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塑料的共同优点是:
可调性好,可通过各种物理、化学手段来改变它的性能。
质轻,在飞行器等方面有极大优点。
电性能优良,既可作良好的绝缘体,也可制成半导体、导体。
耐一般的酸碱腐蚀。
容易加工成型。
制成品的表面可喷涂、电镀金属。
塑料品种繁多、各有特点,而且不同品种可以通过掺合、共混、共聚、
增强等办法来改善其性能,以满足使用上的不同要求。
(1)普通塑料
最早合成的塑料是酚醛树脂,1907 年,美国化学家贝克兰用苯酚和甲醛
缩合,再添加木粉等填料而制得。酚醛树脂性脆,加入木粉能显著提高机械
强度,加入云母粉能提高电绝缘性能,加入石棉粉能提高耐热性能。它常被
用作电器制品的材料,故又称为电木。其制品不透明,坚硬不怕热水烫,在
火焰中不燃烧,是制造许多日用品的好材料。
1928,人们年用氯乙烯和醋酸乙烯共聚得到了具有一定塑性的聚氯乙烯
塑料。它具有高度耐腐蚀性、绝缘性和一定的机械强度。它在工业上用作耐
腐蚀的设备,如阀门、管件等;在日用品中用作鞋底、皮包、雨衣等。聚氯
乙烯受热软化,受冷变硬,可多次重复利用,是最常见的热塑性塑料之一,
它的产量在早期一直居塑料品种中的首位,直到 1966 年才退居第二位。
1930 年,德国合成了聚苯乙烯。它具有良好的绝缘性,用作电视、雷达
所需的高频绝缘部件。它成型方便,着色鲜艳,适合作漂亮的日用品。
1960 年后,各种塑料中产量跃居首位的是聚烯烃,主要是聚乙烯、聚丙
烯。1953 年,德国化学家齐格勒发明四氯化钛——二乙基铝的催化体系,在
常温常压下就可制得聚乙烯,使生产成本降低 25%左右,催化效率提高几百
倍,生产出的产品的电绝缘性、柔软性和耐腐蚀性及机械强度都很好,因而
得到了广泛利用。1955 年,意大利化学家纳塔改进了齐格勒的催化体系,制
得聚丙烯塑料。它综合性能好,原料丰富,工艺简单,因而发展最快。用它
可制造汽车零件、电视机零件和食品包装袋。齐格勒和纳塔因为对高分子发
展的划时代贡献而获 1963 年度诺贝尔化学奖。
(2)工程塑料
工程塑料大约只占塑料产品的 20%,产量虽不及塑料,但它具有较好的
机械强度,制造容易,耐大气腐蚀,不会锈蚀,能耐一定温度的高温,因而
越来越多地取代传统金属材料。
工程塑料常用的几个品种是:
①聚碳酸脂。它是 60 年代发展起来的透明的热塑性塑料。它的抗冲击韧
性大大优于有机玻璃,透明度为 85%~90%(有机玻璃为 92%),因此大量
用于制造超音速飞机的风档和座舱罩。由于它电绝缘性好,制造工艺简单,
因而大量用于制造电容器,制得的电容器晶莹透明、美观耐用,性能优良。
②尼龙。尼龙是聚酰胺树脂类塑料的统称,属热塑性塑料。常见品种有
尼龙 610、尼龙 6、尼龙 1010、芳香尼龙和浇铸尼龙等。
尼龙具有优良的耐磨性、耐油性,强度较高以及优良的韧性、刚性,抗
蠕变性等。用旧了的尼龙材料还可熔化再生利用。
近年来,各种仪表、电视机、录音机、收音机的零件大量采用尼龙材料。
尼龙塑料还可喷涂和电渡,使零件更加美观耐用。尼龙的使用温度在…60℃~
100℃之间。
③聚甲醛工程塑料。聚甲醛工程塑料具有优良的综合性能,强度超过铝、
锌等金属,润滑和耐磨性可与尼龙媲美,能用多种方法成型,耐有机溶剂,
耐水性好。它被大量用作输油管材料。它还具有独特的回弹能力,可制成塑
料弹簧、减震垫圈。
④ABS 塑料。把苯乙烯和丙烯晴、丁二烯等原料用共聚或混炼的方法加
工,可制得 ABS 树脂,再加工即得 ABS 塑料。它既保持了苯乙烯塑料晶莹透
明的质地,又增加了强度,因而大量用于电子工业。近来人们也用它作汽车
的整体车身和飞机内部的装饰材料。
(3)耐高温塑料
耐高温塑料在整个塑料产品中产量不到 5%,属于尖端产品,是各国竞
相研究的热门课题,预计本世纪末有可能使塑料产品使用温度达到 1000℃。
耐高温塑料主要包括氟塑料、有机硅聚合物、芳香杂环塑料等。
氟塑料指聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯等。聚四氟乙烯被称为“塑料王”,
它耐热耐寒,可在…200℃~250℃的温度范围内使用,绝缘性好,抗腐蚀,它
能耐王水和浓碱腐蚀,并且具有良好的自润滑性能。在机械部门常用作耐磨
材料,在化工上大量用作泵、阀门、管件接头的密封材料。
有机硅聚合物是用硅制成的硅树脂、硅油、硅橡胶等一系列材料的总称,
它在聚合成高分子材料后,分子链节中有硅——氧键,因此它除具有高分子
的塑性、韧性和弹性外,还具备更高的耐热性、刚性和硬度。硅油对可见光
100%通过,可涂在光学镜头上以增加透光率,提高照片清晰度。电动机经硅
树脂处理后,可提高马力,使每台电机节约 40%的硅钢。用有机硅聚合物制
成的人造器官植入人体后不会发生排异现象。
合成橡胶
橡胶是一种天然高分子材料,它是橡胶树的树汁经过处理而得到的一种
材料,人类早在 11 世纪就有了关于橡胶球的记载。橡胶的主要特点是它的拉
伸弹性和压缩弹性,因而在日常生活、工业和国防等领域有重要用途。一辆
汽车要用 200 公斤橡胶,一辆坦克要用 800 公斤橡胶,一艘 3 万吨级军舰要
用 70 吨橡胶。而一棵小橡胶树要 6~8 年才能割胶,一亩良田种橡胶树一年
才能收 20 公斤生胶,天然橡胶远远满足不了需求。于是,人们把目光投入人
工合成橡胶。
1912 年,德国采用二甲基丁二烯为单体首次合成了甲基橡胶。但它成本
高,耐压性能差。30 年代初,美国和苏联研制成功丁钠橡胶,其性能优于甲
基橡胶,但远不如天然橡胶。于是人们加紧丁钠橡胶的改性试验,1937 年研
制出与天然橡胶性能相近的丁苯橡胶,1940 年研制出比天然橡胶性能优越的
氯丁橡胶,50 年代又研制出了顺丁橡胶。目前人们认为最有发展前途的是顺
丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶。
橡胶大体上也分为通用橡胶和特种橡胶两类,但二者之间没有明显界
限。
(1)通用橡胶
通用橡胶主要指用于轮胎制造和民用产品方面的橡胶,产量占合成橡胶
的 50%以上,主要包括丁苯橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶等。
丁苯橡胶是通用橡胶中的老产品,已有 50 多年的历史。它具有较好的耐
磨性、耐老化性和抗氧化能力,比天然橡胶质地均匀,可以任何比例与天然
橡胶混合使用,还可大量加入填充材料。填充 30%~70%的矿物油后,它的
成本降低 20%,寿命提高 20%。它可用于生产各种雨衣、胶鞋、海绵制品等。
顺丁橡胶是发展十分迅速的一个品种,它能掺油或掺大量碳黑。其性能
比天然橡胶好,用它制造的轮胎比用天然橡胶制的耐用 2 倍以上。顺丁橡胶
大量用于生产三角皮带、橡胶弹簧、耐热胶管、鞋底等。
乙丙橡胶 1960 年才问世,其主要原料是石油副产品乙烯、丙烯。它的性
能和天然橡胶相近。耐氧化、耐老化,绝缘性能好,在…68℃~66℃范围内都
可使用,并且颜色浅,大量用于生产电缆和民用产品。
氯丁橡胶可以从电石中制取。电石用石灰石加碳在电炉中熔炼出来,电
石加水生成乙炔,再生成氯丁二烯,再聚合成氯丁橡胶。它具有天然橡胶所
没有的优点,耐腐蚀,耐老化,不易燃,难溶于汽油等有机溶剂,在军事应
用上很有价值。
(2)特种橡胶
作为特殊用途的橡胶性能要求很高,如需耐 200℃以上高温或…120℃以
下低温而性能不变,或者具有高度绝缘、耐辐射、耐真空的特性。这些方面
是大家都关注的焦点。
特种橡胶中产量最大的是丁腈橡胶,它是由丁二烯和丙烯腈在水乳液中
进行共聚而生成。它的特点是耐热性和耐油性好,多用作油箱油管材料,当
充填石棉后可作汽车刹车片。
硅橡胶是一种新产品,它的分子链不是碳原子构成的,而是硅原子和氧
原子交替连接构成分子的骨架。它既耐热又耐寒,在 …100℃~300℃的温度范
围内可长期使用,是飞机和宇航工业不可缺少的原料。它的绝缘性好,广泛
用于生产高�