高分子材料设计与应用

高分子材料是材料家族中的一个重要成员，它的品种繁多、性能差别很大，能适应各种不同用途对材料的需求。然而，正是由于高分子材料品种和性能的多样性，及其性能对使用环境有很强的选择性，它一方面给工程应用提供了很多可用的材料选择，另一方面也给材料的使用和选择提出了更高的要求。正确、恰当地使用高分子材料、充分发挥其固有的优异性能，避免其性能上的某些缺陷，是工程设计中面临的一个越来越突出的重要课题。从学科的内涵来看，组成与结构、制备与加工、性质及使用效能(应用)是材料科学与工程的四个基本要素，而应用是所有要素的集中体现。从社会的需求来看，近十年来，我国设置本科高分子材料与工程专业的学校数量和招生人数均大幅增加，而毕业生中从事高分子材料应用相关领域的人数在50％以上。因此，为高分子材料与工程专业的本科生开设一门高分子设计与应用方面的专业课程，并编写与之配套的教材。从材料科学与工程的基本原理出发，围绕高分子材料的应用，按照材料使用环境的要求，系统讲述材料设计和应用的基本原理，以及材料评价和选材的基本原则，使本专业的学生熟悉和掌握高分子材料的主要品种、应用形式和应用领域，是十分必要的。 四川大学是国内早设置本科高分子材料专业的高校之一。顺应材料学科和专业的历史发展潮流，于1988年在国内本科高分子材料专业中率先开设了高分子材料导论》课程，并编写了相应的讲义。在讲述材料科学与工程基本原理的同时，从应用出发介绍高分子材料的主要品种和选材原则。在此基础上，于1999年正式开设了《高分子材料设计与应用》课程，并编写了相应的讲义。经过十余年的教学实践和改革，逐渐形成了本课程和教材的特色。本教材共由三章组成。章从材料科学与工程和材料经济学的概念出发，围绕材料及其制品的应用环境(功能和工作条件)的要求，讲述材料的使用性能—加工性—组成和结构—宏观性能指标—失效(可靠性)—经济性之间关系的基本原理，讲述材料设计和选用的基本原则，材料的科研和管理等内容。使学生掌握材料设计和应用的基本理论。第二章从聚合物的结构、性质和应用形式出发，按照塑料、橡胶、化学纤维、涂料和胶黏剂、聚合物基复合材料进行分类，讲述主要聚合物品种的制备方法、结构特点、成型加工方法、宏观性能和主要应用领域。使学生全面了解各类高分子材料的基本特性，为高分子材料的设计和选用奠定基础。第三章从高分子材料的工程应用实际出发，按照日用塑料、结构材料、电绝缘材料、防腐蚀材料(防护材料)、摩擦材料、建筑材料、包装材料、阻尼材料、光学材料、光电磁功能材料、生物医用材料、化学功能材料、汽车用高分子材料等领域进行分类，讲授高分子材料的应用特点、使用环境对材料性能和成型工艺的要求，比较不同领域中常用的聚合物品种。通过典型的实例分析，使学生在理论与实际相结合的基础上，进一步掌握高分子材料设计和选用的基本原则和方法。 本教材在1999年顾宜、王文云、谢美丽、樊渝江和欧阳庆等人编写的《高分子材料设计与应用》讲义的基础上，经过十余年的教学实践，不断修改、不断完善。在教材的内容上，引入了高分子材料发展中的新品种、新原理、新方法；在教材的组织上力求做到系统性、科学性、新颖性和可读性，注重选材实例和案例分析，为学生提供了解决实际问题的样板。本教材由顾宜教授提出编写大纲，李瑞海教授组织实施。顾宜教授编写第1章和第3章31、33、39、310节，李瑞海教授编写第2章21节和第3章32、314节，刘向阳教授编写第2章25节和第3章34、35、36节，孙树东副教授编写第2章22节和第3章311、313节，谢兴益副教授编写第2章24节和第3章312节，姜猛进博士编写第2章23节和第3章37、38节。 本教材虽然经过了一定时期的教学实践，但内容上讲仍然是一个新的体系，尚未能将材料科学与工程和材料经济学的基本原理很好地融入到设计和选材的过程中。另外，本教材内容涉及的知识领域非常广泛，鉴于我们的学识水平和知识面的局限，教材中难免有疏漏之处，诚望广大读者批评指正。 编者 2011年3月

全书共分3章：材料设计和应用的基本原理；高分子材料的主要品种；高分子材料的选用。围绕高分子材料的应用。全面介绍主要聚合物品种的制备方法、结构特点、成型加工方法、宏观性能和应用领域；并从材料科学与工程和材料经济学的基本原理出发，按照材料在不同使用环境下的性能要求，结合典型实例分析，系统讲述高分子材料设计和应用的基本原理，以及材料评价和选材的基本原则和方法。 本书供高分子材料类专业本科学生使用，同时可供研究生、教师和工程技术人员阅读参考，也可供材料类其他专业的学生选读。

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第1章材料设计和应用的基本原理 11材料设计的基本要素 111概述 112材料的判据与问题 12材料的失效与可靠性设计 121产品的可靠性 122材料的失效 123可靠性设计 13材料经济 131材料经济学 132材料的循环与材料经济 133材料的管理 14材料的选用 141选用问题 142性能选材法 143成本选材法 15材料的科研 参考文献 第2章高分子材料的主要品种 21塑料 211塑料概述 212热塑性塑料 213热固性塑料 22橡胶 221橡胶概述 222天然橡胶 223通用合成橡胶 224特种橡胶 225热塑性弹性体 23化学纤维 231化学纤维概述 232人造纤维 233合成纤维 24涂料与黏合剂 241黏合理论与黏合剂的组成 242胶黏剂的主要类型 243涂料的组成和配方原理 244涂料的主要品种 25聚合物基复合材料 251聚合物基复合材料概述 252聚合物基复合材料的类型 253复合材料成型加工方法 254纤维增强聚合物基复合材料的常见品种 参考文献 第3章高分子材料的选用 31材料设计与应用的基本过程 311功能设计 312材料选择 313结构设计 314尺寸设计 315模型 316试生产及定型 32日用塑料 321日用塑料的特性 322选材及应用实例 33高分子结构材料 331受力环境分析与初步选材 332设计 333应用实例 34高分子电绝缘材料 341电气绝缘环境分析及材料选用 342应用实例 35高分子防腐蚀材料 351全塑结构与加强结构及材料选用 352衬里结构及其材料选用 353涂层 36高分子摩擦材料 361摩擦环境的分析与材料选用 362应用实例 37高分子建筑材料 371高分子建筑材料简介 372选材实例 38高分子包装材料 381高分子包装材料的选用要点 382常用高分子包装材料 383选材实例 39高分子阻尼材料 391阻尼特性 392阻尼材料选用 310高分子光学材料 3101高分子材料的光学特性 3102高分子光学材料的应用 311光电磁功能高分子材料 3111概述 3112压电塑料 3113热电塑料 3114磁性塑料 3115光功能高分子材料 3116导电高分子材料 312高分子生物医用材料 3121高分子生物材料概述 3122医用对高分子材料的要求 3123高分子生物材料的应用范围及材料选用 313化学功能高分子材料 3131离子交换树脂 3132高分子催化剂 3133高吸水性树脂 314汽车用高分子材料 3141汽车外饰件 3142汽车油箱 3143进气歧管 3144汽车内饰件 参考文献

全书共分3章：材料设计和应用的基本原理；高分子材料的主要品种；高分子材料的选用。围绕高分子材料的应用。全面介绍主要聚合物品种的制备方法、结构特点、成型加工方法、宏观性能和应用领域；并从材料科学与工程和材料经济学的基本原理出发，按照材料在不同使用环境下的性能要求，结合典型实例分析，系统讲述高分子材料设计和应用的基本原理，以及材料评价和选材的基本原则和方法。 本书供高分子材料类专业本科学生使用，同时可供研究生、教师和工程技术人员阅读参考，也可供材料类其他专业的学生选读。

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