第1章緒論1

1.1高分子材料科學的基本概念1

1.2高聚物的基本特點2

1.3高分子材料的分類6

1.4高分子材料發展簡史7

1.4.1天然高分子材料的使用和改性7

1.4.2合成高分子材料的問世8

1.4.3高分子學科理論基礎的奠定9

1.4.4高分子材料的大發展10

1.4.5功能及高性能高分子材料的快速發展11

1.4.6我國高分子材料領域的發展11

1.5高分子材料的展望13

1.5.1高分子材料的優勢13

1.5.2高分子材料的發展趨勢14

參考文獻15



第2章高分子材料的結構與性能16

2.1高聚物的鏈結構16

2.1.1的鍵接方式16

2.1.2的空間排列方式17

2.1.3共聚物類型及序列結構18

2.1.4支化與交聯18

2.2高聚物的凝聚態結構20

2.2.1高分子鏈間的相互作用20

2.2.2高分子的結晶態結構22

2.2.3高分子的非晶態結構23

2.2.4高分子的液晶態結構24

2.2.5高分子的取向態結構25

2.3高聚物的力學狀態27

2.3.1非晶態高聚物的力學狀態及其轉變27

2.3.2結晶高聚物的力學狀態28

2.3.3玻璃化轉變28

2.4高分子材料的力學性能29

2.4.1拉伸應力/應變29

2.4.2高彈性31

2.4.3黏彈性32

2.5高分子材料的力學性能特點37

2.6高分子材料的物理化學性能特點38

2.6.1豐富的電學性能38

2.6.2高絕緣性38

2.6.3低耐熱性39

2.6.4低導熱性39

2.6.5高熱膨脹性40

2.6.6較易老化40

思考題40

參考文獻41



第3章塑料42

3.1塑料的分類42

3.1.1按受熱行為分類42

3.1.2按使用功能分類42

3.1.3按組成分類43

3.2主要添加劑及其作用43

3.2.1增塑劑44

3.2.2抗氧劑46

3.2.3阻燃劑49

3.3塑料成型加工方法簡介54

3.4常見的塑料品種55

3.4.1熱塑性塑料55

3.4.2熱固性塑料57

3.5聚乙烯57

3.5.1LDPE、HDPE、LLDPE的結構與性能58

3.5.2交聯聚乙烯60

3.5.3超高分子量聚乙烯61

3.5.4其他聚乙烯61

3.6聚四氟乙烯63

3.6.1氟原子及其碳氟鍵的特點63

3.6.2PTFE的結構與性能64

3.6.3PTFE的應用65

3.6.4PTFE的改性65

思考題66

參考文獻66



第4章彈性體67

4.1橡膠的基本結構與性能67

4.2橡膠的基本組成與加工68

4.2.1橡膠的基本組成68

4.2.2橡膠的加工成型70

4.3天然橡膠71

4.4合成橡膠73

4.4.1二烯類橡膠73

4.4.2烯烴類橡膠79

4.4.3硅橡膠82

4.4.4丙烯酸酯橡膠83

4.4.5氟橡膠84

4.5熱塑性彈性體88

4.5.1熱塑性彈性體的特點和分類88

4.5.2苯乙烯類熱塑性彈性體89

4.5.3熱塑性聚氨酯彈性體90

4.5.4熱塑性硫化橡膠91

4.5.5熱塑性彈性體的新進展92

思考題93

參考文獻93



第5章聚合物基復合材料94

5.1聚合物基宏觀復合材料94

5.1.1復合材料概述94

5.1.2聚合物基復合材料95

5.2聚合物基納米復合材料98

5.2.1概述98

5.2.2常見納米材料增強體介紹99

5.2.3聚合物基納米復合材料的制備方法101

5.2.4聚合物膠體納米復合材料102

思考題103

參考文獻104



第6章功能高分子材料105

6.1概述105

6.1.1功能高分子材料與高性能高分子材料105

6.1.2功能高分子材料的特點106

6.2功能高分子材料的分類106

6.2.1按照功能特性106

6.2.2按照性質和功能106

6.3功能高分子材料的功能設計107

6.4功能高分子材料的應用107

6.4.1功能高分子與現代醫學的發展107

6.4.2信息產業中的高分子材料111

6.4.3高分子材料在太陽能電池方面的應用112

6.5智能高分子材料112

6.5.1智能材料簡介112

6.5.2智能高分子材料的概念114

6.5.3智能高分子材料的分類114

6.5.4智能高分子材料的研究內容114

6.5.5智能高分子凝膠115

6.5.6智能藥物釋放體繫115

思考題116

參考文獻116



第7章高分子材料的可持續性發展117

7.1綠色高分子材料的內涵118

7.2高分子材料的再利用120

7.2.1熱塑性塑料的熔融再生121

7.2.2化學原料的回收121

7.2.3橡膠的回收122

7.2.4廢舊聚合物的能量回收123

7.3天然高分子的利用123

7.3.1利用天然高分子生產塑料123

7.3.2纖維素、甲殼素的利用124

7.3.3天然高分子——生物質能源125

思考題125

參考文獻126

盡管從遠古時期開始人類已經使用木材、棉麻、獸皮等天然高分子材料，但一般認為人類真正進入高分子時代要從1920年德國化學家施陶丁格發表標志著高分子科學誕生的論文《論聚合》之時算起。因此，高分子科學至今已經走過了一百餘年的發展歷程。高分子材料，又稱聚合物材料，是指以聚合物或以聚合物為主，輔以各種添加劑等物質，經加工而成的材料。伴隨著高分子科學的發展，高分子材料已經廣泛應用於國民經濟的各個領域和人們的日常生活，成為人類文明的重要組成部分。 從材料科學的角度來講，高分子材料、金屬材料和無機非金屬材料並稱為三大材料。相應地，“高分子材料”是材料科學與工程及相關專業的一門重要專業課程。需要指出的是，高分子材料與工程專業也設置有“高分子材料”課程，但同時還有高分子化學、高分子物理、高分子材料研究方法、聚合反應工程、聚合物加工工程等多門與高分子相關的專業課；而材料科學與工程及相關專業所設置的與高分子相關的專業課往往隻有一門“高分子材料”。因此，不同於高分子材料與工程專業，材料科學與工程及相關專業的“高分子材料”課程需要將高分子化學、高分子物理、高分子材料、高分子加工等內容融為一體，更偏重於概論性質。本書是編者在上海理工大學面向材料科學與工程和材料成型及控制工程兩個專業十餘年來講授“高分子材料學”課程的基礎上編寫而成的。本書力求用有限的篇幅來展現高分子材料的基本知識，結構與性能，常見高分子材料的組成、性質和應用等，並注意介紹高分子材料的研究成果和發展趨勢。全書內容分為7章，涵蓋緒論、高分子材料的結構與性能、塑料、彈性體、聚合物基復合材料、功能高分子材料、高分子材料的可持續性發展等內容。本書可作為高等工科院校材料類專業和材料成型類專業本科生的教材，也可作為相關專業研究生的參考書。

本書編寫的具體分工如下：第1章和第5章由鄒華執筆，第2章、第3章(除3.3節外)由王霞執筆，第4章由李曉燕執筆，第6章由李穎執筆，3.3節和第7章由邱碧薇執筆。全書由王霞提出編寫框架，由鄒華審讀定稿。本書的編寫工作得到了上海理工大學“精品本科”繫列教材建設項目的資助。在編寫過程中，上海理工大學材料與化學學院和上海理工大學教務處給予了積極關心，在此一並表示衷心感謝！

由於編者水平和時間有限，書中不足和疏漏之處在所難免，敬請讀者批評指正。

編者2022年4月於上海