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文檔簡介
1、 生活中的化學(xué) 衢州中專 李國勝 1、 塑料化學(xué)纖維合成橡膠膠粘劑二、洗滌劑 三、化妝品四、食品 五、常見的藥物人類的生活離不開衣、食、住、行。而衣、食、住、行又離不開物質(zhì)。在這些物質(zhì)中,有的是天然存在的,比如我們喝的水、呼吸的空氣;有的是由天然物質(zhì)改造而成的,如我們吃的醬油、喝的酒,是由糧食加工和經(jīng)過化學(xué)處理得到的。更多的物質(zhì)不是天然生成的,而是用化學(xué)方法由人工合成的,如化肥、農(nóng)藥、塑料、合成橡膠、合成纖維等。它們形形色色、無所不在,使人類社會的物質(zhì)生活更加豐富多采。放眼四顧,在廚房、餐桌、農(nóng)田、廠礦,我們都會看到各種各樣的化學(xué)變化、五光十色的化學(xué)現(xiàn)象??梢哉f,生活中處處有化學(xué)。本書從應(yīng)用的
2、角度介紹跟人們生活密切相關(guān)的若干專題所涉及的化學(xué)知識。一、塑料化學(xué)纖維合成橡膠膠粘劑(一)塑料顧名思義,塑料是一類具有可塑性的高分子材料。它的主要成分是合成樹脂。合成樹脂的基本原料是乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔、苯、甲苯、二甲苯等低分子量有機化合物。它們主要來源于石油、天然氣、煤、電石等自然資源。這些物質(zhì)有的能直接反應(yīng)制得合成樹脂,有的要在一定工業(yè)條件下與其他物質(zhì)先合成各種單體,再由單體合成樹脂。合成樹脂在常溫常壓下一般是固體顆粒或粉末,也有糊狀的液體。例如,低分子量聚乙烯是蠟狀物,高分子量聚乙烯是乳白色的固體。1、 塑料的組成 合成樹脂約占塑料總質(zhì)量的40100(有機玻璃是純聚甲基丙烯酸甲酯樹脂
3、),因此塑料的基本性能主要取決于合成樹脂的性質(zhì)。為了改善塑料制品的某些性質(zhì),便于加工成型,常要在樹脂中加一些輔助劑,主要有填料、增塑劑、穩(wěn)定劑和色料。 (1)填料 根據(jù)需要,在樹脂中加入適當(dāng)?shù)奶盍希梢蕴岣咚芰系膹姸群褪褂脺囟?,還能降低成本。常用的填料有鋸木屑、石棉、碳酸鈣、亞硫酸鈣及云母等。例如,最早人工合成的酚醛樹脂,主要缺點是性脆,加入木屑粉后機械強度有明顯提高。 (2)增塑劑 在樹脂中加入增塑劑來增強可塑性,使塑料柔軟,富有彈性,容易加工。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸酯類、癸二酸酯類、磷酸酯類等。 (3)穩(wěn)定劑 穩(wěn)定劑能防止塑料在加工和使用時分解變質(zhì),延長使用壽命。穩(wěn)定劑要求在加工成型中不
4、分解,能跟樹脂互溶,在使用環(huán)境和介質(zhì)中穩(wěn)定。常用的有金屬皂類(如硬脂酸鉛)和環(huán)氧化油等。 (4)色料 為了使塑料制品美觀、漂亮,通常要加入一些有機染料和無機顏料。加入的色料要在加工時穩(wěn)定,分散性好,容易著色,跟塑料中的其他成分不發(fā)生反應(yīng)。珠光劑和熒光劑常作塑料的色料。此外,還有防腐劑、潤滑劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑等。不是所有的塑料都要加入每一種輔助劑,而要根據(jù)塑料品種和使用要求選加輔助劑。2、塑料的分類塑料品種繁多,到目前為止,已投入工業(yè)生產(chǎn)的有400多種,主要品種有近百種。對這么多的塑料通常有兩種分類方法。按受熱表現(xiàn),分為熱塑性塑料和熱固性塑料。前者加熱到一定溫度就變軟或熔化,具有可塑性,冷卻變
5、硬、固化,這種變化能反復(fù)發(fā)生。因此,這類塑料的舊、廢品可以生產(chǎn)再生塑料制品。這類塑料的樹脂呈線型或支鏈結(jié)構(gòu)(見上圖)。后者在加熱初期變軟,能制成各種形狀的制品。它在再加熱后固化變硬,再加熱也不能變軟,就是沒有可塑性。這類塑料的樹脂分子在加熱時交聯(lián)而變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(如右圖)。 根據(jù)不同的用途,塑料分通用塑料和工程塑料。前者產(chǎn)量大、價格低、用途廣,主要用于日常生活制品和一般的零件。后者強度高、耐磨、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定性好,常代替木材、鋼鐵及一些有色金屬作工程結(jié)構(gòu)材料,以及在化工和新技術(shù)方面有特殊要求的材料。3、部分通用塑料的性能和用途 聚乙烯 英文簡稱PE,1933年發(fā)明,1939年投入工業(yè)生產(chǎn)。它是
6、乙烯的聚合物。它無毒,容易著色,化學(xué)穩(wěn)定性好,耐寒,耐輻射,電絕緣性好。它適合做食品和藥物的包裝材料,制作餐具、醫(yī)療器械,還可做電子工業(yè)的絕緣材料等。 聚丙烯 英文簡稱PP,1954年發(fā)明,1957年投入工業(yè)生產(chǎn)。它無毒,制品能在沸水中消毒。它有優(yōu)良的剛性和延伸性,耐沖擊,能反復(fù)彎曲,有良好的電絕緣性。它用于食品和藥物的包裝,生產(chǎn)醫(yī)療器械,能制成日常生活用品、電器具和各種管材。合成纖維能制作魚網(wǎng)和濾布。 聚苯乙烯 英文簡稱PS,1839年發(fā)明,1930年投入工業(yè)生產(chǎn)。它透明、無味、無毒,容易著色,堅硬,電絕緣性好,但吸水性差。它用于制作日常生活用品、玩具和裝飾品,適宜生產(chǎn)儀表外殼、車輛燈罩。聚
7、苯乙烯泡沫塑料有隔音、絕熱功能,能作劇場、冷藏庫的墻體隔層材料。聚氯乙烯 英文簡稱PVC,1872年發(fā)明,1930年投入工業(yè)生產(chǎn)。它化學(xué)穩(wěn)定性好,耐酸、堿和有些化學(xué)藥品的侵蝕。它耐潮濕、耐老化、難燃。它使用時溫度不能超過60,在低溫下會變硬。聚氯乙烯分軟質(zhì)塑料和硬質(zhì)塑料。軟質(zhì)的主要制成薄膜,作包裝材料、防雨用品、農(nóng)用育秧膜等,還能作電纜、電線的絕緣層、人造革制品。硬質(zhì)的一般制成管材和板材,管材用作水管和輸送耐腐蝕性流體管,板材用作各種貯槽的襯里和地板。聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃) 英文簡稱PMMA,1932年發(fā)明,1936年投入工業(yè)生產(chǎn)。有機玻璃的透明度可達9193,能透過紫外線。它密度小,耐
8、沖擊,抗碎裂能力超過普通玻璃的10倍。它是制作光學(xué)儀器的重要材料,能制作汽車、飛機的風(fēng)檔、座艙,大型建筑物和住房的天窗,電視機、雷達顯示器的屏幕,儀表外殼、燈罩及各種裝飾品。它還能作假牙、齒托、假肢和人體模型。酚醛塑料 英文簡稱PF,1872年發(fā)明,1909年投入工業(yè)生產(chǎn)。它有一定的機械強度,有較好的絕緣性能,并有耐熱、耐磨、耐腐蝕等特性。它主要作電絕緣材料,如電燈開關(guān)、插頭、插座、電話機外殼等。用聚酰胺、石墨、玻璃等纖維增強的耐高溫酚醛塑料有優(yōu)異的耐熱蝕性能,能制作火箭、導(dǎo)彈等高速飛行器的防熱護層和外殼。.氨基塑料 氨基塑料的主要品種有脲醛和三聚氰胺。脲醛容易著色,耐溶劑。三聚氰胺有銀光感,
9、色澤光亮、艷麗。它耐熱、耐水、耐磨,主要用于生產(chǎn)各種餐具、日用品,還是制作膠合板、纖維板、裝飾板的材料。聚氨酯塑料 英文簡稱PU,1947年發(fā)明,1953年投入工業(yè)生產(chǎn)。它有韌性,耐磨又耐沖擊。它常制成軟泡沫塑料,這種塑料保暖、透氣、彈性好,是絕熱、隔音、防震的好材料,主要用作服裝襯里、床墊、椅墊等。ABS塑料 1947年投入工業(yè)生產(chǎn)。該塑料堅韌、質(zhì)硬,耐磨、耐沖擊、耐化學(xué)腐蝕,電絕緣性好,容易電鍍。它在機械工業(yè)上作齒輪、軸承、電機、儀表外殼以及家用電器(冰箱、洗衣機等)的外殼,還可以作紡織用的紗管、飛機上的裝飾板、窗框和隔音板。聚碳酸酯 英文簡稱PC。1953年發(fā)明,1958年工業(yè)化生產(chǎn)。聚
10、碳酸酯的透光率近90,有“透明金屬”之稱。它韌性好、抗沖擊、吸水率低、耐高溫和低溫,還能電鍍。能代替某些特種合金、玻璃等作計算機、電視機、收音機等的零件,代替銅、鋁、鋅制作齒輪、杠桿、曲軸等,還可作汽車、探照燈的燈罩和激光唱片的基料。聚甲醛 英文簡稱P0M,1920年發(fā)明,1962年投入工業(yè)生產(chǎn)。它機械強度大,剛性好,而且特別耐磨、耐疲勞、耐水。它能代替鋼、鋁、鋅作汽車、飛機、電器、遙控裝置的精密零件,還在機械工業(yè)中制作齒輪、軸承、傳送帶等。聚苯醚 英文簡稱PP0,1964年發(fā)明,1965年投入工業(yè)生產(chǎn)。它吸水性小,耐酸、堿、化學(xué)試劑的腐蝕,電絕緣性能好,使用溫度范圍在-40120。它適用于制
11、作熱水管道、化工管道、泵的葉輪、葉片、閥門,還能代替不銹鋼做各種化工設(shè)備,還可作電機的電極、轉(zhuǎn)子、機殼和電視機中的調(diào)諧片、雷達的波導(dǎo)管等。聚砜 英文簡稱PSE,1965年投入工業(yè)生產(chǎn)。它無毒、韌性好、電性能優(yōu)良,在使用溫度范圍(-60150)內(nèi)能保持各種機械性能,自熄性好,能電鍍。它適于制作汽車、化工設(shè)備的零件,也是人造衛(wèi)星、飛機內(nèi)一些部件、制品所需的新型復(fù)合材料,還可制作貯存食品的容器。聚酰胺 英文簡稱PA,1935年發(fā)明,1939年投入工業(yè)生產(chǎn)。它有良好的機械強度,彈性模量比金屬低,還有自潤滑性能,導(dǎo)熱系數(shù)只有金屬的1100。它用于制作各種外形復(fù)雜或帶金屬嵌件的用品,是制作軸承、齒輪、螺釘
12、、螺帽和各種襯墊的材料。4、常用塑料的鑒別隨著塑料工業(yè)的發(fā)展,塑料品種越來越多,應(yīng)用范圍更廣,跟人們的關(guān)系越來越密切。因此,我們應(yīng)該知道一些常見塑料的鑒別知識,以便合理地選購、使用、保管和修補塑料制品。現(xiàn)介紹簡單易行的外觀鑒別法和燃燒鑒別法。(1)外觀鑒別法外觀鑒別法根據(jù)各種塑料制品的特征,由看、摸、聽、聞、掂等方法來鑒別塑料。這種方法簡單、方便,但只能作出初步判斷。下面介紹幾種常見塑料制品的識別特征。聚乙烯塑料在不加著色劑時是乳白色半透明體,手摸有蠟狀滑膩感覺,質(zhì)輕柔軟。它有韌性、易彎曲,能浮在水面上。聚乙烯薄膜用手抖動,聲音發(fā)脆。聚丙烯塑料不加著色劑時是乳白色半透明體,比聚乙烯更透明一些。
13、它手感潤滑,但沒有聚乙烯那種滑膩感。它比同體積的聚乙烯輕,能浮在水面上。聚苯乙烯是無色透明體,表面硬而有光澤。它容易著色,色澤晶亮。聚苯乙烯的制品落地或敲打時發(fā)出類似金屬的清脆聲音。它看上去像玻璃,容易摔碎。在80的熱水中能軟化。聚氯乙烯的硬制品表面堅硬平滑,敲擊時沒有聚苯乙烯那樣的清脆聲,而是悶音。軟制品表面光滑柔軟,有彈性,放在水里會下沉。它在60的熱水中易發(fā)軟變形,有時還能聞到特殊的氣味。 有機玻璃外觀像水晶,有光澤,質(zhì)輕。摩擦?xí)r略帶果香味。它的著色制品色澤鮮艷,表面光滑。它的表面硬度低,容易劃痕,劃痕用軟布加牙膏摩擦可以消除。把它放入水里會下沉。酚醛塑料(電木)多為不透明的棕、灰、黑色
14、固體。它的表面堅硬、質(zhì)脆易碎,敲擊時發(fā)出類似木板的聲音。它在熱水中不變軟。脲醛塑料(電玉)的表面光亮、色澤鮮艷,比酚醛塑料更硬,在熱水中不變軟。賽璐珞的本色制品是半透明體,柔軟而有彈性,摩擦?xí)r產(chǎn)生樟腦氣味。它的耐熱性差,在沸水里軟化。它極易燃燒。(2)燃燒鑒別法不同的塑料,燃燒的難易程度、火焰的顏色、燃燒狀態(tài)和產(chǎn)生的氣味等都不相同。根據(jù)以上燃燒特征可以鑒別各種塑料。把一小塊塑料放在鐵板上加熱,如果塑料先變軟后熔融,最后燒焦,這就是熱塑性塑料。如果加熱不經(jīng)過變軟而變脆,最后燒焦,就是熱固性塑料。然后做燃燒試驗。把要鑒別的一小塊塑料用火柴或酒精燈點燃,仔細觀察塑料燃燒時發(fā)生的各種現(xiàn)象,對照下表中各
15、項內(nèi)容作出判斷。 5、塑料工業(yè)的發(fā)展近些年來,世界各國塑料工業(yè)的發(fā)展有起有伏,但工程塑料的產(chǎn)量一直穩(wěn)步增長,應(yīng)用范圍越來越廣。目前世界各國都相當(dāng)重視工程塑料的研究開發(fā)和生產(chǎn),它預(yù)示塑料工業(yè)今后發(fā)展的趨勢。目前工程塑料品種不少,今后還會研制一些新品種,但發(fā)展的重點是對現(xiàn)有品種的改性和擴大應(yīng)用范圍。而改性研究開發(fā)的重心已從原有的均聚物轉(zhuǎn)向開發(fā)有特殊性能的共聚物。例如,ABS塑料是由苯乙烯、丙烯腈和丁二烯三種單體共聚而成的。ABS的開發(fā),是基于丙烯腈有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能和表面硬度,丁二烯有無比的韌性,而苯乙烯有良好的加工性能和染色性能。三者共聚就得到有優(yōu)良綜合性能的ABS。又如,制造醫(yī)療器械的聚碳
16、酸酯常因輻照和消毒,容易發(fā)黃和變脆。為了克服這一缺點,人們開發(fā)出聚碳-嵌段共聚物。它能耐-射線的輻射,在較低溫度下,有較高的彈性和沖擊強度,并有優(yōu)良的韌性和卓越的耐燃燒性能。功能塑料是一類具有特殊性能和特殊用途的塑料,它跟醫(yī)療衛(wèi)生、火箭、導(dǎo)彈、宇航技術(shù)和原子能工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān),因此受到各國的重視。目前,全世界正在研制的功能塑料主要有以下三類。(1)導(dǎo)電塑料 塑料通常對電有絕緣性,因此它在電氣工業(yè)中廣泛用作電絕緣材料。然而,在有些工業(yè)中,特別是計算機行業(yè),需要大量質(zhì)輕、容易加工而能導(dǎo)電的塑料,用來保護與屏蔽電磁波的輻射、降低電絕緣體的使用量。從已問世的導(dǎo)電塑料來看,通常分結(jié)構(gòu)型和復(fù)合型兩大類。
17、結(jié)構(gòu)型指高分子由離子或電子導(dǎo)電。這類高分子制備和提純困難,有實用價值的比較少,多屬于半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)材料。目前開發(fā)較多的是復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料,它是以聚合物為基體,跟各種導(dǎo)電物質(zhì)(如金屬、炭黑、石墨、纖維等)復(fù)合而制得。例如,在聚丙烯中加入導(dǎo)電性填料(如炭黑)、抗氧劑、潤滑劑,經(jīng)混煉成型,再加工就能制得導(dǎo)電聚丙烯塑料。意大利一家公司生產(chǎn)一種導(dǎo)電塑料,它是在不同的聚合基體(如ABS、PC、PPE或PA)中加入防銹的鋼纖維,制得導(dǎo)電塑料。這種塑料用于不同領(lǐng)域中,如電子行業(yè)中制成電器的罩殼,在汽車行業(yè)、通訊行業(yè)中制成電器控制器。(2)耐高溫塑料 耐高溫?zé)崴苄运芰?,在?yīng)用方面,一直占有其他塑料無法比擬
18、的特殊地位。目前常用耐高溫?zé)崴苄运芰洗驿摬闹谱魇称芳庸け汉婺>?。這種塑料焙烘模具完全符合食品規(guī)范指標,而且不需要任何抗粘涂層,加熱溫度可達220,可以在微波爐中使用。例如,一種改性的聚醚亞胺除能加熱到250外,還有優(yōu)越的耐水解性、低吸水性、耐燃、高透明度和高機械強度等性能。又如,聚酰亞胺塑料的突出性能是耐高溫,能在260以下長期使用,間斷使用溫度可達480。它適宜制成在高溫下使用的制件。聚二苯醚在高溫下仍能保持較強的粘結(jié)能力,在250下加熱3000小時,其粘結(jié)能力不受影響。用這種樹脂浸漬過的玻璃纖維可以制作火箭重要部位的外殼。(3)阻燃塑料 這是具有自熄性和不燃性的塑料。一般的塑料容易起火燃
19、燒。為了克服塑料易燃的弱點,阻燃塑料就應(yīng)運而生。阻燃塑料較難引燃,引燃后火焰?zhèn)鞑ケ容^慢,或者火焰移走后能自行停止燃燒。使塑料阻燃的辦法是加入阻燃劑。阻燃劑分反應(yīng)型和添加型兩類。反應(yīng)型通常是把含鹵素、磷的多元醇、多元酸和含鹵素的聚異氰酸脂通過縮聚反應(yīng)接到塑料基體的高分子鏈上,制成阻燃塑料。市場上廣為銷售的鹵素取暖器,里面用的就是含鹵素阻燃劑的阻燃塑料。添加型就是在塑料加工時把諸如水合氧化鋁、三氧化二銻、磷酸酯、有機鹵化物等阻燃劑摻混到塑料中而制得。目前市場上的阻燃塑料中,后者的比重占80。隨著對高分子化學(xué)的深入研究,許多具有特殊功能的高分子新材料將陸續(xù)問世,它在科研、生產(chǎn)和人們的生活中會顯示越來
20、越重要的作用。(二)、化學(xué)纖維1、化學(xué)纖維的分類化學(xué)纖維是用天然的或人工合成的高分子物質(zhì)經(jīng)化學(xué)、機械加工而制得的纖維?;瘜W(xué)纖維可按原料來源、加工方法、纖維性能等分類,但一般都按原料來源(化學(xué)組成)分類。根據(jù)原料來源的不同,各類化學(xué)纖維的關(guān)系見下表。由上表可見,人造維和合成纖維是化學(xué)纖維的兩個主要分支。人造纖維是利用天然高分子化合物,如纖維素或蛋白質(zhì)為原料,經(jīng)過一系列化學(xué)處理和機械加工而制得的纖維。合成纖維是以石油、煤、石灰石、天然氣、食鹽、空氣、水以及某些農(nóng)副產(chǎn)品等不含天然纖維的物質(zhì)作原料,經(jīng)化學(xué)合成和加工制得的纖維。合成纖維比天然纖維有一些優(yōu)異的性能,它的生產(chǎn)又擺脫自然條件的限制,因而合成纖
21、維有廣闊的發(fā)展前途。 2、化學(xué)纖維的命名根據(jù)我國有關(guān)部門規(guī)定,人造纖維的短纖維一律叫“纖”(如粘纖、富纖),合成纖維的短纖維一律叫“綸”(如錦綸、滌綸)。如果是長纖維,就在名稱末尾加“絲”或“長絲”(如粘膠絲、滌綸絲、腈綸長絲)。關(guān)于混紡或交織的織品,就按照組分的多少順序來命名,組分多的排在前,組分少的排在后。如果組分相同,就按天然纖維、合成纖維、人造纖維的順序排列。例如,65的棉花、35的滌綸混紡府稠叫棉滌府稠,65的滌綸、35的棉花混紡府稠叫滌棉府綢,13粘絲、13羊毛、13滌綸混紡華達呢叫毛滌粘華達呢。根據(jù)上述原則,化學(xué)纖維的命名匯總于下表。3、常見化學(xué)纖維的性能和用途不同的化學(xué)纖維,因
22、化學(xué)組成不同,性能各異,所以在應(yīng)用上也是揚長避短,充分發(fā)揮其優(yōu)勢。下面簡單介紹幾種常見化學(xué)纖維的性能和用途。(1)粘膠纖維 它是人造纖維,在1891年發(fā)明,1905年投入工業(yè)生產(chǎn)。它吸濕性好,容易染色,干態(tài)時的強度接近棉纖維。它的缺點是濕態(tài)時強度較低,容易變形。它廣泛用作棉、毛、絲綢廠的原料,常跟棉纖維、滌綸、錦綸等混紡。工業(yè)上用它作制造輪胎的簾子布。(2)滌綸 它是最常見的合成纖維,在1941年發(fā)明,1953年投入工業(yè)生產(chǎn)。它的最大特點是彈性好,抗皺、保型,強度高,耐磨性比棉高1倍、比羊毛高3倍。熱穩(wěn)定性好,電絕緣性優(yōu)良,不發(fā)霉,不怕蟲蛀。缺點是吸濕性、染色性較差。它主要用于生產(chǎn)各種混紡或交
23、織品,大量用作衣料。目前通過紡織加工,生產(chǎn)各種仿絲、仿毛、仿棉、仿麻織品。這類混紡織品的效果越來越近似于天然纖維織品,在工業(yè)上作絕緣材料,傳送帶、輪胎的簾子線等,在醫(yī)療上用于制造血管、角膜支架、心瓣膜、心血管等。最近,用針織滌綸和硅橡膠試制成人造頭顱骨。(3)錦綸 它在1935年發(fā)明,1939年投入工業(yè)生產(chǎn)。它的耐磨性比棉纖維高10倍,比羊毛高20倍。它強度高,彈性好,耐腐蝕,不霉、不蛀。缺點是耐光、耐熱性較差。它主要用于生產(chǎn)長絲,是各種針織品和絲綢品的原料。短纖維主要跟羊毛或其他纖維混紡,增強織物的牢度。它在工業(yè)上制作漁網(wǎng)、降落傘,也是生產(chǎn)日用品牙刷、衣刷、繩索的材料。 (4)腈綸 它在19
24、42年發(fā)明,1950年投入工業(yè)生產(chǎn)。腈綸質(zhì)輕而柔軟,彈性特別好,蓬松而保暖,性能勝過羊毛,還耐熱、耐曬、耐酸腐蝕,不霉、不蛀。缺點是耐磨性差,吸濕、染色性能不夠好。它主要用于生產(chǎn)短纖維,用以代替羊毛純紡,或跟羊毛和其他化纖毛型產(chǎn)品混紡,如腈綸膨體紗、混紡毛線及各種混紡衣料。腈綸長絲能織成綢緞,還是生產(chǎn)工業(yè)用石墨纖維和碳纖維的原料。(5)維綸 它在1939年發(fā)明,1950年投入工業(yè)生產(chǎn)。它的最大優(yōu)點是吸濕性好,在標準條件下的吸濕率是4.55。它結(jié)實耐磨,比棉纖維高5倍多,還耐酸、耐腐蝕,不蛀。缺點是耐光、耐熱性較差,不容易染色,織物不夠挺括。它的短纖維主要跟棉纖維混紡,少量跟粘膠纖維混紡,制成隱
25、條、隱格。工業(yè)上做帆布、過濾布、輸送帶、包裝材料和勞動保護品,更宜做漁網(wǎng)、艦船繩纜等。(6)丙綸 它在1954年研制成功,1957年投入工業(yè)化生產(chǎn)。丙綸強度高,耐磨性能僅次于錦綸,彈性好。它密度小,能浮在水面上,吸水率低,還耐酸、堿腐蝕,不霉不蛀。最大的缺點是難染色,容易老化。這一缺點限制它應(yīng)用在服飾上。它主要用于生產(chǎn)不經(jīng)傳統(tǒng)的機織、針織或編織等加工制成的無經(jīng)、無緯之別的紡織品,廣泛用于建筑、水利、裝潢、醫(yī)療和服裝等各個行業(yè)。丙綸經(jīng)改性后能制成抗老化、著色和吸水性好的特色纖維。(7)氯綸 氯綸于1941年研制成功,1950年投入工業(yè)生產(chǎn)。它的主要特點是難燃,離火后自熄,能耐酸、堿、氧化劑和還原
26、劑,穩(wěn)定性極好,而且保暖性能好,耐曬、耐磨。利用氯綸的耐燃性,常作車廂中的座墊材料、沙發(fā)套、地毯、防火簾、消防隊員和護林隊員穿的工作服,氯綸在工業(yè)上作防腐蝕濾布和倉庫用的復(fù)蓋材料等。短纖維織品做內(nèi)衣,對風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎有一定的輔助療效。4、合成纖維的新品種隨著合成高分子聚合物的改性和加工技術(shù)的發(fā)展,化學(xué)纖維新品種日新月異,這對改善工業(yè)結(jié)構(gòu)材料,豐富人們的衣著起很大的作用。下面簡要介紹供紡織用的主要化纖新品種。(1)異形纖維 異形纖維是相對于圓形纖維而言的。它是用有特殊幾何形狀的噴絲板孔擠壓出來的,使截面呈一定幾何形狀的纖維。目前生產(chǎn)的異形纖維主要有三角形、丫形、五角形、三葉形、四葉形、五葉形、扇形
27、、中空形等。異形纖維跟一般的纖維相比,有如下特點。第一是光學(xué)效應(yīng)好,特別是三角形纖維,具有小棱鏡般的分光作用,能使自然光分光后再度組合,給人以特殊的感覺。第二是表面積大,能增強復(fù)蓋能力,減小織物的透明度。還能改善圓環(huán)纖維易起球的不足。第三是因截面呈特殊形狀,能增強纖維間的抱合力,改善纖維的蓬松性和透氣性。第四是抗抽絲性能優(yōu)于圓形纖維。它大量用于機織、編織及地毯工業(yè)中。我國利用異形纖維主要生產(chǎn)紡織品和針織品,如生產(chǎn)仿細夏布、波紋綢、仿薄絲、仿絹和毛料花呢等。(2)中空纖維 中空纖維的內(nèi)部有孔穴結(jié)構(gòu)。兼有異形截面和孔穴結(jié)構(gòu)的纖維,叫做異形中空纖維。中空和異形中空纖維的最大特點是保暖性大大優(yōu)于同類的
28、一般纖維。中空纖維有光的反射效應(yīng),使織物有毛料的膘光感。圓形中空纖維跟毛纖維混紡,能制成高級毛料織物。星形中空短纖維跟各種纖維混紡,織成仿中厚花呢料,它質(zhì)地輕柔,手感豐滿。異形中空纖維廣泛用于制地毯和毛毯,這些制品富有彈性和蓬松性,不易起球。據(jù)報道,鈕扣狀截面異形錦綸纖維用于生產(chǎn)地毯,有可能取得“霸主”地位。(3)復(fù)合纖維 由兩種或兩種以上的成纖聚合物熔體或濃溶液,利用組分、配比、粘度等的差異,分別輸入同一紡絲組件,并在組件的適當(dāng)部位匯合,在同一噴絲孔噴出,就形成復(fù)合纖維??梢灾瞥刹⒘?、包芯、海島、天星型等不同品種的復(fù)合纖維。復(fù)合纖維含有性能不同的兩種或兩種以上的化學(xué)組分,在一定程度上能優(yōu)劣互
29、補、填平缺陷。例如,用錦綸和蛋白質(zhì)人造纖維紡成的并列復(fù)合纖維,它的織物彈性好,手感能跟羊毛相比;它的永久卷曲性、尺寸穩(wěn)定性、蓬松柔軟性等方面超過羊毛。又如,用滌綸長絲作內(nèi)芯、棉纖維作外層制得的復(fù)合纖維,具有棉纖維的良好吸濕性,能克服滌綸纖維織物穿著悶熱、不吸汗的缺點,又有滌綸的牢度,因此叫“舒適的確良”。用這種復(fù)合纖維織成的布,如果在花紋處用酸爛掉外包的棉纖維,露出滌綸芯絲就構(gòu)成透明的花紋,這就是“爛花的確良”。(4)超細纖維 一般化學(xué)纖維的纖度(即粗細)多在1.1115旦之間,直徑大約1050微米。超細纖維的纖度通常在0.10.5旦之間,直徑一般小于5微米。有些特殊用途的超細纖維甚至細到0.
30、001旦。用超細纖維織成的織物格外精細,特別柔軟光滑,還有獨特的光澤和顏色。因此,有用超細纖維制成的人造革、優(yōu)質(zhì)針織品和機織品。用超細纖維制作的仿麂皮,有茸毛致密、不易脫落、手感柔軟的優(yōu)點,質(zhì)量常超過真麂皮。工業(yè)上可用它制作高效能過濾布,用在除塵設(shè)備中,使除塵效率提高到99以上。超細纖維還可以制成有特種用途的合成紙,既用于過濾,又可在光學(xué)上作玻璃鏡頭的揩試紙。(5)變形絲 利用合成纖維受熱塑化變形的特點,在機械和熱的作用下,使伸直的纖維變成卷曲的纖維,叫做變形絲(也叫變形纖維)。變形絲分為兩類。一類是以蓬松性為主的,外觀體積蓬松。以腈綸為主要原料的變形絲,叫做膨體紗,用于生產(chǎn)絨線和針織內(nèi)外衣。
31、另一類是以彈性為主的,叫做彈力絲。彈力絲分高彈和低彈兩種。高彈絲以錦綸為主,多用于生產(chǎn)彈力衫褲、彈力襪等。低彈絲以滌綸為主,主要用于生產(chǎn)外衣和室內(nèi)裝飾布。丙綸低彈絲常用于制作地毯。(6)空氣變形絲 利用壓縮空氣,使化學(xué)纖維的長絲發(fā)生噴氣變形,絲束外圈局部起小卷,再使它部分斷裂,形成若干端頭露在外面,看上去十分接近用短纖維、按常規(guī)方法紡織,就得到空氣變形絲??諝庾冃谓z在生產(chǎn)時省略切短化纖長絲,再紡成長紗的生產(chǎn)過程。由它織成的織物,外觀和手感接近用短纖維織成的織物,還有吸濕性。它可以用來生產(chǎn)仿絹絲、仿棉或仿毛形織物,分別用作衣料、家具布、氈毯或汽車用布。估計到本世紀末,空氣變形絲將會有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。
32、(7)網(wǎng)絡(luò)絲 根據(jù)需要,有時為了增加化纖織物的耐屈曲強度和改善織物的手感,常用15100根很細的單絲合并成復(fù)絲使用。在復(fù)絲或噴絲時用壓縮空氣吹松絲條,并使它們相互旋轉(zhuǎn)、扭合、形成許多網(wǎng)絡(luò)點,這就是網(wǎng)絡(luò)絲。網(wǎng)絡(luò)絲因有網(wǎng)絡(luò)結(jié)點,用它織成的織物厚實,表面有仿毛感。網(wǎng)絡(luò)絲強度較高,織造時能省去加粘、上漿操作,所以網(wǎng)絡(luò)絲又叫“免漿絲”。它是國外70年代生產(chǎn)的化纖新品種。(8)高吸濕纖維 一般合成纖維的吸濕性比較差,用它做衣服,夏天穿著有潮濕悶熱的感覺。為了克服這一缺點,人們研制出有良好吸濕性的合成纖維。吸濕纖維是由普通纖維高聚物經(jīng)過化學(xué)改性或物理改性制得的?;瘜W(xué)改性方法就是在普通纖維分子長鏈中接上羥基、
33、磺酸基等親水性基團或接上吸水性鹽類,使纖維有吸濕性。物理改性的主要途徑是使纖維具有無數(shù)直徑小于3微米的多孔性中空結(jié)構(gòu),利用毛細管作用增強吸濕性,起輸濕作用。也可以使纖維表面粗糙化、異型化或超細化來增強纖維的吸濕性。高吸濕纖維主要用來制作運動服和貼身內(nèi)衣。(9)高收縮纖維 高收縮纖維是受熱后收縮率特別高的纖維。例如,普通滌綸受熱后的收縮率只有10,而高收縮滌綸受熱后的收縮率高達50。國產(chǎn)的人造麂皮所用滌綸的收縮率也能高到40。它的織物經(jīng)加熱處理后,由于纖維收縮,織物顯得特別致密豐滿。如果織物的局部使用高收縮纖維,受熱收縮后會出現(xiàn)類似泡泡紗或提花等立體感很強的花紋。用高收縮纖維制作化纖平絨、燈芯絨
34、的起絨底布。底布受熱收縮時能使絨毛更加致密。試驗用純滌綸高收縮纖維和常規(guī)純滌綸纖維混紡或交織,織物經(jīng)加熱定型后,可以得到各種式樣的波紋純滌綸織物。細支滌綸高收縮長絲,可以用來制作仿麂皮和花色絲綢。 (10)有色纖維 有些合成纖維染色十分困難,為了解決某些纖維不易染色的困難,人們成功地在噴絲以前的原液里加入各種著色劑,使極細的色粒均勻分散在原液里,用這種有色的原液能噴紡出各種顏色的纖維。這種方法著色效果好。在生產(chǎn)高聚物中,在聚合時添加著色劑或給聚體涂復(fù)著色劑,同樣能達到著色的目的。我國已生產(chǎn)有色纖維。 (11)高強度模量纖維 強度大于8.8CNdkex,模量大于176CNdkex的合成纖維,叫做
35、高強度模量纖維。例如,美國研制成功的凱夫拉爾(我國叫芳綸1414)纖維,強度是同質(zhì)量鋼絲的5倍。它密度小,只有鋼絲的16,還能透過微波。它可以做航空器材的增強材料。以粘膠纖維、腈綸、瀝青纖維為原料,經(jīng)高溫炭化、石墨化,得到的高強度、高模量炭纖維,在原子能、冶金、化工方面有廣泛的應(yīng)用。(12)仿真纖維 仿真纖維是指合成纖維通過改性和紡織加工,使它的結(jié)構(gòu)和使用性能接近天然纖維,這種纖維叫做仿真纖維。它包括仿棉、仿絲、仿毛和仿麻纖維。下面以滌綸為例介紹仿真纖維的一般常識。仿真絲滌綸織物既保持滌綸的優(yōu)點,又改善它的不足之處,使它的產(chǎn)品具有真絲的特色。市售的各種滌綸喬其紗、雙縐、絹紡、錦緞等就是仿真絲滌
36、綸織物。它們手感柔軟、穿著舒適,比天然真絲織物輕、軟、挺、耐洗和耐穿。仿毛型滌綸織物,一般是通過選用纖維的適當(dāng)纖度、卷曲度、纖維截面的形狀及混紡比例來達到其織物的剛?cè)嵝?、蓬松性。天然麻是截面呈五角形或六角形的中空異形纖維。早期的仿麻型滌綸產(chǎn)品主要有豆形和啞鈴形截面兩種。近年來國際市場上具有麻型手感的滌綸產(chǎn)品很多,不僅形態(tài)逼真,而且色澤鮮艷,穿著舒服。5、部分特種合成纖維特種合成纖維是指有特殊性能和在特殊領(lǐng)域應(yīng)用的纖維。下面分別介紹幾種特種合成纖維的性能和用途。(1)阻燃纖維 根據(jù)纖維燃燒性能的不同,可分為不燃纖維(如石棉、玻璃纖維)、耐熱纖維(聚四氟乙烯、酚醛纖維)、阻燃纖維(偏氯綸、氯綸)和
37、可燃纖維(如滌綸、錦綸、腈綸、丙綸)。在中、小型火源點燃下產(chǎn)生小火焰燃燒,當(dāng)撤走火焰時,火焰能較快地自行熄滅,這一類纖維,叫做阻燃纖維。為了防止易燃物質(zhì)燃燒,大約在200年前,法國化學(xué)家蓋呂薩克研究過阻燃織物。隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展,研究阻燃纖維對防止火災(zāi)有十分重要的意義。因此,近20年來,開發(fā)阻燃合成纖維受到各國的普遍重視。生產(chǎn)阻燃纖維比較多的是用阻燃劑對纖維進行阻燃整理,使纖維有阻燃性能。阻燃劑大多數(shù)是鹵素、磷及其化合物為主要成分的化學(xué)藥品。例如,偏氯綸(聚偏二氯乙烯)是改性后的氯乙烯-偏二氯乙烯的共聚物。其中含氯乙烯3010,偏氯乙烯7090。偏氯綸聚合物在仿絲時,加入少量液態(tài)鹵化苯等
38、軟化劑和熱穩(wěn)定劑,用熔紡法紡入空氣中,然后進入冷水(10)槽,再經(jīng)過拉伸卷繞即得成品。偏氯綸除具有較好的阻燃性、耐熱性和回彈性外,還具有耐磨性和耐濃酸的腐蝕性(僅次于氟綸)。(2)耐腐蝕纖維 這是一類耐化學(xué)試劑腐蝕的纖維。聚四氟乙烯(簡稱氟綸)是耐腐蝕纖維的杰出代表。它在濃硝酸、濃硫酸、王水和濃堿中絲毫不受損,在各種有機溶劑中幾乎不膨潤。此外,氟綸的耐熱穩(wěn)定性較好,在200加熱四天,強度保持率是97。它在室外放置15年而無老化現(xiàn)象。它的導(dǎo)電、導(dǎo)熱率低。它還有優(yōu)良的電絕緣性能,阻燃性也是合成纖維家族中的冠軍。氟綸在工業(yè)上主要作耐腐蝕泵和閥門的填料,如作輸送發(fā)煙硫酸的離心泵填料,使用壽命可達100
39、天,如果用石棉作填料,只能用20天。用氟綸編織布制成的濾袋或濾墊,能在高溫和化學(xué)腐蝕環(huán)境中使用。據(jù)目前已知,氟綸在飛船艙的富氧環(huán)境中是最好的阻燃纖維,可制成太空衫和防火服。人類第一次登月的太陽神11號太空衫就是用氟綸纖維制作的。在生物醫(yī)學(xué)工程中,氟綸的應(yīng)用也日益擴大,可以用它制作人工血管、心臟瓣膜、人造膀胱等臟器,使用十分安全。(3)耐輻射纖維 耐各種射線輻照的纖維,如聚酰亞胺纖維是60年代才開發(fā)的功能纖維,它的突出性能是耐輻射。用高能量的射線照射8000次,它仍能保持原有的機械性能和電氣性能。聚酰亞胺纖維主要用于宇航、電氣絕緣以及原子能等工業(yè)上,如制作宇宙飛船、人造衛(wèi)星和核動力站所需的各種織
40、物、層壓制品、涂層織物和耐輻射降落傘等。(4)高強度、高模量碳纖維 碳纖維是有機纖維在1000以上碳化,使含碳量在85以上的纖維。根據(jù)性能不同,碳纖維分為高強度、高模量碳纖維、活性炭碳纖維以及離子交換碳纖維。目前碳纖維已發(fā)展成為用途廣泛、性能優(yōu)異的工業(yè)用高性能纖維。聚丙烯腈基和纖維素基碳纖維是目前用量最大的兩種高強度、高模量的碳纖維。它的化學(xué)性能類似于塊狀碳,溫度高于400時會出現(xiàn)明顯的氧化。它有良好的耐低溫性能,還有耐油、耐輻射、吸收氣體和減速中子的特性。它們本身的用途不大,通常作為負荷傳遞的一種媒介加入到樹脂、金屬、陶瓷中,或用化學(xué)氣相沉積法把碳沉積在纖維織物中,制成復(fù)合碳纖維,才能使它成
41、為有用的工業(yè)材料。目前碳纖維的應(yīng)用已深入到人類活動的各個領(lǐng)域,特別是宇航工業(yè)、飛機制造業(yè)、汽車工業(yè)和運動器械等方面的應(yīng)用令人矚目。例如,哥倫比亞號航天飛機的兩只控制火箭噴口都使用碳纖維復(fù)合材料。用碳復(fù)合材料制成的飛機比鋁制飛機減重1530,成本下降20。汽車上有2060的部件可用碳纖維增強塑料制造。碳纖維增強塑料可用于制造運動器械,如網(wǎng)球拍、高爾夫球棒、賽艇、賽車等。(5)離子交換纖維 離子交換纖維跟電解質(zhì)溶液接觸時,纖維上的離子能跟溶液里的離子作有選擇性的交換。它分陽離子交換纖維、陰離子交換纖維和兩性離子交換纖維。此外,離子交換纖維還有一定的強度、耐化學(xué)腐蝕等性能。它多用于鋼鐵、化工、輕工業(yè)
42、生產(chǎn)過程中對廢酸、廢堿、廢液和廢氣的回收、凈化處理。它廣泛用于海水淡化、工業(yè)用軟水的制備、無離子純水的生產(chǎn)以及制鹽工業(yè)。6、化學(xué)纖維的鑒別方法鑒別化學(xué)纖維的方法很多,歸納起來可分成兩類。一類是感觀鑒別法,就是通過人的感覺器官(不需要任何藥品和儀器)憑經(jīng)驗來鑒別。這種方法簡單易行,但準確度不高,只能作出大體上的判斷(或和其他方法組合使用),可供廣大讀者在選用衣料或需要識別織物的組成時參考。另一類方法是利用纖維的各種不同物理、化學(xué)性質(zhì),通過試驗來鑒別。這類鑒別的常用方法有燃燒鑒別法、溶劑溶解鑒別法、試劑顯色鑒別法、顯微鏡鑒別法等。這類鑒別法比感官鑒別法準確、可靠?;旒徔椘罚话阈枰獛追N方法配合使用
43、,進行綜合分析,才能得到確切的結(jié)論。下面介紹簡易的感官鑒別法和燃燒鑒別法。(1)感官鑒別法主要是用眼看織物的顏色和光澤,用手摸織物所得到的感覺,緊攥織物放松后看形成的折痕恢復(fù)的難易情況,然后綜合分析這些感官現(xiàn)象,作出初步判斷?;w棉織品目前化學(xué)纖維棉織品的主要品種有滌棉布、富纖棉布、粘棉布和維棉布等幾種,它們的主要感官特征見下表?;w毛織品化纖毛織品跟純毛織品比較,一般有下表所列特征?;w絲綢織品較常見的化纖絲綢品主要有人造絲、錦綸長絲和滌絲長絲幾種。除人造絲外,其余的單一織品不多,大多是和蠶絲交織的混紡品。下表介紹它們跟真絲織品的特征比較。(2)燃燒鑒別法燃燒鑒別法根據(jù)纖維燃燒的難易、火焰的
44、顏色、散發(fā)出的氣味以及留下灰燼的狀態(tài)、顏色特征等,大體判斷纖維的種類。先在織物上抽出幾根經(jīng)紗和緯紗,分別用火柴點燃,仔細觀察纖維在燃燒時發(fā)生的各種變化,再根據(jù)下表(682頁)判斷。下表介紹幾種主要纖維燃燒時的特征。7、化學(xué)纖維的洗滌 洗滌化學(xué)纖維要科學(xué)合理,否則易引起纖維變形、變質(zhì)、老化以至破損。本書只從化學(xué)角度說明洗滌化學(xué)纖維織物時應(yīng)注意的問題。 (1)洗滌劑的選擇商店出售的肥皂和合成洗衣粉有普通的和中性的兩種。普通肥皂和洗衣粉堿性較強,去污效果比較好。洗滌化學(xué)纖維織物,上述兩類洗滌劑一般都可以使用。有些品種,如粘膠纖維、腈綸纖維、合成纖維和羊毛的混紡織品等,它們耐堿性較差,不宜用堿性較強的
45、洗滌劑來洗,最好選用堿性較弱或中性洗衣粉洗。洗滌劑選好后,一般都應(yīng)嚴格按照使用說明書上的用量和用法去做。洗液濃度大致可以這樣掌握:在普通洗臉盆里放大半盆清水(約兩升),加入滿滿一湯匙(約56g)洗衣粉,這時溶液的濃度大約是0.320.5。洗液的量一般以能把衣物浸沒為度。洗液的溫度要根據(jù)化學(xué)纖維品種的不同而恰當(dāng)掌握。合成纖維都是熱塑性的,在高溫下容易收縮、起皺或軟化,不易恢復(fù)原狀。因此,洗液的溫度應(yīng)比天然纖維低,不能用開水泡。常用化學(xué)纖維織品的洗滌條件見下表。合成纖維織物,除腈綸外,一般都怕日光照射。它們受日光中的紫外線照射后容易變色,還會使纖維變脆,降低牢度。所以合成纖維織物一般要放在通風(fēng)的地
46、方陰干。(2)特殊污跡的去除方法在洗滌化學(xué)纖維織物時,常會碰到用一般的洗滌劑難以清洗的污跡,這時要配合使用乳化、還原、氧化和溶解等化學(xué)方法才能清除(參看684頁表)。8、化學(xué)纖維織物的熨燙衣服洗滌后,一般要熨燙。化學(xué)纖維紡織品通常耐熱性能比較差,特別是合成纖維在高溫下熨燙容易使顏色變黃、收縮、變形,甚至粘結(jié)發(fā)硬。所以熨燙溫度一定要嚴格控制在纖維的軟化溫度以下。化學(xué)纖維混紡織品的熨燙溫度,應(yīng)該以耐熱性最差的一種纖維為標準。例如,腈綸和滌綸的混紡織品,腈綸耐熱性比滌綸差,所以這種混紡織品的熨燙溫度不能高于腈綸所能承受的溫度。怎樣掌握熨燙的溫度呢?如果使用的是恒溫熨斗,只要把熨斗的溫度調(diào)節(jié)到所需要控
47、制的溫度范圍內(nèi)就可以。一般使用的是普通熨斗,溫度不容易控制,這里介紹一種簡易辨別普通熨斗溫度高低的辦法:把水滴在熨斗的底面上,觀察水滴的變化情況和聽它發(fā)出的聲音,即可粗略辨別熨斗溫度的高低,具體情況見下表?;瘜W(xué)纖維一般以半干熨燙為最好,干的可噴適量水。個別纖維品種因在水中軟化點較低,熨燙時不能噴水,只能于燙,維綸就屬于這種。合成化學(xué)纖維從問世到發(fā)展至今,只不過經(jīng)歷了3040年的歷史。但它發(fā)展之快令人震驚,目前全世界大約以每年增加15的速度向前發(fā)展。預(yù)計到本世紀末,化學(xué)纖維和天然纖維的比約為31,人類的衣著原料將進入化學(xué)纖維的時代。(三)、膠粘劑1、膠粘劑的應(yīng)用凡具有良好的粘接性能,可以把兩個相
48、同或不同的固體材料牢固地連接在一起的物質(zhì),叫做膠粘劑或粘合劑,統(tǒng)稱為膠(水)。它包括合成樹脂、合成橡膠和無機物中有粘接性能的物質(zhì)。人們熟知的水泥、石膏等建筑材料就屬于無機膠粘劑。膠水和漿糊是普通的膠粘劑。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,合成膠粘劑在整個膠粘劑中占有主導(dǎo)地位,成為國民經(jīng)濟各部門和日常生活中不可缺少的重要材料。主要表現(xiàn)在:(1)應(yīng)用范圍越來越廣 膠粘劑在工業(yè)上的應(yīng)用始于木材加工業(yè),如生產(chǎn)膠合板。隨著科學(xué)的發(fā)展,膠粘劑的品種越來越多,性能不斷改善,它不僅可以粘接木材、玻璃、陶瓷、塑料、橡膠、纖維等非金屬材料,還可以粘接金屬材料。應(yīng)用行業(yè)從木材加工擴大到機械、建筑、造船、飛機制造、儀器儀表、
49、家用電器、制鞋、服裝、醫(yī)療,直到高新技術(shù)的各個領(lǐng)域。(2)膠粘劑是新材料的重要組成部分 膠粘劑在粘接其他材料時不僅起粘接作用,還能形成新的材料。例如,食品軟包裝袋是由鋁箔和塑料薄膜用膠粘劑復(fù)合而制成的;將碎木片粘接壓制成的刨花板和用玻璃纖維與膠粘劑制成的玻璃鋼增強塑料,都是常用的結(jié)構(gòu)材料。(3)膠粘劑推動高新技術(shù)的發(fā)展 人造衛(wèi)星上數(shù)以千計的太陽能電池都是用膠粘劑固定的。美國載人宇宙飛船阿波羅的指揮艙、登月艙用的鈦鋁合金蜂窩結(jié)構(gòu)是用耐高溫膠粘劑粘接的。(4)膠粘劑(膠水)已成為家喻戶曉的日常用品 膠粘劑在家庭中的使用已日趨普遍,從房間的裝飾布置、家具的制作到服裝制作用的熱熔襯布都離不開它。在一些
50、發(fā)達國家及我國的大中城市里已有小包裝商品銷售和設(shè)有專門的商店出售,它已成為日常用品之一。2、膠粘劑的功能 (1)結(jié)構(gòu)件的粘接 結(jié)構(gòu)件粘接是指那些能夠承受較長時間的負荷和較大應(yīng)力物體的粘接,比如建筑物、車輛、艦船、飛機、宇宙飛行器等結(jié)構(gòu)件的粘接。適用于粘接結(jié)構(gòu)件的膠粘劑叫結(jié)構(gòu)膠粘劑。結(jié)構(gòu)膠粘劑一般有較高的強度,能承受較大的應(yīng)力。根據(jù)不同的用途,還應(yīng)具有各種不同的特殊性能。例如制造飛機用的膠粘劑有酚醛-丁腈、環(huán)氧-丁腈和改性環(huán)氧等類型。使用膠粘劑可以減輕飛機的結(jié)構(gòu)質(zhì)量,增加航速;同時使粘接件表面光滑平整,有利于航行;還具有密封、防腐蝕等性能。(2)耐高溫粘接和超低溫粘接 一般膠粘劑能耐100以下的
51、溫度。無機粘接劑耐高溫性能比有機的好,能耐600左右,其中以陶瓷膠粘劑為最佳,通常在150時燒結(jié)固化,就可以耐1300的高溫。耐超低溫膠粘劑應(yīng)用最廣的是聚氨酯,它能在-196,甚至更低溫度(-269)時保持很高的強度和韌性。改性環(huán)氧樹脂也能在超低溫條件下使用。(3)水下粘接 水下粘接在水壩或橋梁的修建、造船工業(yè)和國防工業(yè)中起很大的作用,它可以把陸地上的預(yù)制件在水中和水下的部件連接起來,從而大大簡化施工工藝,加快施工進度。水下膠粘劑大多是雙組分環(huán)氧樹脂。(4)瞬間粘接 瞬間膠粘劑使用時不需要加熱、加壓、具有固化快、粘接強度大的特點。一個6.45cm2(一平方英寸)的粘接面所承受的拉力足以吊起一輛
52、小汽車。這樣的膠粘劑對連續(xù)化生產(chǎn)流水線起了很大的推動作用。目前最通用的瞬間膠粘劑是-氰基丙烯酸乙酯。(5)油面粘接 金屬板材表面常涂有防銹油,一般在粘接前要除去表面的油,工藝比較復(fù)雜。油面用膠不需要先在表面除油,簡化了工藝,并有良好的粘接強度。油面膠粘劑有第二代丙烯酸酯、改性聚氨酯及改性環(huán)氧樹脂。(6)液態(tài)密封堵漏 有些膠粘劑在常溫下是流動性的液體,涂在各種連接或需要密封的部位,形成有彈性的膠層,能代替通常的墊片,起密封作用。液態(tài)密封膠有橡膠型、樹脂型和混合型等。(7)醫(yī)用粘接 醫(yī)用膠粘劑已成為醫(yī)療方面不可缺少的新材料。例如,-氰基丙烯酸酯、亞甲基丙二酸酯和改性丙烯酸酯等膠粘劑對人體腎臟的粘合
53、、血管的接合,傷口、食道或膽道的吻合、牙科的粘接和修復(fù)、骨胳連接等方面能發(fā)揮很好的作用。(8)壓敏粘接 壓敏膠俗稱不干膠,通常制成膠粘帶或片狀物。將它粘貼后,稍加一些壓力就能起到粘結(jié)作用。這種產(chǎn)品用于商品標鑒和機器銘牌的粘貼、紙箱的封緘、線束的捆扎和高光潔金屬板表面的保護等。壓敏膠有橡膠型和丙烯酸酯型。帶或片的基材有紙、塑粘薄膜、織物(布)和鋁箔等,如牛皮紙膠粘帶、B0PP(雙向拉伸聚丙烯)封箱帶、辦公用透明膠粘帶以及涂有不干膠的各種標簽。(9)熱熔粘接 熱熔膠粘劑是一種固體,它要在加熱熔化成流體后才能膠粘,粘合冷卻后恢復(fù)成固體,形成牢固的粘接件。熱熔膠粘劑由熱塑性聚合物配以增粘劑等配制而成。
54、主要的品種有乙烯-醋酸乙烯酯型,其他品種有聚乙烯型、聚酯型、聚酞胺(尼龍)型、聚氨酯型等。它用于書籍無線裝訂、紙袋封口、紙箱制造、木制品封邊、非織布(原稱無紡布)的制作,熱熔襯墊、制鞋、聚乙烯及聚丙烯塑料粘接、制作道路標志線等。此外,還有用于電子器件引線的導(dǎo)電粘接,有以銀粉為導(dǎo)體的導(dǎo)電膠。用于光學(xué)玻璃粘接的高透明度的光學(xué)玻璃膠和對光敏感的光敏固化膠和電子束固化膠等。3、膠粘劑的組成人們最早使用的膠粘劑大多是有粘性的天然物質(zhì),如動物性的魚膠和骨膠,植物性的淀粉和糊精。這些膠粘劑組分簡單,性能往往不能滿足實際需要。40年代以來,人們大量采用以合成樹脂、橡膠為膠粘劑的基本組分,一般用它做粘料。膠粘劑
55、的性能主要由它來決定。為了滿足不同的應(yīng)用要求,除了主要組分外,往往還要加一些輔料。輔料有用來溶解粘料、調(diào)節(jié)粘度的有機溶劑或水,使主要成分硬化的固化劑(或硫化劑),改善主要成分柔軟性、堅韌性的增塑劑和增韌劑,改進粘度、提高膠層韌性和機械強度的填料,提高膠粘劑耐光、耐熱、耐氧化的防老劑,還有防腐劑、增粘劑和偶聯(lián)劑等。在每種膠粘劑里粘料是必不可少的,而輔料不一定樣樣齊全,要根據(jù)粘料、操作工藝及使用要求選配。4、部分常用膠粘劑(1)無機膠粘劑硅酸鹽類 這類膠粘劑應(yīng)用最多的是水玻璃,即硅酸鈉,俗稱泡花堿。它易溶于水,有較好的粘接能力和耐熱性能。它用于紙制品、木材、玻璃等的粘接,也用作耐火材料和鑄造工業(yè)的
56、膠粘劑。水玻璃的缺點是接觸堿液會失去粘接能力。由玻璃釉渣粉和水玻璃調(diào)和而成的膠粘劑,用于陶瓷和金屬的粘接。水泥的主要成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣和鋁酸三鈣,它是建筑工業(yè)上使用最普遍的膠粘劑。磷酸鹽類 這類膠粘劑中應(yīng)用比較多的是氧化銅-磷酸膠,它是一種雙組分室溫固化的膠粘劑。甲組分是通過300目的灰黑色氧化銅粉末,乙組分是在密度為1.7g/cm3的100mL磷酸中溶有5g氫氧化鋁的磷酸鋁溶液。使用時按甲乙為3.54glmL的比例調(diào)和到呈粘稠狀,用玻棒能拉成10mm左右的絲為宜。操作時要迅速涂布在清潔和干燥的被粘材料上,粘合后在室溫下放置23小時,等它初步凝固,再送到80的烘箱里保溫24小時,即粘接牢
57、固。這膠的缺點是脆性較大,粘接時以采用套接或槽接為宜,不適用于平面粘接。常用于刀具、鉆頭、管件、砂輪的粘接,也用于汽缸蓋、軸和軸瓦的修復(fù)等。(2)合成膠粘劑聚醋酸乙烯酯 聚醋酸乙烯酯乳液是醋酸乙烯的聚合物。它就是市售的白膠。這種膠粘劑能在室溫下自干,化學(xué)穩(wěn)定性好,容易跟填料、增塑劑等相互混合,粘接度可自由調(diào)節(jié),有較好的早期粘接強度。它可以單獨使用,或者跟脲醛樹脂混合使用。主要用于粘接木器制品,如裝飾板和木材、木材和紙、木材和泡沫塑料,以及人造革的粘合加工。特別是在家具制造、門窗組合等場合使用極為普遍,還可以作卷煙膠。環(huán)氧膠粘劑 環(huán)氧膠粘劑的主要組分是環(huán)氧樹脂。它有較高的粘接強度、良好的電絕緣性能和機械性能,適用于受力部位的粘接。環(huán)氧膠粘劑因配方不同,可制得室溫固化和加熱固化兩種膠,主要用來粘接金屬、玻璃、陶瓷、橡膠、木材、塑料等。下面介紹一種室溫固化環(huán)氧膠的用法。取6101環(huán)氧樹脂100分、苯二甲酸二丁酯(增塑劑)1520分和乙
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