高分子化合物，指那些由眾多原子或原子團主要以共價鍵結(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(或高軟化點)、高強度、高彈性以及溶液和熔體的高黏度等特殊物理性能，這些都歸因于其具有特殊的大分子結(jié)構(gòu)，這將是高分子物理學課程所講述的主要內(nèi)容。

首先，這里對“眾多原子”、“主要以共價鍵”和“相對分子質(zhì)量在一萬以上”三個關鍵詞加以解釋。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鍵實現(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”其實只是一個大概的數(shù)值。事實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。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，有些甚至高達百萬以上。

高分子化合物的基本特點如下：

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化合物通過聚合反應，并按照一定規(guī)律連接而成。通常將這些能夠進行聚合反應并生成大分子的低分子有機化合物叫做“單體”。

不同種類的單體通過聚合反應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組成并不改變而只是化學結(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是非常細長的。

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道。

4、一般高分子化合物實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。

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、高強度、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課程講述的內(nèi)容。

1、有機高分子化合物合成

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

2、有機高分子材料

有機高分子化合物制成的材料就被叫做有機高分子材料。

有機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高分子化合物制成的的有機高分子材料;不需要經(jīng)過加工的天然有機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高分子材料，例如塑料，纖維和橡膠等。

有機合成材料可以對日漸匱乏的自然資源進行補充，而化學技術是有機合成材料合成中的必備技術。新型有機合成材料會給人類未來增添更多美好的色彩。

3、有機高分子材料的性質(zhì)

有機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，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、有機高分子化合物在“衣”方面的應用

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。合成纖維在服裝領域應用非常廣泛，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，有機高分子材料在衣服方面又取得了巨大的進步，英國各位科學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，設計出一套能自動換顏色的服裝，也是有可能的。

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

2、有機高分子化合物在“食”方面的應用

有機高分子材料廣泛運用于“食”這一塊。

一方面，有機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，有機高分子餐具也會誕生，這種有機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)，相信會被廣泛應用于快餐及兒童餐飲業(yè)等。

另一方面，在未來生活中有機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，有機高分子材料還可以運用于食材的包裝，使其具有美觀、價廉等特點，也可以運用于制造新的食材工具，使其使用起來方便、耐用。

3、有機高分子化合物在“行”方面的應用

通過將有機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、抗拉和耐磨等特點融合，被廣泛地應用于交通和運輸、機械等方面。

交通運輸車輛上用的輪胎，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，消費者對車輛的需求日益增多，科學家也正在嘗試將有機高分子材料與天然橡膠的有機結(jié)合研發(fā)出更廉價、耐用的輪胎以提高車輛的性能。相信在以后交通運輸應用中，橡膠制品的種類會更多，原料的價格會更低，產(chǎn)品的性能會更好，運用也會更廣泛。

4、有機高分子化合物在建筑方面的應用

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

這種有機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，保護工人們的生命安全。同時，有機有機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、耐化學腐蝕性能好、成型加工方便等優(yōu)點廣泛使用。

5、有機高分子化合物在其他方面的應用

有機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，在性價比上面將會帶給消費者更多的實惠。最難能可貴的是這種電池不受風雨天氣的影響。這種電池，不含鋰鉆氧化物等化學成分，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)。