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什么是聚合物(分子以长的重复链结合在一起)

聚合物 一词通常用于塑料和复合材料行业,通常作为塑料或树脂的同义词。实际上,聚合物包括一系列具有各种特性的材料。它们存在于普通家居用品、服装和玩具、建筑材料和绝缘材料以及许多其他产品中。

什么是聚合物(分子以长的重复链结合在一起)

定义

聚合物是一种化合物,其分子以长的重复链结合在一起。由于它们的结构,聚合物具有独特的性能,可以针对不同的用途进行定制。

聚合物既是人造的,也是天然的。例如,橡胶是一种已经使用了数千年的天然聚合物材料。它具有优异的弹性品质,这是大自然创造的分子聚合物链的结果。另一种天然聚合物是虫胶,一种由印度和泰国的紫胶虫生产的树脂,用作油漆底漆、密封剂和清漆。

地球上最常见的天然聚合物是纤维素,一种存在于植物细胞壁中的有机化合物。它用于生产纸制品、纺织品和其他材料,例如玻璃纸。

人造或合成聚合物包括聚乙烯等材料,聚乙烯是世界上最常见的塑料,可用于从购物袋到储存容器等各种物品,以及聚苯乙烯,用于制造包装花生和一次性杯子的材料。一些合成聚合物是柔韧的(热塑性塑料),而另一些则是永久刚性的(热固性塑料)。还有一些具有类似橡胶的特性(弹性体)或类似于植物或动物纤维(合成纤维)。这些材料存在于各种产品中,从泳衣到烹饪锅。

特性

根据所需的用途,可以微调聚合物以利用某些有利的特性。这些包括:

  • 反射率:一些聚合物用于生产反射膜,用于各种与光相关的技术。
  • 抗冲击性:可以承受粗暴处理的坚固塑料非常适合用于行李箱、保护套、汽车保险杠等。
  • 脆性:某些形式的聚苯乙烯硬而脆,受热容易变形。
  • 半透明:透明聚合物,包括聚合物粘土,常用于工艺品。
  • 延展性:与脆性聚合物不同,延展性聚合物可以变形而不会散开。金、铝和钢等金属以其延展性而闻名。韧性聚合物虽然不如其他聚合物强,但可用于许多用途。
  • 弹性:天然和合成橡胶具有弹性,使其成为汽车轮胎和类似产品的理想选择。

聚合

聚合是通过将小单体分子组合成由共价键连接在一起的链 来制造合成聚合物的过程。聚合的两种主要形式是逐步增长聚合和链增长聚合。它们之间的主要区别在于,在链增长聚合中,单体分子一次一个分子地添加到链中。在逐步增长聚中,多个单体分子彼此直接键合。

如果您可以近距离观察聚合物链,您会发现分子链的视觉结构和物理特性模仿了聚合物的物理特性。例如,如果聚合物链在难以断裂的单体之间包含紧密扭曲的键,则聚合物可能会很坚固。另一方面,如果聚合物链包含具有伸缩特性的分子,则聚合物可能具有柔韧性。

交联聚合物

大多数通常称为塑料或热塑性塑料的聚合物由可以断裂和重新粘合的分子链组成。大多数常见的塑料都可以通过加热弯曲成新的形状。它们也可以回收利用。例如,塑料汽水瓶可以熔化并重复使用,以制造从新汽水瓶到地毯到羊毛夹克的各种产品。

另一方面,交联聚合物在分子之间的交联键断裂后不能重新键合。出于这个原因,交联聚合物通常表现出更高的强度、刚性、热性能和硬度等特性。

在FRP(纤维增强聚合物)复合材料产品中,最常用的是交联聚合物,被称为树脂或热固性树脂。复合材料中最常用的聚合物是聚酯、乙烯基酯和环氧树脂。

例子

常见的聚合物包括:

  • 聚丙烯 (PP):地毯、室内装潢
  • 聚乙烯低密度 (LDPE):杂货袋
  • 聚乙烯高密度(HDPE):洗涤剂瓶、玩具
  • 聚(氯乙烯)(PVC):管道,装饰
  • 聚苯乙烯 (PS):玩具、泡沫
  • 聚四氟乙烯(PTFE、Teflon):不粘锅、电绝缘
  • 聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA、有机玻璃、有机玻璃):面罩、天窗
  • 聚醋酸乙烯酯 (PVAc):油漆、粘合剂
  • 聚氯丁橡胶(Neoprene):潜水衣

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