书城工业不可思议的新材料
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第57章 新型塑料

塑料技术的发展日新月异,针对全新应用的新材料开发,针对已有材料市场的性能完善以及针对特殊应用的性能提高,可谓新材料开发与应用创新的几个重要方向。

生物塑料

日本电气公司新开发出以植物为原料的生物塑料,其热传导率与不锈钢不相上下。该公司在以玉米为原料的聚乳酸树脂中混入长数毫米、直径0.01毫米的碳纤维和特殊的黏合剂,制得新型高热传导率的生物塑料。如果混入10%的碳纤维,生物塑料的热传导率与不锈钢不相上下;加入30%的碳纤维时,生物塑料的热传导率为不锈钢的2倍,密度只有不锈钢的1/5。

这种生物塑料除导热性能好外,还具有质量轻、易成型、对环境污染小等优点,可用于生产轻薄型的电脑、手机等电子产品的外框。

可变色塑料薄膜

英国南安普敦大学和德国达姆施塔特塑料研究所共同开发出一种可变色塑料薄膜。这种薄膜把天然光学效果和人造光学效果结合在一起,实际上是让物体精确改变颜色的一种新途径。这种可变色塑料薄膜为塑料蛋白石薄膜,是由在三维空间叠起来的塑料小球组成的,在塑料小球中间还包含微小的碳纳米粒子,从而光不只是在塑料小球和周围物质之间的边缘区反射,而且也在填在这些塑料小球之间的碳纳米粒子表面反射,这就大大加深了薄膜的颜色。只要控制塑料小球的体积,就能产生只散射某些光谱频率的光物质。

塑料血液

英国设菲尔德大学的研究人员开发出一种人造“塑料血”,外形就像浓稠的糨糊,只要将其溶于水后就可以给病人输血,可作为急救过程中的血液替代品。这种新型人造血由塑料分子构成,一块人造血中有数百万个塑料分子,这些分子的大小和形状都与血红蛋白分子类似,还可携带铁原子,像血红蛋白那样把氧输送到全身。由于制造原料是塑料,因此这种人造血轻便易带,不需要冷藏保存,使用有效期长、工作效率比真正的人造血还高,而且造价较低。

防弹塑料

墨西哥的一个科研小组最近研制出一种新型防弹塑料,它可用来制作防弹玻璃和防弹服,质量只有传统材料的1/7~1/5。这是一种经过特殊加工的塑料物质,与正常结构的塑料相比,具有超强的防弹性。试验表明,这种新型塑料可以抵御直径22毫米的子弹。通常的防弹材料在被子弹击中后会出现受损变形,无法继续使用。这种新型材料受到子弹冲击后,虽然暂时也会变形,但很快就会恢复原状并可继续使用。此外,这种新材料可以将子弹的冲击力平均分配,从而减少对人体的伤害。

可降低汽车噪音的塑料

近日,美国聚合物集团公司(PGI)采用可再生的聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯制造成一种新型基础材料,应用于可模塑汽车零部件,可降低噪音。该种材料主要应用于车身和轮舱衬垫,产生一个屏障层,能吸收汽车车厢内的声音并且减少噪音,减少幅度为25%~30%,PGI公司开发了一种特殊的一步法生产工艺,将再生材料和没有经过处理的材料有机结合在一起,通过层叠法和针刺法使得两种材料成为一个整体。

压电塑料

压电塑料是一种含碳原子的聚合物,叫二氟化聚乙二烯。制造的时候,是把它压成板片,夹在正负电极之间,放在强电场中就成了。就像吸了水的海绵似的:挤它,水被挤出;放开它,它又把水吸回,只不过压电塑料被挤出和吸回的是电流而不是水。

过去,人们对它可谓大材小用,以为它只能抗太阳紫外线辐射,用它作永久性防护塑料。现在,人们了解了它的性质以后,它可是身价百倍了。能在每秒钟探测出几千个粉尘微粒,质量小于10~12克,时速高达17万英里的小东西也逃不过它的眼睛。可以把它用在机器人的触觉上,也可以用于爆破监测等各方面。

土豆皮制塑料袋

土豆,即马铃薯,既可当主食,又可以做菜。但不论作主食还是作副食,都要去皮。由于世界各国许多人每年要食用很多土豆,因此也就产生了很多土豆皮。过去,土豆皮没什么用处,只能当垃圾扔掉,而在城市里,垃圾很多,常常堆积如山,令人头疼,不得不花费很大的财力、人力去处理。

塑料薄膜,人们经常要用它,且不说农村中地膜覆盖、塑料大棚要用塑料薄膜,就说城市里用塑料薄膜的时候也很多,如塑料包装、塑料袋等等。这些薄厚不等的塑料大多是用聚氯乙烯或聚乙烯做的,在用完以后,塑料薄膜就成了废物被扔掉,进入垃圾大军。由于这些塑料在变成废物之后很不容易降解,因此,垃圾中的废塑料又成了垃圾处理中的捣蛋鬼,得把它们专门挑出来,单独处理。

如果能用土豆皮制成塑料,这种塑料制成的包装袋或购物袋在用完之后又很容易降解,很容易处理,那该多好!

现在,这种设想已经成为现实。

最近,美国芝加哥大学的科技人员已研制成功一种用土豆皮制成的塑料。过去,要制取容易降解的塑料,只能采用一种费时费钱的方法从玉米淀粉中制取。要经过光和微生物的分解,要用乳酸。显然,要大量制造,是不合算的。现在,采用土豆皮来制取,即用含碳水化合物的垃圾材料来制取塑料,成本大大下降。只要这样制得的塑料在用的时候不容易破,用完以后又容易“腐烂”,那将会被广泛用作塑料薄膜,因为这种性质正是人们所期待的。因此,可以预言,它将有着广阔的发展前途。

超级塑料

有一种塑料叫艾伦。“艾伦”是一种新的聚芳酯材料,它具有比一般塑料更轻、更硬、更耐高温、更耐腐蚀和延展超级塑料——艾伦性更好的特点,称得上是当今超级塑料中的一支新秀。

艾伦已广泛应用于各行各业,它是制造在高温条件下运行的超级计算机中的印刷线路板的理想材料,还可用它代替易生锈的钢和硬度不足的铝来制造冰箱和微波炉的外壳。由于它具有高弹性,可以抵御碰撞,所以它还是制作汽车前部缓冲保险杠的极好材料。

结晶型热塑性塑料

最近,英国研制出一种新型包装材料,既可用作农业上的包装袋,也可以在工业上应用。令人奇怪的是,用这种材料做的包装袋,当装上除草剂时,它很结实;而当装上农药,把这袋农药放入水缸时,过一会儿,包装袋就被溶化掉,只剩下稀释了的农药。

这是怎么回事呢?

原来,这种包装袋是用聚乙烯醇制成的。聚乙烯醇是一种结晶型热塑性塑料,在加热的情况下它具有可塑性,不加热时它是坚硬的。它还具有很好的抗拉强度、抗压强度、耐冲击性和耐摩擦性。用它做包装材料确实是很结实的。

但是,聚乙烯醇还有一个怪毛病,那就是怕水,它具有易溶于水的特点,而在有机溶剂中,它又很坚强。前面我们说的用这种塑料做的包装袋来装除草剂,虽然除草剂是液体的,但那不是水,而是有机溶剂,有机溶剂不能使聚乙烯醇溶化,所以,装除草剂的包装袋一直完好无损。当装有农药的包装袋放入水缸中以后,由于聚乙烯醇具有水溶性,所以包装袋很快就奇迹般地消失了。

虽然如此,聚乙烯醇也并不是像白糖那样放进水里就化掉,它的水溶性是可以调节的,如果在聚合时控制它的分子量在较低的水平,它就易溶于水。如果让它的分子量大一些。或者经过甘油增塑,制成所谓“标准型”聚乙烯醇,在冷水中就不易溶化。

当然,聚乙烯醇还溶于液氮。如果加热,还能溶于醋酸、甘油、苯等溶剂。它对于油类、脂肪和蜡等具有不渗透性,对于氧气、氮气和氦气等的透过率几乎等于零。根据这些性质,它被广泛用作包装薄膜、黏合剂和乳化剂。

“杀手塑料”

科学家们在实验中发现了一个奇怪的现象:在使用醋酸纤维塑料制作温室材料、浇水用的软管、盛水和栽培植物的器具时,植物就生长不好并在短时间内相继死去。如将这种塑料片放在养鱼池中,鱼很快就会被毒死。

这是怎么一回事呢?原来是在这种塑料中含有一种叫酞酸酯的物质在作怪,酞酸酯的蒸气被植物叶面吸收后,植物的细胞被破坏而死亡。因而这种塑料被誉为“杀手塑料”。酞酸酯在水中的溶解度很低,由于它不能被细菌破坏,因而可以积累到严重污染水的程度,使在水面进食的动物中毒死亡。酞酸酯还可经过多种途径进入人体,如用这种塑料膜包装猪肉和黄油,对人体是有害的,对此已引起人们的高度重视。

人工眼

现在,各种人造的人体器官日渐多起来,如人工骨、假肢、假牙等,还有的人安装了人工心脏,可多活一些时日。然而,研制人工眼却被人们视为畏途,因为人工眼必须能看见东西,否则,安上一只无视觉功能的人造眼也没多大劲。如果随着科学技术的发展,人类能造出人工眼来,使千千万万的双目失明者重见光明,那该有多好哇!

最近传来的消息,给盲人们带来一线希望。前不久,日本三菱公司研制成一种奇特的新型塑性膜,当光照到这种材料上的时候,它就显示出导电性能,光照的强度越大,它的导电性能也越高,当光照撤去的时候,仍然能保持记忆功能。

用这种塑性膜制成的可记忆数字的液晶显示器件,采用7块塑性膜拼成日字形显示单元,当光通过数字掩膜板投射后,可将液晶显示维持24小时以上。

有人预言,这种塑性膜制成的显示器,将来可望用于神经计算机或生物的视觉模拟,也有可能制成人工眼。

泡沫塑料

近几年来,中国的席梦思床到处都是。席梦思床睡上去柔软舒适,有弹性,很受消费者的钟爱。席梦思床的弹性来自床垫下的弹簧,那柔软舒适的感觉则来自泡沫塑料制作的海绵床垫。

新型塑料——泡沫塑料泡沫塑料和其他泡沫材料类似,也是用发泡的方法使塑料中形成很多很多微小的气孔。气孔要求要多、要小、要比较均匀。发泡的方法有使用化学发泡剂的,也有使用物理方法发泡的。根据制作什么样的材料而定。

泡沫塑料的特点是比重小,具有隔音、隔热、绝缘等优点,对外来的冲击可产生缓冲作用,它被广泛用作包装运输材料填充在仪器设备的包装箱中,可以缓冲运输中受到的震动,保护仪器设备免受破损,在海水养殖中,浮力球就是泡沫塑料做的,在救生衣中,也用泡沫塑料。在工程建设中,特别是在房屋建设中,泡沫塑料是必不可少的隔音保温材料。高发泡的聚苯乙烯可用于金属铸造。开孔的泡沫塑料可作过滤材料,可制造清洗用具。低发泡的塑料在某些场合可代替木材作结构材料。当然,像做床垫的海绵材料,同样可以做鞋垫和仪器设备的包装运输材料。由此可见,泡沫塑料的用途是非常广泛的。

知识点:特种工程塑料PPS

聚苯硫醚树脂(PPS)是一种综合性能优异的特种工程塑料。国外商品名称赖顿。它采用常规的熔融纺丝方法,然后在高温下进行后拉伸、卷曲和切断制得。

PPS具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点,被广泛用作结构性高分子材料,通过填充、改性后广泛用作特种工程塑料。同时,还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料,在电子电器、航空航天、汽车运输等领域获得成功应用。

PPS是工程塑料中耐热性最好的品种之一,热变形温度一般大于260度、抗化学性仅次于聚四氟乙烯,流动性仅次于尼龙。此外,它还具有成型收缩率小(约0.08%),吸水率低(约0.02%),防火性好、耐震动疲乏性好等优点。