元素钛是一种过渡金属,在过去很长一段时间内人们一直认为它是一种稀有金属。从20世纪40年代以后,钛及其亿合物被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、军工、医疗以及石油化工等领域。科学家预言:21世纪金属钛将是冶金工业是最重要产品之一。
人类在使用金属的历史进程中,经历了铜、铁、铝之后,第四种将被广泛应用的金属元素是哪一种呢 这种金属已被科学家预言为钛。这是因为钛具有熔点高、硬度大、可塑性强、密度小、耐腐蚀等优点。
钛是1791年被英国牧师格累高尔发现的。1795年马丁,克拉普罗特在分析一种金红石时,认识到这种矿石是一种金属氧化物,并将这种金属命名为钛,由于钛很容易和常见的金属形成合金,在发现后很多年内,许多人企图从它的化合物中将它分离出来,都未获成功,直到1910年才由美国化学家亨特将很纯的TiCl4和金属Na一齐放进耐高压的钢缸中,将缸加热到红热,冷却后,洗去NaCl得到纯度高达999%的钛。
钛外观似钢,具有银灰光译。钛的强度大,钛合金抗拉强度达180kg/mm3。钛的特性是度小(451g/cm3),硬度大,熔点高(1675℃),高纯度钛具有良好的可塑性,但当有杂质存在时变得脆而硬。在室温时钛不与氯气、稀硫酸、稀盐酸和硝酸作用,但能被氢氟酸、磷酸、熔融碱侵蚀。钛很容易溶解于HF+HCl(H2SO4)中,钛最突出的性能是对海水的抗腐蚀性很强,有人将一块钛沉入海底,五年以后取上一看,上面粘附着许多小动物与海底植物,本身却一点也没有被锈蚀,依上亮光闪闪!
钛具有超众的性能和储藏量大(在地壳中约占总重量的042%,在金属世界里排行第七,含钛的矿物多达70多种、在海水中含量是1ug/L,在海底结核中也含有大量的钛)的特点。目前钛的用途发展很快,已被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、军工、轻工、化工、纺织、医疗以及石油化工等领域。
极细的钛粉,是火箭的好燃料;钛的抗腐蚀能力,比常用的不锈钢强15倍,使用寿命比不锈钢长10倍以上。在**的底片和正片制作中,需要使用多种强酸强碱等药物,它们对洗印设备腐蚀十分严重,洗印设备中的齿轮最多只能使用几个月,1980年西安**制片厂试用钛材,结果设备运转一年多时间,齿轮丝毫没有腐蚀。
钛在外科医疗手术上的应用,也非常引人入胜。目前,外科接骨是用不锈钢,使用不锈钢有一个缺点,就是接骨愈合之后,要把不锈钢片再取出来,这是件十分痛苦的事。不然,不锈钢会因生锈而对人体产生危害。如果改用钛制的“人造骨胳”将使骨科技术完全改观。在头损坏的地方,用钛片与钛螺丝钉,过了几个月,骨头就会重新生长在钛片的小孔与螺丝里,新的肌肉纤维就包在钛的薄片上,钛骨骼宛如真正的骨骼一样和血肉相联,起到支撑和加固作用,所以,钛被人们赞誉为“亲生物金属”。现在它已开始应用于膝关节、肩关节、肋关节、头盖骨、主动心瓣、骨骼固定夹等方面。
在炼钢工业中,少量钛是良好的脱氧、除氮及除硫剂。 二氧比钛是一种宝贵的白色颜料,叫钛白。钛白兼有铅白的掩盖性能和锌白的持久性能,它是世界上最白的物质之一,1克钛白可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。特别可贵的是钛白无毒。现在每年用做颜料的二氧化钛有几十万吨。
由于二氧化钛具有高熔点的性质,常被用来制造耐火玻璃、釉料、珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
如何开发海水中的铀资源,是个大难题,海水中含有40万吨铀,从1956年起,人们才找到一种最有希望的铀吸附剂—水合二氧化钛,从此研制了一套以二氧化钛为基础的海洋提铀技术,每克吸附剂已达到吸附1毫克铀的水平。
四氯化钛在湿空气中会冒出大量白烟。由于它具有这种特性,在军事上常用它作为人造烟雾剂。特别是在海洋上,水汽多,一放四氯化钛,浓烟就象一道白色的长城,挡住了敌人的视线。
钛酸钡晶体被广泛应用于超声波仪器和水底探测器中。这是因为具有受压斩改变形状时,会产生电流;一旦通电又会改变形状。把钛酸钡放在超声波中,它受压便会产生电流,由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱;相反,用高频电流通过它,则可以产生超声波。
在用金色装饰工艺品和日用品中,由于它们的硬度低、容易刺破和磨损,不能耐久。当在这些物质的表面镀一层氮化钛时,外观几乎和黄金的镀层一模一样,而比黄金以及硬质合金更耐磨,这种镀层被誉为具有“永不磨损性”。
有机钛聚合物,可用作表面活性剂、分散剂、抗水剂或防锈剂。
目前人类使用的四个系列的贮氢金属中,钛系是其中一种,也是比较便宜的一种,但目前人类还没有找到更理想的“贮氢金属”,一旦这个问题解决了,人们就可以用氢做燃料。
“钛飞机”可以减轻机体重量5吨,多载乘客100多名。在新型喷气发动机中,钛合金已占整个发动机重量的18~25%;在最新出现的超音速飞机上,钛的使用量几乎占到整个机体结构总重量的95%,所以,如果没有钛合金就很难发展目前的超音速飞机。
用钛制造的潜艇,不仅比钢制潜艇经久耐用,而且可以潜入更大的深度,钛潜艇可以下潜到4500米以下,这是钢制潜艇无法逾越的界限。用钛制造军舰、轮船,不用涂漆,在海水中航行几年也不会生锈。由于钛不是铁磁体物质,不会被磁水雷发现,这点在军事上特别重要,如果没有钛炼成的耐热钢,目前使用的常规武器步枪和机枪的寿命也只能是最初的45秒。
利用钛和锆对空气的强大吸收力,可以除去空气,造成真空。用钛锆合金制成的真空泵,可以把空气抽到只剩下十亿分之一。
钛铌合金是理想的超导材料。清华大学利用光学干涉原理和离子氮化钛处理制成了画面清晰、层次分明的山川水墨画。
在目前使用的最常见的两种不锈钢中,铬镍钛18-8-1型(含铬18%、镍8%、钛1%)是工业上最常用的。
碳化钛(TiC)颇象碳化铁,具有金属光泽。可它比碳化铁具有更高的熔点和更高的硬度。所以,它有着实际应用价值。
用钛制器皿保存的食物,色、香、味经久不衰;钛制炊具既轻巧,又不会生锈,最合科学卫生。
用钛合金制成的高压容器,能够耐受2500个大气压的高压。
钛和镍组成的合金,被成为“记忆合金”。这种合金制成预先确定的形状,再经定型处理后,若受外力变形,只要稍微加热便可恢复原来的面貌。这种合金目前已在不少领域得到应用。如美国阿波罗号飞船上用的天线,就是这种记忆合金;上海第一医学院附属第九人民医院已将这种记忆合金用于妇女绝育手术中;另外还可用于仪表、电子装置等领域。
现在,对钛的广泛使用最大障碍是钛很难冶炼。因为钛的熔点很高,冶炼钛就要在更高的温度下进行,而在高温下钛的化学性质又变得很活泼,因此冶炼要在惰性气体保护下进行,还要不使用含氧材料,这就对冶炼设备、工艺提出了很高的要求。目前冶炼的钛70%左右用在制造飞机、导弹、宇宙飞船、人造卫星等方面。
目前人类对钛的应用仅仅是一个良好的开端,金属钛的前程无量,所以钛被授予“21世纪金属”的称号。
小高音头都是用钛做的
1关于美好的诗句
1天行健,君子以自强不息。
—《周易》译:作为君子,应该有坚强的意志,永不止息的奋斗精神,努力加强自我修养,完成并发展自己的学业或事业,能这样做才体现了天的意志,不辜负宇宙给予君子的职责和才能。2勿以恶小而为之,勿以善小而不为。
—《三国志》刘备语译:对任何一件事,不要因为它是很小的、不显眼的坏事就去做;相反,对于一些微小的。却有益于别人的好事,不要因为它意义不大就不去做它。
3见善如不及,见不善如探汤。—《论语》译:见到好的人,生怕来不及向他学习,见到好的事,生怕迟了就做不了。
看到了恶人、坏事,就像是接触到热得发烫的水一样,要立刻离开,避得远远的。4躬自厚而薄责于人,则远怨矣。
—《论语》译:干活抢重的,有过失主动承担主要责任是“躬自厚”,对别人多谅解多宽容,是“薄责于人”,这样的话,就不会互相怨恨。5君子成人之美,不成人之恶。
小人反是。—《论语》译:君子总是从善良的或有利于他人的愿望出发,全心全意促使别人实现良好的意愿和正当的要求,不会用冷酷的眼光看世界。
或是唯恐天下不乱,不会在别人有失败、错误或痛苦时推波助澜。小人却相反,总是“成人之恶,不成人之美”。
6见贤思齐焉,见不贤而内自省也。—《论语》译:见到有人在某一方面有超过自己的长处和优点,就虚心请教,认真学习,想办法赶上他,和他达到同一水平;见有人存在某种缺点或不足,就要冷静反省,看自己是不是也有他那样的缺点或不足。
7己所不欲,勿施于人。—《论语》译:自己不想要的(痛苦、灾难、祸事……),就不要把它强加到别人身上去。
8当仁,不让于师。—《论语》译:遇到应该做的好事,不能犹豫不决,即使老师在一旁,也应该抢着去做。
后发展为成语“当仁不让”。9君子欲讷于言而敏于行。
—《论语》译:君子不会夸夸其谈,做起事来却敏捷灵巧。10二人同心,其利断金;同心之言,其臭如兰。
—《周易》译:同心协力的人,他们的力量足以把坚硬的金属弄断;同心同德的人发表一致的意见,说服力强,人们就像嗅到芬芳的兰花香味,容易接受。11君子藏器于身,待时而动。
—《周易》译:君子就算有卓越的才能超群的技艺,也不会到处炫耀、卖弄。而是在必要的时刻把才能或技艺施展出来。
12满招损,谦受益。—《尚书》译:自满于已获得的成绩,将会招来损失和灾害;谦逊并时时感到了自己的不足,就能因此而得益。
13人不知而不愠,不亦君子乎?—《论语》译:如果我有了某些成就,别人并不理解,可我决不会感到气愤、委屈。这不也是一种君子风度的表现吗?14言必信,行必果。
—《论语》译:说了的话,一定要守信用;确定了要干的事,就一定要坚决果敢地干下去。15毋意,毋必,毋固,毋我。
—《论语》译:讲事实,不凭空猜测;遇事不专断,不任性,可行则行;行事要灵活,不死板;凡事不以“我”为中心,不自以为是,与周围的人群策群力,共同完成任务。16三人行,必有我师焉,择其善者而从之,其不善者而改之。
—《论语》译:三个人在一起,其中必有某人在某方面是值得我学习的,那他就可当我的老师。我选取他的优点来学习,对他的缺点和不足,我会引以为戒,有则改之。
17君子求诸己,小人求诸人。—《论语》译:君子总是责备自己,从自身找缺点,找问题。
小人常常把目光射向别人,找别人的缺点和不足。18君子坦荡荡,小人长戚戚。
—《论语》译:君子心胸开朗,思想上坦率洁净,外貌动作也显得十分舒畅安定。小人心里欲念太多,心理负担很重,就常忧虑、担心,外貌、动作也显得忐忑不安,常是坐不定,站不稳的样子。
19不怨天,不尤人。—《论语》译:遇到挫折与失败,绝不从客观上去找借口,绝不把责任推向别人,后来发展为成语“怨天尤人”。
20不迁怒,不贰过。—《论语》译:犯了错误,不要迁怒别人,并且不要再犯第二次。)
21小不忍,则乱大谋。—《论语》译:不该干的事,即使很想去干,但坚持不干,叫“忍”。
对小事不忍,没忍性,就会影响大局,坏了大事。22小人之过也必文。
—《论语》译:小人对自己的过错必定加以掩饰。23过而不改,是谓过矣。
—《论语》译:有了过错而不改正,这就是真的过错了。24君子务本,本立而道生。
—《论语》译:君子致力于根本,确立了根本,“道”也就自然产生。25君子耻其言而过其行。
—《论语》译:君子认为说得多做得少是可耻的。26三思而后行。
—《论语》译:每做一件事情必须要经过反复的考虑后才去做。27多行不义必自毙。
—《左传》译:坏事做得太多,终将自取灭亡。28人谁无过,过而能改,善莫大焉。
—《左传》译:人都有可能犯错误,犯了猎误,只要改正了仍是最好的人。29不以一眚掩大德。
—《左传》译:评价一个人时,不能因为一点过失就抹杀他的功劳。30人一能之,己百之;人十能之,己千之。
—《中庸》译:人家一次就学通的,我如果花上百次的功夫,一定能学通。人家十次能掌握的,我要是学一千次,也肯定会掌握的。
31知耻近乎勇。—《中庸》译:知道什么是可耻的行为,那就是勇敢的好表现。
32以五十。
2关于美好的诗句惜我懵懂幸福家
胡秉言
惜我懵懂幸福家,天真烂漫身穿纱。
父母恩爱细呵抄护,嘤嘤学语胭脂擦。
孩提相聚唇舌战,跳方爬树过家家。
初入塾间学人伦,不觉数年更芳华。
梳罢娇妆君子羡,回眸一笑露玉牙。
四书五经胸中装,柔荑提笔纸生花。
情窦初开芳菲溢,溪前村头把呱啦。
飞针走线秀鸳枕,闺房描眉香粉搽。
那年那月那吉日,琴瑟和鸣悦出嫁。
相依相偎爱巢筑,永结秦晋生娇娃。
春爱大地放风筝,百更恋旷野吐绿芽。
亲吻油菜逍遥醉,爬山戏水狂戏耍。
夏睹度妖莲乘舟楫,撑开花伞任雨打。
烟雨朦胧玫瑰艳,熏风吹乱纤纤发。
秋眷红叶云高淡,登高远望茱萸插。
鸿雁南飞捎书信,门前柿子红脸颊。
冬恋翠竹节气盛,踏雪寻梅更潇洒。
琼羽飞舞天地白,鞭抽陀螺走冰滑。
3具有金属性意义的诗句具有金属性意义——不清楚指的是什么,如果是指带金属的诗句可以提供几个如:
人生得意须尽欢,莫使金樽空对月 —— 唐 · 李白《将进酒·君不见》
五花马,千金裘,呼儿将出换美酒,与尔同销万古愁 —— 唐 · 李白《将进酒·君不见》
天生我材必有用,千金散尽还复来 —— 唐 · 李白《将进酒·君不见》
朔气传金柝,寒光照铁衣 —— 南北朝 · 佚名《木兰诗 / 木兰辞》
烽火连三月,家书抵万金 —— 唐 · 杜甫《春望》
云鬓花颜金步摇,芙蓉帐暖度春宵 —— 唐 · 白居易《长恨歌》
东风不与周郎便,铜雀春深锁二乔 —— 唐 · 杜牧《赤壁》
君非青铜镜,何事空照面 —— 唐 · 李益《游子吟》
去年今日卧燕台,铜鼓中宵隐地雷 —— 明 · 王守仁《元夕二首》
石门思隐久,铜镜强窥频 —— 唐 · 贾岛《新年》
绪风调玉吹,端日应铜浑 —— 唐 · 温庭筠《元日》
取我匣中青铜镜,情人为我除白发 —— 唐 · 释宝月《行路难·君不见》
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4带金字的诗句乱世黄金
文/李者也
盛世之年藏古董,乱世之际备黄金。
金价高时米价高,战尘深处哭声深。
箭雨铁蹄空百城,烽火狼烟燃千村。
若许换得世不乱,宁可金贱如土堙。
注钱肃乐故居,位于宁波市鄞州区。钱肃乐(1606—1648),明末大臣,宁波富户望族,世代累计家财万贯。清军围攻宁波,钱肃乐以民族大义为重,毁家纾难,散尽家财,带领全体亲属族人,以及宁波数万义军,英勇抵抗清军,失败,忧国忧民,气郁而终,谥忠介。此诗所言“乱世黄金”,一指钱肃乐散尽家财,二指其品格气节犹如乱世黄金般珍贵、耀目。
5有关金的诗句千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。---刘禹锡
白马饰金羁,连翩西北驰。---曹植
双金百炼少人知,纵我知君徒尔为。---白居易
白金换得青松树,君既先栽我不栽。---白居易
黄金百镒尽,资用常苦多。---阮籍
良人玉勒乘骢马,侍女金盘脍鲤鱼。---王维
黄沙百战穿金甲,不破楼兰终不还!---王昌龄
玉馔天厨送,金杯御酒倾。---岑参
天生我材必有用,千金散尽还复来。---李白
金樽清酒斗十千,玉盘珍羞值万钱。---李白
聚乙烯发展前景的新观点如下:
1、行业集中度提高。我国需求大于产量,处于一种供不应求的阶段,随着行业集中度的提升,技术落后的企业被逐渐淘汰,行业正向良好的趋势发展。
2、技术革新。预计未来中国电池隔膜行业对超高分子聚乙烯需求将超过纤维。
生产方法
分为高压法(由高压工艺从乙烯合成,其合成压力100~300MPa,温度为150~275℃,005%~01%的氧或过氧化物作为催化剂;合成或在搅拌罐中间歇发生,或在管式反应器中连续发生)、低压法、中压法三种。高压法用来生产低密度聚乙烯,这种方法开发得早,用此法生产的聚乙烯至今约占聚乙烯总产量的2/3,但随着生产技术和催化剂的发展,其增长速度已大大落后于低压法。低压法就其实施方法来说,有淤浆法、溶液法和气相法。淤浆法主要用于生产高密度聚乙烯,而溶液法和气相法不仅可以生产高密度聚乙烯,还可通过加共聚单体,生产中、低密度聚 聚乙烯乙烯,也称为线型低密度聚乙烯。近年来,各种低压法工艺发展很快。中压法仅菲利浦公司至今仍在采用,生产的主要是高密度聚乙烯。
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聚乙烯特性
聚乙烯无臭,无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70~-100℃),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂,且不发生溶胀,电绝缘性能优良;但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的,耐热老化性差。
聚乙烯的性质因品种而异,主要取决于分子结构和密度。
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种类
(1) LDPE:低密度聚乙烯、高压聚乙烯
(2)LLDPE:线形低密度聚乙烯
(3)MDPE:中密度聚乙烯、双峰树脂
(4)HDPE:高密度聚乙烯、低压聚乙烯
(5)UHMWPE:超高分子量聚乙烯
(6)改性聚乙烯:CPE、交联聚乙烯(PEX)
(7)乙烯共聚物:乙烯-丙烯共聚物(塑料)、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烃(如辛烯POE、环烯烃)的共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物(EAA、 EMAA 、EEA、EMA、EMMA、EMAH)
分子量达到3,000,000-6,000,000的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的强度非常高,可以用来做防弹衣。
主要方法: 聚乙烯液相法(又分为溶液法和淤浆法)和气相法(物料在反应器中的相态类型)。我国主要采用齐格勒催化剂的淤浆法。
条件与过程描述:纯度99%以上的乙烯在催化剂四氯化钛和一氯二乙基铝存在下,在压力01-05MPa和温度65-75℃的汽油中聚合得到HDPE的淤浆。经醇解破坏残余的催化剂、中和、水洗,并回收汽油和未聚合的乙烯,经干燥、造粒得到产品。
化学名称:聚乙烯
英文名称:Polyethylene(简称PE)
比重:094-096克/立方厘米成型收缩率:15-36% 成型温度:140-220℃
特点:耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,可以氯化,化学交联、辐照交联改性,可用玻璃纤维增强。低压聚乙烯的熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性;高压聚乙烯的柔软性,伸长率,冲击强度和渗透性较好;超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨 低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件;高压聚乙烯适于制作薄膜等;超高分子量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动零件。
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成型特性
1.结晶料,吸湿小,不须充分干燥,流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大。注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形
2.收缩范围和收缩值大,方向性明显,易变形翘曲。冷却速度宜慢,模具设冷料穴,并有冷却系统
3.加热时间不宜过长,否则会发生分解。
4.软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模
5.可能发生融体破裂,不宜与有机溶剂接触,以防开裂
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聚乙烯类产品
产品类别
聚乙烯(PE)是通用合成树脂中产量最大的品种,主要包括低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)及一些具有特殊性能的产品。
聚乙烯物理性能
聚乙烯为白色蜡状半透明材料,柔而韧,比水轻,无毒,具有优越的介电性能。易燃烧且离火后继续燃烧。透水率低,对有机蒸汽透过率则较大。聚乙烯的透明度随结晶度增加而下降在一定结晶度下,透明度随分子量增大而提高。高密度聚乙烯熔点范围为132-135oC,低密度聚乙烯熔点较低(112oC)且范围宽。
常温下不溶于任何已知溶剂中,70oC以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊 聚乙烯酯、三氯乙烯
等溶剂中
聚乙烯化学性能
聚乙烯有优异的化学稳定性,室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质,硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解,在紫外线作用下容易发生降解,碳黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反映。
各类聚乙烯产品用途
高压聚乙烯:一半以上用于薄膜制品,其次是管材、注射成型制品、电线包裹层等
中低、压聚乙烯:以注射成型制品及中空制品为主。
超高压聚乙烯:由于超高分子聚乙烯优异的综合性能,可作为工程塑料使用。
熔点 140摄氏度
熔化焓29288J/g
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不同密度的聚乙烯
概况
LDPE是低密度聚乙烯的英文缩写,即低密度高压聚乙烯
HDPE是高密度聚乙烯的英文缩写,即高密度低压聚乙烯。
二者密度不同,一般密度大于094的为HDPE,小于0925的为LDPE,在此之间的为MDPE(中密度聚乙烯)。
LDPE(低密度高压聚乙烯): 感官鉴别:手感柔软:白色透明,但透明度一般,燃烧鉴别:燃烧火焰上黄下蓝;燃烧时无烟,有石蜡的气味,熔融滴落,易拉丝
HDPE(高密度聚乙烯):HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色,在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化学腐蚀,例如腐蚀性氧化剂(浓硝酸),芳香烃(二甲苯)和卤化烃 (四氯化碳)。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性,可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能,特别是绝缘介电强度高,使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性,在常温甚至在-40℃低温度下均如此。
低密度聚乙烯( LDPE)
通常用高压法(14717-1962MPa)生产,故又称为高压聚乙烯。由于用高压法生产的聚乙烯分子链中含有较多的长短支链(每1000个碳链原子中含有的支链平均数21),所以结晶度较低(45%-65%),密度较小(0910-0925),质轻,柔性,耐低温性、耐冲击性较好。LDPE广泛用于生产薄膜、管材(软)、电缆绝缘层和护套、人造革等。
高密度聚乙烯(HDPE)
主要是采用低压生产,故又称低压聚乙烯。HDPE分子中支链少,结晶度高(85%-90%),密度高(0941-0965),具有较高的使用温度,硬度、力学强度和耐化学药品性较好。 聚乙烯适用于中空吹塑、注塑和挤出各种制品(硬),如各种容器、网、打包带,并可用作电缆覆层、管材、异型材、片材等。
聚乙烯树脂分类及性能
聚乙烯的种类:
(1) LDPE:低密度聚乙烯(又称高压聚乙烯)
(2) LLDPE:线形低密度聚乙烯
(3) MDPE:中密度聚乙烯
(4) HDPE:高密度聚乙烯(又称低压聚乙烯)
(5) UHMWPE:超高分子量聚乙烯
(6) 改性聚乙烯:氯化聚乙烯(CPE)、交联聚乙烯(PEX)
(7) 乙烯共聚物:乙烯-丙烯共聚物(塑料)、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烃(如辛烯POE、环烯烃)的共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物(EAA、EMAA 、EEA、EMA、EMMA、EMAH)。分子量达到300万-600万的聚乙烯称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的强度非常高,可以用来做防弹衣。
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LDPE树脂
性质:无味、无臭、无毒、表面无光泽、乳白色蜡状颗粒,密度约0920g/cm3,熔点130℃~145℃。不溶于水,微溶于烃类、甲苯等。能耐大多数酸碱的侵蚀,吸水性小,在低温时仍能保持柔软性,电绝缘性高。
生产工艺:主要有高压管式法和釜式法两种。从目前发展状况看,为降低反应温度和压力,管式法工艺普遍采用低温高活性引剂引发聚合体系,以高纯度乙烯为主要原料,以丙烯/丙烷等为密度调整剂,使用高活性引发剂在约200℃~330℃、150-300MPa条件下进行聚合反应。反应器中引发聚合的熔融聚合物,必须要经过高压、中压和低压冷却、分离,高压循环气体经过冷却、分离后送入超高压(300MPa)压缩机入口,中压循环气体经过冷却、分离后送入高压(30MPa)压缩机入口,而低压循环气体经过冷却、分离后送入低压(05MPa)压缩机循环利用,而熔融聚乙烯经过高压、低压分离后送入造粒机,进行水中切粒,在造粒时,企业可以根据不同应用领域,加入适宜的添加剂,颗粒经包装出厂。
用途:可以采用注塑、挤塑、吹塑等加工方法。主要用作农膜、工业用包装膜、药品与食品包装薄膜、机械零件、日用品、建筑材料、电线、电缆绝缘、涂层和合成纸等。
力学性能
聚乙烯的力学性能一般,拉伸强度较低,抗蠕变性不好,耐冲击性好。冲击强度LDPE>LLDPE>HDPE,其他力学性能LDPE<LLDPE<HDPE。主要受密度、结晶度和相对分子质量的影响,随着这几项指标的提高,其力学性能增大。耐环境应力开裂性不好,但当相对分子质量增加时,有所改善。耐穿刺性好,其中LLDPE最好。
热学性能
聚乙烯的耐热性不高,随相对分子质量和结晶度的提高有所改善。耐低温性能好,脆性温度一般可达-50℃以下;并随相对分子质量的增大,最低可达-140℃。聚乙烯的线膨胀系数大,最高可达(20~24)×10-5/K。热导率较高。
电学性能
因聚乙烯无极性,所以具有介电损耗低、介电强度大的电性能优异,即可以做调频绝缘材料、耐电晕性塑料,又可以做高压绝缘材料。
环境性能
聚乙烯属于烷烃惰性聚合物,具有良好的化学稳定性。在常温下耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀,但不耐强氧化剂如发烟硫酸、浓硝酸和铬酸等。聚乙烯在60℃以下不溶于一般溶剂,但与脂肪烃、芳香烃、卤代烃等长期接触会溶胀或龟裂。温度超过60℃后,可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松节油、矿物油
及石蜡中;温度高于100℃,可溶于四氢化萘。
由于聚乙烯分子中含有少量双键和醚键,其耐候性不好,日晒、雨淋都会引
起老化,需要加入抗氧剂和光稳定剂改善。
加工特性
因LDPE、HDPE的流动性好,加工温度低,粘度大小适中,分解温度低,在惰性气体中高温度300℃不分解,所以是一种加工性能很好的塑料。但LLDPE的粘度稍高,需要增加电机功率20%~30%;易发生熔体破裂,需增加口模间隙和加入加工助剂;加工温度稍高,可达200~215℃。聚乙烯的吸水率低,加工前不
需要干燥处理。
聚乙烯熔体属于非牛顿流体,粘度随温度的变化波动较小,而剪切速率的增加下降快,并呈线性关系,其中以LLDPE的下降最慢。
聚乙烯制品在冷却过程中容易结晶,因此,在加工过程中应注意模温。以控制制品的结晶度,使之具有不同的性能。聚乙烯的成型收缩率大,在设计模具时一定要考虑。
聚乙烯的熔体流动速率与制品种类的关系如下表所示
聚乙烯熔体流动速率与制品种类的关系
用途 熔体流动速率,g/10min
LDPE LLDPE HDPE
吹塑薄膜
重包装薄膜
挤出平膜
单丝、扁丝
管材、型材
中空吹塑容器
电缆绝缘层
注塑制品
涂覆
旋转成型 03~80
01~10
1.4 ~25
-
01 ~50
03 ~05
02 ~04
1.5 ~50
20 ~200
075 ~20 03 ~33
01 ~16
2.5 ~40
1.0 ~20
02 ~20
03 ~10
04 ~10
2.3 ~50
3.3 ~11
1.0 ~25 05 ~80
3.0 ~6
-
025 ~12
01 ~50
02 ~15
05 ~80
2.0 ~20
5.0 ~10
3.0 ~20
聚乙烯的用途
用途 占树脂的比例 制品
薄膜类制品 LDPE的50%
HDPE的10%
LLDPE的70% 用于食品、日用品、蔬菜、收缩、自粘、垃圾等轻质包装膜,地膜、棚膜、保鲜膜等。
重包装膜,撕裂膜、背心袋等。
包装膜,垃圾袋、保鲜袋、超薄地膜等。
注塑制品 HDPE的30%
LDPE的10%
LLDPE的10% 日用品如:盆、筒、篓、盒等,周围箱、瓦楞箱、暖瓶壳、杯、台、玩具等。
中空制品 以HDPE为主 用于装食品油、酒类、汽油及化学试剂的桶,玩具
管材类制品 以HDPE为主 给水、输气、灌溉、穿线、吸管、笔芯、用的管材,化妆品、药品、鞋油、牙膏等用的管材。
丝类制品 圆丝用HDPE
扁丝用HDPE和LLDPE 渔网、缆绳、工业滤网、民用纱窗等。
纺织袋、布、撕裂膜。
电缆制品 以LDPE为主 电缆绝缘和保护材料
其他制品 HDPE、LLDPE
LDPE 打包带
型材
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生产方法
分为高压法、低压法、中压法三种。高压法用来生产低密度聚乙烯,这种方法开发得早,用此法生产的聚乙烯至今约占聚乙烯总产量的2/3,但随着生产技术和催化剂的发展,其增长速度已大大落后于低压法。低压法就其实施方法来说,有淤浆法、溶液法和气相法。淤浆法主要用于生产高密度聚乙烯,而溶液法和气相法不仅可以生产高密度聚乙烯,还可通过加共聚单体,生产中、低密度聚乙烯,也称为线型低密度聚乙烯。近年来,各种低压法工艺发展很快。中压法仅菲利浦公司至今仍在采用,生产的主要是高密度聚乙烯。
高压法 用氧或过氧化物等作引发剂,使乙烯聚合为低密度聚乙烯的方法。乙烯经二级压缩后进入反应器(图3),在压力100~300MPa、温度200~300℃及引发剂作用下聚合为聚乙烯,反应物经减压分离,使未反应的乙烯回收后循环使用,熔融状的聚乙烯在加入塑料助剂后挤出造粒。(见彩图)
所用聚合反应器有管式反应器(管长可达 2000m)和釜式反应器两种。管式法流程的单程转化率20%~34%,单线年生产能力100kt。釜式法流程的单程转化率20%~25%,单线年生产能力180kt。
低压法 分淤浆法、溶液法和气相法三种,除溶液法外,聚合压力都在2MPa以下。一般步骤有催化剂的配制、乙烯聚合、聚合物的分离和造粒等。
①淤浆法 生成的聚乙烯不溶于溶剂而呈淤浆状。淤浆法聚合条件温和,易于操作,常用烷基铝作活化剂,氢气作分子量调节剂,多采用釜式反应器。由聚合釜出来的聚合物淤浆经闪蒸釜、气液分离器到粉料干燥机,然后去造粒(图4)。生产过程中还包括溶剂回收、溶剂精制等步骤。采用不同的聚合釜串联或并联的组合方式,可以得到不同分子量分布的产品。
②溶液法 聚合在溶剂中进行,但乙烯和聚乙烯均溶于溶剂中,反应体系为均相溶液。反应温度(≥140℃)、压力(4~5MPa)较高。特点是聚合时间短,生产强度大,可兼产高、中、低三种密度的聚乙烯,能较好地控制产品的性质;但溶液法所得聚合物分子量较低,分子量分布窄,固体物含量较低。
③气相法 乙烯在气态下聚合, 一般采用流化床反应器。催化剂有铬系和钛系两种,由贮罐定量加入到床层内,用高速乙烯循环以维持床层流态化,并排除聚合反应热。生成的聚乙烯从反应器底部出料(图5)。反应器的压力约2MPa,温度85~100℃。气相法是生产线型低密度聚乙烯 聚乙烯最主要的方法,气相法省去了溶剂回收和聚合物干燥等工序,且比溶液法节省投资15%和操作成本10%。为传统高压法投资的30%,操作费的1/6。因而得到了迅速发展。但气相法在产品质量及品种上有待进一步改进。
中压法 用负载于硅胶上的铬系催化剂,在环管反应器中,使乙烯在中压下聚合,生产高密度聚乙烯。
加工和应用 可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工,广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。在实际生产中,为了提高聚乙烯对紫外线和氧化作用的稳定性,改善加工及使用性能,需加入少量塑料助剂。常用的紫外线吸收剂为邻羟基二苯甲酮或其烷氧基衍生物等,炭黑是优良的紫外线屏蔽剂。此外,还加入抗氧剂、润滑剂、着色剂等,使聚乙烯的应用范围更加扩大。
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聚乙烯树脂生产方法及工艺
聚乙烯生产方法:聚乙烯按聚合压力可以分为高压法、中压法、低压法;按介质来分可以分为淤浆法、溶液法、气相法。
主要生产工艺:目前世界上拥有聚乙烯技术的公司很多,拥有LDPE技术的有7家,LLDPE和全密度技术的企业有10家,HDPE技术的企业有12家。从技术发展情况来看,高压法生产的LDPE是PE树脂生产中技术最成熟的方法,釜式法和管式法工艺技术均已成熟,目前这两种生产工艺技术同时并存。国外各公司普遍采用低温高活性催化剂引发聚合体系,可降低反应温度和压力。
高压法生产LDPE将向大型化、管式化方向发展。而低压法生产HDPE和LLDPE,主要采用钛系和络系催化剂,欧洲和日本大多采用钛系催化剂,而美国大多采用络系催化剂。
目前世界上主要应用的聚乙烯生产技术共用11种,我国的PE生产工艺有8种。
(1)高压管式和釜式反应工艺
(2)三井化学低压淤液法CX工艺
(3)BP气相法Innovene生产工艺
(4)雪佛龙-菲利蒲斯公司双环管反应器LPE工艺
(5)北欧化工北星(Bastar)双峰工艺
(6)低压气相法Unipol工艺
(7)巴赛尔聚烯烃公司Hostalen工艺
(8)Sclartech溶液法生产工艺
催化剂技术:催化剂是PE工工艺关键部分,也是其技术开发的焦点。特别是1991年茂金属催化剂在美国实现了工业化,使得PE生产技术进入了新的发展阶段。
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国内外聚乙烯工业现状
目前世界各大PE生产企业大都已涉足茂金属PE(mPE)生产领域,如陶氏化学、伊士曼、旭化成、阿托菲纳、雪佛龙-菲利浦斯等公司。
日本旭化成化学购买陶氏化学的茂金属催化剂专利Insite,采用淤浆法生产工艺生产茂金属高密度聚乙烯(mHDPE),牌号为Creolex。由于性能优越,mPE1995年进入商业化发展以来,全球mPE树脂的消费量每年翻一番。预计到2010年,全球mPE产能将达到1700万吨,其中:mLLDPE为7 聚乙烯00万吨、mHDPE为600万吨。
目前PE催化剂已经发展到第三代,日本三井化学和陶氏化学合作开发出新一代茂金属(Post-metallocene)催化剂。与传统茂金属和Z-N型催化剂不同,该催化剂可使极性单体如甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等与烯烃共聚,从而可用于开发具有粘结性、耐油性及气体阻隔性能的全新聚烯烃树脂。
我国非常重视PE生产技术,PE生产技术创新一直被列入国家技术创新计划项目。针对国内PE生产以气相法工艺为主,产品牌号切换困难、过渡料多的问题,近年来国内PE生产企业纷纷开展了以现有聚乙烯生产技术改造为依托,气相法聚乙烯冷凝、超冷凝工艺和淤浆法聚乙烯外循环工艺的开发工作,并取得实效。
目前我国Uuipol工艺的大部分生产装置已经采用国产冷凝技术进行了改扩建,产量已经超出装置原设计能力120%~200%。
薄膜 低密度聚乙烯总产量的一半以上经吹塑制成薄膜,这种薄膜有良好的透明性和一定的抗拉强度,广泛用作各种食品、衣物、医药、化肥、工业品的包装材料以及农用薄膜(见彩图)。也可用挤出法加工成复合薄膜用于包装重物。1975年以来,高密度聚乙烯薄膜也得到发展,它的强度高、耐低温、防潮,并有良好的印刷性和可加工性。线型低密度聚乙烯的最大用途也是制成薄膜,其强度、韧性均优于低密度聚乙烯,耐刺穿性和刚性也较好,透明性虽较差,仍稍优于高密度聚乙烯。此外,还可以在纸、铝箔或其他塑料薄膜上挤出涂布聚乙烯涂层,制成高分子复合材料。
中空制品 高密度聚乙烯强度较高,适宜作中空制品。可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器,或用浇铸法制成槽车罐和贮罐等大型容器。
管板材 挤出法可生产聚乙烯管材,高密度聚乙烯管强度较高,适于地下铺设。挤出的板材可进行二次加工。也可用发泡挤出和发泡注射法将高密度聚乙烯制成低泡沫塑料,作台板和建筑材料(见建筑用高分子材料)。
纤维 中国称为乙纶,一般采用低压聚乙烯作原料,纺制成合成纤维。乙纶主要用于生产渔网和绳索,或纺成短纤维后用作絮片,也可用于工业耐酸碱织物。目前已研制出超高强度聚乙烯纤维(强度可达3~4GPa),可用作防弹背心,汽车和海上作业用的复合材料。
杂品 用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造花卉、周转箱(见彩图)、小型容器、自行车和拖拉机的零件等。制造结构件时要用高密度聚乙烯。
聚乙烯改性 聚乙烯的改性品种主要有氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、交联聚乙烯和共混改性品种。
氯化聚乙烯 以氯部分取代聚乙烯中的氢原子而得到的无规氯化物。氯化是在光或过氧化物的引发下进行的,工业上主要采用水相悬浮法来生产。由于原料聚乙烯的分子量及其分布、支化度及氯化后的氯化度、氯原子分布和残存结晶度的不同,可得到从橡胶状到硬质塑料状的氯化聚乙烯。主要用途是作聚氯乙烯的改性剂,以改善聚氯乙烯抗冲击性能。氯化聚乙烯本身还可作为电绝缘材料和地面材料。
氯磺化聚乙烯 当聚乙烯与含有二氧化硫的氯作用时,分子中的部分氢原子被氯和少量的磺酰氯(-SO2Cl)基团取代,就得到氯磺化聚乙烯。主要的工业制法为悬浮法。氯磺化聚乙烯耐臭氧、耐化学腐蚀、耐油、耐热、耐光、耐磨和抗拉强度较好,是一种综合性能良好的弹性体,可用以制作接触食品的设备部件。
交联聚乙烯 采用辐射法(X射线、电子射线或紫外线照射等)或化学法(过氧化物或有机硅交联)使线型聚乙烯成为网状或体型的交联聚乙烯。其中有机硅交联法工艺简单,操作费用低,且成型与交联可分步进行,宜采用吹塑和注射成型。交联聚乙烯的耐热性、耐环境应力开裂性及机械性能均比聚乙烯有较大提高,适于作大型管材、电缆电线以及滚塑制品等。
聚乙烯的共混改性 将线型低密度聚乙烯和低密度聚乙烯掺混后,就可用于加工薄膜及其他制品,产品性能比低密度聚乙烯好。聚乙烯和乙丙橡胶共混可制得用途广泛的热塑性弹性体。
茂金属聚乙烯
茂金属聚乙烯是一种新颖热塑性塑料,是90年代聚烯烃工业最重要的技术进展,是继LLDPE生产技术后的一项重要革新。由于它是使用茂金属(MAO) 为聚合催化剂生产出来的聚乙烯,因此,在性能上与传统的Ziegler-Natta催化剂聚合而成的PE有显著的不同。茂金属催化剂用于合成茂金属聚乙烯独特的优良性能和应用,引起了市场的普遍关注,许多世界著名大型石化公司投入巨大人力、物力竞相开发和研究,成为聚烯烃工业乃至整个塑料工业的热门话题。
早期,茂金属催化剂用于乙烯聚合只能得到分子量为2~3万的蜡状物,而且催化活性不高,没有实用意义,因而没有引起重视和推广。直到1980年,德国汉堡大学Kaminsky教授发现用二茂基氯锆(CP2ZrCl2)和甲基铝氧烷(MAO)组合的共催化剂在甲苯溶液中进行乙烯聚合,催化剂活性能高达106g-PE/g-Zr,反应速度与酶反应速度相当。MAO是二甲基铝和水在聚合体系以外条件下合成的高齐聚度甲基铝氧烷。Kaminsky教授的发现给茂金属催化剂研究注入了活力,吸引了众多公司参与开发和研究,并取得了相当大的进展。1991年美国埃克森(Exxon)公司首次实现了茂金属催化剂用于聚烯烃工业化生产,生产出第一批茂金属聚乙烯(mPE),其商品名是“Exact”。
茂金属聚烯烃中以mPE的发展最快和较成熟,主要品种为线型低密度聚乙烯(LLDPE)和甚低密度聚乙烯(VLDPE)。mPE有两个系列,一类是以包装领域为主要目标的薄膜用品级,另一类是以辛烯-1为共聚单体的塑性体,称为POP(Polyolefine Plastmer)。mPE薄膜品级具有较低的熔点和明显的熔区,并且在韧性、透明度、热粘性、热封温度、低气味方面等明显优于传统聚乙烯,可用于生产重包装袋、金属垃圾箱内衬、食品包装、拉伸薄膜等。
目前,茂金属线型低密度聚乙烯消费量占线型低密度聚乙烯总消费量的15%左右,预计到2010年这一比例将达到22%。据统计,目前世界上茂金属聚乙烯年产量约为1500多万吨,其中用于食品包装领域的产品约占总消费量的36%,非食品包装约占47%,其他方面(医药、汽车和建筑等)约占17%。
聚乙烯在合成树脂中产量最大、发展最快、品种开发最活跃,能否实现聚乙烯的高性能化,很大程度上取决于催化剂的性能。茂金属催化剂具有优异的催化共聚能力,它能使大多数共聚体与乙烯共聚,并且能够使极性单体催化聚合,而使用传统催化剂很难实现;在环烯聚合方面,传统催化剂只能开环聚合,而用茂金属催化剂能双键加成聚合。
1、铸铁——流动性
下水道盖子作为我们日常生活环境中不起眼的一部分,很少会有人留意它们。铸铁之所以会有如此大量而广泛的用途,主要是因为其出色的流动性,以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。
铸铁实际上是由多种元素组合的混合物的名称,它们包括碳、硅和铁。其中碳的含量越高,在浇注过程中其流动特性就越好。碳在这里以石墨和碳化铁两种形式出现。
铸铁中石墨的存在使得下水道盖子具有了优良的耐磨性能。铁锈一般只出现在最表层,所以通常都会被磨光。
虽然如此,在浇注过程中也还是有专门防止生锈的措施,即在铸件表面加覆一层沥青涂层,沥青渗入铸铁表面的细孔中,从而起到防锈作用。生产砂模浇注材料的传统工艺如今被很多设计师运用到了其他更新更有趣的领域。
材料特性:优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很脆、高压缩强度、良好的机械加工性。
典型用途:铸铁已经具有几百年的应用历史,涉及建筑、桥梁、工程部件、家居、以及厨房用具等领域。
2、不锈钢——不锈的爱
不锈钢是在钢里融入铬、镍以及其他一些金属元素而制成的合金。其不生锈的特性就是来源于合金中铬的成分,铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜,这层薄膜是我们肉眼所看不见的。
我们通常所提及的不锈钢和镍的比例一般是18:10。“不锈钢”一词不仅仅是单纯指一种不锈钢,而是表示一百多种工业不锈钢,所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。
20世纪初,不锈钢被引入到产品设计领域中,设计师们围绕着它的坚韧和抗腐蚀特性开发出许多新产品,涉及到了很多以前从未涉足过的领域。这一系列设计尝试都是非常具有革命性的:比如,消毒后可再次使用的设备首次出现在医学产业中。
不锈钢分为四大主要类型:奥氏体、铁素体、铁素体-奥氏体(复合式)、马氏体。家居用品中使用的不锈钢基本上都是奥氏体。
材料特性:卫生保健、防腐蚀、可进行精细表面处理、刚性高、可通过各种加工工艺成型、较难进行冷加工。
典型用途:在常用的原色不锈钢中,奥氏体不锈钢是最合适的着色材料,可以得到令人满意的彩色外观及造型。
奥氏体不锈钢主要应用于装饰建材、家居用品、工业管道以及建筑结构中;马氏体不锈钢主要用于制作刀具和涡轮刀片;铁素体不锈钢具有防腐蚀性,主要应用在耐久使用的洗衣机以及锅炉零部件中;复合式不锈钢具有更强的防腐蚀性能,所以经常应用于侵蚀性环境。
3、锌——一生中的730磅
锌,闪着银光又略带蓝灰色,它是继铝和铜之后第三种应用最广泛的有色金属。美国矿产局的一项统计显示——一个普通人在其一生要消耗总共要消耗掉331千克的锌。锌的熔点很低,所以它也是一种非常理想的浇注材料。
锌质铸件在我们日常生活中十分常见:门把手表层表层下面的材料、水龙头、电子元件等,锌具有极高的防腐蚀性,这一特性使它具备了另外最基本的一项功能,即作为钢的表面镀层材料。
除去以上这些功能之外,锌还是与铜一起合成黄铜的合金材料。其抗腐蚀性并不仅仅应用于钢表面镀层——它也有助于增强我们人类的免疫系统。
材料特性:卫生保健、防腐蚀、优良的可铸性、出色的防腐蚀性、高强度、高硬度、原材料廉价、低熔点、抗蠕变、易与其他金属形成合金、具有保健性、常温下易碎、100摄氏度左右具有延展性。
典型用途:电子产品元件。锌是形成青铜的合金材料之一。锌也有着清洁卫生以及抗腐蚀的特性。另外,锌也被应用在屋顶材料,照片雕刻盘、移动电话天线以及照相机中的快门装置。
4、铝(AL)——现代材料
相对于已经有9000年使用历史的黄金而言,铝,这种略带蓝光的白色金属,实在只能算是金属材料中的婴儿。铝于18世纪初问世并被命名。
与其他金属元素不同,铝并不是以直接的金属元素的形式存在于自然界中,而是从含50%氧化铝(亦称矾土)的铝土矿中提炼出来的。以这种形态存在于矿物中的铝也是我们地球上出量最丰富的金属元素之一。
当铝这种金属最早出现的时候,它并没有被立刻应用到人们的生活当中。后来,针对其独特功能和特性的一批新产品逐渐问世,这种高科技材料也逐渐拥有越来越宽阔的市场。虽然铝的应用历史相对较短,但现在市面上铝产品的产量已经远远超过了其他有色金属产品的总和。
材料特性:柔韧可塑、易于制成合金、高强度-重量比、出色的防腐蚀性、易导电导热、可回收。
典型用途:交通工具骨架、飞行器零部件、厨房用具、包装以及家具。铝也经常被用以加固一些大型建筑结构,比如伦敦皮卡迪利广场上的爱神雕像,以及纽约克莱斯勒汽车大厦的顶部等,都曾用铝质加固材料。
5、镁合金——超薄美学设计
镁是极重要的有色金属,它比铝轻,能够很好地与其他金属构成高强度的合金,镁合金具有比重轻、比强度和比刚度高、导热导电性好、兼有良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能、易于加工成型、容易回收等优点。
但长期以来,由于受价格昂贵和技术方面的限制,镁及镁合金只少量应用于航空、航天及军事工业,因而被称为“贵族金属”。现今镁是继钢铁、铝之后的第三大金属工程材料,被广泛地应用于航空航天、汽车、电子、移动通讯、冶金等领域。可以预计,由于其它结构金属生产成本的增加,金属镁在未来的重要性变得更大。
镁合金比重为铝合金的68%,锌合金的27%,钢铁的23%,常用于汽车零件、3C产品外壳、建筑材料等。大多数超薄笔记本电脑和手机外壳采用镁合金做外壳。
自上世纪起,人类对金属质感、光泽仍有不可抹减的爱恋,塑料产品虽然可以形成类金属的外观,但其光泽感、硬度、温度、质感仍与金属有差距。镁合金作为一种新型的金属原料,给人一种高科技品的感受。
镁合金的耐腐蚀性是碳钢的8倍,铝合金的4倍,更是塑料的10倍以上,防腐能力是合金中最佳者。常用的镁合金具有不可燃性,尤其是使用在汽机车零部件以及建筑材料上,可以避免瞬间的燃烧。镁在地壳中的储量居第8位,大部分的镁原料自海水中提炼,所以它的资源是稳定充分的。
材料特性:轻量化的结构、刚性高且耐冲击、优良的耐腐蚀性、良好的热传导性和电磁遮蔽、良好的不可燃性、耐热性较差、易回收。
典型用途:广泛应用于航空航天、汽车、电子、移动通讯、冶金等领域。
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