书城科普人类发明之谜
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第50章 新型材料——塑料

塑料作为一种新材料,已广泛应用于国民经济各部门,也广泛应用于家庭。追溯它的历史,却还不到100年。目前在品种众多的塑料中,已经成熟的有聚乙烯、聚丙烯塑料,有聚氯乙烯、聚苯乙烯塑料,有尼龙、有机玻璃,还有聚脂、酚醛塑料等。其中,酚醛塑料是世上诞生最早的。

以酚类化合物与醛类化合物聚合而成的树脂,统称酚醛树脂。以酚醛树脂为基础加工的塑料叫酚醛塑料,俗称电木。到1906年,比利时贝克兰通过多年研究,解决了酚醛树脂的理论和生产中的问题,包括制造工艺,从此开辟了塑料新时代。实际上,当有机化学刚刚兴起时,拜耳就首先发现苯酚和甲醛在酸性条件下,可以缩合聚合得到一种无定形的树脂状产物。这就是人类历史上第一个合成树脂。

今天人们提到塑料的发展历史,都会想到贝克兰的贡献,想到他当年指出的“酚醛树脂是否是热塑性的,决定于苯酚和甲醛的用量比,决定于采用什么做填料,以及变定剂的用量多少”。

在塑料的实际生产过程中,“助剂”是不可缺少的重要材料。助剂可改进成品的质量,确定产品的性能,扩大产品应用范围;或节约原材料,改善加工性能,提高加工效率;或加速反应进程,提高产品得率。助剂在塑料工业生产中的极其重要的作用,贝克兰此时都已提到。

又例如填料(填充剂),加入不同填料,得到的效果就不一样。人们为了提高产品抗冲击的强度,就选用玻璃纤维作填料;为使制品电性能得到改善,选用高电阻陶土作填料;为提高制品的抗燃性能,选用氧化锑作填料;为提高制品耐磨性,选用石墨作填料。人们通过选用和加入合适的填料,取得了改进制品性能和降低产品成本的主动权。

又如变定剂,它又称硬化剂或固化剂,广泛用于热固性塑料中。人们发现在塑料加工过程中,通过加适量的变定剂后,就能通过与低分子量树脂起化学反应,促使树脂分子量加大,使其由线型长链分子通过化学交链,逐步变成三维空间或者网状的体型高分子量结构,从而加快固化速度。

上面提到的最早的酚醛塑料,在加工过程中所用的填料是木粉,由于它具有良好的电器绝缘性,所以称为电木。酚醛塑料不仅广泛用于电气工业,而且改用玻璃布为填料做成酚醛层压塑料,就能用它来做成齿轮等机器零件。这种齿轮的特点,在转动过程中不会发出声响;若利用酚醛树脂做成蜂窝塑料,人们就以它具有质轻、强度高的特点,广泛应用于航空和民用建材工业上;在酚醛树脂中加入石棉粉作填料,做成的塑料制品,耐腐蚀性大大提高,成为制作化工设备衬里、管道、阀门及零部件理想材料。以酚醛树脂为基础的改性塑料,由于耐高温,就成了火箭、导弹整流罩及引擎喷管衬里理想的耐高温材料。

总之,像酚醛塑料这种1910年就正式投入工业生产,至今已有90多年历史,世上诞生最早的塑料,由于它原料丰富,合成工艺简单,价格低廉,绝缘性、耐酸性突出,所以至今仍占有一定位置。塑料作为一种材料工业,几十年来一直得到人们的重视,得到非常迅速的发展和应用,完全是由它具有优异性质所决定的。那么多不同品种的塑料可以说是各有各的特点。而且各类品种它们都可以通过不同的成型,采用不同的添加剂和不同的加工方法,制得不同性能的塑料制品。可以制得硬如钢铁的塑料,也可制得软如棉花的塑料;可以制得像玻璃一样透明的塑料,也可制得像石英一样耐热的塑料。

塑料这种材料工业,前途仍然无可限量。