有机高分子材料
有机高分子材料（Organic 均聚物 materials）是由一种或多种分子或分子团（结构单元或单体）以共价键结合而成的大分子。 其具有多个重复单体单元，相对分子量一般在10000以上。
有机高分子材料可以是天然产物如纤维、蛋白质和天然橡胶等，也可以是用合成方法制得的，如合成橡胶、合成树脂、合成纤维等非生物高聚物等。有机高分子材料的特点是种类多、密度小（仅为钢铁的1/7～1/8），比强度大，电绝缘性、耐腐蚀性好，加工容易，可满足多种特种用途的要求，包括塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等领域，可部分取代金属、非金属材料。有机高分子材料大多具有化学稳定性、良好的加工性、密度小和成本较低等特点，广泛应用于航空航天、光学透镜、电子行业、辐射制冷等领域。有机高分子材料在可见光至近红外波段大多具有优良的透过性，其反射率较低，在 0.07 以下， 这些材料的光学常数不太适合用反射-透射法测量。
基本特点
有机高分子化合物是指相对分子质量很大，可达几千乃至几百万的一类有机化合物。它们在结构上是由许多简单的、相同的称为链节（单体）的结构单元，通过化学键重复连接而成。高分子也称均聚物或聚合物。
有机高分子材料是以高分子化合物为主要成分，与各种添加剂（或配合剂）配合，经过适当的加工而成。材料的基本性能主要取决于高分子化合物。有机高分子材料有以下基本特点：
1、密度小——比钢铁、铜轻得多，与铝、镁相当，对机电产品的轻量化有利。
2、有足够的强度和模量——能够代替部分金属材料制造多种机械零部件。
3、优良的电(绝缘)性能——对电机、电器、仪器仪表、电线电缆中的绝缘起着重要的推进作用。而添加适当的导电材料又可成为特殊导体材料。
4、优良的减摩、耐磨和自润滑性能——许多高分子材料可在液体介质中或少油、无油干摩擦条件下运行，其性能甚至优于金属。
5、优良的耐蚀性能——对酸、碱或某些化学药品一般都具有良好的耐蚀性能。在一些特殊介质中，如含氯离子的酸性介质。其耐蚀能力胜过金属，甚至胜过一般的不锈钢。
6、富于粘结力——高分子胶粘剂能将不同品种、不同形状的材料零件胶接一起，胶接牢固，并且有密封、堵漏作用。
7、易于合金化——两种或两种以上的均聚物可用物理的、化学的方法共混制得共混聚合物合金。如尼龙与聚烯烃共混的塑料合金，其冲击韧度可提高15倍以上。聚合物的合金化使材料改性的自由度加大，可制备出性能多样、适应不同工况要求的新材料。
8、富有弹性——不论是线型或体型有机高分子化合物，都具有一定的弹性。橡胶弹性最好，具有良好的吸振、防振和密封功能。
9、优良的透光性——不少塑料是透明的，如有机玻璃、聚苯乙烯的透光率可达90%以上。不少的高聚物还具有优良的隔热、隔声性，是很好的轻型建筑材料。
10、耐热性差——长期使用温度大多在200℃以下。近年来，可用于200℃以上的品种有所增加；用在300～4000℃温度下的，是追求的目标。但有的高分子材料能耐液氮、液氦等超低温度。
11、可燃——高分子材料是有机化合物，具有可燃性，或离火自熄；通常加入阻燃剂以消除其可燃性。
12、易老化——在热、光、氧的长期作用过程中，有机高分子化合物发生降解过程，使其物理化学性能、力学性能降低。完全消失以至失去使用价值。为此，常须加入防老化剂及其他防护措施延长使用寿命。
材料分类
有机高分子材料种类繁多，根据不同的分类原则可将其分为不同的类别。
1、按聚合物的性能和用途分类
根据聚合物的性能和用途，可将有机高分子材料分为塑料、纤维、橡胶三大类，此外还有涂料、胶粘剂和离子交换树脂等。
(1) 塑料 在一定条件下具有流动性、可塑性，并能加工成形，当恢复平常条件时仍可保持加工时形状的高分子材料称为塑料。塑料又分为热塑性塑料和热固性塑料两种。热塑性塑料可溶、可熔，并且在一定条件下可以反复加工成形，例如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等；热固性塑料则不溶、不熔，并且在一定温度及压力下加工成形时会发生变化，这样形成的材料在再次受压、受热下不能反复加工成形，而具有固定的形状，例如PF、醛树脂等。
(2) 纤维具备或保持其本身长度大于直径1000倍以上而又具有一定强度的线条或丝状高分子材料称为纤维。纤维的直径一般很小，受力后形变较小(一般为百分之几到20%)，在较宽的温度范围内力学性能变化不大。纤维分为天然纤维和化学纤维。化学纤维又分为改性纤维素纤维(人造纤维，如粘胶纤维)与合成纤维。改性纤维素纤维是将天然纤维经化学处理后再纺丝而得到的纤维。例如将天然纤维用碱和二硫化碳处理后，在酸液中纺丝就得到人造丝(即粘胶纤维)。合成纤维是将单体经聚合反应而得到的没药树经纺丝而成的纤维。重要的纤维品种有：聚纤维(又称聚对苯二甲酸乙二醇酯)；聚酰胺纤维，如聚己二酰己二胺；聚丙烯纤维(又称腈纶)；聚丙烯纤维(丙纶)和聚氯乙烯纤维(氯纶)等。
(3) 橡胶在室温下具有高弹性的高分子材料称为橡胶。在外力作用下，橡胶能产生很大的形变(可达1000%)，外力除去后又能迅速恢复原状。重要的橡胶品种有：聚丁二烯(顺丁橡胶)、2-甲基-1，3-丁二烯(异戊橡胶)、氯丁橡胶、丁基橡胶等。
塑料、纤维和橡胶三大类聚合物之间并没有严格的界限。有的有机高分子化合物可以作纤维，也可以作塑料，如聚氯乙烯既是典型的塑料，又可做成纤维即氯纶；若将氯乙烯配入适量增塑剂，可制成类似橡胶的软制品。又如尼龙既可以用作纤维又可作工程塑料；橡胶在较低温度下也可作塑料使用。
2、按聚合物的热行为分类
(1) 热塑性高分子材料 热塑性高分子材料成形后分子呈线性结构，在一定条件（如温度、压力）下可塑成一定形状并在常温下保持其形状，而且还可在特定的温度范围内反复加热软化、冷却固化，加工成形方便，有利于制品再生。因此，热塑性高分子材料用途广、产量大（占所有高分子材料的80%以上）。常见的热塑性高分子材料有聚乙烯、聚丙烯等。
(2) 热固性高分子材料热固性高分子材料成形后变成网状的体型结构，不熔不溶，受热后只能分解，不能软化，不能回复到可塑状态。常见的热固性高分子材料有PF、ep等。
加工性能
有机高分子材料具有一些特有的加工性能，如良好的高弹性、耐磨性、化学稳定性等，这些加工性能为有机高分子材料提供了适用多种加工技术的可能性，也是高分子材料能够得到广泛应用的重要原因。
1、有机高分子材料的力学性能
(1) 高弹性轻度交联的均聚物具有典型的高弹性，即变形大、弹性模量小，而且弹性随温度升高而增大。橡胶是典型的高弹性材料。
(2) 粘弹性高聚物的粘弹性是指高聚物材料既具有弹性材料的一般特性，又具有粘性流体的一些特性，即受力的同时发生高弹性变形和粘性流动，主要表现在蠕变和应力松弛、滞后和内耗等现象上。
1) 蠕变和应力松弛。在恒定温度和应力作用下，应变随时间延长而增加的现象称为蠕变。应力松弛是在应变恒定的情况下，应力随时间延长而衰减的现象。在外力的作用下，均聚物大分子链由原来的卷曲态变为较伸直的形态，从而产生蠕变；随时间的延长，大分子链构象逐步调整，趋向于比较稳定的卷曲状态，从而产生应力松弛。
2) 滞后和内耗。滞后是指在交变应力的作用下，变形速度跟不上应力变化的现象。在克服内摩擦时，一部分机械能被损耗，转化为热能，即内耗。滞后越严重，内耗越大。内耗大对减振和吸声有利，但内耗会引起发热，导致高聚物老化。
(3) 强度高聚物的强度很低，如塑料的抗拉强度一般低于100MPa，比金属材料低很多。但均聚物的密度很小，只有钢的1/4～1/8，所以其比强度比一些金属高。
(4) 断裂高聚物材料由于内部结构不均一，含有许多微裂纹，造成应力集中，使裂纹容易很快发展。在小应力下即可断裂，称为环境应力断裂。
(5) 韧性高聚物的韧性用冲击韧度表示。各类高聚物的冲击韧度相差很大，脆性高聚物的冲击韧度值一般都小于0.2J/cm，韧性高聚物的冲击韧度值一般都大于0.9J/cm。
(6)耐磨性高聚物的硬度低，但耐磨性高。如塑料的摩擦因数小，有些还具有自润滑性能，在无润滑和少润滑的摩擦条件下，它们的耐磨、减摩性能要比金属材料高很多。
2、有机高分子材料的电学和物理化学性能
(1) 电学性能均聚物内原子间以共价键相连，没有自由电子和离子，因此介电常数小、介电损耗低，具有高的绝缘性。
(2) 热性能高聚物在受热过程中，大分子链和链段容易产生运动，因此其耐热性较差。由于高聚物内部无自由电子，因此具有低的导热性能。高聚物的线胀系数也较大。
(3) 化学稳定性高聚物不发生电化学反应，也不易与其他物质发生化学反应。所以大多数高聚物具有较高的化学稳定性，对酸、碱溶液具有优良的耐蚀性。
名词解释
有机有机高分子化合物化合物简称高分子化合物或高分子，又称均聚物。高分子化合物是衣、食、住、行和工农业生产各方面都离不开的材料，其中棉、毛、丝、塑料、橡胶等都是最常用的。以往人们使用的高分子材料都取自天然产物。物质文明和精神文明都高度发展的今天，天然高分子已经不能满足生产、生活和科技各方面日益增长的需要。近代化学化工科学技术的迅速发展，创造了许多自然界从来没有过的人工合成高分子化合物，对满足各种需求做出了重要贡献
材料特性
有机高分子化合物是由一种或几种结构单元多次（103～105）重复连接起来的化合物。它们的组成元素不多，主要是碳、氢、氧、氮等，但是相对分子质量很大，一般在10 000以上，可高达几百万。因此才叫做高分子化合物。
例如，用量很大的聚氯乙烯（PVC）是由结构单元氯乙烯(CH2=CHCl)，是由两种结构单元—NH—(CH2)6—NH—和—CO(CH2)4CO—多次重复连接而成。有一些结构复杂或者结构尚未确定的高分子化合物，在名称上有时加“没药树”二字。例如PF、脲醛树脂等。
高分子化合物的这种很不一般的结构，使它表现出了非同凡响的特性。例如，有机高分子化合物主链有一定内旋自由度，可以弯曲，使高分子链具有柔性；高分子结构单元间的作用力及分子链间的交联结构，直接影响它的聚集态结构，从而决定高分子材料的主要性能。
高分子化合物固、液、气三种存在状态的变化一般并不很明显。固体高分子化合物的存在状态主要有玻璃态、橡胶态和纤维态。固体状态的高分子化合物多是硬而有刚性的物体。无定形的透明固体高分子化合物很像玻璃，故称它为玻璃态。在橡胶态下，高分子链处于自然无规则和卷曲状态，在应力作用下被拉伸，去掉应力又恢复卷曲，表现出弹性。纤维是由高分子化合物构成的长度对直径比大很多倍的纤细材料。
高分子化合物的基本结构特征，使它们具有跟低分子化合物不同的许多宝贵性能。例如机械强度大、弹性高、可塑性强、硬度大、耐磨、耐热、耐腐蚀、耐溶剂、电绝缘性强、气密性好等，使高分子材料具有非常广泛的用途。
通常使用的高分子材料，常是由高分子化合物加入各种添加剂所形成，其基本性能取决于所含高分子化合物的性质，各种不同添加剂的作用在于更好地发挥、保持、改进高分子化合物的性能，满足不同的要求，用在更多的方面。
分类
随着化学化工的发展，高分子化合物的品种日益增加。对众多的高分子化合物可以从不同角度进行分类。通常的分类方法有：
①根据来源分为天然高分子化合物、合成高分子化合物和半合成高分子化合物。天然高分子化合物如纤维素、淀粉等；各种人工合成的有机高分子化合物如聚乙烯、聚丙烯等为合成高分子化合物；醋酸纤维素等为半合成高分子化合物。
②根据合成反应特点分为聚合物、缩合物和开环聚合物等。
③根据性质和用途分为塑料、橡胶、纤维等。
新型材料
高分子分离膜
高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜，以压力差、温度梯度、浓度梯度或电压为动力，使气体混合物、液体混合物或有机化合物、无机化合物的溶液等分离技术相比，具有省能、高效和洁净等特点，因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。膜分离过程主要有逆渗透、超滤、微滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离膜的高分子材料有许多种类。现在用的较多的是聚枫、聚烯烃、纤维素脂类和有机硅化物等。膜的形式也有多种，一般用的是平膜和空中纤维。推广应用有机高分子化合物分离膜能获得巨大的经济效益和社会效益。例如，利用离子交换膜电解食盐可减少污染、节约能源：利用反渗透进行海水淡化和脱盐、要比其它方法消耗的能量都小；利用气体分离膜从空气中富集氧可大大提高氧气回收率等。
高分子磁性材料
是人类在不断开拓磁与高分子聚合物（合成树脂、橡胶）的新应用领域 的同时，而赋予磁与高分子的传统应用以新的涵义和内容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石，以后才利用磁铁矿（铁氧体）烧结或铸造成磁性体，现在工业常用的磁性材料有三种，即铁氧体磁铁、稀土类磁铁和铝钴合金磁铁等。它们的缺点是既硬且脆，加工性差。为了克服这些缺陷，将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成的有机高分子化合物磁性材料便应运而生了。这样制成的复合型高分子磁性材料，因具有比重轻、容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品，还能与其它元件一体成型等特点，而越来越受到人们的关注。高分子磁性材料主要可分为两大类，即结构型和复合型。所谓结构型是指并不添加无机化合物类磁粉而高分子中制成的磁性体。目前具有实用价值的主要是复合型。
光功能高分子材料
所谓光功能高分子材料，是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。目前，这一类材料已有很多，主要包括光导材料、光记录材料、光加工材料、光学用塑料（如塑料透镜、接触眼镜等）、光转换系统材料、光显示用材料、光导电用材料、光合作用材料等。光功能高分子材料在整个社会材料对光的透射，可以制成品种繁多的线性光学材料，像普通的安全玻璃、各种透镜、棱镜等；利用高分子材料曲线传播特性，又可以开发出非线性光学元件，如塑料光导纤维、塑料石英复合光导纤维等；而先进的信息储存元件兴盘的基本材料就是高性能的有机玻璃和聚碳酸酯。此外，利用高分子材料的光化学反应，可以开发出在电子工业和印刷工业上得到广泛使用的感光树脂、光固化涂料及粘合剂；利用高分子材料的能量转换特性，可制成光导电材料和光致变色材料；利用某些高分子材料的折光率随机械应力而变化的特性，可开发出光弹材料，用于研究力结构材料内部的应力分布等。
参考资料
第一节 高分子材料的基本概念和主要品种.创世中文网.2024-03-22
高分子材料.廊坊艾科曼材料.2024-03-24