多数线型高分子,可以在相应的溶剂中溶解,形成溶液。高分子溶液是真溶液,而不是以前所认为的胶体溶液。高分子是长链结构,在流动时能相互阻滞,因此高分子溶液是粘稠的。一般情况下,分子链愈长,粘度愈大。当光束通过高分子溶液时,由于高分子比较大,可以发生光的散射,分子愈大,散射愈强。
高分子远比溶剂分子重,在超高速离心下,高分子的移动比溶剂分子快,扩散比溶剂分子慢。分子量愈大,这些区别愈明显。利用这些高分子溶液性能,可以测定高分子的分子量。研究高分子溶液,除了能测定分子量及其分布以外,还可从溶液的各种性质推测高分子的形态结构等。
高分子与小分子不同,具有强度、模量,以及粘弹、疲劳、松弛等力学性能,还具有透光、保温、隔音、电阻等光学、热学、声学、电学等物理性能,由于具有这些性能,高聚物可作为多种材料应用。高聚物的结构与加工成型的方法有关。因此,要取得高聚物的优良性能,必须采用适当的加工成型方式,使它形成适当的结构。例如,成纤的高聚物,在纺丝以后必须在特定温度下进行牵伸取向,才能达到较高强度。
高聚物作为材料使用,主要可分塑料、纤维和橡胶等,都需要加工成一定的形状方可使用。此外,用做分离、分析材料的离子交换树脂,在聚合过程中就可制成可使用的球形颗粒;用做油漆涂料的高聚物,只须溶在适当溶剂中,就可使用,无须加工成型。
高分子生产的迅速发展,说明了社会对它的需要量的迅速增加。高分子材料首先用作绝缘材料,用量至今还很大,特别是新型高绝缘材料。例如涤纶薄膜远比云母片优越;硅漆等用作电线绝纺漆,与纱包绝缘线不可相提并论。由于种种新型、优异的高分子介电材料的出现,电子工业以及计算机、遥感等新技术才能建立和发展起来。
高分子作为结构材料,在代替木材、金属、陶瓷、玻璃等方面的应用日新月异。在农业,工业和日常用途上,它的优点很多,如质轻、不腐、不蚀、色彩绚丽等,用于机械零件、车船材料、工业管道容器、农用薄膜、包装用瓶、盒、纸,建筑用板材、管材、棒材等等,不但价廉物美,而且拼装方便。还可用于医疗器械,家用器具,文化、体育、娱乐用品,儿童玩具等,大大丰富和美化了人们的生活。
合成纤维的优越性,如轻柔、不绉、强韧、挺括、不霉等,也为天然纤维棉、毛、丝、麻等所不及。尤其重要的是它们不与粮食争地,一个工厂生产的合成纤维,可以相当上百万亩农田所能生产的天然纤维。天然橡胶的生产,受地区的限制,产量也不能适应日益增长的要求。但合成橡胶不受这种限制,而且其各个品种各有比天然橡胶优良之处。
一般认为高分子材料强度不高、耐热不好,这是从常见的塑料得到的印象。现在最强韧的材料,不是钢,不是钍,不是铍,而是一种用碳纤维和环氧树脂复合而成的增强塑料。耐热高分子,已经可以长期在300摄氏度下使用。
特别应当提起的是,在航天技术中,火箭或人造卫星壳体从外部空间回到大气层时,速度高,表面温度可达5000~10000摄氏度,没有一种天然材料或金属材料能经受这种高温,但增强塑料可以胜任,因为它遇热燃烧分解,放出大量挥发气体,吸收大量热能,使温度不致过高。同时,塑料不传热,仍可保持壳体内部的人员和仪器正常工作和生活所需要的温度。好的烧蚀材料,外层只损坏了3~4厘米,即可保全内部,完成回地任务。
不过高分子材料也有不少弱点,必须开展研究加以克服。比如易燃烧,大量使用高分子材料时,防火是一个大问题,必须使高分子不易燃烧,才能安全使用;易老化,不经久。用作建筑材料,要求至少有几十年的寿命;用于其他方面,也须有耐久性。
大量使用高分子材料时,作为废物扔掉的高分子垃圾,不被水溶解和风化,不受细菌腐蚀,如不处理就会越积越多,成为严重公害。必须设法使高分子材料在使用后能适时分解消失。