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。
從相對(duì)分子質(zhì)量和組成上看,高分子的相對(duì)分子質(zhì)量很大,具有“多分散性”。大多數(shù)高分子都是由一種或幾種單體聚合而成。
從分子結(jié)構(gòu)上看,高分子的分子結(jié)構(gòu)基本上只有兩種,一種是線型結(jié)構(gòu),另一種是體型結(jié)構(gòu)。線型結(jié)構(gòu)的特征是分子中的原子以共價(jià)鍵互相連接成一條很長(zhǎng)的卷曲狀態(tài)的“鏈”(叫分子鏈)。體型結(jié)構(gòu)的特征是分子鏈與分子鏈之間還有許多共價(jià)鍵交聯(lián)起來(lái),形成三度空間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這兩種不同的結(jié)構(gòu),性能上有很大的差異。
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。
加聚物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的書(shū)寫(xiě)方法:書(shū)寫(xiě)加聚物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式時(shí),將鏈節(jié)寫(xiě)在方括號(hào)內(nèi),將聚合度寫(xiě)在方括號(hào)的右下角,用橫線“—”表示端基
在線型結(jié)構(gòu)(包括帶有支鏈的)高分子物質(zhì)中有立的大分子存在,這類高聚物的溶劑中或在加熱熔融狀態(tài)下,大分子可以彼此分離開(kāi)來(lái)。而在體形結(jié)構(gòu)(分子鏈間大量交聯(lián)的)的高分子物質(zhì)中則沒(méi)有立的大分子存在,因而也沒(méi)有相對(duì)分子質(zhì)量的意義,只有交聯(lián)度的意義。交聯(lián)很少的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子物質(zhì)也可能被分離的大分子存在 。
兩種不同的結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出相反的性能。線型結(jié)構(gòu)(包括支鏈結(jié)構(gòu))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(diǎn)。體型結(jié)構(gòu)高聚物由于沒(méi)有立大分子存在,故沒(méi)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(jié)構(gòu)上看,橡膠只能是線型結(jié)構(gòu)或交聯(lián)很少的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子,纖維也只能是線型的高分子,而塑料則兩種結(jié)構(gòu)的高分子都有。
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(jiǎn)稱縮聚反應(yīng)),另一類叫加成聚合反應(yīng)(簡(jiǎn)稱加聚反應(yīng))。這兩類合成反應(yīng)的單體結(jié)構(gòu)、聚合機(jī)理和具體實(shí)施方法都不同。
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。