【粤教版】九年级化学下册：9.2《化学与穿戴》教学素材

9.2 化学与穿戴

穿戴品指服装鞋帽，它们兼有生理功能及社会功能，是生活美的重要内容。主要包括纺织品、皮革、橡胶、塑料和特殊制品。

6．1 纤维与纺织品

一、纤维的种类和特征

用于制作穿戴品的纤维指长度比直径大很多倍（其比值为100以上）并有一定柔韧性，经加工可制成各种纺织品的纤细物质。按其来源可分为天然纤维、人造纤维和合成纤维三类。

1．天然纤维

天然纤维分植物纤维和动物纤维两类。

（1）植物纤维。主要有棉、麻两类。主成分是纤维素，为β－葡萄糖C6H12O6（分子中碳1上的羟基和碳2上的羟基分别在环的两面）的聚合物，包括约5000个该糖的单体，燃烧时生成二氧化碳和水，无异味。

①棉。在显微镜下看到棉纤维呈细长略扁的的椭圆形管状、空心结构，吸湿（吸汗）性、透气性、保暖性好，是做内衣的理想材料。

②麻。为实心棒状的长纤维，不卷曲，洗后仍挺刮，适于做夏季衣裳、蚊帐。

（2）动物纤维。常用的有丝、毛两类。主成分为蛋白质（系角蛋白），因为不被消化酵素作用，故无营养价值，均呈空心管结构。

①丝。纤维细长，由蚕分泌液汁在空气中固化而成。一个蚕茧通常由一根丝缠绕而成，长达1000～1500米。强度高，有丝光，宜做夏季衬衫，为高级衣料。

②毛。纤维粗短，包括各种兽毛，以羊毛为主。构成羊毛的蛋白质有两种：一种含硫较多，称为细胞间质蛋白；另一种含硫较少，叫做纤维质蛋白。后者排列成条，前者则像楼梯的横档使纤维角蛋白连接，两者构成羊毛纤维的骨架，有很好的耐磨和保暖功能，适宜做外衣和水兵服。

2．人造纤维

由于许多植物纤维如木材、芦苇、棉短绒、甘蔗渣、棉杆、麦杆等纤维较短，不适合直接用于纺织，需经化学加工以改性做成人造纤维。主要有人造棉、人造毛和人造丝。

（1）人造棉

1891年把含木（质）纤维素（单体为戊糖或木糖，C6H10O5）的木材，除去木质素后和二硫化碳及氢氧化钠作用，生成纤维素黄原酸盐，经进一步处理而得。主要有：

①粘胶纤维。将上述黄原酸酯除去杂质后溶于稀碱中，成为粘稠状液体，很象胶水，故名。将此粘胶液喷丝入硫酸及硫酸钠溶液中，纤维素黄原酸酯分解，重新变成纤维素，可成均匀细丝。结构上与棉纤维相同，但为实心棒状，较脆，强度差。由于经多次化学处理，纤维素分子排列较棉纤维松散零乱，分子之间空隙较大，水分子易钻入，故缩水率大（10％）。

纤维经向膨胀后（直径可加粗一倍），发胀、变厚且硬，不易洗且强度下降。主要性能与棉相近，可作内衣等。

②富强纤维。将粘胶纤维用合成树脂处理，使粘胶纤维分子间挂接、整齐排列，增强干、湿强度，改善洗涤性能，不缩水，因而得"富强纤维"雅号。

（2）人造毛

①人造羊毛。将优质粘胶纤维长丝切成羊毛的长度（76～102毫米），外表酷似羊毛，但遇水膨胀、变硬，且不耐磨。

②氰乙基纤维。使纤维素中的羟基和丙烯腈反应生成。结构式相当于［纤维素－OCH2－CH2－CN］。这种纤维非常牢固耐磨，为普通纤维的4倍。

（3）人造丝

①普通人造丝。用粘胶中的长丝纺成，特点与棉纤维同，可做衬衫、窗帘，湿时不结实，洗涤易变形。

②铜氨纤维。将氢氧化铜溶于浓氨水即得铜氨溶液，加入木质纤维使溶解制成纺丝液，在酸液中喷丝，专用于人造丝制备，质地比粘胶纤维好。

③乙酸纤维。将纤维和乙酸酐在硫酸的催化下反应，此时纤维素中的羟基在乙酸酐作用下生成乙酸纤维酯［C6H7O2（OCOCH3）3］n聚合物。此酯不溶于丙酮，但它部分水解后，就可溶于丙酮。将此丙酮液压过小孔，通过热空气使溶剂蒸发即得丝状纤维素。本品不能燃烧，为优质人造丝。

3．合成纤维

指由非纤维类的化工原料合成的纺织品，通常成丝状，是重要的高分子聚合物。有优异的化学性能和机械强度，在生活中应用极广。如为片状或块状者则称为树脂。合成树脂添加各种助剂后的制品称为塑料。合成纤维与人造纤维的主要区别在于，它的抽丝原料不再是天然的高聚物，而是合成高聚物。今天，世界上合成纤维的产量早已超过发展历史比较长的人造纤维，而仅次于棉花的产量。合成纤维的品种早已超过任何其它纤维。

（1）常见的合成纤维

目前主要有6大纶，按合成的年代先后为氯纶（1913年）、锦纶（1939年）、维纶、腈纶（1950年）、涤纶（1953年）、丙纶（1957年）。它们各自的主要特点为：

①涤纶。商品名"的确良"，一般由乙二醇和对苯二甲酸二甲酯缩聚而得。绦纶纺织品的特性是强度高、弹性好、耐蚀耐磨、挺括不皱、免烫快干，还有良好的电绝缘性，但吸湿及透气性不好，适宜做外衣及工作服。耐热性优于锦纶，耐磨性仅次于锦纶。

②锦纶。是聚酰胺纤维的商品名称，国外叫尼龙、耐纶、卡普隆等。锦纶是合成纤维中性能优良、用途广泛的品种。它最突出的优点是耐磨性高于其它一切纤维，比棉花高10倍，比羊毛高20倍。还有强度高、弹性好、比重小、耐腐蚀、拒霉烂和不怕虫蛀、着色性好、鲜艳夺目等，适宜制袜、裙。缺点是耐光性、保型性较差，表面光滑而有蜡状手感。

③腈纶。是聚丙烯腈纤维的商品名，国外叫奥纶、开司米，俗称"合成羊毛"。除吸湿性、染色性不如羊毛外，其它性能都优于羊毛。而耐气候、耐日晒的本领几乎超过一切天然纤维和化学纤维。它蓬松、温和、柔软、软化点高（160℃），宜做毛绒、毛毯或加工成膨体纱（将腈纶或尼纶经膨化加工使其含气率高而得），保暖性好。腈纶正在朝着"合成蚕丝"方向发展，不仅成为轻薄华丽的绸缎的良好材料，而且成为耐高温纤维----碳素纤维和石墨纤维的重要原料。

④维纶。是聚乙烯的商品名，国外商品名有维尼纶等，俗称"人造棉"。其抽丝原料为聚乙烯醇。原料易得，性能优良，用途广泛。耐磨、吸湿、透气性均佳，耐化学腐蚀、耐虫蛀霉烂、耐日晒等性能也很好，适宜做内衣和床单。缺点是弹性、染色性较差，耐热水性不够好，不宜在沸水中洗涤。

⑤丙纶。即聚丙烯纤维，国外叫梅克丽纶、帕纶等。是比重最小（0.91，只有棉花的3/5）的合成纤维新秀，坚牢、耐磨、耐蚀，又有较高的膨松性和保暖性。丙纶可与棉、毛、粘胶纤维混纺用于衣料。工业上用作飞机用物、宇航服、蚊帐、降落伞等军用品。缺点是耐光性、耐热性、染色性、吸湿性和手感较差。

⑥氯纶。即聚氯乙烯纤维的商品名，国外叫天美纶、罗维尔等。氯纶纤维具有较好的耐化学腐蚀性、保暖性、难燃性、耐晒性、耐磨性和弹性，缺点是吸湿性小、易产生静电、耐热性差、沸水收缩率大和难以染色等，适宜做棉毛衫、裤，可治关节炎。氯纶的这种生理特性与其吸湿性低有关，吸附水分后很容易蒸发，因而织物使病区保持干燥温暖。

（2）混纺制品。在合成纤维的基础上为改善纺织品的功能，将多种纤维混合，即得各种混纺制品。

①命名。丝的粗细计量单位叫旦（旦尼尔，缩写为D），定义为9000米长的纤维的克数，重1克的为1D。我国产的人造丝为70D和120D；长度在5～33毫米的人造纤维称"纤"，合成短纤维称"纶"，76毫米以上的长纤维，不论人造或合成的均称为"丝"。纺织成布前所用原料名称，如两种以上按比例混纺，则比例大者放在前面。如25％锦纶－75％粘丝混纺华达呢称粘/锦华达呢，50％粘胶－40％羊毛－10％锦纶混纺凡立丁称粘/毛/锦花呢或三合一等。

②重要品种。线绨，由人造丝和棉纱交织成，多用作被面。快巴的确良，涤纶50～65％和粘胶35～50％，可作内衣。涤绢绸，涤纶与蚕丝混纺，轻盈细洁，多作夏衣。包芯纤，用涤纶长丝纤维做轴芯，外面均匀包卷上一层棉纤维，透气性、吸湿性、耐磨性均佳。毛线，除纯羊毛（保暖好）、氯伦（便宜，易起静电）、腈伦（蓬松）毛线外，还有腈－毛、棉－毛及毛－粘混纺毛线，除保持毛的优良保暖性外，还增加了耐磨性强度。

二、纺织品的穿着功能

1．纤维织品的使用特点

(1)基本要求

纤维很多，但要用于纺织还必须有良好的服用（穿着）性能和机械强度，而这些均由其化学结构决定。

①柔弹性。即织物没有粗硬感。纤维分子呈链状，可缠绕因而柔顺。如聚酯及蛋白质纤维（涤纶、羊毛）分子较整齐，规整性好，抗变形能力强，回弹性优异、挺括；

②耐磨性。取决于化学链的强度，也与柔弹性有关。酰胺基组成的纤维大分子主链共价键结合力大，链间距离小，从而使锦纶成为耐磨和强度冠军；

③精致性。即纤维要足够细。就人造纤维和合成纤维而言与喷丝孔径有关，通常孔径为0.04毫米，长度与直径比为1000。

（2）其它性能

①缩水性。是服装合身的重要因素。各类纤维的缩水率：丝绸、粘胶10％（亲水性强），棉、麻、维纶3～5％，锦纶2～4％，涤纶、丙纶0.5～1％（疏水性强），混纺品1％（经树脂整理）。缩水原因：除组成纤维单体的化学结构影响外，还由于纺织和染整过程中受的机械作用使纤维被拉长，因而有潜在的收缩性，落水就会显示。织品落水后横向膨胀，纵向则缩短。使用时缩水率大的要落水预缩。

②熨烫。高温下化纤制品会熔融和收缩。熨烫温度一般应比软化温度低80～100℃。各类纤维的软化温度（℃）为：粘胶260～300，涤纶240，维纶220，腈纶190～230，锦纶180，丙纶140～150，氯纶60～90。混纺制品，以最低烫温的物料为准。天然纤维均不耐高温，150℃以上就开始分解，变成焦黄色。除氯纶不宜烫以外，其它通常用水汽烫较合适，温度太低起不到应有作用，太高则会烫坏纤维。

③洗涤。洗涤条件亦取决于纤维的化学特征。粘胶纤维、腈纶、丝、羊毛（及其与化纤维混纺品）不耐碱，宜用中性洗涤剂，温度应在40℃以下。由于湿态时强度低，切忌搓揉拧绞，应自然沥干。涤、锦、维、丙四大纶，洗水不应超过50℃，可用碱性洗衣粉，耐光性差，洗后宜阴干。氯纶，可用碱性洗涤剂，切忌热揉。棉织品，可用热水（70℃）。麻织品宜中温（50～60℃）。

④染色。丝、毛纤维是蛋白质分子，有氨基和羧基，容易和酸性或碱性染料作用，故可直接着色。棉、麻和人造纤维是中性的聚葡萄糖分子或纤维素单体，需用媒染法，即用媒染剂如明矾水解成氢氧化铝，挂上染料后再吸附在纤维上，有的也可直接上色。合成纤维情况不同，取决于化学结构。锦纶染色性好，涤、丙、氯纶则难，通常是在喷丝前将染料与原料混合，喷出色丝后再纺织。

⑤保暖性。取决于纤维的导热系数（×10－4卡/厘米·秒·℃）：羊毛3.6，丝3.8，锦纶4.2，棉5.3，人造丝5.8（空气0.6）。为使服装保温良好，应尽可能保持空气在服装内部不发生流动。

2．纤维和织品的鉴别

有感官法、化学法和溶解法三种方法。

（1）感官鉴别法

①光泽。涤棉光亮，富纤色艳，维棉色暗，丝织品有丝光；②挺括。用手攥紧布迅速松开，毛纤混纺品一般无皱折且毛感强。涤棉皱折少，复原快。富棉和粘棉皱折多，恢复慢。维棉则不易复原且留有折痕。③纤维长短。可抽出丝观看，并在润湿后试验。粘胶湿处易拉断，蚕丝干处断，锦丝或涤丝干、湿处都不断。短丝则为羊毛或棉花，粗的为毛，细的为棉。如较长且均匀，则为合成短纤维。

（2）化学法

观察燃烧方式和烟、焰、灰、味：①棉燃烧快，黄色火焰及蓝烟，灰少，灰末细软呈浅灰色（主成分为二氧化硅），味似纸；②麻。有烧草味，其余与棉同。③丝。燃烧慢且缩成一团，灰呈黑褐色小球，易压碎，有臭味（硫）；④羊毛。燃烧时徐徐冒黑烟，显黄焰，起泡，灰多，为发光的黑色脆块（碳化物），有烧发臭；⑤粘胶纤维。燃烧快，与棉同。⑥乙酸纤维。燃烧慢，边烧边熔，灰为黑色闪光块状物，有刺鼻的醋酸味；⑦涤纶。燃烧慢、卷缩、熔化，有黄焰，灰呈黑色硬块，易捻碎，有芳香味。⑧锦纶（尼龙）。燃烧慢，熔化，无烟，亮棕色硬玻璃状灰粒，不易捻碎，有呛鼻气味。⑨维纶。烧时纤维迅速收缩，火焰小呈红色，为灰褐色块，可捻碎，有特臭。⑩腈纶。边烧边熔化，略有黑烟，火焰白而亮，灰为黑色球状，有鱼腥臭。?丙纶。烧时边卷缩边熔，无灰，残留物为透明球状，能捻碎，有烧蜡气味。?氯纶。难燃，近焰时收缩，离火即熄灭，灰为不规则的黑块，有氯的刺激味。

（3）溶解法

取决于形成纤维的单体的化学结构，有的机制尚不清楚。①棉、粘胶纤维。易溶于浓硫酸（脱水及酯化作用）、铜氨溶液（羟基及醛基的配合及还原作用）。②麻。铜氨溶液。③丝。酸、碱（氨基酸的两性）、铜氨。④羊毛。氢氧化钠（脂层破坏后进攻蛋白质）。⑤涤纶。苯酚（缩合）。⑥锦纶。苯酚及各种酸（酰胺的碱性）。⑦腈纶。硫氰化钾溶液、二甲基甲酰胺。⑧维纶。酸。⑨丙纶。氯苯。⑩氯纶。二甲基甲酰胺、四氢呋喃、氯苯等。

3．纺织品加工和保护

（1）加工。除了前述的缩水、熨烫等基本性能必须注意外，缝纫亦是加工的重要环节。主要应注意：①缝线。要求线缝的理化性能与衣料品种相同。亦可用涤纶或锦纶线（耐磨、缩水少），高级丝光棉线或丝线亦佳。②衬布。其缩水率应和本底布相近，否则下水后起皱。③图案。无论染色或布贴均应适应本底布结构。

（2）保护。根据纺织品的化学特征，主要办法有：

①防虫。常用樟脑丸防止衣服被虫蛀。天然樟脑盛产于我国台湾及江西，由樟木经水蒸气蒸得的樟油精制而得，为白色透明晶体，易升华，久置或100℃加热可挥发尽，很香，其味使蠹虫难受。因樟脑气进入蠹虫细胞而将其杀死。用樟木箱装衣物不会蛀，理由就在于此。1915年发明了合成樟脑，商品名"樟脑精"或"精制樟脑"，系以松油为原料经异构化、皂化、脱氢而成，有驱虫作用。萘与二氯化苯熔制成的"卫生球"，驱虫能力更强，一度应用很广。

但由于常杂有苯酚、甲酚，会使衣物沾上斑点，故用时宜以小布袋装好。还由于萘蒸气进入手表后可与机油起作用，使其凝固失去润滑作用；又可与化纤及塑料中的某些添加剂反应使之老化，故1989年轻工部已明文禁止生产"卫生球"。现市售者为其代用品。

②防霉与去霉。霉菌除生长于食物中外，还可分布到衣物上，产生霉斑，分解纤维素，使织物强度显著降低。工业上常用的防霉剂是汞的有机化合物如醋酸苯汞、甲基丙烯酸苯汞等，用0.1％即够。因汞盐与微生物体内蛋白质生成汞盐沉淀而杀死霉菌。如衣物已生霉则应去霉，办法主要有日晒（紫外线照射）或烤干后刷去，喷酒或沾酒刷净，喷醋擦净。然后再用高效、低毒的山梨酸、尿囊素防霉。

（3）其它加工和保护问题

涉及一些特殊衣料，主要有：①丝绸。因丝绸薄、软、滑，故缝制困难，不易剪裁。克服办法是：湿硬法，即喷水使其硬化，因各类丝绸均易吸水，裁剪时将布料摊平，用壶均匀喷水使成半潮湿状态且变硬，但应注意这类物料湿时伸长干后收缩，尺寸不易掌握。苯甲酸法，喷洒苯甲酸的酒精溶液后，再使酒精蒸发，苯甲酸在衣料中凝固而硬化，裁剪后，苯甲酸可升华除去，绸料恢复柔滑。②毛料。收藏前注意阴干、晾凉，不可让热、潮的料入箱，否则纤维分解、变脆。毛衣编好后，初穿时易起小球，系羊毛纤维外露经摩擦卷曲造成，千万不可拉掉。毛织物缩水后无法恢复，称为毡缩。是由于羊毛纤维的鳞片间相对运动时正、逆向摩擦系数不同所致，故加工前须经防缩处理（使用防缩剂）。成衣最好干洗、勤晒、拍打去尘和防污。

6．2 皮革及其制品

皮革制品也是一类重要穿戴品，并具有其它更广泛的用途。

一、皮革

包括动物革和人造革，后者属于塑料，这里只讲动物皮革。

1．生皮

皮革的质地首先取决于生皮，常见的动物皮有牛皮、羊皮和猪皮，也有其它珍奇动物（如鹿、虎、狐）的皮，这些皮的化学结构大体相近，但细腻程度及毛色不同。实用的生皮包括：①表皮。是皮肤最外层组织，主要由角朊细胞组成。根据角朊细胞的形态，表皮还可细分成若干层，它决定皮的粗糙程度；②真皮。是含有胶质的纤维组织，决定了皮的强韧程度和弹性。化学上均把它们划为蛋白质。根据加工要求，生皮还有去毛和附毛两种。皮和毛中的蛋白质主要为角蛋白，不溶于水、酸、碱及一般有机溶剂，有一定硬度和耐磨性。

2．制革

制革就是把动物体上剥离的生皮加工成实用皮料的过程，也称为鞣制，即用鞣酸及重铬酸钾对生皮进行化学处理：①鞣酸。又称丹宁，是某些植物如碱肤禾的树瘤（五倍子）中存在的一类无定形固体物质，分子结构中含多个羟基，可溶于水，能使蛋白质凝固。当生皮充

分润湿并压榨后，它的每条纤维周围均充满蛋白质。经鞣酸处理后，生皮可变得规整。②重铬酸钾。在鞣制时加入，经还原使Cr6+成为Cr3+，铬离子与氨基酸的活性基团作用，使皮的纤维键合，强度大增。鞣制后，本来容易发臭、腐烂的硬生皮，变成干净、柔软的皮革。

3．人造革

通常的人造革由聚氯乙烯制成，办法是在织物纱线之间用这种合成树脂粘合。原则上任何树脂（包括橡胶）均可制革。

二、皮革制品

皮革和人造革两者在应用上有某些共同性：①衣。均适合做御寒外衣。动物皮革较透气，保暖性更好，但怕水；人造革表面不怕受潮；②鞋。二者均耐磨、坚韧，但动物皮革做成的皮鞋（及其它皮制品）受潮后易变形，产生折皱，甚至断裂。人造革制的鞋不怕水但比较气闷。

6．3 橡胶及其制品

橡胶是具有显著弹性的一类高分子化合物。橡胶的最大特点是富有弹性。人们对橡胶感兴趣，正是看中了它的弹性。根据其来源通常分为天然橡胶和合成橡胶两大类。橡胶在日常生活和工农业生产中用途很广。生活中的胶鞋、雨衣、橡皮管、热水袋、球胆、防酸手套、自行车车胎等，还有汽车、飞机轮胎等配件都可用橡胶制成。橡胶制品达几万种之多，其中80％的橡胶用来制造轮胎。

一、天然橡胶

1．生胶

橡胶的主要产地在南美洲，那儿盛产橡胶树，割破树皮会流出白色的、一滴一滴的胶乳，当地的印第安人把这种胶乳叫做"树的眼泪"。胶树的经济寿命约30～40年，7～8年树龄的胶树开始割胶， 产1吨胶约需割3万棵胶树。天然橡胶的组成是异戊二烯的聚合物(即单体是异戊二烯)。

实验证明，异戊二烯在橡胶分子中是由各个单体的头尾彼此相连的。按链式结构又可分为顺式和反式两种，其中顺式结构的弹性优良，用途广泛，通常所说的天然橡胶就是指它。反式结构弹性差、质地硬，没有什么用途。天然橡胶的分子量约为30万左右，它的分子链极为柔顺，有一定弹性，但显示弹性的温度范围不宽，温度较高会变粘，低温会变脆，影响使用效果。这种未经化学处理的橡胶叫做"生胶"。

2．加工----硫化

把生胶与硫磺一起加热生成硫化橡胶，性能将大为改善。这个过程就叫?quot;硫化"。在橡胶工厂里称为"硫化"工艺。硫磺的用量一般不超过生胶的5%。硫化后橡胶的分子量增加不多，仅在100个异戊二烯链中形成一个交联点，但物理性能显著改善。如张力及弹性增大，在有机溶剂中的溶解度降低，受热后不变软。硫原子在生胶的大分子链节之间建立起"桥梁"(简称"硫桥")，好象做沙发时一个个弹簧互相之间用麻绳、铁丝勾联成一个整体，既

加强弹性，又防止松散。

橡胶硫化除了硫化剂硫磺外，还需要添加各种配合剂，如硫化促进剂、防老剂及补强剂(填料)等。硫化促进剂的作用是促进橡胶硫化，缩短硫化时间，降低硫化温度。常用的硫化促进剂有TMTD (二硫化四甲基秋兰姆)和促进剂M(2-硫基苯并噻唑)。防老剂就是抗氧化剂。由于橡胶分子中残留双键，对光、热、氧的作用敏感、易氧化，引起分子链断裂或进一步交联，从而使橡胶制品变粘或龟裂，强度降低，弹性丧失。常用的防老剂有3-羟基丁醛-α萘胺和N-苯基-β-萘胺等。补强剂可以增加橡胶的强度和耐磨性，比如有时加入一些合成纤维(称为帘子线)以进一步增强橡胶制品的使用强度。往橡胶里掺上炭黑，可以做成较硬、耐磨的黑橡胶，用以做鞋底、轮胎等。相反，掺入白色的碳酸钙、钛白粉等填料就变成了白橡胶。可做擦铅笔字的白橡皮。

二、合成橡胶

合成橡胶是由分子量较低的单体经聚合反应而成的，其基本成分是丁二烯及异戊二烯分子。

1．合成橡胶的分类

合成橡胶的性能和种类因单体不同而异。按照不同的性能和用途，可分为通用橡胶和特种橡胶两类。通用橡胶有丁苯橡胶（单体为丁二烯、苯乙烯）、顺丁橡胶（单体为丁二烯）、异戊橡胶（单体为异戊二烯）、氯丁橡胶（单体为氯丁二烯）、乙丙橡胶（单体为乙烯、丙烯）、丁基橡胶（单体为异丁烯、异戊二烯）、丁腈橡胶（单体为丁二烯、丙烯腈）。特种橡胶主要有硅橡胶、氟橡胶和聚氨酯橡胶。生产合成橡胶所需的单体，主要来自石油化工产品。

2．合成橡胶

天然橡胶在耐寒性、弹性等方面均优于目前任何合成橡胶。如何用合成方法，制出性能与天然橡胶相仿的橡胶品种，是人们百余年来探索的重大课题。

100多年前人们已经基本弄清天然橡胶的组成和结构，但是大量制取合成聚戊二烯橡胶还是上世纪50年代才开始的。50年代后人们才从石油产品中大量生产异戊二烯，真正使异戊二烯聚合成聚戊二烯是1954年才实现的。因为那一年发现了一种新型的聚合催化剂----钛催化剂和锂催化剂。在钛、锂催化剂催化下，合成橡胶中顺式聚合体的含量可分别达到97%和92%，而天然橡胶中为98%。后来，我国化学家研制出一种稀土催化剂，其工艺流程和经济效益均超过钛、锂催化剂，具有重要的学术意义和经济价值。一些主要橡胶品种的性能及用途见表6－1。

三、橡胶制品

①防水用具。橡胶不透水且轻便、易成型，广泛用来制雨衣、雨靴、水管、热水袋等； ②鞋底。橡胶柔软、耐磨、富弹性，多用于制造运动鞋和皮鞋的鞋底；

③车胎。长期以来大量橡胶用于制造自行车、汽车、拖拉机、飞机等各种交通工具的轮

胎，对于提高这些交通工具的速度和运输效率起了很大作用，并且迄今尚未发现更好的代用品；

④小日用品。因橡胶具有独特的弹性和柔韧性，故常用制作婴儿的奶嘴、小学生的橡皮擦、皮筋和松紧带。

6．4 塑料及其制品

塑料是有可塑性的高分子材料。在我们日常生活里几乎天天碰到它。从衣服的塑料钮扣到凉鞋、雨衣，从五光十色的儿童玩具到永不凋落的塑料鲜花，从塑料牙刷、皂盒、梳子、筷笼到食品袋、水桶、空调壳等等，都可用塑料制作。

目前全世界投入一定规模生产的塑料品种达300多种，大致可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。常见的通用塑料主要有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，工程塑料主要有聚酰胺、有机玻璃、ABS塑料等，特种塑料主要有有机硅树脂、环氧树脂和离子交换树脂等。

我们通常所用的塑料不是一种纯物质，它由许多材料配制而成。其中主要成分是各类合成树脂，另外是添加剂及助剂。如稳定剂、增塑剂、着色剂等。根据合成树脂的性质，可分为热塑性树脂和热固性树脂两大类。热塑性树脂呈线型或以链型结构，冷却后再加热时同样具有可塑性；热固性树脂呈网状结构，在加热时一开始具有一定的可塑性，可以制成各种不同形状的产品，但是过一段时间后，随着网状结构的逐步形成，便逐渐失去可塑性。像聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、有机玻璃、赛璐珞等属于热塑性塑料。像酚醛树脂、尿醛树脂、环氧树脂等属于热固性树脂。

一、常用塑料品种

1．赛璐珞

早在1877年，人们就开始生产赛璐珞。 "璐"和"珞"都是我国古代对美玉的称呼，"赛璐珞"也就是"赛过美玉的塑料"的意思。

也许你会感到奇怪，"赛璐珞"是用棉花做的。人们在制硝化纤维时发现，往含氮10.7～11.2%的硝化纤维中加入酒精吸去水分，再加入2～20%的樟脑作增塑剂，便可制成透明的赛璐珞。赛璐珞本身是无色透明的，然而如果往里加入各种增色剂，则可染上各种鲜艳的颜色。那些漂亮的洋娃娃，以及一些小孩玩具便常用它制造。白色的赛璐珞在外貌上酷似象牙，常被用来制作既漂亮又便宜的"象牙"雕刻工艺品。赛璐珞的弹性是塑料中最好的一种，因此，被用作制乒乓球的原料。 赛璐珞的最大缺点是易燃。当你把乒乓球扔到火里，它简直比纸头还烧得快、烧得猛。再一点是用久了会发黄。早期时曾用作汽车的安全玻璃，但易发黄的缺点使它被钢化玻璃代替了。

2．聚乙烯

聚乙烯于1933年开发，由乙烯聚合而成。乙烯是石油化工中的最基本产品，从石油裂解、炼油厂尾气都可得到乙烯。聚乙烯性能好、发展快，目前占据"四烯"（聚氯乙烯、聚乙

烯、聚丙烯、聚苯乙烯）之首。

聚乙烯因采用的聚合方法不同，可制得高压聚乙烯、中压聚乙烯、低压聚乙烯三种，它们的性质略有差异，作用各有千秋。聚乙烯塑料，属于热塑性塑料，优点是无毒、耐酸碱、柔软、质轻（密度为0.92～0.97），能浮于水面，手摸有蜡感，不怕碰捽和挤压，耐热超过100℃，还具有优良的绝缘性能和耐化学药品性能，广泛适宜于做塑料薄膜包装食品、育秧、育种，以及电缆护套、通讯绝缘材料等。缺点是强度低，有一定的透气性，不适于包装易挥发的液体或饮料，不宜长时间与汽油、煤油相接触，以免引起膨胀或破裂。

3．聚氯乙烯

聚氯乙烯是30年代就发展起来的产品，它具有原料易得、价格低廉、性能优良和用途广泛等优点，在1966年以前一直位居"合成塑料家族"首位，现在屈居聚乙烯之后，排行"老二"。聚氯乙烯塑料的优良性能主要有较好的机械强度、耐腐蚀、耐酸碱和一定的难燃性等。不足之处有耐热不超过60℃，耐低温、抗冲击性、韧性较差，满足不了某些机械制品的要求。还有一定的毒性，不适用于包装食品。聚氯乙烯分软、硬两类，前者增塑剂多（可达50％），适合制软材如塑料布、软管等；后者可制硬质品如塑料凉鞋、水桶、盆、棍、板。

4．酚醛塑料

俗称"电木"或"胶木"。用苯酚和甲醛为原料，加入适量的盐酸，加热到96～98℃，即可制得酚醛树脂。再将酚醛树脂粉碎、加入填料、塑料等混匀后，便得酚醛塑料。这种塑料的绝缘性能非常好，能承受高电压，又是热固性塑料，成型后不易变形，机械强度高，耐磨、耐水，所以广泛用来制作电话外壳、电器开关、灯头、接线柱、电子管灯座、仪表外壳、电插头、蓄电池盖板等电气材料。往电木粉中掺些石棉粉，使摩擦系数大增，可制作汽车刹车板。如掺入一些有颜色的细粉填料，可以仿制漂亮?quot;大理石"。它还可和玻璃纤维牢固粘合加工成增强塑料，也称为"玻璃钢"，可部分代替钢材。酚醛塑料的缺点是弹性差、较脆，加工制造比热塑性塑料麻烦。废料不能回炉再用。

5．其它常见塑料

①聚苯乙烯。最早开发并商品化（1929，斯陶丁格，获1953年诺贝尔奖），硬，有热塑性和热固性，制作梳子、牙刷柄、肥皂盒、包装材料等；

②聚丁二烯。丁二烯在金属钠作用下聚合，或与其它含双键的化合物如苯乙烯共聚而得的聚合物，构成了一类合成橡胶，可制轮胎、软管等；

③有机玻璃。化学名为聚甲基丙烯酸甲酯，硬，异常坚固，透明，可制眼镜、假牙、牙托、灯具、盒；

④玻璃钢。化学名为聚碳酸酯，强度高，硬，透明，像钢板一样坚韧，3厘米厚的板材可阻挡4米近处射来的38口径步枪子弹，适宜制作防弹玻璃、宇航头盔；

⑤聚四氟乙烯。耐各种酸、碱及化学试剂的进攻，并能耐300℃的高温，有"塑料之王"的美称，且强度高，用于制不粘锅、坩埚、烧杯，及轴承、绝缘材料等；

⑥泡沫塑料。当树脂加入发泡剂（即加热时放出气体的试剂如碳酸铵）成型时，固体塑料（如聚氯乙烯、酚醛或脲醛树脂）中含有很多细气泡（含空气、氮气、二氧化碳等），比重为0.02～0.03，它兼有塑料柔软、防水、绝缘性好及气体保暖、隔音功能强等优点，可制鞋垫、床垫，柔软而轻便；也可代替棉花、丝棉和驼毛做棉衣和背心（聚氨酯泡沫塑料），挺括而富有弹性；硬质的聚苯乙烯泡沫塑料多用于制救生圈及包装材料。

二、塑料的日用功能

1．塑料的共同特性

塑料有许多优异性能，如：①可塑性。即可通过加热使其变软再冷却成型；②弹性。有的链状聚合物有一定的弹性，其卷曲的分子可被拉直伸长，拉力撤掉后又复原；③比重小。如聚丙烯塑料为0.9。泡沫塑料由于充气，比重更小；④耐蚀。大多数塑料由烃类化合物组成，抗水、酸、碱的作用；⑤绝缘性好。由于无自由电子故不导电；⑥强度高。尤其是立体网状结构的塑料，硬度大且坚韧耐磨不脆；⑦成型和着色性能好。

2．塑料的硬和软

冬天在室外，塑料雨衣好似硬纸壳，塑料鞋底硬得梆梆响。塑料为什么冷的时候硬，热的时候软呢？塑料是高分子化合物。它由成千上万个小分子互相"手拉手"地联结起来，形成大分子"链条"。在金属链条里滴上润滑油，各链节之间就活动自如了。在塑料的大分子链条之间，不能加润滑油，但是在加入"增塑剂"以后，硬塑料也就变得柔软起来。塑料雨衣、床单的增塑剂加得多，就可以随意折叠，揉成一团：塑料凉鞋里增塑剂少一些，虽然柔软，却不能折叠：有些硬塑料管的增塑剂就更少，只有在火上烘烤，才能变软、弯曲。

普通的增塑剂和炒菜油一样，随温度下降变得粘稠起来，润滑的本领越来越小。塑料大分子链条里的"润滑油"都凝冻了，塑料自然变得僵硬啦。因此，寒冷地区使用的塑料制品和热带用的塑料，在增塑剂的品种和比例上，都是不相同的。塑料制品用久了，经过风吹、日晒、雨淋，以及增塑剂的挥发，就会变硬发脆，这叫做塑料?quot;老化"。

三、皮革、橡胶和塑料制品的维护

1．保养

皮革、橡胶、人造革和塑料在使用时均须注意保护以求延长寿命。主要问题有：①老化。空气的氧化作用、紫外线照射、温度骤变（受热或经冻），会使皮革、塑料中的添加剂分解、挥发而功能降低，使橡胶中的硫键断裂，硫分子和橡胶单体脱开，结果制品变硬、发脆，严重时会龟裂，甚至折断；②腐蚀。橡胶不能接触碱、油。皮革可被酸、碱及有机溶剂侵蚀并且遇水发硬，许多塑料如尼纶亦怕酸、碱；③发霉。皮革和人造革中蛋白质和纤维易发霉和受虫蛀，有些塑料亦可受微生物作用。

2．使用

一般的聚氯乙烯、聚苯乙烯等塑料制品有毒，不能用来盛放食物。牛奶瓶、口杯、水壶和食品袋是用聚乙烯做的。聚乙烯的化学成分和蜡烛油差不多，没有毒性，也没有添加增塑

剂，我们可以放心地使用。鉴别聚乙烯塑料不难。它的外表象蜡，靠近火焰熔融、变软，燃烧时发散出蜡烛油的气味。其他塑料，如聚氯乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃，虽然也和聚乙烯一样，受热会熔融、变软，但是燃烧时却有不同的气味。

3．修补

橡胶和塑料有两种修补法：①热补。除酚醛树脂（电木）以外，橡胶及日用塑料大多有热塑性，即将其加热会变软甚至熔化，冷却后会复原。车胎、塑料薄膜、牙刷柄、鞋底等均可用烙铁使已洗净并晾干的修补处烫至发粘，赶紧对准缝口，趁热用力将接缝挤压密合，待冷后即粘牢；为防止塑料受热时炭化变黑，烙处应隔以铝箔或玻璃纸；②冷补。即用胶粘剂将破损或断裂的橡胶及塑料面粘合。如轮胎、眼镜架、塑料梳、钢笔杆、塑料薄膜等损坏后均宜用冷补。关键是选择合适的粘接材料和胶粘剂，如自行车内胎破洞则用同质地的胶片涂上专用胶水（橡胶溶于汽油中配成）或用化学粘合剂补即可。其它塑料则用溶剂粘接更佳，如有机玻璃用丙酮、二氯乙烷或氯仿，聚氯乙烯则可用四氢呋喃，聚苯乙烯则宜用苯。

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