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欧亿塑料星球:生物基塑料的发展与未来

1. 引言

在高分子学科创建一百年后,研究者们重新站在了学科开创者们曾经面对过的素材面前。

1839年,查尔斯·固特异把硫磺、氧化铅混到橡胶之中,给世界装上了高速运转的轮子。

1885年,亚历山大·帕克斯将硝化纤维素与樟脑混合,欧亿得到透明易成型的“赛璐璐”材料,曾一度作为象牙的替代品开发。

人类使用高分子材料的历史和人类历史本身一样古老,只不过19世纪中期开始,对天然高分子的改性才比较集中的涌现出来,查尔斯·固特异,亚历山大·帕克斯以及同时代的其他改性工程技术人员,还称不上高分子科学家,学科尚处于孕育阶段。

到20世纪初期,尽管橡胶轮胎,人造丝(醋酸纤维素)已经得到应用,但高分子的的分子结构尚不明确,那时,高分子溶液还被当作胶体处理。

1922年德国化学家施陶丁格发表了《论聚合》,明确了高分子是具有重复链节的长链大分子结构,这一概念直到30年代才被大多数人接受,《论聚合》的发表标志着高分子学科的诞生,欧亿平台官网也标志着人类进入了一个新的以材料命名的时代。

材料,是人类社会发展的基石,一个时代人类所使用的主要材料,可以反映那个时代的生产力与生活水平。

最早的人类,只能从对天然材料进行简单的加工改造,那是新旧石器时代的特点。

随着冶炼技术的发展,人类走过了一段段以金属命名的时代历程:青铜时代,铁器时代、钢铁时代。

或许施陶丁格当时没有预料到,当他把《论聚合》投出去发表的那一刻,他将人类历史的序幕,从工业革命的笨重的钢铁时代,拉到了一直延续到我们当下的轻便的“塑料时代”。

值得指出的是,高分子材料含义甚广,包含塑料、纤维、橡胶、涂料、粘结剂以及一些其它功能性材料,塑料只是高分子的一种特定使用形态,顾名思义,可以理解为“可塑性特别好的材料”,参比对象是无机非金属材料如陶瓷,以及无机金属材料如钢铁材料。

2. 常用塑料简介

尽管实验室每天都在创造新的高分子材料,但真正大规模工业化使用的塑料并不多,约有十多种。根据材料的耐热性,分为三类,即通用塑料、工程塑料、特种工程塑料。

之所以将耐热性作为分类依据,主要是和金属材料、以及无机非金属材料相比,耐热性差是塑料最大的短板,不同塑料的应用领域之不同,许多时候正是受制于其本身的耐热性。

如通用塑料,包括:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS,其使用温度通常在100度以下,适用于日常生活的领域。

工程塑料,包括:聚酰胺(尼龙)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶)、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯,这些材料耐热性有所提高,短时期内能在100度以上的环境的工作,可在工程领域作为结构件使用。

特种工程塑料,包括:聚酰亚胺、聚苯硫醚,聚醚醚酮,这些材料具有极好的耐热性,有的甚至能在200度以上的高温环境下长期使用,可应用于电子电器甚至航空航天领域。

除了耐热性,从通用型到特种型,这三类材料的力学性能也有所不同,一般来讲,力学强度也越来越高,价格也越来越贵。

耐热性不仅决定材料的应用领域,同时也决定了材料的加工条件,优良的耐热性能代价往往是加工温度高,甚至是不能热塑性成型。

日常生活中,通用塑料和工程塑料都是比较常见的,如下图所示:


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