塑料：探秘巨型分子构成

行文至此，就有必要用通俗易懂的话说明塑料的本质了。塑料的英语“plastic”的本义是“拥有可塑性、柔软之物”的形容词。单从这个角度来看，往黏土或面粉里加点水就能获得所谓的塑料。

目前，日本工业标准（JIS）对塑料做出如下定义：以高分子物质（涵盖大部分合成树脂）为主要原料，可根据用途人工塑造成各种形状的固体，但不包括橡胶、涂料、黏合剂等材料。这段话中的关键词就是“高分子”。

多个原子结合成分子，最终构成了我们身边的大部分物质。例如，水分子由1个氧原子和2个氢原子组合而成，而蔗糖分子则是由12个碳原子、22个氢原子和11个氧原子，合计45个原子组成。这种相对分子量在一千以下的分子被称为小分子。

蔗糖分子结构图

与此相反，由数千乃至数万个原子所构成的巨型分子则被称为高分子。高分子并非罕见之物，本书前文介绍的纤维素、蚕丝等都属于高分子物质，我们体内的DNA和蛋白质等也属于高分子物质。但是，这些物质无法做到“可根据用途人工塑造成各种形状的固体”，因而不属于塑料的范畴。

简而言之，利用人工手段将多种原子组合成易于使用的固体物质，这就是塑料的本质。所以说，“塑料”一词涵盖的是一个极为广泛的物质群体，尼龙、涤纶等众所周知的合成纤维在广义定义上也属于塑料的范畴。

聚丙烯分子结构图(www.xing528.com)

实际上， PET这种高分子物质在不同的成型工艺下会变成饮料瓶、摇粒绒或衬衣之类的衣物、磁带的记忆媒介等不同物品。外形变化多端，成为千差万别的物品，但是在分子层面上是同一物质，这就是塑料最广为人知的特点。

塑料的种类很多，诸如“聚乙烯”“聚苯乙烯”等以“聚”（poly-）开头的物质占了大多数，它的词源来自希腊语的“多”一词。聚乙烯和聚苯乙烯是大量乙烯分子和苯乙烯分子组成的高分子物质。

不过，高分子物质反应对于化学家来说是个难题。因为高分子物质难以溶解于液体中。化学家们从处于反应均衡状态的溶液中抽取出一定量的物质，不影响反应继续发生，并对该物质进行分析，从而推测溶液中反应生成物是不是自己设想的物质。一般来说，将相关的物质溶解于液体中，在溶液状态之下才能保证整个反应过程得以实现。这样一来，越是难溶的高分子物质越难以参与化学反应，导致科研人员必须耗费极大的代价去揭开那些难以合成的高分子材料的奥秘。

高分子材料是由多个相同单元组合而成的，但是具体每个高分子包含的单元数量不一。目前，人类还无法精确控制每个高分子包含的单元数量。长久以来，塑料中的高分子长短不一这个问题困扰着研究人员，这已经被列为高分子化学亟待攻克的最尖端科研课题之一。

其实，在很久以前就有科学家在实验当中偶然合成过塑料的高分子。可惜所获得的是难以清理的黑色黏性物质，往往被当成令人头痛的失败产物而弃之不理。这可以说明为什么在很长一段时间内，敢于投身于高分子化学研究的科学家少之又少。

由于以上原因，在很长一段历史时期内，高分子化学的学术发展要远远落后于小分子化学领域。直到19世纪中叶，高分子化学才开始发展，这也是塑料与合成纤维在20世纪中叶才普及的主要原因。