01 / 導讀
導讀
引用
Young, R. J., & Lovell, P. A. (2011). Introduction to Polymers (3rd ed.). CRC Press.
章節概要
全書分為四部分、25 章，共 688 頁：第一部分為 Concepts, Nomenclature and Synthesis of Polymers（高分子的概念、命名與合成，第 1–9 章）；第二部分為 Characterization of Polymers（高分子的表徵，第 10–15 章）；第三部分為 Phase Structure and Morphology of Bulk Polymers（本體高分子的相結構與形態，第 16–18 章）；第四部分為 Properties of Bulk Polymers（本體高分子的性質，第 19–25 章）。出版社的目錄給出章名及各節標題，但沒有章號（此處章號按目錄順序編排）。每章末尾有習題和延伸閱讀，書末附有習題答案。
第 1–2 章：Concepts and Nomenclature（概念與命名）；Principles of Polymerization（聚合反應原理）
開篇一章講高分子科學與高分子工業的起源、基本定義與命名，以及莫耳質量與聚合度。第 2 章對聚合反應分類，說明單體官能度與高分子骨架結構的關係，並介紹官能團等反應性原理。
第 3–5 章：Step Polymerization（逐步聚合）；Radical Polymerization（自由基聚合）；Ionic Polymerization（離子聚合）
逐步聚合分線型和非線型兩種形式討論。自由基聚合涵蓋例行自由基聚合的化學與動力學、聚合製程、可逆失活（「活性」）自由基聚合以及非線型自由基聚合。離子聚合涵蓋陽離子聚合、陰離子聚合和基團轉移聚合。
第 6–9 章：Stereochemistry and Coordination Polymerization（立體化學與配位聚合）；Ring-Opening Polymerization（開環聚合）；Specialized Methods of Polymer Synthesis（高分子合成的特殊方法）；Copolymerization（共聚合）
第 6 章討論立體規則度（立構規整性）、由共軛二烯得到的高分子中的幾何異構，以及 Ziegler–Natta 與茂金屬催化劑。第 7 章涵蓋陽離子、陰離子、自由基和易位（複分解）開環路線。第 8 章彙集固態拓撲化學聚合、氧化偶聯、難溶高分子的前體路線和超分子聚合。第 9 章討論逐步共聚和鏈式共聚，以及嵌段和接枝共聚物的合成。
第 10–13 章：Theoretical Description of Polymers in Solution（溶液中高分子的理論描述）；Number-Average Molar Mass（數均莫耳質量）；Scattering Methods（散射方法）；Frictional Properties of Polymers in Solution（溶液中高分子的摩擦性質）
先講高分子的溶液熱力學和鏈尺寸，然後是測定莫耳質量的各種方法：膜滲透壓和蒸氣壓滲透壓法、沸點升高和冰點降低法、端基分析、靜態和動態光散射、小角 X 射線和中子散射、黏度法和超速離心。
第 14–15 章：Molar Mass Distribution（莫耳質量分布）；Chemical Composition and Molecular Microstructure（化學組成與分子微觀結構）
第 14 章涵蓋分級、凝膠滲透層析、場流分級和質譜。第 15 章先介紹光譜學，然後講紫外–可見、紅外、拉曼、核磁共振和質譜如何用於確定組成和微觀結構。
第 16–18 章：The Amorphous State（非晶態）；The Crystalline State（結晶態）；Multicomponent Polymer Systems（多組成高分子系統）
非晶態一章涵蓋玻璃轉移、控制玻璃轉移的因素以及大分子動力學。結晶態一章涵蓋晶體結構的測定、單晶、半結晶和液晶高分子、缺陷、結晶和熔融。多組成系統涵蓋高分子摻合物和嵌段共聚物。
第 19–21 章：Elastic Deformation（彈性形變）；Viscoelasticity（黏彈性）；Elastomers（彈性體）
彈性形變引向黏彈性（力學模型、Boltzmann 疊加原理、動態力學測試、時溫疊加、纏結、非線性行為）和彈性體（橡膠彈性的熱力學與統計理論以及應力–應變行為）。
第 22–25 章：Yield and Crazing（屈服與銀紋）；Fracture and Toughening（斷裂與增韌）；Polymer Composites（高分子複合材料）；Electrical Properties（電學性質）
最後幾章涵蓋屈服判據和銀紋、斷裂力學和增韌高分子、複合材料（基體、增強體、奈米複合材料）以及電學性質（介電性質、導電、高分子電子學）。
核心概念
第一部分：合成（第 1–9 章）
- 莫耳質量與聚合度：描述高分子大小的量（第 1 章）。
- 等反應性原理：官能團的反應性不隨分子大小而變的假定（第 2 章）。
- 逐步、自由基、離子與配位聚合：主要的聚合機理（第 3–6 章）。
- 共聚合：逐步和鏈式的共聚路線，包括嵌段和接枝類型（第 9 章）。
第二部分：表徵（第 10–15 章）
- 數均莫耳質量：透過滲透壓法、端基分析及相關方法測定（第 11 章）。
- 莫耳質量分布：分級與凝膠滲透層析（第 14 章）。
- 光散射與 X 射線/中子散射：透過散射獲得分子性質（第 12 章）。
- 光譜學：由紫外–可見、紅外、拉曼、核磁共振和質譜確定組成與微觀結構（第 15 章）。
第三、四部分：結構與性質（第 16–25 章）
- 玻璃轉移與結晶性：非晶態與結晶態的主要特徵（第 16–17 章）。
- 黏彈性：與時間和溫度相關的力學行為（第 20 章）。
- 彈性體形變：橡膠彈性的熱力學與統計理論（第 21 章）。
- 屈服、銀紋與斷裂：高分子的破壞（第 22–23 章）。
評析
優點
- 從分子到材料的完整脈絡。 四個部分依次講高分子的合成、表徵、相結構和本體性質；出版社說，第三版經過重新編排，為當代高分子科學的教與學提供了連貫的平臺。
- 目錄中包含當代專題。 出版社在第三版的新增內容中著重提到可逆失活自由基聚合、樹枝狀高分子、超分支高分子和嵌段共聚物、擴散與場流分級、多組成系統、奈米複合材料以及電學性質。
- 自成系統，推導完整。 據出版社介紹，本書基本自成系統，大部分公式都有完整推導，並在各章之間相互參照。每章都有延伸閱讀清單和習題，尤其是數值計算習題。
- 同時被評為大學部和入門級研究生教材。 出版社引用的一篇評論（Chemistry World，2012 年）稱第二版是某門大學二年級課程的推薦教材，評論者表示會向該課程以及一門關於高階高分子合成的四年級碩士課程推薦第三版，並推薦它作為面向缺少高分子經驗的研究生的入門教材。
局限
- 篇幅長，偏定量。 全書 688 頁、25 章，大部分公式在正文中推導，還有關於 Boltzmann 疊加原理和彈性體形變統計理論之類的內容，因此超出單一課程的覆蓋範圍，讀者需要熟悉物理化學和數學。
- 沒有關於加工、降解或回收的章節。 各章標題和節標題都沒有涉及高分子加工、降解或回收，也沒有專門講天然高分子的章節，對這些方向有興趣的讀者需要其他資料。
- 版本的年代。 第三版出版於 2011 年；此後高分子合成、表徵和材料方面的新進展不在目錄之內。
在課程中的定位
Young 和 Lovell 的書是對高分子的物理性、定量性的論述：第三、四部分共 25 章中的 10 章，講本體高分子的結構與性質。Carraher 的 Introduction to Polymer Chemistry 被描述為一本入門教材，講高分子如何製備、結構與大小如何測量，以及化學如何轉化為塑膠、纖維、橡膠和天然大分子的性質，並配有應用、案例研究和練習；它是更平緩的第一門課程，可作為讀 Young 和 Lovell 之前的良好準備。Allcock 的 Introduction to Materials Chemistry 把高分子放在陶瓷、金屬和半導體之中，適合想先了解這一更廣的材料背景的讀者。
更專門的閱讀方面，West 的 Solid State Chemistry and its Applications 講無機固體的結構與性質，是 Young 和 Lovell 所講高分子固體的無機對應；Müller 的 Crystal Structure Refinement 是根據衍射資料精修分子晶體結構的實用指南，比第 17 章中關於晶體結構測定的那一節更加專門。
如何使用本書
本書面向二年級及以上的化學與材料專業學生，以及剛接觸高分子的研究生。讀者應當熟悉有機反應機理和基礎熱力學；出版社指出，聚合機理以電子轉移的方式表示，書中的公式也有推導。
一個實用的安排：
- 核心： 第一部分的第 1–5 章和第 9 章，講概念、逐步聚合、自由基聚合、離子聚合與共聚物；然後是第 11、14、15 章，講莫耳質量與光譜；再是第 16、17、19、20 章，講玻璃轉移、結晶性、彈性和黏彈性。
- 後續或選讀： 其餘的合成各章（6–8）、溶液理論與散射（10、12、13）、多組成系統（18），以及彈性體、屈服與斷裂、複合材料和電學性質（21–25）。
- 高階合成課程： 出版社為第一部分列出的新內容，例如可逆失活自由基聚合（第 4 章）和自由基開環聚合（第 7 章）。
做每章後面的數值習題，並與書末的答案核對；利用延伸閱讀清單進一步深入。