天然聚合物

---

簡介

天然聚合物，通常稱為生物聚合物，包括在植物、動物、微生物以及真菌的生命週期中自然產生的物質。

聚合物是由許多此類分子的重複結構亞基組成的巨大分子。聚合物已成為4個行業的基礎——纖維、塑膠、彈性體以及樹脂。聚合是聚合物由其單體形成的過程。由於其極其複雜的結構、多樣的行為和廣泛的用途，聚合物很難分類。因此，我們根據以下因素對聚合物進行分類

• 來源

• 結構

• 聚合方式

• 分子間作用力

• 增長聚合

什麼是天然聚合物？

天然聚合物是存在於生物系統中的聚合物型別，因此由有機和無機成分組成。這些物質自發產生，甚至有助於生物體的基本功能。它們具有單糖、氨基酸和核苷酸作為亞基。

它們在體內的存在起著諸如賦予細胞結構穩定性、在世代之間轉移特定基因、充當能量來源以及協助生物過程的許多代謝作用等作用。

基於聚合物來源的分類

• 天然聚合物——所有這些聚合物都在植物和動物中被發現，並且也自然存在。蛋白質、橡膠以及纖維素是一些例子。

• 半合成聚合物——這些聚合物是透過化學修飾生物聚合物形成的。例如，醋酸纖維素、硝酸纖維素等。

• 合成聚合物——這些聚合物似乎是人工合成的。塑膠是最廣泛使用的合成聚合物。它們已被用於各種行業以及乳製品中。聚醚和尼龍-6,6是一些例子。

基於聚合物結構的分類

• 線性聚合物——線性聚合物可以透過其長而直的鏈來定義。例如，PVC用於電纜或管道。

• 支鏈聚合物——支鏈聚合物具有產生分支的直鏈。低密度聚乙烯就是一個例子。

• 交聯聚合物——交聯聚合物中發現了雙官能團以及三官能團單體。它似乎表現出比線性聚合物更強的共價鍵。三聚氰胺以及酚醛樹脂是兩個例子。

基於聚合方式的分類

• 加聚反應——在加聚反應過程中，具有相對相似和不同單體的分子以大規模結合形成聚合物。這些單體包括不飽和分子，如烯烴、二烯烴及其衍生物。聚四氟乙烯、PVC、聚乙烯等是例子。

• 縮聚反應——縮聚反應涉及2個雙官能團以及三官能團單體單元的重複縮合過程。例如，聚酯、苝等。

基於分子間作用力的分類

• 彈性體——彈性體實際上是一種在伸展後恢復到其原始結構的材料。這是一種任意排列的無定形聚合物。彈性體的組成中使用了交聯來阻止鏈彼此滑動。彈性體之間的強相互作用較弱。橡膠以及丁苯橡膠是兩個例子。

• 纖維——纖維包括含有氫鍵以及偶極-偶極吸引力的線性聚合物，這些力使聚合物鏈保持完整。纖維中的聚合物鏈似乎彼此很好地協調。纖維具有相當耐用、堅固以及高拉伸強度。尼龍-6,6就是一個例子。

• 熱塑性塑膠——這些包含透過範德華力結合在一起的長鏈聚合物。當加熱時，某些聚合物會軟化並在冷卻後變硬，形成剛性物質。它們沒有交聯，並且可以透過加熱並使用模具輕鬆成型。聚氯乙烯確實是一個例子。

• 熱固性聚合物——它們具有低分子量並且是半流體的。一旦加熱，它們就會開始在聚合物鏈之間交聯，導致它們變硬並變得不溶。在熱的作用下，它們會發展出3D結構。這種反應似乎是不可逆的。酚醛樹脂、環氧樹脂以及矽樹脂是一些例子。

基於增長聚合的分類

• 鏈增長聚合——這些聚合物可以透過向包含反應中間體的生長鏈中新增重複單元來獲得。鏈增長聚合實際上是烯烴以及共軛二烯烴化學中的一個關鍵過程。它們包括PVC、聚苯乙烯、聚丙烯和聚乙烯。

• 逐步增長聚合——這些聚合物是在許多不同的步驟中產生的。每個步驟都需要2個亞基的縮合，這導致產生一個小聚合物。尼龍、滌綸和酚醛樹脂是一些例子。

什麼是合成聚合物？

合成聚合物通常在實驗室中作為化學反應的結果而產生。這些聚合物不存在於自然界中，它們應該被生產出來。它是一種長鏈聚乙烯，它是透過將乙烯亞基引入逐漸變長的鏈中而開發的。

共聚

共聚物是由幾種單體相互作用聚合而成的聚合物。例如：丙烯腈-苯乙烯共聚物。

生物降解聚合物

由於微生物的影響，聚合物可以在有氧和厭氧條件下分解。它使用澱粉、纖維素以及聚酯等成分製成。這類最常見的聚合物之一包括脂肪族聚酯。尼龍2-尼龍6以及聚羥基丁酸酯似乎是一些例子。

結論

我們得出結論，透過檢查各種形式的聚合物及其在日常生活中的應用。專家們根據它們的丰度、可用性、分子間作用力以及導熱性對它們進行了分類。對聚合物進行分類的最流行方法已分為三類——熱塑性塑膠、熱固性塑膠以及彈性體。

在聚合反應過程中，聚合物亞基相互反應形成聚合物鏈。原子作為鏈中的連線物連線在一起以產生聚合物鏈。聚合物的特性根據分子何時以及如何結合而有所不同。

常見問題

1. 天然聚合物的應用有哪些？

天然聚合物已在廣泛的生物醫學應用中得到重要應用，包括藥物、組織修復支架、藥物載體以及生物成像。它們通常用作傷口治療中急性和慢性損傷的治療方法。

2. 什麼會延遲聚合物降解？

潤滑劑，通常稱為加工助劑以及流動助劑，可用於減少機械降解。這些將不僅減少與生產裝置的摩擦，而且還減少聚合物鏈內的摩擦，最終導致熔體粘度下降。

3. 使用天然聚合物的優點是什麼？

天然聚合物的生產成本低於合成聚合物。它們無毒且對人體和環境安全，但合成聚合物含有濃縮化學品，其可靠性不如天然聚合物。

4. 哪些引數會影響聚合物效能？

許多因素會影響聚合物的機械和物理效能，例如摩爾質量、製造、結晶相和分佈。

5. 日常生活中使用的一些聚合物例子是什麼？

基於聚合物的產品隨處可見——合成纖維服裝、聚乙烯眼鏡、玻璃纖維、尼龍齒輪、塑膠袋、基於聚合物的顏色、粘合劑以及塗有特氟龍的餐具。