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塑料的发展史

作者: 北京塑联塑料/分类 塑料百科知识/发布于: 2010-10-31 13:20

塑料制品在日常生活中太普遍了,大家对塑料一词熟悉得不能再熟悉了。从字面上理解,塑料指所有可以塑造的材料。但我们所说的塑料,单指人工合成的塑料(又称合成树脂),是用人工方法合成的高分子物质。

最早的改性塑料是用硝酸处理过的纤维素,称为硝酸纤维素,俗称“赛璐珞”。在19世纪,台球都是用象牙做的,数量自然非常有限。于是有人悬赏1万美元征求制造台球的替代材料。1869年,美国的海厄特(J.W.Hyatt,1837-1920)把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热,然后在常压下硬化成型制出了廉价台球,赢得了这笔奖金。这种由纤维素制得的材料就是“赛璐珞”。“赛璐珞”是人类历史上第一种合成塑料,它是一种坚韧材料,具有很大的抗张强度,耐水,耐油、耐酸。从此,“赛璐珞”被用来制造各种物品,从儿童玩具到衬衫领子中都有“赛璐珞”。它还被用来做胶状银化合物的片基,这就是第一张实用照相底片。不过,由于“赛璐珞”中含硝酸根,所以它有一个很大的缺点,就是极易着火引起火灾。

“赛璐珞”是由天然的纤维素加工而成的,并不是完全人工合成的塑料。人类历史上第一种完全人工合成的塑料是酚醛树脂(又称贝克兰塑料),由美国人贝克兰(Leo Baekeland)在1909年用苯酚和甲醛制造的。

酚醛树脂是通过缩合反应制备的,属于热固性塑料。其制备过程共分两步:第一步塑料包装厂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。

20世纪40年代乙烯类单体的自由基引发聚合迅速发展,实现工业化的包括氯乙烯、聚苯乙烯和有机玻璃等,这是合成高分子蓬勃发展的时期。进入50年代,从石油裂解而得的α-烯烃主要包括乙烯与丙烯,德国人齐格勒(Karl Ziegler)与意大利人纳塔(Giulio Natta)分别发明用金属络合催化剂合成低压聚乙烯与聚丙烯的方法,前者1952年工业化,后者1957年工业化,这是高分子化学的历史性发展,因为可以由石油为原料又能建立年产10万吨的大厂,他们二人后来都获得了1963年的诺贝尔化学奖。

60年代,由于要飞往月球而出现高温高分子的研究热。耐高温的定义是材料能够在氮气中、500℃环境中能使用一个月;在空气中,300℃环境下能使用一个月。其结果主要分为两大类,一类是芳香聚酰胺例如苯二胺与间苯二酰缩聚得到的Nomex,这在当时曾被作为太空服的原料。还有对苯二胺与对苯二酰氯缩聚得到的Kevlar,它属于耐高温的高分子液晶,现在用于超音速飞机的复合材料中。另一类是杂环高分子,例如聚芳亚酰胺和作为高温粘合剂的聚苯并咪唑,为现在宇航飞行所需的材料打下了基础。

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。

塑料有三个最主要的优点。第一,塑料比较轻:这是相对于金属和有机玻璃而言的,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,塑料易于加工:塑料具有可塑性,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;可以通过挤出,注射等方式加工成各自形状的产品。第三,塑料不会腐烂也不会生锈;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。

由于这些优良性能,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,为塑料生产开辟了广阔的原料来源。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,其产量按体积已远远钢铁。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。

自20世纪初到20世纪70年代,塑料品种的增长速度很快,每年都有几十个新品种诞生。但到此后,塑料新品种的开发速度放慢,几年才有一个新品种诞生;但已有塑料品种的产量却增长迅速,已有几十年保持双位数的增长。近年来重点已从开发树脂新品种向对原有树脂改性的方向转变。对原有树脂的改性,可获得全新的性能,并且降低材料的成本。

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