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    高分子材料与现实生活

    作者:admin 更新时间:2019年03月21日 16:33:11

      摘要:高分子材料是现代生活中应用极为广泛同时也是不可缺少的材料。本文通过介绍常用的日常生活用品,说明其材料来源与制备过程,简明讲述高分子材料在生活中的应用。


      关键字:高分子材料;材料应用;生活应用


      引言:


      材料是科学与工业技术发展的基础。一?#20013;?#26448;料的出现,能为社会文明带来巨大的变化,给新技术的发展带来划时代的突破。材料已当之无愧的成为当代科学技术的三大支柱之一。高分子材料科学已经和金属材料、无机非金属材料并驾齐驱,在国际上被列为一级学科。高分子材料的功能很多,而且应用十分广泛。


      一、高分子材料的定义及特性


      1.高分子材料是以高分子化合物为基础的材料,高分子材料是?#19978;?#23545;分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料,由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。


      2.高分子材料的结构特性


      高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态,所以链结构又可分为近程和远程结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构,包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况,统称为三级结构。


      3.高分子材料按来源分类


      高分子材料按来源分,可分为天然高分子材料、半合成高分子材料(改性天然高分子材料)和合成高分子材料。天然高分子材料包括纤维素、蛋?#23383;省⒉纤俊?#27233;胶、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物为基础的,如各种塑料,合成橡胶,合成纤维、涂料与粘接剂等。


      二、生活中的高分子材料的应用


      生活中的高分子材料很多,如?#32420;俊?#26825;、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。其中塑料产量最大,主要用于包装材料、结构材料、建筑材料以及交通运输材料;橡胶的主要用途为制造轮胎;纤维的主要用途为?#20262;?#29992;料。此外结构高分子还包括工程塑料、耐高温高分子以及液晶高分子等。


      (一)、塑料


      塑料是一种合成高分子材料,又可称为高分子或巨分子,也是一般所俗称的塑料或树脂,是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等?#20998;鄭?#22240;为产量大、用途广、价格低,被称为“通用塑料?#20445;?#20027;要用于日常生活用品、包装材料和一般零件。它的主要成分是合成树脂。


      1.塑料的优点:


      a)?#23376;?#21152;工、?#23376;?#21046;造、?#23376;?#25104;型。b)可根据需要随意着色,或制成透明制品。c)可制做轻质高强度的产品。d)不生锈、不易腐?#30784;)不易传?#21462;?#20445;温性能好。f)既能制做导电部件,又能制作绝缘产品。塑料本身是很好的绝缘物质,目前可以说g)减震、消音性能优良,透光性好。h)产?#20998;?#36896;成本低。


      2.塑料的缺点


      a)回收利用废弃塑料时,分类十分困难,而且经济上也不合算。


      b)塑料容易燃烧,燃烧时产生有毒气体。


      c)塑料是由石油炼制的产?#20998;?#25104;的,石油资源是有限的。


      d)?#36884;?#24615;差,易老化。


      3.塑料的应用。


      塑料制品在生活中的应用十分广泛。塑料应用按使用目的分有通用塑料、工程塑料、加纤塑料、合金塑料、降解塑料、纳米塑料、功能塑料等。例如透明塑料制成整体薄板车顶。薄板车顶的新概念基于透明灵活的聚碳酸酯或硅树脂材料,可以被永久性地塑造成单个的聚碳酸酯薄板,也可作为可折叠铰链和封条。拜耳材料科技研发的原型总共配备了四个灵活的薄板部件,形成了?#32435;取?#39030;窗?#20445;可?#31383;都可单?#26469;?#24320;和关闭。导轨用于连接薄板部件,形成一个牢固、透明的聚碳酸酯车顶外壳。一个同样透明的管子沿车顶结构中央纵向放置,在“顶窗”打开后用来调节折叠薄板。这样可以形成三维立体结构,组件比?#25945;?#30340;薄板更加牢固。同时也大大降低?#35828;?#20010;组件的数量。


      (二)、纤维素


      纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物,占植物界碳含量的50%以上。纤维素是存在量最大的一类有机化合物。它是植物骨架和细胞的主要成分。在棉花、亚麻和一般的木材中,含量都很高。


      纤维素的用途:棉麻纤维大量用于纺织;木材、稻草、麦秸、蔗渣等用于造纸;制造硝酸纤维:火棉(含N量较高,制无烟火药)、胶棉(含N量较低,制赛璐珞和油漆);制造醋酸纤维:不易着火,用于制胶片;制造粘?#21512;?#32500;(NaOH、CS2处理后所得,长纤维称人造丝,短纤维称人造棉);膳?#35802;?#32500;:第七种营养成分,有利于消化。


      (三)、建筑涂料


      建筑涂料是一?#32959;?#20379;建筑工程装饰用的涂料,它在涂料产品结构中是产量最大的一类?#20998;幀?#24314;筑涂料是以各种合成树脂为主要成膜物,添加颜料、填料、各种助剂调配而成。具有保护作用、装饰作用或特殊作用。


      下面简要介绍几种涂料。


      1.丙烯酸树脂


      丙烯酸树脂是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体在引发剂的作用下,通过加聚反应生成的聚丙烯酸树脂及与其他烯类单体如苯乙烯、乙酸乙烯等共聚生成的共聚物树脂。


      日前,在整个涂料工业中,乙烯类单体(尤其是丙烯酸酯单体)合成的树脂涂料比例不断增大。究其原因,首先是这类产品的原料是石油化工产品,资源丰富,价格低廉。其次是聚丙烯酸酪树脂及其共聚物树脂具有极好的耐光、耐候性,在户外紫外光照射下不易分解或变黄,能长久保持原有的光泽和色泽;耐热性好,在170℃下不分解,不变色,甚至在230℃左?#19968;?#26356;高温度?#27695;?#19981;变色;树脂色泽?#24120;?#36879;明;有很好的耐酸、碱、盐、油脂、洗涤剂等化学品的拈污及腐蚀性能;极好的柔韧性和最低的颜料反应性。聚丙烯酸酿树脂及其共聚物树脂与混凝土具有很好的附着性能,涂装后,具有预防混凝?#21015;?#33021;降低,在一定程度上能增强建筑物的防水性能,因此而成为目前建筑外用涂料及高级内用涂料的最重要的基料之一。


      2.聚氨基甲酸酯树脂


      在分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子化合物称为聚氨基甲酸酯树脂,简称聚氨酪。它由异氰酸酯单体和含活?#20204;?#30340;化合物“逐步聚合”而成。


      由于聚氨酯分子结构中存在大量的极性键合,以及分子间稳定的氢键,因此使聚氨酯涂料具?#34892;?#22810;优异的性能,尤其是物理机械性能好,涂膜坚硬、柔韧、光亮、丰满、耐磨、附着力强,优良的耐高、低温性能,耐腐蚀性优异,良好的电性能,施工不受季节限制,与多种合成树脂混湾性优良,可制备各?#20013;?#33021;不同的涂料产品等。因?#21496;?#27688;酯涂料用途非常广泛,目前各产业部门都有其应用领域。聚氨酯涂料的不足之处主要体现在价格高和毒?#28304;蟆?#24322;氰酸酷单体毒性较大,在涂料制备、施工应用时必须注意加强劳动保护,以防止中毒。


      综上所述,高分子材料业已和我们的生活息息相关。从人类进入天然高分子化学改性阶段出现半合成高分子材料起,到1907年出现合成高分子?#23588;?#26641;脂,标志着人类开始应用合成高分子材料,再到现代其与金属材料、无机非金属材料同成为科学技术、经济建设中的重要材料,高分子材料必将在各个领域大放光彩,并越来?#25509;?#26377;更重要的作用。


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