了得網自然科學_高分子物理（華幼卿）（第四版）

內容簡介

本教材繫統介紹了聚合物物理學的基本概念和基本理論，並在各部分敘述中簡介了有關現代研究方法和實際應用。全書共分11章，包括4個部分：①高分子的鏈結構和凝聚態結構；②高分子的溶液性質和聚合物的分子量、分子量分布測定；③聚合物的分子運動、玻璃化轉變、結晶-熔融轉變；④力學性能（橡膠彈性、黏彈性、屈服和斷裂）、流變性能以及電學、熱學、光學、表面與界面性能。此外，具有一定廣度和深度的思考題與習題。書中除了重點闡明專有名詞（英文注釋）、概念和基本理論之外，又充分反映出現代聚合物物理學領域學科發展的新理論、新成果以及社會關注的熱點問題。
本書可用作工科和理科高等院校高分子類專業本科教材，也可供從事高分子科研、生產的技術人員參考。

第1章高分子鏈的結構
1.1化學組成、構型、構造和共聚物的序列結構
1.1.1的化學組成
1.1.2高分子鏈的構型
1.1.3分子構造
1.1.4共聚物的序列結構
1.1.5研究高分子鏈結構的主要方法
1.2構像
1.2.1微構像和宏構像
1.2.2高分子鏈的柔性
1.2.3高分子鏈的構像統計
1.2.4蠕蟲狀鏈
1.2.5晶體、熔體和溶液中的分子構像
第2章高分子的凝聚態結構第1章高分子鏈的結構
1.1化學組成、構型、構造和共聚物的序列結構
1.1.1的化學組成
1.1.2高分子鏈的構型
1.1.3分子構造
1.1.4共聚物的序列結構
1.1.5研究高分子鏈結構的主要方法
1.2構像
1.2.1微構像和宏構像
1.2.2高分子鏈的柔性
1.2.3高分子鏈的構像統計
1.2.4蠕蟲狀鏈
1.2.5晶體、熔體和溶液中的分子構像
第2章高分子的凝聚態結構
2.1晶態聚合物結構
2.1.1基本概念
2.1.2聚合物的晶體結構和研究方法
2.1.3聚合物的結晶形態和研究方法
2.1.4晶態聚合物的結構模型
2.1.5結晶度和晶粒尺寸、片晶厚度
2.2非晶態聚合物結構
2.2.1概述
2.2.2無規線團模型及實驗證據
2.2.3局部有序模型及實驗證據
2.2.4問題討論
2.3高分子液晶
2.3.1引言
2.3.2小分子中介相及聚合物液晶的類型
2.3.3液晶的光學織構和液晶相分類
2.3.4高分子結構對液晶行為的影響
2.3.5液晶態的表征
2.3.6聚合物液晶理論
2.3.7聚合物液晶的性質和應用
2.4聚合物的取向結構
2.4.1取向現像和取向機理
2.4.2取向度及其測定方法
2.4.3取向研究的應用
2.5多組分聚合物
2.5.1概述
2.5.2相容性及其判別方法
2.5.3形態
第3章高分子溶液
3.1聚合物的溶解
3.1.1溶解過程的特點
3.1.2溶解過程的熱力學分析
3.1.3溶劑對聚合物溶解能力的判定
3.2柔性鏈高分子溶液的熱力學性質
3.2.1Flory-Huggins格子模型理論（平均場理論）
3.2.2Flory-Krigbaum理論（稀溶液理論）
3.2.3其他理論
3.3高分子溶液的相平衡
3.3.1滲透壓
3.3.2相分離
3.4共混聚合物相容性的熱力學
3.4.1相分離的熱力學
3.4.2相分離的動力學
3.5聚電解質溶液
3.5.1聚電解質溶液概念
3.5.2聚電解質溶液的黏度
3.5.3聚電解質溶液的滲透壓
3.6聚合物的濃溶液
3.6.1聚合物的增塑
3.6.2聚合物溶液紡絲
3.6.3凝膠和凍膠
第4章聚合物的分子量和分子量分布
4.1聚合物分子量的統計意義
4.1.1聚合物分子量的多分散性
4.1.2統計平均分子量
4.1.3分子量分布寬度
4.1.4聚合物的分子量分布函數
4.2聚合物分子量的測定方法
4.2.1端基分析
4.2.2沸點升高和冰點降低
4.2.3氣相滲透法（VPO）
4.2.4滲透壓法（或膜滲透法）
4.2.5光散射法
4.2.6質譜法
4.2.7黏度法
4.3聚合物分子量分布的測定方法
4.3.1沉澱與溶解分級
4.3.2體積排除色譜（SEC）
第5章聚合物的分子運動和轉變
5.1聚合物分子運動的特點
5.1.1的多重性
5.1.2分子運動的時間依賴性
5.1.3分子運動的溫度依賴性
5.2黏彈行為的五個區域
5.2.1玻璃(態)區
5.2.2玻璃-橡膠轉變區
5.2.3橡膠-彈性平臺區
5.2.4橡膠流動區
5.2.5液體流動區
5.3玻璃-橡膠轉變行為
5.3.1玻璃化轉變溫度測定
5.3.2玻璃化轉變理論
5.3.3影響玻璃化轉變溫度的因素
5.3.4玻璃化轉變溫度以下的松弛——次級轉變
5.4結晶行為和結晶動力學
5.4.1分子結構與結晶能力、結晶速率
5.4.2結晶動力學
5.5熔融熱力學
5.5.1熔融過程和熔點
5.5.2影響Tm的因素
第6章橡膠彈性
6.1形變類型及描述力學行為的基本物理量
6.2橡膠彈性的熱力學方程
6.3橡膠彈性的統計理論
6.3.1狀態方程
6.3.2一般修正
6.3.3“幻像網絡”理論
6.4橡膠彈性的唯像理論
6.5橡膠彈性的影響因素
6.5.1交聯與纏結效應
6.5.2溶脹效應
6.5.3其他影響因素
6.6熱塑性彈性體
6.6.1嵌段共聚型TPE
6.6.2共混型TPE
第7章聚合物的黏彈性
7.1聚合物的力學松弛現像
7.1.1蠕變
7.1.2應力松弛
7.1.3滯後與內耗
7.2黏彈性的數學描述
7.2.1力學模型
7.2.2Boltzmann疊加原理
7.2.3分子理論
7.3時溫等效和疊加
7.4研究黏彈行為的實驗方法
7.4.1瞬態測量
7.4.2動態測量
7.5聚合物、共混物及復合材料的結構與動態力學性能關繫
7.5.1非晶態聚合物的玻璃化轉變和次級轉變
7.5.2晶態、液晶態聚合物的松弛轉變和相轉變
7.5.3共聚物、共混物的動態力學性能
7.5.4復合材料的動態力學性能
第8章聚合物的屈服和斷裂
8.1聚合物的塑性和屈服
8.1.1聚合物的應力-應變行為
8.1.2屈服-冷拉機理和Considère作圖法
8.1.3屈服判據
8.1.4剪切帶的結構形態和應力分析
8.1.5銀紋現像
8.2聚合物的斷裂與強度
8.2.1脆性斷裂和韌性斷裂
8.2.2聚合物的強度
8.2.3斷裂理論
8.2.4聚合物的增強
8.2.5聚合物的耐衝擊性
8.2.6塑料增韌
8.2.7疲勞
第9章聚合物的流變性
9.1牛頓流體和非牛頓流體
9.1.1牛頓流體
9.1.2非牛頓流體
9.1.3流動曲線
9.2聚合物熔體的切黏度
9.2.1測定方法
9.2.2影響因素
9.3多組分聚合物材料的流變行為
9.3.1黏度與組成的關繫
9.3.2流變性能與形態
9.4聚合物熔體的彈性效應
9.4.1可回復的切形變
9.4.2動態黏度
9.4.3法向應力效應
9.4.4擠出物膨脹
9.4.5不穩定流動
9.5拉伸黏度
第10章聚合物的電學性能、熱性能和光學性能
10.1聚合物的介電性能
10.1.1介電極化和介電常數
10.1.2介電松弛
10.1.3聚合物駐極體及熱釋電
10.1.4聚合物的電擊穿
10.1.5聚合物的靜電現像
10.2聚合物的導電性能
10.2.1聚合物的電導率
10.2.2導電聚合物的結構與導電性
10.2.3離子電導
10.2.4導電性復合材料
10.3聚合物的熱性能
10.3.1耐熱性
10.3.2熱穩定性
10.3.3導熱性
10.3.4熱膨脹
10.4聚合物的光學性能
10.4.1光的折射和非線性光學性質
10.4.2光的反射
10.4.3光的吸收
第11章聚合物表面與界面
11.1聚合物表面與界面
11.2聚合物表面與界面熱力學
11.2.1表面張力與潤濕
11.2.2界面張力的計算
11.3聚合物表面與界面動力學
11.4聚合物表面與界面的測量、表征技術
11.4.1接觸角測量
11.4.2X射線光電子能譜法
11.4.3離子散射譜
11.4.4二次離子質譜
11.4.5原子力顯微技術
11.4.6界面面積測量
11.5聚合物共混物界面
11.6固體-高分子溶液界面
11.6.1高分子在固體表面的吸附
11.6.2高分子在膠體體繫中的應用
11.7聚合物表面改性技術
11.7.1表面接枝
11.7.2火焰處理
11.7.3等離子體處理
11.7.4表面電暈處理
11.7.5表面金屬化
11.8粘接
11.8.1黏結理論與機理
11.8.2黏結薄弱層及內應力
11.8.3結構膠黏劑
11.8.4彈性體膠黏劑
附錄
思考題與習題
參考文獻

前言

第四版前言
在“全面成材，追求卓越”的育人理念指導下，高校形成了3M人纔培養新模式，制定出多模塊課程體繫和專業課程地圖。教材建設任務也刻不容緩。《高分子物理》（第三版）為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，北京市高等教育精品教材建設立項項目（重點），是一本理工結合、堅持改革創新、與時俱進的專業基礎課教材，已為全國眾多院校所選用。第四版教材將重點放在削枝強干、化解難點和學科展新三個方面。
1.削枝強干
例如，刪除影響高分子鏈柔性的外界因素等，著重討論近程相互作用和遠程相互作用對鏈平衡態柔性的影響規律；刪除橡膠彈性唯像理論中的Ogden理論，主要講述Mooney-Rivlin理論；講透橡膠彈性統計理論中的狀態方程，強化“幻像網絡”理論，點及Edwards管子模型處理彈性問題；刪除非彈性體增韌塑料的部分實例和界面作用理論，突出有機、無機剛性粒子增韌理論和增韌機理；刪除附錄4，加強非國際單位與國際單位的換算；等等。
2.化解難點第四版前言
在“全面成材，追求卓越”的育人理念指導下，高校形成了3M人纔培養新模式，制定出多模塊課程體繫和專業課程地圖。教材建設任務也刻不容緩。《高分子物理》（第三版）為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，北京市高等教育精品教材建設立項項目（重點），是一本理工結合、堅持改革創新、與時俱進的專業基礎課教材，已為全國眾多院校所選用。第四版教材將重點放在削枝強干、化解難點和學科展新三個方面。
1.削枝強干
例如，刪除影響高分子鏈柔性的外界因素等，著重討論近程相互作用和遠程相互作用對鏈平衡態柔性的影響規律；刪除橡膠彈性唯像理論中的Ogden理論，主要講述Mooney-Rivlin理論；講透橡膠彈性統計理論中的狀態方程，強化“幻像網絡”理論，點及Edwards管子模型處理彈性問題；刪除非彈性體增韌塑料的部分實例和界面作用理論，突出有機、無機剛性粒子增韌理論和增韌機理；刪除附錄4，加強非國際單位與國際單位的換算；等等。
2.化解難點
例如講清高斯鏈、無擾尺寸等名詞、概念；闡明有關大分子液晶或聚合物液晶包括聚液晶和液晶聚合物兩類的定義；對於共混聚合物相容性的熱力學問題，增加了圖形，講清實際共混物的T-φ相圖，其中呈現UCST的類型與經典的Flory-Huggins溶液格子理論為基礎討論的χ1-φA（或φB）圖中的雙節線相對應，但其形狀相反的道理，闡明呈現LCST行為的主要原因；列舉出國際學術界在嵌段（接枝）大分子組裝的相關研究取得的一繫列開拓性進展，加深了對大分子自組裝的重要性認識；對於小圓孔附近銀紋形成的實驗事實，第三版寫得太簡單，不易看明白。經過第四版修改，化難為易；脆性斷裂、韌性斷裂問題，增加了SEM照片，直觀易懂；關於斷裂理論，部分師生提出第三版寫得太簡單，第四版也作了適當修改；關於法向應力效應，新版重新較詳細書寫，並增加了計算法向應力的基本實驗方法；介電松弛部分，數學推導過程修改，有利於提高同學學習效果。最後，應該提及，高彈態的概念較為陳舊，國際上都用“橡膠-彈性平臺區”代替；黏彈行為的四個區域中，末端流動區由無定形聚合物向黏性液體的轉變很不明確，無法用一個溫度準確地標記其轉變點（國內以往書中稱為流動溫度Tf）。
3.學科展新
例如，強調第三版已介紹的樹枝鏈——新型超支化高分子；增加聚合物液晶理論部分，對聚合物液晶提供理論解釋，對其設計和制造提供理論方向；有關完全相容的均相聚合物合金，教材中列舉了若干實例，並討論其相容機理和應用價值的發展方向；除了講述嵌段共聚物固體的微相分離之外，又增加了嵌段共聚物在選擇性溶劑中的微膠束化；點到計算機模擬方法研究高分子的局部構像與構型，研究高分子的晶體結構等等；改換部分圖形和推導方法，講清黏彈性的分子理論之一——RBZ理論，同時，既闡述了黏彈性分子理論之二——“蛇行”理論，又與聚合物流變學章節中的“管子模型”和“蛇形模型”相呼應，闡明蛇鏈運動的黏度與分子量之間的標度關繫；加強闡明塑料增韌的逾滲理論；舉例說明無機剛性納米粒子對塑料的增韌、強調國內的研究成果等；增加了離子電導一節，說明電子電導和離子電導兩種導電機理，二者的導電能力和特征，各自的用途；強調指出Gennes的標度理論在高分子鏈伸展、溶液理論、黏彈性的“蛇行”理論、高分子溶液-固體界面上高分子鏈段分布，研究半稀溶液等方面的重要性；教材第11章還介紹了凝膠化理論等等。
在新版教材的編寫過程中，仍然堅持重視基礎，突出新意，培養能力。近十年來，國際上“現代高分子物理”發展方向已采用了自洽場理論和重組群方法。但是，國內目前高分子類專業數學基礎尚為欠缺，故理論發展的方法隻能作簡單介紹。書中，增加了學科發展的新領域和新型材料等方面的內容。還應提及，新版大量名詞都有英注，有利於學生學習專業英語。思考題與習題修改補充後，增加了廣度和深度，有利於學生學習掌握教材內容。《學習指導與習題及解答》也即將出版。
本教材可根據兄弟院校不同專業、不同學時取舍內容，選擇使用。懇望師生批評、指正。
最後，感謝中國科技大學何平笙教授、博士生導師的熱情幫助。感謝北京化工大學材料科學與工程學院黨委書記、教授、博導李齊方，學院院長、長江學者、教授、博導楊萬泰以及長江學者、教授、博導張立群的支持幫助。我的學生江盛玲、張正熙、李文霞、洪旭輝參與了本書部分查閱文獻資料、謄寫、描圖工作，在此一並表示感謝。

華幼卿2012年12月31日

第三版前言
本教材第一、第二版及新版均院士“聚合物結構—分子運動—性能”的構思為主線進行編寫。通過研究聚合物的分子運動，揭示結構與性能之間的內在聯繫和基本規律，從而對聚合物的合成、成型加工、測試提供理論依據。與國外sperling名著體繫有所不同，內容相近。
《高分子物理》（第二版）參閱了大量國內外名著，內容較為新穎，2002年榮獲全國普通高校優秀教材國家級二等獎。
第三版的內容與國內同類教材相比，其特色有3個方面。
1.重視基礎，精選內容
強化基礎，進一步闡明基本概念和基本理論，克服第二版因版面限制，部分內容講述不夠繫統、深透的缺點。
2.突出新意，拓寬知識
新版進一步反映現代聚合物物理領域學科發展的新成果以及社會關注的熱點問題。
3.培養能力，提高素質
既按照循序漸進的認知規律，又通過使用跳躍思維的方法，引導學生學習科學的思維方式，提高創新能力。
具體修改、補充的主要內容：第1章增加了環形、超支化高分子（樹枝鏈）的構造和生物高分子的化學結構、序列結構、晶體中鏈的構像，較詳細闡述了研究高分子鏈結構的紅外光譜、核磁共振等主要方法；第2章增加了電子顯微鏡原理，晶態聚合物的纓狀膠束模型，液晶和取向聚合物的應用及多組分聚合物的類型、相容性與形態，如“自組裝”、包藏結構、芯殼結構等；第3章增補了Flory-Krigbaum稀溶液理論和聚電解質溶液；第4章增加了分子量分布函數和質譜法測定聚合物的分子量；第5章充實了玻璃化溫度測定方法，增補了次級轉變和熱分析法研究聚合物的非等溫結晶動力學；第6章增補了橡膠彈性的唯像理論和影響橡膠彈性的因素；第7章增加了動態力學分析方法簡介以及聚合物、共混物、復合材料的結構與動態力學性能關繫；第8章闡述了銀紋生長的機理，在“聚合物的增強和塑料增韌”部分，擴充了內容，增加了理論和實例，如原位增強與分子復合材料、有機和無機（納米）剛性粒子增強，彈性體和非彈性體增韌機理；第9章增補了多組分聚合物材料的流變行為；第10章增補了聚合物的介電松弛溫度譜、頻率譜以及聚合物熱穩定性、熱分解動力學研究方法，簡介聚合物燒蝕材料。最後，新增第11章“聚合物的表面與界面”，內容豐富、新穎。其他修改、增添散見各章節內，包括內容編排、公式推導、常用術語、圖表、文字、英注等，在此不再一一列舉。各兄弟院校或不同專業可取舍內容，選擇使用。“思考題與習題”部分僅作適當修改，因為計劃出版與教材配套的“高分子物理習題及解答”。
《高分子物理》（第三版）第1～10章由華幼卿教授編寫，第11章由美國康乃爾大學黃皓浩博士後編寫，全書由華幼卿主編。
在教材編寫過程中，得到了清華大學周其庠、於建教授，中國科技大學何平笙教授，浙江大學錢錦文、王立教授和包永忠副教授（博士），四川大學付強、劉明清教授，北京航空航天大學過梅麗教授，北京石油化工學院郭文莉教授、徐曉迪副教授（碩士），廣東工業大學周彥豪教授、董智賢講師（在職博士研究生），西安交通大學鄭國瑣教授、錢軍民講師（博士），南京工業大學張軍教授，瀋陽化工學院富露祥副教授（博士），北京服裝學院趙國梁教授，北京工商大學向愛民副教授（博士），河北工業大學瞿雄偉教授、劉國棟副教授（博士），北京聯合大學生化學院李若慧副教授（碩士）等的鼓勵或提出了寶貴意見。同時得到本校勵杭泉、張立群、楊萬泰、吳絲竹、王國全等教授和吳友平、谷曉昱副教授（博士）的支持、幫助。北京化工大學張文芝高工、北京服裝學院李文霞副教授、德國馬普研究所楊鵬博士後、北京化工大學郭青磊（碩士研究生）以及我現在和過去的博士生、碩士生洪旭輝（高級工程師、博士研究生）、王霞（碩士研究生）、鄭知敏（中科院化學所副研究員、博士）、秦倩（美國得克薩斯理工大學，博士研究生）等參加了部分工作。在此一並表示感謝。鋻於本人水平有限，加之身體狀況欠佳，書中不足之處實屬難免，懇望讀者指正。
最後，應該提及，使用先進的教學方法和手段是精品課程建設的內容之一。本校配合第二版教材，研制了集動畫為一體的部分多媒體軟件。其中第1章由武德珍教授負責，齊勝利同學編制；第2～7章由張晨副教授負責，脫振軍、吳曉芳同學編制；第8章和第9章由華幼卿教授負責，顧方同學編制。這些軟件，已在北京化工大學網上公開，歡迎兄弟院校師生選用、指正。

華幼卿2006年12月12日

第二版前言
全國高等工科院校高分子類專業《高分子物理》統編教材（金日光、華幼卿編）1991年由化學工業出版社正式出版，1996年榮獲全國高等學校化工類優秀教材化學工業部一等獎。根據學科發展和教改要求，1997年我們申報了普通高等教育“九五”國家級重點教材立項，獲得了批準。1998年，在校、院領導關心下，首先查閱了國內外近期相關的教材、專著和文獻，寫出了第二版大綱（草案）。接著，向全國工科院校發函調研，修改大綱並進行編寫，邀請兄弟院校（京津地區為主）專家來京參加“《高分子物理》教材大綱及書稿審定會”，得到了浙江大學等許多學校的大力支持。專家們對大綱和書稿提出了許多寶貴的意見和建議，編者在此基礎上進行了再次修改、補充。這裡，向熱情幫助我們的清華大學周其庠、周嘯教授，河北工業大學張留成教授，成都科技大學劉明清教授，天津大學成國祥、瀋寧祥教授，廣東工學院周彥豪教授，華南理工大學吳紹吟副教授，北京服裝學院姜膠東教授以及張德震、俞強、張軍、包永忠、李秀錯、郭文莉、董宇平、侯慶普、趙國梁等表示感謝。同時，也向本校宋名實、勵杭泉、李效玉、趙素合教授表示謝意。
《高分子物理》是以聚合物為對像的全部物理內容的課程。為了適應21世紀材料科學世界範圍的競爭，與第一版比較，新版調節了部分章節的體繫，增加了各章內容。重視嚴格闡明專有名詞和基本概念，講清成熟的基本理論。注意引入學科前沿內容。同時，堅持工科院校特點，在重點講述“結構與性能”關繫的基礎上，加強了“材料性能與制品性能”關繫的教學。例如，溶液、分子量兩章緊接著結構章節，並增加了共混物相容性等內容。凝聚態結構中，增加了液晶、高分子合金等內容。將電性能一章擴充，補充了熱性能、光學性能、表面與界面性能

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