正文 第18章 高分子材料概述(1 / 1)

對於“高分子”,許多人可能會感到陌生。其實,高分子就在我們每一個人的身邊,我們的農、食、住、行都離不開高分子。我們不但每天都用到高分子,而且每天也吃高分子。我們穿的衣服基本上是棉麻、絲毛、尼龍、的確良等纖維構成,我們吃的食物如米、麵、豆、肉、蛋中都含有大量澱粉、蛋白質,建房子用的木料、塗料、油漆,交通工具使用的輪胎,學習用橡皮擦、球鞋、雨衣等橡膠製品……所有這些都是高分子材料,高分子材料的基礎是高分子化合物。

那麼什麼是高分子化合物呢?高分子化合物就是那些分子量特別大的物質。常見的化合物一般由幾個或幾十個原子組成,分子量也在幾十到幾百之間。如水的分子量為18,乙醇的分子量是46。高分子則不同,它的分子量至少要大於1萬。高分子化合物的分子一般由幾千、幾萬甚至幾十萬個原子組成,它的分子量也就是幾萬、幾十萬甚至以億來計算。高分子的“高”就是指它的分子量高。

這麼多的原子是怎樣聚合在一起的呢?無論是天然高分子還是合成高分子,都有一個共同的結構特性,即這些物質都是由簡單的結構單元以重複的方式連接而成的,這種結構單元被稱為鏈節。一個高分子中鏈節的數目被稱為聚合度,鏈節間連接的方式不同,所形成的高分子化合物也不同,其性質會有很大差別。如線型高分子是由許多鏈節組成的長鏈,其連接方式就像許多鐵圈一個接一個地套起來形成一條長鏈一樣。在這種結構中,不僅有分子中的化學鍵力的作用,而且高分子鏈很長,分子間接觸點很多。因此,分子間的範德華力也起明顯的作用。這種結構特征是高分子化合物具有特殊性能的原因,如高分子化合物具有相當大的機械強度,有些甚至超過鋼鐵。

此外,還有支鏈型高分子和網狀高分子。線型高分子的分子鏈上長出了許多枝杈,形成支鏈型高分子。塑料就是這種類型的高分子。其特點是在受熱時能變軟,沒有確定的熔點,易於塑造成各種形狀,冷卻後又可變為固定形狀,再加熱還能熔化。這種性質叫熱塑性。

在線型高分子鏈上,有些能起反應的基團跟別的單體或物質起化學反應後,分子鏈間的化學鏈會將它們連接起來,形成的結構像漁網,被稱為網狀高分子;又因其結構不隻是一張網,網與網之間又相互交聯,形成立體結構,所以又叫立體形高分子。這類高分子性質奇特,它不溶於溶劑,而且一經熱加工或成形後,再受熱也不會再熔化。硫化橡膠就屬於這一類高分子。

許多高分子化合物具有很好的電絕緣性。這是因為其化學鍵為共價鍵,不能發生電離,沒有傳遞電子的能力。而且熱和聲也不易引起高分子的振動。因此,可用做隔熱保溫或隔音材料。宇宙飛船的外層就塗有一層高分子物質。飛船在回到大氣層時,雖然其表麵溫度可達5000℃左右,這遠遠超過了任何物質的熔點,但由於高分子傳熱性極差,這也隻能使外層高分子物質燃燒脫落。

飛船本體沒有受到高溫的威脅,從而能安全返回地麵。

另外,還有許多具有光、電、磁性質的高分子材料,如導電性高分子、半導體高分子、非線性光學用高分子、光電導高分子等,這類功能高分子材料在不同領域都發揮著重要作用。