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组成高分子链的原子之间是以共价键相结合的,高分子链一般具有链型和体型两种不同的形状。
当今世界上作为材料使用的大量高分子化合物,是以煤、石油、天然气等为起始原料制得低分子有机化合物,再经聚合反应而制成的。这些低分子化合物称为“单体”,由它们经聚合反应而生成的高分子化合物又称为高聚物。通常将聚合反应分为加成聚合和缩合聚合两类,简称加聚和缩聚。
可把高分子分成塑料、橡胶和纤维三大类。
塑料按其热熔性能又可分为热塑性塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯等)和热固性塑料(如酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等)两大类。前者
前者为线型结构的高分子,受热时可以软化和流动,可以反复多次塑化成型,次品和废品可以回收利用,再加工成产品。后者为体型结构的高分子,一经成型便发生固化,不能再加热软化,不能反复加工成型,因此,次品和废品没有回收利用的价值。塑料的共同特点是有较好的机械强度(尤其是体形结构的高分子),作结构材料使用。
纤维又可分为天然纤维和化学纤维。后者又可分为人造纤维(如粘胶纤维、醋酸纤维等)和合成纤维(如尼龙、涤纶等)。人造纤维是用天然高分子(如短棉绒、竹、木、毛发等)经化学加工处理、抽丝而成的。合成纤维是用低分子原料合成的。纤维的特点是能抽丝成型,有较好的强度和挠曲性能,作纺织材料使用。
塑料中的“四烯”(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯),纤维中的“四纶”(锦纶、涤纶、腈纶和维纶),橡胶中的“四胶”(丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶和乙丙橡胶)都是用途很广的高分子材料,为通用高分子。
如用缩聚反应制得的高聚物,则大多数是在简化后的原料名称后面加上“树脂”二字来命名。例如,酚醛树脂、环氧树脂等。加聚物在未制成制品前也常有“树脂”来称呼。例如,聚氯乙烯树脂,聚乙烯树脂等。此外,在商业上常给高分子物质以商品名称。例如,聚己内酰胺纤维称为尼龙-6,聚对苯二甲酸乙二酯纤维称为涤纶,聚丙烯腈纤维称为腈纶等。
从性能上看,高分子由于其相对分子质量很大,通常都处于固体或凝胶状态,有较好的机械强度;又由于其分子是由共价键结合而成的,故有较好的绝缘性和耐腐蚀性能;由于其分子链很长,分子的长度与直径之比大于一千,故有较好的可塑性和高弹性。高弹性是高聚物的性能。此外,溶解性、熔融性、溶液的行为和结晶性等方面和低分子也有很大的差别。
两种不同的结构,表现出相反的性能。线型结构(包括支链结构)高聚物由于有立的分子存在,故具有弹性、可塑性,在溶剂中能溶解,加热能熔融,硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有立大分子存在,故没有弹性和可塑性,不能溶解和熔融,只能溶胀,硬度和脆性较大。因此从结构上看,橡胶只能是线型结构或交联很少的网状结构的高分子,纤维也只能是线型的高分子,而塑料则两种结构的高分子都有。
玻璃态的特征是形变很困难,硬度大;高弹态的特征是形变很容易,具有高弹性;粘流态的特征是形变能任意发生,具有流动性。这三种物理状态,随着温度的变化可互相转化。
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