高分子科学实验

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出版者:化学工业出版社
作者:张兴英
出品人:
页数:328
译者:
出版时间:2004-3
价格:32.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787502542702
丛书系列:
图书标签:
  • 高分子科学
  • 高分子材料
  • 实验教学
  • 化学实验
  • 高分子化学
  • 材料科学
  • 大学教材
  • 理工科
  • 实验报告
  • 高分子合成
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具体描述

本书主要分为三个部分:第一部分“聚合物合成及表征技术简介”对聚合机理、聚合方法、高分子结构与性能研究的基本思路、实验方案的选择与确定、先进表征手段等进行扼要介绍;第二部分“实验”包括基础实验、综合实验的设计实验,基础实验中的高分子化学方面涉及的聚合机理有经典的和近年来新出现的活性自由基聚合、活性阳离子聚合、基因转移聚合等,涉及的聚合方法有本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、溶液缩聚、融熔缩聚等,涉及的聚合物既有通用高分子也有功能高分子,高分子物理方面涉及高分了材料结构性质,溶液性质和热性质、相对分子质量及其分布的测定和表征,综合实验包括高分子化学、高分子物理及高分子仪器分析等总的高分子科学实验,设计实验是要增强学生对理论知识和实验能力综合运用,加强学生自主进行实验设计、实验实施、观察和总结的能力;第三部分“附录”给出了有关高分子科学实验的一些基础数据。

本书可供从事高分子材料及相关专业的教学、科研、设计、生产和应用的人员参考使用。

《聚合物的奇妙世界:探索材料的无限可能》 一、引言:材料的演变与聚合物的崛起 自古以来,人类就不断探索和创造新的材料,从坚硬的石器,到轻巧的木材,再到致密的金属,每一种材料的出现都极大地推动了文明的进步。然而,在20世纪,一种全新的材料家族——聚合物,以前所未有的速度和广度改变了我们的世界。它们轻盈、坚韧、可塑性强,并且可以通过精密的化学设计来赋予其特定的性能,从而满足各种各样复杂的需求。本书将带您进入一个充满活力的聚合物世界,揭示它们如何从实验室的微小分子,成长为我们生活中不可或缺的组成部分。 二、聚合物的本质:分子链的宏伟交响曲 什么是聚合物?简单来说,它们是由无数个微小的“单体”分子通过化学键连接而成的长链状大分子。这个过程就像用无数个乐高积木搭建起一栋宏伟的建筑。单体不同,聚合物的种类就千变万化,也由此带来了无限的性能差异。 链的结构与形态: 聚合物的分子链并非总是笔直的,它们可以缠绕、折叠、甚至形成三维网状结构。这些不同的构象,就像乐曲中不同的节奏和旋律,直接影响着材料的宏观性质。我们将深入了解直链聚合物、支链聚合物、交联聚合物等,以及它们在材料性能上的体现。 分子量与分子量分布: 聚合物分子链的长度(即分子量)是决定其性能的关键因素之一。一条长链比短链更难以断裂,因此分子量高的聚合物通常更具强度。同时,实际的聚合物样品往往不是由相同长度的分子链组成,而是包含不同长度的分子链,这就是分子量分布。我们将探讨分子量及其分布如何影响聚合物的流动性、力学性能和加工性能。 单体的化学构成: 构成聚合物的单体,其化学性质决定了最终聚合物的特性。例如,碳原子骨架的聚合物(如聚乙烯、聚丙烯)往往具有良好的绝缘性和耐化学性;含有氧、氮等元素的聚合物(如聚酯、聚酰胺)则可能具有更高的强度或生物相容性。我们将简要介绍一些常见的单体及其衍生的聚合物。 三、聚合物的制备:从单体到材料的奇妙转化 聚合物的诞生,离不开精密的化学合成过程。这些过程就像一场精心编排的化学交响音乐会,将分散的单体分子有序地连接起来。 聚合反应的类型: 根据单体连接的方式,聚合反应主要分为两大类:加聚反应和缩聚反应。 加聚反应: 单体之间直接加成,没有小分子生成,例如乙烯聚合形成聚乙烯。我们将探讨自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合等不同的加聚机理。 缩聚反应: 单体之间反应生成聚合物的同时,会伴随小分子(如水、醇、盐酸等)的脱除,例如乙二醇和对苯二甲酸缩聚形成聚酯。我们将了解缩聚反应的特点及其在合成高性能聚合物中的应用。 催化剂的魔力: 催化剂在聚合反应中扮演着至关重要的角色,它们能够显著提高反应速率,控制聚合物的分子量和结构。Ziegler-Natta催化剂和茂金属催化剂的发明,极大地推动了聚烯烃材料的发展,使得我们能够精确地设计聚合物的性能。 聚合工艺的创新: 除了反应机理,聚合工艺的选择也对聚合物的性能产生影响。本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合等不同的聚合方法,各有其优缺点,适用于合成不同种类和形态的聚合物。 四、聚合物的性能:材料科学的无限可能 聚合物之所以如此迷人,在于其可以通过化学设计实现性能的“量身定制”。从坚如磐石的工程塑料,到柔软透气的纺织纤维,再到透明如玻璃的薄膜,聚合物的应用几乎无处不在。 力学性能: 强度、韧性、弹性、硬度……这些直接关系到材料能否承受外力的关键指标,在聚合物中表现出极大的多样性。我们将探讨应力-应变曲线,理解拉伸、压缩、弯曲等测试方法,以及高分子链的链段运动、结晶度等因素如何影响这些性能。 热性能: 聚合物对温度的反应,包括熔点、玻璃化转变温度、热稳定性等,决定了它们的应用上限。例如,玻璃化转变温度(Tg)是聚合物从硬质玻璃态转变为柔韧橡胶态的温度,是理解聚合物行为的重要参数。 电学与光学性能: 大多数聚合物是绝缘体,但通过改性,也可以制备导电聚合物,用于电子器件。同时,聚合物的光学透明性、折射率等特性,使其在光学材料领域大放异彩,如 lenses, films and displays. 化学与表面性能: 聚合物的耐溶剂性、耐腐蚀性、表面能等,决定了它们在化学品储存、防护涂层等领域的应用。表面处理技术更是能够赋予聚合物特殊的亲水性、疏水性或生物相容性。 五、聚合物的应用:塑造现代生活 正是因为其多样的性能,聚合物已经渗透到我们生活的方方面面,成为现代社会不可或缺的材料。 日常生活用品: 从衣物(涤纶、尼龙)、包装(聚乙烯、聚丙烯)、家居用品(ABS、PVC),到食品容器,聚合物以其轻便、廉价、易加工的优势,极大地提高了我们的生活品质。 交通运输: 汽车、飞机等交通工具大量使用轻质高强的聚合物材料,以减轻重量、提高燃油效率。例如,碳纤维增强聚合物在航空航天领域有着广泛的应用。 医疗健康: 生物相容性聚合物在医用导管、人工器官、药物缓释系统、组织工程等领域发挥着重要作用,挽救了无数生命。 电子信息: 聚合物在电子设备中扮演着越来越重要的角色,例如用于显示屏的液晶聚合物、用于电池的隔膜材料、用于印刷电路板的绝缘材料等。 新能源领域: 太阳能电池的封装材料、风力发电机叶片的复合材料,以及电池的电解质膜,都离不开高性能聚合物的支持。 六、聚合物的未来:可持续发展与创新驱动 随着社会对可持续发展的日益关注,聚合物科学也在不断进步,朝着更环保、更智能的方向发展。 生物基与可降解聚合物: 利用可再生资源(如植物淀粉、纤维素)制备的生物基聚合物,以及在特定条件下能够降解的聚合物,正逐渐取代传统的石油基塑料,以减轻对环境的压力。 智能与功能聚合物: 具有自修复、形状记忆、传感、响应外部刺激(如光、电、pH)等功能的智能聚合物,正在为新一代的高科技产品提供无限可能。 先进复合材料: 将聚合物与其他材料(如纳米粒子、纤维)复合,可以创造出性能远超单一组分的先进复合材料,广泛应用于航空航天、汽车、体育用品等领域。 结语 聚合物的世界是一个充满无限创造力和想象力的领域。通过理解其分子结构、合成方法和性能特点,我们可以更好地认识这些神奇的材料,并探索它们在未来社会发展中扮演的更重要角色。本书旨在为您揭开聚合物的神秘面纱,点燃您对材料科学的好奇心,并鼓励您一同探索材料的无限可能。

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读后感

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用户评价

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这本书在安全规范和试剂处理方面的论述,虽然有所提及,但深度和广度都远远达不到现代化学实验室的标准要求。在高分子合成过程中,很多单体、引发剂和溶剂都具有潜在的毒性或易燃性。书中对这些危险品的提及,往往只是在实验步骤前用一个简短的符号或一句话带过,并未提供详尽的安全数据表(SDS)摘要信息,更没有对不同等级的危险品应采取的具体防护措施进行分类说明。例如,对于强腐蚀性酸碱溶液的使用,仅仅强调“戴手套”,却忽略了护目镜的必要性,或者在紧急情况下的冲洗流程。这在教学实验中是极其危险的疏忽。科学实验的教育价值,不仅在于教会人们如何合成物质,更在于培养严谨的科学态度和对生命财产安全的敬畏之心。这本书在这方面显得过于轻描淡写,给人的印象是“只要反应能成功,其他都可以忽略”,这种教育理念在新时代的化学实验指导中是绝对不可取的。我强烈建议未来修订时,必须将标准化的、与国际接轨的实验室安全规程,作为每一项实验的基石来对待。

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翻开这本《高分子科学实验》,我原本是满怀期待,希望能在这本书里找到一些动手实践的灵感,毕竟“实验”二字就意味着探索和发现。然而,读完之后,我不得不说,这本书给我的感觉更像是一本理论教材的简化版,而不是一本真正意义上的实验指导手册。首先,从实验的设计和可行性上来说,很多步骤描述得过于理想化,缺乏对实际操作中可能遇到的各种复杂情况的预见和应对策略。比如,对于一些关键的反应条件控制,书里只是给出了一个理想化的温度范围,却没有详细说明如何在高分子合成的微观尺度上精确调控这些变量,更别提对于常见误差源的分析和修正方法了。这对于初学者来说是极其不友好的,他们很可能在实验初期就因为无法重现预期的结果而感到沮丧,从而对高分子化学的实践产生畏惧心理。一个好的实验指南,应该像一个经验丰富的老教授在你身边指导,不仅告诉你“做什么”,更重要的是告诉你“为什么这样做”以及“如果出现A情况该怎么办”。这本书在这方面明显欠缺火候,更像是一份目录式的操作清单,而不是一本能引导人深入理解科学方法的工具书。我希望未来能看到更多注重细节、兼顾理论与实践之间微妙平衡的实验书籍。

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这本书的排版和图示方面,给我留下的印象是相当陈旧和缺乏现代感的。在高分子科学这样一个视觉化要求很高的领域,清晰、精美的流程图和反应机理示意图是至关重要的辅助工具。遗憾的是,书中的插图大多采用了线条简单、色彩单调的风格,有些甚至显得有些模糊不清,这极大地影响了读者对复杂化学结构的理解和实验步骤的快速把握。例如,在描述凝胶渗透色谱(GPC)的原理时,文字描述固然重要,但如果能配上一张能够清晰展示分子在色谱柱中分离过程的动态示意图,效果会立刻提升一个层次。此外,对于一些关键的表征设备,比如核磁共振(NMR)或差示扫描量热法(DSC),书里提供的只是设备的外观照片,而未能深入剖析其工作原理和数据解读的关键点。对于读者来说,实验的成功与否往往取决于对这些“黑箱”仪器的理解程度。这本书似乎将重点完全放在了化学反应本身,而忽略了现代实验科学中不可或缺的——如何科学地“看”到和“量化”你所合成的物质。它更像是一本上世纪八十年代的教材,急需一次彻底的视觉和信息架构上的升级。

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阅读体验上,这本书的叙事逻辑和知识的组织方式显得有些跳跃和碎片化。作者似乎在试图将所有已知的、重要的“高分子实验”都塞进有限的篇幅里,结果导致各个章节之间的过渡非常生硬。比如,从基础的自由基聚合实验,突然跳转到复杂的受控/活性聚合技术,中间缺乏必要的承接和铺垫,使得那些需要一定基础知识才能理解的概念,显得过于突兀地被抛了出来。读者在试图建立一个连贯的知识体系时,会发现自己不得不频繁地在不同章节间来回翻阅,以试图拼凑出完整的知识脉络。更令人困扰的是,对于一些核心概念的定义和使用的术语,似乎在不同的实验介绍中存在细微的不一致,这让人不禁怀疑其编辑和审校的严谨程度。一本优秀的实验书,应该像一位耐心的老师,循序渐进地引导学习者从简单走向复杂,构建起坚实的知识塔基。而这本书给我的感觉,更像是一本“实验大杂烩”,虽然内容包罗万象,但缺乏清晰的主线和引导,让人在信息洪流中感到迷失方向。

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从实际的成本效益和资源利用的角度来看,这本书所列举的许多实验,所需要的特定设备和高纯度试剂,对于普通高校或个人研究者而言,门槛设置得过高了。许多实验似乎是基于拥有尖端研究设备的实验室环境来设计的,这使得很多有志于入门的读者望而却步。一个好的实验指导书,应该努力在“前沿性”和“可操作性”之间找到一个平衡点。它应该包含一些利用常见、易得的设备就能完成的、但又能深刻体现高分子化学核心原理的经典实验。例如,对于高分子分子量测定的方法,与其都聚焦于昂贵且维护复杂的超速离心机,不如用更多的篇幅介绍和对比如何通过更经济的粘度法进行初步估算,并深入分析其误差来源。这本书似乎更偏向于展示“能做什么”,而非“我们如何从有限的资源中尽可能多地学习到知识”。如果能增加一些关于“低成本/替代试剂”的讨论模块,或者针对性地设计一些针对教学基础实验室的微型实验,这本书的实用价值和普及度将会大大提升,而不是沦为一份仅供少数资源充足的机构参考的“愿景清单”。

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