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聚合物結構分析(第3版)/現代化學基礎叢書 版權信息
- ISBN：9787030679925
- 條形碼：9787030679925 ; 978-7-03-067992-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
聚合物結構分析(第3版)/現代化學基礎叢書 本書特色
本書可供高分子科學與工程領域的師生，從事相關研究和生產方面的技術人員參考
聚合物結構分析(第3版)/現代化學基礎叢書 內容簡介
本書系統介紹了現代儀器分析技術在聚合物結構分析中的應用，以及結構分析中所涉及的理論、思維方式、實驗方法等。內容包括：振動光譜、電子光譜、核磁共振、電子順磁共振、熱分析、動態熱機械分析、動態介電分析、氣相色譜、凝膠色譜、裂解氣相色譜、色譜-質譜聯用、各種顯微分析、廣角X射線衍射、X射線光電子能譜、小角X射線散射等方法的基本原理、儀器結構、發展歷史、發展趨勢，在聚合物結構分析中的應用實例及解析方法等。 本書可供學習高分子科學與工程領域的本科生、碩士生、博士生，以及從事有關高分子物理、高分子化學、高分子材料合成與加工研究和生產方面的專家、學者和工程技術人員參考。
聚合物結構分析(第3版)/現代化學基礎叢書 目錄
目錄
**章 緒論 1
**節 聚合物結構分析概論 1
一、聚合物結構的特點 1
二、高分子科學發展的現狀與趨勢 2
三、聚合物結構分析的定義 3
四、聚合物結構分析的研究對象 3
第二節 聚合物結構分析的常用儀器 4
一、電磁波譜法 5
二、熱分析 6
三、色譜法 6
四、電磁輻射的衍射與散射 7
五、電子分析法 7
六、掃描探針顯微法 8
第三節 聚合物結構分析的準備 9
一、聚合物的分離 9
二、聚合物的純化 10
三、聚合物的溶解性實驗 10
四、聚合物的燃燒實驗 12
第四節 聚合物結構分析的實施 12
一、預備知識 12
二、了解儀器原理與應用范圍 12
三、確定分析目的 12
四、選擇分析方法 14
五、結果的判定與解析 15
參考文獻 16
第二章 振動光譜與電子光譜 17
**節 光譜分析概論 17
一、電磁輻射與光譜分析方法 17
二、分子光譜與原子光譜 18
三、光譜分析方法分類 20
第二節 紅外光譜 20
一、紅外光譜的基本原理 21
二、聚合物的紅外光譜 26
三、紅外色譜儀和樣品制備技術 27
第三節 拉曼光譜 32
一、基本原理 32
二、拉曼光譜儀及樣品制備技術 34
三、聚合物拉曼光譜的特征譜帶 34
第四節 振動光譜在聚合物結構分析中的應用 35
一、紅外光譜與拉曼光譜的比較 35
二、紅外光譜在聚合物結構分析中的應用 36
三、拉曼光譜在聚合物結構分析中的應用 42
第五節 紫外光譜 46
一、基本原理 46
二、儀器與樣品制備 50
三、有機化合物及聚合物的紫外特征吸收 52
第六節 熒光光譜 60
一、熒光光譜基本原理 60
二、熒光計和熒光光譜儀 62
第七節 電子光譜在聚合物結構分析中的應用 64
一、紫外光譜在聚合物結構分析中的應用 64
二、熒光光譜在聚合物結構分析中的應用 65
第八節 光譜法的新進展 67
一、近紅外光譜法 67
二、遠紅外光譜法 69
三、光聲紅外光譜法 70
參考文獻 71
第三章 核磁共振與電子順磁共振 73
**節 核磁共振原理 73
一、原子核的自旋與核磁共振的產生 73
二、飽和與弛豫過程 76
三、化學位移 77
四、自旋的偶合與裂分 79
第二節 核磁共振波譜儀及實驗要求 80
一、核磁共振波譜儀 80
二、實驗技術 82
第三節 核磁共振氫譜 84
一、1H NMR譜圖表示法 84
二、一級譜圖與二級譜圖 85
第四節 核磁共振碳譜 86
一、概述 86
二、13C NMR的去偶技術 87
三、13C的化學位移及影響化學位移的因素 89
四、碳核磁譜圖解析的典型實例 91
第五節 核磁共振在聚合物研究中的應用 92
一、聚合物鑒別 92
二、聚合物立構規整度 92
三、共聚物組成的測定 94
四、聚合物序列結構研究 94
五、鍵接方式研究 96
第六節 核磁共振技術新進展 96
一、二維核磁共振譜概述 96
二、聚合物材料的核磁共振成像技術 97
三、核磁共振儀器的進展 99
第七節 電子順磁共振簡介及應用 99
一、電子順磁共振的基本原理 99
二、電子順磁共振波譜儀及實驗技術 101
三、電子順磁共振譜圖 105
參考文獻 105
第四章 熱分析 107
**節 熱分析概論 107
一、熱分析發展簡史 107
二、熱分析的定義與分類 108
第二節 差熱分析與差示掃描量熱法 111
一、DTA與DSC儀器的組成與原理 112
二、差示掃描量熱與差熱分析曲線的分析 114
三、影響DSC與DTA曲線的因素 116
第三節 熱重分析 119
一、熱重分析基本原理 120
二、熱天平的基本結構 121
三、影響熱重數據的因素 122
四、熱重實驗及譜圖辨析 124
第四節 熱分析技術在聚合物研究中的應用 126
一、聚合物的結晶行為 126
二、液晶聚合物的多重轉變 131
三、聚合物的玻璃化轉變溫度及共聚共混物相容性 132
四、聚合物的熱穩定性及熱分解機理 137
五、聚合物的剖析 141
第五節 熱分析儀器的新進展與熱分析聯用技術的發展 143
一、熱分析儀器的新進展 143
二、熱分析聯用技術的發展 147
參考文獻 151
第五章 動態熱機械分析與介電分析 152
**節 動態熱機械分析 152
一、動態熱機械分析的基本原理 152
二、動態熱機械分析儀器 163
第二節 動態熱機械分析在聚合物研究中的應用 171
一、評價聚合物材料的使用性能 172
二、研究聚合物材料的結構與性能的關系 176
三、預浸料或樹脂的固化工藝研究和質量控制 181
四、聚合物材料的形狀記憶性能 183
五、未知聚合物材料的初步分析 185
第三節 動態介電分析 185
一、動態介電分析的基本原理 186
二、動態介電分析測試技術及儀器 200
第四節 動態介電分析在聚合物研究中的應用 208
一、表征聚合物的各級結構 208
二、研究增塑作用 209
三、研究共聚物、共混物和接枝聚合物 209
四、研究聚合物的老化過程 210
五、研究固化體系 212
六、研究聚合物的吸濕性 213
七、研究壓電聚合物及其復合材料 214
八、研究極化聚合物 214
九、研究納米受限下聚合物的動力學 215
第五節 動態熱機械分析和動態介電分析聯用技術 216
參考文獻 217
第六章 氣相色譜與凝膠色譜 221
**節 色譜法概論 221
一、色譜法的產生與發展 221
二、色譜法的基本原理 222
第二節 氣相色譜及其在聚合物研究中的應用 225
一、氣相色譜法的特點 225
二、氣相色譜儀 226
三、氣相色譜譜圖解析 231
四、氣相色譜在聚合物研究中的應用 240
五、氣相色譜的聯用技術 244
六、氣相色譜技術的新進展 247
第三節 反氣相色譜及其在高分子研究中的應用 251
一、反氣相色譜的原理 251
二、聚合物樣品的制備 251
三、反氣相色譜法在高分子研究中的應用 252
第四節 凝膠色譜及其在高分子研究中的應用 258
一、凝膠色譜法的基本原理 258
二、凝膠色譜法的固定相及其選擇 264
三、凝膠色譜法所用溶劑的選擇 267
四、凝膠色譜法的儀器設備 268
五、高效凝膠色譜法 271
六、凝膠色譜法的數據處理 272
七、凝膠色譜在高分子研究中的應用 280
參考文獻 287
第七章 裂解氣相色譜與質譜聯用 289
**節 聚合物熱裂解的特點與一般模式 289
一、聚合物熱裂解分析的特點 289
二、聚合物熱裂解的一般模式 290
第二節 裂解氣相色譜概論 293
一、裂解氣相色譜的特點 293
二、裂解裝置 294
三、影響裂解分析的基本條件 299
第三節 裂解氣相色譜在高分子研究中的應用 300
一、聚合物的定性鑒定 300
二、共聚物與共混物的鑒別 303
三、共聚物與共混物組分的定量分析 304
四、聚合物分子結構分析 305
五、高分子熱降解機理研究 308
六、聚合反應過程的研究 312
第四節 有機質譜原理 313
一、有機質譜的基本原理 313
二、有機質譜儀簡介 315
三、有機質譜中的離子 318
四、分裂和重排機制 321
五、有機質譜圖的表示方法 327
第五節 有機質譜譜圖解析 329
一、常見典型有機化合物的譜圖 329
二、由質譜圖推測分子結構 333
三、質譜應用的新發展——反應質譜法 337
第六節 色質聯用技術及其在熱裂解分析中的應用 340
一、色質聯用技術 340
二、色質聯用技術在熱裂解分析中的應用 343
第七節 質譜新技術與其他技術聯用的新進展 345
一、質譜新技術 345
二、與氣相色譜聯用 349
三、與高分辨裂解色譜聯用 351
四、與液相色譜聯用 351
五、與毛細管電泳技術聯用 352
六、與熱分析儀器聯用 353
七、與核磁共振技術聯用 353
參考文獻 354
第八章 顯微分析 356
**節 顯微分析概論 356
第二節 透射電子顯微鏡 356
一、透射電子顯微鏡的成像原理 356
二、透射電子顯微鏡的結構 368
三、電子衍射 371
四、電子能譜 372
五、低溫電子顯微鏡技術和三維透射電子顯微鏡技術 373
六、透射電子顯微鏡用聚合物試樣的制備技術 375
第三節 掃描電子顯微鏡 378
一、掃描電子顯微鏡的成像原理 378
二、掃描電子顯微鏡的結構 379
三、掃描電子顯微鏡的成像襯度 381
四、掃描電子顯微鏡用聚合物試樣的制備技術 382
第四節 電子顯微鏡在聚合物研究中的應用 383
一、觀察聚合物的聚集態結構 383
二、研究聚合物的多相復合體系 386
三、研究聚合物分子量及分子量分布 389
四、研究聚合物乳液顆粒形態 391
五、研究纖維和織物的結構及其缺陷特征 392
第五節 原子力顯微鏡 392
一、原子力顯微鏡的工作原理 392
二、原子力顯微鏡在聚合物研究中的應用 396
參考文獻 405
第九章 廣角X射線衍射與小角X射線散射 408
**節 X射線衍射法概述 408
一、X射線衍射法歷史回顧 408
二、X射線物理學基礎 409
三、光的散射和衍射 414
四、晶體結構 417
第二節 X射線分析法原理 423
一、X射線在晶體中的衍射 423
二、布拉格方程的討論 424
第三節 衍射方法 426
一、勞厄法 426
二、周轉晶體法 427
三、德拜-謝樂法 427
第四節 廣角X射線衍射法 428
一、多晶照相法 428
二、多晶衍射法 430
第五節 多晶X射線衍射法在高聚物研究中的應用 432
一、物相分析 432
二、結晶度測定 435
三、取向測定 437
四、晶粒尺寸測定 438
第六節 X射線衍射法研究新進展 439
一、計算機在X射線結構分析中的應用 439
二、X射線法在定量分析中的應用 442
三、X射線衍射法研究納米受限體系中聚合物的取向結晶 445
四、X射線衍射法研究復雜流場下微注塑樣條的結晶與取向結構 446
五、X射線在化學中的其他應用 446
第七節 小角X射線散射技術 448
一、小角X射線散射的產生及其與粉末粒度的關系 448
二、小角X射線散射法原理 449
三、小角X射線散射法儀器準直系統
**章 緒論 1
**節 聚合物結構分析概論 1
一、聚合物結構的特點 1
二、高分子科學發展的現狀與趨勢 2
三、聚合物結構分析的定義 3
四、聚合物結構分析的研究對象 3
第二節 聚合物結構分析的常用儀器 4
一、電磁波譜法 5
二、熱分析 6
三、色譜法 6
四、電磁輻射的衍射與散射 7
五、電子分析法 7
六、掃描探針顯微法 8
第三節 聚合物結構分析的準備 9
一、聚合物的分離 9
二、聚合物的純化 10
三、聚合物的溶解性實驗 10
四、聚合物的燃燒實驗 12
第四節 聚合物結構分析的實施 12
一、預備知識 12
二、了解儀器原理與應用范圍 12
三、確定分析目的 12
四、選擇分析方法 14
五、結果的判定與解析 15
參考文獻 16
第二章 振動光譜與電子光譜 17
**節 光譜分析概論 17
一、電磁輻射與光譜分析方法 17
二、分子光譜與原子光譜 18
三、光譜分析方法分類 20
第二節 紅外光譜 20
一、紅外光譜的基本原理 21
二、聚合物的紅外光譜 26
三、紅外色譜儀和樣品制備技術 27
第三節 拉曼光譜 32
一、基本原理 32
二、拉曼光譜儀及樣品制備技術 34
三、聚合物拉曼光譜的特征譜帶 34
第四節 振動光譜在聚合物結構分析中的應用 35
一、紅外光譜與拉曼光譜的比較 35
二、紅外光譜在聚合物結構分析中的應用 36
三、拉曼光譜在聚合物結構分析中的應用 42
第五節 紫外光譜 46
一、基本原理 46
二、儀器與樣品制備 50
三、有機化合物及聚合物的紫外特征吸收 52
第六節 熒光光譜 60
一、熒光光譜基本原理 60
二、熒光計和熒光光譜儀 62
第七節 電子光譜在聚合物結構分析中的應用 64
一、紫外光譜在聚合物結構分析中的應用 64
二、熒光光譜在聚合物結構分析中的應用 65
第八節 光譜法的新進展 67
一、近紅外光譜法 67
二、遠紅外光譜法 69
三、光聲紅外光譜法 70
參考文獻 71
第三章 核磁共振與電子順磁共振 73
**節 核磁共振原理 73
一、原子核的自旋與核磁共振的產生 73
二、飽和與弛豫過程 76
三、化學位移 77
四、自旋的偶合與裂分 79
第二節 核磁共振波譜儀及實驗要求 80
一、核磁共振波譜儀 80
二、實驗技術 82
第三節 核磁共振氫譜 84
一、1H NMR譜圖表示法 84
二、一級譜圖與二級譜圖 85
第四節 核磁共振碳譜 86
一、概述 86
二、13C NMR的去偶技術 87
三、13C的化學位移及影響化學位移的因素 89
四、碳核磁譜圖解析的典型實例 91
第五節 核磁共振在聚合物研究中的應用 92
一、聚合物鑒別 92
二、聚合物立構規整度 92
三、共聚物組成的測定 94
四、聚合物序列結構研究 94
五、鍵接方式研究 96
第六節 核磁共振技術新進展 96
一、二維核磁共振譜概述 96
二、聚合物材料的核磁共振成像技術 97
三、核磁共振儀器的進展 99
第七節 電子順磁共振簡介及應用 99
一、電子順磁共振的基本原理 99
二、電子順磁共振波譜儀及實驗技術 101
三、電子順磁共振譜圖 105
參考文獻 105
第四章 熱分析 107
**節 熱分析概論 107
一、熱分析發展簡史 107
二、熱分析的定義與分類 108
第二節 差熱分析與差示掃描量熱法 111
一、DTA與DSC儀器的組成與原理 112
二、差示掃描量熱與差熱分析曲線的分析 114
三、影響DSC與DTA曲線的因素 116
第三節 熱重分析 119
一、熱重分析基本原理 120
二、熱天平的基本結構 121
三、影響熱重數據的因素 122
四、熱重實驗及譜圖辨析 124
第四節 熱分析技術在聚合物研究中的應用 126
一、聚合物的結晶行為 126
二、液晶聚合物的多重轉變 131
三、聚合物的玻璃化轉變溫度及共聚共混物相容性 132
四、聚合物的熱穩定性及熱分解機理 137
五、聚合物的剖析 141
第五節 熱分析儀器的新進展與熱分析聯用技術的發展 143
一、熱分析儀器的新進展 143
二、熱分析聯用技術的發展 147
參考文獻 151
第五章 動態熱機械分析與介電分析 152
**節 動態熱機械分析 152
一、動態熱機械分析的基本原理 152
二、動態熱機械分析儀器 163
第二節 動態熱機械分析在聚合物研究中的應用 171
一、評價聚合物材料的使用性能 172
二、研究聚合物材料的結構與性能的關系 176
三、預浸料或樹脂的固化工藝研究和質量控制 181
四、聚合物材料的形狀記憶性能 183
五、未知聚合物材料的初步分析 185
第三節 動態介電分析 185
一、動態介電分析的基本原理 186
二、動態介電分析測試技術及儀器 200
第四節 動態介電分析在聚合物研究中的應用 208
一、表征聚合物的各級結構 208
二、研究增塑作用 209
三、研究共聚物、共混物和接枝聚合物 209
四、研究聚合物的老化過程 210
五、研究固化體系 212
六、研究聚合物的吸濕性 213
七、研究壓電聚合物及其復合材料 214
八、研究極化聚合物 214
九、研究納米受限下聚合物的動力學 215
第五節 動態熱機械分析和動態介電分析聯用技術 216
參考文獻 217
第六章 氣相色譜與凝膠色譜 221
**節 色譜法概論 221
一、色譜法的產生與發展 221
二、色譜法的基本原理 222
第二節 氣相色譜及其在聚合物研究中的應用 225
一、氣相色譜法的特點 225
二、氣相色譜儀 226
三、氣相色譜譜圖解析 231
四、氣相色譜在聚合物研究中的應用 240
五、氣相色譜的聯用技術 244
六、氣相色譜技術的新進展 247
第三節 反氣相色譜及其在高分子研究中的應用 251
一、反氣相色譜的原理 251
二、聚合物樣品的制備 251
三、反氣相色譜法在高分子研究中的應用 252
第四節 凝膠色譜及其在高分子研究中的應用 258
一、凝膠色譜法的基本原理 258
二、凝膠色譜法的固定相及其選擇 264
三、凝膠色譜法所用溶劑的選擇 267
四、凝膠色譜法的儀器設備 268
五、高效凝膠色譜法 271
六、凝膠色譜法的數據處理 272
七、凝膠色譜在高分子研究中的應用 280
參考文獻 287
第七章 裂解氣相色譜與質譜聯用 289
**節 聚合物熱裂解的特點與一般模式 289
一、聚合物熱裂解分析的特點 289
二、聚合物熱裂解的一般模式 290
第二節 裂解氣相色譜概論 293
一、裂解氣相色譜的特點 293
二、裂解裝置 294
三、影響裂解分析的基本條件 299
第三節 裂解氣相色譜在高分子研究中的應用 300
一、聚合物的定性鑒定 300
二、共聚物與共混物的鑒別 303
三、共聚物與共混物組分的定量分析 304
四、聚合物分子結構分析 305
五、高分子熱降解機理研究 308
六、聚合反應過程的研究 312
第四節 有機質譜原理 313
一、有機質譜的基本原理 313
二、有機質譜儀簡介 315
三、有機質譜中的離子 318
四、分裂和重排機制 321
五、有機質譜圖的表示方法 327
第五節 有機質譜譜圖解析 329
一、常見典型有機化合物的譜圖 329
二、由質譜圖推測分子結構 333
三、質譜應用的新發展——反應質譜法 337
第六節 色質聯用技術及其在熱裂解分析中的應用 340
一、色質聯用技術 340
二、色質聯用技術在熱裂解分析中的應用 343
第七節 質譜新技術與其他技術聯用的新進展 345
一、質譜新技術 345
二、與氣相色譜聯用 349
三、與高分辨裂解色譜聯用 351
四、與液相色譜聯用 351
五、與毛細管電泳技術聯用 352
六、與熱分析儀器聯用 353
七、與核磁共振技術聯用 353
參考文獻 354
第八章 顯微分析 356
**節 顯微分析概論 356
第二節 透射電子顯微鏡 356
一、透射電子顯微鏡的成像原理 356
二、透射電子顯微鏡的結構 368
三、電子衍射 371
四、電子能譜 372
五、低溫電子顯微鏡技術和三維透射電子顯微鏡技術 373
六、透射電子顯微鏡用聚合物試樣的制備技術 375
第三節 掃描電子顯微鏡 378
一、掃描電子顯微鏡的成像原理 378
二、掃描電子顯微鏡的結構 379
三、掃描電子顯微鏡的成像襯度 381
四、掃描電子顯微鏡用聚合物試樣的制備技術 382
第四節 電子顯微鏡在聚合物研究中的應用 383
一、觀察聚合物的聚集態結構 383
二、研究聚合物的多相復合體系 386
三、研究聚合物分子量及分子量分布 389
四、研究聚合物乳液顆粒形態 391
五、研究纖維和織物的結構及其缺陷特征 392
第五節 原子力顯微鏡 392
一、原子力顯微鏡的工作原理 392
二、原子力顯微鏡在聚合物研究中的應用 396
參考文獻 405
第九章 廣角X射線衍射與小角X射線散射 408
**節 X射線衍射法概述 408
一、X射線衍射法歷史回顧 408
二、X射線物理學基礎 409
三、光的散射和衍射 414
四、晶體結構 417
第二節 X射線分析法原理 423
一、X射線在晶體中的衍射 423
二、布拉格方程的討論 424
第三節 衍射方法 426
一、勞厄法 426
二、周轉晶體法 427
三、德拜-謝樂法 427
第四節 廣角X射線衍射法 428
一、多晶照相法 428
二、多晶衍射法 430
第五節 多晶X射線衍射法在高聚物研究中的應用 432
一、物相分析 432
二、結晶度測定 435
三、取向測定 437
四、晶粒尺寸測定 438
第六節 X射線衍射法研究新進展 439
一、計算機在X射線結構分析中的應用 439
二、X射線法在定量分析中的應用 442
三、X射線衍射法研究納米受限體系中聚合物的取向結晶 445
四、X射線衍射法研究復雜流場下微注塑樣條的結晶與取向結構 446
五、X射線在化學中的其他應用 446
第七節 小角X射線散射技術 448
一、小角X射線散射的產生及其與粉末粒度的關系 448
二、小角X射線散射法原理 449
三、小角X射線散射法儀器準直系統
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聚合物結構分析(第3版)/現代化學基礎叢書 節選
**章 緒論 自1930年德國膠體學會在法蘭克福召開的以“有機化學與膠體化學”為題的年會上，高分子化學之父Staudinger（1881—1965）提出的“大分子”（macromolecule）概念被普遍接受，高分子科學已走過了90余年的光輝歷程，并極大地促進了聚合物工業的發展，從而在許多方面改變了我們這個世界的面貌。時至今日，高分子產品無處不見，而21世紀更是高分子的世紀。因此，高分子科學和聚合物材料工業具有巨大的發展前景。 聚合物材料的發展之所以如此迅猛，在體積上早已超過金屬產品的總和，與其本身具有優良性能，豐富而廉價的原料來源，以及成熟的生產技術與加工工藝是分不開的。聚合物材料及其制品的性能，與其化學物理結構密切相關，為進一步提高其性能，須對其結構以及結構與性能的關系進行深入細致的了解，因此聚合物材料的結構分析，就構成了當今高分子科學日益重要的組成部分。 **節 聚合物結構分析概論 一、聚合物結構的特點 說起高分子，有三個意思相近而又有所差別的常用概念：聚合物（polymer）、高聚物（high polymer）、大分子（macromolecule）。聚合物一詞出現得*早，是19世紀30年代瑞典著名化學家貝采里烏斯提出的，用來區分兩類同分異構體：分子組成相同、分子量也相同的同分異構物，與分子組成相同而分子量不同的聚合物，包括低聚物與高聚物。而高聚物則不包括低聚物，通常指分子量大于10000的聚合物，特別是合成聚合物。大分子則指包括天然高分子在內的聚合物。也有部分早期文獻中就將高分子稱作big molecule。 與小分子相比，高分子具有一明顯不同于小分子的根本特征——分子鏈巨大且不均一，從而導致兩者在結構與性能方面產生一些明顯的差別。首先，高分子在微觀性質上具有多分散性，而小分子是單分散的。而聚合物是一系列不同分子量的同系物，不像小分子具有確定的分子量，導致宏觀性質的統計平均性。例如，聚合物的分子量就是統計平均值，同時分子量分布也成為影響流變性質、熱性質和機械性質等的重要因素。其次，高分子巨大的分子量與長鏈結構，導致結構上的多層次性，一般有三級結構。一級結構，也稱分子鏈的近程結構，是高分子的化學結構，包括構造與構型。構造是指結構單元的化學組成和排列方式、取代基和端基的種類、共聚單體的序列結構、支鏈的類型與長度、交聯度等；構型是指取代基的空間立構。二級結構是遠程結構，包括分子鏈的尺寸與形態，如分子量和分子量分布、均方半徑與均方末端距、由高分子主鏈價鍵的內旋轉和鏈段的熱運動而產生的各種構象、分子鏈的柔順性等。一、二級結構合稱高分子的鏈結構，是單個分子的結構與形態。三級結構為高分子凝聚態結構，也稱聚集態結構，是高分子材料整體的內部結構，包括晶態結構、非晶態結構與液晶態結構以及取向態結構、多相結構（也稱織態結構）等。還有人把不同的凝聚態或晶態稱之為四級結構。高聚物各結構層次的關系如圖1-1所示。*后，高分子與小分子相比，在與物理性質有關的量上具有一定程度的不確定性與模糊性。小分子的物理性質如熔點、密度等都有確定的值，而大分子的物理性質如熔點、密度、機械強度等，對于同種高分子，不同條件下具有不同的值，受結構與外界因素影響很大。高聚物不僅結構復雜，而且隨著高分子科學的發展，對高分子結構的研究提出了更高的要求。 圖1-1 高聚物各結構層次的關系 二、高分子科學發展的現狀與趨勢 古往今來，材料、能源、信息是人類社會賴以生存與發展的三大支柱，人類產生的三大標志就是工具的制造（材料）、火的使用（能源）與語言的產生（信息）。而材料又是信息的載體，能源開發、輸送、儲藏與使用的物質基礎，可見其在人類社會中地位之重要，故早期人類社會按使用的材料進行分類。當今材料的天下由金屬、陶瓷、高分子鼎足而三。低維度化、復合化、智能化是當前國際材料科學與技術發展的三大趨勢。除常規材料外，許多具有特殊性能的新型材料正隨著科學技術的突飛猛進，發展成為一系列高新技術產業，如電子材料與通信材料，高性能結構新型材料，新能源材料與節能材料，各種納米、零維、一維、二維材料等。因此，在通用高分子材料產量迅猛增加、質量不斷提高的同時，大量高分子新材料陸續問世，應用在國民經濟的各個領域，如高性能高分子材料、高吸水性材料、光致抗蝕材料、高分子分離膜、高分子催化劑、導電高分子、醫用和藥用高分子等。 今后高分子材料科學發展的主要趨勢是高性能化、高功能化、復合化、精細化和智能化，因此對高聚物結構，以及結構與性能關系的研究提出了更高的要求。傳統的高分子研究方法是通過研究合成方法，測試物理與化學性能、改進加工技術、開發應用途徑，即合成性能加工應用的模式，已不能適應高分子科學的現實和發展，取而代之的是通過對合成反應與結構、結構與性能、性能與加工之間各種關系的大量分析測定，找出內在規律，按照指定的性能進行分子設計與材料設計，并提出所需的合成方法與加工條件，即應用性能結構高分子設計合成加工應用的新模式。因此帶來大量高聚物結構分析、結構與性能關系測定的課題，使得高聚物結構分析在高分子科學中的地位日益重要。 三、聚合物結構分析的定義 聚合物結構分析，是利用現代分析技術，特別是儀器分析方法，測定高分子的鏈結構和凝聚態結構，探討結構與性能之間的關系，以及在合成、加工與應用過程中聚合物結構變化規律的一組技術，是高分子科學的重要組成部分。聚合物結構分析是溝通高分子的合成、產品設計以及*終產品性能和需求這一發展循環的橋梁。從聚合物結構分析所得到的信息，可作為高分子設計、合成、產品的質量控制、加工和應用的向導。 四、聚合物結構分析的研究對象 根據聚合物結構的特點和聚合物結構分析的定義，可知聚合物結構分析的研究對象主要有以下幾個方面。 1. 高分子鏈結構的表征 （1） 高分子鏈的近程結構：是本書研究的重點之一，由于單體的化學結構與小分子相似，大小尺寸為0.1nm數量級，因此適用于小分子分析的一些方法大多也適用于高分子結構單元的分析。由于某些分析儀器只能分析氣體，而高分子無氣態，因此要將高分子熱解后再對產物進行分離與分析，從而推測原來聚合物的化學結構。 （2） 高分子鏈的遠程結構：其中分子尺寸的測定多采用依數性方法和黏度法，比較簡單，并在高分子物理及其實驗中已多有介紹，本書只介紹凝膠滲透色譜法的應用。 2. 聚合物凝聚態結構的測定 由于聚合物材料的使用性能取決于其凝聚態結構，并且這類所謂高級結構為高分子所特有，因而是本書介紹的重點。 3. 聚合物的力學狀態和熱轉變溫度 由于聚合物材料的宏觀物理性質幾乎都是由此決定的，對其研究可了解材料內部的分子運動，揭示聚合物微觀結構與宏觀性能之間的關系。 4. 聚合物動態結構分析 對于高分子的鏈結構與凝聚態結構的研究，只是測定高分子材料在原有條件下的靜態結構，而在生產實際中，結構往往隨著過程的進行而不斷發生變化，因此研究在特定外界條件下聚合物結構的動態變化過程，將具有更為重要的理論與實際意義，如對聚合、固化、老化、成型和大分子反應過程中不同階段樣品結構進行分析，探討其變化機理，掌握變化規律。且隨著現代儀器分析方法的發展，測定速度和靈敏度的提高，使連續原位（在線）分析成為可能，如在加熱與拉伸過程中結構變化過程的測定，將為了解高分子反應與結構之間的關系提供強有力的手段。 第二節 聚合物結構分析的常用儀器 結構分析所涉及的方法很多，但大多具有如圖1-2所示的儀器結構。 圖1-2 常用結構分析儀器主要組成示意圖 由激發源發出的輸入信號——各種電磁波或其他粒子——與被測樣品作用，發生吸收、發射、散射及干涉等現象，產生輸出信號，通常較弱，經檢測器檢測后，經放大器進一步放大，以提高檢測靈敏度，由記錄器記錄。大多數儀器還要由控制器控制激發源與檢測器。現代化的儀器還都配備計算機，用來輸入操作參數、控制儀器、記錄數據，經處理后的數據輸出到外存或打印設備。一般記錄譜圖的橫坐標通過適當的函數關系和用于定性的物理量同步，而縱坐標則記錄了檢測裝置輸出的信號強弱，以表示所涉及物理量大小的定量數值。常用的高聚物結構分析儀器，按其所用的激發能源和原理，大致可分為以下6類。 一、電磁波譜法 主要通過各種波長的電磁波和被研究物質的相互作用，引起物質的某一個物理量的變化而進行。常見的電磁波譜法原理示于表1-1，主要用來表征聚合物的化學結構。 二、熱分析 熱分析是在程控溫度條件下，測量物質的物理性質與溫度關系的一組技術。常見的熱分析法原理見表1-2，主要用來測定聚合物的熱轉變溫度、力學狀態及熱降解。 三、色譜法 色譜法是利用在互不相溶的兩相中組分間分配有差異，經反復多次分配而將混合物進行分離和分析的物理化學方法。聚合物分析中常見的色譜法原理列于表1-3，主要用來分離分析單體或大分子裂解產物。
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