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合成材料及其发展——课外阅读(5)

2013-05-30 字号:[ ] 编辑:56hx 来源:未知 浏览:

 
惊人的稳定性
    氟是化学性质最活泼的单质,可是它一旦与碳结合成四氟乙烯以后,就变成了化学性质特别稳定的物质,氟和碳之间形成了很稳定的共价键,不会轻易地被外界的热能、光能以及化学腐蚀破坏。
    聚四氟乙烯的最大优点是耐化学腐蚀,除熔融的碱金属之外,聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀。例如在浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸,甚至王水(3份浓盐酸和1份浓硝酸的混合物)中煮沸,其重量和性能也都没有任何变化,它几乎不溶于所有的有机溶剂。聚四氟乙烯不吸潮、不会燃烧,对氧和紫外线稳定,耐候性特别好。它还有良好的电学性能和耐辐射性能。综合这些优点,使聚四氟乙烯获得了“塑料王”的美称。它的耐腐蚀性能远远超过了不锈钢。
 
绝妙的用途
    用聚四乙烯精馏塔代替不锈钢精馏塔来精馏四氯化硅生产单晶硅,纯度可提高100多倍。其他化工生产中的各种管道、阀门和泵,不但要输送耐腐蚀性的液体、气体,有时温度高达200℃以上,有时却要低于100℃,有时还要耐高压。如果用不锈钢,耐腐蚀性能不够好;如果用玻璃和陶瓷,而腐蚀性能虽好,但是容易破碎;如果用橡胶,却不能在高温和低温下使用,只有聚四氟乙烯能适应这些苛刻的条件。聚四氟乙烯还有一个独特的优点,它可以在管道、管件、阀门、泵以及化工生产用的反应釜的内部喷涂一层致密的涂层,同样能够起到防腐蚀的作用,但是聚四氟乙烯的用量却很少。
    聚四氟乙烯还大量用来制造热交换器。金属热交换器容易结垢堵塞,与金属热交换器相比,聚四氟乙烯具有突出的非粘性,即表面光滑,不会粘附其他物质,因此聚四氟乙烯热交换器解决了结垢堵塞的问题。
    聚四氟乙烯的非粘性使它在厨房用具方面获得了广泛的应用。用它做成的厨房用具表面光洁,容易洗净。有一种叫做“不粘锅”的炊具,在锅的表面涂上一层聚四氟乙烯涂层,即使不用油,也可以煎鸡蛋,并且食物不粘锅的效果。聚四氟乙烯的非粘性还可用于制造雪橇、滑雪板等运动器材,以减少雪橇与雪地之间的摩擦力,类似的用途正在不断扩大。
 
五、琳琅满目的化学纤维
    自从人类进入文明时代以后,服装就成为我们不可的生活用品,它不但能够起到保暖作用,而且还是一种美化生活的装饰品。随着人们生活水平的日益提高,大家对哀料和服装的要求越来越高,对纺织工业的发展提出了更高的要求。
 
化学纤维是什么?
    用来生产纺织品的原料中,以棉、麻、丝、毛(羊毛)的历史最悠久。但是天然资源毕竟有限,棉花的产量约有50千克/公顷,养蚕吐丝也要种桑树,增产羊毛则要发展畜牧业。因此,化学家开始研究,利用价格更便宜、来源更丰富的原料来纺纱织布,它们便是化学纤维。
    化学纤维是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料,经过制备纺丝原液、纺丝和后处理等工序制得的具有纺织性能的纤维。化学纤维又分为两大类:①人造纤维,以天然高分子化合物(如纤维素)为原料制成的化学纤维,如粘胶纤维、醋酯纤维。②合成纤维,以人工合成的高分子化合物为原料制成的化学纤维,如聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维。化学纤维具有强度高、耐磨、密度小、弹性好、不发霉、不怕虫蛀、易洗快干等优点,但其缺点是染色性较差、静电大、耐光和耐候性差、吸水性差。
 
人造纤维
    想要用人工的方法制造纤维,最好是模仿蜘蛛吐丝结网和蚕吐丝的自然过程,凡是能够吐丝的昆虫的体内都有许多粘稠的液体,然后通过昆虫的小口把这些粘稠的液体吐出来,遇到空气后,粘稠的液体就凝成了细丝。当然,模仿昆虫的小口制成喷丝的机器固然很重要,但是首要的还是能够制出这种粘稠的液体。
    第一种人造丝是1855年制成的,奥德马尔把硝酸纤维素溶解在乙醚和乙醇的混合溶液里,得到一种粘稠的液体,通过毛细管把这种溶液挤出,溶剂在空气中挥发后,就凝固成光亮柔韧的细丝。
    第二种人造丝是铜氨人造丝。1857年,施韦策尔发现纤维素(如棉花的纤维素)很容易溶解在铜氨溶液里。1890年,弗雷梅里和乌尔班发现,溶解了纤维素的铜氨溶液遇到酸以后,就会被分解,使已经溶解的纤维素重新凝固出来。他们利用这一性质,通过细孔把溶解了纤维素的铜氨溶液喷射到稀硫酸中,使纤维素凝固成细丝,并可进一步纺成非常细、质地柔软、强度很高的人造丝。
    1884年,墨塞尔又发现,用碱浸泡纤维素,能得到一种有丝光的碱纤维。1892年,克劳斯和比万将碱纤维跟二硫化碳反应,纤维便溶解在二硫化碳中,形成纤维素磺酸钠溶液,当这种溶液遇到酸时,纤维素磺酸钠便被分解,重新产生出纤维素。但是,这时产生的纤维素不同于原来的粗纤维素,它很细,质地柔软,很适合纺丝。由于纤维素横酸钠溶液的粘度很高,因此用这种溶液生产出来的纤维叫做粘胶纤维。
    粘胶纤维可以采用不适合纺纱的天然纤维(指与适合纺纱的棉、麻不同的天然纤维)为原料来制造,例如木材边角料、芦苇、棉短绒、甘蔗渣、棉花杆、小麦秆等利用率不高的产品,因此它的原料来源丰富、成本低。直到现在,粘胶纤维在合成纤维林立的纺织工业中仍占有一席之地。粘胶纤维除了生产服装之外,还可以在轮胎工业中用作帘子线,因为它具有高强度。
 
卡罗瑟斯与尼龙66
    人造纤维只能在一定程度上满足人们日益增长的需要,因此,化学家总希望能够像用纯粹人工合成的方法制造酚醛树脂那样,大规模地生产合成纤维,这一理想是由美国化学家卡罗瑟斯实现的。
    1927年,美国最大的化学公司――杜邦公司为了推动高分子化学的基础研究,聘请了大量的化学家和化学工程师,专门成立了研究室,并由卡罗瑟斯担任负责人。
    1930年,卡罗瑟斯指导他的助手希尔用二元酸和二元醇进行缩合聚合反应,生成酯和水,酯又能聚合成长链的聚酯,当时,希尔发现在烧杯中生成一层厚厚的浆糊状物质,当他从烧杯中取出玻璃搅拌器时,搅拌器上挂了很长的细丝,冷却后细丝很快固化。更重要的是他还发现,细丝能像橡胶一样拉伸,细丝还具有弹性。卡罗瑟斯立即意识到,拉伸作用能够使高分子化合物变成平行的线束,跟丝和其他天然纤维的结构一样,因此,有可能用聚酯来纺纱。
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