組成高分子鏈的原子之間是以共價(jià)鍵相結(jié)合的,高分子鏈一般具有鏈型和體型兩種不同的形狀。
當(dāng)今世界上作為材料使用的大量高分子化合物,是以煤、石油、天然氣等為起始原料制得低分子有機(jī)化合物,再經(jīng)聚合反應(yīng)而制成的。這些低分子化合物稱為“單體”,由它們經(jīng)聚合反應(yīng)而生成的高分子化合物又稱為高聚物。通常將聚合反應(yīng)分為加成聚合和縮合聚合兩類,簡(jiǎn)稱加聚和縮聚。
纖維又可分為天然纖維和化學(xué)纖維。后者又可分為人造纖維(如粘膠纖維、醋酸纖維等)和合成纖維(如尼龍、滌綸等)。人造纖維是用天然高分子(如短棉絨、竹、木、毛發(fā)等)經(jīng)化學(xué)加工處理、抽絲而成的。合成纖維是用低分子原料合成的。纖維的特點(diǎn)是能抽絲成型,有較好的強(qiáng)度和撓曲性能,作紡織材料使用。
可分為通用高分子,工程材料高分子,功能高分子,仿生高分子,醫(yī)用高分子,高分子藥物,高分子試劑,高分子催化劑和生物高分子等。
塑料中的“四烯”(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯),纖維中的“四綸”(錦綸、滌綸、腈綸和維綸),橡膠中的“四膠”(丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠和乙丙橡膠)都是用途很廣的高分子材料,為通用高分子。
從性能上看,高分子由于其相對(duì)分子質(zhì)量很大,通常都處于固體或凝膠狀態(tài),有較好的機(jī)械強(qiáng)度;又由于其分子是由共價(jià)鍵結(jié)合而成的,故有較好的絕緣性和耐腐蝕性能;由于其分子鏈很長(zhǎng),分子的長(zhǎng)度與直徑之比大于一千,故有較好的可塑性和高彈性。高彈性是高聚物的性能。此外,溶解性、熔融性、溶液的行為和結(jié)晶性等方面和低分子也有很大的差別。
高分子的分子結(jié)構(gòu)可以分為兩種基本類型:種是線型結(jié)構(gòu),具有這種結(jié)構(gòu)的高分子化合物稱為線型高分子化合物。第二種是體型結(jié)構(gòu),具有這種結(jié)構(gòu)的高分子化合物稱為體型高分子化合物。此外,有些高分子是帶有支鏈的,稱為支鏈高分子,也屬于線型結(jié)構(gòu)范疇。有些高分子雖然分子鏈間有交聯(lián),但交聯(lián)較少,這種結(jié)構(gòu)稱為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),屬體型結(jié)構(gòu)范疇。
單體中對(duì)苯二甲酸和加聚反應(yīng)是指由一種或兩種以上單體化合成高聚物的反應(yīng),在反應(yīng)過程中沒有低分子物質(zhì)生成,生成的高聚物與原料物質(zhì)具有相同的化學(xué)組成,其相對(duì)分子質(zhì)量為原料相對(duì)分子質(zhì)量的整數(shù)倍,僅由一種單體發(fā)生的加聚反應(yīng)稱為均聚反應(yīng)。例如,氯乙烯合成聚氯乙烯:乙二醇各有兩個(gè)官能團(tuán),生成大分子時(shí),向兩個(gè)方向延伸,得到的是線型高分子。
線型非晶相高聚物具有三種不同的物理狀態(tài):玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。猶如低分子物質(zhì)具有三態(tài)(固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài))一樣,但是高聚物的三態(tài)和低分子的三態(tài)本質(zhì)是不同的。橡膠和聚氯乙烯等塑料都是線型非晶相高聚物,但橡膠具有很好的彈性,而塑料則表現(xiàn)出良好的硬度,其原因就是由于它們?cè)谑覝叵滤幍臓顟B(tài)不同的緣故。塑料所處的狀態(tài)是玻璃態(tài),橡膠所處的狀態(tài)是高彈態(tài),把高聚物加熱到熔融時(shí)所處的狀態(tài)就是粘流態(tài)
玻璃態(tài)的特征是形變很困難,硬度大;高彈態(tài)的特征是形變很容易,具有高彈性;粘流態(tài)的特征是形變能任意發(fā)生,具有流動(dòng)性。這三種物理狀態(tài),隨著溫度的變化可互相轉(zhuǎn)化。