高分子化学

　　高分子化学（polymer chemistry），研究高分子化合物的合成、化学反应、物理化学、物理、加工、应用等的一门综合性学科。高分子化学真正成为一门科学还不足50年，发展非常迅速。内容已超出化学范围，常用高分子科学这一名词来称呼这门学科。狭义的高分子化学，则是指高分子合成和高分子化学反应。

简史

　　高分子的历史相当悠久，劳动人民在利用丝、棉、木材等天然高分子方面已有相当长的历史。天然橡胶、树脂等亦达数千年的历史。但是却不知道其结构。现代高分子科学的兴起，大概从1880年欧洲人对纤维素、羊毛、丝、淀粉等的化学成分的研究开始的。1861年T.格雷姆提出胶体的概念以区别高分子不同于结晶型的简单化合物。后来这一概念又被W.O.奥斯特瓦尔德推广为胶体状态物质。1871年有人提出天然产物是聚合物的概念，但当时的分离技术还不足以得到纯的高分子，又不能确定其分子结构，所以不被人接受。最早的合成高分子是1868年的硝酸纤维素和1909年左右的用于绝缘材料的酚醛树脂。现代高分子化学的奠基人应属H.施陶丁格、W.H.卡罗瑟斯、K.H.梅耶和H.F.马克、W.库恩等。1920年施陶丁格建议聚苯乙烯、聚甲醛的结构为长链式，高分子是由小的原子团或分子片段以共价键结合的高分子量化合物，同时他认为橡胶也是这样的长链结构，但当时并没有被化学界普遍接受。其后十年梅耶和马克从X射线对高分子的研究，支持了施陶丁格的观点。由于对高分子化学的贡献，施陶丁格荣获了1953年的诺贝尔化学奖。1929年，卡罗瑟斯开始了一连串的高分子合成及性质研究方面的工作，他借已知的有机化学反应制取高分子，并研究了分子量对高分子性质的影响，消除了施陶丁格高分子新理论的最后障碍。卡罗瑟斯的主要贡献在于为高分子的合成打下了基础。特别是为极其重要的缩合型高分子聚酰胺(尼龙)和聚酯(如涤纶等)的制备，打开了大门。以后的40年间高分子化学及工业达到飞速发展阶段。第二次世界大战刺激了高分子化学和化学工业的发展，德国首先合成了橡胶，美国也加速发展高分子工业。战后由于消费品的需求量增加，高分子化学的系统研究大规模地开展起来。中国的高分子化学及高分子工业也是在战后，特别是1949年之后，才真正成长发展起来。

高分子合成

　　合成方法大致分为两大类。

　　①缩合聚合。一个缩聚反应生成高分子取决于单体的官能度（单体反应基团的平均数），官能度至少要等于2，才能生成线性高分子，官能度大于2可能生成支链或交联的高分子。缩聚反应在反应过程中要缩去某些小分子，经常是水，如聚酯及聚酰胺就是这类反应的典型产物。从化学平衡的角度看这些小分子要除去，分子量才能变得大，但是技术上很难达到。故缩聚物的分子量一般在2万，而下面要提及的加聚物的分子量一般在20万。实现缩聚的方法很多，如熔融聚合、溶液聚合、界面缩聚等。

　　②加成聚合。在反应动力学上与缩合聚合完全不同，加聚反应不生成任何小分子副产物。加聚反应的单体一般是烯烃类的化合物，在引发剂的引发下发生聚合，一般的引发剂为自由基型、离子型及金属络合物等。加聚反应一般分为3个阶段：链引发、链增长、链终止阶段。

　　缩聚和加聚的方法可分别得到两种类型的高分子，缩合型和加成型。值得提及的是缩聚反应亦可制取加聚型的高分子，反之亦然。无论是哪种类型的高分子，如果合成中包括一种单体，那么得到的高分子称之为均聚物。如果高分子是由两种或两种以上的单体所得，这样的高分子称之为共聚物。共聚物又分交替共聚物、无规共聚物、接枝及嵌段共聚物。共聚能改变高分子的性质，如力学性能和染色性能等。

　　一般说来高分子是稳定的，但在光、空气、水等的环境中会逐渐发生断链，致使聚合物的聚合度降低，通常称之为降解。这些反应是破坏性的，但不能说是不需要的，如农用薄膜，报废之后就很希望它们迅速地降解。另外一些高分子反应是很有用的，特别是当缺少某些单体，常通过处理预制的高分子所得到。尤其是功能高分子常涉及到的高分子反应。

性能

　　高分子具有很多的性质和性能，如高分子不同于小分子，不存在液态和气态。通常以玻璃态存在。在软化温度（玻璃化温度）以上时称为粘弹态，是所有的高分子都具有的性质。非交联的高分子在溶剂中可形成真溶液，当达一定浓度时，如高分子线性结构通过共价键发生交联，就会发生凝胶态。高分子还具有很多不同于其他小分子的性能。如强度、模量、粘弹、疲劳、松弛等力学性能。还具有透光、保温、隔音、电阻及光学、电学、声学、热学等方面的性能。其主要用途包括塑料、橡胶、纤维、涂料及胶粘剂等。