SPM化学里的聚合物与日常材料

看看你四周：椅子、瓶子、手机壳、鞋底。几乎样样东西都是聚合物做的。

这正是这一章让人满足的地方，它解释的是日常生活的材料。而且不像有些课题，聚合物这一章靠的是一个整齐的观念，这篇文章就从头把它搭起来。

聚合物到底是什么

聚合物是一个非常大的分子，由许多叫做单体的小分子连成一条长长的、重复的链而成。你可以把单体想成一颗颗一模一样的珠子，把聚合物想成一条上千颗珠子长的项链。

把它们连起来的过程叫聚合，链中重复单元的数目叫聚合度，这甚至是一个你可以算出来的量，做法见我们的聚合度一文。

从这么大的尺寸，流出两个特点。聚合物通常又结实、又柔韧、又轻，而且可以靠选用不同的单体来调节性质。

这就是为什么一个化学家族，能给我们从保鲜膜到汽车轮胎的一切。

天然聚合物与合成聚合物

聚合物有两种来源：

• 天然聚合物是生物制造的：天然橡胶、淀粉、纤维素和蛋白质都是聚合物。天然橡胶，从橡胶树割取而成的乳胶，对马来西亚的故事、对这一章，都居于中心。
• 合成聚合物由工业以石油产品制成：聚乙烯（塑料袋和瓶子）、聚氯乙烯即 PVC（水管和绝缘层）、聚丙烯（容器）和聚苯乙烯（包装）是常见的 SPM 例子。

两类各记几个例子、每个配一种用途，是会稳考的，所以备一份短清单。

单体连接的两种方式

这是这一章的概念核心，而机理恰好有两种。

加成聚合发生在含有 C=C 双键的单体彼此直接加合、不生成任何其他产物的时候。双键「打开」，单元连成一条链。

乙烯是经典的单体：

n CH₂=CH₂ → (-CH₂-CH₂-)ₙ

产物聚乙烯只含碳和氢，别的什么也不放出。每一种加成聚合物都可以追溯到一个不饱和单体，这正是为什么你在有机化学里见过的烯烃，在这里也要紧。

缩合聚合发生在两个单体连接、并在此过程中脱去一个小分子，通常是水，的时候。尼龙和聚酯（涤纶）就是这样形成的。

考试里露馅的标志是：有一个小分子被放出来，而加成聚合什么也不放。把这个区别讲脆生，是好拿的分。

天然橡胶和它的一个问题

天然橡胶是一种天然的加成聚合物，它的单体是异戊二烯。新鲜乳胶是橡胶颗粒在水里的悬浮液，加一点像甲酸这样的酸，会让颗粒结团、也就是凝聚，成为固体橡胶。

可是若就这样放着，天然橡胶又软，一热就发黏，弹性和耐磨性都不太好，用来做轮胎并不理想。

硫化：用交联来「修好」橡胶

漂亮的解法是硫化：把橡胶和硫一起加热，让硫原子在相邻聚合物链之间形成交联。这些交联把链锁在一起，于是橡胶变得更硬、更结实、更有弹性，也远比原来耐热。

它是「靠改变结构来改变材料性质」的教科书式例子，同样的链，如今被拴到一起，表现就完全不同了。完整的过程可读橡胶的硫化。

日常塑料的取舍

这一章还要你诚实地掂量合成聚合物的好与坏。它的优点是实在的：便宜、轻、防水、耐用、易于模塑，所以它取代了那么多旧材料。

可是正是这些优点带来了麻烦。大多数合成聚合物不可生物降解，所以它们在环境里存留很久很久，而为处理它们去焚烧，又可能放出有毒气体。

这就是为什么减少、重用、回收塑料，以及开发可生物降解的替代品，是讨论里很重要的一部分。要预期会有一道题，叫你既说出一个优点，又说出一个环境上的缺点。

一个用来记住它的框架

把这一章当成一小组问题来握，对任何材料你都能作答：它是天然的还是合成的？它的单体是什么？

它是靠加成还是缩合做出来的？它用来做什么，对环境有什么影响？

把这五个问题答上，你就几乎覆盖了这一章能考的一切。

让它「通」起来

因为这个课题把化学连到了你能拿在手里的东西上，最好的复习就是去看真实的物件，说出它的聚合物、它可能的单体，和它的处理难题。这个习惯把抽象的链变成了熟悉的材料。

如果加成对缩合，或硫化为什么管用，仍旧不太清楚，上一节简短的在线一对一课，可以用链的示意图把它讲实在，我们的老师以英文授课，每小时 RM50 起，先付费上一小时试课即可开始。