合成材料及其發(fā)展(編輯修改稿)
2025-06-09 23:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 等。有機(jī)玻璃的生產(chǎn)方法有三種工藝：⑴澆鑄本體聚合法（此法應(yīng)用最廣）。將甲基丙烯酸甲酯單體和引發(fā)劑（如過(guò)氧化二苯甲酰、偶氮二異丁腈等）以及增塑劑（如苯二甲酸二丁酯等）混合均勻后，先加熱預(yù)聚，制得的漿液澆鑄在一定厚度的無(wú)機(jī)玻璃模型內(nèi)，在風(fēng)速一定的循環(huán)空氣烘房?jī)?nèi)，于40℃左右聚合至膠體狀態(tài)，再于95～110℃下進(jìn)行高溫聚合，最后降低至室溫，脫模后即得有機(jī)玻璃產(chǎn)品。⑵乳液聚合法。甲基丙烯酸甲酯單體在水中進(jìn)行乳液聚合，采用非離子型乳化劑，引發(fā)劑為水溶性的過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨，聚合物可用注射成型和擠出成型加工。此法經(jīng)濟(jì)，工藝簡(jiǎn)單。⑶懸浮聚合法。甲基丙烯酸甲酯單體被分散在水介質(zhì)中，在攪拌下加熱聚合，～，再用注射成型和擠出成型加工。此法可降低成本，節(jié)省大量平板無(wú)機(jī)玻璃做模型。如果在生產(chǎn)有機(jī)玻璃時(shí)加入各種染色劑，就可聚合成彩色有機(jī)玻璃；如果加入熒光劑（如硫化鋅），可聚合成熒光有機(jī)玻璃；如果加入珍珠粉（如堿式碳酸鉛），則可制得珠光有機(jī)玻璃。優(yōu)異性能及應(yīng)用有機(jī)玻璃的特性是：⑴高度透明性。它是目前最優(yōu)的高分子透明材料，透光率達(dá)到92％，比無(wú)機(jī)玻璃還高。太陽(yáng)燈上的燈管是用石英做的，這是因?yàn)槭⒛芡耆高^(guò)紫外線，％，但有機(jī)玻璃卻能透過(guò)73％。⑵機(jī)械強(qiáng)度高。有機(jī)玻璃的式量大約為200萬(wàn)，存在柔軟的大分子鏈段。因此，有機(jī)玻璃的強(qiáng)度比較高，它的抗拉強(qiáng)度可達(dá)600～750千克/厘米2，沖擊強(qiáng)度可達(dá)12～13千克/厘米2，比無(wú)機(jī)玻璃高7～18倍。有機(jī)玻璃的分子鏈本來(lái)是無(wú)規(guī)則排列的，若將它加熱到玻璃化溫度之上，并從兩個(gè)方向或多個(gè)方向拉伸到一定程度，使結(jié)構(gòu)中各個(gè)分子鏈沿拉伸方向排列成有序狀態(tài)，就制成了取向聚甲基丙烯酸甲酯（或稱(chēng)拉伸的丙烯酸酯塑料）。，顯著地改善了韌性，用釘子穿透時(shí)不產(chǎn)生裂紋，被子彈擊穿后不會(huì)破成碎片，可做防彈玻璃。因此，現(xiàn)今的軍用飛機(jī)都用拉伸過(guò)的取向聚甲基丙烯酸甲酯做座艙蓋。⑶重量輕。，同樣大小的材料，其重量只有無(wú)機(jī)玻璃的一半、金屬鋁（屬于輕金屬）的43％。⑷易于加工。有機(jī)玻璃不但能用車(chē)床進(jìn)行切削，鉆床進(jìn)行鉆孔，而且能用丙酮、氯仿等溶劑粘接成各種器具，也能用吹塑、注射、擠出等塑料成型方法制成大至飛機(jī)座艙蓋，小到假牙、牙托等形形式式的制品。有機(jī)玻璃具有以上優(yōu)點(diǎn)，使它的用途也極為廣泛。除了在飛機(jī)上用做座艙蓋、風(fēng)擋、舷窗外，也用于吉普車(chē)風(fēng)擋，大型建筑和住宅的天窗（可以防破碎），電視的屏幕，儀器和設(shè)備的防護(hù)罩，電訊儀表的外殼。光學(xué)鏡片還可用于望遠(yuǎn)鏡和照相機(jī)。有機(jī)玻璃的日用品也是琳瑯滿(mǎn)目的，如用珠光有機(jī)玻璃制成的紐扣，還有各種玩具、燈具也都因?yàn)橛辛瞬噬袡C(jī)玻璃的裝飾作用，使它們?cè)鎏砹颂厣?。有機(jī)玻璃在醫(yī)學(xué)上還有一個(gè)絕妙的用處，就是制造人工角膜。如果人眼的透明角膜長(zhǎng)滿(mǎn)了不透明物質(zhì)，光線就不能進(jìn)入眼內(nèi)，這就是全角膜白斑病引起的失明，這種病無(wú)法用藥物治療。醫(yī)學(xué)家設(shè)想用人工角膜代替長(zhǎng)滿(mǎn)白斑的角膜。所謂人工角膜，就是用一種透明的物質(zhì)做成一個(gè)直徑只幾毫米的鏡柱，然后在人眼的角膜上鉆一個(gè)小孔，把鏡柱固定在角膜上，光線通過(guò)鏡柱進(jìn)入眼內(nèi)，人眼就能重見(jiàn)光明。早在1771年，就有眼科醫(yī)生用光學(xué)玻璃做成鏡柱，植入角膜，但并未成功。后來(lái)用水晶代替光學(xué)玻璃，也只用了半年就失效了。在第二次世界大戰(zhàn)中，有些飛行員的飛機(jī)失事，飛機(jī)上用有機(jī)玻璃做的座艙蓋炸碎時(shí)，他們的眼睛里嵌入了有機(jī)玻璃碎片，雖然許多年以后，這些碎片并未被取出，但也并未進(jìn)一步引起人眼發(fā)生炎癥或其他不良反應(yīng)。這個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明有機(jī)玻璃和人體組織有良好的相容性，同時(shí)它又啟示了眼科醫(yī)生，采用有機(jī)玻璃制造人工角膜，它的透光性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)人體無(wú)毒，容易加工成所需形狀，能與人眼長(zhǎng)期相容?，F(xiàn)在，這種人工角膜已經(jīng)普遍用于臨床。四、鋼鐵的競(jìng)爭(zhēng)者――工程塑料金屬是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)和人類(lèi)生活不可缺少的材料，其中鋼鐵更是一個(gè)國(guó)家發(fā)達(dá)與否的標(biāo)志。制造一輛一需要100多噸鋼鐵，一輛汽車(chē)需要5～10噸鋼鐵，一輛履還式拖拉機(jī)需要10～20噸鋼鐵。盡管鋼鐵和各種金屬材料的產(chǎn)量年年在增長(zhǎng)，但仍然不能充分滿(mǎn)足各方面的需求。擺在人們面前的任務(wù)則是不能單純靠增產(chǎn)鋼鐵和金屬材料來(lái)解決，最好的辦法是大量發(fā)展鋼鐵和金屬的代用品。于是，工程塑料就應(yīng)運(yùn)而得了。塑料代鋼鐵工程塑料指可作為結(jié)構(gòu)材料的塑料，主要產(chǎn)品有聚酰胺（即尼龍）、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、ABS樹(shù)脂、聚酯、聚氨酯、聚砜、聚苯硫醚等。工程塑料的主要特性是：①密度小，一般為鋼鐵的1/4，銅的1/9～1/5，鋁的1/2，這對(duì)全面減輕車(chē)輛和飛行器的重量具有特殊意義；②比強(qiáng)度高；③化學(xué)穩(wěn)定性好，對(duì)酸、堿以及一般有機(jī)溶劑都有良好的耐腐蝕性；④電絕緣性?xún)?yōu)良；⑤耐磨，具有自潤(rùn)滑性，可以降低摩擦力；⑥耐熱必和尺寸穩(wěn)定性高；⑦抗沖擊、抗疲勞性能優(yōu)良。用工程塑料代替鋼鐵和其他金屬的潛力是很大的。例如頒在城市里的縱橫交錯(cuò)的自來(lái)水管和煤氣管，乃至上萬(wàn)米長(zhǎng)的輸油和輸氣管道，各種機(jī)床乃至機(jī)器設(shè)備的零件，小到如門(mén)把手等一類(lèi)五金產(chǎn)品，只要有一部分能被塑料代替，其節(jié)約的效果也會(huì)相當(dāng)顯著。工廠中的噪聲令人煩躁，例如磨床開(kāi)動(dòng)時(shí)的噪聲就很大，它的噪聲主要是由于調(diào)整盍的滾動(dòng)軸承中的鋼球和金屬保持架之間的摩擦和碰撞產(chǎn)生的。如果磨床采用工程塑料做保持架，則塑料具有優(yōu)良的吸震和消聲作用，它與其他物體摩擦和碰撞時(shí)，可將大部分能量吸收，而不會(huì)發(fā)出噪聲。紡織廠織布機(jī)的巨大噪聲是打擊織梭和傳動(dòng)機(jī)械摩擦造成的。如果利用尼龍澆鑄成的齒輪代替金屬齒輪，在傳動(dòng)裝置互相摩擦?xí)r，也會(huì)起減震和消聲作用。許多工廠都需要將產(chǎn)品磨細(xì)，要使用大大小小的球磨機(jī)，機(jī)器中用大量的鋼球?qū)⑽锪夏ゼ?xì)，鋼球和球磨機(jī)的殼體之間的摩擦和碰撞，產(chǎn)生的噪聲，比磨床大很多倍。如果用工程塑料的板材代替球磨機(jī)殼體的鋼板，塑料與我風(fēng) 球之間的摩擦和碰撞聲將會(huì)大大地降低。幾種工程塑料聚碳酸酯是一種透明度可以達(dá)到85％～90％的工程塑料，它也和有機(jī)玻璃一樣，用來(lái)制造超音速飛機(jī)的風(fēng)擋和座艙罩。聚碳酸酯做的薄膜大量用于電子工業(yè)，用來(lái)制造各式電容器。這些電容器具有體積小，絕緣性好的優(yōu)點(diǎn)，而且制造工藝十分簡(jiǎn)單。只要在一定厚度的兩層聚碳酸酯薄膜之間夾上兩片鋁箔，引出接頭，然后緊緊地卷在一起，送進(jìn)烘箱加熱到把鋁稍包封在電容器中，制得的電容器晶瑩透明、美觀耐用，性能優(yōu)良。聚甲醛也是一種重要的工程塑料，它的抗張強(qiáng)度高于黃銅和鋅，聚甲醛經(jīng)過(guò)拉伸處理后，一根直徑為3毫米的細(xì)絲可承受1104牛的拉力，因此其抗張強(qiáng)度都可與鋼材比美。聚甲醛還具有摩擦系數(shù)小、耐磨性好的特點(diǎn)，可以在不用潤(rùn)滑油的情況下進(jìn)行自潤(rùn)滑，還能耐有機(jī)溶劑腐蝕，吸水性也很小。聚甲醛可以用注射、
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