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高分子物理（第三版） - 金日光、华幼卿主编

上一篇 / 下一篇 2008-04-04 12:38:06

出版日期:2007年2月
本教材第一、第二版及新版均以钱人元院士“聚合物结构—分子运动—性能”的构思为主线进行编写。通过研究聚合物的分子运动，揭示结构与性能之间的内在联系和基本规律，从而对聚合物的合成、成型加工、测试提供理论依据。《高分子物理》（第二版）参阅了大量国内外名著，内容较为新颖，2002年荣获全国普通高校优秀教材国家级二等奖。第三版的内容与国外同类教材相比，其特色有3个方面。1重视基础，精选内容强化基础，进一步阐明基本概念和基本理论，克服第二版因版面限制，部分内容讲述不够系统、深透的缺点。2突出新意，拓宽知识新版进一步反映现代聚合物物理领域学科发展的新成果以及社会关注的热点问题。3培养能力，提高素质既按照循序渐进的认知规律，又通过使用跳跃思维的方法，引导学生学习科学的思维方式，提高创新能力。具体修改、补充的主要内容：第1章增加了环形、超支化高分子（树枝链）的构造和生物高分子的化学结构、序列结构、晶体中链的构象，较详细阐述了研究高分子链结构的红外光谱、核磁共振等主要方法；第2章增加了电子显微镜原理，晶态聚合物的缨状胶束模型，液晶和取向聚合物的应用及多组分聚合物的类型、相容性与形态，如“自组装”、包藏结构、芯壳结构等；第3章增补了FloryKrigbaum稀溶液理论和聚电解质溶液；第4章增加了分子量分布函数和质谱法测定聚合物的分子量；第5章充实了玻璃化温度测定方法，增补了次级转变和热分析法研究聚合物的非等温结晶动力学；第6章增补了橡胶弹性的唯象理论和影响橡胶弹性的因素；第7章增加了动态力学分析方法简介以及聚合物、共混物、复合材料的结构与动态力学性能关系；第8章阐述了银纹生长的机理，在“聚合物的增强和塑料增韧”部分，扩充了内容，增加了理论和实例，如原位增强与分子复合材料、有机和无机（纳米）刚性粒子增强，弹性体和非弹性体增韧机理；第9章增补了多组分聚合物材料的流变行为；第10章增补了聚合物的介电松弛温度谱、频率谱以及聚合物热稳定性、热分解动力学研究方法，简介聚合物烧蚀材料。最后，新增第11章“聚合物的表面与界面”，内容丰富、新颖。其他修改、增添散见各章节内，包括内容编排、公式推导、常用术语、图表、文字、英注等，在此不再一一列举。各兄弟院校或不同专业可取舍内容，选择使用。“思考题与习题”部分仅作适当修改，因为计划出版与教材配套的“高分子物理习题及解答”。《高分子物理》（第三版）第1～10章由华幼卿教授编写，第11章由美国康乃尔大学黄皓浩博士后编写，全书由华幼卿主编。在教材编写过程中，得到了清华大学周其庠、于建教授，中国科技大学何平笙教授，浙江大学钱锦文、王立教授和包永忠副教授（博士），四川大学付强、刘明清教授，北京航空航天大学过梅丽教授，北京石油化工学院郭文莉教授、徐晓迪副教授（硕士），广东工业大学周彦豪教授、董智贤讲师（在职博士研究生），西安交通大学郑国琐教授、钱军民讲师（博士），南京工业大学张军教授，沈阳化工学院富露祥副教授（博士），北京服装学院赵国梁教授，北京工商大学向爱民副教授（博士），河北工业大学瞿雄伟教授、刘国栋副教授（博士），北京联合大学生化学院李若慧副教授（硕士）等的鼓励或提出了宝贵意见。同时得到本校励杭泉、张立群、杨万泰、吴丝竹、王国全等教授和吴友平、谷晓昱副教授（博士）的支持、帮助。北京化工大学张文芝高工、北京服装学院李文霞副教授、德国马普研究所杨鹏博士后、北京化工大学郭青磊（硕士研究生）以及我现在和过去的博士生、硕士生洪旭辉（高级工程师、博士研究生）、王霞（硕士研究生）、郑知敏（中科院化学所副研究员、博士）、秦倩（美国得克萨斯理工大学，博士研究生）等参加了部分工作。在此一并表示感谢。鉴于本人水平有限，加之身体状况欠佳，书中不足之处实属难免，恳望读者指正。最后，应该提及，使用先进的教学方法和手段是精品课程建设的内容之一。本校配合第二版教材，研制了集动画为一体的部分多媒体软件。其中第1章由武德珍教授负责，齐胜利同学编制；第2～7章由张晨副教授负责，脱振军、吴晓芳同学编制；第8章和第9章由华幼卿教授负责，顾方同学编制。这些软件，已在北京化工大学网上公开，欢迎兄弟院校师生选用、指正。华幼卿2006年12月12日第1章高分子链的结构1
11化学组成、构型、构造和共聚物的
序列结构1
111结构单元的化学组成1
112高分子链的构型3
113分子构造6
114共聚物的序列结构9
115研究高分子链结构的主要方法11
12构象18
121微构象和宏构象18
122高分子链的柔性21
123高分子链的构象统计23
124蠕虫状链29
125晶体、熔体和溶液中的分子
构象30
第2章高分子的凝聚态结构34
21晶态聚合物结构35
211基本概念36
212聚合物的晶体结构和研究方法39
213聚合物的结晶形态和研究方法41
214晶态聚合物的结构模型47
215结晶度和晶粒尺寸、片晶厚度48
22非晶态聚合物结构51
221概述51
222无规线团模型及实验证据51
223局部有序模型及实验证据52
224问题讨论53
23高分子液晶54
231引言54
232小分子中介相及液晶聚合物的
类型54
233液晶的光学织构和液晶相分类57
234高分子结构对液晶行为的影响58
235液晶态的表征59
236液晶聚合物的性质和应用61
24聚合物的取向结构62
241取向现象和取向机理62
242取向度及其测定方法63
243取向研究的应用66
25多组分聚合物66
251概述66
252相容性及其判别方法67
253形态69
第3章高分子溶液73
31聚合物的溶解73
311溶解过程的特点73
312溶解过程的热力学分析74
313溶剂对聚合物溶解能力的判定76
32柔性链高分子溶液的热力学性质78
321FloryHuggins格子模型理论
（平均场理论）79
322FloryKrigbaum理论
（稀溶液理论）83
323其他理论87
33高分子溶液的相平衡87
331渗透压87
332相分离90
34共混聚合物相容性的热力学93
341相分离的热力学93
342相分离的动力学94
35聚电解质溶液95
351聚电解质溶液概念95
352聚电解质溶液的黏度96
353聚电解质溶液的渗透压97
36聚合物的浓溶液97
361聚合物的增塑97
362聚合物溶液纺丝98
363凝胶和冻胶98
第4章聚合物的分子量和分子量分布99
41聚合物分子量的统计意义99
411聚合物分子量的多分散性99
412统计平均分子量100
413分子量分布宽度102
414聚合物的分子量分布函数102
42聚合物分子量的测定方法104
421端基分析105
422沸点升高和冰点降低106
423气相渗透法（VPO）106
424渗透压法（或膜渗透法）107
425光散射法109
426质谱法115
427黏度法116
43聚合物分子量分布的测定方法122
431沉淀与溶解分级122
432体积排除色谱（SEC）123
第5章聚合物的分子运动和转变129
51聚合物分子运动的特点129
511运动单元的多重性129
512分子运动的时间依赖性130
513分子运动的温度依赖性130
52黏弹行为的五个区域131
521玻璃态区131
522玻璃橡胶转变区132
523橡胶弹性平台区132
524橡胶流动区132
525液体流动区132
53玻璃橡胶转变行为132
531玻璃化温度测定132
532玻璃化转变理论135
533影响玻璃化温度的因素137
534玻璃化温度以下的松弛——次
级转变143
54结晶行为和结晶动力学143
541分子结构与结晶能力、
结晶速度143
542结晶动力学144
55熔融热力学151
551熔融过程和熔点151
552影响Tm的因素152
第6章橡胶弹性159
61形变类型及描述力学行为的基本
物理量159
62橡胶弹性的热力学方程162
63橡胶弹性的统计理论164
631状态方程164
632一般修正168
633“幻象网络”理论169
64橡胶弹性的唯象理论169
641MooneyRivlin理论169
642Ogden理论171
65橡胶弹性的影响因素172
651交联与缠结效应172
652溶胀效应174
653其他影响因素177
66热塑性弹性体178
661嵌段共聚型TPE179
662共混型TPE179
第7章聚合物的黏弹性180
71聚合物的力学松弛现象180
711蠕变180
712应力松弛182
713滞后与内耗184
72黏弹性的数学描述189
721力学模型189
722Boltzmann叠加原理198
723分子理论200
73时温等效和叠加205
74研究黏弹行为的实验方法208
741瞬态测量208
742动态测量209
75聚合物、共混物及复合材料的结构
与动态力学性能关系213
751非晶态聚合物的玻璃化转变和
次级转变213
752晶态、液晶态聚合物的松弛转变
和相转变214
753共聚物、共混物的动态力学
性能217
754复合材料的动态力学性能219
第8章聚合物的屈服和断裂220
81聚合物的塑性和屈服220
811聚合物的应力应变行为220
812屈服冷拉机理和Considère
作图法224
813屈服判据225
814剪切带的结构形态和应力分析228
815银纹现象230
82聚合物的断裂与强度234
821脆性断裂和韧性断裂234
822聚合物的强度235
823断裂理论238
824聚合物的增强242
825聚合物的耐冲击性246
826塑料增韧247
827疲劳254
第9章聚合物的流变性256
91牛顿流体和非牛顿流体256
911牛顿流体256
912非牛顿流体 257
913流动曲线259
92聚合物熔体的切黏度260
921测定方法260
922影响因素264
93多组分聚合物材料的流变行为272
931黏度与组成的关系272
932流变性能与形态274
94聚合物熔体的弹性效应275
941可回复的切形变275
942动态黏度276
943法向应力效应276
944挤出物胀大278
945不稳定流动279
95拉伸黏度280
第10章聚合物的电学性能、热性能和
光学性能282
101聚合物的介电性能282
1011介电极化和介电常数282
1012介电松弛284
1013聚合物驻极体及热释电287
1014聚合物的电击穿287
1015聚合物的静电现象288
102聚合物的导电性能290
1021聚合物的电导率290
1022导电聚合物的结构与导电性291
1023导电性复合材料293
103聚合物的热性能294
1031耐热性294
1032热稳定性295
1033导热性297
1034热膨胀297
104聚合物的光学性能298
1041光的折射和非线性光学性质298
1042光的反射299
1043光的吸收300
第11章聚合物表面与界面301
111聚合物表面与界面301
112聚合物表面与界面热力学302
1121表面张力与润湿302
1122界面张力的计算305
113聚合物表面与界面动力学307
114聚合物表面与界面的测量、表征
技术308
1141接触角测量308
1142X射线光电子能谱法309
1143离子散射谱309
1144二次离子质谱310
1145原子力显微技术311
1146界面面积测量312
115聚合物共混物界面312
116固体高分子溶液界面314
1161高分子在固体表面的吸附314
1162高分子在胶体体系中的应用316
117聚合物表面改性技术318
1171表面接枝318
1172火焰处理318
1173等离子体处理318
1174表面电晕处理319
1175表面金属化320
118粘接320
1181黏结理论与机理321
1182黏结薄弱层及内应力322
1183结构胶黏剂322
1184弹性体胶黏剂324
附录326
思考题与习题329
参考文献335 本书可用作高等院校高分子类专业本科及专科的教材，也可供从事高分子科研、生产的技术人员参考。本教材系统介绍了高分子物理的基本概念和基本理论，并在各部分叙述中介绍了有关的研究方法和实际应用。全书共分11章，包括4个部分：①高分子的链结构和凝聚态结构；②高分子的溶液性质和聚合物的分子量、分子量分布测定；③聚合物的分子运动、玻璃化转变、结晶熔融转变；④力学性能（橡胶弹性、黏弹性、屈服和断裂）、流变性能以及电学、热、光学、表面与界面性能。书中进一步反映现代高分子物理领域学科发展的新成果以及社会关注的热点问题。本书可用作高等院校高分子类专业本科及专科的教材，也可供从事高分子科研、生产的技术人员参考。
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