塑料的革命
今天我們每個人都被塑料包圍著。從兒童玩具到儀器和容器，從計算機和電話機的外殼到汽車輪胎及其他部件，從尼龍緊身內(nèi)衣到航天飛機零部件，我們的生活被牢牢地拴在大分子的長鏈上。用科學(xué)術(shù)語來說，具有這些大分子鏈的化合物稱為聚合物。塑料究竟是怎樣制成的，怎樣生產(chǎn)出日用物品？有哪些不同尋常的應(yīng)用前景呢？當(dāng)然，人們最關(guān)心的恐怕還是如何處理和再利用這些難以自然降解的塑料，因為這與環(huán)境保護密切相關(guān)。
聚合物的分子非常大，有時甚至是幾百萬個相同的小分子頭尾相接而得到一個極長的分子。聚合物也稱高分子化合物，不全是人工合成的。在自然界也有天然的大分子：各種生命形式中的蛋白質(zhì)、土豆和糧食中的淀粉，或者木材的主要成分纖維素都是高分子物質(zhì)。與一個水或氧的分子相比，高分子化合物的一個大分子要比它們大上數(shù)十倍乃至千萬倍。 對天然聚合物進(jìn)行加工可獲得人造聚合物，使物質(zhì)的特性得到加強，從而增強它的性能。從纖維素可生產(chǎn)人造絲，它是像蠶絲一樣細(xì)和光滑的纖維，但強度極高。
完全人工合成的聚合物“誕生”于1935年，杜邦化學(xué)公司實驗室研究人員華萊士合成了尼龍的第一個大分子。這種強度極高的紡織纖維的開發(fā)開創(chuàng)了我們稱為“材料革命”的時代。
不久，除了尼龍的“后幾代”紡織纖維外，以塑料和橡膠形式出現(xiàn)的合成聚合物迅速從實驗室研究過渡到日常生活的應(yīng)用之中，并且以質(zhì)量和價格的優(yōu)勢排擠了木材、金屬等傳統(tǒng)材料。
當(dāng)進(jìn)一步的研究弄清楚了合成聚合物具有的潛能時，一場真正的革命才爆發(fā)了：為制造一件產(chǎn)品不再需要從現(xiàn)有的少數(shù)材料中去搜尋，而是根據(jù)產(chǎn)品性能的要求，去設(shè)計生產(chǎn)適合該產(chǎn)品需要的材料。
不同塑料的不同表現(xiàn)
無論是一個飲料瓶、一件防風(fēng)衣還是一盤錄像帶，這些完全不同的東西都是用相同的聚會物制成的，只要把聚合物加以適當(dāng)改變，就會使它們呈現(xiàn)出如此不同的性質(zhì)。
只要改變聚合物大分子的結(jié)構(gòu)，也就是說改變它的基礎(chǔ)分子的數(shù)量和排列方式，就能賦予它優(yōu)于另一種材料的特性（如彈性、可塑性等等）。聚合物間的差別不僅取決于構(gòu)成聚合物的原子的不同性質(zhì)和這些原子所確定的鍵的種類，而且還取決于它們的大分子鏈的結(jié)構(gòu)，即大分子在空間的排列。每一個不同結(jié)構(gòu)就意味著形成一種新的聚合物，并具有與原有的聚合物不同的性能。
聚合物之間的重要差別還在于它們的結(jié)晶程度，即大分子順序排列的程度?？煞譃榻Y(jié)晶聚合物和非結(jié)晶聚合物，結(jié)晶聚合物的鏈?zhǔn)怯幸?guī)則和有序排列的，非結(jié)晶聚合物的鏈?zhǔn)遣灰?guī)則排列的。如果聚合物結(jié)晶程度比較高，產(chǎn)品就會更堅硬結(jié)實但可塑性差，反之亦然。在合成樹脂、纖維和橡膠中，合成橡膠是結(jié)晶結(jié)構(gòu)較少的聚合物。
不斷開發(fā)出多種多樣的加工方法也使聚合物具有了更廣泛用途，使用不同的加工方法可以使相同化學(xué)結(jié)構(gòu)的高分子材料獲得非常不同的表面特性。所以，做成風(fēng)衣或絨衣的紡織纖維只是把合成樹脂的大分子鏈“拉長”而已，不“拉長”的用來做瓶子的塑料，“拉長”成薄膜可用作磁帶的主要材料。對于橡膠，不管是天然的還是合成的，人們立刻會想到它的彈性。這些彈性聚合物也稱彈性體，有一種柔性，但經(jīng)特殊處理，即硫化作用就成為“橡膠狀”和具有抗熱性的物質(zhì)。
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發(fā)布時間：2016-06-15 10:36
