人类进入了高分子时代 [复制链接]

第7版()
专栏：

人类进入了高分子时代
　中国科学院化学研究所研究员 中国科学技术大学高分子化学和高分子物理系副主任 王葆仁
　　“二十世纪下半世纪，人类进入了原子能和高分子时代”。这是苏联科学院院士、诺贝尔奖金获得者谢苗诺夫所指出并为大家所公认的。原子能是新型的能源，高分子是新型的材料，它们对各种生产已引起根本性的变化，使生产获得飞跃的发展。生产技术的不断革新和工具的不断改进，使生产力不断提高和发展。实现新技术和新工具的物质基础是新材料的取得。人类的历史可以借使用的材料来划分时代，如石器时代、铜器时代、铁器时代等。本世纪以来，出现了一大类高分子材料，它们具有旧材料所没有的各种优越性能，使技术不断革新，生产迅速发展，人类物质生活大大地丰富起来。因此高分子被认为是一类划时代的材料。
高分子这个名词对一般读者还比较生疏。它是塑料、纤维和橡胶的总称，还包括油漆、合成树脂、胶合剂等等。这些材料从化学的观点看来都是由很巨大的分子组成的，比一般化合物里的分子大几千倍、几万倍甚至几百万倍。因此，它们被总称为高分子。
自然界有许多高分子早已在生产和生活中被人们利用了，如蛋白质、淀粉、纤维素、蚕丝、羊毛、天然橡胶等等。由于这些天然高分子具有一定的组成和结构，它们的性能是固定的，使用起来有一定的局限性。本世纪以来，人们才用化学方法创造了许多人工合成的高分子。
合成高分子具有三大特点，为其它材料所不及：
一、品种多，性能多，可以适应生产对材料性能的多种要求。自从本世纪初酚醛塑料被发现以来，经过不断的研究，已生产出几百个品种的高分子材料。从这几百种材料中，还以不同的使用方法制成了不计其数的商品和原料。光是橡胶制品就在一万种以上。新品种的高分子材料还在不断增加。每一个品种，都有各自的特殊性能。目前，除了在导电导热方面，高分子还不能满足要求以外，工业生产上需要那一种特殊性能的材料，都可以在高分子品种中找到。不仅如此，我们还可以找到同时具有几种性能的高分子材料，比如我们有强度大过钢而不传电的增强塑料，有透光度大过玻璃而敲不碎的有机玻璃，有绝缘性胜过云母而轻柔不断的薄膜材料等等。人们既可以合成高分子材料，就可以变化它们的组成和结构，使它们的性能有很大幅度的变化。随着不断地研究，我们有可能按照意愿来合成具有指定性能的高分子材料。
二、原料丰富，不受地区资源的限制，到处可以大量生产。我们知道，许多工业原材料都受资源、矿藏或地区气候的限制，比如各种有色金属、合金钢等，有那些矿才能建立那些工业。又如天然橡胶只能在热带亚热带生长。合成高分子材料就不受这些限制。制造高分子材料所需要的原料只是空气、水、盐、煤和砂石等，这些都是极其丰富的。如果没有煤，还可以改用天然气、石油或是页岩油。如果这些都没有，还可以用工农业副产品和“废料”。当然，从高分子化学的角度来看，是没有“废料”的，工业农业的副产品，许多都可以作为高分子工业的原料，这更有利于综合利用资源。
三、加工成型方便，适宜于高速度生产。高分子材料可以用压铸、挤注、吹制、拉延、喷敷等种种方法加工成为各种部件和成品。并且制成的部件尺寸准确，光滑细致，不须修整就可应用。比如做一个齿轮，只要把高分子材料熔化后挤注到一个模子里去，取出来就成为光洁的齿轮。这种齿轮一分钟可做一个。如果用金属来做就需要很多工序。要做一个塑料船壳，也可以在模子里压铸出来。如果用钢来做，从延压、切割到铆焊要很多工序。社会发展的趋势要求高速度地进行生产，许多旧材料都难于适合这个要求，而高分子是符合人们的理想的，何况高分子材料的加工成型还可以不断提高速度。
由于高分子材料具有这样一些优越性，目前世界各国都在大量发展高分子工业。苏联的七年计划规定塑料和合成树脂的生产要增加六倍以上，人造纤维的生产将增加三倍，其中最贵重的合成纤维将增加十一到十二倍。根据1956年的统计，美国高分子产品按人口计算每人为十一点一公斤，西德十点一公斤，英国六点七公斤，日本二点四公斤。
各国都在大力开展高分子的研究工作。估计化学家直接从事于高分子研究的约占半数以上。在物理学家和力学家中也有大批的人研究高分子的性能。至于研究高分子材料在工业上的应用的科学家就无从统计了。苏联自从苏共第二十一次代表大会号召大力发展合成材料以后，不但有机化学家几乎全部都研究高分子，而且许多无机化学家、分析化学家、物理化学家、一部分物理学家和力学家都在以高分子为对象进行研究。
高分子在日常生活中的应用，不少已为人所熟知。如尼龙袜和尼龙内衣耐穿，容易洗。合成纤维料子做的外衣，一次烫好以后，永远不用再烫。它们还不怕虫蚀，不霉不烂。
建筑材料，现在也逐渐应用高分子材料。自来水管、下水道管用高分子材料来做，不生锈腐蚀，还很轻巧，焊接装置方便。用高分子做墙板、天花板，保温和隔音很好，而且干净不易污染。高分子材料还可以做成大块预制构件，可以加快房屋的建筑。不久的将来，我们会看到全部用塑料装配成的房屋。
在交通运输方面利用高分子材料，同样大有前途，用增强塑料做成的汽车车身、火车车厢和轮船外壳，强度和钢相仿，既耐磨，又有弹性耐冲击，质量轻，动力省。汽车和飞机的内部已经采用了很多高分子材料。一架图—104喷气飞机，用高分子材料做成的零件，有十一万个。
机器制造工业也逐渐采用高分子材料。重型机器如轧钢机的轴瓦用塑料做的比金属做的耐磨性大大增加，可以减少检修调换次数。用塑料做齿轮可以减少噪音，塑料制的齿轮和传动部件，还可以不用润滑油，消灭成品受油渍的危险，这对纺织工业和食品工业的机器意义更为重大。在翻沙的时候，型沙中加进少量的高分子胶合剂可以使铸件表面平整光滑，减少车轮工序。
现在已经有了一种高分子胶合剂可以把钢板胶合起来，胶合的地方强度很高，在受到大力拉伸时，钢板断了，胶合的地方还不脱落。国外已经建成一座不用铆焊而是用胶合剂胶起来的铁桥。这种胶合剂大量应用后，将使机器制造业发生重大的变革。
在电器工业里，发电机和马达的制造，如果不用高分子绝缘漆和各种绝缘材料是不可能的。新型的绝缘材料还可以使运转温度提高，电机和马达的体积缩小，从而增加功率和节省原材料。
无线电器材和各种电子通讯器材所用的高频绝缘和高压绝缘材料，大部分都是高分子做成的。
在化学工业中，器材的腐蚀是极其严重的问题。除了利用高分子作为防腐漆和防腐衬里以外，现在已大量使用高分子材料做管道和反应器。用合成纤维做滤布和工作服可以防止强酸强碱的侵蚀。
在农业方面，高分子也逐渐地被利用了。把一种透明高分子薄膜复盖在苗圃上，可以保持苗床的温度，这样就可以提早植物的播种期延迟收获期，有利于增产。还有一种高分子，喷洒在稻田里，可以浮在水面上，形成很薄很薄的一层膜，可以防止水份蒸发，保持稻田温度，使水稻增产。另外还有加固土壤和改良土壤的高分子，具有使土壤成粒，不漏水，保存肥力等功效。
农业生产上重要的问题是水，盐碱水和海水不能用来灌溉。现在已经可以用高分子来除去水中的盐份、碱份。尽管现在这样做还不够经济，通过研究，将来一定可以经济方便地利用“碱水”和“海水”来灌溉田园。
在医疗保健方面，高分子也有了不少应用。高分子材料在外科整形方面的应用已日益增多。在身体内部手术上，用塑料球做胸腔填充物，用塑料管连接血管，都有很好的效果。骨科还用胶合剂把断折的骨头粘在一起，大大简化了医疗过程。利用高分子来除去血中的氨、尿素等以代替肾脏的功能，也行之有效。
在现代的各种尖端技术中，高分子材料占有极其重要的意义。在和平利用原子能，探空技术以及遥远控制系统等方面，用合成的高分子材料可以满足具有某些特殊性能的要求。
高分子材料有它的伟大前途，但是作为划时代的材料来说，目前还存在有不少缺点要加以改进。首先，它的原料虽然丰富，但制造步骤比较复杂，因此价格较贵。其次，性能还不完备，还没有完全做到合成具有指定性能的高分子。第三是加工成型方法，还只凭经验，是否最合理，怎样使制成的部件表现出最优越的性能还缺少指导性的理论。第四是高分子材料还不够耐久，在使用过程中会逐渐老化变质。
因此，在高分子方面有许多课题，如单体合成路线、聚合反应机理、高分子的结构与性能、高分子力学、加工原理和加工机械、老化的机理和防止等等，都必须大力进行研究。
我国高分子工作者在总路线的光辉照耀下，正满怀信心努力工作。可以预期，高分子材料必将在祖国社会主义建设的各个方面发挥它最大的作用。