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塑料及制品
概述

塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules),俗称塑料(plastics)或树脂(resin),可以自由改变成分及形体样式,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。
塑料的主要成分是树脂。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名,如松香、虫胶等,树脂是指尚未和各种添加剂混合的高分子化合物。树脂约占塑料总重量的40%~100%。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性,但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成,不含或少含添加剂,如有机玻璃、聚苯乙烯等。
所谓塑料,其实它是合成树脂中的一种,形状跟天然树脂中的松树脂相似,经过化学手段进行人工合成,而被称之为塑料。
塑料是重要的有机合成高分子材料,应用非常广泛。但是废弃塑料带来的“白色污染”也越来越严重,如果我们能详细了解塑料的组成及分类,不仅能帮助我们科学地使用塑料制品,也有利于塑料的分类回收,并有效控制和减少“白色污染”。

优缺点

优点:
1、大部分塑料的抗腐蚀能力强,不与酸、碱反应。
2、塑料制造成本低。
3、耐用、防水、质轻。
4、容易被塑制成不同形状。
5、是良好的绝缘体。
6、塑料可以用于制备燃料油和燃料气,这样可以降低原油消耗。
缺点:
1、回收利用废弃塑料时,分类十分困难,而且经济上不合算。
2、塑料容易燃烧,燃烧时产生有毒气体。例如聚苯乙烯燃烧时产生甲苯,这种物质少量会导致失明,吸入有呕吐等症状,PVC燃烧也会产生氯化氢有毒气体,除了燃烧,就是高温环境,会导致塑料分解出有毒成分,例如苯等。
3、塑料是由石油炼制的半岛bd体育手机客户端 制成的,石油资源是有限的。
4、塑料埋在地底下几百年、几千年甚至几万年也不会腐烂。
5、塑料的耐热性能等较差,易于老化。
6、由于塑料的无法自然降解性,它已成为人类的第一号敌人,也已经导致许多动物死亡的悲剧。比如动物园的猴子,鹈鹕,海豚等动物,都会误吞游客随手丢的1号塑料瓶,最后由于不消化而痛苦地死去;望去美丽纯净的海面上,走近了看,其实飘满了各种各样的无法为海洋所容纳的塑料垃圾,在多只死去海鸟样本的肠子里,发现了各种各样的无法被消化的塑料。

分类

一、用途分类
根据各种塑料不同的使用特性,通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。
1、通用塑料
一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料有五大品种,即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物(ABS)。这五大类塑料占据了塑料原料使用的绝大多数,其余的基本可以归入特殊塑料品种,如:PPS、PPO、PA、PC、POM等,它们在日用生活半岛bd体育手机客户端 中的用量很少,主要应用在工程产业、国防科技等高端的领域,如汽车、航天、建筑、通讯等领域。塑料根据其可塑性分类,可分为热塑性塑料和热固性塑料。通常情况下,热塑性塑料的半岛bd体育手机客户端 可再回收利用,而热固性塑料则不能,根据塑料的光学性能来分,可分为透明、半透明及不透明原料,如PS、PMMA、AS、PC等属于透明塑料,而其它大多数塑料都为不透明塑料。
2、工程塑料
一般指能承受一定外力作用,具有良好的机械性能和耐高、低温性能,尺寸稳定性较好,可以用作工程结构的塑料,如聚酰胺、聚砜等。在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。工程塑料在机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等方面能达到更高的要求,而且加工更方便并可替代金属材料。工程塑料被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业,以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。
通用工程塑料包括:聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。
特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。交联型的有:聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型的有:聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)等。
3、特种塑料
一般是指具有特种功能,可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用,增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能,这些塑料都属于特种塑料的范畴。
3.1、增强塑料:
增强塑料原料在外形上可分为粒状(如钙塑增强塑料)、纤维状(如玻璃纤维或玻璃布增强塑料)、片状(如云母增强塑料)三种。按材质可分为布基增强塑料(如碎布增强或石棉增强塑料)、无机矿物填充塑料(如石英或云母填充塑料)、纤维增强塑料(如碳纤维增强塑料)三种。
3.2、泡沫塑料:
泡沫塑料可以分为硬质、半硬质和软质泡沫塑料三种。硬质泡沫塑料没有柔韧性,压缩硬度很大,只有达到一定应力值才产生变形,应力解除后不能恢复原状;软质泡沫塑料富有柔韧性,压缩硬度很小,很容易变形,应力解除后能恢复原状,残余变形较小;半硬质泡沫塑料的柔韧性和其他性能介于硬质与软质泡沫塑料之间。
二、理化分类
根据各种塑料不同的理化特性,可以把塑料分为热固性塑料和热塑性塑料两种类型。
1、热塑性塑料
热塑性塑料(Thermo plastics ):指加热后会熔化,可流动至模具冷却后成型,再加热后又会熔化的塑料;即可运用加热及冷却,使其产生可逆变化(液态←→固态),是所谓的物理变化。通用的热塑性塑料其连续的使用温度在100℃以下,聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯并称为四大通用塑料。热塑料性塑料又分烃类、含极性基因的乙烯基类、工程类、纤维素类等多种类型。受热时变软,冷却时变硬,能反复软化和硬化并保持一定的形状。可溶于一定的溶剂,具有可熔可溶的性质。热塑性塑料具有优良的电绝缘性,特别是聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)都具有极低的介电常数和介质损耗,宜于作高频和高电压绝缘材料。热塑性塑料易于成型加工,但耐热性较低,易于蠕变,其蠕变程度随承受负荷、环境温度、溶剂、湿度而变化。为了克服热塑性塑料的这些弱点,满足在空间技术、新能源开发等领域应用的需要,各国都在开发可熔融成型的耐热性树脂,如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚芳砜(PASU)、聚苯硫醚(PPS)等。以它们作为基体树脂的复合材料具有较高的力学性能和耐化学腐蚀性,能热成型和焊接,层间剪切强度比环氧树脂好。如用聚醚醚酮作为基体树脂与碳纤维制成复合材料,耐疲劳性超过环氧/碳纤维。它的耐冲击性好,在室温下具有良好的耐蠕变性,加工性好,可在240~270℃连续使用,是一种非常理想的耐高温绝缘材料。用聚醚砜作为基体树脂与碳纤维制成的复合材料在 200℃具有较高的强度和硬度,在-100℃尚能保持良好的耐冲击性;无毒,不燃,发烟最少,耐辐射性好,预期可用它作航天飞船的关键部件,还可模塑加工成雷达天线罩等。
甲醛交联型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料(如脲-甲醛-三聚氰胺-甲醛等)。
其他交联型塑料包括不饱和聚酯、环氧树脂、邻苯二甲二烯丙酯树脂等。
2、热固性塑料
热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料,如酚醛塑料、环氧塑料等。热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型。热加工成型后形成具有不熔不溶的固化物,其树脂分子由线型结构交联成网状结构。再加强热则会分解破坏。典型的热固性塑料有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、呋喃、聚硅醚等材料,还有较新的聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等。它们具有耐热性高、受热不易变形等优点。缺点是机械强度一般不高,但可以通过添加填料,制成层压材料或模压材料来提高其机械强度。
以酚醛树脂为主要原料制成的热固性塑料,如酚醛模压塑料(俗称电木),具有坚固耐用、尺寸稳定、耐除强碱外的其他化学物质作用等特点。可根据不同用途和要求,加入各种填料和添加剂。如要求高绝缘性能的品种,可采用云母或玻璃纤维为填料;如要耐热的品种,可采用石棉或其他耐热填料;如要求抗震的品种,可采用各种适当的纤维或橡胶为填料及一些增韧剂以制成高韧性材料。此外还可以采用苯胺、环氧、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇缩醛等改性的酚醛树脂以满足不同用途的要求。用酚醛树脂还可以制成酚醛层压板,其特点是机械强度高,电性能良好,耐腐蚀,易于加工,广泛应用于低压电工设备。
氨基塑料有脲甲醛、三聚氰胺甲醛、脲素三聚氰胺甲醛等。它们具有质地坚硬、耐刮痕、无色、半透明等优点,加入色料可制成彩色鲜艳的制品,俗称电玉。由于它耐油,不受弱碱和有机溶剂的影响(但不耐酸),可在70℃下长期使用,短期可耐110~120℃,可用于电工制品。三聚氰胺甲醛塑料比脲甲醛塑料硬度高,有更好的耐水、耐热、耐电弧性,可作耐电弧绝缘材料。
以环氧树脂为主要原料制成的热固性塑料品种很多,其中以双酚A型环氧树脂为基材的约占90%。它具有优良的粘接性、电绝缘性、耐热性和化学稳定性,收缩率和吸水率小,机械强度好等特点。
不饱和聚酯和环氧树脂都可以制成玻璃钢,具有优异的机械强度。如不饱和聚酯的玻璃钢,其机械性能良好,密度小(只有钢的1/5至1/4,铝的1/2),易于加工成各种电器零件。以苯二甲酸二丙烯酯树脂制成的塑料的电性能和机械性能均优于酚醛和氨基热固性塑料。它吸湿性小,制品尺寸稳定,成型性能好,耐酸碱及沸水和一些有机溶剂。模塑料适于制造结构复杂的、既耐温又有高绝缘性的零件。一般可在-60~180℃的温度范围长期使用,耐热等级可达F级到H级,比酚醛和氨基塑料的耐热性都高。
聚硅醚结构形式的有机硅塑料在电子、电工技术中的应用较多。有机硅层压塑料多以玻璃布为补强材料;有机硅模压塑料多以玻璃纤维和石棉为填料,用以制造耐高温、高频或潜水电机、电器、电子设备的零部件等。这类塑料的特点是介电常数和tgδ值较小,受频率影响小,用于电工和电子工业中耐电晕和电弧,即使放电引起分解,产物是二氧化硅而不是能导电的碳黑。这类材料有突出的耐热性,可以在250℃连续使用。聚硅醚的主要缺点是机械强度低,胶粘性小,耐油性差。已开发出许多改性有机硅聚合物,例如聚酯改性有机硅塑料等在电工技术上得到应用。有的塑料既是热塑性又是热固性的塑料。例如聚氯乙烯,一般为热塑性塑料,日本已研制出一种新型液态聚氯乙烯是热固性的,模塑温度为60~140℃;美国一种叫伦德克斯的塑料,既有热塑性加工的特征,又有热固性塑料的物理性能。
(1)烃类塑料。属非极性塑料,具有结晶性和非结晶性之分,结晶性烃类塑料包括聚乙烯、聚丙烯等,非结晶性烃类塑料包括聚苯乙等。
(2)含极性基因的乙烯基类塑料。除氟塑料外,大多数是非结晶型的透明体,包括聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯等。乙烯基类单体大多数可以采用游离基型催化剂进行聚合。
(3)热塑性工程塑料。主要包括聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚等。聚四氟乙烯。改性聚丙烯等也包括在这个范围内。
(4)热塑性纤维素类塑料。主要包括醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、塞璐珞、玻璃纸等。
三、加工方法分类
根据各种塑料不同的成型方法,可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。
膜压塑料多为物性的加工性能与一般固性塑料相类似的塑料;层压塑料是指浸有树脂的纤维织物,经叠合、热压而结合成为整体的材料;注射、挤出和吹塑多为物性和加工性能与一般热塑性塑料相类似的塑料;浇铸塑料是指能在无压或稍加压力的情况下,倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料,如MC尼龙等;反应注射塑料是用液态原材料,加压注入膜腔内,使其反应固化成一定形状制品的塑料,如聚氨酯等。

加工工艺

成型定义
塑料的成型加工是指由合成树脂制造厂制造的聚合物制成最终塑料制品的过程。加工方法(通常称为塑料的一次加工)包括压塑(模压成型)、挤塑(挤出成型)、注塑(注射成型)、吹塑(中空成型)、压延等。
吸塑
用吸塑机将片材加热到一定温度后,通过真空泵产生负压将塑料片材吸附到模型表面上,经冷却定型而转变成不同形状的泡罩或泡壳。
压塑
压塑也称模压成型或压制成型,压塑主要用于酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂等热固性塑料的成型。
挤塑
挤塑又称挤出成型,是使用挤塑机(挤出机)将加热的树脂连续通过模具,挤出所需形状的制品的方法。挤塑有时也有于热固性塑料的成型,并可用于泡沫塑料的成型。挤塑的优点是可挤出各种形状的制品,生产效率高,可自动化、连续化生产;缺点是热固性塑料不能广泛采用此法加工,制品尺寸容易产生偏差。
注塑
注塑又称注射成型。注塑是使用注塑机(或称注射机)将热塑性塑料熔体在高压下注入到模具内经冷却、固化获得半岛bd体育手机客户端 的方法。注塑也能用于热固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的优点是生产速度快、效率高,操作可自动化,能成型形状复杂的零件,特别适合大量生产。缺点是设备及模具成本高,注塑机清理较困难等。
吹塑
吹塑又称中空吹塑或中空成型。吹塑是借助压缩空气的压力使闭合在模具中的热的树脂型坯吹胀为空心制品的一种方法,吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品两种方法。用吹塑法可生产薄膜制品、各种瓶、桶、壶类容器及儿童玩具等。
压延
压延是将树脂和各种添加剂经预期处理(捏合、过滤等)后通过压延机的两个或多个转向相反的压延辊的间隙加工成薄膜或片材,随后从压延机辊筒上剥离下来, 再经冷却定型的一种成型方法。压延是主要用于聚氯乙烯树脂的成型方法,能制造薄膜、片材、板材、人造革、地板砖等制品。
发泡成型
发泡材料(PVC,PE和PS等)中加入适当的发泡剂,使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料。按泡孔结构分为开孔泡沫塑料(觉大多数气孔互相连通)和闭孔泡沫塑料(绝大多数气孔是互相分隔的),这主要是由制造方法(分为化学发泡,物理发泡和机械发泡)决定的。

三角标

每个塑料的器皿,在底部都有一个数字(它是一个带箭头的三角型,三角型里面有一个数字)。
PET——聚对苯二甲酸乙二醇脂(聚酯)
“1号”PET常用于:矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等。
使用:耐热至65℃,耐冷至-20℃,只适合装暖饮或冻饮,装高温液体、或加热则易变形,有对人体有害的物质融出。并且,科学家发现,1号塑料品用了10个月后,可能释放出致癌物DEHP,对睾丸具有毒性。
因此,饮料瓶等用完了就丢掉,不要再用来做为水杯,或者用来做储物容器乘装其他物品,以免引发健康问题得不偿失。
注意:饮料瓶别循环使用装热水。不能放在汽车内晒太阳;不要装酒、油等物质。
HDPE——高密度聚乙烯
“2号”HDPE常用于:清洁用品、沐浴半岛bd体育手机客户端 的包装。
使用:可在小心清洁后重复使用,但这些容器通常不好清洗,残留原有的清洁用品,变成细菌的温床,你最好不要循环使用。不要再用来做为水杯,或者用来做储物容器装其他物品。
注意:很难彻底清洁,建议不要循环使用
PVC——聚氯乙烯
“3号”PVC常用于:常见雨衣、建材、塑料膜、塑料盒等。很少用于食品包装。
使用:这种材质可塑性优良,价钱便宜,故使用很普遍。只能耐热81 ℃,高温时容易产生有害物质,甚至连制造的过程中都会释放有毒物。若随食物进入人体,可能引起乳癌、新生儿先天缺陷等疾病。这种材料的容器已经较少用于包装食品。如果使用,千万不要让它受热。难清洗易残留,不要循环使用。若装饮品不要购买。
注意: 不可用于食品的包装。
LDPE——低密度聚乙烯
“4号”LDPE常用于:保鲜膜、塑料膜等。
使用:耐热性不强,通常,合格的PE保鲜膜在遇温度超过110 ℃时会出现热熔现象,会留下一些人体无法分解的塑料制剂。食物中的油脂也很容易将保鲜膜中的有害物质溶解出来。因此,食物放入微波炉,先要取下包裹着的保鲜膜。高温时产生有害物质,有毒物随食物进入人体后,可能引起乳腺癌、新生儿先天缺陷等疾病。
注意:用微波炉加热,别用保鲜膜包裹食物。
PP——聚丙烯
“5号”PP常用于:豆浆瓶、优酪乳瓶、果汁饮料瓶、微波炉餐盒。
使用:常见熔点高达167 ℃,是唯一可以安全放进微波炉的塑料盒,可在小心清洁后重复使用。需要特别注意,一些微波炉餐盒,盒体的确以5号PP制造(微波炉专用PP耐高温120℃,耐低温-20℃),但因造价成本高,盖子一般不使用专用PP却以1号PET制造,由于PET不能抵受高温,故不能与盒体一并放进微波炉。为保险起见,容器放入微波炉前,先把盖子取下。
注意:放入微波炉时,把盖子取下。
PS——聚苯乙烯
“6号”PS常用于:碗装泡面盒、快餐盒。
使用:又耐热又抗寒,但不能放进微波炉中,以免因温度过高而释出化学物(耐温70℃时即释放出)。并且不能用于盛装强酸(如柳橙汁)、强碱性物质,因为会分解出对人体不好的聚苯乙烯,容易致癌。因此,您要尽量避免用快餐盒打包滚烫的食物。
注意:别用微波炉煮碗装方便面。
PC——其他塑料
“7号”PC其它类常用于:水壶、水杯、奶瓶。
使用:被大量使用的一种材料,尤其多用于奶瓶中,因为含有双酚A而备受争议。香港城市大学生物及化学系副教授林汉华称,理论上,只要在制作PC的过程中,双酚A百分百转化成塑料结构,便表示制品完全没有双酚A,更谈不上释出。只是,若有小量双酚A没有转化成PC的塑料结构,则可能会释出而进入食物或饮品中。因此,小心为上,在使用此塑料容器时要格外注意。
对付双酚A的清洁措施
PC中残留的双酚A,温度愈高,释放愈多,速度也愈快。因此,不应以PC水瓶盛热水,以免增加双酚A(万一有的话)释放的速度及浓度。如果你的水壶有编号为7,下列方法可降低风险:
●使用时勿加热。
●不用洗碗机、烘碗机清洗水壶。
●不让水壶在阳光下直射。
●第一次使用前,用小苏打粉加温水清洗,在室温中自然烘干。因为双酚A会在第一次使用与长期使用时释出较多。
●如果容器有任何摔伤或破损,建议停止使用,因为塑料制品表面如果有细微的坑纹,容易藏细菌。
● 避免反复使用已经老化的塑料器具。

健康危害

塑料包装材料具有重量轻、强度大、抗冲击性好、透明、防潮、美观、化学性能稳定、韧性好且防腐蚀等优点,在包装领域广泛取代了金属、木材、纸张、玻璃、皮革等,因此,塑料包装对减轻我国的资源、能源压力起到了不可替代的作用。但是,塑料包装材料有一个致命的弱点,即其自然降解时间长,有的长达100年以上。塑料的不易降解性,导致其废弃物长期存在下去。而且,往往消费一次即被丢弃,故塑料包装废弃物成为一个越来越突出的环境问题,形成了所谓的“白色污染”,对人类生存环境造成很大压力,因此,对塑料包装废弃物的回收利用就迫在眉睫。

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