對高分子材料的幾點認知

陳文鳳

【摘 要】近幾十年來，高分子合成材料在機械制造工業(yè)中顯示了越來越重要的作用。

【關(guān)鍵詞】高分子材料;合成;分類;防老化

高分子合成材料具有高強度、高絕緣性、高彈性、耐水、耐油、耐磨、耐腐蝕和質(zhì)輕等一系列優(yōu)異性能。近幾十年來，高分子合成材料在機械制造工業(yè)中顯示了越來越重要的作用。

一、高分子化合物的含義

1.高分子材料是以高分子化合物為主要組成物的材料。一般把相對分子量不超過500的稱為低分子化合物，相對分子質(zhì)量大于500的稱為高分子化合物，它一般在103～107的范圍內(nèi)。相對分子質(zhì)量大是高分子化合物最基本的特性。

2.高分子物質(zhì)分子量雖大，但是組成高分子物質(zhì)的每個大分子都是由一種或幾種簡單的低分子物質(zhì)重復連接而成的。這類能組成高分子化合物的低分子化合物稱為“單體”。例如：高分子化合物聚乙烯是由乙烯加成聚合而成的。

3.高分子化合物的分子量=鏈節(jié)分子量х聚合度

經(jīng)過聚合而成的高分子化合物，每個分子鏈的聚合度是不同的，因此實際上高分子化合物是分子量大小不同的同系混合物。

目前人工合成的高分子已達上千種，獲得實際應用的也有近百種，單是作為塑料使用的高分子就有40多種。雖然所合成的高分子化合物種類繁多，但它們都是從化學結(jié)構(gòu)相同的小分子單體開始，經(jīng)過聚合反應之后，單體間連接成分子量巨大的線性或網(wǎng)狀高分子，這些高分子化合物基本上是通過加聚和縮聚兩大類反應而得到。

1.加聚反應

加聚反應是指由一種或幾種單體聚合而成高聚物的反應。在加聚反應過程中，沒有低分子產(chǎn)物析出，而且生成的聚合物和單體具有相同的化學組成。最常見的加聚反應的單體是烯類化合物。按照參加反應的單體種類不同，加聚反應可分為均加聚和共加聚兩種。

只有一種單體進行的聚合反應，叫做均聚合，其產(chǎn)物為均聚物。例如，聚乙烯、聚氯乙烯等都是均聚物。

由兩種或兩種以上的單體進行的聚合反應，叫做共聚合，所得產(chǎn)物為共聚物，例如ABS。

2.縮聚反應

縮聚反應是指由一種或幾種單體相互聚合而形成高聚物的反應。在生成高聚物的同時析出水、氨、醇、鹵化氫、酚等小分子化合物。其生成的高聚物叫做縮聚物。如聚酰胺、酚醛樹脂等。同樣，縮聚反應也可以分為均縮聚和共縮聚兩種。

三、高分子化合物的分類

1.按來源分類

按照來源可分為兩大類，一是天然高分子;二是合成高分子。天然高分包括來自植物的纖維素、淀粉、木材、天然橡膠樹漆以及來自動物的皮、毛、角等。合成高分子是指通過化學反應而獲得的一系列高分子化合物。

2.按用途分類

按它們的用途加以分類。一類主要是以良好的機械力學性能而獲得應用的結(jié)構(gòu)材料，這類高分子材料包括面大量廣的通用高分子和高溫（100℃）情況下具有高強度（50MPa）的工程塑料，以及復合材料。另一類高分子材料為非結(jié)構(gòu)材料。該類材料除了有一定機械力學性能以外，主要具備某種特殊的功能，因而也稱功能高分子。

3.按鏈結(jié)構(gòu)分類

按它們主鏈的化學結(jié)構(gòu)加以分類，一類是以線型鏈存在的線型高分子，如常用的聚乙烯、聚丙烯等長鏈高分子。這些線型高分子鏈之間以次價鍵力作用維系在一起。分子量很高，鏈很長，它們的機械強度很大。同時，由于這些線型鏈間沒有化學鍵連接，它們是可溶可熔的，這類高分子稱為熱塑性高分子。另一類高分子是體型高分子，它們的鏈之間通過化學鍵的形式組成三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。這類高分子大多數(shù)都是在加熱情況下由交聯(lián)劑把線型的預聚物交聯(lián)成的，所以也稱熱固性高分子，一旦形成，不能通過加熱方式重新將它們塑造成其他形狀，也不能為溶劑所溶解，只有在交聯(lián)度不太大時可為溶劑所溶脹。

四、高分子材料的老化與防老化

合成高分子化合物在長期使用過程中，受到氧、光、熱及微生物等的作用，其結(jié)構(gòu)發(fā)生某些改變，從而導致其物理化學性質(zhì)隨時間的增長而逐漸變壞，即稱為“老化”。老化的主要表現(xiàn)為材料的硬度及脆性提高了，強度降低了，也就是高分子化合物失去原有的彈性及撓曲性;與此同時，制件最初的尺寸也發(fā)生了變化。

引起高分子化合物老化的內(nèi)在原因是高分子化合物大分子鏈的交聯(lián)與裂解。與高分子化合物本身的結(jié)構(gòu)和工作條件等有關(guān)。目前采取的防老化措施大致包括以下3個方面。

1.高分子化合物結(jié)構(gòu)的改變

例如將聚氯乙烯氯化，可以改善其熱穩(wěn)定性;將ABS樹脂改為A（丙烯腈）C（氯化聚乙烯）S（苯乙烯）共聚，則可提高其抗光老化性。

2.添加助劑

針對不同高分子化合物產(chǎn)生老化的機理，添加防老劑、紫外光吸收劑等。

3.表面處理

可在高分子化合物表面噴涂金屬或涂料保護層，使之與空氣、水分、陽光等隔絕，以防止老化。

隨著科技的發(fā)展和越來越多的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，高分子材料表面處理技術(shù)日益成熟和完善，高分子合成材料在機械制造工業(yè)中顯示了越來越重要的作用，不斷為人類生產(chǎn)生或生活服務。