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- 高分子物理(第二版)-励杭泉-29547-电子课件.rar
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图书简介
本教材主要讲述高分子的物理,即研究抽象高分子的物理。所有高分子都可以抽象成一般高分子,高分子的运动规律代表了所有分子的一般规律,这就是高分子物理这门学科的意义所在。本书主要包括化学结构、单链、溶液、橡胶态、玻璃态与玻璃
化转变、半晶态、取向态、线性黏弹性、流变学、运动学、电学性质。
本书是一本有深度的高分子物理教程。一般内容适合大学本科教材,深度内容可供研究生学习参考,也能为业内人士的知识深化提供帮助。
目录
第1 章 化学结构……………………………………………………………………………………………… 1
1.. 1 组成与构造 …………………………………………………………………………………………… 2
1.. 2 构型……………………………………………………………………………………………………… 5
1.. 3 平均相对分子质量…………………………………………………………………………………… 9
1.. 4 相对分子质量分布 ………………………………………………………………………………… 12
1.. 5 化学结构与物理状态 ……………………………………………………………………………… 16
思考题 ………………………………………………………………………………………………………… 18
参考文献……………………………………………………………………………………………………… 18
第2 章 单链…………………………………………………………………………………………………… 19
2.. 1 构象与柔性…………………………………………………………………………………………… 19
2.. 2 理想链 ………………………………………………………………………………………………… 23
2.. 2.. 1 理想链的尺寸 ……………………………………………………………………………………… 23
2.. 2.. 2 蠕虫状链 …………………………………………………………………………………………… 27
2.. 2.. 3 持续长度与 Kuhn 长度 …………………………………………………………………………… 31
2.. 2.. 4 末端距分布 ………………………………………………………………………………………… 33
2.. 2.. 5 理想链的拉伸 ……………………………………………………………………………………… 36
2.. 3 真实链 ………………………………………………………………………………………………… 38
2.. 3.. 1 排除体积 …………………………………………………………………………………………… 38
2.. 3.. 2 膨胀链的尺寸 ……………………………………………………………………………………… 42
2.. 3.. 3 重叠浓度与熔体尺寸 ……………………………………………………………………………… 45
2.. 4 串珠概念 ……………………………………………………………………………………………… 48
2.. 4.. 1 拉伸串珠 …………………………………………………………………………………………… 48
2.. 4.. 2 浓度串珠 …………………………………………………………………………………………… 49
2.. 4.. 3 热串珠 ……………………………………………………………………………………………… 51
2.. 5 坍缩链———球团 …………………………………………………………………………………… 52
2.. 5.. 1 球团的自由能 ……………………………………………………………………………………… 53
2.. 5.. 2 膨胀因子 α ………………………………………………………………………………………… 54
2.. 5.. 3 线团-球团转变……………………………………………………………………………………… 55
思考题 ………………………………………………………………………………………………………… 57
参考文献……………………………………………………………………………………………………… 57
第3 章 溶液…………………………………………………………………………………………………… 59
3.. 1 混合热力学…………………………………………………………………………………………… 59
3.. 1.. 1 混合熵 ……………………………………………………………………………………………… 60
3.. 1.. 2 混合热 ……………………………………………………………………………………………… 61
3.. 1.. 3 溶度参数 …………………………………………………………………………………………… 62
3.. 1.. 4 混合自由能 ………………………………………………………………………………………… 64
3.. 2 渗透压 ………………………………………………………………………………………………… 65
3.. 2.. 1 数均相对分子质量与第二 virial 系数 …………………………………………………………… 66
3.. 2.. 2 渗透压的标度 ……………………………………………………………………………………… 68
3.. 3 光散射 ………………………………………………………………………………………………… 70
3.. 4 相平衡与相分离 …………………………………………………………………………………… 73
3.. 5 相图 …………………………………………………………………………………………………… 76
3.. 6 聚合物合金…………………………………………………………………………………………… 80
3.. 6.. 1 热力学处理 ………………………………………………………………………………………… 80
3.. 6.. 2 相分离机理 ………………………………………………………………………………………… 83
3.. 6.. 3 嵌段共聚物 ………………………………………………………………………………………… 86
思考题 ………………………………………………………………………………………………………… 90
参考文献……………………………………………………………………………………………………… 90
第4 章 橡胶态 ……………………………………………………………………………………………… 91
4.. 1 弹性与网络…………………………………………………………………………………………… 91
4.. 2 相似模型 ……………………………………………………………………………………………… 95
4.. 3 内能与热效应………………………………………………………………………………………… 99
4.. 4 非相似模型 ………………………………………………………………………………………… 101
4.. 4.. 1 幻影模型…………………………………………………………………………………………… 101
4.. 4.. 2 现象学模型………………………………………………………………………………………… 103
4.. 5 高倍拉伸 …………………………………………………………………………………………… 105
4.. 6 溶胀网络 …………………………………………………………………………………………… 107
4.. 6.. 1 溶胀平衡…………………………………………………………………………………………… 108
4.. 6.. 2 单向拉伸…………………………………………………………………………………………… 109
4.. 6.. 3 网络的坍缩………………………………………………………………………………………… 110
思考题 ……………………………………………………………………………………………………… 111
参考文献 …………………………………………………………………………………………………… 111
第5 章 玻璃态与玻璃化转变 …………………………………………………………………………… 112
5.. 1 玻璃化转变现象 …………………………………………………………………………………… 112
5.. 2 玻璃态的非平衡性………………………………………………………………………………… 115
5.. 3 玻璃化转变的动力学本质 ……………………………………………………………………… 118
5.. 4 玻璃化转变理论 …………………………………………………………………………………… 122
5.. 4.. 1 自由体积理论……………………………………………………………………………………… 122
5.. 4.. 2 熵模型……………………………………………………………………………………………… 124
5.. 4.. 3 Kauzmann 悖论 …………………………………………………………………………………… 125
5.. 4.. 4 Gibbs-DiMarzio 理论 ……………………………………………………………………………… 126
5.. 5 玻璃化温度的影响因素 ………………………………………………………………………… 127
5.. 5.. 1 相对分子质量……………………………………………………………………………………… 127
5.. 5.. 2 压力………………………………………………………………………………………………… 128
5.. 5.. 3 柔性侧基…………………………………………………………………………………………… 129
5.. 5.. 4 共聚与共混………………………………………………………………………………………… 130
5.. 5.. 5 交联………………………………………………………………………………………………… 131
5.. 5.. 6 薄膜厚度…………………………………………………………………………………………… 132
思考题 ……………………………………………………………………………………………………… 132
参考文献 …………………………………………………………………………………………………… 132
第6 章 半晶态 ……………………………………………………………………………………………… 134
6.. 1 聚合物晶体结构 …………………………………………………………………………………… 134
6.. 2 X 光衍射 …………………………………………………………………………………………… 139
6.. 3 聚合物结晶模型 …………………………………………………………………………………… 142
6.. 4 结晶与熔融热力学………………………………………………………………………………… 147
6.. 4.. 1 平衡熔点…………………………………………………………………………………………… 147
6.. 4.. 2 熔点降低…………………………………………………………………………………………… 148
6.. 4.. 3 晶体形状的平衡…………………………………………………………………………………… 149
6.. 4.. 4 晶片厚度与熔点的关系…………………………………………………………………………… 150
6.. 4.. 5 最低晶片厚度……………………………………………………………………………………… 151
6.. 4.. 6 晶片增厚…………………………………………………………………………………………… 151
6.. 4.. 7 结晶温度…………………………………………………………………………………………… 152
6.. 5 成核…………………………………………………………………………………………………… 153
6.. 5.. 1 成核的分类………………………………………………………………………………………… 153
6.. 5.. 2 临界晶核…………………………………………………………………………………………… 154
6.. 6 生长动力学 ………………………………………………………………………………………… 156
6.. 7 总体结晶动力学 …………………………………………………………………………………… 159
6.. 7.. 1 总体结晶速率……………………………………………………………………………………… 159
6.. 7.. 2 Avrami 方程………………………………………………………………………………………… 161
思考题 ……………………………………………………………………………………………………… 164
参考文献 …………………………………………………………………………………………………… 164
第7 章 取向态 ……………………………………………………………………………………………… 166
7.. 1 取向度………………………………………………………………………………………………… 166
7.. 2 拉伸与纤维晶 ……………………………………………………………………………………… 170
7.. 2.. 1 拉伸………………………………………………………………………………………………… 171
7.. 2.. 2 纤维晶……………………………………………………………………………………………… 173
7.. 3? 应变诱导结晶 ……………………………………………………………………………………… 176
7.. 3.. 1 熵效应……………………………………………………………………………………………… 177
7.. 3.. 2 伸直链晶的熔点…………………………………………………………………………………… 177
7.. 3.. 3 卷曲-伸直转变 …………………………………………………………………………………… 178
7.. 4 串晶…………………………………………………………………………………………………… 180
7.. 4.. 1 Shish-kebab 现象 ………………………………………………………………………………… 180
7.. 4.. 2 Shish-kebab 生成的分子机理 …………………………………………………………………… 180
7.. 4.. 3 新发现与新解释…………………………………………………………………………………… 182
7.. 5 液晶态………………………………………………………………………………………………… 183
7.. 5.. 1 液晶基础…………………………………………………………………………………………… 183
7.. 5.. 2 大分子液晶………………………………………………………………………………………… 187
7.. 5.. 3 液晶理论…………………………………………………………………………………………… 190
思考题 ……………………………………………………………………………………………………… 193
参考文献 …………………………………………………………………………………………………… 194
第8 章 线性黏弹性………………………………………………………………………………………… 195
8.. 1 基本概念 …………………………………………………………………………………………… 195
8.. 2 静态黏弹响应 ……………………………………………………………………………………… 199
8.. 2.. 1 应力松弛…………………………………………………………………………………………… 200
8.. 2.. 2 蠕变与回复………………………………………………………………………………………… 203
8.. 3 Boltzmann 叠加原理 ……………………………………………………………………………… 206
8.. 4 动态力学响应 ……………………………………………………………………………………… 210
8.. 5 损耗与阻尼 ………………………………………………………………………………………… 215
8.. 6 介电响应 …………………………………………………………………………………………… 219
8.. 7 时温等效原理 ……………………………………………………………………………………… 225
思考题 ……………………………………………………………………………………………………… 229
参考文献 …………………………………………………………………………………………………… 229
第9 章 流变学 ……………………………………………………………………………………………… 231
9.. 1 概述…………………………………………………………………………………………………… 231
9.. 2 广义牛顿流体 ……………………………………………………………………………………… 233
9.. 2.. 1 剪切变稀流体……………………………………………………………………………………… 233
9.. 2.. 2 黏塑性流体………………………………………………………………………………………… 235
9.. 2.. 3 依时流体…………………………………………………………………………………………… 236
9.. 3 剪切增稠 …………………………………………………………………………………………… 237
9.. 4 流体弹性 …………………………………………………………………………………………… 239
9.. 5 拉伸流………………………………………………………………………………………………… 242
9.. 6 化学流变 …………………………………………………………………………………………… 245
9.. 6.. 1 固化………………………………………………………………………………………………… 245
9.. 6.. 2 黏度公式…………………………………………………………………………………………… 246
9.. 6.. 3 转变点与 TTT 图 ………………………………………………………………………………… 248
9.. 7 黏度测量 ??……………………………………………………………………………………… 250
9.. 7.. 1 同心转筒流变仪…………………………………………………………………………………… 250
9.. 7.. 2 锥板流变仪………………………………………………………………………………………… 251
9.. 7.. 3 平板流变仪………………………………………………………………………………………… 252
9.. 7.. 4 毛细管流变仪……………………………………………………………………………………… 254
9.. 8 黏度影响因素 ……………………………………………………………………………………… 256
9.. 8.. 1 相对分子质量与相对分子质量分布……………………………………………………………… 256
9.. 8.. 2 支化………………………………………………………………………………………………… 258
9.. 8.. 3 填料………………………………………………………………………………………………… 259
思考题 ……………………………………………………………………………………………………… 260
参考文献 …………………………………………………………………………………………………… 261
第10 章 运动学 …………………………………………………………………………………………… 262
10.. 1 布朗运动 …………………………………………………………………………………………… 262
10.. 2 扩散系数 …………………………………………………………………………………………… 264
10.. 3 经典黏度公式 …………………………………………………………………………………… 268
10.. 3.. 1 Eyring 黏度公式 ………………………………………………………………………………… 268
10.. 3.. 2 Debye 黏度公式 ………………………………………………………………………………… 270
10.. 3.. 3 Bueche 理论 ……………………………………………………………………………………… 272
10.. 4 特性黏度 …………………………………………………………………………………………… 274
10.. 5 摩擦因数 …………………………………………………………………………………………… 278
10.. 6 Rouse 模型 ………………………………………………………………………………………… 281
10.. 7 爬行模型 …………………………………………………………………………………………… 285
10.. 7.. 1 基本模型 ………………………………………………………………………………………… 285
10.. 7.. 2 支化链 …………………………………………………………………………………………… 289
10.. 8 凝胶渗透色谱 …………………………………………………………………………………… 291
思考题 ……………………………………………………………………………………………………… 295
参考文献 …………………………………………………………………………………………………… 296
第11 章 电学性质 ………………………………………………………………………………………… 297
11.. 1 聚电解质 …………………………………………………………………………………………… 297
11.. 1.. 1 聚电解质溶液的基本标尺 ……………………………………………………………………… 297
11.. 1.. 2 反离子的凝聚 …………………………………………………………………………………… 300
11.. 1.. 3 聚电解质在溶液中的尺寸 ……………………………………………………………………… 303
11.. 1.. 4 聚电解质溶液的渗透压 ………………………………………………………………………… 305
11.. 2 导电聚合物………………………………………………………………………………………… 307
11.. 2.. 1 共轭聚合物与半导体 …………………………………………………………………………… 307
11.. 2.. 2 掺杂 ……………………………………………………………………………………………… 310
11.. 2.. 3 载荷子的本质 …………………………………………………………………………………… 313
11.. 2.. 4 导电性的影响因素 ……………………………………………………………………………… 317
11.. 3 电致发光 …………………………………………………………………………………………… 320
1?.. 4 太阳能电池………………………………………………………………………………………… 323
思考题 ……………………………………………………………………………………………………… 328
参考文献 …………………………………………………………………………………………………… 328
作者简介
励杭泉北京化工大学教授,博导。主要研究领域:浓乳液聚合、树脂基复合材料、高分子材料的制备与改性。是《材料导论(第二版)》和高分子物理主编。