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发信人: emacs (In the Name of Love), 信区: Science
标  题: 分子·聚合物与塑料·玻璃和硅酮
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月03日13:03:17 星期六), 站内信件



　　　　　　            玻璃和硅酮

                
    当然，可塑性并不仅仅属于有机界。在所有可塑性物质中，最为
古老的是玻璃。玻璃的大分子实质上是由硅和氧的原子所组成的长链：
－Si－O－Si－O－Si－O－Si－，以此排列，没有穷尽。链中的每一
个硅原子都有两个尚未使用的价键，可以用来连接其他原子团。硅原
子像碳原子一样，具有4个价键。然而，硅-硅键不如碳-碳键那样牢
固，因此只能形成短链，而且这些短链（在化合物中称为硅烷）很不
稳定。不过，硅-氧键却很牢固，由此形成的链甚至比由碳-碳键形成
的键还要稳定。事实上，由于地壳有半数是氧，1／4是硅，我们脚下
那坚实的大地实质上可以看作是由硅-氧链组成的。

    尽管玻璃的优点和用途不胜枚举，但它有一个很大的缺点，就是
容易破碎。玻璃被打碎时坚硬而锐利的碎片会四处飞散，十分危险，
甚至能致人于死命。如果用未经处理的玻璃做汽车的风挡，一旦发生
撞车事故，玻璃的碎片就会像榴霰弹一样飞向四面八方。

    然而，玻璃也可加工处理，如在两层玻璃中间加一薄层透明的聚
合物（作为一种胶黏剂加固玻璃），于是就产生了安全玻璃。之所以
称为安全玻璃，是因为它即使碎成粉末，碎片也会被聚合物牢牢地黏
住，不会飞散伤人。起初（这要追溯到1905年），人们就曾用火棉胶
作黏结剂，但如今大部分都已用由小分子如氯乙烯（氯乙烯与乙烯类
似，所不同的是乙烯分子中的1个氢原子被氯原子所取代）所构成的
聚合物代替。乙烯基树脂不会因光照而变色，因此能够确保安全玻璃
不致因年深日久而发黄。

    有些透明塑料可以安全代替玻璃，至少在某些应用领域是如此。
本世纪30年代中期，杜邦公司合成了一种叫做甲基丙烯酸甲脂的小分
子，并将所得到的聚合物（聚丙烯酸塑料）压制成光亮、透明的薄片。
这些产品的商品名称叫做普列克斯玻璃和路塞特树脂。这类有机玻璃
比普通玻璃轻，更易模塑成形，也不那么脆；破碎时，仅仅是破裂而
不是粉碎。在第二次世界大战期间，模塑成的透明塑料薄片得到了重
要的应用，那就是作为飞机的窗户和座舱的罩。在这方面，轻质和韧
性具有特殊的价值。当然，聚丙烯酸塑料也有其缺点：它们能被有机
溶剂腐蚀，受热时比玻璃更易软化，而且容易出现擦痕。例如，当聚
丙烯酸塑料用作汽车风挡时，在尘埃颗粒的撞击下会很快出现擦痕，
而且变得模糊不清，而这是非常危险的。因此，看来玻璃永远不会被
完全取代。事实上，现在玻璃确实已具有许多新的用途。玻璃纤维可
以纺成细线，它像有机纤维一样柔软，并且有一个可贵的优点——绝
对不会着火。

    除这些玻璃代用品外，还有一种可称之为“类玻璃”的产品。我
在前面说过，在硅-氧链中，每个硅原子都有两个空闲的键来连接其
他原子。在玻璃中，这些“其他原子”是氧原子，但并不一定非是氧
原子不可。如果所连接的不是氧原子，而是含碳的原子团，那情况又
会怎样呢？这时你会得到一种带有有机分支的无机物链，也就是说，
得到一种介于有机物与无机物之间的中间物。早在1908年，英国化学
家基平就合成了这样的化合物，即大家都知道的硅酮。

    在第二次世界大战期间，各种长链的硅酮树脂大量涌现。这些硅
酮的耐热性要优于纯有机聚合物。通过改变主链的长度和侧链的性质，
可以获得玻璃所不具有的一系列理想的性能。例如，某些硅酮在室温
条件下是流体，其黏度在相当大的温度范围内变化极小，也就是说，
它们既不随温度的升高而变稀，也不随温度的降低而变稠。对于液压
流体——如用于飞机起落架的那种流体——来说，这是一种特别有用
的性能。另一些硅酮可以制成柔软的、与油灰类似的封泥，这种灰泥
在同温层的低温下既不变硬，也不开裂，而且防水性能良好。还有一
些硅酮可作为抗酸润滑剂，等等。



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