高分子材料的生產實際應用

楊雨朦 靳曉哲 王欣桐 王博翰

(大連理工大學,遼寧大連 116024)

高分子材料的生產實際應用

楊雨朦 靳曉哲 王欣桐 王博翰

(大連理工大學,遼寧大連 116024)

高分子材料作為新時期的全新全能型材料,是現代人類發展的重要支柱,是發展高新科技的基礎與先導,高分子材料的應用將會使人類支配改造自然的能力和社會生產力的發展帶到一個新的水平,對人類的發展將會出現前所未有的促進。本文將從高分子材料的定義、主要種類、應用和以塑料為例介紹與人類生活息息相關的高分子材料的相關常識。

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的材料,高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料,包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料,由千百個原子彼此以共價鍵結合形成相對分子質量特別大、具有重復結構單元的有機化合物。

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、蠶絲、橡膠、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物為基礎的,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PE)是由乙烯聚合而成的高分子化合物,由于生產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。隨著石油工業的發展,乙烯來源越來越充沛,目前聚乙烯塑料已成為世界上產量最大的塑料品種。

聚乙烯是一種無色、無味的熱塑性塑料,因為其不像聚氯乙烯塑料分子中含有氯元素以及一般有毒性的添加劑,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,既輕便牢固,又不易腐爛。

聚乙烯塑料的化學穩定性好,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。

聚乙烯塑料的缺點是機械強度較低,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定劑,可制得不同的硬質聚氯乙烯和軟質聚氯乙烯。

聚氯乙烯本身是一種線型高分子,因為分子之間吸引力很大,彼此結合得緊密而且牢固,使得高分子鏈不能自由活動,因此質地較硬。當樹脂中不加或少加(10%以下)增塑劑,得到的是硬質聚氯乙烯。硬質聚氯乙烯密度高、具有耐酸、耐堿和耐腐蝕的優良性能,故常用作化工設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泡劑,就能制得泡沫塑料。它具有質輕、絕熱保溫、隔音等優良性能,廣泛用于制鞋、建材、船舶和飛機制造等行業。

聚氯乙烯的缺點是軟化點低,加熱超過140℃時,會分解放出氯化氫。同時,聚氯乙烯塑料中加入的穩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PS)是以苯乙烯為單體通過加聚反應得到的線型高分于化合物。聚苯乙烯塑料的透光性很好,透光率達到90%,僅次于普通玻璃和有機玻璃,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點是電絕緣性能好,因而廣泛用作電器中的絕緣材料,如收音機外殼、電視機上的耐高壓絕緣材料等。

聚苯乙烯塑料的缺點是它的脆性比較大,容易產生裂紋,使用時應注意避免磕碰。它耐熱性也較差,受熱容易變形。

3.4 電木(酚醛塑料)

木的化學名稱叫酚醛塑料,是塑料中第一個投入工業生產的品種。酚類和醛類化合物在酸性或堿性催化劑作用下,經縮聚反應可制得酚醛樹脂。將酚醛樹脂和鋸木粉、滑石粉(填料)、烏洛托品(固化劑),硬脂酸(潤滑劑)、顏料等充分混合,并在混煉機中加熱混煉,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。

電木具有較高的機械強度、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、燈頭、耳機、電話機殼、儀表殼等,“電木”由此而得名。

酚醛樹脂的缺點是機械性能較差,也不耐油和化學腐蝕,為了克服上述缺陷,人們對酚醛樹脂進行了改性,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,可用作化工設備的材料和電機、汽車的配件;加入玻璃纖維可以增加硬度,可用作機器零件等;用丁腈橡膠改性后耐油性能和抗沖擊強度大大提高;用聚氯乙烯改性后則能提高機械強度和耐酸性。

酚醛塑料由于原料來源豐富,合成工藝簡單,價格便宜,產品又具有優良的性能,目前仍然是世界上產量最大的熱固性塑料。

4 新型高分子材料

高分子材料對于我們的生活至關重要,隨眼一看,隨手一摸都是高分子材料。隨著生活水平的提高,人們對材料的要求越來越高。于是出現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 結語

高分子材料對我們未來的影響是不可預測的。隨著科學的發展,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,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！不是夸張,是一種期待。

[1]王瀾.《高分子材料》.中國輕工業出版社.

[2]周翼.《高分子材料基礎》 .國防工業出版社.