【粘胶纤维】亦称粘纤。人造纤维的主要品种,用木材、棉子绒等为原料,经稀氢氧化钠溶液浸渍处理,再与二硫化碳作用成纤维素黄原酸钠,再溶解于稀氢氧化钠溶液得到粘胶溶液,然后通过喷丝头的细孔进入由硫酸、硫酸钠、硫酸锌等组成的凝固浴中成为纤维。经洗涤、脱硫、漂白、干燥等工序制成成品。成品是乳白色或蓝白色,光泽好,密度1.52~1.53克/厘米3。有长纤维和短纤维两种。长纤维也称人造丝,可供纺织、针织等用;短纤维称为人造棉或人造毛。可供纯纺或混纺,还可制成强力粘胶纤维,用于制轮胎帘子线。
【丁苯橡胶】由1,3-丁二烯和苯乙烯通过乳液共聚合得到的一种无规聚合物。是产量最大、用途最广的一种合成橡胶。有很多品种,按聚合温度不同,有高温丁苯橡胶和低温丁苯橡胶。目前以低温为主,工艺性能较好,发展很快。按加入苯乙烯含量的多少,又可分为各种牌号的丁苯橡胶,目前生产的大都是含苯乙烯30%以下的一类低温丁苯橡胶。微红色或淡褐色,有苯乙烯的特殊气味,密度0.90~0.93克/厘米3。不完全溶于汽油、苯和氯仿。玻璃化温度(-60~75℃)随苯乙烯含量比例的增大而增大。粘性差。可用硫黄硫化,硫化速度较天然橡胶慢、耐磨性能和耐老化性能较好,其耐酸碱、介电性能和气密性等与天然橡胶相似。主要用于制造轮胎和其它橡胶制品。苯乙烯含量约10%的丁苯橡胶,玻璃化温度-75℃,用于制造耐寒橡胶制品。
【丁基橡胶】又称异丁橡胶。是异丁烯和异戊二烯经共聚而形成的线性聚合物,再经硫化交联成网状结构。其中,异戊二烯含量一般是1.5~4.5%,白色或淡灰色,无臭无味。密度0.91克/厘米3,玻璃化温度-67~-69℃。不溶于乙醇和丙酮,耐动植物油性、耐氧和臭氧性、耐酸碱性,耐寒性。气密性和电绝缘性均好。抗张强度和伸长率也较高。耐撕裂性和粘性较差。在常温下其弹性约为天然橡胶的1/4,但随温度的升高而显著增加。硫化速度较慢,需加入促进剂。由于其气密性很高;主要用于制造汽车内胎和无内胎轮胎及其它气密性密封材料。它的防水性能强,可用作水工建筑防水衬里和防水涂料。还可用作化工设备的衬里和其它防酸防腐蚀材料。可由异丁烯与异戊二烯在催化剂(三氯化铝)和低温(-98℃)下聚合制得。
【氯丁橡胶】由2-氯-1,3-丁二烯经加聚反应生成的一种合成橡胶。是氯丁二烯的α-聚合体。淡黄色,密度1.23~1.25克/厘米3。碎化点-35℃、软化点约80℃,230~260℃分解。溶于苯、氯仿等。有很高的抗张强度和气密性,耐无机酸碱的腐蚀性。特别是它既耐油又耐热,可用来制油箱、印刷胶滚、耐油胶管,也可用作涂料和胶粘剂。缺点是耐寒性和贮存稳定性差。
【丁腈橡胶】一种合成橡胶。是丁二烯与丙烯腈的共聚物。淡黄色。密度0.91~0.986克/厘米3。其特点是耐油(如矿物油和植物油)性好。耐芳香烃、酮和醚等溶剂性稍差。还具有耐磨、耐热、耐老化等性能。耐寒性比天然橡胶差。丙烯腈含量18~45%不等。随着丙烯腈含量的增加,比重的增大,耐油性和耐溶剂性增强,但耐寒性下降。无需塑炼,可用硫黄硫化。用于制造耐油胶管、飞机油箱、密封垫圈和粘合剂等。可由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合制得。
【硅橡胶】含有硅原子的特种合成橡胶的总体。分子中主要是甲基、部分是乙基、乙烯基、苯基或其它特种有机基因,用以改进生胶的性能。由有机硅单体部分水解后缩聚而成。种类很多,具有不同的技术性能和用途。一般在-60℃~250℃,仍能保持良好的弹性,对热氧化和臭氧的稳定性很高,有优良的电绝缘性。用于制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料,也用于制造在高温和低温下使用的垫圈和密封零件等。
【有机玻璃】由甲基丙烯酸甲酯经加聚反应而生成的高分子化合物。由本体聚合而成的无色透明的固体,俗称有机玻璃。密度1.18克/厘米3,质轻不易碎,透光好,对酸碱较稳定。易溶于丙酮、乙酸乙酯、氯仿等。主要用于航空玻璃、光学玻璃和照明工具、着色后也可制装饰品和生活用品、由悬浮法聚合而成的树脂,可作牙科材料;由乳液法聚合而成的乳胶,用于制皮革制品、涂料及处理纺织品;由溶液聚合而成的树脂溶液用于涂料工业。
【橡胶】橡胶有天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶是从橡胶树流出的乳液制成的。巴西橡胶树是世界上种植面积最广和产量最高的品种。巴西橡胶树从19世纪后期才逐渐移植到东南亚地区,后来我国在海南岛、云南等地也大量种植,除此之外。有希望种植的还有银胶菊和橡胶草。割开橡胶树皮流出的白色乳液含橡胶20~40%,经酸化凝固、压片、熏烟制得干胶片,这就是生橡胶。生橡胶虽有弹性,其使用性能受温度和其它因素影响较大。生橡胶经硫化(1839年发明)后,其使用性能得到大大改善,这就是硫化橡胶,为橡胶工业的发展奠定了基础。橡胶树的栽培虽得到很大发展,但产量仍不能满足军事及工农业的需要。1900年~1910年化学家C.D.哈里斯(Harris)测定了天然橡胶的结构是异戊二烯的高聚物,其结构简式为:
这就为人工合成橡胶开辟了途径。1910年俄国化学家S·V列别捷夫(Lebedev,1874—1934)以金属钠为引发剂使1,3—丁二烯聚合成丁钠橡胶,以后又陆续出现了许多新的合成橡胶品种,如顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶等等。合成橡胶的产量已大大超过天然橡胶,其中产量最大的是丁苯橡胶。
常见橡胶的性能和用途
(1)丁苯橡胶 丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯共聚而得到的弹性体。1937年先在德国投入工业生产。丁苯橡胶的外观呈逢黄褐色,微带苯乙烯气味。它的线型大分子整体结构呈无定形,不像天然橡胶那样有结晶化倾向。它的大分子链段中含有双键,可头用硫磺硫化。丁苯橡胶是能代替天然橡胶使用的通用橡胶。跟天然橡胶相比,『丁苯橡胶的抗撕裂强度较低、耐曲折性能也较荐、耐寒性和回弹性都欠佳,但耐热、耐油、耐老化、耐磨性能坩天然橡胶好。因此,在实际应用中,常使它与天然橡胶或顺丁橡胶共混,使制品达到理想的性能。它主要用作制造各种轮胎、胶管、胶鞋及其他多种橡胶制品。
(2)顺丁橡胶 顺丁橡胶以丁二烯为单体,在有机溶剂中用催化剂聚合而成。它在1960年实现工业化生产。它有高顺式顺丁橡胶和低顺式顺丁橡胶两种,高顺式占90%以上。高顺式聚丁二烯橡胶的大分子立体结构跟天然橡胶相似。这种橡胶的弹性、耐磨性优于天然橡胶。它还有良好的耐寒、耐老化、耐屈挠性能。缺点是抗湿滑、撕裂强度和加工性能欠佳。在实际应用中,它通常跟天然橡胶或丁苯橡胶共混,常用来制造轮胎、胶带、胶辊、胶鞋。
(3)异戊橡胶 异戊橡胶是聚异戊二烯橡胶的简称,于1960 年投入工业生产。它的结构和性能跟天然橡胶相同或相似,因此有“合成天然橡胶”的美称。它的弹性、耐热、耐磨、撕裂强度等都优于天然橡胶,而且吸水性小、含非橡胶成分少。缺点是加工性较差。它能代替天然橡胶应用于各方面,特别适合单独制造各种轮胎、胶管、胶带等产品。
(4)氯丁橡胶 氯丁橡胶是由氯丁二烯聚合而成的,在1931 年投入工业生产。它的大分子结构跟天然橡胶相似,只是因为有氯原子而使分子有极性,在通用橡胶中,它的极性仅低于丁腈橡胶。它以耐燃和自熄而著称。它的耐老化、耐油、耐化学腐蚀性能优于天然橡胶。缺点是在低温下有明显的结晶倾向,容易变硬而影响使用。它适用于制作消防器材、电线、电缆包皮、铁轨枕垫、耐油胶管及化工设备的防腐衬里等。
(s)丁基橡胶丁基橡胶是异丁烯和异戊二烯的共聚物,它在1943年投入工业生产。丁基橡胶的最大特点是气密性好。它耐臭氧、耐老化、耐化学药品,并有吸震、电绝缘性能。慢,加工性能较差。它的主要用途是制作各种轮胎的硼冶轮胎的气密层、各种密封垫圈,在化学工业中作盛放腐蚀性液体容器的衬里、管道和输送带,农业上用作防水材料。
(6) 乙丙橡胶 乙丙橡胶是乙烯和丙烯的共聚物,于1963年投入工业生产。乙烯和丙烯生成的聚合物中没有双键,所以乙丙完全饱和的橡胶。因此,它的化学性质稳定,耐寒、耐热、耐化性能好,被誉为“长寿橡胶”。它的使用温度范围宽,电绝缘性能突出。缺点是不能用硫磺硫化,加工性能较差。工业上用于制作耐热运输带、胶管、蒸汽导管、防腐衬里、电线和电缆包皮等,还可以作军用雨衣、石油添加剂、防水建材等。
(7)丁腈橡胶 丁腈橡胶由丁二烯和丙烯腈共聚而成,在1937年投入工业生产。丁腈橡胶的突出特点是耐油性能好,在各种油中不易溶胀。它的耐热、耐磨、耐辐射、物理机械性能都比较好。美中不足的是弹性、电绝缘性较差。它主要用作油管、油箱、油封、垫圈、衬里和各种耐油制品,还可作鞋跟、鞋底、防火涂层和屋顶覆盖材料。
(8)氟橡胶 氟橡胶是偏氟乙烯的共聚物,在1958年投入工业生产。氟橡胶有优良的耐热、耐油、耐氧化、耐化学药品(包括有机溶剂)等性能。它在200℃以下能长期使用,在315aC只能短期使用。它的气密性和电性能很好,是火箭、导弹、宇航等高新技术、】的重要材料,在化工、飞机、汽车、电气、机械、船舶等工业部门制作耐高温、耐腐蚀用的垫圈、轴封、隔膜、胶布、衬里、包覆涂层等。
(9)硅橡胶 硅橡胶是硅氧烷的聚合物,在40年代投入工业生产。硅橡胶有较宽的使用温度(一115一315℃),有良好的生理惰性、无毒、无味,能耐高温消毒,有优越的电绝缘性能和耐候性。硅橡胶在航空工业中用于飞机座舱的密封、制作各种软管、发动机.部件、垫圈等。它还能制作耐高温的电线、电缆包皮、封装材料、绝缘胶带等,作汽车的散热软管和各种密封件,还是制作医疗器械(如各种引流管等)和人造器官(如心脏瓣膜等)的理想材料。
【橡胶老化】一般橡胶制品只达到轻度交联。高分子链上还有双键,受氧气、臭氧、日光,特别是高能辐射的作用,还容易老化。贮存或使用日久的车胎发生龟裂。乳胶手套或乳胶管会发粘或变硬变脆,其它橡胶制品会出现弹性下降,变硬开裂或变软发粘等,都是老化现象。橡胶的老化主要是化学老化,即由于发生复杂的化学反应而老化。
化学老化可以分为降解和交联两种类型。降解是指高分子受紫外线、热、机械力等因素的作用而发生高分子链的断裂;交联是指高分子碳—氢键断裂,在高分子链间出现了新的结合而形成网状结构。降解和交联对橡胶的性能有很大影响。降解使高分子的分子量下降,材料变软、变粘,抗拉强度降低;交联使材料变硬、伸长率下降。空气中的氧气和日光照射是引起橡胶老化的主要因素。
1.合成纤维的主要品种如下:
(1)按主链结构可分碳链合成纤维,如聚丙烯纤维(丙纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇缩甲醛纤维(维尼纶);杂链合成纤维,如聚酰胺纤维(锦纶)、聚对苯二甲酸乙二酯(涤纶)等。
(2)按性能功用可分耐高温纤维,如聚苯咪唑纤维;耐高温腐蚀纤维,如聚四氟乙烯;高强度纤维,如聚对苯二甲酰对苯二胺;耐辐射纤维,如聚酰亚胺纤维;还有阻燃纤维、高分子光导纤维等。
2.合成纤维的生产有三大工序:合成聚合物制备、纺丝成型、后处理。
3.常见化学纤维的性能和用途
(1)粘胶纤维 它是人造纤维,在1891年发明,1905年投入工业生产。它吸湿性好,容易染色,干态时的强度接近棉纤维。它的缺点是湿态时强度较低,容易变形。它’一泛用作棉、毛、丝绸产的原料,常跟棉纤维、涤纶、锦纶等混纺。工业上用它作制造轮胎的帘子布。
(2)涤纶 它是最常见的合成纤维,在1941年发明,1953年投入工业生产。它的最大特点是弹性好,抗皱、保型,强度高,耐磨性比棉高1倍、比羊毛高3倍。热稳定性好,电绝缘性优良,不览霉,不怕虫蛀。缺点是吸湿性、染色性较差。它主要用于生产各种混纺或交织品,大量用作衣料。目前通过纺织加工,生产各种仿丝、仿毛、仿棉、仿麻织品。这类混纺织品的效果越来越近似于天然纤维织品,在工业上作绝缘材料,传送带、轮胎的帘子线等,在医疗上用于制造血管、角膜支架、心瓣膜、心血管等。最近,用针织涤纶和硅橡胶试制成人造头颅骨。
(3)锦纶 它在1935年发明,1939年投入工业生产。它的耐磨性比棉纤维高10倍,比羊毛高20倍。它强度高,弹性好,耐腐蚀,不霉、不蛀。缺点是耐光、耐热性较差。它主要用于生产长丝,是各种针织品和丝绸品的原料。短纤维主要跟羊毛或其他纤维混纺,增强织物的牢度。它在5业上制作渔网、降落伞,也是生产日用品牙刷、衣刷.绳索的材料
(4)腈纶 它在1942年发明,1950年年投入工业生产。腈纶质轻而柔软,弹性特别好,蓬松而保暖,性能胜过羊毛,还耐热、耐晒、耐酸腐蚀,不霉、不蛀。缺点是耐磨性差,吸湿、染色性能不够好。它主要用于生产短纤维,用以代替羊毛纯纺,或跟羊毛和其他化纤毛型产品混纺,如腈纶膨体纱、混纺毛线及各种混纺衣料。腈纶长丝能织成绸缎,还是生产工业用石墨纤维和碳纤维的原料。
(5)维纶 它在1939年发明,1950年投入工业生产。它的最灵优点是吸湿性好,在标准条件下的吸湿率是4- 5%一5%。它结实耐磨,比棉纤维高5倍多,还耐酸、耐腐蚀,不蛀。缺点是耐较差,不容易染色,织物不够挺括。它的短纤维主要跟棉纤维混纺,少量跟粘胶纤维混纺,制成隐条、隐格。工业上做帆布、过滤布、输送带、包装材料和劳动保护品,更宜做渔网、舰船绳缆等。
(6)丙纶 它在1954年研制成功,1957年投入工业化生产。丙纶强度商,耐磨性能仅次于锦纶,弹性好。它密度小,能浮在水面上,吸水率低,还耐酸、碱腐蚀,不霉不蛀。最大的缺点是难染色,容易老化。这一缺点限制它应用在服饰上。它主要用于生产机织、针织或编织等加工制成的无经、无纬之别的纺织品,广泛用于建筑、水利、装潢、医疗和服装等各个行业。丙纶经改性后能制成抗老化、着色和吸水性好的特色纤维。
(7)氯纶氯纶于1941年研制成功,1950年投入工业生产。它的主要特点是难燃,离火后自熄,能耐酸、碱、氧化剂和还原剂,稳定性极好,而且保暖性能好,耐晒、耐磨。利用氯纶的耐燃性,常作车厢中的座垫材料、沙发套、地毯、防火帘、消防队员和护林队员穿的工作服,氯纶在工业上作防腐蚀滤布和仓库用的复盖材料等。短纤维织品做内衣,对风湿性关节炎有一定的辅助疗效。
【丙烯腈】分子式C3H3N, 分子量53.05, 结构简式CH2=CH-CN。无色易流动的液体, 蒸气有毒!熔点-83~-84℃, 沸点77.3~77.4℃。密度(20/4℃)0.8060克/厘米3 。稍溶于水, 易溶于一般有机溶剂。其蒸气与空气形成爆炸性混和物, 爆炸极限3.05~17.0%(体积)。水解生成丙烯酸, 加氢还原生成丙腈。易聚合, 也能与氯乙烯等单体共聚。主要用于制取聚丙烯腈、丁腈橡胶和其它合成树脂等。由丙烯经氨化、氧化制得, 或由乙炔和氢氰酸直接化合制得。