书城童书材料知识篇
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第8章 二十世纪的宠儿(2)

总之,现在工程塑料已广泛用于汽车、航空航天、家用电器、机械建筑和化学工业中作各种结构部件、传动部件、绝缘零件、耐蚀零件和密封件等。在保证有足够强度和其他性能的条件下,产品重量大大减轻。

飞上蓝天的塑料风筝

许多人都放过风筝,但大多数人放风筝是为了娱乐,好玩儿。其实,风筝可以派上大用场,可以进行对人类生活有密切关系的气象研究。小小的风筝能搞气象研究,和塑料有密切的关系。1994年10月,美国科罗拉多大学的科学家本·鲍尔斯科和约翰·伯克斯扎了一只硕大的风筝,面积有15平方米,他们要试验用高强度塑料扎的风筝是不是能可靠的携带探测仪器和经受高空的风力,能否在有雨水的云层中顺利工作和在大气层中采集气样。

为什么他们想起用塑料风筝来搞气象研究呢?原来现在研究高空气象的工具一般都是采用飞机或探空气球携带探空仪器。但用这些手段都相当费钱。制作一个气球花钱多不说,还只能使用一次,上天后就一去不复返,最后只能用降落伞把仪器放下来,气球则“拜拜”了。用飞机的费用更多,而且在复杂的气象条件下飞行,还有相当大的危险性。如果用风筝就灵便多了。

但对这种风筝要求特别高,即必须牢靠结实,本身的重量还不能太大。这些要求现在只有塑料可以做到。例如,现在的聚脂薄膜有很高的强度,不易破损,气密性良好,不怕水,也不吸水。还能耐化学腐蚀。放风筝的线也找到了很牢固的材料,它就是“凯芙拉”。一根“凯芙拉”

线可吊起430公斤的重物,6公里长的线才18公斤重。这就是为什么现在的一些防弹衣也是用“凯芙拉”编织的了。

这一天,正是风和日丽,两位科学家将风筝带上仪器放上天。不多久,他们就把风筝放到了3.5公里的高空。

他们使用的放线盘每小时可以释放五公里长的线。这只风筝后来在3.5公里的高空停留了两天,上面携带的仪器测量了那里的温度、气压、湿度、臭氧浓度和其它高空污染物。

过去用探空气球时,也可以测量这些气象数据。可惜气球根本不能停留在一个固定的位置,它随风飘。而风筝有绳子拉着,可以基本上呆在一个地方。而且气球一般只能在一二公里的高空测量气象数据。用飞机虽然能在任何高度测量,但也不能在一个地点保持4小时以上。

用塑料风筝就方便多了,用系绳在地面操纵,要上就上,要下就下,要停就停,可以在规定的高度让仪器采取任何气样,而且可以反复使用。现在这两位科学家准备在两年内将风筝放到10公里的高空。用它们测量巴西雨林上空的二氧化碳和甲烷排放物和大西洋上空的空气污染情况。这真是塑料上蓝天,再为人类立新功。

新型环保塑料

在当今世界上,塑料随处可见,塑料袋、塑料面盆、塑料衣架、塑料台布、塑料地毯、塑料凉鞋、塑料雨衣、塑料花等,红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,七彩纷呈。但是,塑料制品一旦破损,要处理这些塑料垃圾十分不易。

化学专家指出,作为高分子化合物的塑料,需要200至400年才能分解掉。问题的严重性还在于,如果将塑料袋或一次性快餐盒之类的塑料制品丢弃或掩埋在土壤中,会妨碍农作物的生长。据测算,在每亩土地中残留塑料垃圾4千克,会使玉米减产11~23%,小麦减产10~16%,大豆减产6~10%,蔬菜减产15~60%。

在我国,近两三年来,残留在全国农田里的废盒、废膜已达几十万吨。仅1994年,我国全年使用的塑料餐具,按表面积累计,就达335平方千米,按此推算,两年就可以覆盖一个新加坡。这些塑料餐具如果被牲畜误吃,轻则消化系统得病,重者死亡。将塑料垃圾抛入海洋,被鱼类吞食,也会产生同样的后果。要是将塑料垃圾焚烧,则会释放大量的有毒气体。

在现代生活中,废弃塑料已经成为人类和环境的大敌,形成了所谓“白色污染”。对塑料垃圾的无害处理已成为当今世界的热门研究课题。随着生活水平的提高,人们对食品包装惟“塑(料)”惟“化(学)”的抵抗心理越来越强烈。为此,许多国家和地区都颁布了禁止使用塑料制品包装食品的法令法规,并积极运用化学技术,试制一大批新型的可分解塑料,或者代用品。

关于塑料的分解途径,目前主要有两种:一是通过土壤中的微生物进行分解;二是通过阳光的作用,使高分子链断裂,最后变成二氧化碳和水。

在当代科技条件下,可分解塑料的生产方法有三种:一是利用微生物生产;二是利用木材以及农业、林业加工业的残余物质来生产;三是化学合成法生产。虽然可分解塑料的生产成本还比较高,但是,由于它不会对环境造成污染,所以不少国家已投入小批量工业化生产了。80年代末期,美国可分解塑料的消耗量为13.7万吨,大部分用作包装材料。

英国有一家化学公司发明了一种新型的可分解塑料。

这种新型塑料不仅具备以往一些塑料的优点,即经久耐用,稳定防水等性质,而且像自然界中许多有机物一样,能迅速可效地分解成为对人和环境无害的二氧化碳和水。

美国杜邦化学公司研制成功了一种可分解的塑料,它是由可再生的资源,如干酪乳清和玉米制得的。在有水分、空气和菌类存在的情况下,干酪乳清和玉米经过半年左右就可分解为水和二氧化碳。这一类新型塑料制品用于快餐业和食品工业的餐具或包装材料,是十分理想的。

国外还生产了一种光解塑料,它的外观呈微绿色,可作为包装箱内的疏松填充材料。这种塑料经过阳光照射后,就会变成粉末。

目前,也有一些专家对淀粉塑料在内的可溶性塑料抱有不同的看法。他们认为,这些塑料的分解过程并非那么理想,半年之后,75~95%的塑料还残存手掌大小的块状物;在分解过程中也会释放出一些有毒的废物;这种塑料的合成方法复杂,成本较高。

因此,一部分专家认为,寻找与制作塑料代用品,是消除或减少塑料垃圾的又一条新思路。例如,日本、美国、奥地利、意大科等已研制并生产出一批以植物材料制成的餐具。

现在台湾研制出一种塑料餐具,不过这种塑料不是用石油合成的,而是用小麦为原料做成的,其中的主要成分是淀粉,这种塑料既能做餐具盛食物,又能食用,也能当饲料喂猪。即使扔在野外变成垃圾,遇到雨水也会自行分解,不会污染环境。瑞士科学家也发明了一种盛食物的塑料盘,盘子可以吃,如不想吃也可做肥料肥田。据说这种盘子很坚固,从五米高处摔到水泥地上都不会碎。可以预料,用不了多久,可食用的塑料餐具会日益推广。

体大量轻的泡沫塑料

我们如果往某些合成树脂中加入一种“发泡剂”,并加热塑制,发泡剂因受热分解就会放出许许多多小气泡,使塑料像面包一样充满小孔,这样,泡沫塑料就制造成功了。它的原理就像家里自己做面包或馒头一样,往面粉中加入适当的“发酵粉”,就可以做成松软喷香的面包或馒头。

泡沫塑料非常轻盈。大家知道,1立方米的水有1000千克重,而1立方米的泡沫塑料却只有10~50千克重。目前市场上出售的软泡沫塑料,1立方米的重量甚至还不到20千克呢!

饶有趣味的是,只要利用不同的合成树脂作为原料,就可以随心所欲地改变泡沫塑料的软、硬度。

有一类软泡沫塑料,它软得连泡沫橡胶也甘拜下风。

在1立方米这种软泡沫塑料上,平均地加上40吨压力,这时,它就会被压得只有原体积的三分之一。但是,压力一解除,它又会恢复到原来体积的97%左右。更令人钦佩的是,泡沫塑料不像橡胶那样,会因为“年龄”的增长而发生变脆和龟裂等“老化”现象。有一类硬泡沫塑料,却生得异常结实和坚硬,很像木材,可以经受相当大的压力,因而获得了“化学木材”的殊荣。

因为泡沫塑料具有隔热、隔音、电绝缘以及不透水等优良性能,所以有相当一部分泡沫塑料,是作为隔热、隔音材料,用于冷藏车、冷藏库、广播电台、电话局和影剧院的首选建筑材料的。而充满泡沫塑料的胶合板或金属薄板,还是制造飞机、船舶用的轻便而坚固的结构材料呢!

有一种泡沫塑料可以制成特殊的“橡皮”,实际上,那只是一块吸有特殊溶剂的泡沫塑料。当用它来擦图纸上或练习本上多余的字迹时,溶剂就从泡沫塑料的小孔中流出来,将墨汁溶解并又立即吸进泡沫塑料之中。最奇妙的是,这种泡沫“橡皮”能使墨汁脱色,使擦过的图纸或练习本上的纸张光洁如新,没有任何毛糙的痕迹。

泡沫塑料强大的浮力和不透水性,使它成为制造救生艇、救生圈的理想材料。一艘可供20人使用的泡沫塑料小艇,通常只有25千克重。即使小艇出现了漏洞,甚至充满了水,小艇也不会下沉。因为它的比重很小,即使加上乘客的重量,也不会比水的比重大,因而它不可能沉没。

用硬泡沫塑料制造的家具,既轻巧又耐用。它还可以用来建造临时住房,全部用硬泡沫塑料装配而成的房屋,重量很轻,既便于拆卸,又便于搬迁。用泡沫塑料制造的住宅屋顶,比瓦片经济得多,且隔音保暖,冬暖夏凉。

在医疗方面,硬泡沫塑料还可以代替石膏绷带。石膏完全硬化通常需要两天时间,而且取下石膏又很麻烦。而利用硬泡沫塑料做成的“绷带”能可靠地将骨折的断端固定起来,且只需几秒钟功夫就可以“穿上”或取下。因为它是用拉链将两片“绷带”合上的,所以非常方便。

光滑无比的聚四氟乙烯塑料

在人们的心目中,玻璃大概是世界上最平滑的材料了。

然而,科学研究表明,假如我们把玻璃的表面放大几千倍,在显微镜下去观察,你就会惊奇地发现,玻璃的表面也是非常毛糙的。化学家们在用玻璃仪器做某些非常精密的实验时,就常常抱怨玻璃的表面太毛糙了。医院化验师在做血液的某些精密检查时,也时常担心玻璃的表面会将血小板和血球“擦破”。

经过科学家们的不懈努力,他们终于发现,某些硅树脂形成的薄膜,它的光滑程度远远胜过玻璃。只要在玻璃上涂一层硅树脂,就可以使玻璃的表面变得更光滑。少年朋友也许会问:在世界上还有没有比硅树脂更光滑的材料呢?

回答是肯定的。有一种新颖的塑料,那就是大名鼎鼎的聚四氟乙烯塑料,它已被誉为“世界上最光滑的材料”。

有些少年朋友也许会进一步刨根寻底:那么,聚四氟乙烯塑料到底有多光滑呢?

为了说明聚四氟乙烯塑料的光滑程度,材料科学家曾经做过这样一个小实验——将一块用聚四氟乙烯塑料制成的织物铺在桌子上,只要它有一小角悬出桌面之外,那么,整块织物就会慢慢地滑到地上。织物的一小角悬出所产生的重力一般来说是很小的,可是,在这里,它已经能够克服织物与桌面之间的摩擦力,使织物“溜”到地上了。

聚四氟乙烯塑料有许多可贵的性质。它在液态气体中不会变脆,在沸水中不会变软,在-269.3℃的低温到250℃的高温条件下都可应用。聚四氟乙烯塑料耐腐蚀的本领特别强,无论是强酸浓碱,例如硫酸、盐酸、硝酸、王水、烧碱,还是强氧化剂,例如重铬酸钾、高锰酸钾,都不能动它半根毫毛。聚四氟乙烯塑料的化学稳定性超过玻璃、陶瓷、不锈钢以至黄金和铂。聚四氟乙烯塑料在水中不会被浸湿,也不会膨胀,把它放入水中浸泡一年,重量也不会增加。

只有熔融的碱金属、三氟化氯与元素氟这三种具有强腐蚀性的化学物质,才能在高温下侵蚀聚四氟乙烯塑料。

这种异常光滑的塑料,有许多奇妙的用途。例如,它可以制成无须加润滑油的轴承。当面粉、化肥或砂糖等通过管道要装入袋中时,如果在管道的内壁贴上一层用聚四氟乙烯塑料制成的织物,那么,这些粉状或粒状的物质就会流动得更快。在滑雪板上贴上一层这种塑料,滑雪时就会感到非常轻松,速度也可大大提高。

现在,人们已利用聚四氟乙烯塑料来制造低温设备,用以贮藏液态气体。在化工厂里,人们利用它来制造耐腐蚀的反应罐、蓄电池壳、管道及过滤设备。在电器行业方面,在金属裸线上包上15微米厚的聚四氟乙烯塑料,就能较好地使电线彼此绝缘。在医药工业上,人们利用聚四氟乙烯塑料制造人工骨骼、软骨及外科器械。因为聚四氟乙烯塑料对人体无害,因此可以用酒精、高压锅加热等方法对人工“零件”和外科器械进行消毒。