高分子化學

高分子化學，（英語：Polymer chemistry）又稱「聚合物化學」，是研究高分子的結構、合成和反應的科學，是化學的一個分支。

通常高分子根據生成它單體的名稱，如乙烯聚合生成的高分子稱為聚乙烯，丙烯聚合生成的高分子稱為聚丙烯。聚合反應過程可分為均相、多相聚合，多相聚合分為乳液、分散、沉澱聚合。

歷史

人類很早就一直使用天然高分子。比如絲綢、木材、天然橡膠等都是天然高分子材料。19世紀晚期，一些發明家製出了一些人造高分子，比如酚醛樹脂，聚甲醛等，發現高分子是一種很重要的材料。

20世紀初赫爾曼·施陶丁格提出了現代的高分子觀念，即高分子是由很多重複單元通過化學鍵連接成的高分子量化合物，指明了高分子的內部結構。在當時很少有人接受，後來隨着實驗技術的進展，這一結構得到了公認。反過來，對結構的認識也推進了高分子合成、化學反應的研究。在高分子合成方面，1940年代，華萊士·卡羅瑟斯合成了尼龍，並將聚合反應機理分為鏈式聚合、逐步聚合兩類。1950年代卡爾·齊格勒、居里奧·納塔發明齊格勒-納塔催化劑開始對催化聚合進行研究。1960年代卡羅澤斯的助手保羅·弗洛里對逐步聚合反應動力學進行研究，並因發展了研究長鏈分子的方法獲1974年諾貝爾獎。

結構

高分子（macromolecule）也常稱聚合物（polymer），指由許多單元組成的大分子，這些單元可以是具有相似或完全相同的結構，或是由完全不同但能互相生成共價鍵的有機化合物相互之間連接形成長鏈結構。高分子由小分子經聚合反應生成，聚合生成高分子的小分子被稱為單體（monomer）。從鏈的形狀，分三類：

• 直鏈高分子：結構最簡單，由許多單體分子一個接一個連接而成的長鏈分子；
• 支化高分子：長鏈帶有與其相比較短的分枝；
• 交聯高分子：高分子鏈之間由支鏈連接起來，形成網狀。

合成

高分子合成的主要任務是研究單體生成高分子的聚合反應過程。聚合反應可分為兩類：

• 鏈式聚合：單體經引發後形成具有反應活性中心的鏈，而後該活性中心攻擊其它單體將其結合，鏈經反應不斷增長，至一定長度後被終止。
• 逐步聚合：單體轉變成聚合物的反應是逐步進行的。主要包括兩大類：第一類是逐步縮合聚合反應；第二類是逐步加成聚合。

反應

高分子雖然分子量很高，但它們具有的官能團，反應性能受兩種因素影響：

• 高分子是長鏈結構，這個長鏈是曲折的蜷曲形。有規則的蜷曲（摺疊）成晶態；無規則的蜷曲成非晶態。
• 高分子的分子之間堆砌在一起。有規則堆砌成規整的晶態；無規則的堆砌成非晶態。規整結構中分子緊密，試劑不易侵入，官能團不易起反應；不規整結構中分子疏鬆，試劑易侵入，官能團易起反應。

溶液

多數線型高分子，可在相應溶劑中溶解。高分子溶液是真溶液，不是以前認為的膠體溶液。高分子是長鏈結構，在流動時相互阻滯，是粘稠的。一般分子鏈愈長，粘度愈大。當光束通過溶液時，由於高分子比較大，可發生散射。高分子遠比溶劑分子重。在超高速離心下，高分子移動比溶劑分子快，擴散比溶劑分子慢。利用這些性能，可測定其分子量。研究高分子溶液，還可推測高分子的形態、結構等。