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商品簡介
作者簡介
名人/編輯推薦
序
目次
書摘/試閱
商品簡介
本書對高分子工程的基本科學知識進行了深入淺出的論述，并對實驗室的成果如何應用于工業化制備中的關鍵技術問題作了系統、全面的介紹。主要內容包括：聚合反應工程中聚合反應器的“三傳”、“一反”［聚合反應器內質量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞和聚合反應動力學（擴散控制、動力學控制）］和聚合反應器放大(聚合反應器結構與設計)；聚烯烴工業實施；高分子成型加工的主要方法與基本原理；以聚對亞苯基苯并二?唑纖維為例，從實驗室單體合成、聚合物制備到規模化生產時聚合反應器設計、纖維制備等。
本書可為從事高分子工程研究和生產的科研人員和工程技術人員提供有價值的參考，也可用作高等院校和科研院所高分子科學與材料專業研究生、高年級本科生的教學用書。
作者簡介
范星河，北京大學化學院高分子科學與工程系，教授，從事高分子化學及功能高分子材料研究近30余年。講授北京大學化學院研究生課程“高分子工程基礎”10余年。已完成和正在承擔國家科技部973和863項目、教育部科技重點項目、國家基金委重點項目和面上項目多項。在國際期刊上發表論文80余篇。
名人/編輯推薦
本書對高分子工程的基本科學問題進行了深入淺出的論述，并對實驗室的成果如何應用于工業化制備中的關鍵技術問題作了系統、全面的介紹。主要內容包括：聚合反應工程中聚合反應器的“三傳”、“一反”（聚合反應器內質量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞和聚合反應動力學［擴散控制、動力學控制］）和聚合反應器放大（聚合反應器結構與設計）；聚烯烴工業實施；高分子成型加工的主要方法與基本原理；以聚對苯撐苯并雙噁唑纖維為例，從實驗室單體合成、聚合物制備到規模化生產時聚合反應器設計、纖維制備等。
序
現代社會與人們生活離不開高分子合成材料。實現高分子材料規模化制備的基礎是高分子工程。高分子工程是一門將學術和生產實踐緊緊聯系在一起的學科。無論從科研工作的開展，還是從畢業后從事管理、教學和研究工作等，都需要理科類化學專業的研究生了解和掌握高分子工程知識。目前有很多關于高分子工程方面分不同專業的教科書和參考書，這些書籍編寫得很細致，非常適合工科類的研究生和高年級本科生。但是，對于理科類研究生和高年級本科生來說由于時間等因素其內容略顯繁重。
北京大學化學與分子工程學院多年來一直對研究生開設了“高分子工程基礎”的選修課程，希望研究生在一學期的時間內，利用有限的時間了解和掌握高分子工程的基本概念。
范星河教授長期教授研究生的高分子工程課程并一直開展高水平的高分子科學研究。本書是范星河教授集自己多年的教學經驗，結合相關教材精華編寫，在理論和實踐、繼承和創新等方面做得比較好，具有理論與實踐結合緊密的特色。
本書是為高等學校理科類化學專業研究生編寫，也適用于高年級本科生和其他與高分子相關專業的學生。本書的內容涉及面較寬，闡述深入淺出，便于自學，也可以供廣大科技工作者閱讀和參考，是一本既有較好理論，又緊密聯系實際、生產應用，值得一讀的好書。通過本課程教學，希望進一步提高理科類研究人員與工程技術人員相互配合的能力，以及將高分子工程學的有關知識用于提高理科類研究人員的科研工作的能力，特別是在科研的選題、研究方案制訂等方面建立起高分子工程技術中的基本觀點和方法。期望該書的出版可以助諸多理科類化學專業的研究生和高年級本科生一臂之力。
中國科學院院士、北京大學教授2013年8月8日
北京大學化學與分子工程學院多年來一直對研究生開設了“高分子工程基礎”的選修課程，希望研究生在一學期的時間內，利用有限的時間了解和掌握高分子工程的基本概念。
范星河教授長期教授研究生的高分子工程課程并一直開展高水平的高分子科學研究。本書是范星河教授集自己多年的教學經驗，結合相關教材精華編寫，在理論和實踐、繼承和創新等方面做得比較好，具有理論與實踐結合緊密的特色。
本書是為高等學校理科類化學專業研究生編寫，也適用于高年級本科生和其他與高分子相關專業的學生。本書的內容涉及面較寬，闡述深入淺出，便于自學，也可以供廣大科技工作者閱讀和參考，是一本既有較好理論，又緊密聯系實際、生產應用，值得一讀的好書。通過本課程教學，希望進一步提高理科類研究人員與工程技術人員相互配合的能力，以及將高分子工程學的有關知識用于提高理科類研究人員的科研工作的能力，特別是在科研的選題、研究方案制訂等方面建立起高分子工程技術中的基本觀點和方法。期望該書的出版可以助諸多理科類化學專業的研究生和高年級本科生一臂之力。
中國科學院院士、北京大學教授2013年8月8日
目次
緒論高分子工程基礎概論
0.1高分子工程歷史和發展
0.2高分子工程及其工業現狀
0.2.1什么是高分子工程
0.2.2高分子工程現狀
0.2.3大學高分子系案例
0.2.4高分子工程發展史
0.3高分子工程研究課題
0.3.1高分子反應領域主要研究工作
0.3.2高分子成型加工主要研究工作
0.3.3高分子工程可持續發展方向主要研究工作
參考文獻
第1章高分子工程概論
1.1聚合反應工程基礎
1.2化學反應動力學
1.2.1化學反應分類
1.2.2反應速率
1.2.3均相反應動力學
1.3化工流變學基礎
1.3.1牛頓黏性定律
1.3.2非牛頓流體的分類
1.3.3非牛頓流體流變特性
1.3.4非牛頓流體表觀黏度
1.4聚合物流變學
1.4.1聚合物流變學基礎
1.4.2影響聚合物流體剪切黏性因素
1.4.3懸浮液流變特性
1.4.4非牛頓流體流變性測量
參考文獻
第2章聚合反應基礎
2.1聚合反應基礎
2.2聚合反應動力學
2.3聚合反應速率工程分析
2.3.1活性鏈總濃度（P*）與聚合反應機理一
2.3.2平均聚合度Pn與反應機理
2.3.3聚合度及聚合度分布表示法
2.3.4聚合度分布函數
2.3.5連鎖聚合反應平均聚合度及聚合度分布
2.3.6間歇操作（或連續平推流操作）時聚合度和聚合度分布
2.3.7單釜全混流連續操作時聚合度和聚合度分布
2.3.8多級全混流連續操作時聚合度和聚合度分布
2.3.9縮聚反應聚合度和聚合度分布
2.4黏度對聚合反應影響
2.5均相自由基共聚
2.5.1間歇共聚操作
2.5.2半間歇共聚操作
2.5.3連續共聚操作
2.6縮聚反應
2.7非均相聚合反應
2.7.1間歇乳液聚合
2.7.2連續乳液聚合
2.8流動與混合對聚合分布影響
2.8.1返混影響
2.8.2混合尺寸影響
2.8.3聚合度與聚合度分布調控
2.8.4粒徑及粒徑分布調控
2.9聚合反應技術學科發展
參考文獻
第3章聚合釜—流動與混合
3.1概論
3.2聚合釜概述
3.3聚合釜內流體流動狀況
3.4擋板與導流筒
3.5攪拌器類型和選用
3.5.1攪拌器類型
3.5.2攪拌器選用
3.6聚合釜攪拌功率計算
3.6.1均相流體攪拌功率計算
3.6.2非均相流體攪拌功率計算
3.6.3非牛頓流體攪拌功率計算
3.7攪拌器流動特性和轉速
3.7.1攪拌轉速確定
3.7.2顆粒懸浮類型攪拌器轉速確定
3.7.3攪拌釜內物料混合原理
3.7.4攪拌聚合釜內物料混合機理
3.8攪拌器混合特性
3.8.1無量綱混合時間數
3.8.2無量綱混合時間數與雷諾數
3.9攪拌釜內液—液分散與合并
3.9.1分散
3.9.2合并
3.9.3分散與合并統一
3.9.4聚合物顆粒特性表示方法
3.9.5攪拌對粒徑及粒徑分布影響
參考文獻
第4章聚合釜—傳熱
4.1攪拌聚合釜傳熱方式
4.2攪拌聚合釜工程分析與傳熱計算
4.2.1均相液體的傳熱
4.2.2非均相體系傳熱
4.2.3非牛頓流體的傳熱
4.2.4攪拌聚合釜總傳熱
4.3攪拌聚合釜熱穩定性
4.3.1熱穩定性和參數靈敏性
4.3.2全混流攪拌反應器多態
4.3.3全混攪拌釜定常態熱穩定性判據
參考文獻
第5章聚合釜—傳質
5.1流體在管中流動模型
5.2帶死角和短路理想混合模型
5.3停留時間分布
5.4分散體系傳質
5.5擴散模型
參考文獻
第6章聚合釜—放大技術
6.1放大技術基礎
6.2攪拌聚合釜傳熱放大
6.2.1攪拌傳熱釜按動力相似放大
6.2.2攪拌傳熱釜按葉端速度相等放大
6.2.3攪拌傳熱釜按給熱系數相等放大
6.2.4攪拌傳熱釜按單位體積輸入攪拌功相等放大
6.2.5攪拌傳熱釜按單位體積傳熱速率不變放大
6.2.6攪拌傳熱釜按總傳熱系數K放大
6.3攪拌聚合釜攪拌放大
6.3.1均—相液體間混合
6.3.2傳熱為主攪拌釜放大
6.4非幾何相似放大
6.5數學模擬放大
6.6放大準則確定
6.6.1按幾何相似論確定放大準則
6.6.2按非幾何相似理論確定放大準則
6.7非相均體系放大
參考文獻
……
第7章聚合過程及聚合反應釜
第8章聚烯烴工業實施
第9章聚合物成型加工與原理
第10章合成纖維
第11章從實驗室研究到工業化生產
0.1高分子工程歷史和發展
0.2高分子工程及其工業現狀
0.2.1什么是高分子工程
0.2.2高分子工程現狀
0.2.3大學高分子系案例
0.2.4高分子工程發展史
0.3高分子工程研究課題
0.3.1高分子反應領域主要研究工作
0.3.2高分子成型加工主要研究工作
0.3.3高分子工程可持續發展方向主要研究工作
參考文獻
第1章高分子工程概論
1.1聚合反應工程基礎
1.2化學反應動力學
1.2.1化學反應分類
1.2.2反應速率
1.2.3均相反應動力學
1.3化工流變學基礎
1.3.1牛頓黏性定律
1.3.2非牛頓流體的分類
1.3.3非牛頓流體流變特性
1.3.4非牛頓流體表觀黏度
1.4聚合物流變學
1.4.1聚合物流變學基礎
1.4.2影響聚合物流體剪切黏性因素
1.4.3懸浮液流變特性
1.4.4非牛頓流體流變性測量
參考文獻
第2章聚合反應基礎
2.1聚合反應基礎
2.2聚合反應動力學
2.3聚合反應速率工程分析
2.3.1活性鏈總濃度（P*）與聚合反應機理一
2.3.2平均聚合度Pn與反應機理
2.3.3聚合度及聚合度分布表示法
2.3.4聚合度分布函數
2.3.5連鎖聚合反應平均聚合度及聚合度分布
2.3.6間歇操作（或連續平推流操作）時聚合度和聚合度分布
2.3.7單釜全混流連續操作時聚合度和聚合度分布
2.3.8多級全混流連續操作時聚合度和聚合度分布
2.3.9縮聚反應聚合度和聚合度分布
2.4黏度對聚合反應影響
2.5均相自由基共聚
2.5.1間歇共聚操作
2.5.2半間歇共聚操作
2.5.3連續共聚操作
2.6縮聚反應
2.7非均相聚合反應
2.7.1間歇乳液聚合
2.7.2連續乳液聚合
2.8流動與混合對聚合分布影響
2.8.1返混影響
2.8.2混合尺寸影響
2.8.3聚合度與聚合度分布調控
2.8.4粒徑及粒徑分布調控
2.9聚合反應技術學科發展
參考文獻
第3章聚合釜—流動與混合
3.1概論
3.2聚合釜概述
3.3聚合釜內流體流動狀況
3.4擋板與導流筒
3.5攪拌器類型和選用
3.5.1攪拌器類型
3.5.2攪拌器選用
3.6聚合釜攪拌功率計算
3.6.1均相流體攪拌功率計算
3.6.2非均相流體攪拌功率計算
3.6.3非牛頓流體攪拌功率計算
3.7攪拌器流動特性和轉速
3.7.1攪拌轉速確定
3.7.2顆粒懸浮類型攪拌器轉速確定
3.7.3攪拌釜內物料混合原理
3.7.4攪拌聚合釜內物料混合機理
3.8攪拌器混合特性
3.8.1無量綱混合時間數
3.8.2無量綱混合時間數與雷諾數
3.9攪拌釜內液—液分散與合并
3.9.1分散
3.9.2合并
3.9.3分散與合并統一
3.9.4聚合物顆粒特性表示方法
3.9.5攪拌對粒徑及粒徑分布影響
參考文獻
第4章聚合釜—傳熱
4.1攪拌聚合釜傳熱方式
4.2攪拌聚合釜工程分析與傳熱計算
4.2.1均相液體的傳熱
4.2.2非均相體系傳熱
4.2.3非牛頓流體的傳熱
4.2.4攪拌聚合釜總傳熱
4.3攪拌聚合釜熱穩定性
4.3.1熱穩定性和參數靈敏性
4.3.2全混流攪拌反應器多態
4.3.3全混攪拌釜定常態熱穩定性判據
參考文獻
第5章聚合釜—傳質
5.1流體在管中流動模型
5.2帶死角和短路理想混合模型
5.3停留時間分布
5.4分散體系傳質
5.5擴散模型
參考文獻
第6章聚合釜—放大技術
6.1放大技術基礎
6.2攪拌聚合釜傳熱放大
6.2.1攪拌傳熱釜按動力相似放大
6.2.2攪拌傳熱釜按葉端速度相等放大
6.2.3攪拌傳熱釜按給熱系數相等放大
6.2.4攪拌傳熱釜按單位體積輸入攪拌功相等放大
6.2.5攪拌傳熱釜按單位體積傳熱速率不變放大
6.2.6攪拌傳熱釜按總傳熱系數K放大
6.3攪拌聚合釜攪拌放大
6.3.1均—相液體間混合
6.3.2傳熱為主攪拌釜放大
6.4非幾何相似放大
6.5數學模擬放大
6.6放大準則確定
6.6.1按幾何相似論確定放大準則
6.6.2按非幾何相似理論確定放大準則
6.7非相均體系放大
參考文獻
……
第7章聚合過程及聚合反應釜
第8章聚烯烴工業實施
第9章聚合物成型加工與原理
第10章合成纖維
第11章從實驗室研究到工業化生產
書摘/試閱
從聚合反應動力學來看，聚合反應主要有兩大類，一是鏈式聚合反應，如烯類單體的加成聚合，簡稱加聚；二是逐步聚合反應，如雙官能團的二元酸與二元胺間的縮合聚合，簡稱縮聚。根據單體和反應類別的不同，還有一大類聚合反應是開環聚合，主要是雜環的開環聚合。
鏈式聚合與逐步聚合的主要區別如下。
（1）單體的消失（用轉化率%表示）與聚合時間的關系在逐步聚合反應中，所有單體的不同官能團之間都能進行反應，因此單體很快消失，此時的轉化率要用單體官能團的反應程度p來表示，它們之間的關系為轉化率（%）=100p。在鏈式聚合反應中，單體是逐漸消失的。
（2）聚合物的平均聚合度與轉化率的關系在鏈式聚合反應中平均聚合度與轉化率基本上沒有依賴關系。在逐步聚合反應中，轉化率<80%時只形成低聚物；只有轉化率>98%時才能形成高聚物。沒有鏈終止和鏈轉移的負離子聚合能形成活性高分子鏈，此時平均聚合度隨轉化率的增加而增大。
（3）從反應熱及活化能比較看鏈式聚合反應的反應熱較大，在20～30kcal／mol之間（1cal=4.2J）；鏈式聚合反應的鏈增長活化能很小，在5kcal／mol左右，只要引發劑產生自由基，鏈增長即迅速進行。在逐步聚合反應（如聚酰胺和聚酯）中，反應熱只有5kcal／mol左右，在一般溫度下是可逆反應，化學平衡既依賴于溫度，又依賴于小分子副產物的濃度；逐步聚合反應的鏈增長活化能在15kcal／mol左右，聚合必須在高溫下進行，且采用催化劑以降低反應溫度，并在高真空下盡量除去小分子副產物。
開環聚合從聚合反應動力學來說，它們大部分屬于離子型鏈式聚合反應，也有些是逐步聚合反應，如己內酰胺用金屬鈉開環聚合基本上屬于前者，用稀酸為催化劑開環聚合則屬于后者。因此，不能只以單體結構本身來決定它的聚合反應類型，還必須根據單體和反應條件來判斷。
聚合反應主要在聚合反應器中進行，因此聚合反應器的類型在聚合反應中起著舉足輕重的作用，這就決定了聚合反應工程的重要性。在聚合反應中所使用的聚合反應器，無論從形狀、大小和操作狀況來看，是多種多樣、十分復雜的。聚合反應器按物料的相態分類：均相反應器（氣相反應器、液相反應器）和非均相反應器（氣—液、氣—固、液—液、液—固、氣—液—固相反應器）。
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