神奇高分子_自然科学总论

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前　言

同仁们常议当年读书之难，奔波四处，往往求一书而不得，遂以为今日之憾。忆苦之余，遂萌发组编一套丛书之念，望今日学生不复有我辈之憾。现今科教发展迅速，自非我年少时

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一　高分子概述

什么是高分子呢？顾名思义，高分子就是那些相对分子质量特别大的物质。常见的分子，人们称它们为小分子，一般由几个或几十个原子组成，相对分子质量也在几十到几百之间。如

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二　20世纪材料新主角

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1．快速发展的历程

当今人们将高分子物质制成塑料、橡胶、纤维、复合材料、胶黏剂、涂料等一系列性能优异、丰富多彩的制品，使其成为当今工农业生产各部门、科学研究各领域、人类衣食住行各个

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2．优异独特的性能

高分子材料现在已作为非结构材料、结构材料和功能材料在工农业生产、人类日常生活和高新技术的各个领域和部门中发挥了重大的作用，就因为这类材料具有一系列其他材料所难以

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质量轻、自重小

一般高分子材料的密度都在0．9～2．3g/cm3之间，因而，对要求减轻自重的飞机、导弹、人造卫星、宇宙飞船和高层建筑有特别重要的意义。穿梭往返于太空的宇宙飞船、

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良好的电绝缘性能

常用塑料的体积电阻率每厘米高达1016～1020欧姆，介电常数一般在2～4之间，而介电损耗则可在0．0002～0．1之间广泛选择，因此，在电子和电工技术中合成高

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优良的隔热保温及低热导性能

高分子材料以其低的热导系数而著称，在不含填料或纤维的情况下，一般聚合物的热导率较小，即使加入各种填料增强之后，仍比金属小上百倍甚至近千倍，其所制成的泡沫材料是十

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良好的化学稳定性

许多高分子材料具有抵抗酸、碱、盐溶液和蒸气等腐蚀的功能，如有塑料王美称的聚四氟乙烯，可以抵御有极强腐蚀作用的王水的腐蚀。(https://www.daowen.

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宽范围内的力学可选择性

现有的高分子材料有很宽的力学可选择性，一般塑料的抗拉强度在10～50MPa之间，工程塑料的强度则更高，例如，作为特种工程塑料的聚醚醚酮，无填料时的抗拉强度达70

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突出的减震阻尼性质

高分子在运动中的时间滞后性质使材料内部形成黏弹内耗，把相当一部分机械能转变为热能散发，成为良好的减震消声材料，广泛用于运动机械和建筑物中，例如潜艇机房内噪声的消

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良好的耐磨、耐疲劳性质

密度只有铜1/7的尼龙—1010，其耐磨性为铜的8倍，而氟塑料的摩擦系数更低，这些塑料有优异的自润滑功能，是齿轮、轴套、滑块和运动密封件的良好材料。(https

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良好的透光率

不少塑料如聚丙烯酸酯类、聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等都是透光率很好的高分子材料，被称为有机玻璃的聚甲基丙烯酸甲酯，对波长430～1200nm的光透过率达92%，

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原料来源广、易加工、成本低

高分子材料的原料主要为石油、天然气和煤，还可以从石灰石获得聚烃的单体，所谓由棉、毛、蚕丝、皮革、石头可以织布就是这个道理。此外，自然界中还存在大量的天然大分子，

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漂亮美观的装饰性

高分子材料可以通过添加色料或镀色的方法获得丰富多彩的颜色和制成各种美观的图案。日常生活中五光十色的塑料制品、美观大方的衣料、富丽堂皇的建筑物，许多都是得力于高分

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3．高分子材料的制造

绝大部分高分子材料都是以树脂（未经加工的各种高聚物）为主要成分进行加工而得到的，例如塑料是由作为基材的聚合物与增塑剂、有机或无机填料（如轻质碳酸钙或纤维）、抗氧

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加成聚合反应

由含有不饱和键的烯烃（或双烯烃）出发，通过连锁式加成作用，将碳碳双键打开，使一个个单体连接成高分子化合物。按照反应的历程不同，这类加聚反应又分为游离基加聚反应

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缩合聚合反应

这是指一类在生成高分子化合物的同时也生成氯化氢、水之类小分子的聚合反应。利用这种聚合反应可以合成一大类高分子化合物，如作为涤纶纤维的聚对苯二甲酸乙二醇酯；作为尼

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4．高分子材料的分类

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按来源分类

高分子材料的品种很多，按照它们的来源可分为两大类，一是自然界本来就存在的天然高分子；二是20世纪以来发展的人工合成高分子。天然高分子包括来自植物的纤维素、淀粉

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按用途分类

合成高分子是指通过化学反应而获得的一系列高分子树脂，利用这些高分子树脂人们制成了五光十色的塑料、纤维和橡胶制品。合成高分子的迅速发展得益于20世纪以来人们对化学

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按链结构分类

由于结构和性能之间有着密切的关系，所以对各种高分子化合物可以按它们主链的化学结构加以分类，如以线型链存在的线型高分子，常用的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等

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三　生活中的高分子材料

自大量问世以来，合成高分子材料即以其实用性和装饰性极大地美化和改善了人类现代生活的品质，使衣食住行的各个环节都发生了日新月异的变化，给人们带来了缤纷多彩的现代化

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1．从人造棉到仿毛仿丝

说到衣着，无论从城市到农村，人们对漂亮实用的合成纤维制品都不陌生了。尽人皆知，“的确良”织物制成的服装挺括美观、易洗免烫；尼龙袜坚固耐磨；腈纶棉质轻保暖，不蛀不

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2．从农业地膜到不黏锅

人类生活中的一个重要环节“食”，与高分子材料的关系也十分密切。高分子材料的应用不但给人类带来更多更丰富的食品，也极大地丰富了我们的生活。我国北方乃至西藏等高寒

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3．从家具到活动房屋

高分子材料与“住”的关系倍加密切。我们的祖先早就懂得用木料、竹子、草来盖房子和制造家具，知道用天然漆装饰和保护家具、房屋，并将猪血－老粉腻子（即血朊胶黏剂）和桐

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4．从自行车到汽车轮船

至于高分子材料与“行”的关系就更加重要了。高分子复合增强材料的自重小，比强度、比模量高，而且可设计性强，首先成为飞机中许多部件的首选材料，例如，碳纤维复合材料以

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5．从体育用品到宇宙飞船

上面所叙述的只是我们现代生活中衣食住行四个重要环节与高分子材料的关系，除了这几个环节以外，在能源、通讯甚至日常生活的文娱、体育等各个方面都与高分子材料息息相关。

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四　具有各种功能的高分子材料

材料的性能是指材料对外场作用（如力、热、光、电、磁等）产生响应的状态，诸如热胀冷缩、受力变形、加热沸腾、冷却结晶等。而功能一词对材料的意义是指输入信号后物质产生

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《神奇高分子》简介

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