不知大家是否注意到，汽車擋風玻璃突然被異物擊中時並不會像普通玻璃那樣裂成碎片四處飛濺，而僅僅是出現一些裂縫。為什麼汽車擋風玻璃有著明顯優於普通玻璃的安全效能？這得益於應用其中的一種高分子材料。
圖1 破損變形的汽車擋風玻璃
汽車擋風玻璃中竟然有高分子？你沒有看錯，汽車擋風玻璃中確確實實用到了高分子材料。從外觀上看，汽車擋風玻璃與普通玻璃並沒有明顯區別，但如果我們觀察它的橫斷面，就會發現它實際上包含了三層：上下兩層都是玻璃，而夾在它們之間的、厚度通常不到1mm的那一層，雖然同樣透明，但並不是玻璃，而是一種聽上去很陌生的高分子材料——聚乙烯醇縮丁醛。
圖2 汽車擋風玻璃的基本結構
聚乙烯醇縮丁醛的名字聽上去很繞口，那是因為它的“身世”頗為複雜。要得到聚乙烯醇縮丁醛，我們首先要讓一種叫做醋酸乙烯酯的分子互相之間發生反應，得到高分子材料聚醋酸乙烯酯。在一定的條件，聚醋酸乙烯酯會變成另一種高分子——聚乙烯醇。接下來如果讓聚乙烯醇和丁醛反應，一個丁醛分子能夠把聚乙烯醇分子上相鄰的兩個羥基連線起來，這樣就得到了用在汽車擋風玻璃中的高分子材料（圖3）。醛分子與醇分子互相反應得到的化合物叫做縮醛，因此丁醛與聚乙烯醇反應得到的高分子就叫做聚乙烯醇縮丁醛。不過在實際生產中，為了保證一定的效能，最後一步反應往往並不完全，因此得到的聚乙烯醇縮丁醛高分子中仍然保留一定數量的尚未反應的羥基。
圖3 聚乙烯醇縮丁醛的合成過程
有了聚乙烯醇縮丁醛，我們就可以生產汽車擋風玻璃了。先將一塊使用浮法工藝生產的平板玻璃表面清洗乾淨，放置在生產線上，然後在它表面塗上一層聚乙烯醇縮丁醛，再把第二塊玻璃放上去；緊接著用力將兩塊玻璃壓緊，並對它們進行加熱。在高溫和壓力的作用下，聚乙烯醇縮丁醛均勻地充滿兩塊玻璃之間的空間。當壓力和溫度撤去後，上下兩塊玻璃就被牢固地粘合在一起，從外觀上看與一塊普通的玻璃幾乎沒有什麼區別。這樣就可以安裝到汽車上作為擋風玻璃使用了。當然，如果需要，我們還可以在第二塊玻璃的表面再塗上一層聚乙烯醇縮丁醛，然後把第三塊玻璃粘合上去；還可以重複這個過程，直到指定數目的玻璃板全被粘合在一起。整個生產過程就像在製作一塊三明治，因此，這種方法生產的玻璃有一個很形象的名字——夾層玻璃。
夾層玻璃的生產過程看上去並不複雜，但它能大大提高汽車擋風玻璃的安全效能。如果汽車的擋風玻璃使用普通玻璃，在高速行駛中，玻璃一旦被一顆小石子擊中，很可能被擊出一個洞，輕則影響駕駛，如果飛濺的玻璃碎片擊中司機或者乘客，後果更加不堪設想。雖然我們可以透過一定的處理讓玻璃碎裂時碎片的邊緣不那麼鋒利，從而減少碎片造成的劃傷，但破損的玻璃仍然會嚴重影響正常的駕駛。毫不誇張地說，夾層玻璃自從誕生以來，拯救了無數人的生命。
圖4 生產過程中的夾層玻璃
為什麼夾層玻璃在受到外力撞擊時還能大致保持原有形狀，而不會破裂成碎片呢？我們在生活中都有這樣的體驗：讓一個玻璃杯和一個塑膠杯在相同的高度落下，玻璃杯粉身碎骨，而塑膠杯卻完好無損。這個簡單的例子反映出玻璃和高分子材料的力學效能有著顯著差別：玻璃雖然堅硬，但是缺乏韌性，受到一定力度的瞬間撞擊時很容易破碎；相反，高分子材料往往有著相當好的韌性，在受到外力衝擊時能夠透過改變自身形狀來化解能量而不會破碎。因此，透過夾層的方法將玻璃和高分子材料結合起來，就能夠很好地改善玻璃的力學效能。我們稍微留意一下就會發現，崩裂的擋風玻璃只是在直接遭受撞擊的一面出現裂縫，另一面的玻璃通常還是完好的。這是因為夾在兩塊玻璃中間的聚乙烯醇縮丁醛很好地化解了能量，使另一面玻璃並沒有受到很大的衝擊。與此同時，聚乙烯醇縮丁醛像膠水一樣將兩塊玻璃牢牢粘在一起，哪怕其中一面玻璃破碎了，碎片也很難擺脫膠水的束縛飛濺開來。這就是夾層玻璃在受到衝撞時總是能大致保持形狀完整的原因。
不知大家是否注意到，汽車擋風玻璃突然被異物擊中時並不會像普通玻璃那樣裂成碎片四處飛濺，而僅僅是出現一些裂縫。為什麼汽車擋風玻璃有著明顯優於普通玻璃的安全效能？這得益於應用其中的一種高分子材料。
圖1 破損變形的汽車擋風玻璃
汽車擋風玻璃中竟然有高分子？你沒有看錯，汽車擋風玻璃中確確實實用到了高分子材料。從外觀上看，汽車擋風玻璃與普通玻璃並沒有明顯區別，但如果我們觀察它的橫斷面，就會發現它實際上包含了三層：上下兩層都是玻璃，而夾在它們之間的、厚度通常不到1mm的那一層，雖然同樣透明，但並不是玻璃，而是一種聽上去很陌生的高分子材料——聚乙烯醇縮丁醛。
圖2 汽車擋風玻璃的基本結構
聚乙烯醇縮丁醛的名字聽上去很繞口，那是因為它的“身世”頗為複雜。要得到聚乙烯醇縮丁醛，我們首先要讓一種叫做醋酸乙烯酯的分子互相之間發生反應，得到高分子材料聚醋酸乙烯酯。在一定的條件，聚醋酸乙烯酯會變成另一種高分子——聚乙烯醇。接下來如果讓聚乙烯醇和丁醛反應，一個丁醛分子能夠把聚乙烯醇分子上相鄰的兩個羥基連線起來，這樣就得到了用在汽車擋風玻璃中的高分子材料（圖3）。醛分子與醇分子互相反應得到的化合物叫做縮醛，因此丁醛與聚乙烯醇反應得到的高分子就叫做聚乙烯醇縮丁醛。不過在實際生產中，為了保證一定的效能，最後一步反應往往並不完全，因此得到的聚乙烯醇縮丁醛高分子中仍然保留一定數量的尚未反應的羥基。
圖3 聚乙烯醇縮丁醛的合成過程
有了聚乙烯醇縮丁醛，我們就可以生產汽車擋風玻璃了。先將一塊使用浮法工藝生產的平板玻璃表面清洗乾淨，放置在生產線上，然後在它表面塗上一層聚乙烯醇縮丁醛，再把第二塊玻璃放上去；緊接著用力將兩塊玻璃壓緊，並對它們進行加熱。在高溫和壓力的作用下，聚乙烯醇縮丁醛均勻地充滿兩塊玻璃之間的空間。當壓力和溫度撤去後，上下兩塊玻璃就被牢固地粘合在一起，從外觀上看與一塊普通的玻璃幾乎沒有什麼區別。這樣就可以安裝到汽車上作為擋風玻璃使用了。當然，如果需要，我們還可以在第二塊玻璃的表面再塗上一層聚乙烯醇縮丁醛，然後把第三塊玻璃粘合上去；還可以重複這個過程，直到指定數目的玻璃板全被粘合在一起。整個生產過程就像在製作一塊三明治，因此，這種方法生產的玻璃有一個很形象的名字——夾層玻璃。
夾層玻璃的生產過程看上去並不複雜，但它能大大提高汽車擋風玻璃的安全效能。如果汽車的擋風玻璃使用普通玻璃，在高速行駛中，玻璃一旦被一顆小石子擊中，很可能被擊出一個洞，輕則影響駕駛，如果飛濺的玻璃碎片擊中司機或者乘客，後果更加不堪設想。雖然我們可以透過一定的處理讓玻璃碎裂時碎片的邊緣不那麼鋒利，從而減少碎片造成的劃傷，但破損的玻璃仍然會嚴重影響正常的駕駛。毫不誇張地說，夾層玻璃自從誕生以來，拯救了無數人的生命。
圖4 生產過程中的夾層玻璃
為什麼夾層玻璃在受到外力撞擊時還能大致保持原有形狀，而不會破裂成碎片呢？我們在生活中都有這樣的體驗：讓一個玻璃杯和一個塑膠杯在相同的高度落下，玻璃杯粉身碎骨，而塑膠杯卻完好無損。這個簡單的例子反映出玻璃和高分子材料的力學效能有著顯著差別：玻璃雖然堅硬，但是缺乏韌性，受到一定力度的瞬間撞擊時很容易破碎；相反，高分子材料往往有著相當好的韌性，在受到外力衝擊時能夠透過改變自身形狀來化解能量而不會破碎。因此，透過夾層的方法將玻璃和高分子材料結合起來，就能夠很好地改善玻璃的力學效能。我們稍微留意一下就會發現，崩裂的擋風玻璃只是在直接遭受撞擊的一面出現裂縫，另一面的玻璃通常還是完好的。這是因為夾在兩塊玻璃中間的聚乙烯醇縮丁醛很好地化解了能量，使另一面玻璃並沒有受到很大的衝擊。與此同時，聚乙烯醇縮丁醛像膠水一樣將兩塊玻璃牢牢粘在一起，哪怕其中一面玻璃破碎了，碎片也很難擺脫膠水的束縛飛濺開來。這就是夾層玻璃在受到衝撞時總是能大致保持形狀完整的原因。