高分子化合物，指那些由眾多原子或原子團(tuán)主要以共價(jià)鍵結(jié)合而成的相對分子質(zhì)量在一萬以上的化合物。和具有相同化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的低分子同系物相比較，高分子化合物具有高熔點(diǎn)(或高軟化點(diǎn))、高強(qiáng)度、高彈性以及溶液和熔體的高黏度等特殊物理性能，這些都?xì)w因于其具有特殊的大分子結(jié)構(gòu)，這將是高分子物理學(xué)課程所講述的主要內(nèi)容。

首先，這里對“眾多原子”、“主要以共價(jià)鍵”和“相對分子質(zhì)量在一萬以上”三個關(guān)鍵詞加以解釋。目前已經(jīng)知道無論天然高分子還是合成高分子，組成其大分子的原子數(shù)目雖然成千上萬，但是所涉及的元素種類卻相當(dāng)有限，通常以C、H、O、N四種非金屬元素最為普遍，S、Cl、P、Si、F等元素也存在于一些高分子化合物中。

由此可見，一般合成高分子主要由非金屬元素組成。不過構(gòu)成生物大分子的微量元素還包括Fe、Ca、Mg、Na、K、I等。

其次，所謂“主要以共價(jià)鍵”系指絕大多數(shù)高分子化合物中構(gòu)成大分子主鏈的元素幾乎都是通過共價(jià)鍵實(shí)現(xiàn)相互聯(lián)結(jié)的，只有極少數(shù)高分子化合物(如某些新型合成聚合物)的分子主鏈可能含有配位鍵。一些特殊高分子化合物(如功能高分子等)的分子側(cè)基或側(cè)鏈上則可能含有離子鍵或配位鍵。

第三，所謂“相對分子質(zhì)量在一萬以上”其實(shí)只是一個大概的數(shù)值。事實(shí)上對于不同種類的高分子化合物而言，具備高分子特性所必需的相對分子質(zhì)量下限各不相同，甚至相去甚遠(yuǎn)。例如一般縮合聚合物(簡稱縮聚物)的相對分子質(zhì)量通常在一萬左右或稍低;而一般加成聚合物(簡稱加聚物)的相對分子質(zhì)量通常超過一萬，有些甚至高達(dá)百萬以上。

高分子化合物的基本特點(diǎn)如下：

1、相對分子質(zhì)量很大，一般在一萬以上甚至更高。

2、合成高分子化合物的化學(xué)組成比較簡單，分子結(jié)構(gòu)有規(guī)律性。

合成高分子化合物大分子結(jié)構(gòu)的規(guī)律性，首先體現(xiàn)在它們都是由某些符合特定條件的低分子有機(jī)化合物通過聚合反應(yīng)，并按照一定規(guī)律連接而成。通常將這些能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)并生成大分子的低分子有機(jī)化合物叫做“單體”。

不同種類的單體通過聚合反應(yīng)生成聚合物的時候可能存在兩種不同的情況：一種情況是單體的化學(xué)組成并不改變而只是化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化——這是加成聚合物的一般情況;另一種情況是單體的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)都發(fā)生一定變化——這是合成縮合聚合物的一般情況。

3、各種合成聚合物的分子形態(tài)是多種多樣的。

絕大多數(shù)合成聚合物的大分子均為長鏈線型。所以常常將聚合物的分子稱為“分子鏈”或“大分子鏈”。將具有最大尺寸、貫穿整個大分子的分子鏈稱為主鏈;將連接在大分子主鏈上除氫原子以外的原子或原子團(tuán)稱做側(cè)基;有時將連接在主鏈上足夠長的側(cè)基(往往也是由某種單體聚合而成)稱做側(cè)鏈;將大分子主鏈上帶有數(shù)量和長度不等的側(cè)鏈的聚合物稱為支鏈聚合物。

高分子物理學(xué)課程中常常將這種長鏈線型大分子的形態(tài)描述為“無規(guī)線團(tuán)狀”，可見這種長鏈線型大分子在通常情況下均呈現(xiàn)卷曲纏繞狀，而并非剛硬的棒狀。假設(shè)能夠?qū)⒕巯N大分子的主鏈拉伸到“剛硬直線狀”，可以發(fā)現(xiàn)其分子長度與直徑之比大約在103～105范圍內(nèi)。由此可見，絕大多數(shù)高分子化合物的分子鏈?zhǔn)欠浅＜?xì)長的。

一些聚合物的“分子”具有空間三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這類聚合物通常稱為“體型聚合物”。它們的一個具體物件事實(shí)上就是一個幾乎無限巨大的“分子”，相對分子質(zhì)量對于這種體型聚合物而言已經(jīng)失去意義。目前完全平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物尚未合成出來。

近年來，已有大分子主鏈呈星形、梯形、環(huán)形等特殊類型的新型聚合物的研究報(bào)道。

4、一般高分子化合物實(shí)際上是由相對分子質(zhì)量大小不等的同系物組成的混合物，其相對分子質(zhì)量只具有統(tǒng)計(jì)平均的意義。

不僅如此，即使具有相同平均相對分子質(zhì)量的同一種聚合物的性能也不一定完全相同。原來高分子化合物還具有相對分子質(zhì)量的多分散性的特點(diǎn)。

5、由于高分子化合物相對分子質(zhì)量很大，因而具有與低分子同系物完全不同的物理性能。例如高分子化合物具有高軟化點(diǎn)、高強(qiáng)度、高彈性、其溶液和熔體的高黏度等性質(zhì)。這將是高分子物理學(xué)課程講述的內(nèi)容。

1、有機(jī)高分子化合物合成

有機(jī)高分子化合物是指由低分子有機(jī)物以共價(jià)鍵合成的相對分子質(zhì)量為104～106的有機(jī)物，又被稱為有機(jī)高分子。由于高分子化合物大部分是由低分子通過聚合反應(yīng)制得的，所以也被稱為聚合物。與有機(jī)高分子化合物相關(guān)的概念如下表所示：

2、有機(jī)高分子材料

有機(jī)高分子化合物制成的材料就被叫做有機(jī)高分子材料。

有機(jī)合成材料的種類非常的多，塑料、橡膠、土工材料等都包括在其中。可以將它們簡單的分類為：如棉花和天然橡膠等用有機(jī)高分子化合物制成的的有機(jī)高分子材料;不需要經(jīng)過加工的天然有機(jī)高分子材料有羊毛和天然橡膠等;還有一種高分子材料是人工合成的有機(jī)高分子材料，例如塑料，纖維和橡膠等。

有機(jī)合成材料可以對日漸匱乏的自然資源進(jìn)行補(bǔ)充，而化學(xué)技術(shù)是有機(jī)合成材料合成中的必備技術(shù)。新型有機(jī)合成材料會給人類未來增添更多美好的色彩。

3、有機(jī)高分子材料的性質(zhì)

有機(jī)高分子材料種類各種各樣，不同的種類又擁有不同的性質(zhì)，就拿合成橡膠來說，合成橡膠是生活中常見的有機(jī)合成材料，比如汽車上的輪胎就是由合成橡膠做成的，所以輪胎具有合成橡膠的優(yōu)點(diǎn)，不僅彈性好而且耐磨性質(zhì)良好，輪船的輪胎還具有防水的功能;合成橡膠還具有耐油、酸、堿、耐高溫、耐老化的性質(zhì)。

1、有機(jī)高分子化合物在“衣”方面的應(yīng)用

自1935年人們研究成功尼龍纖維，1947年制成滌綸纖維，那種完全依靠自然獲取棉、麻等原料，再加工成衣物的時代，已經(jīng)離人類遠(yuǎn)去。

面對自然界的泠暖，人類有了更多、更聰明的選擇。合成纖維在服裝領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，不僅節(jié)省人力、物力，而且制成的衣服還很漂亮，不易起褶皺、耐洗，干爽，透氣性很好，在市場上很受人們的歡迎。

最近幾年，有機(jī)高分子材料在衣服方面又取得了巨大的進(jìn)步，英國各位科學(xué)家就他們的研究成果發(fā)出說明，他們稱已經(jīng)仿照人類皮膚、肌肉的特性，制造出來一種智能的人工“肌肉”，并且以此為基，設(shè)計(jì)出一套能自動換顏色的服裝，也是有可能的。

研究人員表示，這項(xiàng)最新技術(shù)，充分融合了有機(jī)化學(xué)、軟材料科學(xué)、機(jī)器人學(xué)，應(yīng)用在人類生活中，就是打破原有的分子結(jié)構(gòu)制成一種新的分子材料，然后運(yùn)用這種有機(jī)高分子材料制造出能夠隨時變換色彩的衣服，運(yùn)用于軍事或者其他。

2、有機(jī)高分子化合物在“食”方面的應(yīng)用

有機(jī)高分子材料廣泛運(yùn)用于“食”這一塊。

一方面，有機(jī)高分子添加劑解決了傳統(tǒng)的食物容有易變質(zhì)，腐爛等多種問題，在未來的生活中，有機(jī)高分子餐具也會誕生，這種有機(jī)高分子餐具在一定程度上也可以節(jié)約成本，增長使用壽命。并且具有輕巧、美觀、耐高溫、不易碎等性質(zhì)，相信會被廣泛應(yīng)用于快餐及兒童餐飲業(yè)等。

另一方面，在未來生活中有機(jī)高分子材料可以用于餐具洗滌上，在洗滌劑中加入一些聚合物作為洗滌助劑，在洗滌過程中可使活性成分的去污作用得到提高，洗滌性質(zhì)更優(yōu)良，產(chǎn)品的使用效果更好，同時，有機(jī)高分子材料還可以運(yùn)用于食材的包裝，使其具有美觀、價(jià)廉等特點(diǎn)，也可以運(yùn)用于制造新的食材工具，使其使用起來方便、耐用。

3、有機(jī)高分子化合物在“行”方面的應(yīng)用

通過將有機(jī)高分子材料與天然橡膠與生俱來的的彈性、絕緣性、可塑性、隔水隔氣、抗拉和耐磨等特點(diǎn)融合，被廣泛地應(yīng)用于交通和運(yùn)輸、機(jī)械等方面。

交通運(yùn)輸車輛上用的輪胎，輪胎的用量要占天然橡膠使用量的一半以上，是天然橡膠使用最廣泛的方面之一，隨著道路交通的快速發(fā)展，消費(fèi)者對車輛的需求日益增多，科學(xué)家也正在嘗試將有機(jī)高分子材料與天然橡膠的有機(jī)結(jié)合研發(fā)出更廉價(jià)、耐用的輪胎以提高車輛的性能。相信在以后交通運(yùn)輸應(yīng)用中，橡膠制品的種類會更多，原料的價(jià)格會更低，產(chǎn)品的性能會更好，運(yùn)用也會更廣泛。

4、有機(jī)高分子化合物在建筑方面的應(yīng)用

有機(jī)高分子建筑材料也是有機(jī)高分子材料應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，基本原料是有機(jī)高分子化合物，再輔以添加劑、填料，經(jīng)過適當(dāng)溫度、壓力的作用，形成的一種建筑材料。

這種有機(jī)建筑材料通過一定的合稱，使得阻燃效果更好，在未來的建筑生產(chǎn)過程中，能降低安全隱患，保護(hù)工人們的生命安全。同時，有機(jī)有機(jī)高分子建筑材料在未來的建筑行業(yè)憑借它具有質(zhì)輕、無毒、電絕緣性能好、耐化學(xué)腐蝕性能好、成型加工方便等優(yōu)點(diǎn)廣泛使用。

5、有機(jī)高分子化合物在其他方面的應(yīng)用

有機(jī)高分子材料的改革正席卷一場新的工業(yè)革命，并且用于各個方面。最典型的就是利用多孔碳的優(yōu)勢研發(fā)新型空氣電池。

這開始于英國，如果研制成功的話，新型電池將會擁有超過平常電池壽命的10倍的使用時間。借助新型電池的超大優(yōu)勢，日常生活中的電子產(chǎn)品，如手機(jī)，在性價(jià)比上面將會帶給消費(fèi)者更多的實(shí)惠。最難能可貴的是這種電池不受風(fēng)雨天氣的影響。這種電池，不含鋰鉆氧化物等化學(xué)成分，所以能提供給使用者更多的電能，特別是那些用電較多的產(chǎn)業(yè)，如電動汽車產(chǎn)業(yè)。