汽车挡风玻璃为什么比普通玻璃更安全
提问者:瞳_0421 浏览40292次
汽车挡风玻璃的材料是什么?和一般的玻璃相比有什么不一样的地方吗? 回答者:科学公园 2014-06-13
挡风玻璃是汽车上相当重要的部件,它不仅为司机保证良好的视野,还要替司机和乘客遮风挡雨,更要防止石块、树枝、动物等“不速之客”进入车内,因此汽车挡风玻璃的安全性是一个非常重要的指标。不知大家是否注意到,汽车挡风玻璃突然被异物击中时并不会像普通玻璃那样裂成碎片四处飞溅,而仅仅是出现一些裂缝(图1)。为什么汽车挡风玻璃有着明显优于普通玻璃的安全性能?这得益于应用其中的一种高分子材料。
汽车挡风玻璃中竟然有高分子?你没有看错,汽车挡风玻璃中确确实实用到了高分子材料。从外观上看,汽车挡风玻璃与普通玻璃并没有明显区别,但如果我们观察它的横断面,就会发现它实际上包含了三层:上下两层都是玻璃,而夹在它们之间的、厚度通常不到1mm的那一层,虽然同样透明,但并不是玻璃,而是一种听上去很陌生的高分子材料——聚乙烯醇缩丁醛聚乙烯醇缩丁醛的名字听上去很绕口,那是因为它的“身世”颇为复杂。要得到聚乙烯醇缩丁醛,我们首先要让一种叫做醋酸乙烯酯的分子互相之间发生反应,得到高分子材料聚醋酸乙烯酯。在一定的条件,聚醋酸乙烯酯会变成另一种高分子——聚乙烯醇。接下来如果让聚乙烯醇和丁醛反应,一个丁醛分子能够把聚乙烯醇分子上相邻的两个羟基连接起来,这样就得到了用在汽车挡风玻璃中的高分子材料(图
3)。醛分子与醇分子互相反应得到的化合物叫做缩醛,因此丁醛与聚乙烯醇反应得到的高分子就叫做聚乙烯醇缩丁醛。不过在实际生产中,为了保证一定的性能,最后一步反应往往并不完全,因此得到的聚乙烯醇缩丁醛高分子中仍然保留一定数量的尚未反应的羟基。
更巧的是,这次意外发生后不久,班尼迪克特斯在报纸上读到一篇文章。文章提到当时巴黎很多汽车事故中,破碎飞溅的挡风玻璃碎片会导致司机受到严重伤害。班尼迪克特斯立刻想到了那个涂了一层硝化纤维的烧杯,他意识到自己偶然之中的发现或许可以解决这个汽车安全的大问题。他回到实验室,在玻璃表面涂上各种高分子材料,然后将玻璃摔碎,观察碎片是否会飞溅。不久,第一块夹层玻璃就诞生了。起初,各大汽车制造商对他的发明并不是很感兴趣,但他们很快意识到夹层玻璃对于汽车安全的重要性。1919年,美国著名企
业家、福特公司创始人亨利·福特率先在福特汽车上安装夹层玻璃,很快,夹层玻璃就成了汽车挡风玻璃的标准配置。[2,3]
虽然班尼迪克特斯最初使用的高分子材料是硝化纤维,但很快聚乙烯醇缩丁醛就从众多的高分子材料中脱颖而出,成为生产夹层玻璃的首选材料。夹层玻璃的原理虽然并不复杂,对用于中间层的高分子材料却有着不低的要求:首先,这种材料必须有优异的机械性能,能够在遇到外力冲击时尽可能地化解能量,还必须能很牢固地将两层玻璃粘合住。其次,这种材料必须足够透明;这也是很关键的一条标准,毕竟谁也
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