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高分子材料的特點

  青島華恩化工有限公司  

“材料是技術進步的核心內容”。歷史經驗一再證明,只有新材料的出現,才能使一些有價值的想法變成現實。人類社會的發展史,材料之間的競爭和替代是其中的重要組成部分。不同材料對于現存市場和新市場的競爭還必然持續下去。

高分子材料的發展歷史不足百年,按體積計,目前,其世界年產量已經超過金屬類,成為最重要的材料品種之一。高分子材料和復合材料在海、陸、空運輸工具、商務和工業裝置、醫用材料、科學研究用特種裝置、航天設備和儀器、體育運動和休閑娛樂用品方面都有出色表現。復合材料是提供最高比力學行為大型結構材料的最重要的材料形式。尤其需要指出的是,復合材料和高分子材料在開發新型替代能源方面,在節約資源、能源和保護生態環境方面發揮著不可替代的作用。但目前我國因存在著一些模糊看法,影響了復合材料和高分子材料的開發和應用。

近年來,由于石油價格持續上漲,圍繞對地球的石油資源儲藏量還能使用多少年的討論,涉及合成高分子材料出現了兩個不正確的觀點。

一是,合成高分子材料的原料為石油,是不可再生資源,為了節約這種寶貴資源,合成高分子材料的使用應當受到限制。研究表明,作為合成高分子材料原料的石油資源僅占其總產量的5%(石油作為能源占22%,用于交通運輸占29%,用于供熱占35%,等等。1990年,西歐的統計數據)。很明顯,節約石油資源的重任,應當更多的落在其消費大戶的肩上。另外,認為合成高分子材料的原料,不能來自可再生資源的觀點也是錯誤的。由生物原料獲得的乙醇,脫水即可獲得合成高分子材料的原料乙烯。

二是,認為合成高分子材料不能像金屬、玻璃、紙那樣容易循環利用。然而,DuPont公司用經濟上可行,環境方面可接受的方法,將玻璃纖維或礦物質為增強劑,尼龍 6或尼龍 66為基質的復合材料的廢棄部件,轉變成性能與新材料相當的產品。此項技術的評價意見指出:“這項技術很可能成為未來提高報廢車輛循環利用率的最有效的重復利用技術之一。”

實際情況是,合成高分子材料由于其資源、環境的優勢,獲得愈來愈廣泛的應用。例如:在美國,1978年生產的轎車的平均重量為4000磅,其中高分子材料占15%;而1990年生產的轎車的平均重量為2500磅,其中高分子材料占30%。預計此趨勢還會繼續下去。該文獻還指出:“先進復合材料,比如,玻璃纖維—環氧樹脂,碳纖維—環氧樹脂,在高性能和關鍵性的結構部件應用方面變得愈來愈重要。使用環氧樹脂和芳香族聚酰胺為基質的碳纖維復合材料,在飛機制造方面正在獲得大量應用。先進復合材料在未來的民用和軍用飛機制造中,必將發揮愈來愈重要的作用。目前,碳纖維還過于昂貴,但是,致力于降低碳纖維制造成本的工藝技術正在開發之中,預計此項技術不久將工業化。到那時,汽車工業將轉向用不需要表面涂層的先進復合材料,來代替有銹蝕傾向的鋼鐵等金屬。”

現在看,電力作為汽車的動力來源,可能對環境沖擊更小。有關文獻介紹,飛輪機械電池系統,為電動車輛提供動態能量儲備。每磅飛輪電池儲存電能的能力是一般鉛酸電池的5—10倍,它不受溫度干擾,能反復排空、儲存能量不會發生周期性衰減,可以在幾分鐘內完成充電,至少30—40年不需要更換和維修,沒有產生毒性廢物的問題,行駛里程數可達482—640千米。大型飛輪電池,有希望在穩定能量儲存和電能削峰平谷方面獲得應用。在這個系統中,旋轉飛輪的輪緣是先進纖維長絲纏繞制成的復合材料。復合材料飛輪能達到金屬材料不能達到的速度。用碳纖維復合材料可制造較大發電能力風力發電裝置,一臺葉片直徑為72米的風力發電機,額定發電量可達1500千瓦。



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