
高聚物(High Polymer)是高分子化合物的统称,指由大量重复结构单元(单体)通过共价键连接形成的长链分子。其分子量通常在10⁴至10⁶之间,具有独特的物理化学性质,在材料科学、生物医学等领域应用广泛。
1. 定义与化学结构
高聚物由单体(Monomer)经聚合反应形成,分子链可呈现线性、支化或网状结构。例如聚乙烯(Polyethylene)的单体为乙烯(C₂H₄),聚合度(n)决定其分子量,公式可表示为:
$$ text{–(CH₂–CH₂)}_n– $$
该特性使其区别于小分子化合物。
2. 分类与典型代表
根据来源可分为天然高聚物(如纤维素、蛋白质)和合成高聚物(如聚丙烯、聚酯)。按热行为分为热塑性聚合物(加热可重塑)和热固性聚合物(加热不可逆固化),后者常见于电子封装材料。
3. 核心物理特性
高聚物普遍表现出高弹性、粘弹性和可加工性。例如聚四氟乙烯(PTFE)的摩擦系数低至0.05,被应用于轴承涂层;硅橡胶的延展率可达800%,用于医用导管制造。
4. 工业应用领域
• 工程塑料:聚碳酸酯(PC)用于防弹玻璃
• 合成纤维:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制造服装面料
• 生物降解材料:聚乳酸(PLA)应用于环保包装
5. 权威定义参考
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)将高聚物定义为"由一种或多种类型单体单元通过共价序列连接组成的大分子",该定义被收录于《高分子化学术语标准》。
高聚物(又称高分子化合物)是由大量重复结构单元通过共价键连接形成的分子量极大(通常为10⁴-10⁶)的化合物。以下从定义、分类、结构、应用及发展历史等方面综合解释:
化学组成
高聚物的分子链由重复单元(称为“链节”)构成,例如聚氯乙烯的链节为—CH₂CHCl—。这些重复单元由小分子单体通过聚合反应连接而成,如氯乙烯单体聚合生成聚氯乙烯。
数学表达式可表示为:
$$
text{-[CH}_2text{CHCl]-}_n
$$
其中,( n ) 为聚合度,决定分子量大小。
分子量范围
分子量低于500的为低分子化合物,高于5000的称为高聚物。典型的高聚物分子量在10⁴-10⁶之间,如聚乙烯、聚丙烯等。
按来源
按结构类型
链结构
聚集态
分为晶态(如高密度聚乙烯)和非晶态(如聚甲基丙烯酸甲酯)。结晶度高的材料硬度大、耐热性好,而非晶态材料透明且易加工。
高聚物科学始于20世纪初,L. Baekeland合成首个热固性酚醛树脂,H. Standinger提出大分子理论奠定现代研究基础。权威定义可参考《安全科学技术百科全书》,称其为“分子量极高、由重复单元构成的化合物”。
如需进一步了解合成方法(如本体聚合、乳液聚合)或具体材料性能,可查阅高分子化学专业文献。
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