石油工業與高分子材料

石油原油是一種黑褐色，具有特殊氣味的粘稠性油狀液體，是烷烴、環烷烴、 芳香烴和烯烴等多種液態烴的混合物。

所有石油的煉油過程就是將各種不同的烴類化合物分開的過程。這個簡單的實驗在實驗室也可以完成，利用烴類化合物的不同沸點可以將他們分開。隨碳原子數目增多而烴類化合物的沸點增大。只不過用這樣的方法效率太低，所以工業上通常用分餾塔對烴類化合物進行分餾。

依照沸點的不同，分別將溶劑油、汽油、航空煤油、煤油、輕柴油、柴油分開，最後剩下的分子量較大的重油用於裂解形成合成高分子的原料。

根據裂解的方式不同，我們可以得到乙烯、丙烯、丁二烯這樣的烯烴化合物，還可以得到苯、甲苯、二甲苯這樣的芳烴化合物。這些都是各種塑料、纖維、橡膠的合成原料。

連鎖聚合反應過程中，首先形成一個活性中心，它可以在很短的時間內使很多單體聚合在一些，形成分子量很大的高分子。這種連鎖聚合反應很像多米諾骨牌，一旦啟動就不能停止，一直等到所有的骨牌都倒下。

參加連鎖聚合的單體分子通常都有不飽和的化學鍵，最常見的就是碳碳雙鍵。比如我們日常生活中經常見到的聚氯乙烯塑料，就是由氯乙烯單體合成得到的。在沒有聚合前，氯乙烯分子是小分子氣體，沸點為-13.4度，聚合以後的分子量可以達到5萬～11萬，在180度才發生熔融，材料具有較好的機械性能，抗張強度60MPa左右。

逐步反應的方式主要以帶有兩個或兩個以上官能團的單體之間連續、重複進行的縮合聚合反應為主。我們可以把單體的官能團之間的選擇性反應想像成一群男孩和女孩之間的拉手排隊，形成隊列的過程進展很慢，可能是兩三個孩子拉成一隊，也可能是五六個孩子拉成一隊，但隨著時間的推進，只要男孩和女孩的比為1:1，就最終可以成為一個隊列。

聚酯纖維的合成就是一個典型的逐步反應聚合方式，在聚合中具有兩個羧基的對苯二甲酸和具有兩個羥基的乙二醇，通過酯化反應脫去一分子水，就可以形成一個分子量高達2到3萬的高分子。

所以當我們在家樂福、沃爾瑪這樣的超市中見到高分子產品時，它已經經歷了石油天然氣產品、衍生化工合成化工、樹脂原料、消費產品的過程。現代合成高分子材料的源頭就是石油。

來源： 紫金高分子  編輯：奎博士

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