高分子材料概论（高长有）

1.《高分子材料概论》一书系统地阐述了通用高分子材料的制备、结构、性能和应用，同时强调特定种类高分子材料的共性科学规律。

 

本书系统地阐述了通用高分子材料（塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂、聚合物共混物）的制备、结构、性能和应用，同时强调特定种类高分子材料的共性科学规律。全书共分七章。第1章为材料与高分子材料，重点介绍材料的定义、分类、高分子材料的概念及发展等。第2章为高分子材料的结构与性能，重点阐述高分子链结构、凝集态结构，以及高分子材料的力学性能、物理性能（热性能、电性能、光性能等）、化学性能（聚合物的化学反应、老化、燃烧、力化学等）。第3~6章分别详细介绍塑料、橡胶、纤维、胶黏剂和涂料，在每章前面首先阐述该类材料的共性结构和性能特点，对橡胶和纤维介绍了其主要性能指标和检测方法；然后围绕制备—结构—性能—应用这一主线，详细介绍了100余种各类高分子材料。第7章为聚合物共混物，从应用角度看这不是一类新材料，但通过共混可以有效提高材料的综合性能，获得增韧增强高分子材料。

高长有，浙江大学高分子系主任、教授，1986－1996年在吉林大学化学系学习，获高分子化学与物理本、硕、博学位；1996－1998年浙江大学博士后；1999年德国DAAD访问学者。*长江特聘教授、国家杰出青年基金获得者、国际生物材料科学与工程学会联合会会士（Fellow）、美国医学与生物工程院会士（AIMBE Fellow）。主要从事组织修复与再生材料、胶体和纳米生物材料研究。现为中国生物材料学会常务理事，多个生物材料领域和高分子科学领域杂志编委。作为通讯联系人发表SCI收录论文300余篇，被他人引用5000余次，H指数53；主编中英文专著各1部。作为主要完成人授权国家发明专利50余项；先后获浙江省科学技术奖一等奖1项、二等奖1项。从1999年至今，在浙江大学讲授《高分子材料概论》课程，成绩优良。完成浙江大学教改项目《高分子材料课程的讨论与互动式教学研究》1项；发表教学论文《高分子材料课程的讨论与互动式教学》（高分子通报，2013, (6): 84-89）1篇。

第1章材料与高分子材料

1.1材料与材料科学001

1.1.1材料的定义001

1.1.2材料的利用与发展001

1.1.3材料的作用002

1.1.4新材料的发展方向003

1.2材料的制备与性能004

1.2.1材料与物质004

1.2.2材料工艺过程004

1.2.3材料的结构005

1.2.4材料的性能005

1.3材料的分类005

1.3.1金属材料006

1.3.2无机非金属材料007

1.3.3高分子材料007

1.3.4复合材料008

1.4高分子材料发展历史及未来008

1.4.1高分子材料的三个发展阶段008

1.4.2高分子材料展望011

1.5高分子与高分子材料011

1.5.1基本概念011

1.5.2高分子材料的命名013

1.5.3高分子材料分类015

1.5.4高分子材料与高分子化学与物理的关系017

1.6高分子材料的合成018

1.6.1逐步聚合反应018

1.6.2连锁聚合反应018

参考文献019

思考题020

第2章高分子材料的结构与性能

2.1高分子链的链结构(化学结构)021

2.1.1一级结构022

2.1.2二级结构024

2.2高分子的聚集态结构与性能024

2.2.1高分子结晶025

2.2.2高分子液晶025

2.2.3高分子取向025

2.3高分子材料的组成与性能026

2.4高分子材料的力学性能026

2.4.1拉伸性能026

2.4.2压缩性能027

2.4.3弯曲性能027

2.4.4冲击性能027

2.4.5剪切性能028

2.4.6硬度028

2.4.7耐蠕变性029

2.4.8持久强度029

2.4.9疲劳强度029

2.4.10摩擦与磨损029

2.5高分子材料的物理性能030

2.5.1热学性能030

2.5.2电学性能033

2.5.3光学性能035

2.5.4其他物理性能037

2.6高分子材料的化学性能038

2.6.1聚合物的化学反应038

2.6.2高分子材料的老化042

2.6.3高分子材料的燃烧特性042

2.6.4力化学性能045

延伸阅读资料：力化学在食品加工中的应用046

参考文献048

思考题048

第3章塑料

3.1概述049

3.1.1类型及性能049

3.1.2组分及作用050

3.1.3成型加工方法057

3.2聚烯烃塑料061

3.2.1聚乙烯061

3.2.2聚丙烯071

3.2.3聚苯乙烯系树脂072

3.2.4其他聚烯烃塑料075

3.3其他热塑性塑料078

3.3.1聚氯乙烯系树脂078

3.3.2聚乙烯醇及其衍生物塑料082

3.3.3丙烯酸塑料084

3.3.4聚氨酯086

3.3.5纤维素塑料089

3.4工程塑料090

3.4.1聚酰胺091

3.4.2聚碳酸酯097

3.4.3聚甲醛098

3.4.4聚苯醚099

3.4.5聚对苯二甲酸丁二醇酯100

3.4.6聚对苯二甲酸乙二醇酯101

3.4.7聚酰亚胺102

3.4.8氟塑料105

3.4.9聚砜类树脂109

3.4.10聚苯硫醚112

3.4.11聚苯酯113

3.4.12聚芳酯114

3.4.13聚醚醚酮115

3.4.14液晶聚合物116

3.5热固性塑料117

3.5.1酚醛塑料117

3.5.2氨基塑料119

3.5.3呋喃塑料121

3.5.4环氧树脂122

3.5.5不饱和聚酯塑料124

3.5.6有机硅塑料125

3.5.7双马来酰亚胺塑料126

延伸阅读资料：天然树脂127

参考文献132

思考题132

第4章橡胶

4.1概述134

4.1.1发现与定义134

4.1.2组分与作用135

4.1.3橡胶的配方140

4.1.4橡胶的加工142

4.1.5橡胶的结构与性能147

4.1.6橡胶的主要性能指标150

4.2天然橡胶155

4.2.1天然橡胶的分类155

4.2.2天然橡胶的品种156

4.2.3天然橡胶的成分157

4.2.4天然橡胶性能与应用157

4.2.5古塔波胶158

4.2.6杜仲胶158

4.3二烯类橡胶158

4.3.1聚丁二烯橡胶(polybutadiene，PB)159

4.3.2聚异戊二烯橡胶(polyisoprene，IR)161

4.3.3丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber，SBR)161

4.3.4丁腈橡胶(nitrile rubber，acrylonitrile-butadiene
rubber，NBR)162

4.4其他橡胶164

4.4.1氯丁橡胶(chloroprene rubber，CR)164

4.4.2聚异丁烯和丁基橡胶165

4.4.3以乙烯为基础的橡胶167

4.4.4其他合成橡胶169

4.5热塑性弹性体(thermoplastic elastomer，TPE)175

4.5.1结构特征175

4.5.2聚烯烃类热塑性弹性体(polyolefin thermoplastic elastomer)176

4.5.3聚苯乙烯类嵌段共聚物176

4.5.4聚酯型(polyester type)176

4.5.5聚氨酯型(thermoplastic polyurethane，TPU)176

参考文献177

思考题178

第5章纤维

5.1纤维概述179

5.1.1纤维的分类179

5.1.2纤维的主要性能指标179

5.1.3纤维加工的一般过程183

5.1.4纤维加工过程中结构的变化188

5.1.5结构与性能的关系190

5.2天然纤维和人造纤维191

5.2.1天然纤维191

5.2.2人造纤维(artificial fiber)194

5.3合成纤维202

5.3.1聚酰胺纤维202

5.3.2聚酯纤维204

延伸阅读205

5.3.3聚丙烯腈纤维206

5.3.4聚丙烯纤维208

5.3.5聚乙烯醇纤维209

5.3.6聚氯乙烯纤维211

5.3.7聚乳酸纤维212

延伸阅读213

5.4特种合成纤维213

5.4.1耐高温纤维213

5.4.2耐腐蚀纤维216

5.4.3阻燃纤维216

5.4.4弹性纤维216

5.4.5吸湿性纤维和抗静电纤维216

参考文献217

思考题217

第6章胶黏剂和涂料

6.1胶黏剂218

6.1.1胶黏剂的组成218

6.1.2胶黏剂的分类219

6.1.3胶接及其机理220

6.1.4胶黏剂的选择223

6.1.5环氧树脂胶黏剂223

6.1.6聚氨酯胶黏剂225

6.1.7酚醛树脂胶黏剂227

6.1.8丙烯酸酯类胶黏剂228

6.1.9橡胶胶黏剂230

6.1.10其他常用的胶黏剂232

6.2涂料233

6.2.1涂料的组成233

6.2.2涂料的类型234

6.2.3涂料的涂装方法235

6.2.4油基树脂漆236

6.2.5合成树脂漆238

6.2.6水性树脂涂料241

6.2.7粉末涂料242

参考文献243

思考题244

第7章聚合物共混物

7.1聚合物共混物及其制备方法245

7.1.1基本概念245

7.1.2共混方法246

7.2聚合物共混物的相容性248

7.2.1基本概念248

7.2.2热力学相容性判断249

7.2.3聚合物之间相容性的基本特点250

7.2.4提高相容性的方法252

7.2.5相容性研究方法253

7.3聚合物共混物的形态结构255

7.3.1形态结构的基本类型255

7.3.2聚合物的界面层259

7.3.3相容性对形态结构和性能的影响260

7.3.4制备方法对形态结构的影响261

7.3.5形态结构测定方法262

7.4聚合物共混物的性能262

7.4.1性能-组成关系262

7.4.2力学松弛性能263

7.4.3模量和强度263

7.4.4流变性能264

7.4.5其他性能264

7.5基于塑料的聚合物共混物265

7.5.1以聚乙烯为基的共混物265

7.5.2以聚丙烯为基的共混物266

7.5.3以聚氯乙烯为基的共混物267

7.5.4以聚苯乙烯为基的共混物268

7.5.5其他聚合物共混物269

7.6橡胶增韧塑料的机理270

7.6.1橡胶增韧塑料的特点270

7.6.2橡胶增韧塑料的机理271

7.6.3影响抗冲强度的因素274

7.7非弹性体增韧275

7.7.1有机粒子增韧275

7.7.2无机粒子增韧275

7.7.3非弹性体增韧作用机理276

参考文献276

思考题277

附录“高分子材料概论”课程的教学方式探索

 

高分子材料是以有机高分子化合物为主构成的，也称为有机高分子材料。人类很早就开始利用天然有机材料，如木材、皮革、橡胶、棉、麻、丝、毛等。自20世纪20年代以来，发展了人工合成的各种高分子材料，具有质轻、耐腐蚀、绝缘性好、易于成型加工等优点。当前，高分子材料的产量按体积已经超过了所有金属材料的总和，成为国民经济和国防建设中的基础材料之一。现阶段我国已成为合成橡胶、合成树脂世界生产和消费国。高分子材料已深入到社会发展的各行各业，极大地改善了人们的生活质量。通过分子设计和结构改性，可以进一步获得各类高性能材料和特殊功能材料，支撑各行业发展。新型的高分子工程材料在国防、航空航天、交通运输、船舶、采油和石化等领域也同样发挥着重要的、不可替代的作用。高分子材料正以突飞猛进的发展态势和广阔的应用前景成为21世纪生命力的新型材料。

高分子科学具有典型的理工交叉特性，其中高分子材料是体现其工学特色的一个重要内容。因此，《高分子材料概论》的课程对于帮助学生掌握传统高分子材料的制备、结构、性能和应用方面的知识至关重要；同时也是连接高分子化学、高分子物理、功能高分子、高分子加工及其他高分子前沿方向间的一个纽带，起着承上启下的重要作用。

广义上，高分子材料涵盖的范围非常宽，包括通用高分子材料、功能高分子材料、高分子复合材料、高分子材料加工等，有些教材还涵盖有高分子化学、高分子物理的相关章节。有鉴于除通用高分子材料外的诸多内容已有许多教材及专著可资参考，《高分子材料概论》将专注于系统阐述通用高分子材料的制备、结构、性能和应用，同时强调特定种类高分子材料的共性科学规律。全书共分7章，第1～7章分别为材料与高分子材料、高分子材料的结构与性能、塑料、橡胶、纤维、胶黏剂和涂料、聚合物共混物；后的附录是“高分子材料概论”课程的教学方式探索，主要分享笔者及同事在讲授《高分子材料概论》时采用的一些教学方法，供广大同仁参考。本书适于高分子及相关专业本科生、研究生作为教材使用，也可供教师和工程技术人员参考。

在资料的收集整理和校对过程中，先后有多位研究生同学参与，包括韩璐璐、姜朋飞、叶辰、吴赛、郑鸿浩、张文博、张德腾等；胡玲、韩璐璐、叶辰、邓君、吴赛、张昊岚等同学先后协助过《高分子材料概论》的教学和资料调研工作。他们有些人已经毕业，并成为教师或其他行业的骨干。在浙江大学，一同讲授《高分子材料概论》课程的还有马列、陈红征、施敏敏教授，大家共同参与了一些教学方法的探讨和改革。在本书完成之际，向上述同学、老师及所有给予过帮助的人致以诚挚的谢意！同时感谢在浙江大学20余年和我一同成长的诸多学子及广大同仁！

笔者从1999年开始讲授《高分子材料概论》课程至今，在所用课件基础上形成本书。撰写过程参考了高分子材料类的多本书籍及研究论文，部分资料来源于网络，诚表感谢！另外，由于笔者学识有限，疏漏之处实属难免，请广大读者批评指正。

编著者

2018.6