第五章 开启现代生活之门的合成高分子

上海大学材料科学与工程学院家里装修时用的油漆，不再只有保护墙面和装饰等功能，用新型高分子材料制成的油漆，不但无毒，而且还能吸附房间里的病菌，具有保健功能；将来的电视机也不会像现在这样“笨头笨脑”，搁在家里占地方，而只有薄薄一层，元器件都安装在塑料薄膜后，电视机可挂在墙上，还能折叠起来；

小小的药片上可装一种用高分子材料制成的小“导弹”，药片被吞下后，“导弹”便带着它对病毒发动猛攻，这样就能提高药的效用，这种会“认路”的药叫做“靶向药物”……“在未来的十年中，这些新奇的东西就会诞生，并走进我们普通人的生活。”杨玉良说。

提起日常生活，人们常用“衣、食、住、行”四个字加以概括，其中“衣”字当头，足见衣着对于人类生活的重要意义。而在反映生活穷困时也往往用“衣不蔽体，食不果腹”加以描述，说明人们历来把自己的“衣着”视同如“食物”一样重要的最基本生活条件。实际上，人们生活须臾不可离开的“衣着”就是由各种纺织材料制成的。第五章开启现代生活之门的合成高分子5.1编织人类美好生活的纺织材料

纺织材料，指各种天然纤维、人造纤维或两者混合组成的合成纤维及其下游产品，包括各种线类、绳类、带类，各类机织物、针织物及无纺织布，基本涵盖了整个纺织工业的产品。五光十色的斑斓色彩制成人们的服装，不仅具有遮体、护体、保健、御寒、防暑等功能，而且还起着装饰、美化、标志等作用。从人体生理上讲，在适应气候的变化过程中，由生理性调节机能来调节体温。即在气温低时，通过骨骼、肌肉的紧张和收缩来增加体热，这就是为何寒冷时人体会不由自主地产生肌肉收缩、浑身发抖、牙齿打架等现象；反之，当气温高时，肌肉会尽量放松，以减少体热的产生，当气温高得因体热增加而引起体温上升，就会产生生理性的出汗现象，以弥补体温调节机能的不足。因此，人类只能借助衣物、空调等协助人体调节温度。（1）调节体温、体湿5.1.1纺织品与人类生理、心理人类生存的健康温度为18℃-25℃，湿度为40%-70%。

纺织材料外观的装饰性积淀着人类的视觉与触觉经验，以美的形式刺激和满足着人的视觉与触觉感受，满足着人类美化自我与环境的心理愿望。

（2）营造积极情绪及丰富想象力纺织色彩:

它是人类认识事物的第一印象，所产生的视觉冲击力最迅速、最强烈。纺织图形:

它是纺织材料装饰艺术的生命，它的传播效果对人类产生的想象力是任何文字传播无法比拟的，满足人类思想感情和追求。纺织质感:

其纹理、凹凸、厚薄、光泽（如由金属、珠片、嵌金银丝形成的闪光效应）等通常由材料的纱线种类与粗细、组织结构、制造方法等决定，是纺织材料重要的外观特征，展现出各种形态语言。纺织气味:

气味能诱发人的记忆并产生联想思维，好的气味能使人心旷神怡，坏的气味则使人呕心厌烦。5.1.2纺织材料的历史人类纺织品生产源远流长，历史悠久。古猿人就懂得采用天然的树叶兽皮御寒、蔽体遮身。

公元几十万年前的原始氏族公社时期，人类的祖先学会了使用骨针对天然纺织材料进行简单的缝纫操作。

（1）纺织品的起源

距今六、七千年前的新石器时代时，在繁荣的氏族社会中，河姆渡氏族人和大汶口人都已开始种麻、养蚕，形成一幅以“男耕女织，缝纫初兴”为典型的生活图景。（2）原始手工纺织的开始原始手工纺织生产经历了漫长的历史演进，各地区或先或后地出现了由原动机件、传动机件和工作机件三部分组成的手工纺织机器，如手摇纺车、缎车、脚踏织机等。其中，棉和麻是植物纤维，毛和丝是动物纤维。人们应用这些纤维织出了许多质地精良的纺织品。如湖南长沙马王堆汉墓出土的200多种丝麻纺织品和衣物中，有一件素纱禅衣薄如蝉翼，重仅49克，令人叹为观止。纺织贸易—丝绸之路（3）作坊式工场出现从汉到唐，葛逐步为麻所取代；宋至明，麻又为棉所取代，并逐步演变为主要的纺织材料。与此同时，手工纺织机器也有了很大的提高，开始出现了作坊式的工场。

（4）近现代纺织工业形成在第一次工业革命浪潮的推动下，从18世纪后叶起，西欧在手工纺织基础上发展了动力机器纺织，逐步形成集成化大生产的纺织工厂体系。5.1.3常用纺织材料纺织：纤维、纱线、织物什么叫纤维？纤维是指由连续或不连续的细丝组成的物质。在动植物体内，纤维在维系组织方面起到重要作用。

(1)天然纤维与化学纤维

天然纤维是自然界存在的，可以直接取得纤维，根据其来源分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维三类。

植物纤维是由植物的种籽、果实、茎、叶等处得到的纤维。

动物纤维是由动物的毛或昆虫的腺分泌物中得到的纤维。

矿物纤维是从纤维状结构的矿物岩石中获得的纤维，主要组成物质为各种氧化物，

合成纤维的化学组成和天然纤维完全不同，是从一些本身并不含有纤维素或蛋白质的物质如石油、煤、天然气、石灰石或农副产品，先合成单位，再用化学合成与机械加工的方法制成纤维。无机纤维是以天然无机物或含碳高聚物纤维为原料，经人工抽丝或直接碳化制成。包括玻璃纤维，金属纤维和碳纤维。

化学纤维是经过化学处理加工而制成的纤维。可分为人造纤维（再生纤维），合成纤维和无机纤维。

人造纤维是用含有天然纤维或蛋白纤维的物质，如木材、甘蔗、芦苇、大豆蛋白质纤维等及其他失去纺织加工价值的纤维原料，经过化学加工后制成的纺织纤维。

(2)纺织品的分类

按不同的加工方法分类：机织物、针织物与非织造布。

在织机上根据一定的规律交织而成的织物称为机织物。有牛仔布、织锦缎、板司呢、麻纱等。由纱线编织成圈而形成的织物为针织物，分为纬编和经编。

将松散的纤维经粘合或缝合而成称为非织造布。目前主要采用粘合和穿刺两种方法。

5.2轻便价廉的塑料制品5.2.1“白色污染”塑料制品(1)饮料瓶底的符号代表什么?1代表PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）：透明度高，可看清瓶子的内容物，常用来制作矿泉水瓶、可乐饮料瓶、果汁瓶、屏幕保护膜及其它透明保护膜等，通常呈无色透明。2代表HDPE（高密度聚乙烯）：适宜于食品及药品、清洁用品和沐浴产品盛装；购物袋、垃圾桶等。

3代表PVC（聚氯乙烯）：PVC现在多用于制造一些廉价的人造革，脚垫，下水管道等；由于其电气性能良好又有一定的自身阻燃特性，被广泛用于电线电缆的外皮制造。

4代表LDPE（低密度聚乙烯）：常见保鲜膜、塑料膜等。高温时会产生有害物质。延展性佳，在生活中使用极为广泛。

5代表PP（聚丙烯)：微波炉餐盒采用这种材质制成，能耐130℃高温，透明度差，这是唯一可以放进微波炉的塑料盒，在小心清洁后可重复使用。6代表PS（聚苯乙烯)：这是用于制造碗装泡面盒、发泡快餐盒的材质，耐热抗寒，7、代表其他类：是大量使用的一种材料，多用于制造奶瓶、太空杯等。PA或OTHER（聚酰胺）聚酰胺的另一个名字：尼龙（2）常用塑料的辨别方式①密度法：以液体为介质，检验其塑料在液体介质中的沉浮，以粗略辨别塑料的大类，如一块塑料放在水中，浮在水面可断定，原料不是PVC。②燃烧法：主要考查火焰的颜色和燃烧时发出的气味和烟雾，一般来讲，聚烯烃类的原料燃烧火焰多是蓝色或淡蓝色，气味比较温和及淡、烟雾呈白色，而多数带苯或氯的原料燃烧后容易冒黑烟，气味浓烈。英文名称中文名称鉴别参考方法PA尼龙燃烧时黄色火焰，冒气泡，吹灭后有白烟,有毛发烧焦的味道。ABSABS树脂燃烧时黄色火焰，黑浓烟，吹灭后有黑色烟雾。PP聚丙烯燃烧时黄色火焰，上黄下兰，轻微冒泡，吹灭后白烟带有蜡烛的味道。PVC聚氯乙烯燃烧时黄色火焰，离火即灭。5.2.2塑料基本概述（1）塑料简介塑料是指以有机合成树脂为主要成分，加入或不加入其他配合材料(助剂)而构成的人造材料。

（2）塑料分类按塑料的应用领域分类一般分为通用塑料和工程塑料。通用塑料只可作为一般非结构性材料使用，其产量大、价格相对低廉、性能一般，多用于制作日用品。(如：PE、PP、PVC、PS、PMMA、EVA等)

七大工程塑料为：ABS、PC、POM、PA、PET、PBT、PPO等，工程塑料的产量相对较少，价格较贵。

（3）塑料的特性以非晶态线型高聚物为代表的高分子聚合物，由于分子结构的连续性，以及其巨大分子量，所以它们的聚集状态不同于一般低分子化合物，而是在不同的热力条件下，以其独特的三种形态存在：即玻璃态、高弹态、和粘流态。（4）塑料的优缺点优点:易于加工、易于制造(易于成型)可根据需要随意着色，或制成透明制品可制作轻质高强度的产品不生锈、不易腐蚀不易传热、保温性能好缺点:耐侯差、易于燃烧。机械强度较低。易于受特殊溶剂及药品的腐蚀。耐久性差，易老化。5.2.3塑料成型工艺学常用塑料的成型和加工包括注塑（注射成型）、挤塑（挤出成型）、吹塑（中空成型）、压塑（模压成型）、压延等。(1)注塑成型注射成型过程包括加料、加热塑化、闭模、加压注射、保压、冷却定型、启模、制件取出等工序。其中，加热塑化、加压注射、冷却定型是注射过程中三个基本步骤。（2）挤出成型在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。挤出法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。挤出成型机由挤出装置、传动机构和加热、冷却系统等主要部分组成。（3）吹塑成型

借气体压力使闭合在模具中的热型坯吹胀成为中空制品，或管型坯无模吹胀成管膜的一种方法。该方法主要用于各种包装容器和管式膜的制造。凡是熔体指数为0.04-1.12的都是比较优良的中空吹塑材料，5.3以假乱真的人造皮革当今，日常生活中花色品种繁多的革制品随处可见，如室内装饰、沙发面料、汽车内饰、服装、鞋类和箱包等等，人们往往认为这些制品是天然皮革制作的，其实不然，这些革制品相当大的份额被人造革、合成革所占据。

公元前一四五Ｏ年左右在埃及的浮雕物上发现了皮革加工的情形。

古希腊罗马时代以后，意大利古都庞贝城的废墟遗迹中，皮革工场已大量地制造，衣料、武器、鞋等日常用品。

中世纪，欧洲的工会制度发达起来。皮革制造业者也产生了同业公会。刻花和压擦的技巧，被使用了。

十四世纪起至十七世纪，文艺复兴时期，皮革工艺里被溶入绘画的装饰，作出了美丽的书皮。(1)皮革工艺的历史5.3.1皮革十八世纪产业革命兴起，产生了皮革制造科学的研究，开启了工场提高生产量的方法。

十九世纪发明了铬皮，改良了机械类，奠定今天皮革工业的基础。

一四九二年，哥伦布发现美洲的同时，欧洲文化传入美洲，正统的欧洲风格的皮革工艺，因为采用了新大陆的娇嫩植物加入蔓藤花纹图案而产生变化、各种技巧也逐渐地应运而生，成了西部牛仔的马具和皮带的装饰。从动物身上取下，未加工的皮叫生皮。使生皮永不腐坏并保持柔软的加工就是「鞣」。一般来说，不做鞣加工的原皮叫「皮」，鞣过的皮叫「革」，两者必须加以区别。皮革是由动物皮经过一系列物理与化学的加工处理所制成的一种坚固、耐用物质，简称革。皮革的总消费量有一半以上适用来做鞋材料。其次，提包、夹袋、运动器具、衣服、皮带、工业用途等都持续的使用皮革。(2)皮革的概念、特点皮革、革与皮的定义术语准确、规范的定义俗称或不规范皮革狭义的皮革是指动物身上剥下来的皮（即生皮）经过一系列物理机械和化学的处理后，变成耐化学作用（即耐酸、碱、盐、溶剂等）、耐细菌作用、耐一定的机械作用的物质，即天然革。广义的皮革定义包括天然革和代用革。革是皮革的简称是人造革皮在皮革业内，分别是“生皮”和“原料皮”这二种名词的简称指天然革生皮在外观上，生皮可分为毛层（毛被）和皮层（皮板）两大部分。原料皮供皮革工业加工的动物皮5.3.2PU与PVC人造皮革按其成分一般分为这样几类：第一种就是PVC（聚氯乙烯），其燃烧后产物有，水，二氧化碳以及含氯化合物，甚至会产生氯气；第二种是PE（聚乙烯），其充分燃烧后，理论上只产生水和二氧化碳；第三种，也是最常见的，叫PU革（聚氨酯），其充分燃烧后产物包括：水，二氧化碳，氮气，以及少量的含氮的化合物。

人造皮革也叫仿皮或胶料，是PVC和PU等人造材料的总称。它是在纺织布基或无纺布基上，由各种不同配方的PVC和PU等发泡或覆膜加工制作而成，可以根据不同强度、耐磨度、耐寒度和色彩、光泽、花纹图案等要求加工制成，具有花色品种繁多、防水性能好、边幅整齐、利用率高和价格相对真皮便宜的特点，但绝大部分的人造革，其手感和弹性无法达到真皮的效果；它的纵切面，可看到细微的气泡孔、布基或表层的薄膜和干干巴巴的人造纤维。如今，极似真皮特性的人造革已有生产面市，它的表面工艺极其基料的纤维组织，几乎达到真皮的效果，其价格与国产头层皮的价格不相上下。5.3.3真皮和人造皮革“真皮”在皮革制品市场上是常见的字眼，是人们为区别合成革而对天然皮革的一种习惯叫法。

(1)真皮依生理的观点言之，任何兽皮均有毛发、表皮及真皮部分。由于真皮中含有网状的小纤维束，故皆具相当的强弹力和透气性。

真皮标志标牌是真皮标志产品的唯一标识，皮革制品上挂有真皮标志标牌，表明此产品是真皮标志产品。消费者在购买真皮标志产品时，请注意该产品是否挂有真皮标志标牌。2）如何区分真皮和皮革①用手摸，真皮的手感很舒服，又细又滑，坚实具有弹性，②用眼看。真皮显示的毛孔分布不均匀，用手挤压呈放射性皱纹，而且真皮的断口处分隔层不明显，革却恰恰相反，显示的毛孔排列均匀，没有方向性、大小一样，断口处的分隔层很明显。③运用技巧。将水滴在皮子上之后真皮会慢慢将水吸收，而革不会。但这种方法不适合于打磨过的真皮或是上过鞋油的皮鞋。

女式时装鞋，差一点的全是仿皮，好一点的会用一点真皮做鞋里。运动鞋（旅游鞋），差一点的用PU、PVC合成革，好一点的用二层覆膜，基本没有头层皮；皮具手袋，采用二层覆膜及假皮混用的比较多；皮带，一般用二层覆膜比较多，仿皮做的容易坏。项目天然皮革PVC人造革普通PU合成革PU超纤合成革生态功能性PU合成革皮感优良较差一般优良良好手感、弹性优良较差较差良好优良色彩、花纹、品种一般一般较多、较好一般较多、较好使用寿命5-10年2-5年2-5年2-10年2-10年产品的健康安全性比较安全有一定危害比较安全苯减量工艺有一定危害安全透气性较好较差一般较好较好5.4弹性大师—交联橡胶5.4.1生活中常见的橡胶制品（1）橡胶的历史

1770年，英化学家约瑟夫•普里斯特利发现，橡皮可以用来擦去铅笔的字迹。称为“rubber”。

1493—1496年哥伦布第二次航行美洲，发现橡胶；

1839年，Goodyear发现了加入硫磺和碱式碳酸铝可以使橡胶硫化，奠定橡胶加工业的基础；

1900年，人们了解天然橡胶的分子结构，促使合成橡胶成为可能。