Biodegradable Polymer Blends and Composites from Renewable Resources pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Yu, Long

出品人:

页数:488

译者:

出版时间:2008-10

价格:1239.00元

装帧:

isbn号码:9780470146835

丛书系列:

图书标签:

• Biodegradable polymers
• Polymer blends
• Polymer composites
• Renewable resources
• Biomaterials
• Sustainability
• Green chemistry
• Material science
• Biodegradation
• Packaging

可持续材料的创新前沿：面向未来的聚合物科学与工程 本书聚焦于当前材料科学领域最紧迫的挑战之一：如何在满足现代社会对高性能材料需求的同期，实现对环境影响的最小化。 我们不再满足于传统的、依赖化石燃料的聚合物体系，而是将目光投向一个充满潜力的全新领域——源自可再生资源的、具有环境友好特性的先进聚合物材料的开发与应用。 本书的叙事线索围绕着三个核心支柱展开：（1）新型生物基单体的获取与精制；（2）创新聚合技术的设计与优化；（3）最终材料的结构-性能关系的深度剖析及其在特定工业领域的应用拓展。 它旨在为化学家、材料工程师、环境科学家以及致力于可持续发展领域的研究人员提供一份全面且深入的技术参考。 第一部分：可再生资源向功能性单体的转化之路 现代材料的进步始于基础单元——单体。本书的开篇部分详细探讨了如何从农业废弃物、藻类、纤维素、半纤维素以及特定的生物发酵产物中，高效、经济地提取或合成出可用于高性能聚合物合成的关键单体。 1. 纤维素与淀粉基平台化学品： 我们深入剖析了将丰富的生物质（如木质素和纤维素）通过催化转化、酶促水解或热化学裂解，转化为如乳酸、琥珀酸、糠醛衍生物（如羟甲基糠醛 HMF 及其下游产品 2,5-呋喃二甲酸 FDCA）等高价值单体的最新进展。重点关注了提高转化效率和分离纯化的绿色化学方法，特别是利用非均相催化体系克服生物质原料复杂性的挑战。 2. 萜烯类与脂肪酸衍生物的利用： 针对具有特殊空间结构和拓扑结构的生物基单体，本书探讨了从天然油脂和精油中提取和修饰不饱和脂肪酸（如油酸、亚油酸）的过程。这些单体是构建具有特定柔韧性、疏水性或生物相容性的聚合物骨架的关键前体。例如，如何通过开环易位聚合（ROMP）或特定的缩聚反应将这些天然结构单元引入聚合物链中，以赋予材料独特的物理化学性质。 3. 微生物发酵与合成生物学路径： 不同于传统的化学合成，本书详细介绍了利用工程微生物（如酵母或细菌）作为“活的工厂”来生产结构复杂的二元酸、二元醇乃至特定的环状内酯单体。这部分内容强调了代谢工程策略在提高目标产物滴度、产率和选择性方面的最新突破，为实现大规模、低能耗的生物基化学品生产提供了理论和实践指导。 第二部分：先进聚合反应工程与精确分子设计 获得高纯度生物基单体后，如何有效地将它们组装成具有优异性能的聚合物是核心挑战。本书的第二部分侧重于拓宽聚合物合成的工具箱，特别是针对那些难以通过传统热力学方法控制的体系。 1. 受控/活性自由基聚合（CRP）在新体系中的应用： 针对生物基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体的聚合，本书详细分析了原子转移自由基聚合（ATRP）和可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）在精确控制分子量分布（低分散度）和实现复杂链结构（如嵌段共聚物、星形聚合物）方面的优势。重点探讨了如何解决生物基单体中存在的官能团干扰问题，并开发出能在温和条件下运行的CRP体系。 2. 催化缩聚反应的效率提升： 在聚酯、聚酰胺和聚氨酯的合成中，催化剂的选择至关重要。本书对比了传统锡基催化剂与新型、低毒性或有机催化剂（如有机小分子催化剂或基于金属有机框架 MOFs 的催化剂）在提高酯交换和缩聚反应速率、降低副反应发生率方面的性能。特别是对熔融相聚合与溶液相聚合的动力学模型进行了深入分析。 3. 环状单体的高效开环聚合（ROP）： 对于生物可降解聚酯的基石——如 $varepsilon$-己内酯、内酯或环状碳酸酯的聚合，本书重点介绍了如何利用有机催化剂（如硫脲或胍基催化剂）实现超快、高选择性的活性开环聚合。此外，还讨论了如何设计具有特定结构的两亲性嵌段共聚物，这些共聚物在药物递送和纳米材料自组装中显示出巨大潜力。 第三部分：结构调控、性能优化与多功能复合化 聚合物的最终性能不是由单体决定的，而是由其微观结构、宏观形貌以及与其他组分的相互作用所决定的。本部分是连接基础研究与实际应用的关键桥梁。 1. 结晶行为与热力学特性分析： 详细阐述了如何通过调整单体结构（如引入侧链、改变主链柔性或引入手性中心）来精细调控聚合物的结晶速率、晶体结构（单斜、正交等）以及熔点和玻璃化转变温度。利用差示扫描量热法（DSC）、X射线衍射（XRD）和动态机械分析（DMA）对这些热力学参数进行了深入的表征解读。 2. 机械性能的增强与韧性设计： 针对许多纯生物基聚合物存在的“脆性”问题，本书提供了多种增强策略。这包括：（a）纳米填料的表面改性与界面兼容性研究；（b）动态共价键或氢键网络的引入（自修复机制）；以及 （c） 通过相分离诱导微观韧性结构（如海岛结构）的形成。 我们探讨了如何利用先进的加工技术（如双螺杆挤出和超临界流体技术）来优化填料的分散性和取向性。 3. 响应性与多功能性集成： 本章展望了将刺激响应性（如 pH 值、温度、光照或电场响应）的结构单元（如智能交联剂或功能性侧链）嵌入生物基聚合物骨架中的方法。这使得材料能够根据环境变化改变其溶胀性、渗透性或机械强度，为开发智能包装、可控释放系统以及先进电子封装材料开辟了道路。 结论与展望： 全书最后总结了当前生物基聚合物领域面临的主要挑战，包括成本竞争力、规模化生产的技术瓶颈以及长期环境影响的全面评估。同时，本书也展望了未来研究的热点方向，如利用人工智能辅助材料设计（Materials Informatics）加速新型聚合物的发现，以及推动循环经济模式下化学回收技术的发展，以确保这些新型可持续材料的生命周期真正实现环境友好。 --- 本书特色： 跨学科整合： 紧密结合有机合成、高分子物理、催化化学与材料加工工程。 案例导向： 提供了大量源自前沿研究的实例数据和反应条件优化细节。 面向未来： 强调从“生物基”到“高性能”的转变，而非仅仅是替代品的研究。

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