高分子材料概论（王霞）

《高分子材料概论》力求用有限的篇幅来展现高分子材料的基本知识，结构与性能，常见高分子材料的组成、性质和应用等，并注意介绍高分子材料的最新研究成果和发展趋势。全书分为7章，涵盖绪论、高分子材料的结构与性能、塑料、弹性体、聚合物基复合材料、功能高分子材料、高分子材料的可持续性发展等内容。
《高分子材料概论》可作为高等院校材料类专业和材料成型类专业本科生的教材，也可作为相关专业研究生的参考书。

尽管从远古时期开始人类已经使用木材、棉麻、兽皮等天然高分子材料，但一般认为人类真正进入高分子时代要从1920年德国化学家施陶丁格发表标志着高分子科学诞生的论文《论聚合》之时算起。因此，高分子科学至今已经走过了一百余年的发展历程。高分子材料，又称聚合物材料，是指以聚合物或以聚合物为主，辅以各种添加剂等物质，经加工而成的材料。伴随着高分子科学的发展，高分子材料已经广泛应用于国民经济的各个领域和人们的日常生活，成为人类文明的重要组成部分。 
从材料科学的角度来讲，高分子材料、金属材料和无机非金属材料并称为三大材料。相应地，“高分子材料”是材料科学与工程及相关专业的一门重要专业课程。需要指出的是，高分子材料与工程专业也设置有“高分子材料”课程，但同时还有高分子化学、高分子物理、高分子材料研究方法、聚合反应工程、聚合物加工工程等多门与高分子相关的专业课；而材料科学与工程及相关专业所设置的与高分子相关的专业课往往只有一门“高分子材料”。因此，不同于高分子材料与工程专业，材料科学与工程及相关专业的“高分子材料”课程需要将高分子化学、高分子物理、高分子材料、高分子加工等内容融为一体，更偏重于概论性质。
本书是编者在上海理工大学面向材料科学与工程和材料成型及控制工程两个专业十余年来讲授“高分子材料学”课程的基础上编写而成的。本书力求用有限的篇幅来展现高分子材料的基本知识，结构与性能，常见高分子材料的组成、性质和应用等，并注意介绍高分子材料的最新研究成果和发展趋势。全书内容分为7章，涵盖绪论、高分子材料的结构与性能、塑料、弹性体、聚合物基复合材料、功能高分子材料、高分子材料的可持续性发展等内容。本书可作为高等工科院校材料类专业和材料成型类专业本科生的教材，也可作为相关专业研究生的参考书。
本书编写的具体分工如下：第1章和第5章由邹华执笔，第2章、第3章(除3.3节外)由王霞执笔，第4章由李晓燕执笔，第6章由李颖执笔，3.3节和第7章由邱碧薇执笔。全书由王霞提出编写框架，由邹华审读定稿。
本书的编写工作得到了上海理工大学“精品本科”系列教材建设项目的资助。在编写过程中，上海理工大学材料与化学学院和上海理工大学教务处给予了积极关心，在此一并表示衷心感谢！ 
由于编者水平和时间有限，书中不足和疏漏之处在所难免，敬请读者批评指正。

编者
2022年4月于上海

第1章绪论1
1.1高分子材料科学的基本概念1
1.2高聚物的基本特点2
1.3高分子材料的分类6
1.4高分子材料发展简史7
1.4.1天然高分子材料的使用和改性7
1.4.2合成高分子材料的问世8
1.4.3高分子学科理论基础的奠定9
1.4.4高分子材料的大发展10
1.4.5功能及高性能高分子材料的快速发展11
1.4.6我国高分子材料领域的发展11
1.5高分子材料的展望13
1.5.1高分子材料的优势13
1.5.2高分子材料的发展趋势14
参考文献15

第2章高分子材料的结构与性能16
2.1高聚物的链结构16
2.1.1结构单元的键接方式16
2.1.2结构单元的空间排列方式17
2.1.3共聚物类型及序列结构18
2.1.4支化与交联18
2.2高聚物的凝聚态结构20
2.2.1高分子链间的相互作用20
2.2.2高分子的结晶态结构22
2.2.3高分子的非晶态结构23
2.2.4高分子的液晶态结构24
2.2.5高分子的取向态结构25
2.3高聚物的力学状态27
2.3.1非晶态高聚物的力学状态及其转变27
2.3.2结晶高聚物的力学状态28
2.3.3玻璃化转变28
2.4高分子材料的力学性能29
2.4.1拉伸应力-应变29
2.4.2高弹性31
2.4.3黏弹性32
2.5高分子材料的力学性能特点37
2.6高分子材料的物理化学性能特点38
2.6.1丰富的电学性能38
2.6.2高绝缘性38
2.6.3低耐热性39
2.6.4低导热性39
2.6.5高热膨胀性40
2.6.6较易老化40
思考题40
参考文献41

第3章塑料42
3.1塑料的分类42
3.1.1按受热行为分类42
3.1.2按使用功能分类42
3.1.3按组成分类43
3.2主要添加剂及其作用43
3.2.1增塑剂44
3.2.2抗氧剂46
3.2.3阻燃剂49
3.3塑料成型加工方法简介54
3.4常见的塑料品种55
3.4.1热塑性塑料55
3.4.2热固性塑料57
3.5聚乙烯57
3.5.1LDPE、HDPE、LLDPE的结构与性能58
3.5.2交联聚乙烯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氟原子及其碳氟键的特点63
3.6.2PTFE的结构与性能64
3.6.3PTFE的应用65
3.6.4PTFE的改性65
思考题66
参考文献66

第4章弹性体67
4.1橡胶的基本结构与性能67
4.2橡胶的基本组成与加工68
4.2.1橡胶的基本组成68
4.2.2橡胶的加工成型70
4.3天然橡胶71
4.4合成橡胶73
4.4.1二烯类橡胶73
4.4.2烯烃类橡胶79
4.4.3硅橡胶82
4.4.4丙烯酸酯橡胶83
4.4.5氟橡胶84
4.5热塑性弹性体88
4.5.1热塑性弹性体的特点和分类88
4.5.2苯乙烯类热塑性弹性体89
4.5.3热塑性聚氨酯弹性体90
4.5.4热塑性硫化橡胶91
4.5.5热塑性弹性体的新进展92
思考题93
参考文献93

第5章聚合物基复合材料94
5.1聚合物基宏观复合材料94
5.1.1复合材料概述94
5.1.2聚合物基复合材料95
5.2聚合物基纳米复合材料98
5.2.1概述98
5.2.2常见纳米材料增强体介绍99
5.2.3聚合物基纳米复合材料的制备方法101
5.2.4聚合物胶体纳米复合材料102
思考题103
参考文献104

第6章功能高分子材料105
6.1概述105
6.1.1功能高分子材料与高性能高分子材料105
6.1.2功能高分子材料的特点106
6.2功能高分子材料的分类106
6.2.1按照功能特性106
6.2.2按照性质和功能106
6.3功能高分子材料的功能设计107
6.4功能高分子材料的应用107
6.4.1功能高分子与现代医学的发展107
6.4.2信息产业中的高分子材料111
6.4.3高分子材料在太阳能电池方面的应用112
6.5智能高分子材料112
6.5.1智能材料简介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类114
6.5.4智能高分子材料的研究内容114
6.5.5智能高分子凝胶115
6.5.6智能药物释放体系115
思考题116
参考文献116

第7章高分子材料的可持续性发展117
7.1绿色高分子材料的内涵118
7.2高分子材料的再利用120
7.2.1热塑性塑料的熔融再生121
7.2.2化学原料的回收121
7.2.3橡胶的回收122
7.2.4废旧聚合物的能量回收123
7.3天然高分子的利用123
7.3.1利用天然高分子生产塑料123
7.3.2纤维素、甲壳素的利用124
7.3.3天然高分子——生物质能源125
思考题125
参考文献126