什麼是分子的高度取向？ 
  
           高聚物　　指由許多相同的、簡單的結構單元通過共價鍵重複連接而成的高分子量(通常可達10^4～10^6)化合物。例如聚氯乙烯分子是由許多氯乙烯分子結構單元-CH2CHCl-重複連接而成，因此-CH2CHCl-又稱為結構單元或鏈節。由能夠形成結構單元的小分子所組成的化合物稱為單體，是合成聚合物的原料。聚氯乙烯可縮寫成： 
 

　　-[CH2CH]-

　　｜ n

　　Cl

　　n代表重複單元數，又稱聚合度
，聚合度是衡量高分子聚合物的重要指標。聚合度很低的(1～100)的聚合物稱為低聚物，隻有當分子量高達10^4～10^6(如塑料、橡膠、纖維等)才稱為高分子聚合物。由一種單體聚合而成的聚合物稱為均聚物，如上述的聚氯乙烯、聚乙烯等。由兩種以上單體共聚而成的聚合物則稱為共聚物

，如氯乙烯-醋酸乙烯共聚物等。

　　發展簡史 人類利用天然聚合物的曆史久遠，直到19世紀中葉才跨入對天然聚合物的化學改性工作，1839年C．Goodyear發現了橡膠的硫化反應，從而使天然橡膠變為實用的工程材料的研究取得關鍵性的進展。1870年J．W．Hyatt用樟腦增塑硝化纖維素，使硝化纖維塑料實現了工業化。1907年L．Baekeland報道了合成第一個熱固性酚醛樹脂
，並在20世紀20年代實現了工業化
，這是第一個合成塑料產品。1920年H．Standinger提出了聚合物是由結構單元通過普通的共價鍵彼此連接而成的長鏈分子，這一結論為現代聚合物科學的建立奠定了基礎。隨後，Carothers把合成聚合物分為兩大類
，即通過縮聚反應得到的縮聚物和通過加聚反應得到的加聚物。20世紀50年代K．Ziegler和G．Nattafaxianlepeiweijuhecuihuaji，kaichuanglehechenglitiguizhengjiegoujuhewudeshidai。zaidafenzigainianjianliyihoudejishinianzhong，hechenggaojuwuqudelefeisudefazhan
，xuduozhongyaodejuhewuxiangjishixianlegongyehua。

　　聚合物的分類 可以從不同的角度對聚合物進行分類
，如從單體來源
、合成方法、最終用途、加熱行為、聚合物結構等。

　　(1)按分子主鏈的元素結構，可將聚合物分為碳鏈、雜鏈和元素有機三類。

　　碳鏈聚合物 大分子主鏈完全由碳原子組成。絕大部分烯類和二烯類聚合物屬於這一類，如聚乙烯

、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。

　　雜鏈聚合物 大分子主鏈中除碳原子外，還有氧
、氮
、硫等雜原子。如聚醚

、聚酯
、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡膠等。工程塑料、合成纖維、耐熱聚合物大多是雜鏈聚合物。

　　元素有機聚合物 大分子主鏈中沒有碳原子，主要由矽、硼、鋁和氧、氮、硫、磷等原子組成，但側基卻由有機基團組成，如甲基

、乙基、乙烯基等。有機矽橡膠就是典型的例子。

　　元素有機又稱雜鏈的半有機高分子，如果主鏈和側基均無碳原子
，則成為無機高分子。

　　(2)按材料的性質和用途分類，可將高聚物分為塑料
、橡膠和纖維。

　　橡膠 通常是一類線型柔順高分子聚合物，分子間次價力小

，具有典型的高彈性，在很小的作用力下，能產生很大的形變(500％～1000％)，外(wai)力(li)除(chu)去(qu)後(hou)

，能(neng)恢(hui)複(fu)原(yuan)狀(zhuang)。因(yin)此(ci)
，橡(xiang)膠(jiao)類(lei)用(yong)的(de)聚(ju)合(he)物(wu)要(yao)求(qiu)完(wan)全(quan)無(wu)定(ding)型(xing)，玻(bo)璃(li)化(hua)溫(wen)度(du)低(di)，便(bian)於(yu)大(da)分(fen)子(zi)的(de)運(yun)動(dong)。經(jing)少(shao)量(liang)交(jiao)聯(lian)，可(ke)消(xiao)除(chu)永(yong)久(jiu)的(de)殘(can)餘(yu)形(xing)變(bian)。以(yi)天(tian)然(ran)橡(xiang)膠(jiao)為(wei)例(li)，Tg低(-73℃)，少量交聯後
，起始彈性模量小(<70N／cm2)。經拉伸後，誘導結晶
，將使模量和強度增高。伸長率為400％，強度增至1 500N／cm2；500％時為2 000N／cm2。橡膠經適度交聯(硫化)後hou形xing成cheng的de網wang絡luo結jie構gou可ke防fang止zhi大da分fen子zi鏈lian相xiang互hu滑hua移yi，增zeng大da彈dan性xing形xing變bian。交jiao聯lian度du增zeng大da，彈dan性xing下xia降jiang

，彈dan性xing模mo量liang上shang升sheng
，高gao度du交jiao聯lian可ke得de到dao硬ying橡xiang膠jiao。天tian然ran橡xiang膠jiao、丁苯橡膠、順丁橡膠和乙丙橡膠是常用的品種。

　　纖維 通常是線性結晶聚合物，平均分子量較橡膠和塑料低，纖維不易形變，伸長率小(<10％～50％)，彈性模量(>3 5000N／cm2)和抗張強度(>35 000N／cm2)都很高。纖維用聚合物帶有某些極性基團，以增加次價力

，並且要有高的結晶能力。拉伸可提高結晶度。纖維的熔點應在200℃以上，以利於熱水洗滌和熨燙，但不宜高於300℃，以便熔融紡絲。該聚合物應能溶於適當的溶劑中，以便溶液紡絲，但不應溶於幹洗溶劑中。工業中常用的合成纖維有聚酰胺(如尼龍-66、尼龍-6等)
、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯腈等。

　　塑料 是以合成或天然聚合物為主要成分
，輔以填充劑、增(zeng)塑(su)劑(ji)和(he)其(qi)他(ta)助(zhu)劑(ji)在(zai)一(yi)定(ding)溫(wen)度(du)和(he)壓(ya)力(li)下(xia)加(jia)工(gong)成(cheng)型(xing)的(de)材(cai)料(liao)或(huo)製(zhi)品(pin)。其(qi)中(zhong)的(de)聚(ju)合(he)物(wu)常(chang)稱(cheng)做(zuo)樹(shu)脂(zhi)
，可(ke)為(wei)晶(jing)態(tai)和(he)非(fei)晶(jing)態(tai)。塑(su)料(liao)的(de)行(xing)為(wei)介(jie)於(yu)纖(xian)維(wei)和(he)橡(xiang)膠(jiao)之(zhi)間(jian)，有(you)很(hen)廣(guang)的(de)範(fan)圍(wei)，軟(ruan)塑(su)料(liao)接(jie)近(jin)橡(xiang)膠(jiao)，硬(ying)塑(su)料(liao)接(jie)近(jin)纖(xian)維(wei)。軟(ruan)塑(su)料(liao)的(de)結(jie)晶(jing)度(du)由(you)中(zhong)到(dao)高(gao)
，Tm
、Tg有很寬的範圍，彈性模量(15 000～350000N／cm2)、抗張強度(1 500～7 000N／cm2)、伸長率(20％～800％)都從中到高。聚乙烯

、聚丙烯和結晶度中等的尼龍-66均屬於軟塑料。硬塑料的特點是剛性大
、難變形。彈性模量(70 000～350 000N／cm2)和抗張強度(3 000～8 500N／cm2)都很高，而斷裂伸長率很低(0．5％～3％)。這zhe類lei塑su料liao用yong的de聚ju合he物wu都dou具ju有you剛gang性xing鏈lian

，屬shu無wu定ding型xing。塑su料liao按an其qi受shou熱re行xing為wei也ye可ke分fen為wei熱re塑su性xing塑su料liao和he熱re固gu性xing塑su料liao。依yi塑su料liao的de狀zhuang態tai又you可ke細xi分fen為wei模mo塑su塑su料liao、層壓塑料
、泡沫塑料、人造革
、塑料薄膜等。

　　聚合物的結構 聚合物的結構可分為鏈結構和聚集態結構兩大類。

　　(1)分子鏈結構 鏈結構又分為近程結構和遠程結構。近程結構包括構造與構型，構造指鏈中原子的種類和排列、取代基和端基的種類
、單體單元的排列順序、支zhi鏈lian的de類lei型xing和he長chang度du等deng。構gou型xing是shi指zhi某mou一yi原yuan子zi的de取qu代dai基ji在zai空kong間jian的de排pai列lie。近jin程cheng結jie構gou屬shu於yu化hua學xue結jie構gou

，又you稱cheng一yi級ji結jie構gou。遠yuan程cheng結jie構gou包bao括kuo分fen子zi的de大da小xiao與yu形xing態tai、鏈的柔順性及分子在各種環境中所采取的構象。遠程結構又稱二級結構。鏈結構是指單個分子的形態。

　　近程結構 對聚合物鏈的重複單元的化學組成一般研究得比較清楚
，它取決於製備聚合物時使用的單體

，這種結構是影響聚合物的穩定性、分子間作用力、lianroushunxingdezhongyaoyinsu。jianjiefangshishizhijiegoudanyuanzaigaojuwuzhongdelianjiefangshi。zaisuojuhekaihuanjuhezhong，jiegoudanyuandejianjiefangshiyibanshimingquede，danzaijiajuguochengzhong
，dantidejianjiefangshikeyiyousuobutong
，lirudanxileidanti(CH2=CHR)在聚合過程中可能有頭-頭、頭-尾、尾-尾三種方式：

　　對於大多數烯烴類聚合物以頭-尾相接為主
，結構單元的不同鍵接方式對聚合物材料的性能會產生較大的影響，如聚氯乙烯鏈結構單元主要是頭-尾相接，如含有少量的頭-頭鍵接，則會導致熱穩定性下降。

　　共聚物按其結構單元鍵接的方式不同可分為交替共聚物、無規共聚物、qianduangongjuwuyujiezhigongjuwujizhongleixing。tongyigongjuwu，youyulianjiegoudanyuandepailieshunxudechayi，daozhixingnengshangdebianhua
，rudingerxiyubenyixigongjufanyingdedingbenxiangjiao(無規共聚物)、熱塑性彈性體SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物)和增韌聚苯乙烯塑料。

　　結構單元原子在空間的不同排列出現旋光異構和幾何異構。如果高分子結構單元中存在不對稱碳原子(又稱手性碳)，則每個鏈節就有兩種旋光異構。它們在聚合物中有三種鍵接方式：若聚合物全部由一種旋光異構單元鍵接而成
，則稱為全同立構
；由兩種旋光異構單元交替鍵接，稱為間同立構
；liangzhongxuanguangyigoudanyuanwanquanwuguishi
，zechengweiwuguiligou。fenzidelitigouxingbutongduicailiaodexingnenghuidailaiyingxiang，liruquantongligoudejubenyixijiegoubijiaoguizheng，nengjiejing，rongdianwei240℃，而無規立構的聚苯乙烯結構不規整
，不能結晶，軟化溫度為80℃。對於1，4-加成的雙烯類聚合物，由於內雙鍵上的基團在雙鍵兩側排列的方式不同而有順式構型與反式構型之分，如聚丁二烯有順

、反兩種構型：

　　其中順式的1，4-聚丁二烯，分子鏈與分子鏈之間的距離較大，在常溫下是一種彈性很好的橡膠；反式1，4-丁二烯分子鏈的結構也比較規整，容易結晶，在常溫下是彈性很差的塑料。

　　遠程結構

　　(1)高分子的大小：duigaofenzidaxiaodeliangdu

，zuichangyongdeshifenziliang。youyujuhefanyingdefuzaxing，yinerjuhewudefenziliangbushijunyide，zhinengyongtongjipingjunzhilaibiaoshi，lirushujunfenzilianghezhongjunfenziliang。fenziliangduigaojuwucailiaodelixuexingnengyijijiagongxingnengyouzhongyaoyingxiang
，juhewudefenzilianghuojuheduzhiyoudadaoyidingshuzhihou，cainengxianshichushiyongdejixieqiangdu
，zheyishuzhichengweilinjiejuhedu。

　　(2)高分子的內旋轉：高gao分fen子zi的de主zhu鏈lian很hen長chang
，通tong常chang並bing不bu是shi伸shen直zhi的de，它ta可ke以yi卷juan曲qu起qi來lai，使shi分fen子zi呈cheng現xian各ge種zhong形xing態tai
，從cong整zheng個ge分fen子zi來lai說shuo，它ta可ke以yi卷juan曲qu成cheng橢tuo球qiu狀zhuang，也ye可ke伸shen直zhi成cheng棒bang狀zhuang。從cong分fen子zi局ju部bu來lai說shuo，它ta可ke以yi呈cheng鋸ju齒chi狀zhuang或huo螺luo旋xuan狀zhuang，這zhe是shi由you單dan鍵jian的de內nei旋xuan轉zhuan而er引yin起qi的de分fen子zi在zai空kong間jian上shang表biao現xian不bu同tong的de形xing態tai。這zhe些xie形xing態tai可ke以yi隨sui條tiao件jian和he環huan境jing的de變bian化hua而er變bian化hua。

　　(3)高分子鏈的柔順性：高gao分fen子zi鏈lian能neng夠gou改gai變bian其qi構gou象xiang的de性xing質zhi稱cheng為wei柔rou順shun性xing，這zhe是shi高gao聚ju物wu許xu多duo性xing能neng不bu同tong於yu低di分fen子zi物wu質zhi的de主zhu要yao原yuan因yin。主zhu鏈lian結jie構gou對dui聚ju合he物wu的de柔rou順shun性xing有you顯xian著zhe的de影ying響xiang。例li如ru，由you於yuSi-O-Si鍵角大

，Si-Odejianchangda，neixuanzhuanbijiaorongyi，yincijuerjiajiguiyangwanderouxingfeichanghao，shiyizhonghenhaodehechengxiangjiao。fangzahuanyinbunengneixuanzhuan，suoyizhulianzhonghanyoufangzahuanjiegoudegaofenzilianderoushunxingjiaocha，juyounaigaowendetedian。cejijixingdeqiangruoduigaofenzilianderoushunxingyingxianghenda。cejidejixingyuruo，qixianghujiandezuoyongliyuda，danjiandeneixuanzhuankunnan，yinerlianderoushunxingcha。liandechangduanduiroushunxingyeyouyingxiang，ruolianhenduan
，neixuanzhuandedanlianshumuhenshao，fenzidegouxiangshuhenshao
，biranchuxiangangxing。

　　聚集態結構 聚集態結構是指高聚物分子鏈之間的幾何排列和堆砌結構，包括晶態結構、非晶態結構、取向態結構以及織態結構。結構規整或鏈次價力較強的聚合物容易結晶
，例如
，高密度聚乙烯、全quan同tong聚ju丙bing烯xi和he聚ju酰xian胺an等deng。結jie晶jing聚ju合he物wu中zhong往wang往wang存cun在zai一yi定ding的de無wu定ding型xing區qu，即ji使shi是shi結jie晶jing度du很hen高gao的de聚ju合he物wu也ye存cun在zai晶jing體ti缺que陷xian，熔rong融rong溫wen度du是shi結jie晶jing聚ju合he物wu使shi用yong的de上shang限xian溫wen度du。結jie構gou不bu規gui整zheng或huo鏈lian間jian次ci價jia力li較jiao弱ruo的de聚ju合he物wu(如聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等)難以結晶，一般為不定型態。無定型聚合物在一定負荷和受力速度下，於不同溫度可呈現玻璃態、高彈態和黏流態三種力學狀態(見下圖)。玻璃態到高彈態的轉變溫度稱玻璃化溫度(Tg)，是無定型塑料使用的上限，橡膠使用的是下限溫度。從高彈態到黏流態的轉變溫度稱黏流溫度(Tf)，是聚合物加工成型的重要參數。

　　當聚合處於玻璃態時，整個大分子鏈和鏈段的運動均被凍結，宏觀性質為硬、脆、形(xing)變(bian)小(xiao)，隻(zhi)呈(cheng)現(xian)一(yi)般(ban)硬(ying)性(xing)固(gu)體(ti)的(de)普(pu)彈(dan)形(xing)變(bian)。聚(ju)合(he)物(wu)處(chu)於(yu)高(gao)彈(dan)態(tai)時(shi)，鏈(lian)段(duan)運(yun)動(dong)高(gao)度(du)活(huo)躍(yue)，表(biao)現(xian)出(chu)高(gao)形(xing)變(bian)能(neng)力(li)的(de)高(gao)彈(dan)性(xing)。當(dang)線(xian)型(xing)聚(ju)合(he)物(wu)在(zai)黏(nian)流(liu)溫(wen)度(du)以(yi)上(shang)時(shi)，聚(ju)合(he)物(wu)變(bian)為(wei)熔(rong)融(rong)

、黏(nian)滯(zhi)的(de)液(ye)體(ti)，受(shou)力(li)可(ke)以(yi)流(liu)動(dong)，並(bing)兼(jian)有(you)彈(dan)性(xing)和(he)黏(nian)流(liu)行(xing)為(wei)
，稱(cheng)黏(nian)彈(dan)性(xing)。聚(ju)合(he)熔(rong)體(ti)和(he)濃(nong)溶(rong)液(ye)攪(jiao)拌(ban)時(shi)的(de)爬(pa)杆(gan)現(xian)象(xiang)
，擠(ji)出(chu)物(wu)出(chu)口(kou)模(mo)時(shi)的(de)膨(peng)脹(zhang)現(xian)象(xiang)以(yi)及(ji)減(jian)阻(zu)效(xiao)應(ying)等(deng)，都(dou)是(shi)黏(nian)彈(dan)行(xing)為(wei)的(de)具(ju)體(ti)表(biao)現(xian)。其(qi)他(ta)如(ru)聚(ju)合(he)物(wu)的(de)蠕(ru)變(bian)
、應力鬆弛和交變應力作用下的發熱
、內耗等均屬黏彈行為。

　　聚合物的生產 天然聚合物多從自然植物經物理或化學方法製取，合成聚合物由低分子單體通過聚合反應製得。聚合方法通常有本體(熔融)聚合、溶液聚合、乳ru液ye聚ju合he和he懸xuan浮fu聚ju合he等deng，依yi據ju對dui聚ju合he物wu的de使shi用yong性xing能neng要yao求qiu可ke對dui不bu同tong的de方fang法fa進jin行xing選xuan擇ze，如ru帶dai官guan能neng團tuan的de單dan體ti聚ju合he常chang采cai用yong溶rong液ye或huo熔rong融rong聚ju合he法fa。研yan究jiu聚ju合he過guo程cheng的de反fan應ying工gong程cheng學xue科ke分fen支zhi稱cheng為wei聚ju合he反fan應ying工gong程cheng學xue。聚ju合he物wu加jia工gong成cheng各ge種zhong製zhi品pin的de過guo程cheng
，主zhu要yao包bao括kuo塑su料liao加jia工gong
、橡膠加工和化學纖維紡絲，這三者的共性研究體現為聚合物流變學。

　　聚合物的性能 gaodanxingbianheniandanxingshijuhewuteyoudelixuexingneng。zhexietexingjunyudafenzideduocengcijiegoudedafenziliandeteshuyundongfangshiyijijuhewudejiagongyoumiqiedeguanxi。juhewudeqiangdu
、硬度、耐磨性、耐熱性、耐腐蝕性、耐溶劑性以及電絕緣性

、透光性
、氣密性等都是使用性能的重要指標。