高分子化合物有两种来源:一种是天然高分子化合物,如天然橡胶、棉、麻、羊毛、淀粉和蛋白质等;一种是化学合成的高分子化合物,如塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料、粘合剂等。由低分子化合物(单体)制备高分子化合物的基本方法有两种,即加成聚合反应(加聚反应)和缩合聚合反应(缩聚反应),其产物分别称为加聚物和缩聚物。又统称为高聚物或聚合物。
聚合反应是由许多相同或不同的低分子物质化合成高聚物的过程,所生成高聚物的结构单元与原料物质成分是一致的。例如将氯乙烯加成聚合得到聚氯乙烯:
这种想同分子的反应又称为均聚反应,所得高聚物的重复结构单元都是相同的,这种高聚物支称为均聚物。而由两种或西种以上的低分子物质进行的加反应,则称为肤聚反如丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯两种不同的单体共聚合得到的产物,这种产物就称为共聚物。
聚合反应按其反应历程又可分为两大类:游离基型聚合反应(反应的活性中心是游离基)和离子型聚合反应(反应的活性中心是正离子或负离子)。
缩聚反应也是由许多相同或不同的低分子物质化合成高聚物的过程,但在反应过程中,同时,析出水、醇、氨、卤化氢等其它低分子物质,所以生成的高聚物的结构单元与原料物质成分不相同。例如,一种有机醇酸可缩聚成聚酯:
缩聚反应随所采用单体的不同,可分为均缩聚、混缩聚和共缩聚三种。均缩聚系同一种单体含有两种相同或不相同的反应基团(如用A和B表示二个不相同的反应基团,则为A—R一A型或A一R—B型)进行反应的过程;混缩聚即二种单体A一R一A型及B一R一B型间进行缩聚反应的过程;共缩聚即几种不同的单体A一R一A、BーR'—B、A一R"一A之间进行反应。
按缩聚反应的产物结构,又可分为线型缩聚反应和体型缩聚反应。
在工业生产上,制备高聚物的方法多数采用本体聚合、乳液聚合、溶液聚合和悬浮聚合等液相聚合法。与一般有机化合物相比较,高聚物的制备还有着下述特点。
(1)要求原料很地高聚物合成中对原料所含杂质的种类和数量要求很严格,因为有些杂质不仅影响聚合速度,而且影响高聚物的结构和性能。例如在苯乙烯的聚合中,如单体纯度为99.99%,其中含有0.01%的二乙烯苯时,当聚合反应进行到一定程度,产物就变成了不溶不熔而仅能溶胀的高苯乙烯,不能流动,无法加工。而且进入到高聚物结构中的微量杂质也无法用纯化方法去掉。在通常的有机合成中,杂质只会影响反应速度和收率,产物经过分离提纯,性质仍不变。
(2)生产工对产品性能有严重影响。在一般的有机合成反应中,生产工艺的改变只会影响产品收率和成本,一般不会影响产品的性能。但在高聚物合成中,生产工艺却会严重影响高聚物性能。如高压法制备的聚乙烯,它的抗张强度只有140公斤/厘米,而用低压法制备的聚乙烯,其抗张强度可达280公斤/厘米2。
(3)对高浆物的质有各种严格衡量的指标,通常是以纯度的高低来衡量低分子产品质量的,而对高聚物则不是用纯度,是根据它在实际应用中的化学、物理和机械性能等指标来衡量的。