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高分子合成材料

  

高分子合成材料

  人類已經(jīng)合成了成千上萬種自然界從未有過的物質(zhì),有機(jī)高分子合成材料的生產(chǎn)已經(jīng)成為20世紀(jì)以來發(fā)展最快的部門之一。高分子合成材料的發(fā)展已經(jīng)超過鋼鐵、水泥和木材這傳統(tǒng)的三大基本材料。
  今天的高分子材料,已經(jīng)包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等許多種類,其中塑料、合成橡膠和合成纖維被稱為現(xiàn)代三大高分子材料。它們質(zhì)地輕巧、原料豐富、加工方便、性能良好、用途廣泛,因而發(fā)展速度大大越過了傳統(tǒng)的三大基本材料。
  工程塑料的開發(fā)利用
  目前,主要的工程塑料制品已有10多種,其中聚酸胺、聚甲醛、聚磷酸酯、改性聚苯酸和熱塑性聚酯被稱為五大工程塑料.它們的產(chǎn)量較大.價格一般為傳統(tǒng)通用塑料的2—6倍.而聚摧硫酸等特種工程塑料的價格為通用塑料的5一10倍。以塑料代替鋼鐵、木材、水泥三大傳統(tǒng)基本材料,可以節(jié)省大量能源、人力和物力。
  合成橡膠的開發(fā)利用
  由于生產(chǎn)合成橡膠的原料豐富,其良好的性能又可以滿足當(dāng)代科技發(fā)展對材料提出的某些特殊要求,所以合成橡膠出現(xiàn)幾十年來,品種已很豐富,一般可將其分為通用合成橡膠和特種合成橡膠兩類。通用合成橡膠性能與天然橡膠相似,用于制造一般的橡膠制品,如各種輪胎、傳動帶、膠管等工業(yè)用品和雨衣、膠鞋等生活用品。特種合成橡膠具有耐高溫、耐低溫耐酸堿等優(yōu)點(diǎn),多用于特殊環(huán)境和高科技領(lǐng)域,如航空、航天、軍事等方面。
  合成纖維的開發(fā)利用
  合成纖維的品種有幾十種,但最常見的是六大種:聚酸胺纖維(商品名尼龍)、聚胺纖維(商品名滌綸)、聚乙烯纖維(商品名腈綸)、聚丙烯纖維(商品名丙綸)、聚乙烯酸纖維(商品名維綸)、聚氯乙烯纖維(商品名氨綸)。
  高分子合成材料具有質(zhì)量小、絕緣性能好等特點(diǎn),所以發(fā)展很快,但又都有先天不足,即它們都在不同程度上對氧、熱和光有敏感性。但是,隨著高技術(shù)的迅速發(fā)展,高分子合成材料的大軍必將在經(jīng)濟(jì)生活中扮演舉足輕重的角色。

發(fā)展歷史

  高分子合成材料是分子量很大的人工合成材料,塑料、合成橡膠、合成纖維是最主要的高分子合成材料。
  1869年,美國化學(xué)家海厄特(John Wesley Hyatt,1837-1920)通過天然的纖維素加工獲得了“賽璐珞”,這是人類發(fā)明的第一種合成塑料。三年后,第一個生產(chǎn)賽璐珞的工廠在美國建成投產(chǎn),標(biāo)志著塑料工業(yè)的開始。1907年美國化學(xué)家貝克蘭(Leo Hendrik Baekeland,1863-1944)完全由人工合成出了高分子酚醛樹脂,拉開了人類應(yīng)用合成高分子材料的序幕。
  1915年,為了擺脫對天然橡膠的依賴,德國用二甲基丁二烯制造合成橡膠,在世界上首先實(shí)現(xiàn)了合成橡膠的工業(yè)化產(chǎn)生。
  自1929年開始,美國科學(xué)家卡羅瑟斯(Wallace Hume Carothers,1896-1937)研究了一系列的縮合反應(yīng),驗(yàn)證并發(fā)展了大分子理論,促成了尼龍-66的問世。隨后,聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、脲醛樹脂、聚硫橡膠、氯丁橡膠……形形色色合成高分子材料相繼問世,迎來了現(xiàn)代高分子化學(xué)的蓬勃發(fā)展。
  1953年,德國化學(xué)家齊格勒(Karl Waldemar Ziegler,1898-1973)和意大利化學(xué)家納塔(Giulio Natta,1903-1979)發(fā)明了適用于常壓催化乙烯聚合的齊格勒-納塔催化劑。這種催化劑不僅應(yīng)用于塑料合成,而且在合成橡膠等其它有機(jī)合成中都有廣泛用途。
  更重要的是,它能使乙烯在常溫常壓下進(jìn)行聚合,工藝簡單、生產(chǎn)成本低,并帶動了其它與不同金屬配合的配伍聚合催化劑的開發(fā),加速了高分子合成材料工業(yè)的發(fā)展。近年來,合成高分子化學(xué)向結(jié)構(gòu)更精細(xì)、性能更高級的方向發(fā)展。如超高模量、超高強(qiáng)度、難燃性、耐高溫性、耐油性等材料;生物醫(yī)學(xué)材料;半導(dǎo)體或超導(dǎo)體材料;低溫柔性材料以及具有多功能性的材料。

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