人類初次運(yùn)用塑性資料是在幾千年前,那些都是自然生成的塑料。比方樹木產(chǎn)生的樹膠類——琥珀,被古埃及和其他文化古國用來制造珠寶;動(dòng)物犄角被用來制造飲水容器和簡單工具。
當(dāng)然,往常人們已具有的塑料種類繁多。有些仍是取自于自然資料,但大多數(shù)完整是由原油提取的化學(xué)物制成的,還有一小局部來自于
塑料的構(gòu)造
氣態(tài)乙烯是從原油中取得的化學(xué)物之一,用它能夠制造大家都熟習(xí)的塑料——聚乙烯。
右上圖是乙烯分子的模型。乙烯氣體就是由幾百萬個(gè)這樣的無規(guī)則自在運(yùn)動(dòng)的分子組成的,它們彼此間沒有多大的吸收力。
A像氣態(tài)乙烯那樣,以單個(gè)小分子存在的方式被稱做單體,銜接分子的過程被稱做聚合,聚合的產(chǎn)品如聚乙烯被稱做聚合物,聚合物為固態(tài)。塑料就是一種聚合物。
例如,聚乙烯是經(jīng)過“約束”自在彷徨的乙烯分子集結(jié)起來構(gòu)成的長鏈狀的聚乙烯分子(左下圖)而制成的,這種“約束”工作是由被稱為催化劑或引發(fā)劑的化學(xué)物質(zhì)完成的。
塑料的性質(zhì)
塑料可分為許多不同的品種,但主要可分為兩品種型:熱塑性塑料和熱固性塑料。
熱塑性塑料+聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等都屬于熱塑性塑料。它們加熱時(shí)變軟,能夠塑形,冷卻時(shí)又變硬。由于加熱時(shí),分子得到能量,挪動(dòng)分開,使分子間的作用力變?nèi)酰肿幽軌蜃栽诘鼗瑒?dòng),在壓力下構(gòu)成新的外形。冷卻后分子間的作用力又恢復(fù)強(qiáng)大,從而使塑料變硬。這種軟化和硬化的過程能夠一次次地反復(fù)。
高密度聚乙烯是以直鏈方式使分子密集在一同的一種高密度資料。由于這些直鏈靠得很近,它們彼此結(jié)實(shí)地吸收,短少可挪動(dòng)的自在度,結(jié)果就產(chǎn)生了剛性、強(qiáng)度很大的塑料,它的韌性也很大。在相當(dāng)高的溫度(120~130℃)下才干軟化,并能抗化學(xué)腐蝕。高密度聚乙烯能夠制造大量的生活用品,如塑料水桶、管道零件等。
低密度聚乙烯是經(jīng)過在分子鏈上產(chǎn)生分叉的過程制成的。這些分叉避免了分子鏈的集結(jié),結(jié)果使它們彼此間的吸收不再結(jié)實(shí),產(chǎn)生的聚合物比高密度聚乙烯弱、軟,可塑性更大。不需求多大的力氣就能夠使分子鏈分開,所以該聚合物在較低的溫度(大約85℃)下就能軟化。它能夠是透明的,也能夠是不透明的。它是十分好的電絕緣體。低密度聚乙烯在我們的生活中有更多的用處,如塑料袋、雨衣、電纜絕緣層、水杯、洗衣盆、兒童玩具等。
聚丙烯與聚乙烯屬于塑料的同一家族,但是它比高密度聚乙烯更韌、更剛,更抗加熱,大約在150℃時(shí)軟化。聚丙烯在熱塑性塑料中密度最小,還具有很高的撞擊強(qiáng)度。它的另一個(gè)極有價(jià)值的特性是能彎折上千次而不時(shí)裂。聚丙烯能夠用來做成折疊椅、平安頭盔、餐具、玩具車等。
聚氯乙烯即PVC。PVC能夠有不同的性質(zhì),用來制造排水系統(tǒng)的PVC資料比擬剛性、不易磨損。假如在PVC中參加可塑劑,就能夠得到柔軟、富彈性的資料??伤軇┑姆肿舆h(yuǎn)小于聚合物的分子,它們的作用是拆開聚合物的鏈,使彼此的吸收力減小,結(jié)果使聚合物變得愈加柔韌。這種軟質(zhì)的PVC適用于電纜的絕緣介質(zhì)以及某些防雨物品的制造。含有更高可塑劑成分的PVC在人造革的消費(fèi)中用來作為織物的涂層,人造革這種柔韌的資料能夠用來制造一些汽車的座套、家具及手提包等。
丙烯酸樹脂就是大家熟知的有機(jī)玻璃。它能夠像玻璃一樣透明,也能夠不透明,能夠用顏料上色。它相當(dāng)耐磨,并且不會粉碎,但可能決裂或產(chǎn)生劃痕。在加熱到165~175℃時(shí)能夠成型、彎曲和改變。在冰冷狀態(tài)下,有機(jī)玻璃是很脆的。有機(jī)玻璃能夠用來消費(fèi)熒光燈管罩、汽車燈罩、眼鏡片、手表玻璃殼,也能夠做成浴缸和臉盆等。
尼龍也是一種聚乙烯。最為人熟知的是尼龍纖維,它被普遍用于織物的消費(fèi),例如地毯和毛刷。尼龍是一種相當(dāng)硬的資料,十分耐磨,具有很高的防腐蝕性能。固態(tài)尼龍多用于工程,它特別合適制造快速運(yùn)動(dòng)的部件,如齒輪和軸承。它具有很高的熔點(diǎn),相當(dāng)經(jīng)久耐用。
常見的聚苯乙烯是水晶般透明的固體,多被用來制造燈具、玩具和餐具。還有一種呈海綿狀的聚苯乙烯,被稱為發(fā)泡聚苯乙烯的泡沫塑料,它在消費(fèi)過程中會產(chǎn)生一種氣體,這些氣體被封包在其蜂狀構(gòu)造中,使資料具有良好的絕熱性能。聚苯乙烯是一種低密度資料,并由于它的多孔性能能夠十分好地接受沖擊,常被作為隔離資料用于建筑業(yè),還被普遍用于包裝。
熱固性塑料+它的性質(zhì)與熱塑性塑料有很大不同。在第一次加熱時(shí),聚合物軟化,在壓力下可停止塑形。但是加熱會惹起聚合物發(fā)作化學(xué)反響,使分子永世性地鎖定在一同。這種反響被稱做交聯(lián)反響,之后再也不能經(jīng)過加熱來軟化了,熱固性塑料是一種很好的絕熱資料。
酚醛又稱電木,是第一種用化學(xué)辦法人工制造的熱固性塑料,又硬又脆,帶有自然的黑亮色,是一種很好的絕熱絕緣資料。
尿素甲醛是一種無色的聚合物,能夠用顏料停止人工上色來制造各種顏色的物品。它的絕熱和電絕緣性能都很好。密胺與尿素甲醛具有類似性質(zhì),被用于制造高質(zhì)量的餐具、廚具和灶臺等。
聚酯樹脂是在室溫下就能聚合的熱固性資料。樹脂在運(yùn)用前需與硬化劑一同混合。在原始狀態(tài)下,這種塑料很硬也很脆,為了增加它的強(qiáng)度和聚合性能,常用玻璃纖維對它停止強(qiáng)化從而制成玻璃鋼。聚酯樹脂能夠制造成汽車車體、泳池、皮劃艇、房頂?shù)取?br />