高分子又称大分子,指分子量高达几千到几百万的分子。有千百个原子以共价键相互连接。由这种分子组成的化合物称为高分子化合物,又称高聚物。
分子量大是高分子和低分子之间的最根本区别,也由此高分子有一些独特的性能,如密度小、强度大、高弹性,在可塑性、绝缘性、耐腐蚀性、溶解性、熔融性、结晶性上也和低分子有很大差别。根本原因是高分子的运动形态和低分子不同。
分子量在1000-5000的看物理机械性能来决定是否是高分子。
高分子分子量大,但化学组成简单,常由许多相同的链节重复结合。
氯乙烯是聚氯乙烯的单体,重复结合的结构单位称为链节,链节数目称为聚合度。
高分子分子量=聚合度x链节数
高分子化合物中分子量大小不等的现象被称为分散性(不均一性)。对于高分子化合物的性能有很大的影响。一般分散性越大,性能越差。分子量和分散性是高分子的关键属性。
从结构上可以分为体型结构(分子链成网状)和线型结构(分子链成线型)。
线型结构:有弹性、可塑性,在溶剂中能溶解,加热能热熔,硬度和脆性小。
体型结构:无弹性、不可塑,不能溶解和熔融,只能溶胀,硬度和脆性较大。
纤维多少是线型高分子,橡胶中多数是线型结构和交联很少的网状结构,塑料中两种结构的高分子都有。
按工艺性质和应用分:
按主链结构分类:
1、碳链高分子 (主链全由碳原子构成)
2、杂链高分子(主链除碳原子外还有其他元素,如氧、氮等)
3、元素高分子 (主链由硅、氧、钛等元素构成)
4、无机高分子(主链和侧链基团均由无机元素或基团构成)
高聚物的性能不仅与分子量和分子结构有关,还和分子间的相互关系(聚集态)有关。如同是线型高聚物,天然橡胶有很好的弹性,聚苯乙烯则很硬。
线型高聚物分晶相和非晶相。晶相分子排列有规律,分子间作用力大,耐热性和机械强度更大,有一定的熔点,熔限窄。高聚物都是属于非晶相或部分晶相。结晶性区域称为微晶,微晶的多少称为结晶度。
拉伸可以使得无定型部分变得更整齐,增强分子间的吸引力,使其不能回到原来的状态。也有因为分子间的吸引力不够大,恢复原来状态的(橡胶)。
体型结构高聚物分子链间有大量的交联,无法有序排列,因而都是非晶相。
线型非晶相高聚物的聚集状态:玻璃态(形变困难,硬度大)、高弹态(形变容易,高弹性)、粘流态(任意形变,流动性)。
橡胶常温下处于高弹态,所以弹性好。塑料常温下是玻璃态所以很硬。
三种物理状态可随温度变化:玻璃态←Tg→高弹态←Tf→粘流态(→升温,←降温)