一書剖析現代社會不可或缺的化學產業知識
以不同形式活躍於生活當中的科學結晶
活用於建築、日用品以至於醫療領域的高分子全貌
高分子不是只有塑膠。橡膠、合成纖維也是高分子。我們周遭的多種物質,譬如保麗龍、合成纖維中的聚酯與尼龍、由橡膠製成的橡皮筋與輪胎,都是高分子。 植物由纖維素、澱粉等組成。這些纖維素、澱粉都屬於高分子。動物的身體由蛋白質組成,蛋白質也是高分子。不僅如此,負責遺傳功能的DNA或RNA等核酸,也是典型的高分子。也就是說,高分子不只包含了由堅硬塑膠製成的櫥櫃、富彈性的橡膠製品,也包含了各種維持生命、傳承生命的分子。甚至連隱形眼鏡、假牙,甚至是人造血管,都是高分子。到了現代,不僅眼前的世界到處都是高分子,高分子也開始進入了我們的身體「內部」。 人類以化學方式製造出來高分子,稱做合成高分子。最早的合成高分子「聚乙烯」於19世紀發明。在這之後,1930年的美國化學家,華萊士.卡羅瑟斯發明了尼龍66後,各種高分子化合物陸續被合成、開發出來,形成今日的盛況。 但於此同時,高分子也產生了許多過去未曾出現的問題,其中最讓人頭痛的就是廢棄問題──塑膠公害。堅固耐用是高分子的一大優點,它們耐熱、耐光、耐化學藥劑。但這也表示它們遭丟棄後,難以自然分解。在我們看不到的地方,有許多遭丟棄塑膠製品仍保持著原本的樣子。海洋中也漂流著許多細碎的塑膠微粒。原本以「合成」為主軸的高分子化學,在新時代中可能還需考慮「分解」階段。 本書即是將高分子化學的基礎知識,以簡單明瞭的方式解說。書中也會提及天然高分子和合成高分子的種類、性質和差異,高分子所面臨的環境問題的解決方案,以及與SDGs相關的主題。
作者
齋藤勝裕
1945年出生,1974年取得東北大學理學研究科博士。現為名古屋工業大學名譽教授。理學博士。專業領域為有機化學、物理化學、光化學、超分子化學。著作、共著、監修書籍超過200本,代表作品包括《圖解入門 簡明最新 有機EL&液晶面板的基本知識與運作機制》、《美麗卻恐怖的毒物世界!視覺化的200種「毒物」圖鑑》(以上為秀和System)、《絕對看得懂的高分子化學》(講談社)、《看漫畫學有機化學》(Science-i新書)等。
目錄
前言第0章 高分子是什麼?0-1 高分子是什麼?0-2 高分子的可能性0-3 高分子的種類-1:結構0-4 高分子的種類-2:用途0-5 高分子的結構0-6 高分子的製造方式0-7 高分子的性質 第1章 活躍的高分子1-1 高分子的定義1-2 活躍於家中的高分子1-3 活躍於社會的高分子1-4 活躍於工業的高分子1-5 活躍於農業的高分子1-6 活躍於漁業的高分子1-7 活躍於商業、服務業的高分子1-8 活躍於舞台、工藝、藝術的高分子1-9 活躍於醫療的高分子1-10 活躍於自然界的高分子 第2章 一般分子與高分子2-1 原子是什麼?2-2 分子是什麼?2-3 離子是什麼?2-4 離子鍵、金屬鍵是什麼?2-5 共價鍵是什麼?2-6 分子間力是什麼?2-7 分子式與結構式2-8 取代基的種類與結構2-9 低分子、高分子、超分子 第3章 高分子的分子結構3-1 由單一種類的單體分子製作而成的熱塑性聚合物3-2 聚乙烯家族3-3 由多種單體分子製作而成熱塑性聚合物3-4 熱塑性聚合物的立體結構3-5 熱塑性聚合物的集合體3-6 熱塑性聚合物的性質與成形3-7 熱固性聚合物的結構3-8 熱固性塑膠的性質與成形 第4章 製成高分子的化學反應4-1 高分子合成反應的種類4-2 連鎖聚合反應4-3 活性聚合反應4-4 共聚合反應4-5 序列聚合反應4-6 熱固性塑膠的合成反應4-7 催化劑的作用 第5章 高分子的物理性質5-1 分子量與物性5-2 彈性變形5-3 黏彈性5-4 橡膠彈性5-5 熱性質5-6 光性質5-7 導電性質 第6章 高分子的化學性質6-1 溶解性6-2 高分子溶液6-3 耐化學藥品性6-4 透氣性6-5 耐熱性與阻燃性6-6 化學活性6-7 高分子的物性改良6-8 高分子的劣化 第7章 高分子材料的種類與性質7-1 泛用塑膠的種類與性質7-2 工程塑膠的種類與性質7-3 合成纖維的性質與製作方式7-4 特殊合成纖維7-5 橡膠的種類與性質7-6 碳纖維的種類與性質7-7 含碳或硼的高分子7-8 矽高分子的種類與性質7-9 複合材料的種類與性質7-10 醫療用高分子的種類與性質7-11 化妝用高分子的種類與性質 第8章 功能性高分子的種類與性質8-1 高吸水性高分子8-2 水溶性高分子8-3 離子交換高分子8-4 螯合物高分子8-5 導電性高分子8-6 照光後可發電的高分子(太陽能電池)8-7 通電後可發光的高分子(OLED)8-8 通電後可發出聲音的高分子(壓電性質)8-9 照光後會硬化的高分子(光固化聚合物)8-10 形狀記憶高分子8-11 接著劑的種類與性質8-12 阻燃劑 第9章 天然高分子的種類與性質9-1 多醣類的單體9-2 由葡萄糖聚合而成的多醣類9-3 多醣類的立體結構9-4 黏多醣9-5 蛋白質9-6 蛋白質的立體結構9-7 蛋白質的功能9-8 蛋白質與毒性9-9 DNA9-10 DNA的分裂與複製9-11 遺傳資訊與RNA9-12 核酸與蛋白質合成9-13 基因重組與基因編輯 第10章 高分子在環境保護中的角色10-1 環境與高分子10-2 高分子的3R10-3 環境保護與高分子10-4 環境淨化與高分子10-5 能量與天然高分子10-6 能量與合成高分子10-7 國際社會與SDGs10-8 SDGs與高分子
序/導讀
前言
或許你對「高分子」這個詞有些陌生,不過應該沒有人不知道「塑膠」是什麼吧。那乾脆把書名改成《塑膠的科學》不就好了嗎?然而高分子不一定是塑膠。譬如橡膠與某些化學纖維就不是塑膠,不過包括橡膠、塑膠在內,尿布所使用的高吸水性聚合物、可導電的導電聚合物、防彈背心所使用的工程塑膠等,都屬於高分子。
本書內容以各種塑膠產品為主,不過也會提到橡膠、化學纖維、工程塑膠,以及最新的功能性高分子,所以書名才會取為《高分子化學》。
生活於現代的我們,周遭充滿了各種高分子,其中又以塑膠為代表。衣服、家電產品、文具、家具,以至於家中裝潢等,許多產品都是由高分子製成。除此之外,包括蔬菜、穀物、肉、魚在內,許多食物也是由天然高分子構成。不僅如此,我們生物的身體也是由天然高分子組成。
本書會提到各種高分子化合物的結構、性質、合成方式,且會從最基礎的部分開始說明。閱讀本書之前並不需要任何預備知識,高中時沒有學過化學也沒有關係。閱讀本書所需要的必要知識,全都會在書中說明。
若您能在讀過本書後,了解到高分子是什麼樣的物質,那就太棒了。最後請讓我在這裡感謝執筆本書時參考的各書籍作者,以及出版社的各位。
2021年2月
齋藤勝裕