高分子材料在生活中的应用
摘要：塑料，纤维和橡胶，被称为三大有机材料，生活中越来越多的产品是由这些材料所组成，特别是塑料产品。我们日常所用到的物品基本都是这些材料所构成，然而我们对这些材料却知之甚少，通过这次的研究性学习，查阅了相关的文献，对这些材料的组成、性质和应用有一个更深入的了解。 关键词：高分子材料，应用，塑料，纤维，橡胶
Application of polymer materials in life Abstract：Plastic, fiber, and rubber, are known as the three polymer materials, there are a growing number of products are composed of these materials in our lives, especially plastic products. Our daily used items are basically made of these materials. however, we know little about these materials. this research study, access to the relevant literature,we have a more in-depth understanding of composition, properties, and applications of these materials.
Keywords：polymer materials，application，plastic，fiber，rubber
1 高分子材料简介
高分子材料，是以高分子化合物为基础的材料。由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。
高分子材料的来源是：高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。 有机高分子材料的两个基本特性就是，首先，它是有机物，然后它的分子量很大。其实专业点来说，高分子是指由一种或几种结构单元多次，103，105，重复连接起来的化合物。它们的组成元素并不多，主要就是碳、氢、氧、氮等。分子量一般在10000以上，高的可达几百万。在我们的衣食住行和工农业生活中，处处离不开这种材料。在棉、毛、丝、塑料、橡胶等制品中显得尤为重要。随着近代化学化工科学技术的告诉发展，目前人类已经可以合成很多自然界并不存在的高分子材料，为满足各种需求，做出了巨大贡献。
高分子化合物的基本结构特征，使它们具有跟低分子化合物不同的许多宝贵性能。例如机械强度大、弹性高、可塑性强、硬度大、耐磨、耐热、耐腐蚀、耐溶剂、电绝缘性强、气密性好等。使高分子材料具有非常广泛的用途。
高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、胶黏剂，高分子涂料和高分子基复合材料等。其中，塑料、纤维和橡胶被称为三大高分子材料，在生活中的应用最为广泛。
2 塑料
塑料为合成的高分子化合物，也是一般所俗称的塑料或树脂，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的。
根据各种塑料不同的使用特性，通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。
生活中常用的塑料品种如下：
⑴ 聚乙烯：常用聚乙烯可分为低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）。三者当中，HDPE有较好的热性能、电性能和机械性能，而LDPE和LLDPE有较好的柔韧性、冲击性能、成膜性等。LDPE和LLDPE主要用于包装用薄膜、农用薄膜、塑料改性等，而HDPE 的用途比较广泛，薄膜、管材、注射日用品等多个领域。
⑵ 聚丙烯：相对来说，聚丙烯的品种更多，用途也比较复杂，领域繁多，品种主要有均聚聚丙烯（homopp），嵌段共聚聚丙烯（copp）和无规共聚聚丙烯（rapp），根据用途的不同，均聚主要用在拉丝、纤维、注射、BOPP膜等领域，共聚聚丙烯主要应用于家用电器注射件，改性原料，日用注射产品、管材等，无规聚丙烯主要用于透明制品、高性能产品、高性能管材等。
⑶ 聚氯乙烯：由于其成本低廉，产品具有自阻燃的特性，故在建筑领域里用途广泛，尤其是下水道管材、塑钢门窗、板材、人造皮革等用途最为广泛。
⑷ 聚苯乙烯：作为一种透明的原材料，在有透明需求的情况下，用途广泛，如汽车灯罩、日用透明件、透明杯、罐等。
⑸ ABS：是一种用途广泛的工程塑料，具有杰出的物理机械和热性能，广泛应用于家用电器、面板、面罩、组合件、配件等，尤其是家用电器，如洗衣机、空调、冰箱、电扇等，用量十分庞大，另外在塑料改性方面，用途也很广。
在生活中，我们所使用的塑料器皿的底部都有一个数字，它所代表的意义如下：
⑴ “1号”PET，即聚酯塑料。
主要用于矿泉水瓶、碳酸饮料瓶。使用耐热至65℃，耐冷至-20℃，只适合装暖饮或冻饮，装高温液体、或加热则易变形，有对人体有害的物质融出。因此，饮料瓶等用完了就丢掉，不要再用来做为水杯，或者用来做储物容器乘装其他物品，以免引发健康问题得不偿失。
⑵ “2号”HDPE，即高密度聚乙烯塑料。
主要用于清洁用品、沐浴产品。可在小心清洁后重复使用，但这些容器通常不好清洗，残留原有的清洁用品，变成细菌的温床，你最好不要循环使用。
⑶ “3号”PVC，即聚氯乙烯塑料。
目前很少用于食品包装，最好不要购买 ，使用这种材质高温时容易有有害物质产生，甚至连制造的过程中它都会释放，有毒物随食物进入人体后，可能引起乳癌、新生儿先天缺陷等疾病。目前，这种材料的容器已经比较少用于包装食品。如果在使用，千万不要让它受热。
⑷ “4号”LDPE，即低密度聚乙烯塑料。
主要用于保鲜膜、塑料膜等。保鲜膜别包着在食物表面进微波炉使用，耐热性不强，通常，合格的PE保鲜膜在遇温度超过110℃时会出现热熔现象，会留下一些人体无法分解的塑料制剂。并且，用保鲜膜包裹食物加热，食物中的油脂很容易将保鲜膜中的有害物质溶解出来。因此，食物入微波炉，先要取下包裹着的保鲜膜。
⑸ “5号”PP，即聚丙烯塑料。
主要用于微波炉餐盒、保鲜盒等。因微波炉餐盒一般使用微波炉专用PP（聚丙烯，微波炉专用PP耐高温120℃，耐低温-20℃），因造价成本，盖子一般不使用专用PP，放入微波炉时，需将把盖子取下方可使用。因各类卡口型保鲜盒大多使用透明PP而非专用PP，一般不能放入微波炉使用。
⑹ “6号”PS，即聚苯乙烯塑料。
主要用于碗装泡面盒、快餐盒等。别用微波炉煮碗装方便面，使用，又耐热又抗寒，但不能放进微波炉中，以免因温度过高而释出化学物（耐温70℃时即释放出）。并且不能用于乘装强酸（如柳橙汁）、强碱性物质，因为会分解出对人体不好的聚苯乙烯，容易致癌。因此，您要尽量避免用快餐盒打包滚烫的食物。
⑺ “7号”PC，即聚碳酸酯塑料。
主要用于水壶、水杯、奶瓶等。理论上，只要在制作PC的过程中，双酚A百分百转化成塑料结构，便表示制品完全没有双酚A，更谈不上释出。只是，若有小量双酚A没有转化成PC的塑料结构，则可能会释出而进入食物或饮品中。因此，小心为上，在使用此塑料容器时要格外注意。
2 纤维
纤维分为天然纤纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。
纤维在生活中，主要用来纺织成衣服。由于天然纤维对环境的抵抗能力较差，容易被腐蚀，所以并不耐穿。而且，天然纤维的产量有限，容易受地理和环境因素影响。所以现在我们所穿的衣服，基本都是用合成纤维编织而成，主要用到的合成纤维如下：
⑴ 锦纶又称耐纶、尼龙，是聚酰胺类的高分子化合物，其特点是：耐磨、强度高、比重大、不怕虫蛀。常用来制作运动服、弹力袜等。但是锦纶织物保形性差，易起皱变形，易起毛结球。
⑵ 涤纶俗称“的确良”，是聚酯类高分子化合物。它的强度高、弹性好，不易变形，易洗、易干，是一种比较理想的纺织材料。但是，由于其吸水性差，穿着时会感到气闷不舒服，因此宜做外衣不宜做内衣。涤纶常与棉、毛混纺，以弥补其不足。
⑶ 腈纶是聚丙烯腈纤维，素有“合成羊毛”之美称。它的主要特点是蓬松、柔软，比羊毛轻，有良好的保暖性，易洗、易干，不怕虫蛀和霉烂，适于编织毛衣、毛料、毛毯，也可加工成人造毛皮等。腈纶的耐晒性很高，因此适于制作窗帘、幕布、帐蓬、船帆等室外使用的织物。但是腈纶的耐磨性、耐碱性差，所以洗涤时不要用力搓洗，不要用碱性太强的肥皂或洗涤剂。
⑷ 丙纶是聚丙烯纤维，是最轻的纤维，密度是棉花的3/5，能浮在水面上。它的吸水性小，耐磨性好，做成的衣服不走样，可用来制成各种针织物、衣料、人造毛皮。还可以用来制作蚊帐布、地毯、帆布、尿不湿等，医学上丙纶可以代替棉纱布，做卫生用品。另外，丙纶耐酸、耐碱、弹性较好，有优良的电绝缘性和机械性能，工业上大量用来制造绳索、包装材料、渔网、降落伞等。但其耐光、耐热性差，因此不宜在烈日下暴晒，洗涤时也不能在开水中浸泡。丙纶的另一缺点是染色困难。
⑸ 氯纶的化学名称是聚氯乙烯纤维，是将聚氯乙烯溶于丙酮和苯的混合剂或纯丙酮溶剂中，纺丝成形的。它的化学稳定性好，耐强酸强碱，遇火不燃烧，因此常被用来作为化工厂的滤布、工作服、安全帐幕，以及民用的窗帘、地毯、家具上的覆盖材料等。氯纶的保暖性很好，比棉花高50%，比羊毛高10%—20%，用它的短纤维做成的絮棉很受欢迎。氯纶还有一种奇妙的特性，它的带静电作用很强，再加上它良好的保暖性，所以贴身穿氯纶织物，对于患有风湿性关节炎的人有一定的疗效。氯纶的缺点是耐热性差，沸水收缩率大，染色也较困难。
合成纤维具有结实耐用、易洗快干等优点，但也有许多缺点，如吸水性、不耐热、不易染色、易带电起毛等。这些缺点正在被不断克服，吸水纤维、耐热纤
维、有色纤维等已相继问世。它们不仅为人们的生活增添了色彩，还应用到工农业、国防和科学研究的各个领域。但合成纤维会释放苯、甲醛、甲苯、二甲苯、苯乙烯等毒素，不利于人体健康。因此人们有时会选用羊毛或纯棉等天然纤维来代替合成纤维。
3 橡胶
提取橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。高弹性的高分子化合物。分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。
人类使用天然橡胶的历史已经有好几个世纪了。哥伦布在发现新大陆的航行中发现，南美洲土著人玩的一种球是用硬化了的植物汁液做成的。哥伦布和后来的探险家们无不对这种有弹性的球惊讶不已。一些样品被视为珍品带回欧洲。后来人们发现这种弹性球能够擦掉铅笔的痕迹，因此给它起了一个普通的名字“擦子(rubber)”。这仍是现在这种物质的英文名字。这种物质就是橡胶。 但是直到1839年，美国人古德伊尔成功地将天然橡胶进行了硫化后，橡胶才成为有使用价值的材料。通过与硫磺一起加热进行硫化，实现了橡胶分子链的交联，使橡胶具备了良好的弹性。
由于天然橡胶的产量很小，而生活中对橡胶的需求量很大，于是合成橡胶占据了主要的市场，通常我们所见到的合成橡胶如下：
⑴丁苯橡胶
丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯共聚制得的，是产量最大的通用合成橡胶，有乳聚丁苯橡胶、溶聚丁苯橡胶 和热塑性橡胶（SBR）。
⑵ 顺丁橡胶
是丁二烯经溶液聚合制得的，顺丁橡胶具有特别优异的耐寒性、耐磨性和弹性，还具有较好的耐老化性能。顺丁橡胶绝大部分用于生产轮胎，少部分用于制造耐寒制品、缓冲材料以及胶带、胶鞋等。顺丁橡胶的缺点是抗撕裂性能较差，抗湿滑性能不好。
⑶ 异戊橡胶
异戊橡胶是聚异戊二烯橡胶的简称，采用溶液聚合法生产。异戊橡胶与天然橡胶一样，具有良好的弹性和耐磨性，优良的耐热性和较好的化学稳定性。异戊橡胶生胶（未加工前）强度显著低于天然橡胶，但质量均一性、加工性能等优于天然橡胶。异戊橡胶可以代替天然橡胶制造载重轮胎和越野轮胎还可以用于生产各种橡胶制品。
⑷ 乙丙橡胶
乙丙橡胶以乙烯和丙烯为主要原料合成，耐老化、电绝缘性能和耐臭氧性能突出。乙丙橡胶可大量充油和填充碳黑，制品价格较低，乙丙橡胶化学稳定性好，耐磨性、弹性、耐油性和丁苯橡胶接近。乙丙橡胶的用途十分广泛，可以作为轮胎胎侧、胶条和内胎以及汽车的零部件，还可以作电线、电缆包皮及高压、超高压绝缘材料。还可制造胶鞋、卫生用品等浅色制品。
⑸ 氯丁橡胶
它是以氯丁二烯为主要原料，通过均聚或少量其它单体共聚而成的。如抗张强度高耐热、耐光、耐老化性能优良，耐油性能均优于天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶。具有较强的耐燃性和优异的抗延燃性，其化学稳定性较高，耐水性良好。氯丁橡胶的缺点是电绝缘性能，耐寒性能较差，生胶在贮存时不稳定。氯丁橡胶用途广泛，如用来制作运输皮带和传动带，电线、电缆的包皮材料，制造耐油胶管、垫圈以及耐化学腐蚀的设备衬里。
4 高分子材料的发展趋势
目前进入二十一世纪，高分子材料正向功能化、智能化、精细化方向发展，使其由结构材料向具有光、电、声、磁、生物医学、仿生、催化、物质分离及能量转换等效应的功能材料方向发展，分离材料，智能材料，贮能材料，光导材料，纳米材料，电子信息材料等的发展表明了这种发展趋势，与此同时，在高分子材料的生产加工中也引进了许多先进技术，如等离子体技术，激光技术，辐射技术等。而且结构与性能研究也由宏观进入微观，从定性进入定量，从静态进入动态，正逐步实现在分子设计水平上合成并制备达到所期望功能的新型材料。同时，随着各项科学技术的发展和进步，高分子材料学科、高分子与环境科学等理论实践相得益彰，材料科学和新型材料技术是当今优先发展的重要技术，高分子材料已成为现代工程材料的主要支柱，与信息技术，生物技术一起，推动着社会的进步。