传统高分子材料

3.4.2　传统高分子材料

高分子材料的用途非常广泛，传统的高分子材料主要用于制备塑料、橡胶和纤维。

1.塑料

塑料属于合成的高分子化合物，是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂、填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成，它的主要成分是“合成树脂”。塑料可以自由改变形体样式。人类历史上第一种完全由人工合成的塑料是在1909年由美国化学家贝克兰用苯酚和甲醛制造的酚醛树脂，又被称为“贝克兰塑料”。

按用途分，塑料可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。通用塑料，主要用于日常生活用品、包装材料和一般零件。工程塑料是指可作为工程材料使用的塑料，由于具有良好的力学性能和尺寸稳定性，能代替金属作结构材料，用以制造机械零部件。而像聚四氟乙烯这样具有特殊性能的高分子材料，被称为特种塑料。

按受热时的表现分，塑料又可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。一般来说，热塑性塑料为线性高分子，受热能软化或熔化，具有一定的可塑性，可以制成一定的形状，冷却后变硬，所以一般说来热塑性塑料柔韧性大，脆性低，刚性、耐热性和尺寸稳定性较差。热固性塑料制品主要成分是体型结构的聚合物，所以刚性较高，耐热，不易变形，由于其力学强度一般都很大，往往要加些填料来增强。

与其它材料相比塑料具有以下特性：①质轻，化学性能稳定，耐侵蚀；②具光泽，部分透明或半透明；③大部分为良好绝缘体；④耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；⑤成型性、着色性好，加工容易可大量生产，价格便宜；⑥易老化；⑦用途广泛，效用多，部分耐高温。

塑料的成型加工是指由合成树脂制造厂制造的聚合物至制成最终塑料制品的过程。加工方法（通常称为塑料的一次加工）包括压塑（模压成型）、挤塑（挤出成型）、注塑（注射成型）、吹塑（中空成型）、压延等。

2.橡胶

橡胶制品因其具有很好的弹性而被广泛应用于我们的生产生活中。橡胶可以分为天然橡胶和合成橡胶两大类。

天然橡胶是由从自然界含胶植物中制取的一种高弹性物质（即胶乳）经凝聚、洗涤、成型、干燥后制得。

合成橡胶是由人工合成方法而制得的。采用不同的原料（单体）可以合成出不同种类的橡胶。按用途分，橡胶可以分为两类：一类是通用合成橡胶，其性能与天然橡胶相近，主要用于制造各种轮胎、其他工业品（如运输带、胶管、垫片、密封圈、电线电缆等）、日常生活用品（如胶鞋、热水袋等）和医疗卫生用品；另一类是具有耐寒、耐热、耐油、耐腐蚀、耐辐射、耐臭氧等某些特殊性能的特种合成橡胶，用于制造在特定条件下使用的橡胶制品。通用合成橡胶和特种合成橡胶之间并没有严格的界线，有些合成橡胶兼具上述两方面的特点。合成橡胶主要的7个品种分别是丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶和丁腈橡胶。

生活中常用的橡胶制品很多，主要有轮胎、胶带、胶管、胶鞋和橡胶工业制品等。生产中主要把橡胶制品分为干胶制品和胶乳制品两大类。橡胶的加工就是由生胶制成干胶制品或由胶乳制得胶乳制品的生产过程。干胶制品的整个生产过程应包括素炼、混炼、成型和硫化4个步骤。天然胶乳和合成胶乳都可制造胶乳制品。其间也要加入各种配合剂，并要加分散剂、稳定剂等专用配合剂。

生活信息箱

“橡胶”名称的来源

橡胶一词来源于印第安语cau-uchu，意为“流泪的树”。天然橡胶就是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥后而制得。1770年，英国化学家J.普里斯特利发现橡胶可用来擦去铅笔字迹，当时将这种用途的材料称为rubber，此词一直沿用至今。

3.纤维

纤维是聚合物经一定的机械加工（牵引、拉伸、定型等）后形成细而柔软的细丝。纤维具有弹性模量大、受力时形变小、强度高等特点，有很高的结晶能力，相对分子质量小。纤维包括天然纤维和化学纤维两大类。

天然纤维是指自然界存在的或生长的具有纺织价值的纤维，是纺织工业的重要材料来源。天然纤维包括植物纤维（天然纤维素纤维）、动物纤维（天然蛋白质纤维）和矿物纤维。常见的棉和麻主要成分是纤维素，棉纤维保暖性、吸湿性和染色性好，纤维间抱合力强，所以纺纱性能好；麻纤维表面平滑，较挺括，不易变形；羊毛具有稳定的卷曲件，有良好的蓬松性和弹性；蚕丝具有柔和的光泽和舒适的手感。

随着社会的发展，化学纤维的世界总产量已经超过了天然纤维的总产量，在质量和性能上，化学纤维的发展从仿天然纤维进入超天然纤维阶段。化学纤维一般包括两部分：一部分是由天然高分子物质经化学处理而制得的人造纤维；另一部分是由合成聚合物制得的合成纤维。人造纤维是利用自然界的天然高分子化合物——纤维素或蛋白质作原料（如木材、棉籽绒、稻草、甘蔗渣等纤维或牛奶、大豆、花生等蛋白质），经过一系列的化学处理与机械加工而制成类似棉花、羊毛、蚕丝一样能够用来纺织的纤维，如人造棉、人造丝等。合成纤维是通过小分子聚合反应合成的聚合物加工而成，最大宗产品主要是再生纤维，其中粘胶纤维产量最大，应用最广，是最主要的品种。合成纤维的主要品种是涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶和氯纶，新的工艺有连续聚合、高速纺丝、复合纺丝等。在这些产品中最主要的是前三种，它们的产量占世界合成纤维总产量的90%以上，其中涤纶占世界合成纤维总产量的居首位。

由于在第4章4.2中会对纤维做具体介绍，故此处不再详述。