《現(xiàn)代化學(xué)功能材料》共10章,主要介紹化學(xué)功能材料的主要種類、制備方法及其應(yīng)用。針對化學(xué)功能材料的發(fā)展前沿、國內(nèi)外最新研究成果,結(jié)合編者多年來的科研和教學(xué)的實踐和體會,力求達到內(nèi)容新穎、材料翔實、反映國際先進水平。《現(xiàn)代化學(xué)功能材料》可以作為高等院校材料、化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)等相關(guān)專業(yè)的研究生、本科生教學(xué)用書,也可用作大專、中專和高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書,也可作為材料、化工等相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員的參考書。
材料科學(xué)是21世紀重點發(fā)展的學(xué)科之一,涉及冶金、機械、化工、電子、生物、航空航天、軍事、信息等部門。材料科學(xué)自身的發(fā)展為生物技術(shù)、能源技術(shù)和信息技術(shù)提供了必不可少的、性能優(yōu)異的各種基礎(chǔ)材料,為它們的發(fā)展起到推動作用。而生物技術(shù)、能源技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展,對材料科學(xué)提出了新的要求,或者直接應(yīng)用于材料的研究和生產(chǎn)之中,反過來又促進了材料科學(xué)的發(fā)展。材料科學(xué)已成為發(fā)達國家研究開發(fā)、激烈競爭的領(lǐng)域,其發(fā)展水平將對其它高新技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生極其重要的影響。功能材料是材料科學(xué)的一個重要分支,也是衡量材料領(lǐng)域技術(shù)水平的標志之一。因此大力發(fā)展功能材料,對于搶占21世紀高新技術(shù)制高點,推動科學(xué)技術(shù)的進步,加速現(xiàn)代化進程有十分現(xiàn)實的意義。為了滿足發(fā)展的需要,培養(yǎng)具有功能材料專業(yè)知識的專門人才顯得尤為重要和迫切。許多面向大學(xué)本、專科學(xué)生,企業(yè)工程技術(shù)人員的材料學(xué)和功能材料方面的書籍已經(jīng)出版,但鮮有化學(xué)功能材料方面的教材或?qū)V媸馈?1世紀材料領(lǐng)域的發(fā)展主流將是高新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,其學(xué)科基礎(chǔ)將不可避免地拓展到信息科學(xué)、化學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、光學(xué)等學(xué)科。多學(xué)科交叉融合是推動功能材料進步的一個有效途徑,特別是材料學(xué)和化學(xué)化工的相互交融,為化學(xué)功能材料的發(fā)展注入新的活力。
21世紀從事化學(xué)功能材料產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)的研究人員與工程技術(shù)人員應(yīng)是新知識、新技術(shù)的擁有者。《現(xiàn)代化學(xué)功能材料》正是為了適應(yīng)這種發(fā)展趨勢,為培養(yǎng)化學(xué)功能材料領(lǐng)域高級專門人才和精英的需要而編寫出版的。本書的第1章~第3章和第8章由史鴻鑫編寫,第4章和第5章由王農(nóng)躍編寫,第6章和第7章由項斌編寫,第9章和第10章由高建榮編寫。全書由史鴻鑫統(tǒng)稿。本書的初稿已經(jīng)在研究生教學(xué)中使用多年,在此實踐基礎(chǔ)上經(jīng)補充和調(diào)整部分內(nèi)容,重新撰寫而成。《現(xiàn)代化學(xué)功能材料》主要介紹化學(xué)功能材料的主要種類、制備方法及其應(yīng)用。針對化學(xué)功能材料的發(fā)展前沿、國內(nèi)外最新研究成果,結(jié)合編者多年來的科研和教學(xué)的實踐與體會,力求達到內(nèi)容新穎、材料翔實、反映國際先進水平。我們希冀通過《現(xiàn)代化學(xué)功能材料》的閱讀和教學(xué),能夠培養(yǎng)一大批具有一定創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的化學(xué)功能材料高級專門人才。
《現(xiàn)代化學(xué)功能材料》的讀者一般應(yīng)具備無機化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、分析化學(xué)、量子化學(xué)、普通物理學(xué)等課程的基礎(chǔ)知識。本書對于有關(guān)的基本公式將不作推演,對相關(guān)的基礎(chǔ)性內(nèi)容也不作敘述。本書重點介紹化學(xué)功能材料的性能、制備規(guī)律和應(yīng)用方面的內(nèi)容。在每一章列出了一些主要的參考文獻,以便于讀者進行深入的了解和研究。在此謹向被《化學(xué)功能材料概論》所引用文獻的原創(chuàng)者們表示深深的謝意。
《現(xiàn)代化學(xué)功能材料》可以作為高等院校材料、化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)等相關(guān)專業(yè)的研究生、本科生教學(xué)用書,也可用作大專、中專和高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書。它為學(xué)生提供必需的化學(xué)功能材料的性質(zhì)、生產(chǎn)和應(yīng)用方面的知識和技能,為今后從事化學(xué)功能材料的研究、開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用等工作打下良好的基礎(chǔ)。本書也可作為材料、化工等相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員的參考書。本書涉及的學(xué)科知識面較寬,知識點較新,為了便于理解,采用了通俗易懂的敘述方式,文字相對簡明扼要和深入淺出。
鑒于編者水平的局限,疏漏甚至錯誤在所難免,懇請讀者不吝賜教。
第1章 緒論1
第2章 納米材料3
2.1 概述3
2.2 納米材料的特性4
2.2.1 物理性質(zhì)5
2.2.2 物化性質(zhì)5
2.2.3 光學(xué)特性7
2.2.4 量子尺寸效應(yīng)7
2.2.5 量子隧道效應(yīng)7
2.2.6 其它特殊性質(zhì)7
2.3 納米材料的制備方法8
2.3.1 納米材料制備方法簡介8
2.3.2 沉淀法11
2.3.3 水熱法12
2.3.4 溶膠凝膠法13
2.3.5 微乳液法14
2.3.6 電化學(xué)法17
2.3.7 超聲化學(xué)法19
2.3.8 模板法21
2.3.9 自組裝法25
2.3.1 0碳納米管的制備28
2.3.1 1納米陶瓷的制備29
2.3.1 2納米薄膜的制備31
2.4 納米材料的應(yīng)用33
2.4.1 納米材料在紡織工業(yè)中的應(yīng)用34
2.4.2 納米材料在醫(yī)學(xué)和生物工程上的應(yīng)用37
2.4.3 納米技術(shù)在軍事上的應(yīng)用40
2.4.4 納米材料在化工方面的應(yīng)用42
2.4.5 環(huán)境保護方面的應(yīng)用48
2.4.6 納米陶瓷的應(yīng)用50
2.4.7 碳納米管的應(yīng)用51
參考文獻52
第3章 催化新材料54
3.1 概述54
3.2 固體酸催化劑54
3.2.1 概述55
3.2.2 負載試劑型催化劑58
3.2.3 雜多酸61
3.2.4 超強酸64
3.2.5 分子篩68
3.2.6 固體酸催化劑的應(yīng)用69
3.3 納米催化劑75
3.3.1 納米催化劑的結(jié)構(gòu)及特性76
3.3.2 納米催化劑的制備方法77
3.3.3 納米催化劑的表征77
3.3.4 納米催化劑的催化性能84
3.4 手性催化劑86
3.4.1 基本概念86
3.4.2 手性催化劑87
3.4.3 手性催化反應(yīng)動力學(xué)和熱力學(xué)87
3.4.4 手性催化劑的結(jié)構(gòu)89
3.4.5 手性金屬絡(luò)合物催化劑91
3.4.6 高分子手性催化劑在不對稱合成中的應(yīng)用98
3.5 生物催化劑101
3.5.1 對酶和生物催化劑概念的認識101
3.5.2 生物催化劑的種類和在化學(xué)合成中的應(yīng)用103
3.5.3 生物催化劑在不對稱合成中的應(yīng)用110
3.5.4 生物催化劑的固定化115
3.5.5 生物催化劑在化工中的應(yīng)用119
參考文獻123
第4章 有機硅材料127
4.1 概述127
4.2 有機硅材料的分類127
4.2.1 有機硅單體127
4.2.2 硅油128
4.2.3 硅橡膠128
4.2.4 硅樹脂128
4.3 有機硅聚合物的通性129
4.3.1 表面張力129
4.3.2 特殊柔順性129
4.3.3 化學(xué)惰性129
4.3.4 耐水與拒水性129
4.4 有機硅表面活性劑129
4.4.1 有機硅表面活性劑的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用129
4.4.2 有機硅表面活性劑的應(yīng)用133
4.5 有機硅膠黏劑135
4.5.1 硅樹脂膠黏劑135
4.5.2 硅橡膠膠黏劑136
4.5.3 硅烷偶聯(lián)劑137
4.6 有機硅壓敏膠黏劑138
4.6.1 基本組分及制備機理138
4.6.2 有機硅壓敏膠的分類139
4.6.3 有機硅壓敏膠的改性140
4.7 無溶劑型有機硅防粘劑140
4.7.1 乳液型有機硅防粘劑141
4.7.2 溶劑型有機硅防粘劑142
4.7.3 無溶劑型有機硅防粘劑142
4.7.4 有機硅防粘劑的應(yīng)用143
4.8 有機硅密封膠144
4.8.1 有機硅密封膠的分類及特點144
4.8.2 聚氨酯密封膠146
4.8.3 觸變性酮肟型有機硅密封膠147
4.8.4 單組分改性有機硅密封材料148
4.9 有機硅消泡劑149
4.9.1 有機硅消泡劑消泡機理150
4.9.2 有機硅消泡劑分類150
4.10有機硅耐高溫彈性體153
4.10.1 聚硅氧烷的熱穩(wěn)定性153
4.10.2 聚硅氧烷的分子結(jié)構(gòu)153
4.10.3 聚硅氧烷的合成155
4.10.4 分子結(jié)構(gòu)對聚硅氧烷高溫性能的影響156
4.11 有機硅在醫(yī)藥和農(nóng)藥上的應(yīng)用156
4.11.1 醫(yī)藥用新型有機硅材料156
4.11.2 制劑配方的組分157
4.11.3 醫(yī)用消泡劑158
4.11.4 藥物緩釋、控釋體系158
4.11.5 有機藥物合成159
4.11.6 新型抗菌防腐劑——有機硅季銨鹽159
4.11.7 具有生物活性的有機硅化合物及應(yīng)用159
4.12 有機硅在紡織行業(yè)的應(yīng)用161
4.12.1 有機硅柔軟劑161
4.12.2 有機硅防水劑整理織物的研究164
4.13 有機硅在皮革工業(yè)中的應(yīng)用166
4.13.1 含硅皮革加脂材料166
4.13.2 鞣劑167
4.13.3 有機硅改性皮革涂飾材料167
4.13.4 功能性有機硅類皮革助劑168
4.14 有機硅在涂料工業(yè)中的應(yīng)用169
4.14.1 有機硅高聚物涂料結(jié)構(gòu)與性能169
4.14.2 有機硅改性聚合物涂料171
4.14.3 有機硅水性涂料173
4.14.4 涂料助劑173
4.15 有機硅在造紙上的應(yīng)用174
4.15.1 有機硅離型紙的生產(chǎn)174
4.15.2 有機硅紙張柔軟劑175
4.15.3 有機硅材料在造紙印刷工業(yè)中的應(yīng)用177
參考文獻177
第5章 膜材料179
5.1 概述179
5.1.1 膜分離技術(shù)179
5.1.2 膜分離技術(shù)的基本原理182
5.1.3 膜分離技術(shù)的特點186
5.2 膜材料的分類186
5.2.1 無機膜材料187
5.2.2 有機膜材料189
5.2.3 功能化膜190
5.3 膜的制備方法191
5.3.1 無機膜的制備191
5.3.2 有機高分子膜的制備192
5.3.3 復(fù)合膜的制備193
5.4 膜分離裝置193
5.4.1 在食品工業(yè)中的應(yīng)用193
5.4.2 在制藥業(yè)中的應(yīng)用194
5.4.3 在廢水處理中的應(yīng)用195
5.4.4 在氣體分離上的應(yīng)用195
5.4.5 在石油化工中的應(yīng)用196
5.4.6 在染料生產(chǎn)中的應(yīng)用196
5.4.7 在純水制備上的應(yīng)用197
5.5 高分子分離膜197
5.5.1 纖維素膜材料197
5.5.2 聚酰(亞)胺膜材料198
5.5.3 聚烯烴膜材料200
5.5.4 有機硅膜材料200
5.5.5 液晶復(fù)合高分子膜202
5.5.6 高分子金屬絡(luò)合物膜203
5.6 納濾膜204
5.6.1 納濾膜的分離機理與性能204
5.6.2 納濾膜的制備方法206
5.6.3 操作條件對NF膜分離性能的影響207
5.6.4 物料性質(zhì)對NF膜分離性能的影響209
5.7 超濾膜210
5.7.1 超濾原理210
5.7.2 超濾膜的種類及特性212
5.7.3 超濾膜的技術(shù)特點213
5.7.4 超濾、反滲透和微濾的關(guān)系213
5.7.5 超濾膜的改性214
5.8 分子篩膜215
5.8.1 分子篩膜的分類215
5.8.2 分子篩膜的制備方法217
5.8.3 分子篩膜的缺陷及缺陷的消除220
5.9 炭膜220
5.9.1 炭膜的分類220
5.9.2 炭膜分離機理221
5.9.3 支撐炭膜的制備222
5.9.4 非支撐炭膜的制備223
5.10無機膜223
5.10.1 無機膜的分類224
5.10.2 無機膜的特點224
5.10.3 無機膜的制備224
5.10.4 無機膜的表征方法226
5.10.5 陶瓷膜227
5.10.6 結(jié)構(gòu)參數(shù)對性能的影響229
5.10.7 膜材料性質(zhì)的影響230
5.10.8 溶液性質(zhì)對膜過程的影響230
5.10.9 操作參數(shù)對分離過程的影響231
參考文獻231
第6章 生物活性物質(zhì)234
6.1 生物工程234
6.1.1 概述234
6.1.2 生物工程與農(nóng)業(yè)235
6.1.3 生物工程與健康236
6.1.4 生物工程與化學(xué)工業(yè)237
6.2 生化試劑242
6.3 生物農(nóng)藥243
6.3.1 概述243
6.3.2 植物體農(nóng)藥245
6.3.3 動物體農(nóng)藥246
6.3.4 微生物體農(nóng)藥246
6.3.5 植物源生物化學(xué)農(nóng)藥247
6.3.6 動物源生物化學(xué)農(nóng)藥249
6.3.7 微生物源生物化學(xué)農(nóng)藥249
6.4 生物表面活性劑250
6.4.1 概述250
6.4.2 特點251
6.4.3 分類252
6.4.4 制備254
6.4.5 應(yīng)用257
參考文獻260
第7章 有機氟材料261
7.1 理化性質(zhì)261
7.2 分類262
7.3 氟氯烴及代用品262
7.4 含氟精細化學(xué)品265
7.4.1 芳香族氟化物265
7.4.2 含氟醫(yī)藥266
7.4.3 含氟農(nóng)藥275
7.4.4 含氟表面活性劑280
7.5 含氟聚合物288
7.6 氟化物的制備290
7.6.1 直接氟化法290
7.6.2 芳伯胺重氮化法290
7.6.3 鹵原子交換法291
7.6.4 脫硝基氟化法293
7.6.5 氟正離子氟化法293
7.6.6 電化學(xué)氟化法296
7.6.7 聚合氟化方法298
7.6.8 其它氟化方法299
參考文獻299
第8章 電子化學(xué)品301
8.1 概述301
8.2 光致抗蝕劑302
8.2.1 深紫外光刻膠303
8.2.2 248nm深紫外光刻膠306
8.2.3 193nm光刻中的光致抗蝕劑308
8.3 液晶311
8.3.1 液晶的結(jié)構(gòu)311
8.3.2 液晶的種類313
8.3.3 液晶的特性與應(yīng)用316
8.3.4 主鏈型液晶高聚物321
8.3.5 側(cè)鏈型液晶高聚物329
8.3.6 鐵電液晶335
8.4 高純試劑和氣體338
8.4.1 超凈高純試劑339
8.4.2 超凈高純試劑的應(yīng)用343
8.4.3 超凈高純試劑的制備技術(shù)及配套處理技術(shù)344
8.4.4 典型高純化學(xué)試劑的制備346
8.4.5 典型高純氣體的制備349
參考文獻352
第9章 智能材料353
9.1 概述353
9.2 智能無機材料354
9.2.1 無機智能結(jié)構(gòu)材料354
9.2.2 電致變色材料354
9.2.3 靈巧陶瓷材料355
9.3 智能高分子材料355
9.3.1 溫敏性凝膠356
9.3.2 光敏性凝膠356
9.3.3 磁場響應(yīng)凝膠357
9.3.4 電場響應(yīng)凝膠357
9.3.5 pH響應(yīng)凝膠357
9.3.6 化學(xué)物質(zhì)響應(yīng)凝膠358
9.3.7 溫度/pH響應(yīng)性凝膠359
9.4 智能藥物釋放體系359
9.5 智能材料展望360
參考文獻361
第10章 功能色素材料362
10.1 概述362
10.2 有機功能色素的分類362
10.3 有機光導(dǎo)材料363
10.4 激光染料366
10.4.1 激光的產(chǎn)生366
10.4.2 染料激光原理367
10.4.3 典型激光染料368
10.5 有機電致發(fā)光功能色素材料373
10.5.1 載流子傳輸材料375
10.5.2 發(fā)光材料376
10.5.3 有機懸掛體系電致發(fā)光材料380
10.6 有機非線性光學(xué)材料380
10.6.1 有機二階非線性光學(xué)材料381
10.6.2 有機三階非線性光學(xué)材料383
10.7 化學(xué)發(fā)光材料390
10.7.1 化學(xué)發(fā)光的原理390
10.7.2 化學(xué)發(fā)光材料391
10.8 噴墨打印用和熱擴散轉(zhuǎn)移成像技術(shù)用功能色素393
10.8.1 噴墨打印用功能色素393
10.8.2 熱擴散轉(zhuǎn)移成像技術(shù)用功能色素395
參考文獻397