第一節(jié)  高分子聚合物的簡介

高分子聚合物指由鍵重復連接而成的高分子量（通?？蛇_10～106）化合物。包括晶態(tài)結構、非晶態(tài)結構、取向態(tài)結構以及織態(tài)結構。人類利用天然聚合物的歷史久遠，直到19世紀中葉才跨入對天然聚合物的化學改性工作，1839年C．Goodyear發(fā)現(xiàn)了橡膠的硫化反應，從而使天然橡膠變?yōu)閷嵱玫墓こ滩牧系?研究 取得關鍵性的進展。（產業(yè) 規(guī)劃 ）

第二節(jié) 高分子聚合物的種類

聚合物分類

可以從不同的角度對聚合物進行分類，如從、加熱行為、聚合物結構等。

⑴按分子主鏈的元素結構，可將聚合物分為碳鏈、雜鏈和元素有機三類。

碳鏈聚合物大分子主鏈完全由碳原子組成。絕大部分烯類和二烯類聚合物屬于這一類，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。

雜鏈聚合物大分子主鏈中除碳原子外，還有氧、氮、硫等雜原子。如聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡膠等。工程塑料、合成纖維、耐熱聚合物大多是雜鏈聚合物。

元素有機聚合物大分子主鏈中沒有碳原子，主要由硅、硼、鋁和氧、氮、硫、磷等原子組成，但側基卻由有機基團組成，如甲基、乙基、乙烯基等。有機硅橡膠就是典型的例子。

元素有機又稱雜鏈的半有機高分子，如果主鏈和側基均無碳原子，則成為無機高分子。

性質和用途分類

按材料的性質和用途分類，可將高聚物分為塑料、橡膠和纖維。

橡膠通常是一類線型柔順高分子聚合物，分子間次價力小，具有典型的高彈性，在很小的作用力下，能產生很大的形變（500%～1000%），外力除去后，能恢復原狀。因此，橡膠類用的聚合物要求完全無定型，玻璃化溫度低，便于大分子的運動。經少量交聯(lián)，可消除永久的殘余形變。以天然橡膠為例，Tg低（—73℃），少量交聯(lián)后，起始彈性模量?。?lt;70N/cm2）。經拉伸后，誘導結晶，將使模量和強度增高。伸長率為400%，強度增至1 500N/cm；500%時為2 000N/cm。橡膠經適度交聯(lián)（硫化）后形成的網絡結構可防止大分子鏈相互滑移，增大彈性形變。交聯(lián)度增大，彈性下降，彈性模量上升，高度交聯(lián)可得到硬橡膠。天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠和乙丙橡膠是常用的品種。

纖維通常是線性結晶聚合物，平均分子量較橡膠和塑料低，纖維不易形變，伸長率?。?lt;10%～50%），彈性模量（>3 5000N/cm2）和抗張強度（>35 000N/cm2）都很高。纖維用聚合物帶有某些極性基團，以增加次價力，并且要有高的結晶能力。拉伸可提高結晶度。纖維的熔點應在200℃以上，以利于熱水洗滌和熨燙，但不宜高于300℃，以便熔融紡絲。該聚合物應能溶于適當?shù)娜軇┲?，以便溶液紡絲，但不應溶于干洗溶劑中。工業(yè)中常用的合成纖維有聚酰胺（如尼龍—66、尼龍—6等）、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯腈等。

塑料是以合成或天然聚合物為主要成分，輔以填充劑、增塑劑和其他助劑在一定溫度和壓力下加工成型的材料或制品。其中的聚合物常稱做樹脂，可為晶態(tài)和非晶態(tài)。塑料的行為介于纖維和橡膠之間，有很廣的范圍，軟塑料接近橡膠，硬塑料接近纖維。軟塑料的結晶度由中到高，Tm、Tg有很寬的范圍，彈性模量（15 000～350000N/cm2）、抗張強度（1 500～7 000N/cm2）、伸長率（20%～800%）都從中到高。聚乙烯、聚丙烯和結晶度中等的尼龍—66均屬于軟塑料。硬塑料的特點是剛性大、難變形。彈性模量（70 000～350 000N/cm2）和抗張強度（3 000～8 500N/cm2）都很高，而斷裂伸長率很低（0．5%～3%）。這類塑料用的聚合物都具有剛性鏈，屬無定型。塑料按其受熱行為也可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。依塑料的狀態(tài)又可細分為模塑塑料、層壓塑料、泡沫塑料、人造革、塑料薄膜等。

形狀分類

按幾何形狀可分為兩種，即線型大分子和體型大分子。圖（a）所示為直鏈線型結構大分子

有許多鏈節(jié)聯(lián)成一個長鏈，其分子直徑與長度比達1:1000以上，這樣長而細的結構，如果沒有外力拉伸是是不可能成直線狀的，所以它通常是卷曲成不規(guī)則的團狀如聚丙烯等；圖（b）所示為線型支鏈大分子，其線型大分子主鏈帶有一些支鏈，支鏈的數(shù)量和長短可以不同，甚至支鏈上還有支鏈，如高壓聚乙烯等；圖（c）所示的是體型結構大分子，特點是：大分子鏈之間以強的化學鍵相互交聯(lián)，形成立體的網狀結構。

第三節(jié) 高分子聚合物的發(fā)展現(xiàn)狀

1870年J．W．Hyatt用樟腦增塑硝化纖維素，使硝化纖維塑料實現(xiàn)了工業(yè)化。1907年L．Baekeland報道了合成第一個熱固性酚醛樹脂，并在20世紀20年代實現(xiàn)了工業(yè)化，這是第一個合成塑料產品。1920年H．Standinger提出了聚合物是由結構單元通過普通的共價鍵彼此連接而成的長鏈分子，這一結論為現(xiàn)代聚合物科學的建立奠定了基礎。隨后，Carothers把合成聚合物分為兩大類，即通過縮聚反應得到的縮聚物和通過加聚反應得到的加聚物。20世紀50年代K．Ziegler和G．Natta發(fā)現(xiàn)了配位聚合催化劑，開創(chuàng)了合成立體規(guī)整結構聚合物的時代。在大分子概念建立以后的幾十年中，合成高聚物取得了飛速的發(fā)展，許多重要的聚合物相繼實現(xiàn)了工業(yè)化。

第四節(jié) 高分子聚合物的應用范圍

天然聚合物多從自然植物經物理或化學方法制取，合成聚合物由低分子單體通過聚合反應制得。聚合方法通常有本體（熔融）聚合、溶液聚合、乳液聚合和懸浮聚合等，依據(jù)對聚合物的使用性能要求可對不同的方法進行選擇，如帶官能團的單體聚合常采用溶液或熔融聚合法。 研究 聚合過程的反應工程學科分支稱為聚合反應工程學。聚合物加工成各種制品的過程，主要包括塑料加工、橡膠加工和化學纖維紡絲，這三者的共性 研究 體現(xiàn)為聚合物流變學。

聚合物的性能

高彈形變和黏彈性是聚合物特有的力學性能。這些特性均與大分子的多層次結構的大分子鏈的特殊運動方式以及聚合物的加工有密切的關系。聚合物的強度、硬度、耐磨性、耐熱性、耐腐蝕性、耐溶劑性以及電絕緣性、透光性、氣密性等都是使用性能的重要指標。

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