44、合成聚合物：结构、分类与性能解析

合成聚合物：结构、分类与性能解析

1. 基本概念与定义

聚合物是由大量重复单元通过共价键连接而成的大分子。构成聚合物的简单化合物被称为单体，“聚合物”一词源于希腊语“poly”（许多）和“meros”（部分）。聚合物分子的分子量通常在数千甚至更高，因此也被称为大分子。

以聚苯乙烯的形成为例，苯乙烯分子是单体，方括号内的结构即为聚合物聚苯乙烯，方括号内的单元称为重复单元。有些聚合物由两种或更多单体相互反应形成，如聚（六亚甲基己二酰胺）或尼龙 - 6,6 是由六亚甲基二胺和己二酸反应生成。

对于一个分子成为单体，它至少必须是双官能团的。分子的官能度指其相互连接的能力，即与其他分子形成键的位点数量。单官能团分子之间的反应会完全消耗反应基团，使产物无法进一步反应，而六亚甲基二胺（ - NH₂）和己二酸（ - COOH）中都存在两个可缩合基团，使它们成为双官能团单体，能够形成聚合物。苯乙烯也是双官能团单体，因为双键中的额外一对电子可以与其他分子中的乙烯基形成两个键。

聚苯乙烯结构中重复单元的数量由指数 n 表示，这被称为聚合度（DP），它决定了聚合物链的长度。低聚物是分子量非常低的聚合物，通常重复单元少于 10 个，“低聚物”一词源于希腊语“oligos”，意为“少数”。低聚物与相应的高分子量聚合物相比，具有不同的热性能和机械性能。有时制备末端带有特定官能团的低聚物，可用于进一步的化学反应。聚合度是量化聚合物分子量或大小的一种方式，例如，由一千个乙烯单元组成的线性聚乙烯，分子量为 28,000，延伸长度为 2520 埃（Å），但由于碳 - 碳键的旋转，聚合物链很少能延伸到其全轮廓长度，而是呈现出多种不同的形状或构象。

2. 聚合物的分类