高分子化学是研究高分子化合物的合成、化学反应、物理化学、物理、加工成型、应用等方面的一门新兴的综合性学科。合成高分子的历史不过80年,所以高分子化学真正成为一门科学还不足六十年,但它的发展非常迅速。目前它的内容已超出化学范围,因此,现在常用高分子科学这一名词来更合逻辑地称呼这门学科。狭义的高分子化学,则是指高分子合成和高分子化学反应。人类实际上从一开始即与高分子有密切关系,自然界的动植物包括人体本身,就是以高分子为主要成分而构成的,这些高分子早已被用作原料来制造生产工具和生活资料。
缩合聚合
一个缩聚反应生成高分子取决于单体的官能度(单体反应基团的平均数),官能度至少要等于2,才能生成线性高分子,官能度大于2可能生成支链或交联的高分子。缩聚反应在反应过程中要缩去某些小分子,经常是水,如聚酯及聚酰胺就是这类反应的典型产物。从化学平衡的角度看这些小分子要除去,分子量才能变得大,但是技术上很难达到。故缩聚物的分子量一般在2万,而下面要提及的加聚物的分子量一般在20万。实现缩聚的方法很多,如熔融聚合、溶液聚合、界面缩聚等。
加成聚合
。在反应动力学上与缩合聚合完全不同,加聚反应不生成任何小分子副产物。加聚反应的单体一般是烯烃类的化合物,在引发剂的引发下发生聚合,一般的引发剂为自由基型、离子型及金属络合物等。加聚反应一般分为3个阶段:链引发、链增长、链终止阶段。缩聚和加聚的方法可分别得到两种类型的高分子,缩合型和加成型。值得提及的是缩聚反应亦可制取加聚型的高分子,反之亦然。无论是哪种类型的高分子,如果合成中包括一种单体,那么得到的高分子称之为均聚物。如果高分子是由两种或两种以上的单体所得,这样的高分子称之为共聚物。共聚物又分交替共聚物、无规共聚物、接枝及嵌段共聚物。共聚能改变高分子的性质,如力学性能和染色性能等。
一般说来高分子是稳定的,但在光、空气、水等的环境中会逐渐发生断链,致使聚合物的聚合度降低,通常称之为降解。这些反应是破坏性的,但不能说是不需要的,如农用薄膜,报废之后就很希望它们迅速地降解。另外一些高分子反应是很有用的,特别是当缺少某些单体,常通过处理预制的高分子所得到。尤其是功能高分子常涉及到的高分子反应。