网站主页 |手机客户端
九年级化学_初三化学_无忧化学_欢迎你!
您当前位置:主页 > 知识之窗 > 知识杂谈 > 划时代的材料高分子化合物(4)

划时代的材料高分子化合物(4)

2013-05-31 字号:[ ] 编辑:56hx 来源:未知 浏览:

    赛璐璐是由纤维素制成的。因此,它仍然属于高分子化合物。到1909年,人们已能用小分子合成塑料。美国的贝克兰把苯酚和甲醛放在一起加热得到的酚醛树脂,被称为贝克兰塑料。酚醛树脂也是通过缩合反应制备的。其制备过程共分两步:第一步先做成线型聚合度较低的化合物;第二步用高温处理,转变为体型聚合度很高的高分子化合物。第一步得到的物质研磨成粉,再和其它物质如陶土混合加热,熔融后凝固的高分子物质很稳定,再加热的时候不再变软。当然,对塑料加热可以使其损坏。
    到了20世纪30年代,人们发现乙烯在高温高压下能形成很长的链。这是因为乙烯中两个碳原子间的双键在高温下有一个键会打开并与相邻分子连接,这样多次重复,就形成了聚乙烯。聚乙烯是一种石腊状物质,像石腊一样,呈暗白色,有滑腻感,对电绝缘而且防水,但比石腊更坚固柔软。遗憾的是,用高温高压方法制造的聚乙烯有一重大缺陷,它的熔点太低,大约等同水的沸点。只要接近熔点温度,它便开始变软而无法工作。其原因是碳链上含有分支,不能形成结晶点阵。
    1953年,德国化学家齐格勒发现用烷基铝和四氯化钛作催化剂,可以生成无支链的聚乙烯。而且这一过程可以在室温和常压下进行。齐格勒的工作引起了纳塔的极大兴趣。纳塔在丙烯的聚合反应中用于类似的催化剂,也取得了极大的成功。他们发现,在这种催化剂(后来称为齐格勒——纳塔催化剂)的作用下,乙烯(或丙烯)能够按一定的方向聚合,而改变某些条件时,又可聚合成其它结构不同的物质。
    从前,聚合物链的形成是听其自然的,化学家们无法左右最终产物的结构。现在,运用齐格勒——纳塔催化剂,完全可以按照需要者的要求来设计大分子的结构。由于这项了不起的贡献,齐格勒和纳塔获得了1963年的诺贝尔化学奖。
    塑料的种类很多。除了酚醛树脂和聚乙烯外,还有聚氯乙烯、聚苯乙烯等。我们常见的有机玻璃,其实也是塑料的一种。它的透明度比普通玻璃还高,有韧性,不易破碎,枪弹打上去也只能穿一个洞。因此,它是制作飞机舷窗的绝好材料。
    塑料有许多众所周知的特性。第一,它比较轻。这是相对于金属和有机玻璃而言的。它轻的原因不是因为它是高分子化合物,而是因为它们是有机化合物,即由碳、氢、氧、氮等较轻的元素组成的。第二,塑料不会腐烂也不会生锈。原因也很简单。腐烂是仅见于有机物的现象。腐烂需要水,而塑料根本不吸水;腐烂需要微生物的帮助,而现在还没有发现哪一种微生物是要吃塑料的。同时,既然水不能浸润塑料,塑料上便不会有电流通过发生反应;空气中的氧也很难与塑料发生反应。因此,生锈也是不可能的。但是,这一性质也给人类带来一个严重的问题:由于塑料不易腐烂,大量的塑料废弃无法被自然界吸收、分解,从而造成一定程度的环境污染。可见,如果能造出在一定条件下易于腐烂的塑料,将是有益而有价值的。
    日常见到的塑料制品都是很漂亮的。原因在于它们的透明、鲜艳的颜色和表面极好的手感。由于塑料表面光滑,没有漫反射,内部结构上也没有很大的不均匀,从而光线折射率几乎没有差异,几乎全部透过塑料,表现出塑料的透明性。当然聚苯乙烯是不透明的,因为在聚苯乙烯中存在着很多的小空隙,正如含有很多小气泡的冰是混浊的一样。塑料能够染上特别的颜色也得益于它的透明。总之,塑料美观的原因与玻璃大致相同,只是由于没有玻璃硬,塑料在使用的过程中由于擦伤,表面会逐渐变得模糊起来。
    塑料不导电,可以用作绝缘材料。也因为它不导电,它积贮的电荷却能吸附灰尘,所以有时也很惹人讨厌。塑料不仅具有上述特性,而且由于它是一种高分子化合物,因而还有一些特殊的性质,如可加工性和高强度。
    塑料之所以得名,就在于它的易加工性。在塑料中,既有类似橡胶的弹性体成份,也有对分子间力起主要作用的粘性体成份。正是由于同时具有这两种成份,塑料才具有可塑性,即在加热或加压后变形,在降温或压力消失后维持原形不变。
    塑料有不同的强度。一般来说,塑料的分子量越高,其变形就愈困难。也就是说它的强度越高。这是因为决定高分子物质强度的主要是分子间力。分子链越长,分子间作用点越多,链与链之间就易发生滑动或断裂,这种物质就不易被拉断。
    由于具有如此众多的优良性能,因而塑料这一新型材料的发展十分迅速。特别是石油化学工业的发展,为塑料生产开辟了更广阔的原料来源,其发展速度更快了。从1947年到1967年的20年间,美国的塑料产量从60多万吨增至 600多万吨。目前,其产量已远远超过有色金属,几乎和钢铁产量持平。钢铁生产已有两千多年的历史,而塑料问世不过百余年,足可见塑料工业发展速度之惊人。
高分子家族的后来者——功能高分子
    现在的高分子工业发展更为广阔。功能高分子的巨大应用充分展示了这一点。功能高分子在高分子的主链或支链上加上一种具有某些特殊性质的基因,使它能在光、电、磁、催化和耐高低温、抗氧化等性能方面有特殊性质。常见的功能高分子有离子交换树脂、医用高分子材料、高分子医药和分子催化剂等。
    离子交换树脂的重要用途之一是提纯物质。水是人类生活和生产上十分重要的物质。但自然界的水中含有多种无机盐、酸和碱等。如井水及河水内含有钙、镁等酸式碳酸盐、硫酸盐等。含有这些盐的水叫做硬水。海水中含有大量食盐。锅炉若用天然水,由于水在变成蒸汽的过程中,水中溶解的盐越积越多,沉积在锅炉内壁形成水垢。水垢传热性很差,不仅浪费燃料,还会引起锅炉爆炸。去掉水中盐分的一般方法是在水中加药剂,或把水加热蒸留来除去钙、镁杂质。这些方法或者容易引起产生另外的杂质,或者太费燃料。总之,不让人满意。现在改用离子交换树脂处理工业用水,效果就好得多。
    离子交换树脂由两部分组成,一部分是树脂构成的骨架,另一部分是和骨架相联的活性交换基团。骨架是网状高分子结构,因此不溶于任何溶剂。活性交换基团是使离子交换树脂具有特性的关键部分。在处理的过程中,水中的金属阳离子被阳离子交换树脂留下,阴离子被阴离子交换树脂留下,剩余的 H
若有疑问,不妨搜索一下:
转载或变相转载,请注明出处:无忧化学(www.56hx.cn)谢谢!!
0
 

知识杂谈