加聚物

带有碳碳双键的单体经加成聚合形成的聚合物

加聚物由带有碳碳双键的单体经加成聚合形成的聚合物，也称加成聚合物。其元素组成与原料单体相同，仅是电子结构有所改变。加聚物的相对分子质量是单体相对分子质量的整数倍。碳链聚合物大多是加成聚合物。是一种传统的划分聚合物的类别，被广泛采用，但有其局限性。

加聚物的分子形态

单体通过不饱和键的加成形成聚合物且没有小分子化合物产生的反应简称加聚。加聚反应得到的聚合物，其结构单元与单体相同。加聚物具有下列特点：

1、不是单纯的线状的巨大分子，而是有着许多分枝的线状分子。之所以成为有分枝的线性分子，是由于反应时线状分子末端的结合手的作用所造成的。因为末端结合手有些时候会结合到其他成长中的分子的侧面，此时，结合键会把和碳连接在一起的氢原子排除出去，而占据氢原子的位置，这就形成了分枝。这种形成分枝的反应的多少和所采用的反应引发剂的种类有关。分枝反应是副反应，难于引起这种副反应的引发剂，就是可生成立体规则性聚合物(后述)的引发剂。

2、不是大小相同的巨大分子，即每一个巨大分子上结合的重复单元分子(单体)的数目是不同的。加聚物处于某一分子量范围的分子数最多，而离这一分子量范围越远，其分子数将越少。也就是说，加聚物事实上是以某一分子量为中心的大小各异的巨大分子的集合体。因为，对聚合物进行测定得到的分子量是这些大小各异的巨大分子的平均分子量。

以上所说的加聚物的分子特点，当然会对其聚合物的性质产生很大的影响，在实用上，往往把聚合物按其上述特点分成不同的品级而加以使用。例如，从分子的形状角度，市售的聚乙烯常被分类为4种品种。

合成过程

对于聚乙炔的合成，单体可以通过聚合反应得到高相对分子质量聚合物。当选择适当的催化剂时，许多单取代乙炔可以实现聚合反应。其单体结构不仅限于碳氢化合物，也包含杂原子的化合物，此外，不仅适用于小空间位阻取代乙炔单体，同样也适用于大空间位阻取代乙炔单体。例如，小空间位阻的烷基取代乙炔单体可在齐格勒-纳塔催化体系中聚合，而含有大体积取代基如叔丁基乙炔和邻位取代苯乙炔等，可以在Mo和W的催化体系中聚合。苯乙炔和丙炔酸酯类单体通过使用Rh催化剂可以制备有规立构聚合物。

通过对催化剂的选择，多种二取代乙炔也可以通过聚合反应得到聚合物。但几乎仅限于第V，Ⅵ副族的过渡金属催化剂。小空间位阻的二取代乙炔单体可以在Mo和W催化剂中聚合，而空间位阻较大的单体则只能在Nb和Ta催化剂存在下聚合。

单体的结构与聚合用催化剂种类是严格对应的。因此，有必要认识各种催化剂的特征。用于取代乙炔聚合的催化剂可大体分为两种：第V，Ⅵ副族的过渡金属(复分解)催化剂和从第Ⅷ到X副族的过渡金属催化剂。在第V，VI剐族过渡金属催化剂存在下，取代乙炔的聚合机理为复分解机理，增长基为金属卡宾。第V，Ⅵ副族过渡金属催化剂可以划分为三种类型：金属氯化物催化剂、金属羰基类催化剂和金属卡宾类催化剂。这3种催化剂中，金属氯化物催化剂是最方便、活性最高的。

力学性能

加聚物的力学性能可通过测定聚合物的应力-应变曲线来获得，通过应力-应变曲线可以获得以下力学性能指标。

(1)应力，以材料单位面积所承受的最大载荷来表示。作用的应力可以是拉伸力、冲击力、压缩力或剪切力，得到的强度分别为拉伸强度(抗张强度)、冲击强度、硬度或弯曲强度。

(2)应变，材料形变时尺寸的变化量与原尺寸之比，以断裂伸长率表示。

(3)模量，指对形变的抵抗力，以起始应力除以应变来表示，即应力应变曲线的斜率。模量反映了材料的刚性，数值越大，则刚性越大，越不易变形。

(4)弹性伸长率，以可逆伸长率来表示。随着聚合物结晶度、交联度或链的刚性增加，聚合物的机械强度增加，断裂伸长率减小。通过调节结晶度、交联度、Tg和Tm可以获得具有不同机械性能的聚合物。

加聚物的封装

选用热膨胀系数较大的聚酰纤维聚合物材料，当外界温度改变时，聚合物膨胀而带动光栅产生应变，相应的FBG产生温度和应变的双重调制，提高温度测量相应灵敏度。

张燕君等人利用外径1.2mm、内径0.9mm的不锈钢管，用改性丙烯酸酯填充单管封装，在30～100℃范围内，温度灵敏度为28.9pm/℃。Cherl-HeeLee等人外管用铜和氧化锆陶瓷，内管用普通钢，利用外管的热膨胀系数提高温度灵敏度，报道的铜外管的灵敏度为33pm/℃。氧化锆陶瓷的灵敏度为28pm/℃。李川等人利用双层黄铜套管设计的无增敏温度传感器，内外套管焊接在一起，内套管内的光纤预留长度大于0.4mm，在20～70℃温度灵敏度为9.671pm/℃。

孙安等人利用高热膨胀系数的有机聚合物材料把光纤光栅封装在金属管内，温度范围在20～130℃之间变化时，温度灵敏度为51pm/℃，而在130～180℃范围内变化时则达到了220pm/℃。周国鹏等人利用双组分聚合物封装，内层用聚氯乙烯，外层用聚烯烃，100℃加热约10min，聚合物熔融封装，报道的温度灵敏度为55pm/℃。与裸光纤光栅相比，利用具有较大热膨胀系数的聚合物材料对光纤光栅进行封装处理，可以有效提高光纤光栅的温度灵敏度。但聚合物材料较软，容易使光纤光栅脱离，且容易弯曲而造成光纤损耗。

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