科普-中华学生百科全书-第559部分

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高炉矿渣，制得的矿渣水泥可耐高温；在普通水泥中加入石膏和膨胀剂，可
制得膨胀水泥，在隧道、涵洞修补上极为有用。
目前每年全世界水泥的产量已超过　8　亿吨，可见水泥之重要。人们正在
开发各种特殊水泥，如耐油防水的抗渗水泥，抗酸碱腐蚀的耐酸碱水泥，能
阻止放射线渗透的放射物的包封用水泥等等。

耐火材料

耐火材料是指能耐　1580℃以上高温的材料，钢铁工业、有色金属工业的
冶炼炉，发电厂和铁路机车的锅炉，炼焦工业的炼焦炉，制造水泥、玻璃、
陶瓷、砖瓦的窑炉，都少不了耐火材料。
耐火材料种类繁多：
耐火砖是最常用的一种，它的化学成分主要是氧化铝和氧化硅，它可耐
170O℃的高温，广泛用作锅炉的内衬砖。
高铝砖可耐　1800～2000℃的高温，抗化学侵蚀和抗磨蚀能力都大大超过
粘土砖，可作高炉和加热炉的炉底材料。
镁砖含　85％以上的氧化镁，耐碱性腐蚀能力强，但抗急冷急热性差。
铬砖耐高温，抗碱性化学侵蚀能力强。
硅砖主要用在炼钢炉、炼焦炉和玻璃窑上。
碳砖则大量用于高炉炼铁。
除了成型的耐火材料外，还有不定性耐火材料，作为补炉时的修补胶合
剂。另一种是耐火纤维制品，它重量轻，耐高温抗腐蚀，因而在电炉、铝电
解槽、熔炼炉上广泛应用。
随着高温工业的发展，过去的一些耐火材料逐渐被淘汰，人们预计，未
来二三十年内，会出现有机物、金属和无机陶瓷的复合耐火材料。

发光材料

无机材料中有一类非常重要的材料叫发光材料，日光灯、夜光表、电视
机中都有发光材料的身影。

发光材料可分三类：
（1）仪器用发光材料
夜光表上的夜光粉就属于这类材料，它以硫化锌为基质，加入激活剂、
助熔剂，在　700～1000℃烧结成块，粉碎到一定细度后再加入　1／10000　的放
射性物质（如镭盐或钍盐），再加上粘合剂就可以使用。它是靠放射性元素
蜕变时发出α射线而激活发光材料，产生永久性荧光。
（2）灯用发光材料
最常见的是日光灯中的发光粉，这是一类以碱土金属（钙、锶、钡、镁）
的硫化物或氧化物按各种配方制得的暂时性发光材料，在高压电流的激活下
发出荧光，目前几乎已研制出所有色彩的荧光粉，并且发光效率非常高，现
在各国都在竞相研究高级发光材料。
（3）阴极射线发光材料
这种材料主要是电视荧光屏上所用的黑白电视荧光粉和彩色电视荧光
粉，它们也多以碱土金属的硫化物作基质，加入不同的激活剂而制成。
彩色电视机为什么能显示天然色调呢？原来任何色彩都可分解为不同比
例的红、绿、蓝三种原色。在拍电视时，彩色摄像机把彩色图像分成红、绿、
蓝三幅单色图像，由电视塔系统把三幅图像变成单一的电讯号发出去。当我
们在家里看电视时，彩色电视接收机把这种电讯号变成代表三种色调的电子
束，电子束投射到荧光屏上，激活荧光屏上相应颜色的发光材料，于是又组
合为拍摄时的天然色彩，我们就见到了原来的彩色世界。彩色电视机的荧光
屏上每　1　毫米的距离上要刻三条沟痕，每条沟痕上涂不同的发光材料，制作
工艺复杂，所以彩电要比黑白电视贵许多，但彩电更可爱，你说是吗？
另一种非常重要的发光材料叫化学冷光源材料。
一般灯泡要把灯丝加热到　3000℃左右才能发光，并且只有少量的电能转
化为光，如白炽灯的发光效率仅　10％，其余　90％都变成了热量，这种光叫做
热光。
你一定在夏天的夜晚见过荧火虫吧，它一闪一闪地飞来飞去，像提了一
个小小的灯笼。荧火虫发出的光是冷光，它不会产生热，并且发光效率达　100
％，它是由荧火虫体内的生物活性物质——荧光酶去催化荧光素而发出冷
光。
化学冷光源发光效率高，节约能源，不产生热，特别适合在露天广场、
交通要道以及要防止产生热的仓库、精密仪器上使用。
各国科学家在冷光研究上已取得了许多成果，我国研制出一种草酸脂—
—过氧化氢体系的化学冷光材料，只要在其中加入少量荧光素溶液，就会发
出化学冷光。
人们在发光材料领域已展开了深入的研究，随着科技的发展和人们生活
的需要，此领域必将会产生更多更好的品种。

无机合成高分子

无机合成材料是无机材料家族中的一个新的分支，近十几年来得到了迅
速发展。由于其原料主要来自地质资源，如各种岩石、砂砾、粘土、矿物等，
因此人们也称之为地质化学工业。
1973　年人们发现了聚硫化氮，它具有金属光泽和导电特性，它在室温下

的导电性与汞相近，在接近绝对零度时变成超导体。更奇妙的是它的电导率
有方向性，在沿线型高分子链的方向上的电阻是垂直方向上的　1／10。
另一种无机高分子是聚偶氮磷化合物，它的性质类似硅橡胶，可作橡胶
制品。它能耐极低温，在…150～250℃之间能长期使用。它具有很好的生理稳
定性能，如果把药物掺入此化合物中制成聚合物药片，可使药剂缓慢释放到
人体内，既延长了药效，又稳定了血液中的药量。
无机高分子是一个较新的课题，各项研究工作才刚刚展开，有志于此的
青少年朋友不妨多留意这方面的新进展。

有机高分子材料

人工合成有机高分子材料，是近代科学技术的重大突破之一。以往人们
所使用的金属、陶瓷等材料，都是直接取自大自然的天然物质，或者是把一
些天然物质进行冶炼、焙炼加工而成。而人工合成材料则是人类摆脱自然的
“恩赐”而靠自己的智慧创造出来的崭新的材料。
高分子化合物是含有很高分子量的化合物，一个分子往往含有几十万、
几千万甚至更多的原子，这些分子是形状细长的链，链相互纠缠，分子间吸
引力非常强，因此使高分子具有一定的强度和弹性。高分子受热时，长链不
易传热，熔化前有一个软化过程，因而具有良好的可塑性，同时它还具有良
好的电绝缘性。这些特殊性能使高分子材料成为现代的新型优质材料。
有机高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、液晶材料等。

塑料

塑料在我们的日常生活中随处可见。塑料袋、塑料鞋、塑料盆等，应有
尽有。在工业上，塑料广泛用作管道、外壳及机械零件。全塑汽车也开始出
现在马路上奔涌的车流中。
塑料是指以合成树脂为主要成分，加入某些添加剂后构成的一类可塑性
高分子材料。塑料完全是人造材料，自然界中找不到一块天然塑料。
树脂是生产塑料的原料。我们常见的松香是一种天然树脂。但生产塑料
用的是合成树脂，它是把低分子量的化合物经各种化学反应聚合成分子量成
千上万的高分子量化合物，塑料一般以生产它的合成树脂来命名。
能够发生聚合的低分子量化合物叫单体，它们的主要成分是碳和氢，在
一定条件和催化剂作用下，单体聚合成以碳原子为骨架的长链，就叫聚合物。
形成的分子链可以是自然蜷曲的线型长链，也可以是长主链和短支链构成的
枝型链，还可以是靠支链使主链交联成网状或体形的结构。链的结构不同，
塑料性质不同，聚合程度不同，聚合物的分子量不同，合成树脂的性质差异
很大。一般随分子量增加，化合物从气体、液体再变成固体，并且强度增大。
塑料按其性质可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料的分子链为
线型或枝型链，一般受热变软或变成粘稠体，在加热条件下可塑化成形，并
可重复变形。热固性塑料的分子链呈网状，在加热之初它具有流动性，继续
加热会发生化学反应，生成网状链，此时原料固化，不能用加热的办法使它
再具有可塑性。
塑料按实际使用情况可分为三大类：
通用塑料，这类材料产量大、价格低、用途广，占塑料产量的　3／4　以上。
它包括五大品种：聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂和氨基树脂。
工程塑料，这类材料强度较高，能耐一定的高温和低温，可代替金属制
造机械零件。这类塑料有聚碳酸脂、聚酰胺、聚甲醛。
耐高温的特殊塑料，价格高、产量少，只用在特殊场合。
塑料之所以发展如此迅速，应用如此广泛，是与它的优异性能分不开的。
塑料的共同优点是：
可调性好，可通过各种物理、化学手段来改变它的性能。
质轻，在飞行器等方面有极大优点。

电性能优良，既可作良好的绝缘体，也可制成半导体、导体。
耐一般的酸碱腐蚀。
容易加工成型。
制成品的表面可喷涂、电镀金属。
塑料品种繁多、各有特点，而且不同品种可以通过掺合、共混、共聚、
增强等办法来改善其性能，以满足使用上的不同要求。
（1）普通塑料
最早合成的塑料是酚醛树脂，1907　年，美国化学家贝克兰用苯酚和甲醛
缩合，再添加木粉等填料而制得。酚醛树脂性脆，加入木粉能显著提高机械
强度，加入云母粉能提高电绝缘性能，加入石棉粉能提高耐热性能。它常被
用作电器制品的材料，故又称为电木。其制品不透明，坚硬不怕热水烫，在
火焰中不燃烧，是制造许多日用品的好材料。
1928，人们年用氯乙烯和醋酸乙烯共聚得到了具有一定塑性的聚氯乙烯
塑料。它具有高度耐腐蚀性、绝缘性和一定的机械强度。它在工业上用作耐
腐蚀的设备，如阀门、管件等；在日用品中用作鞋底、皮包、雨衣等。聚氯
乙烯受热软化，受冷变硬，可多次重复利用，是最常见的热塑性塑料之一，
它的产量在早期一直居塑料品种中的首位，直到　1966　年才退居第二位。
1930　年，德国合成了聚苯乙烯。它具有良好的绝缘性，用作电视、雷达
所需的高频绝缘部件。它成型方便，着色鲜艳，适合作漂亮的日用品。
1960　年后，各种塑料中产量跃居首位的是聚烯烃，主要是聚乙烯、聚丙
烯。1953　年，德国化学家齐格勒发明四氯化钛——二乙基铝的催化体系，在
常温常压下就可制得聚乙烯，使生产成本降低　25％左右，催化效率提高几百
倍，生产出的产品的电绝缘性、柔软性和耐腐蚀性及机械强度都很好，因而
得到了广泛利用。1955　年，意大利化学家纳塔改进了齐格勒的催化体系，制
得聚丙烯塑料。它综合性能好，原料丰富，工艺简单，因而发展最快。用它
可制造汽车零件、电视机零件和食品包装袋。齐格勒和纳塔因为对高分子发
展的划时代贡献而获　1963　年度诺贝尔化学奖。
（2）工程塑料
工程塑料大约只占塑料产品的　20％，产量虽不及塑料，但它具有较好的
机械强度，制造容易，耐大气腐蚀，不会锈蚀，能耐一定温度的高温，因而
越来越多地取代传统金属材料。
工程塑料常用的几个品种是：
①聚碳酸脂。它是　60　年代发展起来的透明的热塑性塑料。它的抗冲击韧
性大大优于有机玻璃，透明度为　85％～90％（有机玻璃为　92％），因此大量
用于制造超音速飞机的风档和座舱罩。由于它电绝缘性好，制造工艺简单，
因而大量用于制造电容器，制得的电容器晶莹透明、美观耐用，性能优良。
②尼龙。尼龙是聚酰胺树脂类塑料的统称，属热塑性塑料。常见品种有
尼龙　610、尼龙　6、尼龙　1010、芳香尼龙和浇铸尼龙等。
尼龙具有优良的耐磨性、耐油性，强度较高以及优良的韧性、刚性，抗
蠕变性等。用旧了的尼龙材料还可熔化再生利用。
近年来，各种仪表、电视机、录音机、收音机的零件大量采用尼龙材料。
尼龙塑料还可喷涂和电渡，使零件更加美观耐用。尼龙的使用温度在…60℃～
100℃之间。
③聚甲醛工程塑料。聚甲醛工程塑料具有优良的综合性能，强度超过铝、

锌等金属，润滑和耐磨性可与尼龙媲美，能用多种方法成型，耐有机溶剂，
耐水性好。它被大量用作输油管材料。它还具有独特的回弹能力，可制成塑
料弹簧、减震垫圈。
④ABS　塑料。把苯乙烯和丙烯晴、丁二烯等原料用共聚或混炼的方法加
工，可制得　ABS　树脂，再加工即得　ABS　塑料。它既保持了苯乙烯塑料晶莹透
明的质地，又增加了强度，因而大量用于电子工业。近来人们也用它作汽车
的整体车身和飞机内部的装饰材料。
（3）耐高温塑料
耐高温塑料在整个塑料产品中产量不到　5％，属于尖端产品，是各国竞
相研究的热门课题，预计本世纪末有可能使塑料产品使用温度达到　100