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根据不同的依据,从不同的角度对高分子合成材料的分类

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查看41 | 回复0 | 2025-1-13 14:02:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
随着社会进步和物质文明的不断发展,天然高分子材料已经不能满足生产、生活和科技等各方面日益增长的需要,为了满足人类对高分子材料的需求,高分子的合成研究得到了高度重视,新的高分子合成方法不断涌现,创造了许多自然界从来没有过的人工合成高分子化合物,高分子合成材料迅速扩大,种类繁多。为了便于研究和讨论,根据不同的分类依据,可以从不同的角度对高分子合成材料进行分类,如高分子链结构、单体来源、合成方法、最终用途、加热行为等。

①依据分子主链的元素构成,可将高分子合成材料分为碳链、杂链和元素三类。碳链 高分子合成材料的大分子主链完全由碳元素组成。绝大部分烯烃类和二烯烃类高分子化合物属于这一类,如聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。杂链 高分子合成材料的大分子主链中除碳元素外,还有氧、氮、硫等杂元素。如聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡胶等。工程塑料、合成纤维、耐热聚合物大多是杂链聚合物。元素 有机高分子合成材料的大分子主链中没有碳元素,主要由硅、硼、铝、氧、氮、硫、磷等元素组成,但侧基却由有机基团组成,如甲基、乙基、乙烯基等。有机硅橡胶就是典型的例子。元素有机高分子又称杂链半有机高分子,如果主链和侧基均无碳元素,则称为无机高分子。

②依据材料的性质和用途分类,可将高分子合成材料分为塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂等。塑料是以合成树脂为主要成分,辅以填充剂、增塑剂和其他助剂,在一定温度和压力下加工成型的材料或制品。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。橡胶通常是一类线型柔顺的高分子化合物,其分子链间次价力小,分子链柔性好,具有典型的高弹性,在外力作用下可产生较大形变,除去外力后能迅速恢复原状。它的特点就是在很宽的温度范围内具有优异的弹性,所以又称弹性体。纤维通常是以合成高分子为原料,经由纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高,一般为线型结晶高分子化合物,平均分子量较橡胶和塑料低,伸长率小(<10%~50%)​,弹性模量(>35000 N/cm2)和抗张强度(>35000 N/cm2)都很高。涂料是以高分子化合物为主要成膜物质,添加溶剂和各种添加剂制得,是涂布于物体表面,能结成坚韧保护膜,具有保护和装饰功能的膜层材料。胶黏剂是以相对分子量不大的高分子化合物为主体制成的胶黏材料,具有良好的黏合性能,是可将两种相同或不相同的物体粘接在一起的连接材料。

③依据高分子主链几何形状,可将高分子合成材料分为线型高分子合成材料、支链型高分子合成材料、体型高分子合成材料。线型直链结构大分子是由许多链节连成的一个长链,其分子直径与长度比达1∶ 1000以上,线型高分子合成材料具有柔顺性,它在常温下呈卷曲的线团状,受到拉伸时,变形能力极大,外力去除后,又可恢复成卷曲状。如聚乙烯、聚丙烯等。支链型结构大分子,其线型大分子主链带有一些支链,支链的数量和长短可以不同,甚至支链上还有支链,如高压聚乙烯、超支化聚合物等。体型结构大分子是指在分子链与链之间以强的化学键相互交联,形成立体的网状结构。体型分子结构的聚合物,由于其长链分子之间被“交联”​,其柔顺性受到限制,当聚合物受力后,变形较小。聚合物的机械强度较高、温度稳定性及化学稳定性较好。

④依据材料应用功能分类,可将高分子合成材料分为通用高分子材料、特种高分子材料和功能高分子材料三大类。通用高分子材料指能够大规模工业化生产,已普遍应用于建筑、交通运输、农业、电气电子工业等国民经济主要领域和人们日常生活的高分子合成材料。如聚乙烯(PE)​、聚丙烯(PP)​、聚苯乙烯(PS)​、聚丁二烯(PB)​、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。特种高分子材料主要是一类具有优良机械强度和耐热性能的高分子材料,如聚碳酸酯(PC)​、聚酰亚胺(PI)​、聚苯醚(PPO)等,已广泛应用于工程材料上。功能高分子材料除具有高分子化合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外,还具有物质能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。

⑤依据材料合成反应的类型,可将高分子合成材料分为加聚和缩聚两类高分子合成材料。加聚高分子材料由加成聚合反应得到,聚合反应中通常无副产物;缩聚高分子材料由缩聚反应得到,聚合反应中一般有副产物。

⑥依据含有单体种类的多少可将高分子合成材料分为均聚物、共聚物。均聚物是由一种单体聚合而成的高分子合成材料;共聚物是由两种或两种以上的单体或单体与聚合物间进行聚合得到的高分子合成材料,包括嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物、有规共聚物等。

⑦依据高分子化合物的热行为,可将高分子合成材料分为热塑性和热固性两种。热塑性高分子合成材料的分子链是线型结构,能够溶解和融熔,受热到一定温度时,可以反复多次成型加工。热固性高分子合成材料,由反应性的低分子量预聚体,或带反应性官能团的高分子合成材料通过加热固化形成。在成型过程中通过反应性官能团发生交联反应形成体型网状结构。一经加工成型的热固性高分子合成材料不再熔化或溶解,物理力学性能强,化学稳定性好。

⑧依据高分子链微观聚集排列情况,可将高分子合成材料分为结晶高聚物、非晶高聚物。结晶态高聚物规则排列区域称为晶区,无序排列区域称为非晶区,晶区所占的百分比称为结晶度,通常结晶度在80%以上的聚合物称为结晶性聚合物。非晶高聚物,也称无定形高聚物,它是和结晶性高聚物相对而言的一类高聚物。通过自由基聚合得到的聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯是典型的非晶高聚物。
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