高分子化合物

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  合物汉语拼音jù hé wù),(英语:Macromolecular compound; Macromolecule),分子量从几千到几十万甚至几百万的化合物。简称高分子,在生命科学中也称大分子聚合物是以组成(或结构)重复单元通过共价键连接起来的线型长链为基本结构的高分子量化合物,通常由单体聚合制得。组成(或结构)的重复单元数称为聚合度。当聚合度大时即聚合物的分子量很高和具有聚集态结构时,称为高聚物。一般地说,高分子、聚合物、高聚物表达的意义大致相同,可以互相替换使用。

分类

  按来源分类 可分为天然高分子、半合成高分子和合成高分子。

  1. 天然高分子在自然界中存在,如纤维素蛋白质核酸、棉、毛、丝、麻、天然橡胶等。
  2. 半合成高分子是将天然高分子进行化学改性的产物,如纤维素酯化生成的醋酸纤维素等。
  3. 合成高分子则完全是由人工合成方法,如通过加成聚合、开环聚合、缩合聚合等方法合成的聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚环氧乙烷聚己内酰胺聚对苯二甲酸乙二酯等。

  按分子结构分类 按分子形状可分为线型高分子、体型高分子、梯型高分子、片型高分子、分支型(包括星形、梳形、树枝状)高分子等五类。

  按主链元素组成分类 可分为碳链高分子(如聚乙烯、聚苯乙烯等)、杂链高分子(如聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯等)、非碳链高分子(如元素有机高分子、聚硅氧烷和无机高分子等)三大类。

  按加工成型与用途分类 按加工成型有热塑性高分子,加工成型受热时有可塑性,而冷后呈固态的性质如聚乙烯、聚苯乙烯等,以及加热时逐渐失去可塑性而固化,成为不溶不熔固体的热固性高分子,如酚醛树脂等。按用途可分为塑料、纤维、橡胶、胶黏剂和涂料五大类。

  按应用功能分类 可分为通用高分子、特殊高分子、高性能高分子、功能高分子、仿生高分子、医用高分子、离子交换树脂等。

命名

  常用的线型高分子命名法有两种:

  1. 按原料和制法命名 即原料基础命名法。在原料单体名称前,加“聚”字,如单体乙烯其聚合物为聚乙烯。对于共聚物,把单体名称都写在前面,后加“共聚物”,如丁二烯–苯乙烯共聚物表示由丁二烯、苯乙烯两单体的共聚合产物。
  2. 按高分子链的结构命名 即结构基础命名法。命名时选择出组成重复单元而命名,科学上严谨,表达确切,但方法较烦琐。如环氧乙烷开环聚合产物的组成重复单元为—OCH2CH2—,称为聚氧亚乙基(聚氧化乙烯)。

  生产部门常用商品名、简称,如聚酰胺统称为尼龙或耐纶,其后面附有数字,如尼龙6(即聚己内酰胺)、尼龙6,10(即聚癸二酰己二胺),其中前一数字表示二元胺中的碳原子数,后一数字表示二元酸中的碳原子数。

分子量

  合成高分子的化学反应,可以随机地开始和停止。因此,合成高分子通常由分子量不等的许多高分子链组成,是长短、大小不同的高分子的混合物。与分子形状、大小完全一样的一般小分子化合物不同,高分子的分子量只是平均值,称为平均分子量。分子量分布主要影响高分子的反应性能和加工成型,如在分子自组装时,用分子量分布窄的高分子来保证其组装的完整性;而在聚合物加工时,分子量分布窄的不好加工,要用分布宽的。测定分子量分布的方便、快捷方法是凝胶渗透色谱法。

结构

  包括组成重复单元(结构单元)的化学结构、几何异构、立体异构、结构单元之间的键接和序列、端基结构、链的构象、链的支化和交联结构、分子量和分子量分布、共聚物的组成和序列分布等。通常高分子的一级结构是指高分子链本身的结构。二级结构指孤立的高分子链,即稀溶液中高分子的形态,如无规线团、螺旋、双螺旋、刚性棒或椭球等。而高分子链之间的堆砌则为高分子聚集态结构,即三级结构。