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高分子合成材料學（第三版）

為了解決環氧樹脂快乾的問題，作者陳平，廖明義（主編） 這樣論述：

《高分子合成材料學》分為上、下兩篇。主要介紹具有重要應用價值的熱固性與熱塑性高分子合成材料。 上篇熱固性高分子合成材料主要介紹酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、聚氨酯樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂、有機矽樹脂等熱固性高分子合成材料的合成工藝原理、製造工藝、改性原則、結構與性能關係、成型加工及其應用。力求取材新穎，論述深入淺出，理論聯繫實際，提供很強的實用價值。 下篇熱塑性高分子合成材料系統地介紹了五大通用樹脂，即聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS樹脂，以及通用工程塑料聚醯胺、聚碳酸酯、PET和PBT。詳細介紹了這些合成樹脂的合成原理、生產工藝、結構與性能關係以及

加工與應用。所涉及的樹脂品種皆為已經工業化生產的品種，內容條理清晰，注重反應原理、結構與性能之間的理論關係，並以成熟、完備的生產技術為依據，適當地介紹了一些有工業化前景的相關內容。 本書可滿足高等工科學校高分子材料專業本科生和相關工程技術人員的學習、工作需要。 緒論1 0.1高分子合成材料的發展簡史1 0.2國內外發展現狀2 0.3高分子的定義、分類、特點、命名5 0.3.1定義5 0.3.2分類5 0.3.3特點6 0.3.4命名8 上篇熱固性高分子合成材料 第1章酚醛樹脂10 1.1酚醛樹脂的原材料11 1.1.1酚類11 1.1.2醛類12 1.2酚醛樹脂的生成反

應和結構13 1.2.1熱塑性酚醛樹脂的生成反應和分子結構13 1.2.2熱固性酚醛樹脂的生成反應和分子結構15 1.3酚醛樹脂的製造工藝18 1.3.1熱固性酚醛樹脂的製造工藝18 1.3.2熱塑性酚醛樹脂的製造工藝19 1.3.3影響酚醛反應的因素20 1.4酚醛樹脂的固化22 1.4.1熱固性酚醛樹脂的固化反應22 1.4.2熱塑性酚醛樹脂的固化反應26 1.5酚醛樹脂的基本性能28 1.5.1酚醛樹脂的熱性能及燒蝕性能28 1.5.2酚醛樹脂的阻燃性能和發煙性能29 1.5.3酚醛樹脂的耐輻射性31 1.6其他酚醛樹脂31 1.6.1間苯二酚樹脂31 1.6.2苯酚糠醛樹脂32 1.6

.3純油溶性酚醛樹脂33 1.7改性的酚醛樹脂33 1.7.1苯胺改性的酚醛樹脂33 1.7.2二甲苯樹脂改性的酚醛樹脂34 1.7.3苯酚改性的二苯醚樹脂35 1.7.4聚乙烯醇縮丁醛改性的酚醛樹脂36 1.7.5植物油改性的酚醛樹脂36 1.7.6耐熱的酚醛樹脂37 1.8酚醛樹脂的應用37 1.8.1酚醛模塑膠39 1.8.2酚醛樹脂層壓塑膠40 1.9酚醛樹脂的研究新進展41 1.9.1樹脂41 1.9.2複合材料及其加工工藝43 第2章不飽和聚酯樹脂45 2.1不飽和聚酯樹脂基體、原材料46 2.1.1不飽和二元酸及酸酐46 2.1.2飽和二元酸及酸酐47 2.1.3二元醇49 2.

1.4交聯單體50 2.1.5引發劑52 2.1.6阻聚劑56 2.2不飽和聚酯樹脂複合物的組成及其固化57 2.2.1不飽和聚酯樹脂複合物的組成57 2.2.2不飽和聚酯樹脂複合物的固化反應58 2.2.3有機引發劑60 2.2.4熱分解引發60 2.2.5化學分解引發61 2.2.6光引發61 2.2.7阻聚與緩聚61 2.3不飽和聚酯樹脂的老化與防老化62 2.3.1紫外線的作用62 2.3.2空氣中氧和臭氧的作用63 2.3.3水解降解作用63 2.4不飽和聚酯樹脂的性能與應用63 2.4.1層壓塑膠與模壓塑膠63 2.4.2片狀模塑膠、團狀模塑膠64 2.4.3人造大理石和人造瑪瑙6

4 2.4.4雲母帶膠黏劑65 2.4.5油改性不飽和聚酯漆65 2.4.6無溶劑漆66 第3章環氧樹脂67 3.1環氧樹脂的合成、製造、品質指標67 3.1.1雙酚A型環氧樹脂的合成製造67 3.1.2脂環族環氧樹脂的合成70 3.1.3環氧樹脂的品質指標71 3.2環氧樹脂的基本性能72 3.2.1雙酚A型環氧樹脂72 3.2.2雙酚F型環氧樹脂73 3.2.3雙酚S型環氧樹脂74 3.2.4氫化雙酚A型環氧樹脂74 3.2.5線型酚醛型環氧樹脂74 3.2.6多官能基縮水甘油醚樹脂75 3.2.7多官能基縮水甘油胺樹脂75 3.2.8具有特殊機能的鹵化環氧樹脂76 3.3環氧樹脂的固化反

應、固化劑和促進劑78 3.3.1環氧化物的反應性78 3.3.2含羥基化合物的固化反應79 3.3.3胺類的固化反應和固化劑80 3.3.4有機羧酸的固化反應88 3.3.5酸酐的固化反應89 3.3.6酸酐類固化劑93 3.3.7合成樹酯類固化劑97 3.3.8環氧樹脂固化反應用促進劑99 3.4環氧樹脂用輔助材料及其改性101 3.4.1稀釋劑101 3.4.2增韌劑103 3.4.3填料105 3.4.4阻燃劑105 3.4.5纖維增強材料108 3.5環氧樹脂的應用112 3.5.1環氧樹脂塗料113 3.5.2環氧樹脂膠黏劑116 3.5.3環氧樹脂成型材料119 3.5.4纖維增

強塑膠和複合材料121 3.5.5環氧樹脂的反應注射成型123 第4章聚氨酯樹脂126 4.1聚氨酯的基本原材料127 4.1.1多元異氰酸酯127 4.1.2多羥基化合物和聚合物128 4.1.3助劑129 4.2聚氨酯的合成原理136 4.2.1異氰酸酯的化學反應136 4.2.2聚氨酯的生成反應138 4.3聚氨酯的製造工藝138 4.3.1熔融法139 4.3.2溶液法139 4.4聚氨酯的應用139 4.4.1聚氨酯泡沫塑料139 4.4.2聚氨酯彈性體141 4.4.3聚氨酯塗料144 4.4.4聚氨酯膠黏劑146 4.4.5聚氨酯密封膠147 第5章雙馬來醯亞胺樹脂149 5.1

雙馬來醯亞胺的合成原理149 5.2雙馬來醯亞胺的性能151 5.2.1熔點151 5.2.2溶解性能151 5.2.3反應性能151 5.2.4耐熱性能152 5.2.5力學性能152 5.2.6BMI固化物的熱穩定性152 5.3雙馬來醯亞胺樹脂的改性153 5.3.1與鏈烯基化合物的共聚改性153 5.3.2二元胺改性BMI157 5.3.3熱塑性樹脂改性BMI159 5.3.4環氧改性BMI164 5.3.5氰酸酯改性BMI164 5.3.6降低後處理溫度工藝改性165 5.4新型雙馬來醯亞胺的合成165 5.4.1鏈延長型BMI165 5.4.2取代型BMI171 5.4.3稠環型B

MI171 5.4.4噻吩型BMI171 5.4.5含特殊元素BMI172 5.4.6樹脂傳遞模塑用BMI樹脂172 5.4.7線型酚醛型多馬來醯亞胺樹脂173 5.5雙馬來醯亞胺樹脂的應用174 5.5.1電氣絕緣材料174 5.5.2高溫膠黏劑174 5.5.3航空航太結構-功能複合材料174 第6章聚醯亞胺樹脂177 6.1均苯型聚醯亞胺177 6.1.1用熔融縮聚法製備聚醯亞胺177 6.1.2用兩步法製備聚醯亞胺178 6.2可熔性聚醯亞胺181 6.2.16F二酐型聚醯亞胺182 6.2.2二苯醚四羧酸二酐型聚醯亞胺183 6.2.3用含亞胺環的二酐製備聚醯亞胺184 6.3加成型

聚醯亞胺184 6.3.1PMR型聚醯亞胺184 6.3.2乙炔端基型聚醯亞胺185 6.4聚醯亞胺的性能187 6.4.1聚醯亞胺的熱穩定性187 6.4.2聚醯亞胺的化學穩定性189 6.4.3聚醯亞胺的介電性能190 6.4.4聚醯亞胺的力學性能191 6.5改性聚醯亞胺191 6.5.1聚醯胺醯亞胺191 6.5.2聚酯醯亞胺193 6.5.3聚酯-醯胺-醯亞胺194 6.5.4聚苯並咪唑-醯亞胺195 6.5.5聚碸-醯亞胺195 6.6聚醯亞胺的應用196 6.6.1聚醯亞胺薄膜196 6.6.2聚醯亞胺漆199 6.6.3聚醯亞胺膠黏劑200 6.6.4高性能工程塑料200 6.

6.5聚醯亞胺纖維204 6.6.6聚醯亞胺複合材料205 第7章氰酸酯樹脂207 7.1氰酸酯樹脂單體的合成207 7.2氰酸酯樹脂的固化反應209 7.2.1氰酸酯固化反應機理209 7.2.2催化劑對固化反應的影響209 7.3氰酸酯樹脂的基本性能213 7.3.1氰酸酯樹脂的結構與性能213 7.3.2氰酸酯固化物的熱分解機理219 7.3.3氰酸酯樹脂基複合材料的性能220 7.4氰酸酯的改性223 7.4.1氰酸酯改性環氧樹脂223 7.4.2氰酸酯改性雙馬來醯亞胺樹脂228 7.4.3氰酸酯的增韌改性229 7.5氰酸酯的應用231 第8章有機矽樹脂233 8.1矽及矽鍵的化學特

性233 8.2有機矽單體的合成234 8.2.1有機鹵矽烷的合成方法235 8.2.2甲基氯矽烷的合成237 8.2.3苯基氯矽烷的合成240 8.2.4其他有機矽單體的合成242 8.3聚有機矽氧烷的生成反應242 8.3.1水解縮合242 8.3.2催化重排248 8.3.3在高溫下利用空氣中氧的作用提高分子量249 8.3.4雜官能單體縮聚製備聚有機矽氧烷250 8.4有機矽樹脂的性能250 8.4.1熱穩定性250 8.4.2聚有機矽氧烷液體及彈性體的特徵253 8.4.3電絕緣性253 8.4.4力學性能255 8.4.5耐候性256 8.4.6耐化學藥品性257 8.4.7憎水性

258 8.5有機矽樹脂的改性259 8.5.1有機矽改性醇酸樹脂259 8.5.2有機矽改性聚酯樹脂260 8.5.3有機矽改性丙烯酸樹脂260 8.5.4有機矽改性環氧樹脂260 8.5.5有機矽改性酚醛樹脂262 8.5.6矽氧烷改性聚醯亞胺樹脂262 8.6有機矽樹脂的應用264 8.6.1有機矽絕緣漆264 8.6.2有機矽膠黏劑270 8.6.3有機矽塑膠273 8.6.4微粉及梯形聚合物275 參考文獻276 下篇熱塑性高分子合成材料 第9章聚乙烯277 9.1發展簡史277 9.2低密度聚乙烯278 9.2.1反應機理278 9.2.2生產工藝278 9.2.3結構與性能27

9 9.2.4加工和應用282 9.3高密度聚乙烯283 9.3.1反應機理283 9.3.2生產工藝283 9.3.3結構與性能284 9.3.4加工和應用285 9.4線型低密度聚乙烯286 9.4.1反應機理286 9.4.2生產工藝286 9.4.3結構與性能287 9.4.4加工和應用289 9.5超高分子量聚乙烯291 9.5.1生產工藝291 9.5.2結構與性能291 9.5.3加工和應用293 9.6茂金屬聚乙烯294 9.6.1發展簡介294 9.6.2生產工藝295 9.6.3結構與性能295 9.6.4加工和應用297 9.7雙峰聚乙烯297 9.7.1生產工藝297

9.7.2結構與性能298 9.8共聚聚乙烯樹脂298 9.8.1乙烯-乙酸乙烯酯共聚物298 9.8.2乙烯-丙烯酸乙酯共聚物301 9.8.3乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-馬來酸酐共聚物302 9.8.4乙烯-乙烯醇共聚物303 9.9聚乙烯改性304 9.9.1化學改性304 9.9.2共混改性310 9.9.3填充改性312 參考文獻315 第10章聚丙烯317 10.1發展簡史317 10.2等規聚丙烯318 10.2.1反應機理318 10.2.2生產工藝318 10.2.3結構與性能319 10.2.4加工和應用324 10.3茂金屬聚丙烯326 10.3.1結構與性能327 10.3

.2加工與應用327 10.4無規聚丙烯328 10.4.1生產工藝328 10.4.2結構與性能328 10.5共聚聚丙烯樹脂328 10.5.1丙烯-乙烯無規共聚物329 10.5.2丙烯-乙烯嵌段共聚物329 10.6聚丙烯改性330 10.6.1化學改性330 10.6.2共混改性334 10.6.3填充改性340 10.6.4聚丙烯納米複合材料343 10.6.5透明改性346 參考文獻347 第11章聚氯乙烯349 11.1發展簡史349 11.2反應機理350 11.3生產工藝350 11.3.1懸浮聚合生產工藝350 11.3.2乳液聚合生產工藝357 11.3.3微懸浮聚合法

工藝360 11.3.4本體法生產工藝362 11.4結構和性能363 11.4.1化學結構363 11.4.2顆粒結構和形態365 11.4.3性能368 11.4.4加工和應用373 11.5共聚聚氯乙烯樹脂376 11.5.1氯乙烯/乙酸乙烯酯共聚物376 11.5.2氯乙烯/偏二氯乙烯共聚物377 11.5.3氯乙烯/丙烯酸酯共聚物377 11.5.4氯乙烯/馬來醯亞胺共聚物378 11.6聚氯乙烯化學改性378 11.6.1氯化聚氯乙烯378 11.6.2PVC交聯380 11.7PVC共混改性382 11.7.1增韌改性382 11.7.2耐熱改性388 11.8聚氯乙烯填充改性3

89 11.9聚氯乙烯納米複合材料389 11.10聚氯乙烯加工改性392 11.11聚氯乙烯熱塑性彈性體393 11.11.1HP-PVC393 11.11.2共混型TPVC394 11.11.3TPVC加工和應用394 參考文獻394 第12章聚苯乙烯396 12.1發展簡史396 12.2通用聚苯乙烯397 12.2.1反應機理397 12.2.2生產工藝397 12.2.3結構與性能398 12.2.4加工和應用399 12.3可發性聚苯乙烯(EPS)399 12.3.1生產原理和工藝399 12.3.2結構與性能401 12.3.3加工和應用403 12.4高抗沖聚苯乙烯(HIPS)

404 12.4.1生產工藝404 12.4.2結構與性能406 12.4.3加工和應用410 12.5間規聚苯乙烯410 12.5.1生產工藝410 12.5.2結構與性能410 12.5.3加工和應用412 12.6共聚聚苯乙烯樹脂413 12.6.1丙烯腈/苯乙烯共聚物413 12.6.2丙烯酸酯/丙烯腈/苯乙烯共聚物414 12.6.3丙烯腈/乙烯-丙烯-二烯烴三元乙丙橡膠/苯乙烯共聚物415 12.6.4丙烯腈/氯化聚乙烯/苯乙烯共聚物416 12.6.5甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物416 12.6.6甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物417 12.6.7苯乙烯/馬來酸酐共聚物41

7 12.6.8苯乙烯/馬來醯亞胺共聚物418 12.6.9K樹脂419 12.7聚苯乙烯共混改性420 12.7.1PS與PPO共混420 12.7.2PS與PO共混421 12.7.3其他共混改性421 參考文獻421 第13章ABS樹脂423 13.1發展簡史423 13.2反應機理424 13.3生產工藝425 13.3.1ABS生產工藝分類425 13.3.2乳液接枝-摻混生產工藝427 13.3.3連續本體法429 13.4結構與性能431 13.4.1結構431 13.4.2增韌機理431 13.4.3性能432 13.4.4加工和應用437 13.5ABS改性438 13.5.

1化學改性438 13.5.2共混改性440 13.6ABS填充改性444 參考文獻445 第14章聚醯胺447 14.1聚醯胺6447 14.1.1發展簡史447 14.1.2反應機理448 14.1.3生產工藝449 14.2聚醯胺66451 14.2.1發展簡史451 14.2.2反應機理452 14.2.3生產工藝453 14.3結構與性能453 14.3.1結構453 14.3.2性能455 14.4加工和應用461 14.4.1加工461 14.4.2應用462 14.5聚醯胺改性463 14.5.1共聚改性463 14.5.2共混改性465 14.5.3增韌改性470 14.5.

4增強改性471 14.5.5填充改性473 14.5.6阻燃改性474 14.5.7聚醯胺納米複合材料475 14.6其他聚醯胺480 14.6.1聚醯胺1010480 14.6.2聚醯胺11483 14.6.3聚醯胺12486 14.6.4聚醯胺46489 14.6.5聚醯胺610、612490 14.6.6單體澆鑄聚醯胺6492 14.6.7透明聚醯胺493 參考文獻494 第15章聚碳酸酯496 15.1發展簡史496 15.2反應原理497 15.2.1光氣介面縮聚法497 15.2.2熔融酯交換法497 15.2.3非光氣酯交換法497 15.3生產工藝498 15.3.1光氣法工

藝498 15.3.2熔融酯交換法工藝499 15.3.3非光氣酯交換法工藝500 15.3.4其他非光氣酯交換法工藝502 15.4結構和性能503 15.4.1PC結構503 15.4.2性能503 15.5加工和應用506 15.5.1加工506 15.5.2應用506 15.6聚碳酸酯改性508 15.6.1共聚改性508 15.6.2共混改性508 參考文獻514 第16章熱塑性聚酯516 16.1聚對苯二甲酸乙二醇酯516 16.1.1發展簡史516 16.1.2反應機理518 16.1.3生產工藝518 16.1.4結構和性能521 16.1.5加工和應用524 16.1.6PE

T改性526 16.2聚對苯二甲酸丁二醇酯534 16.2.1發展簡史534 16.2.2反應機理535 16.2.3生產工藝536 16.2.4結構和性能537 16.2.5加工和應用539 16.2.6改性540 參考文獻544 高分子合成材料學這部教材自2005年出版以來，得到了高等院校高分子材料專業廣大師生和社會相關專業人員的厚愛，在此深表誠摯謝意！ 2007年7月該書申報了普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，2008年2月獲得批准［見高教函2008-3號］進行重新修訂。2010年由化學工業出版社第二版出版發行以來，被國內多所高校作為高分子材料與工程專業教科書和

廣大從事高分子合成樹脂材料的專業入門書。2014年5月該書又入選了遼寧省“十二五”普通高等教育本科規劃教材。經過兩個版本的使用和高分子材料與工程專業課程學時的調整，發現原書的內容偏多，學生在短期內學習與掌握這些內容比較吃力。根據出版社和讀者回饋意見，第三版進行了較大篇幅修訂和壓縮，主要有以下幾個方面的刪減和修改。 1.對全書內容進行了重新分類和調整，對增韌機理、增強、增容、接枝等內容分別在不同章節有針對性地集中進行介紹。相同的共混體系在不同章節有所側重。 2.刪除了與大學基礎課程相重複的反應機理的介紹。刪除了部分有關性能的表格，改為語言性描述。 3.大幅縮減了生產工藝的介紹，刪除了國內生

產廠商列表。 4.對國外公司名稱、專業術語進行了全文統一。 5.對一些文字錯誤進行了修改，插圖也進行了適當調整。 希望通過這些修訂，能夠給廣大讀者提供一本知識全面、內容簡潔豐富、資訊準確、深入淺出、圖文並茂的參考書，並能得到廣大讀者的喜愛，這就是我們最大的願望。 編者 2016年6月 第一版前言 材料、資訊、能源是當代科學與技術的三大支柱。高分子材料是當今世界上十分重要的非常活躍的領域。它是材料領域中的後起之秀。自從20世紀初德國化學家H.Standinger創立高分子長鏈概念以來，通過化學家、物理學家和材料工程學家等許多科技工作者的辛勤勞動,至今已經形成了一個較完整的高分子材料科

學理論知識體系。高分子合成材料的出現與發展給材料領域帶來了重大的變革，從而形成了金屬材料、機非金屬材料、高分子材料和複合材料多元共存的格局。 高分子合成材料學是以高分子化學、高分子物理學和高分子成型工藝學為基礎的,研究的範圍是高分子材料的合成與改性、高分子的結構與性能、高分子材料的製備(成型加工)及其應用的一門科學。 高分子合成材料的發現、應用及推廣,構成了人類進步與文明。從20世紀50年代迅速發展起來的合成樹脂是目前產量最高、需求量最大、應用面最廣的高分子合成材料,已經成為繼金屬、水泥、木材之後的第四種人類生存與發展的支柱材料，已在機械、化工、交通、航空、航太、船舶等眾多國民經濟與人民生

活、國防建設與尖端技術領域發揮著重要的作用。 高分子合成樹脂種類繁多，本書比較系統地介紹了其有重要應用價值的熱固性和熱塑性合成樹脂的國內外發展歷史、合成工藝原理、製造工藝、結構與性能關係、改性原則、成型加工工藝及其應用等內容。合成樹脂在國民經濟中佔有十分重要的地位，隨著石油化工工業的發展，合成樹脂工業也取得了飛速發展。目前的合成樹脂和塑膠製品的產量和消費量均居世界前列，成為合成樹脂和塑膠製品的生產大國與消費大國。與之相對應，社會對高分子材料專業人才的需求也十分旺盛，為了配合高等教育對人才培養的需要，滿足學生獲取知識的願望，我們組織編寫了高分子合成材料學這本書。本書主要是為了滿足高等工科院校高

分子材料專業學生和相關工程技術人員需要編寫的教材。為此，本書在內容編寫上堅持取材新穎、理論深入淺出、理論聯繫實際、重視應用等基本原則，儘量做到既可以使讀者在較短的時間從一定的深度和廣度較為系統地掌握當今高分子合成樹脂材料的基本知識概貌，又能基本瞭解今後可能的發展方向。 全書分為上、下兩篇，上篇主要介紹酚醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂等熱固性高分子合成材料，下篇主要介紹聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等熱塑性高分子合成材料。全書由陳平教授統稿。上篇緒論由陳平、廖明義編寫，酚醛樹脂由黃髮榮和陳平編寫，不飽和聚酯樹脂由沈開猷和陳平編寫，環氧樹脂由陳平和唐傳林編寫，聚氨酯樹脂

由李紹雄和陳平編寫，雙馬來醯亞胺樹脂由梁國正和顧媛娟編寫，聚醯亞胺樹脂由陳平編寫,氰酸酯樹脂由包建文和陳平編寫,有機矽樹脂由羅運軍和陳平編寫；下篇由廖明義教授編寫。 本書在編寫過程中，研究生唐忠鵬、張宜鵬、孫明、張偉清、陸春等協助對圖表進行了整理，在本書出版的過程中，得到了大連理工大學教材出版基金資助，謹此致以深切的謝意。最後感謝所有提供文獻資料的作者和支援説明本書編寫的同仁。 由於作者水準有限，書中一些不足之處難免，敬請讀者批評指正。 編者 2005年1月 第二版前言 《高分子合成材料學》這部教材自2005年出版以來，得到了高等院校高分子材料專業廣大師生和社會相關專業人員的厚愛，在

此作者深表誠摯謝意！ 2007年7月該書申報了普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，2008年2月獲得批准［見高教函2008-3號］進行重新修訂。近年來中國經濟的高速發展，加之科學技術進步日新月異，知識更新很快，經幾年的使用，書中許多資訊、資料與當前情況已有不符，有些內容也顯陳舊。基於此，本書借助這次普通高等教育“十一五”國家級規劃教材修訂的機會，本著與時俱進的態度，對書中相關內容進行了一些修訂，主要進行了以下幾個方面的補充和修改。 1.更新了一些資料，資料最新截止日期基本到2007年，個別到2008年。 2.補充了一些最新技術進步的資訊，特別是中國近年來的技術進步和成果。 3.對全書

內容進行了重新分類和調整，對於增韌機理、增強、增容、納米材料、接枝等內容分別在不同章節有針對性地集中進行介紹。 4.補充了一些最新成果，刪除了一些重複敘述。 5.對一些文字錯誤進行了修改，插圖也進行了適當調整。 希望通過這些修訂，能夠給廣大讀者提供一本知識全面、內容豐富、資訊準確、深入淺出、圖文並茂的參考書，並能得到廣大讀者的喜愛，這就是編者最大的願望。 感謝賈彩霞、王乾、張相一、李彬等研究生對書稿編輯整理所付出的辛勤勞動。 編者 2009年12月

鏽：自然與金屬間無止境的角力

為了解決環氧樹脂快乾的問題，作者沃爾德曼 這樣論述：

鏽是無情的敵人，它不眠不休，不斷提醒我們， 世界上每一樣東西都會腐朽， 而我們無法使時光倒流，只能盡力讓時光靜止。 　　鏽是世間「最強毀滅者」， 　　是美國國防部認定的「普遍性威脅」。 　　鏽蝕毀壞汽車，折斷橋梁，使船隻沉沒，引發房屋火災， 　　還差點弄垮自由女神像！ 　　鏽蝕一視同仁，無法完全阻斷，只能延緩， 　　美國每年為了對抗鏽蝕花費高達四千億美元的代價， 　　超過其他自然災害的總和， 　　鏽蝕幾乎全面侵入我們的生活， 　　而我們卻幾乎對它一無所知。 　　作者帶領我們深入北極圈，看「小豬」如何偵測出油管內的鏽蝕； 　　領我們進入罐頭學校，我們才知道原來抗鏽還要靠塑膠的幫忙； 　

　還介紹鮮為人知的抗鏽工程師，原來這是一門挺賺錢的行業； 　　我們原只知道鏽色斑駁惹人嫌， 　　而此書描述的相關故事卻出乎意料的絢爛引人。 名人推薦 　　這本書講到鏽的成因、後續結果，特別是描述了致力於抗鏽的那些人，全書視角廣泛，引人入勝。沃爾德曼把鏽講得閃閃發亮。──《紐約時報》 　　引人矚目……沃爾德曼高明的把科學與技術的元素相結合。──《華爾街日報》 　　引人入勝……才氣縱橫，沃爾德曼就是有本事讓每一章的故事都閃閃動人。看到鏽蝕，我們竟然也可以如此興奮。──《自然史》（Natural History） 　　鏽蝕永不止息，忙於摧毀我們的世界，不停歇的破壞舉動，擊落了飛機，讓船舶沈

沒，瓦解車輛，讓許多無價之寶化為烏有，並犯下許多其他鏽蝕之罪。沃爾德曼以我們與氧化鐵的長期戰爭，寫出這場無止境戰爭的動人洞見。──《發現》（Discover） 　　太迷人了，沃爾德曼跑去罐頭學校，訪問鏽專家，參觀阿拉斯加油管，這所有的探險行動，映照出致力於讓我們生活如常的抗鏽眾生相。他讓鏽這沈悶陰暗的物質，都閃亮了起來。──《科學美國人》 　　欲罷不能，這本書一再讓我大開眼見，充滿驚喜。寫得太好，太迷人了。──《書單》（Booklist） 　　太棒，太迷人了。與約翰‧麥克菲（John McAfee）蘇珊‧歐琳（Susan Orlean）同等級。──瑪莉‧羅曲，《大口一吞然後呢？》、《打包

去火星》作者 　　在這本非凡的書中，沃爾德曼以我們星球最古老、最普遍的化學反應為起點，進行一場文學之旅。書裡包含一點冒險，一點智力探索，一點趣味，讀完本書，你看待生命與鏽的態度，會完全不同。—黛博拉．布魯姆 ，《落毒事件簿》作者 　　生動有趣，這個有趣的閱讀讓我們明白，生活中每一樣我們覺得理所當然、無關僅要的事，對其他人而言可能相當重要。──《出版者周刊》 作者簡介 沃爾德曼Jonathan Waldman 　　曾為《戶外探索》、《華盛頓郵報》、藝文雜誌《麥克斯威尼》（McSweeny's）等許多媒體撰稿，興趣多元，除了藝文方面的才能，也當過堆高機司機、樹藝師、夏令營指導員、廚師。

　　成長在華盛頓特區，在達特茅斯學院學寫作，於波士頓大學受科學新聞訓練，也曾是科羅拉多大學斯克里普斯環境新聞研究員。在環境新聞領域深耕多年，因此能以常人所未見的角度，寫出鏽蝕這個我們欲除之而後快，卻常忽視的重要題目。《鏽：自然與金屬間無止境的角力》是他的第一本書。 譯者簡介 陳偉民 　　華文世界重要的科普作家。國立台灣師範大學化學系畢業，曾任國中理化科及高中化學科教師，目前從事高中教科書編寫，科普寫作及翻譯等工作，作品散見《科學教育月刊》、《青年世紀》、《發現》、《幼獅少年》、《中國時報》等報章雜誌。 　　譯有《改變世界的七種元素》、《打造化學力》、《觀念化學小學堂》、《神奇酷科學》

、《神奇酷數學》；著有《智多星出擊》（Ｉ、Ⅱ集）、《天才小玩子》、《誰殺了大恐龍？》、《大家來破案》（Ｉ、Ⅱ集）及《如何學好中學化學》等書。 序：一艘破舊的船 前言：無所不在的威脅 1.    自由女神也落難 2.    金屬無法逃脫的命運 3.    真正的鋼鐵人 4.    鋁罐的抗鏽法 5.    她最能看出鏽的美 6.    防鏽大使 7.    鋅鋪成的防鏽路 8.    別惹防鏽專家 9.    小豬偵察任務 10.    防鏽是技術還是詐術？ 11.    抗鏽前景 防鏽，永不止息 不鏽的感謝 序 一艘破舊的船 　　關於船有很多種說法。有人說，船是水中的一

個洞，讓你把錢丟進去。他們說船（boat）就是「再拿出一千塊來！」（Bring Out Another Thousand！）的意思。有人說，擁有船及駕船的快樂，好比穿著整齊後以冷水淋浴，接著用手撕破一張張二十元美鈔。因此，也有人說，船東一生中最美好的日子，除了買船的那天之外，就是賣船的那天。 　　儘管有那麼多深具智慧的說法，我還是買了一艘約十二公尺長的船。那是2007年底的事。當時這艘船停泊在墨西哥的聖卡洛斯（San Carlos），科特斯海（Sea of Cortés）邊一個美麗的碼頭上。那個地方有許多棕櫚樹和大莊園，西邊是閃閃發光的深海水面，東邊是起起伏伏的火山，頭頂是索諾蘭州（Sono

ran）萬里無雲的天空。我和兩個朋友各出三分之一的錢買下這艘船。彼時我認為我們賺到了，不過其實是美麗的碼頭讓我們沖昏了頭。 　　當時我們這艘單桅帆船已經三十歲，而且絲毫不掩飾年歲。甲板上的每根螺絲都有一點環狀的鏽，支柱、艏部的欄杆和護欄上都有鏽斑，一片一片的鏽痕由上舷一路延伸到下方。桅杆上的鉚釘上蓋著一團白色粉末。艏部三角帆的軌道腐蝕得非常嚴重，以致於下面有一團黏糊。有一些穿透船身的青銅製管路已經呈現可怕的綠色，而海底閥門有很多都腐蝕到不能動。不鏽鋼水箱也鏽了，而且還會漏水。 　　她的外表一開始就這麼慘不忍睹，我們真該把她取名為「無光號」（Unshine），從原來的名字「日光號」（Suns

hine），很容易就可以改成這個名字。結果，我們卻選了一個難懂的希臘字眼Syzygy當船名，沒人知道那個字究竟怎麼唸，當時也不知道它的意思。 　　但是如果「朔望號」（Syzygy）只有外表上的缺陷，我們不會太在乎。我們駕著她出航，駛出碼頭的半途中，柴油引擎就因為熱交換器上堆滿成塊的鏽而過熱。縮摺帆鉤鏽得太厲害，在第一次要把主帆收捲起來時，就突然折斷。滑車卡住了，絞車緊到沒有什麼機械利益可言。風向標幾乎快掉下來。儀器都不能動，因為纏繞著穿過艙底水的銅線徹底腐蝕，無法導電。接環、螺旋扣、U形鉤銷、定鏈眼板、靠板、捲帆器軸承、引擎零件、錨機軸──能生鏽的東西每樣都生鏽了。 　　水、鹽、空氣和時間

，各盡本分的對這艘船造成傷害，也侵蝕了我的銀行帳戶。鏽就這麼一路腐蝕掉我的人生…… 前言 無所不在的威脅 　　鏽害得橋梁崩塌，數十人因而喪命。它至少在核能電廠害死了一堆人，幾乎造成爐心熔毀，且一直找那些貯存的核廢料麻煩。在冷戰高峰期，它把咱們威力最強大的核武器變得不成器。信不信由你，鏽曾經害美國最大的油管關閉，不得不和OPEC（石油輸出國家組織）協商。它害得軍用噴射機及軍艦無法執行任務，造成一架F-16戰鬥機及一架休伊墜毀，並使一架商用機的機身在飛行途中解體。 　　在1970年代，它也和許多房屋的火災脫不了關係，當時因銅的價格急速上漲，許多電工只好把銅製電線換成鋁線。最近，在稱為「腐蝕

界的傷寒瑪麗」事件中，美國維吉尼亞州的許多房屋，因為火爐用了含硫化鍶的中國製石牆，結果兩年內，屋子裡的銅管、銅線及冷氣機線圈就鏽壞了。 　　美國南北戰爭期間，南軍曾用十英寸（25公分）鑄鐵製巨砲攻擊南卡羅來納州的薩姆特堡，一百五十年後，鏽展開了反擊。為了防鏽，美軍動用了海洋級環氧樹脂及濕度感測計。鏽會先讓貨櫃船的速率慢下來，最後藉由推進器突如其來的脫落，終於害整艘船完全不動。它造成了人孔裡的數百次爆炸，炸飛了洗衣機，把熱水器炸得穿破屋頂，飛到半空中。 　　鏽會堵住火災灑水器的噴水口：這是氧化的雙重詛咒。它先破壞燃料箱，接著再破壞引擎。它會破壞武器，耗損消音器，摧毀高速公路上的欄杆，在混凝土

裡像癌症一樣散播開來。它還會讓地下室有破洞。 　　在舊金山東北方四十公里處，全美國最大、最麻煩的鏽蝕物正停在休森灣（Suisun Bay），令我的朔望號相形見絀。理所當然，這支國家防衛後備艦隊隸屬美國運輸部，運輸部簡直就在扮演上帝，努力滿足人員與機械需求。 　　許多人每天檢查這些船，在早期無法可管的時代，有許多老舊的商船會被拖到外海擊沉。現在這些船太脆弱了，無法拖吊出去、重新油漆，而且也不值得拖到德州拆解。但由於別無其他選擇，最後它們還是到德州去了。 　　更混亂的是，在2006年，美國海岸防衛隊堅持這些船在移動之前，必須把船殼上有侵略性的蚌類清理乾淨，然而加州水質管理局要求，進行上述清理

時不可汙染海灣，而且威脅每天要罰運輸部轄下的海事局25,000美元，直到想出解決方案為止。 　　環保團體對此提出訴訟，要求進行研究。當十位生物學家、生態學家、毒物學家、統計學家、模型專家及製圖專家在收齊蛤和貽貝，並採集數百件沉積物的樣本時，這些船正持續不斷的鏽蝕。出乎意料的是：它們確實會汙染港灣。至少已經有二十噸的鉛、鋅、鋇、銅及其他有毒金屬由船上落入海水。 　　參議員范士丹（Dianne Feinstein）一向對加州每項環保議題都有看法，但是這支後備艦隊要怎麼處理，動輒得咎，連她也不敢公開表示看法。 　　出乎意料的敵人 　　在另一段海岸，西嶼海軍航空基地裡，美國海軍實驗室裡二十四位

穿著夾腳拖的雇員，正在棕櫚樹下全力研究抗腐蝕的漆。因為鏽一直折磨著海軍，所以早在1883年，在這個地方成為航空基地之前，海軍諮詢委員會就在這裡測試抗腐蝕的配方。今天的漆有的有自癒功能，有的可以在水裡使用，有些在遇到鏽時會變色──然而鏽還是依然在折磨海軍。 　　事實上，鏽是這支地球上最強海軍的頭號威脅。藉由各項檢測標準，並根據許多海軍上將的說法（這些人說話的口氣，好像他們受雇於運輸部），地球上最強大的海軍正逐漸輸掉這場戰役。某一年，美軍部門年度維修會議的名稱就是：大哉鏽。佛羅里達州西嶼實驗室的座右銘是：「我們信仰鏽。」 　　據說發生在船上的那些事，也會發生在汽車上。他們常常這麼說：「在寂靜的

夜裡，你可以聽到福特的生鏽聲。」在俄亥俄州，鏽每年大約會讓汽車減輕約四公斤半，在夜裡，對你的耳朵而言，那相當於十四克的金屬音樂。這種症狀也發生在鏽帶以外的區域，且不限於福特汽車。 　　自從1972年以來，美國國家公路交通安全局已經命令福斯汽車召回七十五萬輛尚酷、衝擊者、免子及捷塔（Jetta）等燃料泵生鏽的車款，以及幾乎同樣多輛剎車線生鏽的車款。在國家公路交通安全局的堅持之下，馬自達召回了超過一百萬輛惰輪柄生鏽的汽車，本田召回了將近一百萬輛外殼生鏽的車輛。克萊斯勒召回了五十萬輛前懸吊系統生鏽的汽車，速霸陸召回了數目幾乎一樣多，而其他零件生鏽的汽車。福特召回了一百萬輛引擎蓋閂扣生鏽的探險家，和

將近一百萬輛彈簧易生鏽的水星和金牛座，還有將近四百萬輛SUV越野車及皮卡貨卡因為巡航控制系統開關腐蝕，可能導致停止中的車輛著火而召回，成為史上規模第五大的召回行動。日日夜夜，你都會不斷聽到這一類的消息。 　　鏽會攻擊車門檻板、門鉸鏈、門閂扣、淺盤形地板、外殼、燃料管、安全氣囊感測器、剎車、軸承、球形接頭、換檔拉索、引擎電腦及油壓管，導致方向盤耗損、輪子耗損、換檔耗損、燃料箱耗損、剎車失靈、安全氣囊失靈、雨刷失靈、車軸失靈、引擎失靈，以及在高速行駛中引擎蓋突然彈開。 　　電影「回到未來」裡穿越時空的DeLorean跑車，車身用不鏽鋼打造，舊款的荒原路華四驅車在底盤鍍鋅，有些1965年製的勞斯

萊斯的底部鍍了鋅，但是很少汽車公司能夠避開腐蝕的糾纏。現代、日產、吉普、豐田、通用、五十鈴、鈴木、賓士、飛雅特、標緻、凌志、凱迪拉克全都曾因為生鏽而召回汽車。泛世通（Firestone）曾因生鏽問題召回數百萬個鋼絲輻射輪胎。 　　克雷布魯克（Joan Claybrook）是美國國家公路交通安全局的消費者權利保護組織「公民」（Public Citizen）的主席，他在2003年曾經這麼說：「他們為了召回汽車所捏造的名目，比卡特先生的護肝藥丸廣告還要多。」 　　雖然如此，國家公路交通安全局從來都不曾為鏽捏造名目。永遠都是腐蝕惹的禍。美國研究腐蝕的教父，冶金工程師方塔納（Mars Fontana

）有一次開玩笑說，除了他定義的八種腐蝕的形式外，還有一種額外的形式，稱為「汽車腐蝕。」 　　自古以來的威脅 　　鏽真的無所不在，連《聖經》在描述它時，都流露出失敗主義。「不要為自己積攢財寶在地上，地上有蟲子咬，能鏽壞，也有賊挖窟窿來偷。」〈馬太福音6：10〉如是說。如果大自然會破壞你的努力，其他人又陰謀要盜取它，何必拚命？猶太人有句諺語描述了同樣的宿命：「麻煩之於人，正如鏽之如鐵。」鏽無堅不摧，以致於英國海軍部在1810年拒絕把木造船改成鐵殼船。皇家海軍認為「鐵不會游泳。」 　　連外太空都有鏽，那是氮原子（而非氧分子）造成的，對美國航太總署（NASA）而言，抗鏽也是不小的挑戰。 　　鏽

無所不在。難怪生鐵鍋要塗油，難怪銅製電線上要塗漆，難怪燈泡裡不能有氧，難怪火星塞上的電極是由釔、銥、鉑或鈀等金屬製成，難怪重大的牙科手術要花一大筆錢。美國最高階的防鏽官員稱鏽為「無所不在的威脅」。 　　幾乎每種金屬都會生鏽。鏽會留下明顯的疤痕，把鈣變成白色，把銅變成綠色，鈧變成粉紅色，把鍶變成黃色，把鋱變成紫紅色，把鉈變成藍色，也會把釷先變灰色再變成黑色。鏽也把火星變成紅色。在地球上，它賦與大峽谷、磚塊、墨西哥磁磚及血液顏色。鏽是無情的敵人，它不眠不休，不斷提醒我們，金屬和我們一樣都會腐朽。 　　如果請「廣告狂人」影集中的主角卓柏（Don Draper）來為金屬定調，他會說它像少女；美貌鮮

有人能匹敵，不可思議的迷人；但也要求受到時時關照，最好小心看護，因為很快會年華老去，而且還楊花水性。而這就是現代社會最重要的材料！ １　自由女神也落難1980年5月10日星期六那天，她的守護者睡到很晚。莫菲特（David Moffitt）大約在八點醒來，然後穿上休閒服。他喝了一杯咖啡，走出他位於自由島的磚房，到南邊的花園拔草。身為訓練有素的花卉培育專家，他曾參與詹森總統夫人美化華盛頓特區的工作，當時他擁有一座美麗的菜園。現在他擔任自由女神像國家紀念園區的主管，同樣擁有一座美麗的後院。像平常的休假日一樣，他準備做一點園藝工作，然後帶太太和三個小孩到曼哈頓，在市中心購物或在中央公園騎腳踏車。今天

是晴朗的日子，溫度大約為10℃，有一股穩定的微風由西南方吹過來。莫菲特跪著修剪玫瑰，幾小時後，他的主任管理員田納特（Mike Tennent）跑過來告訴他，有兩個人正沿雕像的外面攀爬。這倒是頭一遭。莫菲特抬起頭往上看，他淡褐色的眼睛努力聚焦，確定田納特說的沒錯。在他的休假日發生這種事，太過分了。莫菲特的房子離雕像大約一百三十公尺，在跑向那裡的路上，他聽到其他遊客由基座底部向上方的攀爬者吼叫。「混蛋！」他們喊道：「變態！」遊客的參觀受到干擾，他們反對這種行為，因為知道這種情況不可能以對他們有利的方式結束。莫菲特和遊客一樣生氣，但理由不一樣。他認為這些攀爬者正在褻瀆女神像，而且可能正在破壞它。四十

一歲的莫菲特有茂密的深褐色頭髮，並帶著休士頓口音，他得到這個工作（因為要與世隔絕，而被認為是辛苦的差事）是因為他在維護工作上的紀錄非常良好。這座島和雕像都已經年久失修，國家公園管理處承認，它的維護計畫徹底不足。近十二年來，莫菲特是第一位全職主管。在跑往雕像的半路上，莫菲特停下腳步，看著攀爬者展示一面旗幟。紅色的粗體字寫著「自由遭迫害」，下一句是「釋放普拉特（Geronimo Pratt）」。這時他才弄清楚，這兩位攀爬者是來鬧事的。雖然他不知道普拉特是誰，但知道這兩個傢伙是來抗議的。而且他也知道這種情況該怎麼解決。他看過電視上的報導，紐約警方有一組人員專門把人從高處驅離，他決定打電話給這些人。他

轉頭走進辦公室，下令疏散島上人員。至於雕像內部，則透過廣播系統宣布：因為作業問題，要求遊客移至碼頭區。接下來，莫菲特由辦公室打電話給波士頓的國家公園管理處地方督導辦公室。這些事他做過幾次了，而且命中注定還要再做好幾次。

輕質黏土結合酒精墨水應用於飾品創新設計

為了解決環氧樹脂快乾的問題，作者陳秀芬 這樣論述：

輕質黏土原是兒童美術課程藝術創作的媒材之一，透過手部的捏塑和反覆的操作練習，能夠促進兒童的手指觸覺和認知發展，並啟發腦部創作和思考能力。輕質黏土獨特的可塑性、重量輕、具延展性、微彈性、易於調色著色、價格便宜、結合度高等優點，近年來常被使用在整體造型藝術創作應用，融入現代時尚美學和流行創意，搭配各種複合媒材，創新變化在藝術作品中，讓作品或飾品具有裝飾效果和功能。 酒精墨水結合應用之流動畫是流行於歐美的新藝術，藉由酒精墨水的特性，流動暈染擴散，快速乾燥後慢慢形成自然墨跡及流動的線條，且產生各種顏色交錯變化獨一無二的創作。酒精墨水適用於任何堅硬及表面無毛孔縫隙的多媒材物品上，包含玻璃、金屬、陶瓷

、塑料、皮革、木材、環氧樹脂、聚合物黏土等等。由於上述的優點，因此本論文研究以輕質黏土和酒精墨水結合，運用不同媒材結合各種技法並以飾品設計表現為例，本次論文並計產生共六個系列２７件作品。 本論文主要研究內容如下:一、探討輕質黏土的特性，捏塑技巧的運用，以堆疊、捏塑、翻模、裁剪工 具等方式創作出兼具科技結合藝術之實用美感的藝術飾品。二、透過矽膠模具與翻模技巧的手法，應用在飾品設計開創新品。三、研究酒精墨水的特性和技法實驗在各種多媒材上的質感效果。四、輕質黏土與酒精墨水結合產生的獨創性與實務作品呈現。