中华学生百科全书-第565章
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的需要，此领域必将会产生更多更好的品种。
无机合成高分子
无机合成材料是无机材料家族中的一个新的分支，近十几年来得到了迅
速发展。由于其原料主要来自地质资源，如各种岩石、砂砾、粘土、矿物等，
因此人们也称之为地质化学工业。
1973 年人们发现了聚硫化氮，它具有金属光泽和导电特性，它在室温下
的导电性与汞相近，在接近绝对零度时变成超导体。更奇妙的是它的电导率
有方向性，在沿线型高分子链的方向上的电阻是垂直方向上的 1／10。
另一种无机高分子是聚偶氮磷化合物，它的性质类似硅橡胶，可作橡胶
制品。它能耐极低温，在…150～250℃之间能长期使用。它具有很好的生理稳
定性能，如果把药物掺入此化合物中制成聚合物药片，可使药剂缓慢释放到
人体内，既延长了药效，又稳定了血液中的药量。
无机高分子是一个较新的课题，各项研究工作才刚刚展开，有志于此的
青少年朋友不妨多留意这方面的新进展。
有机高分子材料
人工合成有机高分子材料，是近代科学技术的重大突破之一。以往人们
所使用的金属、陶瓷等材料，都是直接取自大自然的天然物质，或者是把一
些天然物质进行冶炼、焙炼加工而成。而人工合成材料则是人类摆脱自然的
“恩赐”而靠自己的智慧创造出来的崭新的材料。
高分子化合物是含有很高分子量的化合物，一个分子往往含有几十万、
几千万甚至更多的原子，这些分子是形状细长的链，链相互纠缠，分子间吸
引力非常强，因此使高分子具有一定的强度和弹性。高分子受热时，长链不
易传热，熔化前有一个软化过程，因而具有良好的可塑性，同时它还具有良
好的电绝缘性。这些特殊性能使高分子材料成为现代的新型优质材料。
有机高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、液晶材料等。
塑料
塑料在我们的日常生活中随处可见。塑料袋、塑料鞋、塑料盆等，应有
尽有。在工业上，塑料广泛用作管道、外壳及机械零件。全塑汽车也开始出
现在马路上奔涌的车流中。
塑料是指以合成树脂为主要成分，加入某些添加剂后构成的一类可塑性
高分子材料。塑料完全是人造材料，自然界中找不到一块天然塑料。
树脂是生产塑料的原料。我们常见的松香是一种天然树脂。但生产塑料
用的是合成树脂，它是把低分子量的化合物经各种化学反应聚合成分子量成
千上万的高分子量化合物，塑料一般以生产它的合成树脂来命名。
能够发生聚合的低分子量化合物叫单体，它们的主要成分是碳和氢，在
一定条件和催化剂作用下，单体聚合成以碳原子为骨架的长链，就叫聚合物。
形成的分子链可以是自然蜷曲的线型长链，也可以是长主链和短支链构成的
枝型链，还可以是靠支链使主链交联成网状或体形的结构。链的结构不同，
塑料性质不同，聚合程度不同，聚合物的分子量不同，合成树脂的性质差异
很大。一般随分子量增加，化合物从气体、液体再变成固体，并且强度增大。
塑料按其性质可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料的分子链为
线型或枝型链，一般受热变软或变成粘稠体，在加热条件下可塑化成形，并
可重复变形。热固性塑料的分子链呈网状，在加热之初它具有流动性，继续
加热会发生化学反应，生成网状链，此时原料固化，不能用加热的办法使它
再具有可塑性。
塑料按实际使用情况可分为三大类：
通用塑料，这类材料产量大、价格低、用途广，占塑料产量的 3／4 以上。
它包括五大品种：聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂和氨基树脂。
工程塑料，这类材料强度较高，能耐一定的高温和低温，可代替金属制
造机械零件。这类塑料有聚碳酸脂、聚酰胺、聚甲醛。
耐高温的特殊塑料，价格高、产量少，只用在特殊场合。
塑料之所以发展如此迅速，应用如此广泛，是与它的优异性能分不开的。
塑料的共同优点是：
可调性好，可通过各种物理、化学手段来改变它的性能。
质轻，在飞行器等方面有极大优点。
电性能优良，既可作良好的绝缘体，也可制成半导体、导体。
耐一般的酸碱腐蚀。
容易加工成型。
制成品的表面可喷涂、电镀金属。
塑料品种繁多、各有特点，而且不同品种可以通过掺合、共混、共聚、
增强等办法来改善其性能，以满足使用上的不同要求。
（1）普通塑料
最早合成的塑料是酚醛树脂，1907 年，美国化学家贝克兰用苯酚和甲醛
缩合，再添加木粉等填料而制得。酚醛树脂性脆，加入木粉能显著提高机械
强度，加入云母粉能提高电绝缘性能，加入石棉粉能提高耐热性能。它常被
用作电器制品的材料，故又称为电木。其制品不透明，坚硬不怕热水烫，在
火焰中不燃烧，是制造许多日用品的好材料。
1928，人们年用氯乙烯和醋酸乙烯共聚得到了具有一定塑性的聚氯乙烯
塑料。它具有高度耐腐蚀性、绝缘性和一定的机械强度。它在工业上用作耐
腐蚀的设备，如阀门、管件等；在日用品中用作鞋底、皮包、雨衣等。聚氯
乙烯受热软化，受冷变硬，可多次重复利用，是最常见的热塑性塑料之一，
它的产量在早期一直居塑料品种中的首位，直到 1966 年才退居第二位。
1930 年，德国合成了聚苯乙烯。它具有良好的绝缘性，用作电视、雷达
所需的高频绝缘部件。它成型方便，着色鲜艳，适合作漂亮的日用品。
1960 年后，各种塑料中产量跃居首位的是聚烯烃，主要是聚乙烯、聚丙
烯。1953 年，德国化学家齐格勒发明四氯化钛——二乙基铝的催化体系，在
常温常压下就可制得聚乙烯，使生产成本降低 25％左右，催化效率提高几百
倍，生产出的产品的电绝缘性、柔软性和耐腐蚀性及机械强度都很好，因而
得到了广泛利用。1955 年，意大利化学家纳塔改进了齐格勒的催化体系，制
得聚丙烯塑料。它综合性能好，原料丰富，工艺简单，因而发展最快。用它
可制造汽车零件、电视机零件和食品包装袋。齐格勒和纳塔因为对高分子发
展的划时代贡献而获 1963 年度诺贝尔化学奖。
（2）工程塑料
工程塑料大约只占塑料产品的 20％，产量虽不及塑料，但它具有较好的
机械强度，制造容易，耐大气腐蚀，不会锈蚀，能耐一定温度的高温，因而
越来越多地取代传统金属材料。
工程塑料常用的几个品种是：
①聚碳酸脂。它是 60 年代发展起来的透明的热塑性塑料。它的抗冲击韧
性大大优于有机玻璃，透明度为 85％～90％（有机玻璃为 92％），因此大量
用于制造超音速飞机的风档和座舱罩。由于它电绝缘性好，制造工艺简单，
因而大量用于制造电容器，制得的电容器晶莹透明、美观耐用，性能优良。
②尼龙。尼龙是聚酰胺树脂类塑料的统称，属热塑性塑料。常见品种有
尼龙 610、尼龙 6、尼龙 1010、芳香尼龙和浇铸尼龙等。
尼龙具有优良的耐磨性、耐油性，强度较高以及优良的韧性、刚性，抗
蠕变性等。用旧了的尼龙材料还可熔化再生利用。
近年来，各种仪表、电视机、录音机、收音机的零件大量采用尼龙材料。
尼龙塑料还可喷涂和电渡，使零件更加美观耐用。尼龙的使用温度在…60℃～
100℃之间。
③聚甲醛工程塑料。聚甲醛工程塑料具有优良的综合性能，强度超过铝、
锌等金属，润滑和耐磨性可与尼龙媲美，能用多种方法成型，耐有机溶剂，
耐水性好。它被大量用作输油管材料。它还具有独特的回弹能力，可制成塑
料弹簧、减震垫圈。
④ABS 塑料。把苯乙烯和丙烯晴、丁二烯等原料用共聚或混炼的方法加
工，可制得 ABS 树脂，再加工即得 ABS 塑料。它既保持了苯乙烯塑料晶莹透
明的质地，又增加了强度，因而大量用于电子工业。近来人们也用它作汽车
的整体车身和飞机内部的装饰材料。
（3）耐高温塑料
耐高温塑料在整个塑料产品中产量不到 5％，属于尖端产品，是各国竞
相研究的热门课题，预计本世纪末有可能使塑料产品使用温度达到 1000℃。
耐高温塑料主要包括氟塑料、有机硅聚合物、芳香杂环塑料等。
氟塑料指聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯等。聚四氟乙烯被称为“塑料王”，
它耐热耐寒，可在…200℃～250℃的温度范围内使用，绝缘性好，抗腐蚀，它
能耐王水和浓碱腐蚀，并且具有良好的自润滑性能。在机械部门常用作耐磨
材料，在化工上大量用作泵、阀门、管件接头的密封材料。
有机硅聚合物是用硅制成的硅树脂、硅油、硅橡胶等一系列材料的总称，
它在聚合成高分子材料后，分子链节中有硅——氧键，因此它除具有高分子
的塑性、韧性和弹性外，还具备更高的耐热性、刚性和硬度。硅油对可见光
100％通过，可涂在光学镜头上以增加透光率，提高照片清晰度。电动机经硅
树脂处理后，可提高马力，使每台电机节约 40％的硅钢。用有机硅聚合物制
成的人造器官植入人体后不会发生排异现象。
合成橡胶
橡胶是一种天然高分子材料，它是橡胶树的树汁经过处理而得到的一种
材料，人类早在 11 世纪就有了关于橡胶球的记载。橡胶的主要特点是它的拉
伸弹性和压缩弹性，因而在日常生活、工业和国防等领域有重要用途。一辆
汽车要用 200 公斤橡胶，一辆坦克要用 800 公斤橡胶，一艘 3 万吨级军舰要
用 70 吨橡胶。而一棵小橡胶树要 6～8 年才能割胶，一亩良田种橡胶树一年
才能收 20 公斤生胶，天然橡胶远远满足不了需求。于是，人们把目光投入人
工合成橡胶。
1912 年，德国采用二甲基丁二烯为单体首次合成了甲基橡胶。但它成本
高，耐压性能差。30 年代初，美国和苏联研制成功丁钠橡胶，其性能优于甲
基橡胶，但远不如天然橡胶。于是人们加紧丁钠橡胶的改性试验，1937 年研
制出与天然橡胶性能相近的丁苯橡胶，1940 年研制出比天然橡胶性能优越的
氯丁橡胶，50 年代又研制出了顺丁橡胶。目前人们认为最有发展前途的是顺
丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶。
橡胶大体上也分为通用橡胶和特种橡胶两类，但二者之间没有明显界
限。
（1）通用橡胶
通用橡胶主要指用于轮胎制造和民用产品方面的橡胶，产量占合成橡胶
的 50％以上，主要包括丁苯橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶等。
丁苯橡胶是通用橡胶中的老产品，已有 50 多年的历史。它具有较好的耐
磨性、耐老化性和抗氧化能力，比天然橡胶质地均匀，可以任何比例与天然
橡胶混合使用，还可大量加入填充材料。填充 30％～70％的矿物油后，它的
成本降低 20％，寿命提高 20％。它可用于生产各种雨衣、胶鞋、海绵制品等。
顺丁橡胶是发展十分迅速的一个品种，它能掺油或掺大量碳黑。其性能
比天然橡胶好，用它制造的轮胎比用天然橡胶制的耐用 2 倍以上。顺丁橡胶
大量用于生产三角皮带、橡胶弹簧、耐热胶管、鞋底等。
乙丙橡胶 1960 年才问世，其主要原料是石油副产品乙烯、丙烯。它的性
能和天然橡胶相近。耐氧化、耐老化，绝缘性能好，在…68℃～66℃范围内都
可使用，并且颜色浅，大量用于生产电缆和民用产品。
氯丁橡胶可以从电石中制取。电石用石灰石加碳在电炉中熔炼出来，电
石加水生成乙炔，再生成氯丁二烯，再聚合成氯丁橡胶。它具有天然橡胶所
没有的优点，耐腐蚀，耐老化，不易燃，难溶于汽油等有机溶剂，在军事应
用上很有价值。
（2）特种橡胶
作为特殊用途的橡胶性能要求很高，如需耐 200℃以上高温或…120℃以
下低温而性能不变，或者具有高度绝缘、耐辐射、耐真空的特性。这些方面
是大家都关注的焦点。
特种橡胶中产量最大的是丁腈橡胶，它是由丁二烯和丙烯腈在水乳液中
进行共聚而生成。它的特点是耐热性和耐油性好，多用作油箱油管材料，当
充填石棉后可作汽车刹车片。
硅橡胶是一种新产品，它的分子链不是碳原子构成的，而是硅原子和氧
原子交替连接构成分子的骨架。它既耐热又耐寒，在 …100℃～300℃的温度范
围内可长期使用，是飞机和宇航工业不可缺少的原料。它的绝缘性好，广泛
用于生产高精密仪表元件。
氟橡胶不仅能耐低温，而且在低温下还有很好的弹性。它是材�
