1.1.1 高分子的涵义
高分子首先是分子量很大的一类分子,所以又称为大分子。由这种分子组成的物质称为高分子化合物,又称高聚物(简称为高分子)。所以分子量很大是高分子化合物最突出的特征,是高分子同低分子最根本的区别。那么究竟分子量要大到多少才算是高分子化合物呢?这里没有明确的界限,不同的高分子要求的分子量不同,通常把分子量小于1000的称为低分子,分子量大于5000称为高分子,而分子量介于1000到5000之间的物质是属于低分子还是高分子则要由其物理机械性能来决定。一般来说,高分子化合物具有较好的强度与弹性,而低分子没有。也就是分子量必须达到使它的物理机械性能方面与低分子化合物具有明显差异时,才能称为高分子化合物。如聚异丁烯呈现其特性的最低分子量约为1000,而聚碳酸酯则约为11000,聚氯乙烯为5000左右。
高分子的分子量虽然很大,但化学组成一般都比较简单,常有许多相同的组成部分重复结合而成高分子链。例如聚氯乙烯是由许多氯乙烯分子聚合而成的。
像氯乙烯这样能聚合成高分子化合物的低分子化合物称为单体;单体在结构中存在的方式(如─CH2─CHCl─)称为单体结构单元;组成高分子链的重复结构单元(如─CH2─CHCl─)称为链节;重复结构单元的数目n称为链节数。含有单体单元的数目称为聚合度X。在聚氯乙烯中,单体结构单元和链节的形式是一致的,且链节数和聚合度是相同的,即X=n。因此,高分子化合物的分子量=链节数×链节量。例如氯乙烯分子量量为62.5,当n=2400时,聚氯乙烯的分子量则为2400×62.5=15×104。
然而,由单体己二胺(H2N(CH2)6NH2)和己二酸(HOOC(CH2)4COOH)共聚而形成的聚合物尼龙-66,其单体结构单元为─NH(CH2)6NH─和─CO(CH2)4CO─,而链节则是─NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO─,它们之间是有区别的。另外在尼龙-66分子中,聚合度X和链节数n之间的关系为X=2n。还有一些聚合物,其单体单元与单体有较大差异,如丙烯在使用某种催化剂时会生成聚乙烯,丙烯酰胺在强碱作用下生成聚β-氨基丙酸,这种高聚物称为“变幻聚合物或奇异聚合物”。
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