Chemistry and Applications of Polyphosphazenes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-Interscience

作者:Harry R. Allcock

出品人:

页数:744

译者:

出版时间:2002-12-05

价格:USD 400.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471443711

丛书系列:

图书标签:

• 哎，搬砖
• Polyphosphazenes
• Polymer Chemistry
• Materials Science
• Inorganic Polymers
• Phosphorus Chemistry
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• Coatings
• High-Performance Polymers

化学与聚磷腈的应用 前言 聚磷腈，作为一类结构独特、性能多样的聚合物，自其诞生以来便在材料科学领域引起了广泛关注。其非凡的结构多样性，源于磷-氮骨架的可设计性以及侧链基团的丰富选择，使得聚磷腈能够呈现出从橡胶弹性体到生物相容性材料的广泛性能谱。本书旨在深入探讨聚磷腈的化学合成、结构-性能关系及其在众多前沿领域的应用，为研究人员、工程师和学生提供一个全面而深入的参考。 第一章：聚磷腈的化学基础 本章将从聚磷腈的基本化学结构出发，详细阐述其独特的化学性质。 磷-氮骨架： 聚磷腈的主链由交替的磷和氮原子构成，[–P(R₂)═N–]n 的重复单元是其核心。这种特殊的骨架赋予了聚磷腈优异的热稳定性、阻燃性以及在某些情况下对溶剂的惰性。我们将深入解析磷-氮键的性质，包括其键长、键角、以及电子分布，这些因素直接影响着聚磷腈的整体结构和反应性。 侧链基团的多样性： 聚磷腈最显著的特点之一是其侧链基团的可变性。通过亲核取代反应，磷原子上的卤素（通常是氯）可以被各种有机官能团取代，从而赋予聚合物特定的物理和化学性质。本章将系统介绍常见的侧链取代基，包括： 烷氧基和芳氧基： 引入这些基团可以调节聚磷腈的溶解性、Tg（玻璃化转变温度）以及憎水性。 氨基和取代氨基： 氨基侧链的引入可以显著改变聚磷腈的极性、亲水性以及与生物分子的相互作用能力。 硫醇和取代硫醇： 硫醇侧链赋予聚磷腈交联能力以及与金属离子的络合能力。 其他功能性侧链： 包括含氟基团、硅氧烷基团、手性基团等，这些基团的引入可以实现特殊的性能，例如低表面能、生物相容性、光学活性等。 聚合方法： 本章将详细介绍聚磷腈的主要合成方法。 开环聚合（ROP）： 环三磷腈（(NPCl₂)₃）作为单体，在催化剂（如氯化铵、路易斯酸等）的作用下发生开环聚合，形成聚(二氯磷腈) [–PCl₂═N–]n。这是制备聚磷腈最常用的方法。我们将讨论不同催化剂体系对聚合速率、分子量和分子量分布的影响。 原位聚合： 在某些情况下，可以通过一步法直接合成带有特定侧链的聚磷腈，无需预先合成聚(二氯磷腈)。 后聚合修饰： 对于已经形成的聚(二氯磷腈)，可以通过亲核取代反应引入所需的侧链基团。我们将讨论反应条件（温度、溶剂、亲核试剂种类）对取代效率和取代均匀性的影响。 结构表征： 掌握有效的表征手段是理解聚磷腈结构-性能关系的关键。本章将介绍常用的表征技术，包括： 核磁共振谱（NMR）： ³¹P NMR 和 ¹H NMR 是确定聚磷腈骨架结构和侧链取代情况的有力工具。 红外光谱（IR）： 用于识别磷-氮键和侧链基团的特征吸收峰。 质谱（MS）： 用于确定聚合物的分子量和结构单元。 X射线衍射（XRD）： 用于分析聚磷腈的结晶度或无定形态。 热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）： 用于评估聚磷腈的热稳定性和相变行为。 第二章：聚磷腈的结构-性能关系 本章将深入探讨聚磷腈的分子结构如何决定其宏观性能，为材料设计提供指导。 主链结构的影响： 磷-氮骨架的刚性和共轭性对聚合物的整体稳定性、热性能和光学性能有着重要影响。我们将分析不同取代基对骨架电子结构的影响，以及由此产生的性能变化。 侧链基团的影响： 侧链基团是调控聚磷腈性能的关键。 溶解性与相容性： 亲水性侧链（如聚醚、乙二醇）可以使聚磷腈溶于水，而疏水性侧链（如长链烷基）则提高其在有机溶剂中的溶解度。通过改变侧链的极性和长度，可以实现聚磷腈与其他聚合物或材料的良好相容性。 玻璃化转变温度（Tg）与力学性能： 侧链的柔韧性、分子量以及侧链间的相互作用力共同决定了聚磷腈的Tg和力学性能。例如，柔性侧链（如烷氧基）可以降低Tg，使其呈现橡胶状弹性；而刚性侧链（如芳基）则会提高Tg，使其更具脆性。 热稳定性与阻燃性： 磷-氮骨架本身具有优异的热稳定性，而某些侧链基团（如含氟基团）可以进一步提高其耐热性和阻燃性能。 生物相容性与可降解性： 通过引入生物相容性侧链，例如聚醚、氨基酸衍生物等，可以制备出可用于生物医学领域的聚磷腈。某些侧链结构的设计也可能赋予聚磷腈在体内或体外可降解的特性。 表面性能： 引入低表面能基团（如含氟基团、硅氧烷基团）可以获得具有疏水、疏油或自清洁特性的聚磷腈薄膜或涂层。 分子量与分子量分布的影响： 聚合物的分子量是影响其力学性能、加工性能和流变行为的重要因素。我们将讨论如何通过控制聚合条件来调控分子量和分子量分布，以及它们对聚磷腈宏观性能的影响。 共聚物的性能： 通过将不同单体或具有不同侧链的聚磷腈进行共聚，可以进一步拓展其性能范围，实现性能的协同或优化。本章将探讨不同共聚策略（无规共聚、嵌段共聚）以及由此产生的性能优势。 第三章：聚磷腈在材料科学中的应用 本章将聚焦于聚磷腈在各个前沿领域的广泛应用，展示其作为多功能材料的巨大潜力。 生物医学应用： 药物递送系统： 聚磷腈的良好生物相容性、可降解性以及易于功能化的特点，使其成为理想的药物载体。通过将药物包裹在聚磷腈纳米粒中，或将药物共价连接到侧链上，可以实现靶向递送和控释。我们将探讨不同侧链设计如何影响载药量、释放速率和体内稳定性。 组织工程支架： 具有生物活性和适宜力学性能的聚磷腈可作为组织工程的支架材料，促进细胞的生长和分化。 生物传感器： 聚磷腈的化学可调性使其能够与生物分子（如抗体、酶）结合，构建高灵敏度的生物传感器。 生物医用涂层： 用于改善植入式医疗器械的生物相容性，减少排斥反应。 功能性薄膜与涂层： 阻燃材料： 聚磷腈固有的阻燃性使其在需要防火性能的领域具有重要应用，例如电子电器、建筑材料等。 疏水/疏油涂层： 通过引入含氟或硅氧烷侧链，聚磷腈可以制备出高性能的防水、防油、防污的表面涂层，应用于纺织品、电子产品、建筑外墙等。 耐化学腐蚀涂层： 聚磷腈对多种化学品具有良好的耐受性，可用于制造耐腐蚀的涂层，保护金属或混凝土基材。 能源与环境应用： 电池隔膜： 聚磷腈的化学稳定性和良好的热稳定性使其成为锂离子电池等能源器件中潜在的隔膜材料。 分离膜： 通过设计特定孔径和亲和性的聚磷腈膜，可以用于气体分离、水处理等领域。 催化剂载体： 聚磷腈的稳定性使其可以作为负载金属纳米粒子或其他催化剂的载体，用于各种化学反应。 其他新兴应用： 光电材料： 通过引入具有共轭结构的侧链，聚磷腈有望在有机发光二极管（OLED）、太阳能电池等领域发挥作用。 弹性体与橡胶： 某些聚磷腈表现出优异的弹性和回弹性，可用于制备高性能的密封件、减震器等。 粘合剂与密封剂： 聚磷腈的多样化侧链使其能够与不同基材产生良好的粘附力，应用于粘合剂和密封剂领域。 第四章：聚磷腈的研究展望 本章将对聚磷腈的未来研究方向进行展望， highlighting key areas for future development. 绿色合成方法： 探索更环保、更可持续的聚合方法，减少对有害溶剂和催化剂的依赖。 精确分子设计： 利用先进的合成策略和计算化学方法，实现对聚磷腈分子结构的精确控制，从而实现性能的定制化。 多功能复合材料： 将聚磷腈与其他材料（如纳米粒子、二维材料）复合，开发具有协同效应的新型多功能材料。 智能响应性材料： 设计对温度、pH、光等外部刺激具有响应性的聚磷腈材料，拓展其在传感器、驱动器等领域的应用。 大规模生产与商业化： 克服现有生产工艺的限制，开发经济高效的大规模生产技术，推动聚磷腈在各个领域的商业化应用。 生物降解性与环境友好性： 进一步研究聚磷腈的生物降解机制，并开发更加环境友好的聚磷腈材料。 结论 本书力求全面、深入地介绍聚磷腈的化学、结构、性能及其广泛的应用。通过深入理解聚磷腈的分子设计原理，我们能够创造出更多满足未来社会发展需求的先进材料。本书的出版，旨在为聚磷腈领域的研究者和开发者提供一个坚实的理论基础和丰富的实践参考，共同推动这一令人兴奋的材料领域的进步。

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