什么是合成材料合成材料的分類
什么是合成材料合成材料的分類
合成材料是人為地把不同物質(zhì)經(jīng)化學(xué)方法或聚合作用加工而成的材料，那么你對(duì)合成材料了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是合成材料的內(nèi)容，希望大家喜歡!
合成材料的介紹
合成材料又稱人造材料，是指通過(guò)化學(xué)合成將小分子有機(jī)物如烯烴等合成大分子聚合物?，F(xiàn)在人們用的很多東西都是有機(jī)合成材料,比如很多眼鏡都是用有機(jī)玻璃做的,當(dāng)然汽車上的窗，輪胎都是，生活中用的塑料袋,電磁爐上的底盤(pán)等.可以說(shuō)有機(jī)合成材料在很多方面已經(jīng)能夠代替一些金屬的耐高溫的功能作用!
合成材料包括塑料、纖維、合成橡膠、黏合劑、涂料。合成纖維和人造纖維統(tǒng)稱為化學(xué)纖維。合成塑料、合成纖維和合成橡膠號(hào)稱20世紀(jì)三大有機(jī)合成材料。它的登臺(tái)大大地提高了國(guó)民生活水平，對(duì)國(guó)計(jì)民生的重要性不言而喻。
合成材料的分類
三大合成材料是指定塑料、合成橡膠和合成纖維。它們是用人工方法，由低分子化合物合成的高分子化合物，又叫高聚物，相對(duì)分子量可在10000以上。天然高聚物有淀粉、纖維素、天然橡膠和蛋白質(zhì)等。三大合成材料則是人工合成的高聚物。合成材料正在越來(lái)越多地取代金屬，成為現(xiàn)代社會(huì)使用的重要材料。
塑料
最早發(fā)現(xiàn)到塑料存在的是19世紀(jì)末葉的德國(guó)化學(xué)家拜耳，他曾將苯酚跟甲醛化合，得到一種樹(shù)脂般的物質(zhì)?？上?，他不知道它能派什么用場(chǎng)。
1907年，美國(guó)工業(yè)化學(xué)家貝克蘭再次研究苯酚與甲醛反應(yīng)，并加入適量的填充劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有韌性而且絕緣性能良好。于是，在1910年建成了年產(chǎn)1000噸的歷史上第一家塑料制品廠。到1939年，產(chǎn)品發(fā)展到20多萬(wàn)噸。雖然氯乙烯是1912年發(fā)現(xiàn)的，但使它成為塑料卻是在1932年，是由英國(guó)卜內(nèi)門(mén)公司生產(chǎn)的。1947年，美國(guó)化學(xué)家杰勒留和孔寧合成了聚苯乙烯。到本世紀(jì)50年代，德國(guó)化學(xué)家齊格勒和意大利化學(xué)家納培發(fā)明了新的催化聚合劑，才把塑料制造業(yè)推向高峰。此后高性能的塑料品種如雨后春筍般出現(xiàn)，常見(jiàn)的有聚丙烯、ABS、聚砜、聚碳不下數(shù)百種之多。全世界年產(chǎn)量已超過(guò)6000萬(wàn)噸，等于木材和水泥的總產(chǎn)量。
纖維
至于合成纖維，最早是在改造天然纖維的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。
1855年，德國(guó)化學(xué)家安地瑪首先用濃硝酸處理桑樹(shù)枝得到一種纖維，可惜它易爆燃，未能應(yīng)用。1884年，英國(guó)化學(xué)家斯溫曾用硝酸與纖維合成得到“安全人造絲”，并于1889年在巴黎博覽會(huì)展出，曾轟動(dòng)一時(shí)。
1935年，美國(guó)化學(xué)家卡羅澤斯以已二醇和己二酸首先合成尼龍—66，推出世界上第一個(gè)人工合成的纖維。1937年，德國(guó)有機(jī)研究所又合成尼龍—6。
1939年，日本化學(xué)家樓田一郎合成了能耐水耐熱的尼龍纖維。1940年，英國(guó)化學(xué)家狄克遜合成滌綸纖維，當(dāng)年即投產(chǎn)，產(chǎn)量達(dá)5萬(wàn)噸。如今，合成纖維產(chǎn)量日增，全世界年產(chǎn)量已達(dá)1500萬(wàn)噸，超過(guò)天然纖維的產(chǎn)量。
在合成纖維中,絳綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸被稱為“六大綸”。
“六大綸”都具有強(qiáng)度高、彈性好、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、不發(fā)霉、不怕蟲(chóng)蛀、不縮水等優(yōu)點(diǎn)，而且每一種還具有各自獨(dú)特的性能。它們除了供人類穿著外，在生產(chǎn)和國(guó)防上也有很多用途。例如，錦綸可制衣料織品、降落傘繩、輪胎簾子線、纜繩和漁網(wǎng)等。
聚酰胺纖維(錦綸)：強(qiáng)度與耐磨性能好。制作針織品、混紡織物、工業(yè)用布、輪胎簾子線、漁網(wǎng)、纜繩。
聚酯纖維(滌綸)：彈性好、強(qiáng)度高、吸水性差。做紡織材料、電絕緣材料、漁網(wǎng)、繩索、輪胎簾子線、降落傘、宇航服等。也可做成薄膜，制作電影膠片、錄音錄像帶、磁卡等。
聚丙烯腈纖維(腈綸)：質(zhì)輕、彈性好，人稱“人造羊毛”?？膳c羊毛、棉等混紡，制作毛線、毛織物、棉織物、人造毛皮、地毯、窗簾等。
聚乙烯醇纖維(維綸)：吸濕性優(yōu)良，有“合成棉花“之稱。
可與棉花混紡，做維棉混紡織物，做濾布、帆布、傳送帶等
聚氯乙烯纖維(氯綸)：難燃、耐酸、堿，吸濕性差?？删幙棿凹?、篩網(wǎng)、網(wǎng)袋與繩子，制毛線、毛毯、棉絮、濾布等。
聚丙烯纖維(丙綸)：耐麻磨、強(qiáng)度高，耐酸堿，耐老化性能差。制作地毯、編織袋、繩索、濾布、包裝材料等。
橡膠
合成橡膠也是從模仿和改造天然橡膠開(kāi)始的。
1838年，美國(guó)工人古德意用松節(jié)油、硫磺、碳酸鈣在高溫下與生橡膠加熱，獲得性能優(yōu)良的橡膠。從此，橡膠名聲大噪，廣泛地用作車胎、絕緣線等。由于汽車、飛機(jī)工業(yè)的迅猛發(fā)展，天然橡膠的產(chǎn)量有限，不能滿足日益增長(zhǎng)的需求。特別是第一次世界大戰(zhàn)期間，德國(guó)受英國(guó)海軍封鎖，得不到東南亞、南美洲的橡膠，急需以代用品來(lái)解燃眉之急，因而，合成橡膠就應(yīng)運(yùn)而生了。當(dāng)時(shí)，德國(guó)化學(xué)家首先用乙炔和丙酮合成2，3—二甲基丁二烯橡膠2350噸以解戰(zhàn)爭(zhēng)的急需。戰(zhàn)后30年代，科學(xué)家們又合成了丁苯橡膠和西腈橡膠，雖成本高于天然橡膠，但質(zhì)量已基本接近天然橡膠。1932年，美國(guó)化學(xué)家紐蘭德先用乙炔氯化、聚合得到a一氯—1，3丁二烯單體，再聚合成氯丁橡膠。它有耐氧、抗震、抗熱等優(yōu)點(diǎn)，性能已超過(guò)天然橡膠了。50年代以來(lái)，合成橡膠產(chǎn)量已超過(guò)天然橡膠2倍，年產(chǎn)量達(dá)到600萬(wàn)噸。
有機(jī)材料
有機(jī)合成材料不是純凈物，而是混合物，主要原因是有機(jī)物在發(fā)生聚合反應(yīng)時(shí)，一些分子鏈較長(zhǎng)的分子往往會(huì)被拉斷，從而形成結(jié)構(gòu)相似、分子量卻不同的分子，這樣的若干分子聚合在一起，即使是同種類型結(jié)構(gòu)，化學(xué)、物理性質(zhì)相似，也不能叫做純凈物。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在烷烴這種簡(jiǎn)單有機(jī)物中，分子量越大，越不容易達(dá)到“純凈”的水平，液化己烷中難免不混有丁烷、戊烷、庚烷等同類有機(jī)物。
合成纖維和合成橡膠等是重要的有機(jī)合成材料.有機(jī)合成材料的出現(xiàn)是對(duì)自然資源的一種補(bǔ)充,化學(xué)在有機(jī)合成材料的發(fā)展中起著重要的作用.新型有機(jī)合成材料必將為人類創(chuàng)造更加美好的未來(lái).使用有機(jī)合成材料會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響,如"白色污染". 用有機(jī)高分子化合物制成的材料就是有機(jī)高分子材料。棉花 羊毛 和天然橡膠等都屬于天然有機(jī)高分子材料，而日常生活中用的最多的塑料，合成纖維和合成橡膠等則屬于合成有機(jī)高分子材料，簡(jiǎn)稱合成材料。
有機(jī)合成材料的出現(xiàn)是材料發(fā)展史上的一次重大突破，從此，人類擺脫了只能依靠天然材料的歷史，在發(fā)展進(jìn)程中大大前進(jìn)了一步，合成材料與天然材料相比具有許多優(yōu)良的性能，從我們的日常生活到現(xiàn)代工業(yè)，農(nóng)業(yè)和國(guó)防科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域，都離不開(kāi)合成材料。由于高分子化合物大部分是由小分子聚集而成的，所以也常被稱為聚合物。例如，聚乙烯分子是由成千上萬(wàn)個(gè)乙烯分子聚合而成的高分子化合物。當(dāng)小分子連接構(gòu)成高分子時(shí)，有的形成很長(zhǎng)的鏈狀，有的由鏈狀結(jié)成網(wǎng)狀。鏈狀結(jié)構(gòu)的高分子材料加熱熔化，冷卻后變成固體，加熱后又可以熔化，因而具有熱塑性，這種高分子材料可以反復(fù)加工，多次使用，能制成薄膜，拉成絲或壓制成所需的各種形狀，用于工業(yè) 農(nóng)業(yè)和日常生活等。
土工材料
土工合成材料是土木工程應(yīng)用的合成材料的總稱。作為一種土木工程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纖、合成橡膠等)為原料，制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各種土體之間，發(fā)揮加強(qiáng)或保護(hù)土體的作用。《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》將土工合成材料分為土工織物、土工膜、土工特種材料和土工復(fù)合材料等類型。土工特種材料包括土工膜袋、土工網(wǎng)、土工網(wǎng)墊、土工格室、土工織物膨潤(rùn)土墊、聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)等。土工復(fù)合材料是由上述各種材料復(fù)合而成，如復(fù)合土工膜、復(fù)合土工織物、復(fù)合土工布、復(fù)合防排水材料(排水帶、排水管)等。
1、土工織物
土工織物的制造過(guò)程是首先把聚合物原料加工成絲、短纖維、紗或條帶，然后再制成平面結(jié)構(gòu)的土工織物。土工織物按制造方法可分為有紡(織造)土工織物和無(wú)紡(非織造)土工織物。有紡?fù)凉た椢镉蓛山M平行的呈正交或斜交的經(jīng)線和緯線交織而成。無(wú)紡?fù)凉た椢锸前牙w維作定向的或隨意的排列，再經(jīng)過(guò)加工而成。按照聯(lián)結(jié)纖維的方法不同，可分為化學(xué)(粘結(jié)劑)聯(lián)結(jié)、熱力聯(lián)結(jié)和機(jī)械聯(lián)結(jié)三種聯(lián)結(jié)方式。
土工織物突出的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，整體連續(xù)性好(可做成較大面積的整體)，施工方便，抗拉強(qiáng)度較高，耐腐蝕和抗微生物侵蝕性好。缺點(diǎn)是未經(jīng)特殊處理，抗紫外線能力低，如暴露在外，受紫外線直接照射容易老化，但如不直接暴露，則抗老化及耐久性能仍較高。
2、土工膜
土工膜一般可分為瀝青和聚合物(合成高聚物)兩大類。含瀝青的土工膜目前主要為復(fù)合型的(含編織型或無(wú)紡型的土工織物)，瀝青作為浸潤(rùn)粘結(jié)劑。聚合物土工膜又根據(jù)不同的主材料分為塑性土工膜、彈性土工膜和組合型土工膜。大量工程實(shí)踐表明，土工膜的不透水性很好，彈性和適應(yīng)變形的能力很強(qiáng)，能適用于不同的施工條件和工作應(yīng)力，具有良好的耐老化能力，處于水下和土中的土工膜的耐久性尤為突出。土工膜具有突出的防滲和防水性能。
3、土工格柵
土工格柵是一種主要的土工合成材料，與其他土工合成材料相比，它具有獨(dú)特的性能與功效。土工格柵常用作加筋土結(jié)構(gòu)的筋材或復(fù)合材料的筋材等。土工格柵分為玻璃纖維類和聚酯纖維類兩種類型。
1)塑料類
它是在經(jīng)擠壓制出的聚合物板材(原料多為聚丙烯或高密度聚乙烯)上沖孔，然后在加熱條件下施行定向拉伸。單 向拉伸格柵只沿板材長(zhǎng)度方向拉伸制成，而雙向拉伸 格柵則是繼續(xù)將單向拉伸的格柵再在與其長(zhǎng)度垂直的方向拉伸制成。由于土工格柵在制造中聚合物的高分子會(huì)隨加熱延伸過(guò)程而重新排列定向，加強(qiáng)了分子鏈間的聯(lián)結(jié)力，達(dá)到了 提 高 其強(qiáng)度的目的。其延伸率只有原板材的10%～15%。如果在土工格柵中加入炭黑等抗老化材料，可使其具有較好的耐酸、耐堿、耐腐蝕和抗老化等耐久性能。
2)玻璃纖維類
此類土工格柵是以高強(qiáng)度玻璃纖維為材質(zhì)，有時(shí)配合自粘感壓膠和表面瀝青浸漬處理，使格柵和瀝青路面緊密結(jié)合成一體。由于土石料在土工格柵網(wǎng)格內(nèi)互鎖力增高，它們之間的摩擦系數(shù)顯著增大(可達(dá)0?8～1?0)，土工格柵埋入土中的抗拔力，由于格柵與土體間的摩擦咬合力較強(qiáng)而顯著增大，因此它是一種很好的加筋材料。
同時(shí)土工格柵是一種質(zhì)量輕，具有一定柔性的平面網(wǎng)材，易于現(xiàn)場(chǎng)裁剪和連接，也可重疊搭接，施工簡(jiǎn)便，不需要特殊的施工機(jī)械和專業(yè)技術(shù)人員。
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