組成高分子鏈的原子之間是以共價鍵相結合的,高分子鏈一般具有鏈型和體型兩種不同的形狀。
當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化合物,再經(jīng)聚合反應而制成的。這些低分子化合物稱為“單體”,由它們經(jīng)聚合反應而生成的高分子化合物又稱為高聚物。通常將聚合反應分為加成聚合和縮合聚合兩類,簡稱加聚和縮聚。
前者為線型結構的高分子,受熱時可以軟化和流動,可以反復多次塑化成型,次品和廢品可以回收利用,再加工成產(chǎn)品。后者為體型結構的高分子,一經(jīng)成型便發(fā)生固化,不能再加熱軟化,不能反復加工成型,因此,次品和廢品沒有回收利用的價值。塑料的共同特點是有較好的機械強度(尤其是體形結構的高分子),作結構材料使用。
工程塑料是指具有特種性能(如耐高溫、耐輻射等)的高分子材料。如聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚酰亞胺、聚芳醚、聚芳酰胺和含氟高分子、含硼高分子等都是較成熟的品種,已廣泛用作工程材料。
從分子結構上看,高分子的分子結構基本上只有兩種,一種是線型結構,另一種是體型結構。線型結構的特征是分子中的原子以共價鍵互相連接成一條很長的卷曲狀態(tài)的“鏈”(叫分子鏈)。體型結構的特征是分子鏈與分子鏈之間還有許多共價鍵交聯(lián)起來,形成三度空間的網(wǎng)絡結構。這兩種不同的結構,性能上有很大的差異。
兩種不同的結構,表現(xiàn)出相反的性能。線型結構(包括支鏈結構)高聚物由于有立的分子存在,故具有彈性、可塑性,在溶劑中能溶解,加熱能熔融,硬度和脆性較小的特點。體型結構高聚物由于沒有立大分子存在,故沒有彈性和可塑性,不能溶解和熔融,只能溶脹,硬度和脆性較大。因此從結構上看,橡膠只能是線型結構或交聯(lián)很少的網(wǎng)狀結構的高分子,纖維也只能是線型的高分子,而塑料則兩種結構的高分子都有。
合成高分子化合物基本的反應有兩類:一類叫縮合聚合反應(簡稱縮聚反應),另一類叫加成聚合反應(簡稱加聚反應)。這兩類合成反應的單體結構、聚合機理和具體實施方法都不同。