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摘要:高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料。同时在生活中也得到了广泛的应用,如天然橡胶、棉花、人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等。
关键词:高分子材料 生活应用
中图分类号:TG333.7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)32-297-01
高分子材料是以高分子化合物为基础的材料,高分子材料是由相对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。
一、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、蛋白质、蚕丝、橡胶、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
生活中的高分子材料很多,如蚕丝、棉、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。
(一)塑料
塑料是我们生活中应用最广泛的高分子材料制品。当今,我们的大多数生活日用品都是由塑料制成。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,可以自由改变形体样式。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,它的主要成分是合成樹脂。
塑料主要有以下特性:①大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧;②耐冲击性好;③具有较好的透明性和耐磨耗性;④尺寸稳定性差,容易变形;⑤大多数塑料质轻,化学性稳定,不会锈蚀;⑥绝缘性好,导热性低;⑦一般成型性、着色性好,加工成本低;⑧多数塑料耐低温性差,低温下变脆;⑨容易老化;⑩某些塑料易溶于溶剂。塑料的优点1、塑料制造成本低。2、塑料可以用于制备燃料油和燃料气,这样可以降低原油消耗。3、耐用、防水、质轻。4、容易被塑制成不同形状。5、是良好的绝缘体。6、大部分塑料的抗腐蚀能力强,不与酸、碱反应。塑料的缺点1、塑料容易燃烧,燃烧时产生有毒气体。2、回收利用废弃塑料时,分类十分困难,而且经济上不合算。3、塑料是由石油炼制的产品制成的,石油资源是有限的。
塑料的结构基本有两种类型:第一种是线型结构,具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物;第二种是体型结构,具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。线型结构(包括支链结构)高聚物由于有独立的分子存在,故有弹性、可塑性,在溶剂中能溶解,加热能熔融,硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在,故没有弹性和可塑性,不能溶解和熔融,只能溶胀,硬度和脆性较大。塑料根据加热后的情况又可分为热塑性塑料和热固性塑料。加热后软化,形成高分子熔体的塑料成为热塑性塑料,主要的热塑性塑料有聚乙烯(PE)、尼龙(Nylon)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,俗称有机玻璃)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,PETE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(特富龙,PTFE)、 加热后固化,形成交联的不熔结构的塑料称为热固性塑料:常见的有 聚酰亚胺、环氧树脂、 酚醛塑料、三聚氰氨甲醛树脂等。塑料的加工方法包括注射,挤出,膜压,热压,吹塑等等。
(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。纤维素是自然界中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。
纤维素的结构:纤维素是一种复杂的多糖,分子中含有约几千个单糖单元,即几千个(C6H10O5);相对分子质量从几十万至百万;属于天然有机高分子化合物;纤维素结构与淀粉不同,故性质有差异。
纤维素的性能:纤维素不溶于水和乙醇、乙醚等有机溶剂,能溶于铜氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和铜乙二胺 [NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀,某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区,产生无限溶胀,使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显著变化 ,超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。纤维素与较浓的无机酸起水解作用生成葡萄糖等,与较浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素,与强氧化剂作用生成氧化纤维素。
纤维素的用途:棉麻纤维大量用于纺织工业;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;制造粘胶纤维(NaOH、CS2处理后所得,长纤维称人造丝,短纤维称人造棉);膳食纤维。
(三)橡胶
橡胶又可以分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯。合成橡胶的主要品种有丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等等。合成橡胶制品在我们的生活中也随处可见,如我们所见的汽车轮胎就是由合成橡胶制成的。
(四)涂料
涂料作为极为重要的建筑材料也是我们生活所必需的,其是涂附在工业或日用产品表面起美观或这保护作用的一层高分子材料。常用的工业涂料有环氧树脂,聚氨酯等。
(五)黏合剂
黏和剂是另外一类重要的高分子材料。人类在很久以前就开始使用淀粉,树胶等天然高分子材料做黏合剂。现代黏合剂通过其使用方式可以分为聚合型,如环氧树脂;热融型,如尼龙,聚乙烯;加压型,如天然橡胶;水溶型,如淀粉。其有着广阔的发展空间,在我们的生活中也有着广泛的应用。
结束语
高分子材料在文化领域和人类的生活方式方面也产生了重要的影响。高分子材料从无到有,从少到多,一直发展到今,现已成为我们生活中不可缺少的物质材料。它伴随着我们生活水品的提高,其用途,其性能也在不断随着人们的需求而改变着。在今后它也将继续随着人类文明的发展而不断进步,其带来的环境等一些问题也将被解决。我相信,高分子材料不会被取代,它将永远属于我们生活的必需品,它会随着人类文明的发展而不断发展,与人类生活更加贴切。
关键词:高分子材料 生活应用
中图分类号:TG333.7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)32-297-01
高分子材料是以高分子化合物为基础的材料,高分子材料是由相对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。
一、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、蛋白质、蚕丝、橡胶、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
生活中的高分子材料很多,如蚕丝、棉、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。
(一)塑料
塑料是我们生活中应用最广泛的高分子材料制品。当今,我们的大多数生活日用品都是由塑料制成。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,可以自由改变形体样式。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,它的主要成分是合成樹脂。
塑料主要有以下特性:①大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧;②耐冲击性好;③具有较好的透明性和耐磨耗性;④尺寸稳定性差,容易变形;⑤大多数塑料质轻,化学性稳定,不会锈蚀;⑥绝缘性好,导热性低;⑦一般成型性、着色性好,加工成本低;⑧多数塑料耐低温性差,低温下变脆;⑨容易老化;⑩某些塑料易溶于溶剂。塑料的优点1、塑料制造成本低。2、塑料可以用于制备燃料油和燃料气,这样可以降低原油消耗。3、耐用、防水、质轻。4、容易被塑制成不同形状。5、是良好的绝缘体。6、大部分塑料的抗腐蚀能力强,不与酸、碱反应。塑料的缺点1、塑料容易燃烧,燃烧时产生有毒气体。2、回收利用废弃塑料时,分类十分困难,而且经济上不合算。3、塑料是由石油炼制的产品制成的,石油资源是有限的。
塑料的结构基本有两种类型:第一种是线型结构,具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物;第二种是体型结构,具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。线型结构(包括支链结构)高聚物由于有独立的分子存在,故有弹性、可塑性,在溶剂中能溶解,加热能熔融,硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在,故没有弹性和可塑性,不能溶解和熔融,只能溶胀,硬度和脆性较大。塑料根据加热后的情况又可分为热塑性塑料和热固性塑料。加热后软化,形成高分子熔体的塑料成为热塑性塑料,主要的热塑性塑料有聚乙烯(PE)、尼龙(Nylon)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,俗称有机玻璃)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,PETE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(特富龙,PTFE)、 加热后固化,形成交联的不熔结构的塑料称为热固性塑料:常见的有 聚酰亚胺、环氧树脂、 酚醛塑料、三聚氰氨甲醛树脂等。塑料的加工方法包括注射,挤出,膜压,热压,吹塑等等。
(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。纤维素是自然界中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。
纤维素的结构:纤维素是一种复杂的多糖,分子中含有约几千个单糖单元,即几千个(C6H10O5);相对分子质量从几十万至百万;属于天然有机高分子化合物;纤维素结构与淀粉不同,故性质有差异。
纤维素的性能:纤维素不溶于水和乙醇、乙醚等有机溶剂,能溶于铜氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和铜乙二胺 [NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀,某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区,产生无限溶胀,使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显著变化 ,超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。纤维素与较浓的无机酸起水解作用生成葡萄糖等,与较浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素,与强氧化剂作用生成氧化纤维素。
纤维素的用途:棉麻纤维大量用于纺织工业;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;制造粘胶纤维(NaOH、CS2处理后所得,长纤维称人造丝,短纤维称人造棉);膳食纤维。
(三)橡胶
橡胶又可以分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯。合成橡胶的主要品种有丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等等。合成橡胶制品在我们的生活中也随处可见,如我们所见的汽车轮胎就是由合成橡胶制成的。
(四)涂料
涂料作为极为重要的建筑材料也是我们生活所必需的,其是涂附在工业或日用产品表面起美观或这保护作用的一层高分子材料。常用的工业涂料有环氧树脂,聚氨酯等。
(五)黏合剂
黏和剂是另外一类重要的高分子材料。人类在很久以前就开始使用淀粉,树胶等天然高分子材料做黏合剂。现代黏合剂通过其使用方式可以分为聚合型,如环氧树脂;热融型,如尼龙,聚乙烯;加压型,如天然橡胶;水溶型,如淀粉。其有着广阔的发展空间,在我们的生活中也有着广泛的应用。
结束语
高分子材料在文化领域和人类的生活方式方面也产生了重要的影响。高分子材料从无到有,从少到多,一直发展到今,现已成为我们生活中不可缺少的物质材料。它伴随着我们生活水品的提高,其用途,其性能也在不断随着人们的需求而改变着。在今后它也将继续随着人类文明的发展而不断进步,其带来的环境等一些问题也将被解决。我相信,高分子材料不会被取代,它将永远属于我们生活的必需品,它会随着人类文明的发展而不断发展,与人类生活更加贴切。