高分子的基本特性

1.1.2　高分子的基本特性

分子量大是高分子化合物最突出的特征之一。高分子的分子量不仅大，而且还具有多分散性。结构一定的低分子化合物，其中每个分子的分子量是相同的，例如，一瓶甲烷气体，其中每个分子的分子量都为16，然而在一块聚氯乙烯塑料片中，每个分子的分子量都可能不尽相同，有些分子的分子量只有几万，而另一些可能达到十万、二十万。

高分子化合物的第二个基本特征是结构复杂且具有多分散性。高分子链的几何形状即链的结构形态有线型、支链型、体型三种，如图1-1所示。

图1-1　高分子化合物分子链的几何形状

线型高分子链是线状长链分子，通常它的形状是弯曲的，如未硫化的天然橡胶和一些树脂(如聚丙烯、涤纶树脂等)基本上都属于线型高分子。

支链型高分子链是线状长链上带有侧支，根据侧支的不同，又分为星型支化、梳型支化、无规支化、树枝状支化及球形聚电解质支化，如图1-2所示，高压聚乙烯和接枝型ABS树脂即为支链型分子。

体型高分子是线型高分子间经化学键交联形成的，它具有空间网状结构，如酚醛塑料、硫化橡胶、离子交换树脂等。

高分子结构除复杂之外，还具有多分散性，即使相同条件下同一反应器中得到的高聚物，其各个分子的单体单元的键合顺序、空间构型的规整性、支化度、交联度以及共聚物的组成、序列结构等都存在着差异。正是由于这一特点，一般高聚物无明显的熔点和具有范围较宽的软化温度的特点。因此高分子化合物是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物组成的。

高分子化合物的第三个特点是：由于高分子链包括许多结构单元，因此结构单元之间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有重要的影响。线型和支链型高分子由于分子形状不同，其分子间排列和相互作用不同，所以即使两者具有相同的化学组成和分子量，物质的性质也会不相同。支链型高分子间排列较松，分子间作用力较弱，它们的溶解度较线型分子大，而密度、熔点、机械强度则较小。通常线型高聚物可以熔融或被某些溶剂溶解，体型高分子一般不能熔融，也不能溶解。目前市场上出售的高压聚乙烯和低压聚乙烯就是由于大分子链的分子量不同和含有支链数目不同，故使性能差异很大(见表1-1)。

图1-2　高分子链的支化

表1-1　高压聚乙烯和低压聚乙烯的比较

总之，高聚物所表现的化学、物理及机械性能，都与高聚物分子量的大小、分子量及结构多分散性的程度和高分子链的几何形状有密切的关系。