高分子聚合物科普,一圖了解什麼是高分子

2021-01-12 Macromolecule

高分子聚合物是由許多小分子(稱為單體)聚合反應而成的, 其結構由重複的亞基單體組成。相對於小分子化合物,高分子具有獨特的物理性能,包括韌性,粘彈性,形成玻璃和半結晶結構而不是晶體的趨勢。

圖1. 聚合物鏈外觀

高分子聚合物分為兩種:天然和人工合成。

大麻,琥珀,羊毛,蟲膠,絲綢,天然橡膠以及木材和紙張裡的纖維素都是天然聚合物。

人工合成的聚合物也常見於生活中,如尼龍,塑料,膠黏劑等。尼龍是由重複的醯胺基鏈組成,類似蛋白質中的肽鍵結構。尼龍聚合物具有廣泛的商業應用如服裝。汽車、地板、零食包裝。塑料聚合物常見的有聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate, 礦泉水瓶、碳酸飲料瓶),聚丙烯 (Polypropylene,微波爐餐盒,可在100℃左右使用),高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,清潔用品、沐浴產品),低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene,保鮮膜、塑料膜等),聚碳酸樹酯(Polycarbonates,水壺、水杯、奶瓶),聚苯乙烯(Polystyrene,碗裝泡麵盒、快餐盒)

合成工藝:聚合

聚合是將許多稱為單體的小分子結合到共價鍵鏈或網絡中的過程。在聚合過程中,某些化學基團可能會從每種單體中丟失。PET聚酯的聚合發生該過程。單體是對苯二甲酸(HOOC-C6H4-COOH)和乙二醇(HO-CH2-CH2-OH),但重複單元是-OC-C6H4-COO-CH2-CH2-O-,對應於兩個單體損失了兩個水分子。摻入聚合物中的每種單體的不同部分稱為重複單元或單體殘基。

實驗室合成方法通常分為兩類:逐步增長聚合和鏈增長聚合。兩者之間的本質區別在於,在鏈增長聚合中,單體一次只能添加到一個鏈中,例如在聚乙烯聚合過程中,而在逐步增長聚合中,單體鏈可以直接彼此結合,例如聚酯纖維的合成。

圖2:聚合方法分類

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