01 / 導讀
導讀
引用
Carraher, C. E., Jr. (2017). Introduction to Polymer Chemistry (4th ed.). CRC Press.
章節概要
第4版約560頁，共16章，彩色印刷，最後附有題為「Structures of Common Polymers」（常見高分子的結構）的一節。出版社表示本書完整介紹天然、合成、無機與有機高分子，建立在大學部基礎課程之上，旨在符合美國化學會專業培育委員會（ACS CPT）對認證化學學位中巨分子內容的要求。根據出版社的說明，有機化學比重較高的章節放在前面，物理面向的內容放在後面；書中特色包括習題、學習摘要、名詞解釋與延伸閱讀建議，簡短的案例研究則把各項發展放回其歷史與社會脈絡中。L. W. Fine在CHOICE（2017年9月）的書評把全書順序描述為：先談命名與形態，再依序談天然高分子與合成高分子，方法、機構與性質測試貫穿全書。
第1章：高分子導論
開篇一章介紹這門學科；Fine的書評把命名列為最先談到的主題之一。
第2–3章：高分子結構（形態）；高分子的分子量
在談如何製備高分子之前，先談如何描述它們的兩章：高分子的結構與形態，以及高分子鏈的分子量。
第4章：天然高分子
天然巨分子被放在任何合成方法之前，這樣的安排並不常見，反映出本書的一個目標：說明同樣的原理適用於所有高分子類別。出版社的介紹將生物巨分子、生質材料與天然複合材料列為本書討論的對象。
第5–8章：逐步聚合（縮合聚合反應）；離子鏈鎖聚合與配位聚合（加成聚合）；自由基鏈鎖聚合（加成聚合）；共聚合
合成高分子化學的核心：逐步成長聚合、離子與配位鏈鎖成長聚合、自由基鏈鎖聚合以及共聚合。在這一版的順序中，離子聚合與配位聚合排在自由基聚合之前。
第9–10章：有機金屬高分子與類金屬高分子；無機高分子
兩章討論主鏈或側基中含有金屬、類金屬或其他無機元素的高分子。作者在這個領域有大量研究；出版社的作者簡介指出，他的研究合成了75個以上的新高分子家族。
第11章：高分子的反應
在既有高分子上進行的化學反應。
第12–13章：高分子的測試與光譜鑑定；流變學與物理測試
這門學科的分析與物理面向：用來鑑定高分子的光譜及其他測試，接著是流動行為與物理測試。出版社的介紹把鑑定與分析技術、能量吸收與熱傳導，以及物理與光學性質列為本書的主題。
第14–16章：添加劑；高分子原料與中間體的合成；高分子技術
最後幾章轉向實務：加入高分子中的添加劑、製造高分子所用單體與中間體的合成，以及高分子技術。出版社列出的材料包括彈性體、黏著劑、塗料、纖維、塑膠、摻合物、填縫劑、複合材料與陶瓷，並補充說明這一版處理了環境議題，包括生物可分解高分子、生質材料與較便宜的原料。
核心概念
第1–4章：描述高分子
- 形態：高分子鏈在固體中的排列，從有序的結晶區到無序的非晶區。
- 分子量分布：高分子含有長短不一的鏈，因此分子量以平均值表示。
- 天然高分子：如生物系統中的巨分子，以與合成高分子相同的原理來處理。
第5–8章：製備高分子
- 逐步成長（縮合）聚合：藉由官能基之間逐步反應使鏈成長，常伴隨小分子脫去。
- 鏈鎖成長（加成）聚合：單體相繼加到活性中心上使鏈成長，活性中心可以是離子、配位中心或自由基。
- 共聚合：兩種以上單體一起聚合，以結合各自的性質。
第9–11章：無機高分子與高分子反應
- 有機金屬高分子與無機高分子：鏈或側基中含有金屬或其他無機元素的巨分子。
- 高分子的反應：對既有高分子進行化學改質。
第12–16章：性質與實務
- 流變學：研究高分子如何流動與變形的學問。
- 添加劑：為改變加工性或性質而混入高分子的物質。
- 單體合成：生產高分子起始原料的工業途徑。
評析
優點
- 以合成為中心，化學內容詳實。 四章談聚合機構，另有章節談高分子的反應與單體合成，使本書具有扎實的化學核心；CHOICE的評論者認為書中的方法與機構「始終引人入勝」。
- 涵蓋的高分子範圍異常廣泛。 天然高分子、有機金屬高分子與無機高分子各有專章，入門高分子教科書中很少有這樣的安排。
- 學習輔助。 出版社列出的特色包括更新的習題、學習摘要、名詞解釋、延伸閱讀與案例研究。
- 書評正面。 CHOICE對這一版的書評將其評為「Essential」（必備），推薦給大學部低年級以上讀者、教師與專業人士，並稱讚其實際應用、主題多元與內容新穎。
局限
- 物理面向的高分子科學被壓縮。 鑑定、流變學與物理測試集中在接近書末的兩章；目錄中沒有單獨談高分子溶液、黏彈性或高分子固體力學行為的章節，而偏重材料的課程需要這些內容。
- 以有機化學為前提。 由於有機化學比重較高的章節放在前面，沒修過有機化學的讀者會覺得前面談機構的幾章較難。
- 範圍廣。 在約560頁中涵蓋天然、合成、無機與有機金屬高分子以及技術，必然有些主題只能簡略帶過，教師需要有所取捨。
在課程中的定位
在本課程書單中，Carraher是高分子化學教科書。Harry Allcock的 Introduction to Materials Chemistry 是對材料廣泛而定性的概覽，在眾多材料類別中為高分子安排了兩章；對想掌握材料全貌的學生而言，它是較好的起點，Carraher則是對高分子合成更深入的說明。Robert Young與Peter Lovell的 Introduction to Polymers 圍繞合成、鑑定、形態，以及作為固體的高分子之物理與力學性質來編排，與Carraher偏重化學的特點互補，是學習物理面向的自然輔助或後續讀物。
Anthony West的 Solid State Chemistry and its Applications 與Peter Müller的 Crystal Structure Refinement 談的是無機固體與晶體結構測定，與Carraher只在邊緣（無機高分子與陶瓷）有所重疊，高分子課程並不需要它們。
如何使用本書
出版社將本書定位為給已完成基礎化學課程的大學部學生使用，CHOICE則推薦給從大學部低年級到專業人士的讀者。由於談機構的章節出現得早，實際的準備是普通化學加上第一門有機化學課程。
一學期高分子化學課程的實用計畫：
- 核心： 第1–3章（導論、結構與形態、分子量），接著是談聚合的第5–8章。多數課程都圍繞這些章節展開。
- 鑑定與性質： 第12–13章；若課程偏重材料，可搭配Young與Lovell的書。
- 依興趣選讀： 生物與天然材料讀第4章；無機與有機金屬高分子讀第9–10章；高分子的反應讀第11章；添加劑、單體合成與工業實務讀第14–16章。
做習題前先用學習摘要與名詞解釋複習，並閱讀案例研究，了解出版社所強調的歷史與社會脈絡。正如標題所示，書末的「Structures of Common Polymers」一節是查找各章提到的高分子結構的地方。