合成材料及其发展

1、合成材料料及其发发展一、纳米米复合材材料纳米复合合材料是是指至少少有一种种组分材材料的分分散相尺尺度小于于1022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。与常规的的高分子子-无无机材料料的复合合材料相相比，纳纳米复合合材料具具有独特特的纳米米尺度效效应，具具有大的的比表面面积和强强的界面面互相作作用，使使高分子子与无机机材料的的界面之之间存在在着强的的化学结结合力，达到理理想的粘粘接性能能，可消消除高分分子基体体与无机机材料基基体的热热膨胀系系数不匹匹配的问问题，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

2、性性。尼龙6是是一种应应用很广广的工程程塑料，它的分分子结构构和结晶晶作用使使它具有有优良的的物理和和机械性性能，然然而由于于尼龙66分子内内存在极极性基团团，使它它的吸水水率相对对地比较较高，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66和粘土土构成的的纳米复复合材料料具有优优良的力力学性能能，具备备了高强强度、高高模量、高热变变形温度度，还有有耐湿性性和耐溶溶剂侵蚀蚀性，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

3、车车发动机机的配件件。在尼龙66和黏土土构成的的纳米复复合材料料中，黏黏土以层层状结构构分散于于尼龙66基体中中，对气气体具有有良好的的抗渗透透性能，可使气气体的透透过率降降低500以上上，具有有很好的的阻隔作作用，是是一种良良好的阻阻隔材料料。二、质量量最轻的的材料泡沫沫塑料泡沫塑料料是由大大量气体体微孔分分散在固固体塑料料中形成成的一类类高分子子材料，具有质质量轻、隔热、吸音、减震等等特性，用途很很广。最最早开发发的泡沫沫塑料是是20世世纪600年代发发展起来来的结构构泡沫塑塑料，内内部芯层层发泡，外部皮皮层不发发泡，特特点是外外硬内韧韧、强度度高、消消耗原料料少，广广泛地代代替木材材，用

4、于于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。塑料面包包制造泡沫沫塑料的的方法称称为发泡泡方法。在一定定程度上上，发泡泡方法受受到烤制制面包和和蒸馒头头的启发发，面包包、蛋糕糕、馒头头中都有有数不清清的小气气孔，它它们是怎怎样形成成的呢？原来，做面包包和蒸馒馒头的关关键一步步是要让让面粉发发酵，通通常使用用发酵粉粉（内含含小苏打打，即碳碳酸氢钠钠）或酵酵母菌，碳酸氢氢钠在受受热时会会发生分分解，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。显然，碳酸氢氢钠起着着发泡剂剂的作用用。现在

5、，塑塑料的发发泡方法法共有三三种：机机械法、物理法法和化学学法。但但无论采采用什么么方法发发泡，其其基本过过程都是是：在液态态或熔融融态塑料料中引入入气体，产生微微孔。使微孔孔增长到到一定的的体积。通过物物理或化化学方法法固定微微孔结构构。机械发泡泡法是借借助强烈烈搅拌，把大量量空气或或其他气气体引入入液态塑塑料中，工业上上主要用用此法生生产脲醛醛树脂泡泡沫塑料料，它可可用做影影剧布景景中的人人造雪花花。物理发泡泡法常将将低沸点点的烃类类或卤代代烃溶解解在塑料料中，当当塑料受受热而软软化时，溶解在在塑料中中的烃类类或卤代代烃液体体就会挥挥发，同同时膨胀胀发泡。例如制制造聚苯苯乙烯泡泡沫塑料料，

6、可在在苯乙烯烯聚合成成聚本乙乙烯时，事先把把戊烷溶溶解在苯苯乙烯单单体中，聚合时时就会发发泡。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，制得可可发泡性性聚苯乙乙烯塑料料，然后后使它在在热水或或水蒸气气中预发发泡，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。挤出成型型的物理理发泡法法可用于于聚苯乙乙烯塑料料，使其其熔融，再加入入卤代烃烃混合均均匀，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

7、合，然后在在玻璃微微珠不会会破碎的的条件下下塑料成成型，可可制得特特殊的闭闭孔型泡泡沫塑料料。化学发泡泡法可分分两类：采用化化学发泡泡剂，它它们在受受热时分分解放出出气体。常用的的发泡剂剂有偶氮氮二甲酰酰胺、偶偶氮二异异丁腈、N，NN-二二亚硝基基五亚甲甲基四胺胺、碳酸酸氢钠。许多热热塑性塑塑料均可可用此法法制泡沫沫塑料，例如聚聚氯乙烯烯泡沫鞋鞋就是把把聚氯乙乙烯树脂脂、增塑塑剂、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，原料就就在模具具中发泡泡成型。泡沫人人造革则则是将发发泡剂混混入聚氯氯乙烯糊糊料中，再涂刮刮或压延延在织物物上，连连续通过过隧

8、道式式加热炉炉，使物物料熔融融，发泡泡剂分解解发泡，冷却后后，即得得泡沫人人造革。硬质聚聚氯乙烯烯低发泡泡的板材材、管材材或异型型材则用用挤出法法成型。发泡剂剂在机筒筒中分解解，物料料离开机机头时，压力降降到到常常压，溶溶入塑料料的气体体即膨胀胀发泡。利用聚聚合过程程中的副副产物气气体进行行发泡。典型的的例子是是制造聚聚氨酯泡泡沫塑料料。当异异氰酸酯酯和聚酯酯或聚醚醚进行缩缩聚反应应制造聚聚氨酯时时，部分分异氰酸酸酯会与与水、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。分类与应应用泡沫塑料料的

9、种类类很多，其中的的微孔之之间互相相连通的的称为开开孔型泡泡沫塑料料，微孔孔之间互互相封闭闭的称为为闭孔型型泡沫塑塑料。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，泡沫塑塑料绕直直径为22.5厘厘米的圆圆棒一周周，如果果不断裂裂，属于于软质泡泡沫塑料料；如果果断裂，则属于于硬质泡泡沫塑料料。泡沫沫塑料还还分为低低发泡和和高发泡泡两类：通常将将发泡倍倍率（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。由于泡沫沫塑料中中存在着着许多微微孔，而而这些微微孔中都都是质量量很小的

10、的气体，因此泡泡沫塑料料的一大大特点，也是一一大优点点是异常常轻巧。软质泡泡沫塑料料的优点点是柔软软，再加加上塑料料的耐磨磨性和耐耐水性，于是用用泡沫塑塑料制成成的拖鞋鞋、凉鞋鞋，鞋底底就具有有轻巧、柔软、耐磨、舒适以以及晴雨雨皆宜的的优点。泡沫塑塑料鞋多多半是用用加了多多种添加加剂（如如增塑剂剂、发泡泡剂、稳稳定剂、润滑剂剂、着色色剂）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。泡沫人造造革（大大多用聚聚氯乙烯烯做原料料）的花花纹和手手感与真真皮十分分相似，所以它它可以用用来代替替皮革和和帆布制制造手提提包、背背包、旅旅行包、公文包包、皮箱箱等。它它还适合合做沙发发、汽车车及火车

11、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，上面还还要铺棕棕毛层、棉花层层等，而而现在大大多是用用泡沫人人造革做做的，它它很柔软软，回弹弹性好，而且成成本大大大低于弹弹簧。聚氨酯泡泡沫塑料料可以做做成软质质、半硬硬质和硬硬质的，这主要要由反应应后生成成的聚氨氨酯大分分子的结结构来决决定的。例如，反应后后生成线线状结构构的大分分子，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，大大分子间间交联点点较密，就成了了聚氨酯

12、酯硬泡沫沫塑料。如果交交联程度度在硬泡泡沫塑料料和软泡泡沫塑料料之间，就是半半硬质聚聚氨酯泡泡沫塑料料。聚氨酯硬硬质泡沫沫塑料的的特点是是强度好好、刚性性高、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、耐压、耐碰撞撞的作用用。聚苯乙烯烯泡沫塑塑料的产产量仅次次于聚氨氨酯泡沫沫塑料。聚苯乙乙烯本身身是一种种性质脆脆的塑料料，在室室温下很很硬，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，变得得既轻又又柔软，还具有有良好的的刚性和和抗压性性，

13、是造造船、建建筑和冷冷藏工业业中理想想的隔热热材料。又因为为它防水水、防潮潮，抗震震性能好好，又可可按各种种被包装装的物品品的外形形制成才才各种形形状的泡泡沫块。因此，聚苯乙乙烯泡沫沫塑料大大量用做做家用电电器（电电视机、录像机机、电冰冰箱、收收录机、洗衣机机）、仪仪器仪表表、各种种易碎物物品的包包装材料料。聚苯乙烯烯泡沫塑塑料还可可用于金金属铸造造，以代代替木模模法。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，为了从从砂中将将木模拔拔出，砂砂型中还还必须留留有拔模模斜度，因此工工艺较复复杂。如如果使用用聚苯乙乙烯泡沫沫塑料代代替木模模，则

14、可可以不从从砂箱中中取出，将与铸铸件形状状一样的的聚苯乙乙烯泡沫沫塑料埋埋入砂箱箱中，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，于是，铁水就就会充满满聚苯乙乙烯泡沫沫塑料留留下的空空位，冷冷却后就就成为铸铸件，使使铸造工工艺简化化。如果将可可发性的的聚苯乙乙烯珠粒粒放入挤挤出机进进行挤出出吹塑，可以制制造各种种色彩鲜鲜艳的聚聚苯乙烯烯泡沫纸纸，适合合于做工工艺品，以及橱橱窗或展展览会用用的装饰饰图案纸纸。泡沫塑料料的比重重小，又又是疏水水的，闭闭孔型的的泡沫塑塑料有很很大的浮浮力，可可做浮标标、浮筒筒、游泳泳圈、救救生圈、救生筏筏。如果果在作战战

15、时，还还可以用用泡沫塑塑料搭建建浮桥，让军队队迅速通通过。有有一种可可以在水水下发泡泡的聚氨氨酯泡沫沫塑料，它在被被打捞的的海底沉沉船内部部发泡后后，产生生的泡沫沫和泡沫沫塑料足足以将沉沉船托起起，浮出出水面。飞机制造造业中需需要用泡泡沫塑料料做座椅椅和保温温隔层。如果用用尼龙泡沫塑塑料的复复合材料料做飞机机油箱的的衬里，即使飞飞机的油油箱被子子弹击穿穿，这种种复合材材料也会会自动闭闭孔而不不使航空空汽油漏漏出来。中空微球球塑料的的微球是是一种空空心的玻玻璃珠，直径为为202500微米，壁厚223微微米，比比重0.260.55，这种种塑料具具有耐腐腐蚀、绝绝热、隔隔音、不不会燃烧烧等特点点，可

16、用用做潜水水艇的外外壳，承承受海底底的高压压。在地下工工程和矿矿井中，泡沫塑塑料还被被用来消消除水灾灾和火灾灾。有一一种可供供现场喷喷射的聚聚氨酯泡泡沫塑料料，它发发泡后产产生的泡泡沫可以以迅速地地将坑坑坑道封闭闭、隔绝绝空气、堵塞水水流，用用于灭火火和消除除水患。泡沫塑料料的一大大特性是是隔热性性能良好好。过去去，军用用水壶都都是用金金属铝制制造的，铝的导导热性能能良好，如果在在温度很很低的地地区，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，是一种种两层塑塑料中间间夹一层层泡沫塑塑料的保保暖水壶壶，塑料料的传热热性能本本来就很很差，泡泡沫塑料料尤其能能隔热，所以在在这种

17、水水壶中灌灌进热水水，即使使气温低低到330，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。在尖端技技术中，经常需需要能耐耐低温和和超低温温的材料料。例如如气体的的液化、贮存、输送技技术，火火箭中用用液氧和和液氢做做燃料，以及超超导技术术、超低低温医学学和生物物学都需需要泡沫沫塑料做做耐超低低温的隔隔热材料料。泡沫塑料料在建筑筑材料工工业上的的应用也也是很引引人注目目的。木木材是一一种重要要的建筑筑材料，几千年年来，盖盖房子都都离不开开木材，但是这这种自然然资源毕毕竟有限限，而且且森林还还起着调调节气候候、净化化空气、防风固固沙、保保持水土土的作用用，不应应

18、该过度度采伐。化学家家开始想想到用塑塑料代替替木材。这种产产品是低低发泡泡泡沫塑料料。聚苯乙烯烯、聚氯氯乙烯、聚丙烯烯、低压压聚乙烯烯、聚酯酯都可制制成低发发泡塑料料，它的的外观可可与木材材相似，比重也也相近，也可以以和木材材一样，进行锯锯、刨、钉等加加工工艺艺，或用用胶粘剂剂粘接，做成制制品以后后也可以以涂漆。弹性模量量是结构构材料的的主要性性能指标标之一，木材具具有较高高的弹性性模量，因此可可做结构构材料。低发泡泡塑料的的比重虽虽然接近近木材，但弹性性模量不不如木材材高，为为此，可可以用玻玻璃纤维维或石墨墨纤维对对低发泡泡塑料进进行增强强，制成成纤维增增强低发发泡塑料料，使它它的弹性性模量

19、提提高，成成为强度度高的材材料。低发泡塑塑料除了了可以代代替木材材用做建建筑材料料外，还还可以制制造家具具，做各各种车辆辆和船舶舶的内装装修材料料、隔热热材料，以及钟钟表外壳壳、仪表表外壳等等等。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、厨房用用具，不不需要像像木制家家具在加加工时经经过锯、刨、粘粘接等多多道工序序。合成木材材与天然然木材相相比，还还有许多多其他优优点，如如表面光光洁、吸吸水率低低、不易易变形、不怕虫虫蛀、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超过天天然木材材。泡沫塑料料在建筑筑物的保保暖和防防寒方面面可以发发挥很大大作用。由于泡泡沫塑料料

20、里面有有很多气气体和微微孔，使使它具有有优良的的隔热、隔间性性能。除除了广泛泛用于建建造冷库库之外，在一般般建筑物物中，也也可以将将聚苯乙乙烯泡沫沫塑料或或其他泡泡沫塑料料的砌块块用胶粘粘剂一块块一块地地粘接起起来作为为墙体，这样不不但保暖暖性好，而且施施工速度度快。另另外，建建筑物中中的泡沫沫塑料复复合墙板板、泡沫沫塑料复复合墙纸纸也起到到防寒保保暖作用用。三、玻璃璃工业中中的异乡乡人有机玻玻璃话说玻璃璃说起玻璃璃，它具具有相当当悠久的的历史。古埃及及人很早早就掌握握了制造造玻璃的的技术，人们曾曾经从公公元前110000多年的的埃及墓墓葬中发发现过玻玻璃器皿皿。罗马马人则制制造出比比埃及人人

21、更好的的玻璃。到了炼炼金术时时期，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、耐酸和和耐大多多数化学学药品的的腐蚀，容易加加工成各各种形状状，用起起来得心心应手，比使用用其他材材料好得得多，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。制玻璃最最基本的的原料是是石英（砂子）、石灰灰石、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，例如石石英玻璃璃、泡沫沫玻璃、变色玻玻璃、吸吸热玻璃璃、光学学玻璃、微晶玻玻璃、易易熔玻璃璃、导电电玻璃、仪器玻玻璃等，但它们们都是无无机化合合物，尽尽

22、管都具具有自己己独特的的优点，但是，却存在在着一个个共同的的缺点一摔摔就破。玻璃世界界的异乡乡人有机玻璃璃就是在在这样的的条件下下闯进来来的，它它是高分分子透明明材料。顾名思思义，有有机玻璃璃和无机机玻璃属属于不同同类的化化合物，是一类类有机高高分子化化合物。高分子透透明材料料的特点点是透光光度高，相对密密度小（比无机机玻璃轻轻得多），绝缘缘性能良良好，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），加工成成型工艺艺比较简简单，可可以制成成各种透透明的板板、管、棒材，以及各各种物罩罩、器皿皿、光学学镜片、透明模模型等。它的缺缺点是使使用温度度低，表表面硬度度小，不不耐磨损损，

23、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，这种微微裂纹在在光线照照耀下闪闪烁着银银光，故故称银纹纹。严重重的银纹纹会影响响材料的的透明度度。另外外，高分分子透明明材料在在长期使使用中，由于受受到紫外外线和湿湿热环境境的影响响，会发发生降解解反应，使表面面发黄。有机玻璃璃是通俗俗名称，这种高高分子透透明材料料的化学学名称叫叫聚甲基基丙烯酸酸甲酯，化学式式是：19277年德国国罗姆哈斯公公司的化化学家在在两块玻玻璃板之之间将丙丙烯酸酯酯加热聚聚合时，生成了了粘性橡橡胶状夹夹层，可可用做防防破碎的的安全玻玻璃。当当他们用用同样的的方法浇浇铸和使使甲基丙丙烯酸甲甲酯聚合合时，

24、得得到了透透明度很很好与其其他性能能也良好好的有机机玻璃板板，即聚聚甲基丙丙烯酸甲甲酯，它它是最重重要的丙丙烯酸酯酯聚合物物产品。19331年以以后，罗罗姆哈哈斯公司司设厂投投产，而而且在119366年首先先在飞机机工业上上应用，取代了了赛璐珞珞塑料（是由硝硝酸纤维维素制成成的一种种透明塑塑料）板板，用做做飞机座座舱罩等等。有机玻璃璃的生产产方法有有三种工工艺：浇铸本本体聚合合法（此此法应用用最广）。将甲甲基丙烯烯酸甲酯酯单体和和引发剂剂（如过过氧化二二苯甲酰酰、偶氮氮二异丁丁腈等）以及增增塑剂（如苯二二甲酸二二丁酯等等）混合合均匀后后，先加加热预聚聚，制得得的浆液液浇铸在在一定厚厚度的无无机

25、玻璃璃模型内内，在风风速一定定的循环环空气烘烘房内，于400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。乳液聚聚合法。甲基丙丙烯酸甲甲酯单体体在水中中进行乳乳液聚合合，采用用非离子子型乳化化剂，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，工艺简简单。悬浮聚聚合法。甲基丙丙烯酸甲甲酯单体体被分散散在水介介质中，在搅拌拌下加热热聚合，制得直直径为00.11.00毫米的的珠状体体聚合物物，再用用注射成成型和挤挤出成型型加工。此法可可降低成成本，节节省大量量平板无无机

26、玻璃璃做模型型。如果在生生产有机机玻璃时时加入各各种染色色剂，就就可聚合合成彩色色有机玻玻璃；如如果加入入荧光剂剂（如硫硫化锌），可聚聚合成荧荧光有机机玻璃；如果加加入珍珠珠粉（如如碱式碳碳酸铅），则可可制得珠珠光有机机玻璃。优异性能能及应用用有机玻璃璃的特性性是：高度透透明性。它是目目前最优优的高分分子透明明材料，透光率率达到992，比无机机玻璃还还高。太太阳灯上上的灯管管是用石石英做的的，这是是因为石石英能完完全透过过紫外线线，普通通无机玻玻璃只能能透过00.6，但有有机玻璃璃却能透透过733。机械强强度高。有机玻玻璃的式式量大约约为2000万，存在柔柔软的大大分子链链段。因因此，有有机玻

27、璃璃的强度度比较高高，它的的抗拉强强度可达达60007550千克克/厘米米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，并从两两个方向向或多个个方向拉拉伸到一一定程度度，使结结构中各各个分子子链沿拉拉伸方向向排列成成有序状状态，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）。其冲击击强度和和抗银纹纹性都可可提高11.5倍倍，显著著地改善善了韧性性，用钉钉子穿透透时不产产生裂纹纹，被子子弹击穿穿后不会会破成碎碎片，可可做防弹弹玻璃。因此，现今的的军用飞飞机都

28、用用拉伸过过的取向向聚甲基基丙烯酸酸甲酯做做座舱盖盖。重量轻轻。有机机玻璃的的比重为为1.118，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（属于轻轻金属）的433。易于加加工。有有机玻璃璃不但能能用车床床进行切切削，钻钻床进行行钻孔，而且能能用丙酮酮、氯仿仿等溶剂剂粘接成成各种器器具，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，小到假假牙、牙牙托等形形形式式式的制品品。有机玻璃璃具有以以上优点点，使它它的用途途也极为为广泛。除了在在飞机上上用做座座舱盖、风挡、舷窗外外，也用用于吉普普车风挡挡，大型型建筑和和住宅的的天窗（可以防防破碎），电视

29、视的屏幕幕，仪器器和设备备的防护护罩，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。有机玻璃璃的日用用品也是是琳琅满满目的，如用珠珠光有机机玻璃制制成的纽纽扣，还还有各种种玩具、灯具也也都因为为有了彩彩色有机机玻璃的的装饰作作用，使使它们增增添了特特色。有机玻璃璃在医学学上还有有一个绝绝妙的用用处，就就是制造造人工角角膜。如如果人眼眼的透明明角膜长长满了不不透明物物质，光光线就不不能进入入眼内，这就是是全角膜膜白斑病病引起的的失明，这种病病无法用用药物治治疗。医医学家设设想用人人工角膜膜代替长长满白斑斑的角膜膜。所谓谓人工角角膜，就就是用一一种透明明的物质质做成一一个直径径只

30、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，光线通通过镜柱柱进入眼眼内，人人眼就能能重见光光明。早早在17771年年，就有有眼科医医生用光光学玻璃璃做成镜镜柱，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。在第二二次世界界大战中中，有些些飞行员员的飞机机失事，飞机上上用有机机玻璃做做的座舱舱盖炸碎碎时，他他们的眼眼睛里嵌嵌入了有有机玻璃璃碎片，虽然许许多年以以后，这这些碎片片并未被被取出，但也并并未进一一步引起起人眼发发生炎症症或其他他不良反反应。这这个偶然然的发现现说明有有机玻璃璃和人体体组织有有良好的的相容

31、性性，同时时它又启启示了眼眼科医生生，采用用有机玻玻璃制造造人工角角膜，它它的透光光性好，化学性性质稳定定，对人人体无毒毒，容易易加工成成所需形形状，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、钢铁铁的竞争争者工程塑塑料金属是工工农业生生产、科科学技术术和人类类生活不不可缺少少的材料料，其中中钢铁更更是一个个国家发发达与否否的标志志。制造造一辆一一需要1100多多吨钢铁铁，一辆辆汽车需需要510吨吨钢铁，一辆履履还式拖拖拉机需需要100200吨钢铁铁。尽管管钢铁和和各种金金属材料料的产量量年年在在增长，但仍然然不能充充分满足足各方面面的需求求。摆在在人们面面前的

32、任任务则是是不能单单纯靠增增产钢铁铁和金属属材料来来解决，最好的的办法是是大量发发展钢铁铁和金属属的代用用品。于于是，工工程塑料料就应运运而得了了。塑料代钢钢铁工程塑料料指可作作为结构构材料的的塑料，主要产产品有聚聚酰胺（即尼龙龙）、聚聚甲醛、聚碳酸酸酯、聚聚苯醚、ABSS树脂、聚酯、聚氨酯酯、聚砜砜、聚苯苯硫醚等等。工程程塑料的的主要特特性是：密度小小，一般般为钢铁铁的1/4，铜铜的1/911/5，铝的11/2，这对全全面减轻轻车辆和和飞行器器的重量量具有特特殊意义义；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，具有自自润滑

33、性性，可以以降低摩摩擦力；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。用工程塑塑料代替替钢铁和和其他金金属的潜潜力是很很大的。例如颁颁在城市市里的纵纵横交错错的自来来水管和和煤气管管，乃至至上万米米长的输输油和输输气管道道，各种种机床乃乃至机器器设备的的零件，小到如如门把手手等一类类五金产产品，只只要有一一部分能能被塑料料代替，其节约约的效果果也会相相当显著著。工厂中的的噪声令令人烦躁躁，例如如磨床开开动时的的噪声就就很大，它的噪噪声主要要是由于于调整盍盍的滚动动轴承中中的钢球球和金属属保持架架之间的的摩擦和和碰撞产产生的。如果磨磨床采用用工程塑塑料做保保持架，则塑料料具有优优良

34、的吸吸震和消消声作用用，它与与其他物物体摩擦擦和碰撞撞时，可可将大部部分能量量吸收，而不会会发出噪噪声。纺织厂织织布机的的巨大噪噪声是打打击织梭梭和传动动机械摩摩擦造成成的。如如果利用用尼龙浇浇铸成的的齿轮代代替金属属齿轮，在传动动装置互互相摩擦擦时，也也会起减减震和消消声作用用。许多工厂厂都需要要将产品品磨细，要使用用大大小小小的球球磨机，机器中中用大量量的钢球球将物料料磨细，钢球和和球磨机机的壳体体之间的的摩擦和和碰撞，产生的的噪声，比磨床床大很多多倍。如如果用工工程塑料料的板材材代替球球磨机壳壳体的钢钢板，塑塑料与我我风 球球之间的的摩擦和和碰撞声声将会大大大地降降低。几种工程程塑料聚碳

35、酸酯酯是一种种透明度度可以达达到855990的的工程塑塑料，它它也和有有机玻璃璃一样，用来制制造超音音速飞机机的风挡挡和座舱舱罩。聚聚碳酸酯酯做的薄薄膜大量量用于电电子工业业，用来来制造各各式电容容器。这这些电容容器具有有体积小小，绝缘缘性好的的优点，而且制制造工艺艺十分简简单。只只要在一一定厚度度的两层层聚碳酸酸酯薄膜膜之间夹夹上两片片铝箔，引出接接头，然然后紧紧紧地卷在在一起，送进烘烘箱加热热到把铝铝稍包封封在电容容器中，制得的的电容器器晶莹透透明、美美观耐用用，性能能优良。聚甲醛也也是一种种重要的的工程塑塑料，它它的抗张张强度高高于黄铜铜和锌，聚甲醛醛经过拉拉伸处理理后，一一根直径径为3

36、毫毫米的细细丝可承承受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。聚甲醛醛可以用用注射、挤出、吹塑等等成型方方法加工工，也可可进行机机械加工工，焊接接和电镀镀等二次次加工。聚甲醛醛主要用用在电子子、汽车车、建材材、轻工工等部门门，作为为密封圈圈、卷轴轴、齿轮轮、轴承承、滑块块、阀门门、键盘盘、开关关、拉链链和把手手等零件件。聚苯醚具具有优良良的综合合性能，最大的的特点是是在长期期负荷下下，具有有优良的的尺寸稳稳定性和和突出的的电绝缘缘

37、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，并具有有较好的的耐磨性性和抗冲冲击强度度。聚苯苯醚主要要用于代代替不锈锈钢制造造外科医医疗器械械，在机机电工业业中用做做齿轮、鼓风机机叶片、管道、阀门、螺钉和和其他紧紧固件及及连接件件，还用用作电子子和电气气工业中中的零部部件，如如线圈骨骨架、印印刷电路路板等。改性聚聚苯醚广广泛用来来代替青青铜和黄黄铜，制制作各类类机械零零件。聚砜具有有优良的的力学性性能，硬硬度高，耐磨性性好，并并具有较较高的玻玻璃化转转变温度度，可在在15002000温度范范围内长长期使用用，对酸酸、碱、盐稳定定。聚砜砜用于制制作

38、电性性能优良良的电子子器件和和印刷电电路基材材，还可可用于汽汽车中的的特殊零零件的制制造和需需耐温1180的自动动传动装装置。无意间发发现的“塑料王王”塑料可以以代替钢钢铁，但但是，它它能不能能代替不不锈钢呢呢？这是是摆在高高分子化化学家面面前的又又一个艰艰巨的任任务，他他们不但但要合成成出不锈锈钢的代代用品，而且还还要求代代用品比比不锈钢钢更好。因为不不锈钢并并非真正正不锈，它在许许多腐蚀蚀性很强强的介质质中，同同样会被被腐蚀。不锈钢是是在钢铁铁中加入入一定量量的铬、镍、铝铝、钛等等金属炼炼成的，它的表表面上生生成了一一层惰性性的铬、镍等金金属氧化化物的薄薄膜，保保护了钢钢不被腐腐蚀。这这样

39、，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，但对于于非氧化化性的酸酸（如盐盐酸），或者盐盐水和海海水，不不锈钢经经这些酸酸和盐的的长期作作用，也也会被腐腐蚀。实验事故故中的新新发现在比较稳稳定的和和耐腐蚀蚀的化合合物中，含氟的的化合物物可以算算是性能能优良的的，因此此，高分分子化学学家开始始研究含含氟高分分子。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。四氟乙烯烯的沸点点很低，不能在在常温下下保存，普鲁姆姆凯特便便把四氟氟乙烯贮贮存在钢钢瓶里，再把钢钢瓶放在在冷藏

40、箱箱中，箱箱内四周周还放有有干冰（固体二二氧化碳碳）。有一次，普鲁姆姆凯特和和他的助助手雷博博克开始始做实验验，他们们从冷藏藏箱中取取出贮存存四氟乙乙烯的钢钢瓶，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，使它发发生普鲁鲁姆凯特特预先设设想好的的聚合反反应。但但没想到到实验刚刚刚开始始就发生生了故障障，雷博博克发现现并没有有四氟乙乙烯气体体通到反反应器中中，这一一点，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。当时，气压表表上指示示的气体体压力是是零，流流量计上上也没有有指示有有气体流流过。那那么，钢钢瓶中的的四氟乙乙烯气体体

41、都到哪哪里去了了？他们们又仔细细检查了了阀门，哪现完完好无损损。最后后他们只只好把钢钢瓶拿到到磅秤上上去称量量，结果果表明钢钢瓶中的的气体一一点也没没有少。于是他他们把反反应器拆拆开，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，也没有有四氟乙乙烯气体体逸出，这时，普鲁姆姆凯特无无意之中中摇动了了几下钢钢瓶，里里面发出出了响声声，钢瓶瓶里面好好像有什什么东西西。他们们立刻从从钢瓶上上卸下气气压表和和阀门，从钢瓶瓶里倒出出了很多多白色粉粉末。这时，普普鲁姆凯凯特突然然意识到到，四氟氟乙烯气气体已经经在加压压和氧气气存在的的条件下下在钢瓶瓶中发生

42、生了聚合合反应：在反应中中，空气气中的氧氧气起着着引发剂剂（引发发聚合反反应的化化合物）的作用用。经过过鉴定，普鲁姆姆凯特确确证这种种白色粉粉末就是是聚四氟氟乙烯。19445年，美国杜杜邦公司司在工业业规模上上生产聚聚四氟乙乙烯。惊人的稳稳定性氟是化学学性质最最活泼的的单质，可是它它一旦与与碳结合合成四氟氟乙烯以以后，就就变成了了化学性性质特别别稳定的的物质，氟和碳碳之间形形成了很很稳定的的共价键键，不会会轻易地地被外界界的热能能、光能能以及化化学腐蚀蚀破坏。聚四氟乙乙烯的最最大优点点是耐化化学腐蚀蚀，除熔熔融的碱碱金属之之外，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、

43、浓硝酸酸、浓盐盐酸，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，其重量量和性能能也都没没有任何何变化，它几乎乎不溶于于所有的的有机溶溶剂。聚聚四氟乙乙烯不吸吸潮、不不会燃烧烧，对氧氧和紫外外线稳定定，耐候候性特别别好。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。绝妙的用用途用聚四乙乙烯精馏馏塔代替替不锈钢钢精馏塔塔来精馏馏四氯化化硅生产产单晶硅硅，纯度度可提高高1000多倍。其他化化工生产产中的各各种管道道、阀门门和泵，不但要要输送耐耐腐蚀性性的液体体、气体体，有时

44、时温度高高达2000以上，有时却却要低于于1000，有时时还要耐耐高压。如果用用不锈钢钢，耐腐腐蚀性能能不够好好；如果果用玻璃璃和陶瓷瓷，而腐腐蚀性能能虽好，但是容容易破碎碎；如果果用橡胶胶，却不不能在高高温和低低温下使使用，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特的优优点，它它可以在在管道、管件、阀门、泵以及及化工生生产用的的反应釜釜的内部部喷涂一一层致密密的涂层层，同样样能够起起到防腐腐蚀的作作用，但但是聚四四氟乙烯烯的用量量却很少少。聚四氟乙乙烯还大大量用来来制造热热交换器器。金属属热交换换器容易易结垢堵堵塞，与与金属热热交换器器相比，聚四氟氟乙烯具

45、具有突出出的非粘粘性，即即表面光光滑，不不会粘附附其他物物质，因因此聚四四氟乙烯烯热交换换器解决决了结垢垢堵塞的的问题。聚四氟乙乙烯的非非粘性使使它在厨厨房用具具方面获获得了广广泛的应应用。用用它做成成的厨房房用具表表面光洁洁，容易易洗净。有一种种叫做“不粘锅锅”的炊具具，在锅锅的表面面涂上一一层聚四四氟乙烯烯涂层，即使不不用油，也可以以煎鸡蛋蛋，并且且食物不不粘锅的的效果。聚四氟氟乙烯的的非粘性性还可用用于制造造雪橇、滑雪板板等运动动器材，以减少少雪橇与与雪地之之间的摩摩擦力，类似的的用途正正在不断断扩大。五、琳琅琅满目的的化学纤纤维自从人类类进入文文明时代代以后，服装就就成为我我们不可可的

46、生活活用品，它不但但能够起起到保暖暖作用，而且还还是一种种美化生生活的装装饰品。随着人人们生活活水平的的日益提提高，大大家对哀哀料和服服装的要要求越来来越高，对纺织织工业的的发展提提出了更更高的要要求。化学纤维维是什么么？用来生产产纺织品品的原料料中，以以棉、麻麻、丝、毛（羊羊毛）的的历史最最悠久。但是天天然资源源毕竟有有限，棉棉花的产产量约有有50千千克/公公顷，养养蚕吐丝丝也要种种桑树，增产羊羊毛则要要发展畜畜牧业。因此，化学家家开始研研究，利利用价格格更便宜宜、来源源更丰富富的原料料来纺纱纱织布，它们便便是化学学纤维。化学纤维维是用天天然高分分子化合合物或人人工合成成的高分分子化合合物为

47、原原料，经经过制备备纺丝原原液、纺纺丝和后后处理等等工序制制得的具具有纺织织性能的的纤维。化学纤纤维又分分为两大大类：人造纤纤维，以以天然高高分子化化合物（如纤维维素）为为原料制制成的化化学纤维维，如粘粘胶纤维维、醋酯酯纤维。合成纤纤维，以以人工合合成的高高分子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、耐磨、密度小小、弹性性好、不不发霉、不怕虫虫蛀、易易洗快干干等优点点，但其其缺点是是染色性性较差、静电大大、耐光光和耐候候性差、吸水性性差。人造纤维维想要用人人工的方方法制造造纤维，最好是是模仿蜘蜘蛛吐丝丝结网和和蚕吐丝丝的

48、自然然过程，凡是能能够吐丝丝的昆虫虫的体内内都有许许多粘稠稠的液体体，然后后通过昆昆虫的小小口把这这些粘稠稠的液体体吐出来来，遇到到空气后后，粘稠稠的液体体就凝成成了细丝丝。当然然，模仿仿昆虫的的小口制制成喷丝丝的机器器固然很很重要，但是首首要的还还是能够够制出这这种粘稠稠的液体体。第一种人人造丝是是18555年制制成的，奥德马马尔把硝硝酸纤维维素溶解解在乙醚醚和乙醇醇的混合合溶液里里，得到到一种粘粘稠的液液体，通通过毛细细管把这这种溶液液挤出，溶剂在在空气中中挥发后后，就凝凝固成光光亮柔韧韧的细丝丝。第二种人人造丝是是铜氨人人造丝。18557年，施韦策策尔发现现纤维素素（如棉棉花的纤纤维素）

49、很容易易溶解在在铜氨溶溶液里。18990年，弗雷梅梅里和乌乌尔班发发现，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射到到稀硫酸酸中，使使纤维素素凝固成成细丝，并可进进一步纺纺成非常常细、质质地柔软软、强度度很高的的人造丝丝。18844年，墨墨塞尔又又发现，用碱浸浸泡纤维维素，能能得到一一种有丝丝光的碱碱纤维。18992年，克劳斯斯和比万万将碱纤纤维跟二二硫化碳碳反应，纤维便便溶解在在二硫化化碳中，形成纤纤维素磺磺酸钠溶溶液，当当这种溶溶液遇到到酸时，纤维素素磺酸钠

50、钠便被分分解，重重新产生生出纤维维素。但但是，这这时产生生的纤维维素不同同于原来来的粗纤纤维素，它很细细，质地地柔软，很适合合纺丝。由于纤纤维素横横酸钠溶溶液的粘粘度很高高，因此此用这种种溶液生生产出来来的纤维维叫做粘粘胶纤维维。粘胶纤维维可以采采用不适适合纺纱纱的天然然纤维（指与适适合纺纱纱的棉、麻不同同的天然然纤维）为原料料来制造造，例如如木材边边角料、芦苇、棉短绒绒、甘蔗蔗渣、棉棉花杆、小麦秆秆等利用用率不高高的产品品，因此此它的原原料来源源丰富、成本低低。直到到现在，粘胶纤纤维在合合成纤维维林立的的纺织工工业中仍仍占有一一席之地地。粘胶胶纤维除除了生产产服装之之外，还还可以在在轮胎工工

51、业中用用作帘子子线，因因为它具具有高强强度。卡罗瑟斯斯与尼龙龙66人造纤维维只能在在一定程程度上满满足人们们日益增增长的需需要，因因此，化化学家总总希望能能够像用用纯粹人人工合成成的方法法制造酚酚醛树脂脂那样，大规模模地生产产合成纤纤维，这这一理想想是由美美国化学学家卡罗罗瑟斯实实现的。19277年，美美国最大大的化学学公司杜邦邦公司为为了推动动高分子子化学的的基础研研究，聘聘请了大大量的化化学家和和化学工工程师，专门成成立了研研究室，并由卡卡罗瑟斯斯担任负负责人。19300年，卡卡罗瑟斯斯指导他他的助手手希尔用用二元酸酸和二元元醇进行行缩合聚聚合反应应，生成成酯和水水，酯又又能聚合合成长链链

52、的聚酯酯，当时时，希尔尔发现在在烧杯中中生成一一层厚厚厚的浆糊糊状物质质，当他他从烧杯杯中取出出玻璃搅搅拌器时时，搅拌拌器上挂挂了很长长的细丝丝，冷却却后细丝丝很快固固化。更更重要的的是他还还发现，细丝能能像橡胶胶一样拉拉伸，细细丝还具具有弹性性。卡罗罗瑟斯立立即意识识到，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。19377年，卡卡罗瑟斯斯用己二二胺和己己二酸为为原料，通过缩缩合聚反反应，制制得了聚聚酰胺。聚酰胺胺能在熔熔融状态态下拉成成细丝，在室温温下，这这种细丝丝能拉伸伸到原来来长度的的344倍。在在拉伸以以前，聚聚酰胺的的长链分分子是不不规则的的，但在在冷拉伸伸之后，它的分分子链会会沿着纤纤维的轴轴平等排排列，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。卡罗瑟斯斯把这种种聚酰胺胺纤维叫叫做尼龙龙66，其中每每一个66表示己己二胺中中有6个个碳原子子，第二二个6表表示己二二酸中也也有6个个硕原子子。聚酰酰2胺纤纤维的中中国商品品名为锦锦纶。尼龙666是高分分子化学学中的一一项重大大发明，它是世世界上第第一种合合成纤维维。杜邦邦公司为为了开发发这一产产品，投投资27700万万美元，动员2230位位化学家家和化学学工程师