聚合物的分类
聚合物由大分子(非常大的分子)组成,由这些分子的几个重复结构亚基组成。今天,聚合物是四个不同行业的支柱,即纤维、塑料、弹性体和清漆。术语“聚合物”来源于“poly”,意思是“许多”,“mer”意思是“单元”或“部分”。如上所述的聚合物是由大量重复结构单元形成的大分子。重复单元由简单且反应性分子的单体组成。这些单元具有共价键。由它们各自的单体形成聚合物称为聚合。
由于聚合物极其复杂的结构、不同的行为和广泛的应用,很难将其归类为一类。因此,我们根据以下对聚合物进行分类:
- 可用性来源
- 结构
- 聚合
- 单体
- 分子力
基于可用性来源的聚合物分类
聚合物根据可用性来源分为天然聚合物、合成聚合物和半合成聚合物。
- 天然聚合物
这些聚合物在自然界中天然存在,存在于植物和动物中。此外,还有称为二元聚合物的可生物降解聚合物。例子包括淀粉、蛋白质、橡胶和纤维素。
- 半合成聚合物
这些聚合物是从天然聚合物发展而来并经过化学改性的。例如醋酸纤维素、硝酸纤维素等。
- 合成聚合物
这些聚合物完全是人造的。我们常用的塑料是使用最广泛的合成聚合物。合成聚合物用于工业和多种乳制品。示例包括聚醚、尼龙 6、6、6 等。
基于结构的聚合物分类
根据结构,聚合物分为线性聚合物、支链聚合物和交联聚合物。
- 线性聚合物
线性聚合物的结构使其具有长而直的链。例如,聚氯乙烯 (PVC) 用于电缆和管道。
- 支链聚合物
支链聚合物是直链形成支链的聚合物。一个例子是低密度聚乙烯。
- 交联聚合物
交联聚合物具有双官能和三官能单体。与线性聚合物相比,它们具有更强的共价键。例子包括三聚氰胺和胶木。
基于聚合的聚合物分类
基于聚合,聚合物分为加聚和缩聚。
- 加成聚合
在加成聚合中,相同或不同单体的分子大规模加起来形成聚合物。这些单体是不饱和化合物,如烯烃、链二烯及其各自的衍生物。
例如,铁氟龙、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烷等都是加成聚合的。
- 缩聚
在缩合聚合中,两个双官能或三官能单体单元之间重复缩合反应。
例如苝、聚酯、尼龙-6、6等都是缩聚物。
基于单体的分类
根据单体,聚合物可分为均聚物和杂聚物。
- 同源
在同聚物中,仅存在单一类型的单体单元。一个例子是聚乙烯。
- 杂聚物或共聚物
与均聚物相反,杂聚物具有不同类型的单体单元。一个例子是尼龙 6、6。
基于分子力的分类
根据分子力,聚合物分为弹性体、纤维、热塑性塑料和热固性聚合物。
- 弹性体
弹性体具有弱相互作用力。例如橡胶和 Buna-S。
- 纤维
纤维具有坚韧、强韧、高拉伸强度和非常强的相互作用力。一个例子是尼龙 -6、6。
- 热塑性塑料
热塑性塑料具有中等吸引力。一个例子是聚氯乙烯。
- 热固性聚合物
热固性聚合物极大地改善了材料的机械性能。它们还提供增强的耐热性和耐化学性。例子包括酚醛树脂、环氧树脂和有机硅。
聚合物的结构
我们周围的聚合物主要由碳氢化合物骨架组成。烃主链是连接碳原子和氢原子的长链,可能是由于碳的四价性质。
烃骨架聚合物的一些例子是聚苯乙烯、聚丙烯、聚丁烯。此外,有些聚合物的主链中含有其他元素,而不是碳。例如,尼龙在重复单元骨架中具有氮原子。
聚合物的类型
根据主链的类型,聚合物可分为:
- 有机聚合物:由碳主链组成。
- 无机聚合物:由碳以外的元素构成的主链组成。
概念问题
问题一:加聚和缩聚有什么区别?
回答:
Addition Polymerisation Condensation Polymerisation In Addition Polymerization, molecules of the same or different monomers add up together on massive scales to form polymers. In Condensation Polymerization, there is a repetition of a condensation reaction between two bi-functional or tri-functional monomeric units. It produces no by-products. Water, ammonia and HCl as some by-products produced. It results from the addition of monomers. It results from the condensation of monomers. The molecular weight of the polymer is a multiple of the given molecular weight of the monomer. The molecular weight of the polymer is not a multiple of the given molecular weight of the monomer. Radical initiators and Lewis acids or bases are catalysts in Addition Polymerisation. The catalysts in condensation polymerization are acids, bases, cyanide ions, and complex metal ions. For example, Teflon, Polyvinyl chloride (PVC), poly ethane, etc are addition polymerization. For example, perylene, polyesters, Nylon -6, 6, etc are condensation polymers.
问题2:聚合物分类的不同依据是什么?
回答:
We classify polymers based on the following:
- Source of Availability
- Natural Polymers
- Synthetic Polymers
- Semi-Synthetic Polymers
- Structure
- Linear Polymers
- Branched-chain Polymers
- Cross-linked Polymers
- Polymerization
- Addition Polymerisation
- Condensation Polymerisation
- Monomers
- Homomer
- Heteropolymer
- Molecular Forces
- Elastomers
- Fibres
- Thermoplastics
- Thermosetting polymers
问题3:什么是聚合?
回答:
Polymers are macromolecules that are formed by repeating structural units on a massive scale. The repeating units are made up of monomers that are simple and reactive molecules. These units have covalent bonds. Polymerisation is this formation of polymers from their respective monomers.
问题 4:区分弹性体和纤维。
回答:
Elastomers Fibres Elastomers have elastic properties like rubber-like solids. Fibres are thread forming solids with tough and high tensile strength. They have weak interaction forces. They have strong interaction forces like hydrogen bonding. Examples are rubber and Buna-S. Examples are polyesters and Nylon 6, 6.
问题5:根据单体对聚合物进行分类和解释。
回答:
Polymers are macromolecules that are formed by repeating structural units on a massive scale. The repeating units are made up of monomers that are simple and reactive molecules. Based on the monomers, polymers can be classified as homomers and heteropolymers.
Homomer: In homomers, only single types of monomer units are present. An example is Polyethene.
Heteropolymer or co-polymer: Contrary to homomers, heteropolymers are of different types of monomer units. An example is Nylon-6, 6.
问题 6:给出天然、合成和半合成聚合物的例子。
回答:
Natural Polymers: These polymers occur naturally in nature and are found in plants and animals. Additionally, there are also biodegradable polymers called bipolymers. Examples included starch, proteins, rubber and cellulose.
Semi-Synthetic Polymers: These polymers are developed from natural polymers and are chemically modified. For example, cellulose acetate, cellulose nitrate, etc.
Synthetic Polymers: These polymers are completely man-made. Plastic as we use commonly is the most broadly used synthetic polymer. Synthetic polymers are used in industries and several dairy products. Examples include polyether, nylon-6, 6,6 etc.