
高聚物(High Polymer)是高分子化合物的統稱,指由大量重複結構單元(單體)通過共價鍵連接形成的長鍊分子。其分子量通常在10⁴至10⁶之間,具有獨特的物理化學性質,在材料科學、生物醫學等領域應用廣泛。
1. 定義與化學結構
高聚物由單體(Monomer)經聚合反應形成,分子鍊可呈現線性、支化或網狀結構。例如聚乙烯(Polyethylene)的單體為乙烯(C₂H₄),聚合度(n)決定其分子量,公式可表示為:
$$ text{–(CH₂–CH₂)}_n– $$
該特性使其區别于小分子化合物。
2. 分類與典型代表
根據來源可分為天然高聚物(如纖維素、蛋白質)和合成高聚物(如聚丙烯、聚酯)。按熱行為分為熱塑性聚合物(加熱可重塑)和熱固性聚合物(加熱不可逆固化),後者常見于電子封裝材料。
3. 核心物理特性
高聚物普遍表現出高彈性、粘彈性和可加工性。例如聚四氟乙烯(PTFE)的摩擦系數低至0.05,被應用于軸承塗層;矽橡膠的延展率可達800%,用于醫用導管制造。
4. 工業應用領域
• 工程塑料:聚碳酸酯(PC)用于防彈玻璃
• 合成纖維:聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制造服裝面料
• 生物降解材料:聚乳酸(PLA)應用于環保包裝
5. 權威定義參考
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将高聚物定義為"由一種或多種類型單體單元通過共價序列連接組成的大分子",該定義被收錄于《高分子化學術語标準》。
高聚物(又稱高分子化合物)是由大量重複結構單元通過共價鍵連接形成的分子量極大(通常為10⁴-10⁶)的化合物。以下從定義、分類、結構、應用及發展曆史等方面綜合解釋:
化學組成
高聚物的分子鍊由重複單元(稱為“鍊節”)構成,例如聚氯乙烯的鍊節為—CH₂CHCl—。這些重複單元由小分子單體通過聚合反應連接而成,如氯乙烯單體聚合生成聚氯乙烯。
數學表達式可表示為:
$$
text{-[CH}_2text{CHCl]-}_n
$$
其中,( n ) 為聚合度,決定分子量大小。
分子量範圍
分子量低于500的為低分子化合物,高于5000的稱為高聚物。典型的高聚物分子量在10⁴-10⁶之間,如聚乙烯、聚丙烯等。
按來源
按結構類型
鍊結構
聚集态
分為晶态(如高密度聚乙烯)和非晶态(如聚甲基丙烯酸甲酯)。結晶度高的材料硬度大、耐熱性好,而非晶态材料透明且易加工。
高聚物科學始于20世紀初,L. Baekeland合成首個熱固性酚醛樹脂,H. Standinger提出大分子理論奠定現代研究基礎。權威定義可參考《安全科學技術百科全書》,稱其為“分子量極高、由重複單元構成的化合物”。
如需進一步了解合成方法(如本體聚合、乳液聚合)或具體材料性能,可查閱高分子化學專業文獻。
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