高分子材料的生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用

楊雨朦 靳曉哲 王欣桐 王博翰

(大連理工大學(xué),遼寧大連 116024)

高分子材料的生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用

楊雨朦 靳曉哲 王欣桐 王博翰

(大連理工大學(xué),遼寧大連 116024)

高分子材料作為新時(shí)期的全新全能型材料,是現(xiàn)代人類發(fā)展的重要支柱,是發(fā)展高新科技的基礎(chǔ)與先導(dǎo),高分子材料的應(yīng)用將會(huì)使人類支配改造自然的能力和社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展帶到一個(gè)新的水平,對(duì)人類的發(fā)展將會(huì)出現(xiàn)前所未有的促進(jìn)。本文將從高分子材料的定義、主要種類、應(yīng)用和以塑料為例介紹與人類生活息息相關(guān)的高分子材料的相關(guān)常識(shí)。

高分子材料 塑料 新型高分子材料

1 高分子材料的定義

高分子材料:以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料,高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料,包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料,由千百個(gè)原子彼此以共價(jià)鍵結(jié)合形成相對(duì)分子質(zhì)量特別大、具有重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的有機(jī)化合物。

2 高分子材料按來源分類

高分子材料按來源分,可分為天然高分子材料、半合成高分子材料和合成高分子材料。

天然高分子材料包括纖維素、蛋白質(zhì)、蠶絲、橡膠、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物為基礎(chǔ)的,如各種塑料,合成橡膠,合成纖維、涂料與粘接劑等。

3 生活中的高分子材料

生活中的高分子材料很多,如蠶絲、棉、麻、毛、玻璃、橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等。生活中的高分子材料種類繁多,主要組成成分有以下幾種。

3.1 聚乙烯

乙烯(代號(hào)PE)是由乙烯聚合而成的高分子化合物,由于生產(chǎn)工藝中所用的壓力不同,可分為高壓、中壓、低壓聚乙烯,它們的密度和分子量不同,性能和用途也有所不同。隨著石油工業(yè)的發(fā)展,乙烯來源越來越充沛,目前聚乙烯塑料已成為世界上產(chǎn)量最大的塑料品種。

聚乙烯是一種無色、無味的熱塑性塑料,因?yàn)槠洳幌窬勐纫蚁┧芰戏肿又泻新仍匾约耙话阌卸拘缘奶砑觿?所以聚乙烯塑料是無毒性的。因此,日常生活中使用的塑料茶杯、塑料碗、塑料水壺、食品包裝袋等,都是用聚乙烯塑料制成。聚乙烯塑料的電絕緣性強(qiáng)而吸水率極低,所以可用來制造各種高頻電纜、海底電纜的絕緣層和保護(hù)層。聚乙烯塑料具有耐曬、耐水的性能,聚乙烯薄膜可用于溫室大棚;聚乙烯拉成絲可織漁網(wǎng),既輕便牢固,又不易腐爛。

聚乙烯塑料的化學(xué)穩(wěn)定性好,耐酸堿、耐腐蝕,因而在化工廠中,常用作原料貯存容器以及液體輸送管道。

聚乙烯塑料的缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度較低,耐熱性差,一般只能在80℃以下使用。

3.2 聚氯乙烯

聚氯乙烯(代號(hào)PVC)是由氯乙烯單體聚合而成的合成高分子。聚氯乙烯是一種白色或淡黃色粉末狀樹脂,密度約1．4,含氯量在56%～58%左右。在聚氯乙烯樹脂中加入不同的增塑劑和穩(wěn)定劑,可制得不同的硬質(zhì)聚氯乙烯和軟質(zhì)聚氯乙烯。

聚氯乙烯本身是一種線型高分子,因?yàn)榉肿又g吸引力很大,彼此結(jié)合得緊密而且牢固,使得高分子鏈不能自由活動(dòng),因此質(zhì)地較硬。當(dāng)樹脂中不加或少加(10%以下)增塑劑,得到的是硬質(zhì)聚氯乙烯。硬質(zhì)聚氯乙烯密度高、具有耐酸、耐堿和耐腐蝕的優(yōu)良性能,故常用作化工設(shè)備的管材以及建筑用板材,如地板、天花板等。

如果在聚氯乙烯塑料中加入發(fā)泡劑,就能制得泡沫塑料。它具有質(zhì)輕、絕熱保溫、隔音等優(yōu)良性能,廣泛用于制鞋、建材、船舶和飛機(jī)制造等行業(yè)。

聚氯乙烯的缺點(diǎn)是軟化點(diǎn)低,加熱超過140℃時(shí),會(huì)分解放出氯化氫。同時(shí),聚氯乙烯塑料中加入的穩(wěn)定劑和增塑劑也有毒性,所以不能用聚氯乙烯做的塑料袋裝食品,以免中毒。

3.3 聚苯乙烯

聚苯乙烯(代號(hào)PS)是以苯乙烯為單體通過加聚反應(yīng)得到的線型高分于化合物。聚苯乙烯塑料的透光性很好,透光率達(dá)到90%,僅次于普通玻璃和有機(jī)玻璃,它能耐酸堿的腐蝕,而且密度小,外形美觀。用聚苯乙烯塑料制造的生活用品很多,如肥皂盒、牙刷柄、衣架、食品盒等。聚苯乙烯塑料還可用于制作兒童玩具和裝飾品。

聚苯乙烯塑料的另一優(yōu)點(diǎn)是電絕緣性能好,因而廣泛用作電器中的絕緣材料,如收音機(jī)外殼、電視機(jī)上的耐高壓絕緣材料等。

聚苯乙烯塑料的缺點(diǎn)是它的脆性比較大,容易產(chǎn)生裂紋,使用時(shí)應(yīng)注意避免磕碰。它耐熱性也較差,受熱容易變形。

3.4 電木(酚醛塑料)

木的化學(xué)名稱叫酚醛塑料,是塑料中第一個(gè)投入工業(yè)生產(chǎn)的品種。酚類和醛類化合物在酸性或堿性催化劑作用下,經(jīng)縮聚反應(yīng)可制得酚醛樹脂。將酚醛樹脂和鋸木粉、滑石粉(填料)、烏洛托品(固化劑),硬脂酸(潤(rùn)滑劑)、顏料等充分混合,并在混煉機(jī)中加熱混煉,即得電木粉。將電木粉在模具中加熱壓制成型后得到熱固性酚醛塑料制品。

電木具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、良好的絕緣性,耐熱、耐腐蝕,因此常用于制造電器材料,如開關(guān)、燈頭、耳機(jī)、電話機(jī)殼、儀表殼等,“電木”由此而得名。

酚醛樹脂的缺點(diǎn)是機(jī)械性能較差,也不耐油和化學(xué)腐蝕,為了克服上述缺陷,人們對(duì)酚醛樹脂進(jìn)行了改性,在酚醛樹脂中加入不同的填料可得到功能各異的改性酚醛塑料,如在配料中加入石棉、云母,能增加它的耐酸、耐堿、耐磨性,可用作化工設(shè)備的材料和電機(jī)、汽車的配件;加入玻璃纖維可以增加硬度,可用作機(jī)器零件等;用丁腈橡膠改性后耐油性能和抗沖擊強(qiáng)度大大提高;用聚氯乙烯改性后則能提高機(jī)械強(qiáng)度和耐酸性。

酚醛塑料由于原料來源豐富,合成工藝簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,產(chǎn)品又具有優(yōu)良的性能,目前仍然是世界上產(chǎn)量最大的熱固性塑料。

4 新型高分子材料

高分子材料對(duì)于我們的生活至關(guān)重要,隨眼一看,隨手一摸都是高分子材料。隨著生活水平的提高,人們對(duì)材料的要求越來越高。于是出現(xiàn)了不少新型的高分子材料。如:高分子分離膜材料 、高分子磁性材、光功能高分子材料等。

5 結(jié)語

高分子材料對(duì)我們未來的影響是不可預(yù)測(cè)的。隨著科學(xué)的發(fā)展,高分子材料也可以具有其他材料的特性,成為最全面的材料。我們需要什么樣的材料為我們服務(wù),高分子材料都可以滿足！沒有做不到的,只有想不到的！這是高分子材料未來的口號(hào)！不是夸張,是一種期待。

[1]王瀾.《高分子材料》.中國(guó)輕工業(yè)出版社.

[2]周翼.《高分子材料基礎(chǔ)》 .國(guó)防工業(yè)出版社.