本書以高分子材料結構-性能-應用為主線,聯(lián)系其他材料科學,闡述了高分子材料的合成方法、結構性能和主要應用領域,并簡要介紹了各類高分子材料的基礎知識。全書分為材料學概述、高分子材料的制備反應、高分子材料的結構與性能、通用高分子材料、功能高分子材料、聚合物共混物和聚合物基復合材料,共7章,每章末尾附有習題與思考題,高分子溶液、電流變材料等內容則編入拓展閱讀材料中,可作為選講內容。
本書為高等工科院校高分子材料類專業(yè)教科書,也可供材料科學與工程專業(yè)高分子材料方向的科研人員參考。
瞿雄偉,河北工業(yè)大學教授,教學經(jīng)歷:1988年至今,一直在河北工業(yè)大學化工學院高分子材料與工程系工作。主講本科生課程:高分子材料基礎(40學時)、高分子物理(48學時)和專業(yè)外語閱讀(32學時)以及實踐教學工作;主講碩士生課程:聚合物共混改性(40學時)、高分子科學前沿(32學時);主講博士生課程:高分子材料研究進展(30學時)。
科研經(jīng)歷:自1988年7月研究生畢業(yè)后,一直從事聚合物共聚共混和復合材料研究工作。主要包括:結構可控核殼聚丙烯酸酯制備及其壓敏特性和改性極性基礎樹脂共混物。目前在進行生物高分子材料的構筑及其性能關系的研究。
獲獎: 1.2003年獲河北省優(yōu)秀教學成果三等獎 “面向21世紀《高分子材料基礎》教學內容、教學方法和手段改革的研究與實踐”項目; 2.2013年獲河北省技術發(fā)明一等獎 “基于結構可控、核/殼聚合物的結構設計及其功能化制備新技術”項目; 3.2021年獲河北省科技進步二等獎 “節(jié)能環(huán)保型保護膠帶用壓敏膠粘劑關鍵技術及工程化應用”項目; 4.2014年被評為河北省省管優(yōu)秀專家; 5.2019年被評為河北省高端人才(原河北省院士后備人才)。
第1章 材料科學概述 001
1.1 材料與材料科學 001
1.1.1 材料及材料化過程 001
1.1.2 材料的類別 002
1.1.3 材料科學的范疇及任務 005
1.2 材料結構簡述 006
1.2.1 原子結構 007
1.2.2 結合鍵 008
1.2.3 原子排列 008
1.2.4 非晶態(tài)結構 009
1.2.5 晶體結構 009
1.2.6 結構缺陷 011
1.3 材料的性能 015
1.3.1 特征性能 015
1.3.2 功能性能 015
1.4 材料工藝及其與結構和性能的關系 016
1.4.1 材料工藝過程 016
1.4.2 材料工藝與結構和性能的關系 017
1.5 材料的強化機制 017
1.5.1 冷變形強化 018
1.5.2 細晶強化 018
1.5.3 固溶強化 018
1.5.4 多相強化 018
1.5.5 分散強化 019
1.5.6 馬氏體強化 019
參考文獻 019
習題與思考題 020
第2章 高分子材料的制備反應 021
2.1 高分子與高分子材料 021
2.1.1 基本概念 021
2.1.2 命名 022
2.1.3 分類 023
2.1.4 材料組成和成型加工 025
2.1.5 聚合反應 026
2.2 連鎖聚合反應 026
2.2.1 自由基聚合反應 029
2.2.2 自由基共聚合反應 038
2.2.3 離子型聚合反應 043
2.2.4 定向聚合反應 048
2.2.5 聚合反應實施方法 053
2.3 逐步聚合反應 063
2.3.1 縮聚反應 063
2.3.2 逐步加聚反應 067
參考文獻 069
習題與思考題 069
第3章 高分子材料的結構與性能 072
3.1 聚合物鏈的結構 072
3.1.1 聚合物鏈的組成和構型 072
3.1.2 聚合物鏈的分子量和構象 075
3.1.3 聚合物鏈的凝聚態(tài)結構 078
3.2 聚合物的分子運動及物理狀態(tài) 083
3.2.1 聚合物分子運動的特點 083
3.2.2 聚合物的物理狀態(tài) 084
3.2.3 聚合物的玻璃化轉變及次級轉變 085
3.2.4 聚合物熔體的流動 088
3.3 高分子材料的力學性能 091
3.3.1 力學性能的基本指標 091
3.3.2 高彈性 094
3.3.3 黏彈性 096
3.3.4 聚合物的力學屈服 098
3.3.5 聚合物的機械強度 101
3.3.6 摩擦與磨耗 103
3.3.7 疲勞強度 105
3.4 高分子材料的物理性能 105
3.4.1 熱性能 105
3.4.2 電性能 106
3.4.3 光性能 108
3.4.4 滲透性 110
3.5 高分子材料的化學性能 110
3.5.1 高分子材料的化學反應 110
3.5.2 高分子材料的老化 111
3.5.3 高分子材料的燃燒特性 112
參考文獻 114
習題與思考題 115
第4章 通用高分子材料 117
4.1 塑料 117
4.1.1 塑料的類型及特征 117
4.1.2 塑料的組分及其作用 118
4.1.3 熱塑性塑料 121
4.1.4 工程塑料 129
4.1.5 熱固性塑料 134
4.2 橡膠 138
4.2.1 橡膠的結構與性能 138
4.2.2 橡膠的原料及加工工藝 141
4.2.3 天然橡膠 143
4.2.4 合成橡膠 144
4.2.5 熱塑性彈性體 151
4.2.6 微孔高分子材料 153
4.3 纖維 153
4.3.1 天然纖維和人造纖維 154
4.3.2 合成纖維 156
4.4 膠黏劑及涂料 162
4.4.1 膠黏劑 162
4.4.2 涂料 170
參考文獻 176
習題與思考題 177
第5章 功能高分子材料 178
5.1 液晶高分子 178
5.1.1 基本概念 178
5.1.2 液晶高分子材料的類型及合成方法 180
5.1.3 液晶高分子材料的特性及應用 183
5.2 吸附性高分子材料 184
5.2.1 吸附樹脂 184
5.2.2 活性碳纖維 186
5.2.3 高吸水性樹脂 187
5.3 離子交換樹脂和離子交換纖維 189
5.3.1 離子交換樹脂 189
5.3.2 離子交換纖維 192
5.3.3 用途 192
5.4 感光性高分子材料 192
5.4.1 感光性高分子材料的類型 192
5.4.2 感光性高分子材料的合成方法 193
5.4.3 感光性高分子材料的功能性質 194
5.4.4 感光性高分子材料在微電子技術中的應用與發(fā)展 195
5.5 生物醫(yī)用高分子材料 197
5.5.1 生物醫(yī)用高分子材料概述 197
5.5.2 生物醫(yī)用高分子材料分類 197
5.5.3 生物醫(yī)用高分子材料的結構、合成、性質及應用 197
5.5.4 展望 202
5.6 導電高分子材料及聚合物光導纖維材料 202
5.6.1 導電高分子材料 202
5.6.2 聚合物光導纖維材料 206
5.7 高分子功能膜材料 207
5.7.1 分類 207
5.7.2 膜分離原理及應用 208
參考文獻 209
習題與思考題 210
第6章 聚合物共混物 211
6.1 聚合物共混物的基本概念及其制備方法 212
6.1.1 基本概念 212
6.1.2 制備方法 213
6.2 主要品種 216
6.2.1 以聚乙烯為基的共混物 216
6.2.2 以聚丙烯為基的共混物 217
6.2.3 以聚氯乙烯為基的共混物 218
6.2.4 以聚苯乙烯為基的共混物 221
6.2.5 其他聚合物的共混物 221
6.3 聚合物之間的互溶性 222
6.3.1 聚合物/聚合物互溶性的基本特點 222
6.3.2 聚合物/聚合物互溶性的熱力學分析 224
6.3.3 不互溶體系相分離機理 228
6.3.4 聚合物/聚合物互溶性的研究方法 230
6.4 聚合物共混物的形態(tài)結構 232
6.4.1 聚合物共混物形態(tài)結構的基本類型 233
6.4.2 聚合物共混物的界面層 236
6.4.3 互溶性對聚合物共混物形態(tài)結構的影響 238
6.4.4 制備方法和工藝條件對聚合物共混物形態(tài)結構的影響 239
6.4.5 聚合物共混物形態(tài)結構的研究方法 243
6.5 聚合物共混物的性能 246
6.5.1 聚合物共混物性能與其組分性能的一般關系 246
6.5.2 聚合物共混物的力學松弛性能 247
6.5.3 聚合物共混物的模量和強度 247
6.5.4 聚合物共混物熔體的流變特性 248
6.5.5 聚合物共混物的其他性能 249
6.6 橡膠增韌塑料的增韌機理 250
6.6.1 增韌機理 250
6.6.2 影響增韌性能的主要因素 255
6.6.3 耐老化ABS共混物的制備及其結構和性能調控實例研究 258
參考文獻 262
習題與思考題 262
第7章 聚合物基復合材料 264
7.1 聚合物基宏觀復合材料 264
7.1.1 概述 264
7.1.2 聚合物基復合材料的增強劑 265
7.1.3 聚合物基復合材料的基體 269
7.1.4 聚合物基復合材料的制造及成型方法 270
7.1.5 聚合物基復合材料的界面 272
7.1.6 聚合物基復合材料的性能 275
7.1.7 聚合物基復合材料的應用 281
7.2 聚合物基納米復合材料 282
7.2.1 概述 282
7.2.2 聚合物/無機納米粒子復合材料 287
7.2.3 聚合物/蒙脫土納米復合材料 291
7.2.4 聚合物/石墨烯納米復合材料 302
參考文獻 311
習題與思考題 312
附錄 313