高分子材料與現(xiàn)代生活

1、高分子材料與現(xiàn)代生活高分子材料與現(xiàn)代生活2010-11-08 23：23姓名妖聶日期2010.7.21論文摘要：一般將高分子材料按特性分為五類，即橡膠、纖維、塑料、膠粘劑、涂料。本文概括性的介紹了高分子材料并通過按特性分的五類材料的用途介紹而對高分子材料在生活中的廣泛應(yīng)用進(jìn)以闡述。關(guān)鍵詞：高分子材料橡膠纖維塑料黏合劑涂料高分子是生命存在的形式，所有的生命體都可以看作是高分子的集合。高分子材料(macromolecular material)是以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料，由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成。其按來源分為天然、半合成(改性天然高分子材料)和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和進(jìn)化的基

2、礎(chǔ)，我們接觸的很多天然材料通常是高分子材料組成的，如天然橡膠、棉花、人體器官等。人類社會(huì)一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產(chǎn)資料，并掌握了其加工技術(shù)。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等。19世紀(jì)30年代末期，進(jìn)入天然高分子化學(xué)改性階段，出現(xiàn)半合成高分子材料。1907年出現(xiàn)合成高分子酚醛樹脂，標(biāo)志著人類應(yīng)用合成高分子材料的開始?，F(xiàn)代，高分子材料已與金屬材料、無機(jī)非金屬材料相同，成為科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要材料；高分子材料按用途又分為普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力學(xué)性能、絕緣性能和熱性能外，還具有物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)換、傳遞和儲(chǔ)存等特殊功

3、能。已實(shí)用的有高分子信息轉(zhuǎn)換材料、高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料、高分子形狀記憶材料和醫(yī)用、藥用高分子材料等。以上兩種分類只在此做以系統(tǒng)性的說明，本文著重以高分子材料的特性分類入手對其用途進(jìn)行闡述。一般將高分子材料按特性分為五類，即橡膠、纖維、塑料、膠粘劑、涂料。橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。其分子鏈間次價(jià)力小，分子鏈柔性好，在外力作用下可產(chǎn)生較大形變，除去外力后能迅速恢復(fù)原狀，有天然橡膠和合成橡膠兩種。天然橡膠的主要成分是聚異戊二烯；合成橡膠的主要品種有丁基橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、丙烯酸酯橡膠、聚氨酯橡膠、硅橡膠、氟橡膠等等。天然橡膠因其具有很強(qiáng)的彈性和良

4、好的絕緣性、可塑性、隔水隔氣、抗拉和耐磨等特點(diǎn)，廣泛地運(yùn)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通、運(yùn)輸、機(jī)械制造、醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域和日常生活等方面，如交通運(yùn)輸上用的各種輪胎；工業(yè)上用的運(yùn)輸帶、傳動(dòng)帶、各種密封圈；醫(yī)用的手套、輸血管；日常生活中所用的膠鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡膠為主要原料制造的，國防上使用的飛機(jī)、大炮、坦克，甚至尖端科技領(lǐng)域里的火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等都需要大量的橡膠零部件，目前，世界上部分或完全用天然橡膠制成的物品已達(dá)7萬種以上，其中輪胎的用量要占天然橡膠使用量的一半以上。相比于天然橡膠，合成橡膠中有少數(shù)品種的性能與其相似，大多數(shù)與天然橡膠不同，但兩者都是高彈性的高分子材料，一般均

5、需經(jīng)過硫化和加工之后，才具有實(shí)用性和使用價(jià)值。合成橡膠在20世紀(jì)初開始生產(chǎn)，從40年代起得到了迅速的發(fā)展。合成橡膠一般在性能上不如天然橡膠全面，但它具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或低溫等性能，因而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國防、交通及日常生活中。拿丁基橡膠來說，其用于制作各種輪胎的內(nèi)胎、無內(nèi)胎輪胎的氣密層、各種密封墊圈，在化學(xué)工業(yè)中作盛放腐蝕性液體容器的襯里、管道和輸送帶，農(nóng)業(yè)上用作防水材料。再如合成橡膠中的佼佼者-硅橡膠，它具有良好的電絕緣性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化學(xué)穩(wěn)定性，且無味無毒，不怕高溫、嚴(yán)寒，因此在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中廣泛發(fā)揮了重要作用，如制造的硅橡膠防噪音耳塞、硅橡膠胎

6、頭器吸引器、硅橡膠人造血管、硅橡膠鼓膜修補(bǔ)片，此外還有硅橡膠人造氣管、人造肺、人造骨、硅橡膠十二指腸管等，功效都十分理想。另一種廣泛應(yīng)用的高分子材料便是纖維。纖維分為天然纖纖維和化學(xué)纖維。前者指蠶絲、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子為原料，經(jīng)過紡絲和后處理制得。纖維的次價(jià)力大、形變能力小、模量高，一般為結(jié)晶聚合物。纖維在各行各業(yè)中可算得上是"熱門人物"，其最早用于紡織業(yè)中，日常生活中的衣物用品大多采用纖維做材料不僅穿得舒服,且御寒防曬。而如今纖維更大的作用早已不僅停留在日常穿著，它在軍事、醫(yī)用、環(huán)保等領(lǐng)域也已有舉足輕重的作用。如碳納米管可用作電磁波吸收材料，用于

7、制作隱形材料、電磁屏蔽材料、電磁波輻射污染防護(hù)材料和吸波材料，由于其物質(zhì)的可降解性，在醫(yī)用上，聚乳酸或者脫乙酰甲殼素纖維制成的外科縫合線，在傷口愈合后自動(dòng)降解并吸收，直接避免手術(shù)后的拆線；在環(huán)保上，聚乳酸作為可完全生物降解性塑料，越來越受到人們重視。在建筑領(lǐng)域上，防滲防裂纖維可以增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和防滲性能，纖維技術(shù)與混凝土技術(shù)相結(jié)合，可研制出能改善混凝土性能，提高土建工程質(zhì)量的鋼纖維以及合成纖維，前者對于大壩、機(jī)場、高速公路等工程可起到防裂、抗?jié)B、抗沖擊和抗折性能，后者可以起到預(yù)防混凝土早期開裂，在混凝土材料制造初期起到表面保護(hù)。另外，隨著生物科技的發(fā)展，一些纖維的特性可以派上用場，如類似肌肉

8、的纖維可制成"人工肌肉"、"人體器官"等，是人體組織良好的替代材料。當(dāng)代生活中，有一種高分子材料更是占據(jù)了材料的半壁江山，那就是塑料。塑料是以合成樹脂或化學(xué)改性的天然高分子為主要成分，再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。其分子間次價(jià)力、模量和形變量等介于橡膠和纖維之間。通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料；按用途又分為通用塑料和工程塑料。塑料的應(yīng)用在生活中隨處可見，小到塑料袋、各種機(jī)械器具，大到工程、航空，毫不夸張的說，塑料已經(jīng)成為世界的一部分。拋開其他用途，這里對其最新的應(yīng)用做以介紹：透明塑料制成整體薄板車頂。薄板車頂?shù)男赂拍罨谕该黛`活的聚

9、碳酸酯或硅樹脂材料，可以被永久性地塑造成單個(gè)的聚碳酸酯薄板，也可作為可折疊鉸鏈和封條。拜耳材料科技研發(fā)的原型總共配備了四個(gè)靈活的薄板部件，形成了四扇"頂窗"，每扇窗都可單獨(dú)打開和關(guān)閉。導(dǎo)軌用于連接薄板部件，形成一個(gè)牢固、透明的聚碳酸酯車頂外殼。一個(gè)同樣透明的管子沿車頂結(jié)構(gòu)中央縱向放置，在"頂窗"打開后用來調(diào)節(jié)折疊薄板。這樣可以形成三維立體結(jié)構(gòu)，組件比平坦的薄板更加牢固。同時(shí)也大大降低了單個(gè)組件的數(shù)量。用塑料制造車頂為設(shè)計(jì)者提供了更大的設(shè)計(jì)空間。他們可以創(chuàng)造三維幾何形狀，將玻璃液化合物推至最高限值。膠粘劑是以合成天然高分子化合物為主體制成的膠粘材料。分為天

10、然和合成膠粘劑兩種。應(yīng)用較多的是合成膠粘劑。膠粘劑的產(chǎn)生很好的解決了聚合物與非金屬或金屬之間，金屬與金屬和金屬與非金屬之間的膠接，尤其對現(xiàn)在工業(yè)、工程做出了巨大的貢獻(xiàn)。小到家用三秒膠、波紋板、紙袋、標(biāo)簽、膠帶、郵票，大到建筑用膠，工業(yè)用膠，甚至在飛機(jī)機(jī)翼或尾翼和機(jī)身的粘接中也不乏膠粘劑的身影。與傳統(tǒng)的編織織布法、金屬的焊接法以及鉚接、螺栓或釘接等機(jī)械聯(lián)結(jié)法相比，膠粘劑粘接法更快、更經(jīng)濟(jì)，并能將不同材料結(jié)合在一起，而且當(dāng)粘接兩種金屬時(shí)，膠粘劑能隔開它們以防腐蝕，同時(shí)又可降低裝配體的疲勞破壞，并比機(jī)械聯(lián)結(jié)更輕更強(qiáng)，因此膠粘劑在生活中的應(yīng)用也有了漸漸取代傳統(tǒng)聯(lián)接法德趨勢。自從有了文明，便有了裝飾，而裝飾則必然離不開涂料了。涂料是以聚合物為主要成膜物質(zhì)，添加溶劑和各種添加劑制得。根據(jù)成膜物質(zhì)不同，分為油脂涂料、天然樹脂涂料和合成樹脂涂料。習(xí)慣上我們也稱這幾種涂料為油漆，其是裝修中的一道必需的菜式。不管是高級裝修，或者普通裝修，都會(huì)和油漆多多少少扯上關(guān)系，因此和我們的生活也息息相關(guān)。涂料對于被施用的對象來說，它的第一個(gè)用途是保護(hù)表面，第二個(gè)用途是修飾作用。就以木制品來說，由于木制品表面屬多孔結(jié)構(gòu)，不耐臟污。同時(shí)木制品的表面多節(jié)眼，不夠美觀，而涂料就能同時(shí)解決這方面的問題。如今涂料的應(yīng)用也早已突破傳統(tǒng)，延伸到航空航天，軍事等更寬的領(lǐng)域，如軍事設(shè)備所