The Chemistry of Polymers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Nicholson, John W.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:69.95

装帧:Pap

isbn号码:9780854045587

丛书系列:

图书标签:

• Polymer Chemistry
• Macromolecules
• Polymer Science
• Materials Science
• Organic Chemistry
• Chemical Engineering
• Polymer Properties
• Polymer Synthesis
• Plastics
• Rubber

塑料的世纪：从基础结构到前沿应用的深度探索 本书聚焦于高分子材料的宏观应用、历史演变、环境影响及其未来可持续发展路径，内容涵盖了聚合物科学的广阔图景，但不涉及《The Chemistry of Polymers》中对分子结构、合成机理或光谱分析的具体化学细节。 --- 第一章：聚合物的历史足迹与工业革命 高分子材料的出现，标志着人类材料科学进入了一个全新的纪元。本章将追溯这一伟大变革的起点，探讨天然聚合物——如橡胶、纤维素和蛋白质——如何从自然界被逐步认识并应用于早期工业。我们将详细分析合成聚合物的萌芽阶段，从早期的半合成材料如赛璐珞（硝化纤维素）到第一个真正的完全合成塑料——电木（Bakelite）的诞生。 重点将放在关键历史人物的贡献及其对社会产生的深远影响。例如，Leo Baekeland如何通过简单的酚醛缩合反应，为现代塑料工业奠定了基础；Wallace Carothers在杜邦公司的工作如何催生了尼龙，彻底改变了纺织业和工程应用。本书将剖析这些重大发明如何与两次世界大战、汽车工业的兴起以及消费主义的爆发紧密结合，塑造了20世纪的物质文化面貌。我们将探讨早期聚合物在不同历史时期的战略价值，以及它们如何推动了轻量化、绝缘性和耐用性要求的提升。 第二章：聚合物的分类、加工与宏观特性 理解塑料如何影响我们的日常生活，首先需要掌握其多样化的分类体系和加工技术。本章将详细介绍聚合物的宏观分类，主要基于其热行为：热塑性塑料（Thermoplastics）、热固性塑料（Thermosets）和弹性体（Elastomers）。每种类型都因其独特的形态转变能力，在工程领域扮演着不可替代的角色。 加工技术是连接原材料与最终产品的桥梁。本章将深入探讨工业界最常用的塑性加工方法： 1. 注塑成型（Injection Molding）： 讨论模具设计、熔体流动性（非化学粘度角度的宏观流动特性）对复杂部件成型的关键作用，以及快速冷却对成品尺寸稳定性的影响。 2. 挤出成型（Extrusion）： 详细解析单螺杆和双螺杆挤出机的基本构造，重点分析螺杆几何形状、温度曲线和压力梯度如何控制型材、管材或薄膜的均匀性和产量。 3. 吹塑成型（Blow Molding）： 针对空心容器的生产，阐述如何通过气压将预制品（型坯）拉伸到模具内壁，以及如何控制壁厚分布以满足承压需求。 4. 压延成型（Calendering）： 适用于生产片材和薄膜，讨论辊筒间隙和温度控制如何影响最终产品的厚度和表面光洁度。 此外，本章将分析聚合物的机械性能，如拉伸强度、模量、冲击韧性和硬度，并讨论这些宏观力学数据如何指导工程师选择正确的材料用于特定应用场景（如结构件、包装或缓冲材料）。 第三章：高性能聚合物与工程应用 随着技术对材料性能要求的不断提高，通用塑料（如PE、PP、PVC）已不能满足所有需求。本章将目光投向一类具有卓越耐热性、耐化学腐蚀性和机械强度的高性能工程塑料。 我们将考察几类代表性的高性能材料族群： 聚酰胺（Polyamides，尼龙家族的拓展）： 探讨特种尼龙（如PA46、长链尼龙）如何通过改变分子间氢键的密度，实现更高的熔点和耐蠕变性，广泛用于汽车发动机周边部件。 聚醚醚酮（PEEK）： 作为顶级工程材料的代表，分析其在极端温度和化学环境下保持结构完整性的能力，以及在航空航天和医疗植入物中的应用价值。 聚砜类（Polysulfones, PSU/PESU）： 聚焦于其优异的尺寸稳定性和对高温蒸汽灭菌的抵抗力，在水处理膜和医疗器械中的关键地位。 本章还将涵盖复合材料的兴起，重点讨论如何将这些高性能聚合物基体与增强纤维（如玻璃纤维、碳纤维）结合，形成具有极高比强度的材料。讨论将集中在界面粘结的重要性，即聚合物基体如何有效地传递载荷给增强相，这是复合材料性能优化的核心挑战。 第四章：聚合物的生命周期与环境挑战 聚合物的广泛应用带来了巨大的社会效益，但也引发了严峻的环境问题。本章将系统地审视聚合物从“摇篮到坟墓”的整个生命周期，并聚焦于当前全球面临的挑战。 A. 废弃物管理与回收挑战： 我们将探讨当前塑料回收体系的局限性。回收通常分为机械回收和化学回收。机械回收的限制在于材料的降级（Downcycling）：每次加热和再加工都会导致分子链的物理交联程度降低或轻微降解，使得回收材料的性能通常不如原生树脂。化学回收（如热解、气化）的目标是分解聚合物链回到单体或油品，但技术成熟度和经济可行性仍是关键障碍。 B. 生物降解性与生物基材料： 本章将区分“生物基”（Bio-based）和“可生物降解”（Biodegradable）这两个经常混淆的概念。生物基材料关注原料来源（如PLA、PHA），而降解性关注材料在特定环境（堆肥、土壤、海洋）下的最终归宿。我们将分析聚乳酸（PLA）等材料的商业化应用及其在工业堆肥设施中的降解速率，并讨论其在一次性包装领域的潜力与局限性。 C. 微塑料问题： 重点分析塑料碎片在环境（尤其是海洋和土壤）中如何分解成微小颗粒，及其对生态系统可能造成的潜在长期影响。讨论将集中在宏观上如何通过设计更耐用的产品和改进废物收集系统来源头减量，而非深究微观的降解动力学。 第五章：面向未来的聚合物创新与可持续发展战略 可持续性不再是附加选项，而是驱动未来材料创新的核心动力。本章展望了高分子工业在应对气候变化和资源枯竭方面的最新研究方向和产业战略。 1. 循环经济模型的设计： 探讨“从摇篮到摇篮”（Cradle-to-Cradle）的设计理念如何指导新材料的开发。重点关注“易于拆解性”（Design for Disassembly），即如何设计多层或复合材料，使其在产品生命周期结束时，能够更容易地通过物理或化学手段分离回收。 2. 新型催化剂与反应工程的工业化（侧重于工艺而非分子反应）： 虽然不深入化学反应本身，但我们将探讨新的催化剂系统如何使得聚合过程更加高效和节能，从而降低产品的碳足迹。例如，如何优化反应器设计以减少能耗，或者如何开发在更温和条件下实现高转化率的工业流程。 3. 智能与自修复材料的潜力： 展望下一代功能性聚合物的应用场景。讨论自修复涂层和封装技术如何通过延长产品寿命，间接实现资源节约。例如，具备自动愈合微裂纹能力的结构件，如何减少维护需求和更换频率，从而降低其生命周期内的环境负荷。 4. 政策与标准的制定： 最后，本章将分析全球范围内（如欧盟的塑料战略、全球减塑协议）的政策导向如何影响材料制造商和最终用户的决策，以及行业标准在推动可持续材料应用中的推动作用。 --- 本书旨在为材料工程师、产品设计师、产业政策制定者以及所有关心现代材料与环境未来的人士，提供一个全面、宏观且具有前瞻性的聚合物工业图景。

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