克拉特和西蒙各自制成聚氯乙烯和聚苯乙烯?

如题所述

热塑性塑料继热固性塑料后产生

1835年法国化学家勒尼奥(Henri Victor Regnault,1810-1878)在研究荷兰液,将它与氢氧化钾的乙醇溶液作用,得到一种无色有麻醉作用的气体,是氯乙烯(CH2=CHCl)。

荷兰液是荷兰化学家迪曼(Johann Rudolph Deiman,1743-1808)等人在18世纪末发现的,至今化学实验室中用硫酸将乙醇脱水制得乙烯(CH2=CH2),并让它与氯气作用生成一种油状液体,就称为荷兰液,即氯化乙烯(CH2ClCH2Cl),又名二氯化乙烯或二氯乙烷。

氯化乙烯与氢氧化钾反应后生成氯乙烯、氯化钾和水:

CH2ClCH2Cl+KOH══CH2CHCl+KCl+H2O1872年德国化学家鲍曼(Eugen Baumann,1846-1896)发表研究氯乙烯的报告,称将它装置在密闭的玻璃管中,放置在日光下曝晒,它会转变成白色固体粉末。他认为这是氯乙烯的一种同分异构体,研究了这种物质的一些性能,它能抗酸、抗热、很坚韧而不易磨损,在与丝绸摩擦时产生强电荷,高温时熔化成黑色物体,并放出氯化氢气体。鲍曼没有认识到这个固体产物是聚氯乙烯,只是为后来生产聚氯乙烯的人们提供了信息。

1912年俄罗斯化学家奥斯特罗梅斯连斯基(Иван Иванович Остромысленский,1880-1939)制得聚氯乙烯,称它为Cauprene Chlorid。这一词在今天可以译成“聚戊烯橡胶的氯化物”。当时他也没有聚合物的概念,奥斯特罗梅斯连斯基这样命名它,是认为他制得的聚氯乙烯就如一种不溶的、不易加工的、难处理的橡胶一样,他在加工聚氯乙烯时确实遇到困难,因为聚氯乙烯在加工温度下极易分解。

后来,1912-1915年间,德国化学家克拉特(Fritz Klatte)申请获得几项制取聚氯乙烯的专利。他指出氯乙烯曝晒在日光或弧光下而生成的聚合物能溶解于氯苯(C6H5Cl)中,溶液在冷却后形成凝胶状,溶剂挥发后留下透明的柔软不燃的薄膜。在氯苯的溶液中可以添加一些化合物,以增强产物的韧性,这些化合物有樟脑、苯、甲苯、萘的磷酸酯和碳酸酯等。

显然,添加这些物质是作为增塑剂的,增塑聚氯乙烯。聚氯乙烯在未增塑前,是硬而脆的玻璃状。

1926年美国肯特(Kent)州大学化学教授塞蒙(WaldoL.Semon)提出采用三甲苯磷酸酯((CH3C6H4)3PO4)增塑聚氯乙烯,取得成功。

接着,1928年美国碳化合物和碳化学公司、杜邦公司以及德国法本公司各自取得专利,按他们的专利生产的都是氯乙烯和醋酸乙烯共聚物。这是因为氯乙烯的一种单体的均聚物只能在熔融状态下加工,在熔融温度下易分解,而共聚物可以在较低温度下加工。在氯乙烯中加入醋酸乙烯共聚合,对聚氯乙烯也起增塑作用。

现今聚氯乙烯制品有软的和硬的两种。软的聚氯乙烯制品就是因为在配料中加入了增塑剂,不加增塑剂的是硬聚氯乙烯制品。硬聚氯乙烯塑料密度很小,比最轻的金属铝还要轻一半,它的抗拉强度与橡胶相当,具有良好的耐水性、耐油性以及耐化学药品侵蚀的性质,因此用来制作化工、纺织等工业废气的排污、排毒塔以及常温气体、液体的输送管道。聚氯乙烯的电绝缘性能也很优异,因此常应用在电气工业、电讯事业中。用硬聚氯乙烯棒制造的避雷器效果很好。

软聚氯乙烯在工业、农业、医药卫生和日常生活用品方面的应用都比较广泛。它在工业上可作电缆料;在农业上用聚氯乙烯薄膜育秧,能提高农作物产量;在医药上可作输血薄膜代替玻璃瓶贮存血浆,减少运输和其他原因所造成的损耗,并且也容易携带。在日常生活中大部分塑料制品都是聚氯乙烯制造的,如塑料凉鞋、雨衣、床单、玩具、人造革手套和人造革皮包等。

化学家发现乙炔与氯化氢作用可得到氯乙烯:

乙炔可以从石油化学加工中获得,于是大量生产聚氯乙烯具备了条件。

聚氯乙烯是20世纪30年代中期发展起来的,产量曾是各种塑料中最高的,但是后来聚乙烯、聚丙烯的产量超过了聚氯乙烯。

几乎与其同时出现的塑料是聚苯乙烯。

聚苯乙烯的单体苯乙烯(C6H5CH=CH2)存在于一些天然的植物中。1827年法国药剂师邦拉斯(J.F.Bonastre)蒸馏液体苏合香树脂时获得苯乙烯。苏合香树原产小亚细亚,是一种落叶乔木,分泌的香树脂自古从阿拉伯输送到印度和中国。

苯乙烯的分子式是C6H5CH=CH2,它是一种无色易燃有芳香味的液体。1869年法国化学家贝特洛利用苯乙烷(C6H5C2H5)脱氢制得,成为今天工业上制取苯乙烯的一种方法。该法是由乙烯与苯在三氯化铝(AlCl3)存在下大约加热至95℃时进行反应,生成苯乙烷,苯乙烷在630℃时受热分解,产生苯乙烯和氢气:

很早化学家们就观察到苯乙烯放置时缓慢聚合,在日光照晒或金属钠存在时迅速聚合。1839年德国化学家西蒙(E.Simon)首先制得聚苯乙烯。德国法本公司首先生产聚苯乙烯。

J.A.Brydson.Plastics materials.London:Newnes-Butterworths,1975。

由于聚苯乙烯成本低,具有良好的模塑性能,易着色,透明坚硬,吸水率低,特别是它的电性能极佳,因而得到迅速发展,可制成电视、雷达等绝缘部件。

聚氯乙烯、聚苯乙烯以及聚乙烯等塑料都是热塑性塑料,受热时软化,可塑制成一定形状,冷却后变硬,再加热时仍可软化,冷却后又变硬。它们不同于热固性塑料,热固性塑料在初次受热时变软,可以塑成一定形状,但加热到一定时间或加入固化剂后就硬化定型,再加热也不会软化,放在溶剂里也不会溶解。酚醛塑料、脲醛塑料等都是热固性塑料,它们不能回收利用,因此收购废品的人也不接受、收购这些热固性塑料。这与它们的分子结构有关。

树脂的分子结构一般可以分为三类,第一类是线型的(图38-1),第二类是支链型的(图38-2),第三类是网型的(图38-3)。如合成树脂的分子结构是线型的或支链型的,就属于热塑性塑料;如果是网型的,就属于热固性塑料。

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