、损耗模量 ($E''$) 和损耗角正切 ($ an delta$) 如何随频率和温度变化，揭示了材料的阻尼特性和力学弛豫过程。 --- 总结与特色 本书的特色在于其高度的交叉性和理论的深度。它不仅仅是合成方法的汇编，更重要的是建立了一套完整的“结构-构象-性能”的预测和调控体系。书中包含了大量的经典实验数据和数学推导，确保读者能够从第一性原理出发理解高分子科学的复杂性，为未来进行高性能、功能化高分子材料的设计奠定坚实的科学基础。

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