对高分子材料的一些认识

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对高分子材料的一些认识

在远古时期,人们已经开始使用一些天然高分子,比如人们用兽皮或一些植物来做成初级的衣服,但人类真正地进入高分子时代则是从20世纪初才开是的。在20世纪初,化学家们研究了苯酚和甲醛的反应,发现在不同的条件下,可以得到两类树脂,一种是在酸催化下生成可熔化、可溶解的线型酚醛树脂;另一种是在碱催化生成不溶解、不熔化的体型酚醛树脂。这种酚醛树脂是人类历史上第一个完全靠化学合成方法生产出来的树脂。自此以后,合成并工业化生产的高分子材料种类迅速扩展。

当今,各种各样的高分子材料已经在生活、生产中随处可见了。很难想象离开了合成高分子我们的生活会变成什么样子。总的来说高分子可以分为天然高分子和合成高分子两类,本文重点介绍合成高分子的一些应用。合成高分子主要可以有塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂等。

塑料是用途最广泛的合成高分子。人们常用的塑料是以合成树脂为基础,再加入塑料辅助剂(如填料、增韧剂、稳定剂、润滑剂、交联剂及其他添加剂)制得的。通常,按塑料的受热行为和是否具备反复成型加工性,可以将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。前者受热时熔融,可进行各种成型加工,冷却时硬化。再受热,又可熔融、加工,即具有多次重复加工性。后者受热熔化成型的同时发生固化反应,形成立体网状结构,再受热不熔融,在溶剂中也不溶解,当温度超过分解温度时将被分解破坏,即不具备重复加工性。如果按照用途和使用范围来分,又可分为通用塑料和工程塑料。通用塑料的产量大、用途广、价格低,但是性能一般,主要用于非结构材料,如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料、氨基塑料等。工程塑料具有较高的力学性能,能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件,并且在此条件下能够长时间使用,且可作为结构材料。

橡胶按照来源可以分为天然橡胶和合成橡胶两大类。最初橡胶工业使用的橡胶全是天然橡胶,它是从自然界的植物中采集出来的一种高弹性材料。合成橡胶是各种单体经聚合反应合成的高分子材料。按其性能和用途可以分为通用合成橡胶和特种合成橡胶,如丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶等,近几十年来,出现了一种新的集成橡胶,它主要用于轮胎的胎面。凡具有特殊性能,如丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶等。特种合成橡胶随着其综合性能的改进、成本的降低,以及推广应用的扩大,也可能作为通用合成橡胶来使用。所以,通用橡胶和特种橡胶的划分范围是在发展变化着的,并没有严格的界限。

纤维是指长度比直径大很多倍并且有一定柔韧性的纤细物质。纤维是一类发展比较早的高分子化合物,如棉花、麻、蚕丝等都属于天然纤维。随着化学反应、

合成技术及石油工业的不断进步,并经过化学处理与机械加工而得到的纤维,主要有胶黏纤维、铜铵纤维、乙酸酯纤维等。合成纤维是由合成的聚合物制得的,它的品种繁多,已投入工业化生产的有40余种,其中最主要的产品有聚酯纤维(涤纶)、聚酰胺纤维(聚酰胺)、聚丙烯腈纤维(腈纶)三大类。这三大类纤维的产量占合成纤维总产量的90%以上。在众多的纤维中,合成纤维具有强度高、耐高温、耐酸碱、耐磨损、质量轻、保暖性好、抗霉蛀、电绝缘性好等特点,而且用途广泛、原料丰富易得,生产不受自然条件的限制,因此发展比较迅速。合成纤维具有优良的物理性能、力学性能和化学性能,因此除了用于纺织工业外,还可广泛地应用于国防工业、航空航天、交通运输、医疗卫生、通信联络等各个重要领域,已经成为国民经济发展的重要组成部分。

涂料是指涂布在物体表面而形成的具有保护和装饰作用的膜层材料。涂料是多组分体系,主要有三种成分:成膜物、颜料和溶剂。成膜物也称基料,它是涂料最主要的成分,其性质对涂料的性能(如保护性能、力学性能等)起主要作用成膜物可以分为两大类:一是转化型或反应型成膜物;另一类是非转化型或挥发型成膜物。前者在成膜过程中伴有化学反应,形成交联网状结构,因此,此类成膜物相当于热固型聚合物,如环氧树脂、醇酸树脂等;后者在成膜过程中未发生任何化学反应,成膜仅是溶剂挥发,成膜物为热塑性聚合物,如纤维素衍生物、氯丁橡胶、热塑性丙烯酸树脂等。颜料主要起遮盖和赋色作用。无机颜料有铅铬黄、镉黄、铁红、钛白粉等,有机颜料如炭黑、酞菁蓝等。有的颜料除了遮盖和赋色作用外,还有增强、赋予特殊性能、改善流变性能、降低成本的作用。具有防锈功能的颜料如锌铬黄、红丹(铅丹)、磷酸锌等。溶剂通常是用以溶解成膜物的易挥发性有机液体。涂料涂覆于物体表面后,溶剂基本上应挥发尽,不是一种永久性的组分,但溶剂对成膜物质的溶解力决定了所形成的树脂溶液的均匀性、漆液的黏度和漆液的储存稳定性,溶剂的挥发性会极大地影响