合成材料
| 合成材料 |
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合成材料是由兩種或兩種以上的物質複合而成並具有某些綜合性能的材料。它分為結構複合材料和功能複合材料兩類。複合材料是隨着材料科學技術進步而發展起來的一種新興材料。如工程塑料中的增強塑料，就是用玻璃纖維或碳纖維、石墨纖維、硼纖維、氧化鋁等作增強劑與塑料複合而成的複合材料。這種複合材料具有質輕、強度高、耐磨等優點。複合材料是一種很有前途的新興材料，廣泛地用於航空、宇航、化工、造船、汽車、電氣製造等行業。
目錄
基本內容
中文名稱：合成材料
又名：人造材料
合成材料：塑料、纖維、合成橡膠
外文名稱：Synthetic Materials
特點：特質與原料不同
發展前景
合成材料產品市場與房地產市場有着非常緊密的聯繫。在房地產建築中，合成材料材料用途廣泛，其中以型材、門窗、塑料管等硬製品最為常見。以北美市場為例，建築房屋方面的合成材料用量占總量的75%以上，而國內應用於管材、型材、門窗等領域的合成材料約占總體需求的65%左右。
進入21世紀後，中國合成材料產業呈加速發展態勢，取得了令世人驚嘆的成績。
2005年，中國合成材料工業企業實現累計工業總產值332,040,068千元，同比增長26%；實現累計產品銷售收入335,085,415千元，同比增長27.07%；實現累計利潤總額17,817,592千元。
2006年，中國合成材料工業企業實現累計工業總產值335,263,987千元，同比增長24.33%；實現累計產品銷售收入333,852,575千元，同比增長23.95%；實現累計利潤總額5,313,594千元。
2007年1-2月，中國合成材料工業企業實現累計工業總產值62,535,246千元，同比增長35.99%；實現累計產品銷售收入58,045,168千元，同比增長35.56%；實現累計利潤總額1,840,789千元。
中國合成材料在發展的同時，一些問題也日益顯露出來。特別是企業創新能力不強，產業結構不合理，資源短缺與環境壓力突顯，有的行業盲目投資，產能過剩，導致經營效益大幅衰退等因素，嚴重製約了行業的進一步發展和品質的提高。
因此，中國合成材料行業企業必須抓住新的發展形勢，加大科技創新，落實科學的發展觀，借鑑國外先進經驗，加強自主研發能力，走集約化規模經營之路，這也是行業未來發展的必然選擇。
材料定義
合成材料又稱人造材料，是人為地把不同物質經化學方法或聚合作用加工而成的材料，主要是指通過化學合成將小分子有機物如烯烴等合成大分子聚合物。現在人們用的很多東西都是有機合成材料,比如很多眼鏡都是用有機玻璃做的,當然汽車上的窗，輪胎都是，生活中用的塑料袋,電磁爐上的底盤等.可以說有機合成材料在很多方面已經能夠代替一些金屬的耐高溫的功能作用!
合成材料包括塑料、纖維、合成橡膠、黏合劑、塗料。合成纖維和人造纖維統稱為化學纖維。合成塑料、合成纖維和合成橡膠號稱20世紀三大有機合成材料。它的登台大大地提高了國民生活水平，對國計民生的重要性不言而喻。
材料分類
三大合成材料是指定塑料、合成橡膠和合成纖維。它們是用人工方法，由低分子化合物合成的高分子化合物，又叫高聚物，相對分子量可在10000以上。天然高聚物有澱粉、纖維素、天然橡膠和蛋白質等。三大合成材料則是人工合成的高聚物。合成材料正在越來越多地取代金屬，成為現代社會使用的重要材料。
塑料
最早發現到塑料存在的是19世紀末葉的德國化學家拜耳，他曾將苯酚跟甲醛化合，得到一種樹脂般的物質。可惜，他不知道它能派什麼用場。
1907年，美國工業化學家貝克蘭再次研究苯酚與甲醛反應，並加入適量的填充劑，結果發現產品有韌性而且絕緣性能良好。於是，在1910年建成了年產1000噸的歷史上第一家塑料製品廠。到1939年，產品發展到20多萬噸。雖然氯乙烯是1912年發現的，但使它成為塑料卻是在1932年，是由英國卜內門公司生產的。1947年，美國化學家傑勒留和孔寧合成了聚苯乙烯。到本世紀50年代，德國化學家齊格勒和意大利化學家納培發明了新的催化聚合劑，才把塑料製造業推向高峰。此後高性能的塑料品種如雨後春筍般出現，常見的有聚丙烯、ABS、聚碸、聚碳不下數百種之多。全世界年產量已超過6000萬噸，等於木材和水泥的總產量。
纖維
至於合成纖維，最早是在改造天然纖維的基礎上發展起來的。
1855年，德國化學家安地瑪首先用濃硝酸處理桑樹枝得到一種纖維，可惜它易爆燃，未能應用。1884年，英國化學家斯溫曾用硝酸與纖維合成得到「安全人造絲」，並於1889年在巴黎博覽會展出，曾轟動一時。
1935年，美國化學家卡羅澤斯以已二醇和己二酸首先合成尼龍—66，推出世界上第一個人工合成的纖維。1937年，德國有機研究所又合成尼龍—6。
1939年，日本化學家樓田一郎合成了能耐水耐熱的尼龍纖維。1940年，英國化學家狄克遜合成滌綸纖維，當年即投產，產量達5萬噸。如今，合成纖維產量日增，全世界年產量已達1500萬噸，超過天然纖維的產量。
在合成纖維中,絛綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸被稱為「六大綸」。
「六大綸」都具有強度高、彈性好、耐磨、耐化學腐蝕、不發霉、不怕蟲蛀、不縮水等優點，而且每一種還具有各自獨特的性能。它們除了供人類穿着外，在生產和國防上也有很多用途。例如，錦綸可製衣料織品、降落傘繩、輪胎帘子線、纜繩和漁網等。
聚酰胺纖維（錦綸）：強度與耐磨性能好。製作針織品、混紡織物、工業用布、輪胎帘子線、漁網、纜繩。
聚酯纖維（滌綸）：彈性好、強度高、吸水性差。做紡織材料、電絕緣材料、漁網、繩索、輪胎帘子線、降落傘、宇航服等。也可做成薄膜，製作電影膠片、錄音錄像帶、磁卡等。
聚丙烯腈纖維（腈綸）：質輕、彈性好，人稱「人造羊毛」。可與羊毛、棉等混紡，製作毛線、毛織物、棉織物、人造毛皮、地毯、窗簾等。
聚乙烯醇纖維（維綸）：吸濕性優良，有「合成棉花「之稱。可與棉花混紡，做維棉混紡織物，做濾布、帆布、傳送帶等
聚氯乙烯纖維（氯綸）：難燃、耐酸、鹼，吸濕性差。可編織窗紗、篩網、網袋與繩子，制毛線、毛毯、棉絮、濾布等。
聚丙烯纖維（丙綸）：耐麻磨、強度高，耐酸鹼，耐老化性能差。製作地毯、編織袋、繩索、濾布、包裝材料等。
橡膠
合成橡膠也是從模仿和改造天然橡膠開始的。
1838年，美國工人古德意用松節油、硫磺、碳酸鈣在高溫下與生橡膠加熱，獲得性能優良的橡膠。從此，橡膠名聲大噪，廣泛地用作車胎、絕緣線等。由於汽車、飛機工業的迅猛發展，天然橡膠的產量有限，不能滿足日益增長的需求。特別是第一次世界大戰期間，德國受英國海軍封鎖，得不到東南亞、南美洲的橡膠，急需以代用品來解燃眉之急，因而，合成橡膠就應運而生了。當時，德國化學家首先用乙炔和丙酮合成2，3—二甲基丁二烯橡膠2350噸以解戰爭的急需。戰後30年代，科學家們又合成了丁苯橡膠和西腈橡膠，雖成本高於天然橡膠，但質量已基本接近天然橡膠。1932年，美國化學家紐蘭德先用乙炔氯化、聚合得到a一氯—1，3丁二烯單體，再聚合成氯丁橡膠。它有耐氧、抗震、抗熱等優點，性能已超過天然橡膠了。50年代以來，合成橡膠產量已超過天然橡膠2倍，年產量達到600萬噸。
有機材料
有機合成材料不是純淨物，而是混合物，主要原因是有機物在發生聚合反應時，一些分子鏈較長的分子往往會被拉斷，從而形成結構相似、分子量卻不同的分子，這樣的若干分子聚合在一起，即使是同種類型結構，化學、物理性質相似，也不能叫做純淨物。舉個簡單的例子，在烷烴這種簡單有機物中，分子量越大，越不容易達到「純淨」的水平，液化己烷中難免不混有丁烷、戊烷、庚烷等同類有機物。
合成纖維和合成橡膠等是重要的有機合成材料.有機合成材料的出現是對自然資源的一種補充,化學在有機合成材料的發展中起着重要的作用.新型有機合成材料必將為人類創造更加美好的未來.使用有機合成材料會對環境造成影響,如"白色污染". 用有機高分子化合物製成的材料就是有機高分子材料。棉花羊毛 和天然橡膠等都屬於天然有機高分子材料，而日常生活中用的最多的塑料，合成纖維和合成橡膠等則屬於合成有機高分子材料，簡稱合成材料。
有機合成材料的出現是材料發展史上的一次重大突破，從此，人類擺脫了只能依靠天然材料的歷史，在發展進程中大大前進了一步，合成材料與天然材料相比具有許多優良的性能，從我們的日常生活到現代工業，農業和國防科學技術等領域，都離不開合成材料。由於高分子化合物大部分是由小分子聚集而成的，所以也常被稱為聚合物。例如，聚乙烯分子是由成千上萬個乙烯分子聚合而成的高分子化合物。當小分子連接構成高分子時，有的形成很長的鏈狀，有的由鏈狀結成網狀。鏈狀結構的高分子材料加熱熔化，冷卻後變成固體，加熱後又可以熔化，因而具有熱塑性，這種高分子材料可以反覆加工，多次使用，能製成薄膜，拉成絲或壓製成所需的各種形狀，用於工業 農業和日常生活等。
土工材料
土工合成材料是土木工程應用的合成材料的總稱。作為一種土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纖、合成橡膠等）為原料，製成各種類型的產品，置於土體內部、表面或各種土體之間，發揮加強或保護土體的作用。《土工合成材料應用技術規範》將土工合成材料分為土工織物、土工膜、土工特種材料和土工複合材料等類型。土工特種材料包括土工膜袋、土工網、土工網墊、土工格室、土工織物膨潤土墊、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）等。土工複合材料是由上述各種材料複合而成，如複合土工膜、複合土工織物、複合土工布、複合防排水材料（排水帶、排水管）等。
1、土工織物
土工織物的製造過程是首先把聚合物原料加工成絲、短纖維、紗或條帶，然後再製成平面結構的土工織物。土工織物按製造方法可分為有紡（織造）土工織物和無紡（非織造）土工織物。有紡土工織物由兩組平行的呈正交或斜交的經線和緯線交織而成。無紡土工織物是把纖維作定向的或隨意的排列，再經過加工而成。按照聯結纖維的方法不同，可分為化學（粘結劑）聯結、熱力聯結和機械聯結三種聯結方式。
土工織物突出的優點是重量輕，整體連續性好（可做成較大面積的整體），施工方便，抗拉強度較高，耐腐蝕和抗微生物侵蝕性好。缺點是未經特殊處理，抗紫外線能力低，如暴露在外，受紫外線直接照射容易老化，但如不直接暴露，則抗老化及耐久性能仍較高。
2、土工膜
土工膜一般可分為瀝青和聚合物（合成高聚物）兩大類。含瀝青的土工膜目前主要為複合型的（含編織型或無紡型的土工織物），瀝青作為浸潤粘結劑。聚合物土工膜又根據不同的主材料分為塑性土工膜、彈性土工膜和組合型土工膜。大量工程實踐表明，土工膜的不透水性很好，彈性和適應變形的能力很強，能適用於不同的施工條件和工作應力，具有良好的耐老化能力，處於水下和土中的土工膜的耐久性尤為突出。土工膜具有突出的防滲和防水性能。
3、土工格柵
土工格柵是一種主要的土工合成材料，與其他土工合成材料相比，它具有獨特的性能與功效。土工格柵常用作加筋土結構的筋材或複合材料的筋材等。土工格柵分為玻璃纖維類和聚酯纖維類兩種類型。
1）塑料類
它是在經擠壓製出的聚合物板材（原料多為聚丙烯或高密度聚乙烯）上沖孔，然後在加熱條件下施行定向拉伸。單 向拉伸格柵只沿板材長度方向拉伸製成，而雙向拉伸 格柵則是繼續將單向拉伸的格柵再在與其長度垂直的方向拉伸製成。由於土工格柵在製造中聚合物的高分子會隨加熱延伸過程而重新排列定向，加強了分子鏈間的聯結力，達到了 提 高 其強度的目的。其延伸率只有原板材的10%～15%。如果在土工格柵中加入炭黑等抗老化材料，可使其具有較好的耐酸、耐鹼、耐腐蝕和抗老化等耐久性能。
2）玻璃纖維類
此類土工格柵是以高強度玻璃纖維為材質，有時配合自粘感壓膠和表面瀝青浸漬處理，使格柵和瀝青路面緊密結合成一體。由於土石料在土工格柵網格內互鎖力增高，它們之間的摩擦係數顯著增大（可達0?8～1?0），土工格柵埋入土中的抗拔力，由于格柵與土體間的摩擦咬合力較強而顯著增大，因此它是一種很好的加筋材料。
同時土工格柵是一種質量輕，具有一定柔性的平面網材，易於現場裁剪和連接，也可重疊搭接，施工簡便，不需要特殊的施工機械和專業技術人員。[1]