塑料可定義為:塑料是以合成高聚物為主要成分.它在一定的溫度和壓力下具有可塑性,能夠流動(dòng)變形,其被塑造成制品后,在一定的使用環(huán)境條件之下,能保持形狀,尺寸不變,并能滿(mǎn)足一定的使用性能要求.塑料 的上述性質(zhì)正是高聚物所賦予的.因?yàn)樘烊粯?shù)脂在數(shù)量及質(zhì)量上遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足人們?cè)谏鐣?huì)生產(chǎn)中的需求,于是,通過(guò)研究并發(fā)展出了用化學(xué)合成辦法制取各種合成樹(shù)脂.現(xiàn)在制造合成樹(shù)脂的主要原料來(lái)自于石油.目前,塑料中普便使用的合成樹(shù)脂種類(lèi)就有40多種.除了樹(shù)脂之外,塑料中還含有許多組分的低分子物料.將統(tǒng)一種樹(shù)脂與各種不同的低分子物料配制在一起,或者配制物料品種相同但各組分比例不同,便獲得多種塑料.據(jù)統(tǒng)計(jì),現(xiàn)今塑料大品種已經(jīng)達(dá)到300多種。

     1.高分子與低分子的區(qū)別
     高分子與低分子的顯著區(qū)別分別體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:一個(gè)分子中所包含的原子數(shù)目,分子量,分子長(zhǎng)度。     由上表可知,高分子是含原子數(shù)很多,分子量很高,分子鏈很長(zhǎng)的巨型分子.正是由于高分子的特殊結(jié)構(gòu),使高聚物具有許多優(yōu)異的功能,能夠充分滿(mǎn)足現(xiàn)代科學(xué)技術(shù).工業(yè)和軍事上對(duì)材料的極高要求,所以,聚合物工業(yè)的發(fā)展非常迅速。
     高聚物的制備
     把一些低分子化合物(基本結(jié)構(gòu)單元)結(jié)合起來(lái)形成高分子化合物(高聚物)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程叫做聚合反應(yīng).按照合成反應(yīng)的機(jī)理分,高聚物的制備方法主要有兩類(lèi):加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。
     (1)加聚反應(yīng)
     加聚反應(yīng)為在聚合反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有副產(chǎn)物產(chǎn)生,生成的高分子化合物具有參于反應(yīng)的單元相同的成分.
     高聚物由無(wú)數(shù)大分子組成,每個(gè)大分子又由許多單體(基本結(jié)構(gòu)單元)重復(fù)組成.而每個(gè)單體的化學(xué)組成都是比較簡(jiǎn)單的,是一個(gè)具有穩(wěn)定化學(xué)鍵的幾個(gè)原子的小基團(tuán).
     如果我們以A,B,C等字母來(lái)表達(dá)各種單體,那么,對(duì)純粹由一個(gè)單體組成的一個(gè)大分子即可用下式進(jìn)行表示:
     …---A---A---A---A---A---…
     例如聚乙烯是最簡(jiǎn)單的聚合物之ㄧ,它的基本結(jié)構(gòu)大單元---CH2---,因此它的大分子應(yīng)用下式表示:
     …---CH2---CH2---CH2---CH2---CH2---…
     我們將由基本結(jié)構(gòu)單元組成的大分子叫鏈,每一個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元叫鏈節(jié),而一個(gè)大分鏈上重復(fù)串聯(lián)的基本結(jié)構(gòu)單元的個(gè)數(shù)叫鏈節(jié)數(shù).可以把聚乙烯的分子寫(xiě)成(CH2)n,鏈節(jié)數(shù)n越多,分子就越長(zhǎng),表征聚合度越高.聚乙烯塑料一個(gè)大分子里就含有二千多個(gè)乙烯單體.
     如果每條大分子鏈由一個(gè)單體串聯(lián)形成叫做均聚物,聚乙烯就為均聚物.若是由兩種單體A和B交替串連形成 叫交替共聚物:
     …---A---B---A---B---A---B---…
     尼龍PA66的分子鏈結(jié)構(gòu)就屬這一類(lèi),如果兩種單體在分子鏈中的排列是任意的,如下式: …---A---B---A---A---B---A---…叫無(wú)規(guī)共聚物.
由三種單體組成的大分子叫三元共聚物,如ABS樹(shù)脂就是三元共聚物,它由丙烯腈,它由丁二烯,苯乙烯三種單體聚合反應(yīng)組成.     共聚物無(wú)論在理論上或在應(yīng)用中都有十分重要的意義.因?yàn)楣簿畚锇褞追N有機(jī)化合物的特征綜合到一種高聚物中來(lái)并能產(chǎn)生一種新的功能,使之具有更優(yōu)異的性能.所以,有人把共聚物稱(chēng)為聚合物”合金”,所以這種比喻是恰當(dāng)?shù)?
     另外,對(duì)A和B還可采取其它的排列方式,如,主列是由A組成,而支鏈?zhǔn)怯山M成的接枝聚合,主鏈為由一長(zhǎng)段A的高分子化合物鏈,再按一長(zhǎng)段B的高分子化合物鏈的嵌段聚合等.
     (2)縮聚反應(yīng)
     由一種或多鐘單體鏈縮合成為高聚物的大分子鏈,同時(shí)析出其它低分子物質(zhì)的反應(yīng),叫做縮聚反應(yīng).因此,縮聚反應(yīng)生成的高聚物的成分與參與反應(yīng)不同.
     縮聚反應(yīng)在應(yīng)用上也很重要,如酚醛塑料,環(huán)氧樹(shù)脂,聚酰胺等重要的工程數(shù)據(jù)就是由縮聚反應(yīng)得到的.
     高分子的相對(duì)分子量
    高分子的相對(duì)分子量由下式表式:
     M=m*n
     式中 M---大分子的相對(duì)分子量;
     m---基本結(jié)構(gòu)單元的相對(duì)分子量;
     n---重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù),稱(chēng)為聚合度.
      據(jù)研究,高聚物都具有顯示其特性的最低相對(duì)分子量,聚氯乙烯的相對(duì)分子量在5000以上,聚碳酸脂的在11000以上,才是高聚物,低與這些數(shù)值屬低聚物,不具備相應(yīng)的高聚物的性能.但是,在合成高聚物的聚合反應(yīng)中,由于各種因素的影響,不可能使高聚物的每一個(gè)大分子的長(zhǎng)度都一樣,所以每一個(gè)大分子的相對(duì)分子量既不相等,結(jié)構(gòu)也不相同(指重復(fù)情況).如聚氯乙烯,其各的分子的相對(duì)分子量由一千至二十萬(wàn)以上不等.所以,實(shí)質(zhì)上高聚物是由許多化學(xué)成分相同,相對(duì)分子量不等,結(jié)構(gòu)不同的左分子組成的混合物.這個(gè)特性稱(chēng)為高聚物的相對(duì)分子量的多分散性和結(jié)構(gòu)的多分散性行(低分子化合物中每個(gè)分子的相對(duì)分子量相等,結(jié)構(gòu)相同).而我們平常說(shuō)的聚合物的相對(duì)分子量和聚合度,均為由物理方法測(cè)得的平均值.
     聚合物的相對(duì)分子量與相對(duì)分子量的分散程度對(duì)它的性能有很大的影響.一般說(shuō), 相對(duì)分子量同時(shí), 相對(duì)分子量分散性小的塑料的強(qiáng)度比較高,性能也比較好.
     大分子鏈的空間構(gòu)型
     高聚物中大分子鏈的空間構(gòu)型有三種形式,線型,支鏈狀線型及體型.現(xiàn)分別介紹如下:
     線型分子即大分子呈線狀,如圖1-2a所示.在性能上,線型分子構(gòu)成的高聚物一般是可熔的,而且可以反復(fù)受熱成型,并能在溶劑中溶解.如高密度聚乙烯,聚苯乙烯等.
     支鏈狀線型分子的主鏈也是線狀,但主鏈上還生出或多或少長(zhǎng)短不等的支鏈,如圖1-2b所示.支鏈狀線型分子構(gòu)成的高聚物在受熱時(shí)往往可以熔融,也能溶于特定的有機(jī)溶劑.因?yàn)榇嬖谥ф?使分子的間距拉大,結(jié)構(gòu)不大緊密,因此機(jī)械強(qiáng)度較低,但溶解能力與可塑性則較高.低密度聚乙烯的大小分子屬于此種構(gòu)型.

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