聚合物

聚合物
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聚合物意指：指具有非常大的分子量的化合物，分子间由结构单位（structural unit）、或单体由共价键连接在一起 。 这个聚合物（polymer）是出自于希腊字：polys代表的是多，而meros 代表的是小单位（part），所以很多小单位连结在一起的这种特别的分子，我们称之为聚合物，例如塑胶和高分子。通常聚合物的分子量大于十万，聚合度大于三千。

• 聚合物又称加聚物。由一种单体经聚合(加聚)反应而成的产物。分子具有重复的结构单位。分子量低的称低聚物，如三聚甲醛等。
  • 分子量高的，达几千甚至几百万的称高聚物或高分子化合物。高聚物有天然产物和人工合成的两类。
  • 天然高聚物，如蛋白质是氨基酸的聚合物、淀粉和纤维素是环状多羟基的聚合物(糖类)等，又称生物高聚物。
  • 它们大多可被生物降解，短期内可能会造成水体生物需氧量的递增，在厌氧条件下会分解产生氨、硫化氢和甲烷等污染物，但不致引起长期的环境影响。
  • 合成高聚物的种类繁多，制品应用很广，如聚氯乙烯和聚苯乙烯塑胶、树脂、聚酯及橡胶等。
• 1.无机化合物的分子中所含的原子数目较少，分子量也较小，且这些无机化合物限于原子键结合方式变化有限，故原子排列不能无限制增加。
• 2.有机化合物中的碳原子，其键结的特性具有多样化，可结合同类的碳原子也能结合其他非金属元素或金属元素，甚至可无限制键结大量的碳原子，这使得有机化合物的种类及分子结构变得多样化。
• 3.一般的有机化合物，含有的原子总数大都在100个以下，分子量也较小。但像淀粉、蛋白质、橡胶、塑胶、布料等有机化合物的分子量却非常大，所含的原子总数可能有数千到数十万个。而且即使是同一种聚合物，各个分子的大小也不一定相同，像这类有许多小单元连接而成的巨大分子，通常称为聚合物或高分子化合物。
• 4.聚合物的分子结构因原子数目多，故分子量较大，通常聚合物的分子量在数万到数十万，总之，聚合物的分子量较无化合物大很多，而种类数目亦较无机化合物多出许多。

目录

聚合物特性与用途

• 聚合物具有多种用途和应用：单体的工程组合产生近乎无限数量不同特性的分子，这些特性由分子的化学组成和结构决定。分子的组成对聚合物受到不同外力作用下的行为具有很大的影响。
• 热塑性聚合物具有线性的化学结构，与分子通过弱相互作用结合在一起。
  • 当聚合物被加热时，很容易断裂，将导致材料变形；而热塑性聚合物则具有良好的耐高温特性，并且具有高化学惯惰性和耐磨性。
  • 举例说明热塑性聚合物的应用，它们广泛用于纤维、电气和电子零件，包装薄膜的生产，也用于日用物品，例如防烤箱厨具。
  • 扫描式电子显微镜SEM可用于研究它们的性能和质量，也可用于改进工艺研究不同的应力如何影响这些材料。
• 进行磨损测试后，仔细观察聚合物表面可以显示施加到材料上的应力的真实的结果，为生产链的末端进一步开发材料或进行质量控制提供更多可能。
  • 在这种情况下，通过立体重建或阴影的形状进行粗糙度分析是一项有趣的技术，帮助研究人员测量材料上划痕的深度。

在高倍率拍摄的图片中可以非常精确地测量纤维和颗粒的直径。这些分析结果提供不同种类的信息，从流体动力学特性，到可以在过滤器中捕获的最大粒径，再到粉末如何较好的在溶液中的溶解。

• 聚合物通常是非常敏感的材料。电子束会损坏它们，尤其是在施加非常高的电压时。
  • 电子显微镜发出的电子可以与与分子结合，相互作用并使它们断裂。ThermoFisher Phenom SEM提供了低真空选项，这使得可以在不损坏样品的情况下对样品成像。

地质聚合物的热性能分析

• 无机聚合材料，又称为地质聚合物 (Geopolymer)，是一种新兴的材料，它兼具无机物、陶瓷、水泥的特性，又是一种性能优异的新型凝胶材料 (堿激发凝胶材料，Alkali-activated cementitious material)。
  • 它在抗压能力、抗腐蚀性、耐久性的性能，都比一般波特兰水泥还强。
  • 加上地质聚合物，可使用工业废料 (如高温炉渣、飞灰) 来制造，在当今环境意识抬头的今天，无机聚合材料成为炙手可热的研究物件，并可取代天然需要开采的水泥产品。
• 目前，无机聚合材料物常见的应用包括：
  • 阻燃粘合剂
  • 耐火、耐热冲击材料
  • VLO飞机跑道
  • 热防护涂层