合成材料及其发展

1、合成材料及其发展一、纳米复合材料纳米复合材材料是指指至少有有一种组组分材料料的分散散相尺度度小于1102纳米量量级的复复合材料料，它的的性能优优于相同同组分的的常规复复合材料料，尤其其是在物物理力学学性能方方面。与常规的高高分子-无机机材料的的复合材材料相比比，纳米米复合材材料具有有独特的的纳米尺尺度效应应，具有有大的比比表面积积和强的的界面互互相作用用，使高高分子与与无机材材料的界界面之间间存在着着强的化化学结合合力，达达到理想想的粘接接性能，可可消除高高分子基基体与无无机材料料基体的的热膨胀胀系数不不匹配的的问题，可可以充分分发挥无无机材料料的优异异的力学学性能和和高度的的耐热性性。尼龙6

2、是一一种应用用很广的的工程塑塑料，它它的分子子结构和和结晶作作用使它它具有优优良的物物理和机机械性能能，然而而由于尼尼龙6分分子内存存在极性性基团，使使它的吸吸水率相相对地比比较高，热热变形温温度相对对地比较较低，强强度和模模量也不不够理想想，在一一定程度度上限制制了它被被更广泛泛的应用用。由尼龙6和和粘土构构成的纳纳米复合合材料具具有优良良的力学学性能，具具备了高高强度、高高模量、高高热变形形温度，还还有耐湿湿性和耐耐溶剂侵侵蚀性，因因此在相相同性能能和用途途时（如如制作结结构材料料），其其重量可可比普通通的用玻玻璃纤维维制成增增强剂的的复合材材料减轻轻25。广泛泛用于制制造汽车车发动机机的

3、配件件。在尼龙6和和黏土构构成的纳纳米复合合材料中中，黏土土以层状状结构分分散于尼尼龙6基基体中，对对气体具具有良好好的抗渗渗透性能能，可使使气体的的透过率率降低550以以上，具具有很好好的阻隔隔作用，是是一种良良好的阻阻隔材料料。二、质量最最轻的材材料泡沫塑塑料泡沫塑料是是由大量量气体微微孔分散散在固体体塑料中中形成的的一类高高分子材材料，具具有质量量轻、隔隔热、吸吸音、减减震等特特性，用用途很广广。最早早开发的的泡沫塑塑料是220世纪纪60年年代发展展起来的的结构泡泡沫塑料料，内部部芯层发发泡，外外部皮层层不发泡泡，特点点是外硬硬内韧、强强度高、消消耗原料料少，广广泛地代代替木材材，用于于

4、建筑和和家具工工业以及及包装材材料。现现在，几几乎各种种塑料都都可以制制成泡沫沫塑料。塑料面包制造泡沫塑塑料的方方法称为为发泡方方法。在在一定程程度上，发发泡方法法受到烤烤制面包包和蒸馒馒头的启启发，面面包、蛋蛋糕、馒馒头中都都有数不不清的小小气孔，它它们是怎怎样形成成的呢？原来，做做面包和和蒸馒头头的关键键一步是是要让面面粉发酵酵，通常常使用发发酵粉（内内含小苏苏打，即即碳酸氢氢钠）或或酵母菌菌，碳酸酸氢钠在在受热时时会发生生分解，产产生大量量的二氧氧化碳气气体，二二氧化碳碳气体均均匀分散散在面包包、蛋糕糕和馒头头中，使使它们变变得疏松松多孔。显显然，碳碳酸氢钠钠起着发发泡剂的的作用。现在，

5、塑料料的发泡泡方法共共有三种种：机械械法、物物理法和和化学法法。但无无论采用用什么方方法发泡泡，其基基本过程程都是：在液态态或熔融融态塑料料中引入入气体，产产生微孔孔。使微孔孔增长到到一定的的体积。通过物理或化学方法固定微孔结构。机械发泡法法是借助助强烈搅搅拌，把把大量空空气或其其他气体体引入液液态塑料料中，工工业上主主要用此此法生产产脲醛树树脂泡沫沫塑料，它它可用做做影剧布布景中的的人造雪雪花。物理发泡法法常将低低沸点的的烃类或或卤代烃烃溶解在在塑料中中，当塑塑料受热热而软化化时，溶溶解在塑塑料中的的烃类或或卤代烃烃液体就就会挥发发，同时时膨胀发发泡。例例如制造造聚苯乙乙烯泡沫沫塑料，可可在

6、苯乙乙烯聚合合成聚本本乙烯时时，事先先把戊烷烷溶解在在苯乙烯烯单体中中，聚合合时就会会发泡。也也可以在在加热和和加压下下用戊烷烷处理聚聚苯乙烯烯塑料，制制得可发发泡性聚聚苯乙烯烯塑料，然然后使它它在热水水或水蒸蒸气中预预发泡，再再放到模模具中通通入水蒸蒸气，使使预发泡泡后的聚聚苯乙烯烯塑料二二次膨胀胀，并互互相熔结结在一起起，冷却却后即得得到与模模具形状状相同的的制品。挤出成型的的物理发发泡法可可用于聚聚苯乙烯烯塑料，使使其熔融融，再加加入卤代代烃混合合均匀，当当物料离离开机头头时即膨膨胀发泡泡。物理理发泡法法还有中中空微球球法，是是将熔化化温度很很高的空空心玻璃璃微珠与与塑料熔熔融体相相混合

7、，然然后在玻玻璃微珠珠不会破破碎的条条件下塑塑料成型型，可制制得特殊殊的闭孔孔型泡沫沫塑料。化学发泡法法可分两两类：采用化学学发泡剂剂，它们们在受热热时分解解放出气气体。常常用的发发泡剂有有偶氮二二甲酰胺胺、偶氮氮二异丁丁腈、NN，N-二二亚硝基基五亚甲甲基四胺胺、碳酸酸氢钠。许许多热塑塑性塑料料均可用用此法制制泡沫塑塑料，例例如聚氯氯乙烯泡泡沫鞋就就是把聚聚氯乙烯烯树脂、增增塑剂、发发泡剂和和其他添添加剂制制成的原原料，放放入注射射成型机机中，发发泡剂在在机筒中中分解，原原料就在在模具中中发泡成成型。泡泡沫人造造革则是是将发泡泡剂混入入聚氯乙乙烯糊料料中，再再涂刮或或压延在在织物上上，连续续

8、通过隧隧道式加加热炉，使使物料熔熔融，发发泡剂分分解发泡泡，冷却却后，即即得泡沫沫人造革革。硬质质聚氯乙乙烯低发发泡的板板材、管管材或异异型材则则用挤出出法成型型。发泡泡剂在机机筒中分分解，物物料离开开机头时时，压力力降到到到常压，溶溶入塑料料的气体体即膨胀胀发泡。利用聚合合过程中中的副产产物气体体进行发发泡。典典型的例例子是制制造聚氨氨酯泡沫沫塑料。当当异氰酸酸酯和聚聚酯或聚聚醚进行行缩聚反反应制造造聚氨酯酯时，部部分异氰氰酸酯会会与水、羟羟基或羧羧基反应应，生成成二氧化化碳气体体，只要要气体的的放出速速度和缩缩聚反应应速度调调节得当当，即可可制得泡泡孔十分分均匀的的高发泡泡制品。分类与应用

9、用泡沫塑料的的种类很很多，其其中的微微孔之间间互相连连通的称称为开孔孔型泡沫沫塑料，微微孔之间间互相封封闭的称称为闭孔孔型泡沫沫塑料。泡泡沫塑料料又有硬硬质和软软质之分分，按照照美国试试验和材材料学会会颁布的的标准：在188299下，在在时间55秒内，泡泡沫塑料料绕直径径为2.5厘米米的圆棒棒一周，如如果不断断裂，属属于软质质泡沫塑塑料；如如果断裂裂，则属属于硬质质泡沫塑塑料。泡泡沫塑料料还分为为低发泡泡和高发发泡两类类：通常常将发泡泡倍率（发发泡后比比发泡前前体积增增大的倍倍数）小小于5者者为低发发泡产品品，大于于5者为为高发泡泡产品。由于泡沫塑塑料中存存在着许许多微孔孔，而这这些微孔孔中都

10、是是质量很很小的气气体，因因此泡沫沫塑料的的一大特特点，也也是一大大优点是是异常轻轻巧。软软质泡沫沫塑料的的优点是是柔软，再再加上塑塑料的耐耐磨性和和耐水性性，于是是用泡沫沫塑料制制成的拖拖鞋、凉凉鞋，鞋鞋底就具具有轻巧巧、柔软软、耐磨磨、舒适适以及晴晴雨皆宜宜的优点点。泡沫沫塑料鞋鞋多半是是用加了了多种添添加剂（如如增塑剂剂、发泡泡剂、稳稳定剂、润润滑剂、着着色剂）的的软聚氯氯乙烯做做的，用用的是注注射发泡泡成型方方法。泡沫人造革革（大多多用聚氯氯乙烯做做原料）的的花纹和和手感与与真皮十十分相似似，所以以它可以以用来代代替皮革革和帆布布制造手手提包、背背包、旅旅行包、公公文包、皮皮箱等。它它

11、还适合合做沙发发、汽车车及火车车客车座座椅的椅椅面。过过去，沙沙发和软软椅的弹弹性材料料都要用用钢制的的弹簧，上上面还要要铺棕毛毛层、棉棉花层等等，而现现在大多多是用泡泡沫人造造革做的的，它很很柔软，回回弹性好好，而且且成本大大大低于于弹簧。聚氨酯泡沫沫塑料可可以做成成软质、半半硬质和和硬质的的，这主主要由反反应后生生成的聚聚氨酯大大分子的的结构来来决定的的。例如如，反应应后生成成线状结结构的大大分子，大大分子之之间无交交联，没没有或很很少有支支链，这这就是一一种弹性性的聚氨氨酯软泡泡沫塑料料。如果果原料中中有含三三个或三三个以上上活性基基团的单单位，反反应后就就得到网网状结构构的聚氨氨酯，大

12、大分子间间交联点点较密，就就成了聚聚氨酯硬硬泡沫塑塑料。如如果交联联程度在在硬泡沫沫塑料和和软泡沫沫塑料之之间，就就是半硬硬质聚氨氨酯泡沫沫塑料。聚氨酯硬质质泡沫塑塑料的特特点是强强度好、刚刚性高、抗抗压、抗抗湿、绝绝热、电电绝缘性性能优良良，并能能透过雷雷达射线线，适宜宜做雷达达罩，以以及船舶舶、车辆辆、冷藏藏库的隔隔热材料料。它也也可用做做各种包包装材料料，具有有抗震、耐耐压、耐耐碰撞的的作用。聚苯乙烯泡泡沫塑料料的产量量仅次于于聚氨酯酯泡沫塑塑料。聚聚苯乙烯烯本身是是一种性性质脆的的塑料，在在室温下下很硬，但但是经过过发泡以以后，聚聚苯乙烯烯泡沫塑塑料改变变了原来来的性质质，变得得既轻又

13、又柔软，还还具有良良好的刚刚性和抗抗压性，是是造船、建建筑和冷冷藏工业业中理想想的隔热热材料。又又因为它它防水、防防潮，抗抗震性能能好，又又可按各各种被包包装的物物品的外外形制成成才各种种形状的的泡沫块块。因此此，聚苯苯乙烯泡泡沫塑料料大量用用做家用用电器（电电视机、录录像机、电电冰箱、收收录机、洗洗衣机）、仪仪器仪表表、各种种易碎物物品的包包装材料料。聚苯乙烯泡泡沫塑料料还可用用于金属属铸造，以以代替木木模法。木木模法是是将木模模埋在砂砂中造型型，为了了造型以以后将木木模取出出，砂箱箱必须做做成上下下两只，为为了从砂砂中将木木模拔出出，砂型型中还必必须留有有拔模斜斜度，因因此工艺艺较复杂杂。

14、如果果使用聚聚苯乙烯烯泡沫塑塑料代替替木模，则则可以不不从砂箱箱中取出出，将与与铸件形形状一样样的聚苯苯乙烯泡泡沫塑料料埋入砂砂箱中，再再把铁水水浇铸到到砂箱中中，铁水水的高温温可将聚聚苯乙烯烯泡沫塑塑料分解解得无影影无踪，于于是，铁铁水就会会充满聚聚苯乙烯烯泡沫塑塑料留下下的空位位，冷却却后就成成为铸件件，使铸铸造工艺艺简化。如果将可发发性的聚聚苯乙烯烯珠粒放放入挤出出机进行行挤出吹吹塑，可可以制造造各种色色彩鲜艳艳的聚苯苯乙烯泡泡沫纸，适适合于做做工艺品品，以及及橱窗或或展览会会用的装装饰图案案纸。泡沫塑料的的比重小小，又是是疏水的的，闭孔孔型的泡泡沫塑料料有很大大的浮力力，可做做浮标、浮

15、浮筒、游游泳圈、救救生圈、救救生筏。如如果在作作战时，还还可以用用泡沫塑塑料搭建建浮桥，让让军队迅迅速通过过。有一一种可以以在水下下发泡的的聚氨酯酯泡沫塑塑料，它它在被打打捞的海海底沉船船内部发发泡后，产产生的泡泡沫和泡泡沫塑料料足以将将沉船托托起，浮浮出水面面。飞机制造业业中需要要用泡沫沫塑料做做座椅和和保温隔隔层。如如果用尼尼龙泡泡沫塑料料的复合合材料做做飞机油油箱的衬衬里，即即使飞机机的油箱箱被子弹弹击穿，这这种复合合材料也也会自动动闭孔而而不使航航空汽油油漏出来来。中空微球塑塑料的微微球是一一种空心心的玻璃璃珠，直直径为2202250微微米，壁壁厚23微米米，比重重0.22600.5，

16、这这种塑料料具有耐耐腐蚀、绝绝热、隔隔音、不不会燃烧烧等特点点，可用用做潜水水艇的外外壳，承承受海底底的高压压。在地下工程程和矿井井中，泡泡沫塑料料还被用用来消除除水灾和和火灾。有有一种可可供现场场喷射的的聚氨酯酯泡沫塑塑料，它它发泡后后产生的的泡沫可可以迅速速地将坑坑坑道封封闭、隔隔绝空气气、堵塞塞水流，用用于灭火火和消除除水患。泡沫塑料的的一大特特性是隔隔热性能能良好。过过去，军军用水壶壶都是用用金属铝铝制造的的，铝的的导热性性能良好好，如果果在温度度很低的的地区，铝铝质军用用水壶中中的水就就会结冰冰。现在在，有一一种塑料料水壶，是是一种两两层塑料料中间夹夹一层泡泡沫塑料料的保暖暖水壶，塑

17、塑料的传传热性能能本来就就很差，泡泡沫塑料料尤其能能隔热，所所以在这这种水壶壶中灌进进热水，即即使气温温低到30，经过过几小时时后，水水壶中的的水非但但不会结结冰，而而且还可可能是一一壶温水水呢。在尖端技术术中，经经常需要要能耐低低温和超超低温的的材料。例例如气体体的液化化、贮存存、输送送技术，火火箭中用用液氧和和液氢做做燃料，以以及超导导技术、超超低温医医学和生生物学都都需要泡泡沫塑料料做耐超超低温的的隔热材材料。泡沫塑料在在建筑材材料工业业上的应应用也是是很引人人注目的的。木材材是一种种重要的的建筑材材料，几几千年来来，盖房房子都离离不开木木材，但但是这种种自然资资源毕竟竟有限，而而且森林

18、林还起着着调节气气候、净净化空气气、防风风固沙、保保持水土土的作用用，不应应该过度度采伐。化化学家开开始想到到用塑料料代替木木材。这这种产品品是低发发泡泡沫沫塑料。聚苯乙烯、聚聚氯乙烯烯、聚丙丙烯、低低压聚乙乙烯、聚聚酯都可可制成低低发泡塑塑料，它它的外观观可与木木材相似似，比重重也相近近，也可可以和木木材一样样，进行行锯、刨刨、钉等等加工工工艺，或或用胶粘粘剂粘接接，做成成制品以以后也可可以涂漆漆。弹性模量是是结构材材料的主主要性能能指标之之一，木木材具有有较高的的弹性模模量，因因此可做做结构材材料。低低发泡塑塑料的比比重虽然然接近木木材，但但弹性模模量不如如木材高高，为此此，可以以用玻璃璃

19、纤维或或石墨纤纤维对低低发泡塑塑料进行行增强，制制成纤维维增强低低发泡塑塑料，使使它的弹弹性模量量提高，成成为强度度高的材材料。低发泡塑料料除了可可以代替替木材用用做建筑筑材料外外，还可可以制造造家具，做做各种车车辆和船船舶的内内装修材材料、隔隔热材料料，以及及钟表外外壳、仪仪表外壳壳等等。采采用大型型注射成成型机有有可能一一次注射射成各种种家具、厨厨房用具具，不需需要像木木制家具具在加工工时经过过锯、刨刨、粘接接等多道道工序。合成木材与与天然木木材相比比，还有有许多其其他优点点，如表表面光洁洁、吸水水率低、不不易变形形、不怕怕虫蛀、容容易成型型，纤维维增强的的低发泡泡塑料的的强度甚甚至可以以

20、超过天天然木材材。泡沫塑料在在建筑物物的保暖暖和防寒寒方面可可以发挥挥很大作作用。由由于泡沫沫塑料里里面有很很多气体体和微孔孔，使它它具有优优良的隔隔热、隔隔间性能能。除了了广泛用用于建造造冷库之之外，在在一般建建筑物中中，也可可以将聚聚苯乙烯烯泡沫塑塑料或其其他泡沫沫塑料的的砌块用用胶粘剂剂一块一一块地粘粘接起来来作为墙墙体，这这样不但但保暖性性好，而而且施工工速度快快。另外外，建筑筑物中的的泡沫塑塑料复合合墙板、泡泡沫塑料料复合墙墙纸也起起到防寒寒保暖作作用。三、玻璃工工业中的的异乡人人有机机玻璃话说玻璃说起玻璃，它它具有相相当悠久久的历史史。古埃埃及人很很早就掌掌握了制制造玻璃璃的技术术

21、，人们们曾经从从公元前前10000多年年的埃及及墓葬中中发现过过玻璃器器皿。罗罗马人则则制造出出比埃及及人更好好的玻璃璃。到了了炼金术术时期，炼炼金术士士开始用用玻璃制制作仪器器来做化化学实验验。玻璃璃仪器透透明、耐耐高温、耐耐酸和耐耐大多数数化学药药品的腐腐蚀，容容易加工工成各种种形状，用用起来得得心应手手，比使使用其他他材料好好得多，直直到今天天，它仍仍是重要要的不可可缺少的的化学仪仪器。制玻璃最基基本的原原料是石石英（砂砂子）、石石灰石、碳碳酸钠或或碳酸钾钾，玻璃璃内部的的基本结结构单元元是硅氧氧四面体体。虽然然，目前前的玻璃璃品种已已发展了了许多，例例如石英英玻璃、泡泡沫玻璃璃、变色色

22、玻璃、吸吸热玻璃璃、光学学玻璃、微微晶玻璃璃、易熔熔玻璃、导导电玻璃璃、仪器器玻璃等等，但它它们都是是无机化化合物，尽尽管都具具有自己己独特的的优点，但但是，却却存在着着一个共共同的缺缺点一摔就就破。玻璃世界的的异乡人人有机玻璃就就是在这这样的条条件下闯闯进来的的，它是是高分子子透明材材料。顾顾名思义义，有机机玻璃和和无机玻玻璃属于于不同类类的化合合物，是是一类有有机高分分子化合合物。高分子透明明材料的的特点是是透光度度高，相相对密度度小（比比无机玻玻璃轻得得多），绝绝缘性能能良好，具具有一定定的强度度和韧性性（不像像无机玻玻璃那样样容易破破碎），加加工成型型工艺比比较简单单，可以以制成各各种

23、透明明的板、管管、棒材材，以及及各种物物罩、器器皿、光光学镜片片、透明明模型等等。它的的缺点是是使用温温度低，表表面硬度度小，不不耐磨损损，在受受到较大大的应力力或在某某种有机机溶剂作作用时会会产生微微裂纹，这这种微裂裂纹在光光线照耀耀下闪烁烁着银光光，故称称银纹。严严重的银银纹会影影响材料料的透明明度。另另外，高高分子透透明材料料在长期期使用中中，由于于受到紫紫外线和和湿热环环境的影影响，会会发生降降解反应应，使表表面发黄黄。有机玻璃是是通俗名名称，这这种高分分子透明明材料的的化学名名称叫聚聚甲基丙丙烯酸甲甲酯，化化学式是是：1927年年德国罗罗姆哈哈斯公司司的化学学家在两两块玻璃璃板之间间

24、将丙烯烯酸酯加加热聚合合时，生生成了粘粘性橡胶胶状夹层层，可用用做防破破碎的安安全玻璃璃。当他他们用同同样的方方法浇铸铸和使甲甲基丙烯烯酸甲酯酯聚合时时，得到到了透明明度很好好与其他他性能也也良好的的有机玻玻璃板，即即聚甲基基丙烯酸酸甲酯，它它是最重重要的丙丙烯酸酯酯聚合物物产品。119311年以后后，罗姆姆哈斯斯公司设设厂投产产，而且且在19936年年首先在在飞机工工业上应应用，取取代了赛赛璐珞塑塑料（是是由硝酸酸纤维素素制成的的一种透透明塑料料）板，用用做飞机机座舱罩罩等。有机玻璃的的生产方方法有三三种工艺艺：浇铸本体体聚合法法（此法法应用最最广）。将将甲基丙丙烯酸甲甲酯单体体和引发发剂（

25、如如过氧化化二苯甲甲酰、偶偶氮二异异丁腈等等）以及及增塑剂剂（如苯苯二甲酸酸二丁酯酯等）混混合均匀匀后，先先加热预预聚，制制得的浆浆液浇铸铸在一定定厚度的的无机玻玻璃模型型内，在在风速一一定的循循环空气气烘房内内，于440左右聚聚合至胶胶体状态态，再于于951100下进行行高温聚聚合，最最后降低低至室温温，脱模模后即得得有机玻玻璃产品品。乳液聚合合法。甲甲基丙烯烯酸甲酯酯单体在在水中进进行乳液液聚合，采采用非离离子型乳乳化剂，引引发剂为为水溶性性的过硫硫酸钾或或过硫酸酸铵，聚聚合物可可用注射射成型和和挤出成成型加工工。此法法经济，工工艺简单单。悬浮聚合合法。甲甲基丙烯烯酸甲酯酯单体被被分散在在

26、水介质质中，在在搅拌下下加热聚聚合，制制得直径径为0.111.0毫毫米的珠珠状体聚聚合物，再再用注射射成型和和挤出成成型加工工。此法法可降低低成本，节节省大量量平板无无机玻璃璃做模型型。如果在生产产有机玻玻璃时加加入各种种染色剂剂，就可可聚合成成彩色有有机玻璃璃；如果果加入荧荧光剂（如如硫化锌锌），可可聚合成成荧光有有机玻璃璃；如果果加入珍珍珠粉（如如碱式碳碳酸铅），则则可制得得珠光有有机玻璃璃。优异性能及及应用有机玻璃的的特性是是：高度透明明性。它它是目前前最优的的高分子子透明材材料，透透光率达达到922，比比无机玻玻璃还高高。太阳阳灯上的的灯管是是用石英英做的，这这是因为为石英能能完全透透

27、过紫外外线，普普通无机机玻璃只只能透过过0.66，但但有机玻玻璃却能能透过773。机械强度度高。有有机玻璃璃的式量量大约为为2000万，存存在柔软软的大分分子链段段。因此此，有机机玻璃的的强度比比较高，它它的抗拉拉强度可可达60007750千千克/厘厘米2，冲击击强度可可达122133千克/厘米22，比无无机玻璃璃高718倍倍。有机机玻璃的的分子链链本来是是无规则则排列的的，若将将它加热热到玻璃璃化温度度之上，并并从两个个方向或或多个方方向拉伸伸到一定定程度，使使结构中中各个分分子链沿沿拉伸方方向排列列成有序序状态，就就制成了了取向聚聚甲基丙丙烯酸甲甲酯（或或称拉伸伸的丙烯烯酸酯塑塑料）。其其

28、冲击强强度和抗抗银纹性性都可提提高1.5倍，显显著地改改善了韧韧性，用用钉子穿穿透时不不产生裂裂纹，被被子弹击击穿后不不会破成成碎片，可可做防弹弹玻璃。因因此，现现今的军军用飞机机都用拉拉伸过的的取向聚聚甲基丙丙烯酸甲甲酯做座座舱盖。重量轻。有有机玻璃璃的比重重为1.18，同同样大小小的材料料，其重重量只有有无机玻玻璃的一一半、金金属铝（属属于轻金金属）的的43。易于加工工。有机机玻璃不不但能用用车床进进行切削削，钻床床进行钻钻孔，而而且能用用丙酮、氯氯仿等溶溶剂粘接接成各种种器具，也也能用吹吹塑、注注射、挤挤出等塑塑料成型型方法制制成大至至飞机座座舱盖，小小到假牙牙、牙托托等形形形式式的的制

29、品。有机玻璃具具有以上上优点，使使它的用用途也极极为广泛泛。除了了在飞机机上用做做座舱盖盖、风挡挡、舷窗窗外，也也用于吉吉普车风风挡，大大型建筑筑和住宅宅的天窗窗（可以以防破碎碎），电电视的屏屏幕，仪仪器和设设备的防防护罩，电电讯仪表表的外壳壳。光学学镜片还还可用于于望远镜镜和照相相机。有机玻璃的的日用品品也是琳琳琅满目目的，如如用珠光光有机玻玻璃制成成的纽扣扣，还有有各种玩玩具、灯灯具也都都因为有有了彩色色有机玻玻璃的装装饰作用用，使它它们增添添了特色色。有机玻璃在在医学上上还有一一个绝妙妙的用处处，就是是制造人人工角膜膜。如果果人眼的的透明角角膜长满满了不透透明物质质，光线线就不能能进入眼

30、眼内，这这就是全全角膜白白斑病引引起的失失明，这这种病无无法用药药物治疗疗。医学学家设想想用人工工角膜代代替长满满白斑的的角膜。所所谓人工工角膜，就就是用一一种透明明的物质质做成一一个直径径只几毫毫米的镜镜柱，然然后在人人眼的角角膜上钻钻一个小小孔，把把镜柱固固定在角角膜上，光光线通过过镜柱进进入眼内内，人眼眼就能重重见光明明。早在在17771年，就就有眼科科医生用用光学玻玻璃做成成镜柱，植植入角膜膜，但并并未成功功。后来来用水晶晶代替光光学玻璃璃，也只只用了半半年就失失效了。在在第二次次世界大大战中，有有些飞行行员的飞飞机失事事，飞机机上用有有机玻璃璃做的座座舱盖炸炸碎时，他他们的眼眼睛里嵌

31、嵌入了有有机玻璃璃碎片，虽虽然许多多年以后后，这些些碎片并并未被取取出，但但也并未未进一步步引起人人眼发生生炎症或或其他不不良反应应。这个个偶然的的发现说说明有机机玻璃和和人体组组织有良良好的相相容性，同同时它又又启示了了眼科医医生，采采用有机机玻璃制制造人工工角膜，它它的透光光性好，化化学性质质稳定，对对人体无无毒，容容易加工工成所需需形状，能能与人眼眼长期相相容。现现在，这这种人工工角膜已已经普遍遍用于临临床。四、钢铁的的竞争者者工程程塑料金属是工农农业生产产、科学学技术和和人类生生活不可可缺少的的材料，其其中钢铁铁更是一一个国家家发达与与否的标标志。制制造一辆辆一需要要1000多吨钢钢铁

32、，一一辆汽车车需要55100吨钢铁铁，一辆辆履还式式拖拉机机需要110220吨钢钢铁。尽尽管钢铁铁和各种种金属材材料的产产量年年年在增长长，但仍仍然不能能充分满满足各方方面的需需求。摆摆在人们们面前的的任务则则是不能能单纯靠靠增产钢钢铁和金金属材料料来解决决，最好好的办法法是大量量发展钢钢铁和金金属的代代用品。于于是，工工程塑料料就应运运而得了了。塑料代钢铁铁工程塑料指指可作为为结构材材料的塑塑料，主主要产品品有聚酰酰胺（即即尼龙）、聚聚甲醛、聚聚碳酸酯酯、聚苯苯醚、AABS树树脂、聚聚酯、聚聚氨酯、聚聚砜、聚聚苯硫醚醚等。工工程塑料料的主要要特性是是：密度小小，一般般为钢铁铁的1/4，铜铜的

33、1/911/5，铝铝的1/2，这这对全面面减轻车车辆和飞飞行器的的重量具具有特殊殊意义；比强度度高；化学稳稳定性好好，对酸酸、碱以以及一般般有机溶溶剂都有有良好的的耐腐蚀蚀性；电绝缘缘性优良良；耐磨，具具有自润润滑性，可可以降低低摩擦力力；耐热必必和尺寸寸稳定性性高；抗冲击击、抗疲疲劳性能能优良。用工程塑料料代替钢钢铁和其其他金属属的潜力力是很大大的。例例如颁在在城市里里的纵横横交错的的自来水水管和煤煤气管，乃乃至上万万米长的的输油和和输气管管道，各各种机床床乃至机机器设备备的零件件，小到到如门把把手等一一类五金金产品，只只要有一一部分能能被塑料料代替，其其节约的的效果也也会相当当显著。工厂中

34、的噪噪声令人人烦躁，例例如磨床床开动时时的噪声声就很大大，它的的噪声主主要是由由于调整整盍的滚滚动轴承承中的钢钢球和金金属保持持架之间间的摩擦擦和碰撞撞产生的的。如果果磨床采采用工程程塑料做做保持架架，则塑塑料具有有优良的的吸震和和消声作作用，它它与其他他物体摩摩擦和碰碰撞时，可可将大部部分能量量吸收，而而不会发发出噪声声。纺织厂织布布机的巨巨大噪声声是打击击织梭和和传动机机械摩擦擦造成的的。如果果利用尼尼龙浇铸铸成的齿齿轮代替替金属齿齿轮，在在传动装装置互相相摩擦时时，也会会起减震震和消声声作用。许多工厂都都需要将将产品磨磨细，要要使用大大大小小小的球磨磨机，机机器中用用大量的的钢球将将物料

35、磨磨细，钢钢球和球球磨机的的壳体之之间的摩摩擦和碰碰撞，产产生的噪噪声，比比磨床大大很多倍倍。如果果用工程程塑料的的板材代代替球磨磨机壳体体的钢板板，塑料料与我风风 球之之间的摩摩擦和碰碰撞声将将会大大大地降低低。几种工程塑塑料聚碳酸酯是是一种透透明度可可以达到到85900的工工程塑料料，它也也和有机机玻璃一一样，用用来制造造超音速速飞机的的风挡和和座舱罩罩。聚碳碳酸酯做做的薄膜膜大量用用于电子子工业，用用来制造造各式电电容器。这这些电容容器具有有体积小小，绝缘缘性好的的优点，而而且制造造工艺十十分简单单。只要要在一定定厚度的的两层聚聚碳酸酯酯薄膜之之间夹上上两片铝铝箔，引引出接头头，然后后紧

36、紧地地卷在一一起，送送进烘箱箱加热到到把铝稍稍包封在在电容器器中，制制得的电电容器晶晶莹透明明、美观观耐用，性性能优良良。聚甲醛也是是一种重重要的工工程塑料料，它的的抗张强强度高于于黄铜和和锌，聚聚甲醛经经过拉伸伸处理后后，一根根直径为为3毫米米的细丝丝可承受受1104牛的拉拉力，因因此其抗抗张强度度都可与与钢材比比美。聚聚甲醛还还具有摩摩擦系数数小、耐耐磨性好好的特点点，可以以在不用用润滑油油的情况况下进行行自润滑滑，还能能耐有机机溶剂腐腐蚀，吸吸水性也也很小。聚聚甲醛可可以用注注射、挤挤出、吹吹塑等成成型方法法加工，也也可进行行机械加加工，焊焊接和电电镀等二二次加工工。聚甲甲醛主要要用在电

37、电子、汽汽车、建建材、轻轻工等部部门，作作为密封封圈、卷卷轴、齿齿轮、轴轴承、滑滑块、阀阀门、键键盘、开开关、拉拉链和把把手等零零件。聚苯醚具有有优良的的综合性性能，最最大的特特点是在在长期负负荷下，具具有优良良的尺寸寸稳定性性和突出出的电绝绝缘性，使使用温度度范围广广，可在在12271211长期使使用。还还具有耐耐水、耐耐水蒸气气性能，并并具有较较好的耐耐磨性和和抗冲击击强度。聚聚苯醚主主要用于于代替不不锈钢制制造外科科医疗器器械，在在机电工工业中用用做齿轮轮、鼓风风机叶片片、管道道、阀门门、螺钉钉和其他他紧固件件及连接接件，还还用作电电子和电电气工业业中的零零部件，如如线圈骨骨架、印印刷电

38、路路板等。改改性聚苯苯醚广泛泛用来代代替青铜铜和黄铜铜，制作作各类机机械零件件。聚砜具有优优良的力力学性能能，硬度度高，耐耐磨性好好，并具具有较高高的玻璃璃化转变变温度，可可在15502200温度范范围内长长期使用用，对酸酸、碱、盐盐稳定。聚聚砜用于于制作电电性能优优良的电电子器件件和印刷刷电路基基材，还还可用于于汽车中中的特殊殊零件的的制造和和需耐温温1800的自动动传动装装置。无意间发现现的“塑料王王”塑料可以代代替钢铁铁，但是是，它能能不能代代替不锈锈钢呢？这是摆摆在高分分子化学学家面前前的又一一个艰巨巨的任务务，他们们不但要要合成出出不锈钢钢的代用用品，而而且还要要求代用用品比不不锈钢

39、更更好。因因为不锈锈钢并非非真正不不锈，它它在许多多腐蚀性性很强的的介质中中，同样样会被腐腐蚀。不锈钢是在在钢铁中中加入一一定量的的铬、镍镍、铝、钛钛等金属属炼成的的，它的的表面上上生成了了一层惰惰性的铬铬、镍等等金属氧氧化物的的薄膜，保保护了钢钢不被腐腐蚀。这这样，不不锈钢对对氧化性性酸（如如浓硝酸酸、浓硫硫酸）的的耐腐蚀蚀性能都都很强，但但对于非非氧化性性的酸（如如盐酸），或或者盐水水和海水水，不锈锈钢经这这些酸和和盐的长长期作用用，也会会被腐蚀蚀。实验事故中中的新发发现在比较稳定定的和耐耐腐蚀的的化合物物中，含含氟的化化合物可可以算是是性能优优良的，因因此，高高分子化化学家开开始研究究含

40、氟高高分子。119388年，在在美国俄俄亥俄州州大学获获得博士士学位的的化学家家普鲁姆姆凯特开开始研究究四氟乙乙烯的聚聚合反应应，以便便制取聚聚四氟乙乙烯。四氟乙烯的的沸点很很低，不不能在常常温下保保存，普普鲁姆凯凯特便把把四氟乙乙烯贮存存在钢瓶瓶里，再再把钢瓶瓶放在冷冷藏箱中中，箱内内四周还还放有干干冰（固固体二氧氧化碳）。有一次，普普鲁姆凯凯特和他他的助手手雷博克克开始做做实验，他他们从冷冷藏箱中中取出贮贮存四氟氟乙烯的的钢瓶，接接通钢瓶瓶和反应应器之间间的管道道，以便便把四氟氟乙烯气气体输送送到反应应器中，使使它发生生普鲁姆姆凯特预预先设想想好的聚聚合反应应。但没没想到实实验刚刚刚开始就

41、就发生了了故障，雷雷博克发发现并没没有四氟氟乙烯气气体通到到反应器器中，这这一点，只只要一看看钢瓶上上的气压压表和连连接胡反反应器上上的流量量计就知知道了。当当时，气气压表上上指示的的气体压压力是零零，流量量计上也也没有指指示有气气体流过过。那么么，钢瓶瓶中的四四氟乙烯烯气体都都到哪里里去了？他们又又仔细检检查了阀阀门，哪哪现完好好无损。最最后他们们只好把把钢瓶拿拿到磅秤秤上去称称量，结结果表明明钢瓶中中的气体体一点也也没有少少。于是是他们把把反应器器拆开，里里面是空空的，这这说明反反应器里里根本没没有发生生任何化化学反应应。他们们又打开开钢瓶的的阀门，也也没有四四氟乙烯烯气体逸逸出，这这时，

42、普普鲁姆凯凯特无意意之中摇摇动了几几下钢瓶瓶，里面面发出了了响声，钢钢瓶里面面好像有有什么东东西。他他们立刻刻从钢瓶瓶上卸下下气压表表和阀门门，从钢钢瓶里倒倒出了很很多白色色粉末。这时，普鲁鲁姆凯特特突然意意识到，四四氟乙烯烯气体已已经在加加压和氧氧气存在在的条件件下在钢钢瓶中发发生了聚聚合反应应：在反应中，空空气中的的氧气起起着引发发剂（引引发聚合合反应的的化合物物）的作作用。经经过鉴定定，普鲁鲁姆凯特特确证这这种白色色粉末就就是聚四四氟乙烯烯。19945年年，美国国杜邦公公司在工工业规模模上生产产聚四氟氟乙烯。惊人的稳定定性氟是化学性性质最活活泼的单单质，可可是它一一旦与碳碳结合成成四氟乙

43、乙烯以后后，就变变成了化化学性质质特别稳稳定的物物质，氟氟和碳之之间形成成了很稳稳定的共共价键，不不会轻易易地被外外界的热热能、光光能以及及化学腐腐蚀破坏坏。聚四氟乙烯烯的最大大优点是是耐化学学腐蚀，除除熔融的的碱金属属之外，聚聚四氟乙乙烯几乎乎不受任任何化学学试剂腐腐蚀。例例如在浓浓硫酸、浓浓硝酸、浓浓盐酸，甚甚至王水水（3份份浓盐酸酸和1份份浓硝酸酸的混合合物）中中煮沸，其其重量和和性能也也都没有有任何变变化，它它几乎不不溶于所所有的有有机溶剂剂。聚四四氟乙烯烯不吸潮潮、不会会燃烧，对对氧和紫紫外线稳稳定，耐耐候性特特别好。它它还有良良好的电电学性能能和耐辐辐射性能能。综合合这些优优点，使

44、使聚四氟氟乙烯获获得了“塑料王王”的美称称。它的的耐腐蚀蚀性能远远远超过过了不锈锈钢。绝妙的用途途用聚四乙烯烯精馏塔塔代替不不锈钢精精馏塔来来精馏四四氯化硅硅生产单单晶硅，纯纯度可提提高1000多倍倍。其他他化工生生产中的的各种管管道、阀阀门和泵泵，不但但要输送送耐腐蚀蚀性的液液体、气气体，有有时温度度高达2200以上，有有时却要要低于1100，有时时还要耐耐高压。如如果用不不锈钢，耐耐腐蚀性性能不够够好；如如果用玻玻璃和陶陶瓷，而而腐蚀性性能虽好好，但是是容易破破碎；如如果用橡橡胶，却却不能在在高温和和低温下下使用，只只有聚四四氟乙烯烯能适应应这些苛苛刻的条条件。聚聚四氟乙乙烯还有有一个独独

45、特的优优点，它它可以在在管道、管管件、阀阀门、泵泵以及化化工生产产用的反反应釜的的内部喷喷涂一层层致密的的涂层，同同样能够够起到防防腐蚀的的作用，但但是聚四四氟乙烯烯的用量量却很少少。聚四氟乙烯烯还大量量用来制制造热交交换器。金金属热交交换器容容易结垢垢堵塞，与与金属热热交换器器相比，聚聚四氟乙乙烯具有有突出的的非粘性性，即表表面光滑滑，不会会粘附其其他物质质，因此此聚四氟氟乙烯热热交换器器解决了了结垢堵堵塞的问问题。聚四氟乙烯烯的非粘粘性使它它在厨房房用具方方面获得得了广泛泛的应用用。用它它做成的的厨房用用具表面面光洁，容容易洗净净。有一一种叫做做“不粘锅锅”的炊具具，在锅锅的表面面涂上一一

46、层聚四四氟乙烯烯涂层，即即使不用用油，也也可以煎煎鸡蛋，并并且食物物不粘锅锅的效果果。聚四四氟乙烯烯的非粘粘性还可可用于制制造雪橇橇、滑雪雪板等运运动器材材，以减减少雪橇橇与雪地地之间的的摩擦力力，类似似的用途途正在不不断扩大大。五、琳琅满满目的化化学纤维维自从人类进进入文明明时代以以后，服服装就成成为我们们不可的的生活用用品，它它不但能能够起到到保暖作作用，而而且还是是一种美美化生活活的装饰饰品。随随着人们们生活水水平的日日益提高高，大家家对哀料料和服装装的要求求越来越越高，对对纺织工工业的发发展提出出了更高高的要求求。化学纤维是是什么？用来生产纺纺织品的的原料中中，以棉棉、麻、丝丝、毛（羊

47、羊毛）的的历史最最悠久。但但是天然然资源毕毕竟有限限，棉花花的产量量约有550千克克/公顷顷，养蚕蚕吐丝也也要种桑桑树，增增产羊毛毛则要发发展畜牧牧业。因因此，化化学家开开始研究究，利用用价格更更便宜、来来源更丰丰富的原原料来纺纺纱织布布，它们们便是化化学纤维维。化学纤维是是用天然然高分子子化合物物或人工工合成的的高分子子化合物物为原料料，经过过制备纺纺丝原液液、纺丝丝和后处处理等工工序制得得的具有有纺织性性能的纤纤维。化化学纤维维又分为为两大类类：人造纤纤维，以以天然高高分子化化合物（如如纤维素素）为原原料制成成的化学学纤维，如如粘胶纤纤维、醋醋酯纤维维。合成纤纤维，以以人工合合成的高高分子

48、化化合物为为原料制制成的化化学纤维维，如聚聚酯纤维维、聚酰酰胺纤维维、聚丙丙烯腈纤纤维。化化学纤维维具有强强度高、耐耐磨、密密度小、弹弹性好、不不发霉、不不怕虫蛀蛀、易洗洗快干等等优点，但但其缺点点是染色色性较差差、静电电大、耐耐光和耐耐候性差差、吸水水性差。人造纤维想要用人工工的方法法制造纤纤维，最最好是模模仿蜘蛛蛛吐丝结结网和蚕蚕吐丝的的自然过过程，凡凡是能够够吐丝的的昆虫的的体内都都有许多多粘稠的的液体，然然后通过过昆虫的的小口把把这些粘粘稠的液液体吐出出来，遇遇到空气气后，粘粘稠的液液体就凝凝成了细细丝。当当然，模模仿昆虫虫的小口口制成喷喷丝的机机器固然然很重要要，但是是首要的的还是能

49、能够制出出这种粘粘稠的液液体。第一种人造造丝是118555年制成成的，奥奥德马尔尔把硝酸酸纤维素素溶解在在乙醚和和乙醇的的混合溶溶液里，得得到一种种粘稠的的液体，通通过毛细细管把这这种溶液液挤出，溶溶剂在空空气中挥挥发后，就就凝固成成光亮柔柔韧的细细丝。第二种人造造丝是铜铜氨人造造丝。118577年，施施韦策尔尔发现纤纤维素（如如棉花的的纤维素素）很容容易溶解解在铜氨氨溶液里里。18890年年，弗雷雷梅里和和乌尔班班发现，溶溶解了纤纤维素的的铜氨溶溶液遇到到酸以后后，就会会被分解解，使已已经溶解解的纤维维素重新新凝固出出来。他他们利用用这一性性质，通通过细孔孔把溶解解了纤维维素的铜铜氨溶液液喷

50、射到到稀硫酸酸中，使使纤维素素凝固成成细丝，并并可进一一步纺成成非常细细、质地地柔软、强强度很高高的人造造丝。1884年年，墨塞塞尔又发发现，用用碱浸泡泡纤维素素，能得得到一种种有丝光光的碱纤纤维。118922年，克克劳斯和和比万将将碱纤维维跟二硫硫化碳反反应，纤纤维便溶溶解在二二硫化碳碳中，形形成纤维维素磺酸酸钠溶液液，当这这种溶液液遇到酸酸时，纤纤维素磺磺酸钠便便被分解解，重新新产生出出纤维素素。但是是，这时时产生的的纤维素素不同于于原来的的粗纤维维素，它它很细，质质地柔软软，很适适合纺丝丝。由于于纤维素素横酸钠钠溶液的的粘度很很高，因因此用这这种溶液液生产出出来的纤纤维叫做做粘胶纤纤维。

51、粘胶纤维可可以采用用不适合合纺纱的的天然纤纤维（指指与适合合纺纱的的棉、麻麻不同的的天然纤纤维）为为原料来来制造，例例如木材材边角料料、芦苇苇、棉短短绒、甘甘蔗渣、棉棉花杆、小小麦秆等等利用率率不高的的产品，因因此它的的原料来来源丰富富、成本本低。直直到现在在，粘胶胶纤维在在合成纤纤维林立立的纺织织工业中中仍占有有一席之之地。粘粘胶纤维维除了生生产服装装之外，还还可以在在轮胎工工业中用用作帘子子线，因因为它具具有高强强度。卡罗瑟斯与与尼龙666人造纤维只只能在一一定程度度上满足足人们日日益增长长的需要要，因此此，化学学家总希希望能够够像用纯纯粹人工工合成的的方法制制造酚醛醛树脂那那样，大大规模

52、地地生产合合成纤维维，这一一理想是是由美国国化学家家卡罗瑟瑟斯实现现的。1927年年，美国国最大的的化学公公司杜邦公公司为了了推动高高分子化化学的基基础研究究，聘请请了大量量的化学学家和化化学工程程师，专专门成立立了研究究室，并并由卡罗罗瑟斯担担任负责责人。1930年年，卡罗罗瑟斯指指导他的的助手希希尔用二二元酸和和二元醇醇进行缩缩合聚合合反应，生生成酯和和水，酯酯又能聚聚合成长长链的聚聚酯，当当时，希希尔发现现在烧杯杯中生成成一层厚厚厚的浆浆糊状物物质，当当他从烧烧杯中取取出玻璃璃搅拌器器时，搅搅拌器上上挂了很很长的细细丝，冷冷却后细细丝很快快固化。更更重要的的是他还还发现，细细丝能像像橡胶

53、一一样拉伸伸，细丝丝还具有有弹性。卡卡罗瑟斯斯立即意意识到，拉拉伸作用用能够使使高分子子化合物物变成平平行的线线束，跟跟丝和其其他天然然纤维的的结构一一样，因因此，有有可能用用聚酯来来纺纱。1937年年，卡罗罗瑟斯用用己二胺胺和己二二酸为原原料，通通过缩合合聚反应应，制得得了聚酰酰胺。聚聚酰胺能能在熔融融状态下下拉成细细丝，在在室温下下，这种种细丝能能拉伸到到原来长长度的334倍倍。在拉拉伸以前前，聚酰酰胺的长长链分子子是不规规则的，但但在冷拉拉伸之后后，它的的分子链链会沿着着纤维的的轴平等等排列，这这就大大大地增加加了聚酰酰胺纤维维的强度度和弹性性。另外外，聚酰酰胺纤维维的软化化点也符符合纺丝丝工艺的的要求。卡罗瑟斯把把这种聚聚酰胺纤纤维叫做做尼龙666，其其中每一一个6表表示己二二胺中有有6个碳碳原子，第第二个66表示己己二酸中中也有66个硕原原子。聚聚酰2胺胺纤维的的中国商商品名为为锦纶。尼龙66是是高分子子化学中中的一项项重大发发明，它它是世界界上第一一种合成成纤维。杜杜邦公司司为了开开发这一一产品，投投资27700万万美元，动动员2330位化化学家和