合成材料
人類已經合成了成千上萬種自然界從未有過的物質,有機高分子合成材料的生產已經成為20世紀以來發展最快的部門之一。高分子合成材料的發展已經超過鋼鐵、水泥和木材這傳統的三大基本材料。今天的高分子材料,已經包括塑膠、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和塗料等許多種類,其巾塑膠、合成橡膠和合成纖維被稱為現代三大高分子材料。它們質地輕巧、原料豐富、加工方便、性能良好、用途廣泛,因而發展速度大大越過了傳統的三大基本材料。
工程塑膠的開發利用
目前,主要的工程塑膠製品已有10多種,其中聚酸胺、聚甲醛、聚磷酸酯、改性聚苯酸和熱塑性聚酯被稱為五大工程塑膠.它們的產量較大.價格一般為傳統通用塑膠的2—6倍.而聚摧硫酸等特種工程塑膠的價格為通用塑膠的5一10倍。以塑膠代替鋼鐵、木材、水泥三大傳統基本材料,可以節省大量能源、人力和物力。
合成橡膠的開發利用
由於生產合成橡膠的原料豐富,其良好的性能又可以滿足當代科技發展對材料提出的某些特殊要求,所以合成橡膠出現幾十年來,品種已很豐富,一般可將其分為通用合成橡膠和特種合成橡膠兩類。通用合成橡膠性能與天然橡膠相似,用於製造一般的橡膠製品,如各種輪胎、傳動帶、膠管等工業用品和雨衣、膠鞋等生活用品。特種合成橡膠具有耐高溫、耐低溫耐酸鹼等優點,多用於特殊環境和高科技領域,如航空、航天、軍事等方面。
合成纖維的開發利用
合成纖維的品種有幾十種,但最常見的是六大種:聚酸胺纖維(商品名尼龍)、聚胺纖維(商品名滌綸)、聚乙烯纖維(商品名腈綸)、聚丙烯纖維(商品名丙綸)、聚乙烯酸纖維(商品名維綸)、聚氯乙烯纖維(商品名氨綸)。
高分子合成材料具有質量小、絕緣性能好等特點,所以發展很快,但又都有先天不足,即它們都在不同程度上對氧、熱和光有敏感性。但是,隨著高技術的迅速發展,高分子合成材料的大軍必將在經濟生活中扮演舉足輕重的角色。
發展歷史
高分子合成材料是分子量很大的人工合成材料,塑膠、合成橡膠、合成纖維是最主要的高分子合成材料。1869年,美國化學家海厄特(JohnWesleyHyatt,1837-1920)通過天然的纖維素加工獲得了“賽璐珞”,這是人類發明的第一種合成塑膠。三年後,第一個生產賽璐珞的工廠在美國建成投產,標誌著塑膠工業的開始。1907年美國化學家貝克蘭(LeoHendrikBaekeland,1863-1944)完全由人工合成出了高分子酚醛樹脂,拉開了人類套用合成高分子材料的序幕。
1915年,為了擺脫對天然橡膠的依賴,德國用二甲基丁二烯製造合成橡膠,在世界上首先實現了合成橡膠的工業化產生。
自1929年開始,美國科學家卡羅瑟斯(WallaceHumeCarothers,1896-1937)研究了一系列的縮合反應,驗證並發展了大分子理論,促成了尼龍-66的問世。隨後,聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、脲醛樹脂、聚硫橡膠、氯丁橡膠……形形色色合成高分子材料相繼問世,迎來了現代高分子化學的蓬勃發展。
1953年,德國化學家齊格勒(KarlWaldemarZiegler,1898-1973)和義大利化學家納塔(GiulioNatta,1903-1979)發明了適用於常壓催化乙烯聚合的齊格勒-納塔催化劑。這種催化劑不僅套用於塑膠合成,而且在合成橡膠等其它有機合成中都有廣泛用途。
更重要的是,它能使乙烯在常溫常壓下進行聚合,工藝簡單、生產成本低,並帶動了其它與不同金屬配合的配伍聚合催化劑的開發,加速了高分子合成材料工業的發展。近年來,合成高分子化學向結構更精細、性能更高級的方向發展。如超高模量、超高強度、難燃性、耐高溫性、耐油性等材料;生物醫學材料;半導體或超導體材料;低溫柔性材料以及具有多功能性的材料。