续表结构式聚合物名称单体名称AF四氛乙烯C聚四燕乙烯FPCH.三 甲醛聚甲醛CHCH,0.CH,-CH,CO已内酰胺聚酰胺-6CHCH,-CH,-HNCH,双酚AHO-一HO聚碳酸酯CH.(2)聚合反应由单体转变成聚命物的过程称为聚合反应。聚合反应有两种基本形式。①加聚反应加聚反应亦称加成聚合反应,其特点是参加反应的分散单体,以共价键的形式连接在一起,成为相对分子质量很大的大分子链。这种反应必须借助光、热和其他引发剂的作用才能进行。这种反应只是单体的连接,没有其他小分子副产物生成。进行这种反应的单体主要是烯烃化合物和环状化合物。参加加聚反应可以是一种单体,也可以是两种或两种以上单体。单一单体的加聚反应称为均加聚,其反应形式如下:AA加聚反应A-A-A-A·-A-AAA两种单体的加聚反应称为共加聚,其反应形式如下:.3:
B加紊反应AABBAAB-A--B--AB—ABAB-A--B-②缩聚反应缩聚反应的特点是在反应过程中有某种低分子化合物产生,如H.O、NH3,卤化氢等。这种反应仍然须借助光、热或引发剂的作用才能进行。缩聚反应生成的大分子链不是单体的简单重复,而是形成与单体不同的结构。进行这种反应的单体主要是含有特殊官能团的化合物。同加聚反应一样,缩聚反应可以是一种单体,也可以是两种或两种以上单体。由单一单体进行的缩聚反应称为均缩聚反应,例如氨基酸均缩聚得到聚酰胺。nH,N(CH,)COOH-HENH(CH,).COOH+(n-1)HO由两种单体进行的缩案反应称为共缩聚反应,例如已二胺和已二酸经过共缩聚反应得到聚酰胺-66。nH,N(CH).NH+nHOOC(CH),COOH-→HOCO(CH2),CONH(CH2)NH}H+(2n-1)H,O以上两种聚合反应中,均聚所得的聚合物亦称均聚物:共聚所得的聚合物亦称共聚物。日用品塑料大多数是通过加聚反应制得的,工程上应用的塑料大多数是通过缩聚反应制得的。(3)大分子链的特性由单体经聚合反应形成的高分子化合物很像一条长链,故亦称大分子链。不论是加聚反应或是缩聚反应形成的大分子链,都是由许多单元重复连接而成的。例如聚氯乙烯大分子链的结构是HHHHHHC-CCHCIHCIHCl.4
聚丙烯大分子链的结构是HHHHHH!TC-C-0-0-.生H CHHCH,H CH,HHHH这两种大分子链分别由一C一C-(单元)和一CC--(单1H CIH CH,元)重复构成。为了既简单又准确地表达这种大分子链的结构,将上述大分子链分别写成七CH-CH于和七CH2一CH于。ClCH:方括号内为大分子链的重复单元,称为链节。n表示链节的重复个数,称为聚合度。一个大分子的相对分子质量等于链节的相对分子质量乘以聚合度。在高分子化合物中、每个大分子的聚合度是不同的,因此每个大分子的相对分子质量也是不同的。这样在表示高分子化合物的相对分子质量时就不能以某个大分子为依据,而是用平均相对分子质量表示。改变聚合条件可以控制高分子化合物的平均相对分子质量。相对分子质量大的聚合物具有较高的强度和硬度及较好的抗龟裂和抗蠕变性能。但随着相对分子质量的增大,聚合物的熔融粘度增大,不利于模塑成型。设计和制造塑料模具时应对此影响予以充分注意。上述大分子链中的碳一碳链(一C—-C一C一)是大分子链的核心,称为主链。氢原子(H)、氯原子(CI)和(CH)基团称为侧基。主链和侧基的性质决定了大分子链的许多特性。·5:
主链原子一般都是共价键连接的,共价键具有较高的键能,因此大分子链具有一定的强度。在主链上(尤其是碳一碳键构成的主链)相邻两个原子的位置可以有多种方位的变化,所以大分子链不是一条直线,而是一条不规则的曲线,如图1-1所示。由于大分子链的形状随时可变·故高分子材料不像金属材料那样坚硬,具有一定的柔顺性,而且随着温度的提高柔顺性更好,(4)高分子化合物的形态根据大分图1-1大分子链的形状子链组成物的不同和聚合工艺的不同,高分子化合物有三种形态。T线型高分子结构线型高分子结构的主链一般没有分支或只有极少的分支,自然状态下星卷曲状,如图1-2(a)所示。当受到外力作用时容易伸直,去除外力后又呈卷曲状。以线型高分子化合物组成的塑料具有较好的弹性和塑性,雨且随温度的升高而提高。②支链型高分子结构支链型高分子结构主链有一定数量(a)(b)(c)图1-2高分子化合物的形态的分支,分支部分称为支链,如图1-2(b)所示。支链不同于侧基,支链链轴的原子与主链原子相同,并且带有侧基。有时也*6:
可以出不是主链原子的其他原子接枝而成,自成一段较短的高分子链。以支链型高分子化合物组成的塑料其弹性和塑性比线型结构的塑料略差,但机械强度较高。③体型高分子结构体型高分子化合物是在线型或支链型的大分子链之间由原来单体或其他化合物或原子团产生交联作用面形成的,如图1-2(c)所示。交联后大分子链形成空间三维的庞大网格,故体型结构亦称网状结构。交联是在相邻大分子之问的若干位置进行的,控制生产工艺可以控制交联点的数日。体型结构的高分子材料几乎无弹性和塑性,硬度较高而且脆性很大。2.高分子化合物的聚集态高分子化合物以单个大分子分散存在时,不能成为有实用价值的材料。但当高分子化合物的大分子以某种方式(通过键力或范德华力的作用)聚集在一起时,就成为各种各样的树脂,成为塑料的主要组成物。按照高分子化合物本身的性质及某些外界条件的影响,高分子聚合物的集态有两种类型。(1)线型无定形聚合物线型无定形聚合物的特点是大分子之间不是规则地排列在一起,而是彼此交叉缠绕呈无序排列,如图1-3所示。线型无定形聚合物亦称非晶态聚合物。然而近代研究表明,线型无定形聚合物中存在某些近程有序区域·即在微小范围内大分子皇现规则排列,只是这种有序区范围小、数量少,对聚合物性能的影响不大,予以忽略。图1-3线型无定线型无定形聚合物都是由大分子链形聚合物的聚集态结构不规整,侧基不对称或侧基有庞大基*7*