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(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,簡稱加聚和縮聚。
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(diǎn)是有較好的機(jī)械強(qiáng)度(尤其是體形結(jié)構(gòu)的高分子),作結(jié)構(gòu)材料使用。
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。
高分子化合物的系統(tǒng)命名比較復(fù)雜,實(shí)際上很少使用,習(xí)慣上天然高分子常用俗名。合成高分子則通常按制備方法及原料名稱來命名,如用加聚反應(yīng)制得的高聚物,往往是在原料名稱前面加個“聚”字來命名。例如,氯乙烯的聚合物稱為聚氯乙烯,苯乙烯的聚合物稱為聚苯乙烯等。
從相對分子質(zhì)量和組成上看,高分子的相對分子質(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(jié)構(gòu)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(luò)結(jié)構(gòu)。這兩種不同的結(jié)構(gòu),性能上有很大的差異。
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(jī)理和具體實(shí)施方法都不同。
縮聚反應(yīng)指具有兩個或兩個以上官能團(tuán)的單體,相互縮合并產(chǎn)生小分子副產(chǎn)物(水、醇、氨、鹵化氫等)而生成高分子化合物的聚合反應(yīng)。
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(tuán),生成大分子時,向兩個方向延伸,得到的是線型高分子。
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