組成高分子鏈的原子之間是以共價鍵相結(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(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,簡稱加聚和縮聚。
可把高分子分成塑料、橡膠和纖維三大類。
塑料按其熱熔性能又可分為熱塑性塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯等)和熱固性塑料(如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等)兩大類。前者
前者為線型結(jié)構(gòu)的高分子,受熱時可以軟化和流動,可以反復(fù)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(jié)構(gòu)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(fù)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(jié)構(gòu)的高分子),作結(jié)構(gòu)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。
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。
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。
合成高分子化合物基本的反應(yīng)有兩類:一類叫縮合聚合反應(yīng)(簡稱縮聚反應(yīng)),另一類叫加成聚合反應(yīng)(簡稱加聚反應(yīng))。這兩類合成反應(yīng)的單體結(jié)構(gòu)、聚合機理和具體實施方法都不同。
單體中對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,其相對分子質(zhì)量為原料相對分子質(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:乙二醇各有兩個官能團,生成大分子時,向兩個方向延伸,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在室溫下所處的狀態(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所處的狀態(tài)就是粘流態(tài)