化學與生活
化學與生活
人類的生活離不開衣、食、住、行。而衣、食、住、行又離不開物質。在這些物質中,有的是天然存在的,比如我們喝的水、呼吸的空氣;有的是由天然物質改造而成的,如我們吃的醬油、喝的酒,是由糧食加工和經過化學處理得到的。更多的物質不是天然生成的,而是用化學方法由人工合成的,如化肥、農藥、塑料、合成橡膠、合成纖維等。它們形形色色、無所不在,使人類社會的物質生活更加豐富多采。
放眼四顧,在廚房、餐桌、農田、廠礦,我們都會看到各種各樣的化學變化、五光十色的化學現象。可以說,生活中處處有化學。
本部分從應用的角度介紹跟人們生活密切相關的若干專題所涉及的化學知識。
一、塑料化學纖維合成橡膠膠粘劑
一)塑料
顧名思義,塑料是一類具有可塑性的高分子材料。它的主要成分是合成樹脂。合成樹脂的基本原料是乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔、苯、甲苯、二甲苯等低分子量有機化合物。它們主要來源於石油、天然氣、煤、電石等自然資源。這些物質有的能直接反應製得合成樹脂,有的要在一定工業條件下與其他物質先合成各種單體,再由單體合成樹脂。合成樹脂在常溫常壓下一般是固體顆粒或粉末,也有糊狀的液體。例如,低分子量聚乙烯是蠟狀物,高分子量聚乙烯是乳白色的固體。
塑料的組成
合成樹脂約佔塑料總質量的40~100%(有機玻璃是純聚甲基丙烯酸甲酯樹脂),因此塑料的基本性能主要取決於合成樹脂的性質。為了改善塑料製品的某些性質,便於加工成型,常要在樹脂中加一些輔助劑,主要有填料、增塑劑、穩定劑和色料。
(1)填料 根據需要,在樹脂中加入適當的填料,可以提高塑料的強度和使用溫度,還能降低成本。常用的填料有鋸木屑、石棉、碳酸鈣、亞硫酸鈣及雲母等。例如,最早人工合成的酚醛樹脂,主要缺點是性脆,加入木屑粉後機械強度有明顯提高。
(2)增塑劑 在樹脂中加入增塑劑來增強可塑性,使塑料柔軟,富有彈性,容易加工。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸酯類、癸二酸酯類、磷酸酯類等。
(3)穩定劑 穩定劑能防止塑料在加工和使用時分解變質,延長使用壽命。穩定劑要求在加工成型中不分解,能跟樹脂互溶,在使用環境和介質中穩定。常用的有金屬皂類(如硬脂酸鉛)和環氧化油等。
(4)色料 為了使塑料製品美觀、漂亮,通常要加入一些有機染料和無機顏料。加入的色料要在加工時穩定,分散性好,容易著色,跟塑料中的其他成分不發生反應。珠光劑和熒光劑常作塑料的色料。
此外,還有防腐劑、潤滑劑、發泡劑、抗靜電劑等。不是所有的塑料都要加入每一種輔助劑,而要根據塑料品種和使用要求選加輔助劑。
塑料的分類
塑料品種繁多,到目前為止,已投入工業生產的有400多種,主要品種有近百種。對這麼多的塑料通常有兩種分類方法。
按受熱表現,分為熱塑性塑料和熱固性塑料。前者加熱到一定溫度就變軟或熔化,具有可塑性,冷卻變硬、固化,這種變化能反覆發生。因此,這類塑料的舊、廢品可以生產再生塑料製品。這類塑料的樹脂呈線型或支鏈結構(見上圖)。後者在加熱初期變軟,能製成各種形狀的製品。它在再加熱後固化變硬,再加熱也不能變軟,就是沒有可塑性。這類塑料的樹脂分子在加熱時交聯而變成網狀結構(如右圖)。
根據不同的用途,塑料分通用塑料和工程塑料。前者產量大、價格低、用途廣,主要用於日常生活製品和一般的零件。後者強度高、耐磨、耐腐蝕、尺寸穩定性好,常代替木材、鋼鐵及一些有色金屬作工程結構材料,以及在化工和新技術方面有特殊要求的材料。下面是塑料的分類表。
部分通用塑料的性能和用途
聚乙烯 英文簡稱PE,1933年發明,1939年投入工業生產。它是乙烯的聚合物。它無毒,容易著色,化學穩定性好,耐寒,耐輻射,電絕緣性好。它適合做食品和藥物的包裝材料,製作食具、醫療器械,還可做電子工業的絕緣材料等。
聚丙烯 英文簡稱PP,1954年發明,1957年投入工業生產。它無毒,製品能在沸水中消毒。它有優良的剛性和延伸性,耐衝擊,能反覆彎曲,有良好的電絕緣性。它用於食品和藥物的包裝,生產醫療器械,能製成日常生活用品、電器具和各種管材。合成纖維能製作魚網和濾布。
聚苯乙烯 英文簡稱PS,1839年發明,1930年投入工業生產。它透明、無味、無毒,容易著色,堅硬,電絕緣性好,但吸水性差。它用於製作日常生活用品、玩具和裝飾品,適宜生產儀錶外殼、車輛燈罩。聚苯乙烯泡沫塑料有隔音、絕熱功能,能作劇場、冷藏庫的牆體隔層材料。
聚氯乙烯 英文簡稱PVC,1872年發明,1930年投入工業生產。它化學穩定性好,耐酸、鹼和有些化學藥品的侵蝕。它耐潮濕、耐老化、難燃。它使用時溫度不能超過
聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃) 英文簡稱PMMA,1932年發明,1936年投入工業生產。有機玻璃的透明度可達91~93%,能透過紫外線。它密度小,耐衝擊,抗碎裂能力超過普通玻璃的10倍。它是製作光學儀器的重要材料,能製作汽車、飛機的風檔、座艙,大型建築物和住房的天窗,電視機、雷達顯示器的屏幕,儀錶外殼、燈罩及各種裝飾品。它還能作假牙、齒托、假肢和人體模型。
酚醛塑料 英文簡稱PF,1872年發明,1909年投入工業生產。它有一定的機械強度,有較好的絕緣性能,並有耐熱、耐磨、耐腐蝕等特性。它主要作電絕緣材料,如電燈開關、插頭、插座、電話機外殼等。用聚醯胺、石墨、玻璃等纖維增強的耐高溫酚醛塑料有優異的耐熱蝕性能,能製作火箭、導彈等高速飛行器的防熱護層和外殼。
氨基塑料 氨基塑料的主要品種有脲醛和三聚氰胺。脲醛容易著色,耐溶劑。三聚氰胺有銀光感,色澤光亮、艷麗。它耐熱、耐水、耐磨,主要用於生產各種餐具、日用品,還是製作膠合板、纖維板、裝飾板的材料。
聚氨酯塑料 英文簡稱PU,1947年發明,1953年投入工業生產。它有韌性,耐磨又耐衝擊。它常製成軟泡沫塑料,這種塑料保暖、透氣、彈性好,是絕熱、隔音、防震的好材料,主要用作服裝襯裡、床墊、椅墊等。
ABS塑料 1947年投入工業生產。該塑料堅韌、質硬,耐磨、耐衝擊、耐化學腐蝕,電絕緣性好,容易電鍍。它在機械工業上作齒輪、軸承、電機、儀錶外殼以及家用電器(冰箱、洗衣機等)的外殼,還可以作紡織用的紗管、飛機上的裝飾板、窗框和隔音板。
聚碳酸酯 英文簡稱PC。1953年發明,1958年工業化生產。聚碳酸酯的透光率近90%,有「透明金屬」之稱。它韌性好、抗衝擊、吸水率低、耐高溫和低溫,還能電鍍。能代替某些特種合金、玻璃等作計算機、電視機、收音機等的零件,代替銅、鋁、鋅製作齒輪、槓桿、曲軸等,還可作汽車、探照燈的燈罩和激光唱片的基料。
聚甲醛 英文簡稱P
聚苯醚 英文簡稱PP0,1964年發明,1965年投入工業生產。它吸水性小,耐酸、鹼、化學試劑的腐蝕,電絕緣性能好,使用溫度範圍在-40℃~
聚碸 英文簡稱PSE,1965年投入工業生產。它無毒、韌性好、電性能優良,在使用溫度範圍(-60℃~
聚醯胺 英文簡稱PA,1935年發明,1939年投入工業生產。它有良好的機械強度,彈性模量比金屬低,還有自潤滑性能,導熱係數只有金屬的1/100。它用於製作各種外形複雜或帶金屬嵌件的用品,是製作軸承、齒輪、螺釘、螺帽和各種襯墊的材料。
常用塑料的鑒別
隨著塑料工業的發展,塑料品種越來越多,應用範圍更廣,跟人們的關係越來越密切。因此,我們應該知道一些常見塑料的鑒別知識,以便合理地選購、使用、保管和修補塑料製品。現介紹簡單易行的外觀鑒別法和燃燒鑒別法。
(1)外觀鑒別法外觀鑒別法根據各種塑料製品的特徵,由看、摸、聽、聞、掂等方法來鑒別塑料。這種方法簡單、方便,但只能作出初步判斷。下面介紹幾種常見塑料製品的識別特徵。
聚乙烯塑料在不加著色劑時是乳白色半透明體,手摸有蠟狀滑膩感覺,質輕柔軟。它有韌性、易彎曲,能浮在水面上。聚乙烯薄膜用手抖動,聲音發脆。
聚丙烯塑料不加著色劑時是乳白色半透明體,比聚乙烯更透明一些。它手感潤滑,但沒有聚乙烯那種滑膩感。它比同體積的聚乙烯輕,能浮在水面上。
聚苯乙烯是無色透明體,表面硬而有光澤。它容易著色,色澤晶亮。聚苯乙烯的製品落地或敲打時發出類似金屬的清脆聲音。它看上去像玻璃,容易摔碎。在
聚氯乙烯的硬製品表面堅硬平滑,敲擊時沒有聚苯乙烯那樣的清脆聲,而是悶音。軟製品表面光滑柔軟,有彈性,放在水裡會下沉。它在
有機玻璃外觀像水晶,有光澤,質輕。摩擦時略帶果香味。它的著色製品色澤鮮艷,表面光滑。它的表面硬度低,容易劃痕,劃痕用軟布加牙膏摩擦可以消除。把它放入水裡會下沉。
酚醛塑料(電木)多為不透明的棕、灰、黑色固體。它的表面堅硬、質脆易碎,敲擊時發出類似木板的聲音。它在熱水中不變軟。
脲醛塑料(電玉)的表面光亮、色澤鮮艷,比酚醛塑料更硬,在熱水中不變軟。
賽璐珞的本色製品是半透明體,柔軟而有彈性,摩擦時產生樟腦氣味。它的耐熱性差,在沸水裡軟化。它極易燃燒。
(2)燃燒鑒別法不同的塑料,燃燒的難易程度、火焰的顏色、燃燒狀態和產生的氣味等都不相同。根據以上燃燒特徵可以鑒別各種塑料。把一小塊塑料放在鐵板上加熱,如果塑料先變軟後熔融,最後燒焦,這就是熱塑性塑料。如果加熱不經過變軟而變脆,最後燒焦,就是熱固性塑料。然後做燃燒試驗。把要鑒別的一小塊塑料用火柴或酒精燈點燃,仔細觀察塑料燃燒時發生的各種現象,對照下表中各項內容作出判斷。
塑料工業的發展
近些年來,世界各國塑料工業的發展有起有伏,但工程塑料的產量一直穩步增長,應用範圍越來越廣。目前世界各國都相當重視工程塑料的研究開發和生產,它預示塑料工業今後發展的趨勢。
目前工程塑料品種不少,今後還會研製一些新品種,但發展的重點是對現有品種的改性和擴大應用範圍。而改性研究開發的重心已從原有的均聚物轉向開發有特殊性能的共聚物。例如,ABS塑料是由苯乙烯、丙烯腈和丁二烯三種單體共聚而成的。ABS的開發,是基於丙烯腈有優良的耐化學腐蝕性能和表面硬度,丁二烯有無比的韌性,而苯乙烯有良好的加工性能和染色性能。三者共聚就得到有優良綜合性能的ABS。又如,製造醫療器械的聚碳酸酯常因輻照和消毒,容易發黃和變脆。為了克服這一缺點,人們開發出聚碳-嵌段共聚物。它能耐γ-射線的輻射,在較低溫度下,有較高的彈性和衝擊強度,並有優良的韌性和卓越的耐燃燒性能。
功能塑料是一類具有特殊性能和特殊用途的塑料,它跟醫療衛生、火箭、導彈、宇航技術和原子能工業的發展密切相關,因此受到各國的重視。目前,全世界正在研製的功能塑料主要有以下三類。
(1)導電塑料 塑料通常對電有絕緣性,因此它在電氣工業中廣泛用作電絕緣材料。然而,在有些工業中,特別是計算機行業,需要大量質輕、容易加工而能導電的塑料,用來保護與屏蔽電磁波的輻射、降低電絕緣體的使用量。
從已問世的導電塑料來看,通常分結構型和複合型兩大類。結構型指高分子由離子或電子導電。這類高分子製備和提純困難,有實用價值的比較少,多屬於半導體材料和光導材料。
目前開發較多的是複合型導電高分子材料,它是以聚合物為基體,跟各種導電物質(如金屬、炭黑、石墨、纖維等)複合而製得。例如,在聚丙烯中加入導電性填料(如炭黑)、抗氧劑、潤滑劑,經混煉成型,再加工就能製得導電聚丙烯塑料。義大利一家公司生產一種導電塑料,它是在不同的聚合基體(如ABS、PC、PPE或PA)中加入防鏽的鋼纖維,製得導電塑料。這種塑料用於不同領域中,如電子行業中製成電器的罩殼,在汽車行業、通訊行業中製成電器控制器。
(2)耐高溫塑料 耐高溫熱塑性塑料,在應用方面,一直佔有其他塑料無法比擬的特殊地位。目前常用耐高溫熱塑性塑料代替鋼材製作食品加工焙烘模具。這種塑料焙烘模具完全符合食品規範指標,而且不需要任何抗粘塗層,加熱溫度可達
(3)阻燃塑料 這是具有自熄性和不燃性的塑料。一般的塑料容易起火燃燒。為了克服塑料易燃的弱點,阻燃塑料就應運而生。
阻燃塑料較難引燃,引燃後火焰傳播比較慢,或者火焰移走後能自行停止燃燒。使塑料阻燃的辦法是加入阻燃劑。阻燃劑分反應型和添加型兩類。反應型通常是把含鹵素、磷的多元醇、多元酸和含鹵素的聚異氰酸脂通過縮聚反應接到塑料基體的高分子鏈上,製成阻燃塑料。市場上廣為銷售的鹵素取暖器,裡面用的就是含鹵素阻燃劑的阻燃塑料。添加型就是在塑料加工時把諸如水合氧化鋁、三氧化二銻、磷酸酯、有機鹵化物等阻燃劑摻混到塑料中而製得。目前市場上的阻燃塑料中,後者的比重佔80%。
隨著對高分子化學的深入研究,許多具有特殊功能的高分子新材料將陸續問世,它在科研、生產和人們的生活中會顯示越來越重要的作用。
二)化學纖維
化學纖維的分類
化學纖維是用天然的或人工合成的高分子物質經化學、機械加工而製得的纖維。
化學纖維可按原料來源、加工方法、纖維性能等分類,但一般都按原料來源(化學組成)分類。
根據原料來源的不同,各類化學纖維的關係見下表。
由上表可見,人造維和合成纖維是化學纖維的兩個主要分支。人造纖維是利用天然高分子化合物,如纖維素或蛋白質為原料,經過一系列化學處理和機械加工而製得的纖維。合成纖維是以石油、煤、石灰石、天然氣、食鹽、空氣、水以及某些農副產品等不含天然纖維的物質作原料,經化學合成和加工製得的纖維。合成纖維比天然纖維有一些優異的性能,它的生產又擺脫自然條件的限制,因而合成纖維有廣闊的發展前途。
化學纖維的命名
根據我國有關部門規定,人造纖維的短纖維一律叫「纖」(如粘纖、富纖),合成纖維的短纖維一律叫「綸」(如錦綸、滌綸)。如果是長纖維,就在名稱末尾加「絲」或「長絲」(如粘膠絲、滌綸絲、腈綸長絲)。關於混紡或交織的織品,就按照組分的多少順序來命名,組分多的排在前,組分少的排在後。如果組分相同,就按天然纖維、合成纖維、人造纖維的順序排列。例如,65%的棉花、35%的滌綸混紡府稠叫棉滌府稠,65%的滌綸、35%的棉花混紡府稠叫滌棉府綢,1/3粘絲、1/3羊毛、1/3滌綸混紡華達呢叫毛滌粘華達呢。根據上述原則,化學纖維的命名匯總於下表。
常見化學纖維的性能和用途
不同的化學纖維,因化學組成不同,性能各異,所以在應用上也是揚長避短,充分發揮其優勢。下面簡單介紹幾種常見化學纖維的性能和用途。
(1)粘膠纖維 它是人造纖維,在1891年發明,1905年投入工業生產。它吸濕性好,容易染色,干態時的強度接近棉纖維。它的缺點是濕態時強度較低,容易變形。它廣泛用作棉、毛、絲綢廠的原料,常跟棉纖維、滌綸、錦綸等混紡。工業上用它作製造輪胎的帘子布。
(2)滌綸 它是最常見的合成纖維,在1941年發明,1953年投入工業生產。它的最大特點是彈性好,抗皺、保型,強度高,耐磨性比棉高1倍、比羊毛高3倍。熱穩定性好,電絕緣性優良,不發霉,不怕蟲蛀。缺點是吸濕性、染色性較差。它主要用於生產各種混紡或交織品,大量用作衣料。目前通過紡織加工,生產各種仿絲、仿毛、仿棉、仿麻織品。這類混紡織品的效果越來越近似於天然纖維織品,在工業上作絕緣材料,傳送帶、輪胎的帘子線等,在醫療上用於製造血管、角膜支架、心瓣膜、心血管等。最近,用針織滌綸和硅橡膠試製成人造頭顱骨。
(3)錦綸 它在1935年發明,1939年投入工業生產。它的耐磨性比棉纖維高10倍,比羊毛高20倍。它強度高,彈性好,耐腐蝕,不霉、不蛀。缺點是耐光、耐熱性較差。它主要用於生產長絲,是各種針織品和絲綢品的原料。短纖維主要跟羊毛或其他纖維混紡,增強織物的牢度。它在工業上製作漁網、降落傘,也是生產日用品牙刷、衣刷、繩索的材料。
(4)腈綸 它在1942年發明,1950年投入工業生產。腈綸質輕而柔軟,彈性特別好,蓬鬆而保暖,性能勝過羊毛,還耐熱、耐曬、耐酸腐蝕,不霉、不蛀。缺點是耐磨性差,吸濕、染色性能不夠好。它主要用於生產短纖維,用以代替羊毛純紡,或跟羊毛和其他化纖毛型產品混紡,如腈綸膨體紗、混紡毛線及各種混紡衣料。腈綸長絲能織成綢緞,還是生產工業用石墨纖維和碳纖維的原料。
(5)維綸 它在1939年發明,1950年投入工業生產。它的最大優點是吸濕性好,在標準條件下的吸濕率是4.5%~5%。它結實耐磨,比棉纖維高5倍多,還耐酸、耐腐蝕,不蛀。缺點是耐光、耐熱性較差,不容易染色,織物不夠挺括。它的短纖維主要跟棉纖維混紡,少量跟粘膠纖維混紡,製成隱條、隱格。工業上做帆布、過濾布、輸送帶、包裝材料和勞動保護品,更宜做漁網、艦船繩纜等。
(6)丙綸 它在1954年研製成功,1957年投入工業化生產。丙綸強度高,耐磨性能僅次於錦綸,彈性好。它密度小,能浮在水面上,吸水率低,還耐酸、鹼腐蝕,不霉不蛀。最大的缺點是難染色,容易老化。這一缺點限制它應用在服飾上。它主要用於生產不經傳統的機織、針織或編織等加工製成的無經、無緯之別的紡織品,廣泛用於建築、水利、裝潢、醫療和服裝等各個行業。丙綸經改性後能製成抗老化、著色和吸水性好的特色纖維。
(7)氯綸 氯綸於1941年研製成功,1950年投入工業生產。它的主要特點是難燃,離火後自熄,能耐酸、鹼、氧化劑和還原劑,穩定性極好,而且保暖性能好,耐曬、耐磨。利用氯綸的耐燃性,常作車廂中的座墊材料、沙發套、地毯、防火簾、消防隊員和護林隊員穿的工作服,氯綸在工業上作防腐蝕濾布和倉庫用的復蓋材料等。短纖維織品做內衣,對風濕性關節炎有一定的輔助療效。
合成纖維的新品種
隨著合成高分子聚合物的改性和加工技術的發展,化學纖維新品種日新月異,這對改善工業結構材料,豐富人們的衣著起很大的作用。下面簡要介紹供紡織用的主要化纖新品種。
(1)異形纖維 異形纖維是相對於圓形纖維而言的。它是用有特殊幾何形狀的噴絲板孔擠壓出來的,使截面呈一定幾何形狀的纖維。目前生產的異形纖維主要有三角形、丫形、五角形、三葉形、四葉形、五葉形、扇形、中空形等。異形纖維跟一般的纖維相比,有如下特點。第一是光學效應好,特別是三角形纖維,具有小稜鏡般的分光作用,能使自然光分光後再度組合,給人以特殊的感覺。第二是表面積大,能增強復蓋能力,減小織物的透明度。還能改善圓環纖維易起球的不足。第三是因截面呈特殊形狀,能增強纖維間的抱合力,改善纖維的蓬鬆性和透氣性。第四是抗抽絲性能優於圓形纖維。它大量用於機織、編織及地毯工業中。我國利用異形纖維主要生產紡織品和針織品,如生產仿細夏布、波紋綢、仿薄絲、仿絹和毛料花呢等。
(2)中空纖維 中空纖維的內部有孔穴結構。兼有異形截面和孔穴結構的纖維,叫做異形中空纖維。中空和異形中空纖維的最大特點是保暖性大大優於同類的一般纖維。中空纖維有光的反射效應,使織物有毛料的膘光感。圓形中空纖維跟毛纖維混紡,能製成高級毛料織物。星形中空短纖維跟各種纖維混紡,織成仿中厚花呢料,它質地輕柔,手感豐滿。異形中空纖維廣泛用於制地毯和毛毯,這些製品富有彈性和蓬鬆性,不易起球。據報道,鈕扣狀截面異形錦綸纖維用於生產地毯,有可能取得「霸主」地位。
(3)複合纖維 由兩種或兩種以上的成纖聚合物熔體或濃溶液,利用組分、配比、粘度等的差異,分別輸入同一紡絲組件,並在組件的適當部位匯合,在同一噴絲孔噴出,就形成複合纖維。可以製成並列、包芯、海島、天星型等不同品種的複合纖維。複合纖維含有性能不同的兩種或兩種以上的化學組分,在一定程度上能優劣互補、填平缺陷。例如,用錦綸和蛋白質人造纖維紡成的並列複合纖維,它的織物彈性好,手感能跟羊毛相比;它的永久捲曲性、尺寸穩定性、蓬鬆柔軟性等方面超過羊毛。又如,用滌綸長絲作內芯、棉纖維作外層製得的複合纖維,具有棉纖維的良好吸濕性,能克服滌綸纖維織物穿著悶熱、不吸汗的缺點,又有滌綸的牢度,因此叫「舒適的確良」。用這種複合纖維織成的布,如果在花紋處用酸爛掉外包的棉纖維,露出滌綸芯絲就構成透明的花紋,這就是「爛花的確良」。
(4)超細纖維 一般化學纖維的纖度(即粗細)多在1.11~15旦之間,直徑大約10~50微米。超細纖維的纖度通常在0.1~0.5旦之間,直徑一般小於5微米。有些特殊用途的超細纖維甚至細到0.001旦。用超細纖維織成的織物格外精細,特別柔軟光滑,還有獨特的光澤和顏色。因此,有用超細纖維製成的人造革、優質針織品和機織品。用超細纖維製作的仿麂皮,有茸毛緻密、不易脫落、手感柔軟的優點,質量常超過真麂皮。工業上可用它製作高效能過濾布,用在除塵設備中,使除塵效率提高到99%以上。超細纖維還可以製成有特種用途的合成紙,既用於過濾,又可在光學上作玻璃鏡頭的揩試紙。
(5)變形絲 利用合成纖維受熱塑化變形的特點,在機械和熱的作用下,使伸直的纖維變成捲曲的纖維,叫做變形絲(也叫變形纖維)。變形絲分為兩類。一類是以蓬鬆性為主的,外觀體積蓬鬆。以腈綸為主要原料的變形絲,叫做膨體紗,用於生產絨線和針織內外衣。另一類是以彈性為主的,叫做彈力絲。彈力絲分高彈和低彈兩種。高彈絲以錦綸為主,多用於生產彈力衫褲、彈力襪等。低彈絲以滌綸為主,主要用於生產外衣和室內裝飾布。丙綸低彈絲常用於製作地毯。
(6)空氣變形絲 利用壓縮空氣,使化學纖維的長絲髮生噴氣變形,絲束外圈局部起小卷,再使它部分斷裂,形成若干端頭露在外面,看上去十分接近用短纖維、按常規方法紡織,就得到空氣變形絲。
空氣變形絲在生產時省略切短化纖長絲,再紡成長紗的生產過程。由它織成的織物,外觀和手感接近用短纖維織成的織物,還有吸濕性。它可以用來生產仿絹絲、仿棉或仿毛形織物,分別用作衣料、傢具布、氈毯或汽車用布。估計到本世紀末,空氣變形絲將會有相當的發展。
(7)網路絲 根據需要,有時為了增加化纖織物的耐屈曲強度和改善織物的手感,常用15~100根很細的單絲合併成復絲使用。在復絲或噴絲時用壓縮空氣吹松絲條,並使它們相互旋轉、扭合、形成許多網路點,這就是網路絲。網路絲因有網路結點,用它織成的織物厚實,表面有仿毛感。網路絲強度較高,織造時能省去加粘、上漿操作,所以網路絲又叫「免漿絲」。它是國外70年代生產的化纖新品種。
(8)高吸濕纖維 一般合成纖維的吸濕性比較差,用它做衣服,夏天穿著有潮濕悶熱的感覺。為了克服這一缺點,人們研製出有良好吸濕性的合成纖維。吸濕纖維是由普通纖維高聚物經過化學改性或物理改性製得的。化學改性方法就是在普通纖維分子長鏈中接上羥基、磺酸基等親水性基團或接上吸水性鹽類,使纖維有吸濕性。物理改性的主要途徑是使纖維具有無數直徑小於3微米的多孔性中空結構,利用毛細管作用增強吸濕性,起輸濕作用。也可以使纖維表面粗糙化、異型化或超細化來增強纖維的吸濕性。高吸濕纖維主要用來製作運動服和貼身內衣。
(9)高收縮纖維 高收縮纖維是受熱後收縮率特別高的纖維。例如,普通滌綸受熱後的收縮率只有10%,而高收縮滌綸受熱後的收縮率高達50%。國產的人造麂皮所用滌綸的收縮率也能高到40%。它的織物經加熱處理後,由於纖維收縮,織物顯得特别致密豐滿。如果織物的局部使用高收縮纖維,受熱收縮後會出現類似泡泡紗或提花等立體感很強的花紋。用高收縮纖維製作化纖平絨、燈芯絨的起絨底布。底布受熱收縮時能使絨毛更加緻密。試驗用純滌綸高收縮纖維和常規純滌綸纖維混紡或交織,織物經加熱定型後,可以得到各種式樣的波紋純滌綸織物。細支滌綸高收縮長絲,可以用來製作仿麂皮和花色絲綢。
(10)有色纖維 有些合成纖維染色十分困難,為了解決某些纖維不易染色的困難,人們成功地在噴絲以前的原液里加入各種著色劑,使極細的色粒均勻分散在原液里,用這種有色的原液能噴紡出各種顏色的纖維。這種方法著色效果好。在生產高聚物中,在聚合時添加著色劑或給聚體塗復著色劑,同樣能達到著色的目的。我國已生產有色纖維。
(11)高強度模量纖維 強度大於8.8CN/dkex①,模量大於176CN/dkex的合成纖維,叫做高強度模量纖維。例如,美國研製成功的凱夫拉爾(我國叫芳綸——1414)纖維,強度是同質量鋼絲的5倍。它密度小,只有鋼絲的1/6,還能透過微波。它可以做航空器材的增強材料。以粘膠纖維、腈綸、瀝青纖維為原料,經高溫炭化、石墨化,得到的高強度、高模量炭纖維,在原子能、冶金、化工方面有廣泛的應用。
(12)模擬纖維 模擬纖維是指合成纖維通過改性和紡織加工,使它的結構和使用性能接近天然纖維,這種纖維叫做模擬纖維。它包括仿棉、仿絲、仿毛和仿麻纖維。下面以滌綸為例介紹模擬纖維的一般常識。
模擬絲滌綸織物既保持滌綸的優點,又改善它的不足之處,使它的產品具有真絲的特色。市售的各種滌綸喬其紗、雙縐、絹紡、錦緞等就是模擬絲滌綸織物。它們手感柔軟、穿著舒適,比天然真絲織物輕、軟、挺、耐洗和耐穿。
仿毛型滌綸織物,一般是通過選用纖維的適當纖度、捲曲度、纖維截面的形狀及混紡比例來達到其織物的剛柔性、蓬鬆性。
天然麻是截面呈五角形或六角形的中空異形纖維。早期的仿麻型滌綸產品主要有豆形和啞鈴形截面兩種。近年來國際市場上具有麻型手感的滌綸產品很多,不僅形態逼真,而且色澤鮮艷,穿著舒服。
部分特種合成纖維
特種合成纖維是指有特殊性能和在特殊領域應用的纖維。下面分別介紹幾種特種合成纖維的性能和用途。
(1)阻燃纖維 根據纖維燃燒性能的不同,可分為不燃纖維(如石棉、玻璃纖維)、耐熱纖維(聚四氟乙烯、酚醛纖維)、阻燃纖維(偏氯綸、氯綸)和可燃纖維(如滌綸、錦綸、腈綸、丙綸)。在中、小型火源點燃下產生小火焰燃燒,當撤走火焰時,火焰能較快地自行熄滅,這一類纖維,叫做阻燃纖維。為了防止易燃物質燃燒,大約在200年前,法國化學家蓋·呂薩克研究過阻燃織物。隨著城市現代化建設的發展,研究阻燃纖維對防止火災有十分重要的意義。因此,近20年來,開發阻燃合成纖維受到各國的普遍重視。
生產阻燃纖維比較多的是用阻燃劑對纖維進行阻燃整理,使纖維有阻燃性能。阻燃劑大多數是鹵素、磷及其化合物為主要成分的化學藥品。例如,偏氯綸(聚偏二氯乙烯)是改性後的氯乙烯-偏二氯乙烯的共聚物。其中含氯乙烯30~10%,偏氯乙烯70~90%。偏氯綸聚合物在仿絲時,加入少量液態鹵化苯等軟化劑和熱穩定劑,用熔紡法紡入空氣中,然後進入冷水(
(2)耐腐蝕纖維 這是一類耐化學試劑腐蝕的纖維。聚四氟乙烯(簡稱氟綸)是耐腐蝕纖維的傑出代表。它在濃硝酸、濃硫酸、王水和濃鹼中絲毫不受損,在各種有機溶劑中幾乎不膨潤。此外,氟綸的耐熱穩定性較好,在
(3)耐輻射纖維 耐各種射線輻照的纖維,如聚醯亞胺纖維是60年代才開發的功能纖維,它的突出性能是耐輻射。用高能量的γ射線照射8000次,它仍能保持原有的機械性能和電氣性能。聚醯亞胺纖維主要用於宇航、電氣絕緣以及原子能等工業上,如製作宇宙飛船、人造衛星和核動力站所需的各種織物、層壓製品、塗層織物和耐輻射降落傘等。
(4)高強度、高模量碳纖維 碳纖維是有機纖維在
目前碳纖維的應用已深入到人類活動的各個領域,特別是宇航工業、飛機製造業、汽車工業和運動器械等方面的應用令人矚目。例如,哥倫比亞號太空梭的兩隻控制火箭噴口都使用碳纖維複合材料。用碳複合材料製成的飛機比鋁製飛機減重15%~30%,成本下降20%。汽車上有20%~60%的部件可用碳纖維增強塑料製造。碳纖維增強塑料可用於製造運動器械,如網球拍、高爾夫球棒、賽艇、賽車等。
(5)離子交換纖維 離子交換纖維跟電解質溶液接觸時,纖維上的離子能跟溶液里的離子作有選擇性的交換。它分陽離子交換纖維、陰離子交換纖維和兩性離子交換纖維。此外,離子交換纖維還有一定的強度、耐化學腐蝕等性能。它多用於鋼鐵、化工、輕工業生產過程中對廢酸、廢鹼、廢液和廢氣的回收、凈化處理。它廣泛用于海水淡化、工業用軟水的製備、無離子純水的生產以及製鹽工業。
化學纖維的鑒別方法
鑒別化學纖維的方法很多,歸納起來可分成兩類。一類是感觀鑒別法,就是通過人的感覺器官(不需要任何藥品和儀器)憑經驗來鑒別。這種方法簡單易行,但準確度不高,只能作出大體上的判斷(或和其他方法組合使用),可供廣大讀者在選用衣料或需要識別織物的組成時參考。另一類方法是利用纖維的各種不同物理、化學性質,通過試驗來鑒別。這類鑒別的常用方法有燃燒鑒別法、溶劑溶解鑒別法、試劑顯色鑒別法、顯微鏡鑒別法等。這類鑒別法比感官鑒別法準確、可靠。混紡織品,一般需要幾種方法配合使用,進行綜合分析,才能得到確切的結論。下面介紹簡易的感官鑒別法和燃燒鑒別法。
(1)感官鑒別法主要是用眼看織物的顏色和光澤,用手摸織物所得到的感覺,緊攥織物放鬆後看形成的摺痕恢復的難易情況,然後綜合分析這些感官現象,作出初步判斷。
①化纖棉織品目前化學纖維棉織品的主要品種有滌棉布、富纖棉布、粘棉布和維棉布等幾種,它們的主要感官特徵見下表。
②化纖毛織品化纖毛織品跟純毛織品比較,一般有下表所列特徵。
③化纖絲綢織品較常見的化纖絲綢品主要有人造絲、錦綸長絲和滌絲長絲幾種。除人造絲外,其餘的單一織品不多,大多是和蠶絲交織的混紡品。下表介紹它們跟真絲織品的特徵比較。
(2)燃燒鑒別法燃燒鑒別法根據纖維燃燒的難易、火焰的顏色、散發出的氣味以及留下灰燼的狀態、顏色特徵等,大體判斷纖維的種類。先在織物上抽出幾根經紗和緯紗,分別用火柴點燃,仔細觀察纖維在燃燒時發生的各種變化,再根據下表(682頁)判斷。下表介紹幾種主要纖維燃燒時的特徵。
化學纖維的洗滌
洗滌化學纖維要科學合理,否則易引起纖維變形、變質、老化以至破損。本書只從化學角度說明洗滌化學纖維織物時應注意的問題。
(1)洗滌劑的選擇商店出售的肥皂和合成洗衣粉有普通的和中性的兩種。普通肥皂和洗衣粉鹼性較強,去污效果比較好。洗滌化學纖維織物,上述兩類洗滌劑一般都可以使用。有些品種,如粘膠纖維、腈綸纖維、合成纖維和羊毛的混紡織品等,它們耐鹼性較差,不宜用鹼性較強的洗滌劑來洗,最好選用鹼性較弱或中性洗衣粉洗。
洗滌劑選好後,一般都應嚴格按照使用說明書上的用量和用法去做。洗液濃度大致可以這樣掌握:在普通洗臉盆里放大半盆清水(約
洗液的溫度要根據化學纖維品種的不同而恰當掌握。合成纖維都是熱塑性的,在高溫下容易收縮、起皺或軟化,不易恢復原狀。因此,洗液的溫度應比天然纖維低,不能用開水泡。常用化學纖維織品的洗滌條件見下表。
合成纖維織物,除腈綸外,一般都怕日光照射。它們受日光中的紫外線照射後容易變色,還會使纖維變脆,降低牢度。所以合成纖維織物一般要放在通風的地方陰乾。
(2)特殊污跡的去除方法在洗滌化學纖維織物時,常會碰到用一般的洗滌劑難以清洗的污跡,這時要配合使用乳化、還原、氧化和溶解等化學方法才能清除(參看684頁表)。
化學纖維織物的熨燙
衣服洗滌後,一般要熨燙。化學纖維紡織品通常耐熱性能比較差,特別是合成纖維在高溫下熨燙容易使顏色變黃、收縮、變形,甚至粘結髮硬。所以熨燙溫度一定要嚴格控制在纖維的軟化溫度以下。化學纖維混紡織品的熨燙溫度,應該以耐熱性最差的一種
纖維為標準。例如,腈綸和滌綸的混紡織品,腈綸耐熱性比滌綸差,所以這種混紡織品的熨燙溫度不能高於腈綸所能承受的溫度。
主要化學纖維織品的熨燙溫度見下表。
怎樣掌握熨燙的溫度呢?如果使用的是恆溫熨斗,只要把熨斗的溫度調節到所需要控制的溫度範圍內就可以。一般使用的是普通熨斗,溫度不容易控制,這裡介紹一種簡易辨別普通熨斗溫度高低的辦法:把水滴在熨斗的底面上,觀察水滴的變化情況和聽它發出的聲音,即可粗略辨別熨斗溫度的高低,具體情況見下表。
化學纖維一般以半干熨燙為最好,乾的可噴適量水。個別纖維品種因在水中軟化點較低,熨燙時不能噴水,只能於燙,維綸就屬於這種。
合成化學纖維從問世到發展至今,只不過經歷了30~40年的歷史。但它發展之快令人震驚,目前全世界大約以每年增加15%的速度向前發展。預計到本世紀末,化學纖維和天然纖維的比約為3∶1,人類的衣著原料將進入化學纖維的時代。
(四)膠粘劑
膠粘劑的應用
凡具有良好的粘接性能,可以把兩個相同或不同的固體材料牢固地連接在一起的物質,叫做膠粘劑或粘合劑,統稱為膠(水)。它包括合成樹脂、合成橡膠和無機物中有粘接性能的物質。人們熟知的水泥、石膏等建築材料就屬於無機膠粘劑。膠水和漿糊是普通的膠粘劑。
在科學技術飛速發展的今天,合成膠粘劑在整個膠粘劑中佔有主導地位,成為國民經濟各部門和日常生活中不可缺少的重要材料。主要表現在:
(1)應用範圍越來越廣 膠粘劑在工業上的應用始於木材加工業,如生產膠合板。隨著科學的發展,膠粘劑的品種越來越多,性能不斷改善,它不僅可以粘接木材、玻璃、陶瓷、塑料、橡膠、纖維等非金屬材料,還可以粘接金屬材料。應用行業從木材加工擴大到機械、建築、造船、飛機製造、儀器儀錶、家用電器、製鞋、服裝、醫療,直到高新技術的各個領域。
(2)膠粘劑是新材料的重要組成部分 膠粘劑在粘接其他材料時不僅起粘接作用,還能形成新的材料。例如,食品軟包裝袋是由鋁箔和塑料薄膜用膠粘劑複合而製成的;將碎木片粘接壓製成的刨花板和用玻璃纖維與膠粘劑製成的玻璃鋼增強塑料,都是常用的結構材料。
(3)膠粘劑推動高新技術的發展 人造衛星上數以千計的太陽能電池都是用膠粘劑固定的。美國載人宇宙飛船阿波羅的指揮艙、登月艙用的鈦鋁合金蜂窩結構是用耐高溫膠粘劑粘接的。
(4)膠粘劑(膠水)已成為家喻戶曉的日常用品 膠粘劑在家庭中的使用已日趨普遍,從房間的裝飾布置、傢具的製作到服裝製作用的熱熔襯布都離不開它。在一些發達國家及我國的大中城市裡已有小包裝商品銷售和設有專門的商店出售,它已成為日常用品之一。
膠粘劑的功能
(1)結構件的粘接 結構件粘接是指那些能夠承受較長時間的負荷和較大應力物體的粘接,比如建築物、車輛、艦船、飛機、宇宙飛行器等結構件的粘接。適用於粘接結構件的膠粘劑叫結構膠粘劑。結構膠粘劑一般有較高的強度,能承受較大的應力。根據不同的用途,還應具有各種不同的特殊性能。例如製造飛機用的膠粘劑有酚醛-丁腈、環氧-丁腈和改性環氧等類型。使用膠粘劑可以減輕飛機的結構質量,增加航速;同時使粘接件表面光滑平整,有利於航行;還具有密封、防腐蝕等性能。
(2)耐高溫粘接和超低溫粘接 一般膠粘劑能耐
耐超低溫膠粘劑應用最廣的是聚氨酯,它能在
(3)水下粘接 水下粘接在水壩或橋樑的修建、造船工業和國防工業中起很大的作用,它可以把陸地上的預製件在水中和水下的部件連接起來,從而大大簡化施工工藝,加快施工進度。水下膠粘劑大多是雙組分環氧樹脂。
(4)瞬間粘接 瞬間膠粘劑使用時不需要加熱、加壓、具有固化快、粘接強度大的特點。一個
(5)油麵粘接 金屬板材表面常塗有防鏽油,一般在粘接前要除去表面的油,工藝比較複雜。油麵用膠不需要先在表面除油,簡化了工藝,並有良好的粘接強度。油麵膠粘劑有第二代丙烯酸酯、改性聚氨酯及改性環氧樹脂。
(6)液態密封堵漏 有些膠粘劑在常溫下是流動性的液體,塗在各種連接或需要密封的部位,形成有彈性的膠層,能代替通常的墊片,起密封作用。液態密封膠有橡膠型、樹脂型和混合型等。
(7)醫用粘接 醫用膠粘劑已成為醫療方面不可缺少的新材料。例如,α-氰基丙烯酸酯、亞甲基丙二酸酯和改性丙烯酸酯等膠粘劑對人體腎臟的粘合、血管的接合,傷口、食道或膽道的吻合、牙科的粘接和修復、骨胳連接等方面能發揮很好的作用。
(8)壓敏粘接 壓敏膠俗稱不幹膠,通常製成膠粘帶或片狀物。將它粘貼後,稍加一些壓力就能起到粘結作用。這種產品用於商品標鑒和機器銘牌的粘貼、紙箱的封緘、線束的捆紮和高光潔金屬板表面的保護等。壓敏膠有橡膠型和丙烯酸酯型。帶或片的基材有紙、塑粘薄膜、織物(布)和鋁箔等,如牛皮紙膠粘帶、B0PP(雙向拉伸聚丙烯)封箱帶、辦公用透明膠粘帶以及塗有不幹膠的各種標籤。
(9)熱熔粘接 熱熔膠粘劑是一種固體,它要在加熱熔化成流體後才能膠粘,粘合冷卻後恢復成固體,形成牢固的粘接件。熱熔膠粘劑由熱塑性聚合物配以增粘劑等配製而成。主要的品種有乙烯-醋酸乙烯酯型,其他品種有聚乙烯型、聚酯型、聚酞胺(尼龍)型、聚氨酯型等。它用於書籍無線裝訂、紙袋封口、紙箱製造、木製品封邊、非織布(原稱無紡布)的製作,熱熔襯墊、製鞋、聚乙烯及聚丙烯塑料粘接、製作道路標誌線等。
此外,還有用於電子器件引線的導電粘接,有以銀粉為導體的導電膠。用於光學玻璃粘接的高透明度的光學玻璃膠和對光敏感的光敏固化膠和電子束固化膠等。
膠粘劑的組成
人們最早使用的膠粘劑大多是有粘性的天然物質,如動物性的魚膠和骨膠,植物性的澱粉和糊精。這些膠粘劑組分簡單,性能往往不能滿足實際需要。40年代以來,人們大量採用以合成樹脂、橡膠為膠粘劑的基本組分,一般用它做粘料。膠粘劑的性能主要由它來決定。
為了滿足不同的應用要求,除了主要組分外,往往還要加一些輔料。輔料有用來溶解粘料、調節粘度的有機溶劑或水,使主要成分硬化的固化劑(或硫化劑),改善主要成分柔軟性、堅韌性的增塑劑和增韌劑,改進粘度、提高膠層韌性和機械強度的填料,提高膠粘劑耐光、耐熱、耐氧化的防老劑,還有防腐劑、增粘劑和偶聯劑等。
在每種膠粘劑里粘料是必不可少的,而輔料不一定樣樣齊全,要根據粘料、操作工藝及使用要求選配。
部分常用膠粘劑
(1)無機膠粘劑
①硅酸鹽類 這類膠粘劑應用最多的是水玻璃,即硅酸鈉,俗稱泡花鹼。它易溶於水,有較好的粘接能力和耐熱性能。它用於紙製品、木材、玻璃等的粘接,也用作耐火材料和鑄造工業的膠粘劑。水玻璃的缺點是接觸鹼液會失去粘接能力。由玻璃釉渣粉和水玻璃調和而成的膠粘劑,用於陶瓷和金屬的粘接。水泥的主要成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣和鋁酸三鈣,它是建築工業上使用最普遍的膠粘劑。
②磷酸鹽類 這類膠粘劑中應用比較多的是氧化銅-磷酸膠,它是一種雙組分室溫固化的膠粘劑。甲組分是通過300目的灰黑色氧化銅粉末,乙組分是在密度為
(2)合成膠粘劑
①聚醋酸乙烯酯 聚醋酸乙烯酯乳液是醋酸乙烯的聚合物。它就是市售的白膠。這種膠粘劑能在室溫下自干,化學穩定性好,容易跟填料、增塑劑等相互混合,粘接度可自由調節,有較好的早期粘接強度。它可以單獨使用,或者跟脲醛樹脂混合使用。主要用於粘接木器製品,如裝飾板和木材、木材和紙、木材和泡沫塑料,以及人造革的粘合加工。特別是在傢具製造、門窗組合等場合使用極為普遍,還可以作捲煙膠。
②環氧膠粘劑 環氧膠粘劑的主要組分是環氧樹脂。它有較高的粘接強度、良好的電絕緣性能和機械性能,適用於受力部位的粘接。環氧膠粘劑因配方不同,可製得室溫固化和加熱固化兩種膠,主要用來粘接金屬、玻璃、陶瓷、橡膠、木材、塑料等。下面介紹一種室溫固化環氧膠的用法。取6101環氧樹脂100分、苯二甲酸二丁酯(增塑劑)15~20分和乙二胺(固化劑)6~8分(按質量計算)。先把環氧樹脂和苯二甲酸二丁酯攪拌均勻,然後加入乙二胺,再攪拌均勻,就能使用。使用時在清潔過的被粘材料表面薄薄地塗上一層膠,疊合後固化。粘接後在稍加壓力(0.1MPa)下室溫固化24小時。加熱固化的環氧膠,粘接性能比室溫固化的優良,可用於結構材料的粘接。室溫固化膠供一般日常粘接。
目前市場上供應的雙組分包裝的環氧膠有室溫固化型,如SW-3、HY-914、CJ-90、AD-V、CX-212、KD-504和農機2號等牌號。中溫(
③丙烯酸膠粘劑 第二代的丙烯酸酯膠粘劑(簡稱SGA)在粘接時形成化學鍵,粘接強度比較大,可用於結構件的粘接。膠液雖是雙組分的,但不要調配,只要把膠液分別塗於被粘接的材料上,粘合後幾分鐘內就有一定的強度,並有良好的耐衝擊性能,適合金屬和非金屬(聚烯烴和氟、硅塑料除外)材料的自粘和互粘。市售的品種有SA-200、AB膠、J-39、J-50、SGA-404、丙烯酸酯膠等。此外,丙烯酸共聚物可製成壓敏型膠粘劑,塗在各種基材上製得各種膠粘帶,如聚氯乙烯膠粘帶、聚酯透明膠粘帶、B0PP封箱膠粘帶、表面保護膜等。
④酚醛-丁腈橡膠膠粘劑 它是由酚醛樹脂和丁腈混煉膠溶於溶劑中而製得的。這種膠韌性好、耐油、耐水、耐衝擊,能在-60~150℃的溫度下長期使用,是一種應用比較普遍的結構膠。可用於鋼、不鏽鋼、硬鋁等金屬材料或非金屬材料的粘接。膠粘劑中所含組分不同,分子量大小有差別,所以同一種膠粘劑有不同的品種,國內研製和生產的主要品種有J-01、J-03、J-15、JX-9、JX-10、CH-505等。
⑤酚醛-氯丁橡膠膠粘劑 它是由酚醛樹脂和氯丁橡膠混煉膠溶於苯或醋酸乙酯和汽油的混合溶劑中配製而成的。由於初粘力強,又能在室溫下粘接和固化,使用簡便,所以應用較廣,適用於粘接金屬和非金屬材料。市售的商品有鐵錨801強力膠、百得膠、JX-15-1膠、FN-303膠、CX-401膠、XY-401膠、CH-406膠等。
⑥有機硅膠粘劑 它的主要組分是有機硅氧烷。它有優良的耐紫外線、耐臭氧、耐化學介質和耐潮濕,還有很好的熱穩定性和低溫柔韌性。它能粘接金屬、玻璃、陶瓷等材料,特別能粘接通常不易粘接的硅橡膠、氟橡膠等。主要用於電子工業中的灌封、電器元件連接部位和接頭處的密封,以防止灰塵和潮氣等的侵害。還可作建築工程的防水密封材料。有機硅膠粘劑分單組分、雙組分、室溫硫化和加熱硫化等多種,室溫硫化型的主要產品牌號有703、704、D-05、FS-203、GD-400等。
⑦瞬間膠粘劑 它是由α-氰基丙烯酸酯單體和少量穩定劑、增塑劑等配製而成的。這類膠組分簡單,不用配料,能在常溫常壓下迅速固化,因此獲得瞬間膠粘劑的美稱。使用時,被粘物表面不需特殊處理,能滿足工業自動化流水線的需要。它無毒,因而應用範圍廣,不僅適合粘接各種金屬、非金屬材料,還用於醫療方面的粘結。這種膠的缺點是不適宜於大面積和多孔材料的粘接。常用的是α-氰基丙烯酸乙酯,商品牌號為502膠,醫用的α-氰基丙烯酸丁酯,商品牌號為504膠。
⑧厭氧膠 該膠的主要成分是甲基丙烯酸雙酯。它在室溫、有空氣時不能固化,排除空氣(即無氧條件)就能迅速固化。根據不同需要,可加入引發劑、促進劑、增稠劑和染料等組分。它的主要用途是作螺紋的緊固密封和軸承的裝配。對非活性金屬,如不鏽鋼、鋅、銀等需加入促進劑以加速固化。它不宜粘接多孔材料和填充較大縫隙。產品分高、中、低檔強度和粘度,牌號有鐵錨300系列,GY-100、200、300系列,Y-150膠等。
此外,還有一些常見品種,如酚醛、酚醛-縮醛、聚氨酯、天然橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠、聚硫橡膠等。
膠粘劑的選擇
根據被粘材料的性質和使用要求不同,選用膠粘劑的品種也不一樣,下表(701頁)列出部分膠粘劑適合粘接的材料,供選用膠粘劑時參考。
(五)粘接技術簡介
要獲得比較滿意的粘接效果,首先要根據粘接物件的材料性質正確地選擇膠粘劑,其次是合理設計接頭,認真作好表面處理,正確施膠和控制好固化條件。下面介紹接頭的設計形式和常用材料的表面處理方法(參看703~704頁上的表)。
接頭的設計(見下圖)
表面處理
表面處理是為了清除被粘物表面的水分、灰塵、油污和疏鬆的表面氧化膜(即銹),形成新的清潔表面氧化膜,使膠液易浸潤,從而獲得良好的粘接效果。
一般來說,表面處理有脫脂、機械處理和化學處理等多種處理方法。脫脂通常是用丙酮、汽油等有機溶劑擦洗。在沒有有機溶劑或處理的材料量比較少時(如家用),也可以先用溫熱的肥皂水擦洗,後用清水沖洗、乾燥。機械處理包括砂紙打磨、噴砂等,這種處理是為了除去銹污,增加膠合面的粗糙度。化學處理主要是通過酸、鹼等化學試劑的處理(見703頁上的表),使金屬表面生成一層緻密的新的氧化膜。非金屬材料具有浸潤性和活性,根據被粘材料的性質和使用要求,可以用其中的一種或幾種方法配合使用。處理過的材料不宜久藏,要及時粘接。
粘接操作
(1)施膠方法 金屬材料和非金屬材料的施膠方法有刷塗、刮塗、噴塗、浸漬、滾筒塗等。家庭中多用刷塗法。各種施膠方法都要求塗層薄而均勻。施膠後,被粘物必須壓緊,使它們的表面緊貼。如果膠粘劑中含有有機溶劑,施膠後應讓溶劑揮發到近干後壓緊。膠層中不宜留有氣泡,否則溶劑要影響粘接強度。
每種膠粘劑都有各自最適合的固化條件,必須嚴格按照各種膠的使用說明書規定的施膠工藝、固化條件進行操作。
粘接操作要注意以下安全事項。
有些膠粘劑有強烈的刺激性氣味,如環氧膠中的胺類固化劑,酚醛、脲醛中的甲醛等,這些物質對人體有害,使用這類膠粘劑要在通風的地方操作。對被粘材料進行表面處理時,常會接觸有腐蝕性酸或其他藥品,要防止濺到皮膚或衣服上。
膠液應盡量避免沾在手上或衣服上。萬一沾上要立即用水沖洗。有些膠粘劑,如α-氰基丙烯酸酯能使皮膚在1分鐘內粘牢,
①鈉-萘溶液的配製方法是:在
不易分開,要是用力硬拉,會使皮膚剝掉。遇到這種情況不能硬拉,可以用雙面刀片小心在膠層處割開,再用有關溶劑揩洗。衣服上先用溶劑揩洗,再用肥皂洗。
(2)塑料的粘接 有些塑料製品在修補和加工都要用到粘接操作,雨衣的製作就是這樣。
塑料常用的粘接方法有熱熔粘接法、溶劑或溶液粘接法和膠粘劑粘接法三種。熱塑性塑料除了利用它受熱熔融的特點進行燙貼粘接外,大多採用溶劑或溶液粘接。通常把後一種方法叫冷補。
常用於熱塑性塑料粘接的溶劑和溶液見下表。
膠粘劑粘接法使用比較普遍。一般來說,環氧樹脂、聚氨酯等膠能在室溫下粘接各種塑料。特別是聚氨酯,它的膠層比環氧膠層柔軟,更適合粘接熱塑性塑料。不同塑料對膠粘劑有選擇性,下表介紹部分塑料對膠粘劑的選擇,供使用者參考。
二、洗滌劑
(一)洗滌劑
洗滌劑是具有洗滌去污作用的多組分物質。隨著人們生活水平的提高,洗滌用品不斷推陳出新,諸如「力士」香皂、「奧妙」高效濃縮洗衣粉、「衣領凈」、「白貓」洗潔精……。按用途分,洗滌劑可分為工業用洗滌劑(用於紡織工業、金屬表面處理和車輛洗刷)和日用洗滌劑(洗滌日常生活中的絲、毛、棉、麻等織物,餐具器皿和家用設備)。按洗滌去除污垢類型來分,洗滌劑分為重垢型洗滌劑(用於洗滌污染程度較重的物品,如汗漬斑斑的內衣)和輕垢型洗滌劑(用於洗滌污染程度較輕的物品,如蔬菜水果)。根據原料來源不同,洗滌劑分成皂類洗滌劑(主要以天然油脂為原料)和合成洗滌劑(主要以石油化工產品為原料)。
皂類洗滌劑
從廣義上講皂類洗滌劑是脂肪酸跟無機鹼、有機鹼起皂化反應得到的產物。肥皂是洗滌劑的祖先,遠在5000年前就問世了。我國《禮記》中已記載周朝使用草木灰清潔衣垢的歷史。肥皂發展至今,種類繁多,大體上分為鹼金屬皂、其他金屬皂和有機鹼皂。我們在日常生活中所指的肥皂,主要是高級脂肪酸的鈉鹽或鉀鹽。其中的鈉皂硬度較高,一般用於製造香皂、洗衣皂、藥皂和工業皂。鉀皂硬度低,易溶於水,用於製造軟皂和液體皂。
(1)香皂 香皂是兼有護膚、治療、除臭作用的洗滌劑。香皂中含高級脂肪酸(一般用牛油、椰子油和羊油為原料)達80%左右,還有1~2.5%的香精和少量著色劑,1~1.5%用作防止酸敗的泡花鹼,以及0.5~1%的殺菌劑。
(2)藥皂 藥皂是洗滌劑,又是消毒殺菌劑。有的藥皂里加入的消毒殺菌劑或中草藥,具有治病的性能。藥皂中的殺菌劑含量為0.5~2%。常用的殺菌劑有三混甲酚(鄰、對、間甲酚的混合物)、香芹酚(2-甲基-5-異丙基苯酚)、麝香草酚(5-甲基-2-異丙基苯酚)和3、4、5-三溴水楊醯苯胺。
(3)軟皂 軟皂是用氫氧化鉀中和脂肪酸後所得的肥皂,也叫鉀皂。鉀皂比鈉皂易溶於水,較濃的水溶液冷卻後也不固化,能製成液體肥皂。鉀皂常用於理髮店或醫院。用鉀皂洗汽車或其他油漆表面,乾燥後表面清潔光亮。
(4)有機鹼皂 它是用乙醇胺、三乙醇胺等有機鹼製成的肥皂,主要用來製造固體肥皂、化妝品和擦亮劑等。
(5)特色肥皂 世界上有形形色色的肥皂。有一種營養皂,內含蜂蜜、維生素、谷氨酸等,可用於營養皮膚。德國生產的大理石皂,彩紋美麗,像大理石一樣。還有能夠浮在水面的浮水皂,人們用不著擔心不慎掉入水中尋不見。
合成洗滌劑
合成洗滌劑是多組分的混合物。它的成分是表面活性劑和多種輔助劑。直到本世紀40年代,人們才把洗滌工業由肥皂轉向合成洗滌劑。迄今研製的表面活性劑品種已達5000多種,因此促進了合成洗滌劑的迅速發展。更主要的原因是合成洗滌劑擁有肥皂無可比擬的優越性,如用量少,洗滌效果好;遇硬水不產生沉澱,在水中溶解快,洗滌省時又省力;在水中不會因水解而產生有損織物的遊離鹼;還能節省大量因制皂而消耗的油脂。合成洗滌劑在現代生活中越來越重要,產量已大大超過肥皂。
(1)合成洗滌劑中的表面活性劑
①陰離子表面活性劑 它在水溶液里電離成帶有長鏈親油基和短鏈親水基的離子以及沒有表面活性的金屬陽離子。這種表面活性劑占所有洗滌劑表面活性劑的60%以上。它主要有烷基磺酸鈉(分子式為CnH2n+1SO3Na,n約為14~18)、烷基苯磺酸鈉(分子式為 ,n從10~14)和脂肪醇硫酸鈉。烷基苯磺酸鈉是多種異構體的複雜混合物,它是表面活性劑中產量最大、應用最廣泛的一種。脂肪醇硫酸鈉的分子式是CnH2n+1OSO3Na(n為12~18,烷基是直鏈烷基)。它是綜合性能良好、能被微生物降解的表面活性劑,可用於毛、絲織物的洗滌,但成本較高,未能推廣。
②陽離子表面活性劑 陽離子表面活性劑在水溶液里電離成一個帶有長鏈親油基和短鏈親水基的陽離子及沒有表面活性的陰離子(如Clˉ、Brˉ)。氯化十八烷基三甲基季胺鹽就屬於這一類[C18H37(CH3)3NCl=C18H37(CH3)3N+Clˉ]。一般纖維帶負電荷,陽離子表面活性劑在中性、鹼性溶液中會牢固地吸附在織物上,不能發揮洗滌作用。相反,它能夠洗滌在酸性溶液中帶正電荷的毛絲織物。另外,它是重要的工業表面活性劑,用於礦物浮選、石油工業防腐、消毒殺菌和合成纖維工業中的整理等方面。
③非離子型表面活性劑 非離子型表面活性劑在水溶液里不會電離成離子,而以分子或膠束狀態存在於溶液中,它的疏水基是由含活潑氫的長碳鏈脂肪醇、脂肪酸和脂肪胺提供的,而親水基大都是由醚、多元醇或酯提供的。例如,脂肪醇聚氧乙烯醚[R-(OCH2CH2)-nOH],其中R是C12H35~C18H37的烷基。把這類洗滌劑放在水裡,在高溫下會析出表面活性劑,覆蓋在織物上,使織物上的油脂性物質得以溶解。一旦溫度降低,洗滌劑跟水重新結合,把油污帶到水裡,達到清洗目的。它的特點是低泡、毒性小,對酸鹼、過氧化物、金屬離子比較穩定,因而還用於金屬、電子元件的清洗。它的產量約佔總洗滌表面活性劑的30%左右。
④兩性離子表面活性劑 兩性離子表面活性劑是攜帶正負兩種離子電荷的表面活性劑。它的表面活性離子的親水基既有陰離子又有陽離子,兼有陰陽離子表面活性劑的優點。因此,無論在酸性或鹼性條件下,兩性離子表面活性劑都能發揮溶解去污的本領。這種表面活性劑具有良好的生物降解性能,具有廣闊的發展前景。但是,這種表面活性劑原料來源困難,成本高,產量不高。兩性離子表面活性劑分氨基酸型和甜菜鹼型兩類。比較常見的是氨基酸型表面活性劑。它的一個例子是二甲基甘氨酸氯化氫鹽,分子式是
(2)合成洗滌劑中的輔助劑
①磷酸鹽 三聚磷酸鈉(Na5P3O10)常用作輔助劑。它對Ca2+、Mg2+有很強的絡合性能,從而軟化硬水。對重金屬有色離子(Fe2+、Cu2+、Mn2+等)也能起絡合作用,以提高織物洗滌後的白度。它還對脂肪微粒起分散、乳化作用。
②硅酸鈉 硅酸鈉俗稱水玻璃。它有緩衝作用,即在酸性污垢中pH值幾乎保持不變。硅酸鈉能跟水裡的高價金屬離子形成沉澱,對污垢粒子有懸浮、乳化、分散等作用,還有穩定泡沫的作用。它是金屬的緩蝕劑,可以有效地抑制三聚磷酸鈉腐蝕洗衣機里的金屬。
③純鹼 純鹼在水中顯鹼性,只適合加入重垢粉狀洗滌劑中,用於洗滌棉織物上的脂肪污垢。它鹼性較強,要刺激皮膚,損傷絲、毛纖維織物的強度,所以高檔洗衣粉中不含碳酸鈉。
④硫酸鈉 在一般的合成洗滌劑中硫酸鈉的含量較高,約佔20~45%。它主要用作填料,來防止成品結塊,以便加工,還能提高洗滌劑活性物在織物上的吸著量,幫助去污。
⑤羧甲基纖維素鈉鹽(CMC) 羧甲基纖維素鈉鹽是纖維素用氯乙酸處理後得到的產物。它能夠吸附在污垢質點的周圍以及織物的表面上,使污垢質點很好地懸浮並分散在溶液中,不再沉積到織物上,是洗滌劑中不可缺少的抗再沉澱劑。它還能使織物柔軟,提高洗滌液的粘度,起潤濕織物、穩定泡沫等作用。
⑥酶製劑 酶製劑有蛋白酶、澱粉酶、脂肪酶等製劑。它們能使蛋白質等大分子有機物變成小分子溶於水的物質,以提高洗滌效果。根據酶的特性,加酶洗衣粉在
⑦過氧酸鹽 過氧酸鹽以過硼酸鈉(NaBO4·4H2O)和過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)為代表。隨著洗衣機的普及,它們被適量地加到洗衣粉中,增強洗滌效果。過氧酸鹽在較高溫度下,能放出初生態氧,對織物起漂白作用,但不影響纖維本身,是良好的洗滌漂白劑。
(3)合成洗衣粉 合成洗衣粉是用合成表面活性劑與助劑配成粘稠的料漿,然後用噴霧乾燥方法製成成品。它的主要成分是表面活性劑和各種輔助劑。長期以來,人們認為表面活性劑含量越高,去污力越強,甚至誤以為洗衣粉泡沫越豐富,洗滌效果越好。實際上,在不同的溫度和濃度下,對不同污垢和斑漬類型,不同的洗衣粉有不同的洗滌效果。我國目前生產的普通合成洗衣粉適用於洗滌棉、麻、人造棉、聚酯、尼龍、丙烯腈等纖維織物。這類洗衣粉的pH值在9.5~10之間,鹼性較強。它的主要成分是烷基苯磺酸鈉25%,甲苯磺酸鈉2.5%,月桂酸單乙醇酸胺3%,三聚磷酸鈉30%,無水硅酸鈉10%,CMC2%,熒光增白劑0.2%,硫酸鈉27.3%。
下面介紹幾種特殊的洗衣粉。
①加酶洗衣粉 這是一種新產品。它除了含有洗衣粉中的化學成分外,還含鹼性蛋白酶。在人體分泌的皮脂中,蛋白質含量高達30%,這些蛋白質比較牢固地附著在衣物上,普通的洗衣粉不容易洗掉。鹼性蛋白酶能水解蛋白質的肽鍵,生成水溶性的氨基酸,氨基酸容易被水洗掉。加酶洗衣粉不宜久存,一年左右就失效。
②增白洗衣粉 增白洗衣粉里添加了熒光增白劑。當這種洗衣粉溶解於水時,熒光增白劑被吸附在衣物的纖維上,使光線中肉眼看不見的紫外線部分變成可見光。紫外線的波長是300~400nm,一般可見光的波長是400~800nm。當熒光增白劑吸收紫外線後,就使它轉變成波長是400~500nm的紫、藍、青可見光,能增加洗滌織物的白度和亮度。
③複合洗衣粉 這是用多種表面活性劑配製成的複合洗衣粉。這類產品去污力強,泡沫少,易漂洗,洗滌效果好。它的表面活性劑一般由少量中性離子表面活性劑(如脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚)和烷基苯磺酸鈉復配而成。大家熟識的上海白貓牌洗衣粉和北京的北京牌洗衣粉都屬於這類產品。
④漂白型洗衣粉 漂白型洗衣粉由洗衣粉中添加漂白劑而製成,如加過硼酸鈉、過碳酸鈉等過氧化物。我國目前的添加物是過碳酸鈉。這類洗衣粉在
(4)其他合成洗滌劑 除了洗衣粉,還有許多其他的合成洗滌劑。餐具洗滌劑的表面活性劑是少量的聚醚,主要成分有三聚磷酸鈉、無水硫酸鈉。這類產品有粉狀和液體兩種,基本無泡,洗滌力主要由無機鹽提供。地毯、軟墊清潔劑又叫地毯香波。它屬於輕垢型洗滌劑,內含焦磷酸等物質。衛生清潔劑是隨著現代衛生設施的出現而發展起來的一種日用化學品,其中含表面活性劑、消毒劑。衛生設施的污垢常有無機鹽、金屬氧化物和有機物,一般顯鹼性,因而有些產品將表面活性劑直接配入稀酸,並加入香料和氧化殺菌劑製成。
新產品的開發和展望
①由於環境保護的需要,低磷配方或無磷配方將逐漸取代高磷配方。含磷洗滌劑會使洗滌廢水中含大量的三聚磷酸鈉,引起江河湖泊中含磷量增加,促進藻類繁殖,造成水中缺氧影響水質。為此,在配方中可選用脂肪醇聚氧乙烯醚(AES)等對硬水不敏感的表面活性劑,代替直鏈烷基苯磺酸鈉,減少三聚磷酸鈉的用量。
②用多元活性劑配方代替單一活性劑配方。通過非離子表面活性劑跟陰離子表面活性劑復配所產生的協同效應生產復配洗衣粉,可以控制泡沫,提高洗滌能力,降低產品成本。
③隨著合成洗滌劑在衣物洗滌中的日益普及,用戶對洗衣粉提出更高的要求。通過化學和生物原理優選配方,使洗衣粉向泡沫少、去污力強,兼具殺菌、防腐蝕、無公害的多功能濃縮型洗衣粉發展。
④開發冷水型和節水型配方,以節省能量和自然資源。
⑤合成洗滌劑類型從單一的粉狀向液體、膏狀、漿狀、氣體噴射型多種外觀形態轉化,滿足用戶的不同需要。
⑥洗滌製品既向專用型,又向普適型發展。專用型洗滌劑盡量做到物盡其用,提高同類物品的洗滌效果。普適型洗滌劑的發展目標是適應各種場合的需要,實現更多功能一體化。
(二)洗滌
洗滌
根據要求將污垢從不同物品上洗脫下來達到清潔目的的過程叫洗滌。洗滌按所用的溶劑不同,分乾洗和水洗。乾洗就是用揮髮油、三氯乙烷等揮發性溶劑來洗滌衣物。有些高檔紡織品,水洗易縮水變形或洗不幹凈,往往採用乾洗的方法。乾洗溶劑有石油系溶劑(如斯陶大溶劑,用於洗滌毛織品類汽油溶劑)和合成溶劑(二氯甲烷、三氯乙烷)。水洗即在水中洗滌。我們在日常生活中主要是水洗,這裡主要介紹水洗的原理。
污垢的種類和性質
衣物的污垢來自空氣的傳播、人體分泌物和工作場所接觸物三個方面。污垢分為油質污垢(油脂、礦物油、脂肪酸、脂肪醇等)、固體污垢(塵埃、煙灰、泥土、皮屑、礦物質等)和水溶性污垢(無機鹽、糖類、有機酸等)。
污垢和織物間的結合有機械附著(固體污垢散落在織物纖維表面或纖維間)、分子間相互吸引(當污垢帶電荷時更容易聚積在織物表面)和化學結合和化學吸附(墨水、血污、鐵鏽、蛋白質等)三種情況。棉織物容易吸附極性污垢,毛織物容易吸附油質污垢,合成纖維因帶靜電容易吸塵。
肥皂和洗滌劑表面活性劑的基本性質
肥皂中的高級脂肪酸鈉和合成洗滌劑中的活性物質分子都有長鏈的疏水基(親油基)和短小的親水基(見下圖)。
當它們溶於水時,排列在水表面的分子,親水基埋入水下,疏水基越出水面。這種排列使水表面的水分子減少,水的表面張力降低。能降低表面張力的物質,叫做表面活性劑。溶在水裡的表面活性劑,會聚集成幾十個分子的膠束(親水基朝外、疏水基朝內的圓柱狀或圓球狀物質)。
肥皂和合成洗滌劑的去污原理
肥皂和洗滌劑表面活性劑的表面活性和膠束的性能使它們具有多種作用。第一是潤濕作用,就是洗滌劑溶液很容易潤濕織物纖維,並浸入纖維的微孔中。第二是乳化作用。洗滌劑的親油基溶入油滴,親水基留在水中,能降低油水兩相的表面張力,攪拌後能幫助油乳化。第三是分散作用,就是洗滌劑分子能鑽進固體粒子的縫隙,減弱固體粒子的內聚力,使粒子破裂成微小質點而分散在水中。第四是起泡作用,就是使氣液兩相間表面張力降低而產生大量泡沫。第五是增溶作用,就是活性劑把油溶解在膠束的親油基內,使油性物質的溶解度增大。肥皂和合成洗滌劑能去污,是潤濕、乳化、分散、起泡和增溶等作用的綜合表現。去污的基本原理可表示如下(肥皂和合成洗滌劑統稱洗滌劑):
去污過程(見下圖)首先是織物纖維和污垢被洗滌劑潤濕、滲透,織物和污粒上定向吸附著活性物的單分子層。經過機械攪拌或搓洗,污粒脫離到水中,產生乳化、分散、懸浮等現象。還有一部分污垢(油脂、鈣皂、色料)被增溶到活性物的膠束中,被水洗去。
三、化妝品
化妝品的概述
化妝品是指具有清潔、美化人體臉部、皮膚、毛髮以及口腔等處的日常生活用品。它常有令人愉快的香氣,修飾人的容貌,給人以整潔、衛生的感受。自從改革開放以來,化妝品的種類在我國市場上豐富多彩、日新月異。
遠在原始共產主義社會,人類就跟化妝品交上「朋友」。到18世紀末期,化妝品已發展成獨立的工業,後來進一步發展,形成大規模生產,化妝技術也相應成為一門專門技術。據統計,當今化妝品有幾萬種,每年產值達幾百億美元。我國化妝品工業起於1905年的「廣生行」,它首先在香港辦廠,不久在上海、廣州、營口相繼辦廠。1911年在上海成立中國化學工業社,它是當時生產化妝品規模最大的工廠。解放後化妝品生產相當長時期沒有得到發展,實施改革開放以來才有了蓬勃發展,目下正積極地爭取早日趕上世界水平。
(1)化妝品的分類 化妝品一般按作用分:清潔面部、皮膚和口腔類(如清潔霜、面膜、牙膏等);保護皮膚、毛髮類(如雪花膏、護髮素、防裂膏等);美化類,如香水、唇膏、染髮劑、眉筆等;用於衛生和治療類,如雀斑霜、生髮水等。
(2)化妝品的作用 化妝品能清潔皮膚和毛髮的污垢,保持人體皮膚和毛髮的柔滑滋潤,抵抗惡劣環境的侵蝕,美化皮膚和毛髮等。但是,化妝品也有消極作用。例如,面膜能有效地清除面部死亡的表皮和毛孔分泌的污垢,但它會刺激皮膚細胞分裂過快,使角質層變厚而老化。許多染髮劑或多或少含有對人體健康不利的化合物,如苯胺類有機化合物,易引起皮膚髮癢、過敏。常用香粉搽面會吸收油脂和水分,久之會使皺紋加深。因此,我們在發揚化妝品積極作用的同時還得注意抑制它的消極作用。
(3)化妝品的成分 化妝品的成分分基質原料和配合原料兩大部分。基質原料是主要成分,它包括油脂和蠟類原料(如椰子油、蓖麻油),粉類原料(如滑石粉、鈦白粉)和溶劑部分(如酒精、丙酮、甘油)。配合部分是起輔助作用的,如使化妝品成型或賦予特定的色、香和特殊作用。配合原料常用的有表面活性劑(如硬脂酸鈉、甲殼素)、色素(如天然色素和合成色素)、防腐劑(如苯甲酸酯、乙醇)、粘合劑(如果膠、阿剌伯樹膠)、滋潤劑(如甘油、山梨醇)、發泡劑(如烷基苯磺酸鈉)、收斂劑(如鹼式氯化鋁)和香精(如天然香精、人工合成香精)。
保健化妝品
它是一類除有美化作用外,還具有保健功能的化妝品。例如,在雪花膏中加入從甘蔗提取的乙醇酸,能使膠原和彈性蛋白再生,起支持結締組織作用。又如有機鍺化妝品對皮膚表面有防晒、消炎和抗腐作用。市場上有名的SOD化妝品是在化妝品中加入從動物身上提取的活性酶,它能消除人體分泌的使人衰老的過氧化物,故有防老化妝品的美名。
護膚化妝品
(1)雪花膏 顧名思義潔白如雪,塗在皮膚上像雪花那樣立即消失,能防止皮膚乾燥、乾裂。它的基礎配方是:硬脂酸20%、多元醇15~18%、水60~70%、氫氧化鉀1%、香精1%。
(2)冷霜 當它塗在皮膚上,由於水分蒸發有冷的感覺,因此叫冷霜。據說古羅馬時代,它就被人發明,到今有幾千年歷史了。常用蜂蠟、硼砂和水為原料,可形成水-油型乳化體冷霜。它的基礎配方是:液體石蠟50%、蜂蠟15%、硼砂1%、水34%,再加適量香精和防腐劑。
(3)營養霜 在冷霜或潤膚霜中加入對皮膚有營養的物質,通常就叫營養霜,它能滋補皮膚。常用的營養性物質有維生素A、D、E等,維生素A的用量是5000國際單位/克、維生素D用500國際單位/克、維生素E用
(4)爽身粉 主要在浴後使用,起潤膚、吸汗、消毒等作用。配方通常是:滑石粉75%、碳酸鎂8%、氧化鋅3%、高嶺土8%、硼酸3%、香精1%。
(5)按摩油 它是按摩時的用品。配方是:無水羊毛脂5%、硬化豚脂28%、凡士林60%、液體石蠟6%、香精和防腐劑適量。把上述物質放在一起熔化,充分攪拌後灌裝。
護髮化妝品
護髮品通常是能使頭髮保持天然、健康和美觀的外表,光亮而又不油膩以及用於修飾和固定髮型的用品,還有易於梳理的作用。一般護髮化妝品在出廠前應進行毒性和過敏性試驗,保證使用者安全和健康。
(1)髮油和髮蠟 髮油的效用在於修飾頭髮,使它有光澤。通常由礦物油和植物油加香精混合製成。配方中含有蓖麻油10%、杏仁油10%、礦物油80%、香精和色素少量。髮蠟是半固體的油、脂、蠟的混合物,主要能使頭髮定型。髮蠟的主要成分是:液體石蠟30%、凡士林35%、石蠟15%、地蠟15%、松香5%、香精和少量色素。
(2)香波 它是洗髮用的化妝品,生產歷史已有60多年。香波的主要成分是表面活性劑。它能高效地除去頭髮上的污垢和發屑,還能使頭髮光亮、美觀和順服。目前市場上不下幾十個品種,如透明香波、乳化香波等。常用的肥皂型香波的配方是:橄欖油3%、椰子油21%、氫氧化鉀3.5%、氫氧化鈉1.8%、酒精15%、三聚磷酸鈉3%、水52.2%、香精和色素0.5%。這些物質在
(3)剃鬚膏 它的功效是使鬚毛柔軟,便於剃去,還能減輕皮膚和剃刀口的機械磨擦,不使皮膚損傷。剃鬚膏分無泡剃鬚膏和有泡剃鬚膏兩類。無泡剃鬚膏使用方便,不用刷子可潤滑皮膚,使用後不用洗去。通常的配方是:硬脂酸18%、羊毛脂3%、硬脂酸甘油酯4%、肉豆蔻異丙酯4%、甘油4%、三乙醇胺1.2%、水65.6%、香精0.2%。有泡剃鬚膏的優點是產生大量泡沫,能使鬍鬚迅速柔軟,對皮膚刺激性小,留在皮膚上不會很快乾燥。配方是:硬脂酸30%、椰子油8%、氫氧化鉀6.2%、氫氧化鈉1.3%、甘油15%、中性皂0.5%、羊毛脂1%、水37.5%、防腐劑和香精0.5%。
美容化妝品
它是賦予各種鮮明的色彩、修飾和美化容貌的化妝品,如香粉、胭脂、唇膏、眉筆和指甲油等。香水給人香馥幽雅的香氣,也歸入這一類。
(1)香粉 香粉主要用於面部化妝。好的香粉敷在臉上,能使皮膚透出正常的光澤,發出令人悅和的幽香。粉末粒度以在10~30um,手感滑軟為好。配方是:滑石粉40%、高嶺土15%、碳酸鈣9%、碳酸鎂16%、氧化鋅15%、硬脂酸鉀5%、香精和色素1%。
(2)香水 香水是用香精和溶劑混合製成的。它有芬芳、濃郁持久香氣的溶液,通常噴洒在衣裳、手帕和頭髮等處。香水中約含香精15~25%。配製用的酒精濃度約為95%,一般要經過精製和去除雜味。香水種類繁多,下面介紹古龍水和花露水。古龍水的配方是:香檸檬油1.2%、迷迭香油0.1%、苦橙花油0.5%、薰衣草油0.05%、檸檬油0.6%、唇形花油0.05%、龍涎香酊(3%)0.5%、橙花水5%、酒精(95%)92%。花露水的配方是:香檸檬油3.0%、苦橙花油0.6%、薰衣草油0.6%、丁香油0.2%、肉桂油0.5%、玫瑰油0.6%,酒精(95%)94.6%。
(3)唇膏 它點輟在嘴唇上,使嘴唇有紅潤健康色彩,達到美容效果。把色素溶解,讓它懸浮在脂蠟基內,就製成唇膏。好的唇膏塗敷容易,油膩不重,色彩保留時間長,色澤均勻,不出油、碎裂,而且無害於皮膚。一般唇膏內約含有2%的染料和10%的色淀顏色,在適量脂蠟基內配成。一般的配方是:洛巴蠟4.5%、蜂蠟21%、單硬脂酸甘油酯10%、蓖麻油44%、無水羊毛脂4%、鯨蠟醇2%、檸櫚酸異丙酯2.5%、溴酸紅2.0%、色淀10%、香精和適量的防氧化劑。
(4)指甲油 它是專門增進指甲美觀的化妝品。優良品塗敷容易,成膜快速,光潔度好,耐摩擦和牢固附在指甲上。它的主要成分有成膜物、樹脂、增塑劑、溶劑和顏料等。通常的配方是:硝酸纖維素(1/2秒粘度)11.5%、磷酸三甲酚酯8.5%、鄰苯二甲酸二丁酯13%、乙酸乙酯31.6%、乙酸丁酯30%、乙醇5%、顏料0.4%。
特種化妝品
特種化妝品是有特種功能的化妝品。例如,染髮劑能染頭髮,冷燙精能使頭髮捲曲。
(1)染髮劑 基本要求是染色時不影響皮膚,不損害頭髮結構,染色要迅速,色彩鮮艷且牢固。它的種類繁多,市場上多用氧化染料。先用還原劑染料刷在頭髮上,再塗上氧化顯色劑,達到發色要求後用香波洗去。配方是:還原液是對苯二胺4.3%、甲醛3.0%、亞硫酸氫鈉(95%)4.4%,羥甲基纖維素10%、水77.7%。
氧化顯色劑通常用3~6%的過氧化氫溶液,也有用過硼酸鈉94.7%、檸檬酸2.1%、葡萄糖內酯3.2%。要注意,苯胺類物質有微毒,有的人會過敏。
(2)冷燙精 能使頭髮軟化而再捲曲的化妝品。用冷燙精燙髮的原理是:第一步用鹼性還原劑軟化頭髮,打開頭髮的鹽鍵和二硫鍵,然後用捲髮器使頭髮變為人們所希望的形狀。第二步依靠酸性氧化劑使頭髮氧化,恢復鹽鍵和二硫鍵,從而使髮型固定下來。還原劑用巰基乙酸(75%)8%、氨水(28%)7%、浸濕劑0.1%、蒸餾水84.9%。氧化劑主要用3~6%過氧化氫水溶液。
冷燙精是鹼性化學試劑,久用會使頭髮油脂脫去,因此製造時要加些油脂等潤膚物。
(3)面膜 它是敷在面部皮膚上的一層薄薄物質,作用是使皮膚跟外界空氣隔絕,讓皮膚的溫度上升。在面膜中常摻入維生素等營養物質。這些物質滲入皮膚,能改善皮膚的機能。經過一段時間後除去面膜,皮膚上的皮屑隨著除去,皮膚就整潔一新。面膜種類很多,常用的配方是:低粘度的甲基纖維素8~12%、甘油5~10%、蒸餾水78~87%、香精、色素和適量防腐劑。
(4)摩絲 它是泡沫狀定髮型的化妝品。它能使頭髮烏黑光亮,手感光滑,容易梳理。主要成分是水溶性高分子化合物,作用是在頭髮表面形成很薄的高分子膜,增加頭髮的剛性,使髮型富有立體感,不易變形。這層高分子保護膜能溶於水,可以用水洗去。它的配方是:聚乙烯吡咯烷酮0.5~4%、羥乙基纖維素和羥丙基三甲胺苯胺鹽共聚物0.5%、乙醇15%、去離子水60~65%、噴射劑15%、香精和適量防腐劑。
(5)雀斑霜 它是消除雀斑的化妝品。雀斑是皮膚內黑色素增多而出現的小斑點,婦女比男子多,多發在身體暴露部分,如面頰、手背等處。氫醌、維生素C、汞製劑等藥物能阻止黑色素生成或促使它分解,因此能作雀斑霜的有效成分。雀斑霜的配方是抗壞血酸——硬脂酸脂1%、聚氯乙烯鯨蠟醇醚4%、單硬脂酸甘油酯1%、羊毛酯5%、十八醇6%、2-辛基月桂醇10%、丙二醇5%、水66%,再加適量香精。
牙膏
牙膏是口腔衛生用品,它的前身是牙粉。早在2000年以前,古羅馬就有人用滑石粉刷牙。用牙膏刷牙可使牙齒表面潔白光亮、保護牙齦,防止齲蛀和口臭。牙膏應具有良好清潔作用,無毒性、有香味、能防齲和使用方便。
(1)牙膏的分類牙膏的分類方法較多,按酸鹼度可分為中性、酸性和鹼性牙膏,按香型可分為留蘭香型、水果香型、沙士型等;按活性成分可分成過氧化物、葉綠素、酶製劑和氟化物藥物牙膏等。
(2)牙膏的成分牙膏是複雜的混合物。它通常由磨擦劑(如碳酸鈣、磷酸氫鈣)、保濕劑(如木糖醇、聚乙二醇)、表面活性劑(如十二醇硫酸鈉、2-醯氧基鍵磺酸鈉)、增稠劑(如羧甲基纖維素、鹿角果膠)、甜味劑(如甘油、環己胺磺酸鈉)、防腐劑(如山梨酸鉀鹽和苯甲酸鈉)、活性添加物(如葉綠素、氟化物),以及色素、香精等混合而成。
(3)特種牙膏它是有特殊性質的牙膏。含氟牙膏加有活性物氟化鈉、氟化亞錫,對防止齲齒有效。葉綠素牙膏里加入葉綠素,對阻止牙齦出血、防止口臭有特效。加酶牙膏能分解殘留食物,對清潔口腔、防止蟲蛀有效果。
(4)藥物牙膏在牙膏中添加藥物,能治療口腔疾病。市場上出售的黃岑牙膏、草珊瑚牙膏等,它們對牙齦出血、牙齦紅腫、口臭、牙質過敏症等有明顯減緩和治療作用。
四、食品
(一)食品
食品是能被食用和消化後能產生能量或某一營養物,以促進身體組織發育和修復調節功能的物質。能實現上述功能的成分叫營養物。食品學認為,至少應含有一種營養物的物質才能叫食品。研究食品在不同條件下的性質、組成、作用和有關製造方法等學科叫做食品學,研究各種營養物對人體影響的學科叫營養學。
營養要素
人類為了新陳代謝、生長發育等需要,每天必須攝入足夠的物質。這些物質有糖類、脂肪、蛋白質、無機鹽、維生素和水。人類缺少這些物質,就會引起營養不良,嚴重的會生病。營養物不宜攝入過多,否則也會得營養過多症,不利於健康。
強化食品
在食品中補充一些人體缺乏或特別需要的營養成分,叫做食品的強化,補充的營養成分叫強化劑,製成的食品叫強化食品。常吃精白米、精白面的人易得腳氣病。在精製米、麵食里用維生素B1、尼克酸和鐵進行強化,食用強化後的大米和面能預防腳氣病,還可以治癒腳氣病,增強抵抗力。
合理飲食
合理飲食也叫科學飲食。首先要正確對待營養素的作用,對營養物不可厚此薄彼,吃少了固然會患營養缺乏症,以至面黃肌瘦,吃多了也會得肥胖症,影響健康。所以合理飲食就是要葷素、主副食合理搭配。我們一天三頓飯,早餐應吃飽一些,如麵包加牛奶;午餐吃得精,儘可能選擇高蛋白、高維生素、高熱量的食品;晚飯不要吃得太飽,盡量吃些易消化食品。此外。還必須加強體育鍛煉來增強體質,如果飽食終日無所事事,即使安排合理飲食,也是徒勞的。
合理烹調
食物烹調的目的是使食物由生變熟,提高食物的消化和吸收率;增強食物的色、香、味以增進食慾;殺滅有害細菌和病毒。合理烹調還應盡量減少食品在烹調中營養素的損失。蔬菜不宜燒煮和用銅鍋炒,以免損失維生素C。煮飯燒粥不加鹼,以防維生素B分解。燒肉煮豆不宜先加鹽,那樣會使肉和豆燒不爛。煮肉不宜用大火,而要用文火,使肌溶蛋白、肌肽慢慢溶在水裡,這樣菜肴既鮮美又易消化吸收。總之,合理烹調的目的一是好吃,二是應盡量保留營養物,三是容易消化吸收。
二)人體所需的營養素
糖類化合物
它的歸稱是碳水化合物,是一類天天跟人們打交道的化合物,占每天食物量的60~75%。人體熱能的70%來自糖類化合物。人們吃任何糖類化合物後,必須在體內水解成葡萄糖,才能被人體吸收和利用。每克葡萄糖氧化後能產生16.7kJ熱量。當糖類化合物進入體內時,一部分被氧化而供身體熱能消耗,另一部分以糖原形式儲藏在肝和其他部分,供緊急時用。人體中只有澱粉酶而沒有纖維素酶,因此人類只能吃五穀雜糧生存。牛、馬等動物體內既有澱粉酶,又有纖維素酶,因此它們能吃糧食,也能以食草為生。
脂肪
脂肪是在常溫下呈固態的甘油酯。它是人體必需的營養物質,成年人約佔體重的13.2%。每天需攝入約
蛋白質
蛋白質是人體最重要的組成物質,人體肌肉、肝臟、酶直到毛髮,無一不是蛋白質。在人體中約有1萬多種蛋白質,占人體細胞乾重的80%。蛋白質在人體內起調節消化、呼吸、血液循環、神經活動等作用,因此它是維持生命的基礎物質。每克蛋白質在體內氧化後能產生16.7kJ熱量,也是人體熱量來源之一。蛋白質約由20種不同氨基酸組成。其中有苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸等8種是人體不能合成的,必須靠食物攝入(嬰兒還需組氨酸)。這些氨基酸叫必需氨基酸。含以上8種必需氨基酸的蛋白質叫完全蛋白質(如蛋蛋白、酪蛋白、球蛋白),否則叫不完全蛋白質(如玉米蛋白、膠蛋白)。成年人每天攝入蛋白質不得少於
維生素
維生素是維持生命的要素,也是人類維持新陳代謝必需的一類營養物。它在人體內含量甚微,必須由外界食物供應,一般在食物中只佔萬分之一。人體缺少維生素,就會得一系列營養性疾病。目前已發現幾十種維生素,可分兩大類,一類溶於脂肪等有機溶劑中的叫脂溶性維生素,另一類可溶於水的叫水溶性維生素(主要維生素見下節)。
無機鹽
人體中需要的元素靠食物補充。目前化學元素已有109種之多,在自然界約有90多種。人體中已知有幾十種元素,其中氧、碳、氫、氮占人體質量的96%,鈣、磷、鉀、硫、鈉、氯、鎂7種元素佔3.95%,上述11種元素叫必需常量元素。剩下錳、鐵、鈷、銅、鋅、鉬、碘、釩、鉻、硒、氟、硅等叫必需痕量元素,在人體中含量不到1%。它們在人體中含量雖少,但作用很大,不可缺少,通常靠無機鹽來補充。無機鹽成為人類營養的要素,就是這個道理。無論常量和微量元素,在人體中都有一定的正常值,超過或少於這個正常值,都會有害健康,通常由人體中專門的酶來管轄它們,多了就排出去,少了從外界吸收再由酶「加工」成需要的物質。有毒元素指那些對人體沒有任何有益作用的元素,即使在人體中含量極低,也會產生毒性,破壞人體正常的新陳代謝,如汞、鉛、鎘等元素。
水
水是人體中不可缺少的物質,也是構成人體組織的重要部分。成年人體內水占體重65%左右,兒童可達75%。人體所有器官都含水,如血液佔80%、肌肉70%、骨胳3%。水在人體中的作用至關重要,如促進食物消化、運輸養料、調節體溫、維持酸鹼度、保持電解質平衡等。每人每天最低要補充水量1500mL。劇烈運動、高溫下工作的人更應多補充水。人體失水2%,就會感到乾渴、少尿,失水10%會出現幻覺,失水14%以上會昏迷直至死亡。因此,及時補充水,保持人體內水的平衡,有益健康。
(三)主要維生素
已知維生素有20多種,人體內大都不能合成,要靠食物供給。主要的維生素有以下幾種。
(1)維生素A 它是1913年美國化學家台維斯從鱈魚肝中提取得到的。它是黃色粉末,不溶於水,易溶於脂肪、油等有機溶劑。化學性質比較穩定,但易為紫外線破壞,應貯存在棕色瓶中。維生素A是眼睛中視紫質的原料,也是皮膚組織必需的材料,人缺少它會得乾眼病、夜盲症等。通常每人每天應攝入維生素A2~4.5mg,不能攝入過多。近年來有關研究表明,它還有抗癌作用。動物肝中含維生素A特別多,其次是奶油和雞蛋等。胡蘿蔔、番茄等蔬菜中含多量胡蘿蔔素,它是維生素A的前體,在人體中易變為維生素A,因此食用蔬菜同樣可補充維生素A。
(2)維生素B 它是一類水溶性維生素,大部分是人體內的輔酶,主要有以下幾種。
①維生素B1 B1是最早被人們提純的維生素,1896年荷蘭科學家伊克曼首先發現,1910年為波蘭化學家豐克從米糠中提取和提純。它是白色粉末,易溶於水,遇鹼易分解。它的生理功能是能增進食慾,維持神經正常活動等,缺少它會得腳氣病、神經性皮炎等。成人每天需攝入2mg。它廣泛存在於米糠、蛋黃、牛奶、番茄等食物中,目前已能由人工合成。
②維生素B2 B2又名核黃素。1879年英國化學家布魯斯首先從乳清中發現,1933年美國化學家哥爾倍格從牛奶中提取,1935年德國化學家柯恩合成了它。維生素B2是橙黃色針狀晶體,味微苦,水溶液有黃綠色熒光,在鹼性或光照條件下極易分解。熬粥不放鹼就是這個道理。人體缺少它易患口腔炎、皮炎、微血管增生症等。成年人每天應攝入2~4mg,它大量存在於穀物、蔬菜、牛乳和魚等食品中。
③維生素B61930年由美國化學家柯列格發現。它有抑制嘔吐、促進發育等功能,缺少它會引起嘔吐、抽筋等癥狀。成年人每天攝入量為2mg,它廣泛存在於米糠、大豆、蛋黃和動物肝臟中,目前已能人工合成。
④維生素B121947年美國女科學家肖波在牛肝浸液中發現維生素B12,後經化學家分析,它是一種含鈷的有機化合物。它化學性質穩定,是人體造血不可缺少的物質,缺少它會產生惡性貧血症。目前雖已能人工合成,但成本高昂,因此仍用生物技術由細菌發酵製得。人體每天約需12μg(1/1000mg),人在一般情況下不會缺少。
(3)維生素C 維生素C又叫抗壞血酸。1907年挪威化學家霍爾斯特在檸檬汁中發現,1934年才獲得純品,現已可人工合成。它是無色晶體,熔點190~192℃,易溶於水,水溶液呈酸性,化學性質較活潑,遇熱、鹼和重金屬離子容易分解,所以炒菜不可用銅鍋和加熱過久。維生素C的主要功能是幫助人體完成氧化還原反應,提高人體滅菌能力和解毒能力。長期缺少維生素C會得壞血病,成人每天需攝入50~100mg。多吃水果、蔬菜能滿足人體對維生素C的需要。據諾貝爾獎獲得者鮑林研究,服大劑量維生素C對預防感冒和抗癌有一定作用。
(4)維生素D 維生素D於1926年由化學家卡爾首先從魚肝油中提取。它是淡黃色晶體,熔點115~118℃,不溶於水,能溶於醚等有機溶劑。它化學性質穩定,在
(5)維生素E 維生素E於1922年由美國化學家伊萬斯在麥芽油中發現並提取,本世紀40年代已能人工合成。1960年我國已能大量生產。它是無臭、無味液體,不溶於水,易溶於醚等有機溶劑中。它的化學性質較穩定,能耐熱、酸和鹼,但易被紫外光破壞,因此要保存在棕色瓶中。維生素E是人體內優良的抗氧化劑,人體缺少它,男女都不能生育,嚴重者會患肌肉萎縮症、神經麻木症等。近年來,科學家還發現它有防老、抗癌作用。維生素E廣泛存在於肉類、蔬菜、植物油中,通常情況下,人是不會缺少的。
(6)維生素K 維生素K於1929年丹麥化學家達姆從動物肝和麻子油中發現並提取。它是黃色晶體,熔點52~54℃,不溶於水,能溶於醚等有機溶劑。維生素K化學性質較穩定,能耐熱耐酸,但易被鹼和紫外線分解。它在人體內能促使血液凝固。人體缺少它,凝血時間延長,嚴重者會流血不止,甚至死亡。奇怪的是人的腸中有一種細菌會為人體源源不斷地製造維生素K,加上在豬肝、雞蛋、蔬菜中含量較豐,因此,一般人不會缺乏。目前已能人工合成,且化學家能巧妙地改變它的「性格」為水溶性,有利於人體吸收,已廣泛地用於醫療上。
(四)人體和元素
歸根結底,人體也是由化學元素組成的。本世紀70年代,英國地球化學家漢密爾頓發現,人體中除碳、氫、氧外,其他所含元素的丰度曲線跟地殼中相應元素丰度曲線竟很相像。他認為,當環境中某種元素少於正常丰度時,就會影響人體健康。
鈉和氯在人體中大多數結合在一起,以氯化鈉形式出現。血液、淋巴液的鹹味就因為它們含有氯化鈉。它的主要作用是調節細胞內外滲透壓,使細胞膜對體液保持通透性。它們還是酶的激活劑,能增進酶的催化能力。人不吃鹽,食慾就會減退,甚至四肢無力,這就因為氯離子有提高澱粉酶催化的能力。人體每天排尿和排汗中含氯化鈉約
在人體內鉀主要以磷酸鹽形式存在。鉀的主要作用是調節血壓和使心臟正常工作。每天人體大約排出鉀1.8~3g,主要靠吃蔬菜補充,因此,多吃蔬菜對健康是有益的。
人體的無機鹽有8.3%存在於骨胳中,骨和牙齒主要成分是鈣,兩者占人體含鈣量的99%,其餘1%在血液中。鈣參與血液的凝固、心臟的收縮、調節血壓等作用。成人每天應補充0.6~1
鎂是近年來才確定的必需痕量元素,它在人體內起重要的催化作用。有趣的是,在人體中鎂跟鈣元素的比約在1∶4時才能起調節血壓,使血壓維持在正常水平。豆類蔬菜和蝦蟹牡蠣中含鎂量較豐富。
人體中含鐵4.2~6
鋅在人體中約佔
人體中許多種酶含有銅,例如酪氨酸酶、抗壞血酸氧化酶等。銅在人體中的作用是促進細胞成熟、催化體內氧化還原反應,促進鐵的吸收和利用,並協同造血。人體缺銅會出現貧血癥狀。銅在人體中的一個重要作用是協助DNA的複製。人體缺銅不能生育,就是這個原因。人體缺銅的癥狀是貧血、發育不良等。在動物肝臟、綠葉蔬菜、軟體動物中都含較豐富的銅,多吃這些食物是必要的。
磷是人體的常量元素,約佔體重的1%,它的3/4以磷酸鹽形式分布在骨胳和牙齒中,另外1/4廣泛分布在血液、腦、腺苷三磷酸中,其中腺苷三磷酸(ATP)是人體能量的倉庫。當人吃食物後,經過消化吸收,使其中的化學能轉變成人體組織能吸收的腺苷三磷酸,供人體隨時使用。成人每天需補充磷
距今1000多年前,我國唐代就知道海藻可治大脖子病,1850年法國科學家查庭發現人缺碘會得甲狀腺病。已經測定,人體含碘約為20~50mg,在甲狀腺中就佔1/5,血液中每升含碘50~120μg。甲狀腺主要分泌甲狀腺素,它能增強人體新陳代謝,不讓全身細胞「偷懶」。人體缺碘時甲狀腺會腫大,俗稱大脖子病,人就會無精打采,洋洋欲睡。世界上患這種病的人達2億之多,大都在不食海鹽的地區。我國雲貴高原等地過去常發生這種病,解放後已逐漸消除。成人每天需攝入碘100~150μg,一般食海鹽已能滿足需要。含碘豐富的食物有海帶、海參、紫菜等海生動植物。我國古代用海藻泡酒治大脖子病,就是利用海藻中碘易溶於酒中的性質。
人體中大約含氟0.005%,其中約有2/3在骨胳中,1/3在牙齒內,都以氟化鈣的形式存在於體內。缺氟的人易發生齲齒,這就是在牙膏中常添加氟化物的原因。我國飲水規定每升含氟0.5~1.0mg。多了也不好,易得「氟骨病」和「斑釉病」。
五)各類食物
(1)糧食類 糧食指稻米、麵粉、小米等五穀雜糧,它們是我國人民的主食,是能量的主要來源。糧食類含糖化合物達70~80%,主要成分是澱粉。糧食中脂肪的含量較低,約佔2%左右,蛋白質含量7~10%。糧食的外皮中含維生素如B1、B2、B6等較多。因此,食用糙米有利各種維生素B的補充,長期食用精白米會得腳氣病。
(2)豆類 豆類是我國人民常用的營養食品,營養成分因品種而異,平均含糖類化合物25~40%,脂肪18~20%,蛋白質30~40%。豆類所含的蛋白質屬完全蛋白質,其中必需氨基酸組成跟牛奶、雞蛋相似。豆類是素食者所需蛋白質的來源。豆類中的蛋白質較難消化,因此做成豆腐和其他豆製品,或豆漿、豆奶,可提高蛋白質吸收率。豆類中維生素B和C都有一定含量。
(3)蔬菜 蔬菜中的主要成分是纖維素,含蛋白質約1%,脂肪0.5%以下,糖類5%以下,但它是人體多數維生素和無機鹽的主要來源。吃蔬菜能增加其他營養品的吸收率。人體不能吸收纖維素,但它進入人體後,能加強腸的蠕動,使大便通暢,科學證明多吃蔬菜可預防腸癌和糖尿病。蔬菜還是人體微量元素的主要來源,鉀、鎂等元素在綠葉植物中含量較豐富,每人每天吃
(4)水果 顧名思義,水果是含水量達80%以上的果實,糖類佔10~15%,以果糖為主,脂肪和蛋白質都不超過1%。它也是人體許多維生素和微量元素的主要來源。因此多吃水果有益健康,但未成熟的水果中常含有毒的氰,應不吃和少吃,在農村中常有食生水果中毒的報道。另外,還要了解有些水果的特性,做到科學地食用。例如,菠羅必須用鹽水泡後食用,食荔枝不能一次過量,過量易得荔枝病,食橄欖和梅子要預防胃酸過多。
(5)肉類 肉類的主要成分是脂肪和蛋白質,含糖僅1~5%左右,脂肪為30~40%,蛋白質10~20%。各種成分的含量常因肉的品種而異,如雞肉比豬肉含蛋白質要高得多,肥肉里脂肪比瘦肉高得多,肥肉內膽固醇也比瘦肉高。肉類含磷較多,含鈣較少,因此偏食肉類易引起缺鈣。
(6)蛋類 蛋類是含蛋白質最豐富的食物之一,蛋白質含量約為13~15%,都是完全蛋白質,脂肪含量為11~15%,主要在蛋黃內。蛋黃里還含有鐵、磷、鈣和維生素A、B、D等。蛋類的蛋白部分含水分高,蛋白質的含量不及蛋黃高。人們常誤認為蛋白含蛋白質比蛋黃高。無論哪一種蛋都應燒熟吃,因為生蛋易受外來物(包括空氣中的細菌)污染。生蛋里含有一種能消滅維生素H的抗體,吃生蛋易引起維生素H缺乏症,出現皮膚干萎、皮炎等癥狀。
(7)水產類 水產通常指魚、蝦、蟹、海帶、紫菜等水生動植物,主要是魚類。它含蛋白質15~20%,都是完全蛋白質。魚類脂肪大都是不飽和脂肪酸,易消化吸收。魚肉和骨含鈣、磷、鉀、鐵、鋅等多種必需元素,魚肝中有豐富的維生素A和D。據營養學家研究,食魚有益健腦、降低低密度膽固醇,能提高免疫系統的功能。
(8)奶類 奶類雖含有大量的水(85~88%),但所含蛋白質(3%)都是完全蛋白質。還含脂肪4%,都易吸收。特別是奶類含有維生素A、D和鉀、鋅等元素,有利嬰兒生長。奶類食品不能生食,因為生牛奶每毫升約有400個細菌。奶類食品中含有其他食物難得的色氨酸,它能轉化成5-羥色胺,是促人安睡的化合物,所以睡前服奶能促使嬰兒安睡。當今正掀起牛奶改造熱,改造途徑一是利用微生物發酵,使它變得易為人體吸收,二是在奶中加入其他營養品,以增加它的營養作用。
五、常見的藥物
(一)藥物
藥物是預防病害和治療疾病或有助於維持人體正常機能的物質。它跟人類的生活息息相關。例如,生病要打針、吃藥,受傷要敷藥,滅菌消毒要用藥。
藥物的發展
人類早期的藥物都來自自然界的植物、動物和礦物。傳說距今4000年前,就有「神農嘗百草,一日遇七十毒」的傳說。這反映古代人民發現藥物的艱難過程。如今,我國中藥已數以萬計,它們都是勞動人民經過無數次試驗,甚至付出巨大犧牲而得來的。人類依賴天然藥物少說有幾千年之久,直到近代才有所改觀。17世紀末期,德國化學家艾里希首先發現一些合成染料能殺蟲治病,開創了合成藥物的第一頁。1909年化學家又合成抗梅毒藥606。1935年德國杜馬克發現紅色的百浪多息能治療細菌性疾病,後來它發展成為一類抗菌葯——磺胺葯。1940年青黴素正式投產,隨後數以千計的抗生素藥物不斷出現。新藥物的發明,使人類健康大大改善,壽命大大延長。據統計,單抗生素髮現和製造,就使人類的壽命延續10年,可見藥物的發展跟人類健康的關係十分密切。
藥物的分類
藥物按來源分有天然藥物和合成藥物兩大類。天然藥物是自然界原先就有,人們不經加工或經簡單加工就能得到的藥物。天然藥物又可分植物性藥物(如麻黃、甘草)、動物性藥物(如牛黃、雞內金)和礦物性藥物(如膽礬、瀉鹽)。合成藥物是人們用化學方法製造的藥物,如磺胺葯、胃舒平等。藥物還可以按它的作用分類,可分為預防性藥物和治療性藥物。預防性藥物是防止人類機體免受病菌或病毒感染的藥物,一般還可分為消毒劑和殺菌劑。能殺死病毒——病原體的藥物叫消毒劑,能消滅細菌或抑制它們繁殖的藥物叫殺菌劑。在醫藥上有許多藥物兼有殺菌和消滅病毒兩項作用,因此常把能殺菌、消毒藥統稱為消毒劑。治療藥物是指能減輕或治癒已經發生的疾病的物質。它還可分為外敷藥和內服藥。外敷藥是人體某一部分或器官受傷而敷治的藥物,如紅汞、碘酊等。內服藥是口服或注射到人體內部治療疾病的藥物,如阿斯匹林和麻黃素。
服藥時間
服藥時間通常分空腹、睡前、飯前、飯時、飯後和定時。空腹指早飯前的清晨,一般要求藥物迅速進入腸內,如驅蟲葯。睡前指睡前15~30分鐘服藥,它要求在睡眠時發揮藥效,如安眠藥。飯前指吃飯前30~60分鐘用藥,一般是使藥物儘快通過胃進入腸的藥物,如利膽葯、腸丸劑。飯時指吃飯時服用的藥物,一般是消化葯,如胃蛋白酶。飯後指飯後15~30分鐘服用,它能避免刺激胃,減少副作用,如阿斯匹林、奎寧。定時服藥是指在一定時間內服用一次,如磺胺葯、抗生素等,通常分4小時或6小時服藥。
藥品的貯存
按國家規定,藥品包裝上應註明藥品使用的期限和貯存方法,否則不能出售。對那些容易受潮、風化、氧化、揮發的藥物通常要密封,如復方甘草片、硼砂和水楊酸。受熱易變質、分解以及易燃的藥物應注意低溫貯藏,如腺苷三磷酸、輔酶A、乙醚和氯乙烷。見光易失效的藥物要用棕色瓶貯存,且要放在陰暗處,如山道年和度冷丁等。
中藥
中藥又名漢葯,是中國醫學獨有的藥品。中藥大都來自天然動、植物和礦物,其中來自植物的大部分有效成分是生物鹼,因此中藥常要經煎煮,把有效成分提取出來,溶在水裡成為湯藥。中藥有幾千年歷史,已有丸劑、針劑等,在醫療上的作用已取得國內外醫學家的公認。
(二)抗菌和抗病毒藥
抗菌葯和抗病毒藥是能殺滅人體內細菌、病毒,而對正常細胞無多大危害作用的物質。常見的有以下幾種。
(1)抗菌素 抗菌素一般指由細菌、黴菌等微生物在繁殖時產生的有抗細菌性能的一類物質。它是療效好、奏效快、臨床上應用廣的一類藥物。抗菌素已有幾千種,臨床應用不下幾十種,如青黴素和慶大黴素。抗菌素的用量以國際單位計,一般以有效部分1μg為一個單位。抗菌素不能濫用,以免產生抗藥性,而且使用時要防止過敏和毒性反應。
(2)磺胺葯 磺胺葯是僅次於抗菌素的殺菌類藥物,它具有廣譜抗菌作用,能口服,也能注射。雖然它的效果不及抗菌素,但使細菌產生耐葯和致過敏方面優於抗菌素。特別是近年來長效磺胺葯的問世,更顯示它的重要性。常用的磺胺葯有磺胺噻唑(ST)、磺胺嘧啶(SD)、磺胺甲嘧啶(SM1)等。在服磺胺葯時常應補充維生素B。
(3)抗病毒藥 病毒寄生在人體中,長期來多用中藥金銀花、板蘭根來防止感染和治療。近年來常用的西藥有病毒靈(嗎啉雙胍)和抑感靈。病毒靈每片含
(三)抗蟲葯
抗蟲葯指能殺死或驅趕人體內寄生蟲的藥物,一般分抗瘧葯和驅蟲葯。
(1)抗瘧葯抗瘧葯是抵抗瘧疾的葯。瘧疾是由蚊子傳播的,蚊子在吸人血時,把瘧蟲孢子體帶進人體血液而使人發病。古老殺瘧蟲葯是奎寧,又名金雞納霜,片劑
(2)驅蟲葯驅蟲葯必須溶解於水,通常製成硫酸鹽、磷酸鹽,以增加藥效。常用驅蟲葯有驅蛔靈和滅絛靈。前者用於驅趕蛔蟲、蟯蟲,成人每次服100mg;後者用於驅各類絛蟲,成人每天
(四)鎮痛鎮靜葯
這類葯對中樞神經有較強烈的生理作用。有的可以使人在較短時間內呼呼入睡,通常叫做安眠藥。有的能使人在短期內失去痛感,叫做鎮痛葯。還有一類能使中樞神經放鬆而後安定下來,叫做安定葯。
(1)安眠藥 安眠藥一般在睡前半小時或15分鐘服用。常用的是魯米那、水合氯醛和安眠酮。魯米那成人每次服
(2)安定葯 安定葯是一類對神經活動有抑制作用的藥物。常用的有安定,口服2.5~5mg/次,每天總量不可超過25mg,還可靜脈注射,每次不可超過10mg;異丁榛成人口服每次2.5~5mg,每天不超過10mg。市場上出售的治小兒搔癢和不安症的小兒寧,每片含異丁榛2.5mg,一般讓小兒臨睡前口服一片。谷維素能改善植物神經,使內分泌恢復平衡,市售每片含10mg,口服1~2片,每日2~3次,服一個療程約3~4個月。
(3)鎮痛葯 鎮痛葯對中樞神經能起強烈抑制作用,使人暫時失去痛感,連續服用常會產生耐受性和成癮,應該慎重使用。嗎啡鹽酸鹽,它是最古老的鎮痛葯(鴉片)。它鎮痛效果佳,藥效迅速,但能產生耐受性、歡快感和成癮。因口服效果差,一般用注射的方法,成人每次5~15mg,每天不能超過60mg,嬰兒禁用。可特因是鴉片中所含的生物鹼,它的鎮咳作用很好,口服成人每次15mg,每天不能超過
五)胃腸葯
胃、腸是消化系統的主要成員。兩者所處地位不同,胃處於酸性環境,腸處於鹼性環境,環境不同,患病癥狀也不同,用的葯自然不一樣。
(1)助消化葯 當消化器官產生故障時,消化液分泌不足,如胃酸過低,胰液分泌減少,就會發生飽脹等消化障礙,通常要服助消化葯,增強消化能力,使癥狀消失。人缺少胃酸,可給1%鹽酸,每次5mL,一日三次。如果胃消化功能衰退,可服胃蛋白酶片,每次
(2)治潰瘍葯 治潰瘍葯基本上是抑酸劑和解痙治療劑的混合物。潰瘍病的根源是胃酸過多,一切可以中和胃酸的弱鹼性製劑,如氫氧化鋁、碳酸氫鈉都能作抑酸劑。另外,解痙劑多為抗膽鹼藥物,有解除痙攣、抑制胃酸分泌,達到止痛抑酸的功用。常用的復方胃舒平,每片含氫氧化鋁
(3)導瀉和止瀉藥 導瀉藥能刺激腸壁,使腸增加蠕動,分泌物增多,起軟化糞便,加速排泄的作用。按作用強度分輕瀉劑(排出正常硬度糞便)、緩瀉劑(排出稀便)和峻瀉劑(排出水樣便)。導瀉劑一般治療便秘,非不得已不必常用,避免引起用藥習慣。止瀉劑主要阻止腸內發酵,減少腸粘膜的刺激作用,主要用於非細菌性和器質性病變的腹瀉。常用的導瀉劑有一輕鬆和大黃蘇打片。一輕鬆每片5mg,成人每次5~10mg,睡前服用。大黃蘇打片是大黃和碳酸氫鈉的混合製劑,每片含
六)補血藥和止血藥
補血藥主要指提供造血原料,加強造血功能的一類藥物。止血藥指能增強微血管功能,使出血時間縮短,起止血作用的一類物質。常用補血藥有各種鐵劑,如葡萄糖酸鐵,含鐵12%,每片
(七)避孕藥
避孕藥是阻止精子或卵子正常發育成胎的藥物。女用口服避孕藥由抑制排卵來避孕。目前避孕藥種類多,主要成分都是雌激素和黃體素。常用避孕藥有避孕藥1號,每片含炔諾酮0.63mg、炔雌醇
(八)消毒防腐葯
消毒和防腐葯是對人體或周圍環境的抗菌或抗病毒的藥物。選擇消毒防腐葯應考慮藥物濃度和作用時間、藥物溶劑以及用藥對象等因素。
(1)環境消毒藥 這是對環境和有關手術器皿的消毒藥物。它常能使蛋白質凝固或氧化而使微生物死亡。例如,石炭酸能使細胞的原生質凝固、變性,通常用3~5%的水溶液噴洒房間或用具。漂白精能放出遊離氯和新生態氧,氧化細菌中的蛋白質,起殺菌作用,常用濃度是0.03~0.15%。新潔而滅是陽離子表面活性劑,對革蘭氏陽性和陰性細菌都有殺滅作用,常用0.1%水溶液。注意,新潔而滅不能跟肥皂、硝酸鹽、碘化物等接觸,以防分解失效。洗必泰是外用廣泛殺菌葯,常用0.0002%水溶液(1∶5000)。
(2)表面消毒藥 這是一類應用最廣的藥物,它能深入細菌內部,與細菌體內的蛋白質起變性和破壞作用,因此能殺菌。它主要用於皮膚和粘膜表面的消毒。酒精是最常用的消毒藥,用於消毒的濃度為70%,這個濃度的酒精殺菌力最強。其次是龍膽紫,常用1~2%的溶液。它的刺激性較小,廣泛用於皮膚、粘膜潰瘍的消毒。碘酊是3.5~5%碘的酒精溶液,殺菌力很強,但有刺激性,主要用於皮膚消毒。紅汞是汞的有機化合物,能使細菌體內蛋白質變性,常用的是2~4%的水溶液,用於傷口和皮膚消毒。紅汞不能跟碘酊合用,因為兩者混合產生有毒的碘化汞沉澱,危害人體健康。
(九)創面用藥
創面葯是在創面抑菌或殺菌的藥物。使用時要選擇殺菌力強、人體不易吸收、對人的正常細胞無毒的物質。使用抗菌素溶液作創面用藥要臨時配製,使用時間不可太長,以免細菌產生抗藥性。高錳酸鉀是強有力的氧化劑,常用0.1%水溶液沖洗創面。雷弗奴爾是對球菌、鏈球菌有特效的創面葯,常用0.1~0.2%的溶液浸泡紗布外敷創口。抗生素溶液,如慶大黴素、新黴素溶液一般用0.2~0.5%的水溶液,用紗布浸泡後敷在創口。
(十)局部塗搽藥
這是一類對一般組織不發生作用,而對傳入神經末梢有選擇作用的物質。它能使皮膚血管擴張,減輕疼痛和消炎。用塗搽藥一般濃度不能太高,時間不能太長,以防止起泡和潰爛。松節油是常用的塗搽藥,每100mL含松節油65mL、樟腦
(十一)麻醉藥
麻醉藥分全身麻醉藥和局部麻醉藥兩種。全身麻醉藥由淺入深抑制大腦皮層,使人神志消失。局部麻醉對神經的膜電位起穩定作用或降低膜對鈉離子的通透性,阻斷神經衝動的傳導,起局部麻醉作用。
全身麻醉藥用於大型手術或不能用局部麻醉藥的患者。最早使用的全身麻醉藥是笑氣,它性能穩定,適合任何方式麻醉,但有易缺氧、麻醉者不夠穩定等缺點。後來改用乙醚作全身麻醉藥,它有麻醉狀況穩定、肌肉鬆弛良好,便於手術等優點。但它易燃、置放過久會產生過氧化物。使用乙醚時應絕對避火和經檢查無過氧化物。
局部麻醉藥適用於小型手術或局部手術的麻醉藥。使用局部麻醉藥時,需加一點血管收縮劑,如腎上腺素。最常用的局部麻醉劑是普魯卡因鹽酸鹽,用於局麻是0.5~1%的溶液,每次用量不能超過
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