組成高分子鏈的原子之間是以共價鍵相結合的,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,再經聚合反應而制成的。這些低分子化合物稱為“單體”,由它們經聚合反應而生成的高分子化合物又稱為高聚物。通常將聚合反應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
前者為線型結構的高分子,受熱時可以軟化和流動,可以反復多次塑化成型,次品和廢品可以回收利用,再加工成產品。后者為體型結構的高分子,一經成型便發(fā)生固化,不能再加熱軟化,不能反復加工成型,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(尤其是體形結構的高分子),作結構材料使用。
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。
從性能上看,高分子由于其相對分子質量很大,通常都處于固體或凝膠狀態(tài),有較好的機械強度;又由于其分子是由共價鍵結合而成的,故有較好的絕緣性和耐腐蝕性能;由于其分子鏈很長,分子的長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、溶液的行為和結晶性等方面和低分子也有很大的差別。
在線型結構(包括帶有支鏈的)高分子物質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來。而在體形結構(分子鏈間大量交聯(lián)的)的高分子物質中則沒有立的大分子存在,因而也沒有相對分子質量的意義,只有交聯(lián)度的意義。交聯(lián)很少的網(wǎng)狀結構高分子物質也可能被分離的大分子存在 。
兩種不同的結構,表現(xiàn)出相反的性能。線型結構(包括支鏈結構)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。體型結構高聚物由于沒有立大分子存在,故沒有彈性和可塑性,不能溶解和熔融,只能溶脹,硬度和脆性較大。因此從結構上看,橡膠只能是線型結構或交聯(lián)很少的網(wǎng)狀結構的高分子,纖維也只能是線型的高分子,而塑料則兩種結構的高分子都有。
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)
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,具有流動性。這三種物理狀態(tài),隨著溫度的變化可互相轉化。