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化工材料

发布时间:2017-03-03 15:33:43点击率:

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概述

上述工农业生产和生活的提高,都离不开材料。据统计,到1984年为止,世界上所具有的化学物质实际约达900万种,其中约有43为材料。材料数量虽多,若按化学组成分类,可以概括为金属材料、无机非金属材料和聚合物材料三大类。也有将复合材料列为第四大类,或者把它看作是由三大类中派生出来的一类新材料。一般来说,除金属是冶金部门生产的产品外,其余都是化工生产的材料。

非金属

无机非金属材料
分为传统材料和新型材料两类。前者主要是硅酸盐材料;后者组成多样,发展很快。
硅酸盐材料  指玻璃、陶瓷、水泥和搪瓷等。它们是以含硅酸盐类矿石为原料进行生产的,广泛用作建筑材料,也可以作为日用品和工艺美术制品。玻璃和陶瓷虽然性脆易碎是其主要的缺点;但由于原料易得,生产工艺简单,产品的化学稳定性好,又具有硬度高、耐热和耐蚀等优点,用途十分广泛,产量很大,并仍在不断发展中。
新型无机非金属材料
主要是特种陶瓷。随着工农业、军事工业和科学技术的发展,新型结构陶瓷先后问世。它们是由不同的氧化物、硅化物碳化物氮化物、氟化物,硼化物等组成的。主要包括耐高温材料、电绝缘材料铁电材料、压电材料、半导体陶瓷材料等,用途特殊,产量不大,但价值很高。21世纪开发了一种陶瓷发动机用于汽车,可使燃气温度提高到1400℃以上,对提高效率,节约能源具有重要意义。这些材料的制造工艺的特点是:对原料的纯度要求高,成分、显微结构以及产品表面和界面都需严格控制,形状也细致而复杂,要求精密加工。此类新型材料是在高水平科学技术基础上获得成功的。

聚合物材料

主要包括塑料、化学纤维和橡胶三大类。其中合成材料品种很多,它们是由石油化工生产的单体,经过聚合反应而制成的。有的具有天然材料所达不到的特殊性能,广泛用于工农业生产与日常生活,所以发展很快。30年代世界聚合物材料的产量还未超过100kt,到80年代即已达到约80Mt,塑料占3/4。由于塑料比金属轻,所以按体积计,其产量今天早已超越金属材料了。
聚合物材料的基础材料是合成树脂塑料制品质轻(一般只有钢铁的1/9),耐腐蚀,耐热,电绝缘性好,易于加工成型,近几十年来大量用来代替金属、玻璃、纸张、木材等。塑料薄膜主要用作包装材料,在农业上,也被广泛使用。塑料管大量用作汽车的输油、输水管。汽车壳体和零件也用塑料。用聚氯乙烯加工的地板和门窗比用木材加工的耐磨性增加五倍。有机玻璃的密度为普通玻璃的一半,而冲击强度高达17倍,可用作飞机的风挡玻璃。塑料还大量用于电子和电气工业,制成电线、电缆、开关和仪器仪表壳体等。塑料制品可以说已经深入到人们生产和生活的各个角落。还有一些合成树脂具有特殊的功能,被称为功能高分子材料,如导电材料、半导体材料、感光树脂光导材料和超导材料等,引起人们很大的兴趣。

化学纤维

包括人造纤然纤维为原料经过化学加工而生产的,在20~30年代已经流行,但它的产量受到天然纤维来源的限制。合成纤维制品是在40年代中期出现的,原料来源为丰富的石油化工产品。化学纤维的品种很多,又有长丝、短丝、鬃丝、弹力丝以及各种异形丝。它们分别可以纯纺、混纺,因而织物的品种极多,并且生产效率高,不受自然条件的限制,有效地解决了与粮棉争地的矛盾。生产万吨化学纤维,可以相当于30万亩(1亩=666.6m2)棉田一年生产的棉花;或由250万只羊一年剪下的羊毛。到80年代,全世界已有2/3的纺织品是由化学纤维制成的。一些聚合物制成的中空纤维用作分离膜,在海水淡化、气体分离、超纯物质制备以及生物技术等方面,具有重要意义。

橡胶

是一种战略物资。天然橡胶仅生长于热带及亚热带地区,不产橡胶的国家考虑战时会受到封锁,都极其重视建立于石油化工基础上的合成橡胶工业。合成橡胶的品种多,有的品种比天然橡胶具有更好的耐热、耐寒、耐油等性能。橡胶的最大消耗是做轮胎,此外还用以制作胶管、胶带、胶鞋、模具硅橡胶、以及胶乳制品。橡胶又是各种设备所不可缺少的密封材料。70年代以来,天然橡胶的产量基本稳定在3~3.5Mt,而合成橡胶产量在70年代已达6Mt,80年代增至8Mt,且仍有续增的趋势。

复合材料

是新型结构材料。其特点是体积比强度、体积比刚度和耐蚀性都超过金属材料。它由合成树脂、金属或陶瓷等基体材料和无机或有机合成纤维等增强材料所组成复模材料。基材和增强材料都有多种,因而可以进行有选择的配合,以制得性能符合要求的各种复合的出现,使化工材料有了更为广阔的前景。

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